KR20110055611A - Equipment cooling - Google Patents
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Abstract
장비로부터 열을 제거하기 위해 적어도 부분적으로 밀폐된 개포형 발포 금속 구조체에 의한 대류 냉각용 채널을 제공한다. 특히, 공기 등의 냉각제가 발열 부품으로부터 열을 제거하기 위해 통과되는, 알루미늄으로 클래딩된, 개포형 알루미늄 폼으로 된 부분을 포함하는 벽을 구비하는 전자 장비 박스가 제공된다. 전기 모터와 같은 다른 유형의 장비는, 냉각제가 전달될 수 있는, 적절하게 클래딩된, 개포형 발포 금속으로 된 맞춤형 부분에 의해 둘러싸일 수 있다. 원하는 냉각제 유량 및 무게에 따라 발포제 셀의 크기를 조정할 수 있다. 대류 냉각 구조체는 잠열 저장부와 조합될 수 있는데, 이 잠열 저장부는 왁스를 함유하는 개포형 발포 금속 구조체를 포함하며, 열관리 솔루션에서 대류 냉각 구조체와 협력하여 동작할 수 있다. A channel for convective cooling by an at least partially sealed open foam metal structure to remove heat from the equipment is provided. In particular, there is provided an electronic equipment box having a wall comprising a portion of an open clad aluminum foam clad with aluminum, through which a coolant, such as air, is passed to remove heat from the heating component. Other types of equipment, such as electric motors, may be surrounded by custom parts of suitably clad, open-celled foam metal to which coolant can be delivered. The foam cell can be sized according to the desired coolant flow rate and weight. The convective cooling structure can be combined with a latent heat storage, which includes an open clad foam metal structure containing wax and can operate in cooperation with the convective cooling structure in a thermal management solution.
Description
본 발명은 장비(equipment)의 냉각에 관한 것으로서, 특히 전자장치 등의 발열 장비의 대류 냉각(convection cooling)을 위한 개포형 발포제(open cell foam)로 충전된 덕트의 사용에 관한 것이다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the cooling of equipment, and more particularly to the use of ducts filled with open cell foam for convection cooling of heating equipment such as electronic devices.
본 발명의 제1 관점은 적어도 부분적으로 열 전도성 재료를 포함하여 이루어진 개포형 발포제로 형성된 구조체를 포함하는 장비 냉각용 장치(equipment cooling apparatus)를 제공하는 것이다. 이러한 구조체는 냉각시킬 장비로부터 발포제로 전달되는 열을 제거하기 위해 냉각제(coolant)가 발포제를 통해 통과하도록 되어 있다. It is a first aspect of the present invention to provide an equipment cooling apparatus comprising a structure formed of an open cell foam comprising at least partly a thermally conductive material. This structure allows the coolant to pass through the blowing agent to remove heat from the equipment to be cooled to the blowing agent.
이러한 피냉각 구조체(cooled structure)에 개포형 발포제를 사용하게 되면, 냉각제와 접촉하는 표면 면적이 넓고, 재료의 개포 특징(open cell nature)에 의해 냉각제가 구조체를 비교적 용이하게 통과한다는 점에서 장점을 가진다는 것이 알려져 있다. The use of an open-type foaming agent in such a cooled structure has advantages in that the surface area in contact with the coolant is large, and that the coolant passes through the structure relatively easily due to the open cell nature of the material. It is known to have.
개포형 발포제 구조체는 개포형 발포제의 구조적인 균질 특성에 의해 임의의 원하는 형태로 형성 또는 재단이 가능하다. 예를 들어, 이러한 구조체는 냉각할 장비의 일부의 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸거나 밀접하게 끼워 맞춰지는 형태가 될 수 있다. The open foam structure can be formed or cut into any desired shape by the structural homogeneous properties of the open foam. For example, such a structure may be shaped to at least partially surround or closely fit the surface of a portion of the equipment to be cooled.
바람직한 예로서, 구조체는 냉각제의 통로의 역할을 하는 덕트를 제공하도록 구성된, 개포형 발포제로 된 패널을 포함한다. 일례로, 이러한 하나 이상의 패널은, 피냉각 장비 박스(cooled equipment box)의 벽(wall) 또는 벽의 일부를 형성하는 데에 사용되거나, 피냉각 장비 박스의 벽으로부터 분리되어 피냉각 장비 박스 내에서 보조의 장비 냉각을 제공할 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가로, 피냉각 장비 박스는 피냉각 장비 박스의 벽으로부터 분리되며, 냉각제의 보충적인 통로를 제공하고 열적으로 연결된 장비로부터 열을 제거하기 위해 상기 개포형 발포제를 포함하여 형성된 침니(chimney)를 더 포함할 수 있다. As a preferred example, the structure comprises a panel of open foams configured to provide a duct that serves as a passage for the coolant. In one example, such one or more panels may be used to form a wall or part of a wall of a cooled equipment box, or may be separated from the wall of the equipment to be cooled in the cooled equipment box. Auxiliary equipment cooling can be provided. Alternatively or in addition, the equipment to be cooled is separated from the walls of the equipment to be cooled, and the chimneys formed with the open-type foaming agent are provided to provide a supplementary passage of coolant and to remove heat from the thermally connected equipment. chimney).
