Термоелектричний термостатуючий пристрій для комп’ютерних процесорів

Реферат: Термоелектричний термостатуючий пристрій містить як основу елемент Пельтьє та теплорозсіювальний радіатор. Елемент Пельтьє виконано у вигляді прямокутного паралелепіпеда з поперемінно послідовно розташованих р- та n- гілок на основі термоелектричного матеріалу, між якими почергово розміщено металеві холодні та гарячі електротеплопроводи. Гарячі електротеплопроводи у тепловому відношенні з'єднано з теплорозсіювальним радіатором, а холодні - через гнучкі тепловідводи - з елементами обчислювальної техніки, що термостатуються. UA 97896 U (54) ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ТЕРМОСТАТУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОМП'ЮТЕРНИХ ПРОЦЕСОРІВ UA 97896 U UA 97896 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до термоелектрики і знайде застосування при охолодженні та термостатуванні різних елементів обчислювальної техніки, наприклад різноманітних процесорів. На даний час охолодження та подальше термостатування цих елементів проводиться різними методами, в тому числі із застосуванням повітряних, рідинних та термоелектричних охолоджувачів [1]. В цілому термостатуючі пристрої на їх основі виконують свої функції тільки при нормальних умовах експлуатації. Найбільш близьким аналогом до об'єкта, який заявляється, є термостатуючий пристрій на основі модуля Пельтьє, який розташований між теплорозсіюючим радіатором та нижньою робочою гранню пустотілого корпусу прямокутної форми. Внутрішній об'єм цього корпусу заповнено теплоакумулюючою речовиною, що характеризується заданою температурою фазового переходу. На верхній робочій грані корпусу міститься елемент, наприклад процесор, який термостатується. У робочому стані теплота, яка виділяється процесором, проходить через об'єм з термостатуючою речовиною, поглинається модулем та передається теплорозсіючому радіатору, який віддає її в оточуюче середовище. Термостати такої конструкції можуть застосовуватися в апаратурі обчислювальної техніки із вільним розташуванням елементної бази. У випадку апаратури із щільним розташуванням елементів їх застосування неможливе. Тому актуальною є задача створення термоелектричного термостатуючого пристрою, який би характеризувався можливістю функціонування в апаратурі обчислювальної техніки із щільною упаковкою елементної бази. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому термоелектричному термостатуючому пристрої на основі теплорозсіючого радіатора та елемента Пельтьє, останній виконано у вигляді прямокутного паралелепіпеда з поперемінно послідовно розташованих p- та n- відгалужень на основі термоелектричного матеріалу, між якими почергово розміщено металеві холодні та гарячі електротеплопереходи, при цьому гарячі електротеплопереходи у тепловому відношенні з'єднано з теплорозсіючим радіатором, а холодні - через гнучкі теплопроводи - з елементами обчислювальної техніки, що термостатуються. У корисній моделі, що заявляється, запропоновано принципове нове рішення, яке полягає в тому, що охолоджуючий елемент Пельтьє виконано у вигляді прямокутного паралелепіпеда з поперемінно послідовно розташованих р- та n- відгалужень на основі термоелектричного матеріалу, між якими почергово розміщено металеві холодні та гарячі електротеплопереходи, причому гарячі електротеплопереходи у тепловому відношенні з'єднано з теплорозсіючим радіатором, а холодні - через гнучкі теплопроводи - з елементами обчислювальної техніки, що термостатуються. Охолоджуючий елемент Пельт'є виконано у вигляді прямокутного паралелепіпеда з поперемінно послідовно розташованих p- та n- відгалужень на основі термоелектричного матеріалу, між якими почергово розміщено металеві холодні та гарячі електротеплопереходи, причому гарячі електротеплопереходи у тепловому відношенні з'єднано з теплорозсіючим радіатором, а холодні - через гнучкі теплопроводи - з елементами обчислювальної техніки, що термостатуються. Промислове застосування запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технічних та технологічних прийомів та матеріалів. Її реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Запропонований термоелектричний термостатуючий пристрій складається з шаруватого елемента Пельтьє 1 на основі p- та n- відгалужень, що чергуються, з термоелектричного матеріалу, як такий