Przedmiotem wynalazku jest korpus do chlodzenia ciecza, zwlaszcza do chlodzenia pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych.Dotychczas do chlodzenia pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych byl rzadko stosowany kor¬ pus chlodzony ciecza, poniewaz chlodzenie powietrzem przy stosunkowo niskim ubytku przewodnosci cieplnej elementów konstrukcyjnydi bylo bardziej proste. Na skutek stale wzrastajacych wymogów odnosnie odprowa¬ dzania ciepla zwiekszyly sie równiez wymiary korpusu do chlodzenia powietrzem i urzadzen, w których stoso¬ wane jest powietrze jako srodek chlodzacy, tak, ze sa nieporównywalnie wieksze niz urzadzenia z ukladem chlodzacym opartym na cieczy.Ostatnio do korpusu do chlodzenia pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych zaczeto stosowac ciecz jako srodek chlodzacy, gdyz ciecz daje wieksza rezerwe chlodzenia niz to jest w przypadku chlodzenia powietrzem i zadowalajace bezpieczenstwo — co prowadzi do tego, ze mozliwe jest przenosenie ciepla i absorbo¬ wanie i pochlanianie krótkich impulsów ciepla z nieznacznym tylko spadkiem temperatury.Zjawiskiem towarzyszacym chlodzeniu korpusu powietrzem jest bardzo duzy halas. Ten niepozadany halas moze byc znacznie lub calkowicie wyeliminowany gdy korpus jest chlodzony ciecza.Do chlodzenia korpusu ciecza wymagane jest jednak zastosowanie wymiennika ciepla i pompy, które umieszcza sie poza urzadzeniem. Wymiennik ciepla i pompa komplikuje uklad chlodzacy korpusu, stad korpus do chlodzenia ciecza wymaga specjalnego dozoru, co odbija sie niekorzystnie w podwyzszonych jego kosztach.Pomimo tych komplikacji chlodzenie cieczami, z obiegiem wymuszonym srodka chlodzacego, jest bez watpienia perspektywiczna technika chlodzenia pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych.Korpusy do chlodzenia ciecza, znane z opisu patentowego USA nr 3 823 771, sa w wiekszosci zbudowane z bezposrednich kanalów wewnetrznego pomieszczenia rurowego, szczególnie ze wzgledu na technologie wyko¬ nania. W tych kanalach, które wykonane sa z materialów dobrze przewodzacych cieplo, przykladowo miedzi, tworzy sie na scianach rur warstwa laminarna, która obnizaprzejmowanie ciepla ze srodka chlodzacego, przykla¬ dowo wody do materialu podstawowego korpusu do chlodzenia i wykazuje potem podwyzsony opór cieplny.2 115439 Znane sa wykonania korpusu do chlodzenia ciecza, gdzie do przewidzianej plaskiej zlaczki z wspólosiowy¬ mi uformowanymi w ksztalcie kola rowkami do doprowadzania cieczy chlodzacej przylegaja z jednej lub z obu stron uformowane w ksztalcie kola tarcze z promieniowymi (radialnymi) rowkami. Te wykonania, pod wzgle¬ dem technologicznym sa proste, jednakze nie umozliwiaja one ze wzgledu na niedostateczna turbulencje (burzli- wosc) strumienia cieczy chlodzacej osiagniecie wymaganej intensywnosci chlodzenia, a mianowicie z powodu zmniejszonej pojemnosci w tym okreslonym przypadku.Korpus do chlodzenia ciecza wedlug wynalazku usuwa wyzej wymienione wady i rozwiazuje postawione zadania przez to, ze podstawa z komora chlodzaca i z przegroda sa umieszczone w obudowie uformowanej w ksztalcie czaszy, a utworzona przez górne splaszczenia kolków chlodzacych powierzchnia podstawy jest polaczona z dnem obudowy, podczas gdy zwarta powierzchnia zewnetrzna podstawy tworzy powierzchnie stykowa dla chlodzonego pólprzewodnikowego elementu konstrukcyjnego.Zgodnie z wynalazkiem podstawa z komora chlodzaca jest polaczona na zewnetrznym obwodzie jej zwartej powierzchni zewnetrznej z uformowana w ksztalcie czaszy obudowa.Powierzchnie nosne kolka chlodzacego sa utworzone przez dwie równolegle, lezace naprzeciw siebie powierzchnie, podczas gdy pozostale dwie naprzeciw lezace powierzchnie sa utworzone przez czesci uformowa¬ nych walcowo powierzchni. Stosunek dlugosci do szerokosci górnych splaszczen kolka chlodzacego wynosi korzystnie 2:1.Zwarta powierzchnia zewnetrzna podstawy posiada srodkowy otwór do wprowadzania ochlodzonego