KR101320003B1 - 공기 제거 시스템 - Google Patents

Abstract

장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위해 구성된 공기 제거 유닛은 소형의 휴대 가능한 구조를 정의하면서 높은 기류 용량을 달성하는 다중 팬을 포함한다. 상기 유닛은 CPU, 통신, 인터네트워킹 및 다른 타입의 장비와 같이, 장비의 열 방출을 관리하는 능력을 제공하기 위해 장비 랙 또는 인클로져의 배출부를 따라 제거 가능하게 설치된다. 상기 유닛은 하나 이상의 상위 팬 모듈 및 상기 상위 팬 모듈 아래에 위치한 하나 이상의 하우 팬 모듈을 포함한다. 상기 상위 및 하위 팬 모듈은 상기 상위 팬 모듈에 상대적으로 오프셋(offset) 방향에 위치한 상기 하위 팬 모듈을 구비한 상기 유닛의 깊이 방향을 따라 적층된 형태로 배열된다. 상기 팬 모듈의 적층된 형태 및 오프셋(offset) 방향은 다중 팬이 소형의 휴대 가능한 디자인을 유지하면서도 상기 유닛과 결합하게 하는데 도움을 준다. 상기 유닛은 장비 랙 또는 인클로져의 문으로 작용하도록 구성되며, 이로써 동작 중에도 상기 유닛 및 상기 랙 또는 인클로져에 대해 억세스하게 된다. 상기 유닛은 장비실 또는 데이터 센터와 연관된 환풍 시스템 또는 냉각 공기 시스템과도 결합될 수 있다.

공기 제거 유닛, 장비 랙, 인클로져

Description

공기 제거 시스템 {Air Removal System}

본 발명은 장비 랙(rack) 또는 장비 인클로져(enclosure) 하우징 정보, 커뮤니케이션 및/또는 다른 타입의 전자적 장비에 사용되는 공기 제거 유닛과 관련된다. 본 발명은 또한, 공기 제거 유닛을 포함하는 장비실이나 데이터 센터를 위한 공기 냉각(cooling) 시스템과도 관련된다.

서버, CPU, 통신 및 인터네트워킹 장비와 같이 랙이 탑재된 통신 및 IT 장비는 전력을 소비하며, 작동하는 동안에 열을 발생시킨다. 효과적인 열 관리가 없다면, 열 발생은 장비의 성능, 신뢰성(reliability) 및 유효 수명에 역효과를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 인클로져 내부에 포함된 랙이 탑재된 장비로부터 발생된 열은 인클로져 안에 쌓일 수 있고, 전자 컴포넌트가 특히 피해를 받기 쉬운 열점(hot spot)을 생성할 수 있다. 이와 유사하게, 장비 랙 또는 인클로져의 열 방출을 관리하지 않는다면, 열점과 악화된 열 조건이 장비실과 데이터 센터 안에서 나타날 수 있으며, 그 결과 열악한 동작 환경을 생성하게 된다.

주어진 장비 랙 또는 인클로져가 생성할 수 있는 열의 양은 광범위하게 달라질 수 있으며, 랙이 탑재된 장비가 작동하는 동안에 끌어들이는 전력의 양에 의존한다. 열 방출은 소비된 전력의 킬로와트(kilowatt)로 보고될 수 있으며, 장비의 유형에 따라 수십 와트(watt)에서부터 약 10 kW까지 광범위하게 변할 수 있다. 장비는 변화를 필요로 하며, 새로운 장비는 개선을 필요로 하기 때문에, 열 방출은 장비 컴포넌트가 랙 안에서 첨가, 대체, 재배열됨에 따라 의미있게 변할 수 있고, 어떠한 열 관리 프로토콜에 대해서도 조정을 필요로 한다. 예를 들어, 컴포넌트의 타입과 수에 따라, 열 방출은 랙 용량의 U 유닛 당 수십 와트에서 U 유닛당 1KW 이상이 될 수도 있다.

랙이 탑재된 장비 컴포넌트는 전형적으로는 랙 또는 인클로져의 공기 유입 부분에서부터 컴포넌트의 외부 표면을 가로질러 및/또는 컴포넌트의 내부를 통과하여 공기를 빼 냄으로써 냉각 조건을 충족시키도록 디자인되어 있으며, 이로써 열을 제거하고 컴포넌트를 냉각시킬 수 있게 된다. 주어진 랙 또는 인클로져의 효율적인 열 관리를 위해서는 냉각 조건을 충족시킬 만한 충분한 양의 냉각 공기 및 랙 또는 인클로져로의 효율적인 풍량을 필요로 한다. 예를 들어, 대부분의 장비 디자인은 소비되는 전력의 킬로와트 당 약 120 cfm(cubic feet per minute, 분당 세제곱 피트) 이상의 냉각 풍량(airflow rate)을 필요로 한다. 이 예에서, 약 15kW의 전력을 소모하는 랙 또는 인클로져는 상대적으로 약1,800 cfm의 실질적 풍량을 필요로 할 것이다.

랙이 탑재된 장비 컴포넌트를 냉각시키고, 전형적인 열관리를 제공하는 선행 기술 시스템과 방법은, 냉각되거나 차가워진 공기를 장비실과 데이터 센터로 공급하고 순환시키는 공기 조절(conditioning) 또는 냉각 시스템을 포함한다. 그러한 선행기술 시스템 및 방법 중 대다수는 공기 조절과 공기 순환 기능을 용이하게 하 는, 장비실 또는 데이터 센터의 불거진(raised) 또는 이중 바닥 인프라 구조(infrastructure)를 포함한다. 불거진 또는 이중 바닥 구조는 장비실 또는 데이터 센터의 외부 플로어와 하부 플로어 사이에 놓여진 공기 공급 채널을 포함하는데, 이는 냉각되거나 차가워진 공기를 공기 조절 또는 냉각 시스템으로부터 장비실 또는 데이터 센터로 전달한다. 냉각되거나 차가워진 공기는 전형적으로 공급 채널로부터 랙과 인클로져 앞 부분에 위치한 개방된 플로어 타일, 그릴 또는 통풍구를 통해 그리고 랙과 인클로져의 열(rows) 사이의 통로를 통해 장비실로 통과된다. 게다가, 냉각되거나 차가워진 공기는 개방된 플로우 타일, 그릴 또는 통풍구와 연결된 덕트나 호스를 이용하여 공급채널로부터 직접적으로 랙과 인클로져 내부(interior)로 통과한다.

고전력 장비, 예를 들어 약 5kW에서 약 15 KW에 이르는 전력을 소비하는 장비를 하우징하는 랙과 인클로져는, 결과적으로 높은 열을 방출하며, 생성된 열을 관리하고 장비 컴포넌트를 냉각시키기 위해 약 1,800 cfm에 이르는 높은 풍량을 필요로 한다. 불거진 플로어 형태(configuration)에 사용된 개방 플로어 타일, 그릴 또는 통풍구는 전형적으로 약 1 제곱 피트의 배출 영역을 정의하며, 약 200 내지 500 cfm의 냉각 공기를 전달하도록 구성된다. 그러한 풍량은 공기 정압(static air pressure) 및 다른 플로어 타일을 포함하는 장애물과 다수의 조건들에 의해 영향받을 수 있다. 결과적으로, 플로어 타일, 그릴 또는 통풍구를 통해 전달된 전형적인 풍량은 약 100 내지 200 cfm이다. 그렇기에, 고 전력 장비의 랙 또는 인클로져에 대해 약 1800 cfm에 이르는 고 공기흐름율을 제공하기 위해서는, 3.5 내지 약 5개 의 개방 플로어 타일, 그릴 또는 통풍구가, 충분한 냉각 공기를 제공하는데 요구된다. 이러한 플로우 형태는, 장비실 또는 데이터 센터가 비좁거나 다양한 고전력의 랙 또는 인클로져를 포함하게 된다면 제공되기가 어렵거나 불가능해지고, 그러한 랙이나 인클로져는 열을 지어 나란히 배열된다.

