SU1029271A1 - Устройство дл охлаждени полупроводниковых приборов - Google Patents

Description

2.Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, мто пазы ориентированы под углом навстречу потоку

.охлаждающей жидкости в канале.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес 

тем, что площадь поперечного сечени  каждого канала паза пропорциональна разности длин соответствующих смежных витков спивхода канала до эторалей . от го паза.

Изобретение относитс  к устройствам охлаждени  с помощью жидкости полупроводниковых приборов сравнительно больших мощностей и может быть использовано в электротехнической и электронной област х промышленности, а также в производстве средств св зи.

Известны устройства дл  охлаждени  полупроводниковых приборов, например тиристоров, выполненные в виде контактной пластины, имеющей канал дл  охлаждающей жидкости, который может быть выполнен спиральным Cl .

Основным недостатком указанной конструкции  вл етс  неравномерность пол  температур в пределах поверхности контакта с полупроводниковым прибором из-за повышени  температуры охлаждающей жидкости по мере продвижени  ее в канале пластины.

Наиболее близким техническим решениём к предложенному  вл етс  устройство дл  охлаждени  полупроводниковых приборов, содержащее контактную пластину с рабочими поверхност ми и с каналом дл  охлаждающей жидкости, выполненным в виде двух , спиралей, бифил рно соединенных между собой С2 .

Однако дл  наиболее эффективного отбора тепла в подобных конструкци х должно выполн тьс  по крайней мере два услови . Первое; дл  получени  максимальной теп.лопередачи на границе стенка пластины - охлаждающа  жидкость скорость течени  охлаждающей жи/ кости должна быть строго регламентирована . Второе: дл  обеспечени  максимальной разницы температур между жидкостью в пограничном слое и нагретой поверхностью, а также увеличе ни  теплового потока от пограничного сло  должно обеспечиватьс  эффективное перемешивание слоев в потоке j

лаждающеи жидкости, т.е. высока  турбулизаци  потока, что может быть достигнуто в известной конструкции увеличением скорости течени  охлаждающей жидкости, а это противоречит первому условию. Известно также, что при больших числах Рейнольдса теплопередача на границе стенка пластины охлаждающа  жидкость уменьшаетс  за счет срывных  влений в пограничном слое, уменьшающих площадь теплового контакта пластины с охлаждающей жидкостью . Кроме того, в результате прогрева всёймассы пластины до температуры более высокой, чем температура охлаждающей жидкости, теплообмен между соседними каналами не происходит и выравнивание пол  температур определ етс  только чередованием каналов с холодной и уже разогретой охлаждающей жидкостью. Таким образом , снижаютс  возможности выравнивани  пол  температур на контактных поверхност х устройства и тем самым ухудшаетс  тепловой режим работы полупроводниковых приборов, что приво-о дит к использованию их при значительно мен ьших мощност х.

