СПОСОБ ОТВОДА ВЛАГИ ИЗ ГЕРМЕТИЧНОГО КОРПУСА ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2019 года по МПК F25B21/02 H05K5/02 

Изобретение относится к способам и системам отвода влаги из герметичных корпусов электронных устройств, а также других защищенных от контакта с внешней средой вместилищ для хранения либо эксплуатации объектов чувствительных к влаге. В частности к способам, с применением эффекта Пельтье, основанного на физическом явлении, при котором в результате протекания электрического тока через контакт двух проводников в одном направлении тепло выделяется, в другом - поглощается.

Основной сферой применения эффекта Пельтье является охлаждение с небольшой разницей температур. Например, элементы Пельтье применяются в малогабаритных охлаждающих устройствах.

Также, известно использование Эффекта Пельтье с целью осушения воздуха в данном случае применяют, модули значительной мощности, что вызывает понижение температуры охлаждаемой поверхности до уровня конденсации влаги из воздуха, при этом второй контакт проводника подвергается нагреву. С целью повышения эффективности работы, обеспечивают охлаждение нагретой поверхности элемента Пельтье, в результате температура охлаждаемой стороны становится еще ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70°С.

Одним из вариантов такого применения, является осушение воздуха в корпусах электронных устройств, содержащих множество электронных компонентов чувствительных к влаге. В таких случаях элемент Пельтье, реализуют в виде двух поверхностей, установленных непосредственно на корпусе электротехнического устройства, при этом охлажденная поверхность элемента Пельтье, находится внутри корпуса, а поверхность поддающаяся нагреву, выносится за его пределы для охлаждения.

При реализации такого технического решения основными техническими задачами являются, устройство эффективного охлаждения нагреваемой поверхности, а также устройство отвода, конденсируемой влаги из корпуса электротехнического устройства без нарушения его герметичности.

Также, из заявки на изобретение WO 2013037567 (A1) от 21.03.2013, МПК B01D 5/00; B01D 53/26, где заявителем является, SIEMENS AG [DE]. Известен способ отвода влаги из герметичного корпуса, согласно которому, с внутренней стороны корпуса устанавливают, по меньшей мере, одно термоэлектрическое устройство, работающее по принципу Эффекта Пельтье, на охлажденную поверхность которого, конденсируется влага, содержащаяся в воздухе внутри корпуса, после чего, сконденсированную влагу отводят за пределы указанного корпуса. Способ реализован с применением устройства, которое включает, по меньшей мере, один элемент Пельтье с охлажденной поверхностью внутри и с подогреваемой поверхностью, направленной наружу корпуса. Элемент Пельтье установлен в нижней части корпуса в площади сливного отверстия и утоплен в него. Элемент Пельтье, нагреваемой поверхностью соединен с поверхностью, служащей для направления потока воды и соединен с герметизирующим объемным элементом компенсирующим давление. Выпускное отверстие элемента Пельтье, открывается в выпускной канал выпускного отверстия для воды и герметизирующий объемный элемент. Отвод влаги выполняют посредством выпускного канала и дренажных каналов герметизирующего объемного элемента. Элемент Пельтье снабжен поверхностью в виде лотоса.

К недостаткам указанного технического решения можно отнести, недостаточное охлаждение нагреваемой поверхности элемента Пельтье, что может привести к снижению эффективности его работы, а также трубчатая система отвода влаги, что делает ее чувствительной к различным загрязнителям.

Из патента ЕР 0368382 (А1) от 16.05.1990 МПК F25B 21/02; МПК H05K 5/02, патентообладателем которого является HOLEC SYST & COMPONENTEN [NL], известно устройство снижения влажности воздуха, монтажных шкафов электрических устройств, содержащее тепловой насос, включающее элемент Пельтье, который устанавливается с внутренней стороны корпуса. Который при протекании тока представляет собой, охлажденную поверхность, в результате чего, влажность присутствующая в корпусе, конденсируется исключительно на его поверхности, и отводится устройством, предусмотренным для удаления влаги, конденсированной на охлажденной поверхности. Указанный элемент Пельтье, установлен рядом с внешней стенкой корпуса, причем охлаждаяемая поверхность находится внутри корпуса, а нагретая поверхность находится в тепловом контакте с наружной поверхностью. Нижняя часть охлажденной поверхности содержит средство для отвода конденсированной влаги на внешнюю сторону поверхности корпуса, указанное средство оснащено уплотнительными элементами.

