SE469298B - Anordning foer kylning av elektronik medelst straalningsoeverfoering - Google Patents

Description

469 298 2 10 15 20 25 30 motiverat av den eftersträvade temperaturkontrollen i konstruk- tionens kritiska delar.

Vid sänkning av temperaturen under rumstemperaturen utgör risken för att luftfuktigheten skall kondenseras på känsliga delar och orsaka korrosion och läckströmmar ett problem. Ett annat problem som ofta föreligger är att värmeflödet från komponenterna till värmeöverföringsdonet blockeras mer eller mindre av material som har relativt dålig värmeledningsförmåga och som är olämpligt 'utformade. Skarvar mellan olika delar i de värmeledande partierna är ofta olämpliga ur värmeledningssynpunkt och utgör ett problem.

För övrigt brukar det föreligga en allmän strävan att utrust- ningen har få rörliga delar och är enkelt och robust uppbyggd med tanke på tillverkningskostnad, byggvolym och tillförlitlighet.

Komplikationer i detta avseende utgör ett problem.

Redogörelse för uppfinningen Föreliggande uppfinning utgör en anordning för kylning av elektronik medelst strålningsöverföring och ändamålet är att lösa ovanstående problem. Närmare bestämt avser uppfinningen en anordning för att leda bort värme från ett mönsterkort, genom att i huvudsak utnyttja IR-strålningen från de varma komponenterna.

Principen att optimera IR-strålningen har tidigare försummats vid konstruktionen av kylanordningar för mönsterkort med måttlig effektutveckling. Uppfinningen har åstadkommits genom en anordning med de i de bifogade patentkraven angivna.kännetecknen.

Uppfinningen löser flera problem som är förknippade med luft- och vätskekylning, såsom få rörliga delar, enkel uppbyggnad, tillförlitlighet och det problem man har med kondens vid vätskekylning.

Ytterligare ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av följande beskrivning, där uppfinningen nu kommer att beskrivas närmare med hjälp av ett föredraget utföringsexempel och med hänvisning till bifogade ritning. 1:a) 10 15 20 25 Figurbeskrivning Den enda figuren visar principiellt en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.

Föredragen utföringsform En utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till den bifogade figuren. Den beskrivna utföringsformen kan varieras på olika sätt och begränsas endast av de följande patentkraven. Figuren visar således ett mönsterkort 1, som är försett med monterade elektronikkomponenter 2 som utvecklar värme. Komponenterna 2 och mönsterkortet 1, som är placerade i ett utrymme, exempelvis ett apparatskåp, får därför en förhöjd temperatur, exempelvis 70 °C. För att bortleda värmen är mönsterkortet 1 omslutet av en U-formad plåt 3 med integrerad kanal 4 för kylvätska. Kylvätskan kyler plåten 3 till en låg temperatur, exempelvis +4 °C.

Ytorna på mönsterkortet 1 och plåten 3 är behandlade på ett sätt så att strålningskoefficienten c , vid IR-strålning, är hög, exempelvis 0,9. Mönsterkortet 1 kommer härvid att stråla ut mer IR-strålning än vad det kommer att ta emot från plåten 3, enligt följande formel, känd från strålningsfysiken.

P = e ö (IÉ - IÉ) Nettovärmeflödet från mönsterkortet 1 till plåten 3 med de ovan exemplifierade temperaturerna och strålningskoefficienten blir då, om en rimlig förenkling görs att strålning endast utbyts mellan de relativt tätt och parallellt placerade mönsterkortet 1 och plåten 3: P = 0,9 -5,67 -1o'° [(273+7o)4 - (273+4)4] = 4o4W/m2 469 298 4 10 15 20 25 30 Om effekttätheten skall ansättas på mönsterkortet 1 skall observeras att kortet strålar från både fram- och baksidan.

Värmeutvecklingen på mönsterkortet 1 kan alltså teoretiskt vara 2 x 404 = 808 W/m2. Detta är en kylning som ofta är tillräcklig.

