KR20150135347A - 컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템 - Google Patents

컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템 Download PDF

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KR20150135347A
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미카 야이리
크레이그 시에슬라
페리 조지 콘스탄틴
데이브 린드 웨이간드
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택투스 테크놀로지, 아이엔씨.
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Abstract

디지털 디스플레이를 포함하는 - 컴퓨팅 디바이스 내에서 전기 구성 요소를 냉각하기 위한 시스템의 하나의 변형은: 집적 회로에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로를 한정하는 내부 히트싱크; 디지털 디스플레이의 관찰면에 걸쳐 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 디지털 디스플레이의 일부를 거쳐서 연장되는 유체 채널을 한정하는 열 교환층으로서, 유체 채널은 유체 통로의 제1 단부에 결합되는 유체 입구 및 유체 통로의 제2 단부에 결합되는 유체 출구를 포함하는 열 교환층; 투명 유체; 및 내부 히트싱크와 유체 채널 사이에서 투명 유체를 순환시키도록 구성되는 변위 디바이스를 포함한다.

Description

컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템{SYSTEM FOR COOLING AN INTEGRATED CIRCUIT WITHIN A COMPUTING DEVICE}
기술분야
본 발명은 일반적으로 컴퓨팅 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컴퓨팅 디바이스에서 집적 회로(302)를 냉각하는 새롭고 유용한 시스템에 관한 것이다.
관련출원
본 출원은 2013년 3월 14일자로 출원된 미국 가출원 제 61/786,300호의 이익을 주장하며, 그 전체가 참조로 포함된다.
본 출원 또한 2008년 1월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/969,848호, 2012년 3월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/414,589호, 2012년 4월 35일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/456,010호, 2012년 4월 35일자로 출원된(P04-US2) 미국 특허 출원 제 13/456,031호, 2012년 5월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/465,737호, 2012년 5월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/465,772호, 2013년 9월 34일자로 출원된 미국 특허 출원 제 14/035,851호, 및 2013년 11월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제 14/081,519호와 관련되며, 이들 모두는 그 전체가 참조로 포함된다.
컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템을 제공하고자 한다.
이하에 기술된 바와 같다.
도 1은 본 발명의 제1 시스템의 개략도이다.
도 3은 제1 시스템의 하나의 변형의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 제1 시스템의 하나의 변형의 개략도들이다.
도 4a 및 도 4b는 제1 시스템의 하나의 변형의 개략도들이다.
도 5는 제1 시스템의 하나의 변형의 개략도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 제1 시스템의 변형들의 등각 투영도들이다.
도 7a 및 도 7b는 제1 시스템의 하나의 변형의 개략도들이다.
도 8은 제1 시스템의 하나의 변형의 흐름도 표현이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 시스템의 개략도들이다.
도 10은 제2 시스템의 하나의 변형의 개략도이다.
도 11은 제2 시스템의 하나의 변형의 개략도이다.
도 12는 제2 시스템의 하나의 변형의 개략도이다.
도 13은 제2 시스템의 하나의 변형의 개략도이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명은 본 발명을 이러한 바람직한 실시예들에 제한하도록 의도되지 않고, 오히려 당업자가 본 발명을 구성하고 이용하는 것을 가능하게 한다.
1. 제1 시스템 및 응용들
도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 디스플레이(330)를 포함하는 - 컴퓨팅 디바이스에서 집적 회로(302)를 냉각하기 위한 제1 시스템(100)은: 집적 회로(302)에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로(112)를 한정하는 내부 히트싱크(110); 디지털 디스플레이(330)의 관찰면에 걸쳐 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 디지털 디스플레이(330)의 일부를 거쳐서 연장되는 유체 채널(122)을 한정하는 열 교환층(120)으로서, 유체 채널(122)은 유체 통로(112)의 제1 단부에 결합되는 유체 입구 및 유체 통로(112)의 제2 단부에 결합되는 유체 출구를 포함하는 열 교환층(120); 투명 유체(130); 및 내부 히트싱크(110)와 유체 채널(122) 사이에서 투명 유체(130)를 순환시키도록 구성되는 변위 디바이스(140)를 포함한다.
도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 시스템(100)의 하나의 변형은: 컴퓨팅 디바이스 내에서 전기 구성 요소(302)에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로를 한정하는 내부 히트싱크; 디지털 디스플레이(330) 위에 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 제1 유체 회로를 한정하도록 내부 히트싱크(110)와 연동하는 제1 유체 채널을 한정하고, 제2 유체 회로를 한정하도록 내부 히트싱크(110)와 연동하는 제2 유체 채널(222)을 한정하는 열 교환층(120); 투명 유체(130); 및 제1 위치에서 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 응하여 제1 회로 내에서 투명 유체(130)를 순환시키고 제2 위치에서 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 응하여 제2 회로 내에서 투명 유체(130)를 순환시키도록 구성되는 변위 디바이스(140)를 포함한다.
제1 시스템(100)은 내부 히트싱크로부터 컴퓨팅 디바이스의 디지털 디스플레이(330) 위에 배열되는 투명 표면상 열 교환기로 유체를 펌핑함으로써 컴퓨팅 디바이스 내에서 하나 이상의 전기 구성 요소(예를 들어, 수동 회로 요소, 집적 회로(302))를 냉각하도록 기능한다. 예를 들어, 제1 시스템(100)은 내부 히트싱크(110)와 열 교환층(120) 사이에서 유체를 순환시킴으로써 모바일 컴퓨팅 디바이스 내의 프로세서, 전력 공급기, 전압 레귤레이터, 디스플레이 드라이버 및/또는 배터리로부터 디바이스의 외부면으로 열을 전달할 수 있다. 일반적으로, 제1 시스템(100)은 히트싱크 및 열 교환기 둘 다에 열 연결되는 폐쇄된 유체 시스템(즉, 유체 회로)을 통해 유체를 변위시킴으로써 컴퓨팅 디바이스 내의 국부 열원들(즉, 집적 회로들, 디스플레이, 배터리)로부터 (즉, 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 외부면 상의) 표면상 열 교환기로 열을 능동적으로 전달한다. 컴퓨팅 디바이스는 셀룰러폰, 스마트폰, 태블릿, 랩탑 컴퓨터, 디지털 시계, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 개인용 음악(예를 들어, MP3) 플레이어, 또는 디스플레이 및 작동 동안 열을 출력하는 전기 회로를 포함하는 임의의 다른 적절한 타입의 디바이스일 수 있다.
1.2 내부 히트싱크
제1 시스템(100)의 내부 히트싱크(110)는 집적 회로(302)에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로를 한정한다. 일반적으로, 내부 히트싱크(110)는 일측에서 유체 채널(122)의 입구에 연결되고 반대 및/또는 상류측에서 유체 채널(122)의 출구에 연결되는 유체 통로(112)를 한정하고 집적 회로(302) (및/또는 컴퓨팅 디바이스 내의 다른 전기 구성 요소)로부터 유체 통로(112)를 통해 순환하는 유체로 열을 전달하도록 기능한다.
하나의 구현에서, 유체 통로(112)는 컴퓨팅 디바이스 내의 전기 구성 요소(302)를 거쳐서 연장되는 (예를 들어, 일정하거나 달라지는 단면의) 연신된 채널을 한정한다. 예를 들어, 유체 통로(112)는 단면이 직선형이고 정사각형일 수 있다. 이러한 구현에서, 내부 히트싱크(110)는 일단부에서 유체 입구에 연결되는 입구 매니폴드(124) 및 반대 또는 상류 단부에서 유체 출구에 연결되는 출구 매니폴드(124)로 합쳐지는 다수의 유체 통로를 한정할 수도 있다. 대안적으로, 유체 통로(112)는 유체 입구에 근접한 곳으로부터 유체 출구에 근접한 곳으로 연장되는 핀(fin)들 또는 벽들에 의해 분할되는 넓고/넓거나 깊은 용적을 한정할 수 있다. 예를 들어, 내부 히트싱크(110)는 집적 회로(302)에 인접한 유체 채널(122) 내에서 일련의 내부 베인(vane)들을 한정할 수 있으며, 베인들은 유체 통로(112)를 통한 투명 유체(130)의 흐름의 방향과 실질적으로 평행하게 연장된다. 그러나, 내부 히트싱크(110)는 임의의 다른 기하학적 구조 또는 단면이고 임의의 다른 적절한 방식으로 유체 채널(122)에 직접적으로 또는 간접적으로 유체 결합되는 하나 이상의 유체 통로를 한정할 수 있다.
집적 회로(302) 또는 전기 구성 요소가 평면 외부면(예를 들어, 프로세서, 고체 상태 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 배터리)을 한정하는 하나의 구현에서, 내부 히트싱크(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 구성 요소(302)의 외부면을 거쳐서 연장되고 이것과 직접 접촉할 수 있어, 열을 전기 구성 요소(302) 밖으로 그리고 유체로 전도한다. 내부 히트싱크(110)는 대안적으로 전기 구성 요소(302)에 인접하게 심어지거나 열 그리스 또는 그래핀막과 같은 열 인터페이스 재료(TIM)를 통하여 전기 구성 요소(302)에 열 결합될 수 있다. 더욱이, 평면 인쇄 회로 기판(PCB)(350) 상에 장착되는 전기 구성 요소(302)의 경우, 내부 히트싱크(110)의 일부는 도 3에 도시된 바와 같이 예를 들어, 전기 구성 요소(302)의 반대쪽이고 이것에 근접한 PCB(350)의 표면 상에서 PCB(350) 상에 배열되고/되거나 이것에 열 결합될 수 있다.
따라서, 내부 히트싱크(110)는 전기 구성 요소(302)로부터 유체 격리되고 전기 구성 요소(302)의 표면 및/또는 PCB(350)로부터 유체로 열 에너지를 전하도록 구성되는 인클로징된 유체 통로를 한정할 수 있다. 특히 이러한 구현에서, 내부 히트싱크(110)는 디바이스 내에서 전기 구성 요소와 접촉하거나 이것에 열 결합하도록 구성되는 인클로징된 구조체를 한정할 수 있다. 예를 들어, 내부 히트싱크(110)는 열 교환층(120)에서 유체 채널(122)의 유체 입구 및 유체 출구에 유체 결합되도록 구성되는 2개 이상의 포트를 갖는 인클로징된 용적을 형성하도록 연결 지점에 함께 납땜되거나 용접되는 스탬핑(stamping)된 구리 또는 알루미늄 클램쉘(clamshell) 구조체들을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 클램쉘의 하나 또는 둘 다의 절반은 스탬핑되거나, 몰딩되거나, 용접되거나, 클램쉘의 하나 또는 둘 다의 절반의 내부 구조체들로 형성되는 내부 리브(rib)들 또는 베인들을 포함할 수 있으며, 리브들 또는 베인들은 내부 히트싱크(110)를 통한 유체 흐름을 인도하도록 인클로징된 용적 내에 파티션들을 형성한다. 내부 히트싱크(110)는 (제1) 전기 구성 요소에 인접한 PCB(350) 상에 배열되는 제2 집적 회로(302) 또는 수동 전기 구성 요소와 같은 컴퓨팅 디바이스 내의 하나 이상의 다른 전기 구성 요소를 통해 연장되고/되거나, 이것들과 접촉하고/하거나, 이것들에 열 결합되도록 구성되는 기하학적 구조를 추가로 한정할 수 있다. 예를 들어, 내부 히트싱크(110)는 파상 배치된 "스텝형의," 또는 "음각된" 외부면을 한정할 수 있으며, 내부 히트싱크(110)의 외부면에 걸친 상이한 수직 위치들에서의 패싯(facet)들은 도 1에 도시된 바와 같이 PCB(350)에 걸친 다양한 높이에서 전기 구성 요소들과 접촉하거나 (이것들에 열 결합된다). 따라서, 이러한 예에서, 변위 디바이스(140)는 유체 채널(122)의 출력으로부터 내부 히트싱크(110)로 유체를 펌핑할 수 있어 이러한 열 에너지를 환경으로 방산하기 위해 유체 입구를 통하여 열 교환층(120)에서의 유체 채널(122)로 복귀하기 전에 제1 및 제2 전기 구성 요소들로부터 연속적으로 열을 흡수하도록 유체가 제1 전기 구성 요소에 인접한 내부 히트싱크(110)의 외부면의 제1 패싯 그리고 그 다음 제2 전기 구성 요소(303)에 인접한 내부 히트싱크(110)의 외부면의 제2 패싯을 지나간다. 더욱이 이러한 구현에서, 유체 통로(112)는 컴퓨팅 디바이스 내의 하나 이상의 PCB를 통한 다양한 위치에서 임의의 수의 전기 구성 요소를 통해 유체를 보내도록 직선형이거나, 회선형이거나, 구불구불하거나(도 6b에 도시됨), 임의의 다른 기하학적 구조일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 내부 히트싱크(110)는 유체 통로(112)를 통해 유체 흐름을 인도하거나 분리하도록 하나 이상의 내부 리브 또는 베인을 한정할 수 있다.
내부 히트싱크(110)는 유체 정체를 제한하도록 구성되는 내부 기하학적 구조를 한정할 수도 있다. 일 예에서, 내부 히트싱크(110)는 유체에서 난류(즉, 혼합)를 수동적으로 유발하는 - 베인 또는 내부 표면 구조와 같은 - 내부 기하학적 구조를 한정한다. 다른 예에서, 내부 히트싱크(110)는 전기 구성 요소(302) 근처의 유체를 능동적으로 혼합하도록 구성되는 보조 펌프와 같은 능동 구성 요소를 포함한다. 추가의 예에서, 내부 히트싱크(110)는 전기 구성 요소(302)를 따라 그리고/또는 이것을 통해 챔버들, 비어(via)들 또는 채널들을 한정하고, 변위 디바이스(140)는 채널들을 통해 유체를 밀어낸다. 그러나, 내부 히트싱크(110)는 유체가 내부 히트싱크(110)를 통해 순환될 때, 정체를 제한하는 임의의 다른 기하학적 구조 및/또는 수동 또는 능동 혼합 시스템을 포함할 수 있다.
다른 구현에서, 내부 히트싱크(110)는 전기 구성 요소(302) 주변에 (입구 및 출구 포트들을 갖는) 인클로징된 용적을 한정하도록 컴퓨팅 디바이스 내의 PCB(350) (또는 전기 구성 요소(302)를 지지하는 다른 기판)과 연동한다. 이러한 구현에서, 내부 히트싱크(110) 및 PCB(350)는 유체가 유체 통로(112)를 통해 이동할 때, 유체가 전기 구성 요소(302)를 배싱(bathing)하기 위해 유체 통로(112)를 한정하도록 연동할 수 있다. 예를 들어, 내부 히트싱크(110)는 전기 구성 요소(302)를 매입하기 위해 PCB(350) (또는 컴퓨팅 디바이스 내의 다른 기판) 위에 배열되는 커버를 한정할 수 있어, 따라서 전기 구성 요소(302)가 유체 통로(112)가 침수될 때, 유체에 침지된다. 따라서, 열은 전기 구성 요소(302)로부터 직접 유체로 전도될 수 있다. 이러한 구현에서, 내부 히트싱크(110) 커버는 PCB(350) 상에 배열되는 다양한 다른 능동 또는 수동 전기 구성 요소를 매입하고 냉각하기 위해 PCB(350)와 연동할 수도 있다. 더욱이 이러한 구현에서, PCB(350) 상에서 전기 구성 요소들을 연결하는 트레이스들 및/또는 비어들은 예를 들어, 물을 포함하는 유체의 경우 트레이스들 및 비어들이 유체에 노출될 때, 단락을 방지하기 위해 비전도성 코팅으로 시일링되거나 코팅될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 유체 시스템은 알콜, 오일, 또는 PCB(350) 상에서 트레이스들 또는 다른 전기 연결들에 걸쳐 단락되지 않을 다른 비이온 유체와 같은 비전도성 유체로 충전될 수 있다.