게다가, 불거진 플로어 형태는 변화와 새로운 장비 필요성을 충족시키기 위해 장비실이나 데이터 센터의 구조 변경(reconfiguring) 및 재배열(rearranging)과 관련하여 상대적으로 유연하지 못하다. 장비실 구조 변경의 결과로서 냉각 조건에서의 변화를 수용하기 위해, 불거진 플로어 형태 및 연관된 냉각 시스템은 여러가지의 새로운 풍량 및 경로를 제공하기 위해 상당한 비용으로 구조 변경 및/또는 장비 개선될 필요가 있다. 따라서, 그러한 불거진 플로어 형태는 장비 컴포넌트와 랙 또는 인클로져가 장비실 안에서 배치되는 방식을 수용하기 위해 비용이 많이 든다.

나아가, 불거진 플로어 형태 및 연관된 냉각 시스템은 다른 랙과 인클로져와, 주어진 장비실이나 데이터 센터 내의 다른 영역 사이에 있는 다양한 전력 소비와 관련하여 유연하지도 않고, 들고 다닐 수 있는 것도 아니다. 따라서, 주어진 장비실은 랙 사이 및 랙의 열(row) 사이의 다양한 공기 흐름 조건을 가질 수 있다. 이 경우, 불거진 플로어 형태는 장비실 내에서 요구되는 곳에서 쉽게 그리고 비용 효과적으로 냉각 기류를 변화 및/또는 집중시킬 수 있는 것은 아니다. 열 경사(thermal gradients)와 열점 등과 같은 국소적인 열 문제들은, 그렇기에 불충분한 냉각에서 초래될 수 있다.

따라서, 비용 효과적인 장치 및/또는 시스템은, 랙과 장비실 및 데이터 센터 의 배치(configuration)와 관련하여 휴대가능성과 유연성을 제공하면서, 상대적으로 높은 열을 생성하는 장비 컴포넌트와 랙 및 인클로져의 냉각 조건을 충족시키기 위하여 상대적으로 높은 풍량을 공급할 필요가 있다.

발명의 요약

일반적으로, 어떤 면에서, 본 발명은 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛을 제공한다. 상기 유닛은 내부 챔버를 정의하는 하우징 및 상기 내부 챔버에 배치된 상위 배출 모듈을 포함한다. 상기 상위 배출 모듈은 제1 내부 공기 플레넘(plenum)과 결합된 팬을 포함하는 적어도 하나의 상위 팬 모듈을 포함한다. 상기 유닛은 상기 상위 배출 모듈 아래에 있는 상기 내부 챔버 안에 배치된 하위 배출 모듈을 더 포함한다. 상기 하위 배출 모듈은 제2 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하는 적어도 하나의 하위 팬 모듈을 포함한다. 또한, 상기 상위 배출 모듈 및 상기 하위 배출 모듈은 상기 상위 팬 모듈에 대해 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 놓여진 상기 하위 팬 모듈을 구비한 상기 유닛의 깊이를 따라 적층된 형태로 배치된다. 상기 유닛의 각 팬은, 상기 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져의 배출면을 덮어 설치되는 경우에 각 팬의 공기 흡입부가 상기 장비 랙 또는 인클로져의 내부와 유체 소통(fluid communication) 상태가 되도록 배치된다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 상기 유닛의 상기 하우징은, 상기 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져에 설치되는 경우에 상기 유닛이 상기 장비랙 또는 인클로져의 적어도 입구 부분을 형성하도록 구성되고 배열된다. 상기 하우징은, 상기 장비 랙 또는 인클로져에 제거 가능하게 연결된 제1 측면을 따라 구성됨으로써 상기 유닛이 상기 제1 측면을 따라 상기 장비 랙 또는 인클로져로부터 문 열림 방식으로 피봇(pivot)할 수 있게 한다.

상기 유닛은, 장비 랙 또는 인클로져에 제거 가능하게 연결되도록 구성되고 배열되며, 더욱이, 상기 유닛을 수용하여 고정할 수 있도록 구성되고 배열되는 프레임 어셈블리를 더 포함한다. 상기 프레임 어셈블리는, 상기 하우징의 제1 측면에 제거 가능하게 연결된 제1 측면을 따라 구성되며, 상기 하우징에 연결되어 상기 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져로부터 문 열림 방식으로 피봇(pivot)할 수 있게 한다. 상기 프레임 어셈블리의 상기 제1 측면은 힌지 수단을 통하여 상기 하우징의 상기 제1 측면에 연결된다. 상기 프레임 어셈블리는, 한 쌍의 인접한 병렬 수직 멤버를 포함하는데, 각 병렬 멤버는 텔레스코피컬하게 확장하거나 수축하여 상기 프레임 어셈블리의 높이를 조절할 수 있도록 구성되고 배열된다.

게다가, 상기 유닛은 또한 블랭킹 패널을 포함할 수 있다. 상기 블랭킹 패널은 상기 유닛이 상기 유닛으로부터의 공기 손실을 최소화하도록, 그리고 또한 상기 장비 랙이나 인클로져의 내부로부터 및 내부로 공기 흐름을 최소화하도록, 상기 장비 랙이나 인클로져에 설치되는 경우에, 상기 유닛의 바닥 부분에 제거 가능하게 연결되며 상기 유닛 하부에 배치된 노출 영역을 채우도록(blank-off) 구성되어 배열된다.

본 발명의 실시예는 또한 다음과 같은 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 내부 공기 플레넘은 상기 유닛의 상부를 따라 정의된 배출 포트로 종결되도록 구성되어 배열된다.

상기 제1 내부 공기 플레넘 및 제2 내부 공기 플레넘 각각은, 상응하는 상위 배출 모듈 및 하위 배출 모듈 내부에 구성되고 배열됨으로써, 상기 제1 내부 공기 플레넘 및 상기 제2 내부 공기 플레넘의 각각이 팬에서 배출되는 공기를 거의 동일하게 차단한다. 상기 상위 팬 모듈은, 공기를 흡입하고 흡입된 공기를, (i) 상기 하위 팬 모듈이 공기를 흡입하여 상기 제2 내부 공기 플레넘으로 강제 전송하는 비율과 거의 동일한 비율 및 (ii) 상기 하위 팬 모듈이 공기를 흡입하여 상기 제2 내부 공기 플레넘으로 강제 전송하는 비율에 따라 가변적인 비율 중의 적어도 하나의 비율로, 상기 제1 내부 공기 플레넘으로 강제 전송한다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 하나 이상의 특징을 더 포함할 수 있다. 상기 상위 팬 모듈의 팬 및 상기 하위 팬 모듈의 팬 중의 적어도 하나가 컨트롤러에 효과적으로 결합된다. 상기 컨트롤러는 상기 팬의 속력을 제어하도록 구성된다. 상기 팬은 가변 속력으로 동작하도록 구성된다. 상기 컨트롤러는 상기 유닛의 하나 이상의 동작 파라미터들에 대응하여 상기 팬의 가변 속력을 조절하도록 구성된다. 상기 컨트롤러는, (i) 하나 이상의 주어진 시간에 결정된 상기 유닛 내부의 하나 이상의 온도; (ii) 하나 이상의 주어진 시간에 결정된 상기 장비 랙이나 인클로져 내부의 하나 이상의 온도; 및 (iii) 하나 이상의 주어진 시간에 결정된 상기 장비 랙이나 인클로져의 하나 이상의 전력 부하 중의 적어도 하나에 대응하여, 상기 팬 속력을 조절한다. 상기 컨트롤러는, 네트워크를 통해 네트워크 컨트롤러에 효과적으로 연결되며, 상기 유닛의 하나 이상의 동작 파라미터들에 연관된 상기 네트워크 컨트롤러에게 정보를 제공하도록 구성된다. 상기 네트워크 컨트롤러는 상기 유닛의 하나 이상의 동작 파라미터들을 제어하기 위해, 상기 컨트롤러 및 상기 상위 또는 하위 팬 모듈 중의 적어도 하나에게 하나 이상의 제어 신호를 제공하도록 구성된다.

