СПОСОБ ОТВОДА ВЛАГИ ИЗ ГЕРМЕТИЧНОГО КОРПУСА ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА
METHOD OF MOISTURE REMOVAL FROM SEALED HOUSING OF ELECTRONIC DEVICE

Изобретение относится к способам и системам отвода влаги из герметичных корпусов электронных устройств, а также других защищенных от контакта с внешней средой вместилищ для хранения либо эксплуатации объектов чувствительных к влаге. В частности к способам, с применением эффекта Пельтье, основанного на физическом явлении, при котором в результате протекания электрического тока через контакт двух проводников в одном направлении тепло выделяется, в другом - поглощается.
Основной сферой применения эффекта Пельтье является охлаждение с небольшой разницей температур. Например, элементы Пельтье применяются в малогабаритных охлаждающих устройствах.
Также, известно использование Эффекта Пельтье с целью осушения воздуха в данном случае применяют, модули значительной мощности, что вызывает понижение температуры охлаждаемой поверхности до уровня конденсации влаги из воздуха, при этом второй контакт проводника подвергается нагреву. С целью повышения эффективности работы, обеспечивают охлаждение нагретой поверхности элемента Пельтье, в результате температура охлаждаемой стороны становится еще ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70°С.
Одним из вариантов такого применения, является осушение воздуха в корпусах электронных устройств, содержащих множество электронных компонентов чувствительных к влаге. В таких случаях элемент Пельтье, реализуют в виде двух поверхностей, установленных непосредственно на корпусе электротехнического устройства, при этом охлажденная поверхность элемента Пельтье, находится внутри корпуса, а поверхность поддающаяся нагреву, выносится за его пределы для охлаждения.
При реализации такого технического решения основными техническими задачами являются, устройство эффективного охлаждения нагреваемой поверхности, а также устройство отвода, конденсируемой влаги из корпуса электротехнического устройства без нарушения его герметичности.
Также, из заявки на изобретение WO 2013037567 (A1) от 21.03.2013, МПК B01D 5/00; B01D 53/26, где заявителем является, SIEMENS AG [DE]. Известен способ отвода влаги из герметичного корпуса, согласно которому, с внутренней стороны корпуса устанавливают, по меньшей мере, одно термоэлектрическое устройство, работающее по принципу Эффекта Пельтье, на охлажденную поверхность которого, конденсируется влага, содержащаяся в воздухе внутри корпуса, после чего, сконденсированную влагу отводят за пределы указанного корпуса. Способ реализован с применением устройства, которое включает, по меньшей мере, один элемент Пельтье с охлажденной поверхностью внутри и с подогреваемой поверхностью, направленной наружу корпуса. Элемент Пельтье установлен в нижней части корпуса в площади сливного отверстия и утоплен в него. Элемент Пельтье, нагреваемой поверхностью соединен с поверхностью, служащей для направления потока воды и соединен с герметизирующим объемным элементом компенсирующим давление. Выпускное отверстие элемента Пельтье, открывается в выпускной канал выпускного отверстия для воды и герметизирующий объемный элемент. Отвод влаги выполняют посредством выпускного канала и дренажных каналов герметизирующего объемного элемента. Элемент Пельтье снабжен поверхностью в виде лотоса.
К недостаткам указанного технического решения можно отнести, недостаточное охлаждение нагреваемой поверхности элемента Пельтье, что может привести к снижению эффективности его работы, а также трубчатая система отвода влаги, что делает ее чувствительной к различным загрязнителям.
Из патента ЕР 0368382 (А1) от 16.05.1990 МПК F25B 21/02; МПК H05K 5/02, патентообладателем которого является HOLEC SYST & COMPONENTEN [NL], известно устройство снижения влажности воздуха, монтажных шкафов электрических устройств, содержащее тепловой насос, включающее элемент Пельтье, который устанавливается с внутренней стороны корпуса. Который при протекании тока представляет собой, охлажденную поверхность, в результате чего, влажность присутствующая в корпусе, конденсируется исключительно на его поверхности, и отводится устройством, предусмотренным для удаления влаги, конденсированной на охлажденной поверхности. Указанный элемент Пельтье, установлен рядом с внешней стенкой корпуса, причем охлаждаяемая поверхность находится внутри корпуса, а нагретая поверхность находится в тепловом контакте с наружной поверхностью. Нижняя часть охлажденной поверхности содержит средство для отвода конденсированной влаги на внешнюю сторону поверхности корпуса, указанное средство оснащено уплотнительными элементами.
К недостаткам указанного технического решения можно отнести, отсутствие эффективного охлаждения элемента Пельтье, недостаточную герметичность корпуса электротехнического устройства, а также выполнение элемента отвода влаги трубчатым, что может привести к его разрушению при периодическом замерзании в процессе эксплуатации в зимнее время.
Принимаем указанное техническое решение за ближайший аналог.