마찬가지로, 내부 히트싱크(110)는 컴퓨팅 디바이스의 하우징과 물리적으로 같은 공간을 차지할 수 있으며, 하우징은 PCB(350), 프로세서, 배터리, 디스플레이 드라이버 및/또는 컴퓨팅 디바이스의 임의의 다른 전자 구성 요소를 갖는 (열 교환층(120)에 입구 및 출구 포트들을 갖는) 인클로징된 내부 캐비티를 한정한다. 이러한 구현에서, 캐비티는 컴퓨팅 디바이스 내의 전기 구성 요소들이 유체에 침지되도록 유체로 침수될 수 있으며, 유체는 따라서 유체가 내부 히트싱크(110)와 열 교환층(120) 사이에서 순환될 때, 이러한 구성 요소들을 벗어난 열 에너지에 직접 전도성이다. 내부 히트싱크(110)는 유체 통로(즉, 캐비티)를 통해 유체 흐름을 향하게 하는 내부 리브들 또는 베인들을 추가로 한정할 수 있다. 상술한 바와 같이 이러한 구현에서, 트레이스들, 비어들 및 다른 노출된 전도성 구성 요소들은 비전도성 코팅으로 코팅될 수 있고/있거나 투명 유체(130)는 컴퓨팅 디바이스 내에서 노출된 전도성 표면들에 걸친 단락을 방지하도록 비전도성 유체를 포함할 수 있다.
그러나, 내부 히트싱크(110)는 임의의 다른 기하학적 구조일 수 있고 임의의 다른 적절한 방식으로의 그리고 임의의 다른 기하학적 구조의 유체 통로(112)를 한정할 수 있다.
내부 히트싱크(110)는 컴퓨팅 디바이스 내에 제거 가능하게 또는 일시적으로 배열될 수도 있다. 일 예에서, 내부 히트싱크(110)는 컴퓨팅 디바이스에 일시적으로 설치되는 배터리(310) 상에 배열되거나 이것으로 통합된다. 이러한 예에서, 유체 통로(112)는 배터리(310)가 디바이스에 설치될 때, 유체 채널(122)에 결합되고 배터리(310)가 디바이스로부터 제거될 때, 유체 채널(122)로부터 연결 해제되는 입구 포트 및 출구 포트를 각각 개시하고 종단할 수 있다. 다른 예에서, 내부 히트싱크(110)는 내부 히트싱크(110)가 디바이스로부터 제거되고, 정비되거나 보수되고, 디바이스로 재설치될 수 있도록 유체 채널(122)의 유체 입구 및 유체 출구 각각에 일시적으로 계합하는 빠른 연결 해제부들에서 발원하고 종단하는 유체 통로(112)와 별개의(즉, 독립형의) 구성 요소를 한정한다.
내부 히트싱크(110) (및 열 교환층(120))은 가요성일 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스는 가요성 하우징을 포함할 수 있고, 그러므로, 내부 히트싱크(110)는 내부 히트싱크(110)가 하우징의 다양한 배향들과 함께 변할 수 있도록 가요성일 수도 있다.
내부 히트싱크(110)의 하우징, 커버, 클램쉘 등은 전자기 간섭(EMI) 차폐물로서 추가로 기능할 수 있다. 예를 들어, 내부 히트싱크(110)는 PCB(350) 위에 배열될 때, 내부 히트싱크(110)가 전기 구성 요소(302)로부터의 EMI 투과가 디바이스 밖으로 통과하는 것을 차폐하기 위해 유체 통로(112)를 한정하도록 함께 납땜되는 얇은 금속(예를 들어, 구리, 알루미늄, 스틸, 주석) 클램쉘들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 내부 히트싱크(110)는 PCB(350)를 통한 면체의 커버를 벗어나 연장되는 PCB(350) 상의 접지 트레이스들과 전기적으로 접촉하는 전도성 탭들 또는 핑거들을 포함한다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스는 내부 히트싱크(110)가 EMI 차폐물(340)을 통하여 전기 구성 요소(302) (및/또는 PCB(350)) 밖으로 열을 전도하도록 전기 구성 요소(302) (및 PCB(350))와 내부 히트싱크(110) 사이에 개재되는 EMI 차폐물(340)을 포함할 수 있다. 또 대안적으로, 내부 히트싱크(110)는 전기 구성 요소(302) (또는 PCB(350))와 EMI 차폐물(340) 사이에 개재될 수 있다. 또 대안적으로, 투명 유체(130)는 - 컴퓨팅 디바이스 내의 통합되고/되거나 수동적인 회로들에 인접한 - 내부 히트싱크(110)를 통과하는 유체가 디바이스 밖으로의 EMI 투과를 차폐하도록 EMI 차폐물로서 기능하기 위해 전도성일 수 있다.
1.3 열 교환층
열 교환층(120)은 디지털 디스플레이(330)의 관찰면에 걸쳐 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 디지털 디스플레이(330)의 일부를 거쳐서 연장되는 유체 채널(122)을 한정하며, 유체 채널(122)은 유체 통로(112)의 제1 단부에 결합되는 유체 입구 및 유체 통로(112)의 제2 단부에 결합되는 유체 출구를 포함한다. 일반적으로, 열 교환층(120)은 - 내부 히트싱크(110)에서 전기 구성 요소(302)로부터 흡수되는 - 열을 환경으로 방산하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 외부면에 걸친 하나 이상의 인클로징된 채널을 통해 유체를 전하는 (표면상) 유체-공기 열 교환기를 한정한다. 특히, 변위 디바이스(140)는, 유체를 흡수하는 전기 구성 요소(302)를 거쳐서, 내부 히트싱크(110)를 통해, 그 다음 열이 주변으로 방산되는 유체 채널(122)을 통해 유체를 이동시키고, 유체는 - 이제 냉각됨 - 따라서 전기 구성 요소(302)로부터 열을 다시 흡수하기 위해 내부 히트싱크(110)로 복귀한다. 따라서, 열 교환층에서의 유체 채널(122), 내부 히트싱크(110)에서의 유체 통로(112) 및 변위 디바이스(140)는 폐쇄된 유체 회로를 한정할 수 있다. 더욱이 후술하는 제1 시스템(100)의 하나의 구현에서, 열 교환층(120)은 후술하는 것과 같이 제1 유체 회로를 형성하도록 내부 히트싱크(110)와 연동하는 제1 유체 채널(122)을 한정하고 제2 유체 회로를 형성하도록 내부 히트싱크(110)와 연동하는 제2 유체 채널(222)을 추가로 한정한다. 그러나, 기판은 상응하는 유체 회로들을 한정하도록 임의의 하나 이상의 내부 히트싱크와 연동하는 임의의 다른 수의 별개의 유체 채널 또는 유체 채널들의 별개의 세트를 한정할 수 있다.
열 교환층(120)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 컴퓨팅 디바이스의 디스플레이(330) 위에 배열된다. 디스플레이(330)는 LED 백라이트 LCD 디스플레이, 전자 잉크 디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이와 같은 디지털 디스플레이(330)일 수 있다. 디스플레이(330)는 용량성이거나 저항성의 터치 센서에 결합되는 디지털 디스플레이(330)와 같은 터치스크린일 수도 있다. 그러나, 디스플레이(330)는 임의의 다른 적절한 타입의 디스플레이일 수 있다. 열 교환층(120)은 열 교환층(120)과 디스플레이(330) 사이에 개재되는 별개의 터치 센서(320)층을 갖는 디스플레이(330) 위에 배열될 수도 있다. 그러므로, 열 교환층(120)은 디스플레이(330)로부터 사용자 또는 관찰자에게로 광(예를 들어, 이미지)의 투과를 가능하게 하도록 반투명이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 비정질 글래스, 사파이어, 실리콘, 아크릴 제품 및/또는 폴리카보네이트의 하나 이상의 실질적으로 투명한 층을 포함할 수 있다. 열 교환층(120) 또한 예를 들어, 디스플레이(330) 및/또는 디스플레이(330)에 인접한 베즐(bezel)을 거쳐서 측면으로 유체를 전하는 유체 채널(122)을 한정한다. 그러므로, 열 교환층(120)은 유체 채널(122)(들)이 예를 들어, 사용자의 눈들과 컴퓨팅 디바이스 사이의 12인치의 시거리에서 사용자에 의해 실질적으로 지각할 수 없도록 유체의 굴절률과 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는 재료(들)로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 광의 파장으로 제1 굴절률의 투명 엘라스토머(예를 들어, 실리콘, 폴리카보네이트)층을 포함할 수 있고, 투명 유체(130)는 광의 파장으로 제1 굴절률과 실질적으로 유사한 제2 굴절률의 오일일 수 있다. 열 교환층(120)은 유체와 유체 채널(122) 사이의 연결 지점이 표준 시거리에서 육안(사람 눈)으로 실질적으로 지각할 수 없도록 유체의 광 특성과 실질적으로 부합되는 상이한 굴절률들의 다수의 층, 깊이에 따라 달라지는 굴절률의 단일 층, 설계된 아베수를 갖는 하나 이상의 층 등을 갖는 합성 재료일 수도 있다 . 열 교환층(120)은 유체 채널(122)이 시각적으로 구별하기 어렵도록 실질적으로 작은 단면적인 유체 채널(122)을 한정할 수도 있다. 예를 들어, 유체 채널(122)은 미세 유동 유체 채널의 길이가 미세 유동 유체 채널의 폭 (또는 직경)보다 실질적으로 더 큰, 실질적으로 높은 형상비인 미세 유동 유체 채널일 수 있다.
하나의 구현에서, 열 교환층(120)은 예를 들어, 규산염 글래스, 알칼리-알루니모 규산염 글래스, 알루미늄 질화물, 또는 사파이어의 강성 기판을 포함하며, 강성 기판은 디바이스의 외부면을 한정한다. 이러한 구현에서, 개방된 채널은 에칭되거나, 기계 가공되거나, 몰딩되거나, 기판의 내부면에 형성될 수 있으며, 개방된 채널은 그 다음 디스플레이(330) 또는 다른 터치 센서층을 통해 접합된다. 기판이 그 다음 디스플레이(330) 또는 터치 센서층을 통해 접합될 수 있으며, 기판은 유체 채널(122)을 한정하도록 개방된 채널을 폐쇄한다. 대안적으로, 개방된 채널이 글래스 기판에 형성될 수 있고, 글래스 또는 엘라스토머 폐쇄 패널이 개방된 채널을 폐쇄하도록 기판을 통해 접합될 수 있어, 유체 채널(122)을 형성한다. 이러한 구현에서, 제1 시스템(100)은 내부 히트싱크(110)와 열 교환층(120) 사이에 배열되고 임계 압력을 초과하는 유체 채널(122)의 유체 압력에 응하여 개방되도록 구성되는 압력 완화 밸브를 더 포함할 수 있다. 특히, 압력 완화 밸브는 임계 압력이 유체 채널(122) 내에서 도달될 때, 트립할 수 있어 유체 채널(122) 내의 과도한 유체 압력으로 인해 열 교환층(120)이 금이 가거나 산산 조각나는 것을 방지하도록 유체 채널(122) 내의 유체 압력을 해제한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 유체는 실질적으로 낮은 계수의 열 팽창을 나타낼 수 있거나, 변위 디바이스(140)는 유체 채널(122) 및/또는 유체 통로(112)에 유체 결합되는 압력 센서의 출력에 기반하여 유체 채널(122)을 통한 유체의 흐름 속도를 조작할 수 있다.
다른 구현에서, 열 교환층(120)은 디스플레이(330) (및/또는 터치 센서(320)) 위에 배열되는 기판에 접합되는 엘라스토머 외부 서브층을 포함한다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 (내부 히트싱크 및/또는 변위 디바이스(140)에 유체 결합되는) 각각의 단부에서의 비어들을 갖는 개방된 채널을 한정하는 탄성 기판을 한정할 수 있고, 탄성 외부 서브층은 개방된 채널을 폐쇄하도록 기판에 걸쳐 접합될 수 있어, 유체 채널(122)을 형성한다. 예를 들어, 기판 및 외부 서브층은 2013년 9월 34일자로 출원된 미국 특허 출원 제 14/035,851호(그 전체가 참조로 포함됨)에 설명하는 바와 같이 조립될 수 있다. 그러나, 열 교환층(120)은 미국 특허 출원 제 11/969,848호 및/또는 미국 특허 출원 제 13/414,589호(그 전체가 참조로 본원에 포함됨)에 설명하는 것과 같이 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있고/있거나, 임의의 적절한 외부 또는 유체 채널 기하학적 구조를 한정할 수 있고/있거나, 임의의 적절한 방식으로 제조될 수 있다.
하나의 구현에서, 열 교환층(120)은 연결된 유체 채널들의 세트를 한정한다. 예를 들어, 열 변화층은 병렬 유체 채널들의 세트, 입구 매니폴드(124) 및 출구 매니폴드(126)를 한정할 수 있으며, 유체 채널들의 세트에서의 각각의 유체 채널은 도 6a에 도시된 바와 같이 입구 매니폴드(124)에서 발원하고 출구 매니폴드(126)에서 종단한다. 이러한 예에서, 입구 매니폴드(124) 및 출구 매니폴드(126)는 디지털 디스플레이(330)의 관찰 영역에 인접한 컴퓨팅 디바이스의 베즐 영역 위에 배열될 수 있고, 유체 채널들은 도 6a에 도시된 바와 같이 (예를 들어, 가로 방향 배향으로 볼 때, 디스플레이(330)의 좌측에 근접한) 디스플레이(330)의 제1 측부에서 (예를 들어, 가로 방향 배향으로 볼 때, 디스플레이(330)의 우측에 근접한) 디스플레이(330)의 제2 측부로 연장될 수 있다. 열 교환층(120)은 실질적으로 직선형이고 실질적으로 일정하고 유사한 단면적들의 유체 채널들을 한정할 수 있다. 열 교환층(120)은 구불구불하거나(도 6b에 도시됨), 만곡되거나, 지그재그형이거나 다른 기하학적 구조의 그리고/또는 일정하거나 달라지는 단면의 하나 이상의 유체 채널을 부가적으로 또는 대안적으로 한정할 수 있다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 둥글거나, 정사각형이거나, 직선이거나, 다각형이거나, 타원형의 단면들을 갖는 유체 채널들을 한정할 수 있다. 그러나, 열 교환층(120)은 임의의 다른 형태, 기하학적 구조 또는 단면의 하나 이상의 유체 채널을 한정할 수 있다.
열 교환층(120)은 ? 제1 유체 채널에 실질적으로 수직으로 - 도 6c에 도시된 바와 같이 (예를 들어, 세로 방향 배향으로 볼 때, 디스플레이(330)의 상측에 근접한) 디스플레이(330)의 제3 측부에서 (예를 들어, 세로 방향 배향으로 볼 때, 디스플레이(330)의 하측에 근접한) 디스플레이(330)의 제4 측부로 연장되는 유체 채널들의 제2 세트를 추가로 한정할 수 있다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 내부 히트싱크(110)에 유체 결합되는 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구를 포함하는 제2 유체 채널(222)을 한정할 수 있으며, 제2 유체 채널(222)은 직사각형 관찰 영역의 제1 긴 에지에 근접한 제2 유체 입구 및 제1 긴 에지 반대쪽의 직사각형 관찰 영역의 제2 긴 에지에 근접한 제2 유체 출구로 디지털 디스플레이(330)를 거쳐서 연장된다. 이러한 예에서, 열 교환층(120)은 제2 입구 매니폴드(124) 및 제2 출구 매니폴드(126)에 연결되는 병렬 유체 채널들의 제2 세트를 마찬가지로 한정할 수 있다. 이러한 구현에서, 도 6c에 도시된 것과 같이, 유체 채널들의 제1 세트는 열 교환층(120)의 제1(일정한) 깊이로 설정될 수 있고 제2 유체 채널(222) 또는 유체 채널들의 제2 세트는 제1 깊이와 상이한 열 교환층(120)의 제2 깊이로 설정될 수 있다. 대안적으로, 열 교환층(120)은 유체 채널들이 겹쳐지지만 교차 지점들에서 합류하지 않도록 실질적으로 유사거나 달라지는 깊이들로 유체 채널들의 제1 및 제2 세트들을 한정할 수 있다.
