KR100872188B1 - 액체 냉각 장치, 블레이드 컴퓨터 및 액체 냉각 방법 - Google Patents

액체 냉각 장치, 블레이드 컴퓨터 및 액체 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입구 및 출구를 구비하며 열원에 부착가능한 냉각 플레이트와, 입구 및 출구를 구비하는 열교환기로서, 상기 열교환기의 출구는 상기 냉각 플레이트의 입구에 결합되어 있는, 상기 열교환기와, 적어도 하나의 펌프를 포함하며, 상기 냉각 플레이트 및 상기 열교환기에 결합된 핫-스와핑가능한(hot-swappable) 펌프 모듈을 포함하는 장치를 개시되어 있다. 또한, 입구 및 출구를 구비하며 열원에 부착가능한 냉각 플레이트와, 입구 및 출구를 구비하는 열교환기로서, 상기 열교환기의 출구는 상기 냉각 플레이트의 입구에 결합되어 있는, 상기 열교환기와, 적어도 하나의 펌프를 포함하며, 상기 냉각 플레이트 및 상기 열교환기에 결합된 핫-스와핑가능한 펌프 모듈을 포함하는 폐쇄-루프 냉각 시스템을 사용하여 열원을 냉각시키는 단계와, 상기 냉각 시스템이 작동되는 동안에 상기 펌프 모듈을 제거 또는 설치하는 단계를 포함하는 프로세스를 개시하고 있다. 다른 실시예가 또한 개시되고 특허청구범위에 기재되어 있다.

Description

액체 냉각 장치, 블레이드 컴퓨터 및 액체 냉각 방법{LIQUID COOLING SYSTEM INCLUDING HOT-SWAPPABLE COMPONENTS}
본 발명은 일반적으로 액체 냉각 시스템에 관한 것이며, 특히 핫-스와핑가능한(hot-swappable) 부품을 포함하는 액체 냉각 시스템에 관한 것이지만, 이것으로 제한되지는 않는다.
서버, 컴퓨터 등과 같은 대부분의 전자 장치는 몇몇 종류의 메탈 박스 또는 섀시내에 있는 다양한 전자 부품으로 제조된다. 특히, 많은 서버는 "블레이드(blades)"로 공지된 개별 회로판상에 끼워맞춰지고, 2003년 공개된 ATCA(Advanced Telecommunications Computer Architecture) 3.0 스탠다드에 부합하는 섀시내에 위치되어 있다. ATCA 표준은 차세대 통신 및 데이터 센터 기구를 위한 산업 표준 고성능, 고장 감내 및 스케일러블 솔루션(scalable solution)을 제공하는 개방 스위치 직물계 플랫폼을 형성한다. ATCA 스탠다드의 개발은 PCI Industrial Computer Manufactures Group(PCIMG)에 의해 관리되며, 상기 그룹은 매우 성공적인 콤팩트(Compact) PCI 스탠다드를 생성했다.
ATCA 3.0 베이스 사양은 핫-스와핑가능한 블레이드 사이의 스위치 직물 결합에 의거하는 규격품(off-the-shelf), 모듈 섀시의 물리적 및 전기적 특징을 규정한다. 특히, ATCA 3.0 베이스 사양은 프레임(랙) 및 선반(섀시) 폼 인자, 코어 배면 직물 연결성, 전력, 냉각, 조작 인터페이스 및 ACTA-컴플라이언트 기판의 전기기계적 사양을 규정한다. 또한, ATCA 3.0 베이스 사양은 블레이드당 200와트(W)의 저력 경비를 규정하여 다중-프로세서 구조 및 기판상 메모리의 수 기가바이트를 가진 고성능 서버를 형성한다.
작동 동안에, 각 블레이드 부품은 열을 발생한다. 블레이드형 컴퓨터용의 기존의 폼 인자는 냉각에 있어서 강제 대류에 의존한다. ATCA 3.0 사양에 부합하는 블레이드 컴퓨터에 있어서, 대형 고체 금속 히트싱크가 강제 대류와 함께 이용되어 고전력 프로세서를 냉각시킨다. 그러나, 히트싱크의 용적은 높이 억제로 인해 제한되며, 현재의 섀시 기술에 의거하면, 체적 기류 속도가 또한 제한된다. 이와 같이, 히트싱크의 냉각 용량이 극히 제한되며, 그에 따라 보다 고성능(그리고 보다 높은 열 발생) 프로세서의 사용을 제한한다. 또한, 냉각 성능을 연장하기 위해서, 프로세서는 가장 냉각되는 공기 온도의 위치에 위치되어야 하며, 그에 따라 열 발생 장치는 블레이드의 가장낮은 부분에 위치되도록 규정되어, 섀시내로 유동하는 냉각 공기는 히트싱크상으로 바로 유동할 것이다.
