KR20220136995A

KR20220136995A - 유체 상변화 열 관리 배열 및 방법

Info

Publication number: KR20220136995A
Application number: KR1020227022384A
Authority: KR
Inventors: 말콤 배리 제임스
Original assignee: 말콤 배리 제임스
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-10-11
Also published as: AU2020390566B2; AU2020390566A1; CA3141420A1; EP4065828A4; WO2021102517A1; US20220322579A1; JP2023504447A; EP4065828A1; CN114829753A; MX2022006389A

Abstract

열원으로부터 열을 제거하기 위한 유체 상변화 열 관리 냉각 방법 및 장치로서, 상기 방법은 유체 상변화 열 관리 냉각 장치의 체적(V1)을 가지는 냉각 챔버를 액상(liquid phase)의 유체로 채우는 단계; 유체의 일부를 액상으로부터 기상(vapour phase)으로 기화시켜서 체적(V2) 내에서 액상의 유체와 기상의 유체만 실질적으로 존재하도록 상기 냉각 챔버의 상기 체적을 체적(V2)으로 증가시키는 단계; 상기 냉각 챔버의 가열된 표면과 접촉하는 액상의 유체 중 적어도 일부가 증발되도록 하는 체류 시간을 허용하는 단계; 및 선택된 제한 내에서 열축적(heat build-up)을 제어하기 위해 상기 단계들의 타이밍과 단계들 사이의 체류 시간이 선택되는 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

Description

유체 상변화 열 관리 배열 및 방법

본 발명은 목표 가열 영역으로부터 폐기 영역으로 원치 않는 열 전달의 개선된 관리를 제공하기 위한 유체 상변화 열 관리 배열 및 방법 또는 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 매우 낮은 압력에서 증발하는 냉각 유체의 잠열 특성을 사용하는 것에 의해 가열된 구역으로부터 열을 신속하고 효율적으로 제거하는 것에 관한 것이다.

기존의 냉각 시스템은 가열된 구성요소 주위의 냉각 유체(cooling fluid)를 순환시켜 가열된 구성요소로부터 냉각 매체(cooling medium)로 열을 끌어들임으로써 고온 영역의 냉각을 촉진하며, 이는 일반적으로 채널을 통해 열원으로부터 멀리 전달된다. 기존의 접근 방식은 이러한 냉각 챔버를 직렬 또는 병렬로 연결하는 것을 포함하지만, 각각은 비효율적인 열 제거, 높은 유량의 냉각 유체 필요 및 챔버 또는 캐비티(cavities) 사이의 복잡한 연결과 같은 단점이 있다.

냉각 챔버, 챔버 내부의 냉각 액체(cooling liquid) 및 내부에 냉각 액체의 증기만을 실질적으로 가지는 냉각 액체 상측의 공간이 있는 냉각 방법을 제공하는 것이 알려져 있다. 이러한 배열의 어려움은 열에 영향을 받는 냉각 챔버 영역이 증발로 인해 건조되고 냉각이 계속되기 위해 추가적인 습윤이 요구되지만 종종 달성하기 어려울 수 있다는 것이다.

플라스틱 사출 몰드(plastics injection moulds)를 위한 등각 냉각 시스템과 같은 일부 냉각 시스템은 몰드 부품(moulded parts)의 몰딩 표면(moulding surface)으로부터 열을 효과적이고 효율적으로 유도하는 이점을 제공하므로 사출 몰딩 기계가 주어진 시간 내에 더 많은 사이클을 완료할 수 있도록 허용하고, 이에 따라 몰드 부품의 최적 생산 속도의 결과를 가져온다. 그러나, 등각 냉각 시스템은 설계 및 제조가 어려울 수 있는 복잡한 몰드 채널 설계로 인해 사출 몰드의 생산에 복잡성과 비용을 추가한다.

물은 우수한 냉각 매체이지만 다른 냉각 매체에 비해 몇 가지 단점이 있다. 물은 공기가 있는 상태에서 몰드나 냉각 시스템을 부식시키고 냉각 채널 내부에 스케일(scale)을 형성할 수 있다. 따라서 냉각 채널이 서비스 가능한 방식(serviceable manner)으로 유지되어 부식을 방지할 수 있도록 하기 위해 방향이 지정된 채널에서 흐르는 물을 사용하는 수냉식 몰드에 유용하지만, 이로 인해 몰드 수명이 단축될 수 있다. 그러나 증가된 서비스는 이러한 몰드의 사용 및 예방 유지보수 절차를 위한 높은 서비스 빈도로 인한 가동 중지 시간에 관련된 비용의 추가를 요구한다. 컴퓨터의 냉각은 각 컴퓨터가 컴퓨터의 집적 회로 및 컴퓨터의 중앙 처리 장치(central processing units, CPU)의 성능에 영향을 줄 수 있는 상당한 양의 열을 생성할 수 있는 데이터 센터와 같이 고용량 컴퓨터의 설치에 특히 바람직하다. 중앙 처리 장치의 고온은 작동 주파수를 줄여 성능을 저하시키는 것에 의해 구성 요소가 강제로 느려지는 동적 주파수 스케일링을 유발할 수 있다.

일반 데스크탑 개인용 컴퓨터 및 노트북과 같은 저용량 컴퓨터의 중앙 처리 장치를 위해, 일체형 히트 싱크에 팬과 냉각 핀을 사용하여 중앙 처리 장치를 공냉식으로 냉각하는 것이 적절하다. 하이엔드 PC(high end PC)를 위한 일반적인 냉각 솔루션에는 중앙 처리 장치 및 관련 전자 장치의 케이스에 밀접하게 접촉하는 유체 냉각 히트 싱크의 사용이 포함된다.

컴퓨터 서버 구성 요소의 액침 냉각(Liquid immersion cooling)은 컴퓨터 칩/마더보드/중앙 처리 장치 및 관련 전자 장치가 열전도성 유전체 유체(thermally conductive dielectric fluid)에 잠기고, 유체가 전기 구성 요소와 직접 접촉하며, 열이 회로와 열교환기를 통해 흐르는 유체로부터 제거되는 보다 더 향상된 기술이다.

