Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА Российский патент 2023 года по МПК H05K7/20 H01L23/38 H01L23/467 

Описание патента на изобретение RU2805986C1

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Прототипом предлагаемого устройства является прибор, описанный в [1]. Устройство содержит термоэлектрическую батарею (ТЭБ), электрически связанную с выходом регулятора температуры, вход которого связан с датчиком температуры, находящимся в контакте с тепловыделяющим элементом РЭА, расположенным в углублении, образованном конструкцией ТЭБ, основной теплообменник, находящийся в тепловом контакте с тепловыделяющими спаями ТЭБ и дополнительный теплообменник. ТЭБ разделена на основную и две дополнительные секции, соединенные электрически последовательно и изготовленные из идентичных по своим геометрическим, электро- и теплофизическим характеристикам термоэлементов. Основная секция ТЭБ находится в центре основного теплообменника, а дополнительные секции ТЭБ расположены по краям на выступах основного теплообменника, площадь которых соответствует площади дополнительных секций ТЭБ. Тепловыделяющий элемент РЭА размещен в образовавшемся углублении с обеспечением теплового контакта с теплопоглощающими спаями основной секции ТЭБ, с теплопоглощающими спаями дополнительных секций ТЭБ и тепловыделяющим элементом РЭА контактирует дополнительный теплообменник. Основной и дополнительный теплообменники выполнены в виде полой цельнометаллической емкости, заполненной плавящимся рабочим веществом с большой теплотой плавления и температурой плавления, лежащей в диапазоне 35-55°С.

Недостатком устройства является невысокая интенсивность отвода теплоты от тепловыделяющих спаев секций ТЭБ посредством основного теплообменника, реализующего естественный воздушный теплоотвод, характеризующийся малым коэффициентом теплопередачи, что снижает эффективность отвода теплоты от элемента РЭА.

Целью изобретения является повышение эффективности отвода теплоты от элемента РЭА за счет повышения интенсивности теплоотвода от тепловыделяющих спаев секций ТЭБ посредством основного теплообменника за счет организации от него принудительного воздушного теплоотвода.

Цель достигается тем, что в основном теплообменнике относительно нижней поверхности имеются выемки под областью размещения двух дополнительных секций ТЭБ, высота которых составляет 3/4 высоты основного теплообменника в его боковой части. В выемках за счет крепежных приспособлений установлены дополнительные вентиляторные агрегаты, запитываемые от источника электрической энергии. Основной вентиляторный агрегат, питаемый тем же источником электрической энергии, при помощи крепежных приспособлений установлен на нижней поверхности основного теплообменника, находящейся между выемками, имеющей несквозные цилиндрические отверстия, выполненные в шахматном порядке.

Конструкция устройства изображена на фиг. 1. Устройство содержит основную секцию ТЭБ 1, находящуюся в центре и две дополнительные секции ТЭБ 2, расположенные по краям. Основная 1 и дополнительные 2 секции ТЭБ, электрически соединенные последовательно, состоят из идентичных по своим геометрическим, электро- и теплофизическим характеристикам термоэлементов. Основная 1 и дополнительные 2 секции ТЭБ своими тепловыделяющими спаями находятся в тепловом контакте с основным теплообменником 3, представляющим собой полую цельнометаллическую емкость, заполненную плавящимся рабочим веществом с большой теплотой плавления и температурой плавления, лежащей в диапазоне 35-55°С, с выступами по краям, площадь которых соответствует площади дополнительных секций ТЭБ 2. Основная 1, дополнительные 2 секции ТЭБ и основной теплообменник 3 образуют конструкцию, имеющую в своей центральной части углубление, в которое с обеспечением теплового контакта с теплопоглощающими спаями основной секции ТЭБ 1 устанавливается тепловыделяющий элемент РЭА 4. С теплопоглощающими спаями дополнительных секций ТЭБ 2 и тепловыделяющим элементом РЭА 4 контактирует дополнительный теплообменник 5, также изготовленный в виде полой цельнометаллической емкости, заполненной плавящимся рабочим веществом с большой теплотой плавления и температурой плавления, лежащей в диапазоне 35-55 °С. В непосредственный контакт с тепловыделяющим элементом РЭА 4 приведен датчик температуры 6, выход которого электрически связан с входом регулятора температуры 7, выход последнего электрически связан с основной 1 и дополнительной 2 секциями ТЭБ.

