RU2276476C1

RU2276476C1 - Device for dispersing heat from interface boards

Info

Publication number: RU2276476C1
Application number: RU2005100150/09A
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Толстунов (RU); Сергей Андреевич Толстунов; Сергей Петрович Мозер (RU); Сергей Петрович Мозер; Антон Сергеевич Толстунов (RU); Антон Сергеевич Толстунов
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-05-10

Abstract

FIELD: heat-dispersing devices, possible use for draining heat from various interface boards.

SUBSTANCE: device for dispersing heat from interface boards contains radiator, having first and second emitting sections with multiple radiator plates, heat-conductive pipe filled with working liquid and having two ends, formed in form of heat-taking section and cooling section. Inside radiator plates, easily melted metal is positioned with gap, as working liquid, Glauber's salt is utilized. Heat-conductive pipe is positioned between radiator plates in contact with them. In upper portion of first emitting radiator section and in joint of heat-conductive pipe hermetic hollow is formed with emergency valve, positioned on aforementioned joint of heat-conductive pipe.

EFFECT: simplified construction, increased efficiency of heat draining.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к рассеивающим тепло устройствам и может быть использовано для отвода тепла от различного рода интерфейсных плат.The invention relates to heat dissipating devices and can be used to remove heat from various kinds of interface boards.

Известна система охлаждения сверхбыстрых процессоров (заявка на изобретение РФ 2002122702, H 05 K 7/20, Н 05 К 5/02, 2004.03.20). Система включает взаимосвязанные между собой и смонтированные на основании (системной плате) функциональные узлы - разъема процессора, процессора, процессорной емкости, высокогерметичных контактных выводов, прижимной пластины-радиатора, термоэлектрических охлаждающих модулей процессорной емкости, электрической контактной группы процессорного модуля, боковых стяжек крепления процессора, эластичного термоизолированного шлейфа, модуля нагнетания жидкости, предохранительных стоек, термоизолирующей прокладки, задней охлаждающей емкости, воздушного радиатора, крепежных стяжек воздушного радиатора, модуля анализа и управления, элементов для создания турбулентных потоков воздуха в воздушном радиаторе, электрических контактов термоэлектрических модулей задней охлаждающей емкости, эластичной герметизирующей прокладки, согласно изобретению узел процессора снабжен двумя канавками глубиной несколько миллиметров, расположенными по его периметру, узел процессора осуществляет непосредственный контакт с охлаждающей жидкостью, охлаждение узла процессора осуществляется одновременно охлаждающей жидкостью, которая в свою очередь охлаждается в узле термоэлектрических модулей задней охлаждающей емкости и узлами пластины-радиатора и термоэлектрических охлаждающих моделей процессорной емкости.A known cooling system for ultrafast processors (application for the invention of the Russian Federation 2002122702, H 05 K 7/20, H 05 K 5/02, 2004.03.20). The system includes interconnected and mounted on the base (system board) functional units - processor, processor, processor socket, sealed contact leads, heatsink plate, thermoelectric cooling modules of the processor capacity, electrical contact group of the processor module, side brackets of the processor, elastic thermally insulated loop, fluid injection module, safety racks, thermally insulating gaskets, rear cooling tank according to the invention, the processor unit is provided with two grooves a few millimeters in depth located in the air cooler, mounting brackets of the air cooler, analysis and control module, elements for creating turbulent air flows in the air cooler, electrical contacts of thermoelectric modules of the rear cooling tank, its perimeter, the processor unit makes direct contact with the coolant, the processor unit is cooled simultaneously cooling fluid which in turn cools the thermoelectric modules in a node rear cooling tank and a radiator plate-nodes and thermoelectric cooling models processor capacity.

Недостатками данного изобретения являются сложность и низкая эффективность по отбору и отводу тепла для рассеивания.The disadvantages of this invention are the complexity and low efficiency in the selection and removal of heat for dissipation.