가열된 영역으로부터 열이 전달되기 위해, 냉각 유체가 열 감소가 요구되는 위치로 전달될 수 있는 것이 알려져 있으며, 냉각 유체는 매우 낮은 압력에서 기화되어, 잠열과 같이, 가열된 영역으로부터 열 교환기/응축기를 통해 열을 외부로 전달할 수 있는 기체 상태 유체로 열이 전달된다.

냉각 유체의 작동 공급을 달성하기 위해, 일부의 경우 도관을 통해 이러한 유체를 높은 열의 위치로 직접 전달하는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들어 서로에 대해 다양한 위치 및 높이에 여러 냉각 챔버 또는 캐비티가 있는 영역에서 하나 이상의 그러한 도관이 필요한 경우 문제를 일으킬 수 있다. 냉각 챔버 또는 캐비티가 다양한 높이에 있는 경우, 냉각 매체를 일관되고 균일하게 제공하기 위해 각각에 대한 유체의 흐름을 제어할 수 있는 것이 중요하다. 냉각 챔버가 내부의 유체를 기화할 때 챔버 또는 캐비티로부터 이 증기를 제거할 수 있고 표면에서 유체가 건조되기 전에 새로운 냉각 유체의 부가(insertion)를 허용할 수 있는 것이 중요하다.

더 낮은 증기압을 가지는 다른 냉각 유체는 물의 단점을 해결할 수 있지만 유체로서 구성요소 사이 또는 냉각 유체 경로에 작고 좁은 채널 또는 틈새(interstices)가 있는 문제에 여전히 직면한다. 그들 중 어느 것도 물만큼 환경 친화적이지 않다.

본 발명의 한 형태에는 열원 및 증기 응축을 제공하는 열교환기를 포함하는 주변 구조에 의해 정의된 공간이 있는 유체 상변화 열 관리 냉각 방법이 있으며, 이 방법은 공간을 액체로 실질적으로 채우는 범위까지 액체를 도입하는 단계, 그 다음, 액체의 증기, 액체 본체 및 구조체의 습윤된 내부 표면만 실질적으로 존재하도록 액체의 일부를 제거하는 단계, 그 다음 주변 구조의 가열된 표면과 접촉하는 액체의 적어도 일부가 기화되기 위한 체류 시간(dwell time)을 허용하는 단계, 그 다음 선택된 정도까지 열 축적의 한계에 영향을 미치기 위해 상기 단계들의 타이밍(timing)과 단계들 사이의 체류 시간이 선택되는 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 형태에서, 냉매 유체의 본체를 포함하는 냉각 챔버와, 냉각 챔버 내의 유체 압력을 제어하기 위한 압력 제어기와, 증기를 응축시키는 수단을 가지는 유체 상변화 열 관리 장치 또는 시스템이 제공되며, 이 방법은 압력 제어기가 챔버를 액체 냉매로 채우도록 하는 단계, 그 다음, 실질적으로 등온 과정으로서 열 전달이 일어나도록 공간에 냉매 액체의 증기만을 실질적으로 남기는 방식으로 냉매 액체의 일부를 추출하는 단계, 그 다음, 체류 시간 후 냉매 액체가 적어도 어느 정도 증발되도록 허용하는 단계, 그 다음, 챔버를 액체 냉매로 다시 채우는 단계, 및 챔버 내의 표면의 온도 변화를 선택된 정도로 제한하도록 이러한 단계들을 충분히 빠르게 반복하는 단계를 포함한다.

액체 냉매로 채워진 상태로부터 부분적으로 비워진 상태로, 그러나 냉매 위의 실질적으로 증기만을 가지는 챔버 상태의 제어된 재활용은 챔버가 다시 채워질 때 잔류 증기는 냉각이 필요한 형상의 특징일 수 있는 복잡한 형상과 더 작은 튜브에 잠겨 있을 수 있음을 의미하고, 주입을 유발하는 데 사용되는 압력에 의해 강제로 배출되거나 응축될 수 있다.

이것은 냉각 액체가 냉각이 필요한 표면에 직접 적용될 수 있고, 실질적으로 등온 열 전달의 의심할 여지 없는 효율성을 달성할 수 있음을 의미한다.

챔버는 펌프와 챔버 사이의 폐쇄 경로 역할을 하는 도관과 같은 부수적 구성 요소를 포함하고 발생하는 압력 변화를 견딜 수 있는 주변 구조에 의해 정의된다.

바람직하게, 냉매 유체는 냉각실 전체를 차지한다.

그러나 그것은 다른 방식으로 설명되며, 예를 들어 냉각 챔버는 기능적 의미에서 폐쇄 경로 체적을 포함하는 공간을 정의하는 구조의 일부이고, 그 체적은 피스톤 또는 압력 제어 수단의 다른 능동적 구성 요소의 상대 위치에 의해 변한다.

이것은 냉각 액체가 실질적으로 공간을 채우는 하나와 실질적으로 액체의 증기로만 채워진 공간이 있는 첫 번째 모드보다 더 큰 두 번째 모드의 2개의 모드를 가지는 것으로 공간이 설명될 수 있고, 상기 본 발명의 방법은 두 모드 사이를 반복적으로 순환(cycle)하는 것이다.

이에 따르면 본 발명은 유체 상변화 열 관리 냉각 방법에 있다고 말할 수 있으며, 주변 구조에 의해 정의되고 냉각될 열원, 액체 본체 및 증기 응축을 제공하는 열 교환기를 포함하는 조정 가능한 공간이 있고, 하나의 조정된 모드에서 조정 가능한 공간은 실질적으로 액체 본체로 채워지고 두 번째 조정된 모드에서 실질적으로 액체의 증기로만 채워진 여분의 공간을 가지며, 상기 본 발명의 방법은 두 모드 사이를 반복적으로 전환(transition)하는 것이다.

