KR101132808B1 - 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치 - Google Patents

랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치에 관한 것으로, 본 발명의 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치는 랙 하우징의 하단부 또는 상단부에 착탈 결합되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되어 냉각사이클을 구성하는 압축기와 응축기, 실외측 송풍기, 팽창밸브, 메인 증발기, 실내측 송풍기, 실외측 증발기로 이루어지며, 상기 응축기를 통과한 더운 공기가 상기 실외측 증발기를 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출되므로 랙 마운트 서버 시스템이 설치되는 전산실 내부 온도의 상승이 억제되고, 결과적으로 냉각 효율의 저하가 방지되는 이점을 얻을 수 있다.

Description

랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치{Apparatus for Cooling Rack Mount Server System}
본 발명은 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서버 등의 정보 처리 장치가 장착되는 표준 랙의 공간 내에 냉각 공기를 공급하여 열 발생을 억제함과 동시에 표준 랙이 설치되는 방(예컨대 전산실)의 온도 상승을 억제할 수 있는 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치에 관한 것이다.
최근에 서버 등의 정보 처리 장치의 시스템 구성 및 수납 및 설치에 있어서 랙 마운트 방식이 주류가 되고 있다. 랙 마운트 방식이라 함은 각각의 기능을 가진 장치를 특정한 규격을 기초로 하여 형성된 랙에 층층이 탑재하는 것으로, 각 장치의 선택 및 배치를 자유롭게 행할 수 있어 시스템 구성의 유연성 및 확장성이 우수하고, 시스템 전체의 점유 면적도 축소할 수 있다는 이점이 있다.
특히, 서버 관련에서는 IEC 규격(International Electrical Commission)/EIA 규격(The Electrical Industries Association)에 규정된 19인치 랙이 주류가 되어 있고, 장치를 탑재하기 위한 지지 기둥의 좌우 폭 치수가 451 ㎜, 탑재에 있어서의 높이 치수가 1 U(1 EIA) = 44.45 ㎜라는 단위로 규정되어 있다.
종래의 랙 마운트 서버 시스템의 냉각 기술에 관련하여 일본 특허공개공보 제2004-063755호(2004.2.26. 공개)에 공조유닛으로부터 송풍되는 냉기를 랙 하부의 급기구에 공급하고, 이 냉기로 랙 내의 기기를 냉각하는 랙 냉각 구조가 개시되어 있다.
그러나, 상기 일본 특허의 랙 냉각 기술은 랙 내에 발열한 공기를 공조 유닛을 경유하여 순환시키고 있지만, 서버 및 공조 유닛으로부터 방출된 폐열에 의해 방(전산실)의 온도가 상승한다. 따라서, 방의 온도의 상승을 억제하기 위해 방용의 쿨러를 충분히 가동시킬 필요가 있다. 이 냉각 방법에서는 랙의 냉각 효율이 좋지 않아 전체적으로 전력 소비가 증가하는 문제가 있다.
또한, 상기 일본 특허의 랙 냉각용 공조유닛은 랙에 고정되기 때문에 고장 등이 발생하면 수리하기가 어려운 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 랙 냉각 과정에서 응축기를 통해 전산실 내로 유입되는 공기를 냉각시킴으로써 전산실 내의 온도 상승을 억제하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉각장치를 랙에 착탈 가능하게 구성함으로써 유지 및 관리가 용이한 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서버의 각 모서리 부분이 안착되는 4개의 수직한 마운트 랙과, 상기 마운트 랙의 외측에 설치되는 2개의 측면패널을 포함하며 전면부 또는 후면부가 개방된 랙 하우징을 포함하는 랙 마운트 서버 시스템의 냉각장치에 있어서, 상기 랙 하우징의 하단부 또는 상단부에 설치되며, 랙 하우징의 내부 공간으로 연통되는 실내측 유입구 및 실내측 배출구와, 랙 하우징의 외부와 연통되는 실외측 유입구 및 실외측 배출구가 형성된 케이스와; 상기 케이스 내부를 실내측 유입구 및 실내측 배출구가 형성되어 있는 제1챔버와, 상기 실외측 유입구 및 실외측 배출구가 형성되어 있는 제2챔버로 분리되게 구획하는 분리판과; 상기 제2챔버 내부에 설치되어 냉매를 압축하여 펌핑하는 압축기와; 상기 제2챔버 내부에 설치되며, 상기 압축기로부터 펌핑된 냉매의 열교환이 이루어지는 응축기와; 상기 응축기의 일측에 설치되어, 상기 실외측 유입구를 통해 유입된 공기가 응축기를 통과한 후 실외측 배출구를 통해 외부로 배출시키는 실외측 송풍기와; 상기 제1챔버 또는 제2챔버 내에 