KR20140026353A - 합성 제트 패키징 - Google Patents

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KR20140026353A
KR20140026353A KR1020137017368A KR20137017368A KR20140026353A KR 20140026353 A KR20140026353 A KR 20140026353A KR 1020137017368 A KR1020137017368 A KR 1020137017368A KR 20137017368 A KR20137017368 A KR 20137017368A KR 20140026353 A KR20140026353 A KR 20140026353A
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KR
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housing
cooling system
membrane
connector
driver electronics
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Application number
KR1020137017368A
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Inventor
메흐멧 애릭
무스타파 거소이
제임스 페트로스키
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
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Publication date
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Abstract

합성 제트 장치는 하우징, 외부 전원과 통신하도록 구성된, 하우징 내의 커넥터, 하우징 내의 구동기 전자회로, 하우징 내의 제 1 멤브레인, 및 하우징 내의 제 2 멤브레인을 포함한다.

Description

합성 제트 패키징{SYNTHETIC JET PACKAGING}
본 명세서에 개시된 주제는 합성 제트(synthetic jet), 보다 구체적으로는 합성 제트 패키징에 관한 것이다.
마이크로칩, LED, 고주파 구성요소, 메모리 칩, 및 다른 전자 장치는 사용 동안에 상당한 양의 열을 발생시킬 수 있다. 이들 전자 장치는 손상을 방지하기 위해 그리고 그것의 유효 수명을 연장시키기 위해 이러한 에너지를 방산하여야 한다. 때때로, 전자 장치 주위의 환경은 필요한 냉각을 제공하는 것이 불가능할 수 있다. 환경이 효과적으로 냉각될 수 없는 상황에서, 냉각 장치가 포함될 수 있다. 따라서 냉각 장치는 환경과 조합된 필요한 냉각을 제공하여 수명을 연장시키고 전자 장치를 보호할 수 있다. 열 제거를 돕기 위해 냉각 장치를 포함할 때, 냉각 장치 자체가 다수의 추가적인 설계 문제를 도입시킬 수 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 상기 종래 기술의 문제점을 해결한 합성 제트 패키징을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에서, 냉각 시스템은 하우징, 외부 전원과 통신할 수 있는, 하우징 내의 커넥터, 하우징 내의 구동기 전자회로(driver electronic), 및 하우징 구조물 내의 제 1 멤브레인(membrane)을 포함하며, 여기서 제 1 멤브레인은 구동기 전자회로에 연결된다.
다른 실시예에서, 합성 제트 장치는 하우징, 외부 전원과 통신하도록 구성된, 하우징 내의 커넥터, 하우징 내의 구동기 전자회로, 하우징 내의 제 1 멤브레인, 및 하우징 내의 제 2 멤브레인을 포함한다.
다른 실시예에서, 냉각 장치는 하우징, 외부 전원과 통신하도록 구성된, 하우징 내의 커넥터, 하우징 내의 구동기 전자회로, 및 제 1 압전 멤브레인, 제 2 압전 멤브레인을 포함하고, 여기서 구동기 전자회로는 전기를 전달함으로써 제 1 멤브레인 및 제 2 멤브레인의 운동을 야기하도록 구성된다.
첨부 도면을 참조해 하기의 상세한 설명을 읽을 때 본 발명의 이들 및 다른 특징, 태양, 및 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 유사한 부품을 지시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 장치의 블록 다이어그램,
도 2는 공기를 압축/방출하는 예시적인 합성 제트,
도 3은 공기를 팽창/흡입하는 예시적인 합성 제트,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 장치의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 도 4의 합성 제트 장치의 평면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 장치의 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 도 6의 합성 제트 장치의 평면도.
본 발명의 실시예는 일반적으로 전자 장치를 냉각시키기 위한 합성 제트 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 본 장치는 마이크로칩, LED, 히트싱크, 무선 구성요소, 메모리 칩 등을 위한 대류 냉각을 제공할 수 있다. 아래에 상세히 논의되는 바와 같이, 합성 제트 장치는 유리하게도 모든 구성요소를 단일 장치로 조합한다. 구체적으로, 합성 제트 장치는 하우징을 포함하며, 커넥터, 전력 전자회로(power electronic), 액추에이터, 및 하나 이상의 멤브레인(membrane)이 모두 이 하우징 내에 있다. 또한, 본 장치는 유리하게도 멤브레인과 조합된 하우징의 표면을 사용함으로써 다수의 합성 제트를 형성한다. 따라서, 본 장치는 멤브레인의 개수를 증가시키는 일 없이 추가의 합성 제트를 생성한다.