바람직하게, 압력 제어 수단은 대기압에 효과적으로 대항하여 작은 크기 모드로부터 큰 크기 모드로 공간의 상태를 변경하기 위해 압력을 사용하는 펌핑 수단이다.

바람직하게, 냉각 챔버의 체적은 시스템 체적이라 총칭하는 압력 제어 수단의 체적을 포함한다.

바람직하게, 압력 제어 수단은 체적 1(V1)로부터 체적 2(V2)로 냉각 챔버의 체적 또는 시스템 체적을 변경한다. 여기서, V1 < V2이다.

바람직하게, 압력 제어 수단은 압력 펌프이다.

바람직하게, 압력 제어 수단은 피스톤 펌프이고 피스톤의 움직임은 피스톤이 두 개의 상대 위치를 가정할 수 있는 체적을 변경하며, 피스톤이 인출된 위치에서 폐쇄 경로와 함께 메인 챔버가 체적(V2)을 제2 또는 더 큰 크기 모드 상태로 제공하고, 릴리스(released)되면 볼륨(V1)을 가지는 첫 번째 모드 또는 그보다 작은 크기 상태를 정의하도록 축소된다.

바람직하게, 피스톤 펌프 장치는 냉각 챔버와 유체 소통하는 메인 피스톤 펌프 하우징을 포함한다.

바람직하게, 메인 피스톤 펌프 하우징은 유체가 폐쇄 경로에서 그들 사이에서 흐를 수 있도록 허용하는 도관에 의해 냉각 챔버에 유체 연결된다.

바람직하게, 도관은 플렉시블 도관(flexible conduit)이다.

바람직하게, 피스톤 펌프는 작동 장치, 예를 들어 공기 실린더일 수 있는 선형 작동 장치에 의해 이동 가능하게 작동되는 플런저/피스톤 헤드를 가진다.

바람직하게, 바이어싱 수단(biasing means)이 압력 제어 수단에 작동 가능하게 부착되어 냉매 유체에 하향력(downward force)(압력 P1)을 인가한다.

바람직하게, 압력 제어 수단은 용적형 펌프(positive displacement pump)이다.

바람직하게, 용적형 펌프는 왕복 용적형 펌프이다.

바람직하게, 압력 제어 수단의 작동은 냉매 유체의 압력을 P2로 낮추기 위해 냉동 챔버의 체적을 증가시킨다.

바람직하게, 냉각 챔버는 폐쇄 경로와 폐쇄 시스템의 펌프 챔버를 형성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 열원으로부터 열을 제거하기 위한 유체 상변화 열 관리 냉각 방법이 있으며, 상기 방법은, A. 유체 상변화 열 관리 냉각 장치의 체적(V1)을 가지는 냉각 챔버를 액상(liquid phase)의 유체로 채우는 단계; B. 유체의 일부를 액상으로부터 기상(vapour phase)으로 기화시켜서 체적(V2) 내에서 액상의 유체와 기상의 유체만 실질적으로 존재하도록 상기 냉각 챔버의 상기 체적을 체적(V2)으로 증가시키는 단계; C. 상기 냉각 챔버의 가열된 표면과 접촉하는 액상의 유체 중 적어도 일부가 증발되도록 하는 체류 시간을 허용하는 단계; 및 D. 선택된 제한 내에서 열축적(heat build-up)을 제어하기 위해 상기 단계들의 타이밍과 단계들 사이의 체류 시간이 선택되는 상기 A에서 C 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 물품으로부터 열을 제거하는 방법이 있으며, 상기 방법은, 폐쇄 경로를 통해 냉각 챔버로 냉매를 제공하는 단계, 실질적으로 냉매의 증기만을 포함하는 냉매 상측의 공간을 형성하도록 압력 제어 수단에 의해 폐쇄 경로 내의 압력을 감소시키는 단계, 기화된 냉매가 응축 영역/구역으로 흐르도록 냉매의 적어도 부분적인 기화를 허용하는 단계 및 기체 상태로 남아 있는 냉매를 강제로 내보내거나 응축시켜 냉각 챔버 내의 모든 공간을 액상의 냉매로 채우도록 폐쇄 경로의 압력을 적어도 충분히 증가시키게 압력 제어 수단을 활성화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 형태에서, 유체 상변화 열 관리 장치는 압력 제어 수단; 응축기; 상기 압력 제어 수단 및 상기 응축기와 유체 소통하는 냉각 챔버; 실질적으로 상기 냉각 챔버를 채우는 액체 냉매(liquid coolant);를 포함하며, 상기 압력 제어 수단은 제1 압력(P1)으로부터 제2 압력(P2)으로 냉각 챔버 내의 액체 냉매 유체에 대한 압력 변화를 일으켜 액체 냉매의 일부가 기화하도록 작동한다.

본 발명의 다른 형태에서, 유체 상변화 열 관리 냉각 방법이 있으며, 밀폐 구조에 의해 정의되고 냉각될 열원, 액화 챔버의 본체 및 증기 응축을 제공하는 열 교환기를 포함하는 조정 가능한 공간이 있고, 하나의 조정된 모드에서 조정 가능한 공간은 실질적으로 액체 본체로 채워지고 두 번째 조정된 모드에서 실질적으로 액체의 증기로만 채워진 여분의 공간을 가지며, 상기 본 발명의 방법은 두 모드 사이를 반복적으로 전환(transition)하는 단계를 수행한다.

압력 제어기는 폐쇄 경로에서 압력을 부분적으로 감소시키는 것과 폐쇄 경로에서 압력을 적어도 부분적으로 증가시키는 것 사이에서 선택되는 단계를 교대로 작동하여 선택된 정도까지 온도 변화를 유지하기 위한 충분한 시간을 위해 냉각이 필요한 표면을 습윤 상태로 유지하는 것을 제공한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 냉각 챔버의 섹션 또는 부분은 스틸, 구리 또는 알루미늄 또는 다른 적절한 재료를 포함할 수 있는 높은 열 전도성을 가지는 재료 구성물(material composition)로 구성되거나 제조된다.