Цель изобретени  - повышение эффективности охлаждени  путем обеспечени  равномерного теплового пол  на контактной пластине.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  охлаждени  полупроводниковых приборов, содержащем контактную пластину с рабочими поверхност ми и с каналом дл  охлаждающей жидкости, выполненным в виде двух спиралей, бифил рно соединенных между собой, спирали расположены в одной плоскости, параллельной рабочим поверхност мг, контактной пластины, причем между смежными винтками спиралей канала выполнены сообщающиес  с ними пазы, поперечное сечение которых меньше поперечного сечени  канала Пазы ориентированы под углом навстречу потоку охлаждающей жидкости в канале. Площадь поперечного сечени  каждого паза пропорциональна разности длин соответствующих смежных витков спиралей от входа канала до этого паза. На фиг. 1 показано устройство дл  охлаждени  полупроводниковых приборов в сечении в плоскости параллельной рабочим поверхност м контактного элемента устройства; на фиг. 2 - то же, сечение А-А на фиг. Т. Устройство содержит контактную пластину 1 из тепло-и электропровод ного материала, выполненную как одно целое с токоподврдом 2 и содержащую канал 3 дл  охлаждающей жидкости, представл ющий собой две плоские спирали, соединенные бифил рно между собой и снабженные входным и выход ным 5 отверсти ми. Плоскость располо жени  канала дл  охлаждающей жидкости параллельна рабочим поверхност м и 7 контактной пластины 1. Между смеж ными витками спиралей Б и В выполнены соедин ющие их пазы 8, сопр женны с этими витками и ориентированные под углом навстречу потоку охлаждающей жидкости, имеющими различные сечени  площадь которых пропорциональна разности путей, которые проходит охлаждающа  жидкость в смежных витках спи ралей канала 3 от входа k до соедин ющего их паза 8, т.е. площадь попе речного сечени  каждого паза пропор циональна разности длин соответствую щих смежных витков. На (. 1 направление втекающего потока жидкости обозначено стрелкой Б, а вытекающего потока - стрелкой В На фиг. 1 видно, что витки плоских спиралей канала 3 чередуютс . Витки спиралей с гор чей и холодной охлаждающей жидкостью расположены попеременно близко один к другому. В олном и том же сечении разность температур между входным витком спирали канала 3 и, например,- левым соседним смежным с ним витком канала 3 меньше , чем между тем же входным витком канала 3 и правым соседним смежным с ним витком канала 3 и пропорциональна разности путей,, пройденных охлаждающей жидкостью в каналах Б и В от входа k до сечени  контактной пластины 1, так как температура охлаждающей жидкости возрастает пропорционально пути, пройденному с посто нной скоростью внутри равномерно нагретого тела по каналу 3 посто нного сечени . На фиг. 2 видно, что плоскость расположени  охлаждающего .канала 3 параллельна рабочим поверхност м 6 и 7 контактной пластины 1, с которыми контактируют охлаждаемые полупроводниковые приборы (не показаны). Выполнением канала 3 дл  охлаждающей жидкости бифил рным достигаетс  то, что по расположенным р дом спиральным виткам с противоположным направлением потока проходит холодна  и разогрета  охлаждающа  жидкость. Разность температур между смежными витками спиралей канала 3 неодинакова и зависит от длины пути, .пройденного охлаждающей жидкостью в смежных витках канала 3. Через пазы 8 в стенках между смежными витками канала 3 происходит перетекание охлаждающей жидкости и таким образом, перенос из одного витка канала 3 в другой. Кроме того, поток жидкости из соседнего витка канала 3 через паз В, пересека сь с основным потоком смежного витка канала 3, способствует его турбулизации и улучшению конвективного теплообмена в.нем. При этом сохран ютс  оптимальные дл  теплопередачи в пограничном слое скорости движени  охлаждающей жидкости. Выполнение пазов 8, соедин ющих витки канала Зг позвол ет свести к минимуму возможные неравности температурного пол  рабочих поверхностей 7 и 6 контактных пластин 1. Изобретение позвол ет обеспечить повышение эффективности охлаждени  и повысить надежность работы оолупроводнйковых приборов.

±:±.

аг.г

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее контактную пластину с рабочими поверхностями и с каналом для охлаждающей жидкости, выполненным в виде двух спиралей, бифилярно соединенных между собой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения путем обеспечения равномерного теплового поля на контактной пластине, спирали канала расположены в одной плоскости, параллельной рабочим плоскостям контактной ^гпластины.причем между смежными витками спиралей канала выполнены сообщающиеся с ними пазы, поперечное сечение которых меньше поперечного се- . чения канала.

Ф | Ф

Т* Mi >

2. Устройство по п. ^отличающееся тем, что пазы ориентированы под углом навстречу потоку охлаждающей жидкости в канале.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес я тем, что площадь поперечного сечения каждого канала паза пропорциональна разности длин соответствующих смежных витков спиралей. от входа' канала до этого паза.