도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 장치(10)의 블록 다이어그램이다. 합성 제트 장치(10)는 하우징(12), 커넥터(14), 전력 전자회로(16), 액추에이터(18), 및 멤브레인(20)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 합성 제트 장치는 유리하게도 하우징(12) 내에 커넥터(14), 전력 전자회로(16), 액추에이터(18), 및 멤브레인(20)을 포함하여서, 자급식(self-contained) 유닛을 생성한다. 이들 구성요소 전부를 단일 패키지 내에 포함함으로써, 합성 제트 장치(10)는 유리하게도 기존의 시스템 내로 삽입될 수 있거나, 손상되었을 때 간단히 제거 및 교체될 수 있다. 예를 들어, 추가의 냉각을 필요로 하는 시스템이 이들 구성요소를 포함하기 위해 특별한 디자인을 필요로 하는 것이 아니라, 대신에 필요한 전력을 제공하여 합성 제트 시스템(10)을 작동시킬 수 있다.
작동 동안에, 합성 제트 장치(10)는 커넥터(14)를 통해 외부 공급원으로부터 전력을 받아들인다. 외부 전원 장치는 교류(A/C) 또는 직류(D/C) 형태의 전력을 제공할 수 있다. 커넥터(14)는 전기 접속부(22)를 통해 이 전력을 전력 전자회로(16)로 보낸다. 전기 커넥터로서의 그것의 기능에 추가해, 커넥터(14)는 또한 물리적 커넥터로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 커넥터(14)는 합성 제트 장치(10)에 물리적으로 연결되어 이를 시스템 내에 배향시킬 수 있다. 따라서, 커넥터(14)는 시스템 내의 냉각을 필요로 하는 구성요소 또는 위치에 맞추어 합성 제트 장치(10)를 적절하게 위치설정할 수 있다. 또한, 커넥터(14)는 전력 전자회로(16)와 그것이 부착되는 시스템 사이의 전기 통신을 용이하게 할 수 있다. 대안적으로, 합성 제트 장치(10)는 커넥터(14) 대신에 전지(도시되지 않음)에 의해 전력공급될 수 있어, 전력 전자회로(16)가 외부 공급원보다는 전지에 의해 전력공급된다.
전력 전자회로(16)는 범용 집적 회로 또는 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC)일 수 있다. 예를 들어, 전력 전자회로는 합성 제트 장치(10)의 작동을 위해 특별히 설계된 ASIC를 포함할 수 있다. 작동 동안에, 전력 전자회로(16)는 전기 접속부(24)를 통한 액추에이터(들)(18)로의 전력의 방출 및 타이밍을 제어한다. 예를 들어, 작동 동안에, 전력 전자회로(16)는 시스템, 전기 구성요소 등이 더 많은 또는 더 적은 냉각을 필요로 함을 나타내는 신호를 커넥터(14)를 통해 수신할 수 있다. 구체적으로, 전력 전자회로(16)는 증가된 냉각에 대한 필요성을 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 전력 전자회로(16)는 이어서 멤브레인(20)의 이동을 위해 액추에이터(18)에 대한 전력 및/또는 타이밍을 증가시킬 수 있다. 유사하게, 더 적은 냉각이 요구되는 경우, 전력 전자회로(16)는 액추에이터(들)(18)에 대한 전력을 감소시키고/감소시키거나 타이밍을 늦출 수 있다.
액추에이터(18)는 다양한 방식으로 멤브레인(20)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(18)는 전자기 액추에이터, 압전 액추에이터, 기계적 액추에이터(즉, 피스톤) 등에 의해 멤브레인을 구동시킬 수 있다. 액추에이터(18)가 멤브레인(20)을 구동시킴에 따라, 멤브레인(20)은 개구(26)를 통해 하우징(12)의 밖으로 공기를 이동시킨다. 공기가 하우징(12)의 밖으로 이동함에 따라, 그것은 시스템 내의 특정 위치 또는 구성요소 위에 냉각 대류 기류를 생성한다. 이러한 대류 기류는 열 제거를 지원함으로써 조기 마모, 손상 등을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다.