유체 채널(122) (및/또는 유체 채널들의 세트에서의 각각의 유체 채널)은 (예를 들어, 입구에서) 디스플레이(330)의 하나의 에지에 근접한 곳으로부터 (예를 들어, 출구에서) 디스플레이(330)의 반대쪽 에지로 연장될 수 있다. 유체 채널(122)은 디스플레이(330)를 넘어 예를 들어, 디스플레이 경계 또는 베즐 영역으로 연장될 수도 있다. 유체 채널(122)은 디스플레이(330)의 동일 단부 (또는 에지)에서 또는 이것 근처에서 또는 디스플레이(330)의 임의의 다른 영역(들)에서 또는 이것 근처에서 발원하고 종단할 수도 있다. 예를 들어, 유체 채널(122)은 디스플레이(330)의 제1 단부에서의 입구로부터 디스플레이(330)의 반대 단부 쪽으로 선형으로 연장되고, 2개의 90도 굴곡부를 한정하고, 유체 채널(122)이 유체 출구에 결합되는 제1 에지로 복귀할 수 있다. 대안적으로, 제1 유체 채널(122)은 디스플레이(330)의 관찰 영역을 통해 연장될 수 있고, 제2 유체 채널(222)은 디스플레이(330) 관찰 영역에 인접한 베즐을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2 채널은 베즐 영역의 하나의 직선 영역을 통해 구불구불한 경로를 한정할 수 있고, 열 교환층(120)은 각각에서 공통의 매니폴드들에 연결되는 병렬 유체 채널들의 세트를 한정할 수 있다.
열 교환층(120)은 디스플레이(330)의 별개의 영역 또는 교차 영역들 위에 각각 배열되는 다수의 유체 채널 세트를 마찬가지로 한정할 수 있다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 디스플레이(330)의 수개의 별개의(직선) 영역 중 하나를 통해 각각의 유체 채널 세트를 한정할 수 있으며, 별개의 영역들은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 디스플레이(330)에 걸쳐 그리드 패턴(예를 들어, 3 x 6 그리드 어레이)으로 배열된다. 이러한 예에서, 제1 시스템(100)은 사용자가 그의 손들을 컴퓨팅 디바이스를 쥐도록 배치하는 곳에 기반하여 열 교환층(120)에서의 유체 채널들을 통해 유체를 선택적으로 펌핑할 수 있다. 예를 들어, 변위 디바이스(140)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이 사용자의 손들 및 손가락들에 인접한 유체 채널 세트들로의 유체 흐름을 차단하고 사용자의 손들 및 손가락들에 인접하지 않는 열 교환층(120)에서의 다른 유체 채널들로 유체 흐름을 다시 향하게 할 수 있다. 이러한 예에서, 제1 시스템(100)은 디스플레이(330)를 통한 터치 센서(320) 상의 터치들 또는 입력들을 디바이스 상의 사용자의 손들 및 손가락들의 예측된 배치로 변환하고, 이러한 예측된 배치에 기반하여, 가열된 유체를 예측된 현재의 사람 접촉 지점들로부터 떨어져 열 교환층(120)의 특정 영역들로 선택적으로 이동시키도록 유체 채널들과 내부 히트싱크(110) 사이에 일련의 밸브들을 설정하도록 구성되는 프로세서(170)를 더 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이러한 예에서 그리고 후술하는 바와 같이, 프로세서(170)는 ? 디바이스를 통한 사람 접촉 지점들과 연관될 수 있는 - 디바이스의 배향(예를 들어, 세로 방향 배향, 가로 방향 배향)을 검출하도록 모션 센서(예를 들어, 가속도계, 자이로스코프)와 인터페이싱하고 그에 상응하게 유체 채널(122)과 유체 통로(112) 및/또는 변위 디바이스(140) 사이에 밸브들을 설정할 수 있다. 그러나, 열 교환층(120)은 디스플레이(330)를 통한 임의의 다른 형태 또는 기하학적 구조의 또는 임의의 기하학적 구조의 임의의 하나 이상의 부분을 통한 임의의 하나 이상의 유체 채널 세트에서의 임의의 다른 수의 유체 채널을 한정할 수 있다.
하나의 변형에서, 제1 시스템(100)은 디지털 디스플레이(330) 반대쪽의 컴퓨팅 디바이스의 후방 외부면에 걸쳐 배열되는 제2 열 교환층(220)을 더 포함하며, 제2 열 교환층(220)은 제1 유체 채널(122)에 유체 결합되는 제2 유체 채널(222)을 한정한다. 이러한 변형에서, 제2 열 교환층(220)은 예를 들어, 내부 히트싱크(110)에 유체 결합되는 제2 유체 채널(222)과 유사한 기하학적 구조 및 유사한(예를 들어, 투명한) 재료들의 열 교환층(120)과 실질적으로 유사할 수 있다. 그러나, 제2 열 교환층(220)은 임의의 다른 재료 및/또는 기하학적 구조일 수 있다. 따라서, 변위 디바이스(140)는 내부 히트싱크(110)로부터 외부 열 교환층에서의 제1 유체 채널(122)로 그리고 제2 외부 열 교환층에서의 제2 유체 채널(222)로 유체를 동시에 변위할 수 있어, 하나 이상의 전기 구성 요소를 냉각하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 "전방" 및 "후방" 외부면들에 열을 분배한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 변위 디바이스(140)는 후술하는 바와 같이 내부 히트싱크(110)와 제1 유체 채널(122) 사이에서 그리고 내부 히트싱크(110)와 제2 유체 채널(222) 사이에서 선택적으로 순환시킬 수 있다.
장치의 다른 구현에서, 열 교환층(120)은 기판 및 엘라스토머층을 포함하며, 기판은 디지털 디스플레이(330)의 반대쪽의 표면을 거쳐서 연장되는 개방 트로프(trough)를 한정하고, 엘라스토머층은 기판에 결합되는 주변 영역(168) 및 유체 채널(122)을 한정하도록 개방 트로프 위에 배열되는 변형 가능 영역(166)을 포함하고, 변형 가능 영역(166)은 유체 채널(122) 내의 증가된 유체 압력에 응하여 주변 영역(168) 위에서 외측으로 확장되도록 구성된다. 일반적으로 이러한 구현에서, 변형 가능 영역(166)은 외측으로 변형되도록 기능하여, 열 교환층의 외부면 면적을 증가시키고 유체를 벗어나 환경으로의 열 전달을 증가시킨다. 예를 들어, 기판은 각각의 단부에서 매니폴드에 연결되는 일련의 평행한 직선형 트로프들을 한정할 수 있고, 엘라스토머층은 각각의 트로프 위에 변형 가능 영역(166)을 한정할 수 있어 상응하는 유체 채널들 내의 유체 압력이 주변 압력(즉, 기압)을 넘어 상승될 때, 변형 가능 영역들은 열 교환층(120)에 걸쳐 핀들 또는 리브들을 형성하도록 확장된다. 그 다음, 유체 압력이 주변 압력 이하로 강하될 때, 변형 가능 영역들은 열 교환층(120)이 실질적으로 균일한 두께이기 위해 주변 영역(168)과 동일 평면이도록 다시 수축될 수 있어, 디스플레이(330)에 의해 광 출력 미만의 광학 왜곡을 최소화한다. 기판은 미국 특허 출원 제 13/414,589호에 설명하는 것과 같이 변형 가능 영역(166)의 트로프로의 변위를 방지하기 위해 트로프들 위에 배열되는 지지 부재를 한정할 수도 있다. 이러한 구현에서, 열 교환층(120)은 디스플레이(330)에 걸쳐, 디스플레이(330)의 주변 주위에서, 그리고/또는 디스플레이(330)에 인접한 베즐 영역을 통해 변형 가능 영역(166)을 한정할 수 있다. 제2 열 교환층(220)을 포함하는 제1 시스템(100)의 이러한 변형에서, 제2 열 교환층(220)은 제2 기판 및 제2 엘라스토머층을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있으며, 제2 기판은 제2 개방 트로프를 한정하고, 제2 엘라스토머층은 제2 기판에 결합되는 제2 주변 영역(168) 및 제2 유체 채널(222)을 한정하도록 제2 개방 트로프 위에 배열되는 제2 변형 가능 영역(166)을 포함하고, 제2 변형 가능 영역(166)은 제2 유체 채널(222) 내의 증가된 유체 압력에 응하여 제2 주변 영역(168) 위에서 외측으로 확장되도록 구성된다.
전술한 구현에서, 변형 가능 영역(166)은 실질적으로 쌍안정일 수 있으며, 변형 가능 영역(166)은 임계 유체 압력이 유체 채널(122) 내에서 도달될 때까지, 수축된 세팅으로 주변 영역(168)과 실질적으로 동일 평면으로 남으며, 이 지점에서 변형 가능 영역(166)은 유체 압력이 임계 압력 미만으로 다시 강하될 때까지, 확장된 세팅으로 전이한다. 대안적으로, 변형 가능 영역(166)은 유체 채널(122)의 유체 압력과 비례해서 확장될 수 있고, 변위 디바이스(140)는 유체 채널(122)(들) 내의 유체 압력 그리고 그러므로 주변 영역(168) 위의 상응하는 변형 가능 영역(166)(들)의 높이를 조절하기 위해 유체 채널(122)에 결합되는 압력 센서와 인터페이싱할 수 있다.
1.4 유체 연결 지점
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 시스템(100)의 하나의 변형은 내부 히트싱크(110)를 열 교환층(120)에 유체 결합하도록 구성되는 유체 연결 지점(150)을 포함한다. 일반적으로, 유체 연결 지점(150)은 내부 히트싱크(110)의 출구 포트를 열 교환층(120)의 유체 입구에 결합하고 열 교환층(120)의 유체 출구를 내부 히트싱크(110)의 입구 포트에 결합하도록 기능하여, 투명 유체(130)가 디바이스 내의 하나 이상의 전기 구성 요소로부터 열을 흡수하고 열 에너지를 환경으로 방출하도록 흐르는 폐쇄된 유체 루프를 생성한다. 하나의 구현에서, 열 교환층(120)의 유체 입구 및 유체 출구는 미국 특허 출원 제 14/035,851호에 설명하는 바와 같이 열 교환층(120)의 기판을 통한 비어들을 한정할 수 있고, 제1 시스템(100)은 내부 히트싱크(110) 내의 유체 통로(112)의 상응하는 단부에 각각의 비어를 연결하는 하나의 유체 연결 지점(150)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체 연결 지점(150)은 실리콘, PETG 또는 우레탄 결합과 같은 연성 결합을 포함할 수 있거나, 유체 연결 지점(150)은 컴퓨팅 디바이스가 제1 시스템(100)으로 조립될 때, 예를 들어 강성으로 연결하는 수결합 및 암결합을 포함하는 강성 결합을 포함할 수 있다.
유체 연결 지점(150)은 변위 디바이스(140)와 추가로 인터페이싱할 수 있다. 하나의 구현에서, 변위 디바이스(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부 히트싱크(110)의 유체 입구측 또는 내부 히트싱크(110)의 유체 출구측에서, 유체 연결 지점(150)과 함께 배열된다. 유체 연결 지점(150)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 하나 이상의 밸브, 제2 열 교환기층 및/또는 부가 변위 디바이스들과 인터페이싱할 수도 있다.
유체 연결 지점(150)은 사용자 또는 기계가 제1 시스템(100)을 유체로 충전하는 것을 가능하게 하도록 격벽 또는 충전 포트를 포함할 수도 있다. 충전 포트는 사용자 또는 기계에 의한 빠른 액세스를 위해 컴퓨팅 디바이스의 하우징을 통과할 수 있거나, 충전 포트는 컴퓨팅 디바이스 내부에 배열될 수 있으므로, 제1 시스템(100) 내에 유체를 충전하고/하거나, 비우고/비우거나, 변화시키기 위해 컴퓨팅 디바이스의 일부의 분해를 필요로 한다. 유체 연결 지점(150)은 사용자 또는 기계가 제1 시스템(100)에서 유체를 제거하는 것을 가능하게 하도록 배수 포트를 마찬가지로 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 유체 연결 지점(150)은 변위 디바이스(140), 내부 히트싱크(110) 등과 같은 다양한 구성 요소들이 제거되고/되거나, 정비되고/되거나, 보수되고/되거나, 재설치되고/되거나, 교체되는 것을 가능하게 하도록 빠른 연결 해제부들을 포함할 수도 있다.
1.5 변위 디바이스
변위 디바이스(140)는 내부 히트싱크(110)와 외부 열 교환층 사이에서 투명 유체(130)를 순환시키도록 구성된다. 일반적으로, 변위 디바이스(140)는 컴퓨팅 디바이스 내부의 하나 이상의 전기 구성 요소가 열을 환경으로 방산함으로써 냉각될 수 있기 위해 컴퓨팅 디바이스로의 열원으로부터의 열을 컴퓨팅 디바이스의 표면으로 재분배하도록 인클로징된 유체 시스템을 통해 유체를 능동적으로 이동시키도록 기능한다.
변위 디바이스(140)는 미국 특허 출원 제 13/414,589호에 설명하는 것과 같이 단일 방향으로 유체를 밀어내는 (또는 끌어내는) 용적식 펌프일 수 있다. 대안적으로, 변위 디바이스(140)는 미국 특허 출원 제 14/081,519호에 설명하는 것과 같이 간헐적 펌프일 수 있다. 또 대안적으로, 변위 디바이스(140)는 수동 열 파이프를 한정하도록 내부 히트싱크(110)와 연동할 수 있다. 변위 디바이스(140)는 전기 구성 요소(302)에 근접한 곳으로부터 열 교환층(120)으로 가열된 유체를 수동적으로 순환시키고 열 교환층(120)으로부터 다시 전기 구성 요소(302)에 인접한 유체 통로(112)로 냉각된 유체를 복귀시키는 열 사이펀을 형성하도록 내부 히트싱크(110) 및 열 교환층(120)과 연동할 수 있다. 그러므로, 변위 디바이스(140)는 유체에 직접 작용할(즉, 유체와 직접 접촉할) 수 있다. 대안적으로, 변위 디바이스(140)는 예를 들어, 유체를 갖는 저장소를 조작함으로써 제1 시스템(100) 내에서 유체를 간접적으로 변위할 수 있다. 예를 들어, 변위 디바이스(140)는 블래더(bladder)로부터 유체 통로(112)로, 그 다음 유체 채널(122)로, 그리고 다시 블래더로, 또는 그 반대로 유체를 순환시키기 위해 2개의 포트들에서 블래더에 연결되는 단일 방향성의(예를 들어, 체크) 밸브들로 블래더를 팽창하고 수축할 수 있다.
그러나, 변위 디바이스(140)는 임의의 다른 적절한 타입의 능동 또는 수동 펌프일 수 있고 임의의 다른 적절한 방식으로 유체를 제1 시스템(100)을 통해 순환시킬 수 있다. 제1 시스템(100)은 유체를 컴퓨팅 디바이스를 통해 이동시키는 임의의 수의 유사하거나 상이한 펌프를 포함할 수도 있다.
1.6 동적 촉각층
도 3a, 도 3b, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 시스템(100)의 하나의 변형은: 실질적으로 투명 재료이고, 디스플레이(330) 반대쪽의 열 교환층(120) 위에 배열되고, 제2 유체 채널(222) 및 제2 유체 채널(222)에 유체 결합되는 유체 도관(224)을 한정하는 기판(164)으로서, 제2 유체 채널(222)은 유체 채널(122)로부터 유체 결합 해제되는 기판(164); 실질적으로 투명 재료이고, 기판(164)에 결합되는 주변 영역(168) 및 유체 도관(224) 위에 배열되고 기판(164)으로부터 연결 해제되는 변형 가능 영역(166)을 포함하는 촉각층(162); 및 제2 유체 채널(222)에 결합되고 (도 3a에 도시된) 수축된 세팅으로부터 (도 3b에 도시된) 확장된 세팅으로 변형 가능 영역(166)을 전이하기 위해 유체를 유체 채널(122)을 통해 변위하도록 구성되는 제2 변위 디바이스(240)로서, 변형 가능 영역(166)은 확장된 세팅에서 주변 영역(168) 위에서 상승되는 제2 변위 디바이스(240)를 더 포함한다.