다른 특정 실시예에서 냉매 물질은 열 관리 또는 냉각 시스템 사용에서 사용하기에 적합한 유체 물질이다.

바람직하게는, 냉매는 전자 부품에 직접 사용하기에 안전한 물, 탄화수소 기반 냉매 및 특수 유체와 같은 냉매의 그룹 중 적어도 하나로부터 선택된다.

열 관리 장치, 시스템 또는 방법의 특정 실시예에서, 복수의 냉각 챔버가 있다.

바람직하게, 압력 제어 수단은 외부 전원에 연결될 수 있다.

바람직하게, 응축 영역/구역은 냉매를 응축하기에 적합한 응축기 장치를 포함한다.

바람직하게, 응축기 장치는 냉각 챔버의 일부로 통합된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 냉각될 물품은 컴퓨터 칩, 마더보드, 중앙 처리 장치 또는 기타 관련 컴퓨터 전자 물품, 열 발생 엔진, 플라스틱 몰딩 장치, 특히 예를 들어 사이클 시간을 줄이기 위해 시스템으로부터 열을 제거할 필요가 있는 사출 몰딩 시스템에 사용되는 몰드(mould)일 수 있다.

다른 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 여러 펌프는 필요한 차동 압력(necessary pressure differentials) 및 또는 차동 압력의 빈도(frequency of pressure differentials)를 생성하기 위해 직렬로 작동할 수 있다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해 특정 실시예는 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 시스템에서의 압력이 제1 압력에 있는 제1 위치에서 상변화 열 관리 장치의 기본 구성요소의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1과 동일한 도면으로, 활성 위치(active position)에 있는 압력 제어 수단이 시스템의 압력을 제2 압력으로 감소시키며, 제2 압력은 제1 압력보다 낮다.
도 3은 도 2의 섹션 A에 있는 밸브의 확대도이다.
도 3은 도 2의 섹션 B에 있는 밸브의 확대도이다.
도 4는 본체와 별도의 모듈로 된 응축기 섹션의 확대도이다.

본 출원 전반에 걸쳐 사용된 "압력 제어 수단", "펌프 수단", "진공 수단" 및 "차동 압력 수단"이라는 용어는 시스템 내에서 압력을 제어하거나 변경할 수 있는 메커니즘 또는 수단을 지칭한다. 이러한 메커니즘은 정의된 체적 또는 영역/구역을 채우는 냉매 유체에 차동 압력을 생성할 수 있는 용적형 펌프, 피스톤 펌프 또는 기타 적절한 펌핑 메커니즘과 같은 펌핑 수단을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다. .

명세서 전체에 걸쳐 사용된 "제1 압력", "제1 레벨 압력", "P1"이라는 용어는 제2 압력보다 큰 압력 레벨을 지칭한다.

명세서 전체에 걸쳐 사용된 "제2 압력", "제2 레벨 압력", "P2"라는 용어는 제1 또는 초기 압력보다 낮은 압력 레벨을 지칭한다.

"기화 잠열(latent heat of vaporization)" 또는 "증발열(heat of evaporation)"이라는 용어는 유체 물질의 양을 기체로 변환하기 위해 유체 물질에 추가되어야 하는 열의 양이다.

명세서 전체에 걸쳐 사용된 "체적 1", "V1", "체적 2", "V2"라는 용어는 냉각 챔버, 피스톤 챔버 및 다른 유체 연결 체적의 체적 합을 포함할 수 있는 체적을 지징하며, 여기서 "체적 1", "V1"이 "체적 2", "V2"보다 작다.

도 1을 참조하면, 상부 플레이트(25)와, 외부 표면(26) 및 내부 표면(27)을 가지는 본체(20)와, 베이스(30)와, 예를 들어 플라스틱 몰딩에 적용되는 공기 실린더 펌프일 수 있는 선형 작동 장치(linear actuating device)와 같은 압력 제어 수단(37)을 포함하는 본 발명의 상변화 열 관리 장치(10)의 일 실시예의 측단면도를 도시한다.

본체(20)는 수직으로 배향되고 이 실시예에서 냉각 챔버의 전체 높이를 가로지르는 메인 채널을 포함하며 압력 변화를 견딜 수 있는 주변 구조에 의해 정의될 수 있는 냉각 챔버(35)를 포함한다. 냉각 챔버(35)는 상부 플레이트(25)의 내부 표면(27)과 베이스(30)의 내부 표면(31)에 의해 정의되고 액체 냉매로 가능한 한 완전히 채워진다. 베이스(30)의 외부 표면(32)에는 일반적으로 열이 제거되는 것이 바람직한 구역 내에, 또는 가장 근접하게 위치하거나 놓여지는 냉각 구역/영역을 나타내는 냉각 챔버에 대한 다수의 연장부가 있다. 도 1에서 코어(40)는 베이스(30)에 제거 가능하게 고정되고 각각의 코어(40)는 냉각 챔버에 대한 연장부로서 작용하는 내부 캐비티 영역(50, internal cavity area)을 가진다. 코어(41)는 내부 캐비티(50) 뿐만 아니라 외향 틈새 섹션(42, outwardly interstices section)을 가지며, 외향 틈새 섹션의 내부 캐비티는 매우 좁으며 내부 캐비티(50)에 유동적으로 연결되어 있다.

각각의 코어(40 또는 41)의 각각의 내부 캐비티(50)는 경사진(angled) 2차 채널(70)을 통해 냉각 챔버(35)에 유체 연결된다. 비록 본 발명에서 채널은 내부 캐비티(50)로부터 위쪽으로 연장되는 상향 경사 각도로 얕고, 일부 실시 형태에서는 상향 연장되는 각도의 2차 채널(70)이 유리하지만, 2차 채널의 다른 각도도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 고려된다.

압력 제어 수단(37)이 냉각 챔버(35)의 채널에 유체 연결되어 있다.

