Устройство для испарительного охлаждения полупроводниковых приборов

Устройство для испарительного охлаждения полупроводниковых приборов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использованиеможет быть использовано для охлаждения силовых полупроводниковых приборов выпрямителей тяговых подстанций метрополитенов, выпрямительных установок тепловозов и электровозов,а также в различных силовых цепях. Устройство для испарительного охлаждения полупроводниковых приборов силовой электроники содержит испаритель, к которому прижимается охлаждаемый прибор, имеющий каналы с жидким промежуточным теплоносителем и сребренный трубчатый конденсатор, трубки которого отогнуты под углом к плоскости испарителя, причем каналы испарителя и полость трубчатого конденсатора , образуют единую внутреннюю полость устройства. Трубки конденсатора изогнуты в виде рамок и образуют в области испарителя каналы для жидкости, причем каждая трубка установлена в области испарителя не менее чем двумя своими частями и имеют в этих местах плоскую поверхность, соприкасающуюся непосредственно с охлаждаемым прибором. Рамки конденсатора выполнены или в одной плоскости, или в нескольких параллельных плоскостях, или же в плоскостях, расположенных под углом друг к другу, но не менее 15° к плоскости испарителя Трубки в области испарителя установлены в один ряд плотно друг к другу и закреплены между собой, образуя пакет трубок, являющийся Испарителем, а в области конденсатора трубки являются раздвинутыми и имеют пластинчатое оребрение 2 з п ф-лы, 4 ил. сг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sijs H 01 L 25/00, 23/427 <

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4951931/F07 (22) 04.05.91 (46) 15.12.92. Бюл. Ф 46 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.

B.Н.Образцова (72) А.Б.Буянов, И.Г,Киселев, П.Л.Жуков, И.B.Ìèòðîôàíoâà и К.Н.Суслова (56) Авторское свидетельство СССР

N..1081707, кл. Н 011 25/02, 1982.

Заявка ФР Г hh 2406432, кл. Н 01 3 1/12, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛУПОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ (57) Использование; может быть использовано для охлаждения, силовых полупроводниковых приборов выпрямителей тяговых подстанций метрополитенов, выпрямительныхустановок тепловозов и электровозов, а также в различных-силовых цепях. Устройство для испарительного охлаждения полупроводниковых приборов силовой электроники содержит испаритель, к которому прижимается охлаждаемый прибор, 2

- Изобретение относится к преобразовательной технике и силовой электронике и может быть использовано для охлаждения силовых полупроводниковых приборов выпрямителей тяговых подстанций метрополитенов, выпрямительных установок тепловозов и электровозов. а также в различных силовых электрических цепях, Известно охлаждающее устройство для испарительного охлаждения полупроводни„„ЯЦ„„1781735 А1

< имеющий каналы с жидким промежуточным теплоносителем и оребренный трубчатый конденсатор, трубки которого отогнуты под углом к плоскости испарителя, причем каналы испарителя и полость трубчатого конденсатора, образуют единую внутреннюю полость устройства. Трубки конденсатора изогнуты в виде рамок и образуют в области испарителя каналы для жидкости, причем каждая трубка устанбвлена-в области испарителя не менее чем двумя своими частями и имеют в этих местах плоскую-поверхность, соприкасающуюся непосредственно с охлаждаемым приборам. Рамки конденсатора выполнены или в одной плоскости, или в нескольких пар<аллельйых плбскостях, или же в плоскостях, расположенных под углом друг к другу, но не менее 15 к плоскости испарителя, Трубки в области испарителя установлены в один ряд плотно друг к другу и закреплены между собой, образуя пакет трубок, являющийся Испарителем, а в области конденсатора трубки являются раздвинутыми и имеют пластинчатое оребрение, 2 з,п.ф-лы, 4 ил.

I

KoBbIx приборов, содержащее испаритель, к которому прижимается охлаждаемый полупроводниковый прибор, имеющее каналы с жидким промежуточным теплоносителем и оребренный -трубчатый конденсатор, причем эти трубки конденсатора установлены жестко в испарителе под-различными углами от 4 до 86 к плоскости испарителя.