일반적으로, 또 다른 측면에서, 본 발명은 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛을 제공한다. 상기 유닛은 내부 체임버를 정의하는 하우징 및 상기 내부 체임버 내부에 위치한 적어도 하나 이상의 상위 팬 모듈을 포함한다. 상기 적어도 하나 이상의 상위 팬 모듈은 제1 내부 공기 플레넘과 결합한 팬을 포함한다. 게다가, 상기 유닛은 적어도 하나의 상위 팬 모듈 아래에 있는 상기 내부 체임버 내부에 배치된 적어도 하나의 하위 팬 모듈을 포함한다. 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈은 제2 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함한다. 적어도 하나의 하위 팬 모듈의 공기 흡입부가 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈의 공기 흡입부에 대해 상대적으로 오프셋(offset) 방향에 위치하도록, 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈이 상기 유닛의 깊이에 따라 적층된 형태로 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈과 결합된다.

일반적으로, 또 다른 측면에서, 본 발명은 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛을 제공한다. 상기 유닛은, 내부 체임버를 정의하는 하우징 및 상기 내부 체임버에 위치한 제1 및 제2 상위 팬 모듈을 포함한다. 각 상위 팬 모듈은 상위 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함한다. 상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈은 상기 유닛의 폭을 따라 서로 서로 인접하여 배치된다. 제1 및 제2 하위 팬 모듈은 상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈의 아래에 있는 내부 체임버에 배치된다. 각 하위 팬 모듈은 하위 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함한다. 상기 제1 및 제2 하위 팬 모듈은 상기 유닛의 폭을 따라 서로 서로 인접하여 배치된다. 상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈 및 상기 제1 및 제2 하위 팬 모듈은 상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈에 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 위치한 상기 제1 및 제2 하위 팬 모듈을 구비한 상기 유닛의 깊이에 따라 적층된 형태로 깊숙히 배치된다.

일반적으로, 또 다른 측면에서, 본 발명은 장비 랙 또는 장비 인클로져로부터 공기를 배출하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은, 배출 공기가 흘러나오는 상기 장비 랙이나 인클로져를 덮을 수 있도록, 그리고 상기 공기 제거 유닛과 상기 장비랙 또는 인클로져의 내부 사이의 유체 소통을 제공하도록 구성되고 배열된다. 상기 공기 제거 유닛은 하우징의 내부 체임버 내부에 배치된 적어도 하나의 상위 팬 모듈을 포함한다. 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈은 상기 하우징의 꼭대기에 정의된 배출 포트로 확장되는 제1 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함한다. 게다가, 상기 유닛은 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈 아래의 내부 체임버 내부에 배치된 적어도 하나의 하위 팬 모듈을 포함한다. 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈은 상기 배출 포트로 확장되는 제2 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함한다. 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈의 공기 흡입부가 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈의 공기 흡입부에 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 위치하도록, 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈이 상기 유닛의 깊이를 따라 적층된 형태로 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈과 결합된다. 상기 시스템은, 상기 배출 포트와 결합되며, 상기 제1 및 제2 내부 공기 플레넘으로부터 배출 공기를 유입받고 상기 배출 공기를 상기 유닛의 외부 영역으로 운반할 수 있도록 구성된다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 하나 이상의 특징을 제공할 수 있다. 상기 냉각 공기 시스템의 외부 배출 덕트는, 공기 조절 시스템과 유체 소통 상태에 있는 회귀 공기 플레넘을 포함하며, 상기 장비 랙이나 인클로져가 위치한 장비실 또는 데이터 센터로 되돌아오기 전에 냉각을 위한 공기 조절 시스템으로 상기 배출 공기를 직접 보내도록 구성된다. 상기 공기 조절 시스템은, 약 60 F 내지 약 70 F의 온도 범위로 상기 배출 공기를 냉각시키도록 구성된다. 대안으로서 또는 추가적으로, 상기 외부 배출 덕트는, 환풍 시스템과 유체 소통 상태에 있는 배출 공기 플레넘을 포함하며, 상기 장비 랙 또는 인클로져가 위치한 장비실 또는 데이터 센터로부터 제거를 위한 상기 환풍 시스템으로 상기 배출 공기를 직접 보내도록 구성된다.

본 발명의 다양한 측면은 다음과 같은 하나 이상의 특징 또는 장점을 제공한다. 다중 팬을 포함하며 소형의 휴대 가능한 구조를 정의하는 공기 제거 유닛은 장비 랙 또는 인클로져의 배출부에 대해 직접적이면서 제거 가능한 설치를 위해 구성된다. 공기 제거 유닛은, 예를 들어, 정보 및 통신 장비와 같은 장비의 열 방출을 효과적으로 관리하는 비율로 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위하여, 예를 들어 약 400 cfm 내지 약 2,000 cfm의 높은 공기 흐름 용량을 제공한다.

상기 유닛은 적어도 두 개의 인접한 배출 모듈을 포함하는 샤시 하우징을 포함한다. 그리고, 상기 유닛의 높이축, 예컨데, Z 축을 따라 적층된 형태로 배치된 상위 배출 모듈 및 하위 배출 모듈을 포함한다. 각 배출 모듈은 반복적인 열 제거를 제공하는 적어도 두 개의 인접한 팬 모듈을 포함한다.

각 팬 모듈은 팬, 공기 흡입 인렛링 및 상기 샤시 하우징의 백패널에 제거 가능하게 연결된 팬 감시 및 통제 기기를 포함한다. 각 팬 모듈은 장비의 열 방출을 효과적으로 관리하기 위한 하나 이상의 다른 팬 모듈과 함께 각각 및/또는 동시에 동작한다.

상기 상위 배출 모듈과 하위 배출 모듈의 두 팬 모듈의 각각이 함께 뭉쳐서 상기 백 패널과 상기 샤시 하우징 위에 제거 가능하게 얹혀 지는 경우에, 각 모듈의 공기 흡입 인렛링 및 상기 하우징으로 정의된 하나 이상의 내부 벽은 상기 팬이 결합하는 내부 공기 플레넘을 정의하기 위해 결합된다. 팬과 인렛링을 각각 포함하는 상위 및 하위 팬 모듈은, 이로써 상위 및 하위 배출 모듈 내부에서 각각의 내부 공기 플레넘을 정의하도록 할 수 있다. 게다가, 공기 흡입 인렛링은 각 팬으로부터 공기 플레넘까지 배출된 공기의 이동과 경로를 정의하는데 도움을 줄 수 있다.

상기 공기 인렛링 및 상기 내부 공기 플레넘의 형태는 상위 배출 모듈을 통한 적어도 두 개의 분리된 최적의 공기 흐름 경로 및 하위 배출 모듈을 통한 적어도 두 개의 분리된 최적의 공기 흐름 경로를 정의하게 할 수 있으며, 이로써 상기 유닛 내부에서 공기 제거만을 위해 전용되는 네 개의 내부 공기 플레넘을 네 개의 팬에 제공하게 된다. 더욱이, 상기 공기 인렛링 및 상기 내부 공기 플레넘의 형태는 공기 플레넘 내부의 공기 저항을 최소화 하는데 도움을 줄 수 있을 뿐 아니라, 공기 플레넘을 통하여 운반되고 있는 팬에서 배출된 공기(fan-exhausted air)의 난기류(air turbulence)를 최소화 하는데 도움을 줄 수 있다. 팬의 수뿐만 아니라 공기 흡입 인렛링과 내부공기 플레넘은 이로써 난기류와 공기 저항을 제한하면서, 상기 유닛의 공기 흐름 또는 배출 용량을 강화하는데 도움을 주게 된다.