일반적으로 이러한 변형에서, 제1 시스템(100)은 컴퓨팅 디바이스의 디스플레이(330) 위에 변형 가능 영역(166)을 한정하며, 변형 가능 영역(166)은 미국 특허 출원 제 13/414,589호에 설명하는 것과 같이 디스플레이(330)를 통해 때때로의 촉각 유도를 제공하도록 간헐적으로 그리고 선택적으로 확장될 수 있다. 하나의 구현에서, 기판(164) 및 촉각층(162)은 열 에너지가 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같이 환경으로 (또는 사용자 또는 컴퓨팅 디바이스와 접촉하는 다른 표면으로) 방산하기 전에, 유체로부터 열 교환층(120)으로 그리고 그 다음 기판(164) 및 촉각층(162)으로 통과하도록 열 교환층(120) 위에 배열된다. 대안적으로, 기판(164) 및 촉각층(162)은 열 교환층(120)과 물리적으로 같은 공간을 차지할 수 있으며, 내부 히트싱크에 결합되는 유체 채널(122) 및 변형 가능 영역(166)과 연통하는 제2 유체 채널(222) 둘 다는 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이 기판(164) 내에 한정된다. 이러한 구현에서, (제1) 유체 채널 및 제2 유체 채널(222)은 별개이고 유체 결합 해제될 수 있으며, 제1 유체 채널(122)은 유체 채널(122)과 내부 히트싱크(110) 사이에서 유체를 순환시키도록 변위 디바이스(140)에 결합되고, 제2 유체 채널(222)은 변형 가능 영역(166)을 확장하고 수축하기 위해 각각 변형 가능 영역(166)쪽으로 그리고 이것으로부터 멀리 (별개의 용적의) 유체를 전하도록 제2 변위 디바이스(240)에 결합된다. 그러나, 기판(164) 및 촉각층(162)은 임의의 다른 적절한 방식으로 제1 시스템(100) 내에 배열되고/되거나 한정될 수 있다.
1.7 밸브
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 시스템(100)의 하나의 변형은 제1 시스템(100)을 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성되는 밸브(142)를 더 포함한다. 예를 들어, 열 교환층(120)이 2개의 별개의 유체 채널 세트를 한정하는 상술한 구현에서, 밸브(142)는 하나의 또는 다른 유체 채널 세트로의 흐름을 선택적으로 차단하도록 2개의 유체 채널 세트 사이의 연결 지점에서 배열될 수 있다.
컴퓨팅 디바이스가 미국 특허 출원 제 13/414,589호에 개시되는 바와 같이 동적 촉각층(162)을 포함하는 하나의 구현에서, 제1 시스템(100)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 시스템(100)의 냉각 부분과 동적 촉각층(162)의 재구성 가능 버튼 사이에 밸브(142)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 교환층(120)은 동적 촉각층(162)과 물리적으로 같은 공간을 차지할 수 있으며, 변위 디바이스(140)는 유체를 인클로징된 유체 시스템을 통해 변위하는 압력 차이를 생성하고, 밸브들의 제1 쌍은 유체 채널들의 서브세트의 각각의 단부에서 유체의 열을 방산하기 위해 디스플레이(330)의 제1 부분을 통해 유체 채널들의 서브세트를 유체가 통과하는 것을 가능하게 하도록 개방되고, 유체 채널들의 각각의 서브세트에서 유체가 수집되는 것을 가능하게 하도록 밸브들의 제2 쌍에서 하나의 밸브는 개방되고 다른 밸브는 폐쇄되어, 유체 채널들의 서브세트에 유체 결합되는 동적 촉각층(162)의 변형 가능 영역(166)을 외측으로 변형한다. 이러한 예에서, 제1 시스템(100)의 유체 채널(122)은 동적 촉각층(162)의 유체 채널과 물리적으로 같은 공간을 차지할 수 있다. 더욱이, 이러한 예에서, 변위 디바이스(140)는 (예를 들어, 동시에) 컴퓨팅 디바이스를 통해 열을 재분배하고 디지털 디스플레이(330) 상의 동적 촉각 오버레이를 조작하도록 둘 다로 유체 시스템에서 유체를 변위할 수 있다.
유체 시스템에서의 밸브(142)는 개방되거나 폐쇄되는 2상태 밸브, 2개의 유체 통로 사이에서 선택하고 2개의 유체 통로 사이에서 유체 흐름을 완전히 폐쇄할 수 있는 3상태 밸브, 또는 임의의 다른 적절한 타입의 밸브일 수 있다. 그러나, 밸브(142)는 실질적으로 불완전할 수도 있으며 즉, 밸브(142)에 걸친 압력 차이의 존재로 100% 미만만큼 유체 흐름을 감소시키거나 누설된다. 하나의 예시적 구현에서, 열 교환층(120)은 디지털 디스플레이(330)를 통한 별개의 전방 열 교환 영역, 베즐 영역, 별개의 측부 열 교환기들 및/또는 (디지털 디스플레이(330) 반대쪽에) 컴퓨팅 디바이스의 후단에 별개의 후방 열 교환 영역을 포함하며, 각각의 별개의 열 교환 영역은 하나 이상의 유체 채널을 포함한다. 예를 들어, 전방 및 후방 열 교환 영역들의 입구들은 제1 위치에서, 컴퓨팅 디바이스가 표면 상에 똑바로 놓여있을 때, 80%의 유체 흐름이 전방 열 교환 영역에 진입하고 30%의 유체 흐름이 후방 열 교환 영역에 진입하는 것을 가능하게 하는 불완전한 2상태 밸브를 통하여 연결될 수 있다. 더욱이 제2 위치에서, 불완전한 2상태 밸브는 도 5에 도시된 바와 같이 (예를 들어, 디스플레이(330)에 열 결합되는 서미스터(180)에 의해 측정되는 상승된 디스플레이 온도들에 의해 결정되는 바와 같이) 디지털 디스플레이(330)가 사용자가 야외에 있는 동안 태양열 가열을 받을 때, 30%의 유체 흐름이 전방 열 교환 영역을 통과하고 80%의 유체 흐름이 후방 열 교환 영역을 통과하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이러한 예시적 구현에서와 같이, 제1 시스템(100)은 불완전한 밸브들로 갖는 유체 시스템의 일정 영역들에 가열된 유체의 우선하는(예를 들어, 80%의) 변위를 구현하고 또한 실질적 냉각 기능성을 달성할 수 있다. 특히, 제1 시스템(100)은 부분들의 또는 더 많은 psi의 유체 압력까지 유체 누설을 억제할 수 있는 고가이고/이거나 큰 밸브들을 필요로 하지 않고 전기 구성 요소(302)로부터의 열을 컴퓨팅 디바이스의 표면에 적당히 분배한다.
변위 디바이스(140)가 미국 특허 출원 제 61/727,083호에 설명하는 바와 같이 간헐적 펌프인 다른 구현에서, 제1 시스템(100)은 변위 디바이스(140)가 개방하고 폐쇄함에 따라, 유체가 단일 방향으로 폐쇄된 유체 루프를 통해 인출되도록 변위 디바이스(140)가 정압 상태와 진공 상태 사이에서 전이함에 따라, 상태들 사이에서 동요하는 2개의 역으로 제어되는 2상태 밸브 또는 3상태 밸브를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 시스템(100)은 제1 시스템(100)을 통해 유체 흐름을 제어하도록 임의의 다른 적절한 방식으로 배열되는 임의의 다른 수의 밸브를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 시스템(100)은 폐쇄된 유체 루프 전체에 걸쳐 임의의 방식으로 배열되는 임의의 수의 밸브를 포함할 수 있다.
1.8 프로세서
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 시스템(100)의 하나의 변형은 전기 구성 요소(302)를 냉각하기 위해 내부 히트싱크(110) 및 열 교환층(120)을 통한 유체의 분배를 제어하는 프로세서(170)를 더 포함한다. 일반적으로, 프로세서(170)는 가속도계, 자이로스코프, 광 센서 또는 카메라, 서미스터(180) 또는 온도 센서(180), 전자파 흡수율(SAR) 센서, 전력 계량기 및/또는 바디 인접 근접 센서와 같은 컴퓨팅 디바이스에서의 하나 이상의 센서로부터의 다양한 출력에 기반하여 제1 시스템(100)에서 변위 디바이스(140) 및/또는 하나 이상의 밸브를 제어하도록 기능한다. 따라서, 센서-기반 냉각 아키텍처는 프로세서(170)가 사용자와 현재 접촉하는 컴퓨팅 디바이스의 부분들로부터 떨어져 가열된 유체를 보내도록 다양한 유체 밸브를 동적으로 제어할 수 있기 위해 사람 근접 및 디바이스 배향의 직접적인, 실시간 검출을 가능하게 할 수 있다. 프로세서(170)는 부가적으로 또는 대안적으로 컴퓨팅 디바이스의 세팅(예를 들어, 클럭 속도)에 기반하여 제1 시스템(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 프로세서(170)는 독립형 제어기이거나 컴퓨팅 디바이스 내에서 전기 구성 요소(예를 들어, CPU)와 물리적으로 같은 공간을 차지할 수 있다.
제1 시스템(100)을 통해 유체를 능동적으로 순환시키는 변위 디바이스(140)의 하나의 구현에서, 변위 디바이스(140)는 일정한(즉, 단일) 흐름 속도 또는 가변의 흐름 속도로 작동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 시스템(100)은 제1 시스템(100) 내의 유체 압력을 결정하기 위해 유체 채널(122)에 결합되는 압력 센서로부터 유체 압력 데이터 그리고/또는 변위 디바이스(140)에 연결되는 모터 구동기로부터 전력 인출 데이터를 수집하는 프로세서(170)를 포함할 수 있고, 프로세서(170)는 따라서 그에 상응하게 변위 디바이스(140)로 공급되는 상당한 양의 전력을 변경함으로써 제1 시스템(100)을 통한 유체의 흐름 속도에 대한 전력을 조정하는 피드백 제어를 구현할 수 있다. 마찬가지로, 프로세서(170)는 컴퓨팅 디바이스 내의 하나 이상의 위치에서 목표 온도를 달성하기 위해 제1 시스템(100)을 통한 (예를 들어, 변위 디바이스(140)의 전력 소모에 비례하는) 흐름 속도를 조정하도록 폐쇄된 루프 피드백을 구현하기 위해 디바이스 전체에 걸쳐 배열되는 하나 이상의 열 센서와 인터페이싱할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(170)는 전기 구성 요소(302)에서의 온도, 디지털 디스플레이(330)에 걸친 온도 기울기, 및 유체 회로 내의 유체 압력에 기반하여 유체 회로를 통한 흐름 속도를 조정하도록 비례 적분 미분(PID) 제어를 구현할 수 있다. 특히 이러한 예에서, 프로세서(170)는 전기 구성 요소(302)(예를 들어, 집적 회로(302))의 측정된 온도에 상응하는 작동 압력으로 내부 히트싱크(110)와 유체 채널(122) 사이에서 투명 유체(130)를 순환시키도록 변위 디바이스(140)를 제어할 수 있다.
하나의 구현에서, 열 교환층(120)은 각각 디지털 디스플레이(330)를 통한 열 교환 영역을 한정하는 다수의 별개의 유체 채널 (또는 별개의 유체 채널 세트들)을 포함한다. 예를 들어, 디스플레이(330)의 관찰 영역은 직사각형일 수 있고, 열 교환층(120)은 내부 히트싱크(110)를 갖는 제1 유체 회로를 한정하는 관찰 영역의 각각의 짧은 단부를 따른 열 교환 영역을 포함할 수 있고 열 교환층(120)은 내부 히트싱크(110)를 갖는 제2 유체 회로를 한정하는 관찰 영역의 각각의 긴 단부를 따른 열 교환 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 프로세서(170)는 컴퓨팅 디바이스의 배향을 검출하도록 컴퓨팅 디바이스 내의 가속도계 및/또는 자이로스코프 (또는 다른 모션 또는 위치 센서)와 인터페이싱할 수 있고, 프로세서(170)가 컴퓨팅 디바이스가 (도 4b에 도시된) 세로 방향 배향으로 있는 것을 검출할 때, 프로세서(170)는 제2 유체 회로를 통한 유체 흐름을 폐쇄하고 제1 유체 회로를 통한 유체 흐름을 개방하도록 제1 시스템(100) 내의 하나 이상의 밸브의 상태를 설정할 수 있어, 세로 방향 배향으로 사용자의 손(들)과 접촉할 것 같은 디지털 디스플레이(330) 위의 영역들에서 열 방산을 제한한다. 마찬가지로, 프로세서(170)가 컴퓨팅 디바이스가 (도 4a에 도시된) 가로 방향 배향으로 있는 것을 검출할 때, 프로세서(170)는 제1 유체 회로를 통한 유체 흐름을 폐쇄하고 제2 유체 회로를 통한 유체 흐름을 개방하도록 제1 시스템(100)에서 하나 이상의 밸브의 상태를 설정할 수 있어, 컴퓨팅 디바이스가 가로 방향 배향으로 있을 때, 사용자의 손(들)과 접촉할 것 같은 디지털 디스플레이(330) 위의 영역들에서 열 방산을 제한한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 프로세서(170)는 디바이스의 현재 배향을 판단하기 위해 컴퓨팅 디바이스 내의 하나 이상의 센서 내에서 인터페이싱할 수 있고, 프로세서(170)는 컴퓨팅 디바이스의 표면들로부터 대류를 통한 목표 열 유속과 부합하도록 하나 이상의 밸브를 통해 유체 흐름을 분배하기 위해 제1 시스템(100)과 하나 이상의 밸브의 상태를 이후에 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(170)는 디바이스가 실질적으로 직립하게 유지될 때, 디바이스의 전방 및 후단면들 그리고 디바이스가 수평 표면 상에서 똑바로 배치될 때, 디바이스들의 전방 및 측부들과 같은 컴퓨팅 디바이스의 실질적으로 수직 및 상향 대향면들로 유체를 우선적으로 분배하도록 제1 시스템(100) 내의 밸브 상태들을 설정할 수 있다. 특히 이러한 예에서, 제1 시스템(100)은 예를 들어, 상술한 것과 같이 디바이스의 디지털 디스플레이(330)를 통해, 디바이스의 후방면을 통해, 그리고/또는 디바이스의 측부들을 통해 다수의 열 교환층을 포함할 수 있으며, 이 모두는 내부 히트싱크 및 밸브(142)를 통하여 디바이스 내에서 하나 이상의 전기 구성 요소에 유체 결합될 수 있고, 프로세서(170)는 컴퓨팅 디바이스의 표면들에 걸쳐서 원하는 온도 분포 및/또는 열 유속에 따라 제1 시스템(100) 전체에 걸쳐 유체를 분배하도록 제1 시스템(100)에서 밸브들을 선택적으로 개방하고 폐쇄할 수 있다. 마찬가지로, 프로세서(170)는 디바이스의 표면들에 걸쳐 온도 분포를 측정하고/하거나 추정하도록 컴퓨팅 디바이스 전체에 걸쳐 배열되는 온도 센서들과 인터페이싱할 수 있고, 프로세서(170)는 디바이스의 표면들에 걸쳐 실질적으로 균일한 온도 (또는 다른 원하는 온도 기울기)를 달성하도록 제1 시스템(100)을 통한 유체 흐름을 분배하기 위해 밸브들 및/또는 변위 디바이스(140)를 조작할 수 있다.
프로세서(170)는 사용자와 접촉하는 디바이스 상의 영역들을 검출하도록 디바이스 내에서 터치 센서(320)와 추가로 인터페이싱할 수 있고 프로세서(170)는 내부 히트싱크(110)로부터 사용자와의 접촉의 영역들로부터 제거되는 유체 채널들을 통해 가열된 유체를 이동시키도록 제1 시스템(100) 내의 하나 이상의 밸브를 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(170)는 디바이스가 사용자의 바지 주머니에 있으며 디스플레이(330)가 사용자의 피부에 면한다는 것을 판단하기 위해 터치 센서(320), 근접 센서 및/또는 컴퓨팅 디바이스 내의 임의의 다른 센서와 인터페이싱할 수 있고, 프로세서(170)는 따라서 디스플레이(330) 위의 열 교환층(120)으로의 유체 흐름을 폐쇄하고 내부 히트싱크(110)로부터 디스플레이(330)의 반대쪽의 컴퓨팅 디바이스의 후단 위에 배열되는 제2 열 교환층(220)으로 가열된 유체를 재라우팅할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(170)는 컴퓨팅 디바이스 상에 사용자의 손 및/또는 손가락들의 배치를 판단하기 위해 디바이스를 통해 다양한 근접 센서와 인터페이싱할 수 있고, 프로세서(170)는 사용자의 손 및/또는 손가락들에서 떨어져 유체 흐름을 라우팅하도록 제1 시스템(100) 내의 하나 이상의 밸브를 제어할 수 있어, 전기 구성 요소(302)로부터 사용자의 손 및/또는 손가락들로의 열의 방산을 제한하거나 방지한다. 프로세서(170)는 디바이스 배향 및 근접 이벤트들의 이력을 저장하고/하거나 액세스하고 특정 모바일 컴퓨팅 디바이스의 다양한 사용 시나리오에 대한 응답을 개선하기 위해 기계 학습을 추가로 구현할 수도 있다.