본 발명의 비제한이고 예시적인 실시예를 하기의 도면을 참조하여 설명하며, 유사한 참조부호는 달리 지적하지 않는 한 다양한 도면을 통해서 유사한 부품을 가리킨다.
도 1은 ATCA(Advanced Telecommunications Computer Architecture) 사양에 부합하는 서버의 일 실시예의 측면도,
도 2는 블레이드-타입 컴퓨터에 사용하기에 적합한 본 발명의 일 실시예의 개략도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 이용가능한 핫-스와핑가능한(hot-swappable) 펌프 모듈의 일 실시예의 개략도,
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 이용가능한 유체 및 전기 커넥터의 일 실시예의 단면도,
도 5a 및 도 5b는 커넥터의 작동을 설명하는 것으로 도 4에 도시된 유체 및 전기 커넥터의 실시예의 단면도.
핫-스와핑가능한(hot-swappable) 부품을 구비하는 액체 냉각 시스템의 실시예를 설명한다. 하기의 설명에서, 본 발명의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 상세한 설명이 기재된다. 본 기술 분야의 당업자들은 이해할 수 있겠지만, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 특정 상세가 없이 또는 다른 방법, 부품, 재료 등을 갖고 실시될 수 있다. 다른 예에서, 공지된 구조, 재료 또는 작동은 본 발명의 실시 형태를 모호하게 하는 것을 회피하도록 도시 또는 기재되는 것이 아니다.
본 명세서를 통해서 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"라는 것은 실시예와 관련하여 설명한 특정 특징, 구조 또는 특징부는 본 발명의 적어도 일 실시예에서 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"의 문장의 외형은 동일한 실시예를 모두 참조할 필요는 없다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특징부는 하나 또는 그 이상의 실시예에서 모든 적당한 방법으로 조합될 수 있다.
도 1은 서버(100)의 일 실시예를 도시한 것이다. 서버(100)는 하나이지만, 각각 그 자체 블레이드상에 있는 많은 별개의 서버를 실제로 포함할 수 있다. 서버(100)는 섀시(101)를 포함하며, 서버를 형성하는 전기 부품이 섀시내에 있다. 도시된 실시예에 있어서, 섀시(101)는 ATCA 형태 인자 사양에 부합하는 섀시이며, 상부(106), 바닥(104) 및 2개의 측벽(102)으로 구성되는 금속 박스이다. 섀시(101)내에서, 바닥 플리넘(105)은 부품 아래에 위치되며, 상부 플리넘(103)은 부품 위에 위치된다. 측벽(102)중 적어도 2개는 냉각 공기를 바닥 플리넘으로 넣은 공기 벤트를 포함하는 반면에, 섀시의 후방에서 출구는 고온 공기(124)가 상부 플리넘을 빠져나가게 한다.
섀시 내측의 전기 부품은 하나 또는 그 이상의 개별 서버를 포함하며, 각 서버는 별개의 블레이드(110)상에 있다. 각 블레이드(110)는 다른 물건중에 한쌍의 프로세서(116) 및 메모리(118)를 포함하며, 상기 메모리는 DRAM(dynamic random access memory) 또는 SDRAM(synchronous dynamic random access memory)과 같은 휘발성 메모리(volatile memory)일 수 있거나, 또는 ROM(flash read-only memory) 또는 디스크 저장체와 같은 비휘발성 메모리(non-volatile memory)일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로세서(116)는 열전달을 개선하도록 이에 부착된 히트 싱크를 구비할 수 있다. 블레이드(110)는 배면(112)내로 플러그 접속되며, 상기 배면(112)은 각 블레이드와 외부 장치 사이에서 뿐만 아니라 블레이드 자체 중에서 상이한 블레이드를 함께 연결하고 통신을 통제하는 마더보드의 한 종류로서 기능을 한다. 선택적인 RTM(114)은 배면과 별개의 선택적인 추가 연결 및 기능을 제공한다. 배면(112), 블레이드(110) 및 RTM(114)은 섀시내에 수직방향으로 배향되어 있다.