В основном теплообменнике 3 относительно нижней поверхности имеются выемки 8 под областью размещения двух дополнительных секций ТЭБ 2, высота которых составляет 3/4 высоты основного теплообменника 3 в его боковой части. В выемках 8 за счет крепежных приспособлений 9 установлены дополнительные вентиляторные агрегаты 10, запитываемые от источника электрической энергии 11. Основной вентиляторный агрегат 12, питаемый тем же источником электрической энергии 11, при помощи крепежных приспособлений 13 установлен на нижней поверхности основного теплообменника 3, находящейся между выемками 8, имеющей несквозные цилиндрические отверстия 14, выполненные в шахматном порядке.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку температурный режим эффективной работы тепловыделяющего элемента РЭА 4 выше температуры окружающей среды, то при такой работе поток теплоты все время направлен от тепловыделяющего элемента РЭА 4 через теплообменники 3 и 5 в окружающую среду. Основная 1 и дополнительная 2 секции ТЭБ, включаясь в этот процесс интенсифицируют теплопередачу. Часть теплоты от тепловыделяющего элемента РЭА 4 передается теплопоглощающим спаям основной секции ТЭБ 1 и через тепловыделяющие спаи - основному теплообменнику 3, который рассеивает ее в окружающую среду. Другая часть передается дополнительному теплообменнику 5, рассеивание теплоты от которого происходит как непосредственно в окружающую среду, так и через теплопоглощающие и тепловыделяющие спаи дополнительных секций ТЭБ 2, а также основной теплообменник 3.

Так как нет необходимости охлаждать тепловыделяющий элемент РЭА 4 ниже температуры окружающей среды, то регулятор температуры 7 в соответствие с показаниями датчика 6 и заданным на шкале регулятора температуры 7 значением рабочей температуры включает и выключает при необходимости основную 1 и дополнительные 2 секции ТЭБ, поддерживая автоматически температуру тепловыделяющего элемента РЭА 4 в заданном диапазоне.

Закрепленные при помощи крепежных приспособлений 9 и 13 в выемках 8 и на нижней поверхности основного теплообменника 3 дополнительные вентиляторные агрегаты 10 и основной вентиляторный агрегат 12, питаемые от источника электрической энергии 11, осуществляют обдув основного теплообменника 3. За счет более высокой интенсивности принудительного теплоотвода от основного теплообменника 3 увеличивается и интенсивность отвода теплоты от тепловыделяющих спаев секций ТЭБ 1 и 2, что в свою очередь повышает эффективность теплоотвода от элемента РЭА 4.

Литература

1. Патент РФ 2788038 Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА / Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Евдулов Д.В., Ибрагимова А.М. // БИ № 2, 2023.

Похожие патенты RU2805986C1

название год авторы номер документа
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
  • Иванченко Александр Александрович
RU2808221C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Евдулов Денис Викторович
  • Иванченко Александр Александрович
RU2805985C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
  • Иванченко Александр Александрович
RU2814207C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
  • Иванченко Александр Александрович
RU2804034C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Евдулов Денис Викторович
  • Иванченко Александр Александрович
RU2805979C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
  • Иванченко Александр Александрович
RU2803309C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
  • Иванченко Александр Александрович
RU2814206C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Евдулов Денис Викторович
  • Иванченко Александр Александрович
RU2805463C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Евдулов Денис Викторович
  • Иванченко Александр Александрович
RU2805984C1
Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА 2023
  • Евдулов Олег Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
  • Иванченко Александр Александрович
RU2814203C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 805 986 C1