설치되며, 상기 응축기와 연결되어 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 제1챔버 내에 설치되며, 상기 팽창밸브와 연결되어 팽창밸브로부터 냉매를 공급받는 메인 증발기와; 상기 제1챔버 내에 설치되며, 상기 실내측 유입구를 통해 유입된 공기가 메인 증발기를 통과한 후 실내측 배출구를 통해 랙 하우징 내부로 배출되도록 하는 실내측 송풍기와; 상기 팽창밸브와 메인 증발기를 연결하는 냉매관으로부터 분기된 분기관을 통해 냉매를 공급받으며, 상기 제2챔버 내부에서 상기 실외측 송풍기의 일측에 설치되어, 상기 응축기를 통과한 후 실외측 배출구로 유동하는 공기를 냉각시키는 실외측 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 응축기를 통과하면서 더워진 공기가 실외측 증발기를 통과하면서 열교환되어 냉각된 다음, 실외측 배출구를 통해서 외부로 배출된다. 따라서, 상기 냉각장치에 의한 냉각 과정에서 더운 공기가 외부로 배출되지 않으므로 랙 마운트 서버 시스템이 설치되는 전산실 내부 온도의 상승이 억제되고, 결과적으로 냉각 효율의 저하가 방지되는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 냉각장치의 케이스가 랙 마운트 서버 시스템 내부에 착탈 가능하게 설치되므로, 냉각장치의 고장이나 이상 발생시 냉각장치만 랙 마운트 서버 시스템에서 간단하게 분리하여 수리를 할 수 있다. 따라서, 냉각장치의 유지 및 관리가 용이해지는 이점도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙 마운트 서버 시스템의 외관 형상을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 랙 마운트 서버 시스템에 장착된 냉각장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 냉각장치의 착탈 구조를 나타낸 요부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 랙 마운트 서버 시스템의 냉각장치를 나타낸 것으로, 먼저, 도 1을 참조하면, 랙 마운트 서버 시스템(100)은 베이스(110)와, 상기 베이스(110)의 각 모서리 부분에 수직하게 설치되며 서버(S)의 각 모서리 부분이 안착되는 4개의 마운트 랙(120)과, 상기 마운트 랙(120)의 외측에 설치되는 랙 하우징(130)과, 상기 베이스(110)에 착탈 가능하게 설치되는 냉각장치(200)를 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 4개의 마운트 랙(120)은 서버와 같은 전산장비들이 설치되는 19인치 또는 23인치의 국제 규격(IEC, EIA, DIN)에서 정하는 규격화된 표준 랙(rack)을 구성한다.
상기 랙 하우징(130)은 상기 마운트 랙(120)들에 의해 구획되는 직육방체의 실내 공간을 밀폐시키는 작용을 하며, 랙 마운트 서버 시스템의 외관을 형성하게 된다. 이 실시예에서 상기 랙 하우징(130)은 2개의 측면패널(131)과, 상기 측면패널(131)들 중 어느 하나의 전단부에 힌지어셈블리(미도시)를 매개로 회전 가능하게 설치되어 전방면을 개폐하는 프론트도어(132)(front door)와, 상기 측면패널(131)들 중 어느 하나의 후단부에 힌지어셈블리(미도시)를 매개로 회전 가능하게 결합되어 후방면을 개폐하는 리어도어(133)(rear door)로 구성된다.
상기 냉각장치(200)는 상기 베이스(110)에 슬라이딩하여 착탈 결합되는 케이스(210)와, 상기 케이스(210) 내부에 설치되어 냉각사이클을 구성하는 압축기(221)와 응축기(222), 실외측 송풍기(223), 팽창밸브(224), 메인 증발기(225), 실내측 송풍기(226), 실외측 증발기(227)로 이루어진다.
상기 케이스(210)는 분리판(217)에 의해 2개의 공간, 즉 제1챔버(211)와 제2챔버(212)로 분리 구획된다. 상기 제1챔버(211)에는 랙 하우징의 내부 공간으로 연통되는 실내측 유입구(213) 및 실내측 배출구(214)가 형성되며, 상기 제2챔버(212)에는 랙 하우징(130)의 외부와 연통되는 실외측 유입구(215) 및 실외측 배출구(216)가 형성된다. 여기서, 상기 실내측 유입구(213)는 케이스(210)의 일측면부에 형성되고, 실내측 배출구(214)는 케이스(210)의 상부면에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 실외측 유입구(215)와 실외측 배출구(216)는 케이스(210)의 일측면부 또는 하부면에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2챔버(212)에는 상기 압축기(221)와 응축기(222), 실외측 증발기(227), 실외측 송풍기(223)가 설치되며, 상기 제1챔버(211)에는 팽창밸브(224), 메인 증발기(225), 실내측 송풍기(226)가 각각 설치된다.
