ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕПЛООТВОД Российский патент 2006 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора.

Известен металлический теплоотвод [1, 2], содержащий основание и исходящие из него чередующиеся металлические стержни. В процессе теплопереноса в металлическом теплоотводе тепло неравномерно распределяется по объему конструкции (в частности из-за низкой теплопроводности материала теплоотвода сильно нагрето основание и слабо нагреты стержни), что не позволяет добиться достаточно эффективной теплоотдачи в окружающую среду.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является термоэлектрическое полупроводниковое устройство для отвода теплоты и термостабилизации микросборок [3], где в качестве основного исполнительного органа используется термобатарея, выполненная из каскадов термомодулей. Недостатком данного устройства является неэффективный отвод тепла от термобатареи в среду из-за небольшой площади теплоотдачи термобатареи.

Цель изобретения - улучшение процесса охлаждения и теплоотвода.

Это достигается тем, что в термоэлектрическом теплоотводе, выполненном из термомодулей, основание теплоотвода представляет собой базовый термомодуль, стержни теплоотвода игольчатого типа расположены на основании в шахматном или коридорном порядке, каждый стержень состоит из оптимального числа (2 или 3) расположенных каскадно друг над другом дополнительных термомодулей, имеющих площадь значительно меньшую, чем базовый термомодуль.

Применение термомодулей в качестве исходного материала, из которого создается теплоотвод охлаждения, дает возможность решить проблему неравномерного распределения тепла в теплоотводе и существенно повысить эффективность работы охлаждающих устройств за счет изменения градиента температур в теплоотводе и снижения температуры основания при одновременном повышении температуры стержней.

На фиг.1 представлена конструкция термоэлектрического теплоотвода. Конструкция термоэлектрического теплоотвода представляет собой набор чередующихся термомодулей, образующих основание 1 (базовый термомодуль) и стержни 2 (дополнительные термомодули). Холодные спаи термомодулей, образующих основание теплоотвода, находятся в соприкосновении с объектом теплоотдачи, а горячие спаи в месте расположения каждого стержня находятся под холодными спаями нижнего термомодуля каждого стержня. Каждый стержень состоит из оптимального числа (2 или 3) расположенных каскадно друг над другом термомодулей. Холодные спаи верхнего термомодуля каждого стержня расположены над горячими спаями нижнего термомодуля каждого стержня. Горячие спаи верхних термомодулей каждого стержня выдвинуты на некоторое расстояние вперед от объекта теплоотдачи. Тем самым на кончиках спаев, за счет каскадного теплопереноса, образуется сильно нагретая зона, что обеспечивает высокую интенсивность излучения, так как при повышении температуры энергия излучения возрастает в четвертой степени. Кроме того, повышается эффективность кондукции и конвекции в окружающую среду, за счет увеличения перепада температур между средой и теплоотводом.

Использование представленного устройства позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также, тем самым, увеличить интенсивность работы систем охлаждения.

Пример. Предлагаемое устройство использовали для охлаждения компьютерного процессора (типа AMD). Изготовили опытный образец термоэлектрического теплоотвода. В качестве основания теплоотвода использовали термомодуль типа ICE - 71, стержни теплоотвода изготовили из термомодулей типа ТВ-17-0,6-1,0. На фиг.2 представлена конструкция устройства для охлаждения компьютерного процессора с применением термоэлектрического теплоотвода: 1 - корпус компьютера; 2 - процессор; 3 - основание теплоотвода; 4 - стержни теплоотвода; 5 - вентилятор; 6 - источник питания. Проведенные испытания устройства показали, что применение термоэлектрического теплоотвода обеспечивает более глубокое (на 10-15°С) охлаждение процессора по сравнению с известными средствами охлаждения процессора.

Возможность повышения теплопередачи путем использования излучения, кондукции и конвекции при высоких температурах, имеет перспективу применения для дискретных источников тепловыделения, например мощных полупроводниковых компонентов (тиристоров, диодов, транзисторов и т.д.).

Источники информации

1. Дульнев Г.Н., Тарновский Е.А. Теплопередача радиаторов в условиях естественной конвекции. Инженерно-физич. Журнал., Изд. АН БССР, Минск, №2 1960.

2. Кейс В.М. Игольчатые поверхности для теплообмена. Перев. с англ., ЦКТИ, М., 1956.

3. Патент RU 96109278 А, 10.08.1998.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода и может быть использовано для охлаждения компьютерного процессора. Сущность: теплоотвод выполнен из термомодулей. Основание теплоотвода представляет собой базовый термомодуль. Стержни теплоотвода игольчатого типа расположены на основании в шахматном или коридорном порядке. Каждый стержень состоит из 2 или 3 расположенных каскадно друг над другом дополнительных термомодулей. Дополнительные термомодули имеют площадь значительно меньшую, чем базовый термомодуль. Горячие спаи верхних термомодулей каждого стержня выдвинуты на некоторое расстояние вперед от объекта теплопередачи. Технический результат: повышение качества процесса охлаждения и теплоотвода. 2 ил.

Термоэлектрический теплоотвод, выполненный из термомодулей, отличающийся тем, что основание теплоотвода представляет собой базовый термомодуль, стержни теплоотвода игольчатого типа расположены на основании в шахматном или коридорном порядке, каждый стержень состоит из оптимального числа (2 или 3) расположенных каскадно друг над другом дополнительных термомодулей, имеющих площадь значительно меньшую, чем базовый термомодуль, при этом горячие спаи верхних термомодулей каждого стержня выдвинуты на некоторое расстояние вперед от объекта теплоотдачи.