전술한 구현들에서, 부가 유체 채널들 및/또는 열 교환층들은 예를 들어, 하나 이상의 밸브를 통하여 공통 내부 히트싱크에 유체 결합될 수 있고, 프로세서(170)는 제1 시스템(100) 전체에 걸쳐 유체를 선택적으로 분배하도록 하나 이상의 밸브의 위치를 조작할 수 있다. 대안적으로, 각각의 부가 유체 채널들 및/또는 열 교환층들은 별개의 내부 히트싱크 및 별개의 변위 디바이스에 유체 결합될 수 있고, 프로세서(170)는 예를 들어, 상술한 방법들 또는 기법들 중 임의의 것에 따라 제1 시스템(100) 전체에 걸쳐 유체를 선택적으로 분배하도록 다양한 변위 디바이스에 선택적으로 전력 공급할 수 있다. 일 예에서, 내부 히트싱크(110)는 제1 폐쇄된 유체 루프를 한정하기 위해 전기 구성 요소(302)의 일측 상에 배열되고 디지털 디스플레이(330) 및 변위 디바이스(140) 위에 배열되는 열 교환층(120)과 연동하고, 전기 구성 요소(302)의 반대측 상의 제2 내부 히트싱크는 제2 폐쇄된 유체 루프를 한정하기 위해 컴퓨팅 디바이스 및 제2 변위 디바이스(240)의 후단면 상에 배열되는 제2 열 교환층(220)과 연동하며, 제1 폐쇄된 유체 루프 및 제2 폐쇄된 유체 루프는 개별적으로 그리고 따로따로 프로세서(170)에 의해 제어된다. 이러한 예에서, 프로세서(170)는 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스 배향 또는 컴퓨팅 디바이스 상의 사용자 손 배치에 기반하여 각각의 폐쇄된 유체 루프의 구성 요소들을 독립적으로 제어할 수 있다. 그러나, 제1 시스템(100)은 임의의 다른 적절한 방식으로 배열되는 임의의 수의 내부 히트싱크, 열 교환층, 센서, 밸브 및/또는 변위 디바이스를 포함할 수 있다.
다른 구현에서, 제1 시스템(100)은 디지털 디스플레이(330)를 통해 열 교환층(120), (도 5에 도시된) 디스플레이(330)의 반대쪽의 컴퓨팅 디바이스의 후단을 통해 제2 열 교환층(220) 그리고 컴퓨팅 디바이스의 측부를 통해 제3 열 교환 영역을 포함한다. 이러한 구현에서, 프로세서(170)는 디바이스의 작동 동안 디지털 디스플레이(330)에 걸친 온도 증가를 측정하도록 디지털 디스플레이(330)에 열 결합되는 서미스터(180)와 인터페이싱한다. 프로세서(170)가 임계 온도를 초과하는 디스플레이 온도를 식별할 때, 프로세서(170)는 디스플레이(330) 위의 제1 열 교환층으로부터 열이 디스플레이(330)를 냉각하기 위해 환경으로 방산되는 디바이스의 후단에서의 제2 열 교환층(220)으로 가열된 유체를 이동시키도록 제1 시스템(100) 내의 하나 이상의 밸브를 조작한다. 일 예에서, 프로세서(170)는 따라서 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스가 태양 직사광이 있는 데서 사용될 때, 디스플레이(330)의 태양열 가열 동안 디지털 디스플레이(330)를 냉각하도록 제1 시스템(100) 내의 하나 이상의 밸브를 제어할 수 있다.
또 다른 구현에서, 프로세서(170)는 전기 구성 요소(302)의 온도를 측정하기 위해 전기 구성 요소(302)에 열 결합되는 서미스터(180)와 인터페이싱한다. 일 예에서, 전기 구성 요소(302)의 온도가 임계 온도를 초과할 때, 프로세서(170)는 내부 히트싱크(110)로부터 열 교환층(120)으로 가열된 유체를 펌핑하도록 변위 디바이스(140)를 턴'온'하여, 전기 구성 요소(302)를 냉각한다. 다른 예에서, 프로세서(170)는 전기 구성 요소(302)에서의 더 높은 측정된 온도에 응하여 변위 디바이스(140) 속도를 증가시키고 전기 구성 요소(302)에서의 더 낮은 측정된 온도에 응하여 변위 디바이스(140) 속도를 감소시키는 것을 포함하여 전기 구성 요소(302)의 온도에 기반하여 유체 흐름 속도 또는 변위 디바이스(140)의 ‘속도’를 제어한다. 또 다른 예에서, 프로세서(170)는 전기 구성 요소(302)의 클럭 속도 및 변위 디바이스(140)의 속도를 동적으로 그리고 비례해서 조정하여, (클럭 속도에 비례할 수 있는) 전기 구성 요소(302)의 열 출력과 비례해서 제1 시스템(100)을 통한 열 유속을 증가시킨다.
집적 회로(302)(예를 들어, 프로세서, 마이크로제어기, 디스플레이 드라이버)의 전력 소모가 컴퓨팅 전력(예를 들어, 부하, 클럭 속도) 및 온도에 비례할 수 있으므로, 제1 시스템(100)은 전술한 구현에서와 같이, 컴퓨팅 디바이스의 배터리 수명을 실질적으로 희생하지 않고 증가되는 컴퓨팅 전력을 가능하게 하도록 집적 회로(302)를 냉각할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제1 시스템(100)은 더 낮은 용량(예를 들어, 더 저렴한) 집적 회로(302)를 냉각할 수 있어, 컴퓨팅 디바이스의 배터리 수명 및/또는 집적 회로(302)의 캘린더 수명을 실질적으로 희생하지 않고 더 낮은 용량 집적 회로(302)가 비냉각된, 더 높은-용량(예를 들어, 더 고가의) 집적 회로(302)에 더 필적하는 레벨 컴퓨팅 전력을 달성하는 것을 가능하게 한다.
마찬가지로 다른 구현에서, 프로세서(170)는 컴퓨팅 디바이스 내에 배열되는 배터리(310)의 온도를 검출하기 위해 서미스터(180)와 인터페이싱한다. 일 예에서, 배터리(310)의 온도가 임계 온도를 초과할 때, 프로세서(170)는 배터리(310)를 냉각하기 위해 배터리(310)에 인접하게 배열되는 내부 히트싱크를 통해 유체를 이동시키도록 밸브 상태들을 설정하고 변위 디바이스(140)를 턴'온'한다. 다른 예에서, 프로세서(170)는 더 높은 측정된 배터리(310) 온도들에 응하여 변위 디바이스(140)를 통한 흐름 속도를 증가시키고 더 낮은 측정된 배터리 온도들에 응하여 변위 디바이스(140)를 통한 흐름 속도를 감소시키는 것을 포함하여 배터리(310)의 온도에 기반하여 유체 속도 또는 변위 디바이스(140)의 ‘속도’를 제어한다. 따라서 이러한 구현에서, 제1 시스템(100)은 상술한 바와 같이 배터리(310)를 능동적으로 냉각함으로써 충전율, 방전율을 증가시키거/시키거나, 단기적으로 컴퓨팅 디바이스 내부의 배터리의 성능을 개선하고 장기적으로 배터리(310)의 캘린더 수명을 개선할 수 있다.
추가의 구현에서, 내부 히트싱크(110)는 컴퓨팅 디바이스 내의 내부 스피커 상에 배열되고/되거나, 이것에 인접하고/하거나, 이것에 근접한 열 교환 영역을 포함하고, 변위 디바이스(140)는 스피커 내의 전기 기계적 드라이버를 능동적으로 냉각하도록 내부 스피커로부터 디스플레이(330)를 통한 열 교환층(120)으로 가열된 유체를 이동시킨다. 예를 들어, 사용자가 컴퓨팅 디바이스에서의 스피커를 통해 음악을 재생하거나 전화 통화에 관여할 때, 프로세서(170)는 스피커에 열 결합되는 제2 내부 열 교환기를 통해 유체를 라우팅하도록 제1 시스템(100) 내의 하나 이상의 밸브의 상태를 설정할 수 있어, 스피커를 냉각한다. 따라서 이러한 구현에서, 제1 시스템(100)은 스피커 내의 전기 기계적 스피커 드라이버를 냉각함으로써 스피커가 더 양호한 주파수 응답으로 더 큰, 덜 왜곡된 음성을 출력하는 것을 가능하게 할 수 있다. 제1 시스템(100)은 부가적으로 또는 대안적으로 더 낮은 품질 스피커를 능동적으로 냉각함으로써 더 높은 품질(예를 들어, 더 고가의) 스피커에 의한 음성 출력에 필적하는 음성을 더 낮은 품질(예를 들어, 더 저렴한) 스피커가 출력하는 것을 가능하게 할 수 있다.
유체 시스템은 (예를 들어, 유체 연결 지점(150)을 통하여) 유체에 유체 결합되는 압력 센서를 포함할 수도 있고, 프로세서(170)는 유체 압력의 예기치 않은 강하에 응하여 유체 시스템의 누설을 검출하고 변위 디바이스(140)로의 전력을 차단할 수 있다. 프로세서(170)는 사용자에게 그러한 오작동을 통지하도록 컴퓨팅 디바이스의 디스플레이(330) 상에 나타내어지는 시각 경고문과 같은 경고문을 발하거나 경보를 작동시킬 수도 있다.
제1 시스템(100)은 열 교환층(120)으로부터의 열 전달의 속도를 증가시키기 위해 열 교환층(120) 위의 공기를 능동적으로 변위하도록 구성되는 팬 또는 송풍기와 같은 하나 이상의 공기 디스터버(disturber)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 프로세서(170), 밸브(들)(142), 내부 히트싱크(110), 열 교환층(120), 변위 디바이스(140) 및/또는 공기 디스터버(들)은 컴퓨팅 디바이스 상에 또는 이것에 임의의 다른 방식으로 배열될 수 있고 컴퓨팅 디바이스 내의 하나 이상의 전기 구성 요소를 능동적으로 냉각하도록 임의의 다른 방식으로 기능할 수 있다.
2. 제2 시스템 및 응용들
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 제2 시스템(500)은: 컴퓨팅 디바이스 내에 배열되고, 컴퓨팅 디바이스의 외부 하우징으로 연장되고, 캐비티(518), 제1 부스트로피돈식(boustrophedonic) 유체 채널(511) 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)을 포함하는 폐쇄된 유체 회로를 한정하는 기판(510)으로서, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)은 집적 회로에 인접한 기판(510)의 제1 영역에 걸쳐 한정되고, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 기판(510)의 주변에 근접한 기판(510)의 제2 영역에 걸쳐 한정되는 기판(510); 폐쇄된 유체 회로 내의 대량의 유체(520); 캐비티(518)에 걸쳐 배열되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 작동 가능한 다이아프램(532)을 포함하는 변위 디바이스(530)로서, 다이아프램(532)은 제1 위치에서 캐비티(518)로 팽창되고 제2 위치에서 캐비티(518)로부터 멀리 팽창되는 변위 디바이스(530); 및 폐쇄된 유체 회로를 통해 대량의 유체(520)를 펌핑하기 위해 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램(532)을 진동시키도록 변위 디바이스(530)에 전력 공급하는 전력 공급기(540)를 포함한다.
상술한 제1 시스템(100)과 마찬가지로, 제2 시스템(500)은 전기 구성 요소에 근접한 영역 내지 내부 구조체의 주변 근처이고/이거나 컴퓨팅 디바이스의 하우징에 인접한 영역 사이에서 컴퓨팅 디바이스 내의 내부 구조체(즉, 기판(510))를 통해 유체를 순환시킴으로써 컴퓨팅 디바이스 내의 하나 이상의 전기 구성 요소를 냉각하도록 기능한다. 특히, 제2 시스템(500)은 열원(즉, 집적 회로) 근처의 유체 채널로부터 히트싱크(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스의 하우징) 근처의 유체 채널로 유체를 순환시키고 그 다음 다시 되돌림으로써 컴퓨팅 디바이스 내의 열을 재분배하도록 기능한다.
상술한 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스는 셀룰러폰, 스마트폰, 태블릿, 랩탑 컴퓨터, 디지털 시계, PDA, 개인용 음악 플레이어 또는 작동 동안 열을 출력하는 디스플레이 및 전기 회로를 포함하는 임의의 다른 적절한 타입의 전자 및/또는 컴퓨팅 디바이스일 수 있다.
2.1 기판(510)
제2 시스템(500)의 기판(510)은 컴퓨팅 디바이스 내에 배열되고, 컴퓨팅 디바이스의 외부 하우징으로 연장되고, 캐비티, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511) 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)을 포함하는 폐쇄된 유체 회로를 한정한다. 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)은 집적 회로에 인접한 기판(510)의 제1 영역에 걸쳐 한정되고, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 기판(510)의 주변에 근접한 기판(510)의 제2 영역에 걸쳐 한정된다. 일반적으로, 기판(510)은 컴퓨팅 디바이스 내에 배열되고 유체가 컴퓨팅 디바이스 내에 열 에너지를 재분배하도록 펌핑될 수 있는 폐쇄된 내부 유체 회로를 한정한다. 특히, 기판(510)은 집적 회로(즉, 열원)로부터 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511) 내에서 유체로 열 에너지(즉, 열)를 전도하고 컴퓨팅 디바이스의 하우징으로와 같이 기판(510)의 주변에 근접한 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 내에서 유체 밖으로 열 에너지를 전도한다. 그러므로, 제2 시스템(500)의 기판(510)은 상술한 제1 시스템(S100)의 내부 히트싱크와 유사한 구조체를 한정할 수 있다.
하나의 구현에서, 기판(510)은 평면 구조체를 열에 관해 한정하고, 기판(510)의 넓은 평탄면은 컴퓨팅 디바이스 내의 집적 회로를 지지하는 인쇄 회로 기판에 열 결합된다. 이러한 구현에서, 기판(510)은 집적 회로 아래에 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)을 한정할 수 있다. 예를 들어, 기판(510)은 집적 회로의 풋프린트(footprint)에 인접하고 이것과 정렬되는 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)을 한정할 수 있다. 대안적으로, 기판(510)은 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)을 통과하는 유체가 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에서 히트싱크로 열을 방출하기 전에, 다수의 집적 회로 및/또는 다른 전기 구성 요소로부터 이러한 열을 흡수하도록 컴퓨팅 디바이스 내의 다수의 집적 회로 및/또는 다른 전기 구성 요소에 인접한 평면 구조체의 영역에 걸쳐서와 같이 평면 구조체의 더 큰 영역에 걸쳐 연장되는 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)을 한정할 수 있다.
또 대안적으로, 기판(510)은 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 통과하는 유체가 기판(510)의 주변 근처의 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)을 통해 열을 방출하기 전에, 제2 전기 구성 요소로부터 이러한 열을 흡수하도록 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에 유체 결합되고 제2 전기 구성 요소(예를 들어, 제2 집적 회로, 배터리)에 인접한 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 한정할 수 있다. 기판(510)은 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 통과하는 유체가 기판(510)의 주변 근처의 제4 부스트로피돈식 유체 채널을 통해 열을 방출하기 전에, 제2 전기 구성 요소로부터 이러한 열을 흡수하도록 제2 전기 구성 요소(예를 들어, 제2 집적 회로, 배터리)에 인접하고 제4 부스트로피돈식 유체 채널에 결합되는 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 포함하는 제2 폐쇄된 유체 루프를 마찬가지로 한정할 수 있다.
