ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ТЕПЛОТЫ ОТ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА
THERMOELECTRIC DEVICE FOR REMOVAL OF HEAT FROM REE ELEMENTS

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) с теплообменником для тепловыделяющих спаев, собранную из полупроводниковых ветвей разной высоты таким образом, что тепловыделяющие спаи расположены на одном уровне, а теплопоглощающие - на двух уровнях. При этом высокие ветви расположены по краям, а низкие - в середине с образованием в центре ТЭБ углубления, в которое помещен охлаждаемый элемент РЭА в тепловом контакте с теплопоглощающими спаями низких ветвей. Устройство содержит также дополнительный теплообменник, контактирующий с теплопоглощающими спаями высоких ветвей, и блок управления работой ТЭБ, включающий датчик температуры, установленный в углублении ТЭБ, источник электрической энергии и регулятор температуры.
Недостатком устройства является сложность технологической реализации ТЭБ, состоящей из термоэлементов с различной длиной ветвей, а также одновременное обеспечение оптимальных режимов работы термоэлементов с высокими и низкими ветвями.
Целью изобретения является повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим геометрическим, электро- и теплофизическим характеристикам, а также обеспечение максимального холодильного коэффициента, максимальной холодопроизводительности при работе ТЭБ.
Цель достигается тем, что 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, выполненный в виде цельнометаллической конструкции, при этом основной теплообменник выполнен в виде полой цельнометаллической емкости, заполненной плавящимся рабочим веществом с большой теплотой плавления и температурой плавления, лежащей в диапазоне 35-55°С.
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, представляющий собой цельнометаллическую конструкцию. 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.
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.
Изготовление основной 1 и дополнительных 2 секций ТЭБ из идентичных по своим геометрическим, электро- и теплофизическим характеристикам термоэлементов позволяет повысить технологичность создания устройства.
Литература
1. Патент РФ 1824681. Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи преимущественно для отвода тепла от элементов радиоэлектроники большой мощности / Исмаилов Т.А. // БИ №24, 1993.