KR20010089446A - 열 전달 증가 장치 - Google Patents

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KR20010089446A
KR20010089446A KR1020017005985A KR20017005985A KR20010089446A KR 20010089446 A KR20010089446 A KR 20010089446A KR 1020017005985 A KR1020017005985 A KR 1020017005985A KR 20017005985 A KR20017005985 A KR 20017005985A KR 20010089446 A KR20010089446 A KR 20010089446A
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KR1020017005985A
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툴스테트칼헨릭
베르크만파트릭
에드그렌안데르스
Original Assignee
클라스 노린, 쿨트 헬스트룀
텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

본 발명은 대상(3;73;103)으로부터의 열 전달을 증가시키는 장치를 얻는 문제에 관한 것이다. 이 문제는 대상(3;73;103)을 둘러싸고 있는 공기의 공기 이동을 발생시키는 하나 이상의 진동막(21,25;81;121,125)을 포함하는 장치(1;71;101)를 이용하여 해결된다. 또한, 상기 장치는, 대상(3;73;103)을 둘러싸고 있는 공기의 연속적인 교환을 일으키도록 공기 이동에 영향을 미치는 수단(31,33;87;129,131)을 포함한다. 공기의 연속적인 교환이라 함은, 대상(3;73;103)이 항상 비교적 찬 공기에 의해 둘러싸여 있으므로, 상기 대상(3;73;103)으로부터 주위 공기로의 열 전달이 효과적임을 의미한다.

Description

열 전달 증가 장치{DEVICE FOR INCREASING HEAT TRANSFER}
기술 장비(technical equipment)는 종종, 한편으로는 전자 장치나 그 밖의 인접한 장비가 과열되는 것을 방지하기 위해, 다른 한편으로는 기술 장비에 접촉하게 되는 사람이 화상을 입게되는 것을 방지하기 위해 냉각될 필요가 있는 전자 장치(또는 그 밖의 대상)를 포함한다.
전자 장치를 냉각시키는 한 가지 방법은 열 싱크(heat sink)와 양호하게 열접촉하도록 전자 장치를 배열하는 것으로서, 이것은 주위(예컨대, 주위 공기)로 열이 전달되는 비교적 넓은 열 전달 표면을 가진다. 열 싱크는 일반적으로 비교적 우수한 열 전도성을 가진 물질로 제조되며, 냉각 플랜지(coiling flange) 등의 열 방산기(dissipator)를 포함하여 열 전달 표면을 증가시킨다.
그러나, 열 싱크는 일반적으로 비교적 넓은 공간을 필요로하는데, 이것은 당연히 큰 장소를 차지할 수 없는 상기와 같은 기술 장비에는 불리하다.
그러나, 열 싱크의 크기가 줄어들지 않도록 열 싱크로부터의 열 전달을 증가시키는 방법이 있다.
열 전달을 증가시키는 한 가지 방법은 팬(fan)이나 이와 유사한 수단을 사용하여, 열 싱크를 둘러싸고 있는 공기에 공기 이동(air motion)을 발생시키는 것이다. 그러나, 팬은 방해 잡음을 발생시킨다는 단점이 있다. 팬의 또 다른 단점은, 예컨대 팬의 베어링(bearing)의 윤활유(lubricant)가 점차 오래됨에 따라 유지보수를 필요로하므로 일정한 시간 간격으로 교체되어야 한다는 점이다. 상기 팬의 또 다른 단점은 비교적 넓은 장소를 차지한다는 것이다.
열 싱크로부터 열 전달을 증가시키기 위한 또 다른 방법은 초저주파(infra-sonic) 발생기를 이용하여, 열 싱크를 둘러싸고 있는 공기에 공기 이동을 일으키는 것이다. Svenska Statens Byggforskningsrad에 의해 공개된 한 보고서(Bengt Petersson, 1989, "Infraljuds inverkan pa varmeovergangstalet", R15:1989, Statens Byggforskningsrad, Stockholm, ISBN 91-540-4979-2)에는, 열 전달을 증가시키는데 있어서, 팬을 이용할 때 초저주파 발생기를 이용하여 대체로 우수한 효과를 얻을 수 있다는 것이 제시되어 있다. 그러나, 초저주파 발생기는, 열 싱크가 초저주파 발생기에 의해 발생되는 공기 이동의 입자 이동 이하의 면적을 가질 경우에 효과적으로 작동한다는 단점이 있다. 입자 이동의 크기는 일반적으로 대략 1 cm 이하이다. 열 싱크는 일반적으로 상당히 더 클 필요가 있으므로, 상기 열 전달 증가 방법은 폭넓게 실용적으로 이용되지 않아 왔다.
본 발명은 대상(object)으로부터 열 전달을 증가시키는 장치 분야에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로서 열 싱크로부터의 열 전달을 증가시키는 제 1장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예로서 흐름의 방향에 따른 플로 저항을 가진 노즐의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예로서 프레임에 배열되는 진동막의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 실시예로서 열 싱크로부터의 열 전달을 증가시키는 제 2장치의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 실시예로서 열 싱크로부터의 열 전달을 증가시키는 제 3장치의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 실시예로서 선택적인 형태의 진동막과 프레임의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 실시예로서 또 다른 선택적인 형태의 진동막과 프레임의 단면도.
본 발명은 대상으로부터 열 전달을 증가시키는 장치를 제공하는 문제에 관한 것이다.
즉, 상기 언급된 문제는, 하나 이상의 진동막(oscillating membrane)을 포함하여 대상을 둘러싸고 있는 공기에 공기 이동을 발생시키는 장치를 이용하여 해결된다. 또한, 상기 장치는 공기 이동에 영향을 미침으로써 대상을 둘러싸고 있는 공기를 계속 교환하도록 하는 수단을 포함한다. 주위 공기를 연속해서 교환함으로써 대상이 항상 비교적 찬 공기로 둘러싸임에 따라, 대상에서 주위 공기로의 열 전달이 효과적이다.
따라서, 본 발명의 목적은 대상으로부터의 열 전달을 증가시키는 장치를 제공하는 것이다.
상기 언급된 문제는 다음에 따라 보다 구체적으로 해결될 수 있다. 공기 이동에 영향을 미치는 수단은 흐름(flow)의 방향에 따른 플로 저항(flow resistance)을 가진 하나 이상의 노즐(nozzle)을 포함한다. 노즐은 상기 노즐을 지나는 공기의 순흐름(net flow)을 일으키므로, 상기 장치는 공기의 순흐름을 이용하여 대상을 둘러싸고 있는 공기를 연속해서 교환하도록 배열된다. 예컨대, 대상은 전자 장치나 그 밖의 다른 것을 냉각시키는데 이용되는 등의 열 싱크이다. 또 다른 예는, 냉각될 전자 장치나 그 밖의 것을 대상이 포함하는 것이다.
상기 언급된 문제를 해결하는 것과 별개로 본 발명은, 특히 막이 초저주파 음성 범위내의 주파수로 진동하도록 배열되는 경우, 장치가 비교적 조용하므로 주위를 방해하지 않는다는 장점이 있다. 또 다른 장점은, 상기 막이 적은 장소를 차지하며 베어링 등과 같이 연속적인 유지보수를 필요로하는 부품을 전혀 포함하지 않는다는 것이다.
이제, 본 발명은 첨부 도면을 참조로 바람직한 실시형태를 이용하여 좀 더 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 열 싱크(3)로부터 이 열 싱크(3)를 둘러싸고 있는 공기로 열 전달을 증가시키는 제 1장치(1)의 단면도를 도시하는 것이다.
도 1의 열 싱크(3)는, 냉각될 전자 장치(9)가 배열되는 우수한 열 전도성을가진 접지판(5)을 포함한다. 본원에서, "전자 장치"란 표현은 전자 부품, 전자 회로, 무선 장비, 마이크로파 장비 등과 같은 모든 종류의 전자 장비를 포함한다. 또한, 열 싱크는 냉각 플랜지(7) 형태의 규정된 수의 열 방산기를 포함하는데, 이것은 전자 장치(9) 반대쪽의 접지판(5)에 배열된다. 물론, 본 발명은 이와 같은 종류의 열 싱크(3)만으로 제한되지 않으며; 오히려 당업자가 상황에 따라 그리고 원하는 바에 따라 이것을 다른 방법으로 배열할 수 있다. 열 싱크(3)는 캐비닛(11) 내의 공간에 배열되며, 이것은 도 1에 도시된 실시예의 경우 시트 금속(sheet metal)으로 제조된다. 본 발명은 상기 금속으로만 제한되지는 않으며; 오히려 당업자가 상황에 따라 그리고 원하는 바에 따라 플라스틱이나 그 밖의 다른 적합한 캐비닛(11) 재료를 선택할 수 있다. 캐비닛(11)은 제 1벽(wall)(13)과, 상기 제 1벽(13)의 맞은편에 있는 제 2벽(15)을 포함한다. 캐비닛(11)은 또한 상부(17)와 하부(19)를 포함한다. 또한, 캐비닛(11)은, 제 1 및 제 2벽(13 과 15)과 상부(17) 및 하부(19)와 함께 상기 열 싱크(13)가 배열되어 있는 공간을 둘러싸는 벽(도시되지 않음)을 포함한다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 캐비닛(11)은 제 1 및 제 2벽(13 과 15)이 사실상 수직이 되도록 방향이 정해지지만, 당연히 본 발명은 상기 캐비넷(11) 방향으로만 제한되지는 않는다. 본원에서 또한 "캐비닛"이란 표현은, 도 1의 캐비닛(11)을 이용할 때와 동등한 기능이 얻어질 수 있는 케이스, 박스, 컨테이너, 단지(jar), 병(bottle), 및 그 밖의 다른 수단을 포함한다.
제 1장치(1)는 또한 제 1프레임(23)에 배열되는 제 1진동막(21)과, 제 2프레임(29)에 배열되는 제 2진동막(25)을 포함한다. 제 1 및 제 2막(21 과 25)과 제 1 및 제 2프레임(23 과 29)은, 상기 막(21 과 25)이 열 싱크(3)의 냉각 플랜지(7)에 마주하도록 캐비닛(11) 내의 공간에 배열된다. 상기 두 막(21 과 25)은 반대-위상으로 진동하여 진동을 방해하도록 배열된다.
제 1막과 제 2막(21 과 25)은 열 싱크(3)를 둘러싸고 있는 공기에 공기 이동을 발생시킨다. 보편적으로, 막(21 과 25)에 의해 발생된 공기 이동은 변동하는 흐름 속도(실질적인 평균 속도를 가지지 않음)에 상응하므로, 주로 열 싱크(3)는 항상 동일한 공기로 둘러싸이게 된다. 그러나, 제 1장치(1)는, 열 싱크(3)를 둘러싸고 있는 공기의 연속적인 교환이 발생하도록 공기 이동에 영향을 주는 수단을 포함한다. 따라서, 제 1장치(1)는, 캐비닛(11)의 상부(17)를 통해 배열되어 캐비닛(11) 내의 공기가 캐비닛(11) 외부의 공기와 접하게 되도록 하는 제 1노즐 집합(31)을 포함한다. 제 1노즐 집합(31)은 열 싱크(3) 바로 위에 배열된다. 상기 제 1노즐 집합(31)은, 노즐이 더 큰 플로 저항을 가져 반대 방향으로 흐르기 보다는 캐비닛(11)내로 흐르도록 배열된다. 제 1장치(1)는 또한, 캐비닛(11)의 하부에 배열되어 캐비닛(11) 내의 공기가 캐비닛(11) 외부의 공기와 접하게 되도록 하는 제 2노즐 집합(33)을 포함한다. 제 2노즐 집합(33)은 열 싱크(33) 바로 아래에 놓인다. 제 2노즐 집합(33)은, 노즐이 더 큰 플로 저항을 가져 반대 방향으로 흐르기보다는 캐비닛(11)의 외부로 흐르도록 배열된다. 제 2노즐 집합(33)을 통해 발생하는 것은 캐비닛(11)으로의 공기의 순유입(net inflow)(35)이고, 마찬가지 방법으로 제 1노즐 집합(31)을 통해 발생하는 것은 캐비닛(11) 외부로의 공기의 순유출(netoutflow)(37)이다. 따라서, 캐비닛(11)을 통해 하부(19)에서 상부(17)로 공기 흐름(39)이 생성되는데, 이것은 열 싱크(3)를 둘러싸고 있는 공기가 연속적으로 교환됨을 의미한다. 열 싱크(3)를 둘러싸고 있는 공기를 연속해서 교환함으로써, 주위 공기가 항상 상대적으로 차갑게 되므로, 효과적인 방법으로 열이 열 싱크(3)에서 주위 공기로 전달된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 제 1 및 제 2노즐 집합(31 과 33) 두 가지 모두 네 개의 노즐을 포함하지만, 본 발명은 당연히 상기 수로 제한되지 않는다.
캐비닛(11)을 통한 공기 흐름(39)이 얼마나 세게 되는지(또한, 상기에 따라 열 싱크(3)로부터의 열 전달 증가가 얼마나 많이 이루어지는지)는 막(21 과 25)의 크기(면적)와 막(21 과 25)의 진동 진폭 및 주파수에 의해 결정된다. 당업자는, 공간 조건 및 열 싱크(3)로부터의 열 전달 증가에 필요한 조건과 같이 상황에 따라 막(21 과 25)의 크기와 막의 진동 진폭 및 주파수를 적절한 방법으로 선택할 수 있다.
도 2는 캐비닛(11)의 상부를 통해 배열되는 노즐(31) 중 하나를 좀 더 상세히 도시하는 단면도이다. 캐비닛(11) 하부의 노즐(33)은 도 2의 노즐(31)과 상응하는 방법으로 구성된다. 도 2의 노즐(31)은 캐비닛(11)의 내부에 제 1개구(41)를 포함하고 캐비닛(11)의 외부에 제 2개구(43)를 포함한다. 제 1개구(41)는 제 2개구(43)보다 더 크며 둥근 가장자리(45)를 가진 반면, 제 2개구(43)는 날카로운 가장자리(47)를 가진다. 도 2의 노즐(31)의 플로 저항은, 공기가 제 2개구(43)를 통해 유입되어 제 1개구(41)로 유출될 때 이것의 반대 방향으로 흐를 때 보다 더크다. 노즐(31)이 흐름의 방향에 매우 의존하는 플로 저항을 갖게 하기 위해, 제 2개구(43)의 면적(Ad) 및 제 1개구(41)와 제 2개구(43) 사이의 거리(l)는 막(21 과 25)의 전체 표면(Am)과 막(21 과 25)의 진동 진폭(a)을 고려하여(여기서, N은 노즐(31 과 33)의 총 수(도 1에서 N=8)를 말함)이 되도록 선택된다. 본 발명에 있어서, 특별히 제 1개구와 제 2개구(41 과 43)의 직경 크기, 및 제 1개구와 제 2개구(41 과 43) 사이의 거리는 대략 1cm 이하로 제안된다.
그러나, 본 발명은 도 2에서와 같은 노즐로 제한되지 않고, 오히려 선택적으로 흐름 방향에 의존하는 플로 저항을 가진 상기와 다른 종류의 노즐이 사용된다. 또 다른 대안은 캐비닛(11)의 벽에 홀을 제공하는 것으로서, 그에 따라 홀은 도 1의 노즐(31) 모양에 상응하는 모양, 또는 흐름 방향에 의존하는 플로 저항을 가진 임의의 다른 종류의 노즐 모양으로 제공된다. 그러나, 본 상세한 설명에는, 상기와 같은 홀, 동등한 기능을 가진 채널이나 그 밖의 개구가 노즐의 개념에 포함된다.
도 3은 제 1막(21)과 제 1프레임(23)을 더 상세히 도시하는 단면도로서, 제 2막(25)과 제 2프레임(29)도 제 1막(21)과 제 1프레임(23)에 상응하는 방법으로 형성된다. 제 1막(21)은 예컨대, 복합 물질, 스틸, 세라믹, 또는 플라스틱(샌드위치(sandwich))으로 제조된다. 제 1막(21)은, 탄성이며 실제로는 비완충의 빈틈없는 어태치먼트(attachment)(49)을 가지며 제 1프레임(23)에 배열된다. 어태치먼트(49)는 스프링 스틸, 복합 물질(예컨대, 탄소 섬유 강화 에이폭시) 또는 비-다공성 세라믹(예컨대, 열분해 뭉소 질화물) 등으로 제조된다. 제1막(21), 어태치먼트(49), 및 제 1프레임(23)은 이들이 함께 캐비티(cavity)(50)를 둘러싸도록 배열된다. 가동 장치(actuating device)(51)가 캐비티(50)에 배열되어 제 1막(21)에 진동 운동을 제공한다. 상기 가동 장치(51)는 한 단부가 제 1막(21)에 놓이는 피스톤(53)을 포함한다. 또한, 코일(55)이 피스톤(53)에 배열됨에 따라, 코일(55)과 피스톤(53)은 영구 자석(57)을 관통하도록 배열된다. 캐비티(50)에는 또한 코일(55)에 변전압(V(t))을 공급하는 수단(도시되지 않음)이 배열되어 있다. 변전압(V(t))이 코일(55)을 통해 전류를 발생시킴에 따라, 변동 힘(varying force)이 코일(55)과 영구 자석(57) 사이에 작용한다. 코일(55)과 영구 자석(57) 사이의 힘은 피스톤(53)에 작용하며, 다음으로 이것은 제 1막(21)에 작용한다. 홀(61)은 제 1프레임을 통해 배열된다. 제 1호스(hose)(22)(도 1에도 도시되어 있음)의 제 1단부가 상기 홀(61)에 인접하게 배열된다. 제 1호스(22)의 제 2단부는 캐비닛(11)의 제 2벽(15)을 통과하여 배열된다. 제 1호스(22)를 통해, 캐비티(50) 내의 공기가 캐비닛(11) 외부의 공기와 만나게되는데, 이것은 제 1막(21)의 가동을 더 용이하게 한다.
제 2호스(26)는, 제 1호스와 상응하는 방식으로 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 제 2프레임(29)과 캐비닛의 제 2벽(15) 사이에 배열된다.
당연히, 본 발명은 도 3에 도시된 종류의 가동 장치로만 제한되지 않고; 오히려 당업자는 상황에 따라 다른 종류의 가동 장치를 선택할 수 있다. 선택적인 방법으로는, 예컨대 전류를 필요로하는 코일과 같이 다른 종류의 자계 발생 장치로 영구 자석(57)이 교체되는 것이다. 다른 선택적인 방법은, 피스톤(53)이 영구 자석으로서 형성되는 것인데, 이것은 변동 힘을 이용하여 피스톤(53)에 영향을 미치는 변동 자계를 발생시키는 코일을 관통하도록 배열된다. 또 다른 선택적인 방법은 소위 정전식 가동 장치를 이용하는 것이다. 정전식 가동 장치는 전기 전하 사이에 작용하는 힘을 이용하기 위해 배열된다. 예컨대, 상기 선택적인 방법에서, 제 1막(21)이 제 1전극을 구성함에 따라, 고정된 제 2전극은 제 1막(21)에 사실상 평행하게 배열된다. 전극 사이에 변전압을 제공함으로써, 전극 사이에 작용하는 변동 힘이 얻어지므로, 제 1막(21)에 진동 운동이 제공된다.
도 3에 도시된 실시예에 있어서, 변전압(V(t))은 고유 주파수로 진동하는 제 1막(1)에 적합하도록 되어 있으므로, 제 1막(21)을 기동시키는데 소비되는 전력을 최소화한다. 제 1막(21)의 고유 주파수는 주로 제 1막의 질량과 어태치먼트(49)의 스프링 강성도(stiffness)에 의해 결정되는데, 이것은 당업자들에게 잘 알려져있다. 그러나, 본 발명은 고유 주파수로 진동하도록 제 1막(21)을 가동시키는데 제한되지 않으며; 오히려, 당업자는 상황에 따라 또 다른 방법으로 제 1막(21)을 기동시킬 수 있다. 제 1막(21)은 대체로 딱딱하다(stiff). 상기에서의 "대체로 딱딱하다"라 함은, 제 1막(21)이 진동하는 주파수에서 상기 제 1막(21)은 어태치먼트(49)와 비교해 딱딱하다는 것을 의미한다.
본 발명은 도 3의 실시예에 도시된 유형의 막으로 제한되지 않는다. 선택적으로, 통상적인 스피커 막, 가요성(flexible) 막, 또는 임의의 다른 유형의 막이 이용된다.
본 발명에 있어서, 제 1 및 제 2막(21 과 25)은 초저주파 범위의 주파수, 즉사람의 귀에 들리지 않는 일반적으로 약 30 Hz 이하의 주파수(사람마다 다름)로 진동하도록 배열된다고 하자. 특히, 두 개의 막(21 과 25)이 모두, 한편으로는 매우 조용하게 가동시키며 다른 한편으로는 열 싱크(3)를 둘러싸고 있는 공기를 효과적으로 교환하는 20-30 Hz 간격의 주파수로 진동하는 것이 제안되어 있다. 초저주파 주파수를 이용하는데 있어서의 장점은 주위를 방해하지 않는다는 점이다. 그러나, 본 발명은 초저주파 범위로 제한되지 않으며, 제 1 및 제 2막(21 과 25)이 가청 주파수(>30Hz)로 진동하도록 배열된다 하더라도, 이들은 예컨대 팬 보다 훨씬 더 적은 방해음을 일으키게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예로서 열 싱크(73)로부터의 열 전달을 증가시키는 제 2장치(71)의 단면도를 도시하는 것이다.
도 4의 열 싱크(73)는 도 1의 열 싱크(3)와 상응하는 방식으로 다수의 냉각 플랜지(77)를 가진 접지판(75)을 포함한다. 냉각될 전자 장치(79)는 접지판(75)과 우수하게 열 접촉하여 접지판(75) 상에 배열된다. 제 2장치(71)는, 탄성이며 비완충의 빈틈없는 어태치먼트(83)를 가진 프레임(85)을 이용하여 배열되는 진동막(81)을 포함한다. 제 2장치(71)는 또한 상기 막(81)을 가동하는 가동 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 막(81)의 제 1측은 열 싱크(73)의 냉각 플랜지(77) 방향으로 돌려진다. 열 싱크(73)는 상기 막(81)의 바로 앞에 놓인다. 프레임(85)은 막(81)의 제 2측 방향으로 개방되어 있으므로, 막(81)의 제 2측이 열 싱크(73)로부터 떨어져 방향이 전환된다. 상기 막(81)은 대체로 딱딱하다. 노즐(87)은 상기 막(81)을 통하여 배열되어, 막(81)의 제 1측의 공기가 막(81)의 제 2측의 공기와 결합된다. 도 4의노즐(87)의 구성은 도 2의 노즐(31)의 구성에 상응하지만, 선택적으로는 상기 노즐(87)이 다른 방법으로 형성된다. 노즐(87)은 막(81)의 제 1측에서 막(81)의 제 2측으로의 공기 흐름에 대해 이것의 반대 방향의 흐름에 대한 것보다 더 큰 플로 저항을 갖도록 배열된다. 막(81)이 진동하면, 막(81)의 제 2측으로부터 막(81)의 제 1측으로 공기의 순흐름(89)이 존재한다. 다음으로, 노즐에 의해 일어난 공기의 순흐름(89)은 열 싱크(73)를 따라, 주로 냉각 플랜지(77) 주위에 기류(air steam)(91)를 일으킨다. 열 싱크(73)를 따르는 기류(91)는 열 싱크(73)를 둘러싸고 있는 공기를 연속 교환시킨다. 열 싱크(73)를 둘러싸고 있는 공기의 연속 교환에 의해 상기 열 싱크(73)를 둘러싸고 있는 공기가 항상 상대적으로 냉각되므로, 열이 효과적인 방법으로 열 싱크(73)에서 주위 공기로 전달된다. 또한, 스크린(93)은 노즐(81)에 의해 발생된 공기의 순흐름(89)을 효과적인 방법으로 열 싱크(73) 방향으로 유도하는 프레임(85)을 이용하여 배열된다. 상기 스크린(93)은 또한, 열 싱크(73)에 의해 이미 가열된 공기가 막(81)의 제 2측으로 이송되는 것을 방지하기 위해 배열된다.
도 4에 도시된 실시예에는, 단 하나의 노즐(87)이 막(81)을 통해 배열되어 있다. 당연히, 본 발명은 이것으로 제한되지 않고, 오히려 선택적으로 상기 이상의 노즐이 막(81)을 통해 배열된다. 선택적으로, 상기 대신 노즐(87)이 반대 방향으로 바뀌면, 이로 인해 공기 흐름은 도 4에 도시된 실시예와 비교해 반대 방향에서 발생한다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예로서, 열 싱크(103)로부터 열 전달을 증가시키는 제 3장치(101)의 단면도를 도시하는 것이다.
제 3장치(101)는 제 1벽(113)과, 상기 제 1벽(113) 맞은편에 있는 제 2벽(115)을 가진 캐비닛(111)을 포함한다. 또한, 상기 캐비닛은 상부(117)와 하부(119), 및 상기 이외의 벽(도시되지 않음)을 포함하며, 이것은 상기 제 1 및 제 2벽(113 과 115)과 상기 상부(117) 및 하부(119)와 함께 공간을 둘러싸고 있다.
캐비닛(11) 내의 공간에는, 제 1 및 제 2진동막(121 과 125)이 배열된다. 제 1막(121)은 제 1프레임(123)에 배열되며, 마찬가지 방법으로 제 2막(125)이 제 2프레임(127)에 배열된다. 제 3장치(101)의 상기 제 1 및 제 2막(121 과 125)과 상기 제 1 및 제 2프레임(123 과 127)은 제 1장치(1)의 제 1 및 제 2막(21 과 25)과 제 1 및 제 2프레임(23 과 29)과 상응하는 방법으로 형성된다. 제 1호스(122)는 제 1프레임(123)과 제 2벽(115) 사이에 배열되어, 제 1막(121)과 제 1프레임(123)에 의해 형성된 캐비티 내의 공기(도 5에 도시되어 있지 않음)가 캐비닛(111) 외부의 공기와 결합된다. 마찬가지 방법으로, 제 2호스(126)가 제 2프레임(127)과 제 2벽(115) 사이에 배열된다.
제 1노즐 집합(129)이 제 1벽(113)을 통해 배열되어, 캐비닛(111) 내의 공기가 캐비닛(111) 외부의 공기와 결합한다. 상기 제 1노즐 집합(129)은 노즐이 캐비닛(111)으로의 공기 흐름에 대해 이것의 반대 방향의 공기 흐름에 대한 것보다 더 높은 플로 저항을 갖도록 배열된다. 제 2노즐 집합(131)이 캐비닛(111)의 하부(119)를 통해 배열되어, 캐비닛(111) 내의 공기가 캐비닛(111) 외부의 공기와 결합된다. 제 2노즐 집합(131)은 노즐이 캐비닛(11) 외부로의 공기 흐름에 대해 이것의 반대 방향으로의 공기 흐름에 대한 것보다 더 큰 플로 저항을 갖도록 배열된다. 제 1 및 제 2노즐 집합(129 와 131)에 대한 설계는 도 2의 노즐(31) 설계와 상응하지만, 선택적으로는 상기 노즐(129 와 131)이 다른 방법으로 형성된다. 도 5에 도시된 실시예에서는 제 1노즐 집합(129)에 8개의 노즐이 있고 제 2노즐 집합(131)에 5개의 노즐이 있지만, 본 발명은 당연히 상기 수로만 제한되지는 않는다.