Известно рассеивающее тепло устройство для интерфейсных плат, принятое за прототип (патент РФ №2239226, G 06 F 1/20, H 05 K 7/20, 2004.10.27). Устройство содержит радиатор, имеющий первую излучающую секцию, расположенную на одной его стороне, вторую излучающую секцию, расположенную на другой стороне, третью излучающую секцию, расположенную на еще одной стороне, соответствующей второй излучающей секции, и пространство для размещения, расположенное между второй излучающей секцией третьей излучающей секцией, причем как первая излучающая секция, так и вторая излучающая секция имеют выемку, теплопроводящую трубку, имеющую два конца, образованных в виде принимающей тепло секции и охлаждающей секции соответственно, и размещенную в указанной выемке; и генератор воздушного потока, расположенный в пространстве для размещения, причем принимающая тепло секция выполнена с возможностью приема тепла от радиатора для испарения рабочей жидкости в теплопроводящей трубке до паровой фазы, протекающей к охлаждающей секции для отвода тепла и охлаждения генератором воздушного потока, при этом отведенное тепло выводится из корпуса компьютера через первую излучающую секцию, а охлажденная рабочая жидкость течет к принимающей тепло секции благодаря эффекту капиллярности, так что испарение и охлаждение повторяются непрерывно для рассеивания тепла, выделяемого интерфейсной платой.A heat dissipating device for interface cards is known which is adopted as a prototype (RF patent No. 2239226, G 06 F 1/20, H 05 K 7/20, 2004.10.27). The device comprises a radiator having a first radiating section located on one side thereof, a second radiating section located on the other side, a third radiating section located on another side corresponding to the second radiating section, and a space for placement located between the second radiating section of the third a radiating section, both the first radiating section and the second radiating section have a recess, a heat-conducting tube having two ends formed in the form of a heat-receiving section and hlazhdayuschey sections, respectively, and disposed in said recess; and an air flow generator located in the accommodating space, the heat-receiving section being adapted to receive heat from the radiator to evaporate the working fluid in the heat-conducting tube to the vapor phase flowing to the cooling section for heat removal and cooling by the air flow generator, the heat removed is discharged from the computer case through the first radiating section, and the cooled working fluid flows to the heat-receiving section due to the capillarity effect, so that evaporation and cooling Repeat continuously to dissipate the heat generated by the interface board.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности по отбору и отводу тепла для рассеивания.The technical result of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of the selection and removal of heat for dissipation.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для рассеивания тепла от интерфейсных плат, содержащем радиатор, имеющий первую и вторую излучающие секции с множеством пластин радиатора, теплопроводящую трубку, заполненную рабочей жидкостью и имеющую два конца, образованных в виде принимающей тепло секции и охлаждающей секции соответственно, согласно изобретению внутри пластин радиатора помещен с зазором легкоплавкий металл, в качестве рабочей жидкости используют глауберову соль, причем теплопроводящая трубка размещена между пластинами радиатора в контакте с ними, а в верхней части первой излучающей секции радиатора и колене теплопроводящей трубки образована герметичная полость с размещенным на колене теплопроводящей трубки аварийным клапаном.The technical result is achieved in that in a device for dissipating heat from interface boards containing a radiator having a first and second radiating sections with a plurality of radiator plates, a heat-conducting tube filled with a working fluid and having two ends formed in the form of a heat-receiving section and a cooling section, respectively , according to the invention, a fusible metal is placed inside the radiator plates with a gap, Glauber salt is used as the working fluid, and the heat-conducting tube is placed between at the radiator plates in contact with them, and in the upper part of the first radiating section of the radiator and the elbow of the heat-conducting tube, a sealed cavity with an emergency valve located on the elbow of the heat-conducting tube is formed.

Технический результат достигается также тем, что участки теплопроводящей трубки, расположенные между первой и второй излучающими секциями, выполнены теплоизолированными.The technical result is also achieved by the fact that the sections of the heat-conducting tube located between the first and second radiating sections are made insulated.

Технический результат достигается также тем, что в качестве теплоизолирующего материала используют изоляцию из пористой керамики с теплоотражающим покрытием.The technical result is also achieved by the fact that as a heat-insulating material using insulation made of porous ceramics with a heat-reflecting coating.

Технический результат достигается также тем, что в качестве легкоплавкого металла используют металлический калий.The technical result is also achieved by the fact that potassium metal is used as a low-melting metal.