pólprzewodnikowego elementu konstrukcyjnego oraz komore przeznaczona dla cieklego materialu, zwlaszcza cieklego metalu, majacego temperature robocza ochlodzonego pólprzewodnikowego elementu. Podstawa lub uformowana w ksztalcie czaszy obudowa wykonana jest z lekkiego metalu z powloka chromowa np. z alumi¬ nium, magnezu lub ich stopów.Zaleta korpusu do chlodzenia ciecza wedlug wynalazku jest to, ze wystepuje w nim znaczna turbulencja (burzliwosc) plynacej cieczy chlodzacej, przez co uzyskuje sie podwyzszone wspólczynniki przejmowania ciepla ze srodka chlodzacego do materialu korpusu chlodzenia. Ze wzgledu na malo zabudowana objetosc korpusu chlodzenia, material korpusu jest dobrze wykorzystywany — to jest np. kosztowna reglamentowana miedz. Jako dalsze zalety korpusu do chlodzenia ciecza wedlug wynalazku moze byc wymienione duze przewodzenie zimna i prosta technologia wykonania oraz wiercenie, toczenie, skrawanie, w tym przypadku odlewanie pod cisnieniem, które jest realizowane w automatycznym procesie produkcji.Korpus do chlodzenia ciecza wedlug wynalazku jest przedstawiony przykladowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia korpus do chlodzenia w przekroju czesciowym, w rzucie poziomym, a fig. 2 — korpus w prze¬ kroju czesciowym, w rzucie pionowym.Korpus do chlodzenia ciecza przedstawiony na fig. 1 i 2 sklada sie z podstawy 2 z komora chlodzaca 5, 7 i przegroda 8, znajdujacymi sie w uformowanej w ksztalcie czaszy obudowie 1, zaopatrzonej w przewód dopro¬ wadzajacy srodek chlodzacy 3, 4. Podstawa 2 posiada kolki chlodzace 6, miedzy którymi odgrodzona jest komora chlodzaca 5, 7.Powierzchnia podstawy 2 utworzona przez górne splaszczenia kolków chlodzacych 6 jest polaczona z dnem obudowy 1, przykladowo za pomoca lutu 11, ewentualnie przez inny srodek laczacy. Zwarta powierz¬ chnia zewnetrzna podstawy 2 tworzy powierzchnie stykowa dla ochlodzonych pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych i jest na ich zewnetrznym obwodzie 10 w odpowiedni sposób (lutowanie, zespawanie, obróbka plastyczna na zimno, lub klejenie) polaczona z uformowana w ksztalcie czaszy obudowa 1.Podstawa 2 jest wykonana z materialu dobrze przewodzacego cieplo, przykladowo miedzi, aluminium lub innego metalu. Obudowa 1 moze byc wykonana zarówno z metalu jak równiez z materialu izolacyjnego, przykladowo z tworzywa sztucznego.W przypadku gdy obudowa 1 i podstawa 2 wykonane sa z miedzi, jest korzystne polaczyc je przykladowo stopem lutownicznym Ag 72% — Cu. Obudowa 1 i podstawa 2 moga byc wykonane z aluminium lub magnezu, lub z ich stopów i w tym przypadku ich górna powierzchniajest pokryta powloka chromowa.Powierzchnie nosne kolków chlodzacych 6 sa na fig. 1 utworzone przez dwie równolegle lezace naprzeciw siebie powierzchnie, podczas gdy dwie pozostale lezace naprzeciw siebie utworzone sa przez czesci uformowa¬ nych walcowo powierzchni. Stosunek dlugosci do szerokosci górnych splaszczen kolka chlodzacego 6 wynosi korzystnie 2:1. Kolki chlodzace 6 w podstawie 2 sa utworzone przez wywiercenie otworów, przykladowo przez wiertarke wspólrzednosciowa i nastepujace skrawanie ewentualnie frezowanie tak, ze pomiedzy nimi powstaje komora chlodzaca 5, 7. Alternatywnie moga byc kolki chlodzace 6 przykladowo wykonane przez odlewanie pod cisnieniem.Zwarta powierzchnia zewnetrzna podstawy 2 zaopatrzona jest w srodkowy otwór 9 do wprowadzania115439 3 ochladzanego pólprzewodnikowego elementu konstrukcyjnego. Tazwarta powierzchnia zewnetrzna jest zaopa¬ trzona korzystnie w komore przeznaczona dla cieklego materialu, zwlaszcza cieklego metalu majacego tempera¬ ture robocza ochlodzonego pólprzewodnikowego elementu konstrukcyjnego. Te zbiorniki przykladowo w ksztalcie rowków lub wglebien umozliwiaja utworzenie warstwy wyzej wymienionego metalu o grubosci od 0,01 do 2 mm. Metal ten jest przykladowo stopem bizmutu, olowiu, cyny i kadmu o temperaturze topnienia 70°C, przy czym najkorzystniej stosowanyjest stop o