다른 바람직한 예로서, 개포형 발포제를 포함하여 이루어진 패널에는 패널을 통해 공기를 추진하기 위한 하나 이상의 팬(fan)이 설치되어, 열적으로 연결된 장비에 대해 자체(self-contained) 피냉각 패널을 형성할 수 있다. As another preferred example, a panel comprising an open foam may be equipped with one or more fans to propel air through the panel to form a self-contained cooled panel for thermally coupled equipment. Can be.
열 관리 솔루션(heat management solution)을 설계함에 있어서, 본 발명의 제1 관점에 따른 구조체에 의해 제공되는 냉각(cooling)이 적어도 단기간에 충분하지 않은 경우가 있다. 따라서, 바람직하게는, 본 발명의 제1 관점에 따른 냉각 장치에서, 구조체는 상기 구조체 중의 냉각제를 통과시키도록 구성된 부분에 열적으로 연결된 열 저장부(heat storage body)를 제공하기 위해, 개포형 발포제를 사용하여 형성되고 잠열(latent heat) 저장 재료를 함유하는 밀폐 부분(enclosed section)을 더 포함한다. 이에 의하면, 더 많은 양의 열을 제거하기 위한 단기간의 요구가 열 저장부에 의해 해결되며, 냉각 동작 동안, 구조체의 피냉각 부분이 열 저장부로부터 열을 제거하는 데에 사용될 수 있다. 열 저장부는 냉각 과정 중에 결정될 수 있는 왁스(wax)와 같은 상 변화 재료(phase change material)를 함유할 수 있다. 열 저장부 내에, 금속 수소화물(metal hydrides)과 같은 고체를 포함하여, 다른 유형의 잠열 저장 재료를 사용할 수 있다. In designing a heat management solution, there is a case where the cooling provided by the structure according to the first aspect of the invention is not sufficient at least for a short time. Thus, preferably, in the cooling device according to the first aspect of the present invention, the structure is provided with an open-type foaming agent to provide a heat storage body thermally connected to a portion configured to pass a coolant in the structure. And an enclosed section formed using and containing latent heat storage material. According to this, the short term requirement for removing a larger amount of heat is solved by the heat storage, and during the cooling operation, the cooled portion of the structure can be used to remove heat from the heat storage. The heat reservoir may contain a phase change material, such as wax, that may be determined during the cooling process. Within the heat storage, other types of latent heat storage materials may be used, including solids such as metal hydrides.
개포형 발포제는 양호한 열 전도율을 가진 알루미늄, 구리 또는 그외 다른 재료 등의 금속을 사용해서 만들 수 있다. 재료의 선택은, 무게(weight), 요구되는 레벨의 열 전도율, 열 팽창 특성 및 기계적인 강도 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 발포제에서의 셀(cell)의 크기는, 개포형 발포제를 통과하는 냉각제의 요구되는 흐름량과 냉각제의 특성을 고려하여, 동일 또는 유사한 베이스에 맞게 조정될 수 있다. Foam foams can be made using metals such as aluminum, copper or other materials with good thermal conductivity. The choice of material can vary depending on the weight, required level of thermal conductivity, thermal expansion properties, mechanical strength, and the like. In addition, the size of the cell in the blowing agent can be adjusted to the same or similar base, taking into account the required flow amount of the coolant through the open foam and the properties of the coolant.
냉각제 자체는 많은 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 전형적으로, 구조체를 통해 자유롭게 이동하도록 공기를 펌핑하거나 흐르도록 할 수 있다. 특정의 냉각 용도에 따라, 다른 유형의 기체와 다른 유형의 액체를 냉각제로 사용해도 된다. The coolant itself can take many different forms. Typically, it may be possible to pump or allow air to flow freely through the structure. Depending on the particular cooling application, different types of gas and different types of liquid may be used as the coolant.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 피냉각 전자 장비 박스의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의한 피냉각 전자 장비 박스의 2개의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 의한 자체 냉각 패널의 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 의한, 전기 모터와 같은 열원을 적어도 부분적으로 밀폐하는 냉각 구조체의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 의한, 피냉각 패널과 열 저장 패널을 조합한 장비 박스의 평면도를 나타낸다. Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a perspective view showing a part of a packaged electronic equipment box according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 shows two cross-sectional views of a box of a cooled electronic device according to a second preferred embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a self cooling panel according to a third preferred embodiment of the present invention.
