УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК G12B15/06 H05K7/20 

Изобретение относится к области космической техники и радиотехники, в частности к устройствам, где используются элементы, работающие в режиме повторного выделения тепловой мощности.

Известно устройство, предназначенное для поддержания в допустимых пределах температуры электронного оборудования, размещенного внутри специального кожуха, обладающего высокой теплопроводностью. Электронное оборудование устанавливается на теплопроводящую диэлектрическую плату. Плата прикреплена к основанию, образующему емкость с теплоприемником. Емкость разделена на несколько отсеков и заполнена рабочим веществом. Электронный блок устанавливается с хорошим тепловым контактом на массивную охлаждающую конструкцию, которая поглощает аккумулированное плавящимся веществом тепло (В.А.Алексеев. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. - М.: Энергия, 1975, стр.72, 73).

Недостатками этого устройства охлаждения являются:

- большие масса и габариты устройства охлаждения из-за наличия массивной охлаждающей конструкции;

- низкий уровень рассеиваемой тепловой мощности и эффективности охлаждения, т.к. отвод тепла производится через малую контактную поверхность на массивную охлаждающую конструкцию.

Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа для заявляемых устройств по первому и второму варианту, является устройство охлаждения, содержащее корпус из теплопроводного материала с охлаждаемой поверхностью, образованные в корпусе полость для размещения объекта, отсеки, отделенные друг от друга ребрами и заполненные теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве. Отсеки выполнены в виде полых цилиндров, соосно расположенных вдоль продольной оси корпуса. Полость для размещения объекта размещена между внутренними боковыми поверхностями полых цилиндров. Охлаждаемая поверхность расположена вдоль внутренних или внешних боковых поверхностей отсеков. Ребра выполнены расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности (патент России №2355139, МПК9 Н05К 7/20, опубл. 10.05.2009, бюл. №13).

Недостатком данного устройства является невозможность регулирования температуры на внешней боковой поверхности устройства охлаждения.

Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа для заявляемых устройств по третьему и четвертому варианту, является устройство, содержащее корпус из теплопроводного материала с охлаждаемой поверхностью, образованные в корпусе полость для размещения объекта, по крайней мере, один отсек, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве. Отсек выполнен в виде полого цилиндра, расположенного вдоль продольной оси корпуса. Охлаждаемая поверхность расположена вдоль наружной боковой поверхности отсека (патент России №2355139, МПК9 Н05К 7/20, опубл. 10.05.2009, бюл. №13).

Недостатком данного устройства является невозможность регулирования температуры на внутренней боковой поверхности устройства охлаждения.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого устройства, заключается в повышении эффективности охлаждения и расширении области применения.

Технический результат по первому варианту:

- повышение эффективности охлаждения;

- расширение области применения.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что устройство охлаждения содержит корпус из теплопроводного материала, отсеки, заполненные теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, выполненные в виде полых цилиндров, расположенных соосно вдоль продольной оси корпуса, отделенные друг от друга ребрами, расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности, расположенной вдоль внутренних боковых поверхностей отсеков, полость для размещения объекта, образованную между внутренними боковыми поверхностями отсеков. В отличие от прототипа на внешней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки.

Наличие дополнительного отсека на внешней боковой поверхности корпуса, заполненного теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, позволяет отводить тепло от объекта, размещенного в полости, и регулировать температуру на внешней боковой поверхности устройства охлаждения и тем самым повышает эффективность охлаждения и расширяет область применения устройства охлаждения.

Технический результат по второму варианту:

- повышение эффективности охлаждения;

- расширение области применения.

Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что устройство охлаждения содержит корпус из теплопроводного материала, отсеки, заполненные теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, выполненные в виде полых цилиндров, расположенных соосно вдоль продольной оси корпуса, отделенные друг от друга ребрами, расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности, расположенной вдоль внешних боковых поверхностей отсеков, полость для размещения объекта.

В отличие от прототипа на внутренней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, и ребра выполнены расширяющимися в направлении к дополнительному отсеку. Полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека.

Наличие дополнительного отсека в виде полого цилиндра на внутренней боковой поверхности корпуса, заполненного теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, позволяет отводить тепло от объекта, размещенного в полости, и регулировать температуру на внутренней боковой поверхности устройства охлаждения и тем самым повышает эффективность охлаждения и расширяет область применения устройства охлаждения.

Выполнение ребер расширяющимися дополнительно в направлении к дополнительному отсеку способствует повышению теплопередачи от охлаждаемой поверхности к теплопоглощающему веществу, расположенному в дополнительном отсеке, что увеличивает эффективность охлаждения.

Технический результат по третьему варианту:

- повышение эффективности охлаждения;

- расширение области применения.

Указанный технический результат по третьему варианту достигается тем, что устройство охлаждения содержит корпус из теплопроводного материала, по крайней мере, один отсек в корпусе, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно вдоль продольной оси корпуса, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, полость для размещения объекта, охлаждаемую поверхность, расположенную вдоль внешней боковой поверхности, по крайней мере, одного отсека. В отличие от прототипа на внутренней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутый отсек, и полость для размещения объекта расположена в полости цилиндра дополнительного отсека.

Наличие дополнительного отсека в виде полого цилиндра на внутренней боковой поверхности корпуса, заполненного теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, наличие полости, для размещения объекта в полости цилиндра дополнительного отсека позволяет отводить тепло от объекта, размещенного в полости и регулировать температуру на внутренней боковой поверхности устройства охлаждения и тем самым повышает эффективность охлаждения и расширяет область применения устройства охлаждения.

Технический результат по четвертому варианту:

- повышение эффективности охлаждения;

- расширение области применения.

Указанный технический результат по четвертому варианту достигается тем, что устройство охлаждения содержит корпус из теплопроводного материала, по крайней мере один отсек в корпусе, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно вдоль продольной оси корпуса, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, полость для размещения объекта, охлаждаемую поверхность, расположенную вдоль внутренней боковой поверхности по крайней мере одного отсека. В отличие от прототипа на внешней боковой поверхности отсека расположен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки. Полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека.

Наличие дополнительного отсека в виде полого цилиндра на внешней боковой поверхности отсека, заполненного теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, позволяет отводить тепло от объекта, размещенного в полости и регулировать температуру на внешней боковой поверхности устройства охлаждения и тем самым повышает эффективность охлаждения и расширяет область применения устройства охлаждения.

Изобретение поясняется чертежами:

- на фиг.1 представлен общий вид устройства охлаждения по первому варианту;

- на фиг.2 представлен общий вид устройства охлаждения по второму варианту;

- на фиг.3 представлен общий вид устройства охлаждения по третьему варианту;

- на фиг.4 представлен общий вид устройства охлаждения по четвертому варианту.

Устройство охлаждения по первому варианту (фиг.1) содержит корпус 1 из теплопроводного материала (в данном примере из меди M1 ГОСТ 859-2001) с охлаждаемой поверхностью 2, образованные в корпусе полость 3 для размещения объекта 4 и отсеки 5. Полость 3 для размещения объекта 4 размещена между внутренними боковыми поверхностями 6 отсеков 5. Отсеки 5 отделены друг от друга ребрами 7 и заполнены теплопоглощающим веществом 8 (в данном примере гидратом окиси бария ГОСТ 10848-79), изменяющим агрегатное состояние при нагреве (Т_плавл.=78°С). Отсеки 5 выполнены в виде полых цилиндров, соосно расположенных вдоль продольной оси 9 корпуса 1. Охлаждаемая поверхность 2 расположена вдоль внутренних 6 боковых поверхностей отсеков 5. Ребра 7 выполнены расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности 2. На внешней боковой поверхности 10 отсеков 5 расположен дополнительный отсек 11 в виде полого цилиндра, заполненный другим теплопоглощающим веществом 12 (в данном примере парафином ГОСТ 23683-89), изменяющим агрегатное состояние при нагреве и имеющим меньшую температуру фазового перехода по сравнению с первым (Т_плавл.=45°С)

Устройство охлаждения по второму варианту (фиг.2) содержит корпус 1 из теплопроводного материала с охлаждаемой поверхностью 2, образованные в корпусе полость 3 для размещения объекта 4 и отсеки 5. Полость 3 для размещения объекта 4 размещена между внутренними боковыми поверхностями 6 отсеков 5. Отсеки 5 отделены друг от друга ребрами 7 и заполнены теплопоглощающим веществом 8, изменяющим агрегатное состояние при нагреве. Отсеки 5 выполнены в виде полых цилиндров, соосно расположенных вдоль продольной оси 9 корпуса 1. Охлаждаемая поверхность 2 расположена вдоль внешних 10 боковых поверхностей отсеков 5. На внутренней боковой поверхности 6 отсеков 5 расположен дополнительный отсек 11 в виде полого цилиндра, заполненный другим теплопоглощающим веществом 12, изменяющим агрегатное состояние при нагреве и имеющим меньшую температуру фазового перехода по сравнению с первым. Ребра 7 выполнены расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности 2 и дополнительно к дополнительному отсеку 11.

Устройство охлаждения по третьему варианту (фиг.3) содержит корпус 1 из теплопроводного материала с охлаждаемой поверхностью 2, расположенный в корпусе 1 отсек 5 (в данном примере выполнен один отсек), заполненный теплопоглощающим веществом 8, изменяющим агрегатное состояние при нагреве. Отсек 5 выполнен в виде полого цилиндра, расположенного соосно продольной оси 9 корпуса 1. На внутренней боковой поверхности 6 отсека 5 расположен дополнительный отсек 11 в виде полого цилиндра, заполненный другим теплопоглощающим веществом 12, изменяющим агрегатное состояние при нагреве и имеющим меньшую температуру фазового перехода по сравнению с первым теплопоглощающим веществом. Охлаждаемая поверхность 2 расположена вдоль внешней боковой поверхности 10 отсека 5. Полость для размещения объекта 4 расположена в полости цилиндра дополнительного отсека 11.

Устройство охлаждения по четвертому варианту (фиг.4) содержит корпус 1 из теплопроводного материала с охлаждаемой поверхностью 2, расположенный в корпусе 1 отсек 5, заполненный теплопоглощающим веществом 8, изменяющим агрегатное состояние при нагреве. Отсек 5 выполнен в виде полого цилиндра, расположенного вдоль продольной оси 9 корпуса 1. На внешней боковой поверхности 10 отсека 5 расположен дополнительный отсек 11 в виде полого цилиндра, заполненный другим теплопоглощающим веществом 12, изменяющим агрегатное состояние при нагреве и имеющим меньшую температуру фазового перехода по сравнению с первым. Охлаждаемая поверхность 2 расположена вдоль внутренней боковой поверхности 6 отсека 5. Полость для размещения объекта 4 расположена в полости цилиндра дополнительного отсека 11.

Устройство охлаждения по первому варианту работает следующим образом. От выделяемого в процессе работы, расположенного внутри устройства охлаждения объекта 4 тепла нагревается охлаждаемая поверхность 2. Далее от охлаждаемой поверхности 2 через ребра 7 и корпус 1 тепло передается расположенному в отсеке 5 теплопоглощающему веществу 8. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит частичная аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 8. Затем оставшееся тепло через боковую поверхность 10 передается расположенному в отсеке 11 теплопоглощающему веществу 12. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 12 и тем самым обеспечивается заданная температура на охлаждающей поверхности 13.

Устройство охлаждения по второму варианту работает следующим образом. От выделяемого каким-либо устройством, расположенным снаружи устройства охлаждения, тепла нагревается охлаждаемая поверхность 2. Далее от охлаждаемой поверхности 2 через ребра 7 и корпус 1 тепло передается расположенному в отсеке 5 теплопоглощающему веществу 8. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит частичная аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 8. Затем оставшееся тепло через боковую поверхность 6 и расширяющиеся в направлении к дополнительному отсеку 11 ребра 7 передается расположенному в отсеке 11 теплопоглощающему веществу 12. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 12, и тем самым обеспечивается заданная температура на охлаждающей поверхности 13 и, следовательно, работоспособность объекта 4.

Устройство охлаждения по третьему варианту работает следующим образом. От выделяемого каким-либо устройством, расположенным снаружи устройства охлаждения тепла, нагревается охлаждаемая поверхность 2. Далее от охлаждаемой поверхности 2 через корпус 1 тепло передается расположенному в отсеке 5 теплопоглощающему веществу 8. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит частичная аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 8. Затем оставшееся тепло через боковую поверхность 6 передается расположенному в отсеке 11 теплопоглощающему веществу 12. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 12 и тем самым обеспечивается заданная температура на охлаждающей поверхности 13 и, следовательно, работоспособность объекта 4.

