Охладитель полупроводникового прибора

 

Использование: для охладителей с испарительной системой теплоотвода от полупроводниковых приборов, эксплуатируемых при положительных и отрицательных температурах охлаждающего воздуха. Сущность изобретения: охладитель содержит рабочие тепловые трубы 1, заполненные замерзающим теплоносителем, например водой 2. Дополнительная труба 3-заполнена незамерзающим теплоносителем 4, например гептаном. Оба вида тепловых труб размещены на основании 5 с обеспечением теплового контакта с ним и между собой. Такая конструкция за счет разогрева рабочих труб дополнительными исключает возможность образования льда на конденсаторной части, осушение испарителя без снижения теплоотдающей способности охладителей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 01 (23/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

I»

I»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4820378/21 (221 27.04;90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (75) И.А.Тепман (53) 62-1.396.67.7(088.8) (56) Охладители с тепловыми трубами. Пауеркиккер ФурукаваДэнкоДзихо %75, 1985, К. Мурасэ, Япония. (54) ОХЛАДИТЕЛЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВО(О ПРИБОРА (57) Использование: для охладителей с испарительной системой теплоотвода от полупроводниковых приборов, эксплуатируемых при положительных и отрицательных температу„, SU „„1746436A1

I рах охлаждающего воздуха, Сущность изобретения: охладитель содержит рабочие тепловые трубы 1, заполненные замерзаю- .щим теплоносителем, например водой 2, Дополнительная труба З.заполнена незамерзающим теплоносителем 4, например гептаном. Оба вида тепловых труб размещены на основании 5 с обеспечением теплового контакта с ним и между собой. Такая конструкция за счет разогрева рабочих труб дополнительными исключает возможность образования льда на конденсаторной части, осушение испарителя без снижения теплоотдающей способности охладителей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1746436

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для охладителей с испарительной системой теплоотвода от полупроводниковых приборов, эксплуатируемых при положительных и отрицательных температурах охлаждающего воздуха.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности во всем диапазоне эксплуатационных температур охлаждающей среды.

Поставленная цель достигается эа счет разогрева рабочих труб дополнительными трубами, что исключает возможность образо вания льда на конденсаторной части, осушение испарителя и возникновение режима

"теплового разноса" без снижения теплоотдающей способности охладителей.

В,некоторых случаях представляется целесообразным дополнительную тепловую трубу с незамерзающим теплоносителем размещать внутри рабочей с обеспечением теплового контакта. Такая конструкция охладителя также позволяет исключить при работе замерзание теплоносителя рабочей трубы на внутренней повер-. хности ее конденсаторной части и предотвратить тем самым режим "теплового разноса", Поставленная цель может быть также достигнута при сохранении существующих м ноготрубн ых конструкций .охладител ей, если часть из них использовать с незамерзающим теплоносителем. Такая конструк ция, при наличии теплового контакта . . между трубами, позволяет также исключить в рабочих режимах замерзание теплоносителя на поверхности конденсатора, возможность осушения испарителя и связанный с этим "тепловой разнос". Однако а этом случае теплоотдающая способность охладителя может быть несколько снижена вследствие более низкой теплоотдающей способности трубы, заполненной незамерзающим теплоносителем, по сравнению с водой.

На фиг,1 изображен охладитель с рабочими и дополнительными тепловыми трубами с незамерзающим теплоносителем; на фиг.2 — охладитель с дополнительной тепловой трубой, расположенной внутри рабочей; на фиг,3 — охладитель, одна из рабочих труб которого с незамерзающим теплоносителем.

Охладитель (фиг,1) содержит рабочие тепловые трубы 1, заполненные замерзающим-теплоносителем, например водой 2, а также дополнительную тепловую трубу 3 с незамерзающим теплоносителем 4, например, гептаном. Охладитель содержит также основание 5, предназначенное для размещения на его поверхности полупроводникового прибора, в котором установлены в тесном тепловом контакте с ним рабочие 1

5 и дополнительные 3 тепловые трубы.

B конденсаторной части тепловые трубы 1, 3 несут на себе находящиеся в тепло- ° вом контакте с ними ребра 6, предназначенные для передачи тепла во

10 внешнюю среду и обеспечения теплообмена между рабочими 1 и дополнительными 3 тепловыми трубами.

На фиг.2 изображен охладитель. в котором внутри рабочей тепловой трубы 1, за15 полненной водой 2, расположена дополнительная тепловая труба 3 с незамерзающим. теплоносителем 4, например гептаном, Внешняя поверхности тепловой трубы 3 на всем протяжении контактирует с

20 внутренней поверхностью рабочей грубы 1.