4 shows a perspective view and a cross-sectional view of a cooling structure which at least partially seals a heat source, such as an electric motor, according to a fourth preferred embodiment of the invention.
Fig. 5 shows a plan view of the equipment box combining the cooled panel and the heat storage panel according to the fifth preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시예에 따른 바람직한 특징에 대하여, 피냉각 전자 장비 박스(cooled electronic equipment box)와 관련해서 도 1을 참조하여 설명한다. Preferred features according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 in relation to a cooled electronic equipment box.
도 1을 보면, 냉각제 입구(coolant inlet)(110) 및 냉각제 출구(coolant outlet)(115)를 가진 중공의 베이스가 되는 플러넘 챔버(plenum chamber)(105)와, 플러넘 챔버(105)의 설치 면(mounting surface)에 고정된 4개의 벽(wall)(120, 125, 130, 135)을 구비하는 피냉각 전자 장비 박스(100)의 일부를 나타내는 사시도이다. 벽(120, 125, 130, 135)은 피냉각 전자 장비 박스(100)의 안쪽 면과 바깥쪽 면을 형성하는 이들 면상에 알루미늄을 클래딩(clad)한, 개포형 알루미늄 폼(open cell aluminium foam)으로 된 하나 이상의 패널(panel)을 각각 포함한다. 알루미늄 폼 패널의 개포(open cell) 특성에 의해, 공기 또는 물과 같은 다른 유형의 냉각제(coolant)가 벽(120, 125, 130, 135)의 선택된 부분을 통해 흐를 수 있게 된다. 냉각제는 플러넘 챔버(105)로부터, 플러넘 챔버(105)의 설치 면에 형성된 홀 또는 슬롯(도 1에는 도시하지 않음)을 통해 선택된 패널로 흐르고, 선택된 패널을 통해 흐른 후에, 냉각제가 대응하는 홀이나 슬롯을 통해 흐를 수 있도록 된 유사한 플러넘 챔버를 포함하는 덮개(lid)(도 1에는 도시하지 않음)로 나올 수 있게 되어 있다. 각 패널 표면의 클래딩(cladding)에 의해, 패널을 냉각제가 피냉각 전자 장비 박스(100)로 들어가지 않고 흐를 수 있는 발포 충진 덕트(foam-filled duct)로서 작용할 수 있도록 한다. 1, a hollow
냉각제가 선택된 패널, 특히 패널에 설치되거나 기타 다른 방식으로 열적으로 연결된 발열 부품을 갖는 것들로 흐르도록 하거나 그 흐름량을 증가시키기 위해, 피냉각 전자 장비 박스(100)의 벽(120, 125, 130, 135) 사이 또는 이들의 패널 사이에 클래딩 또는 기타 다른 유형의 디바이더(divider)를 제공할 수 있다. 베이스(105)의 설치 면에 있는 홀 또는 슬롯과 패널들 사이의 디바이더의 상대적인 위치는, 패널을 통해 냉각제가 흐를 수 있는 임의의 바람직한 경로를 제공하도록 배치될 수 있다. 냉각제는 플러넘 챔버(105)로부터 하나의 패널로 들어가고, 이 패널과 인접한 패널을 통과한 다음, 인접한 패널로부터 덮개로 나오게 될 수 있다. In order to allow the coolant to flow to or increase the flow of the selected panel, in particular those having heating elements installed in or otherwise thermally connected to the panel, the
파워 트랜지스터(140)와 같은 전자회로의 열원은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피냉각 전자 장비 박스(100)의 패널(145, 150)의 안쪽 벽에 직접 고정된다. 이들 패널(145, 150)은, 특히 플러넘 챔버(105)로부터 냉각제의 흐름을 허용할 수 있도록 되어 있다. 다른 구성으로서, 패널(145, 150)의 안쪽 벽으로 전달되는 열을 제거하도록 된, 금속 캡슐화된 이방성 그라파이트(anisotropic graphite) 또는 다른 높은 전도율을 가진 재료를 사용해서 만들어진, 높은 열 전도율의 열 경로에 부착될 수 있다. The heat source of the electronic circuit, such as the
도 1에 나타낸 도면에서 생략된 플러넘 챔버 덮개는 벽 패널(120, 125, 130, 135) 중의 선택된 패널로부터 나오는 냉각제를 수용하고 내보내도록 되어 있다. 도 1에 나타낸 피냉각 전자 장비 박스(100)에서, 벽(130, 135)의 패널의 개포형 구조체는 냉각제가 이들 패널로부터 나오고, 피냉각 전자 장비 박스(100) 상에 설치될 때에 플러넘 챔버 덮개로 흐르도록 노출(155)되어 있다. The plenum chamber cover, omitted from the figure shown in FIG. 1, is adapted to receive and release coolant from selected panels of the