도 2 및 도 3은 압축/공기 방출 및 팽창/공기 흡입하는 예시적인 합성 제트(40)를 도시하고 있다. 이해되는 바와 같이, 합성 제트(40)와 같은 합성 제트는 적어도 하나의 가요성 멤브레인, 및 전형적으로 적어도 2개의 가요성 멤브레인(44)에 의해 둘러싸인 공기의 공동(cavity) 또는 체적(42), 그리고 공기가 통과할 수 있는 작은 개구(46)를 포함하는 제로-네트-매스 플로우(zero-net-mass flow) 장치이다. 멤브레인(44)은 주기적인 방식으로 변형하여 개구(46)를 통한 공기의 대응하는 흡입 및 방출을 야기한다. 공기가 합성 제트(40)의 밖으로 유동할 때, 공기는 표면(48) 상에 충돌하여 표면을 대류식으로 냉각시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 합성 제트(40)는 압축/방출 단계를 겪고 있다. 구체적으로, 멤브레인(44)은 화살표(50)의 방향으로 이동하고 있다. 멤브레인(44)이 화살표(50)의 방향으로 이동함에 따라, 멤브레인은 체적(42)을 감소시키고 압력을 생성한다. 압력의 이러한 증가는 체적(42) 내측의 공기와 개구(46) 외측의 공기 사이의 압력차를 생성한다. 압력의 이러한 차이는, 압력이 균등하게 될 때까지, 공기(52)가 체적(42)의 밖으로 그리고 개구(46) 외측의 상대적으로 낮은 압력의 위치 내로 유동하게 한다.
도 3에서, 합성 제트(40)는 팽창/공기 흡입 단계를 겪고 있다. 도시된 바와 같이, 멤브레인(44)은 화살표(56)의 방향으로 이동하고 있고, 이는 체적(42)을 증가시킨다. 체적(42)의 팽창은 체적(42) 내의 공기 압력을 감소시켜, 공기 압력차를 생성한다. 체적(42)과 개구(46) 외측의 공기 사이의 압력의 차이는, 압력이 균등하게 될 때까지, 상대적으로 높은 압력의 공기(54)를 끌어당겨 체적(42)에 진입하게 한다. 일단 체적(42)이 공기로 충전되면, 멤브레인(44)은 도 2에 도시된 압축/방출 단계를 반복한다.
따라서, 합성 제트(40)는 그것의 외부 유체 - 여기서는 주위 공기 - 에 소정의 유효 모멘텀(net positive momentum)을 부여한다. 각각의 사이클 동안에, 이 모멘텀은 개구(46)로부터 발산되어 나오는 자기-대류 와류 쌍극자(self-convecting vortex dipole)로서 나타난다. 와류 쌍극자는 이어서 냉각될 표면(48), 즉 마이크로칩, LED, 메모리 칩 등 상에 충돌하여, 경계층을 교란시키고 열을 그것의 근원으로부터 멀리 대류시킨다. 정상 상태 조건 동안에, 이러한 충돌 메커니즘은 가열된 구성요소 부근에 순환 패턴을 발생시키고, 고온 공기와 주위 유체 사이의 혼합을 촉진한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 장치(10)의 사시도이다. 합성 제트 장치(10)는 하우징(70), 멤브레인(72), 및 커넥터(74)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하우징(70)은 대체로 직사각형인 부분(76)이 대체로 원형인 부분(78)에 연결된 불규칙한 형상을 형성한다. 직사각형 부분(76)은 유리하게도 멤브레인(72)과 동일한 하우징(70) 내에 커넥터(74) 및 전력 전자회로(도 5에 도시됨)를 포함하기에 충분한 공간을 제공할 수 있다. 또한, 하우징(70)은 상부 섹션(80) 및 하부 섹션(82)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상부 섹션(80)은 상부 표면(84) 및 측벽(86)을 한정한다. 하부 섹션(82)은 유사하게 하부 표면(88) 및 측벽(90)을 한정할 수 있다.