Реферат патента 2023 года Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов РЭА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Повышение эффективности отвода теплоты от элемента РЭА за счет повышения интенсивности теплоотвода от тепловыделяющих спаев секций термоэлектрической батареи (ТЭБ) за счет организации принудительного воздушного теплоотвода является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что в основном теплообменнике относительно нижней поверхности имеются выемки под областью размещения двух дополнительных секций ТЭБ, высота которых составляет 3/4 высоты основного теплообменника в его боковой части, в которых за счет крепежных приспособлений установлены дополнительные вентиляторные агрегаты, запитываемые от источника электрической энергии, при этом основной вентиляторный агрегат, питаемый тем же источником электрической энергии, при помощи крепежных приспособлений установлен на нижней поверхности основного теплообменника, находящейся между выемками, снабженной несквозными цилиндрическими отверстиями, расположенными в шахматном порядке. Основная и дополнительные секции ТЭБ, соединенные последовательно, состоят из идентичных термоэлементов, которые находятся в тепловом контакте с основным и дополнительным теплообменниками, заполненными плавящимся рабочим веществом, при этом регулятор температуры электрически связан с основной и дополнительной секциями ТЭБ. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 805 986 C1

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), содержащее термоэлектрическую батарею (ТЭБ), электрически связанную с выходом регулятора температуры, вход которого связан с датчиком температуры, находящимся в контакте с тепловыделяющим элементом РЭА, расположенным в углублении, образованном конструкцией ТЭБ, основной теплообменник, находящийся в тепловом контакте с тепловыделяющими спаями ТЭБ и дополнительный теплообменник, причем ТЭБ разделена на основную и две дополнительные секции, соединенные электрически последовательно и изготовленные из идентичных по своим геометрическим, электро- и теплофизическим характеристикам термоэлементов, причем основная секция ТЭБ находится в центре основного теплообменника, а дополнительные секции ТЭБ расположены по краям на выступах основного теплообменника, площадь которых соответствует площади дополнительных секций ТЭБ, при этом тепловыделяющий элемент РЭА размещен в образовавшемся углублении с обеспечением теплового контакта с теплопоглощающими спаями основной секции ТЭБ, с теплопоглощающими спаями дополнительных секций ТЭБ и тепловыделяющим элементом РЭА контактирует дополнительный теплообменник, при этом основной и дополнительный теплообменники выполнены в виде полой цельнометаллической емкости, заполненной плавящимся рабочим веществом с большой теплотой плавления и температурой плавления, лежащей в диапазоне 35-55°С, отличающееся тем, что в основном теплообменнике относительно нижней поверхности имеются выемки под областью размещения двух дополнительных секций ТЭБ, высота которых составляет 3/4 высоты основного теплообменника в его боковой части, в которых за счет крепежных приспособлений установлены дополнительные вентиляторные агрегаты, запитываемые от источника электрической энергии, а основной вентиляторный агрегат, питаемый тем же источником электрической энергии, при помощи крепежных приспособлений установлен на нижней поверхности основного теплообменника, находящейся между выемками, имеющей несквозные цилиндрические отверстия, выполненные в шахматном порядке.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2805986C1

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ТЕПЛОТЫ ОТ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА 2021
  • Исмаилов Тагир Абдурашидович
  • Евдулов Олег Викторович
  • Евдулов Денис Викторович
  • Ибрагимова Асият Магомедовна
RU2788038C2
CN 110062565 B, 30.10.2020
CN 211605142 U, 29.09.2020
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ТЕПЛОТЫ ОТ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ ПОВТОРНО-КРАТКОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ 2016
  • Исмаилов Тагир Абдурашидович
  • Евдулов Олег Викторович
  • Евдулов Денис Викторович
RU2634850C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПЛАТ 2009
  • Исмаилов Тагир Абдурашидович
  • Евдулов Олег Викторович
  • Габитов Ильдар Азатович
RU2416895C2
US 7544883 B2, 09.06.2009
JP 2010226000 A, 07.10.2010.

RU 2 805 986 C1

Авторы

Евдулов Олег Викторович

Евдулова Марина Александровна

Иванченко Александр Александрович

Даты

2023-10-24Публикация

2023-05-12Подача