상기 유닛의 깊이를 따라 적층된 상위 배출 모듈 및 하위 배출 모듈의 형태는 다중 팬을 상기 유닛과 결합시키는데 도움을 주며, 이로써 높은 공기흐름 용량을 상기 유닛에 제공하는데 도움을 준다. 게다가, 상위 및 하위 배출 모듈의 적층된 형태는, 설치를 용이하게 하는, 그리고 랙이나 인클로져에 설치될 때 또는 유닛의 동작 동안에 상기 유닛 및 유닛의 컴포넌트에 대한 접근을 허용하는 소형의 휴대 가능한 디자인을 구비한 유닛을 정의하는데 도움을 준다. 또한, 상기 하위 배출 모듈은, 상기 유닛의 바람직한 수직 길이 또는 높이를 유지하면서 상기 유닛을 다중 팬과 결합하는데 도움을 주기 위하여, 상기 상위 배출 모듈에 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 배치된다. 이로써, 상기 상위 팬 모듈 및 하위 팬 모듈은 서로 서로에게 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 배치되며, 이는 인접한 팬 모듈의 기류에 의해 하나의 팬 모듈로 흐르는 기류에 대한 간섭이나 방해를 감소시키거나 제거하는데 있어서 장점을 제공한다. 상기 하위 팬 모듈은 또한 상위 팬 모듈에 상대적으로 경사지게 배치된다. 상기 하위 팬 모듈이 상기 상위 팬 모듈에 상대적으로 오프셋 방향과 경사진 방향으로 인해, 상기 유닛의 수직 길이 또는 높이를 최소화 할 수 있고, 상기 유닛에 다중 팬과 이로 인한 높은 기류 용량을 제공하면서도 소형의 휴대 가능한 디자인을 유지할 수 있다.

상기 소형의 휴대 가능한 디자인은 상기 공기 제거 유닛을 가볍게 하고 장비 랙 도는 인클로져에 설치하고 탈착하는 것을 용이하게 한다. 설치의 간편함과 소형 디자인의 휴대 가능성은 장비실이나 데이터 센터를 구성하거나 재배열하는 것과 관련하여 상기 유닛에 유연성을 제공함으로써 새로운 또는 변화하는 장비의 필요성을 충족시킬 수 있다.

공기 제거 유닛은 랙 또는 인클로져에 제거 가능하게 연결되며, 현장에서의 설치와 교체를 허용하도록 디자인된다. 게다가, 상기 유닛의 컴포넌트의 대다수는 현장에서의 설치, 유지, 서비스 및 교체를 가능하게 하기 위해, 제거 가능하게 연결된다. 예를 들어, 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러 및 다른 통제 기기 모듈을 포함하는 감시 및 통제 기기 모듈은 제거 가능하게 연결되며, 그 결과 현장에서 서비스 가능(field-serviceable)하고 현장에서 교체 가능(field-replaceable)하게 된다. 또 다른 측면에서, 이러한 컴포넌트는 작동으로부터 상기 유닛을 제거하지 않고 현장에서 용이하게 유지되고 서비스되거나 교체될 수 있도록, 각 팬 모듈, 상기 팬을 포함하는 각각의 컴포넌트, 상기 인렛링과 상기 관련된 전자 기기는 상기 하우징의 상위 및 하위 백 패널에 제거 가능하게 연결된다. 게다가, 상기 유닛은 랙 또는 인클로져 내부에 하우징된 장비 컴포넌트의 현장 설치, 유지 및 서비스를 허용한다.

상기 공기 제거 유닛은 랙으로부터 빠르고 쉽게 설치되고 탈착되도록 구성되고 배열되는 프레임 어셈블리에 의해 랙 또는 인클로져에 제거 가능하게 연결된다. 상기 유닛이 상기 프레임 어셈블리에 연결되는 경우에 상기 유닛이 힌지 결합에 관하여 피봇(pivot)할 수 있도록, 상기 프레임 어셈블리는 상기 유닛을 수용하여 상기 유닛을 힌지 결합으로 구속하도록 구성되고 배열된다. 상기 유닛이 예를 들어 유닛의 내부, 팬 모듈, 및 유닛의 감시 및 통제 기기 모듈에 대한 접근을 제공하기 위해 상기 랙 또는 인클로져로부터 바깥으로 멀리 움직일 수 있도록 랙 또는 인클로져에 설치되는 경우에, 상기 힌지 결합은 이로 인해 상기 유닛이 문과 같이 동작하도록 한다. 게다가, 상기 유닛은 상기 랙 또는 인클로져의 내부에 대한 접근을 제공한다.

게다가, 상기 프레임 어셈블리의 수직 길이 또는 높이가 랙의 높이에 맞게 조절될 수 있도록, 상기 프레임 어셈블리는 한 세트의 멤버가 다른 세트의 멤버에 의해 미끄러지기 쉽게 수용되는, 수직 방향으로 포개어 끼워질 수 있는 상위 및 하위 세트의 멤버들과 함께 구성되고 배열된다. 이로 인해, 상기 프레임 어셈블리는 상기 유닛 및 상기 프레임 어셈블리를 실질적으로 개조하지 않고도 상기 유닛이 다른 높이를 가지는 랙에 설치될 수 있도록 한다.

상기 상위 및 하위 팬 모듈과 함께 달성되는 높은 기류 용량은 장비의 작동 동안에 랙 또는 인클로져 내부의 열 축적과 열점의 발생을 제거하거나 최소화 하는데 도움을 준다. 게다가, 상기 팬 모듈에 의해 부분적으로 정의된 상기 상위 및 하위 내부 공기 플레넘, 예를 들어, 공기 인렛링, 및 상기 하우징 내부의 하나 이상의 내부 벽은, 상기 유닛으로부터의 배출 공기의 누설이 거의 없거나 완전히 없이, 각각의 팬에 의해 제거된 배출 공기를 유입받아 보관할 수 있도록 구성된다. 이로 인해 배출 공기가 상기 랙 또는 인클로져의 외부 영역으로 방출될 때까지, 배출 공기는 랙 또는 인클로져로부터 제거되며, 상기 공기 제거 유닛 내부에 포함된다. 게다가, 전술한 바와 같이, 상기 내부 공기 플레넘의 형태는, 상기 팬에서 배출되는 공기가 상기 유닛으로부터 효과적으로 배출될 수 있도록 상기 공기 플레넘을 따라 공기 저항과 난기류를 감소시키는데 도움을 준다.

상기 유닛에 의한 배출 공기의 제거 및 보존은 배출 공기와 냉각 공기, 예를 들어, 냉각 조건을 만족시키기 위해 장비 컴포넌트에게 공급하는 장비실 또는 데이터 센터에서 순환하고 있는 주위 공기, 와의 혼합을 최소화하는데 도움을 준다.

게다가, 상기 공기 제거 유닛의 기류 용량과 배출 공기를 보유하고 배출시키는 능력은, 뜨겁고 따뜻한 배출 공기를 충분하게 제거할 수 있게 할 뿐만 아니라, 랙 또는 인클로져의 배출부를 따라 기류 저항을 방지하거나 최소화하게 할 수 있다. 배출부를 따라 생기는 기류 저항은 높은 기압 또는 역압(backpressure)에 의해 야기된다. 높은 기압 또는 역압은, 냉각을 위해 랙 또는 인클로져로 공기를 끌어들이기 위해 장비 컴포넌트의 냉각 팬이 극복해야만 하는 랙 또는 인클로져 내부의 역 기류 조건을 생성하게 된다. 동작할 동안에, 장비 냉각 팬은 랙 또는 인클로져의 흡입부로부터 장비 컴포넌트의 내부까지, 냉각 요구를 충족할 만한 효과적인 비율로, 충분한 양의 냉각 공기를 끌어들여야 한다. 냉각 팬이 기류 저항을 극복할 수 없다면, 랙 또는 인클로져로 또는 장비 내부로 충분한 냉각 공기가 인입될 수 없을 것이다. 그 결과, 랙 또는 인클로져 내부에서 열이 축적될 수 있고 열점이 생성될 수 있다. 기압 또는 역압으로 인한 기류 저항이 예컨데, 장비 냉각 팬이 적절하게 동작할 수 있게 하기 위해 제거되거나 또는 실질적으로 축소될 수 있도록, 상기 공기 제거 유닛은 랙 또는 인클로져의 배출부를 따라 높은 또는 효율적인 비율로 배출 공기를 제거한다. 이로 인해, 공기 제거 유닛은 동작할 동안에 컴포넌트를 냉각시키는 효율적인 비율로 충분한 양의 냉각 공기를 인입하기 위해, 장비 냉각 팬의 최적 동작을 촉진한다.