냉각 기류를 생성하는 것은 멤브레인(72)이다. 본 실시예에서, 2개의 멤브레인(72)이 유리하게도 3개의 합성 제트(92, 94, 96)를 생성한다. 제 1 합성 제트(92)는 멤브레인(72)과 하우징(70)의 상부 섹션(80) 사이에 형성된다. 제 2 합성 제트(94)는 2개의 멤브레인(72) 사이에 형성된다. 제 3 합성 제트(96)는 멤브레인(72)과 하우징(70)의 하부 섹션(82) 사이에 형성된다. 따라서, 상부 섹션 및 하부 섹션(80, 82)을 사용함으로써, 장치(10)는 추가의 멤브레인(72) 없이 2개의 추가의 합성 제트를 생성한다. 다른 실시예에서, 임의의 개수, 예를 들어 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 등의 멤브레인(72)이 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멤브레인(72)들 각각 사이에 강직성 디스크가 있을 수 있다. 예를 들어, 강직성 디스크가 도 4의 멤브레인(72)들 사이에 위치될 수 있다. 멤브레인(72)들 사이의 강직성 디스크는 유리하게도 추가의 멤브레인(72) 없이 합성 제트 총수를 3개로부터 4개로 증가시킬 수 있다.
멤브레인(72)에 의해 공기를 흡입 및 방출하기 위해, 하우징(70)은 개구(98)를 한정한다. 본 실시예에서, 개구(98)는 커넥터(74) 반대편의 하우징 내에 형성되지만, 다른 실시예에서는 하우징(70) 상의 임의의 곳에 형성될 수 있다. 또한, 하우징(70) 내외로의 기류를 개선하기 위해, 측벽(86, 90)은 개구(98)와 각도(100)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 측벽(86, 90)은 개구(98)에 대해 0도 내지 90도, 15도 내지 75도, 또는 30도 내지 60도의 각도(100)를 형성할 수 있다. 따라서, 각도(100) 및 개구(98)의 크기를 변화시킴으로써 방향, 속도, 및 체적을 포함한 기류의 최적화가 이루어질 수 있다.
또한, 상부 표면 및 하부 표면(84, 88)은 공기 흡입 및 방출을 돕기 위해 개구(102)를 포함할 수 있다. 개구(102)는 멤브레인(72)을 손상시키고 원활한 유체 유동을 방해하거나 합성 제트의 성능을 감소시킬 수 있는, 하우징(70) 내에서의 과도한 압력 증가를 방지한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 표면(84) 상에 2개의 개구(102)가 있다. 도 4에 도시되어 있지 않지만, 유사하게 하부 표면(88) 상에 2개의 개구가 있다. 다른 실시예에서, 임의의 개수의 개구(102)가 있을 수 있다. 예를 들어, 상부 표면 또는 하부 표면(84, 88) 상에 0개, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 10개, 15개, 20개 등의 개구가 있을 수 있다. 또한, 그리고 실시예에 따라, 이들 개구(102)는 다양한 형상을 형성하고 상부 표면 및 하부 표면(84, 88) 상의 여러 위치를 차지할 수 있다.
본 실시예에서, 커넥터(74)는 개구(98) 반대편에 위치된다. 다른 실시예에서, 커넥터는 직사각형 부분(76) 상의 상이한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 커넥터는 위치(104)에 위치될 수 있다. 커넥터(74)를 다른 위치로 이동시키는 능력은 장치(10)의 적절한 배향을 용이하게 한다. 적절한 배향에 의해, 장치(10)는 냉각 효과를 최대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 상부 표면(84)이 제거된 상태의, 도 4의 합성 제트 장치(10)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 하우징(70) 내에, 커넥터(74), 멤브레인(72), 프레임(120), 및 전력 전자회로(122)가 있다. 커넥터(74)는 전선(126)을 통해 전력 전자회로(122)로 전력을 전도하는 2개의 프롱(prong)(124)을 포함한다. 본 실시예에서는 2개의 프롱(124)이 도시되어 있지만, 다른 실시예는 전원으로부터의 프롱을 받아들이는 개구를 갖는 커넥터(74)를 포함할 수 있다. 또한, 다른 유형의 커넥터(74)가 또한 사용될 수 있다.