유사 구현에서, 기판(510)은 2개의 인쇄 회로 기판 사이에 개재될 수 있으며, 각각의 인쇄 회로 기판은 집적 회로를 지지한다. 이러한 구현에서, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)은 집적 회로들 둘 다에 인접한 기판(510)의 영역에 걸쳐 연장될 수 있다. 대안적으로, 기판(510)은 제1 인쇄 회로 기판 상에 배열되는 제1 집적 회로에 인접한 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)을 한정할 수 있고, 기판(510)은 제2 인쇄 회로 기판 상에 배열되는 제2 집적 회로에 인접한 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 한정할 수 있으며, 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)은 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)과 함께 폐쇄된 유체 회로를 형성하도록 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에 유체 결합되거나, 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)은 기판(510) 내에 제2 별개의 폐쇄된 유체 회로를 형성하도록 제4 부스트로피돈식 유체 채널에 결합된다.
그러므로, 기판(510)은 컴퓨팅 디바이스의 작동 동안 전기 구성 요소에서 생성되는 열이 기판(510)을 통해 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511) 내의 유체로 전해지도록 컴퓨팅 디바이스 내에 전기 구성 요소에 인접한 제1(열원) 부스트로피돈식 유체 채널을 한정한다. 그러므로, 기판(510)은 또한 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)로 펌핑되는 가열된 유체가 기판(510)의 외부 영역으로, 하우징으로 또는 컴퓨팅 디바이스의 다른 주변 구조체로 덤핑되어, 유체가 전기 구성 요소로부터 더 많은 열을 흡수하기 위해 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)로 복귀하기 전에 유체를 냉각하도록 기판(510)의 주변에 근접한 제2(히트싱크) 부스트로피돈식 유체 채널을 한정한다. 기판(510)은 다른 전기 구성 요소들에 인접하고 폐쇄된 유체 회로 내에 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에 유체 결합되는 다른 열원 부스트로피돈식 유체 채널들을 한정할 수도 있거나, 기판(510)은 다른 전기 구성 요소들에 인접하고 제2 별개의 폐쇄된 유체 회로를 한정하도록 다른 히트싱크 부스트로피돈식 유체 채널에 유체 결합되는 다른 열원 부스트로피돈식 유체 채널들을 한정할 수 있다. 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)은 기판(510)의 제1 영역에 걸쳐 다수의 병렬 별개 유체 채널을 한정할 수도 있으며, 별개의 유체 채널들은 각각의 단부에서 매니폴드들에서 종단하거나 직접 캐비티(518)로 종단하며; 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 기판(510)의 제2 영역에 걸쳐 다수의 병렬 (또는 비병렬) 유체 채널을 마찬가지로 한정할 수 있다. 그러나, 기판(510)은 컴퓨팅 디바이스 내에서 임의의 다른 배열로 임의의 다른 수의 별개의 또는 유체 결합된 부스트로피돈식 유체 채널을 한정할 수 있다.
제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)은 예를 들어, 사인 곡선형이거나 구불구불한 패턴으로 제1 영역에 걸친 병렬 진동 구획들의 제1 밀도를 한정할 수 있고, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 제2 영역에 걸친 병렬 진동 구획들의 제2 밀도를 한정할 수 있으며, 제2 밀도는 제1 밀도보다 더 크다. 이러한 구현에서, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)의 단면적은 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)을 통한 흐름 속도가 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)을 통한 흐름 속도 미만이도록 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)의 단면적보다 더 클 수 있어, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)의 주변 근처의 기판(510)의 비교적 큰 면적에 걸쳐 유체의 하위 부피가 전자 구성 요소 (또는 실질적으로 작은 풋프린트)에 인접한 기판(510)의 영역을 통과하는 기간을 증가시키고 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에서의 유체를 확산시킨다. 대안적으로, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)은 제1 단면적을 한정할 수 있고, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 제1 단면적보다 더 큰 제2 단면적을 한정할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 (그리고 다른) 부스트로피돈식 유체 채널들은 임의의 다른 형태, 경로 및/또는 단면일 수 있고 임의의 다른 크기 또는 기하학적 구조의 기판(510)의 상응하는 영역들에 걸쳐 한정될 수 있다.
기판(510)은 또한 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)과 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 사이에 캐비티를 한정한다. 일반적으로, 캐비티(518)는 다이아프램의 작동이 기판(510)을 통해 유체를 이동시키도록 변위 디바이스(530)의 다이아프램(532)과 폐쇄된 유체 회로 사이에 인터페이스를 한정한다. 일 예에서, 캐비티(518)는 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)의 일단부에 직접 결합되고 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)의 일단부에 직접 결합되고, 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)의 반대 단부들은 폐쇄된 유체 회로를 형성하도록 연결된다. 다른 예에서, 기판(510)은 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)과 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 사이에 배열되는 공급 도관(516) 및 복귀 도관(517)을 한정하고, 캐비티(518)는 공급 도관(516)과 복귀 도관(517) 사이에서 한정되고 이것들에 유체 결합된다.
기판(510)이 평면 구조체(예를 들어, 평면 시트)를 한정하는 하나의 구현에서, 캐비티(518)는 평면 구조체의 넓은 면에 수직인 축을 갖는 원통형 보어를 한정한다. 이러한 예에서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 것과 같이, 캐비티(518)는 따라서 평면 시트의 일측 상에 개방될 수 있고, 다이아프램(532)은 개방된 보어에 걸쳐 배열될 수 있어, 폐쇄된 유체 회로를 시일링한다.
다른 구현에서, 기판(510)은 일단부에서 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)에 그리고 반대 단부에서 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에 각각 결합되는 공급 도관(516) 및 복귀 도관(517)을 한정한다. 이러한 구현에서, 기판(510)은 공급 도관(516)과 복귀 도관(517) 사이에 크로스 오버 파이프 또는 크로스 오버 비어의 형태로 캐비티(518)를 한정하고, 다이아프램(532)은 복귀 도관(517)으로부터 공급 도관(516)을 분리하도록(즉, 시일링하도록) 크로스 오버 파이프 또는 크로스 오버 비어 내에 배열된다. 그러나, 기판(510)은 임의의 다른 형태 또는 기하학적 구조이거나 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)에 임의의 다른 방식으로 유체 결합되는 캐비티(518)를 한정할 수 있다.
그러므로, 캐비티(518)는 입구에서 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)에 유체 결합될 수 있고 출구에서 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에 유체 결합될 수 있다. 입구는 캐비티(518) 쪽으로 연장되는 입구 베인을 추가로 한정할 수 있고, 출구는 캐비티(518)로부터 멀리 연장되는 출구 베인을 한정할 수 있어 다이아프램(532)이 제2 위치로부터 제1 위치로 전이함에 따라(예를 들어, 다이아프램(532)이 캐비티(518)로 낮아짐에 따라) 유체가 캐비티(518)로부터 출구로 우선적으로 변위되고 다이아프램(532)이 제1 위치로부터 제2 위치로 전이함에 따라(예를 들어, 다이아프램(532)이 캐비티(518) 밖으로 이동함에 따라) 유체가 입구로부터 캐비티(518)로 우선적으로 변위된다. 그러나, 기판(510)은 임의의 다른 수동적 특징부를 한정하거나 - 입구, 출구, 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512), 또는 임의의 다른 기하학적 구조의 캐비티를 한정하여 - 다이아프램(532)이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 진동함에 따라 캐비티(518)를 통한 단일 방향 흐름을 유발할 수 있다.
상술한 내부 히트싱크와 같이, 기판(510)은 금속 구조체(예를 들어, 알루미늄, 구리), 폴리머 구조체 또는 임의의 다른 적절한 재료의 구조체일 수 있다. 예를 들어, 기판(510)은 캐비티(518) 및 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)을 한정하도록 함께 적층되고 접합되는 (동일한 재료 또는 다른 재료들의) 다수의 층을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 기판(510)의 제1 층은 개방된 구조체들로서 제 위치에 형성되는 캐비티(518) 및 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)과 함께 우레탄으로 주조될 수 있고, 제2 캐스트 또는 압출층은 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)을 폐쇄하도록 제1 층을 통해 접합될 수 있어, 기판(510)을 형성한다. 캐비티(518) 및 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)은 대안적으로 기계 가공되거나, 스탬핑되거나, 하나 이상의 서브층으로 형성될 수 있으며, 하나 이상의 서브층은 이후에 기판(510)을 형성하도록 조립된다. 유사 예에서, 기판은 개방된 채널들을 폐쇄하도록 함께 납땜되는 알루미늄의 2개의 별개의 시트 - 하나 또는 둘 다가 개방된 채널들을 한정함 ? 로 형성될 수 있어, 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들을 한정한다. 그러나, 기판(510)은 폐쇄된 유체 루프를 형성하도록 임의의 다른 방식으로 제조되는 임의의 다른 열 전도성 재료일 수 있다.
기판(510)은 컴퓨팅 디바이스 내에서 하나 이상의 구조체에 장착될 수 있다. 예를 들어, 기판(510)은 컴퓨팅 디바이스의 하우징에 기계적으로 고정될 수 있다. 기판(510)은 부가적으로 또는 대안적으로 인쇄 회로 기판, 하우징, 배터리 또는 컴퓨팅 디바이스 내의 디스플레이 또는 터치스크린의 후단면에 열 전도성 접착제로 접합될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 기판(510)의 일부는 디바이스 내의 열 평면 상에 배열되고/되거나 이것에 열 결합될 수 있거나, 기판(510)은 디바이스의 하우징 쪽으로 연장되지만 이것으로부터 연결 해제되고 열 에너지를 하우징으로 (전도하기보다는 오히려) 방사할 수 있다. 그러나, 기판(510)은 컴퓨팅 디바이스 내에 임의의 다른 방식으로 배열되거나 장착될 수 있다.
2.2 대량의 유체(520)
제2 시스템(500)의 대량의 유체(520)는 폐쇄된 유체 회로 내에 포함된다. 일반적으로, 대량의 유체(520)는 폐쇄된 유체 회로를 통해 순환하는 동안, 컴퓨팅 디바이스 내의 열원(즉, 집적 회로)으로부터 열 에너지를 흡수하고 컴퓨팅 디바이스의 다른 구조체(즉 하우징)로 열 에너지를 폐기하도록 기능한다. 예를 들어, 대량의 유체(520)는 물, 알콜, 오일(예를 들어, 실리콘 오일) 또는 금속 유체(예를 들어, 갈린스탄(Galinstan) 또는 수은)일 수 있다. 그러나, 대량의 유체(520)는 임의의 다른 하나 이상의 타입의 액체들 또는 기체들을 포함할 수 있다.
2.3 변위 디바이스 및 전력 공급기(540)
제2 시스템(500)의 변위 디바이스(530)는 캐비티(518)에 걸쳐 배열되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 작동 가능한 다이아프램을 포함하며, 다이아프램(532)은 제1 위치에서 캐비티(518)로 팽창되고 제2 위치에서 캐비티(518)로부터 멀리 팽창된다. 더욱이, 제2 시스템(500)의 전력 공급기(540)는 폐쇄된 유체 회로를 통해 대량의 유체(520)를 펌핑하기 위해 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램(532)을 진동시키도록 변위 디바이스(530)에 전력 공급한다.
일반적으로, 전력 공급기(540)는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램(532)의 위치를 진동시키기 위해 변위 디바이스(530)에 전력을 공급하도록 기능하여, 캐비티(518)의 유효 용적을 바꾸고 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)과 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 사이에서 유체를 펌핑한다. 특히 작동 동안, 유체는 다이아프램(532)이 제1 위치로 이동함에 따라, (우선적으로) 캐비티(518)로부터 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)로 변위되고 유체는 다이아프램(532)이 제2 위치로 다시 이동함에 따라, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)로부터 캐비티(518)로 변위된다. 전력 공급기(540)는 계속해서 변위 디바이스(530)에 전력 공급하여, 폐쇄된 유체 회로 내에서 유체 순환을 유발하기 위해 제1 세팅과 제2 세팅 사이에서 앞뒤로 다이아프램(532)을 진동시킨다.
하나의 구현에서, 변위 디바이스(530)는 다이아프램(532) 위에 배열되는 압전층(534)을 포함하고, 전력 공급기(540)는 폐쇄된 유체 회로를 통해 유체를 펌핑하기 위해 압전층(534)에 걸쳐 전압 퍼텐셜을 진동시킨다. 예를 들어, 전력 공급기(540)는 도 11에 도시된 것과 같이 폐쇄된 유체 회로를 통해 유체의 제1 흐름 속도를 유발하기 위해 제1 주파수로 낮은 전압과 높은 전압 사이에서 압전층(534)에 걸쳐 전압 퍼텐셜을 진동시킬 수 있다. 이러한 구현에서, 전력 공급기(540)는 흐름 속도를 조정하기 위해 압전층(534)에 걸쳐 전압 퍼텐셜의 진동 주파수를 조정할 수도 있다. 예를 들어 도 9a에 도시된 바와 같이, 제2 시스템(500)은 집적 회로에 열 결합되는 온도 센서(550)(예를 들어, 서미스터)를 포함할 수 있고, 전력 공급기(540)는 더 높은 온도들이 온도 센서(550)에 의해 집적 회로에서 측정됨에 따라, 진동 주파수를 감소시킴으로써 (또는 증가시킴으로써) 흐름 속도를 증가시킬 수 있다. 이러한 예에서, 전력 공급기(540)는 부가적으로 또는 대안적으로 진동들 사이에서 다이아프램(532)의 편향의 크기를 증가시키기 위해 압전층(534)에 걸친 전압 차이를 증가시킬 수 있어, 다이아프램 진동 주기 당 용적 변위 (그리고 그러므로 폐쇄된 유체 회로를 통한 흐름 속도)를 증가시킨다. 전력 공급기(540)는 전압 플립들 사이에서 압전층(534)에 걸친 전압 대기 시간을 증가시켜 진동들 사이에서 다이아프램(532)의 편향의 크기를 마찬가지로 증가시킬 수도 있다.
전술한 구현에서, 압전층(534)은 다이아프램(532)을 통해 접합되거나, 다이아프램(532) 위에 성장되거나, 다이아프램(532)의 층들 사이에 배열되거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 다이아프램(532)에 결합될 수 있다.
다른 구현에서, 변위 디바이스(530)는 도 12에 도시된 바와 같이 벨크랭크 및 연결 로드를 통하여 (회전 엑추에이터(536)의 중심 근처에서) 다이아프램(532)에 결합되는 - 전기 기계적 회전 모터와 같은 - 회전 엑추에이터(536)를 포함한다. 이러한 구현에서, 전력 공급기(540)는 다이아프램(532)을 회전시키도록 회전 엑추에이터(536)에 전력을 제공하여, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램(532)을 변형한다. 유사 구현에서, 변위 디바이스(530)는 다이아프램(의 중심)과 접촉하는 캠에 결합되는 출력 샤프트를 갖는 회전 엑추에이터(536)를 포함한다. 따라서, 전력 공급기(540)가 회전 엑추에이터(536)에 전력을 제공함에 따라, 캠의 로브는 회전 동안 다이아프램(532)을 주기적으로 내리누르고 해제하여, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램(532)을 전이한다. 변위 디바이스는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램을 구동하기 위해 공압, 유압, 전자기 또는 다른 적절한 타입의 엑추에이터를 대안적으로 포함할 수 있다.
전술한 구현 및 다른 것들에서, 변위 디바이스는 부가 다이아프램들(예를 들어, 제2 다이아프램 및 제3 다이아프램)을 더 포함할 수 있고, 변위 디바이스 내의 엑추에이터는 (예를 들어, 연동 펌프와 유사한) 변위 디바이스의 다이아프램들(즉, "단계들")을 통해 유체를 표시하도록 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램들을 선택적으로 전이할 수 있다. 그러나, 변위 디바이스(530)는 임의의 다른 적절한 방식으로 제1 위치와 제2 위치 사이에서 다이아프램(532)을 진동시키도록 구성되는 임의의 다른 적절한 타입의 엑추에이터를 포함할 수 있다.