도 5의 열 싱크(105)는 도 1의 열 싱크(3)와 상응하는 방법으로, 다수의 냉각 플랜지(107)가 배열되는 접지판(105)을 포함한다. 또한, 냉각될 전자 장치(109)가 접지판(105)과 우수하게 열 접촉하여 상기 접지판에 배열된다. 열 싱크(103)는 제 1노즐 집합(129)에 인접한 제 1벽(113)에 의해 캐비닛(11)의 외부에 배열됨으로써, 냉각 플랜지(107)가 제 1노즐 집합(129) 방향으로 바뀐다. 제 2노즐 집합을 통해서는 캐비닛(111) 내부로의 공기의 순유입(133)이 있고, 마찬가지 방법으로 제 1노즐 집합(129)을 통해서는 캐비닛(111) 외부로의 공기의 순유출(135)이 있다. 제 1노즐 집합(129)을 통한 공기의 순유출(135)은 열 싱크(103)를 따라, 주로 냉각 플랜지(107) 주위에 기류(137)를 일으킨다. 상기 기류(137)는 열 싱크(103)를 둘러싸고 있는 공기를 연속 교환함으로써, 열 싱크(103)에서 주위 공기로의 열 전달이 대체로 개선된다.
제 3장치(101)의 대안에 있어서, 노즐(129 와 131)이 반대 방향으로 바뀜에 따라, 도 5에 도시된 실시예와 비교해 반대 방향으로 공기 흐름이 발생한다.
도 5의 실시형태의 장점은 열 싱크(103)가 캐비닛(111) 외부에 배열된다는 점이다. 예컨대 막을 가동시키는 가동 장치(도시되지 않음)에 영향을 미치는 전기적인 장애등의 임의의 이유로 막(121 과 125)이 정지한다면, 열 싱크가 어느 정도 효과적으로 여전히 열을 주위 공기로 전달하므로, 전자 장치(109)는 과열될 직접적인 위험에 이르지 않는다. 당연히, 도 4의 실시형태는 상응하는 장점을 갖는다.
도 3의 제 1막(21)과 제 1프레임(23)의 형태에 의해 제 1막(21)이 대체로 음향 모노폴(acoustic monopole)에 상응한데, 이것은 제 1막(21)이 비교적 강한 음압 필드를 발생시킨다는 것을 의미한다. 도 6은 본 발명에 따른 실시예로서 선택적인 형태의 제 1막(21)과 제 1프레임(23)의 단면도를 도시하는 것이다. 도 6에서, 제 1프레임(23)은 제 1막(21)의 뒤쪽 방향으로 완전히 개방된다.
도 6의 제 1막(21)과 제 1프레임(23) 형태에 의해 제 1막(21)은 대체로 음향 다이폴(acoustic dipole)에 상응한다. 따라서, 도 6에 도시된 실시예의 제 1막(21)에 의해 발생된 음압 필드는, 특히 제 1막(21)에서 떨어진 필드 거리(field distance)에서 모노폴(도 3)이 발생시키는 음압 필드에 비해 더 약하다. 멀리 떨어진 필드 거리란 kr ≫ 1(여기서, k는 파형수(wave number)를 말함)이 참(true)인 제 1막(21)으로부터의 거리(r)를 말한다. 마찬가지 방법으로, 가까운 필드 거리는 kr ≪ 1이 참인 제 1막(21)으로부터의 거리(r)를 말한다. 10 에서 40 Hz 사이의 주파수에 있어서, 먼 필드 거리는 약 5미터 이상을 의미하고, 가까운 필드 거리는 약 1미터 이하를 의미한다. 도 6에 도시된 실시예에 있어서, 프레임(23)의 깊이(d)는 가능한 큰 음압 레벨이 얻어지도록 조정된다. 따라서, 도 6의 제 1막(21)으로부터 가까운 필드 거리에서의 음압 레벨은 열 싱크(3)로부터의 열 전달이 효과적으로 증가하도록 충분히 높다. 이와 동시에, 먼 필드 거리에서의 음압 레벨은 비교적 낮으므로, 임의의 주위 방해 작용이 회피된다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예로서 제 1막(21)과 제 1프레임(23)의 또 다른 선택적인 형태의 단면도를 도시하는 것이다. 도 7에 도시된 실시예에서, 제 1막(21)과 제 1프레임(23)은 헬름홀쯔(Helmholts) 공진기를 형성하도록 배열된다. 프레임(23)을 통해 홀(59)이 제공되어 캐비티(50) 내의 공기가 캐비티(50) 외부의 공기와 결합되며, 상기 홀(59)과 인접하게 튜브(60)가 제공된다. 당업자들에게 공지되어 있는 바와 같이, 헬름홀쯔 공진기의 공진 주파수는 튜브(60)내의 공기의 질량과 캐비티(50)의 부피에 의해 결정된다. 도 7에 도시된 실시예에서, 헬름홀쯔 공진기의 공진 주파수는 제 1막(21)이 진동하는 주파수와 관련하여 조정되는데, 이것은 제 1막(21)의 가동이 더 적은 전력을 필요로함을 의미한다.