커넥터(74)를 통과한 후에, 전력은 전력 전자회로(122)에 진입한다. 전술된 바와 같이, 직사각형 부분(76)은 유리하게도 전력 전자회로(122) 및 커넥터(74)를 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 또한, 전력 전자회로(122)는 합성 제트 장치(10)를 구동시키기 위해 특별히 설계된 ASIC일 수 있다. 예를 들어, ASIC는 멤브레인(72)으로의 전력의 양 및 타이밍을 제어함으로써 언제 멤브레인(72)이 구부러지는지 그리고 얼마나 많이 멤브레인이 구부러지는지를 조절할 수 있다. 따라서, 멤브레인(72)들은 동조하여, 비-동조하여 구부러질 수 있거나, 하나의 멤브레인이 다른 멤브레인(72)보다 많이 구부러질 수 있거나 하는 등등이다.
위에서 언급된 바와 같이, 전자기 액추에이터, 압전 액추에이터, 기계적 액추에이터(즉, 피스톤) 등이 멤브레인(72)을 구동시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 압전 액추에이터가 멤브레인(72)을 구동시킨다. 예를 들어, 압전 구성요소는 압전 버저(buzzer) 요소와 유사할 수 있다. 특히, 멤브레인은 접착제(130)에 의해 심(shim)(즉, 디스크)(132)에 결합되는 압전 디스크(128)를 포함한다. 정말로, 접착제(130)는 압전 디스크(128)를 심(132) 상의 적절한 위치에 부착 및 유지한다. 또한, 심(132)은 탄성중합체 프레임(120)에 의해 제위치에 유지된다. 따라서, 프레임(120)은 하우징(70) 내의 압전 디스크(128) 및 심(132)을 공중에 떠 있게 함으로써 멤브레인(들)(72)의 진동을 가능하게 한다.
작동 동안에, 전력은 전선(134)을 통해 전력 전자회로(122)를 빠져나오고 접속 지점(136)에서 압전 디스크(128)에 접속된다. 전류가 흐르게 하기 위해, 접지선(138)이 접속 지점(140)에서 심(132)에 접속된다. 전기가 압전 요소(128)에 진입함에 따라, 그것은 압전 요소(128)가 팽창하게 한다. 압전 요소(128)의 팽창은 멤브레인(72)이 구부러지게 한다. 예를 들어, 압전 요소(128)는 정현파 전력을 받아들여, 멤브레인(72)이 정현파식으로 위아래로 구부러지게 할 수 있다. 이러한 종류의 운동은 멤브레인(들)(72)이 공기를 흡입하고 이어서 하우징(70) 밖으로 공기를 방출하게 하며, 이에 따라 냉각 기류를 제공한다. 선(134, 138)에 추가해, 장치(10)는 선(142, 144)을 포함한다. 도시되어 있지는 않지만, 선(142, 144)은 다른 멤브레인(72)에 접속되어, 다른 압전 디스크로 전력을 제공한다. 위에서 설명된 바와 같이, 다른 실시예에서는 2개 초과의 멤브레인(72)이 있을 수 있다. 이들 멤브레인 각각은 전력을 필요로 하며, 그 결과 각각의 추가 멤브레인(72)에 대해 전력 전자회로(122)를 빠져나가는 추가의 2개의 선이 있을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 장치(10)의 사시도이다. 합성 제트 장치(10)는 하우징(160), 멤브레인(162), 및 커넥터(164)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하우징(160)은 둥근 모서리(166)를 갖는 대체로 직사각형인 형상을 갖는 불규칙한 형상을 형성한다. 하우징(160)은 유리하게도 멤브레인(162)과 동일한 하우징(160) 내에 커넥터(164) 및 전력 전자회로(도 7에 도시됨)를 포함하기에 충분한 공간을 제공할 수 있다. 또한, 하우징(160)은 상부 섹션(168) 및 하부 섹션(170)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상부 섹션(168)은 상부 표면(172) 및 측벽(174)을 한정한다. 하부 섹션(170)은 유사하게 하부 표면(176) 및 측벽(178)을 한정할 수 있다.
