RU2437140C1

RU2437140C1 - Passive cooling system of radioactive elements in detachable module

Info

Publication number: RU2437140C1
Application number: RU2010151260/08A
Authority: RU
Inventors: Станислав Алексеевич Левкин (RU); Станислав Алексеевич Левкин; Эдуард Геннадиевич Байков (RU); Эдуард Геннадиевич Байков; Алексей Александрович Холостов (RU); Алексей Александрович Холостов
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-12-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: passive cooling system of radioactive elements in detachable module includes board with fuel elements arranged on it, the surfaces of which are adjacent through heat interfaces to evaporation zones of heat pipes, heat connector in one part of which there made is a cavity with formation of common header of condensation zones of heat pipes, and in the other part of heat connector there made is channel for circulation of cooling liquid.

EFFECT: creating effective cooling system owing to reducing total thermal resistance and noise level.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроники, в частности к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры, а также к области теплотехники, в частности к тепловым трубам.The invention relates to the field of electronics, in particular to the cooling of heat-stressed components of constantly working electronic devices, including computers, as well as to the field of heat engineering, in particular to heat pipes.

Многие современные электронные приборы содержат элементы, рассеивающие при работе большое количество тепла. Поэтому такие приборы нуждаются в эффективных системах обеспечения температурного режима. Наиболее актуальна эта проблема в вычислительной технике, работающей в круглосуточном режиме. Для вычислительной техники характерна высокая плотность рассеиваемого теплового потока, которая может достигать от 70 до 150 Вт/см².Many modern electronic devices contain elements that dissipate a large amount of heat during operation. Therefore, such devices need effective temperature control systems. This problem is most urgent in computer technology working around the clock. Computer technology is characterized by a high density of dissipated heat flux, which can reach from 70 to 150 W / cm ² .

Известна «Пассивная система охлаждения настольного компьютера» (см. патент РФ №2297661 от 29.07.2005, опубликованный в БИ №11 от 20.04.2007 г.), содержащая тепловые трубы с зонами испарения и конденсации с расположенной между ними транспортной зоной, тепловые интерфейсы, сопряженные с зонами испарения и конденсации, и радиатор с вертикальным оребрением, выполненный в виде стенки системного бока компьютера, к которому присоединены тепловые интерфейсы зон конденсации.The well-known "Passive cooling system for a desktop computer" (see RF patent No. 2297661 dated July 29, 2005, published in BI No. 11 dated April 20, 2007) containing heat pipes with evaporation and condensation zones with a transport zone located between them, thermal interfaces associated with the zones of evaporation and condensation, and a radiator with vertical fins, made in the form of a wall of the system side of the computer, to which the thermal interfaces of the condensation zones are connected.

Вышеуказанная система охлаждения является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе и поэтому выбрана в качестве прототипа.The above cooling system is the closest in technical essence to the claimed system and therefore is selected as a prototype.

Недостатком прототипа является большое термическое сопротивление системы охлаждения в переходных зонах от зоны конденсации тепловой трубы к тепловому интерфейсу, от теплового интерфейса к радиатору. Особенно это актуально, если объектов охлаждения несколько, что характерно, например, для современных материнских плат, содержащих теплонапряженные слоты памяти нескольких процессоров, платы расширения (графического адаптера, сетевой карты и т.д.).The disadvantage of the prototype is the large thermal resistance of the cooling system in the transition zones from the condensation zone of the heat pipe to the heat interface, from the heat interface to the radiator. This is especially true if there are several cooling objects, which is typical, for example, for modern motherboards containing heat-stressed memory slots of several processors, an expansion card (graphic adapter, network card, etc.).

Решаемой задачей является создание более эффективной системы охлаждения за счет снижения общего термического сопротивления, снижения уровня шума.The problem to be solved is the creation of a more efficient cooling system by reducing the overall thermal resistance and reducing the noise level.

Достигаемым техническим результатом является снижение термического сопротивления системы охлаждения за счет снижения количества переходных сопротивлений, а также минимизации расстояний кондуктивного переноса тепла к поверхности контакта теплового разъема, снижения шумности системы охлаждения по отношению к традиционным вентиляторным системам охлаждения.Achievable technical result is to reduce the thermal resistance of the cooling system by reducing the number of transient resistances, as well as minimizing the distances of the conductive heat transfer to the contact surface of the thermal connector, reducing the noise of the cooling system in relation to traditional fan cooling systems.

Для достижения технического результата в пассивной системе охлаждения радиоэлементов в съемном модуле, содержащей плату с размещенными на ней тепловыделяющими элементами, поверхности которых через тепловые интерфейсы сопряжены с зонами испарения тепловых труб, новым является то, что дополнительно введен тепловой разъем, в одной части которого выполнена полость с образованием общего коллектора зон конденсации тепловых труб, а в другой части теплового разъема выполнен канал для циркуляции охлаждающей жидкости.In order to achieve a technical result in a passive cooling system of radio elements in a removable module containing a board with heat-generating elements placed on it, the surfaces of which are connected to the zones of evaporation of heat pipes through thermal interfaces, it is new that a thermal connector has been additionally introduced, in one of which a cavity is made with the formation of a common collector of the zones of condensation of the heat pipes, and in the other part of the thermal connector a channel is made for the circulation of the coolant.

Введение теплового разъема позволяет модуль, состоящий из платы с теплонапряженными компонентами и пассивной системы охлаждения, включающей в себя тепловые интерфейсы, тепловые трубы и одну часть теплового разъема, выполнить съемным. Во второй части теплового разъема выполнен канал, по которому циркулирует охлаждающая жидкость активной системы охлаждения, например, машинного зала.The introduction of a thermal connector allows the module, consisting of a board with heat-stressed components and a passive cooling system, including thermal interfaces, heat pipes and one part of the thermal connector, to be removable. In the second part of the thermal connector, a channel is made through which coolant circulates in the active cooling system, for example, in the engine room.

На фиг.1 представлена заявляемая пассивная система охлаждения радиоэлементов в съемном модуле.Figure 1 presents the inventive passive cooling system of radio elements in a removable module.

На фиг.2 представлено поперечное сечение теплового разъема заявляемой системы охлаждения.Figure 2 presents the cross section of the thermal connector of the inventive cooling system.

Пассивная система охлаждения радиоэлементов в съемном модуле содержит плату 1 с размещенными на ней тепловыделяющими элементами 2, поверхности которых через тепловые интерфейсы 3 сопряжены с зонами испарения 4 тепловых труб, тепловой разъем 5, в одной части 6 которого выполнена полость 7 с образованием общего коллектора зон конденсации 8 тепловых труб, а в другой части 9 теплового разъема выполнен канал 10 для циркуляции охлаждающей жидкости.The passive cooling system of the radio elements in the removable module contains a board 1 with heat-generating elements 2 located on it, the surfaces of which are connected through the heat interfaces 3 to the evaporation zones 4 of the heat pipes, the heat connector 5, in one part 6 of which a cavity 7 is made with the formation of a common collector of condensation zones 8 heat pipes, and in another part 9 of the thermal connector, a channel 10 is made for the circulation of the coolant.

Пассивная система охлаждения радиоэлементов в съемном модуле работает следующим образом.Passive cooling system of radio elements in a removable module operates as follows.

Радиоэлементы 2, расположенные на плате 1, выделяют тепло, которое через тепловые интерфейсы 3 передается к зонам испарения 4 тепловых труб. Тепловые трубы представляют собой заполненные теплоносителем герметичные теплопередающие устройства с расположенной внутри них капиллярной структурой.The radioelements 2 located on the circuit board 1 emit heat, which is transmitted through the thermal interfaces 3 to the evaporation zones 4 of the heat pipes. Heat pipes are sealed heat transfer devices filled with a coolant with a capillary structure located inside them.

Под воздействием тепловой энергии происходит испарение теплоносителя в зоне испарения 4 тепловых труб. Затем тепловая энергия переносится паром в виде скрытой теплоты испарения в зону конденсации 8 тепловых труб и далее в полость 7 общего коллектора, расположенного в одной части 6 теплового разъема 5. Циркулирующая в другой части 9 теплового разъема 5 жидкость охлаждает тепловой разъем, при этом в общем коллекторе 7 теплоноситель конденсируется. Образовавшийся конденсат, под действием капиллярных сил, возвращается в зону испарения 4.Under the influence of thermal energy, the coolant evaporates in the evaporation zone of 4 heat pipes. Then the thermal energy is transferred by steam in the form of latent heat of evaporation to the condensation zone 8 of the heat pipes and then to the cavity 7 of the common collector located in one part 6 of the thermal connector 5. The liquid circulating in the other part 9 of the thermal connector 5 cools the thermal connector, while in general collector 7, the coolant is condensing. The condensate formed, under the action of capillary forces, returns to the evaporation zone 4.

Был изготовлен опытный образец пассивной системы охлаждения, который подтвердил ее работоспособность.A prototype of a passive cooling system was made, which confirmed its operability.

Claims

A passive cooling system for radio elements in a removable module, containing a circuit board with heat-generating elements placed on it, the surfaces of which are connected via heat interfaces to the evaporation zones of heat pipes, characterized in that an additional thermal connector is introduced, in one part of which a cavity is formed to form a common collector of condensation zones heat pipes, and in another part of the thermal connector a channel is made for the circulation of the coolant.