본 실시예에서, 압력 제어 수단(37)은 표면(91)에 장착된 액추에이터 메커니즘(90, actuator mechanism)에 작동 가능하게 연결된 샤프트(82)에 작동 가능하게 연결된 피스톤 헤드(80)를 포함하는 왕복 용적형 펌프이다. 압력 제어 수단(37)은 피스톤 헤드(80)의 측면이 하우징(85)의 내부 측벽에 대해 단단한 밀봉을 생성하도록 피스톤 헤드(80)가 내부에 밀접하게 끼워지는 메인 하우징(85)을 포함한다. 도관(90)은 하우징(85)의 챔버(87)를 냉각 챔버(35)와 유체적으로 연결한다.

액츄에이터(90)의 작동은 샤프트(82)와 피스톤 헤드(80)를 하우징(85)의 베이스(89)로부터 위쪽으로 밀어내고, 시스템의 체적을 V1으로부터 V2로 증가시키며, 이에 따라, 냉각 챔버(35) 내의 냉매 유체와 코어(40, 41)의 유체 연결된 내부 캐비티(50)에 대한 압력 감소를 생성한다. 냉매 유체가 상변화 열 관리 장치(10)의 챔버의 내부 체적을 실질적으로 완전히 채우기 때문에 압력 감소가 모든 표면에 적용된다. 액츄에이터(90)가 작동함에 따라 샤프트(82) 및 이에 따른 피스톤 헤드(80)가 왕복 방식으로 작동하게 하여 피스톤 헤드(80)를 제1 위치 사이에서 교대로 이동시켜 냉매 유체에 힘을 가하여 챔버(87)의 밖으로 강제로 배출하거나, 또는 냉매 유체가 챔버(87) 내에서 제2 위치로 끌어들여져 챔버(87) 내에서 유체의 표면 상에 놓여 진다.

제1 위치의 체적 V1에서 시스템의 압력을 P1이라고 한다. 피스톤 헤드(80)가 V1보다 큰 체적 V2의 제2 위치를 향해 메인 펌프 하우징(85)으로 끌어올려질 때, 이것은 시스템의 압력을 감소시키는 작용을 하여 시스템에서 메인 펌프 하우징(85)으로 냉매 유체를 끌어들이고, 이에 따라, P2라고 하는 시스템의 압력 감소를 유발한다. 본 발명에서는 P1 > P2이다.

비록 다른 냉매 매체(coolant mediums)가 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주되지만, 예를 들어 물과 같은 냉매 유체는 시스템(10)에 배치된다. 냉매 유체는 코어(40, 41)의 내부 캐비티(50)를 포함하는 전체 냉각 챔버(35)를 채운다. 도 1에서 냉각 챔버(35), 코어(40 및 41)의 내부 캐비티와 하우징(85)의 챔버(87)를 포함하는 시스템의 내부 압력은 제1 압력(P1)이다. 이 압력은 피스톤(80)이 하강 위치에 있을 때 발생하여 챔버(87) 내의 임의의 가스/액체를 바깥쪽으로 도관(90)을 통해 냉각 챔버(35) 내로 강제 배출하고, 압력은 안전하고 효과적인 작동을 위해 필요한 만큼 높을 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 작동 중에서, 시스템은 피스톤 헤드(80)가 메인 피스톤 펌프 하우징(85)으로 후퇴하도록 유발하는 작동을 하고 이에 따라 냉각 챔버(35), 피스톤 펌프 챔버(87)(시스템 체적이라고도 함)를 포함하는 시스템의 내부 체적이 증가하도록 유발하는 작동을 하도록 액츄에이터(90)를 활성화한다. 폐쇄 경로 시스템이므로 제1 체적 V1으로부터 제2 체적 V2로 시스템 체적의 체적 내에서의 증가는 냉매 유체의 초기 시작 압력인 P1으로부터 냉매 유체의 더 낮은 압력 P2로 압력을 즉시 감소시키며, 이에 따라, 코어(40)의 내부 캐비티(50)의 전체 내부 표면을 가로질러 2차 연결 채널(70)을 통해 본체 챔버(35)로 유입된다.

예를 들어 작동 중인 사출 몰드 장치에서 제품이 가열되고 몰드 본체 및 몰딩 표면(100)으로의 몰딩 사이클링을 통해 열이 생성되면 열 에너지는 냉각 코어(40)를 통해 냉각 코어(40)를 통해 내부 캐비티(50) 내의 매 유체로 전달된다. 압력의 감소는 연결된 모든 내부 표면에 영향을 미치므로 열이 발생하는 표면의 냉매 유체는 감압되어 냉매 유체의 열 에너지가 즉시 증발 잠열로 변환되며, 캐비티 내의 냉매 유체는 "비등"하고 생성된 증기는 응축기(110)를 향해 상승하여 액상으로 다시 전환될 것이다.

냉매 증기가 응축기(110)에 의해 응축되면 리턴 도관(return conduit, 미도시)을 따라 내려가 냉각 챔버(35)의 하단부로 다시 유입된다. 시스템 내의 압력이 P2로 떨어지고 냉매 유체가 기화하기 시작하면, 이 효과는 기화하는 냉매가 냉매의 온도에 영향을 주지 않고 냉각 챔버로부터 열을 제거한다는 점에서 등온 과정이다. 그 결과 생성된 기화 냉매는 냉각 챔버(35)의 경사진 2차 연결 채널(70)을 통해 코어(40)의 내부 캐비티(50)로부터 인출되어 액상 냉매로 다시 개질(reform)하기 위해 응축기로 이동할 수 있다.

일부 실시예에서 응축기(110)는 예를 들어 냉매 유체의 응축을 촉진하기 위해 냉각 챔버(35)의 (105)의 상단에 위치된 응축 섹션(120)에 존재할 수 있다.

피스톤 헤드(80)가 메인 피스톤 펌프 하우징으로 후퇴되는 기간(at the end of the time period)이 끝나면 액추에이터(90)는 피스톤 헤드(80)를 단부(89) 쪽으로 강제하기 위해 다시 활성화되고, 이에 따라 시스템 내의 전체 체적을 감소시키고, 시스템 내에서 그리고 증발된 냉매 유체가 기체 상태(gas phase)에서 액상(liquid phase)으로 다시 응축되도록 하기에 충분한 압력 증가를 야기한다.

