ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ТЕРМОCТАБИЛИЗАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ВЫСОКИМИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯМИ
THERMOELECTRIC DEVICE FOR THERMAL STABILISATION OF COMPUTER SYSTEM COMPONENTS WITH HIGH HEAT GENERATION

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для нормализации температуры компонентов современных вычислительных систем.
В настоящее время для охлаждения компонентов вычислительных систем с высокими тепловыделениями используется кулер, состоящий из радиатора и вентилятора [1]. Но использование кулера имеет недостатки: кулер не способен обеспечить температуру ниже комнатной и не приемлем для термостатирования.
Известно также устройство [2]. В нем для охлаждения процессора используется термоэлектрический модуль. Недостатком этого устройства является высокое энергопотребление системы охлаждения процессора.
Целью изобретения является создание устройства, позволяющего обеспечить термостабилизацию компонентов вычислительных систем с высокими тепловыделениями.
Решение данной задачи возможно при использовании полупроводниковых термоэлектрических устройств на основе элементов, в принципе работы которых заложен эффект Пельтье - термоэлектрических модулей (термомодулей).
Предлагаемая конструкция представляет собой надежное средство для обеспечения требуемого температурного режима компонентов вычислительных систем с высокими тепловыделениями.
На чертеже представлены тепловыделяющий компонент 1 и разработанное устройство, включающее в себя контейнер 2, термомодуль 3, теплоотвод 4, теплоотвод 5, жидкость 6, перегородка 7 с отверстием 8.
Устройство содержит контейнер 2 с жидкостью 6, объем которого разделяют перегородка 7 с отверстием 8 и термомодуль 3 с теплоотводами 4 и 5. В процессе работы термомодуль со стороны горячего спая при температуре кипения превращает жидкость в пар и одновременно отводит тепло от компонента, а с другой стороны, со стороны холодного спая, превращает пар в конденсат, тем самым, получается, что термомодуль работает при равенстве температур, просто перенося тепло от закипающей жидкости к конденсирующему пару, далее конденсированная жидкость возвращается через маленькое отверстие в резервуар с кипящей жидкостью и вновь закипает, поглощая тепло. Режим работы термомодуля получается наиболее экономичным.
В процессе работы устройства получается очень стабильная структура равномерно перемешиваемой кипящей жидкости. Тем самым получается равномерное охлаждение тепловыделяющего компонента вычислительной системы. Для того, чтобы изменить температуру кипения жидкости, можно либо поменять жидкость, либо изменить концентрацию солей в этой жидкости, либо изменить давление с помощью регулируемого клапана конденсирующего пара. Таким образом, можно задать определенную температуру кипения и определенную температуру термостабилизации.
Полученное устройство использовалось для охлаждения компьютерного процессора. Испытания проводились на процессоре типа Pentium IV с тактовой частотой 3200 МГц. Испытания показали, что устройство обеспечивает эффективное и надежное охлаждение процессора в различных режимах его работы.
Устройство может быть использовано для охлаждения таких компонентов вычислительных систем, как видеокарта, жесткий диск, чипсет, имеющих значительные тепловыделения.
Применение разработанной системы термостабилизации позволяет обеспечить температурный режим в тепловыделяющем компоненте вычислительной системы с большой точностью. При этом значительно снижается инерционность процесса термостабилизации компонента и обеспечивается наиболее экономичный режим работы термомодуля.
Источники информации
1. Карпинос В.И., Антонов Г.В. Система регулирования температуры методом управления частотой вращения асинхронного электропривода вентилятора. - Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1980, вып.2.
2. Патент РФ №22569467, кл. G05D 23/22, опубл. 20.07.2005, Бюл. №20.