상기 압축기(221)는 냉매를 고온 고압으로 압축하여 펌핑하는 작용을 수행한다. 그리고, 상기 응축기(222)는 상기 실외측 유입구(215)를 통해 유입된 외부 공기와의 열교환을 통해 상기 압축기(221)로부터 토출된 고온/고압의 냉매를 응축시키는 작용을 수행한다. 상기 팽창밸브(224)는 상기 응축기(222)를 통해 메인 증발기(225)로 유동하는 냉매를 증발이 일어나기 쉬운 압력으로 감압하는 작용을 하며, 상기 메인 증발기(225) 및 실외측 증발기(227)는 상기 팽창밸브(224)를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발되면서 외부의 열을 흡수하는 작용을 한다.
상기 실외측 증발기(227)는 상기 팽창밸브(224)와 메인 증발기(225)를 연결하는 관에서 분기된 분기관(228)을 통해 팽창밸브(224)로부터 냉매를 공급받는다. 상기 실외측 증발기(227)는 제2챔버(212) 내에서 실외측 배출구(216)와 인접하도록 설치되어, 상기 응축기(222)를 통과하면서 가열된 공기를 냉각시켜 외부로 배출하는 기능을 수행한다.
상기 실외측 송풍기(223)는 실외측 유입구(215)를 통해 외부 공기를 강제 유입시키고, 유입된 공기가 응축기(222)를 통과한 다음 외부로 배출되도록 하는 기능을 한다. 그리고, 실내측 송풍기(226)는 실내측 유입구(213)를 통해 랙 하우징(130) 내부 공기를 인입시키고, 인입된 공기가 메인 증발기(225)를 통과하여 실내측 배출구(214)로 배출되도록 하는 기능을 수행한다.
한편, 상기 케이스(210)는 상기 베이스(110)에 착탈이 가능하게 결합되는데, 이를 위해 상기 베이스(110)의 상부면에는 도 3에 도시된 것과 같이 전후방향으로 가이드레일(231)이 설치되고, 상기 케이스(210)의 양측면부 하부에는 상기 가이드레일을 따라 슬라이딩하면서 결합되는 가이드부(232)가 형성된다. 따라서, 상기 냉각사이클 장치가 고장나거나 이상이 발생했을 경우, 작업자가 상기 케이스(210)를 잡아당기면 케이스(210)의 가이드부(232)가 가이드레일(231)을 따라 안내되면서 케이스(210)가 베이스(110)에 대해 슬라이딩하여 전방으로 이동하고, 베이스(110)에서 분리된다. 케이스(210)를 랙 하우징(130) 내에 다시 장착하고자 할 경우에는 케이스(210)의 가이드부(232)의 후단부를 베이스(110)의 가이드레일(231)의 전단부에 맞추어 끼운 다음, 케이스(210)를 후방으로 밀어서 장착하면 쉽게 케이스(210)를 베이스(110)에 결합시킬 수 있다.
상기 케이스(210)가 베이스(110) 상에 결합된 뒤 케이스(210)가 베이스(110)에서 이탈되지 않도록 베이스(110)의 전방부에 케이스(210)의 전방부를 고정하는 공지의 클램프가 구성될 수도 있다. 또한, 케이스(210)의 착탈이 용이하도록 케이스(210)의 전방면에 손잡이가 구성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 냉각장치(200)는 다음과 같이 작동한다.
먼저, 압축기(221)가 냉매를 고온 고압으로 압축하여 펌핑한다. 상기 압축기(221)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 응축기(222)를 통과하면서 상기 실외측 송풍기(223)에 의해 제2챔버(212) 내부로 유입된 외부 공기와 열교환하여 응축된다.