도 1에 도시된 제1 위치에서 도 2의 제2 위치로의 피스톤 헤드(80)의 변경은 단일 사이클로 간주되고, 액츄에이터(90)는 단위 시간당 원하는 수의 사이클 시간에 활성화되도록 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 특정 상황에서 액츄에이터의 사이클 시간은 예를 들어 5초의 기간으로 피스톤 헤드(80)의 제1과 제2 위치 사이의 이동에 영향을 미칠 수 있다.

냉매 유체 P1의 정지 시 압력;

시스템 체적을 V1으로부터 V2로 변경하여 압력 감소를 유발(펌프를 켜서 냉매에 당기는 힘을 가함);

냉매 유체 팽창 시간 1초, 냉매 유체 압력이 P2로 감소;

체류 시간 3초, 냉매 유체 압력은 P2

압력이 정상으로 복귀하여 시스템 체적이 V2로부터 V1으로 변경, 냉매 유체의 압력이 P1 1초로 증가

필요에 따라 사이클 시간은 애플리케이션에 의해 요구되는 만큼 설정된 횟수를 늘리거나 줄이도록 작동적으로 제어될 수 있다.

압력 제어 수단(37)의 각 사이클에서 시스템 내의 압력이 떨어지면 코어(40)의 내부 캐비티(50) 또는 시스템의 다른 곳에서 열을 흡수한 냉매가 증발하여 열이 제거된다.

일부 실시예에서 밸브 메커니즘(160, valve mechanism)은 채널(47)을 통해 냉각 챔버(35)와 소통하는 본체(20) 상에 위치될 수 있으며, 밸브 메커니즘(160)은 축방향으로 정렬되고 니들 밸브 시트(192, 193, needle valve seats) 내에 각각 맞게 형성된 니들 돌출부(190, 191, needle projections)를 가지는 챔버(180) 내의 플로트 밸브(170)를 포함한다. 플로트 밸브 본체(170)가 챔버(180)에서 위쪽으로 상승함에 따라 상부 니들(190)은 니들 시트(192)에 끼워지고 플로트 밸브 본체(170)가 챔버(180)에서 하강함에 따라 하부 니들(191)은 니들 시트(193)에 끼워진다. 이 밸브 메커니즘은 시스템의 압력이 증가할 때 밸브가 위쪽으로 이동하여 니들(190)을 니들 시트(192)에 안착시키도록 공기 잠금 어셈블리(air lock assembly)로도 작용할 수 있는 블리드 포인트(bleed point)를 제공한다. 이것은 냉각 챔버와 주변 구조물의 관련 공간에서 공기의 배출을 제공한다. 공기는 단순한 공기 누출 또는 액체 냉매에 용해된 공기의 방출에 의해 시스템으로 들어갈 수 있다. 대부분의 상황에서 재활용 작용은 환기구(vent)를 통해 공기 오염 물질을 제거하기에 충분하다는 것을 알 수 있다. 이러한 방식으로 공정(process)은 열원의 모든 부분에 대한 접근을 유지하고 열을 효과적으로 제거한다.

피스톤 헤드(80)에는 채널(213), 하부 니들(215) 및 하부 니들 시트(220)를 통해 피스톤 챔버(87)와 유체 소통하는 내부 챔버(212)를 가지는 플로트 밸브(210)를 가지는 피스톤 헤드 밸브(200)가 있다. 플로트 밸브(210)의 니들(230)은 구멍(240, aperture)을 통해 연장된다. 측면 포트(230, side port)는 피스톤 헤드 밸브(200)의 벽을 통해 연장되어 챔버(212)에 들어가는 임의의 유체가 피스톤 헤드(80) 상측의 공간으로 빠져나갈 수 있게 허용한다. 이것은 공기 잠금을 제공하기 위해 유체 레벨을 유지한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 응축기 섹션(260)은 본체(10)로부터 분리되고 도관(265)에 의해 본체 챔버(35)의 채널에 유체 연결되거나, 또는 대안적으로 본체(10)에 직접 결합되어 유지 보수를 위해 필요에 따라 부착 및 제거될 수 있다.

에어 스트럿(air strut) 또는 이와 유사한 것과 같은 바이어싱 수단은 피스톤 또는 샤프트(82)의 헤드(80)에 부착되어 헤드(80)를 원래의 시작 위치로 바이어싱하여 시스템 내부의 냉매 유체에 힘을 적용할 수 있다.

유체 상변화 열 관리 냉각 방법은,

● 유체 상변화 열 관리 냉각 장치(100)의 냉각 챔버(35) 내로 액체를 도입하여 냉각 챔버(35)를 액체로 실질적으로 채우는 단계;

● 예를 들어, 피스톤 챔버와 임의의 연결 도관과 같은 냉각 챔버와 유체 연결 챔버의 체적을 증가시키는 단계;

● 냉각 챔버의 가열된 표면과 접촉하는 액체의 적어도 일부가 기화되기 위한 체류 시간을 허용하는 단계; 그리고,

● 선택된 제한 내에서 열축적(heat build-up)을 제어하기 위해 상기 단계들의 타이밍과 체류 사이의 체류 시간이 선택된 정도로 열 축적을 감소시키기 위해 선택되는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

유체 상변화 열 관리 냉각 장치(100)의 외부 표면(32)의 코어(40, 41)인 냉각 챔버(35)의 가열된 표면은 노출되고 가열된 몰딩 재료와 접촉한다. 냉각 챔버(35)를 액체로 채우는 방법은 코어(40, 41)의 내부 캐비티(50)를 포함하는 냉각 챔버(35)의 내부 표면이 적어도 실질적으로 젖도록 하는 방식으로 수행된다.

시스템 내의 원하지 않는 가스는 피스톤이 P1으로 이동하고 챔버 체적이 V1으로 감소할 때 대기 중으로 가스의 방출되는 것이 허용되도록 하는 최상부의 환기구에 의해 배출(purge)될 수 있다.