Eftersom plåten 3 tillförs värme måste den kylas genom att en kall vätska pumpas genom slingan 4. Vätskan kyls och pumpas med hjälp av en kylkompressor 5. Vätskan pumpas vidare genom ett rör 6 till en kylare 7 med stor kontaktyta mot luften, som med stor hastighet blåses med en fläkt 8 genom kylaren 7, varvid värmen överförs till luften. Kylaren kan lämpligen placeras utanför ytterväggen 9, om utrustningen med mönsterkortet 1 är placerad inomhus.

Om den relativa luftfuktigheten är hög kommer vatten att kondensera på plåten 3. Vattnet uppsamlas i en ränna 10 och leds ut ur utrymmet eller apparatskåpet 11, genom ett avloppsrör 12 och tappas bort där det inte gör någon skada. Luften inne i utrymmet 11 blir härvid avfuktad. Luften inne i utrymmet 11 blir dessutom kyld av den kalla plåten 3, varvid ett bidrag till kylningen genom självkonvektion kommer att uppstå. Ändamålet att erhålla ett enkelt kylsystem med få rörliga delar, med nünimal ledning i. fasta material och fåtal skarvar med problematisk termisk anliggning är uppnådd. Dessutom är luften i skåpet 11 torr, och eftersom skåpet 11 är lufttätt kommer inte dammbemängd luft in som kan störa elektronikfunktionen. Inne i skåpet är det möjligt att anordna recirkulerande kylning med forcerad luft om komponenter med extra stor värmetäthet behöver extra kylning.

I figuren och beskrivningen ovan har endast ett mönsterkort angetts. Det vanliga är naturligtvis att elektronikutrustningen innehåller många komponenter, monterade på ett flertal mönster- kort. Varje mönsterkort 1 uppvisar därvid sin egen omslutande plåt. 3 med integrerad kylslinga 4. De olika. kylslingorna 4 däremot är därvid kopplade till den gemensamma kompressorn 5.

Vidare uppvisar varje kylplåt 3 sin egen uppsamlingsränna 10, 5 :4e9 29sa vilka medelst avloppsrören 12 gemensamt leder bort kondensvatt-» net.

Ytterligare ett sätt att sänka temperaturen på plåten 3 är att anordna peltierelement på dennas ytor. I detta fall erfordras naturligtvis inga kanaler 4 eller kompressorn 5 och de övriga delarna av värmeväxlarsystemet.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till den ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsformen, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (7)

469 298 6 10 15 20 25 30 PÄTBNTKRÄV

1. Anordning för kylning av elektronikutrustning i ett utrymme medelst strålningsöverföring, varvid utrustningen innefattar värmeavgivande elektronikkomponenter som är monterade på mönsterkort eller dylikt, k ä n n e t e c k n a d av att varje mönsterkort (1) , eller liknade, är omslutet av en på avstånd från kortet liggande kall plåt (3) , och att ytorna av såväl mönster- kortet ( 1) som plåten (3) är behandlade så att de har hög strål- ningskoefficient vid IR-strålning, varvid värme överförs från det varma mönsterkortet till den relativt kallare plåten genom strålning.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att plåten (3) är försedd med en, över hela sin yta gående, integrerad kanal (4) för kylvätska, som transporterar bort den emottagna värmen.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att kylvätskan medelst en kompressor (5) pumpas genom kanalen (4) och vidare genom en utanför utrymmet ( 11) befintlig värmeväxlare (v) .

4. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att plåten (3) är U-formad, med mönsterkortet (1) liggande mellan U-ets skänklar.

5. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att temperaturen på plåtens ( 3) ytor sänks med peltierelement.

6. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att en uppsamlingsränna (10) för kondensvatten är anordnad under plåten (3) .

7. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att ett avloppsrör (12) leder bort kondensvattnet från upp- samlingsrännan (10) till ett ställe utanför utrymmet (11) . »q