Устройство охлаждения по четвертому варианту работает следующим образом. От выделяемого в процессе работы расположенного внутри устройства охлаждения объекта 4 тепла нагревается охлаждаемая поверхность 2. Далее от охлаждаемой поверхности 2 через корпус 1 тепло передается расположенному в отсеке 5 теплопоглощающему веществу 8. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит частичная аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 8. Затем оставшееся тепло через боковую поверхность 10 передается расположенному в отсеке 11 теплопоглощающему веществу 12. За счет изменения агрегатного состояния (фазового перехода) происходит аккумуляция тепла теплопоглощающим веществом 12 и тем самым обеспечивается заданная температура на охлаждающей поверхности 13.

Использование предлагаемого устройства охлаждения позволяет:

- повысить эффективность охлаждения;

- расширить область применения.

Изобретение относится к области космической техники и радиотехники, в частности к устройствам, где используются элементы, работающие в режиме повторного выделения тепловой мощности. Технический результат - повышение эффективности охлаждения и расширение области применения устройства. Достигается тем, что в устройстве охлаждения, содержащем корпус из теплопроводного материала, отсеки, заполненные теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, выполненные в виде полых цилиндров, расположенных соосно вдоль продольной оси корпуса, отделенные друг от друга ребрами, расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности, расположенной вдоль внутренних боковых поверхностей отсеков, полость для размещения объекта, образованную между внутренними боковыми поверхностями отсеков. На внешней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки. По второму варианту - на внутренней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека, а ребра, выполнены расширяющимися в направлении к дополнительному отсеку. По третьему варианту - на внутренней боковой поверхности по крайней мере одного отсека выполнен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутый отсек, а полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека. По четвертому варианту - на внешней боковой поверхности по крайней мере одного отсека выполнен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутый отсек, а полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство охлаждения, содержащее корпус из теплопроводного материала, отсеки, заполненные теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, выполненные в виде полых цилиндров, расположенных соосно вдоль продольной оси корпуса, отделенные друг от друга ребрами, расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности, расположенной вдоль внутренних боковых поверхностей отсеков, полость для размещения объекта, образованную между внутренними боковыми поверхностями отсеков, отличающееся тем, что на внешней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки.

2. Устройство охлаждения, содержащее корпус из теплопроводного материала, отсеки, заполненные теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, выполненные в виде полых цилиндров, расположенных соосно вдоль продольной оси корпуса, отделенные друг от друга ребрами, расширяющимися в направлении к охлаждаемой поверхности, расположенной вдоль внешних боковых поверхностей отсеков, полость для размещения объекта, отличающееся тем, что на внутренней боковой поверхности корпуса расположен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутые отсеки, полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека, а ребра выполнены расширяющимися дополнительно в направлении к дополнительному отсеку.

3. Устройство охлаждения, содержащее корпус из теплопроводного материала, по крайней мере, один отсек в корпусе, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно вдоль продольной оси корпуса, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, полость для размещения объекта, охлаждаемую поверхность, расположенную вдоль внешней боковой поверхности, по крайней мере, одного отсека, отличающееся тем, что на внутренней боковой поверхности, по крайней мере, одного отсека выполнен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутый отсек, а полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека.

4. Устройство охлаждения, содержащее корпус из теплопроводного материала, по крайней мере, один отсек в корпусе, выполненный в виде полого цилиндра, расположенного соосно вдоль продольной оси корпуса, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, полость для размещения объекта, охлаждаемую поверхность, расположенную вдоль внутренней боковой поверхности, по крайней мере, одного отсека, отличающееся тем, что на внешней боковой поверхности, по крайней мере, одного отсека выполнен дополнительный отсек в виде полого цилиндра, заполненный теплопоглощающим веществом, изменяющим агрегатное состояние при нагреве, температура фазового перехода которого меньше, чем температура фазового перехода вещества, заполняющего упомянутый отсек, а полость для размещения объекта размещена в полости цилиндра дополнительного отсека.