다이아프램(532)은 캐비티(518) 위에 또는 내에 배열되고 따라서 폐쇄된 유체 루프 내에 대량의 유체(520)를 시일링하거나 폐쇄된 유체 루프의 부분들을 분리하도록 기능한다. 예를 들어, 캐비티(518)가 기판(510)의 넓은 면에 수직인 축을 갖는 원통형 보어를 한정하는 상술한 구현에서, 다이아프램(532)은 다이아프램(532)의 주변 주위에 기판(510)의 넓은 면에 접합되는 엘라스토머층을 포함할 수 있다. 대안적으로, 다이아프램(532)은 기판(510)의 풋프린트에 가까운 치수들의 엘라스토머 시트를 포함할 수 있고, 엘라스토머 시트는 기판(510)에 걸쳐 그리고 따라서 다이아프램(532)을 통해 완전히 접합될 수 있다. 따라서 이러한 예에서, 다이아프램(532)은 제1 위치로의 전이 동안 캐비티(518) 쪽으로 내측으로 당겨질 수 있고, 다이아프램(532)은 제2 위치로의 전이 동안 캐비티(518)로부터 외측으로 당겨질 수 있다.
다른 예에서, 기판(510)이 공급 도관(516)과 복귀 도관(517) 사이에 개재되는 캐비티(518)를 한정하는 상술한 구현에서, 다이아프램(532)은 도 11에 도시된 바와 같이, 캐비티(518) 내에 배열될 수 있어, 복귀 도관(517)으로부터 공급 도관(516)을 유체 격리한다. 이러한 예에서, 다이아프램(532)은 제1 위치로의 전이 동안 복귀 도관(517) 쪽으로 당겨질 수 있고 제2 위치로의 전이 동안 공급 도관(516) 쪽으로 당겨질 수 있다.
다이아프램(532)은 기판(510)에 화학적으로 또는 기계적으로 접합되거나, (예를 들어, 기계 스크류들로) 기판(510)에 기계적으로 고정되거나, 인터페이스 맞춤으로 캐비티(518)로 압착되거나, (예를 들어, 캐비티(518)의 주변 주위에 다이아프램(532)을 압축하는 압축링으로) 캐비티(518)로 또는 캐비티(518)를 통해 클램핑되거나, 캐비티(518)로 압착되는 오버사이즈화된 시일들 또는 o링들 사이에 개재되거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 캐비티(518)에 결합될(예를 들어, 캐비티(518) 내에 배열되거나 위에 배열될) 수 있다. 다이아프램(532)은 금속, 폴리머, 석영, 글래스, 또는 다른 재료 또는 재료들의 조합일 수도 있다.
전력 공급기(540)는 따라서 배터리, 프로세서, 모터 구동기, 스위치, 트랜지스터, 클럭 및/또는 상술한 것과 같이 변위 디바이스(530)의 작동을 제어하도록 제2 시스템(500)에 특정하거나 컴퓨팅 디바이스로 통합되는 임의의 다른 적절한 전기 구성 요소를 포함할 수 있다.
그러나, 제2 시스템(500)은 미국 특허 출원 제 14/081,519호에 설명하는 것과 같이 임의의 다른 적절한 타입의 변위 디바이스를 포함할 수 있다.
2.5 밸브들
제2 시스템(500)의 하나의 변형은 폐쇄된 유체 도관을 통한 유체 흐름을 제어하도록 폐쇄된 유체 도관을 따라 배열되는 하나 이상의 밸브를 포함한다.
하나의 구현에서, 제2 시스템(500)은 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)과 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 사이에 배열되는 체크(즉, 일방향) 밸브를 포함하며, 체크 밸브는 폐쇄된 유체 회로를 통한 제1 방향으로의 유체 흐름을 지체시키고 제1 방향의 반대의 제2 방향으로 폐쇄된 유체 회로를 통한 유체 흐름을 가능하게 하도록 기능한다. 따라서, 전력 공급기(540)가 다이아프램(532)을 진동시키도록 변위 디바이스(530)를 작동시킴에 따라, 체크 밸브는 폐쇄된 유체 회로를 통해 단일 방향 유체 흐름을 유지하고 실질적으로 역류를 방지한다. 예를 들어, 체크 밸브는 볼 타입 체크 밸브, 다이아프램 타입 체크 밸브 또는 임의의 다른 적절한 타입의 체크 밸브를 포함할 수 있다. 체크 밸브는 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511) 내에, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 내에, 캐비티(518)의 입구 또는 출구에 또는 폐쇄된 유체 회로를 따른 임의의 다른 위치에 배열될 수도 있다.
다른 구현에서, 제2 시스템(500)은 도 11에 도시된 바와 같이 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)과 캐비티(518) 사이에 배열되는 제1 밸브(560) 및 캐비티(518)와 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 사이에 배열되는 제2 밸브(561)를 포함한다. 이러한 구현에서, 제1 및 제2 밸브들(560, 561)은 상술한 바와 같이 체크 밸브들이고, (즉, 제1 밸브(560)의 출구가 제2 밸브(561)의 입구 쪽으로 향하는 상태로) 폐쇄된 유체 회로를 통한 단일 방향 유체 흐름을 유지하도록 폐쇄된 유체 회로를 따라 배향될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 밸브들(560, 561)은 전기 기계적으로 작동될 수 있고, 전력 공급기(540)는 다이아프램(532)의 진동들과 시간 맞춰(예를 들어, 같은 위상에서) (180°로 위상이 맞춰진) 제1 및 제2 밸브들(560, 561)을 선택적으로 개방하고 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급기(540)는 다이아프램(532)이 제1 위치로부터 제2 위치로 전이하기 시작함에 따라(즉, 캐비티(518)의 유효 용적이 감소하기 시작함에 따라) 제1 밸브(560)가 개방되고 제2 밸브(561)가 폐쇄되고, 다이아프램(532)이 제2 위치로부터 제1 위치로 전이하기 시작함에 따라(즉, 캐비티(518)의 유효 용적이 증가하기 시작함에 따라) 제1 밸브(560)가 폐쇄되고 제2 밸브(561)가 개방되도록 변위 디바이스(530) 및 제1 및 제2 밸브들(560, 561)을 제어할 수 있다.
전술한 구현에서, 전력 공급기(540)는 제1 밸브(560)에 대하여 제2 밸브(561)의 작동의 위상 그리고/또는 다이아프램(532)의 작동에 대하여 제1 및 제2 밸브들(560, 561)의 작동의 위상들을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 변위 디바이스(530)가 제1(낮은) 주파수로 작동될 때, 다이아프램(532)이 제1 위치의 "하사점"에 도달할 때에만, 제1 밸브(560)는 개방되기 시작할 수 있고 제2 밸브(561)는 폐쇄되기 시작할 수 있다. 그러나 이러한 예에서, 변위 디바이스(530)가 제1 주파수보다 더 큰 제2 주파수로 작동될 때, 다이아프램(532)이 제1 위치의 하사점에 도달하기 전에, 제1 밸브(560)는 개방되기 시작할 수 있고 제2 밸브(561)는 폐쇄되기 시작할 수 있어 다이아프램(532)이 하사점에 도달하고 제2 위치로 다시 전이를 시작하면, 제1 밸브(560)가 완전히 개방되고 제2 밸브(561)가 완전히 폐쇄되어, 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)로부터 캐비티(518)로 유체를 인출한다. 상세하게는 이러한 예에서, 낮은 다이아프램 진동 주파수로, 제1 밸브(560)는 ~0°의 위상에서 개방될 수 있고 제2 밸브(561)는 ~180°의 위상에서 작동될 수 있고, 높은(더 높은) 다이아프램 진동 주파수로, 제1 밸브(560)는 ~? 10°의 위상에서 개방될 수 있고 제2 밸브(561)는 ~170°의 위상에서 작동될 수 있다. 그러나 이러한 구현에서, 전력 공급기(540)는 임의의 다른 적절한 방식으로 제1 및 제2 밸브들(560, 561) 및 변위 디바이스(530)를 제어할 수 있다.
또 다른 구현에서, 기판(510)은 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이 제어 가능 밸브(560)에 의해 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)에 유체 결합되는 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 포함한다. 하나의 예시적 구현에서, 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)은 기판(510)의 주변 근처의 기판(510)의 히트싱크 영역 위에 배열되고, 밸브(560)는 캐비티(518)의 출구에 결합되는 입구, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)의 입구에 결합되는 제1 출구, 및 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)의 입구에 결합되는 제2 출구를 갖는 이중 출구 전기 기계적 밸브를 포함한다. 이러한 예시적 구현에서, 밸브(560)는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 선택적으로 전이될 수 있으며, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 제1 상태에서 캐비티(518)에 개방되고 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)은 제1 상태에서 캐비티(518)에 폐쇄되고, 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)은 제2 상태에서 캐비티(518)에 개방되고 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)은 제2 상태에서 캐비티(518)에 폐쇄된다. 이러한 예시적 구현에서, 밸브(560)는 따라서 집적 회로로부터 기판(510)의 다른 영역들로 그리고 따라서 컴퓨팅 디바이스의 다양한 영역들(예를 들어, 표면들)로의 열 에너지의 분배를 제어하도록 기판(510)의 히트싱크 영역들을 통해 부스트로피돈식 유체 채널들을 선택적으로 개방하고 폐쇄하도록 작동될 수 있다. 예를 들어 상술한 바와 같이, 밸브(560)는 사용자의 손이 컴퓨팅 디바이스의 현재 배향으로 있지 않는 것으로 예상되는 경우, 예를 들어, 통합된 표면으로부터 컴퓨팅 디바이스의 외부면에 인접한 기판(510)의 영역으로 열을 분배하도록 컴퓨팅 디바이스의 배향에 기반하여 폐쇄된 유체 회로의 부분들을 통해 유체를 선택적으로 분배하도록 제어될 수 있다.
유사 예시적 구현에서, 밸브(560)는 예를 들어, 폐쇄된 유체 루프의 길이를 선택적으로 증가시키고 감소시키기 위해 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)로의 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 선택적으로 개방하고 폐쇄하도록 폐쇄된 유체 루프 내에 배열될 수 있다. 예를 들어 상술한 바와 같이, 밸브(560)는 집적 회로의 온도가 임계 온도 미만일 때, 제1 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널들(511, 512)을 통해서만 유체 흐름을 유지하도록 폐쇄될 수 있어, 폐쇄된 유체 루프를 통한 특정 흐름 속도로 유체를 이동시키는데 필요한 압력을 제한한다. 이러한 예에서, 밸브(560)는 그 다음 유체가 제3 부스트로피돈식 유체 채널(513)을 통해 또한 흐르는 것을 가능하게 하도록 개방될 수 있어, 특정 흐름 속도를 유지하기 위해 더 높게 요구된 유체 압력에서일지라도, 폐쇄된 유체 회로의 길이 및 제2 시스템(500)의 냉각 용량을 증가시킨다. 따라서, 밸브(560)는 집적 회로의 검출된 온도에 기반하여 제어될 수 있다.
기판(510)은 부가적으로 또는 대안적으로 상술한 바와 같이 예를 들어, 제2 집적 회로에 인접한 기판(510)의 열원 영역을 통해 제4 부스트로피돈식 유체 채널을 한정할 수 있다. 따라서, 제2 시스템(500)은 제2 집적 회로의 온도를 제어하기 위해(예를 들어, 선택적으로 감소시키기 위해) 제4 부스트로피돈식 유체 채널을 통한 유체 흐름을 제어하도록 마찬가지로 제어되는 밸브를 포함할 수도 있다. 그러나, 제2 시스템(500)은 폐쇄된 유체 루프를 통한 유체 흐름을 제어하도록 임의의 다른 방식으로 수동적으로 또는 능동적으로 작동되는 임의의 다른 밸브를 포함할 수 있다.
2.6 제2 변위 디바이스(580)
도 13에 도시된 바와 같이, 제2 시스템(500)의 하나의 변형에서, 폐쇄된 유체 회로는 제2 캐비티(519), 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)로부터 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)로 유체를 전하는 공급 도관(516), 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)로부터 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)로 유체를 전하는 복귀 도관(517)을 포함한다. 캐비티(518)는 공급 도관(516)을 따라 기판(510)에 한정되고, 제2 캐비티(519)는 복귀 도관(517)을 따라 기판(510)에 한정된다. 이러한 변형에서, 제2 시스템(500)은 또한 제2 캐비티(519)에 걸쳐 배열되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 작동 가능한 제2 다이아프램(581)을 포함하는 제2 변위 디바이스(580)를 포함하고, 제2 다이아프램(581)은 제1 위치에서 제2 캐비티(519)로 팽창되고 제2 위치에서 제2 캐비티(519)로부터 멀리 팽창된다. 일반적으로 이러한 변형에서, 제2 시스템(500)은 폐쇄된 유체 루프를 통해 유체를 펌핑하기 위해 (제1) 변위 디바이스 내에서 연동하는 제2 변위 디바이스(580)를 포함한다. 예를 들어, 전력 공급기(540)는 제2 다이아프램(581)이 제2 위치에 있을 때, 다이아프램(532)이 제1 위치에 있고 제2 다이아프램(581)이 제1 위치에 있을 때, 다이아프램(532)이 제2 위치에 있도록 180°의 위상에서 변위 디바이스(530) 및 제2 변위 디바이스(580)에 전력 공급할 수 있다. 그러나, 제2 시스템(500)은 폐쇄된 유체 회로를 통한 유체 흐름을 포함하도록 컴퓨팅 디바이스 내에서 임의의 다른 방식으로 배열되는 임의의 다른 타입 및 수의 변위 디바이스들을 포함할 수 있다.
2.7 열 교환층
상술한 바와 같이, 제2 시스템(500)의 기판(510)은 상술한 제1 시스템(100)의 내부 히트싱크와 유사한 구조체들을 포함하고 유사한 기능들을 산출할 수 있다. 그러므로, 제2 시스템(500)의 하나의 변형은 컴퓨팅 디바이스의 디지털 디스플레이의 관찰면에 걸쳐 배열되는 열 교환층을 포함할 수 있고, 기판(510)의 폐쇄된 유체 회로는 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스로 통합되는 디스플레이를 통해 집적 회로로부터 컴퓨팅 디바이스의 외부면으로 열 에너지를 재분배하도록 열 교환층에 유체 결합될 수 있다. 예를 들어 상술한 바와 같이, 열 교환층은 투명 재료이고 디지털 디스플레이의 일부를 거쳐서 연장되는 유체 채널을 한정할 수 있다. 이러한 예에서, 유체 채널은 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512)에 유체 결합되는 유체 입구 및 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511)에 유체 결합되는 유체 출구를 포함할 수 있다. 따라서, 열 교환층 및 캐비티(518)의 유체 채널, 기판(510)의 제1 부스트로피돈식 유체 채널(511), 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널(512) 등은 따라서 폐쇄된 유체 회로를 한정할 수 있다. 그러나, 제2 시스템(500)은 임의의 다른 적절한 타입 또는 형태의 열 교환기를 포함할 수 있고, 기판(510) 내의 유체 구조체들은 집적 회로로부터 멀리 열 에너지를 분배하고 (이러한 열 에너지를 환경으로 방산하도록) 디바이스 내의 임의의 하나 이상의 열 교환기에 유체 결합될 수 있다.
당업자가 앞선 상세한 설명 및 도면들과 청구항들로부터 인지할 것인 바와 같이, 변경들 및 변화들이 이하의 청구항들에서 한정되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 행해질 수 있다.

