KR102666233B1 - 폐쇄형 및 개방 장치를 위한 마이크로-전자기계 시스템 기반의 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

능동 냉각 시스템을 포함하는 시스템이 설명된다. 능동 냉각 시스템은 유체와 연통하고 유체를 적어도 하나의 발열 구조체(들)의 표면을 향해 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성된 냉각 요소를 포함한다. 열은 발열 구조체로부터 유체로 전달된다. 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 경로를 따르도록 구성된다. 구조체는 유체로부터 열을 흡수한다. 구조체는 시스템 내에 있고 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있다.

Description

폐쇄형 및 개방 장치를 위한 마이크로-전자기계 시스템 기반의 냉각 시스템

다른 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 9월 16일자로 출원되고 발명의 명칭이 폐쇄 장치를 위한 마이크로-전자기계 시스템 기반의 냉각 시스템(MEMS BASED COOLING SYSTEM FOR CLOSED DEVICES)인 미국 가특허 출원 제63/079,448호 및 2019년 12월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 장치용 압전 냉각의 공기 흐름 제어 시스템(AIRFLOW CONTROL SYSTEM IN PIEZOELECTRIC COOLING FOR DEVICES)인 미국 가특허 출원 제62/949,383호에 대한 우선권을 주장하고, 둘 다 모든 목적을 위해 참조로 본원에 포함된다.

컴퓨팅 장치의 속도 및 컴퓨팅 능력이 증가함에 따라, 컴퓨팅 장치에 의해 생성되는 열도 증가한다. 열 발생을 해결하기 위해 다양한 메커니즘이 제안되었다. 팬과 같은 능동 장치는 랩탑 컴퓨터 또는 데스크탑 컴퓨터와 같은 대형 컴퓨팅 장치를 통해 공기를 구동하는 데 사용될 수 있다. 열 확산기와 같은 수동 냉각 장치는 스마트폰, 가상 현실 장치 및 태블릿 컴퓨터와 같은 더 작은 모바일 컴퓨팅 장치에 사용될 수 있다. 그러나 이러한 능동 및 수동 장치는 스마트폰과 같은 모바일 장치와 랩톱 및 데스크톱 컴퓨터와 같은 더 큰 장치 모두를 적절하게 냉각하지 못할 수 있다. 결과적으로 컴퓨팅 장치를 위한 추가 냉각 해결방안이 필요하다.

본 발명의 다양한 실시예가 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 개시되어 있다.
도 1a 내지 도 1e는 중심 고정식 냉각 요소를 포함하는 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 2a 내지 도 2b는 중심 고정식 냉각 요소를 포함하는 능동 냉각 시스템에서 사용 가능한 냉각 요소의 실시예를 도시한다.
도 3a 내지 도 3b는 중심 고정식 냉각 요소를 포함하는 능동 냉각 시스템에서 사용 가능한 냉각 요소의 실시예를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 타일에 형성된 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 6a 내지 도 6b는 장치에 사용되는 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 7a 내지 도 7b는 장치에 사용되는 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 8은 스마트폰에 사용되는 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 9a 내지 도 9b는 폐쇄형 스마트폰에서 사용되는 능동 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 10a 내지 도 10d는 냉각 시스템을 갖는 스마트폰 및 냉각 시스템을 갖지 않는 스마트폰의 실시예 및 성능을 도시한다.
도 11a 내지 11c는 냉각 시스템을 갖는 노트북 및 냉각 시스템을 갖지 않는 노트북의 실시예에 대한 성능을 도시한다.
도 12a 내지 도 12d는 냉각 시스템을 갖는 노트북 및 냉각 시스템을 갖지 않는 노트북의 실시예에 대한 성능을 도시한다.

본 발명은 공정; 장치; 시스템; 물질의 조성; 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품; 및/또는 프로세서, 예컨대 프로세서에 연결된 메모리에 저장되고 및/또는 메모리에 의해 제공되는 명령을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함하는 수많은 방식으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 이러한 구현 또는 본 발명이 취할 수 있는 임의의 다른 형태는 기술로 지칭될 수 있다. 일반적으로, 개시된 공정의 단계의 순서는 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다. 특별한 언급이 없는 한, 프로세서나 메모리와 같은 작업을 수행하도록 구성되는 구성요소는 주어진 시간에 작업을 수행하도록 일시적으로 구성되는 일반 구성요소 또는 작업을 수행하도록 제조된 특정 구성요소로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '프로세서'라는 용어는 컴퓨터 프로그램 명령과 같은 데이터를 처리하도록 구성된 하나 이상의 디바이스, 회로, 및/또는 처리 코어를 지칭한다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 대한 상세한 설명이 본 발명의 원리를 예시하는 첨부 도면과 함께 아래에 제공된다. 본 발명은 이러한 실시예와 관련하여 설명되지만, 본 발명은 임의의 실시예에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 제한되며 본 발명은 수많은 대안, 수정 및 등가물을 포함한다. 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 하기 설명에 기재되어 있다. 이러한 세부사항은 예시의 목적으로 제공되며 본 발명은 이러한 특정 세부사항의 일부 또는 전부 없이 청구범위에 따라 실시될 수 있다. 명확성을 위해, 본 발명과 관련된 기술 분야에서 알려진 기술 자료는 본 발명이 불필요하게 불명료해지는 일이 없도록 상세히 설명하지 않았다.

반도체 장치가 점점 더 강력해짐에 따라 동작 중에 발생하는 열도 증가한다. 예컨대, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 및 가상 현실 장치와 같은 모바일 장치용 프로세서는 높은 클럭 속도로 작동할 수 있지만 상당한 양의 열을 발생한다. 생성되는 열의 양으로 인해, 프로세서는 비교적 짧은 시간 동안만 최대 속도로 실행될 수 있다. 이 시간이 만료된 후에, 조절(예: 프로세서의 클럭 속도 저하)이 발생한다. 조절은 열 발생을 줄일 수 있지만, 프로세서 속도에 부정적인 영향을 미치므로 프로세서를 사용하는 장치의 성능에도 영향을 미친다. 기술이 5G 이상으로 이동함에 따라 이 문제는 더욱 악화될 것으로 예상된다.

랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터와 같은 더 큰 장치는 회전하는 블레이드를 갖는 전기 팬을 포함한다. 팬은 내부 구성요소의 온도 상승에 따라 에너지화될 수 있다. 팬은 더 큰 장치를 통해 공기를 구동하여 내부 구성요소를 냉각시킨다. 그러나 이러한 팬은 일반적으로 스마트폰과 같은 모바일 장치나 태블릿 컴퓨터와 같은 얇은 장치에 비해 너무 크다. 팬은 또한 구성요소의 표면에 존재하는 공기의 경계층으로 인해 제한된 효율성을 가질 수 있으며, 냉각하려는 뜨거운 표면을 가로질러 공기 흐름에 제한된 속도를 제공하고 과도한 양의 소음을 생성할 수 있다. 수동 냉각 해결방안은 열 교환기로 열을 전달하기 위해 열 확산기(heat spreader) 및 열 파이프 또는 증기 챔버와 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 열 확산기는 열점의 온도 상승을 어느 정도 완화하지만, 현재 및 미래의 장치에서 생성되는 열의 양은 적절하게 처리되지 않을 수 있다. 유사하게, 열 파이프 또는 증기 챔버는 발생된 과도한 열을 제거하기에 불충분한 열 전달량을 제공할 수 있다.

컴퓨팅 장치의 다양한 구성은 열 관리를 더욱 복잡하게 한다. 예컨대, 랩톱과 같은 컴퓨팅 장치는 종종 외부 환경에 대해 개방되어 있는 반면, 스마트폰과 같은 다른 컴퓨팅 장치는 일반적으로 외부 환경에 대해 폐쇄되어 있다. 따라서 팬과 같은 개방 장치에 대한 능동 열 관리 해결방안은 폐쇄 장치에 적합하지 않을 수 있다. 가열된 유체를 컴퓨팅 장치 내부로부터 외부 환경으로 구동하는 팬은 스마트폰과 같은 폐쇄형 컴퓨팅 장치에 비해 너무 클 수 있고 제한된 유체 흐름을 제공할 수 있다. 또한, 폐쇄형 컴퓨팅 장치에는 팬이 폐쇄형 컴퓨팅 장치에 통합될 수 있는 경우에도 가열된 유체를 위한 출구가 없다. 따라서 이러한 개방 장치 메커니즘에 의해 제공되는 열 관리는 제한된 효율성을 가질 수 있다. 개방형 컴퓨팅 장치의 경우에도, 입구 및/또는 출구의 위치는 장치마다 다르게 구성될 수 있다. 예컨대, 랩탑에서 팬 구동 유체 흐름을 위한 출구는 사용자의 손이나 가열된 유체의 유출 내에 있을 수 있는 다른 구조체에서 멀리 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 구성은 사용자의 불편함을 방지할 뿐만 아니라 팬이 원하는 냉각을 제공할 수 있도록 한다. 다른 구성을 갖는 다른 모바일 장치는 입구 및/또는 출구가 다르게 구성될 것을 요구할 수 있고, 이러한 열 관리 시스템의 효율성을 감소시킬 수 있으며 이러한 열 관리 시스템의 사용을 방지할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 장치에서 냉각을 개선하기 위한 메커니즘이 요구된다.

능동 냉각 시스템을 포함하는 시스템이 설명된다. 능동 냉각 시스템은 유체와 연통하고 진동 운동을 사용하여 유체를 발열 구조체(들)의 표면를 향해 향하게 하도록 구성된 냉각 요소를 포함한다. 열은 발열 구조체로부터 유체로 전달된다. 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 경로를 따르도록 구성된다. 구조체는 유체로부터 열을 흡수한다. 구조체는 시스템 내에 있고 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 구조체를 지나는 경로를 따르고 능동 냉각 시스템으로 복귀하도록 구성된다. 따라서 시스템은 폐쇄형 시스템일 수 있다. 시스템은 외부 환경과의 유체 연통을 허용하는 적어도 하나의 통기구를 포함할 수 있다. 따라서 시스템은 개방형 시스템일 수 있다. 그러한 실시예에서, 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 구조체를 지나는 경로를 따르고 통기구(들)를 통해 외부 환경으로 시스템을 나가도록 구성된다. 예컨대, 시스템은 입구와 출구를 포함할 수 있다. 유체는 입구를 통해 들어가 능동 냉각 시스템으로 이동하고 발열 구조체의 표면을 향해 구동할 수 있다. 따라서 유체는 발열 구조체(들)의 표면으로부터 구조체를 지나 출구를 통과하는 경로를 따른다.

능동 냉각 시스템의 냉각 요소는 제1 측부 및 제2 측부를 포함할 수 있다. 제1 측부는 발열 구조체(들)의 원위에 있고 유체와 연통한다. 제2 측부는 발열 구조체(들)의 근위에 있다. 냉각 요소는 유체가 발열 구조체(들)의 표면을 향해 구동되도록 진동 운동을 사용하여 제1 측부로부터 제2 측부로 유체를 지향시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템은 지지 구조체를 추가로 포함하고 냉각 요소는 중심 고정식 냉각 요소 및 에지 고정식 냉각 요소로부터 선택된다. 중심 고정식 냉각 요소는 중심 영역과 주변부를 갖는다. 중심 고정식 냉각 요소는 중심 영역의 지지 구조체에 의해 지지된다. 주변부의 적어도 일부가 고정되지 않았다. 에지 고정식 냉각 요소는 중심 부분과 에지를 갖는다. 에지 고정식 냉각 요소는 에지에서 지지 구조체에 의해 지지되고 내부에 적어도 하나의 구멍을 갖는다. 능동 냉각 시스템은 또한 내부에 오리피스(들)를 갖는 오리피스 플레이트를 포함할 수 있다. 오리피스 플레이트는 냉각 요소와 발열 구조체(들)의 표면 사이에 배치된다. 냉각 요소는 오리피스를 통해 유체를 구동하도록 작동된다. 유체는 오리피스(들)로부터 발열 구조체(들)의 표면을 향해 이동한다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템은 2 밀리미터 이하의 두께를 갖는다.

발열 구조체(들)는 특성 전력 대 시간 곡선을 가질 수 있다. 곡선은 제1 시간에 특성 스로틀링 점을 가질 수 있다. 발열 구조체(들)는 능동적으로 냉각된 전력 대 시간 곡선(들)을 가지고 있다. 능동 냉각에 대한 이러한 곡선은 제2 시간에 능동적으로 냉각된 스로틀링 점을 가질 수 있다. 제1 시간은 제2 시간보다 작다.

일부 실시예에서, 시스템은 다중 냉각 셀을 포함한다. 각각의 냉각 셀은 유체와 연통하는 냉각 요소를 포함한다. 냉각 요소는 또한 발열 구조체(들)로부터 열을 추출하기 위해 발열 구조체(들)의 표면을 향해 유체를 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성된다. 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 시스템 내의 구조체를 지나는 경로를 따르도록 구성되며, 발열 구조체(들)의 표면보다 온도가 낮고 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있다. 구조체는 유체에서 열을 흡수한다. 일부 실시예에서, 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 구조체를 지나는 경로를 따르고 능동 냉각 시스템으로 복귀하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 외부 환경과의 유체 연통을 허용하는 적어도 하나의 통기구를 포함한다. 이러한 실시예에서, 시스템은 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 구조체를 지나는 경로를 따르고 적어도 하나의 통기구를 통해 외부 환경으로 시스템을 나가도록 구성된다.

일부 실시예에서, 냉각 요소는 제1 측부 및 제2 측부를 포함한다. 제1 측부는 발열 구조체(들)의 원위에 있고 유체와 연통한다. 제2 측부는 발열 구조체(들)의 근위에 있다. 냉각 요소는 유체가 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 이동하도록 진동 운동을 사용하여 제1 측부로부터 제2 측부로 유체를 지향시키도록 구성된다. 냉각 요소는 중심 고정식 냉각 요소 및 에지 고정식 냉각 요소로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템은 내부에 오리피스(들)를 갖는 오리피스 플레이트를 포함한다. 오리피스 플레이트는 냉각 요소와 발열 구조체(들)의 표면 사이에 배치된다. 냉각 요소는 오리피스를 통해 유체를 구동하도록 작동된다. 유체는 오리피스(들)로부터 발열 구조체(들)의 표면을 향해 이동한다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템은 2 밀리미터 이하의 두께를 갖는다.

발열 구조체(들)는 특성 전력 대 시간 곡선을 가질 수 있다. 곡선은 제1 시간에 특성 스로틀링 점을 가질 수 있다. 발열 구조체(들)는 능동적으로 냉각된 전력 대 시간 곡선(들)을 가지고 있다. 능동 냉각에 대한 이러한 곡선은 제2 시간에 능동적으로 냉각된 스로틀링 점을 가질 수 있다. 제1 시간은 제2 시간보다 작다.

방법에 대해서도 설명한다. 방법은 주파수에서 진동 운동을 유도하기 위해 능동 냉각 시스템의 냉각 요소를 구동하는 단계를 포함한다. 냉각 요소는 유체와 연통하고 발열 구조체(들)로부터 열을 추출하기 위해 발열 구조체(들)의 표면을 향해 유체를 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성된다. 방법은 또한 유체가 발열 구조체(들)의 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 경로를 따르도록 지향시키는 단계를 포함한다. 구조체는 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있는 시스템 내에 있으며 유체에서 열을 흡수한다. 일부 실시예에서 유체는 발열 구조체(들)의 표면으로부터 구성요소를 지나는 경로를 따르고 능동 냉각 시스템으로 복귀하도록 지향된다. 일부 실시예에서, 유체는 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 구성요소를 지나는 경로를 따르도록 그리고 적어도 하나의 통기구를 통해 외부 환경으로 시스템을 나가도록 지향된다.

도 1a 내지 도 1e는 중심 고정식 냉각 요소(120)를 포함하고 발열 구조체(102)와 함께 사용 가능한 능동 냉각 시스템(100)의 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다. 명료함을 위해, 특정 구성요소만이 도시되어 있다. 도 1a 내지 도 1e는 축척되지 않았다. 대칭으로 도시되어 있지만, 냉각 시스템(100)은 반드시 그럴 필요는 없다.

냉각 시스템(100)은 내부에 통기구(112)를 갖는 상단 플레이트(110), 냉각 요소(120), 내부에 오리피스(132)를 갖는 오리피스 플레이트(130), 지지 구조체(또는 "앵커")(160) 및 그 내부에 형성된 챔버(140 및 150)(집합적으로 챔버(140/150))를 포함한다. 냉각 요소(120)는 앵커(160)에 의해 중심 영역에서 지지된다. 냉각 요소(120)의 주변부[예: 팁(121)]의 부분에 더 가깝고 이를 포함하는 냉각 요소의 영역은 작동될 때 진동한다. 일부 실시예에서 냉각 요소(120)의 팁(121)은 앵커(160)로부터 가장 먼 주변부의 일부를 포함하고 냉각 요소(120)의 작동 중에 가장 큰 편향을 겪는다. 명확성을 위해, 냉각 요소(120)의 하나의 팁(121)만 도 1a에 표시되어 있다.

도 1a는 중립 위치에 있는 냉각 시스템(100)을 도시한다. 따라서, 냉각 요소(120)는 실질적으로 평평한 것으로 도시된다. 동위상 작동을 위해, 냉각 요소(120)는 도 1b 및 도 1c에 도시된 위치들 사이에서 진동하도록 구동된다. 이러한 진동 운동은 유체(예: 공기)를 챔버(140, 150)를 통해 통기구(112)로 끌어들이고 오리피스(132) 외부로 고속 및/또는 유량으로 끌어당긴다. 예컨대, 유체가 발열 구조체(102)에 충돌하는 속도는 초당 적어도 30미터일 수 있다. 일부 실시예에서, 유체는 초당 적어도 45미터의 속도로 발열 구조체(102)를 향해 냉각 요소(120)에 의해 구동된다. 일부 실시예에서, 유체는 초당 적어도 60미터의 속도로 냉각 요소(120)에 의해 발열 구조체(102)를 향해 구동된다. 일부 실시예에서는 다른 속도가 가능할 수 있다. 냉각 시스템(100)은 또한 냉각 요소(120)의 진동 운동에 의해 오리피스(132)를 통해 챔버(140/150) 내로 유체가 거의 또는 전혀 유입되지 않도록 구성된다.