작동시에, 프로세서(116)와 같은 각 블레이드(110)상의 부품은 상당한 열을 발생한다. 블레이드(110)는 강제 대류에 의해 섀시(101)를 통해서 유동하는 공기에 의해 냉각된다. 냉각 공기(120)는 바닥 플리넘(105)에 들어가고, 상방으로 이동해서 프로세서(116) 및 그 관련 히트 싱크와 같은 블레이드(110)상의 부품상에서 유동한다. 강제 대류 유닛, 본 경우에 한쌍의 팬(122)은 상부 플리넘(103)의 후방에서 출구에 또는 그 근방에 위치되어 있다. 양 팬은 냉각 공기(120)를 섀시내로 끌어들이고, 섀시로부터 고온 공기(124)를 추출하여, 섀시를 통한 공기의 유동과, 섀시로부터 제거된 전체적인 열의 양을 증가시킨다.
도 2는 냉각 시스템(200)을 포함하는 블레이드 컴퓨터를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한 것이다. 블레이드(202)는 블레이드 컴퓨터가 섀시내의 배면내로 플러그 접속되게 하는 커넥터(204)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 블레이드는 PICMG ATCA(Advanced Telecommunications Computer Architecture) 3.0 베이스 스탠다드에 부합하지만, 다른 실시예에 있어서 블레이드(202)는 ATCA(Advanced Telecommunications Computer Architecture) 스탠다드에 부합할 필요는 없다.
냉각 시스템(200)은 4개의 기본 부품: 각각 프로세서(206)에 장착되는 냉각 플레이트(208, 214)와, 블레이드에 장착된 누설없는 커넥터(220)와, 2개의 펌프 모듈(238, 240)과, 블레이드(202)에 장착된 열교환기(226)를 포함한다. 냉각 플레이트(208)는 입구(210) 및 출구(212)를 구비하며, 냉각 플레이트(214)는 입구(216) 및 출구(218)를 구비한다. 냉각 플레이트는 직렬로 연결되며, 냉각 플레이트(208)의 출구(212)는 튜브(242)에 의해 냉각 플레이트(214)의 입구(216)에 연결된다. 냉각 플레이트(214)의 출구(218)는 튜브(244)에 의해 누설없는 커넥터(220)의 메인 입구(222)에 연결되는 반면에, 누설없는 커넥터의 메인 출구(224)는 튜브(248)에 의해 열교환기의 입구(228)에 연결된다. 열교환기의 출구(230)는 냉각 플레이트(208)의 입구(210)에 연결된다. 냉각 루프를 완전하게 폐쇄하기 위해서, 펌프 모듈(238, 240)은 누설없는 커넥터(220)내로 플러그 접속된다.
냉각 플레이트(208, 214)는 각각 프로세서(206)에 장착된다. 각 냉각 플레이트(208, 214)는 최적화된 금속 플레이트이며, 그 내부 구조는 유체가 이를 관통하여 유동하게 하도록 설계되어 있다. 내부 구조는 통상적으로 가장 낮은 유동 속도로 가장 큰 열전달을 생성하도록 최적화된다. 열은 냉각 플레이트를 통해서 열발생 장치(예를 들면 프로세서(206))로부터 작동 유체로 제거된다. 다음에, 작동 유체는 냉각 플레이트를 벗어나 열교환기(226)로 펌핑되며, 다음에 열은 블레이드(202)상으로 유동하는 공기로 대류에 의해 전달된다.
열교환기(226)는 작동 유체로부터 시스템 기류로 열을 전달한다. 도시된 실시예에 있어서, 열교환기는 유체-공기 열교환기이다. 유체-공기 열교환기는 하나 또는 그 이상의 튜브를 포함하며, 고온 작동 유체는 상기 튜브를 통해 유동한다. 튜브는 몇 개의 냉각 핀(fin)에 부착되며, 상기 핀상에서 공기가 이동된다. 유체로부터의 열은 유체로부터 핀까지 전도에 의해 전달되며, 다음에 핀으로부터 핀을 통과하여 유동하는 공기까지 대류에 의해 전달된다. 그러나, 냉각 시스템(200)의 다른 실시예에 있어서, 다른 형태의 열교환기가 사용될 수도 있다.
냉각 시스템(200)의 다양한 부품을 연결하고 부품중으로 유체를 이송하는데 사용된 튜브는 모든 종류의 튜브일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 설치의 용이함으로 인해 그리고 튜브가 블레이드(202)상의 전기 부품과 접촉되어야 한다면 단락을 방지하기 위해서 가요성의 비금속 튜브가 사용된다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 강한 금속 또는 비금속 튜브도 또한 이용될 수 있다.