도 4에 도시된 장치와 유사하게, 도 6의 장치(10)는 멤브레인(162)에 의해 냉각 기류를 생성한다. 구체적으로, 2개의 멤브레인(162)이 유리하게도 3개의 합성 제트(180, 182, 184)를 생성한다. 위에서 설명된 바와 같이, 상부 섹션 및 하부 섹션(168, 170)을 사용함으로써, 장치(10)는 추가의 멤브레인(162) 없이 2개의 추가의 합성 제트를 생성한다. 다른 실시예에서, 임의의 개수, 예를 들어 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 등의 멤브레인(162)이 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멤브레인(162)들 각각의 사이에 강직성 디스크가 있을 수 있다. 예를 들어, 강직성 디스크가 멤브레인(162)들 사이에 위치될 수 있다. 멤브레인(162)들 사이에 위치된 강직성 디스크는 유리하게도 합성 제트의 개수를 3개로부터 4개로 증가시킬 수 있다.
멤브레인(162)에 의해 공기를 흡입 및 방출하기 위해, 하우징(160)은 개구(186)를 한정한다. 본 실시예에서, 개구(186)는 둥근 모서리(166)들 사이에 형성되지만, 다른 실시예에서는 하우징(160) 상의 임의의 곳에 형성될 수 있다. 또한, 하우징(160) 내외로 기류를 지향시키거나 개선하기 위해, 측벽(174, 178)은 개구(186)와 각도(188)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 측벽(174, 178)은 개구(186)에 대해 0도 내지 90도, 15도 내지 75도, 또는 30도 내지 60도의 각도를 형성할 수 있다. 따라서, 각도(188) 및 개구(186)의 크기를 변화시킴으로써 기류 방향, 속도, 및 체적의 최적화가 이루어질 수 있다.
하우징(160)은 또한 상부 표면 및 하부 표면(172, 176) 상에 개구(190)를 포함할 수 있다. 개구(190)는 멤브레인(162)에 대한 손상을 야기하고 원활한 유체 유동을 방해할 수 있는, 하우징(160) 내에서의 과도한 압력 증가를 방지할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 표면 상에 2개의 개구(190)가 있다. 도 6에 도시되어 있지 않지만, 유사하게 하부 표면(176) 상에 2개의 개구(190)가 있다. 더욱이, 도 6은 단지 2개의 개구(190)를 도시하고 있지만, 다른 실시예는 임의의 개수의 개구(190)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 표면 및 하부 표면(172, 176) 상에 0개, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 10개, 15개, 20개 등의 개구가 있을 수 있다. 실시예에 따라, 이들 개구(190)는 다양한 형상을 형성할 수 있고, 상부 표면 및 하부 표면(172, 176) 상의 여러 위치를 차지할 수 있다. 예를 들어, 개구(190)는 정사각형 유사, 직사각형, 타원형 유사 등일 수 있다.
본 실시예에서, 커넥터(164)는 2개의 프롱 대신에 2개의 포트(192)를 포함한다. 위의 논의와 유사하게, 그리고 실시예에 따라, 커넥터(164)는 포트, 프롱, 리본 커넥터 등을 포함할 수 있다. 또한, 커넥터(164)는 직사각형 부분(160) 상의 여러 위치에 위치될 수 있다. 커넥터(164)를 다른 위치로 이동시키는 능력은 장치(10)의 배치 및 배향을 용이하게 한다. 장치(10)를 적절하게 배향시킴으로써, 냉각 효과가 개선될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 상부 섹션(168)이 없는, 도 6의 합성 제트 장치(10)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 장치(10)는 유리하게도 커넥터(164), 멤브레인(162), 프레임(200), 및 전력 전자회로(202) - 이들 모두 하우징(160) 내에 있음 - 를 포함한다.