상기 공기 제거 유닛은 장비를 냉각하기 위해 장비실 또는 데이터 센터에서 순환하고 있는 주위 공기를 사용하는 장비 냉각 프로토콜에 적합하다. 이 경우에 있어서, 장비 냉각 팬은 랙 또는 인클로져로 그리고 장비 컴포넌트의 내부로 주위 공기를 끌어들인다. 장비실 또는 데이터 센터의 내부에 있는 주위 공기의 온도는, 일부는 공기 제거 유닛이 제공하는 배출 공기의 보존과 제거로 인해, 일부는 배출 공기와 주위 공기의 혼합의 방지나 최소화로 인해, 약 60°F 내지 약 70°F 의 바람직한 냉각 범위 내에서 유지된다. 그러한 프로토콜이 존재한다면, 상기 공기 제거 유닛은 장비실 또는 데이터 센터의 외부 영역으로 공기를 배출하는 배출 또는 회귀 공기 플레넘-예컨데, 천장속 공간(ceiling plenum)에 효과적으로 연결될 수 있다.

게다가, 상기 공기 제거 유닛은 공기 냉각기 또는 조절기 및 전술한 회귀 공기 플레넘을 포함하는 냉각 공기 시스템으로 통합될 수 있다. 상기 회귀 공기 플레넘은 상기 공기 제거 유닛으로부터 배출 공기를 유입받을 수 있고, 그 배출 공기를 상기 공기 냉각기 또는 조절기로 공급할 수 있으며, 그 결과, 공기를 배출하는 장비실 또는 데이터 센터로 공기가 되돌아와서 공급되기 전에 냉각되거나 조절된다. 상기 공기 제거 유닛이 결합되는 상기 냉각 공기 시스템은 이로써 이중의 또는 불거진 플로어 형태 및 냉각된 또는 차가운 공기를 제공하는 냉장고에 대한 필요성을 제거한다. 실질적으로는, 상기 공기 제거 유닛 및 상기 냉각 공기 시스템 각각은 공기를 냉각하는 높은 비율을 제공하는데 반하여, 인프라스트럭쳐 요구조건 및 불거진 플로어 형태와 연관된 작동 및 유지 비용을 필수적으로 피하게 된다.

본 발명 자체에 따른 본 발명의 여러 장점들은 후술하는 도면, 상세한 설명, 및 청구범위를 검토한 후에 더욱 완전히 이해될 수 있을 것이다.

실시예

본 발명은 랙(rack) 또는 정보, 통신 및/또는 다른 타입의 전자 장비들을 수용하기 위해 디자인된 인클로져(enclosure)로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제어 유닛을 제공한다. 본 발명에 따른 공기 제거 유닛은 서버, CPU와 다른 전자 장비와 같은 랙 탑재(rack-mounted) 장비의 열방출을 관리하는 돕기 위하여 장비 랙 또는 인크로져로부터 배출 공기를 제거하도록 설정된다. 유닛은 장비 랙 또는 인클로져의 배출측에 직접 마운트되거나 설치되도록 구성되거나 배열되고, 랙 또는 인클로져의 이동 가능한 패널 또는 문(door)의 역할을 한다. 유닛의 설정 및 디자인은 중요한 부품 교체없이 랙 또는 인클로져에 상기 유닛이 설치되는 것을 가능하게 하고, 유닛 및 그 컴포넌트의 현장(in-field) 설치, 유지, 서비스 및 교체가 가능하게 한다.

유닛은 싱글 하우징내에 상위 배출 모듈 및 하위 배출 모듈을 포함하고, 각 배출 모듈은 2 개의 팬 모듈을 포함한다. 각 팬 모듈은 현장 교체가 가능한(field-replaceable) 배출 공기 제거 팬 및 팬 속력을 감시하고 통제하기 위한 관련 장비를 포함한다. 각 팬은 랙 또는 인클로져로부터 공기를 흡입하고, 팬에 결합되는 유닛 하우징의 내부에 형성된 내부 공기 플레넘(air plenum)으로 흡입한 공기가 배출되도록 배치되고 설정된다. 내부 공기 플레넘은 유닛으로부터 배출 공기를 내보내기 위한 기류 경로를 정의하도록 설정되고, 상기 기류 경로의 난기류와 공기 저항이 최소가 되도록 설정된다.

팬 모듈은 유닛에 팬을 마운트하는 것을 돕고 팬의 내부 공기 플레넘을 정의하는 것을 돕기 위하여 각 팬에 결합된 공기 흡입 인렛 링(air intake inlet ring)을 포함한다. 인렛 링은 팬에 의해 배출된 공기의 경로 및 모션을 각 팬의 공기 플레넘으로 유도하도록 돕고, 배출 기류 경로에서 난기류 및 공기 저항을 최소화하도록 돕도록 설정되고 배치된다. 팬 모듈 및 팬 모듈 각각의 내부 공기 플레넘은 높은 배출 기류 용량을 제공하고, 배출 공기 제거를 위한 최적의 기류 경로를 정의하도록 설치되고 배열된다. 게다가, 팬 모듈 및 내부 공기 플레넘은 이용 가능한 냉각 공기와 배출 공기가 섞이는 것을 막거나 감소시키는 것은 물론, 장비의 배출 공기가 재순환되는 것을 막거나 감소시키는 것을 돕기 위하여 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기가 멀어지도록 유도한다. 또한, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출공기를 제거함으로써, 팬 모듈 및 공기 플레넘은 랙 또는 인클로져내에서 기류 저항을 감소시키거나 최소화하는 것을 돕게 되고, 냉각 필요성을 충족시키고, 랙 또는 인클로져의 열방출을 관리하는 것을 돕기 위하여 랙 탑재 장비 컴포넌트들은 충분한 양의 냉각 공기를 효과적인 풍량으로 흡입하게 된다.

상위 배출 모듈 및 하위 배출 모듈은 싱글 하우징 내에 4 개의 공기 제어 팬과 4개의 내부 공기 플레넘을 유닛에 제공하기 위하여 각각 2 개의 팬 모듈 및 2 개의 전용 내부 공기 플레넘을 포함한다. 상위 배출 모듈은 및 하위 배출 모듈은 유닛의 깊이(depth)에 따라 서로 연관성을 가지도록 적층된 형태(stacked configuration)로 하우징에 설치된다. 게다가, 하위 배출 모듈의 하위 팬 모듈은 상위 배출 모듈의 상위 팬 모듈과 연관성을 가지도록 하위 팬 모듈은 상위 팬 모듈에 대하여 오프셋 방향(offset orientation)을 가지도록 배치된다. 상위 및 하위 배출 모듈의 적층된 형태와 상위 및 하위 팬 모듈이 오프셋(offset) 방향을 가지는 것은 유닛이 복수의 공기 제거 팬과 함께 높은 기류 용량을 달성하고, 유닛이 컴팩트한 디자인을 가지도록 하는 것을 돕게 된다. 유닛의 컴팩트 디자인은 유닛의 현장 유지(in-field), 서비스 및 교체와 공기 제어 팬 및 감시와 통제 장비와 같은 그 컴포넌트들은 물론 유닛의 설치에 있어서 휴대성과 유연성을 제공하게 된다. 배출 모듈들의 적층된 형태와 팬 모듈들이 오프셋(offset) 방향을 가지는 것은 장비 랙 또는 인클로져의 문의 역할을 하는 유닛의 전체적 부피를 설정하는데에 도움을 준다.