Claims (45)

  1. 디지털 디스플레이를 포함하는 컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템으로서:
    상기 집적 회로에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로를 한정하는 내부 히트싱크;
    상기 디지털 디스플레이의 관찰면에 걸쳐 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 상기 디지털 디스플레이의 일부를 거쳐서 연장되는 유체 채널을 한정하는 열 교환층으로서, 상기 유체 채널은 상기 유체 통로의 상기 제1 단부에 결합되는 유체 입구 및 상기 유체 통로의 상기 제2 단부에 결합되는 유체 출구를 포함하는 열 교환층;
    투명 유체; 및
    상기 내부 히트싱크와 상기 유체 채널 사이에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되는 변위 디바이스를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환층은 상기 디지털 디스플레이 위에 배열되는 터치 센서에 접합되는 글래스 기판을 포함하며, 상기 글래스 기판 및 상기 터치 센서층은 상기 유체 채널을 한정하도록 연동하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내부 히트싱크와 상기 열 교환층 사이에 배열되고 임계 압력을 초과하는 상기 유체 채널의 유체 압력에 응하여 개방되도록 구성되는 압력 완화 밸브를 더 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환층은 직사각형 관찰 영역을 한정하는 상기 디지털 디스플레이 위에 배열되며, 상기 유체 채널은 상기 직사각형 관찰 영역의 제1 짧은 에지에 근접한 상기 유체 입구 및 상기 제1 짧은 에지의 반대쪽의 상기 직사각형 관찰 영역의 제2 짧은 에지에 근접한 상기 유체 출구로 상기 디지털 디스플레이를 거쳐서 연장되는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열 교환층은 상기 내부 히트싱크에 유체 결합되는 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구를 포함하는 제2 유체 채널을 한정하며, 상기 제2 유체 채널은 상기 직사각형 관찰 영역의 제1 긴 에지에 근접한 상기 제2 유체 입구 및 상기 제1 긴 에지 반대쪽의 상기 직사각형 관찰 영역의 제2 긴 에지에 근접한 상기 제2 유체 출구로 상기 디지털 디스플레이를 거쳐서 연장되는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 상기 컴퓨팅 디바이스가 가로 방향 위치로의 상기 직사각형 관찰 영역으로 배향될 때, 상기 내부 히트싱크와 상기 유체 채널 사이에서 상기 투명 유체를 순환시키고 상기 컴퓨팅 디바이스가 세로 방향 위치로의 상기 직사각형 관찰 영역으로 배향될 때, 상기 내부 히트싱크와 상기 제2 유체 채널 사이에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 상기 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에 배열되는 밸브를 포함하고, 상기 컴퓨팅 디바이스 내에 배열되는 모션 센서의 출력에 응하여 상기 밸브의 위치를 설정하도록 구성되는 프로세서를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 상기 컴퓨팅 디바이스에 걸친 온도 기울기에 기반하여 상기 내부 히트싱크와 상기 유체 채널 사이에서 그리고 상기 내부 히트싱크와 상기 제2 유체 채널 사이에서 상기 투명 유체를 선택적으로 순환시키도록 구성되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 디스플레이의 반대쪽의 상기 컴퓨팅 디바이스의 전면 외부면에 걸쳐 배열되는 제2 열 교환층을 더 포함하며, 상기 제2 열 교환층은 제1 유체 채널에 유체 결합되는 제2 유체 채널을 한정하며, 상기 변위 디바이스는 상기 디지털 디스플레이의 온도가 임계 온도를 초과할 때, 상기 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환층은 병렬 유체 채널들의 세트, 입구 매니폴드 및 출구 매니폴드를 한정하며, 상기 유체 채널들의 세트는 상기 유체 채널을 포함하고, 상기 유체 채널들의 세트에서의 각각의 유체 채널은 상기 입구 매니폴드에서 발원하고 상기 출구 매니폴드에서 종단하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 입구 매니폴드 및 상기 출구 매니폴드는 상기 디지털 디스플레이의 관찰 영역에 인접한 상기 컴퓨팅 디바이스의 베즐 영역 위에 배열되는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이의 반대쪽의 상기 열 교환층 위에 배열되고, 제2 유체 채널 및 상기 제2 유체 채널에 유체 결합되는 유체 도관을 한정하는 실질적으로 투명 재료의 기판으로서, 상기 제2 유체 채널은 상기 유체 채널로부터 유체 결합 해제되는 기판,
    실질적으로 투명 재료이고, 상기 기판에 결합되는 주변 영역 및 상기 유체 도관 위에 배열되고 상기 기판으로부터 연결 해제되는 변형 가능 영역을 포함하는 촉각층, 및
    상기 제2 유체 채널에 결합되고 수축된 세팅으로부터 확장된 세팅으로 상기 변형 가능 영역을 전이하기 위해 상기 유체 채널을 통해 유체를 변위하도록 구성되는 제2 변위 디바이스로서, 상기 변형 가능 영역은 상기 확장된 세팅에서 상기 주변 영역 위에서 상승되는 제2 변위 디바이스를 더 포함하는, 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환층은 기판 및 엘라스토머층을 포함하며, 상기 기판은 상기 기판의 표면을 거쳐서 연장되는 개방 트로프를 한정하고, 상기 엘라스토머층은 상기 기판의 표면에 결합되는 주변 영역 및 상기 유체 채널을 한정하도록 상기 개방 트로프 위에 배열되는 변형 가능 영역을 포함하며, 상기 변형 가능 영역은 상기 유체 채널 내의 증가된 유체 압력에 응하여 상기 주변 영역 위에서 외측으로 확장되도록 구성되는, 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 상기 집적 회로의 측정된 온도에 상응하는 작동 압력으로 상기 내부 히트싱크와 상기 유체 채널 사이에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되는, 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 변위 디바이스 및 상기 내부 히트싱크는 수동 열 파이프를 한정하도록 연동하는, 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환층은 광의 파장으로 제1 굴절률의 투명 엘라스토머를 포함하고, 상기 투명 유체는 상기 광의 파장으로 상기 제1 굴절률과 실질적으로 유사한 제2 굴절률의 오일을 포함하는, 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내부 히트싱크는 상기 집적 회로를 인클로징하기 위해 상기 컴퓨팅 디바이스 내의 인쇄 회로 기판과 연동하도록 구성되는 쉘(shell)을 포함하며, 상기 변위 디바이스는 상기 집적 회로를 투명 유체로 침수시키도록 구성되는, 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 내부 히트싱크는 상기 집적 회로로부터 전자기 간섭을 차폐하도록 구성되는 금속 구조체를 포함하는, 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 내부 히트싱크는 상기 집적 회로에 인접한 상기 유체 채널 내에서 일련의 내부 베인들을 한정하며, 상기 베인들은 상기 유체 통로를 통한 상기 투명 유체의 흐름의 방향과 실질적으로 평행하게 연장되는, 시스템.
  20. 디지털 디스플레이를 포함하는 컴퓨팅 디바이스 내에서 전기 구성 요소를 냉각하기 위한 시스템으로서:
    상기 전기 구성 요소에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로를 한정하는 내부 히트싱크;
    상기 디지털 디스플레이 위에 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 제1 유체 회로를 한정하도록 상기 내부 히트싱크와 연동하는 제1 유체 채널을 한정하고, 제2 유체 회로를 한정하도록 상기 내부 히트싱크와 연동하는 제2 유체 채널을 한정하는 열 교환층;
    투명 유체; 및
    제1 위치에서 상기 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 응하여 상기 제1 회로 내에서 상기 투명 유체를 순환시키고 제2 위치에서 상기 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 응하여 상기 제2 회로 내에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되는 변위 디바이스를 포함하는, 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에 배열되는 밸브를 포함하고, 센서 및 프로세서를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 센서의 출력에 기반하여 상기 컴퓨팅 디바이스의 배향을 검출하고 상기 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 기반하여 상기 밸브의 위치를 설정하도록 구성되는, 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 가로 방향 배향에 가까운 상기 제1 위치에서 상기 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 응하여 상기 제1 회로 내에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되고, 상기 변위 디바이스는 세로 방향 배향에 가까운 상기 제2 위치에서 상기 컴퓨팅 디바이스의 검출된 배향에 응하여 상기 제2 회로 내에서 상기 투명 유체를 순환시키도록 구성되는, 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1 유체 채널은 상기 디스플레이의 관찰 영역을 통해 연장되고, 상기 제2 유체 채널은 상기 디스플레이의 관찰 영역에 인접한 베즐을 통해 연장되는, 시스템.
  24. 컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템으로서:
    상기 집적 회로에 열 결합되고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 유체 통로를 한정하는 내부 히트싱크;
    상기 컴퓨팅 디바이스의 외부면에 걸쳐 배열되고, 유체 채널을 한정하는 열 교환층으로서, 상기 유체 채널은 상기 유체 통로의 상기 제1 단부에 결합되는 유체 입구 및 상기 유체 통로의 상기 제2 단부에 결합되는 유체 출구를 포함하는 열 교환층;
    유체; 및
    상기 내부 히트싱크와 상기 유체 채널 사이에서 상기 유체를 순환시키도록 구성되는 변위 디바이스를 포함하는, 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 열 교환층은 상기 컴퓨팅 디바이스의 불투명 영역 및 상기 컴퓨팅 디바이스 내의 디지털 디스플레이의 관찰면에 걸치고, 상기 유체 채널은 상기 디지털 디스플레이의 일부를 거쳐서 연장되는, 시스템.
  26. 컴퓨팅 디바이스 내에서 집적 회로를 냉각하기 위한 시스템으로서:
    상기 컴퓨팅 디바이스 내에 배열되고, 상기 컴퓨팅 디바이스의 외부 하우징으로 연장되고, 캐비티, 제1 부스트로피돈식 유체 채널 및 제2 부스트로피돈식 유체 채널을 포함하는 폐쇄된 유체 회로를 한정하는 기판으로서, 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 집적 회로에 인접한 상기 기판의 제1 영역에 걸쳐 한정되고, 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 기판의 주변에 근접한 상기 기판의 제2 영역에 걸쳐 한정되는 기판;
    상기 폐쇄된 유체 회로 내의 대량의 유체;
    상기 캐비티에 걸쳐 배열되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 작동 가능한 다이아프램을 포함하는 변위 디바이스로서, 상기 다이아프램은 상기 제1 위치에서 상기 캐비티로 팽창되고 상기 제2 위치에서 상기 캐비티로부터 멀리 팽창되는 변위 디바이스; 및
    상기 폐쇄된 유체 회로를 통해 대량의 유체를 펌핑하기 위해 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 다이아프램을 진동시키도록 상기 변위 디바이스에 전력 공급하는 전력 공급기를 포함하는, 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 변위 디바이스는 상기 다이아프램 위에 배열되는 압전층을 포함하며, 상기 전력 공급기는 제1 흐름 속도로 상기 폐쇄된 유체 회로를 통해 유체를 펌핑하기 위해 제1 주파수로 압전층에 걸친 전압 퍼텐셜을 진동시키는, 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 기판은 평면 시트를 한정하고, 상기 캐비티는 상기 평면 시트의 넓은 면에 수직인 축을 한정하는 원통형 보어를 포함하는, 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 집적 회로에 열 결합되는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 전력 공급기는 상기 온도 센서에서의 제1 검출된 온도에 응하여 상기 제1 주파수로 상기 압전층에 걸친 상기 전압 퍼텐셜을 진동시키고, 상기 전력 공급기는 상기 제1 검출된 온도보다 더 큰 상기 온도 센서에서의 제2 검출된 온도에 응하여 상기 제1 주파수 미만의 제2 주파수로 상기 압전층에 걸친 상기 전압 퍼텐셜을 진동시키는, 시스템.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 폐쇄된 유체 회로는 제2 캐비티, 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널로부터 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널로 유체를 전하는 공급 도관, 및 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널로부터 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널로 유체를 전하는 복귀 도관을 포함하며, 상기 캐비티는 상기 공급 도관을 따라 상기 기판에 한정되며, 상기 제2 캐비티는 상기 복귀 도관을 따라 상기 기판에 한정되고, 상기 제2 캐비티에 걸쳐 배열되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 작동 가능한 제2 다이아프램을 포함하는 제2 변위 디바이스를 더 포함하며, 상기 제2 다이아프램은 상기 제1 위치에서 상기 제2 캐비티로 팽창되고 상기 제2 위치에서 상기 제2 캐비티로부터 멀리 팽창되는, 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 전력 공급기는 상기 변위 디바이스 및 상기 제2 변위 디바이스에 전력 공급하며, 상기 다이아프램은 상기 제2 다이아프램이 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 위치에 있고 상기 다이아프램은 상기 제2 다이아프램이 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 위치에 있는, 시스템.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 폐쇄된 유체 회로는 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널과 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널 사이에 배열되는 공급 도관 및 복귀 도관을 포함하고, 상기 기판은 상기 공급 도관과 상기 복귀 도관 사이에 상기 캐비티를 한정하며, 상기 다이아프램은 상기 캐비티 내에 배열되고, 상기 공급 도관 및 상기 복귀 도관을 분리하고, 상기 제1 위치에서 상기 복귀 도관 쪽으로 팽창되고 상기 제2 위치에서 상기 공급 도관 쪽으로 팽창되는, 시스템.
  33. 제26항에 있어서,
    상기 캐비티는 입구에서 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널에 결합되고 출구에서 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널에 결합되며, 상기 입구는 상기 캐비티 쪽으로 연장되는 입구 베인을 한정하고, 상기 출구는 상기 캐비티로부터 멀리 연장되는 출구 베인을 한정하는, 시스템.
  34. 제26항에 있어서,
    상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널과 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널 사이에 배열되는 체크 밸브를 더 포함하며, 상기 체크 밸브는 상기 폐쇄된 유체 회로를 통한 제1 방향으로의 유체 흐름을 지체시키고 상기 제1 방향의 반대의 제2 방향으로 상기 폐쇄된 유체 회로를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는, 시스템.
  35. 제26항에 있어서,
    상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널과 상기 캐비티 사이에 배열되는 제1 밸브 및 상기 캐비티와 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널 사이에 배열되는 제2 밸브를 더 포함하며, 상기 다이아프램이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 전이함에 따라, 상기 제1 밸브는 개방되고 상기 제2 밸브는 폐쇄되고 상기 다이아프램이 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 전이함에 따라, 상기 제1 밸브는 폐쇄되고 상기 제2 밸브는 개방되는, 시스템.
  36. 제26항에 있어서,
    상기 폐쇄된 유체 회로는 상기 기판의 주변에 근접한 상기 기판의 제3 영역, 상기 기판의 제1 에지에 인접한 상기 기판의 상기 제2 영역, 및 상기 기판의 제2 에지에 인접한 상기 기판의 상기 제3 영역에 걸친 제3 부스트로피돈식 유체 채널을 추가로 한정하는, 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널과 상기 제3 부스트로피돈식 유체 채널 사이에 배열되는 밸브를 더 포함하며, 상기 밸브는 상기 컴퓨팅 디바이스의 배향에 기반하여 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널로부터 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널 및 상기 제3 부스트로피돈식 유체 채널로 유체를 선택적으로 보내는, 시스템.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널과 상기 제3 부스트로피돈식 유체 채널 사이에 배열되는 밸브를 더 포함하며, 상기 밸브는 상기 집적 회로의 검출된 온도에 기반하여 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널로 상기 제3 부스트로피돈식 유체 채널을 선택적으로 개방하는, 시스템.
  39. 제26항에 있어서,
    상기 기판은 상기 집적 회로를 지지하는 인쇄 회로 기판에 열 결합되는 넓은 평탄면을 한정하며, 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 집적 회로 아래에 한정되는, 시스템.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 기판은 상기 인쇄 회로 기판과 제2 집적 회로를 지지하는 제2 인쇄 회로 기판 사이에 개재되며, 상기 폐쇄된 유체 회로는 상기 제2 집적 회로 아래에 제3 부스트로피돈식 유체 채널을 추가로 한정하는, 시스템.
  41. 제26항에 있어서,
    상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 제1 영역에 걸친 병렬 진동 구획들의 제1 밀도를 한정하고, 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 제2 영역에 걸친 병렬 진동 구획들의 제2 밀도를 한정하며, 상기 제2 밀도는 상기 제1 밀도보다 더 큰, 시스템.
  42. 제26항에 있어서,
    상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 제1 영역 내에 제1 단면적을 한정하고, 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널은 상기 제2 영역 내에 제2 단면적을 한정하며, 상기 제2 단면적은 상기 제1 단면적보다 더 큰, 시스템.
  43. 제26항에 있어서,
    상기 기판은 상기 하우징에 기계적으로 고정되는, 시스템.
  44. 제26항에 있어서,
    상기 기판은 캐스트 우레탄 시트를 포함하고, 상기 대량의 유체는 실리콘 오일을 포함하는, 시스템.
  45. 제26항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스 내의 디지털 디스플레이의 관찰면에 걸쳐 배열되고, 투명 재료를 포함하고, 상기 디지털 디스플레이의 일부를 거쳐서 연장되는 유체 채널을 한정하는 열 교환층을 더 포함하며, 상기 유체 채널은 상기 제2 부스트로피돈식 유체 채널에 유체 결합되는 유체 입구 및 상기 제1 부스트로피돈식 유체 채널에 유체 결합되는 유체 출구를 포함하는, 시스템.
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