Технической задачей, на решение которой направлено, заявляемое изобретение, является реализация способа отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства с обеспечением эффективного отвода, конденсируемой влаги без нарушения герметичности корпуса и реализации эффективного охлаждения нагреваемой поверхности элемента Пельтье.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого способа, заключается в повышении эффективности осушения воздуха в герметичном корпусе электротехнического устройства, с отводом влаги без нарушения его герметичности и повышением эффективности работы элемента Пельтье, посредством обеспечения принудительного охлаждения его нагреваемой поверхности, направленным потоком воздуха.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что нагреваемую поверхность, по меньшей мере, одного термоэлектрического устройства охлаждают, направленным потоком воздуха. Также выполняют отвод сконденсированной влаги, без нарушения герметичности корпуса, с применением, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента, посредством которого пропускают влагу наружу и препятствуют доступу влаги, внутрь корпуса электротехнического устройства. Дренажный элемент выполняют в виде сосуда с открытой верхней частью, отвод влаги из которого производят под воздействием эффекта избыточного давления жидкости на стенки сосуда
Нагреваемую поверхность устанавливают в тепловом контакте с теплопроводящими элементами, помещенными на пути движения направленного потока воздуха, в пределах воздуховода существующей системы охлаждения электротехнического устройства.
Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими изображениями:
фиг. 1 - устройство отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства;
фиг. 2 - система охлаждения нагреваемой поверхности термоэлектрического устройства (вариант 1).
фиг. 3 - система охлаждения нагреваемой поверхности термоэлектрического устройства (вариант 2).
Заявляемый способ, предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления раскрыт в описании и показан посредством, приведенных графических материалов. Описанный способ не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков, раскрытых в формуле изобретения.
Способ отвода влаги из герметичного корпуса 1 (фиг. 1) электротехнического устройства, реализован на основе термоэлектрического устройства 2, включающего охлаждаемую 3 и нагреваемую 4 поверхности, работающего по принципу Эффекта Пельтье, а также, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента 5. Указанный дренажный элемент, преимущественно установлен в нижней части корпуса электротехнического устройства и совмещен в плане с помещенным над ним элементом 6 отвода влаги, соединенным с термоэлектрическим устройством. Указанный дренажный элемент выполнен с возможностью отвода влаги посредством применения эффекта давления жидкости на стенки сосуда, что позволяет отойти от использования трубчатых систем отвода влаги, как это реализовано в патентах аналогах.
Нагреваемую поверхность 4, по меньшей мере, одного термоэлектрического устройства охлаждают, направленным потоком воздуха (показан стрелками фиг. 2; 3), при этом указанная поверхность может находиться в тепловом контакте с теплоотводящими элементами 7 (фиг. 2; 3), помещенными на пути движения направленного потока воздуха (указан стрелками). В данном описании приведены два возможных варианта обеспечения принудительного воздушного охлаждения, что не исключает применения и других способов его реализации. Согласно первому варианту (фиг. 2), теплоотводящий элемент 7 помещают в переделах герметичного корпуса, где реализуют его обдув направленным потоком воздуха. Согласно второму из возможных вариантов (фиг. 3), теплоотводящий элемент 7, находящийся в тепловом контакте с нагреваемой поверхностью 4 термоэлектрического устройства, помещают в пределах воздуховода 8, существующей системы охлаждения электротехнического устройства.
Согласно заявляемому способу отвода влаги из герметичного корпуса электротехнического устройства, с внутренней стороны корпуса 1 устанавливают, по меньшей мере, одно термоэлектрическое устройство 2, включающее охлаждаемую 3 и нагреваемую поверхности 4, работающее по, известному принципу Эффекта Пельтье.
В результате значительного перепада температур на охлаждаемую поверхность 3, конденсируется влага, содержащаяся в воздухе внутри герметичного корпуса электротехнического устройства. Сконденсированную влагу, отводят за пределы корпуса без нарушения его герметичности, с применением, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента 5, посредством которого пропускают влагу наружу и препятствуют доступу влаги внутрь корпуса электротехнического устройства. Собранную на охлаждаемой поверхности элемента Пельтье влагу, направляют в область приемного отверстия дренажного элемента, при этом, по меньшей мере, один дренажный элемент устанавливают в нижней части корпуса и совмещают в плане с помещенным над ним элементом 3 отвода влаги, соединенным с термоэлектрическим устройством.
Также с целью повышения эффективности работы термоэлектрического устройства его нагреваемую поверхность 4, охлаждают, направленным потоком воздуха, что позволяет увеличить разность температур между поверхностями термоэлектрического устройства и как результат, значительно понизить температуру его охлаждаемой поверхности.
Реализация заявляемого способа обеспечивает достижение указанного технического результата и позволяет повысить эффективность осушения воздуха в герметичном корпусе электротехнического устройства, с отводом влаги без нарушения его герметичности, а также эффективность работы термоэлектрического устройства, посредством обеспечения эффективного охлаждения его нагреваемой поверхности, направленным потоком воздуха.
Заявляемый способ может быть реализован, как в конструкции герметичных корпусов различных электронных устройств, так и в иных закрытых и защищенных от контакта с внешней средой вместилищах для хранения и транспортировки, чувствительных к влаге объенктов.