누설없는 커넥터(220)는 블레이드(202)의 표면에 장착되며, 메자닌 카드(mezzanine card)에 장착된 모든 개수의 펌프 모듈로 냉각 유체를 분배한다. 메자닌 카드(mezzanine card)는 배면이 아닌 블레이드내로 플러그 접속되는 어드밴스드 메자닌 카드(Advanced Mezzanine card) 형태 인자와 같은 카드이다. 누설없는 커넥터(220)는 메자닌 카드 펌프 모듈이 용이하게 제거될 수 있게 하는 동시에 냉각 시스템(200)이 시스템을 단속시킴이 없이 작동되게 하는 누설없는 신속 분리 시스템으로서 설계되는데, 즉 커넥터(220)는 펌프 모듈 핫-스와핑가능한(hot-swappable) 것으로 된다. 또한, 커넥터(220)는 블레이드(202)로부터의 동력을 메자닌 카드에 제공하기 위한 전기 리드를 포함한다. 누설없는 커넥터(220)의 추가 상세한 설명은 도 4 내지 도 5b를 참조하여 하기에서 설명한다.
펌프 모듈(238, 240)은 냉각 플레이트, 튜브 및 열교환기를 통해 작동 유체를 이동시킨다. 다중 펌프 모듈이 도시된 바와 같이 직렬로 사용되어서 유체 펌프 능력을 증가시키고, 용장도를 추가하고, 시스템 신뢰도를 개선한다. 도시된 실시예에 있어서, 2개의 펌프 모듈이 있지만, 다른 실시예에 있어서 보다 많거나 보다 적은 펌프 모듈이 사용될 수 있다. 예를 들면, 현재의 ATCA 3.0 스탠다드하에서, 블레이드는 4개의 메자닌 카드까지 수용할 수 있다. 그러나, 비-ATCA 블레이드는 보다 많은 메자닌 카드를 수용할 수도 있다.
양 펌프 모듈(238, 240)은 메자닌 카드상에 위치된 펌프 또는 저장소를 포함한다. 이들 특정 부품은, 이들이 파열(평균 고장 간격 시간(MTBF : Mean Time between Failure)) 사이에서 가장 낮은 평균 시간을 통상적으로 갖는 부품이므로, 즉 이들이 유지보수 또는 교체를 필요로 하는데 가장 유사한 부품이기 때문에 메자닌 카드상에 끼워진다. 또한, 펌프 모듈은 누설없는 커넥터(220)와 인터페이스하기 위한 누설없는 신속-분리 유체 및 전기 커넥터를 포함한다. 펌프 모듈이 제거될 때, 커넥터(220)는 밸브와 마찬가지로 작용하고 유체 경로를 폐쇄하여, 제거된 펌프 모듈로부터 누설을 방지한다. 유체/전기 커넥터의 내부 기하학적 구성은 유체가 나머지 펌프 모듈로 또한 유동하도록 설계된다. 이것은 하나의 펌프 모듈이 유지보수를 위해 제거될 수 있게 하는 동시에 기능을 유지하도록 블레이드에 적당한 냉각을 또한 제공하게 한다. 펌프 모듈(238, 240)의 추가적인 상세한 설명은 도 3과 관련하여 하기에서 설명한다.
도 3은 펌프 모듈의 일 실시예의 상세도이다. 펌프 모듈(238)은 유체 저장소(304), 한쌍의 펌프(310, 316) 및 전기 커넥터(326)를 포함한다. 이들 모든 부품은 메자닌 카드(302)에 장착된다. 서비스를 위한 용이한 제거를 허용하도록, 메자닌 카드는 파열(MTBF) 사이의 가장 낮은 평균 시간을 가지며 빈번한 유지보수를 요구하는 부품을 포함한다. 또한, 메자닌 카드는 블레이드(202)로부터 카드의 제거를 용이하게 하는 예를 들면 핸들과 같은 특징부를 포함한다.
펌프 모듈(238)에 있어서, 유체 저장소(304)는 입구(306) 및 출구(308)를 구비한다. 펌프(316)는 신속 접속/분리 피팅(324)이 이에 부착되어 있는 입구(320)와, 저장소의 입구(306)에 튜브(330)에 의해 연결된 출구(318)를 구비한다. 마찬가지로, 펌프(310)는 저장소의 출구(308)에 튜브(328)에 의해 연결된 입구(312)와, 신속 접속/분리 피팅(322)이 이에 부착되어 있는 출구(314)를 구비한다.
유체 저장소(304)는 메자닌 카드(302)에 부착되며, 작동 유체의 필요한 용적을 보유하고 다른 구속에 부합하는 한 모든 형상 및 사이즈로 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 작동 유체는 대기압에서 물이지만, 다른 실시예에 있어서 상이한 유체 또는 상이한 압력에서의 유체의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들면, 대기압에서 에틸렌 글리콜과 물의 50% 혼합물이 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 작동 유체는 다상일 수 있는데, 이것은 예를 들면 액체 상태 및 가스 상태 양자 모두로 시스템에서 존재할 수 있는 것을 의미한다. 대기압과 상이한 압력이 또한 사용될 수 있다.
도시된 실시예에 있어서, 저장소(304)는 얇은 장방형 박스이며, 이 박스의 치수는 메자닌 카드용의 ATCA 3.0 스탠다드와 일치하지만, 다른 실시예에 있어서 저장소는 상이한 형상 및 사이즈를 가질 수 있다. 유체 저장소(304)는 저장소내의 유체의 양을 측정하기 위해서 부유 밸브(도시하지 않음)와 같은 유체 레벨 센서를 포함할 수 있다. 유체 레벨 센서는 메자닌 카드(302)상에 또한 장착된 논리 회로(도시하지 않음)에 연결될 수 있으며, 상기 논리 회로는 유체 레벨의 몇몇 외부 표시기에 연결되어 있다. 도시된 실시예에 있어서, 외부 표시기는 유체 레벨이 요구되는 것보다 낮을 때까지 광을 발하는 것으로 메자닌 카드의 면판(faceplate)상의 발광다이오드(LED)(332)이다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 외부 표시기는 저장소내의 유체의 실제 레벨이 너무 낮거나 또는 그렇지 않은가를 표시하는 게이지와 같은 상이한 것일 수 있다. 저장소내의 유체 레벨이 너무 낮을 때, 유체는 저장소 및 면판에 연결된 유체 보충 포트(334)를 이용하여 메자닌 카드를 제거하지 않고 보충될 수 있다.
도시된 실시예에 있어서, 메자닌 카드(302)상에 직렬로 연결된 2개의 펌프(310, 316)가 있다. 펌프(310, 316)는 시스템의 사이즈 및 유동 요구조건에 부합하는 모든 종류의 전자 펌프일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 펌프(310, 316)는 전압 구동 직렬형 피스톤 펌프이다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 다른 형태의 펌프가 사용될 수 있다. 예를 들면, 수족관에서 통상 사용된 것과 같은 시중에서 입수가능한 펌프가 또한 사용될 수 있다. 모든 개수의 펌프가 메자닌 카드상에 위치되어 용장도를 허용하고 유체 유동을 개선할 수 있다. 도시된 실시예는 2개의 펌프(310, 316)를 구비하지만, 다른 실시예는 2개 이상의 펌프 또는 단지 하나의 펌프를 구비할 수 있으며, 하나의 펌프는 충분히 신뢰할 만한 것이다(즉, 파열(MTBF) 사이에서 충분히 높은 평균 시간을 가짐). 펌프(310)는 그 출구에 부착된 신속 접속/분리 피팅(322)을 구비하며, 펌프(316)는 그 입구에 부착된 신속 접속/분리 피팅(324)을 구비한다. 펌프 모듈(238)이 블레이드(202)상에 설치될 때, 피팅(322, 324)은 누설없는 커넥터(220)(도 4 참조)상의 신속 접속/분리 피팅(422, 424)과 맞물린다.
메자닌 카드(302)는 또한 누설없는 커넥터상의 전기 커넥터와 인터페이스하도록 전기 커넥터(326)를 포함한다. 누설없는 커넥터(220)(도 4 참조)상의 대응하는 전기 커넥터(426)와 결합될 때, 전기 커넥터(326)는 펌프(310, 316), LED(332)에 그리고 저장소 내측의 유체 레벨 센서에 결합된 논리 회로(도시하지 않음), 및 전기 동력을 필요로 하는 메자닌 카드상의 모든 다른 장치를 작동시키는데 필요로 하는 전력을 제공한다. 또한, 전기 커넥터(326)는 블레이드(202)와 메자닌 카드 사이에 데이터 연결을 제공한다.
도 4는 누설없는 커넥터(220)의 일 실시예를 상세하게 도시한 것이다. 커넥터(220)는 2개의 펌프 모듈을 수용하지만 그 이상 또는 그 이하의 모듈을 수용하도록 용이하게 변형될 수 있도록 설계된다. 누설없는 커넥터(220)는 하우징(402)을 포함하며, 하우징(402)내에는 펌프 모듈로 유체를 공급하는 4개의 튜브에 연결된 평형 채널(balancing channel)(412)과, 펌프 모듈(238)로 유체를 공급하는 튜브(416)와, 펌프 모듈로부터의 유체를 수용하는 튜브(414)가 있으며, 튜브(420)는 펌프 모듈(240)로 유체를 공급하며, 튜브(418)는 펌프 모듈로부터의 유체를 수용한다. 메인 입구(222)는 튜브(244)를 거쳐서 냉각 플레이트에 연결되며, 커넥터(220)에 유체를 공급하는 동시에, 메인 출구(224)는 튜브(248)를 거쳐서 열교환기(226)에 결합되고, 커넥터(220)로부터 유체를 멀리 운반한다.
또한, 커넥터(220)는 각각 펌프 모듈당 하나인 2개의 펌프 인터페이스(408, 410)를 포함한다. 펌프 인터페이스(408)는 신속 접속/분리 피팅(422)을 그 위에 구비한 튜브(414)의 단부(즉, 펌프 인터페이스의 입구)와, 신속 접속/분리 피팅(424)을 그 위에 구비한 튜브(416)의 단부(즉, 펌프 인터페이스의 출구)와, 전기 커넥터(426)를 포함한다. 펌프 인터페이스(410)는 유사한 부품을 구비한다. 펌프 모듈(238)이 그 설치된 위치에 있을 때, 펌프(310)의 출구로부터의 피팅(322)은 신속 접속/분리 피팅(422)에 의해 맞물리며, 펌프(316)의 입구로부터의 피팅(324)은 신속 접속/분리 피팅(424)에 의해 맞물리며, 전기 커넥터(426)는 메자닌 카드(302)상의 전기 커넥터(326)에 의해 맞물린다. 커넥터(220)의 설계와 관련하여 신속 접속/분리 피팅의 사용은 펌프 모듈이 핫-스와핑가능하게 하는데, 이것은 시스템을 정지시킬 필요가 전혀 없이 시스템이 작동되는 동안에 펌프 모듈을 제거 및/또는 삽입할 수 있다는 것을 의미한다.
커넥터(220)의 작동시에, 평형 채널(412)의 직경은 커넥터(220)가 자체 평형화되도록 최적화되는데, 이것은 다른 것이 제거된다면 하나의 펌프 모듈로 유체가 유동하도록 허용할 수 있는 것을 의미하며, 전형적으로, 평형 채널은 커넥터(220)의 내의 다른 튜브보다 작은 직경을 갖고 있을 것이다. 도 4에서, 양 펌프 모듈(238, 240)이 설치 및 기능할 때 유체는 화살표의 경로를 추종한다. 펌프로부터의 압력은 유체가 유체 평형 채널(412)을 바이패스되게 하고, 펌프 모듈로 그리고 펌프 모듈로부터 직접 유동되게 한다.
도 5a 및 도 5b는 펌프 모듈중 하나가 제거되거나 기능하지 않는 경우에 대한 누설없는 커넥터(220)의 작동을 도시한 것이다. 도 5a는 펌프 모듈(240)이 제거되거나 기능하지 않는 경우를 도시한 것이며, 도 5b는 펌프 모듈(238)이 제거되거나 기능하지 않는 경우를 도시한 것이다. 각각의 경우에 커넥터(220)를 통과하는 유동이 화살표로 도시되어 있다. 평형 채널(412)의 직경은, 커넥터의 압력을 평형화하도록 그리고 작동 펌프 모듈에 연결된 채널을 통해 유체가 유동하는 것을 보장하도록 최적화되어 있다. 이러한 형태의 디자인에 의해, 펌프 모듈중 하나가 존재하지 않거나 기능하지 않을 때 액체 냉각 시스템이 그 기능을 유지하게 한다.
본 발명의 도시된 실시예의 상술한 설명은 요약서에 설명된 것을 포함하며, 모두 기재한 것은 아니며, 개시된 정밀한 형태로 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 특정 실시예 및 본 발명에 대한 실시예를 설명을 위해서 기재하였지만, 다양한 동등한 변경이 당 업자들에 의해 본 발명의 영역내에서 이뤄질 수 있다. 이들 변경은 상술한 상세한 설명에 관련하여 본 발명에서 이뤄질 수 있다.
하기의 특허청구범위에서 사용된 용어는 상세한 설명 및 특허청구범위에 개시된 특정 실시예로 본 발명을 제한하도록 해석되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 영역은 특허청구범위 해석의 설정된 학설에 따라 해석될 하기의 특허청구범위에 의해 전체적으로 결정될 것이다.

Claims (31)

  1. 액체 냉각 장치에 있어서,
    입구 및 출구를 구비하며 열원(heat source)에 부착가능한 냉각 플레이트와,
    입구 및 출구를 구비하는 열교환기로서, 상기 열교환기의 출구는 상기 냉각 플레이트의 입구에 연결된, 상기 열교환기와,
    하나 이상의 펌프를 포함하며, 상기 냉각 플레이트 및 상기 열교환기에 연결된 핫-스와핑가능한(hot-swappable) 펌프 모듈을 포함하고,
    메인 입구와, 메인 출구와, 입구 및 출구를 포함하는 펌프 인터페이스를 포함하는 누설없는 커넥터를 더 포함하며,
    상기 메인 입구는 상기 냉각 플레이트의 유체 출구에 연결되며, 상기 메인 출구는 상기 열교환기의 입구에 연결되며, 상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈은 상기 펌프 인터페이스에 연결되며,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이,
    입구 및 출구를 구비한 저장소와,
    입구가 상기 펌프 인터페이스의 출구에 접속되고, 출구가 상기 저장소의 입구에 접속된 제 1 펌프와,
    입구가 상기 저장소의 출구에 접속되고, 출구가 상기 펌프 인터페이스의 입구에 접속된 제 2 펌프를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 인터페이스는 제 1 펌프 인터페이스이며, 상기 누설없는 커넥터는 입구 및 출구를 포함하는 제 2 펌프 인터페이스를 더 포함하는
    액체 냉각 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈은 제 1 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이며, 상기 제 2 펌프 인터페이스에 접속된 제 2 핫-스와핑가능한 펌프 모듈을 더 포함하는
    액체 냉각 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 누설없는 커넥터는 자체평형(self balancing)인
    액체 냉각 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 인터페이스의 입구 및 출구는 그 위에 신속 접속/분리 피팅을 포함하는
    액체 냉각 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 누설없는 커넥터는 전기 커넥터를 더 포함하는
    액체 냉각 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이 상기 누설없는 커넥터의 전기 커넥터에 연결될 수 있는 전기 커넥터를 더 포함하는
    액체 냉각 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장소가 유체 레벨 센서를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이, 상기 유체 레벨 센서 및 유체 레벨의 시각적 표시기에 연결된 논리 회로를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  12. 액체 냉각 장치에 있어서,
    입구 및 출구를 구비하며, 열원에 부착가능한 냉각 플레이트와,
    입구 및 출구를 구비하는 열교환기로서, 상기 열교환기의 출구는 상기 냉각 플레이트의 입구에 연결된, 상기 열교환기와,
    메인 입구와, 메인 출구와, 입구 및 출구를 포함하는 펌프 인터페이스를 구비하는 누설없는 커넥터로서, 상기 메인 입구는 상기 냉각 플레이트의 유체 출구에 연결되며, 상기 메인 출구는 상기 열교환기의 입구에 연결된, 상기 누설없는 커넥터와,
    상기 펌프 인터페이스에 연결되고, 저장소 및 하나 이상의 펌프를 포함하는 핫-스와핑가능한 펌프 모듈을 포함하고,
    상기 저장소가 입구 및 출구를 포함하며,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이,
    입구가 상기 펌프 인터페이스의 출구에 접속되고, 출구가 상기 저장소의 입구에 접속된 제 1 펌프와,
    입구가 상기 저장소의 출구에 접속되고, 출구가 상기 펌프 인터페이스의 입구에 접속된 제 2 펌프를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 펌프 인터페이스는 제 1 펌프 인터페이스이며, 상기 누설없는 커넥터는 입구 및 출구를 포함하는 제 2 펌프 인터페이스를 더 포함하는
    액체 냉각 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이 제 1 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이며, 상기 제 2 펌프 인터페이스에 연결된 제 2 핫-스와핑가능한 펌프 모듈을 더 포함하는
    액체 냉각 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 누설없는 커넥터는 자체평형인
    액체 냉각 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 펌프 인터페이스의 입구 및 출구는 그 위에 신속 접속/분리 피팅을 포함하는
    액체 냉각 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 누설없는 커넥터가 전력 공급원에 연결된 전기 커넥터를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이 상기 누설없는 커넥터의 전기 커넥터에 연결될 수 있는 전기 커넥터를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  19. 삭제
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 저장소가 유체 레벨 센서를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이, 상기 유체 레벨 센서 및 유체 레벨의 시각적 표시기에 연결된 논리 회로를 포함하는
    액체 냉각 장치.
  22. 블레이드 컴퓨터에 있어서,
    프로세서 및 SDRAM(synchronous dynamic random access memory)를 그 위에 구비하는 컴퓨터 블레이드와,
    입구 및 출구를 구비하며, 상기 프로세서에 부착된 냉각 플레이트와,
    입구 및 출구를 구비하는 열교환기로서, 상기 열교환기는 상기 블레이드에 장착되고, 상기 열교환기의 출구는 상기 냉각 플레이트의 입구에 연결된, 상기 열교환기와,
    상기 컴퓨터 블레이드에 부착가능한 메자닌 카드(mezzanine card)로서, 상기 메자닌 카드는 그 위에 하나 이상의 펌프를 포함하는 핫-스와핑가능한 펌프 모듈을 구비하고, 상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈은 상기 냉각 플레이트 및 상기 열교환기에 연결된, 상기 메자닌 카드를 포함하고,
    상기 블레이드에 부착된 누설없는 커넥터를 더 포함하며,
    상기 누설없는 커넥터는 메인 입구와, 메인 출구와, 입구 및 출구를 포함하는 펌프 인터페이스를 구비하며,
    상기 메인 입구는 상기 냉각 플레이트의 유체 출구에 연결되며, 상기 메인 출구는 상기 열교환기의 입구에 연결되며, 상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이 상기 펌프 인터페이스에 연결되며,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이,
    입구 및 출구를 구비하는 저장소와,
    입구가 상기 펌프 인터페이스의 출구에 접속되고, 출구가 상기 저장소의 입구에 접속된 제 1 펌프와,
    입구가 상기 저장소의 출구에 접속되고, 출구가 상기 펌프 인터페이스의 입구에 접속된 제 2 펌프를 포함하는
    블레이드 컴퓨터.
  23. 삭제
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 펌프 인터페이스의 입구 및 출구는 그 위에 신속 접속/분리 피팅을 포함하는
    블레이드 컴퓨터.
  25. 삭제
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 저장소가 유체 레벨 센서를 포함하는
    블레이드 컴퓨터.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 메자닌 카드가, 상기 유체 레벨 센서 및 유체 레벨의 시각적 표시기에 연결된 논리 회로를 포함하는
    블레이드 컴퓨터.
  28. 액체 냉각 방법에 있어서,
    ① 입구 및 출구를 구비하며 열원에 부착가능한 냉각 플레이트와, ② 입구 및 출구를 구비하는 열교환기로서, 상기 열교환기의 출구는 상기 냉각 플레이트의 입구에 연결된, 상기 열교환기와, ③ 하나 이상의 펌프를 포함하며, 상기 냉각 플레이트 및 상기 열교환기에 연결된 핫-스와핑가능한 펌프 모듈을 포함하는 폐쇄-루프 냉각 시스템을 사용하여 상기 열원을 냉각시키는 단계와,
    상기 냉각 시스템이 작동되는 동안에 상기 펌프 모듈을 제거 또는 설치하는 단계를 포함하고,
    상기 냉각 시스템이 누설없는 커넥터를 더 포함하며,
    상기 누설없는 커넥터는 메인 입구와, 메인 출구와, 입구 및 출구를 포함하는 펌프 인터페이스를 포함하며,
    상기 메인 입구는 상기 냉각 플레이트의 유체 출구에 연결되며, 상기 메인 출구는 상기 열교환기의 입구에 연결되며, 상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈은 상기 펌프 인터페이스에 연결되며,
    상기 핫-스와핑가능한 펌프 모듈이,
    입구 및 출구를 구비한 저장소와,
    입구가 상기 펌프 인터페이스의 출구에 접속되고, 출구가 상기 저장소의 입구에 접속된 제 1 펌프와,
    입구가 상기 저장소의 출구에 접속되고, 출구가 상기 펌프 인터페이스의 입구에 접속된 제 2 펌프를 포함하는
    액체 냉각 방법.
  29. 삭제
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 펌프 인터페이스의 입구 및 출구는 그 위에 신속 접속/분리 피팅을 포함하는
    액체 냉각 방법.
  31. 삭제
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Citations (4)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2651015B1 (de) 1976-11-09 1978-05-11 Electroacustic Gmbh, 2300 Kiel Chassis für einen elektrischen Leistungsverstärker
US20020127900A1 (en) * 2001-03-12 2002-09-12 Jonathan Goodwin Electrical and fluid interconnect
US20040008483A1 (en) * 2002-07-13 2004-01-15 Kioan Cheon Water cooling type cooling system for electronic device
US20040057211A1 (en) * 2002-09-24 2004-03-25 Yoshihiro Kondo Electronic equipment

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