발열 구조체(102)는 냉각 시스템(100)에 의해 냉각되는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 발열 구조체(102)는 열을 발생한다. 예컨대, 발열 구조체는 집적 회로일 수 있다. 일부 실시예에서, 발열 구조체(102)는 냉각되는 것이 바람직하지만 자체적으로 열을 발생시키지는 않는다. 발열 구조체(102)는 (예: 열을 발생하는 근처의 물체로부터) 열을 전도할 수 있다. 예컨대, 발열 구조체(102)는 열 확산기 또는 증기 챔버일 수 있다. 따라서, 발열 구조체(102)는 프로세서와 같은 개별 집적 회로 구성요소들, 다른 집적 회로(들)를 포함하는 반도체 구성요소(들) 및/또는 칩 패키지(들); 센서(들); 광학 장치(들); 하나 이상의 배터리들; 컴퓨팅 장치와 같은 전자 장치의 다른 구성요소(들); 열 확산기; 열 파이프; 다른 전자 구성요소(들) 및/또는 냉각되기를 원하는 기타 장치(들)를 포함할 수 있다.

냉각 시스템(100)이 사용되기를 원하는 장치는 또한 냉각 시스템을 배치하기 위한 제한된 공간을 가질 수 있다. 예컨대, 냉각 시스템(100)은 컴퓨팅 장치에 사용될 수 있다. 이러한 컴퓨팅 장치에는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿, 투인원 랩톱(two-in-one laptop), 휴대용 게임 시스템, 디지털 카메라, 가상 현실 헤드셋, 증강 현실 헤드셋, 혼합 현실 헤드셋 및 얇은 기타 장치가 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 냉각 시스템(100)은 모바일 컴퓨팅 장치 및/또는 적어도 1차원에서 제한된 공간을 갖는 다른 장치 내에 상주할 수 있는 마이크로-전자기계 시스템(MEMS;micro-electro-mechanical system)의 냉각 시스템일 수 있다. 예컨대, 냉각 시스템(100)의 전체 높이[발열 구조체(102)의 상단으로부터 상단 플레이트(110)의 상단까지]는 2 밀리미터 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 시스템(100)의 전체 높이는 1.5 밀리미터 이하이다. 일부 실시예에서, 이 전체 높이는 1.1 밀리미터 이하이다. 일부 실시예에서, 전체 높이는 250 마이크로미터를 초과하지 않는다. 유사하게, 오리피스 플레이트(130)의 바닥과 발열 구조체(102)의 상단 사이의 거리(y)는 작을 수 있다. 일부 실시예에서, y는 적어도 200 마이크로미터이고 1 밀리미터 이하이다. 일부 실시예에서, y는 적어도 200 마이크로미터이고 300 마이크로미터 이하이다. 따라서, 냉각 시스템(100)은 컴퓨팅 장치 및/또는 적어도 1차원에서 제한된 공간을 갖는 다른 장치에서 사용 가능하다. 그러나, 공간에 대한 제한이 더 적은 장치 및/또는 냉각 이외의 목적을 위한 냉각 시스템(100)의 사용을 방해하는 것은 없다. 하나의 냉각 시스템(100)이 도시되어 있지만(예: 하나의 냉각 셀), 다중 냉각 시스템(100)이 발열 구조체(102)와 관련하여 사용될 수 있다. 예컨대, 냉각 셀의 1차원 또는 2차원 어레이가 사용될 수 있다.

냉각 시스템(100)은 발열 구조체(102)를 냉각하는 데 사용되는 유체와 연통한다. 유체는 기체 또는 액체일 수 있다. 예컨대, 유체는 공기일 수 있다. 일부 실시예에서, 유체는 냉각 시스템(100)이 상주하는 장치 외부로부터의 유체를 포함한다(예: 장치의 외부 통기구를 통해 제공됨). 일부 실시예에서, 유체는 냉각 시스템이 (예: 봉입된 장치에) 있는 장치 내에서 순환한다.

냉각 요소(120)는 능동 냉각 시스템(100)의 내부를 상단 챔버(140)와 바닥 챔버(150)로 나누는 것으로 간주될 수 있다. 상단 챔버(140)는 냉각 요소(120), 측부 및 상단 플레이트(110)에 의해 형성된다. 바닥 챔버(150)는 오리피스 플레이트(130), 측부, 냉각 요소(120) 및 앵커(160)에 의해 형성된다. 상단 챔버(140) 및 바닥 챔버(150)는 냉각 요소(120)의 주변부에서 연결되고 함께 챔버(140/150)[예: 냉각 시스템(100)의 내부 챔버]를 형성한다.

상단 챔버(140)의 크기 및 구성은 셀[냉각 시스템(100)] 치수, 냉각 요소(120) 운동 및 작동 주파수의 함수일 수 있다. 상단 챔버(140)는 높이(h1)를 갖는다. 상단 챔버(140)의 높이는 원하는 유량 및/또는 속도로 오리피스(132)를 통해 바닥 챔버(150)로 유체를 구동하기에 충분한 압력을 제공하도록 선택될 수 있다. 상단 챔버(140)는 또한 작동될 때 냉각 요소(120)가 상단 플레이트(110)와 접촉하지 않을 정도로 충분히 높다. 일부 실시예에서, 상단 챔버(140)의 높이는 적어도 50 마이크로미터이고 500 마이크로미터 이하이다. 일부 실시예에서, 상단 챔버(140)는 적어도 200 마이크로미터이고 300 마이크로미터 이하의 높이를 갖는다.

바닥 챔버(150)는 높이(h2)를 갖는다. 일부 실시예에서, 바닥 챔버(150)의 높이는 냉각 요소(120)의 운동을 수용하기에 충분하다. 따라서, 냉각 요소(120)의 어떤 부분도 정상 작동 동안 오리피스 플레이트(130)와 접촉하지 않는다. 바닥 챔버(150)는 일반적으로 상단 챔버(140)보다 작고 오리피스(132)로의 유체의 역류를 감소시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 바닥 챔버(150)의 높이는 냉각 요소(120)의 최대 편향에 적어도 5 마이크로미터를 더한 값이고 10 마이크로미터 이하이다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)의 편향[예: 팁(121)의 편향](z)은 적어도 10 마이크로미터이고 100 마이크로미터 이하의 진폭을 갖는다. 그러한 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)의 편향 진폭은 적어도 10 마이크로미터이고 60 마이크로미터 이하이다. 그러나, 냉각 요소(120)의 편향의 진폭은 냉각 시스템(100)을 통한 원하는 유량 및 냉각 시스템(100)의 구성과 같은 요인에 의존한다. 따라서, 바닥 챔버(150)의 높이는 일반적으로 냉각 시스템(100)의 다른 구성요소를 통한 유량에 의존한다.

상단 플레이트(110)는 유체가 냉각 시스템(100) 내로 유입될 수 있는 통기구(112)를 포함한다. 상단 통기구(112)는 챔버(140) 내의 원하는 음압(acoustic pressure)에 기반하여 선택된 크기를 가질 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서 통기구(112)의 폭(w)은 적어도 500 마이크로미터이고 1000 마이크로미터 이하이다. 일부 실시예에서, 통기구(112)의 폭은 적어도 250 마이크로미터이고 2,000 마이크로미터 이하이다. 도시된 실시예에서, 통기구(112)는 상단 플레이트(110)의 중심에 위치한 구멍이다. 다른 실시예에서, 통기구(112)는 다른 곳에 위치할 수 있다. 예컨대, 통기구(112)는 상단 플레이트(110)의 에지들 중 하나에 더 가까울 수 있다. 통기구(112)는 원형, 직사각형 또는 다른 형상의 풋프린트(footprint)를 가질 수 있다. 단일 통기구(112)가 도시되어 있지만, 다중 통기구가 사용될 수 있다. 예컨대, 통기구는 상단 챔버(140)의 에지를 향해 오프셋되거나 상단 챔버(140)의 측부(들)에 위치될 수 있다. 상단 플레이트(110)는 실질적으로 평탄한 것으로 도시되었지만, 일부 실시예에서, 상단 챔버(140)의 구성 및/또는 상단 플레이트(110)의 영역을 수정하기 위해 트렌치 및/또는 다른 구조체들이 상단 플레이트(110)에 제공될 수 있다.

앵커(지지 구조체)(160)는 냉각 요소(120)의 중심 부분에서 냉각 요소(120)를 지지한다. 따라서, 냉각 요소(120)의 주변부의 적어도 일부는 고정되지 않고 자유롭게 진동한다. 일부 실시예에서, 앵커(160)는 냉각 요소(120)의 중심 축을 따라 연장된다(예: 도 1a 내지 도 1e에서 페이지에 수직). 이러한 실시예에서, 진동하는 냉각 요소(120)의 부분[예: 팁(121)을 포함하는]은 캔틸레버식 방식으로 이동한다. 따라서, 냉각 요소(120)의 부분은 나비의 날개와 유사한 방식으로(즉, 동위상으로) 및/또는 시소와 유사한 방식(즉, 위상차)으로 이동할 수 있다. 캔틸레버식 방식으로 진동하는 냉각 요소(120)의 부분은 일부 실시예에서는 위상이 동일하고 다른 실시예에서는 위상이 다르다. 일부 실시예에서, 앵커(160)는 냉각 요소(120)의 축을 따라 연장되지 않는다. 이러한 실시예에서, 냉각 요소(120)의 주변부의 모든 부분은 자유롭게 진동한다(예: 해파리와 유사). 도시된 실시예에서, 앵커(160)는 냉각 요소(120)의 바닥으로부터 냉각 요소(120)를 지지한다. 다른 실시예에서, 앵커(160)는 다른 방식으로 냉각 요소(120)를 지지할 수 있다. 예컨대, 앵커(160)는 상단으로부터 냉각 요소(120)를 지지할 수 있다(예: 냉각 요소(120)가 앵커(160)에 매달려 있음). 일부 실시예에서, 앵커(160)의 폭(a)은 적어도 0.5 밀리미터이고 4 밀리미터 이하이다. 일부 실시예에서, 앵커(160)의 폭은 적어도 2 밀리미터이고 2.5 밀리미터 이하이다. 앵커(160)는 냉각 요소(120)의 적어도 10%이고 50% 이하를 차지할 수 있다.

냉각 요소(120)는 발열 구조체(102)로부터 원위인 제1 측부 및 발열 구조체(102)에 근위인 제2 측부를 갖는다. 도 1a 내지 도 1e에 도시된 실시예에서, 냉각 요소(120)의 제1 측부는 냉각 요소(120)의 상단[상단 플레이트(110)에 더 가까움]이고 제2 측부는 냉각 요소(120)의 바닥[오리피스 플레이트(130)에 더 가까움]이다. 냉각 요소(120)는 도 1a 내지 도 1e에 도시된 바와 같이 진동 운동을 겪도록 작동된다. 냉각 요소(120)의 진동 운동은 유체를 발열 구조체(102)(예: 상단 챔버(140)로부터)로부터 원위인 냉각 요소(120)의 제1 측부로부터 발열 구조체(102)(예: 하단 챔버(150))에 근위인 냉각 요소(120)의 제2 측부로 구동한다. 냉각 요소(120)의 진동 운동은 또한 통기구(112)를 통해 상단 챔버(140) 내로 유체를 끌어들이며; 상단 챔버(140)로부터 바닥 챔버(150)로 유체를 압송하고; 오리피스 플레이트(130)의 오리피스(132)를 통해 바닥 챔버(150)로부터 유체를 구동한다.

냉각 요소(120)는 냉각 요소(120)가 진동하도록 요구되는 주파수에 의존하는 길이(L)를 갖는다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)의 길이는 적어도 4 밀리미터이고 10 밀리미터 이하이다. 일부 그러한 실시예에서, 냉각 요소(120)는 적어도 6 밀리미터이고 8 밀리미터 이하의 길이를 갖는다. 냉각 요소(120)의 깊이(예: 도 1a 내지 도 1e에 도시된 평면에 수직)는 L의 1/4에서 L의 2배까지 변할 수 있다. 예컨대, 냉각 요소(120)는 길이와 동일한 깊이를 가질 수 있다. 냉각 요소(120)의 두께(t)는 냉각 요소(120)의 구성 및/또는 냉각 요소(120)가 작동되기를 원하는 주파수에 기반하여 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 요소 두께는 길이가 8 밀리미터이고 적어도 20kHz이고 25kHz 이하의 주파수에서 구동되는 냉각 요소(120)에 대해 적어도 200 마이크로미터이고 350 마이크로미터 이하이다. 챔버(140/150)의 길이(C)는 냉각 요소(120)의 길이(L)에 가깝다. 예컨대, 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)의 에지와 챔버(140/50)의 벽 사이의 거리(d)는 적어도 100 마이크로미터이고 500 마이크로미터 이하이다. 일부 실시예에서, d는 적어도 200 마이크로미터이고 300 마이크로미터 이하이다.

냉각 요소(120)는 상단 챔버(140) 내의 유체의 압력파의 음향 공진을 위한 공진 주파수와 냉각 요소(120)의 구조적 공진을 위한 공진 주파수 모두에 있거나 그 근처에 있는 주파수에서 구동될 수 있다. 진동 운동을 겪는 냉각 요소(120)의 부분은 냉각 요소(120)의 공진("구조적 공진")에서 또는 그 근처에서 구동된다. 진동을 겪는 냉각 요소(120)의 이 부분은 일부 실시예에서 캔틸레버식 섹션일 수 있다. 구조적 공진을 위한 진동의 주파수는 구조적 공진 주파수로 지칭된다. 냉각 요소(120)를 구동할 때 구조적 공진 주파수를 사용하면, 냉각 시스템(100)의 전력 소비가 감소한다. 냉각 요소(120) 및 상단 챔버(140)는 또한 이러한 구조적 공진 주파수가 상단 챔버(140)를 통해 구동되는 유체의 압력파의 공진[상단 챔버(140)의 음향 공진]에 대응하도록 구성될 수 있다. 이러한 압력파의 주파수를 음향 공진 주파수라고 한다. 음향 공진에서, 압력의 노드(node)는 통기구(112) 근처에서 발생하고 압력의 반대 노드(antinode)는 냉각 시스템(100)의 주변부 근처[예: 냉각 요소(120)의 팁(121) 근처 및 상단 챔버(140)와 바닥 챔버(150) 사이의 연결부 근처]에서 발생한다. 이 두 영역들 사이의 거리는 C/2이다. 따라서 C/2 = nλ/4이고, 여기서 λ는 유체의 음향 파장이고 n은 홀수이다(예: n = 1, 3, 5 등). 최하위 모드의 경우 C = λ/2이다. 챔버(140)(예: C)의 길이가 냉각 요소(120)의 길이에 가깝기 때문에, 일부 실시예에서 L/2 = nλ/4인 것도 대략 사실이며, 여기서 λ는 유체에 대한 음향 파장이고 n은 홀수이다. 따라서, 냉각 요소(120)가 구동되는 주파수(ν)는 냉각 요소(120)에 대한 구조적 공진 주파수 또는 그 근처에 있다. 주파수(ν)는 또한 적어도 상단 챔버(140)에 대한 음향 공진 주파수 또는 그 근처에 있다. 상단 챔버(140)의 음향 주파수는 일반적으로 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수보다 온도 및 크기와 같은 파라미터에 따라 덜 극적으로 변한다. 결과적으로, 일부 실시예에서 냉각 요소(120)는 음향 공진 주파수보다 구조적 공진 주파수(또는 그에 가깝게)에서 구동될 수 있다.

오리피스 플레이트(130)는 내부에 오리피스(132)를 갖는다. 오리피스(132)의 특정 수 및 분포가 도시되어 있지만, 다른 수 및/또는 다른 분포가 사용될 수 있다. 단일 오리피스 플레이트(130)는 단일 냉각 시스템(100)에 사용된다. 다른 실시예에서, 다중 냉각 시스템(100)은 오리피스 플레이트를 공유할 수 있다. 예컨대, 다중 셀(100)이 원하는 구성으로 함께 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 셀(100)은 동일한 크기 및 구성 또는 상이한 크기(들) 및/또는 구성(들)일 수 있다. 오리피스(132)는 발열 구조체(102)의 표면에 법선으로 배향된 축을 갖는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 오리피스(132)의 축은 다른 각도에 있을 수 있다. 예컨대, 축의 각도는 실질적으로 0도 및 0이 아닌 예각으로부터 선택될 수 있다. 오리피스(132)는 또한 오리피스 플레이트(130)의 표면에 대한 법선에 실질적으로 평행한 측벽을 갖는다. 일부 실시예에서, 오리피스는 오리피스 플레이트(130)의 표면에 대한 법선에 대해 0이 아닌 각도로 측벽을 가질 수 있다. 예컨대, 오리피스(132)는 원추형일 수 있다. 또한, 오리피스 플레이트(130)는 실질적으로 평탄한 것으로 도시되어 있지만, 바닥 챔버(150)의 구성 및/또는 오리피스 플레이트(130) 및 발열 구조체(102) 사이의 영역을 수정하기 위해 일부 실시예에서 트렌치 및/또는 다른 구조체들이 오리피스 플레이트(130)에 제공될 수 있다.

오리피스(132)의 크기, 분포 및 위치는 발열 구조체(102)의 표면으로 구동되는 유체의 유량을 제어하도록 선택된다. 오리피스(132)의 위치 및 구성은 바닥 챔버(150)로부터 오리피스(132)를 통해 제트 채널[오리피스 플레이트(130)의 바닥과 발열 구조체(102)의 상단 사이의 영역]로 유체 흐름을 증가/최대화하도록 구성될 수 있다. 오리피스(132)의 위치 및 구성은 또한 제트 채널로부터 오리피스(132)를 통해 흡입 흐름(예: 역류)을 감소/최소화하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 오리피스의 위치는 오리피스(132)를 통해 바닥 챔버(150) 내로 유체를 끌어당기는 냉각 요소(120)[팁(121)이 오리피스 플레이트(13)로부터 멀어지게 이동함]의 상향 행정에서의 흡입이 감소되도록 팁(121)으로부터 충분히 멀리 있는 것이 바람직하다. 오리피스의 위치는 또한 냉각 요소(120)의 상향 행정에서의 흡입이 상단 챔버(140)로부터의 더 높은 압력이 상단 챔버(140)로부터 바닥 챔버(150)로 유체를 밀어내는 것을 허용하도록 팁(121)에 충분히 근접하는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 상향 행정에서 상단 챔버(140)로부터 바닥 챔버(150)로의 유량 대 제트 채널로부터 오리피스(132)를 통한 제트 채널로부터의 유량의 비율("순 유량비")은 2:1보다 크다. 일부 실시예에서, 순 유량비(net flow ratio)는 적어도 85:15이다. 일부 실시예에서, 순 유량비는 적어도 90:10이다. 원하는 압력, 유량, 흡입 및 순 유량비를 제공하기 위해, 오리피스(132)는 냉각 요소(120)의 팁(121)으로부터 적어도 거리(r1)이고 팁(121)으로부터의 거리(r2) 이하인 것이 바람직하다. 일부 실시예에서 r1은 적어도 100 마이크로미터(예: r1 ≥100 ㎛)이고 r2는 1 밀리미터 이하(예: r2 ≤1000 ㎛)이다. 일부 실시예에서, 오리피스(132)는 냉각 요소(120)의 팁(121)으로부터 적어도 200 마이크로미터이다(예: r1 ≥200 ㎛)이다. 일부 그러한 실시예에서, 오리피스(132)는 냉각 요소(120)의 팁(121)으로부터 적어도 300 마이크로미터이다(예: r1 ≥300 ㎛)이다. 일부 실시예에서, 오리피스(132)는 적어도 100 마이크로미터이고 500 마이크로미터 이하의 폭(o)을 갖는다. 일부 실시예에서, 오리피스(132)는 적어도 200 마이크로미터이고 300 마이크로미터 이하의 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 오리피스 분리(s)는 적어도 100 마이크로미터이고 1 밀리미터 이하이다. 일부 그러한 실시예에서, 오리피스 분리는 적어도 400 마이크로미터이고 600 마이크로미터 이하이다. 일부 실시예에서, 오리피스(132)는 또한 오리피스 플레이트(130) 영역의 특정 부분을 점유하는 것이 바람직하다. 예컨대, 오리피스(132)는 오리피스(132)를 통한 유체의 원하는 유량을 달성하기 위해 오리피스 플레이트(130)의 풋프린트의 적어도 5%이고 15% 이하를 덮는다. 일부 실시예에서, 오리피스(132)는 오리피스 플레이트(130)의 풋프린트의 적어도 8%이고 12% 이하를 덮는다.