застосовують кристали твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb. Між цими гілками почергово розташовано холодні 2 та гарячі 3 електротеплопереходи з міді, поверхня яких містить антидифузійні шари нікелю. Гарячі електротеплопереходи 3 методом паяння кріплять до металізованих шарів з міді, що розташовані на керамічному теплопереході 5. На протилежній стороні елемента 1 розташована електротеплоізоляційна пластина 8 з пінокераміки. Гнучкі теплопроводи 4 у вигляді мідних джутів, з одного боку, з'єднано до холодних електротеплоконтактів 2, які розташовано на торці елемента Пельтьє 1, з другого - в тепловому відношенні з'єднано з елементами обчислювальної техніки 9, які розміщено в апаратурі з щільною упаковкою елементної бази. Бічна поверхня гнучких теплопереходів 4 містить захисний електротеплоізоляційний шар з теплоізолу. Протилежна сторона керамічного теплопереходу 5 знаходиться в теплоконтакті з металевим ребристим радіатором 6, що обдувається повітряним вентилятором 7. Розміри р- та n- відгалужень, їх кількість та чисельність гнучких теплопроводів визначається кількісними параметрами обчислювальної апаратури із щільним розташуванням елементної бази. Запропонований термоелектричний термостатуючий пристрій працює наступним чином. Внаслідок дії ефекту Пельтьє при проходженні деякого електричного струму через об'єм 1 UA 97896 U 5 10 15 20 25 30 шаруватого елемента відбувається охолодження електротеплопроводів 2. Тепло, що виділяється електротеплопроводами 4, відводиться у радіатор 6 та розсіюється повітряним вентилятором 7. Оскільки електротеплопровід 2 з'єднано з гнучким тепловідводом 4 та далі - з термостатованим елементом твердотільної електроніки 9, то це призводить до його відповідного охолодження. Зміна величини електричного струму, що тече через шаруватий елемент Пельтьє, дозволяє керувати значенням температури елемента 9. При цьому кожний елемент обчислювальної техніки, який потребує охолодження, має свій індивідуальний як електротеплопровід 2, так і гнучкий тепловідвод 4. Підключення запропонованого пристрою до відповідного терморегулятора дозволяє проводити термостатування вибраних елементів обчислювальної техніки, розташованих у відповідній апаратурі з щільною упаковкою елементної бази із заданою точністю. Експериментальні дослідження запропонованого термоелектричного термостатуючого пристрою проводились на макетному зразку. Як матеріал гілок застосовувалися кристали -3 -1 твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb з Z=3,2·10 K . Максимальна електрична потужність пристрою складала 210 Вт. Випробування проводились в Чернівецькій філії "Укртелеком" на стояку RITAL, яка обслуговує відповідну інтернет-лінію. Чисельність елементів, які термостатуються, при цьому досягала 6. Результати випробувань дозволили зробити висновки, що запропонований пристрій задовольняє всім вимогам як з боку оточуючого середовища (-10+60 °C), так і теплового навантаження, що викликане інформаційним навантаженням відповідних елементів обчислювальної техніки (комп'ютерних процесорів). Запропонований термоелектричний термостатуючий пристрій знайде широке застосування в сучасній обчислювальній техніці. Його застосування значно підвищить надійність та дасть відповідний економічний та соціальний ефекти. Джерела інформації: [1] Вайнер А.Л. Унифицированные термоэлектрические холодильники. - Вопросы радиоэлектроники. - Сер. ТРТО, 1976. - вып. 3. [2] Патент РФ № 2256946 7G05D23/22. Термоэлектрическое устройство терморегулирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества / Исмаилов Т.А и др., - заявл. № 2003524399, от 04.08.2003, опубл. 20.07.2005. Бюл. № 20. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Термоелектричний термостатуючий пристрій, що містить як основу елемент Пельтьє та теплорозсіювальний радіатор, який відрізняється тим, що елемент Пельтьє виконано у вигляді прямокутного паралелепіпеда з поперемінно послідовно розташованих р- та n- гілок на основі термоелектричного матеріалу, між якими почергово розміщено металеві холодні та гарячі електротеплопроводи, причому гарячі електротеплопроводи у тепловому відношенні з'єднано з теплорозсіювальним радіатором, а холодні - через гнучкі тепловідводи - з елементами обчислювальної техніки, що термостатуються. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2