Термоэлектрический охладитель Советский патент 1988 года по МПК F25B21/02 

ю

Изобретение относится к холодк1( ь- ной технике, а конкрет о к устройствам для охлаждения ьгикроэлектро нньи приборов и других обтьектов с мальми тепловыделениями,

Целью изобретения является сокращение длительности ПУСКОЕ.ОГО периода и повышение термодинамической эф-- фективности в стационар ом режиме,,

На чертеже изобрал ен предлагаемый охладитель.

Термоэлектрический ох-ьадитель содержит основную ступень : , металлическую коммутационную плгз-стину 2 холодного спая 3 ступени

комм утационные пластины 4 горячих спаев ступени 1 S вспомогательн 1е 6 и 7,жестко скрепленные боковыми поверхностями одна с дру;: ой и со ступенью 1 при ПОМОПЩ тонко- - r t;3jTeKTрической прослойки 8 тепяопроводя- щего клея, и объект 9 охлаждения, Холодные спаи 10 вспомогательных ступеней 6 и 7 представляют собой п-р- переход, образованны путем непосредственной (.без металлических пластин) электр-И-цеской коммутацн5-1 полупропол- никовых ветвей ступеней 6 к 1,. Коммутационный сплав (поипой) об-разует тонкую прослойку между термозлемек- тами, препятствуя диффузии полупро-- водниковьк материалов ступеней 6 и 7 Спаи 10 обладают мальну: тепловым и электрическим сопротивлением в направлении линий электрргчаского тока и имеют значительное тепловое и электрическое сопротивление доль плоскости спаев„ Геометрия ветвей по добрана таким образом, ;:то тепловое сопротивление между полупроводниковым веществом ветвей и спая-м -1 10 суп ественно , чем в накравленин спая 3 Электрически все ступени соединень последователь:-о . Объект 9 охлаждения ус г а1-1овлеь; }--а пластине 2,

Охладитель работает с:леду ощим образом.

При прохождении чере;:; сту1;сни 1 , 6 и 7 постоянного тока в г-таправлении указанном на --ертеже стрелками,, на холодных спаях 3 и 10 происходит поглощение теплоты Пельтье,, а па спаях 5 - ее выделение Одповременно процесс протекани,я тока сопровож;-;ает ся выделением Джоулевой - еплоты в объеме всех ступеней 1 , & и 7 , Теп.;:г, та с горя;чих спаев 5

to

15

20

40

ружающую среду лю бьгм удобным спосо- бом Холод Пе,льтье основной сту- пенр используется для снятия полезной тепловой наг рузку и ком- п-енсации потерь „ Холод Пельтье зспомогательньк ступеней 6 и 7 используется только для компенсации Лдоулевой теплоты 5 которая поступает к их холодным спаям 10 чеоез 6oKOBf ie стоверхности.

Благодаря бол зшому тепловому сопротивлению спаев 10 вдоль плоскости спая, вспомогательные ступени 6 и 7 функционируют аналогично обьг-шой батарее с переменной температурой по спаям. Температура холодных спаев 10 монотонно возрастае-т в направлении спая 5. и поглощение Джоулевой тепло- Т1з1 осуществляете,; на переменном тем- пературно-м уровне в процессе ее зарождения координата и темпера- тур;1 ый у-ровенъ упомянутых взаимоком- по сирующихся процессов совпадают. Это способствует более зффективн-ому герехвату потоков Джоулевой теплоты к спаю 5, Пос-кольку /1жоулева теплота ступени 1 компенсируется за счет ма- ,иоцениого в термо,г1инамическом отношении холода Пельтье переменного более высокого температурного уровня, предлагаемый охладитель требует мень-- Eiix затрат энергии и обладает высоким термодинамическим 1ШЛ, Поскольку вертикальная ueno-iiKa спаев 10 на- -пинается у спая 3,, охладитель функ- ционир-ует как каскадное устройство с бест онечньпч чи;слом ступеней Максимальная эффективност ь достигается за счет профилирования ветвей всех ступеней В- направлении., перпендикулярном плоскости ,

Ф G- р м у л а изобретения Термоэлектрический охладитель, со-- де17жащий оснсвную и вспомогательные ступени с холодкыми и горячими спа0

другой и жестко соединенные боковыми позерхностями, о т ,п и ч а ю щ и й- с я тем,; что,, с целью сокращения длительности пускового периода и повышения тер -1одинамической эффективности в стационарном режиме, холод- ныэ спаи вспомогательных ступеней рас;положены перпендикулярно холодному спаю основной ступени,, а боковые поверх ности в-сех ступеней размещены наклонно

Изобретение м.б. использовано для охлаждения микроэлектронньгх приборов и объектов с малыми тепловыделениями. Цель изобретения - сокращение длительности пускового периода и повьгаение термодинамической эффективности в стационарном режиме. Для этого холодные спаи 10 вспомогательных ступеней 6 и 7 расположены перпендикулярно холодном спаю 3 основной ступени 1. Боковые поверхности всех ступеней размещены наклонно. Спаи 10 обладают малым тепловым и электрическим сопротивлением в направлении линий электрического тока и имеют значительное тепловое и электрическое сопротивление вдоль плоскости спаев, благодаря чему ступени 6 и 7 функционируют аналогично обычной батареи с переменной т-рой по спаям и Джоулева теплота поглощается на переменном т-рном уровне в процессе ее зарозкления. Так как вертикальная цепочка спаев 10 начинается у спаев 3, охладитель функционирует как каскадное устройство с бесконечным числом ступеней. 1 ил. С & СО