일부 실시예에서, 냉각 요소(120)는 압전을 사용하여 작동된다. 따라서, 냉각 요소(120)는 압전 냉각 요소일 수 있다. 냉각 요소(120)는 냉각 요소(120)에 장착되거나 통합된 압전 장치에 의해 구동될 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)는 냉각 시스템(100)의 다른 구조에 압전 장치를 제공하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 방식으로 구동된다. 냉각 요소(120) 및 유사한 냉각 요소는 압전 이외의 메커니즘이 냉각 요소를 구동하는 데 사용될 수 있지만 이하에서는 압전 냉각 요소라고 한다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)는 기판 상의 압전 층을 포함한다. 기판은 스테인리스 스틸, Ni 합금 및/또는 Hastelloy 기판일 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 층은 기판 상에 박막으로서 형성된 다중 하위층을 포함한다. 다른 실시예에서, 압전 층은 기판에 부착된 벌크 층일 수 있다. 이러한 압전 냉각 요소(120)는 또한 압전을 활성화하는 데 사용되는 전극을 포함한다. 기판은 일부 실시예에서 전극으로서 기능한다. 다른 실시예에서, 바닥 전극은 기판과 압전 층 사이에 제공될 수 있다. 시드(seed), 캡핑(capping), 패시베이션(passivation) 또는 다른 층을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 층들이 압전 냉각 요소에 포함될 수 있다. 따라서, 냉각 요소(120)는 압전을 사용하여 작동될 수 있다.

일부 실시예에서, 냉각 시스템(100)은 굴뚝(미도시) 또는 다른 덕트를 포함한다. 이러한 덕트는 가열된 유체가 발열 구조체(102)로부터 멀리 흐를 수 있는 경로를 제공한다. 일부 실시예에서, 덕트는 유체를 발열 구조체(102)로부터 원위인 상단 플레이트(110)의 측부로 되돌린다. 일부 실시예에서, 덕트는 대신 발열 구조체(102)에 평행한 방향 또는 발열 구조체(102)에 수직이지만 반대 방향(예: 페이지의 하단을 향함)으로 발열 구조체(102)로부터 유체를 멀리 지향시킬 수 있다. 장치 외부의 유체가 냉각 시스템(100)에서 사용되는 장치에 대해서, 덕트는 가열된 유체를 통기구로 보낼 수 있다. 이러한 실시예에서, 추가 유체가 입구 통기구로부터 제공될 수 있다. 장치가 봉입된 실시예에서, 덕트는 통기구(112) 근처이고 발열 구조체(102)로부터 원위인 영역으로 되돌아가는 순환 경로를 제공할 수 있다. 이러한 경로는 유체가 발열 구조체(102)를 냉각시키기 위해 재사용되기 전에 열을 발생시킬 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 덕트는 생략되거나 다른 방식으로 구성될 수 있다. 따라서, 유체는 발열 구조체(102)로부터 열을 운반할 수 있다.

냉각 시스템(100)의 작동은 도 1a 내지 도 1e와 관련하여 설명된다. 특정 압력, 갭 크기 및 흐름 타이밍과 관련하여 설명되었지만, 냉각 시스템(100)의 작동은 본원의 설명에 의존하지 않는다. 도 1b 내지 도 1c는 냉각 시스템(100)의 동위상 작동을 도시한다. 도 1b를 참조하면, 냉각 요소(120)는 그 팁(121)이 상단 플레이트(110)로부터 멀리 이동하도록 작동되었다. 따라서 도 1b는 냉각 요소(120)의 하향 행정의 단부를 도시하는 것으로 간주될 수 있다. 냉각 요소의 진동 운동으로 인해, 바닥 챔버(150)를 위한 갭(152)은 크기가 감소되었고 갭(152B)으로 도시된다. 반대로, 상단 챔버(140)를 위한 갭(142)은 크기가 증가되었고 갭(142B)으로 도시된다. 하향 행정 동안, 냉각 요소(120)가 중립 위치에 있을 때 주변부에서 더 낮은(예: 최소) 압력이 발생한다. 하향 행정이 계속됨에 따라, 도 1b에 도시된 바와 같이 바닥 챔버(150)의 크기가 감소하고 상단 챔버(140)의 크기가 증가한다. 따라서, 유체는 오리피스 플레이트(130)의 표면 및/또는 발열 구조체(102)의 상단 표면에서 또는 이에 거의 수직인 방향으로 오리피스(132) 외부로 구동된다. 유체는 오리피스(132)로부터 발열 구조체를 향해 고속으로 예컨대 초당 35미터를 초과하는 속도로 구동된다. 일부 실시예에서, 유체는 그 다음 발열 구조체(102)의 표면을 따라 그리고 발열 구조체(102)의 주변부를 향해 이동하며, 여기서 압력은 오리피스(132) 근처보다 낮다. 또한 하향 행정에서, 상단 챔버(140)의 크기가 증가하고 상단 챔버(140)의 낮은 압력이 제공된다. 그 결과, 유체는 통기구(112)를 통해 상단 챔버(140)로 유입된다. 오리피스(132)를 통해, 그리고 발열 구조체(102)의 표면을 따라 통기구(112)로 유체의 운동이 도 1b의 라벨 없는 화살표로 표시된다.

냉각 요소(120)는 또한 팁(121)이 발열 구조체(102)로부터 멀어지고 상단 플레이트(110)를 향해 이동하도록 작동된다. 따라서 도 1c는 냉각 요소(120)의 상향 행정의 단부를 도시하는 것으로 간주될 수 있다. 냉각 요소(120)의 운동으로 인하여, 갭(142)은 크기가 감소되었고 갭(142C)으로 도시되어 있다. 갭(152)은 크기가 증가되었고 갭(152C)으로 도시된다. 상향 행정 동안, 냉각 요소(120)가 중립 위치에 있을 때 주변부에서 더 높은(예: 최대) 압력이 발생한다. 상향 행정이 계속됨에 따라, 도 1c에 도시된 바와 같이 바닥 챔버(150)의 크기가 증가하고 상단 챔버(140)의 크기가 감소한다. 따라서, 유체는 상단 챔버(140)[예: 챔버(140/150)의 주변부]로부터 바닥 챔버(150)로 구동된다. 따라서, 냉각 요소(120)의 팁(121)이 이동할 때, 상단 챔버(140)는 진입 유체를 가속시키고 바닥 챔버(150)를 향하여 구동되게 하는 노즐로서 작용한다. 바닥 챔버(150)로의 유체의 운동은 도 1c에서 라벨없는 화살표로 도시된다. 냉각 요소(120) 및 오리피스(132)의 위치 및 구성은 흡입을 감소시키고 따라서 상향 행정 동안 제트 채널[발열 구조체(102)와 오리피스 플레이트(130) 사이]로부터 오리피스(132)로의 유체의 역류를 감소시키도록 선택된다. 따라서, 냉각 시스템(100)은 바닥 챔버(150)로 들어가는 제트 채널로부터의 가열된 유체의 과도한 역류 없이 상단 챔버(140)로부터 바닥 챔버(150)로 유체를 구동할 수 있다.

도 1b와 도 1c에 도시된 위치들 사이에서 운동이 반복된다. 따라서, 냉각 요소(120)는 도 1a 내지 도 1c에 표시된 진동 운동을 겪으며, 상단 플레이트(110)의 원위측으로부터 상단 챔버(140)로 유체를 통기구(112)를 통해 끌어당기고; 상단 챔버(140)로부터 바닥 챔버(150)로 유체를 전달하고; 및 오리피스(132)를 통해 발열 구조체(102)를 향해 유체를 가압한다. 위에서 논의된 바와 같이, 냉각 요소(120)는 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 진동하도록 구동된다. 또한, 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 챔버(140/150)의 음향 공진과 정렬하도록 구성된다. 구조적 공진 주파수 및 음향 공진 주파수는 일반적으로 초음파 범위에 있도록 선택된다. 예컨대, 냉각 요소(120)의 진동 운동은 15kHz 내지 30kHz의 주파수일 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)는 적어도 20kHz이고 30kHz 이하의 주파수/주파수들에서 진동한다. 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 냉각 시스템(100)의 음향 공진 주파수의 10% 이내이다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 냉각 시스템(100)의 음향 공진 주파수의 5% 이내이다. 실시예에서, 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 냉각 시스템(100)의 음향 공진 주파수의 3% 이내이다. 결과적으로, 효율 및 유량이 향상될 수 있다. 그러나 다른 주파수가 사용될 수 있다.

발열 구조체(102)를 향해 구동되는 유체는 발열 구조체(102)의 상단 표면에 대해 실질적으로 법선(수직)으로 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 운동은 발열 구조체(102)의 상단 표면에 대한 법선에 대해 0이 아닌 예각을 가질 수 있다. 어느 경우든, 유체는 발열 구조체(102)에서 유체의 경계층에서 얇아지고 및/또는 구멍을 형성할 수 있다. 결과적으로, 발열 구조체(102)로부터의 열 전달이 개선될 수 있다. 유체는 발열 구조체(102)의 표면을 따라 이동하면서 발열 구조체(102)에서 편향된다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(102)의 상단에 실질적으로 평행한 방향으로 이동한다. 따라서 발열 구조체(102)로부터의 열은 유체에 의해 추출될 수 있다. 유체는 냉각 시스템(100)의 에지에서 오리피스 플레이트(130)와 발열 구조체(102) 사이의 영역을 빠져나갈 수 있다. 냉각 시스템(100)의 에지에 있는 굴뚝 또는 기타 덕트(미도시)는 유체가 발열 구조체로부터 멀리 운반되도록 허용한다. 다른 실시예에서, 가열된 유체는 다른 방식으로 발열 구조체(102)로부터 더 멀리 전달될 수 있다. 유체는 발열 구조체(102)로부터 다른 구조체 또는 주변 환경으로 전달된 열을 교환할 수 있다. 따라서, 상단 플레이트(110)의 원위측에서 유체는 상대적으로 냉각 상태를 유지하여 추가적인 열 추출을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 유체가 순환되어 냉각 후에 상단 플레이트(110)의 원위측으로 복귀한다. 다른 실시예에서, 가열된 유체는 냉각 요소(120)의 원위측에서 새로운 유체로 옮겨지고 대체된다. 그 결과, 발열 구조체(102)가 냉각될 수 있다.

도 1d 내지 도 1e는 냉각 요소가 위상차로 구동되는 중심 고정식 냉각 요소(120)를 포함하는 능동 냉각 시스템(100)의 실시예를 도시한다. 보다 구체적으로, 앵커(160)의 반대 측[따라서 앵커(160)에 의해 지지되는 냉각 요소(120)의 고정된 중심 영역(122)의 반대 측] 상의 냉각 요소(120)의 섹션은 위상차 진동하도록 구동된다. 일부 실시예에서, 앵커(160)의 반대 측에 있는 냉각 요소(120)의 섹션은 180도 또는 그 근처의 위상차로 구동된다. 따라서, 냉각 요소(120)의 하나의 섹션은 상단 플레이트(110)를 향해 진동하는 반면, 냉각 요소(120)의 다른 섹션은 오리피스 플레이트(130)/발열 구조체(102)를 향해 진동한다. 상단 플레이트(110)를 향한 냉각 요소(120)의 섹션의 이동(상향 행정)는 앵커(160)의 측부에서 상단 공동(140)의 유체를 바닥 챔버(150)로 구동한다. 오리피스 플레이트(130)를 향한 냉각 요소(120) 섹션의 이동은 오리피스(132)를 통해 발열 구조체(102)를 향해 유체를 구동한다. 따라서, 고속(예: 동위상 작동과 관련하여 설명된 속도)으로 이동하는 유체는 앵커(160)의 반대 측에 있는 오리피스(132) 외부로 교대로 구동된다. 유체의 이동은 도 1d 및 도 1e에서 라벨 없는 화살표로 표시된다.

도 1d와 도 1e에 도시된 위치들 사이의 운동이 반복된다. 따라서, 냉각 요소(120)는 도 1a, 도 1d 및 도 1e에 표시된 진동 운동을 겪으며, 냉각 요소(120)의 각 측부에 대해 상단 플레이트(110)의 원위측으로부터 상단 챔버(140)로 통기구(112)를 통해 유체를 교대로 끌어 당기고; 상단 챔버(140)의 각 측부로부터 바닥 챔버(150)의 대응 측부로 유체를 전달하고; 및 앵커(160)의 각 측부에 있는 오리피스(132)를 통해 그리고 발열 구조체(102)를 향해 유체를 가압한다. 위에서 논의된 바와 같이, 냉각 요소(120)는 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 진동하도록 구동된다. 또한, 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 챔버(140/150)의 음향 공진과 정렬되도록 구성된다. 구조적 공진 주파수 및 음향 공진 주파수는 일반적으로 초음파 범위에 있도록 선택된다. 예컨대, 냉각 요소(120)의 진동 운동은 동위상 진동에 대해 설명된 주파수일 수 있다. 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 냉각 시스템(100)의 음향 공진 주파수의 10% 이내이다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 냉각 시스템(100)의 음향 공진 주파수의 5% 이내이다. 실시예에서, 냉각 요소(120)의 구조적 공진 주파수는 냉각 시스템(100)의 음향 공진 주파수의 3% 이내이다. 결과적으로, 효율 및 유량이 개선될 수 있다. 그러나 다른 주파수가 사용될 수 있다.

위상차 진동을 위해 발열 구조체(102)를 향해 구동되는 유체는 동위상 작동에 대해 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 발열 구조체(102)의 상단 표면에 대해 실질적으로 법선(수직)으로 이동할 수 있다. 유사하게, 냉각 시스템(100)의 에지에 있는 굴뚝 또는 다른 덕트(미도시)는 유체가 발열 구조체(102)로부터 멀리 운반되도록 한다. 다른 실시예에서, 가열된 유체는 다른 방식으로 발열 구조체(102)로부터 더 멀리 이송될 수 있다. 유체는 발열 구조체(102)로부터 다른 구조체 또는 주변 환경으로 전달된 열을 교환할 수 있다. 따라서, 상단 플레이트(110)의 원위측의 유체는 상대적으로 냉각 상태를 유지하여 추가 열 추출을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 유체가 순환되어 냉각 후에 상단 플레이트(110)의 원위측으로 복귀한다. 다른 실시예에서, 가열된 유체는 운반되고 냉각 요소(120)의 원위측에서 새로운 유체로 대체된다. 그 결과, 발열 구조체(102)가 냉각될 수 있다.

동위상 진동 또는 위상차 진동을 위해 작동된 냉각 시스템(100)을 사용하여, 통기구(112)를 통해 유입되고 오리피스(132)를 통해 구동되는 유체는 발열 구조체(102)로부터 열을 효율적으로 분산시킬 수 있다. 유체가 충분한 속도(예: 초당 적어도 30 미터)로 발열 구조체와 충돌하고 일부 실시예에서 발열 구조체에 실질적으로 법선이기 때문에, 발열 구조체에서 유체의 경계층은 얇아지고 및/또는 부분적으로 제거될 수 있다. 결과적으로, 발열 구조체(102)와 이동 유체 사이의 열 전달이 개선된다. 발열 구조체가 더 효율적으로 냉각되기 때문에, 대응 집적 회로는 더 높은 속도 및/또는 더 긴 시간 동안 전력으로 실행될 수 있다. 예컨대, 발열 구조체가 고속 프로세서에 대응하는 경우, 이러한 프로세서는 스로틀링(throttling) 전에 더 오랜 시간 동안 실행될 수 있다. 따라서, 냉각 시스템(100)을 사용하는 장치의 성능이 개선될 수 있다. 또한, 냉각 시스템(100)은 마이크로-전자기계(MEMS) 장치일 수 있다. 결과적으로, 냉각 시스템(100)은 스마트폰, 다른 휴대폰, 가상 현실 헤드셋, 태블릿, 투인원 컴퓨터, 웨어러블 및 핸드헬드 게임과 같이 제한된 공간이 사용 가능한 더 작은 및/또는 모바일 장치에 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서 이러한 장치의 성능이 향상될 수 있다. 냉각 요소(120)는 15kHz 이상의 주파수에서 진동할 수 있기 때문에, 사용자는 냉각 요소의 작동과 관련된 어떤 소음도 듣지 못할 수 있다. 구조적 공진 주파수 및/또는 음향 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 구동되는 경우, 냉각 시스템 작동에 사용되는 전력이 크게 감소할 수 있다. 냉각 요소(120)는 진동 동안 상단 플레이트(110) 또는 오리피스 플레이트(130)와 물리적으로 접촉하지 않는다. 따라서, 냉각 요소(120)의 공진이 보다 용이하게 유지될 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각 요소(120)와 다른 구조체 사이의 물리적 접촉은 냉각 요소(120)에 대한 공진 조건을 교란한다. 이러한 조건을 교란하면, 냉각 요소(120)가 공진에서 벗어나게 구동할 수 있다. 따라서, 냉각 요소(120)의 작동을 유지하기 위해 추가 전력이 사용될 필요가 있을 것이다. 또한, 냉각 요소(120)에 의해 구동되는 유체의 흐름이 감소할 수 있다. 이 문제들은 위에서 논의한 바와 같이 압력차 및 유체 흐름의 사용을 통해 피할 수 있다. 제한된 추가 전력으로 개선된 조용한 냉각의 이점을 얻을 수 있다. 또한, 냉각 요소(120)의 위상차 진동은 냉각 요소(100)의 질량 중심의 위치가 더 안정적으로 유지되도록 한다. 토크가 냉각 요소(120)에 가해지더라도, 질량 중심의 운동으로 인한 힘은 감소되거나 제거된다. 그 결과, 냉각 요소(120)의 운동으로 인한 진동이 감소될 수 있다. 더욱이, 냉각 시스템(100)의 효율은 냉각 요소(120)의 2개의 측부에 대한 위상차 진동 운동의 사용을 통해 개선될 수 있다. 결과적으로, 냉각 시스템(100)을 포함하는 장치의 성능이 개선될 수 있다. 또한, 냉각 시스템(100)은 높은 유체 흐름 및/또는 속도가 요구되는 다른 적용[예: 발열 구조체(102)를 갖거나 갖지 않는]에서 사용될 수 있다.

