Устройство для испарительного охлаждения полупроводниковых приборов

 

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