Технический результат достигается также тем, что в качестве легкоплавкого металла используют натрий.The technical result is also achieved by the fact that sodium is used as a low-melting metal.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию устройства и повысить эффективность по отводу и отбору тепла для рассеивания.The use of the proposed device in comparison with the prototype allows us to simplify the design of the device and increase the efficiency of heat removal and heat dissipation.

Устройство для рассеивания тепла от интерфейсных плат поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено устройство, общий вид, на фиг.2 изображен разрез по линии А-А, увеличение, на фиг.3 изображен разрез Б-Б, где:A device for dissipating heat from the interface boards is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a device, a general view, Fig. 2 shows a section along the line A-A, magnification, Fig. 3 shows a section B-B, where:

1 - первая излучающая секция;1 - the first radiating section;

2 - вторая излучающая секция;2 - second radiating section;

3 - пластины радиатора;3 - radiator plates;

4 - легкоплавкий металл, например натрий или металлический калий;4 - fusible metal, for example sodium or metallic potassium;

5 - теплопроводящая трубка;5 - heat-conducting tube;

6 - глауберова соль (мирабилит);6 - Glauber's salt (mirabilite);

7 - герметичная емкость;7 - sealed container;

8 - аварийный клапан;8 - emergency valve;

9 - зазор;9 - a gap;

10 - пористая керамика;10 - porous ceramics;

11 - теплоотражающее покрытие.11 - heat-reflecting coating.

Устройство для рассеивания тепла от интерфейсных плат содержит первую 1 и вторую 2 излучающую секции. При изготовлении в пластины 3 радиаторов излучающих секций 1 и 2 помещают легкоплавкий металл 4, например металлический калий или натрий, с зазором 9 для компенсации их теплового расширения при нагревании. После этого между пластинами 3 радиаторов размещают теплопроводящую трубку 5, контактирующую с ними, для обеспечения наилучшей теплопроводности. В теплопроводящую трубку 5 помещают глауберову соль. Глауберова соль (мирабилит) - природный сульфат, обогащенный кристаллизованной водой. Химическая формула глауберовой соли Na₂SO₄·10H₂O, химический состав окись натрия (Na₂O) - 19,3%, сульфат (SO₃) - 24,8%, вода (Н₂O) - 55,9%. Глауберова соль из-за наличия кристаллизованной воды обладает способностью при температуре около 16°С переходить в жидкое состояние, что позволяет использовать его в качестве рабочей жидкости для циркуляции по теплопроводящей трубке 5. Наряду с этим глауберова соль обладает теплоемкостью, большей, чем у воды или ацетона, что позволяет судить о его большей эффективности по отбору и отводу тепла. В верхней части первой 1 излучающей секции на колене теплопроводящей трубки 5 помещают аварийный клапан 8, расположенный в герметичной емкости 7, предназначенной для улавливания возможных утечек рабочей жидкости при аварийном давлении в теплопроводящей трубке 5.A device for dissipating heat from the interface boards contains the first 1 and second 2 radiating sections. In the manufacture of radiator sections 1 and 2 in the radiator plates 3, a low-melting metal 4, for example, potassium metal or sodium, is placed with a gap of 9 to compensate for their thermal expansion when heated. After that, a heat-conducting tube 5 in contact with them is placed between the plates 3 of the radiators to ensure the best thermal conductivity. Glauber's salt is placed in the heat-conducting tube 5. Glauber's salt (mirabilite) is a natural sulfate enriched in crystallized water. The chemical formula of the glauber salt is Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, the chemical composition is sodium oxide (Na ₂ O) - 19.3%, sulfate (SO ₃ ) - 24.8%, water (H ₂ O) - 55.9% . Glauber's salt, due to the presence of crystallized water, has the ability to transform into a liquid state at a temperature of about 16 ° C, which allows it to be used as a working fluid for circulation through a heat-conducting tube 5. In addition, Glauber's salt has a heat capacity greater than that of water or acetone, which allows us to judge its greater efficiency in the selection and removal of heat. In the upper part of the first 1 radiating section, an emergency valve 8 is placed on the elbow of the heat-conducting tube 5, which is located in a sealed container 7, designed to catch possible leaks of the working fluid at an emergency pressure in the heat-conducting tube 5.