도 1의 피냉각 전자 장비 박스(100)의 예로서, 벽(120, 125, 130, 135)은 실질적으로 동일한 두께와 볼륨을 가진 알루미늄 폼 패널로 이루어진다. 그러나, 피냉각 전자 장비 박스(100)에 설치할 전자장치에 대한 열 관리 요건(heat management requirments)에 의하면, 하나 이상의 패널을 다른 패널보다 더 두꺼운 두께로 할 수 있으며, 몇몇 패널이 대류 냉각 덕트(convection cooling duct)를 설치하지 않고 적절한 두께의 알루미늄 시트만을 포함하도록 해도 된다. 이것의 예를 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의한 다른 전자 장비 박스를 도 2에 단면도로서 나타낸다. As an example of the cooled
도 2a 및 도 2b를 보면, 전자 장비 박스(200)의 평면도와 단면도를 나타낸다. 도 2a는 전자 장비 박스(200)의 베이스(base)인 플러넘 챔버(260)에 평행한 평면의 단면을 나타낸다. 도 2b는 전자 장비 박스(200)의 플러넘 챔버(260)에 직각인, 도 2a의 A-A로 나타낸 평면에서의 단면을 나타낸다. 2A and 2B, a plan view and a cross-sectional view of the
전자 장비 박스(200)는 상이한 두께를 가진 2개의 개포형 알루미늄 폼 패널(210, 215)을 구비하는 벽(205)을 포함한다. 패널(215)은 패널(210)보다 두께가 두껍고 개포형 알루미늄 폼의 볼륨이 더 크다. 전자 장비 박스(200)의 벽(220)은 패널(210)과 두께가 유사한 개포형 알루미늄 폼 패널(225)을 포함하며, 벽(220)의 나머지는 전자 장비 박스(200)의 다른 2개의 벽(235, 240)과 마찬가지로, 알루미늄 시트로 된 부분(230)을 포함한다. 4개의 파워 트랜지스터(245)가 패널(215)의 안쪽 벽에 설치되어 있고, 3개의 회로 보드(250)가 전자 장비 박스(200) 내에서 이들의 설치 에지(mounting edge)가 패널(210, 225)과 열적으로 접촉하도록 배치되어 있다. The
개포형 알루미늄 폼 패널은 전자 장비 박스(200) 내에서 벽과 냉각제 채널을 제공하는 것으로 되어 있으며, 도 2a 및 도 2b에 단면으로 나타낸 바와 같이, 적절하게 클래드된 개포형 알루미늄 폼 침니(chimney)(275)를 전자 장비 박스(200)를 통해 삽입함으로써 추가의 냉각이 제공될 수 있다. 패널(210, 215, 225)에 의하면, 냉각제가 침니(275)의 개포형 발포제를 통해 흐를 수 있다. 침니(275)의 측면은, 통상적인 침니와 마찬가지로, 침니를 통한 냉각제의 전달을 향상시키기 위해 테이퍼링되어 있다. 열원(280)은 벽 패널(210, 215, 225)과 동일한 방식으로 침니(275)에 설치 또는 다른 방식으로 열적으로 연결될 수 있다. The open aluminum foam panel is intended to provide a wall and a coolant channel within the
도 2b를 보면, 전자 장비 박스(200)의 A-A에 따른 단면도로서, 플러넘 챔버 베이스(260)와 덮개(265)가 전자 장비 박스(200) 상에 위치하고, 패널(215)과 알루미늄 벽 부분(230)이 플러넘 챔버 베이스(260)와 덮개(265) 사이에 위치한다. 플러넘 챔버 베이스(260)와 덮개(265)의 설치 면에는 홀 또는 슬롯(270)이 제공되어, 냉각제가 플러넘 챔버 베이스(260)와 덮개(265) 사이에서 패널(215)과 침니(275)의 개포형 알루미늄 폼을 통해 어느 한쪽 방향으로 흐름으로써, 파워 트랜지스터(245)와 열원(280)으로부터의 열을 제거한다. 2B, a cross-sectional view of AA of
냉각제가 흐르는 경로에 배치하는 핀(fin) 또는 핀(pin) 등의 다른 열 전달 요소에 비해, 개포형의 열 전도성 발포제의 면적을 증가시키면, 경량의 전자 장비 박스에 높은 구조적 강성(structural rigidity)을 제공하면서, 더 효과적인 열 전달 장치를 만들 수 있다. 개포형 발포제는, 당업자에게 명백한 바와 같이, 공기 냉각제 또는 물과 같은 액체 냉각제(액체 냉각제를 사용하여야 하는 경우)를 사용하기에 적합하다. Increasing the area of the open thermally conductive foam compared to other heat transfer elements such as fins or fins that are placed in the flow path of the coolant results in high structural rigidity in lightweight electronic equipment boxes. While providing a more effective heat transfer device can be made. Open foams are suitable for use with air coolers or liquid coolers (if liquid coolants should be used), as will be apparent to those skilled in the art.
장비 박스를 필요로 하지 않고, 자체(self-contained) 냉각 장치가, 예를 들어 패널의 형태로 필요한 경우, 본 발명의 제3 실시예에 따른 구성이 사용될 수 있다. 이러한 구성에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. If no self-contained cooling device is required, for example in the form of a panel, without the need for an equipment box, the arrangement according to the third embodiment of the invention can be used. This configuration will be described with reference to FIG. 3.
도 3을 보면, 발열 부품(305)가 설치된 자체 냉각 패널(300)의 사시도가 도시되어 있다. 이 패널(300)은 4개의 에지 중 2개의 에지 위와 두 개의 주 표면상에 클래드된 개포형 알루미늄 폼 패널을 포함한다. 4개의 에지 중에서 하나의 에지(310)는 개방되어 있으며, 반대쪽 에지는 3개의 저전압 모터식 팬(low voltage motorised fan)(315)의 설치를 위해 개방되어 있어서, 패널을 통해 노출된 에지(310)로부터 공기를 송풍함으로써, 설치된 부품(305)으로부터 열을 내보낼 수 있도록 되어 있다. 패널(300)은 모두 3차원으로 그 크기와 형태를 달리할 수 있으며, 팬의 개수도 필요에 따라 그 용도에 맞게 변경할 수 있는데, 본 발명의 바람직한 제3 실시예와 관련해서 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 변경이 가능하다. 또한, 액체 냉각제를 사용하는 경우, 팬을 하나 이상의 펌프로 대체해도 된다. Referring to FIG. 3, there is shown a perspective view of a
장비로부터 열을 제거하기 위한 개포 열 전도성 발포제의 다른 응용에 대하여, 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 도 4를 참조하여 설명한다. Another application of an open cell thermally conductive foam for removing heat from equipment is described with reference to FIG. 4 according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b를 보면, 전기 모터(electric motor)(405)를 수용하도록 홀이 형성된 개포형 알루미늄 폼의 본체(body)(400)를 포함하는 밀폐 구조체(enclosing structure)의 사시도 및 단면도를 나타낸다. 발포제는 노출된 모든 표면상에 알루미늄으로 클래딩되어 있다. 냉각제 입구(410)와 냉각제 출구(415)는, 전기 모터(405)에서 발생하는 열을 제거하기 위해 냉각제가 개포형 발포제의 밀폐 구조체를 통해 흐르도록 되어 있다. 밀폐 구조체의 볼륨은, 예를 들어 전기 모터에 의해 생길 수 있는 열의 양, 구조체와 가용 공간을 통한 냉각제의 흐름량에 따라 조절이 가능하도록 되어 있다. 밀폐 구조체(400)의 외부 형태는 밀봉 및 냉각될 장비의 형태와 일치시킬 필요는 없다. 4A and 4B show a perspective and cross-sectional view of an enclosing structure comprising a
도 4에 나타낸 것과 기능적으로 등가인 구조체에 의해 열원을 완전히 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있는 어떠한 형태의 인클로저(enclosure)도 가능하며, 이러한 구조체는 하나 이상의 입구로부터 하나 이상의 출구로 개포형 발포제 인클로저를 통해 흐르는 냉각제를 포함하도록 필요에 따라 클래딩된다. 본체(400)는 냉각할 대상에 맞춰 그 크기와 형태를 변경할 수 있다. 냉각제가 공기인 경우, 발포제는 적당한 위치에서는 클래드되어 있지 않을 수 있는데, 그럼으로써 입구(410)와 출구(415)가 물리적 독립체(physical entity)로서 제조할 필요 없이 공기가 발포제에 유입 및 유출될 수 있다. Any type of enclosure may be enclosed that may completely or partially surround the heat source by a structure that is functionally equivalent to that shown in FIG. 4, which structure may be passed through an openable foam enclosure from one or more inlets to one or more outlets. It is cladding as necessary to include a flowing coolant. The
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개포형 알루미늄 폼을 사용하는 것으로 개시하고 있지만, 특히 양호한 열 전도율을 가진 다른 금속이나 재료를 발포제와 클래딩에 사용할 수 있다. 모든 실시예에서, 재료(발포제 또는 클래딩)의 선택은 용도의 특정 요건에 따라 강도, 강성(stiffness), 열 팽창 계수 등과 같은 여러 가지 기계적 또는 열 기계(thermo-mechanical) 특성을 달성하도록 다양하게 할 수 있다. 예를 들어, 무게(weight)가 중요하지 않은 경우에는 구리(copper)를 사용할 수 있다. 또한, 셀 구조체는 냉각제에 대한 열 전도에 필요한 가용 표면 면적, 타입, 개포 구조체를 통한 냉각제의 타입 및 필요한 흐름량, 및 구조체의 무게에 따라 셀의 크기를 더 크게 하거나 더 작게 할 수 있다. Although a preferred embodiment of the present invention discloses the use of open cell foam, other metals or materials with particularly good thermal conductivity can be used in the blowing agent and cladding. In all embodiments, the choice of material (foaming agent or cladding) may vary to achieve various mechanical or thermo-mechanical properties such as strength, stiffness, coefficient of thermal expansion, etc., depending on the specific requirements of the application. Can be. For example, copper may be used if weight is not important. In addition, the cell structure can be made larger or smaller in size depending on the available surface area, type required for heat conduction to the coolant, the type and amount of flow of coolant through the cell structure, and the weight of the structure.