도 6과 7의 실시예의 음향 특징에 대해 더욱 관심이 있는 독자는, ISSN 0280-9850, Trita-Tom 1993, KTH, p.5-6의, J.Liljencrantz의, "Elektroakustik"를 참조한다.
본 발명은 열 싱크로부터 열 전달을 증가시키는 것으로 제한되지 않으며, 오히려 본 발명은 선택적으로 전자 장치와 같은 다른 대상으로부터 열 전달을 증가시키는데 사용된다.
본 발명은, 예컨대 전자 장치나 그 밖의 유닛을 냉각시킬 때, 임의의 다른 대상의 열 싱크로부터의 열 전달이 증가될 필요가 있는 모든 기술적인 응용에 사용될 수 있다. 본 발명은 특히, 기술 장비가 많은 공간을 차지하지 말아야하고 및/또는 기술 장비가 유지보수 없이도 장기간 동안 작동해야 할 필요가 있는 기술 응용에 유용하다. 본 발명은, 예컨대 무선 기지국의 전자 장치를 냉각시킬 때 특히 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 대상(3;73;103)으로부터의 열 전달을 증가시키는 장치로서,
    대상(3;73;103)을 둘러싸고 있는 공기내에 공기 이동을 발생시키는 하나 이상의 진동막(21,25;81;121,125)을 포함하는 열 전달 증가 장치에 있어서,
    상기 장치는 공기 이동에 영향을 주어 상기 공기 이동에 의해 대상을 둘러싸고 있는 공기의 연속적인 교환이 일어나는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 이동에 영향을 미치는 수단은 상이한 흐름 방향마다 각기 다른 플로 저항을 가진 하나 이상의 노즐(31,33;87;129,131)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 이동에 영향을 미치는 수단은:
    하나 이상의 막(21,25;121,125)이 배열되는 공간을 가진 캐비닛(11;111),
    캐비닛(11;111) 내의 공기가 캐비닛 외부의 공기와 결합하도록 배열되는 하나 이상의 제 1노즐(31;129)로서, 캐비닛으로의 공기 흐름에 대해 이것의 반대 방향에서보다 더 큰 플로 저항을 가진 하나 이상의 제 1노즐(31;129), 및
    캐비닛(11;111) 내의 공기가 캐비닛 외부의 공기와 결합하도록 배열되는 하나 이상의 제 2노즐(33;131)로서, 캐비닛 외부로의 공기 흐름에 대해 이것의 반대 방향에서보다 더 큰 플로 저항을 가진 하나 이상의 제 2노즐(33;131)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 대상(3)이 캐비닛(11)에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 대상(3)이 대체로 제 1노즐과 제 2노즐(31,33) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 대상(3)이 캐비닛(111) 외부에 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 대상(103)이 제 1노즐 또는 제 2노즐(129,131)에 인접하게 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 막(81)은 대체로 딱딱하며,
    상기 하나 이상의 노즐(87)은 딱딱한 막(81)을 통해 배열되어, 상기 딱딱한 막의 제 1측 상의 공기가 노즐을 통해 상기 딱딱한 막의 제 2측 상의 공기와 결합되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 대상(73)이 상기 막(81)의 제 1측에 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 장치는 막(81)의 제 2측 상에서 자유롭게 공기를 공급하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 장치는 대상(73)에 의해 가열된 공기가 막(81)의 제 2측으로 전달되는 것을 방지하는 수단(93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  12. 제 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는, 서로 다른 위상으로 진동하여 진동을 줄이도록 배열되는 하나 이상의 제 1 및 제 2막(21,25;121,125)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2막(21,25;121,125)은 대체로 반대-위상으로 진동하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  14. 제 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 막(21,25;81;121,125)은 대체로 30Hz 이하의 주파수로 진동하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 막(21,25;81;121,125)은 20 내지 30 Hz 간격의 주파수로 진동하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  16. 제 1 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 막(21,25;81;121,125)은 각자의 고유 주파수로 진동하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  17. 제 1 항 내지 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상이 열 싱크인 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    냉각될 유닛(9;79;109)이 열 싱크에 열 접속되는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 유닛(9;79;109)이 전자 장치(9;79;109)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
  20. 제 1 항 내지 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상이 전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 증가 장치.
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