도 2a 내지 도 2b는 냉각 시스템(100)과 같은 능동 냉각 시스템과 유사한 냉각 시스템(200A, 200B)의 실시예의 평면도를 도시한다. 도 2a 및 도 2b는 축척이 아니다. 단순화를 위해, 냉각 요소(220A, 220B) 및 앵커(260A, 260B)의 부분만이 각각 도시되어 있다. 냉각 요소(220A 및 220B)는 냉각 요소(120)와 유사하다. 따라서 냉각 요소(220A 및/또는 220B)에 사용되는 크기 및/또는 재료는 냉각 요소(120)의 크기 및/또는 재료와 유사할 수 있다. 앵커(지지 구조체)(260A 및 260B)는 앵커(160)와 유사하고 점선으로 표시된다.

냉각 요소(220A, 220B)의 경우, 앵커(260A, 260B)는 각각 중심에 위치하고 냉각 요소(220A, 220B)의 중심축을 따라 연장된다. 따라서, 진동하도록 작동되는 캔틸레버식 부분은 앵커(260A, 260B)의 우측 및 좌측에 있다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(들)(220A 및/또는 220B)는 연속 구조체이고, 그 중 두 부분[예: 앵커(260A 및 260B) 외부의 캔틸레버식 부분]이 작동된다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(들)(220A 및/또는 220B)는 각각이 앵커(260A 및 260B)에 부착되고 작동되는 별개의 캔틸레버식 부분을 포함한다. 따라서 냉각 요소(220A, 220B)의 캔틸레버식 부분은 나비의 날개(동위상) 또는 시소(위상차)와 유사한 방식으로 진동하도록 구성될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, L은 도 1a 내지 도 1e에 도시된 것과 유사한 냉각 요소의 길이이다. 또한 도 2a 및 도 2b에는, 냉각 요소(220A, 220B)의 깊이(P)가 표시되어 있다.

압전(223)이 도 2a 내지 도 2b에서 점선으로 또한 도시되어 있다. 압전(223)은 냉각 요소(220A, 220B)를 작동시키는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 압전(223)은 다른 영역에 위치될 수 있고 및/또는 다른 구성을 가질 수 있다. 압전의 맥락에서 설명되었지만, 냉각 요소(220A, 220B)를 작동시키기 위한 다른 메커니즘이 사용될 수 있다. 그러한 다른 메커니즘은 압전(223)의 위치에 있을 수 있거나 다른 곳에 위치할 수 있다. 냉각 요소(220A)에서, 압전(223)은 캔틸레버식 부분에 부착될 수 있거나 냉각 요소(220A)에 통합될 수 있다. 또한, 압전(223)이 도 2a 및 도 2b에서 특정 형상 및 크기를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다른 구성이 사용될 수 있다.

도 2a에 도시된 실시예에서, 앵커(260A)는 냉각 요소(220A)의 전체 깊이를 연장한다. 따라서, 냉각 요소(220A)의 주변부의 일부가 고정된다. 냉각 요소(220A) 주변부의 고정되지 않은 부분은 진동 운동을 겪는 캔틸레버식 섹션의 일부이다. 다른 실시예에서, 앵커는 중심축의 전체 길이를 연장할 필요는 없다. 이러한 실시예에서, 냉각 요소의 전체 주변부는 고정되지 않는다. 그러나, 이러한 냉각 요소는 본원에 기술된 방식으로 진동하도록 구성된 캔틸레버식 섹션을 여전히 가지고 있다. 예컨대, 도 2b에서, 앵커(260B)는 냉각 요소(220B)의 주변부로 연장되지 않는다. 따라서, 냉각 요소(220B)의 주변부는 고정되지 않는다. 그러나, 앵커(260B)는 여전히 냉각 요소(220B)의 중심축을 따라 연장된다. 냉각 요소(220B)는 캔틸레버식 부분이 진동하도록(예: 나비의 날개와 유사하게) 여전히 작동된다.

냉각 요소(220A)가 직사각형으로 도시되어 있지만, 냉각 요소는 다른 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(220A)의 에지는 둥글게 될 수 있다. 도 2b의 냉각 요소(220B)는 둥근 캔틸레버식 섹션을 갖는다. 다른 형상도 가능하다. 도 2b에 도시된 실시예에서, 앵커(260B)는 중공이고 구멍(263)을 포함한다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(220B)는 앵커(260B) 영역에 구멍(들)을 갖는다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(220B)는 구멍(들)이 앵커(260B)의 영역에 존재하도록 다수의 부분을 포함한다. 그 결과, 유체는 냉각 요소(220B)를 통해 그리고 앵커(260B)를 통해 끌어당겨질 수 있다. 따라서, 냉각 요소(220B)는 상단 플레이트(110)와 같은 상단 플레이트 대신에 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 냉각 요소(220B) 및 구멍(263)의 구멍은 통기구(112)와 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 또한, 냉각 요소(200A 및 200B)는 중심 영역에서 지지되는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예에서는 냉각 요소(220A 및/또는 220B)의 하나의 캔틸레버식 섹션이 생략될 수 있다. 그러한 실시예에서, 냉각 요소(220A 및/또는 220B)는 하나의 에지에서 또는 그 근처에서 지지되거나 고정되는 것으로 간주될 수 있는 반면, 적어도 반대 에지의 적어도 일부는 자유롭게 진동 운동을 겪는다. 이러한 일부 실시예에서, 냉각 요소(220A 및/또는 220B)는 진동 운동을 겪는 단일 캔틸레버식 섹션을 포함할 수 있다.

도 3a 내지 도 3b는 냉각 시스템(100)과 같은 능동 냉각 시스템과 유사한 냉각 시스템(300A, 300B)의 실시예의 평면도를 도시한다. 도 3a 및 도 3b는 축척이 아니다. 단순화를 위해, 각각 냉각 요소(320A, 320B)와 앵커(360A, 360B)만이 도시되어 있다. 냉각 요소(320A 및 320B)는 냉각 요소(120)와 유사하다. 따라서, 냉각 요소(320A 및/또는 320B)에 사용되는 크기 및/또는 재료는 냉각 요소(120)의 크기 및/또는 재료와 유사할 수 있다. 앵커(360A 및 360B)는 앵커(160)와 유사하고 점선으로 표시된다.

냉각 요소(320A, 320B)의 경우, 앵커(360A, 360B)는 각각 냉각 요소(320A, 320B)의 중심 영역으로 제한된다. 따라서, 앵커(360A, 360B)를 둘러싼 영역은 진동 운동을 겪는다. 따라서 냉각 요소(320A, 320B)는 해파리와 유사한 방식으로 또는 우산의 개폐와 유사한 방식으로 진동하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(320A, 320B)의 전체 주변부는 동위상으로 진동한다(예: 모두 함께 위 또는 아래로 움직인다). 다른 실시예에서, 냉각 요소(320A, 320B)의 주변부 부분은 위상차 진동한다. 도 3a 및 도 3b에서, L은 도 1a 내지 도 1e에 도시된 것과 유사한 냉각 요소의 길이(예: 직경)이다. 냉각 요소(320A, 320B)가 원형으로 도시되어 있지만, 냉각 요소는 다른 형상을 가질 수 있다. 또한, 압전(도 3a 내지 도 3b에 미도시) 및/또는 다른 메커니즘이 냉각 요소(320A 및 320B)의 진동 운동을 구동하기 위해 사용될 수 있다.

도 3b에 도시된 실시예에서, 앵커(360B)는 중공이고 구멍(363)을 갖는다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(320B)는 앵커(360B) 영역에 구멍(들)을 갖는다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(320B)는 구멍(들)이 앵커(360B)의 영역에 존재하도록 다수의 부분을 포함한다. 그 결과, 유체는 냉각 요소(320B) 및 앵커(360B)를 통해 끌어 당겨질 수 있다. 유체는 구멍(363)을 통해 나갈 수 있다. 따라서 냉각 요소(320B)는 상단 플레이트(110)와 같은 상단 플레이트 대신에 사용될 수 있다. 냉각 요소(320B)의 구멍 및 구멍(363)은 통기구(112)와 유사한 방식으로 기능할 수 있다.

냉각 시스템(100)과 같은 냉각 시스템은 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소를 사용할 수 있다. 이러한 냉각 시스템은 또한 냉각 시스템(100)의 이점을 공유할 수 있다. 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소를 사용하는 냉각 시스템은 유체를 고속으로 발열 구조체를 향해 더 효율적으로 구동할 수 있다. 결과적으로 발열구조체와 이동 유체 사이의 열전달이 향상된다. 발열 구조체가 더 효율적으로 냉각되기 때문에, 대응 장치는 더 빠른 속도 및/또는 더 긴 시간 동안 작동하는 등의 개선된 작동을 나타낼 수 있다. 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소를 사용하는 냉각 시스템은 공간이 제한된 소형 및/또는 모바일 장치에 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서 이러한 장치의 성능이 개선될 수 있다. 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소가 15kHz 이상의 주파수에서 진동할 수 있기 때문에, 사용자는 냉각 요소의 작동과 관련된 소음을 듣지 못할 수 있다. 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소에 대한 음향 공진 주파수 및/또는 구조적 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 구동되는 경우, 냉각 시스템을 작동하는 데 사용되는 전력이 상당히 감소될 수 있다. 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소는 사용 중에 플레이트와 물리적으로 접촉하지 않을 수 있어 공진이 보다 쉽게 유지될 수 있다. 제한된 추가 전력으로 개선된 조용한 냉각의 이점을 얻을 수 있다. 결과적으로, 냉각 요소(들)(220A, 220B, 320A, 320B) 및/또는 유사한 냉각 요소를 포함하는 장치의 성능이 개선될 수 있다.

일부 실시예에서, 냉각 요소는 중심 대신에 하나 이상의 에지에 고정될 수 있다. 예컨대, 도 4a 내지 도 4c는 냉각 요소의 에지가 고정되는 냉각 시스템(400)의 실시예를 도시한다.

도 4a 내지 도 4c는 발열 구조체(402)와 함께 사용 가능한 능동 냉각 시스템(400)의 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다. 명확성을 위해, 특정 구성요소만이 도시되어 있고 도 4a 내지 도 4c는 축척이 아니다. 냉각 시스템(400)은 발열 구조체(402)와 관련하여 사용된다. 대칭으로 도시되어 있지만, 냉각 시스템(400)은 대칭일 필요는 없다.

냉각 시스템(400)은 냉각 요소(410, 420)를 포함한다. 냉각 시스템(400)은 또한 내부에 오리피스(432)를 갖는 오리피스 플레이트(430), 상단 챔버(440) 및 바닥 챔버(450)를 포함하고, 이들은 내부에 오리피스(132)를 갖는 오리피스 플레이트(130), 상단 챔버(140) 및 바닥 챔버(150)와 유사하다. 유체를 지향시키는 데 사용되는 선택적 굴뚝(460)도 도시되어 있다.

냉각 요소(410)는 발열 구조체(402)로부터 원위의 제1 측부 및 발열 구조체(402)의 근위에 있는 제2 측부를 갖는다. 냉각 요소(410)의 제1 측부는 냉각 요소(410)의 상단이고 제2 측부는 바닥이다 냉각 요소(410)는 또한 내부에 수동 통기구(412)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 수동 통기구(412)는 냉각 요소(410)의 중심에 위치한 구멍이다. 다른 실시예에서, 수동 통기구(412)는 다른 곳에 위치할 수 있다. 예컨대, 수동 통기구(412)는 냉각 요소(410)의 에지 중 하나에 더 가까울 수 있다. 수동 통기구(412)는 원형, 직사각형 또는 다른 형상의 풋프린트를 가질 수 있다. 하나의 수동 통기구(412)가 표시되지만, 여러 수동 통기구가 사용될 수 있다.

냉각 요소(420)는 냉각 요소(410)와 발열 구조체(402) 사이에 있다. 도시된 실시예에서, 냉각 요소(420)는 또한 냉각 요소(410)와 오리피스 플레이트(430) 사이에 있다. 냉각 요소(410, 420)는 갭(442)에 의해 분리되고 상단 챔버(440)를 형성한다. 바닥 챔버(450)는 냉각 요소(420)와 오리피스 플레이트(430) 사이에 형성된다. 냉각 요소(420)는 또한 내부에 능동 통기구(422)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 능동 통기구(422)는 냉각 요소(420)의 중심 영역에서 멀리 떨어진 구멍이다. 다른 실시예에서, 능동 통기구(422)는 다른 곳에 위치할 수 있다. 예컨대, 능동 통기구는 냉각 요소(420)의 중심에 위치할 수 있다. 두 개의 능동 통기구(422)가 도시되어 있지만, 다른 수(예: 하나, 셋 등)가 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 능동 통기구(422)는 능동 통기구(422)가 수동 통기구(412)와 정렬되지 않도록 위치된다. 능동 통기구(422)는 원형, 직사각형 또는 다른 형상의 풋프린트를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 통기구를 포함하지 않는 단일 냉각 요소(410 또는 420)는 두 개의 냉각 요소 대신에 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 냉각 시스템(400)은 굴뚝(460)을 포함한다. 굴뚝(460)은 가열된 유체가 발열 구조체(402)로부터 멀리 흐르도록 복귀 경로를 제공한다. 일부 실시예에서, 굴뚝(460)은 유체를 발열 구조체(402)로부터 원위에 있는 냉각 요소(410)의 측부로 복귀시킨다. 도시된 실시예에서, 굴뚝(460)은 가열된 유체를 발열 구조체(402)에 실질적으로 수직으로 그리고 발열 구조체(402)로부터 원위인 냉각 요소(410)의 측부를 향하도록 지향시킨다. 다른 실시예에서, 굴뚝(460)은 생략되거나 다른 방식으로 구성된다. 예컨대, 굴뚝은 대신에 발열 구조체(402)와 평행한 방향 또는 발열 구조체(402)에 수직하지만 도시된 방향과 반대 방향(예: 페이지의 하단을 향함)으로 발열 구조체(402)로부터 멀어지게 유체를 지향시킬 수 있다. 다중 냉각 시스템(400)이 어레이에 제공되는 경우, 각 냉각 시스템(400)은 굴뚝을 포함할 수 있고, 에지의 냉각 시스템(400)만 굴뚝을 포함할 수 있으며, 가열된 유체가 흐르는 경로를 제공하기 위해 에지 또는 어레이의 다른 위치에 다른 덕트가 제공될 수 있고 및/또는 가열된 유체가 발열 구조체(402)의 근위에 있는 영역으로부터 제거되도록 다른 메커니즘이 제공될 수 있다.

도 4a는 중립 위치에 있는 냉각 시스템(400)을 도시한다. 따라서, 냉각 요소(410, 420)는 실질적으로 평평한 것으로 도시되어 있다. 작동시에, 압전 냉각 요소(410 및 420)는 도 4b 및 도 4c에 도시된 위치들 사이에서 진동하도록 작동된다. 따라서 압전 냉각 요소(410, 420)는 압전 액추에이터이다. 냉각 시스템(400)의 작동은 도 4b 및 도 4c와 관련하여 설명된다. 도 4b를 참조하면, 압전 냉각 요소(410)는 발열 구조체(402)로부터 멀어지게 이동되(볼록하게 변형)도록 작동된 반면, 압전 냉각 요소(420)는 발열 구조체(402)를 향해 이동(오목하게 변형)되도록 작동되었다. 이 구성을 흡입 장치라고 한다. 압전 냉각 요소(410, 420)의 진동 운동으로 인해, 갭(442)의 크기가 증가하고 갭(442A)으로 도시된다. 예컨대, 일부 실시예에서, 갭(442)은 중립 위치(도 4a)에서 적어도 10 마이크로미터이고 20 마이크로미터 이하의 높이를 갖는다. 갭(442A)은 흡입 장치(도 4b)에서 적어도 20 마이크로미터이고 30 마이크로미터 이하의 높이를 가질 수 있다. 따라서, 상단 챔버(440)는 용적이 증가하는 반면, 바닥 챔버(450)는 용적이 감소된다. 흡입 장치에서, 수동 통기구(412)의 유동 저항(수동 흡입 유동 저항)은 낮다. 결과적으로, 수동 통기구(412)에서의 압력은 낮다. 대조적으로, 능동 통기구(422)의 유동 저항(능동 흡입 유동 저항)은 높다. 결과적으로, 능동 통기구(422)에서의 압력은 높다. 낮은 수동 흡입 유동 저항으로 인해, 유체는 수동 통기구(412)를 통해 상단 챔버(440) 내로 유입된다. 이는 도 4b에서 화살표로 도시된다. 그러나, 유체는 높은 수동 흡입 유동 저항으로 인해 능동 통기구(422) 외부로 흐르지 않는다(또는 제한된 정도로 흘러나온다). 그러나 능동 통기구(422)는 이 구성에서 물리적으로 폐쇄되지 않는다. 예컨대, 능동 통기구(422)는 흡입 장치에서 오리피스 플레이트(430)와 접촉하지 않는다.

도 4c는 배출 장치(expulsion arrangement)를 도시한다. 압전 냉각 요소(410)는 발열 구조체(402)를 향해 이동(오목하게 변형)되도록 작동된 반면, 압전 냉각 요소(420)는 발열 구조체(402)로부터 멀어지게 이동(볼록하게 변형)되도록 작동되었다. 압전 냉각 요소(410, 420)의 진동 운동에서, 갭(442)은 크기가 감소하고 갭(442B)으로 도시된다. 예컨대, 일부 실시예에서, 갭(442)은 중립 위치(도 4a)에서 적어도 10 마이크로미터이고 20 마이크로미터 이하의 높이를 갖는다. 갭(442B)은 배출 장치(도 4c)에서 적어도 5 마이크로미터이고 10 마이크로미터 이하의 높이를 갖는다. 따라서, 상단 챔버(440)는 용적이 감소한 반면, 바닥 챔버(450)는 용적이 증가하였다. 배출 장치에서, 수동 통기구(412)의 유동 저항(수동적 배출 유동 저항)이 높다. 결과적으로, 수동 통기구(412)에서의 압력은 높다. 대조적으로, 능동 통기구(422)의 유동 저항(능동 배출 유동 저항)은 낮다. 결과적으로, 능동 통기구(422)에서의 압력은 낮다. 낮은 능동 배출 유동 저항으로 인해, 유체는 능동 통기구(422)를 통해 상단 챔버(440)로부터 바닥 챔버(450) 내로 그리고 오리피스(432)를 통해 배출된다. 이는 도 4c에서 화살표로 도시된다. 그러나 유체는 높은 수동적 배출 유동 저항으로 인해 수동 통기구(412) 외부로 흐르지 않는다(또는 제한된 정도로 흘러나온다). 따라서, 배출 장치에서 수동 통기구(412)는 폐쇄된 것으로 간주되고 능동 통기구(422)는 개방된 것으로 간주된다. 그러나 수동 통기구(412)는 이 구성에서 물리적으로 폐쇄되지 않는다. 예컨대, 수동 통기구(412)는 배출 장치의 냉각 요소(420)와 접촉하지 않는다. 갭(442B)은 길이가 0이 아니다.

가상 밸브(virtual valve)는 능동 통기구(422) 및 수동 통기구(412) 또는 그 근처에서 형성되는 것으로 간주할 수 있다. 가상 밸브는 폐쇄될 때 높지만 무한하지는 않은 유동 저항을 갖는다. 따라서 가상 밸브는 물리적으로 흐름을 차단하지 않고 대신 높은 유동 저항 또는 높은 압력을 사용하여 흐름을 제한하거나 방지한다. 가상 밸브는 개방될 때 유동 저항 또는 압력이 현저히 낮아 흐름이 허용된다. 일부 실시예에서, 가상 밸브에 대한 폐쇄와 개방 사이의 유동 저항 또는 압력의 비는 적어도 3이고 10 이하이다. 따라서, 능동 통기구(422) 및 그 가상 밸브("능동 가상 밸브")는 흡입 장치에서 유체가 거의 또는 전혀 흐르지 않도록 유동 저항이 충분히 높기 때문에 흡입 장치에서 폐쇄된 것으로 간주된다. 수동 통기구(412) 및 그 가상 밸브("수동 가상 밸브")는 압력 또는 유동 저항이 유체가 수동 통기구(412)를 통해 상단 챔버(440)로 유입될 수 있도록 충분히 낮기 때문에 흡입 장치에서 개방된 것으로 간주된다. 대조적으로, 통기구(422) 및 능동 가상 밸브는 유체가 능동 통기구(422)를 통해 흐르고 오리피스(432) 외부로 배출될 수 있도록 압력 또는 유동 저항이 충분히 낮기 때문에 배출 장치에서 개방된 것으로 간주된다. 수동 통기구(412) 및 수동 가상 밸브는 배출 장치의 수동 통기구(412)를 통해 유체가 거의 또는 전혀 유입되지 않도록 압력 또는 유동 저항이 충분히 높기 때문에 배출 장치에서 폐쇄된 것을 간주된다.

냉각 요소(410 및 420)의 진동 운동[및 도 4b 내지 도 4c의 갭(442A/442B)의 수반되는 감소]으로 인해, 유체는 상단 챔버(440) 및 오리피스(432)를 통해 유입된다. 유체는 오리피스(432)를 통과하는 화살표로 도시되어 있다. 도 4c에서 일부 오리피스(432)에 대해 점선 및 화살표로 도시된 바와 같이 유체가 오리피스 플레이트(420)로부터 멀리 이동할 때 확산될 수 있다. 유체는 발열 구조체(402)에서 편향되어 발열 구조체(402)와 오리피스 플레이트(430) 사이의 채널을 따라 이동한다.

도 4b 및 도 4c에 도시된 위치들 사이의 운동은 반복될 수 있다. 따라서, 압전 냉각 요소(410, 420)가 진동하여, 냉각 요소(410)의 원위측으로부터 수동 통기구(412)를 통해 유체를 상단 챔버(440) 내로 끌어들이고 능동 통기구(422)를 통해 챔버(440) 외부로 유체를 오리피스(432)를 통해 발열 구조체(402)를 향해 밀어낸다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(410 및/또는 420)의 진동 주파수/주파수들은 냉각 요소(120)의 진동과 유사하다. 또한, 일부 실시예에서, 압전 냉각 요소(들)(410 및/또는 420)가 공진 주파수 또는 그 근처에서 구동될 수 있다. 압전 냉각 요소(들)(410 및 420)의 공진 주파수는 또한 근접하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 냉각 요소(들)(410, 420)의 공진 주파수는 100Hz 이내인 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 피드백은 공진에서 또는 공진 근처에서 압전 냉각 요소(들)(410 및/또는 420)를 유지하기 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 냉각 요소(410 및/또는 420)의 공진 주파수는 챔버(들)(440 및/또는 450)의 음향 공진 주파수와 근접하게 일치한다. 일부 실시예에서, 유체가 발열 구조체(402)에 충돌하는 속도는 냉각 시스템(100)에 대해 본원에 기술된 범위 내에 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 발열 구조체(402)를 향해 구동되는 유체는 발열 구조체(402)의 상단 표면에 대해 실질적으로 법선(수직)으로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 운동은 발열 구조체(402)의 상단 표면의 법선에 대해 0이 아닌 예각을 가질 수 있다. 두 경우 모두, 유체는 발열 구조체(402)에서 유체의 경계층에서 얇아지거나 구멍을 형성할 수 있다. 한 경우에 경계층은 도 4c에서 발열 구조체(402)의 상단 표면에서의 곡선 점선으로 표시된다. 그 결과, 발열 구조체(402)로부터의 열 전달이 개선될 수 있다. 유체는 발열 구조체(402)의 표면을 따라 이동하면서 발열 구조체(402)에서 편향된다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(402)의 상단에 실질적으로 평행한 방향으로 이동한다. 따라서, 발열 구조체(402)로부터의 열은 유체에 의해서 추출될 수 있다. 유체는 냉각 시스템(400)의 에지에 있는 오리피스 플레이트(430)와 발열 구조체(402) 사이의 영역을 빠져나갈 수 있다. 도시된 실시예에서, 냉각 시스템(400)의 에지에 있는 굴뚝(460)은 유체가 발열 구조체(402)로부터 멀리 운반되도록 허용한다. 다른 실시예에서, 가열된 유체는 다른 방식으로 발열 구조체(402)로부터 더 멀리 전달될 수 있다. 유체는 냉각 요소(410)의 원위측으로 복귀할 수 있으며, 여기서 유체는 발열 구조체(402)로부터 다른 구조체 또는 주변 환경으로 전달된 열을 교환할 수 있다. 그 다음, 유체는 추가 열을 추출하기 위해 냉각 시스템(400)을 통해 순환될 수 있다. 다른 실시예에서, 가열된 유체는 냉각 요소(410)의 원위측에서 새로운 유체로 옮겨지고 대체된다. 그 결과, 발열 구조체(402)가 냉각될 수 있다.

유체를 챔버(450)로 끌어들이고 오리피스(432)를 통해 유체를 배출하기 위한 수동 통기구(412)(수동 가상 밸브) 및 능동 통기구(422)(능동 가상 밸브)의 개폐는 유동 저항에 대한 동적 변화를 기반으로 한다. 일부 실시예에서, 능동 흡입 유동 저항 대 능동 배출 유동 저항의 비는 적어도 3이다. 그러한 일부 실시예에서, 능동 흡입 유동 저항 대 능동 배출 유동 저항의 비는 10 이하이다. 일부 실시예에서, 수동 배출 유동 저항 대 수동 흡입 유동 저항의 비는 적어도 3이다. 그러한 일부 실시예에서, 수동 배출 유동 저항 대 수동 흡입 유동 저항의 비는 10 이하이다. 따라서, 통기구(410 및/또는 420)에 대응하는 가상 밸브가 개폐될 수 있다. 이러한 압력 비는 갭(442/442A/442B)의 크기 변화(예: 일부 실시예에서 5 내지 30 마이크로미터)로 인한 것으로 간주될 수 있다. 일부 실시예에서, 개방 및 폐쇄 사이의 압력 차는 0.1 기압 내지 0.2 기압이다. 예컨대, 흡입 장치의 수동 통기구(412)의 압력은 배출 장치의 수동 통기구(412)의 압력보다 낮은 적어도 0.1 기압이고 0.2 기압 이하일 수 있다. 유사하게, 배출 장치의 능동 통기구(422)에서의 압력은 흡입 장치의 능동 통기구(422)에서의 압력보다 낮은 적어도 0.1기압 및 0.2기압 이하일 수 있다.

냉각 시스템(400)을 사용하여, 유체는 수동 통기구(412)(흡입 장치 내)를 통해 유입되고 능동 통기구(422) 및 오리피스(432)(배출 장치 내)를 통해 구동될 수 있다. 따라서, 유체는 냉각 시스템(100)에 의해 구동되는 유체와 유사한 방식으로 발열 구조체(402)로부터 열을 효율적으로 발산시킬 수 있다. 따라서, 냉각 시스템(400)을 사용하는 장치의 성능이 개선될 수 있다. 또한, 냉각 시스템(400)은 MEMS 장치일 수 있다. 따라서, 냉각 시스템(400)은 작고 500 마이크로미터를 초과하지 않는 전체 높이를 가질 수 있다. 결과적으로, 냉각 시스템(400)은 제한된 공간이 사용가능한 스마트폰, 다른 이동 전화, 가상 현실 헤드셋, 태블릿, 투인원 컴퓨터, 웨어러블 및 핸드헬드 게임과 같은 모바일 장치에서 사용하기에 적합할 수 있다. 능동 냉각 시스템(400)은 또한 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다. 압전 냉각 요소(들)(410 및/또는 420)가 초음파 주파수에서 진동될 수 있기 때문에, 사용자는 냉각 요소의 작동과 관련된 어떤 소음도 듣지 못할 수 있다. 제1 및 제2 압전 냉각 요소(들)에 대한 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 구동되는 경우, 냉각 시스템을 작동하는 데 사용되는 전력이 상당히 감소될 수 있다.

도 5a 내지 도 5e는 타일 또는 어레이로 구성된 다중 냉각 셀을 포함하는 능동 냉각 시스템(500)의 실시예를 도시한다. 도 5a는 평면도를 나타내고, 도 5b 내지 도 5e는 측면도를 나타낸다. 도 5a 내지 도 5e는 축척이 아니다. 냉각 시스템(500)은 본원에 기술된 하나 이상의 냉각 시스템과 유사한 4개의 냉각 셀(501A, 501B, 501C 및 501D)(집합적으로 또는 일반적으로 501)을 포함한다. 보다 구체적으로, 냉각 셀(501)은 냉각 시스템(100)과 유사하다. 일부 실시예에서, 냉각 셀(들)(501)은 냉각 시스템(400) 및/또는 다른 냉각 시스템과 유사할 수 있다. 2x2 구성의 4개의 냉각 셀(501)이 도시되어 있지만, 일부 실시예에서 냉각 셀(501)의 다른 수 및/또는 다른 구성이 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 냉각 셀(501)은 구멍(512)을 갖는 공유된 상단 플레이트(510), 냉각 요소(520), 오리피스(532)를 포함하는 공유된 오리피스 플레이트(530), 상단 챔버(540), 바닥 챔버(550) 및 앵커(지지 구조체)(560)를 포함하고, 이들은 각각 구멍(112)을 갖는 상단 플레이트(110), 냉각 요소(120), 오리피스(132)를 갖는 오리피스 플레이트(130), 상단 챔버(140), 바닥 챔버(150) 및 앵커(160)와 유사하다. 일부 실시예에서, 냉각 셀(501)은 예컨대 상단 플레이트(510) 및 오리피스 플레이트(530)를 통해 절단함으로써 함께 제조되고 분리될 수 있다. 냉각 요소(520)는 위상차로 (즉, 시소와 유사한 방식으로) 구동된다. 또한, 도 5b 내지 도 5c 및 도 5d 내지 도 5e에서 볼 수 있는 바와 같이, 하나의 셀의 냉각 요소(520)는 인접한 셀(들)의 냉각 요소(들)(520)와 위상차로 구동된다. 도 5b 내지 도 5c에서, 횡열의 냉각 요소들(520)은 위상차로 구동된다. 따라서, 셀(501A)의 냉각 요소(520)는 셀(501B)의 냉각 요소(520)와 위상이 다르다. 유사하게, 셀(501C)의 냉각 요소(520)는 셀(501D)의 냉각 요소(520)와 위상이 다르다. 도 5d 내지 도 5e에서, 종열의 냉각 요소(520)는 위상차로 구동된다. 따라서, 셀(501A)의 냉각 요소(520)는 셀(501C)의 냉각 요소(520)와 위상이 다르다. 유사하게, 셀(501B)의 냉각 요소(520)는 셀(501D)의 냉각 요소(520)와 위상이 다르다. 냉각 요소(520)를 위상차로 구동함으로써, 냉각 시스템(500)의 진동이 감소될 수 있다.

냉각 시스템(500)의 냉각 셀(501)은 냉각 시스템(들)(100, 400) 및/또는 유사한 냉각 시스템과 유사한 방식으로 기능한다. 결과적으로, 본원에 기술된 이점은 냉각 시스템(500)에 의해 공유될 수 있다. 인접 셀의 냉각 요소가 위상차로 구동되기 때문에, 냉각 시스템(500)의 진동이 감소될 수 있다. 다중 냉각 셀(501)이 사용되기 때문에, 냉각 시스템(500)은 향상된 냉각 능력을 누릴 수 있다. 또한, 다수의 개별 냉각 셀(501) 및/또는 냉각 시스템(500)은 냉각 셀의 원하는 풋프린트를 얻기 위해 다양한 방식으로 결합될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 폐쇄 장치(610A) 및 개방 장치(610B)에 사용되는 냉각 시스템(600A, 600B)을 도시한다. 도 6a를 참조하면, 능동 냉각 시스템(600A)은 폐쇄 장치(610A)에 사용된다. 따라서 유체(예: 공기)가 장치 내에 남아 있다. 폐쇄 장치(610A)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 가상 현실 장치 및/또는 기타 장치와 같은 모바일 장치일 수 있다. 능동 냉각 시스템(600A)은 하나 이상의 냉각 셀(들)(601), 타일[다중 냉각 셀(601)로 형성됨], 및/또는 장치를 포함하고, 이들은 본원에 기술된 냉각 셀, 냉각 시스템 및 이들의 구성요소와 유사하다. 그러나 명확성을 위해, 이러한 구조체 중 일부는 표시되지 않는다.

냉각 셀(들)(601)은 본원에 기술된 냉각 셀(501), 냉각 시스템(100 및/또는 400) 및 이들의 구성요소와 유사하다. 따라서, 냉각 셀(601)은 예컨대 내부의 챔버(들)의 구조적 공진 주파수 및/또는 음향 공진 주파수에서 진동 운동을 겪도록 구동되는 냉각 요소(들), 오리피스 플레이트 및 기타 구조체를 포함할 수 있다. 그러나 명확성을 위해, 이러한 구조체 중 일부는 표시되지 않는다. 냉각 셀(들)(601)은 또한 진동 운동을 사용하여 본원에 기술된 속도로 유체를 구동한다. 또한, 냉각 셀(601) 및 일부 실시예에서 능동 냉각 시스템(600A 및/또는 600B)은 낮은 프로파일을 갖는다. 예컨대, 냉각 셀(601) 및/또는 능동 냉각 시스템(600A 및/또는 600B)의 전체 두께는 3 밀리미터를 초과할 수 없다. 일부 실시예에서, 냉각 셀(들)(601) 및/또는 능동 냉각 시스템(600A 및/또는 600B)의 전체 두께는 2 밀리미터를 초과하지 않을 수 있다.

발열 구조체(602)는 기판(670) 상에 상주하는 집적 회로(예: 칩 패키지) 및/또는 다른 구조체일 수 있다. 발열 구조체(602)는 열원이며 발열 구조체(102 및/또는 402) 또는 열 확산기와 유사할 수 있다. 단일 구성요소로 설명되었지만, 일부 실시예에서 다중 구성요소가 발열 구조체(602)에 존재할 수 있고 냉각 시스템(600A)에 의해 냉각될 수 있다. 예컨대, 발열 구조체(602)는 열원인 구성요소(들)에 추가하여 열 확산 및/또는 감소를 위한 열 확산기, 증기 챔버, 다중 집적 회로 및/또는 기타 메커니즘을 포함할 수 있다. 기판(670)은 인쇄 회로 기판 또는 다른 구조체일 수 있다. 또한 집적 회로 또는 다른 구성요소일 수 있는 구성요소(664, 666, 667)가 도시되어 있다. 구성요소(664, 666, 667)를 장착하기 위한 메커니즘은 도시되어 있지 않다. 도시되지는 않았지만, 내부 및/또는 외부 온도 센서 뿐만 아니라 열 확산기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 구성요소가 사용될 수 있다. 장치(610A)를 봉입하는 커버(604)도 도시되어 있다.

냉각 시스템(600A)은 발열 구조체(602)에 근접하여 부착된다. 예컨대, 냉각 시스템(600A)은 발열 구조체(602)의 근위에 있는 프레임에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 열 확산기, 증기 챔버 또는 기타 열을 확산 및/또는 감소시키기 위한 메커니즘은 구성요소(662)와 냉각 시스템(600) 사이에 개재될 수 있다. 오리피스 플레이트와 구성요소(662) 사이의 제트 채널, 대응하는 열 확산기 및/또는 다른 발열 구조체는 유체 흐름을 허용하도록 유지될 수 있다. 도 6a의 유체 흐름은 라벨 없는 화살표로 표시된다.

냉각 시스템(600A)은 본원에 기술된 냉각 시스템과 유사한 방식으로 작동한다. 도 6a에서 화살표로 알 수 있는 바와 같이, 구성요소(667) 근처의 냉각 유체(예: 공기)는 냉각 시스템(600A)을 향해 끌어당겨진다. 냉각 시스템(600A)은 유체를 원위측에서 근위측으로 구동한다. 따라서, 유체는 발열 구조체(602)를 향해 구동되고 이에 충돌한다. 발열 구조체(602)로부터의 열은 유체로 전달된다. 유체는 발열 구조체(602)로부터 열을 운반하는 발열 구조체(602) 근처의 영역을 나간다. 유체는 유체 흐름의 경로를 따라 하나 이상의 구조체로 열이 전달되고 이에 의해 발산될 수 있도록 충분히 멀리 떨어진 장치(610A)의 영역으로 폐쇄 장치(610A)를 통해 구동된다. 달리 말하면, 유체는 냉각 시스템(600A)을 나가는 유체가 발열 구성요소(602)의 표면보다 낮은 온도(들)를 갖는 장치(610A) 내의 하나 이상의 구조체를 통과하도록 경로를 따른다. 일부 실시예에서, 이러한 구조체(들)는 구조체를 통과하는 유체보다 낮은 온도를 갖는다. 따라서, 장치(610A)의 그러한 구조체(들)는 발열 구조체(602)로부터 열을 운반하는 유체로부터 일부 열을 흡수할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체는 냉각 시스템(600A)으로 복귀하기 전에 냉각 시스템(600A)으로부터 먼 영역으로 구동된다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 적어도 90%가 유체로부터 제거되는 충분한 수 및/또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들)를 통과한다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 적어도 80%가 유체로부터 제거되는 충분한 수 및/또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들)를 통과한다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 적어도 50%가 발열 구조체(602)의 정상 상태 작동에서 유체로부터 제거되는 충분한 수 및/또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들)를 통과한다. 일부 실시예에서 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 다른 분율은 유체로부터 제거된다. 일부 실시예에서, 장치(610A)는 덕트, 기판(670) 및/또는 케이스(604)의 홈 또는 유체 흐름을 지향시키는 데 사용되는 다른 특징을 포함한다. 일부 실시예에서, 유체의 경로는 열 확산기 또는 열을 발산하기 위한 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 예컨대, 커버(604)는 열을 발산하기 위해 사용될 수 있다.

예컨대, 장치(610A)에서, 발열 구조체(602)의 영역을 나가는 유체는 구성요소(664 및 666)를 지나 기판(670)의 일부를 따라 구동된다. 유체는 또한 구성요소(666 및 664)를 따라 복귀하기 전에 커버(604)를 따라 구성요소(667) 주위를 이동하는 것으로 도시되어 있다. 유체는 그 다음 냉각 셀(601)에 다시 들어가 재사용될 수 있다. 도 6a에 명시적으로 도시되어 있지는 않지만, 일부 유체는 구성요소(664 및 666) 사이 및 구성요소(666 및 666) 사이에서 흐를 수 있다. 또한, 일부 실시예에서 유체는 원하는 대로 냉각되기 위해 반대 단부[예: 구성요소(667)를 지나서]로 흐를 필요가 없다. 커버(604) 및/또는 구성요소(664, 666, 667) 중 하나 이상은 발열 구조체(602)보다 차갑고 발열 구조체(602)로부터 열을 운반하는 유체보다 차갑기 때문에, 유체의 열은 구성요소(들)(604, 664, 666, 667) 중 하나 이상에 의해 흡수될 수 있다. 일부 실시예에서, 구성요소(들)(604, 664, 666, 667) 중 하나 이상으로 전달된 열의 분율은 위에서 설명된 바와 같다. 따라서, 냉각 셀(601)로 복귀하는 유체는 발열 구조체(602)의 영역을 떠나는 유체보다 차갑다. 냉각 셀(601)은 발열 구조체(602)를 향해 더 차가운 유체를 구동한다. 유체가 장치(610A)를 횡단하는 동안 냉각되었기 때문에, 유체는 발열 구조체(602)로부터 열을 흡수할 수 있다.

능동 냉각 시스템(600A)은 냉각 시스템(들)(100, 400, 및/또는 500)의 이점을 제공할 수 있다. 따라서, 냉각 시스템(600A)은 더 낮은 전력에서 발열 구조체(602)를 보다 효율적이고 조용하게 냉각할 수 있다. 따라서, 발열 구조체(602)의 성능이 개선될 수 있다. 추가 냉각 시스템(미도시)이 사용될 수 있고 및/또는 냉각 시스템(600A)은 예컨대 구성요소(664 및/또는 667)와 같은 장치의 추가 부분을 냉각하기 위해 더 많은 셀을 추가함으로써 크기가 증가될 수 있다. 능동 냉각 시스템(600A)은 폐쇄 장치(610A) 내에서 가열된 유체를 순환시키고, 발열 구조체(602)로부터의 열은 열을 더 잘 발산할 수 있는 다양한 구조체들 사이로 확산될 수 있다. 따라서, 폐쇄 장치(610A)의 성능이 개선될 수 있다.

또한, 능동 냉각 시스템(600A)은 장치(610A)의 커버(604) 상의 열점(hotspot)과 관련된 문제를 완화하기 위해 사용될 수도 있다. 능동 냉각 시스템(600A)을 사용하지 않는 종래 장치에서, 열점은 일반적으로 복사 및/또는 자유 대류로 인해 집적 회로 또는 열 확산기 바로 위[발열 구조체(602) 바로 위의 커버(604) 부분에 대응]의 커버 후방 부분에서 발생한다. 이러한 열점에서 온도를 낮추기 위해, 종래 장치는 일반적으로 열 확산기와 후방 커버 사이의 거리를 증가시키고[예: 발열 구조체(602)와 커버(604) 사이의 거리를 증가시킴], 열 확산기/집적 칩 영역 위에 구멍을 배치하고[예: 발열 구조체(602) 위의 커버(604)에 구멍을 배치] 및 이러한 구멍을 통해 공기를 끌어들이기 위해 팬 시스템을 사용하도록 시도하거나 또는 열을 열점으로부터 멀리 전도하여 열을 열점으로부터 멀리 전도하기 위해 열 확산기/집적 회로 근처의 후방 커버에 전도성 테이프를 배치한다[예: 발열 구조체(602) 근처에 있는 커버(604) 영역에 전도성 테이프를 배치한다. 그러나 종래 시스템에서는 후방 커버와 열 확산기/집적 회로 사이의 거리를 증가시키는 데 제한이 있을 수 있다. 일반적으로 열 확산기/집적 회로 영역에는 높은 유동 저항이 있다. 따라서 팬은 열점을 완화하기 위해 이 영역에서 충분한 흐름을 생성하는 능력이 제한적일 수 있다. 또한 스마트폰과 같은 기기에서는 팬을 사용하지 못할 수도 있다. 유사하게, 전도성 테이프를 사용하면, 커버 전체에 열을 확산시키는 데 제한된 능력만 제공된다. 대조적으로, 능동 냉각 시스템(600A)이 켜져 있을 때, 능동 냉각 시스템(600A)을 향해 흐르는 냉각기 유체(예: 공기)는 발열 구조체(602)를 냉각하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 능동 냉각 시스템(600A) 근처의 커버(604) 영역을 자연적으로 냉각한다. 예컨대, 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템(600A)의 입구 근처의 영역은 장치(610)의 정상 상태 작동을 위해 발열 구조체(602) 근처의 영역을 나가는 유체에서 보다 적어도 20℃ 더 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템(600A)의 입구 근처 영역은 장치(610)의 정상 상태 작동을 위해 발열 구조체(602) 근처 영역을 나가는 유체에서보다 적어도 30℃ 더 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템(600A)의 입구 근처 영역은 장치(610)의 정상 상태 작동을 위해 발열 구조체(602) 근처 영역을 나가는 유체에서보다 35℃까지 더 낮을 수 있다. 유사한 이유로, 시스템(600A)이 켜져 있고 발열 구조체(602)를 냉각하는 데 사용될 때, 능동 냉각 시스템(600A)의 입구[예: 통기구(112 및/또는 422)와 유사한 통기구]의 근위에 있는(예: 이와 직접 정렬된) 케이스(604)의 외부 표면 온도는 적어도 5℃ 만큼 감소된다. 일부 실시예에서, 능동 냉각 시스템(600A)의 입구의 근위에 있는 케이스(604)의 외부 표면 온도는 시스템(600A)이 켜져 있고 발열 구조체(602)를 냉각하는 데 사용될 때, 적어도 10℃ 만큼 감소된다. 다른(예: 더 큰) 감소는 일부 실시예에서 가능하다. 따라서, 커버(604) 상의 열점 영역은 감소되거나 제거될 수 있다.

도 6b는 개방 장치(610B)에 사용되는 냉각 시스템(600B)을 도시한다. 따라서 유체(예: 공기)가 장치에 들어가고 통과하고 장치에서 나온다. 냉각 시스템(600B) 및 개방 장치(610B)는 각각 냉각 시스템(600A) 및 폐쇄 장치(610A)와 유사하다. 개방 장치(610B)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 가상 현실 장치 및/또는 기타 컴퓨팅 장치와 같은 모바일 장치일 수 있다. 능동 냉각 시스템(600B)은 냉각 셀(501 및 601), 냉각 시스템(100 및/또는 400) 및 본원에 기술된 이들의 구성요소와 유사한 하나 이상의 냉각 셀(들)(601)을 포함한다. 따라서, 냉각 셀(601)은 예컨대 구조적 공진 주파수 및/또는 음향 공진 주파수에서 진동 운동을 겪도록 구동되는 냉각 요소(들), 오리피스 플레이트 및 기타 구조체를 포함할 수 있다. 그러나 명확성을 위해, 이러한 구조체 중 일부는 도시되지 않는다.

장치(610B)는 장치(610A)와 유사하다. 결과적으로 유사한 구조체에는 유사한 라벨이 있다. 장치(610B)는 기판(670) 상의 발열 구조체(602), 커버(604) 및 추가 구성요소(664, 666, 667)을 포함하고, 이들은 각각 장치(610A)의 발열 구조체(602), 기판(670), 커버(604) 및 추가 구성요소(664, 666, 667)와 유사하다. 추가 구성요소(664, 666, 667)를 장착하기 위한 메커니즘은 도시되어 있지 않다. 도시되지는 않았지만 내부 및/또는 외부 온도 센서 및 기타 구성요소가 사용될 수 있다. 냉각 시스템(600B)은 발열 구조체(602)의 근위에 부착된다. 예컨대, 냉각 시스템(600B)은 발열 구조체(602)의 근위에 있는 프레임에 부착될 수 있다. 열 확산기 및/또는 기타 발열 구조체에 대응하는, 오리피스 플레이트 및 발열 구조체(602) 사이의 제트 채널은 유체 흐름을 허용하도록 유지될 수 있다. 도 6b의 유체의 흐름은 라벨 없는 화살표로 표시된다. 통기구(690, 692)는 장치(610B)의 내부와 외부 환경 사이의 유체 연통을 가능하게 한다. 도시된 실시예에서, 통기구(690)는 입구(690)로서 작동하고 통기구(692)는 출구(692)로서 작동한다.

냉각 시스템(600B)의 냉각 셀(들)(601)은 본원에 기술된 냉각 시스템과 유사한 방식으로 작동한다. 도 6b에서 화살표로 알 수 있는 바와 같이, 냉각 시스템(600B) 근처의 냉각기 유체(예: 공기)는 냉각 셀(들)(601)을 향해 끌어당겨진다. 특히, 입구(690)로부터의 유체는 냉각 셀(들)(601)을 향해 이동한다. 냉각 셀(들)(601)은 발열 구조체(602)로부터 원위측으로부터 발열 구조체(602)에 근위측으로 유체를 구동한다. 따라서, 유체는 발열 구조체(602)를 향해 구동되고 접촉한다. 열은 유체로 전달된다. 유체는 발열 구조체(602)를 따라 흐르고 발열 구조체(602) 근처의 영역을 나가 발열 구조체(602)로부터 열을 운반한다. 따라서 발열 구조체(602)로부터 열을 운반하는 유체는 장치(610B)로부터 배출될 수 있고 새로운 유체는 외부 환경으로부터 입구(690)를 통해 유입되어 발열 구조체(602)를 냉각시킨다. 또한, 유체가 냉각 셀(들)(601)로부터 원위인 출구(692)로 향하기 때문에, 열이 냉각 시스템(600A)에 대해 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로 경로를 따라 하나 이상의 구조체로 전달되고 이에 의해 발산될 수 있다. 예컨대, 열은 구조체(604, 664, 666, 667)가 발열 구조체(602)보다 낮은 온도를 가질 수 있고 및/또는 발열 구조체(602)로부터 열을 운반하는 유체보다 낮은 온도를 가질 수 있기 때문에, 열은 커버(604) 및/또는 구성요소(들)(664, 666, 667)로 전달될 수 있다. 따라서, 유체는 장치(610B)를 나가기 전에 적어도 어느 정도 냉각될 수 있다[즉, 하나 이상의 구조체(604, 664, 666 및/또는 667)에 열을 전달할 수 있다].

일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 적어도 90%가 유체로부터 제거되기에 충분한 수 또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들) 및/또는 충분한 거리를 통과한다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 적어도 80%가 유체로부터 제거되기에 충분한 수 및/또는 더 낮은 온도 구조체(들)의 구성 및/또는 충분한 거리를 통과한다. 일부 실시예에서, 유체는 발열 구조체(602)로부터 전달된 열의 적어도 50%가 발열 구조체(602)의 정상 작동 상태에서 유체로부터 제거되기에 충분한 수 및/또는 더 낮은 온도 구조체(들)의 구성 및/또는 충분한 거리를 통과한다. 다른 실시예에서 다른 양의 열이 발산될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치(610B)는 덕트, 기판(670) 및/또는 케이스(604)의 홈 또는 유체 흐름을 지향시키는 데 사용되는 다른 특징부를 포함한다. 일부 실시예에서, 유체의 경로는 열 확산기 또는 열을 발산하기 위한 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 예컨대, 커버(604)는 열을 발산하기 위해 사용될 수 있다. 결과적으로, 열은 장치(610B)로부터 효율적으로 제거될 수 있다.

능동 냉각 시스템(600B)은 능동 냉각 시스템(100, 400, 500, 및/또는 600A)의 이점을 공유할 수 있다. 또한, 장치(610B) 외부의 차가운 유체 형태가 발열 구조체(602)를 냉각하는 데 사용될 수 있기 때문에 열 관리가 개선될 수 있다. 따라서, 발열 구조체(602)의 성능이 더욱 개선될 수 있다. 추가 냉각 시스템(미도시)이 사용될 수 있고 및/또는 냉각 시스템(600B)은 예컨대 구성요소(664 및/또는 667)와 같은 장치의 추가 부분을 냉각하기 위해 더 많은 셀을 추가함으로써 크기가 증가될 수 있다. 유체는 장치(610B)를 나가기 전에 적어도 어느 정도 냉각되도록 충분히 먼 출구(692)로 구동될 수 있다. 따라서, 장치(610B)의 출구(692) 및 다른 구조체는 원하는 곳에 배치될 수 있다. 결과적으로, 장치(610B)의 구성은 더 유연할 수 있다. 유체 배출 장치(610B)는 통기구(692)가 발열 구조체(602)에 가깝게 배치된 경우보다 차가울 수 있기 때문에, 출구(692)를 통해 흐르는 유체로 인한 사용자의 불편함 또는 부상이 완화되거나 회피될 수 있다. 또한, 커버(604) 상의 열점은 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

유사하게, 도 7a 내지 도 7b는 폐쇄 장치(710A) 및 개방 장치(710B)에 각각 사용되는 능동 냉각 시스템(700A 및 700B)을 도시한다. 냉각 시스템(700A, 700B) 각각은 본원에 기술된 냉각 셀, 냉각 시스템 및 이들의 구성요소와 유사한 적어도 하나의 냉각 셀(들), 타일 및/또는 장치를 포함한다. 예컨대, 냉각 시스템(700A, 700B)은 능동 냉각 시스템(100, 400, 500, 600A 및/또는 600B) 중 하나 이상과 유사하다. 그러나 명확성을 위해, 이러한 구조체 중 일부는 도시되지 않는다. 특히, 냉각 셀(701) 및 폐쇄 장치(710A)를 포함하는 냉각 시스템(700A)은 능동 냉각 시스템(600A), 냉각 셀(들)(601) 및 장치(610A)와 유사하다. 능동 냉각 시스템(700B), 냉각 셀(701) 및 개방 장치(710B)는 냉각 시스템(600A), 냉각 셀(들)(601), 및 개방 장치(610B)와 유사하다. 능동 냉각 시스템(700A, 700B) 각각은 다중 냉각 셀(701)을 명시적으로 포함하며, 그 중 하나만이 각 도면에 라벨표시되어 있다.

발열 구조체(760)는 기판(770) 및 열 확산기(764)에 있는 구성요소(762)(예: 칩 패키지)를 포함한다. 단일 구성요소로 설명되지만, 일부 실시예에서는 구성요소(762)에 다중 구성요소가 존재할 수 있다. 열 확산기(764)는 구성요소(762)로부터 열을 확산시키고 냉각 시스템(700A)에 의해 냉각된다. 따라서, 장치(710A)에서, 열 확산기(764)는 냉각 시스템(700A)에 의해 구동되는 유체와 열을 생성하는 구성요소(762) 사이에 명시적으로 개재된다. 기판(770)은 인쇄 회로 기판일 수 있다. 열 확산기(764)는 냉각 시스템(700A)과 구성요소(762) 사이에 위치한다. 또한 집적 회로 또는 다른 구성요소일 수 있는 구성요소(765, 766, 767)가 도시되어 있다. 구성요소(765, 766 및 767)를 장착하기 위한 메커니즘은 도시되지 않았다. 장치(710A)를 봉입하는 커버(780)도 도시되어 있다. 냉각 시스템(700A)은 구성요소(762)의 근위에 부착된다. 예컨대, 냉각 시스템(700A)은 구성요소(762)의 근위에 있는 프레임에 부착될 수 있다. 따라서 오리피스 플레이트와 열 확산기(764) 사이에 제트 채널이 존재한다. 도 7a의 유체의 흐름은 라벨 없는 화살표로 표시된다.

냉각 시스템(700A)은 본원에 기술된 냉각 시스템, 특히 시스템(600A)과 유사한 방식으로 작동한다. 도 7a에서 화살표로 알 수 있는 바와 같이, 구성요소(766, 767) 사이의 냉각 유체(예: 공기)는 냉각 시스템(700A)을 향해 끌어당겨진다. 냉각 시스템(700A)은 유체를 그 원위측으로부터 근위측으로 그리고 열 확산기(764)를 따라 구동한다. 따라서, 열은 열 확산기(764)로부터 유체로 전달되고 열 확산기(764)를 따라 운반된다. 또한, 열 확산기(764)는 내부에 구멍을 포함한다. 가열된 유체는 열 확산기(764)의 에지 근처 영역을 나가서, 구성요소(762) 및 열 확산기(764)로부터 열을 운반한다. 장치(710A)는 열이 유체 흐름의 경로를 따라 하나 이상의 구조체로 전달되고 하나 이상의 구조체에 의해 발산될 수 있을 만큼 충분히 멀리 떨어진 장치(710A)의 영역으로 유체가 장치(710A)를 통해 이동하도록 구성된다. 달리 말하면, 유체는 열 확산기(764) 근처의 영역을 나가는 유체가 열 확산기(764)의 표면보다 낮은 온도(들)를 갖는 하나 이상의 구조체를 통과하도록 경로를 따른다. 일부 실시예에서, 이러한 구조체(들)는 이러한 구조체를 통과하는 유체보다 낮은 온도를 가진다. 따라서, 장치(710A)의 그러한 구조체(들)는 열 확산기(764)로부터 열을 운반하는 유체로부터 일부 열을 흡수할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체는 냉각 시스템(700A)으로 복귀하기 전에 냉각 시스템(700A)으로부터 원위에 있는 시스템(710A)의 영역으로 구동된다. 일부 실시예에서, 유체는 구성요소(762)로부터 전달된 열의 적어도 90%가 유체로부터 제거되는 충분한 수 및/또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들)를 통과한다. 일부 실시예에서, 유체는 구성요소(762)로부터 전달된 열의 적어도 80%가 유체로부터 제거되는 충분한 수 및/또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들)를 통과한다. 일부 실시예에서, 유체는 구성요소(762)로부터 전달된 열의 적어도 50%가 구성요소(762)의 정상 상태 작동에서 유체로부터 제거되는 충분한 수 및/또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들)를 통과한다. 발열 구조체(760)로부터 전달된 열의 분율은 일부 실시예에서 유체로부터 제거된다. 일부 실시예에서, 장치(710A)는 덕트, 기판(770) 및/또는 케이스(780)의 홈 또는 유체 흐름을 지향시키는 데 사용되는 다른 특징부를 포함한다. 일부 실시예에서, 유체의 경로는 히트 싱크(heat sink) 또는 열을 발산하기 위한 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 예컨대, 커버(780) 및/또는 다른 구조체를 사용하여 열을 발산할 수 있다.

능동 냉각 시스템(700A)은 냉각 시스템(들)(100, 400, 500, 600A 및/또는 600B)의 이점을 제공할 수 있다. 따라서, 냉각 시스템(700A)은 더 낮은 전력에서 발열 구조체(760)를 보다 효율적이고 조용하게 냉각할 수 있다. 따라서, 구성요소(762)의 성능이 개선될 수 있다. 추가 냉각 시스템(미도시)이 사용될 수 있고 및/또는 냉각 시스템(700A)은 예컨대 구성요소(765, 766 및/또는 767)와 같은 장치의 추가 부분을 냉각하기 위해 더 많은 셀을 추가함으로써 크기가 증가될 수 있다. 냉각 시스템(700A)이 폐쇄 장치(710A) 내에서 가열된 유체를 순환시키기 때문에, 발열 구조체(660)로부터의 열은 열을 더 잘 발산할 수 있는 다양한 구조체 사이에 퍼질 수 있다. 따라서, 폐쇄 장치(710A)의 성능이 개선될 수 있다. 또한, 케이스(780) 상의 열점은 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

도 7b는 개방 장치(710B)에 사용되는 냉각 시스템(700B)을 도시한다. 따라서 유체(예: 공기)가 장치에 들어가고 통과하고 장치에서 나온다. 냉각 시스템(700B) 및 개방 장치(710B)는 각각 냉각 시스템(700A) 및 폐쇄 장치(710A)와 유사하다. 개방 장치(710B)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 가상 현실 장치 및/또는 기타 컴퓨팅 장치와 같은 모바일 장치일 수 있다. 능동 냉각 시스템(700B)은 냉각 셀(501, 601 및 701), 냉각 시스템(100 및/또는 400) 및 본원에 기술된 이들의 구성요소와 유사한 다중 냉각 셀(701)을 포함한다. 따라서, 냉각 셀(701)은 예컨대 구조적 공진 주파수 및/또는 음향 공진 주파수에서 진동 운동을 겪도록 구동되는 냉각 요소(들), 오리피스 플레이트 및 기타 구조체를 포함할 수 있다. 그러나 명확성을 위해, 이러한 구조체 중 일부는 도시되지 않는다.

장치(710B)는 장치(710A)와 유사하다. 결과적으로 유사한 구조체는 유사한 라벨을 갖는다. 장치(710B)는 구성요소(762)와 별도로 열 확산기(764)를 명시적으로 포함하는 기판(670) 상의 발열 구조체(660)를 포함한다. 또한 도 7a에 도시된 것과 유사한 추가 구성요소(765, 766, 767) 및 커버(780)가 도시되어 있다. 도시되지는 않았지만, 내부 및/또는 외부 온도 센서 및 기타 구성요소가 사용될 수 있다. 냉각 시스템(700B)은 발열 구조체(760)의 근위에 부착된다. 예컨대, 냉각 시스템(700B)은 발열 구조체(760)의 근위에 있는 프레임에 부착될 수 있다. 오리피스 플레이트와 열 확산기(764) 사이의 제트 채널은 유체 흐름을 허용하도록 유지될 수 있다. 도 6b의 유체의 흐름은 라벨 없는 화살표로 표시된다. 통기구(790, 792)는 장치(610B)의 내부와 외부 환경 사이의 유체 연통을 가능하게 한다. 도시된 실시예에서, 통기구(790)는 입구(790)로 작동하고 통기구(792)는 출구(792)로 작동한다.

냉각 시스템(700B)의 냉각 셀(701)은 본원에 기술된 냉각 시스템과 유사한 방식으로 작동한다. 도 7b에서 화살표로 알 수 있는 바와 같이, 입구(790)로부터의 냉각 유체(예: 공기)는 냉각 셀(701)을 향해 끌어당겨진다. 냉각 셀(701)은 열 확산기(764)로부터 원위측으로부터 열 확산기(764)의 근위에 있는 측부로 유체를 구동한다. 따라서, 유체는 열 확산기(764)의 표면을 향하여 그리고 이를 따라 구동된다. 열은 유체로 전달된다. 유체는 열 확산기(764) 근처의 영역을 나가서 열을 운반한다. 장치(710B)의 구성으로 인해, 유체는 출구(792)를 향해 지향된다. 따라서 발열 구조체(760)로부터 열을 운반하는 유체는 장치(710B)에서 배출될 수 있고 외부 환경으로부터의 새로운 유체는 발열 구조체(760)를 냉각시키기 위해 입구(790)를 통해 끌어들여진다. 유체가 냉각 셀(701)로부터 원위에 있는 출구(792)로 지향되기 때문에, 열은 냉각 시스템(700A)에 대해 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 경로를 따라 하나 이상의 구조체로 전달되고 하나 이상의 구조체에 의해 발산될 수 있다. 예컨대, 구조체(704, 765, 766, 767)가 열 확산기(764)보다 낮은 온도 및/또는 발열 구조체(760)로부터 열을 운반하는 유체보다 낮은 온도를 가질 수 있기 때문에, 열이 커버(704) 및/또는 구성요소(들)(765, 766 및 767)로 전달될 수 있다. 따라서, 유체는 장치(710B)를 나가기 전에 적어도 어느 정도 냉각될 수 있다[즉, 하나 이상의 구조체(704, 765, 766 및/또는 767)에 열을 전달할 수 있다]. 일부 실시예에서, 유체는 본원에 기술된 발열 구조체(760)로부터 전달된 열의 분율이 유체로부터 제거되기에 충분한 수 또는 구성의 더 낮은 온도 구조체(들) 및/또는 충분한 거리를 통과한다. 결과적으로, 열은 장치(710B)로부터 효율적으로 제거될 수 있다.

능동 냉각 시스템(700B)은 능동 냉각 시스템(100, 400, 500, 600A, 600B, 및/또는 700A)의 이점을 공유할 수 있다. 또한, 장치(710B) 외부의 차가운 유체 형태를 사용하여 발열 구조체(760)를 냉각할 수 있기 때문에, 열 관리가 개선될 수 있다. 따라서, 발열 구조체(760)의 성능이 더욱 개선될 수 있다. 추가 냉각 시스템(미도시)이 사용될 수 있고 및/또는 냉각 시스템(700B)은 예컨대 구성요소(765 및/또는 767)와 같은 장치의 추가 부분을 냉각하기 위해 더 많은 셀을 추가함으로써 크기가 증가될 수 있다. 유체가 장치(710B)를 나가기 전에 적어도 어느 정도 냉각되도록 충분히 먼 출구(792)로 구동될 수 있다. 따라서, 출구(792) 및 장치(610B)의 다른 구조체가 원하는 곳에 배치될 수 있다. 결과적으로, 장치(710B)의 구성은 더 유연할 수 있다. 유체 배출 장치(710B)는 통기구(792)가 발열 구조체(760)에 가깝게 배치된 경우보다 차가울 수 있기 때문에, 출구(792)를 통해 흐르는 유체로 인한 사용자의 불편함 또는 부상이 완화되거나 회피될 수 있다. 또한, 케이스(780) 상의 열점은 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

도 8은 스마트폰(810)에 사용되는 냉각 시스템(800)을 도시한다. 냉각 시스템(800)은 하나 이상의 냉각 셀(들), 타일, 및/또는 장치를 포함하고, 이들은 본원에 기술된 냉각 셀, 냉각 시스템 및 이들의 구성요소와 유사하다. 그러나 명확성을 위해, 이러한 구조체는 도시하지 않는다. 도시된 실시예에서, 스마트폰(810)은 폐쇄된다. 따라서 스마트폰(810)에서 발열 구조체를 냉각하는 데 사용되는 유체(즉, 공기)는 스마트폰(810) 내에 남아 있다. 스마트폰은 또한 하우징(820) 및 중간 프레임(840)을 포함한다. 다른 실시예에서, 스마트폰(810)은 유체가 외부 환경과 연통하게 허용하도록 입구 및/또는 출구의 통기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다중 능동 냉각 시스템(800)이 스마트폰(810)에 배치될 수 있다. 명료성을 위해, 스마트폰(810) 상단의 일부가 제거되었다.

작동시, 능동 냉각 시스템(800)은 프로세서(들)와 같은 밑에 있는 발열 구조체(들)를 향해 유체를 구동한다. 도 8에서 라벨없는 화살표의 방향에서 볼 수 있는 바와 같이, 가열된 유체는 배터리를 지나 스마트폰(810)을 따라 이동한다. 가열된 유체가 스마트폰(810)을 가로지르면서 열은 더 낮은 온도를 갖는 다른 구조체(들)로 전달된다. 예컨대, 열은 하우징(820) 및/또는 중간 프레임(840)으로 전달될 수 있다. 스마트폰(810)은 이러한 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 예컨대, 홈 또는 채널(820)(이 중 하나만 라벨이 지정됨)은 유체의 흐름을 지향시키기 위해 중간 프레임(840) 및/또는 하우징(820)에 제공될 수 있다. 유사하게, 공간(832)은 능동 냉각 시스템(800) 근처의 영역을 나가는 유체의 경로를 제공한다. 따라서, 장치(810)의 하나 이상의 열 흡수 구조체를 통한 유체의 흐름을 위한 경로가 제공된다. 냉각 시스템(800)으로부터 원위에 있는 스마트폰(810)의 영역[도시된 실시예에서 스마트폰(810)의 반대 단부]에서, 냉각된 유체는 냉각 시스템(800)으로의 복귀 경로를 시작한다. 따라서, 유체는 스마트폰(810) 내에서 순환한다.

따라서, 냉각 시스템(800)은 스마트폰(810)을 냉각하는 데 사용될 수 있다. 이러한 냉각은 더 효율적일 수 있고 발열 구조체로부터 더 많은 양의 열을 전달할 수 있다. 또한, 냉각 시스템(800)이 얇기 때문에, 냉각 시스템(800)은 두께의 변화가 거의 또는 전혀 없이 스마트폰(800)에 통합될 수 있다. 따라서 스마트폰(800)의 성능이 개선될 수 있다. 또한, 하우징(820) 상의 열점은 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

도 9a 내지 도 9b는 냉각 시스템(900) 및 냉각 시스템(900)을 사용하는 스마트폰(910)을 도시한다. 냉각 시스템(900)은 본원에 기술된 냉각 셀/냉각 시스템과 유사한 4개의 냉각 셀(901)을 포함한다. 또한 냉각 셀(901), 가요성 커넥터(904) 및 관련 전자 장치(906) 주위의 유체 흐름을 제어하는 데 사용되는 선택적 덕트(903)가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 스마트폰(910)은 폐쇄되어 있다. 따라서, 스마트폰(910)의 발열 구조체를 냉각하는 데 사용되는 유체(즉, 공기)는 스마트폰(910) 내에 남아 있다. 스마트폰(910)은 커버 유리(922) 및 후방 커버(924)를 갖는 하우징(920)을 포함한다. 스마트폰(910)은 또한 카메라 모듈(912), 마더보드(914), 프로세서(960) 및 발열 구조체를 형성하는 열 확산기(962), 기타 전자 구성요소(916), 배터리(918), 및 중간 프레임(940)을 포함한다.

도 9a에서 볼 수 있는 바와 같이, 냉각 시스템(900)은 냉각된 유체(라벨 없는 실선 화살표)를 발열 구조체로 구동한다. 이 실시예에서, 발열 구조체는 마더보드(914) 상의 프로세서(960)에 열적으로 결합된 열 확산기(962)를 포함한다. 냉각 시스템(900)은 이 실시예에서 중간 프레임(940)에 결합된다. 일부 실시예에서, 냉각 시스템(900)은 상이한 구성요소에 연결될 수 있다. 냉각 시스템(900)에 의해 구동되는 유체는 프로세서(960) 및 열 확산기(962)를 향해 구동되고, 열 확산기(962)를 따라 접촉 및 유동하며, 프로세서(960)에 의해 생성된 열을 추출한다. 가열된 유체(라벨 없는 파선 화살표)는 중간 프레임(940) 및 배터리(918)를 따라 이동한다. 후방 커버(924)는 열을 발산하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 유체의 열은 후방 커버(924)로 대류되어 외부로 방출될 수 있다. 유사하게, 열은 또한 중간 프레임(940)으로 전달되어 발산될 수 있다. 열은 후방 커버(924) 및 중간 프레임(940)으로 전달될 수 있는데, 그 이유는 이들 구조체가 가열된 유체보다 온도가 낮기 때문이다. 배터리(918)의 근위에 있는 중간 프레임(940)의 측부에 있는 중간 프레임(940)의 홈(941)(점선으로 도시됨) 및 후방 커버(924) 내의 홈(944)(점선으로 도시됨)은 유체의 흐름을 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 홈은 0.2 밀리미터 내지 0.4 밀리미터(예: 명목상 0.3 밀리미터) 정도의 깊이일 수 있다. 따라서, 유체가 중간 프레임(940) 및 후방 커버(924)를 따라 흐를 때 유체가 냉각된다. 이는 라벨없는 긴 점선 화살표로 표시된다. 배터리(918)를 지나면 냉각 유체가 커버 유리(922)를 따라 복귀하고 여기서 계속 냉각된다. 유체는 중간 프레임(940)과 커버 유리(922) 사이의 공간 및/또는 중간 프레임(940)의 홈(942)(점선으로 표시됨)으로 지향될 수 있다. 일부 실시예에서, 공간 및/또는 홈(942)은 0.2 밀리미터 내지 0.4 밀리미터(예: 명목상 0.3 밀리미터) 정도의 깊이일 수 있다. 냉각된 유체는 냉각 시스템(900)으로 복귀하고, 여기서 다시 프로세서 및/또는 다른 구성요소를 냉각하는 데 사용될 수 있다.

따라서, 냉각 시스템(900)은 스마트폰(900)을 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 홈 및 그 안에 구조체의 배치와 같은 스마트폰(900)의 구성은 또한 유체 흐름을 지향시키고 유체로부터 열을 흡수하는 데 도움이 될 수 있다. 이 냉각은 더 효율적일 수 있으며 발열 구조체에서 더 많은 양의 열을 전달할 수 있다. 또한, 냉각 시스템(900)이 얇기 때문에, 냉각 시스템(900)은 두께의 변화가 거의 또는 전혀 없이 스마트폰(900)에 통합될 수 있다. 따라서 스마트폰(900)의 성능이 개선될 수 있다. 또한, 커버(922) 상의 열점은 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

도 10a 내지 도 10d는 본원에 기술된 것과 같은 냉각 시스템을 갖는 스마트폰 및 냉각 시스템을 갖지 않는 스마트폰의 실시예 및 성능을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 10a는 증기 챔버만을 사용하여 냉각된 스마트폰(1000A)을 도시한다. 결과적으로 능동 냉각 시스템이 사용되지 않는다. 따라서 스마트폰(1000A) 내에서는 유체 흐름이 최소화된다. 도 10b는 본원에 기술된 능동 냉각 시스템(1001B)을 포함하는 폐쇄형 스마트폰(1000B)의 실시예를 도시한다. 따라서, 도 10b에 도시된 스마트폰 냉각에 사용된 유체(예: 공기)는 스마트폰 내부에 남게 된다. 스마트폰(1000B)은 유체가 냉각 시스템(1001B) 근처의 발열 구조체(들) 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도(들)를 갖는 구조체(들)를 지나는 경로를 따르도록 구성된다. 구조체(들)는 유체로부터 열을 흡수한다. 그 후 유체는 냉각 시스템(1001B)으로 복귀한다. 유체의 경로는 2개만 라벨링되어 있는 라인(1002B)으로 볼 수 있다.

도 10c는 본원에 기술된 냉각 시스템(1001C)을 포함하는 통기된 스마트폰(1000C)의 실시예를 도시한다. 통기된 스마트폰(1000C)은 또한 입구(1003C) 및 출구(1004C)를 포함한다. 따라서, 도 10c에 도시된 스마트폰(1000C)의 경우, 스마트폰(1000C) 외부로부터의 냉각된 공기는 스마트폰으로부터 배출되는 발열 구조체 및 가열된 유체를 냉각하기 위한 냉각 시스템에 의해 사용될 수 있다. 스마트폰(1000C)은 더 차가운 유체가 입구(1003C)를 통해 들어가고 앞서 설명된 바와 같이 능동 냉각 시스템(1001C)에 의해 발열 구조체를 향해 구동되도록 구성된다. 유체는 발열 구조체에서 열을 추출하고 냉각 시스템(1001C) 근처의 발열 구조체 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 온도가 낮은 구조체를 지나는 경로를 따른다. 구조체(들)는 유체로부터 열을 흡수한다. 유체는 통기구(1004C)를 통해 통기된 스마트폰(1000C) 외부로 지향된다. 유체의 경로는 라인(1002C)에 의해 보여질 수 있으며 그 중 3개만 라벨링되어 있다.

도 10d는 각각 도 10a, 도 10b, 도 10c의 스마트폰(1000A, 1000B, 1000C)의 프로세서가 사용할 수 있는 전력을 나타내는 곡선(1010, 1020, 1030)을 포함하는 그래프이다. 도 10d는 설명을 위한 것으로 특정 장치에 대응하는 것은 아니다. 도 10d에서 볼 수 있는 바와 같이, 스마트폰(1000A)(본원에 기술된 능동 냉각 시스템 없음)에 대한 곡선(1010)은 프로세서의 가열로 인해 더 낮은 전력을 사용한다. 또한, 프로세서는 점(1012)에서 더 빨리 그리고 더 낮은 전력으로 스로틀링을 시작한다. 곡선(1020)은 본원에 기술된 냉각 시스템(1001B)을 사용하는 폐쇄형 스마트폰(1000B)용 프로세서가 더 높은 전력을 사용(및 발산)할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 점(1022)에서의 스로틀링은 곡선(1010)에 대한 것보다 나중에 그리고 더 높은 전력에서 발생한다. 곡선(1030)은 본원에 기술된 냉각 시스템을 사용하는 통기된 스마트폰(1000C)용 프로세서가 더 높은 전력을 사용할 수 있고 더 오랫동안 스로틀링에 저항할 수 있다는 것을 나타낸다. 따라서 성능이 개선될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 냉각 시스템의 크기로 인해 냉각 시스템을 사용한 스마트폰의 두께는 그대로 유지될 수 있다. 또한, 스마트폰(1000B, 1000C) 커버의 열점 온도를 낮추거나 제거할 수 있다.

본원에 기술된 냉각 시스템은 다른 장치와 함께 사용될 수 있으며 유사한 성능 개선을 달성할 수 있다. 예컨대, 도 11a 내지 11c는 본원에 기술된 능동 냉각이 없는 노트북 컴퓨터(1100A)(도 11a에 도시됨)와 통기된 노트북 컴퓨터(1100B)와 같이 본원에 기술된 능동 냉각 시스템을 갖는 노트북 컴퓨터의 실시예에 대한 성능을 비교한다. 보다 구체적으로, 도 11a는 본원에 기술된 냉각 시스템을 사용하지 않는 노트북 컴퓨터(1100A)를 도시한다. 노트북 컴퓨터(1100A)는 통기구를 포함하지만, 라인(1102A)으로 표시된 유체 흐름은 최소이다. 도 11b는 본원에 기술된 냉각 시스템(1102B)을 포함하는 개방형(즉, 통기된) 노트북 컴퓨터(1100B)의 실시예를 도시한다. 따라서, 노트북 컴퓨터(1100B)의 경우, 노트북 컴퓨터 외부로부터의 냉각된 공기는 입구(1103B)를 통해 유입되고 냉각 시스템(1001B)을 향하고 발열 구조체를 냉각하기 위한 냉각 시스템에 의해 사용될 수 있다. 가열된 유체는 출구(1104B)를 향해 지향된다. 따라서, 가열된 유체는 노트북 컴퓨터(1100B)로부터 배출된다. 유체 흐름은 라인(1102B)으로 표시되며, 그 중 3개만 라벨링되어 있다. 도 11c는 노트북 컴퓨터(1100A), 폐쇄형 노트북 컴퓨터의 실시예(도 11a 내지 도 11c에 미도시) 및 통기된 노트북 컴퓨터(1100B)의 프로세서에 의해 사용 가능한 전력을 각각 나타내는 곡선(1110, 1120 및 1130)을 포함하는 그래프이다. 도 11d에서 볼 수 있는 바와 같이, 본원에 기술된 냉각 시스템을 사용하지 않는 노트북 컴퓨터에 대한 곡선(1110)은 프로세서의 가열로 인해 더 낮은 전력을 사용한다. 곡선(1120)은 본원에 기술된 냉각 시스템을 사용하는 폐쇄형 노트북 컴퓨터용 프로세서가 더 높은 전력을 사용(및 발산)할 수 있다는 것을 나타낸다. 곡선(1130)은 본원에 기술된 냉각 시스템을 사용하는 통기된 노트북 컴퓨터용 프로세서가 더 높은 전력을 사용할 수 있고 더 오랫동안 스로틀링에 저항할 수 있다는 것을 나타낸다. 따라서 성능이 개선될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 냉각 시스템의 크기로 인해 냉각 시스템을 사용한 노트북의 두께가 변하지 않을 수 있다. 또한, 노트북(1100B)의 커버 상의 열점은 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

유사하게, 도 12a 내지 도 12d는 본원에 기술된 바와 같은 냉각 시스템을 갖고 그리고 냉각 시스템을 갖지 않는 가상 현실 장치의 실시예 및 성능을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 12a는 본원에 기술된 바와 같이 능동 냉각을 사용하지 않는 가상 현실 장치(1200A)를 도시한다. 따라서, 유체 흐름은 가상 현실 장치(1200A) 내에서 최소이다. 도 12b는 본원에 기술된 바와 같은 능동 냉각 시스템(1201B)을 포함하는 폐쇄형 가상 현실 장치(1200B)의 실시예를 도시한다. 따라서, 도 12b에 도시된 가상 현실 장치(1200B)를 냉각하는데 사용되는 유체(예: 공기)는 가상 현실 장치 내에 잔류한다. 가상 현실 장치(1200B)는 유체가 냉각 시스템(1201B) 근처의 발열 구조체(들) 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도(들)를 갖는 구조체(들)를 지나는 경로를 따르도록 구성된다. 구조체(들)는 유체로부터 열을 흡수한다. 그 다음, 유체는 냉각 시스템(1201B)으로 복귀한다. 유체의 경로는 2개만 라벨링되어 있는 라인(1202B)으로 볼 수 있다.

도 12c는 본원에 기술된 냉각 시스템(1201C)을 포함하는 통기된 가상 현실 장치(1200C)의 실시예를 도시한다. 통기된 가상 현실 장치(1200C)는 또한 입구(1203C) 및 출구(1204C)를 포함한다. 따라서, 도 12c에 도시된 가상 현실 장치(1200C)의 경우, 가상 현실 장치(1200C) 외부로부터의 냉각된 공기는 가상 현실 장치로부터 배출되는 가열된 유체 및 발열 구조체를 냉각하기 위한 냉각 시스템에 의해 사용될 수 있다. 통기된 가상 현실 장치(1200C)는 더 차가운 유체가 입구(1203C)를 통해 들어가고 앞서 설명된 바와 같이 능동 냉각 시스템(1201C)에 의해 발열 구조체를 향해 구동되도록 구성된다. 유체는 발열 구조체로부터 열을 추출하고 냉각 시스템(1201C) 근처의 발열 구조체(들) 표면으로부터 발열 구조체의 표면보다 온도가 더 낮은 구조체(들)를 지나는 경로를 따른다. 구조체(들)는 유체로부터 열을 흡수한다. 유체는 통기구(1204C)를 통해 통기된 가상 현실 장치(1200C) 외부로 지향된다. 유체의 경로는 2개만 라벨링되어 있는 라인(1202C)으로 볼 수 있다.

도 12d는 각각 가상 현실 장치(1200A, 1200B, 1200C)가 사용할 수 있는 전력을 나타내는 곡선(1210, 1220, 1230)을 포함하는 그래프이다. 도 12d는 설명을 위한 것이며 특정 장치에 대응하는 것은 아니다. 도 12d에서 알 수 있는 바와 같이, 가상 현실 장치(1200A)(본원에 기술된 능동 냉각 시스템 없음)에 대한 곡선(1210)은 프로세서의 가열로 인해 더 낮은 전력을 사용한다. 또한, 프로세서는 점(1212)에서 더 빨리 스로틀링을 시작한다. 곡선(1220)은 본원에 기술된 냉각 시스템(1201B)을 사용하는 폐쇄형 가상 현실 장치(1200B)용 프로세서가 더 높은 전력을 사용(및 발산)할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 점(1222)에서의 스로틀링은 곡선(1210)에 대한 것보다 나중에 발생한다. 곡선(1230)은 본원에 기술된 냉각 시스템을 사용하는 통기된 가상 현실 장치(1200C)용 프로세서가 훨씬 더 높은 전력을 사용할 수 있고 더 오랫동안 스로틀링에 저항할 수 있다는 것을 나타낸다. 따라서 성능이 개선될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 냉각 시스템의 크기로 인해 냉각 시스템을 사용하는 가상 현실 장치의 두께가 변하지 않을 수 있다. 또한, 가상 현실 장치(1200A, 1200B, 1200C)의 커버 상의 열점 온도가 감소되거나 제거될 수 있다.

상술한 실시예는 이해의 명확성을 위해, 일부 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 제공된 상세 사항으로 제한되지 않는다. 본 발명을 구현하는 많은 대안적인 방법이 있다. 개시된 실시예는 예시적이며 제한적이지 않다.

Claims (20)

1. 시스템으로서,
   유체와 연통하고 적어도 하나의 발열 구조체로부터 열을 추출하도록 유체를 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성된 냉각 요소를 포함하는 능동 냉각 시스템을 포함하고;
   상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 상기 시스템 내의 경로를 따르도록 구성되고, 상기 구조체는 상기 유체로부터 열을 흡수하고, 상기 구조체는 상기 시스템 내에 있고 상기 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있으며,
   상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 구조체를 지나는 상기 시스템 내의 상기 경로를 따르고 상기 능동 냉각 시스템으로 복귀하도록 구성되는, 시스템.
2. 삭제
3. 시스템으로서,
   유체와 연통하는 냉각 요소와 지지 구조체를 포함하는 능동 냉각 시스템으로서, 상기 냉각 요소는 적어도 하나의 발열 구조체로부터 열을 추출하도록 유체를 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성되고, 상기 냉각 요소는 중심 영역과 주변부를 갖는 중심 고정식 냉각 요소이고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 상기 중심 영역에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고, 상기 주변부의 적어도 일부는 고정되지 않고 상기 진동 운동을 겪는, 상기 능동 냉각 시스템; 및
   외부 환경과의 유체 연통을 허용하는 적어도 하나의 통기구를 포함하고,
   상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 경로를 따르도록 구성되고, 상기 구조체는 상기 유체로부터 열을 흡수하고, 상기 구조체는 상기 시스템 내에 있고 상기 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있으며,
   상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 구조체를 지나는 상기 경로를 따르고 상기 적어도 하나의 통기구를 통해 상기 외부 환경으로 상기 시스템을 나가도록 구성되는, 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 요소는 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 상기 제1 측부는 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 원위에 있고 상기 유체와 연통하고, 상기 제2 측부는 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 근위에 있고, 상기 냉각 요소는 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 이동하도록 상기 진동 운동을 사용하여 상기 제1 측부로부터 상기 제2 측부로 상기 유체를 지향시키도록 구성되는, 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 능동 냉각 시스템은 지지 구조체를 추가로 포함하고, 상기 냉각 요소는 중심 고정식 냉각 요소 및 에지 고정식 냉각 요소로부터 선택되고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 중심 영역과 주변부를 갖고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 상기 중심 영역에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고, 상기 주변부의 적어도 일부는 고정되지 않고, 상기 에지 고정식 냉각 요소는 중심 부분과 에지를 가지며, 상기 에지 고정식 냉각 요소는 상기 에지에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고 내부에 적어도 하나의 구멍을 갖는, 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 시스템은 커버를 포함하고, 상기 능동 냉각 시스템은 입구를 포함하고, 상기 능동 냉각 시스템은 상기 입구의 근위에 있는 상기 커버의 영역의 외부 표면 온도를 적어도 5℃만큼 감소시키도록 구성되는, 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 능동 냉각 시스템은 2 밀리미터 이하의 두께를 갖는, 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 발열 구조체는 제1 시간에 특성 스로틀링 점(characteristic throttling point)을 갖는 특성 전력 대 시간 곡선을 갖고, 상기 적어도 하나의 발열 구조체는 제2 시간에 능동적으로 냉각된 스로틀링 점을 갖는 능동적으로 냉각된 전력 대 시간 곡선을 갖고, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 작은, 시스템.
9. 시스템으로서,
   복수의 냉각 셀들을 포함하는 능동 냉각 시스템으로서, 상기 복수의 냉각 셀들 각각은 유체와 연통하고 적어도 하나의 발열 구조체로부터 열을 추출하도록 상기 유체를 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성된 냉각 요소를 포함하는, 상기 능동 냉각 시스템을 포함하고;
   상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 시스템 내의 구조체를 지나는 상기 시스템 내의 경로를 따르도록 구성되며, 상기 구조체는 상기 유체로부터 열을 흡수하고, 상기 구조체는 상기 시스템 내에 있고 상기 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있으며,
   상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 구조체를 지나는 상기 시스템 내의 상기 경로를 따르고 상기 능동 냉각 시스템으로 복귀하도록 구성되는, 시스템.
10. 삭제
11. 시스템으로서,
    복수의 냉각 셀들을 포함하는 능동 냉각 시스템으로서, 상기 복수의 냉각 셀들 각각은 유체와 연통하는 냉각 요소와 지지 구조체를 포함하고, 상기 냉각 요소는 적어도 하나의 발열 구조체로부터 열을 추출하도록 상기 유체를 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성되고, 상기 냉각 요소는 중심 영역과 주변부를 갖는 중심 고정식 냉각 요소이고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 상기 중심 영역에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고, 상기 주변부의 적어도 일부는 고정되지 않고 상기 진동 운동을 겪는, 상기 능동 냉각 시스템; 및
    외부 환경과의 유체 연통을 허용하는 적어도 하나의 통기구를 포함하고,
    상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 시스템 내의 구조체를 지나는 경로를 따르도록 구성되며, 상기 구조체는 상기 유체로부터 열을 흡수하고, 상기 구조체는 상기 시스템 내에 있고 상기 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있으며,
    상기 시스템은 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 구조체를 지나는 상기 경로를 따르고 상기 적어도 하나의 통기구를 통해 상기 외부 환경으로 상기 시스템을 나가도록 구성되는, 시스템.
12. 제9항에 있어서,
    상기 냉각 요소는 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 상기 제1 측부는 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 원위에 있고 상기 유체와 연통하고, 상기 제2 측부는 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 근위에 있고, 상기 냉각 요소는 상기 유체가 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 이동하도록 상기 진동 운동을 사용하여 상기 제1 측부로부터 상기 제2 측부로 상기 유체를 지향시키도록 구성되는, 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 셀들은 지지 구조체를 추가로 포함하고, 상기 냉각 요소는 중심 고정식 냉각 요소 및 에지 고정식 냉각 요소로부터 선택되고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 중심 영역과 주변부를 갖고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 상기 중심 영역에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고, 상기 주변부의 적어도 일부는 고정되지 않고, 상기 에지 고정식 냉각 요소는 중심 부분과 에지를 가지며, 상기 에지 고정식 냉각 요소는 상기 에지에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고 내부에 적어도 하나의 구멍을 갖는, 시스템.
14. 제9항에 있어서,
    상기 시스템은 커버를 포함하고, 상기 복수의 냉각 셀들 각각은 입구를 추가로 포함하고, 상기 능동 냉각 시스템은 상기 입구의 근위에 있는 상기 커버의 영역의 외부 표면 온도를 적어도 5℃만큼 감소시키도록 구성되는, 시스템.
15. 제9항에 있어서,
    상기 능동 냉각 시스템은 2 밀리미터 이하의 두께를 갖는, 시스템.
16. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발열 구조체는 제1 시간에 특성 스로틀링 점을 갖는 특성 전력 대 시간 곡선을 갖고, 상기 적어도 하나의 발열 구조체는 제2 시간에 능동적으로 냉각된 스로틀링 점을 갖는 능동적으로 냉각된 전력 대 시간 곡선을 갖고, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 작은, 시스템.
17. 방법으로서,
    주파수에서 진동 운동을 유도하기 위해 능동 냉각 시스템의 냉각 요소를 구동하는 단계로서, 상기 냉각 요소는 유체와 연통하고 시스템의 적어도 하나의 발열 구조체로부터 열을 추출하도록 상기 유체를 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 지향시키기 위해 상기 진동 운동을 사용하도록 구성되는, 상기 구동하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 상기 시스템 내의 경로를 따르도록 상기 유체를 지향시키는 단계로서, 상기 구조체는 상기 유체로부터 열을 흡수하고, 상기 구조체는 상기 시스템 내에 있고 상기 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있는, 상기 지향시키는 단계;를 포함하고,
    상기 시스템은 상기 능동 냉각 시스템 및 상기 발열 구조체를 포함하고,
    상기 경로를 따르도록 상기 유체를 지향시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 구조체를 지나는 상기 시스템 내의 상기 경로를 따르고 상기 능동 냉각 시스템으로 복귀하도록 상기 유체를 지향시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
18. 삭제
19. 방법으로서,
    주파수에서 진동 운동을 유도하기 위해 시스템의 능동 냉각 시스템의 냉각 요소를 구동하는 단계로서, 상기 능동 냉각 시스템은 유체와 연통하는 상기 냉각 요소와 지지 구조체를 포함하고, 상기 냉각 요소는 적어도 하나의 발열 구조체로부터 열을 추출하도록 유체를 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면을 향해 지향시키기 위해 진동 운동을 사용하도록 구성되고, 상기 냉각 요소는 중심 영역과 주변부를 갖는 중심 고정식 냉각 요소이고, 상기 중심 고정식 냉각 요소는 상기 중심 영역에서 상기 지지 구조체에 의해 지지되고, 상기 주변부의 적어도 일부는 고정되지 않고 상기 진동 운동을 겪는, 상기 구동하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면보다 낮은 온도를 갖는 구조체를 지나는 경로를 따르도록 상기 유체를 지향시키는 단계로서, 상기 구조체는 상기 유체로부터 열을 흡수하고, 상기 구조체는 상기 시스템 내에 있고 상기 능동 냉각 시스템으로부터 원위에 있는, 상기 지향시키는 단계;를 포함하고, 상기 지향시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 발열 구조체의 표면으로부터 상기 구조체를 지나는 상기 경로를 따르고 적어도 하나의 통기구를 통해 외부 환경으로 상기 시스템을 나가도록 상기 유체를 지향시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
20. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발열 구조체는 제1 시간에 특성 스로틀링 점을 갖는 특성 전력 대 시간 곡선을 갖고, 상기 적어도 하나의 발열 구조체는 제2 시간에 능동적으로 냉각된 스로틀링 점을 갖는 능동적으로 냉각된 전력 대 시간 곡선을 갖고, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 작은 방법.

Images