skladzie zawierajacym wagowo 40 do 55% bizmutu, 10 do 40% olowiu, 2 do 15% cyny i 0 do 10% kadmu.Stopy zawierajace 0% kadmu, moga zawierac 10 do 21% wagowych indu. Stopy te sa eutektyczne o niskiej temperaturze topnienia i wykazuja tylko nieznaczne zmiany objetosci przy przejsciu ze stalego stanu skupienia do plynnego. Jest równiez mozliwe zastosowanie nie autektycznych stopów bizmutu, olowiu, cyny i kadmu, które topia sie w okreslonych zakresach temperatur, znajdujacych sie w zakresie temperatur roboczych ochladza¬ nych pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych. Te stopy moga zawierac wagowo 35 do 51% bizmutu, 27 do 37% olowiu, 9 do 20% cyny i 3 do 10% kadmu.Srodek chlodzacy np. woda, przechodzi przez przewód doprowadzajacy 3 do komory chlodzacej podstawy 2, gdzie uderza o sciany kolków chlodzacych 6 i wzbija sie, a ta wzburzona ciecz oplywa przegrode 8 i opuszcza obudowe 1 przez przewód doprowadzajacy 4. Wzburzony w duzym stopniu strumien cieczy chlodzacej, który przez odpowiedni ksztalt kolka chlodzacego i geometrie w podstawie 2 jest mozliwy, utrudnia utworzenie warstwy laminarnej na scianach komory chlodzacej i umozliwia wzrost przenikania ciepla z cieczy do materialu korpusu.Konstrukcja korpusu do chlodzenia ciecza, wedlug wynalazku, z uwagi na calkowite odprowadzenie strat ciepla, umozliwia znaczne podwyzszenie obciazalnosci pradowej ochlodzonych pólprzewodnikowych elemen¬ tów konstrukcyjnych i rozszerza zakres ich zastosowania. Konstrukcja ta umozliwia wzrost wartosci uzytkowej pólprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych i prowadzi przez ich uzycie do znaczne oszczednosci energii elektrycznej.Poniewaz korpus do chlodzenia ciecza wedlug wynalazku jest uniwersalny, ma on szczególnie duze zastoso¬ wanie w dziedzinie energoelektroniki oraz inne zastosowania, w których mozna osiagnac przenoszenie energii cieplnej duzej gestosci.Zastrzezenia patentowe 1. Korpus do chlodzenia ciecza, zwlaszcza do chlodzenia pólprzewodnikowych elementów konstrukcyj¬ nych, zaopatrzony w przewód doprowadzajacy ciekly srodek chlodzacy^ znamienny tym, ze podstawa (2) z komora chlodzaca (5, 7) i z przegroda (8) sa umieszczone na obudowie (1) majacej ksztalt czaszy, a utwo¬ rzona przez górne splaszczenie kolków chlodzacych (6) powierzchnia podstawy (2) jest polaczona z dnem obudowy (1), podczas gdy zwarta zewnetrzna powierzchnia podstawy (2) tworzy powierzchnie stykowa dla ochlodzonego pólprzewodnikowego elementu konstrukcyjnego. 2. Korpus wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podstawa (2) z komora chlodzaca (5, 7) jest polaczona na zewnetrznym obwodzie zwartej powierzchni zewnetrznej z uformowana w ksztalcie czaszy obudo- wa(l). 3. Korpus wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze powierzchnie nosne kolka chlodzacego (6) sa utworzone przez dwie równolegle lezace naprzeciw siebie powierzchnie, podczas gdy dwie pozostale naprzeciw siebie lezace powierzchnie utworzone sa przez czesci uformowanych walcowo powierzchni. 4. Korpus wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze stosunek dlugosci górnych splaszczen kolka chlodzacego (6) wynosi korzystnie 2:1. 5. Korpus wedlug zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, ze zwarta powierzchnia zewnetrzna podsta¬ wy (2) posiada srodkowy otwór (9) do wprowadzania ochladzanego pólprzewodnikowego elementu konstrukcyj¬ nego. 6. Korpus wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze zwarta powierzchnia zewnetrzna podsta¬ wy (2)zaopatrzona jest korzystnie w komore przeznaczona dla cieklego materialu, zwlaszcza cieklego metalu, majacego temperature robocza chlodzonego pólprzewodnikowego elementu. 7. Korpus wedlug zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, ze podstawa (2) lub uformowana w ksztalcie czaszy obudowa (1) wykonane sa z lekkiego metalu z powloka chromowa np. z aluminium, magnezu lub ich stopów.115 439 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL