KR20140015489A - 냉각 디바이스 - Google Patents

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KR20140015489A
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fluid
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cooling
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스테판 뿔랑
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Abstract

전기 회로가 탑재되는 냉각 디바이스는 유체 냉각 경로를 정의하는 냉각 몸체 및 커버를 포함한다. 내부 및 외부 밀봉은 몸체와 커버 사이에 제공되며, 유체를 전기 회로로부터 멀리 누설시키는 누설 바이패스 채널은 내부 밀봉과 외부 밀봉사이에 제공된다.

Description

냉각 디바이스{COOLING DEVICE WITH BYPASS CHANNEL}
본 발명은 냉각 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 회로가 탑재되고, 바이패스 채널(bypass channel)을 구비한 냉각 디바이스에 관한 것이다.
냉각 디바이스들은 전기 회로 기술에 잘 알려져 있다. 그들은 하나 이상의 전자 부품에 의해 생성된 열을 수집(collect)하고, 이 수집된 열을 전자 부품으로부터 멀리 분산시켜서, 그들의 성능을 개선하거나, 일부 경우에는 그들이 적절하게 기능할 수 있게 한다.
열을 수집하고 그것을 전자 부품의 근처에서 분산 소자의 근처로 전달하기 위해 유체가 이용되곤 한다. 열을 수집하고 전달하기 위해 유체를 이용하는데 따른 단점은 전자 부품과 접촉하는 전기적 전도 냉각 유체를 유발하는 누설을 일으킬 위험이 있다는 것이다.
예시적인 실시 예에 따르면, 전기 회로에 대한 냉각 디바이스가 제공되는데, 그 냉각 디바이스는:
몸체;
그 몸체에 탑재되도록 구성되고 크기 조절되며, 그 몸체와 함께 유체 냉각 경로를 정의하는 커버(cover);
커버와 몸체 사이에 제공되어 유체가 유체 냉각 경로를 벗어나지 못하게 하는 내부 밀봉 및 외부 밀봉를 구비하고,
몸체와 커버 중 하나는 내부 밀봉과 외부 밀봉 사이에 제공되어, 누설 유체를 수집하고 유통시키는 누설 바이패스를 구비한다.
일반적으로, 본 명세서에서 설명한 예시적인 실시 예는 전자 회로 수용 표면을 가지며, 2개의 층, 즉, 몸체와 커버에 구축되어 그들간의 공동을 정의하는 냉각 몸체를 이용하는 것을 제안한다. 냉각 경로는 그 공동에 제공된다. 두 층들의 접합은 이격된 내부 O-링(O-ring) 및 외부 O-링으로 밀봉되며, 내부 O-링과 외부 O-링사이에 제공된 바이패스 채널을 구비한다. 내부 O-링에서 누설이 일어나면, 바이패스 채널과 외부 O-링은 누설 경로를 제공한다.
첨부 도면에 있어서,
도 1은 제 1 예시적인 실시 예에 따른 냉각 디바이스의 평면도;
도 2는 도 1의 냉각 디바이스의 커버 부분의 내부도;
도 3은 도 1의 라인 3-3을 따라 취득한 냉각 디바이스의 단면도;
도 4는 도 1의 라인 4-4를 따라 취득한 냉각 디바이스의 단면도;
도 5는 유체 입구를 도시한 도 1의 냉각 디바이스의 단면 사시도;
도 6은 제 1 예시적인 실시 예에 따른 냉각 디바이스의 커버 부분의 평면도;
도 7은 도 6의 라인 7-7을 따라 취득한 단면도;
도 8은 제 3 예시적인 실시 예에 따른 냉각 디바이스의 평면도;
도 9는 도 8의 라인 9-9를 따라 취득한 단면도이다.
단수형 표현이 청구항 및/또는 명세서에서 용어 "구비하는"과 함께 사용되면, 그 표현은 "하나"를 의미할 수 있지만, 또한 "하나 이상", "적어도 하나' 및 "하나 또는 둘 이상"을 의미할 수도 있다. 유사하게, "또 다른"은 적어도 제 2 또는 그 이상을 의미할 수 있다.
본 명세서 및 청구항에서 이용된 용어 "구비하는(및 구비한다)", "가진(및 가진다)", "포함하는(및 포함하다)" 또는 "함유하는(및 함유하다)"는 포괄적이며 무제한이고, 추가적이고, 언급되지 않은 소자 또는 프로세스 단계들을 배제하는 것이 아니다.
청구항 및 명세서에서는, "세로", "가로", "후방", "상향", "하향"등과 같은 사실상 방향성, 기하학적 및/또는 공간적인 여러 용어들이 이용된다. 그러한 용어들은 설명을 쉽게 하기 위해 및 상대적으로 이용되며, 어떠한 방식으로 든 본 발명의 범주에 대한 제한으로서 취해지는 것은 아님을 알아야 한다.
본 설명 및 청구항들에 있어서 표현 "전기 회로"는 보드에 탑재된 다수의 전기 부품 또는 이산 전자 부품을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
바이패스 채널을 구비한 냉각 디바이스의 다른 목적, 장점 및 특징은, 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시적으로 제공된 이하의 예시적인 실시 예의 비제한적 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1 내지 도 5에는 제 1 예시적인 실시 예에 따른 냉각 디바이스(10)가 도시된다.
도 3으로부터 보다 잘 알 수 있겠지만, 냉각 디바이스(10)는 회로 수용 표면(circuit receiving surface: 16)을 가진 전반적으로 평면인 커버(14)와 전반적으로 평면인 몸체(12)를 포함한다. 커버(14)는 다수의 잠금 장치(18)를 통해 몸체(12)에 탑재된다.
하나 또는 다수의 전기 회로(도시되지 않음)가 잠금 장치(도시되지 않음)를 통해 표면(16)에 탑재될 수 있다. 또한, 전기 회로는 몸체(12)의 하부측(20)에 탑재될 수 있다.
몸체(12) 및 커버(14)는 각각 예를 들어 알루미늄과 같은 단일 조각의 열전도 물질로 이루어지며, 원하는 형상으로 가공되거나 형성될 수 있다. 몸체(12)는 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 U 형상의 단면을 가지며, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 U-형상 유체 채널(22)을 정의하는 비교적 넓은 유체 냉각 채널(22)을 포함한다. 유체 입구(24) 및 유체 출구(26)는 몸체(12)에 제공되며, 이에 대해서는 이하에서 설명하겠다.
커버(14)는 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 냉각 채널(22)로 진입하도록 구성되고 크기 조정된 핀(fin)(28)을 포함한다. 이들 핀(28)은 또한 커버(14)의 하부측을 나타낸 도 2로부터 볼 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 커버(14)가 몸체(12)에 조립되면, 유체 냉각 경로가 정의된다.
유체 냉각 채널(22)의 주변부는 연속하는 프로젝션(30)을 구비하며, 커버(14)는, 밀봉이 가능하도록 보다 큰 치수를 가지며 그들 간에 삽입될 O-링(34) 형태의 대응하는 채널(32)을 구비한다.
그러므로, O-링(34)은 커버(14)와 몸체(12) 사이에서 압착되어 냉각 유체의 누설을 방지한다.
냉각 디바이스(10)는 최종적인 누설 냉각 유체가 표면(16 및/또는 20)에 탑재될 전기 회로에 도달하는 것을 방지하기 위한 제 2 안전 요소(second safety feature)를 구비한다.
이러한 제 2 안전 요소는 내부 O-링(34)에서 누설이 발생하면 누설 경로를 제공하며, 커버(14)의 하부 표면상에 제공된 바이패스 채널(36) 형태를 취한다.
바이패스 패널(36)은 채널(22)의 주변부를 따라 나란히 형성되며, 그에 의해 채널(22)과 내부 O-링(34)을 둘러싼다. 커버(14)의 하부측상에 두개의 누설 바이패스(38,40)가 측면으로 제공되며, 바이패스 채널(36)과 관련되어 전기 회로(도시되지 않음)에 손상을 주지 않고서 누설 유체가 냉각 디바이스(10)를 벗어날 수 있게 한다. 이들 측면 누설 바이패스(38,40)는 도 3에 도시되어 있다.
냉각 디바이스(10)는 최종 누설 냉각 유체가 표면(16 및/또는 20)에 탑재될 전기 회로에 도달하는 것을 방지하기 위한 제 3 안전 요소를 구비한다.
이러한 제 3 안전 요소는 바이패스 패널(36)에 들어가는 액체가 다른데로 누설되지 않고 누설 바이패스(38,40)에 도달하는 것을 보장하는 외부 O-링(34')의 형태를 취한다.
따라서, 바이패스 채널(36)의 주변부는 프로젝션(30')을 구비하며, 커버(14)는 밀봉이 가능하도록 보다 큰 치수를 가지며 그들 간에 삽입될 제 2 O-링(34') 형태의 대응하는 채널(32')을 구비한다. 물론, 제 2 O-링(34')은 불연속이며, 누설 바이패스(38,40)의 양 측면상에 일부를 가진다.
입구(24)를 나타낸 단면도인 도 5를 참조하면, 입구(24)는 몸체(12)에서 전적으로 종료되며, 따라서 몸체(12)와 커버(14) 사이에 전용 밀봉을 필요로 하지 않음을 당업자라면 잘 알 것이다.
본 명세서에 있어서, 냉각 디바이스의 몸체는 전반적으로 직사각형의 회로 수용 표면(14)을 가진 것으로 도시되었지만, 응용에 따라 다른 표면 형상이 이용될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 상기에서 커버와 몸체간의 밀봉이 O-링인 것으로 설명되었지만, 다른 유형의 밀봉이 이용될 수 있음을 알아야 한다.
핀(28)의 물결 유형이 필수적인 것은 아니며, 다른 유형의 핀도 이용될 수 있음을 알아야 한다. 물론, 냉각 경로의 벽과 물간의 접촉 표면을 증가시키기 위한 다른 기법이 이용될 수 있다.
첨부 도면의 도 6 및 도 7을 참조하여, 제 2 예시적인 실시 예에 따른 냉각 디바이스(100)를 설명하겠다. 그 냉각 디바이스(100)는 상술한 냉각 디바이스(10)와 매우 유사하며, 간결성을 위해 단지 그들간의 차이점만을 아래에서 설명하겠다.
일반적으로, 냉각 어셈블리들(10과 100)간의 주요한 차이점은, 2개의 누설 바이패스(102,104)가 도 2에 도시된 바와 같이 측면에 제공되는 것이 아니라 몸체(12)의 전체 두께를 통해 진행하는 쓰루 홀(through hole)로서 정의되는 것과 관련된다. 이것은 프로젝션(106), 캐비티(108) 및 외부 O-링(110)이 연속적으로 되도록 한다.
물론, 당업자라면 전기 회로(도시되지 않음)가 단지 표면(16)에 탑재될 것임을 알 것이다.
첨부 도면의 도 8 및 도 9를 참조하여, 제 3 예시적인 실시 예에 따른 냉각 디바이스(200)를 설명하겠다.
냉각 디바이스(200)는 주변 벽(204)과 통합적으로 형성되며 전자 부품(도시되지 않음)이 탑재될 수 있는 냉각부(206)를 구비하는 커버(202)를 포함한다.
또한, 냉각 디바이스(200)는 전기 회로 보드(도시되지 않음)를 수용하도록 구성되고 크기 조정된 회로 보드 수용 베이(bay)(210)를 포함하며, 그에 따라 회로 보드의 하부 표면이 냉각 유체와 직접 접촉됨으로써 냉각될 부분과 냉각 매체 사이의 커버 인터페이스가 제거된다.
보다 구체적으로, 베이(210)는 입구(212), 출구(214), 전기 회로의 하부측과 접촉하여 냉각 유체가 제공되는 냉각 유체 경로를 정의하는 챔버(216), 내부 밀봉(218), 외부 밀봉(220), 주변 채널(219) 및 누설 바이패스(222)를 포함한다.
입구(212)와 출구(214)는 챔버(216)의 전체 폭을 따라 냉각 유체가 실질적으로 일정하게 흐르게 함으로써, 전기 회로 보드의 하부 표면을 적절하게 냉각시키는 테이퍼형 개구(tapered apertures)로 구성된다.
내부 및 외부 밀봉(218,22)은 각 채널과 O-링을 포함한다. 누설 바이패스(222)는 내부 밀봉(218)과 외부 밀봉(220) 사이에 제공되고, 채널(219)과 유동적으로 접속되며, 냉각 디바이스의 몸체를 관통한다.
냉각 디바이스(200)에 전기 회로 보드(도시 되지 않음)를 해제 가능하게 탑재하기 위해 복수의 개구(224)가 제공되며, 그에 의해 베이(210)가 밀봉된다.
냉각 디바이스는 그의 응용에 있어서 첨부된 도면에 도시되고 상기에서 설명한 상세한 구성 및 부분들에 국한되는 것은 아님을 알 것이다. 냉각 디바이스는 다른 실시 예도 가능하며 여러 방식으로 실행될 수 있다. 본 명세서에서 이용된 어법이나 용어는 설명을 위한 것으로 제한을 위한 것은 아님을 알 것이다. 따라서, 상기에서는 본 냉각 디바이스가 예시적인 실시 예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 사상, 범주 및 본질을 벗어나지 않고도 수정될 수 있음을 것이다.
10: 냉각 디바이스
18: 잠금 장치
22: 유체 채널
24: 유체 입구
26: 유체 출구

Claims (15)

  1. 전기 회로를 위한 냉각 디바이스로서,
    몸체;
    상기 몸체에 탑재되도록 구성되고 크기 조절되며, 상기 몸체와 함께 유체 냉각 경로를 정의하는 커버(cover);
    상기 커버와 상기 몸체 사이에 제공되어 유체가 상기 유체 냉각 경로를 벗어나지 못하게 하는 내부 밀봉 및 외부 밀봉를 구비하고,
    상기 몸체와 상기 커버 중 하나는 상기 내부 밀봉과 상기 외부 밀봉 사이에 제공되어, 누설 유체를 수집하고 유통시키는 누설 바이패스를 구비하는
    냉각 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 누설 바이패스는 상기 몸체와 커버 중 하나에 제공된 채널을 포함하는
    냉각 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널은 상기 유체 냉각 경로를 돌아가는(go around)
    냉각 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 밀봉은 각각 상기 몸체와 커버 중 하나상에 제공된 프로젝션을 포함하고, 상기 몸체와 커버 중 다른 하나상에 대응하는 채널이 제공되며, 상기 프로젝션과 채널 사이에 밀봉 물질이 제공되는
    냉각 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밀봉 물질은 O-링을 포함하는
    냉각 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버와 몸체는 전기 회로 수용 표면을 포함하는
    냉각 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 누설 바이패스는 상기 냉각 디바이스의 몸체를 통과하는 개구를 포함하는
    냉각 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 누설 바이패스는, 상기 커버와 몸체 중 어느 하나에 제공되는 측면 개구(lateral aperture)를 포함하는
    냉각 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 밀봉은 불연속적인
    냉각 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 회로 보드를 수용하도록 구성되고 크기 조절된 회로 수용 베이(bay)를 포함하고, 상기 회로 수용 베이는 내부 및 외부 밀봉과, 상기 내부 및 외부 밀봉 사이에 제공된 누설 바이패스를 포함하는
    냉각 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회로 수용 베이는 상기 내부 및 외부 밀봉 사이에 제공된 채널을 포함하고, 상기 채널은 상기 누설 바이패스와 연관되는
    냉각 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 밀봉은 각각 채널과, 상기 채널에 제공된 밀봉 물질을 포함하는
    냉각 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉 물질은 O-링을 포함하는
    냉각 디바이스.
  14. 제 10 항에 있어서,
    냉각 유체 입구와 냉각 유체 출구를 포함하는 유체 수용 챔버를 더 포함하고,
    상기 유체 수용 챔버는 상기 유체 입구와 상기 유체 출구간의 냉각 유체 경로를 정의하는
    냉각 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유체 입구와 상기 유체 출구는 테이퍼형인
    냉각 디바이스.



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