К недостаткам указанного технического решения можно отнести, отсутствие эффективного охлаждения элемента Пельтье, недостаточную герметичность корпуса электротехнического устройства, а также выполнение элемента отвода влаги трубчатым, что может привести к его разрушению при периодическом замерзании в процессе эксплуатации в зимнее время.

Принимаем указанное техническое решение за ближайший аналог.

Технической задачей, на решение которой направлено, заявляемое изобретение, является реализация способа отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства с обеспечением эффективного отвода, конденсируемой влаги без нарушения герметичности корпуса и реализации эффективного охлаждения нагреваемой поверхности элемента Пельтье.

Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого способа, заключается в повышении эффективности осушения воздуха в герметичном корпусе электротехнического устройства, с отводом влаги без нарушения его герметичности и повышением эффективности работы элемента Пельтье, посредством обеспечения принудительного охлаждения его нагреваемой поверхности, направленным потоком воздуха.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что нагреваемую поверхность, по меньшей мере, одного термоэлектрического устройства охлаждают, направленным потоком воздуха. Также выполняют отвод сконденсированной влаги, без нарушения герметичности корпуса, с применением, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента, посредством которого пропускают влагу наружу и препятствуют доступу влаги, внутрь корпуса электротехнического устройства. Дренажный элемент выполняют в виде сосуда с открытой верхней частью, отвод влаги из которого производят под воздействием эффекта избыточного давления жидкости на стенки сосуда

Нагреваемую поверхность устанавливают в тепловом контакте с теплопроводящими элементами, помещенными на пути движения направленного потока воздуха, в пределах воздуховода существующей системы охлаждения электротехнического устройства.

Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими изображениями:

фиг. 1 - устройство отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства;

фиг. 2 - система охлаждения нагреваемой поверхности термоэлектрического устройства (вариант 1).

фиг. 3 - система охлаждения нагреваемой поверхности термоэлектрического устройства (вариант 2).

Заявляемый способ, предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления раскрыт в описании и показан посредством, приведенных графических материалов. Описанный способ не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков, раскрытых в формуле изобретения.

Способ отвода влаги из герметичного корпуса 1 (фиг. 1) электротехнического устройства, реализован на основе термоэлектрического устройства 2, включающего охлаждаемую 3 и нагреваемую 4 поверхности, работающего по принципу Эффекта Пельтье, а также, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента 5. Указанный дренажный элемент, преимущественно установлен в нижней части корпуса электротехнического устройства и совмещен в плане с помещенным над ним элементом 6 отвода влаги, соединенным с термоэлектрическим устройством. Указанный дренажный элемент выполнен с возможностью отвода влаги посредством применения эффекта давления жидкости на стенки сосуда, что позволяет отойти от использования трубчатых систем отвода влаги, как это реализовано в патентах аналогах.

Нагреваемую поверхность 4, по меньшей мере, одного термоэлектрического устройства охлаждают, направленным потоком воздуха (показан стрелками фиг. 2; 3), при этом указанная поверхность может находиться в тепловом контакте с теплоотводящими элементами 7 (фиг. 2; 3), помещенными на пути движения направленного потока воздуха (указан стрелками). В данном описании приведены два возможных варианта обеспечения принудительного воздушного охлаждения, что не исключает применения и других способов его реализации. Согласно первому варианту (фиг. 2), теплоотводящий элемент 7 помещают в переделах герметичного корпуса, где реализуют его обдув направленным потоком воздуха. Согласно второму из возможных вариантов (фиг. 3), теплоотводящий элемент 7, находящийся в тепловом контакте с нагреваемой поверхностью 4 термоэлектрического устройства, помещают в пределах воздуховода 8, существующей системы охлаждения электротехнического устройства.