Устройство для рассеивания тепла от интерфейсных плат работает следующим образом. В процессе работы различного рода интерфейсных плат происходит выделение значительного количества тепла, поглощаемого второй излучающей секцией 2 и радиаторными пластинами 3 с помещенными внутри них с зазором 9 легкоплавкими металлами 4. При достижении температуры плавления легкоплавкого металла, например для металлического калия равной 64°С, он расплавляется и за счет разности температур начинает перемещаться по внутреннему пространству радиаторных пластин 3, интенсивно поглощая тепло при фазовом переходе и рассеивая его за счет циркуляции и теплообмена с теплопроводящей трубкой 5. Рабочая жидкость - глауберова соль 6 приходит в движение за счет разности температур в первой 1 и второй 2 излучающих секциях. Предполагается, что охлаждение производится первой 1 излучающей секцией, установленной, например, вне корпуса компьютера. Для снижения тепловыделения, например внутри корпуса компьютера, возможна теплоизоляция участков теплопроводящей трубки 5, расположенных между первой 1 и второй 2 излучающими секциями. В качестве теплоизолятора можно использовать изоляцию из пористой керамики 10 с теплоотражающим покрытием. Использование глауберовой соли 6 помимо эффективного поглощения тепла позволит решить вопрос транспорта системных блоков в условиях отрицательных температур, что для России имеет немаловажное значение.A device for dissipating heat from interface cards operates as follows. During the operation of various kinds of interface boards, a significant amount of heat is absorbed by the second radiating section 2 and radiator plates 3 with low-melting metals 4 placed inside them with a gap 9. When the melting point of the low-melting metal, for example, for potassium metal, is 64 ° С, it it melts and, due to the temperature difference, begins to move along the inner space of the radiator plates 3, intensively absorbing heat during the phase transition and dissipating it due to the circus lyatsii and heat exchange with a heat conducting tube 5. Working fluid - Glauber's salt 6 begins to move due to the temperature difference between the first 1 and second 2-emitting sections. It is assumed that cooling is performed by the first 1 radiating section installed, for example, outside the computer case. To reduce heat generation, for example inside a computer case, it is possible to insulate sections of the heat-conducting tube 5 located between the first 1 and second 2 radiating sections. As a heat insulator, you can use the insulation of porous ceramic 10 with a heat-reflecting coating. The use of glauber salt 6, in addition to effective heat absorption, will solve the issue of transport of system units at low temperatures, which is important for Russia.

Применение устройства для рассеивания тепла от интерфейсных плат обеспечивает следующие преимущества:The use of a device for heat dissipation from interface cards provides the following advantages:

- упрощение конструкции;- simplification of the design;

- повышение эффективности устройств данного типа по отбору и отводу тепла;- improving the efficiency of devices of this type in the selection and removal of heat;

- расширение области применения данного вида устройств.- expanding the scope of this type of device.

Claims

1. A device for dissipating heat from interface boards, comprising a radiator having a first and second radiating sections with a plurality of radiator plates, a heat conducting tube filled with a working fluid and having two ends formed in the form of a heat-receiving section and a cooling section, respectively, characterized in that fusible metal is placed inside the radiator plates with a gap, Glauber salt is used as the working fluid, the heat-conducting tube is placed between the radiator plates in contact with them, and top of the first radiating section and the radiator knee thermally conductive tube is formed with a sealed cavity disposed on the thermally conductive tube knee safety valve.

2. The device for heat dissipation from the interface boards according to claim 1, characterized in that the sections of the heat-conducting tube located between the first and second radiating sections are made insulated.

3. The device for heat dissipation from the interface boards according to claim 1, characterized in that as the heat-insulating material, insulation made of porous ceramic with a heat-reflecting coating is used.

4. A device for dissipating heat from interface boards according to claim 1, characterized in that potassium metal is used as a low-melting metal.

5. A device for dissipating heat from interface boards according to claim 1, characterized in that sodium is used as a low-melting metal.