УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

Полезная модель относится к теплопередающим устройствам и может быть использована в области электроники, в частности, для отвода тепла в окружающую среду от микропроцессоров персональных компьютеров и других электронных компонентов.
th
Известно устройство для отвода тепла (М.Mochizuki, Т.Nguyen, К.Mashiko, Y.Saito, V.Wuttijumnong, W.Xiaoping, "Practical application of heat pipe and vapor chamber for cooling high performance personal computer." Proceeding of the 13 IHPC, September 21-25, 2004, Shanghai, China, p.p.448-454), состоящее из классической тепловой трубы круглого или овального сечения, содержащей на одном конце (испарителе) тепловой интерфейс, с помощью которого труба сопрягается с микропроцессором, а на другом конце (конденсаторе) - ребра в виде пластин, припаянных к трубе, которые обдуваются вентилятором.
Недостатком такого устройства является низкая эффективность передачи тепла из-за встречных потоков пара и жидкости в трубе. Работа данного устройства сильно зависит от его положения в пространстве относительно направления действия гравитационных сил. Так, максимальная величина теплопереноса соответствует вертикальному положению устройства, когда конденсатор расположен выше испарителя. При горизонтальном положении, а также при вертикальном, когда, наоборот, испаритель расположен выше конденсатора, конденсату, движущемуся от конденсатора к испарителю, приходится преодолевать действие гравитационных сил. Это обстоятельство резко снижает величину теплопереноса, для увеличения которой возникает необходимость в соответствующем увеличении диаметра трубы, либо увеличении количества труб, что, в свою очередь, неизбежно приводит к увеличению габаритно-массовых характеристик компьютера.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система с удаленным теплообменником на базе миниатюрной контурной тепловой трубы для охлаждения компонентов электроники и микропроцессоров мобильных компьютеров (V.G.Pastukhov, Yu.F.Maidanik, С.V.Vershinin, M.A.Korukov, "Miniature loop heat pipes for electronics cooling", Applied Thermal Engineering 23 (2003) p.p.1125-1135), которая включает в себя контурную тепловую трубу, содержащую испаритель, компенсационную полость, паропровод, конденсатопровод и оребренный конденсатор, а также вентилятор, в корпус которого помещен упомянутый конденсатор.
Данное устройство обеспечивает эффективную работу практически при любой ориентации в гравитационном поле, т.к. в нем паровой и жидкостной каналы разделены, а движение теплоносителя обеспечивается за счет специальной капиллярнопористой структуры (фитиля), размещенной в корпусе испарителя.
Недостатком такого устройства является то, что конденсатор выполнен в виде оребренной цилиндрической трубки, что снижает величину теплопереноса и эффективность его работы из-за недостаточной величины площади внутренней поверхности для конденсации пара. Увеличение же диаметра трубки при одной и той же высоте оребренного конденсатора приводит к уменьшению площади живого сечения для прохода воздуха, а, следовательно, к увеличению аэродинамического сопротивления оребрения, что, в свою очередь, приводит к необходимости использования более мощного вентилятора.
Кроме того, испаритель и конденсатопровод расположены вне зоны обдува воздушным потоком, создаваемым вентилятором, что не позволяет поддерживать температуру жидкости, поступающей по конденсатопроводу из конденсатора в компенсационную полость испарителя, на достаточно низком уровне. В то же время известно, что, чем ниже температура жидкости, тем выше теплопередающая способность и тем ниже температура
на корпусе элемента, от которого отводится тепло, при этом увеличивается надежность работы этого элемента.
В основу полезной модели положена задача повышения теплопередающей способности и эффективности отвода тепла путем снижения температуры жидкости, поступающей по конденсатопроводу из конденсатора в компенсационную полость испарителя.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для охлаждения компьютера, содержащем контурную тепловую трубу, состоящую из испарителя с компенсационной полостью, паропровода, конденсатопровода и конденсатора, и вентилятор, в корпусе которого размещен конденсатор, согласно полезной модели, компенсационная полость испарителя и конденсатопровод размещены в корпусе вентилятора с возможностью обдува потоком воздуха.
При этом
- компенсационная полость испарителя и конденсатопровод могут быть размещены в корпусе вентилятора частично;
- конденсатор может быть выполнен в виде трубки плоскоовального сечения;
- компенсационная полость испарителя может быть снабжена оребрением.
Размещение конденсатопровода и оребренной поверхности компенсационной полости испарителя частично или полностью в корпусе вентилятора, в создаваемом им воздушном потоке, позволяет поддерживать температуру жидкости, поступающей по конденсатопроводу из конденсатора в компенсационную полость испарителя, на достаточно низком уровне и способствует повышению теплопередающей способности и эффективности отвода тепла.
Выполнение конденсатора в виде трубки плоскоовального сечения позволяет увеличить теплопередающую способность и эффективность работы конденсатора за счет увеличения внутренней поверхности для конденсации пара.
На фиг.1 представлена схема устройства для охлаждения компьютера; на фиг.2 - схема компенсационной полости испарителя с оребрением.
Устройство для охлаждения компьютера (фиг.1) состоит из вентилятора 1, размещенного в корпусе 2, испарителя 3 с компенсационной полостью 4 и конденсатора 5, соединенных между собой паропроводом 6 и конденсатопроводом 7.
Как испаритель 3, так и конденсатор 5 выполнены в виде плоскоовальной трубки. Компенсационная полость 4 испарителя 3 снабжена оребрением 8 и вместе с конденсатопроводом 7 расположена в корпусе 2 вентилятора 1.
Устройство работает следующим образом. При подводе тепла от работающего тепловыделяющего элемента, например, микропроцессора компьютера, к испарителю 3 находящийся внутри него теплоноситель кипит, и образовавшийся при этом пар устремляется по паропроводу 6 в конденсатор 7, где, охлаждаемый потоком воздуха, создаваемым вентилятором 1, конденсируется и далее по конденсатопроводу 7 направляется в компенсационную полость 4 испарителя 3. Поток воздуха омывает конденсатопровод 7 и оребрение 8 компенсационной полости 4 испарителя 3, размещенные в корпусе 2 вентилятора 1, дополнительно охлаждая конденсат, поступающий из конденсатора 5 по конденсатопроводу 7 в компенсационную полость 4 испарителя 3. При этом дополнительно снижается температура испарителя 3 и, соответственно, температура тепловыделяющего элемента, контактирующего с испарителем 3.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит повысить теплопередающую способность и эффективность отвода тепла от электронных компонентов, в том числе, от микропроцессоров персональных компьютеров, увеличив тем самым надежность их работы.