열 관리 솔루션을 제공함에 있어서, 상기 언급한 기술에 의해 강화된 대류 냉각을 제공하는 것 외에, 냉각 구성에 하나 이상의 열 저장부(heat storage body)를 제공할 수 있는 장점을 갖는다. 열 저장부는 왁스(wax)와 같은 상 변화 재료(phase change material)에 기초하며, 피냉각 장비의 온도를 바람직하지 않게 증가시키지 않고도 취급이 가능하도록, 대류 냉각의 성능을 뛰어넘을 수 있는 단기간의 많은 양의 열을 수용하는 데에 사용될 수 있다. In providing a thermal management solution, in addition to providing convective cooling enhanced by the aforementioned techniques, it has the advantage of providing one or more heat storage bodies in the cooling configuration. The heat storage is based on a phase change material, such as wax, and is capable of exceeding the performance of convective cooling to enable handling without undesirably increasing the temperature of the equipment to be cooled. It can be used to receive positive heat.
개선된 열 저장부는 본 출원인에 의해 개발되어 왔으며, 열을 상 변화 재료를 통해 더 효과적으로 확산시키기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용된 것과 유사한 개포형 발포 구조체를 사용하고 있다. Improved heat storage has been developed by the Applicant and uses an open cell foam structure similar to that used in the preferred embodiment of the present invention to more effectively diffuse heat through the phase change material.
바람직하게, 개포형 발포제의 열적으로 연결된 부분을 포함하는 구조체는 처음에는 어떤 부분이 대류 냉각을 위한 냉각제를 전달할 것인지와 어떤 부분이 열 저장을 위해 왁스로 채워질 것인지를 판단할 필요 없이 만들어질 수 있다. 냉각할 열원의 위치를 설정했으면, 냉각 구조체의 대류 냉각 및 열 저장 부분의 대응하는 배치를 설계할 수 있으며 용이하게 구현할 수 있다. 예를 들어, 개포형 알루미늄 폼의 독립된 패널로 이루어진 벽을 가진 장비 박스를, 하나 이상의 패널을 열 저장부로 하고 그외의 것을 대류 냉각 덕트로 사용함으로써 특정 용도에 맞도록 쉽게 구성할 수 있다. 이러한 장비 박스의 하나의 예를, 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따라, 도 5를 참조하여 설명한다. Desirably, the structure comprising the thermally connected portions of the open foam may be made without having to first determine which portion will deliver the coolant for convective cooling and which portion will be filled with wax for heat storage. . Once the location of the heat source to be cooled has been established, the corresponding arrangement of the convective cooling and heat storage portions of the cooling structure can be designed and easily implemented. For example, an equipment box with a wall of discrete panels of open aluminum foam can be easily configured for a particular application by using one or more panels as heat storage and others as convection cooling ducts. One example of such an equipment box is described with reference to FIG. 5, according to a fifth preferred embodiment of the present invention.
도 5를 보면, 도 1에 나타낸 것과 구성이 유사한 장비 박스(500)의 단면을 나타내고 있는데, 장비 박스(500)의 벽이 8개의 구분된 패널(505, 510, 515, 520, 525, 530, 535, 540)을 포함하며, 각각의 패널이 장비 박스의 가장 넓은 면과 직립 내부 및 외부 에지 상에 알루미늄으로 클래딩된 개포형 알루미늄 폼을 사용해서 형성된 점이, 도 1에 나타낸 구성과 유사하다. 임의의 패널(505-540)은 필요에 따라 홀이나 슬롯에 의해 냉각제의 통로 역할을 하는, 베이스 및 덮개의 플러넘 챔버 또는 장비 박스(500)(도시 안 됨)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 임의의 패널은 왁스와 같은 상 변화 재료를 포함하며 열 저장부로서 사용될 수 있다. 도 5에 나타낸 예에서, 2개의 패널(510, 530)은 왁스를 포함하며, 나머지 패널(505, 515, 520, 525, 535, 540)은 개방된 상태를 유지하여 냉각제의 통로로서 사용될 수 있도록 된다. 왁스로 충전된 패널(510, 530)은 냉각제를 포함하는 2개의 패널(505, 515, 525, 535)과 접촉, 바람직하게는 열적으로 접착됨으로써, 냉각 중에, 왁스로 충전된 패널(510, 530)로부터의 열이 냉각제에 의해 전달되고 내보내게 된다. Referring to FIG. 5, there is shown a cross section of an
장비 박스(500)의 벽에 추가로, 벽(505-540)에 의해 제공되는 냉각을 보충하기 위한 추가의 구조체가 장비 박스(500) 내에 설치된다. 특히, 냉각제의 통로를 위한 추가의 패널(545)이 제공되고, 왁스를 함유하는 개포형 알루미늄 폼으로 된 2개의 부분(555)을 포함하는 인클로저를 구비하는 사각 단면의 열 저장부(550)가 제공된다. 열 저장부(550)는 패널(540)의 안쪽 면에 열적으로 접착되어, 열 저장부(550)의 냉각 과정 동안, 열이 피냉각 패널(540)에 의해 제거될 수 있다. In addition to the walls of the
원리적으로, 그리고 관련 기술분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 피냉각 장비 박스는 열 저장 패널과 냉각제 패널의 임의의 바람직한 조합을 포함할 수 있으며, 여러 패널은 필요에 따라 크기를 달리할 수 있다. 추가의 냉각제를 포함하는 구조체와 열 저장부의 임의의 조합이, 도 5에 나타낸 것(545, 550)과 같은 박스 내에 제공될 수 있다. 이러한 구조체는 패널형의 구조체에 한정되지 않으며, 냉각시킬 장비의 형태 또는 가용 공간에 따른 형태를 가질 수 있다. In principle and as will be apparent to those skilled in the art, the box to be cooled may comprise any desired combination of heat storage panels and coolant panels, and the various panels may vary in size as needed. Any combination of structure and additional heat storage including additional coolant may be provided in a box, such as those shown in FIG. 5 (545, 550). Such a structure is not limited to a panel-like structure, and may have a shape depending on the type of equipment to be cooled or the available space.
열 전도성 재료의 개포형 발포제를 사용하여 형성된, 피냉각 구조체와 열 저장부를 조합하여 사용하는 것을 본 발명의 바람직한 실시예의 장비 박스와 관련해서 설명하였지만, 전체적인 열 관리 요건과 냉각시킬 장비의 물리적 요건에 따라, 적절하게 밀폐된 이러한 발포 재료를 사용해서 임의의 다른 타입 또는 형태의 구조체를 형성할 수 있다. 도 4를 참조해서 앞서 설명한 것과 같은 구조체는 구분되어 있지만 열적으로 연결된, 적당한 잠열(latent heat) 저장 재료를 포함하는 열 저장부로 만들어질 하나 이상의 부분을 구비할 수 있다. 이러한 구조체의 열 저장부는 이들의 물리적 구조체로서 간주되는 것과 같은 냉각제 전달부와 밀접하게 유사하기 때문에, 이러한 구조체의 제조를 단순화할 수 있다. 바람직하게는, 냉각제를 포함하는 부분과 열 저장부의 선택을 제조시에 하지 않아도 되는 구조체를 제공할 수 있다. 이러한 구조체는 왁스와 같은 상 변화 재료로 선택된 부분을 채움으로써 특정의 용도에 적합하도록 구성할 수 있다. 구조체의 다공질(porous) 특징에 의해 이러한 것을 사용 전 어느 때나 용이하게 달성할 수 있다. The use of a combination of a cooled structure and a heat reservoir, formed using an open foam of thermally conductive material, has been described in connection with the equipment box of a preferred embodiment of the present invention, but the overall thermal management requirements and the physical requirements of the equipment to be cooled are described. Thus, appropriately sealed foam materials can be used to form any other type or shape of structure. Structures such as those described above with reference to FIG. 4 may have one or more portions to be made of a heat reservoir comprising a suitable but latent heat storage material that is distinct but thermally coupled. Since the heat storage of such structures is closely similar to coolant delivery, such as what is considered their physical structure, the fabrication of such structures can be simplified. Preferably, a structure can be provided which does not require selection of a portion containing a coolant and a heat storage portion at the time of manufacture. Such structures can be constructed to suit particular applications by filling selected portions with a phase change material such as wax. The porous nature of the structure makes it easy to achieve this at any time before use.