유닛은 유닛 하우징 내부에 배치되는 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러를 포함하고, 수동 및/또는 자동으로 팬 속력을 감시하고 통제하기 위한 팬 모듈 장비의 동작 연결을 설정하고 디자인하게 된다. 게다가, 유닛은 하나 이상의 장비실 또는 데이터 센터에 위치된 하나 및/또는 복수의 장치를 원격으로 감시하고 통제하는 것을 가능하게 하기 위하여 네트워크의 프로그램 가능한 컨트롤러 및 원격 네트워크 컨트롤러를 연결하는 원격 네트워크 연결기를 포함한다.

본 발명에 따른 공기 제거 유닛은 공기 조화 및/또는 장비실 또는 데이터 센터의 외부 지역에 배출 공기를 내보내기 위하여 유닛이 장비실 또는 데이터 센터의 공기 환기 시스템과 함께 동작하도록 설정된다. 또한, 유닛은 장비 냉각 요구를 만족하기 위하여 장비실 또는 데이터 센터에 조화 또는 냉각된 공기를 공급하는 장비실 또는 데이터 센터에 연관된 공기 조화 시스템과 연결되어 동작하도록 설정되고 배열된다. 이 경우, 유닛이 제거하는 배출 공기는 공기가 장비실 또는 데이터 센터로 되돌려지기 전에 조화 및/또는 냉각시키기 위하여 공기 조화 시스템에서 순환시키게 된다. 어느 경우라도, 유닛은 배출 공기 제거 및/또는 열방출을 관리하고 장비 냉각 요구를 만족하기 위하여 장비실 또는 데이터 센터에 공기 제거 및/또는 조화 및/또는 냉각된 공기의 공급을 위한 집적 시스템에 포함된다.

도 1 및 2A-2B를 참조하면, 삼면의 섀시로 형성된 하우징(12)을 포함하는 공기 제거 유닛(10)을 제공하고, 제 1 또는 상위 배출 공기 모듈(24) 및 제 2 또는 하위 배출 공기 모듈(26)을 포함하도록 구성되고 정렬된다. 유닛(10)이 조립될 때, 섀시 하우징(12)은 상위 및 하위 배출 모듈 (24, 26)을 포함하며, 배출 모듈(24, 26)은 서로 인접하게 배치되고, 유닛(10)의 깊이인 Z축 방향으로 적층되어 정렬된다. 도 2A 및 2B와 같이, 하위 배출 모듈(26)은 유닛(10)에 복수의 공기 제거 팬을 포함시키기 위하여 상위 배출 모듈(24)과 오프셋(offset) 방향을 가지도록 배치된다.

상위 및 하위 배출 모듈(24, 26)의 적층된 형태는 각 배출 모듈(24, 26)의 기류 용량을 향상시키고, 유닛(10)의 공기 제거 또는 배출 용량을 향상 또는 최적화시키기 위해 유닛(10)에 복수의 배출 팬을 설치하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 배출 모듈(24, 26)의 적층된 형태는 유닛(10)이 동작하는 동안 배출 공기 흐름을 따라 난기류 및 공기 저항을 최소화도록 돕게 된다. 또한, 적층된 형태는 특히, 유닛(10)이 장비 랙 또는 인클로져에 설치되고 유닛(10)의 동작하는 동안에 유닛(10)의 설치를 유연하게 하고, 유닛(10) 및 그 컴포넌트들의 현장 유지, 서비스 및 교체를 가능하게 하기 위하여 컴팩트하고 휴대 가능하게 한다. 유닛(10)의 컴팩트하고 이동성이 있는 디자인은 필요한 장소에 열방출 관리를 제공하여 장비실 또는 데이터 센터의 설정과 관련된 유연성을 제공하게 된다.

삼면 섀시 하우징(12)은 전면 패널(14) 및 전면 패널(14)에 연결된 제 1측벽(16) 및 제 2측벽(18)을 포함한다. 하우징(12)은 제 1 및 제 2 측벽(16, 18) 간의 하우징(12)의 바닥부분에 배치되는 밑판(13)을 포함한다. 게다가, 하우징(12)은 배출 모듈(24, 26)의 내부로부터 유닛(10)의 외부 지역으로 배출 모듈(24, 26)로부터 배출된 공기가 배출되는 것을 허용하기 위해 상부 또는 최상부에 배출구(32)가 형성된다. 하우징(12)의 최상부 및 배출구(32)는 아래에 상세하게 기술된 바와 같이, 유닛(10)이 하나 이상의 배출 공기 덕트 또는 공기 플레넘으로 연결되는 것을 허용하게 된다. 배출구(32)는 유닛(10)으로 물체 또는 잔해가 떨어지는 것을 방지하고, 오퍼레이터(operator)의 손 또는 손가락이 다치는 것을 방지하는 것을 돕기 위하여 가드의 역할을 하는 상부 그릴(34)이 설치되도록 형성된다.

유닛(10)이 조립될 때, 섀시 하우징(12)은 서버 및 배출 공기가 나오는 다른 장비 컴포넌트인 장비 랙 또는 인클로져의 배출측을 따라 유닛(10)이 설치되도록 형성된다. 섀시 하우징(12)의 구성 및 정렬은 장비 랙 또는 인클로져에 설치되었을 때, 문 또는 여닫이 패널의 역할을 하도록 여닫이 어셈블리로 유닛(10)이 형성되도록 돕게 된다. 유닛(10)은 유닛(10)의 내부 및 그 컴포넌트들의 설치, 유지, 서비스 및 교체를 위한 접근을 가능하게 하고, 장비 랙 또는 인클로져 내부 접근을 가능하게 하는 문과 같은 방법으로 동작한다.

아래에 상세하게 기술된 바와 같이, 각 배출 모듈(24, 26)은 유닛(10)이 장비 랙 또는 인클로져에 설치되었을 때, 각 배출 모듈(24, 26)은 랙 또는 인클로져 내부로부터 배출 공기를 흡입하고 제거할 수 있도록 배치되고 형성된다. 각 배출 모듈(24, 26)은 배출구(32)측으로 배출 공기를 내보낼 수 있도록 유도하여 유닛(10) 및 랙 또는 인클로져 외부 지역으로 배출 공기를 내보내도록 배치되고 형성된다.

게다가, 아래에 상세하게 기술된 바와 같이, 섀시 하우징(12)은 유닛(10)의 내부에 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러, 전력 장비, 그리고 팬 속력 제어 및/또는 유닛(10) 또는 유닛(10)에 설치된 랙 또는 인클로져의 환경 상태 등과 같은 동작 파라미터의 변화를 측정 및/또는 검출하기 위해 형성된 별도의 전자 장비 등과 같은 다양한 전자 장비를 포함하는 감시 및 통제 전자 장비 모듈을 포함할 수 있도록 구성되고 정렬되나, 유닛(10)에 포함되는 전자 장비 모듈은 이에 한정되지 않는다.

도 2A, 2B, 3A 및 3B를 참조하면, 상위 배출 공기 모듈(24)는 삼면 섀시 하우징(12)의 상측 부분에 도시되어 있으며, 섀시 하우징(12)은 제 1내부 공기 플레넘(50A)에 결합된 제 1상위 팬 모듈(28A)을 포함한다. 상위 배출 공기 모듈(24)은 섀시 하우징(12)에 포함된 제 2내부 공기 플레넘(50B)과 결합된 제 2상위 팬 모듈(28B)를 더 포함한다. 상위 배출 모듈(24)은 섀시 하우징(12)에 팬 모듈(28A, 28B)이 제거 가능하게 설치되도록 형성되는 상위 백 패널(21A)를 더 포함한다. 각 팬 모듈(28A, 28B)은 각 공기 플레넘(50A, 50B)이 유닛(10)이 동작하는 동안, 각 팬 모듈(28A, 28B)이 랙 탑재 장비로부터 배출 공기를 흡입하고, 각 공기 플레넘(50A, 50B)에 팬 모듈(28A, 28B)로부터 나온 공기가 도달하도록 연결하는 것을 돕도록 형성되고 배치된다.

