KR20070070192A - 위치 가변식 냉각 장치 - Google Patents

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KR20070070192A
KR20070070192A KR1020077009557A KR20077009557A KR20070070192A KR 20070070192 A KR20070070192 A KR 20070070192A KR 1020077009557 A KR1020077009557 A KR 1020077009557A KR 20077009557 A KR20077009557 A KR 20077009557A KR 20070070192 A KR20070070192 A KR 20070070192A
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필립 이. 튜마
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

발열 부품을 냉각하기 위한 장치는 제1 체적과 제2 체적 사이에서 팽창 가능한 팽창 챔버(16)를 포함한다. 팽창 챔버는 장치의 작동 조건에 따라 주변 공기에의 노출면을 조절한다.
발열 부품, 냉각 조립체, 기판, 팽창 챔버, 동봉 체적, 가동 부재, 주름부

Description

위치 가변식 냉각 장치 {VARIABLE POSITION COOLING APPARATUS}
전자 시스템이 보다 소형화됨에 따라 발열 부품으로부터의 열전달비가 증가되는 것이 계속해서 요구되어 왔다. 많은 열전달 기술이 소형 장치용으로 고려되었지만, 상기 장치 내측의 사용 공간 내의 부품에 대해 충분한 냉각을 제공하는 것은 어렵다.
강제 공기 대류가 예로써, 랩탑 컴퓨터와 같은 소형 전자 장치에 사용되었지만, 강제 공기 대류법은 실제에 있어 한계를 갖고 있다. 강제 공기 대류 시스템에서 충분한 냉각을 제공하기 위해 필요한 공기의 양은 일반적으로 원하지 않는 소음 수준을 발생시키고 휴대 장치에서는 배터리 수명을 소모시킬 수 있다.
발열 부품를 냉각시키기 위한 다른 방법은 열전달 백에서 유체의 사용을 수반한다. 열전달 백은 일반적으로 가요성이고, 내구성이 있는 공기 불투과성 필름으로 제조된다. 상기 백은 열 전도성 유체로 충전되며, 일반적으로 발열 부품와 환경 사이에 위치된다.
열전달 백이 몇몇 냉각 시스템에서 사용되었지만, 효과적인 냉각을 위해 요구되는 컴퓨터 섀시 내의 사용 공간 및 표면적에서의 한계 때문에, 랩탑 컴퓨터와 같은 소형 전자 장치에서 열전달 백을 사용하는 데에는 한계가 있었다. 따라서, 상기 장치 내의 사용 공간을 최소화하는 소형 전자 장치를 냉각시키기 위한 저비용이고 조용하면서 효과적인 냉각 시스템을 제공할 필요성이 계속해서 있어왔다.
본 발명은 일반적으로 전자 부품을 냉각시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 작동 조건에 따라 주변 공기에 노출되는 표면을 조정하는 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 상기 장치는 열사이펀(thermosyphon)으로써의 기능을 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 위치 가변식 냉각 장치는 기판과, 사실상 유체에 대해 불투과성인 하나 이상의 측벽을 갖는 팽창 챔버를 포함한다. 상기 측벽은 제1 체적과 제2 체적 사이에서 팽창 가능한 동봉 체적을 형성한다. 제2 체적은 완전히 개방되었을 때의 팽창 챔버의 체적일 수 있거나 또는 폐쇄 체적과 완전 개방 체적 사이의 임의의 다른 체적일 수 있다. 또한, 상기 측벽은 기판에 부착된 인접 단부와, 인접 단부에 대향한 말단부와, 동봉 체적에 인접한 내부면과, 내부면에 대향한 외부면을 갖는다. 일정량의 열전달 유체는 동봉 체적 내에 배치되고, 말단부는 동봉 체적이 제1 체적으로부터 제2 체적으로 팽창될 때 기판에 인접한 제1 위치로부터 제2 위치로 이동된다.
몇몇 실시예에서, 복수의 팽창 챔버가 위치 가변식 냉각 장치를 형성하도록 사용된다. 또 다른 실시예에서, 가동 부재는 복수의 팽창 챔버의 말단부에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 팽창 챔버의 제1 체적에서 말단부가 기판에 인접하게 되도록 가압하기 위해 편향 요소는 기판 및 가동 부재와 협동한다.
몇몇 실시예에서, 측벽의 말단부는 제2 위치에서 기판으로부터 1 cm 이상 이격된다. 다른 실시예에서, 측벽의 말단부는 제2 위치에서 기판으로부터 1 cm 이상 이격된다. 또 다른 실시에에서, 말단부는 제2 위치에서 기판으로부터 5 cm 이상 이격된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 팽창 챔버의 측벽은 주름부를 갖는다. 또한, 팽창 챔버의 측벽은 그래픽을 표시하기에 적절한 영역도 포함한다. 상기 그래픽은 동봉 체적이 제2 체적일 때 볼 수 있다. 상기 그래픽은 동봉 체적이 제1 체적일 때 숨겨진다. 몇몇 실시예에서, 팽창 챔버의 측벽은 동봉 체적이 제2 체적일 때 보여지는 기하학적 형상을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 팽창 챔버는 발열 부품과 유체 연통된다. 몇몇 실시예에서, 팽창 챔버에 사용된 열전달 유체는 퍼플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 하이드로플루오로에테르 및 퍼플루오로케톤들 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 팽창 챔버의 측벽은 폴리머 필름, 금속 포일 및 다중층 배리어 필름들 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 위치 가변식 냉각 장치는 컴퓨터 섀시에 부착될 수 있다. 또한, 본 발명의 위치 가변식 냉각 장치는 대형 냉각 시스템에서 부품으로써 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 위치 가변식 냉각 장치는 기판과, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능한 가동 부재와, 팽창 챔버를 포함한다. 팽창 챔버는 기판에 부착된 인접 단부와, 가동 부재에 부착된 말단부를 갖는다. 팽창 챔버는 일정량의 열전달 유체으로 충전된다. 가동 부재는, 열전달 유체의 증기압이 변함에 따라 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동된다.
본 발명은 발열 부품을 냉각시키기 위한 방법도 제공한다. 상기 방법은 일정량의 열전달 유체과, 사실상 유체에 대해 불투과성인 하나 이상의 측벽을 포함하는 팽창 챔버를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 측벽은 제1 체적과 제2 체적 사이에서 팽창 가능한 동봉 체적을 형성한다. 열전달 유체의 증기압은 열전달 유체를 가열함으로써 증가된다. 증가된 증기압은 팽창 챔버가 제1 체적으로부터 제2 체적으로 팽창될 때 측벽을 이동시킨다.
도1a은 폐쇄 위치에서의 본 발명에 따른 실시예의 사시도이다.
도1b는 개방 위치에서의 도1a에 도시된 실시예의 사시도이다.
도2a는 본 발명의 일 예의 열전달 백의 단면도이다.
도2b는 부착 인터페이스 영역을 도시한, 도2a에 도시된 일 예의 열전달 백의 단면도이다.
도3a는 폐쇄 위치에서의 본 발명에 따른 실시예의 단면도이다.
도3b는 개방 위치에서의 도3a에 도시된 실시예의 단면도이다.
도4a는 개방 위치에서 하트 형상을 표시하는 본 발명에 따른 실시예의 사시도이다.
도4b는 폐쇄 위치에서의 도4a에 도시된 실시예의 사시도이다.
도5는 개방 위치에서 타원 형상을 표시하는 본 발명의 실시예의 사시도이다.
도6은 개방 위치에서 절첩식 팽창 챔버를 갖는 실시예의 단면도이다.
이상적으로 도시된 이러한 도면은 축적으로 도시된 것은 아니고, 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 이로 제한되는 것은 아니다.
도1a는 랩탑 컴퓨터 상에 위치된 본 발명의 실시예의 사시도를 도시한다. 도1a에 도시된 바와 같이, 가동 부재(12)는 기판(14)에 연결된다. 기판(14)은 랩탑 컴퓨터(11)의 뷰잉 스크린이 있는 배면이다. 도1a에서, 가동 부재(12)는 폐쇄 위치로 도시되며, 가동 부재(12)는 기판(14)에 인접하다.
도1b는 가동 부재(12)가 개방 위치로 도시된, 도1a에 도시된 실시예의 사시도이며, 가동 부재(12)는 기판(14)으로부터 이격되어 위치된다. 또한, 도1b는 기판(14)에 가동 부재(12)를 연결하는 복수의 팽창 챔버(16)를 갖는 열전달 백(30)이다. 팽창 챔버(16) 내의 압력 변화는 가동 부재(12)를 기판(14)에 대해 이동하게 한다. 가동 부재(12)는 일반적으로 팽창 챔버(16) 내의 압력이 감소될 때 기판(14)을 향해 이동된다. 마찬가지로, 가동 부재(12)는 일반적으로 팽창 챔버(16) 내의 압력이 증가될 때 기판으로부터 멀리 이동된다.
몇몇 실시예에서, 폐쇄 위치에서의 가동 부재와 기판 사이의 거리는 약 1 cm보다 적다. 다른 실시예에서, 폐쇄 위치에서의 가동 부재와 기판 사이의 거리는 약 0.5 cm보다 적다. 또 다른 실시예에서, 폐쇄 위치에서의 가동 부재와 기판 사이의 거리는 약 0.2 cm 보다 적다.
몇몇 실시예에서, 개방 위치에서의 가동 부재와 기판 사이의 거리는 약 1 cm보다 크다. 다른 실시예에서, 개방 위치에서의 가동 부재와 기판 사이의 거리는 약 2 cm보다 크다. 또 다른 실시예에서, 개방 위치에서의 가동 부재와 기판 사이의 거리는 약 5 cm보다 크다.
도2a는 본 발명의 일예의 열전달 백의 단면도이다. 도2a에 도시된 바와 같이, 열전달 백(230)은 복수의 팽창 챔버(216)를 포함한다. 두 개의 필름을 함께 밀봉함으로써 팽창 챔버(216)를 형성한다. 각각의 팽창 챔버(216)는 팽창 챔버(216)의 주연부의 대부분의 주위에 밀봉부(232) 및 절단선(234)을 갖는다.
도2b는 부착 인터페이스 영역을 도시한, 도2a에 도시된 일예의 열전달 백의 단면도이다. 기판 부착 인터페이스(236)는 열전달 백(230)의 일측면에 위치되고, 각각의 팽창 챔버의 일부를 기판에 부착한다. 가동 부재 부착 인터페이스(238)는 열전달 백(230)의 대향 측면 상에 위치되고 각각의 팽창 챔버의 일부를 가동 부재에 부착한다. 부착 인터페이스(236, 238)는 접착제, 기계식 패스너, 용접 또는 이 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 다른 수단으로 기판(214) 및 가동 부재(212)에 부착될 수 있다. 임의의 실시예에서, 기판 부착 인터페이스(236) 및 가동 부재 부착 인터페이스(238)는 양면 접착 테이프를 포함한다.
열전달 백의 측벽으로써 사용하기에 적절한 재료는 예로써, 특히 폴리아미드 또는 폴리이미드로 안을 받친 음식 포장에 공통적으로 사용되는 것과 같은 다중층 배리어 필름, 금속 포일, 플라스틱 및 폴리머 필름을 포함한다.
용어, 다중층 배리어 필름은 금속, 플라스틱 또는 셀룰로오스 층(예로써, 포일, 필름 및 종이)의 임의의 조합을 말한다. 금속, 플라스틱 또는 셀룰로오스 층의 조합은 예로써, 플라스틱 층과 결합된 금속과 같은 상이한 재료의 다중층을 포 함할 수 있다. 또한, 금속, 플라스틱 또는 셀룰로오스 층의 조합은 예로써, 두 개의 플라스틱 층과 같은 유사한 재료의 다중층도 포함할 수 있다.
본 발명에 유용한 다중층 배리어 필름은 예로써, 코팅, 적층, 공유 압출 성형 또는 증착에 의해 서로 부착된 층을 갖는 다중층 필름을 포함한다. 본 발명에 유용한 다중층 배리어 필름은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아미드 또는 폴리이미드의 층들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서는 예로써, 알루미늄과 같은 금속의 층을 갖는 다중층 배리어 조성물이 사용된다. 본 발명의 측벽으로 유용한 다중층 배리어 필름 및 다른 필름들은 본 명세서에서 참조하는 미국 특허 제4,997,032호(다니엘슨 등) 및 제5,411,077호(토시그넌트)에 설명되어 있다.
몇몇 실시예에서, 열전달 백은 밀봉부(232)를 형성하도록 용접된다. 다른 실시예에서, 밀봉부(232)는 접착제 또는 기계식 패스너로 형성된다. 이 기술 분야에 숙련자에게 공지되어 있는 필름 밀봉용 다른 적절한 방법이 채용될 수도 있다.
일정량의 열전달 유체는 열전달 백을 완전하게 밀봉하기 전에 열전달 백(230) 내에 배치된다. 본 발명에서 유용한 열전달 유체는 물과, 예로써, 알코올과 같은 휘발성 유체와, 이 기술 분야의 숙련자에게 공지된 전자 냉각 유체를 포함하는 열을 전달할 수 있는 임의의 유체일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열전달 유체는 유전체이며 비가연성이며, 발열 부품의 작동 온도에서 중요한 증기압을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 열전달 유체는 열적으로는 전도성이고, 화학적으로는 비활성이며, 본질적으로 가스가 없고 열적으로는 안정되어 있다. 다른 실시예에서, 열전달 유체는 발열 부품에 인접한 유체의 일부가 열이 전도될 때 증발되도록 발열 부품의 작동 온도 또는 작동 온도 이하인 비등점을 갖는다. 열전달 유체는 플루오르화된 선형, 분기식 또는 고리형 알칸, 에테르, 케톤, 제3열의 아민 및 아미노에테르의 대표 부류, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부분적으로 플루오르화된 유체가 사용될 수도 있지만 본 발명에서는 퍼플루오르화된 유체를 사용한다. 퍼플루오르화된 유체는 직선형 연쇄, 분기형 연쇄, 고리형 또는 이들의 조합일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 퍼플루오르화된 유체는 포화될 수 있고, 즉, 에틸렌, 아세틸렌 및 방향족 비포화가 없을 수 있다. 골격형 체인은 플루오로카본 그룹들 사이에서 안정적인 링크를 제공하고 합성물의 비활성 특성을 간섭하지 않는 사슬형 산소 및/또는 3가 헤테로분자를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서는 분리식 또는 비분리식 하이드로플루오로에테르가 사용된다. 다른 실시예에서는 퍼플루오르화된 케톤이 사용된다.
본 발명에 사용 가능한 적절한 플루오르화된 유체 또는 그 혼합물의 대표적인 예는 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M사로부터 상업적으로 입수 가능하며, 예로써, 2003년 1월에 발행된 3M 컴패니 제품 보고서 제98-0212-2249-7에 설명된 “3M 브랜드 플루오르이너트 전자 유체(3M BRAND FLUORINERT ELECTRONIC LIQUIDS)” 및 “3M 브랜드 노벡 엔지니어드 유체(3M BRAND NOVEC ENGINNERED FLUIDS)”를 포함하는 다양한 상표로 판매되고 있다. 본 발명에 사용 가능한 다른 상업적으로 입수 가능한 플루오로화학물은 이탈리아 블레이트에 소재한 솔베이 솔렉티스 에스.피.에이.로부터 상표“가든 피에프피이: 열전달 유체(GALDEN PFPE: HEAT TRANSFER FLUIDS)”로 입수 가능하며, 하이드로플루오로에테르는 상표 “에이치-가든 제트티 열전달 유체(H-GALDEN ZT HEAT TRANSFER FLUID)”로 입수 가능하다. 또한, 본 발명에 사용 가능한 열전달 유체는 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재한 듀폰으로부터 입수 가능한 것으로 상표 “버트럴 스페셜티 유체(VERTREL SPECIALTY FLUIDS)” 및 “서바 냉각제(SUVA REFRIGERANTS)”판매되는 것과 같은 하이드로플루오로카본 화합물도 포함한다.
도2a 및 도2에서 저장조(240)는 열전달 백(230) 내에 있다. 저장조(240)는 팽창 챔버(216)와 유체 연통된다. 저장조(240) 내에서는 열 비아(2424)가 있다. 열 비아(242)는 금속일 수 있고, 발열 부품으로부터 열전달 백(230) 내의 열전달 유체로 열전달을 강화시키는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 열전달 백에 사용 가능한 열 비아는 본 명세서에서 참조하는 미국 특허 제5,000,256(투시그넌트)에 설명되어 있다.
저장조(240)는 팽창 챔버와 발열 부품 사이의 도관으로써 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 예로써, 파이프 또는 튜브와 같은 열전달 백의 외부의 유체 도관은 열전달 백에 부착된다. 또 다른 실시예에서, 열전달 백 내의 저장조와 열전달 백 외부의 유체 도관의 조합은 팽창 챔버와 발열 부품 사이에 사용된다. 다른 실시예에서, 복수의 팽창 챔버는 공통의 매니폴드에 의해 독립적으로 연결되고, 서로 유체 연통된다.
본 발명으로 냉각되는 발열 부품은 예로써, 중앙 처리 유닛 또는 그래픽 처리 유닛, 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT), 메모리 모듈 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 반도체일 수 있다. 다른 실시예에서, 발열 부품은 이 기술 분야의 숙련자에게 공지된 하드 디스크 드라이브, 파워 서플라이, 변환기, 레이저 다이오드 어레이, 발광 소자(LED) 어레이, 할로겐 벌브 또는 다른 발열 부품일 수 있다. 또한, 발열 부품은 예로써, 반도체와 같은 열 발생 장치에 연결된 예로써, 통합식 열 분산기(IHS)와 같은 비-열 발생 장치(non-heat generating structure)일 수도 있다.
도3a는 폐쇄 위치에서의 본 발명의 일 실시예의 단면도이다. 도3a에 도시된 바와 같이, 팽창 챔버(316)는 기판(314)과 가동 부재(312) 사이에 위치된다. 팽창 챔버(316)는 동봉 체적을 형성하는 측벽(318)을 포함한다. 일정량의 열전달 유체(348)는 동봉 체적 내에 배치된다.
팽창 챔버(316)는 기판(314)에 부착된 기판 부착 인터페이스(336)를 갖는 인접 단부(322)를 갖는다. 또한, 팽창 챔버(316)는 가동 부재(312)에 부착된 가동 부재 부착 인터페이스(338)를 갖는 말단부(324)도 갖는다. 인접 단부 및 말단부의부착 인터페이스(336, 338)은 접착제(352)를 사용하여 부착될 수 있다.
도3b는 개방 위치에서, 도3a에 도시된 일 실시예의 단면도이다. 도3b에 도시된 바와 같이, 팽창 챔버(316)의 말단부(324)는 기판(314)으로부터 멀리 이동된다. 팽창 챔버(316)의 이동은 이어서 가동 부재(312)를 기판(314)으로부터 멀리 이동하게 한다. 이렇게 함으로써, 측벽(318)의 외부면(328)은 냉각 조립체(310)를 둘러싸는 주변 공기(352)에 노출된다.
주변 공기(352)로의 측면(318)의 노출 수준은 동봉 체적(320) 내의 압력을 변화시킨다. 동봉 체적(320)에서의 압력이 낮아질 때(즉, 발열 부품이 낮은 전력에서 작동될 때), 냉각 조립체(310)는 도3a에 도시된 바와 같이 폐쇄되고, 측벽(318)의 외부면(328)은 주변 공기(354)로부터 사실상 격리된다. 동봉 체적(320) 내의 압력이 증가할 때(즉, 발열 부품이 낮은 전력에서 작동될 때), 냉각 조립체(310)는 도3b에 도시된 바와 같이 개방되고, 측벽(318)의 외부면(328)은 냉각 장치(310)를 둘러싸는 주변 공기(354)에 노출된다. 마찬가지로, 동봉 체적(320) 내의 압력이 감소될 때(즉, 발열 부품이 낮은 전력에서 작동될 때), 냉각 조립체(310)는 폐쇄 위치로 복귀될 수 이다.
몇몇 실시예에서, 측벽은 대류식으로 냉각된다. 임의의 실시예에서, 측벽, 기판 및 가동 부재는 부력이 대류를 유도하는 것을 허용하는 채널을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 강제 공기가 측벽을 더 냉각시키는 데 사용될 수 있다.
팽창 챔버가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 팽창될 때 측벽의 노출면을 증가시키는 데 부가하여, 기판 및 가동 부재의 노출 면적은 일반적으로 팽창 챔버가 개방될 때 증가한다. 기판 또는 가동 부재의 증가된 노출 면적은 부가적인 냉각면을 제공하는 데 사용될 수 있다.
임의의 실시예에서, 열전달 유체의 타입 및 양은 발열 부품이 높은 전력에서 작동할 때 팽창 챔버를 완전히 개방하게 하는 팽창 챔버의 동봉 체적에서의 압력을 발생시키도록 선택된다. 다른 실시예에서, 열전달 유체의 타입 및 양은 예상되는 주변 조건 하에서 발열 장치의 최대 작동 전력에서 팽창 챔버가 완전히 개방되게 하는 팽창 챔버의 동봉 체적에서의 압력을 발생시키도록 선택된다.
몇몇 실시예에서, 편향 요소(도시 생략)는 기판을 향하는 가동 부재 상에 힘을 발생시키도록 기판 및 가동 부재와 협동한다. 편향 요소는 스프링, 탄성 재료 또는 수축력을 인가하기 위해 이 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 다른 기구를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 편향 부재는 기판과 가동 부재를 연결시키는 스프링이다. 편향 부재의 수축력은 가동 부재가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동하는 데 조력한다. 몇몇 실시예에서, 편향 요소의 수축력은 발열 장치의 정상 작동 온도에서 팽창 챔버가 완전히 개방되는 것을 허용하도록 선택된다.
도4a는 하트 형상을 나타내는 개방 위치인, 본 발명의 일 실시예의 사시도이다. 도4b는 폐쇄 위치인, 도4a에 도시된 일 실시예의 사시도이다. 도4a에 도시된 바와 같이, 두 개의 팽창 챔버(416)는 기판(414)의 대향 측면 상에 장착된다. 기판(414)은 팽창 챔버가 발열 장치와 열 연통되는 것을 허용하는 임의의 부재일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기판은 예로써, 랩탑 컴퓨터의 스크린부의 배면 또는 데스크탑의 측벽과 같은 컴퓨터 섀시의 일부이다. 다른 실시예에서, 기판은 모니터의 측벽 또는 모니터 지지 부재의 측벽일 수 있다.
도4a에 도시된 팽창 챔버(416)는 일반적으로 주름진 측벽(418)을 갖는다. 팽창 챔버(416)는 동봉 체적을 형성하고, 말단부(424) 및 기판(414)에 부착된 인접 단부(422)를 갖는다. 도4a에 도시된 바와 같이, 개방 위치에서, 팽창 챔버(416)의 말단부(424)는 기판으로부터 이격된다. 도4b에 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치에서, 팽창 챔버(416)의 말단부(424)는 기판에 근접하게 된다.
몇몇 실시예에서, 폐쇄 위치에서의 기판과 말단부 사이의 거리는 약 1 cm보다 적다. 다른 실시예에서, 폐쇄 위치에서의 기판과 말단부 사이의 거리는 약 0.5 cm보다 적다. 또 다른 실시예에서, 폐쇄 위치에서의 기판과 말단부 사이의 거리는 약 0.2 cm보다 적다.
몇몇 실시예에서, 개방 위치에서의 기판과 말단부 사이의 거리는 약 1 cm보다 크다. 다른 실시예에서, 개방 위치에서의 기판과 말단부 사이의 거리는 약 2 cm보다 크다. 또 다른 실시예에서, 개방 위치에서의 기판과 말단부 사이의 거리는 약 5 cm보다 크다.
몇몇 실시예에서, 팽창 챔버의 측벽은 기복을 가져 사실상 편평면의 주름진 패턴을 형성한다. 주름진 측벽은 팽창 챔버가 어코디언과 같은 방식으로 접히게 한다. 다른 실시예에서, 팽창 챔버의 측벽은 스캘럽(scallop)형 패턴을 형성하는 곡선면의 주름진 패턴을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 측벽의 기복은 측벽의 폭에 걸쳐 사실상 일정하다. 다른 실시예에서, 상기 기복은 변화되어 팽창 챔버의 말단부 근처에서의 기복에 비해 기판 근처에서 크거나 또는 작을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 팽창 챔버의 측벽은 측벽의 일부를 주변 공기에 노출시키도록 적어도 부분적으로 풀리고 폐쇄 위치에서 감겨진 롤을 형성한다. 이 기술 분야에 공지된 다른 접힐 수 있는 기하학적 구성은 팽창 챔버의 측벽을 형성하는 데 사용된다.
도5는 타원 형상을 나타내는 개방 위치에서의 본 발명의 일 실시예의 사시도 이다. 도5에 도시된 바와 같이, 팽창 챔버(516)는 기판(514)에 부착된다. 팽창 챔버(516)는 동봉 체적을 형성하는 측벽(518)을 포함한다. 팽창 챔버는 말단부(524) 및 인접 단부(522)를 갖는다.
도5에 도시된 바와 같이, 개방 위치에서, 팽창 챔버(516)의 말단부(524)는 기판으로부터 먼 거리에 있다. 폐쇄 위치(도시 생략)에서, 말단부(524)는 기판(514)에 인접하고, 타원의 기하학적 형상은 보이지 않는다. 다른 실시예에서, 팽창 챔버는 예로써, 원형, 사각형 및 직사각형을 포함하는 다른 기하학적 형상을 형성하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 팽창 챔버는 예로써, 사과 또는 하트와 같은 엠블렘 또는 상표를 형성하도록 구성된다.
또한, 도5에는 측벽(518)의 외부면(528) 상에 그래픽(556)이 위치되어 도시된다. 그래픽(556)은 예로써, 엠블렘, 상표, 드로잉 또는 디자인을 포함하는 임의의 문자 또는 그림을 포함할 수 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 그래픽(556)은 개방 위치에서 볼 수 있다. 폐쇄 위치(도시 생략)에서, 말단부(524)는 기판(514)에 인접하여 그래픽은 보이지 않는다.
도6은 개방 위치에서 절첩된 팽창 챔버를 갖는 일 실시예의 단면도이다. 팽창 챔버(616)의 측벽(618)은 말단부(624)와 인접 단부(622) 사이에서 절첩부를 포함한다. 측벽(618)은 강성 부재(670)도 포함한다.
도6에 도시된 바와 같이, 팽창 챔버(616)의 말단부(624)는 기판(614)으로부터 멀리 이동된다. 팽창 챔버(616)의 이동은 이어서 가동 부재(612)가 기판(614)으로부터 멀리 이동되게 한다. 이렇게 함으로써, 측벽(618)의 외부면(628)은 냉각 조립체(610)를 둘러싸는 주변 공기(654)에 노출된다. 몇몇 실시예에서, 측벽에서의 절첩은 냉각 조립체를 둘러싸는 주변 공기(654)에 노출된 측벽(618)의 표면적을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 다른 실시에에서, 측벽에서의 절첩은 팽창 챔버가 팽창되고 수축될 때 가동 부재(612)의 측방향 변위를 제어하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 측벽은 말단부(624)와 인접 단부(622) 사이에서 두 개 이상의 절첩부를 포함한다.
강성 부재(670)는 측벽(618)의 적어도 일부에 고정된다. 강성 부재(670)는 폐쇄 체적으로부터 개방 체적으로 팽창될 때 팽창 챔버(616)의 형상을 제어하는 데 사용된다. 강성 부재로써 사용하기에 적절한 재료는 예로써, 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 이 기술 분야에서 숙련자에게 공지된 임의의 다른 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 강성 부재는 측벽에 용접된다. 다른 실시예에서, 강성 부재는 접착제 또는 기계적 패스너로 고정된다. 이 기술 분야에서 숙련자에게 공지된 재료를 부착하기 위한 다른 적절한 방법이 채용될 수도 있다.
측벽(618)의 주변 공기(654)에의 노출의 수준은 동봉 체적(620) 내의 압력에 따라 변한다. 동봉 체적(620) 내의 압력이 낮아질 때(예로써, 발열 부품이 낮은 전력에서 작동할 때), 냉각 조립체(610)는 폐쇄되고, 측벽(618)의 외부면(628)은 사실상 주변 공기(654)로부터 격리된다. 동봉 체적(620)에서의 압력이 증가할 때(예로써, 발열 부품이 높은 전력에서 작동할 때), 냉각 조립체(610)는 도6에 도시된 바와 같이 개방되고, 측벽(618)의 외부면(628)은 냉각 장치(610)를 둘러싸는 주변 공기(654)에 노출된다. 마찬가지로, 동봉 체적(620)에서의 압력이 감소될 때 (발열 부품이 낮은 전력에서 작동할 때), 냉각 조립체(610)는 폐쇄 위치로 복귀하게 된다.
본 발명의 많은 특징 및 이점을 본 발명의 구조 및 기능과 함께 상기 설명에서 일예를 들어 설명하였지만, 본 명세서의 개시물은 단지 설명을 하기 위한 것임을 알아야 한다. 첨부한 청구 범위에서 설명한 용어의 의미와 이들 구조 및 방법의 균등물로 나타낸 충분한 범위에서 본 발명의 원리 내에서 팽창 챔버의 형상, 크기 및 배치 및 사용 방법에 관해서는 다양한 변화가 이루어질 수 있다.

Claims (36)

  1. 발열 부품를 냉각시키기 위한 제품이며,
    기판과,
    사실상 유체에 대해 불투과성이고, 제1 체적와 제2 체적 사이에서 팽창 가능한 동봉 체적을 형성하는 하나 이상의 측벽을 갖는 팽창 챔버로서, 상기 측벽은 상기 기판에 부착된 인접 단부와, 상기 인접 단부에 대향한 말단부와, 상기 동봉 체적에 인접한 내부면과, 상기 내부면에 대향한 외부면을 구비하는, 팽창 챔버와,
    상기 동봉 체적 내에 배치된 일정량의 열전달 유체를 포함하며,
    상기 말단부는 동봉 체적이 제1 체적으로부터 제2 체적으로 팽창될 때 기판에 인접한 제1 위치로부터 제2 위치로 이동되는 제품.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 상기 팽창 챔버를 더 포함하는 제품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 팽창 챔버의 상기 말단부에 부착된 가동 부재를 더 포함하는 제품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 팽창 챔버의 제1 체적에서 말단부를 기판에 인접하게 하도록 기판 및 가동 부재와 협동하는 편향 요소를 더 포함하는 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 말단부는 제2 위치에서 기판으로부터 1 cm 이상 이격된 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 말단부는 제2 위치에서 기판으로부터 5 cm 이상 이격된 제품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 측벽은 주름부를 포함하는 제품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측벽은 상기 동봉 체적이 상기 제2 체적일 때는 보여지고 상기 동봉 체적이 제1 체적일 때에는 숨겨지는 그래픽을 표시하기에 적절한 영역을 포함하는 제품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 그래픽은 상표를 포함하는 제품.
  10. 제7항에 있어서, 상기 측벽은 상기 동봉 체적이 상기 제2 체적일 때에 보여지는 기하학적 형상을 포함하는 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 외부면은 상기 동봉 체적이 상기 제1 체적일 때 상기 기판에 인접한 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 외부면은 상기 동봉 체적이 상기 제2 체적일 상기 제품을 둘러싸는 주변 공기에 노출되는 제품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 팽창 챔버는 상기 발열 부품와 유체 연통되는 제품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 열전달 유체는 퍼플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 하이드로플루오로에테르 및 퍼플루오로케톤 중 하나 이상을 포함하는 제품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 측벽은 폴리머 필름, 금속 포일 및 다중층 배리어 필름 중 하나 이상을 포함하는 제품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 기판은 컴퓨터 섀시인 제품.
  17. 제1항에 따른 제품을 포함하는 냉각 시스템.
  18. 제1항에 따른 제품을 포함하는 컴퓨터.
  19. 발열 부품를 냉각시키기 위한 제품이며,
    기판과,
    제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능한 가동 부재와,
    상기 기판에 부착된 인접 단부와, 상기 가동 부재에 부착된 말단부를 구비하는 팽창 챔버와,
    증기압을 갖고, 상기 팽창 챔버 내에 배치된 일정량의 열전달 유체를 포함하며,
    상기 가동 부재는 상기 열전달 유체의 증기압이 변화할 때 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 이동되는 제품.
  20. 제19항에 있어서, 복수의 상기 팽창 챔버를 더 포함하는 제품.
  21. 제20항에 있어서, 상기 팽창 챔버는 상기 제2 위치에서 서로에 대해 사실상 평행한 제품.
  22. 제19항에 있어서, 상기 말단부는 상기 제2 위치에서 기판으로부터 1 cm 이상 이격된 제품.
  23. 제19항에 있어서, 상기 말단부는 상기 제2 위치에서 기판으로부터 5 cm 이상 이격된 제품.
  24. 제19항에 있어서, 상기 외부면은 상기 동봉 체적이 상기 제2 체적일 때 상기 제품을 둘러싸는 주변 공기에 노출되는 제품.
  25. 제19항에 있어서, 상기 팽창 챔버는 상기 발열 부품와 유체 연통된 제품.
  26. 제19항에 있어서, 상기 열전달 유체는 퍼플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 하이드로플루오로에테르 및 퍼플루오로케톤 중 하나 이상을 포함하는 제품.
  27. 제19항에 있어서, 상기 측벽은 폴리머 필름, 금속 포일 및 다중층 배리어 필름들 중 하나 이상을 포함하는 제품.
  28. 제19항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 제2 위치에서 상기 기판에 사실상 평행한 제품.
  29. 제19항에 있어서, 상기 기판은 컴퓨터 섀시인 제품.
  30. 제19항에 따른 제품을 포함하는 냉각 시스템.
  31. 제19항에 따른 제품을 포함하는 컴퓨터.
  32. 열 플럭스를 갖는 발열 부품를 냉각하는 방법이며,
    증기압을 갖는 일정량의 열전달 유체와, 유체에 대해 사실상 불투과성인 하 나 이상의 측벽을 구비하는 팽창 챔버를 제공하는 단계로써, 상기 측벽은 제1 체적과 제2 체적 사이에서 팽창가능한 동봉 체적을 형성하고, 기판에 부착된 인접 단부와, 상기 인접 단부에 대향한 말단부와, 상기 동봉 체적에 인접한 내부면과, 상기 내부면에 대향한 외부면을 갖는, 팽창 챔버 제공 단계와,
    상기 발열 부품으로 상기 열전달 유체를 가열함으로써 상기 열전달 유체의 증기압을 증가시키는 단계와,
    상기 동봉 체적을 상기 제1 체적으로부터 상기 제2 체적으로 팽창시킴으로써 상기 말단부를 상기 기판에 인접한 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 발열 부품의 상기 열 플럭스를 감소시킴으로써 상기 열전달 유체의 증기압을 감소시키는 단계와, 상기 동봉 체적을 상기 제2 체적으로부터 상기 제1 체적으로 감소시킴으로써 상기 말단부를 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 발열 부품은 중앙 처리 유닛과 그래픽 처리 유닛들 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  35. 제32항에 있어서, 상기 말단부가 상기 기판에 인접한 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 그래픽 또는 기하학적 형상을 표시하는 단계를 더 포함 하는 방법.
  36. 제32항에 있어서, 상기 말단부는 상기 기판으로부터 멀리 1 cm 이상 이동되는 방법.
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