이제 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 냉각 챔버 내의 압력을 감소시키는 것에 의해 냉매 유체 또는 그 일부가 낮은 온도에서 증발하도록 하는 효율적인 방식으로 열원을 냉각하기 위한 열 관리 방법 및 장치를 제공한다.

열 관리 방법 및 장치는 열을 제거하는 것이 바람직하고 비교적 간단한 구성 및 구성을 사용하는 많은 상황에서 사용될 수 있다.

제한 구조(confining structure)에 의해 정의되고 냉각될 열원, 액화 챔버 본체 및 이에 따른 증기 응축을 제공하는 열교환기를 포함하는 조정 가능한 공간이 있는 유체 상변화 열 관리 냉각 방법에서, 하나의 조정된 모드의 조정 가능한 공간은 액체의 몸체로 실질적으로 채워지고 두번째 조정된 모드는 실질적으로 액체의 증기로만 채워진 여분의 공간을 가지며, 본 발명의 방법은 두 가지 모드 사이를 반복적으로 전환하는 단계의 결과를 가진다.

● 열원으로부터 열을 제거하기 위한 유체 상변화 열 관리 냉각 방법으로서,

A 유체 상변화 열 관리 냉각 장치의 체적(V1)을 가지는 냉각 챔버를 액상(liquid phase)의 유체로 채우는 단계;

B 유체의 일부를 액상으로부터 기상(vapour phase)으로 기화시켜서 체적(V2) 내에서 액상의 유체와 기상의 유체만 실질적으로 존재하도록 상기 냉각 챔버의 상기 체적을 체적(V2)으로 증가시키는 단계;

C 상기 냉각 챔버의 가열된 표면과 접촉하는 액상의 유체 중 적어도 일부가 증발되도록 하는 체류 시간(dwell time)을 허용하는 단계; 및

D 선택된 제한 내에서 열축적(heat build-up)을 제어하기 위해 상기 단계들의 타이밍과 단계들 사이의 체류 시간이 선택되는 상기 A에서 C 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

● 물품으로부터 열을 제거하기 위한 유체 상변화 열 관리 방법에 있어서, 상기 방법은 냉각 챔버 내의 폐쇄 경로에 냉매 유체(coolant fluid)를 제공하는 단계를 포함하며, 체적(V2) 내에 액상의 유체와 기상의 유체만 실질적으로 존재하도록 냉매 유체의 일부를 액상으로부터 기상으로 기화시키는 압력 제어 수단을 사용하여 폐쇄 경로 내에서 체적을 V1으로부터 V2로 증가시키고, 액상에서 기상으로 냉매 유체의 적어도 부분적 기화를 허용하며, 이와 같이 생성된 냉매 증기(coolant vapour)는 응축 구역(condensation zone)으로 흐르고, 상기 압력 제어 수단을 활성화하여 상기 냉각 챔버의 체적을 V2로부터 V1로 감소시키며, 상기 폐쇄 경로에서의 압력을 적어도 부분적으로 증가시켜 기체 상태(gaseous phase)의 남아 있는 냉매(coolant)를 강제로 내보내거나 응축시켜 상기 냉각 챔버 내의 모든 공간을 액상의 냉매로 채우고, 상기 압력 제어 수단은 상기 폐쇄 경로에서의 압력을 부분적으로 증가시키는 것과 상기 폐쇄 경로에서의 압력을 적어도 부분적으로 감소시키는 것 사이에서 교대로 작동하며, 냉매의 적어도 일부가 상기 냉각 챔버의 응축 구역에서 액상으로부터 기상으로 변형되게 한다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 압력 펌프는 피스톤 펌프이다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 피스톤 펌프는 상기 냉각 챔버와 유체 소통(fluid communication)하는 메인 피스톤 펌프 하우징을 포함한다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 메인 피스톤 펌프 하우징은 도관(conduit)에 의해 상기 냉각 챔버와 유동적으로 연결된다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 도관은 플렉시블 도관(flexible conduit)이다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 피스톤 펌프는 작동 장치, 예를 들어 선형 작동 장치에 의해 이동 가능하게 작동된다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 바이어싱 수단(biasing means)이 상기 압력 제어 수단에 작동 가능하게 부착되어 냉매 유체에 하향력(downward force)(압력 P1)을 인가한다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 압력 제어 수단의 작동은 상기 냉각 챔버의 체적을 증가시켜 상기 냉매 유체의 압력을 P2로 낮춘다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 냉각 챔버는 폐쇄 시스템을 형성한다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 냉매는 물, 탄화수소 기반 냉매(hydro carbon based coolant) 또는 이들의 혼합물, 또는 전자 회로에 사용하기에 안전한 특수 유체와 같은 냉매 그룹 중 적어도 하나로부터 선택된다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 압력 제어 수단은 외부 전원에 연결될 수 있다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 응축 구역은 냉매 증기를 응축시키기에 적합한 응축기(condenser)를 포함한다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 응축기는 상기 냉각 챔버와 분리되어 유체 연결되어 있다.

● 상기 어느 하나의 유체 상변화 열 관리 방법에서 상기 물품은 컴퓨터 칩, 마더보드(motherboard), 중앙 처리 장치 또는 다른 관련 컴퓨터 전자 물품, 열발생 엔진, 몰딩 장치일 수 있다.

● 유체 상변화 열 관리 장치는, 압력 제어 수단; 응축기; 상기 압력 제어 수단 및 상기 응축기와 유체 소통하는 냉각 챔버; 실질적으로 상기 냉각 챔버를 채우는 액체 냉매(liquid coolant);를 포함하고, 상기 압력 제어 수단은 제1 압력(P1)으로부터 제2 압력(P2)으로 냉각 챔버 내의 액체 냉매 유체에 대한 압력 변화를 일으켜 액체 냉매의 일부가 기화하도록 작동한다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 장치에서 상기 압력 제어 수단은 압력 펌프이다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 장치에서 상기 압력 펌프는 피스톤 펌프이다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 장치에서 상기 피스톤 펌프는 작동 장치, 예를 들어 선형 작동 장치에 의해 이동 가능하게 작동되는 피스톤 헤드를 가진다.