장치(10)는 커넥터(164)를 통해 전력을 받아들인다. 전력은 A/C 또는 D/C 공급원에 의해 공급될 수 있다. 전력은 선(204)을 따라 전력 전자회로(202)로 이동한다. 위에서 언급된 바와 같이, 하우징(160)은 유리하게도 전력 전자회로(202) 및 커넥터(164)를 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 도 5의 전력 전자회로(122)와 유사하게, 전력 전자회로(202)는 합성 제트 장치(10)를 구동시키기 위해 특별히 설계된 ASIC일 수 있다. 예를 들어, ASIC는 멤브레인(162)으로의 전력의 양 및 타이밍을 제어함으로써 언제 멤브레인(162)이 구부러지는지 그리고 얼마나 많이 멤브레인이 구부러지는지를 조절할 수 있다. 따라서, 전력 전자회로(202)는 냉각 유동을 최적화하면서 동시에 전력을 절약할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 전자기 액추에이터, 압전 액추에이터, 기계적 액추에이터(즉, 피스톤) 등이 멤브레인(162)을 구동시킬 수 있다. 본 실시예에서, 압전 액추에이터가 멤브레인(162)을 구동시킨다. 도시된 바와 같이, 멤브레인(162)은 접착제(208)에 의해 심(즉, 디스크)(210)에 결합되는 압전 디스크(206)를 포함한다. 보다 구체적으로, 접착제(208)는 압전 디스크(206)를 심(210) 상의 제위치에 부착 및 유지한다. 또한, 심(210)은 탄성중합체 프레임(200)에 의해 제위치에 유지된다. 따라서, 프레임(200)은 하우징(160) 내의 압전 디스크(206) 및 심(210)을 공중에 떠 있게 한다. 따라서, 이러한 공중에 떠 있음으로 인해, 압전 디스크(206)는 하우징(160) 내에서 진동할 수 있다.
작동 동안에, 전력은 전력 전자회로(202) 및 전력선(212)을 통해, 그리고 접속 지점(214)에서 압전 디스크(206) 내로 이동한다. 전류가 흐르게 하기 위해, 접지선(216)이 접속 지점(218)에서 심(210)에 접속된다. 전기가 압전 요소(206)에 진입함에 따라, 그것은 압전 요소(206)가 팽창하게 하고, 전력이 중단될 때 압전 요소는 수축된다. 따라서, 압전 요소(206)를 팽창 및 수축시킴으로써, 멤브레인(162) 전체가 구부러진다. 예를 들어, 압전 요소(206)는 정현파 전력을 받아들여, 멤브레인(162)이 정현파식으로 위아래로 구부러지게 할 수 있다. 이러한 종류의 운동은 멤브레인(들)(162)이 공기를 흡입하고 하우징(160) 밖으로 공기를 방출하게 한다. 선(212, 216)에 추가해, 장치(10)는 선(220, 222)을 포함한다. 도시되어 있지는 않지만, 선(220, 222)은 다른 멤브레인(162)에 접속되어, 다른 압전 디스크(도 6에 도시됨)에 전력을 제공한다. 2개 초과의 멤브레인(162)을 포함하는 실시예에서, 멤브레인(162)을 전력 전자회로(202)에 접속시키는 추가의 선이 있을 수 있다.
본 발명의 기술적 효과는 커넥터, 멤브레인, 및 전력 전자회로를 단일 하우징 내에 조합하는 것을 포함한다. 따라서, 장치는 기존의 시스템을 냉각시켜, 합성 제트를 포함하기 위해 시스템을 재설계하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 장치는 구성요소들 모두를 단일 하우징 내에 포함하기 때문에, 파손되거나 사용된 때 용이하게 교체될 수 있다. 마지막으로, 장치는 유리하게도 멤브레인과 조합해 하우징 표면을 사용하여 추가의 합성 제트를 형성한다.
본 명세서는 최선의 형태를 비롯해 본 발명을 개시하기 위해, 그리고 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하는 것과 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 비롯해 당업자가 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 예를 사용한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 특허청구범위에 의해 한정되며, 당업자에게 떠오르는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는, 그것이 특허청구범위의 문언과 상이하지 않은 구조적 요소를 갖는다면, 또는 그것이 특허청구범위의 문언과 실질적으로 차이가 없는 동등한 구조적 요소를 포함한다면, 특허청구범위의 범위 내인 것으로 의도된다.

