Термосифон
Область применения: силовая полупроводниковая преобразовательная техника большой мощности. Целью данной полезной модели является уменьшение теплового сопротивления термосифона и повышение эффективности охлаждения полупроводниковых приборов. Суть полезной модели заключается в том, что термосифон выполнен из радиатора, испарителя и коллекторов, причем нижний коллектор разделен перегородкой на две части, к одной части которого присоединен испаритель, а другая часть соединена трубкой с нижней частью испарителя. Термосифон заполняется двумя жидкостями: испаритель заполняется жидкостью с большей плотностью и с меньшей температурой кипения, а жидкость, заполняющая внутренние каналы радиатора, имеет наоборот меньшую плотность и большую температуру кипения.
Полезная модель относится к силовой электроники, а именно, к полупроводниковой преобразовательной технике и может использоваться в статических преобразователях электрической энергии, в агрегатах на основе силовых полупроводниковых приборов и модулей.
Известно устройство для охлаждения силовых полупроводниковых приборов таблеточной конструкции [1], состоящее из радиатора с восходящими и нисходящими каналами, соединенные коллекторами с каждой стороны и испарителя с внутренними отверстиями присоединенного к коллектору со стороны восходящих каналов.
Данная конструкция имеет относительно высокое тепловое сопротивление и как следствие недостаточно эффективное охлаждение полупроводниковых приборов.
Целью данной полезной модели является уменьшение теплового сопротивления и повышение эффективности охлаждения полупроводникового прибора.
Поставленная цель достигается за счет того, что термосифон имеет конструкцию, состоящую из испарителя и радиатора, имеющего как минимум два полых канала, соединенных с одной и другой стороны с помощью коллектора, причем коллектор со стороны испарителя разделен на две части, каждая из которых соединена с испарителем.
На фигуре показан общий вид термосифона. Радиатор (1) представляет собой несколько каналов, часть из которых являются восходящими (2), а другая нисходящими (3) с оребренной внешней поверхностью, объединенных с одной и с другой стороны коллекторами (4, 5). Нижний коллектор разъединен перегородкой (6). Медный испаритель (7) имеет ряд продольных отверстий (8), соединенных с одной стороны поперечными отверстиями (9), образующих единую полость. Испаритель (7) присоединен к коллектору (5) напротив восходящих каналов (2). Трубка (10) соединяет испаритель (7) с коллектором (5), соединяющих нисходящие каналы (3). С помощью пробки (11) герметизируется испаритель.
Термосифон работает следующим образом. Предварительно термосифон заполняется теплоносителями. Сначала на 1/5 часть заливается диэлектрическая жидкость МДЗФ с низкой температурой кипения (до 80°С). Оставшийся объем заполняется антифризом с более высокой температурой кипения и закрывают пробкой.
Полупроводниковые приборы прижимаются с одной или с двух сторон к испарителю. Термосифон работает в вертикальном положении. При работе полупроводникового прибора, от него выделяется тепло, которое нагревает стенки испарителя и жидкость, залитую в него. При достижении температуры кипения диэлектрической жидкости из нее начинают выделятся пары, которые устремляются вверх в восходящие каналы радиатора, захватывая антифриз. Парожидкостная смесь поднимается в верхний коллектор и по нему устремляется в нисходящие каналы радиатора, конденсируется в жидкость и через трубку возвращается в испаритель.
Практические результаты показали, что термосифон предлагаемой конструкции, имеет тепловое сопротивление не более 0,05 °С/Вт при отводе мощности тепловых потерь около 2000 Вт, что в два раза ниже чем у прототипа.
Источник информации.
[1] Патент на полезную модель 
96466 «Термосифон для охлаждения силовых полупроводниковых приборов».
Термосифон, состоящий из испарителя и радиатора, имеющего как минимум два полых канала, соединенных с одной и другой стороны с помощью коллектора, отличающийся тем, что коллектор со стороны испарителя разделен на две части, каждая из которых соединена с испарителем.