상기 응축기(222)를 통과한 냉매는 팽창밸브(224)를 지나면서 팽창하여 증발이 일어나기 쉬운 압력으로 감압된다. 상기 팽창밸브(224)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 메인 증발기(225)로 보내진다. 이 때, 상기 실내측 송풍기(226)에 의해 랙 하우징(130) 내부의 더운 공기가 실내측 유입구(213)를 통해 제1챔버(211) 내로 유입된 다음, 상기 메인 증발기(225)를 통과하면서 열교환되어 냉각된다. 상기 메인 증발기(225)를 통해 냉각된 공기는 실내측 배출구(214)를 통해서 랙 하우징(130) 내부로 재유입되어 랙 하우징(130) 내부를 냉각시킨다.
한편, 상기 팽창밸브(224)를 통과한 냉매 중 다른 일부는 분기관(228)을 통해서 실외측 증발기(227)로 보내진다. 이 때, 상기 실외측 송풍기(223)에 의해 응축기(222)를 통과하면서 더워진 공기는 실외측 증발기(227)를 통과하면서 열교환되어 냉각된 다음, 실외측 배출구(216)를 통해서 외부로 배출된다. 따라서, 상기 냉각장치(200)에 의한 냉각 과정에서 더운 공기가 외부로 배출되지 않으므로 랙 마운트 서버 시스템(100)이 설치되는 전산실 내부 온도의 상승이 억제되고, 결과적으로 냉각 효율의 저하가 방지되는 이점을 얻을 수 있다.
이 실시예에서 상기 냉각장치(200)는 랙 하우징(130) 내에서 하부에 설치되지만, 이와 다르게 랙 하우징(130)의 상부에 설치될 수도 있다.
전술한 본 발명에 따른 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치의 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제안된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.
100 : 랙 마운트 서버 시스템 110 : 베이스
120 : 마운트랙 130 : 랙 하우징
200 : 냉각장치 210 : 케이스
211 : 제1챔버 212 : 제2챔버
213 : 실내측 유입구 214 : 실내측 배출구
215 : 실외측 유입구 216 : 실외측 배출구
221 : 압축기 222 : 응축기
223 : 실외측 송풍기 224 : 팽창밸브
225 : 메인 증발기 226 : 실내측 송풍기
227 : 실외측 증발기 231 : 가이드레일
232 : 가이드부

Claims (3)

  1. 서버의 각 모서리 부분이 안착되는 4개의 수직한 마운트 랙과, 상기 마운트 랙의 외측에 설치되는 2개의 측면패널을 포함하며 전면부 또는 후면부가 개방된 랙 하우징을 포함하는 랙 마운트 서버 시스템의 냉각장치에 있어서,
    상기 랙 하우징의 하단부 또는 상단부에 설치되며, 랙 하우징의 내부 공간으로 연통되는 실내측 유입구 및 실내측 배출구와, 랙 하우징의 외부와 연통되는 실외측 유입구 및 실외측 배출구가 형성된 케이스와;
    상기 케이스 내부를 실내측 유입구 및 실내측 배출구가 형성되어 있는 제1챔버와, 상기 실외측 유입구 및 실외측 배출구가 형성되어 있는 제2챔버로 분리되게 구획하는 분리판과;
    상기 제2챔버 내부에 설치되어 냉매를 압축하여 펌핑하는 압축기와;
    상기 제2챔버 내부에 설치되며, 상기 압축기로부터 펌핑된 냉매의 열교환이 이루어지는 응축기와;
    상기 응축기의 일측에 설치되어, 상기 실외측 유입구를 통해 유입된 공기가 응축기를 통과한 후 실외측 배출구를 통해 외부로 배출시키는 실외측 송풍기와;
    상기 제1챔버 또는 제2챔버 내에 설치되며, 상기 응축기와 연결되어 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와;
    상기 제1챔버 내에 설치되며, 상기 팽창밸브와 연결되어 팽창밸브로부터 냉매를 공급받는 메인 증발기와;
    상기 제1챔버 내에 설치되며, 상기 실내측 유입구를 통해 유입된 공기가 메인 증발기를 통과한 후 실내측 배출구를 통해 랙 하우징 내부로 배출되도록 하는 실내측 송풍기와;
    상기 팽창밸브와 메인 증발기를 연결하는 냉매관으로부터 분기된 분기관을 통해 냉매를 공급받으며, 상기 제2챔버 내부에서 상기 실외측 송풍기의 일측에 설치되어, 상기 응축기를 통과한 후 실외측 배출구로 유동하는 공기를 냉각시키는 실외측 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 케이스는 상기 랙 하우징에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 랙 하우징의 상단부 또는 하단부에 전후방향으로 가이드레일이 설치되고, 상기 케이스에는 상기 가이드레일을 따라 슬라이딩하면서 결합되는 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 랙 마운트 서버 시스템용 냉각장치.
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