Claims (26)

  1. 냉각 시스템에 있어서,
    하우징;
    외부 전원과 통신할 수 있는, 상기 하우징 내의 커넥터;
    상기 하우징 내의 구동기 전자회로(driver electronic); 및
    상기 하우징 내의 제 1 멤브레인(membrane)으로서, 상기 구동기 전자회로에 연결되는, 상기 제 1 멤브레인을 포함하는
    냉각 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 구동기 전자회로에 연결된 제 2 멤브레인을 포함하는
    냉각 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징과 조합된 상기 제 1 멤브레인 및 상기 제 2 멤브레인은 3개의 합성 제트(synthetic jet)를 형성하는
    냉각 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 벽, 및 상기 벽을 관통하는 개구를 한정하는
    냉각 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 벽은 상기 개구에 대해 0도 내지 90도의 각도를 형성하는
    냉각 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 벽은 상기 개구에 대해 0도 내지 30도의 각도를 형성하는
    냉각 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)를 포함하는
    냉각 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압전 액추에이터는 압전 디스크인
    냉각 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상부 표면 및 하부 표면을 한정하고, 상기 상부 표면 및 상기 하부 표면은 상기 상부 표면 및 상기 하부 표면 각각을 관통하는 적어도 하나의 각자의 개구를 가지며, 상기 개구는 상기 하우징 내의 압력을 감소시키도록 구성되는
    냉각 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 원형 부분에 연결된 직사각형 부분을 포함하는
    냉각 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 직사각형 부분은 상기 커넥터 및 상기 구동기 전자회로를 수용하는 반면, 상기 원형 부분은 상기 멤브레인을 수용하는
    냉각 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 일측에 둥근 모서리를 갖는 직사각형 형상을 한정하는
    냉각 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동기 전자회로는 주문형 집적 칩(application specific integrated chip)을 포함하는
    냉각 시스템.
  14. 냉각 시스템에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내의 커넥터로서, 외부 전원과 통신하도록 구성된, 상기 커넥터;
    상기 하우징 내의 구동기 전자회로;
    상기 하우징 내의 제 1 멤브레인; 및
    상기 하우징 내의 제 2 멤브레인을 포함하는
    냉각 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징과 조합된 상기 제 1 멤브레인 및 상기 제 2 멤브레인은 3개의 합성 제트를 형성하도록 구성되는
    냉각 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 멤브레인 각각은 각자의 압전 디스크를 포함하는
    냉각 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동기 전자회로는 전기적 접속을 통해 상기 압전 디스크를 작동시키는
    냉각 시스템.
  18. 냉각 시스템에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내의 구동기 전자회로;
    제 1 압전 멤브레인; 및
    제 2 압전 멤브레인을 포함하고,
    상기 구동기 전자회로는 전력을 전달함으로써 상기 제 1 멤브레인 및 상기 제 2 멤브레인의 운동을 야기하도록 구성되는
    냉각 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 압전 멤브레인 및 상기 제 2 압전 멤브레인과 조합된 상기 하우징은 3개의 합성 제트를 형성하는
    냉각 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 구동기 전자회로는 주문형 집적 칩인
    냉각 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 외부 전원으로부터 상기 구동기 전자회로에 전력을 제공하도록 구성되는
    냉각 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 전지를 포함하고, 상기 전지는 상기 구동기 전자회로에 전력을 제공하도록 구성되는
    냉각 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징을 관통하는 복수의 개구를 포함하는
    냉각 시스템.
  24. 냉각 시스템에 있어서.
    하우징으로서, 상기 하우징을 관통하는 개구를 갖는, 상기 하우징;
    상기 하우징 내에 배열되고, 상기 개구 밖으로 유동하도록 구성되는 복수의 합성 제트; 및
    상기 하우징 내에 배열되고, 상기 복수의 합성 제트를 작동시키도록 구성되는 구동기 전자회로를 포함하는
    냉각 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 적어도 하나의 멤브레인을 포함하고, 상기 적어도 하나의 멤브레인은 상기 복수의 합성 제트를 생성하도록 구성되는
    냉각 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 외부 전원으로부터 상기 구동기 전자회로에 전력을 제공하도록 구성되는
    냉각 시스템.
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