Согласно заявляемому способу отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства, с внутренней стороны корпуса 1 устанавливают, по меньшей мере, одно термоэлектрическое устройство 2, включающее охлаждаемую 3 и нагреваемую поверхности 4, работающее по, известному принципу Эффекта Пельтье.

В результате значительного перепада температур на охлаждаемую поверхность 3, конденсируется влага, содержащаяся в воздухе внутри герметичного корпуса электротехнического устройства. Сконденсированную влагу, отводят за пределы корпуса без нарушения его герметичности, с применением, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента 5, посредством которого пропускают влагу наружу и препятствуют доступу влаги внутрь корпуса электротехнического устройства. Собранную на охлаждаемой поверхности элемента Пельтье влагу, направляют в область приемного отверстия дренажного элемента, при этом, по меньшей мере, один дренажный элемент устанавливают в нижней части корпуса и совмещают в плане с помещенным над ним элементом 3 отвода влаги, соединенным с термоэлектрическим устройством.

Также с целью повышения эффективности работы термоэлектрического устройства его нагреваемую поверхность 4, охлаждают, направленным потоком воздуха, что позволяет увеличить разность температур между поверхностями термоэлектрического устройства и как результат, значительно понизить температуру его охлаждаемой поверхности.

Реализация заявляемого способа обеспечивает достижение указанного технического результата и позволяет повысить эффективность осушения воздуха в герметичном корпусе электротехнического устройства, с отводом влаги без нарушения его герметичности, а также эффективность работы термоэлектрического устройства, посредством обеспечения эффективного охлаждения его нагреваемой поверхности, направленным потоком воздуха.

Заявляемый способ может быть реализован, как в конструкции герметичных корпусов различных электронных устройств, так и в иных закрытых и защищенных от контакта с внешней средой вместилищах для хранения и транспортировки, чувствительных к влаге объенктов.

Способ отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства заключается в том, что с внутренней стороны корпуса устанавливают по меньшей мере одно термоэлектрическое устройство, включающее охлаждаемую и нагреваемую поверхности, работающее по принципу эффекта Пельтье, на охлаждаемую поверхность которого конденсируется влага. Сконденсированную влагу отводят за пределы корпуса. Нагреваемую поверхность термоэлектрического устройства охлаждают направленным потоком воздуха и выполняют отвод сконденсированной влаги без нарушения герметичности корпуса, с применением по меньшей мере одного частично проницаемого дренажного элемента, посредством которого пропускают влагу наружу и препятствуют доступу влаги внутрь корпуса электротехнического устройства. Дренажный элемент выполняют в виде сосуда с приемным отверстием, отвод влаги из которого производят под воздействием эффекта давления жидкости на стенки сосуда. Технический результат заключается в повышении эффективности работы элемента Пельтье посредством обеспечения принудительного охлаждения его нагреваемой поверхности направленным потоком воздуха, а также в повышении эффективности осушения воздуха герметичного корпуса электротехнического устройства, с отводом влаги без нарушения его герметичности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства, согласно которому с внутренней стороны корпуса устанавливают по меньшей мере одно термоэлектрическое устройство, включающее охлаждаемую и нагреваемую поверхности, работающее по принципу эффекта Пельтье, на охлаждаемую поверхность которого конденсируется влага, после чего сконденсированную влагу отводят за пределы корпуса, отличающийся тем, что нагреваемую поверхность по меньшей мере одного термоэлектрического устройства охлаждают направленным потоком воздуха и выполняют отвод сконденсированной влаги без нарушения герметичности корпуса с применением по меньшей мере одного частично проницаемого дренажного элемента, посредством которого пропускают влагу наружу и препятствуют доступу влаги внутрь корпуса электротехнического устройства, который выполняют в виде сосуда с приемным отверстием, отвод влаги из которого производят под воздействием эффекта давления жидкости на стенки сосуда.

2. Способ отвода влаги из герметичного отсека электротехнического устройства по п. 1, отличающийся тем, что нагреваемую поверхность устанавливают в тепловом контакте с теплопроводящими элементами, помещенными на пути движения направленного потока воздуха в пределах воздуховода существующей системы охлаждения электротехнического устройства.