Охладитель Советский патент 1980 года по МПК H01L23/36 

I

Изобретение относится к устройствам для охлаждения и может быть использовано в системах принудительного охлаждения мощных полупроводниковых, газоразрядных и электровакуумных приборов, а также тепловыделяющих элементов радиоэлек т рентной аппаратуры.

Известны охладители выполненные в виде тшастин или цилшщров с припаенными к ним спиралями из луженной или посеребренной проволоки 1.

Однако низкая степень заполнения проволоками канала охлаждения, а то, что больщая часть витков спирали работает в условиях меньшего температурного напора по сравнению с витками, расположет1ными со стороны входа охлаждаюц11ей средь, приводит к ухудшению массогабаритных показателей охладителя.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является охладитель, например, для полупроводниковых триборов, содержащий основание с наружной С1енкой. ограничивающей кан;ш д/чя хла.ч.;1гента, соединенный с системой принудительного охлаж;ления 2.

В качестве хладагента используется вода или трансформаторное масло.

Однако надежность эксплуатации этого устройства недостаточна, поскольку техническая вода имеет низкое удельное электрическое сопротивление, содержит нерастворимые осадки, замерзает при отрицательной температуре, а масло - пожароопасно. Кроме того многочисленные соедттения щтудеров индивидуальных охладителей дюритовыми шлангами снижают надежность эксплуатации.

Целью изобретения является повыщение надежности эксштуататши при одновременном сохранении эффективности.

Это достигается тем, что наружная стенка выполнена в виде однорядной проволочной решетки, концы которой соединены с основанием.

На фиг. 1 изображен охладитель с решеткой, расположенной по окружности, например, для таблеточных приборов, вид спереди; на фиг.2то же, вид сверху; на фиг. 3 - охладитель с квадратной рещеткой и центральным отверстием, например, для приборов в штыревом

исполнении; на фиг. 4 - охладитель с извилистой рсмоеткой.

Охладитель содержит основание , внутри которого расположен канал 2, имеющий вход 3 для соединения с системой принудительного охлаждения. Наружная стенка канала 2 выполнена в виде однородной решетки из проволок 4, концы которых соединены с основанием 1. Проволочная решетка может быть набрана из профилированных элементов с малым аэродинамическим сопротивлением при обтекании их охлаждающей средой.

Для приборов в таблеточном корпусе охладитель выполняется без центрального отверстия (см. фиг. 1, 2, 4).

При присоединении охладителя к системе принудительного охлаждения, воздух или газ поступает через отверстие 3 в канал 2, а затем обтекает ряд проволок 4 и через щелев.ые отверстия, образованные этими проволоками, с большой скоростью выходит наружу (либо в другой канал при замкнутой системе о и1аждения).

Такой охладитель позволяет увеличить надежность эксплуатации за счет применения воздушной (газовой) охлаждающей среды вместО жидкостной, и кроме того, эффективность охлаждения не уступает эффективности жидкостных охладителей, поскольку его эффективность определяется увеличенным отношением поверхности теплосъема к объему охлаждающего воздуха (газа), а также за счет однорядного расположения проволок, что увеличивает температурный напор.

Для улучшения теплоотдачи основание и решетку целесообразно выполАять из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности, например из меди.

Изменяя основные параметры решетки - длину, толщину и количество проволоки, можно регулировать количество тепла, отводимого от выделяющего элемента охлаждающей средой В случае необходимости увеличения поверхности теплообмена наряду с уменьшением диаметра проволоки и увеличением ее длин, возможно выполнение решетки с увеличеш-гым периметром по сравнению с периметром окружности, например, квадратной формы, извилистой и т.п.

Таким обра ЮМ, охлаяиголи можно выполнять различными по форме, 1абари1ам, и, следовательно, тогитоотдачс, в зависимости от типа, назначения и тсплонапряжепности тегшовыцеляющего объекта.

Используя охладители с прямоугольной формой решетки, можно изготовить групповые охладители для параллельного соединения вентилей; чередуя охладители с круглой формой

решетки и таблеточные вентили, можно собирать в столбы последовательно соединенные вентили для получения высоких напряжений.

Для решетки из медных проволок диаметрру 10, длиной - 0 м,зазоре между проволоками Ю м, температурном напоре 50° и скорости воздуха 50 м/с в минимальном сечении зазора коэффициент теплоотдачи достигает значений L 1000-1500 вт/м град, т.е. таких же значений как при жидкостном охлаждении, что значительно выше, по сравнению с другими системами принудительного воздушного охлаждения, в которых L 60-80 вт/мх Хград.

Высокая эффективность предлагаемого охладителя позволяет изготовить охладители малых размеров, в результате чего могут быть снижены общие габариты и вес различных устройств, где используются различные тепловыделяющие элементы, особенно в радиоэлектронной и преобразовательной аппаратуре.

Формула изобретения

Охладитель, например, для полупроводниковых приборов, содержащий основание с наружной стенкой, ограничивающей канал для хладагента, соединенный с системой принудительного охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности эксплуатации при одновременном сохранении эффективности, наружная стенка выполнена в виде однородной проволочной решетки, концы которой соединены с основанием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 372594, кл. Н 01 L 23/36, 1973.

2.Патент США № 3018424, кл. 317-234, опублик, 1962 (прототип).