Рабочая труба 1 размещена внутри и плотно контактирует с основанием 5 охладителя, предназначенным для установки на нем полупроводникового прибора. B конденсатор25 ной части рабочей трубы s плотном тепловом контакте с ее внешней поверхностью расположены ребра 6, предназначенные.для отвода тепла во внешнюю среду.

На фиг.3 изображен охладитель полу30 проводникового прибора. конструкция которого аналогична охладителю, изображенному на фиг.1. Отличие заключается в том, что в средней рабочей трубе 1 замерзающий теплоноситель 2 заменен на

35 незамерзающий теплоноситель 4, Работа охладителя, изображенного на фиг.1, заключается в том, что выделяемоеполупроводниковым прибором тепло через

его основание (изображенное пунктиром)

40. передается основанию 5 охладителя и через корпус тепловых труб 1 и 3 отдается теплоносителям 2 и 4. Незамерзающий теплоноситель 4, например гептан, закипает и его пары достигают конденсаторной части тру45 бы 3, конденсируются на ней и возвращаются в зону кипения в виде жидкости. При этом тепло от конденсаторной части трубы 3 передается ребрам 6, которые отдают его во внешнюю среду и нагревают рабочие тепло50 вые трубы 1. В свою очередь, лед в тепловой трубе 1 нагревается основанием 5 охладителя, превращается в воду, которая, будучи предварительно вакуумированной, закипает.при+20 С, превращается в пар, который

55 достигает конденсаторной части своей тепловой трубы, предварительно подогретой дополнительной трубой 3 через тепловые контакты, образованные множеством ребер

6. Описанный процесс одинаково справедлив как для тепловых труб, так и для 2-фаз174643б ных термосифонов, а тепловые трубы или

2-фазные термосифоны могут быть круглые либо плоские.

В качестве незамерзающего теплоносителя могут быть использованы также зтанол, 5 метанол, фреон 113, эфиры и др, жидкости.

Наличие дополнительных тепловых труб 3 с незамерзающим теплоносителем 4 не только решает проблему работы охладителей, заполненных водой при отрицатель- 10 ных температурах, но и приводит к росту теплоотдающей способности таких охладителей.

Теплоносители 2 и 4 показаны условно, так как в тепловых трубах они могут быть 15 скрыты в капиллярах, а не сосредоточены в нижней части трубы, как зто изображено на фиг.1 — 3.

При работе охладителя, изображенного на фиг.2, выделяемое в полупроводниковом 20 приборе тепло нагревает основание 5, которое, в свою очередь, передает его тепловой трубе 1,.в тепловом койтэкте с которой.находится расположенная внутри нее дополнительная тепловая труба 3, 25

Незамерзающий теплоноситель 4, находящийся в тепловой трубе 3, закипает, распространяется по обьему, конденсируется нэ конденсаторной части трубы 3, отдавая ей тепло, которое передается тепловой трубе 30

1, благодаря чему пары воды в рабочей тепловой трубе 1, конденсируясь на ее предварительно нагретой поверхности, не могут превратиться в лед; а в жидком виде возвращаются в зону испарения, 35

Охладитель, изображенный на фиг.2, обеспечивает высокую теплоотдачу и работоспособность в заданном диапазоне температур, включая отрицательные. 40

Работа охладителя на фиг.3 аналогична работе охладителя на фиг.1, Замена в одной из рабочих труб 1 воды 2 на незамерзающей теплоноситель 4, например гептан, обеспечивает работу охладителя при отрицательных температурах при сохранении габаритно присоединительных и конструктивных размеров заменяемого охладителя, однако ведет к некоторому снижению теплоотдающей способности охладителя при максимальных положительных температурах охлаждающей среды по сравнению с охладителем, в котором все трубы заполнены водой, Для 5- трубного охладителя, в случае заполнения одной трубы незамерзающим теплоносителем — гептаном, зто снижение составляет при рабочих нагрузках не более 5 — 8;4.

Формула изобретения

1. Охладитель полупроводникового прибора, содер>кащий основание с рабочими тепловыми трубами, частично заполненными основным теплоносителем, замерзающим при отрицательных температурах охлаждающей среды, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работоспособности во всем диапазоне эксплуатэ ционных температур охлаждающей среды, он снаб>кен дополнительными тепловыми трубами, частично заполненными незамерзающим теплоносителем, температура закипания которого ниже, чем у основного теплоносителя, при этом все тепловые трубы размещены на одном уровне параллельно и с обеспечением теплового контакта между собой.

2. Охладитель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждая дополнительная тепловая труба размещена внутри соответствующей рабочей тепловой трубы.

1746436

1746436

) !

1 ) !

Составитель В. Шершавова

Редактор Л.Алексеенко Техред М,Моргентал Корректор <Ложа

Заказ 2398 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент.", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101