Недостатками известного устройства являются недостаточная эффективность охлаж1781735

3 4 дения вследствие значительной толщины Рамки конденсатора выполнены или в стенки от контактной поверхности испари- нескольких параллельных плоскостях, или теля до внутреннего канала, а также недо- же в плоскостях, расположенных под углом статочно высокая надежность работы друг к другу, но не менее 15О к плоскости обусловленная большим числом мест герме- 5 испарителя. тизации трубок конденсатора. Кроме того, Трубкивобластииспарителяустановлеэффективность устройСтва уменьшается за ны в один ряд плотйо друг к другу и закрепсчет удаления трубок кЬнденсатора на край лены между собой, образуя пакет трубок, парового коллектора, что снижает их тепло- . являющийся испарителем, а в области конвую нагрузку по сравнению с трубкамй рас- 10 денсатора трубки вйполйены раздвинутыцоложенными-: . напротив каналов ми и имеют пластинчатое оребрение. испарителя..; На фиг 1 представлены два вида устрой-.

Наиболее близким по технической сущно- ства для испарительного охлаждения полусти и достигаемому результат Гкзаявляемому проводHNKQBblx приборов; на фиг.2— является устройство для испарительного ох- 15 возможйые схемы выполнения трубок кон- . лаждения полупроводнйковых приборов име- денсатора; на фиг.3- возможные схемйрас ющее исйарйтель и конденсатор, принятое за положения рамок относительно плоСкости прототип, В исйарителе,расположено боль- испарителя; на фиг.4- два вида устройства шое количество трубок, которые сбдержат имеющегоиспарительввидепакетатрубок. жидкий промежуточный теплоноситель и жес- 20 Устройство для испарительного охлажтко закреплены в нем, а в области конденсато- дения полупроводниковых приборов (фиг .1) ра эти трубки имеют наружное оребрение, содержит испаритель 1; к"которому прижи- .. причем верхниеконцытрубокобъединены ico- мается охлаждаемый прибор 2, имеющий робчатым, коллектором, а йижние концы каналы 3 с жидким промежуточным теплотрубок в области испарителя, объединены 25 носителем, и оребренный трубчатый конжидкостным коллектором.." ... денсатор 4, трубки которого отогнуты под

Недостатками известного:устройства углом к плоскости испарителя 1, причем кадля испарительного охлаждения полупро- налы 3 испарйтеля 1 и полость трубчатого водниковых. приборов является недостаточ- конденсатора 4; образуют единую вйутренно высокая эффективность охлаждения 30 нюю полость устройства. Трубки конденса- . связанная с тем, что трубки с промежуточ- тора 4 изогнуты в виде рамок и образуют в нымтеплоносителемудаленыотконтактной области испарителя 1 каналы 3 для жидкопоаерхности полупроводникового прибора сти, причем каждая трубка установлена в

: — расположены внутри тела испарителя, а области испарителя 1..не менее чем двумя также недостаточная надежность работы, 35 своими частями и имеет в этих местах плосвязанная с большим числом мест гермети- скую поверхйость 5, сопрйкасающуюся незации трубок в области испарителя и кон- посредственно сохлаждаемым прибором 2, . денсатора. . Рамки конденсатора 4 выполнены или в одЦелью изобретения является повыше- ной плоскости, или в йескольких параллельние эффективности охлаждения и надежно- 40 ных плоскостях, или же в плоскостях, сти работы. - . расположенных под углом друг к другу, но

Поставленная цель достигается тем, что не менее 15О. к плоскости испарителя 1 в устройстве для испарительного охлажде-. (фиг.3), Трубкй в области испарителя 1 устания полупроводниковых приборов, содер- новлены в одйн ряд плотно друг к другу и жащем испаритель, к которому 45 закреплены между собой, образуя пакет прижимается охлаждаемый прибор, имеют- трубок 6, являющийся испарителем, а в обся каналы с жидким промежуточным тепло- ласти конденсатора 4 трубки являются разносителем, и оребренный трубчатый двинутымй и имеют пластинчатое конденсатор, трубки которого отогнуты под оребрение 7 (фиг.4). углом к плоскости испарителя, причем кана- 50 Устройство-для испарительного охлажлы испарителя и полость трубчэтого конден- дения полупроводниковых приборов (фиг.1) сатора,. образуют единую внутреннюю . работает Следующим образом. полость устройства, трубки конденсатора При: включении полупроводникового изогнуты в аиде рамок и образуют в области прибора 2 под нагрузку теплота, выделен- испарителя каналы для жидкости. причем 55 ная в нем в виде потерь, передается через каждая трубка установлена в области испа- . плоскую поверхность 5, а также теплопрорителя не менее чем двумя своими частями водностью через материал испарителя 1 к и имеет в этих местах плоскую поверхность, жидкому промежуточному теплоносителю, соприкасающуюся непосредственно с ох- расположенному в каналах 3, Это приводит лаждаемым прибором. к закипанию жидкого промежуточного теп1781735 лоносителя в каналах 3 и к образованию его зоне испарителя, так и в зоне конденсатора; паров, которые поднимаются в трубчатый высокую надежность работы, за счет того, конденсатор 4, например, оребренный сна- что число мест герметизации внутренних ружи винтовыми накатанными ребрами полостейустройствадляохлажденияумень(фиг.1). В трубчатом конденсаторе 4 пары 5 шено в два раза и более. конденсируются; отдавая свою теплоту ок- . Ф о р мул а и зо б р е те н и я ружающему воздуху, например, путем есте- 1. Устройство для испарительного охственной конвекции. Образовавшийся лаждения полупроводниковых приборов, конденсат в конденсаторе 4 под действием содержащее испаритель, к которому прижисилы гравитации стекает по наклонным 10 мается охлаждаемый прибор, имеющий катрубкам в каналы 3 испарителя 1. Цикл пе- - налы с жидким промежуточным редачи теплоты от полупроводникового теплоносителем; и оребренный трубчатый прибора 2 к окружающему воздуху замыка- " конденсатор, трубки которого отогнутй под ется и осуществляется непрерывно пока на- углом к плоскости испарителя, причем канаходится под токовой нагрузкой 15 лы испарителя и полостьтрубчатого конден.полупроводниковый прибор2. Еслитрубча- сатора образуют единую внутреннюю тый конденсатор 4 имеет несколько трубок полость устройства, о т л и ч а ю щ е е с я в виде рамок (фиг.2 — две крайних схемы, тем,что,сцельюповышенияэффективности фиг.3, фиг,4), то описанные процессы кипе- охлаждения и надежности в работе, трубки ния и конденсации жидкого промежуточно- 20 конденсатора изогнуты в виде рамок и обраго теплоносителя протекают в каждой зуютвобластииспарителя каналыдляжидрамке параллельно (одновременно). Тепло- кости, причем каждая трубка установлена в та, выделенная в полупроводниковом при- области испарителя не менее чем двумя своборе 2 (фиг,4), может подводиться к имичастями и имеет.вэтихместах плоскую испарителю 1, выполненному в виде пакета 25 поверхность, соприкасающуюся непосредтрубок.6 сразу от двух полупроводниковых ственно с охлаждаемым прибором, приборов, расположенных сверху и снизу 2. Устройство.по п.1, о т л и ч а ю щ е епакета 6. с я тем, что рамки конденсатора выполнены

Устройство для испарительного охла>к- или в одной йлоскости, или в нескольких дения полупроводниковых приборов обес- 30 .параллельных плоскостях, или же в плоско-, печивает следующие преимущества: стях, расположенных под углом одна к друвысокую эффективность охлаждения, гой, но не менее 15 к плоскости обусловленную тем, что полупроводника- испарителя. вый прибор соприкасается непосредствен- 3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а юно с плоской стенкой трубки испарителя и 35 щ е е с я тем, что трубки в области испарипри этом исключено термическое сопротив- теля установлены в один ряд плотно одна к ление стенки испарителя и контакта трубки другой и закреплены между собой, образуя со стенкой испарителя, а также тем, что не- пакет трубок, являющийся испарителем, а в сколько зон испарителл (не менее двух) объ-: области конденсатора трубки выполнены единены в области конденсатора рамками 40 раздвинутыми и имеют пластинчатое ореб4, что выравнивает тепловую нагрузку как в рение.

1781735

Составитель А.Буянов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор З.Салко

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4277 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5