Claims (17)
열 전도성 재료(thermally conducting material)를 사용하여 만들어진 개포형 발포제(open cell foam)에 의해 적어도 일부분을 형성한 구조체를 포함하며,
상기 구조체는 냉각제(coolant)를 상기 발포제를 통해 통과시킴으로써, 냉각시킬 장비로부터 상기 발포제로 전달되는 열을 제거할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 장비 냉각용 장치. Equipment cooling apparatus,
A structure formed at least in part by an open cell foam made using a thermally conducting material,
The structure is adapted to remove heat from the equipment to be cooled to the blowing agent by passing a coolant through the blowing agent.
상기 구조체는 상기 냉각제의 통로(passage)로서의 역할을 하는 덕트(duct)를 제공하도록 구성된, 상기 개포형 발포제를 포함하여 이루어진 패널을 포함하는, 장비 냉각용 장치.The method of claim 1,
Wherein the structure comprises a panel comprising the open foam that is configured to provide a duct that serves as a passage of the coolant.
상기 장비 냉각용 장치는 피냉각 장비 박스(cooled equipment box)이며, 상기 패널은 상기 피냉각 장비 박스의 구조적 부품(structural component)인 것인, 장비 냉각용 장치. The method of claim 2,
The apparatus for cooling equipment is a cooled equipment box, and the panel is a structural component of the cooled equipment box.
상기 패널은 상기 피냉각 장비 박스의 벽(wall)의 적어도 일부분을 형성하는, 장비 냉각용 장치. The method of claim 3,
Wherein the panel forms at least a portion of a wall of the equipment to be cooled box.
상기 피냉각 장비 박스는, 상기 피냉각 장비 박스의 벽으로부터 분리되며 상기 피냉각 장비 박스 내에서 장비를 냉각시키는, 상기 개포형 발포제를 포함하여 이루어진 패널을 더 포함하는, 장비 냉각용 장치. The method of claim 3,
The equipment to be cooled further comprises a panel comprising the openable foaming agent which is separated from the wall of the equipment to be cooled and which cools the equipment in the equipment to be cooled.
상기 피냉각 장비 박스는, 상기 피냉각 장비 박스의 벽으로부터 분리되며, 상기 냉각제의 보충적인 통로를 제공하고 열적으로 연결된 장비로부터 열을 제거하기 위해 상기 개포형 발포제를 포함하여 형성된 침니(chimney)를 더 포함하는, 장비 냉각용 장치. The method according to any one of claims 3 to 5,
The equipment to be cooled is separated from the walls of the equipment to be cooled, and the chimney formed with the open foam is provided to provide a supplementary passage of the coolant and to remove heat from the thermally connected equipment. Further comprising, the apparatus for cooling equipment.
상기 패널에는 상기 냉각제를 상기 패널을 통해 추친하기 위한 추진 수단(propelling means)이 제공된, 장비 냉각용 장치. The method of claim 2,
And the panel is provided with propelling means for driving the coolant through the panel.
상기 구조체는 냉각시킬 장비의 형태와 대응하는 형태를 갖는, 장비 냉각용 장치. The method of claim 1,
And the structure has a shape corresponding to that of the equipment to be cooled.
상기 구조체는 상기 냉각시킬 장비를 적어도 부분적으로 밀폐하는(enclose) 형태를 갖는, 장비 냉각용 장치. The method of claim 8,
And the structure is in the form of at least partially enclosing the equipment to be cooled.
상기 구조체는, 상기 구조체 중의 상기 냉각제를 통과시키도록 구성된 부분에 열적으로 연결된 열 저장부(heat storage body)를 제공하기 위해, 상기 개포형 발포제를 사용하여 형성되고 잠열(latent heat) 저장 재료를 함유하는 밀폐 부분(enclosed section)을 더 포함하는, 장비 냉각용 장치. The method according to any one of claims 1 to 9,
The structure is formed using the open cell foam and contains a latent heat storage material to provide a heat storage body thermally connected to a portion of the structure configured to pass the coolant. And an enclosed section.
상기 냉각제는 기체(gas) 또는 기체 혼합물을 포함하는, 장비 냉각용 장치. The method according to any one of claims 1 to 10,
Wherein the coolant comprises a gas or a gas mixture.
상기 냉각제는 액체를 포함하는, 장비 냉각용 장치. The method according to any one of claims 1 to 10,
And the coolant comprises a liquid.
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Legal Events
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |