Охладитель, преимущественно для охлаждения полупроводниковых приборов

 

Свмда Соа ат сими

Соцнапнстнчесннк респубики

ОПИСАЙЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСИОИУ СВИДфТИЗЬт,.ТВУ

< >86О176 (S1) Дополнительире к авт, свттд-ву— (22)Заявлено 11.03.79 (2!) 2734040/18-21 с присоединением заявки %в (23) П рноритет—

Н 01 L 23!36

3Ъсударственньй квинтет

СССР во делам нас4ретений н открытки

Опубликовано 30.08.81. Втоллетеиь М 32

Дата опубликования описания 31.08.81 (53) УДКб21. 382. .213(088.8) (72) двто1-,ы изобретения

В. Ф. Наконечный и Е. Н. Гохман (71) Заявитель (54) ОХЛАДИТЕЛЬ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к охлаждению полупроводниковых приборов и может быть использовано в преобразовательных устройствах преимущественно с жидкостной системой охлаждения.

Известен охладитель для полупрот; водниковых приборов, выполненный в виде цилиндрического полого корпуса с каналами для подачи и отвода охлаждающего потока и теплоотводящей оребренной поверхностью. Оребрение аеплоотводящей поверхности выполнено s ниде специальной системы плоских ципиндрических перегородок, охватывающ

hyatt друг друга и образующих на теплоотводящей поверхности систему последовательно соединенных между собой охлаждающих каналов со встречно-направленным движем ам в них охлаждаю щего потока. При этом подводящий и отводящий каналы выт:олнены с одной стороны корпуса и разделены общей перегородкой 1 ).

Недостатком этого устройства является значительное динамическое со =противление, которое возникает нри движении охлаждающего потока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является охладитель, преимущественно для охлаждения полулроводниковых приборов, содержащий корпус, снабженный подводящим и отводящим каналами и расположенным между ними распределительтавт элементом, выполненным в виде взаим-„ но пересекающихся каналов, и две рас"

35 пределительные камеры, образованные внутренней поверхностью корпуса, . трилежащей к подводящему и отводящему каналам„ и поверхностью распределительного элемента (21.

Недостаток известного охладителя " небольшая площадь охлаждения, которая образована поверхностью перегородок и частью свободной от перего8601 родок теплаотводящей поверхности кор пуса, а также недостаточная турбулентность потока, движущегося между плоскими параллельными стенками перегородок. 5

Цель изобретения — повышение эффективности теплоотвода.

Поставленная цель достигается зп счет того, что в охладителе преимущественно для охлаждения полупровод- 10 никовых приборов, содержащем корпус, снабженный подводящим и отводящим каналами и расположенными между ними распределительным элементом, выпол ненным в виде взаимно пересекающихся каналов, и две распределительные камеры, образованные внутренней поверхностью корпуса, прилежащей к подводящему и отводящему каналам, и поверхностью распределительного элемента, 20 подводящий и отводящий каналы расположены саосна а взаимна пересекающиеся каналы распределительного элемента распада>кены пад острым углом один

1 относительно другого и симметрично относительно аси подводящего и отводящего каналов.

На чертеже изображен предлагаемый ахладитель.

Охладитель содержит корпус 1, снаб30 женный подводящим 2 и отводящим 3 каналами, между которыми расположен распределительный элемент 4, выпол— ненный в форме правильнага шестигранника, в теле которого параллельно двум его боковым смежным граням, выполнены охлаждающие каналы 5 и 6, образующие систему параллельных взаимно пересекающихся каналов и ребер ромбовидного сечения в виде n-ro числа рядов с шагом 1 между собой. При этом подводящий и отводящий каналы

2 и 3 в корпусе 1 расположены против двух противлежащих боковых граней шестигранника (не параллельных охлаждающим каналам 5 и 6 ) перпендику 4> лярно им и выполнены на некотором расстоянии ат оребренной поверхности элемента 4, образуя распределительные камеры 7 и 8.

Устройство работает следующим об- M разом.

Охлаждающий поток через подводящий канал 2 под давлением подается в полость камеры 7 расширяется в ней и по каналам 5 и 6 равномерно распре- 55 деляется по всей поверхности распределительного элемента 4, омывая и охлаж,дая на своем пути выступающие ромба76 4 видные ребра, а затем поступает в камеру 8 и через канал 3 отводится за пределы охлаждающего устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение эффективности охлаждения за счет увеличения турбулентности потока в объеме оребренной поверхности при одновременном снижении динамического сопротивления и увеличении поверхности охлаждения вследствие того, что взаимно перекрывающиеся охлаждаю1цие каналы образуют развитую па площади охлаждающую поверхность в виде большого количества охлаждае— мых ребер, выполненных в форме ромба, установленных острым углом в направлении движения охлаждающего потока, что позволяет легко рассекать струи набегающего потока на большое количество элементарных струй, не создавая при обтекании ребер этими струями больших тормозящих завихрений. При этом увеличение числа охлаждающих каналов приводит к увеличению числа ребер, что увеличивает поверхность оклад дения, усиливает турбулентнный режим потока, а также за счет увеличения суммарного проходного сечения канало@,. снижает динамическое сопротивление этого потока, что подтверждается результатами испытаний. Снижение динамического сопротивления достигается также и за счет незначительной длины пути охлаждающего потока, определяемого практически расстоянием между подводящим и отводящим каналами.

Повышению эффективности охлажденив способствует также равномерное распределение охлаждающего потока по охлаждающим каналам 5 и 6 (и тем самым по всей поверхности охлаждающего элемента), которое достигается благода ч1 тому, что длина пути охлаждающего пО тока из камеры 7 в камеру 8 (или наоборот) по любому кратчайшему направлению каналов 5 и 6 всегда равна (и ч-1)-1, где и — число рядов охлаждающих ребер на пути потока; 1 длина пути потока вдоль одной грани ромбовидного ребра, и при равных сечениях охлаждающих каналов 5 и 6 для всех потоков, движущихся по ням, создаются равные аэродинамические усло вия, что обеспечивает равномерное распределение потока по всей поверхностц распределительного элемента, т.е. создаются равные условия охлаждения всех ребер, что также способствует повышению эффективности охлаждения.

860176 6 ного элемента в форме пятигранника, цилиндра и т.д. эффективность охлаждения снижается на 10-157 из-за неравномерности распределения потока по поверхности распределительного элемента, что в свою очередь приводит к увеличению динамического сопротивления потоку на 10-12Х.

Формула изобретения

Выполнение охлаждающего элемента в виде других геометрических форм (четырехгранника, пятиграничка, цилиндра и т.д.) также возможно, но по сравнению с охлаждающим элементом, выполненным в форме шестигранника, такие поверхности менее эффективны (имеется в виду при одной и той же площади охлаждения, форме охлаждающих ребер, массе, а также reo- i0 метрических размерах подводящего и отводящего каналов и расходе охлаждающей жидкости). Так при выполнении распределительного элемента в форме прямоугольного четырехгранника или квадрата две грани которого расположены перпендикулярно потоку, эффективность его оказывается на

15-207 ниже из-за неравномерности распределения охлаждающего потока З1 по поверхности распределительного элемента, а динамическое сопротивление потоку вследствие неравномерности его распределения возрастает на 10 — 15X Нри выполнении распределительного элемента в форме ромба острые углы которого расположены по направлению движения охлаждающего потока, эффективность снижается незначительно на 5 — 10X резко возрастает дина30 мическое сопротивление потоку на 25407 (в зависимости от скоростного режима охлаждающего потока), в основном и из-за увеличения длины пути охлаждающего потока в зоне поверхности распределительного элемента (поток прохо"

35 дит по большой диагонали ромба ) а также из — за значительного сужения живого сечения распределительного эле" мента в зоне подводящего и отводящего

40 каналов. При выполнении распределительОхладитель преимущественно для охлаждения полупроводниковых приборов, содержащий корпус, снабженный подводящим и отводящим каналами и расположен вам между ними распределительным элементом, выполненным в виде взаимно пересекающихся каналов, и две распределительные камеры, образованные внутренней поверхностью корпуса, прилежащей к подводящему и отводящему каналам, и поверхностью распределительного элемента, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, подводящий и отводящий каналы расположены соосно, и взаимно пересекают щиеся канапы распределительного элемента расположены под острым углом один относительно другого и симметрично относительно оси подводящего и отводящего каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 1479193, кл. Н 01 L 23/34 опублик. 1977.

2. Патент Франции Я- 1537101, кл. F 28 F 13/00, опублик. 1976 (прототип).

860176

Составитель Е.Гаврилова

Техред А.Ач Корректор Л. Иван

Редактор Л. Филь

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7562/32 Тираж 784 Подниеное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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