● 상기 유체 상변화 열 관리 장치는 상기 방법과 함께 사용된다.

Claims

열원으로부터 열을 제거하기 위한 유체 상변화 열 관리 냉각 방법으로서,
A. 유체 상변화 열 관리 냉각 장치의 체적(V1)을 가지는 냉각 챔버를 액상(liquid phase)의 유체로 채우는 단계;
B. 유체의 일부를 액상으로부터 기상(vapour phase)으로 기화시켜서 체적(V2) 내에서 액상의 유체와 기상의 유체만 실질적으로 존재하도록 상기 냉각 챔버의 상기 체적을 체적(V2)으로 증가시키는 단계;
C. 상기 냉각 챔버의 가열된 표면과 접촉하는 액상의 유체 중 적어도 일부가 증발되도록 하는 체류 시간(dwell time)을 허용하는 단계; 및
D. 선택된 제한 내에서 열축적(heat build-up)을 제어하기 위해 상기 단계들의 타이밍과 단계들 사이의 체류 시간이 선택되며, 상기 A에서 C 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 유체 상변화 열 관리 냉각 방법.
물품으로부터 열을 제거하기 위한 유체 상변화 열 관리 방법에 있어서, 상기 방법은 냉각 챔버 내의 폐쇄 경로에 냉매 유체(coolant fluid)를 제공하는 단계를 포함하며, 체적(V2) 내에 액상의 유체와 기상의 유체만 실질적으로 존재하도록 냉매 유체의 일부를 액상으로부터 기상으로 기화시키는 압력 제어 수단을 사용하여 폐쇄 경로 내에서 체적을 V1으로부터 V2로 증가시키고, 액상에서 기상으로 냉매 유체의 적어도 부분적 기화를 허용하며, 이와 같이 생성된 냉매 증기(coolant vapour)는 응축 구역(condensation zone)으로 흐르고, 상기 압력 제어 수단을 활성화하여 상기 냉각 챔버의 체적을 V2로부터 V1로 감소시키며, 상기 폐쇄 경로에서의 압력을 적어도 부분적으로 증가시켜 기체 상태(gaseous phase)의 남아 있는 냉매(coolant)를 강제로 내보내거나 응축시켜 상기 냉각 챔버 내의 모든 공간을 액상의 냉매로 채우고, 상기 압력 제어 수단은 상기 폐쇄 경로에서의 압력을 부분적으로 증가시키는 것과 상기 폐쇄 경로에서의 압력을 적어도 부분적으로 감소시키는 것 사이에서 교대로 작동하며, 냉매의 적어도 일부가 상기 냉각 챔버의 응축 구역에서 액상으로부터 기상으로 변형되게 하는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압력 펌프는 피스톤 펌프인, 유체 상변화 열 관리 방법.
제3항에 있어서,
상기 피스톤 펌프는 상기 냉각 챔버와 유체 소통(fluid communication)하는 메인 피스톤 펌프 하우징을 포함하는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제4항에 있어서,
상기 메인 피스톤 펌프 하우징은 도관(conduit)에 의해 상기 냉각 챔버와 유동적으로 연결되는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제5항에 있어서,
상기 도관은 플렉시블 도관(flexible conduit)인, 유체 상변화 열 관리 방법.
제4항에 있어서,
상기 피스톤 펌프는 작동 장치, 예를 들어 선형 작동 장치에 의해 이동 가능하게 작동되는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
바이어싱 수단(biasing means)이 상기 압력 제어 수단에 작동 가능하게 부착되어 냉매 유체에 하향력(downward force)(압력 P1)을 인가하는, 유체 상변화 열 관리 방법.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력 제어 수단의 작동은 상기 냉각 챔버의 체적을 증가시켜 상기 냉매 유체의 압력을 P2로 낮추는, 유체 상변화 열 관리 방법.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 챔버는 폐쇄 시스템을 형성하는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매는 물, 탄화수소 기반 냉매(hydro carbon based coolant) 또는 이들의 혼합물, 또는 전자 회로에 사용하기에 안전한 특수 유체와 같은 냉매 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력 제어 수단은 외부 전원에 연결될 수 있는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응축 구역은 냉매 증기를 응축시키기에 적합한 응축기(condenser)를 포함하는, 유체 상변화 열 관리 방법.
제13항에 있어서,
상기 응축기는 상기 냉각 챔버와 분리되어 유체 연결(fluid connection)되어 있는, 유체 상변화 열 관리 방법.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물품은 컴퓨터 칩, 마더보드(motherboard), 중앙 처리 장치 또는 다른 관련 컴퓨터 전자 물품, 열발생 엔진, 몰딩 장치일 수 있는, 유체 상변화 열 관리 방법.
압력 제어 수단;
응축기;
상기 압력 제어 수단 및 상기 응축기와 유체 소통하는 냉각 챔버;
실질적으로 상기 냉각 챔버를 채우는 액체 냉매(liquid coolant);를 포함하고,
상기 압력 제어 수단은 제1 압력(P1)으로부터 제2 압력(P2)으로 냉각 챔버 내의 액체 냉매 유체에 대한 압력 변화를 일으켜 액체 냉매의 일부가 기화하도록 작동하는, 유체 상변화 열 관리 장치.
제16항에 있어서,
상기 압력 제어 수단은 압력 펌프인, 유체 상변화 열 관리 장치.
제17항에 있어서,
상기 압력 펌프는 피스톤 펌프인, 유체 상변화 열 관리 장치.
제18항에 있어서,
상기 피스톤 펌프는 작동 장치, 예를 들어 선형 작동 장치에 의해 이동 가능하게 작동되는 피스톤 헤드를 가지는, 유체 상변화 열 관리 장치.
제16항에 있어서,
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법과 함께 사용되는 유체 상변화 열 관리 장치.