도 3 A 및 3B와 같이, 팬 모듈(28A, 28B)은 유닛(10)의 폭인 X축 방향으로 서로 인접하게 위치되고, 장치(10)의 높이인 Y축 방향으로 서로 연관되도록 오프셋(offset) 방향을 가지도록 배치된다. 게다가, 내부 공기 플레넘(50A, 50B)은 상위 배출 모듈(24) 내부에 서로 인접하게 배치된다.

도 2B와 같이, 상위 백 패널(21A)에는 팬 모듈(28A, 28B) 중 하나와 연결되어 백 패널(21A)에 팬 모듈(28A, 28B)가 제거 가능하게 연결되는 것을 가능케 포트가 형성된다. 팬 모듈(28A, 28B)이 백 패널(21A)에 연결되었을 때, 백 패널(21A)은 팬 모듈(28A, 28B)를 설치하고, 섀시 하우징(12)의 공기 흡입부의 상위 부분을 형성하기 위해 삼면 섀시 하우징(12)에 연결 설치된다. 하우징(12)에 백 패널(21A), 팬 모듈(28A, 28B)의 설치는 상위 배출 모듈(24)의 각 내부 공기 플레넘(50A, 50B)을 정의한다.

그러므로, 조립될 때, 섀시 하우징(12)의 상부는, 상위 팬 모듈(28A, 28B), 각각의 내부 공기 플레넘(50A, 50B) 및 상위 백 패널(21A)이 상위 배출 공기 모듈(24)을 정의하게 된다.

도 3B 및 아래에 상세한 기술한 바와 같이, 하우징(12)이 설치될 때, 각 팬 모듈(28A, 28B)는 각 공기 플레넘(50A, 50B)의 형성을 돕기 위한 상위 배출 모듈(24)의 섀시 하우징(12)의 내부에 형성된 내부 격벽(51)에 연결된다. 내부 격벽(51)은 각 팬 모듈(28A, 28B)가 백 패널(21A)에 연결되고 백 패널(21A)이 하우징(12)의 상부에 설치되었을 때, 팬 모듈(28A, 28B), 하나 이상의 내부 격벽(51) 및 백 패널(21A)이 전체적으로 내부 공기 플레넘(50A, 50B)을 정의하도록 배치되고 형성된다. 각 공기 플레넘(50A. 50B)은 각 팬 모듈(28A, 28B)로부터 팬에 의해 배출될 때까지 분리된 기류를 정의하기 위한 개별적인 공기 플레넘이다. 도 3B와 같이, 상위 공기 플레넘(50A, 50B)은 유닛(10)의 폭인 X축 방향으로 인접하게 배치된다.

백 패널(21A) 및 팬 모듈(28A, 28B)이 하우징(12)에 설치되었을 때, 각 공기 플레넘(50A, 50B)은 내부 공간 크기를 정의하고, 각 팬 모듈(28A, 28B)로부터 배출된 공기가 도달하도록 형성된다. 게다가, 각 공기 플레넘(50A, 50B)의 내부 공간은 인접한 공기 플레넘(50A, 50B)의 내부 공간에 의해 제공되는 기류 경로와 분리 및 격리된 팬에 의해 배출된 공기의 기류 경로를 제공한다. 각 공기 플레넘(50A, 50B)은 인접한 공기 플레넘(50A, 50B)을 통한 팬에 의해 배출된 기류로부터 간섭 또는 저항 없이 팬에 의해 배출된 공기의 흐름을 조정한다. 각 공기 플레넘(50A, 50B)의 내부 공간은 팬에 의해 배출된 공기가 상위 배출 모듈(24)로부터 팬에 의해 배출된 공기를 내보내는 배출구(32)로 유도될 수 있을 정도의 크기를 가진다.

아래에 상세하게 기술된 바와 같이, 상위 팬 모듈(28A, 28B) 및 공기 플레넘(50A, 50B)의 형성은 상위 팬 모듈(28A, 28B)로부터의 배출 공기의 모션 및 경로를 정의하는 것을 돕고, 공기 플레넘(50A, 50B)의 난기류 및 공기 저항을 최소화하거나 감소시키는 것을 돕는다. 난기류 및 공기 저항을 최소화하거나 감소시키는 것은 공기 플레넘(50A, 50B)을 통한 최적의 기류를 달성하는 것을 돕고, 그로 인해 유닛(10)의 전체 공기 제거 또는 배출 용량을 향상시키는 것을 돕는다.

도 2A, 2B, 3A 및 3B를 참조하면, 하위 배출 공기 모듈(26)은 삼면 섀시 하우징(12)의 일부분으로 정의되고, 섀시 하우징(12) 내에 정의된 제 1내부 공기 플레넘(52A)과 결합된 제 1하위 팬 모듈(30A)을 포함한다. 하위 배출 모듈(26)은 섀시 하우징(12) 내에 정의된 제 2내부 공기 플레넘(52B)과 결합된 제 2하위 팬 모듈(30B)을 더 포함한다. 하위 배출 모듈(26)은 섀시 하우징(12)에 하위 팬 모듈(30A, 30B)을 제거 가능하게 설치하기 위한 하위 백 패널(21B)를 더 포함한다. 각 팬 모듈(30A, 30B)은 유닛(10)이 동작하는 동안 각 공기 플레넘(52A, 52B)에 연결되며, 각 팬 모듈(30A, 30B)은 랙 탑재 장비로부터 나온 배출 공기를 흡입하고, 각 공기 플레넘(52A, 52B)에 팬 모듈(30A, 30B)에 의해 흡입된 공기가 도달하게 된다.

도 3A 및 3B와 같이, 팬 모듈(30A, 30B)은 유닛(10)의 폭인 X축 방향으로 서로 인접하게 배치되고, 유닛(10)의 높이인 Y축 방향으로 오프셋(offset) 방향을 가지도록 배치된다. 또한, 내부 공기 플레넘(52A, 52B)은 하위 배출 공기 모듈(26)의 내부에 서로 인접하게 배치된다.

도 2B와 같이, 하위 백 패널(21B)은 하위 팬 모듈(30A, 30B) 중 하나와 연결되는 포트를 포함한다. 하위 팬 모듈(30A, 30B)이 하위 백 패널(21B)에 연결되었을 때, 백 패널(21B)은 하부에 팬 모듈(30A, 30B)을 설치하기 위하여 삼면 섀시 하우징(12)에 설치된다. 하부 백 패널(21B)과 하부 팬 모듈(30A, 30B)을 하우징(12)에 설치하는 것은 각각 하위 배출 모듈(26)의 내부 공기 플레넘(52A, 52B)을 구성하게 된다.

그러므로, 조립시에 섀시 하우징(12)의 하부, 하위 팬 모듈(30A, 30B), 그 각각의 내부 공기 플레넘(52A, 52B) 및 하위 백 패널(21B)은 전체적으로 하위 배출 공기 모듈(25)을 구성하게 된다.

도 3B와 같이, 하우징(12)에 설치시에 하위 배출 모듈(26)의 섀시 하우징(12)의 내부에 형성되는 하나 이상의 내부 격벽(53)에 연결되는 각 하위 팬 모듈(30A, 30B)은 각각의 공기 플레넘(52A, 52B)을 형성하게 된다. 상위 배출 모듈(24)과 유사하게, 하위 배출 모듈(26)의 내부 격벽(52)은 각 팬 모듈(30A, 30B)이 하위 백 패널(21B)에 연결되고, 하위 백 패널(21B)이 하우징(12)의 하부에 설치되었을 때 설치되며, 하위 팬 모듈(30A, 30B), 하나 이상의 내부 격벽(52) 및 하위 백 패널(21B)은 전체적으로 내부 공기 플레넘(52A, 52B) 구성하게 된다. 각 공기 플레넘(52A, 52B)은 각 팬 모듈(28A, 28B)로부터 팬에 의해 배출될 때까지 기류가 분리된 개별 공기 플레넘이다. 도 3B와 같이, 하위 공기 플레넘(52A, 52B)은 유닛(10)의 폭인 X축 방향으로 서로 인접하게 배치된다.

상위 배출 모듈(24)과 유사하게, 하위 백 패널(21B) 및 하위 팬 모듈(30A, 30B)이 하우징(12)의 하부에 설치되었을 때, 각 공기 플레넘(52A, 52B)은 내부 공간의 크기를 정하고, 각 팬 모듈(30A, 30B)로부터 배출된 공기가 도달하게 된다. 또한, 각 공기 플레넘(52A, 52B)의 내부 공간은 인접한 공기 플레넘(52A, 52B)의 내부 공간에 의해 제공된 기류 경로와 구분되고 격리된 팬에 의해 배출된 공기의 기류 경로를 제공하게 된다. 각 공기 플레넘(52A, 52B)은 인접한 공기 플레넘(52A, 52B)을 통한 팬에 의해 배출된 공기의 흐름으로부터 간섭 또는 저항을 받지 않고 팬에 의해 배출된 공기의 흐름을 제공하게 된다. 각 공기 플레넘(52A, 52B)의 내부 공간은 하위 팬 모듈(30A, 30B)로부터 배출구(32)로 팬에 의해 배출된 공기가 나갈 수 있도록 유도하게 된다.

아래에 상세하게 기술된 바와 같이, 하위 팬 모듈(30A, 30B) 및 공기 플레넘(52A, 52B)의 형성은 공기 플레넘(52A, 52) 내의 난기류 및 공기 저항을 최소화시키거나 감소시켜 하위 팬 모듈(30A, 30B)로부터의 배출 공기가 공기 플레넘(52A, 52B)을 통해 나갈 수 있도록 모션 및 경로를 조정하게 된다. 상기와 같이, 난기류 및 공기 저항을 최소화시키거나 감소시키는 것은 공기 플레넘(52A, 52B)을 통한 배출 공기의 최적의 흐름을 이루게 하여 유닛(10)의 전체 공기 제거 또는 배출 용량을 향상시키게 된다.

도 2A, 2B, 3A, 3B 및 4와 같이, 하우징(12)의 측단면도에는 상위 및 하위 배출 모듈(24, 26)이 유닛(10)의 깊이인 Z축 방향을 따라 적층되어 형성된 것이 도시되어 있다. 또한, 도 3A 및 4와 같이, 하위 팬 모듈(30A, 30B)은 유닛(10)의 깊이인 Z축 방향을 따라 상위 팬 모듈(28A, 28B)에 대하여 오프셋(offset) 방향을 가지도록 배치된다. 또한, 도 4와 같이, 하위 팬 모듈(30A, 30B)은 상위 팬 모듈(28a, 28B)에 대하여 경사진 방향(angled orientation)을 가지도록 배치된다. 도 4에는 내부 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)이 개별 공기 플레넘으로 구분된 것이 도시되어 있다.

배출 모듈(24, 26)의 적층된 형태는 하위 팬 모듈(30A, 30B)로부터 상위 팬 모듈(28A, 28B)이 구분되도록 하고, 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)가 오프셋(offset) 방향을 가지는 것을 용이하게 한다. 배출 모듈(24, 26)의 적층된 형태는 유닛(10)에 복수의 팬을 포함시킬 수 있기 때문에 높은 기류 용량을 가능하게 하면서도 유닛(10)의 높이 또는 수직 거리인 Y를 최소화할 수 있어 유닛(10)의 컴팩트하고 휴대 가능한 디자인이 가능하게 된다. 또한, 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 각이 지고 오프셋 방향(angled and offset orientation)을 가지는 것은 유닛(10)의 높이 또는 수직 거리인 Y를 최소화할 수 있게 한다. 게다가, 배출 모듈(24, 26)의 적층된 형태 및 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 오프셋(offset) 방향을 가지는 것은 인접한 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)로부터의 방해 또는 간섭 없이 백 패널(21A, 21B)로부터 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)로의 경로를 분리하게 된다.

도 4와 같이, 하위 배출 모듈(26)은 하우징(12)의 상위 배출 모듈(24) 뒤에 오프셋 공기 플레넘(offset air plenum)(53)을 더 포함한다. 오프셋 공기 플레넘(53)은 전면 패널(14) 및 하우징(12)의 측벽(16, 18) 및 하우징(12) 내에 배치된 내부 격벽(19)에 의해 구성되며, 상위 배출 모듈(24)의 후방 수직으로 배출구(32)까지 확장된다. 도 4와 같이, 하위 공기 플레넘(52A, 52B)은 오프셋 공기 플레넘(53)에서 끝나게 되며, 유닛(10)가 동작하는 동안 오프셋 공기 플레넘(53)으로 하위 공기 플레넘(52A, 52B)으로부터 팬에 의해 배출된 공기가 도달하게 된다. 도 4의 화살표(100)와 같이, 오프셋 공기 플레넘(53)은 하위 공기 플레넘(52A, 52B)으로부터 팬에 의해 배출된 공기가 도달하면, 배출구(32)로 하위 공기 플레넘(52A, 52B)으로부터의 공기를 유도하게 된다. 또한, 도 4의 화살표(102)와 같이, 하위 공기 플레넘(50A, 50B)은 상위 팬 모듈(28A, 28B)로부터 팬에 의해 배출된 공기가 도달하면, 상위 팬 모듈(28A, 28B)로부터 배출구(32)로 유도하게 된다.

상위 및 하위 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)의 구성은, 배출 모듈(24, 26)의 적층된 형태와 팬 모듈(28A, 28B)이 오프셋(offset) 방향을 가지는 것과 마찬가지로 유닛(10)내의 배출 기류 경로를 각각의 팬 모듈 전용으로 4개로 구분한다. 유닛(10)이 조립될 때, 상위 및 하위 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)과 내부 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)은 배출 공기가 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)을 통해 배출구(32)로 유도되기 이전에 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B) 및/또는 유닛(10)으로부터 10퍼센트보다 적거나 미량의 배출 공기가 누설되도록 배출 공기가 최소 또는 실질적으로 없도록 설치된다. 배출 공기를 유도하는 것에 의해, 유닛(10)은 랙 또는 인클로져로부터 제거된 공기를 랙 또는 장비 외부 지역으로 내보내어 뜨거운 배출 공기와 격리된다. 아래에 상세하게 기술된 바와 같이, 유닛(10)은 장비실 또는 데이터 센터에 연관된 공기 배출 시스템 및/또는 공기 조화 시스템에 유닛(10)을 포함시키는 것과 관련하여 휴대성 및 유연성을 제공하게 된다.

또한, 배출 공기를 유도하는 것에 의해, 유닛(10)은 배출 공기와 이용 가능한 냉각 공기가 섞이는 것의 확대를 방지하거나 최소화하게 된다. 유닛(10)은 냉각 요구를 만족하기 위하여 랩 탑재 장비로부터 원하는 온도의 배출 공기가 나오도록 충분한 냉각 공기, 예를 들어 장비실 또는 데이터 센터를 순환하는 주위 또는 냉각 공기의 공급을 위한 랙 또는 인클로져, 및/또는 장비실 또는 데이터 센터의 상태를 활성화시키게 된다.

도 2B, 3B 및 5C-5C를 참조하면, 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)는 팬(25), 공기 흡입 인렛 링(26) 및 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B) 및/또는 유닛(10)의 동작 파라미터의 변화를 감시 및/또는 통제하는 팬 속력 제어 전자 장비와 같은 감시/통제 전자 모듈(27)을 포함한다. 도 2B를 참조하면, 각 상위 및 하위 백 패널(21A, 21B)은 2 개의 포트(48)가 형성된다. 각 포트(48)는 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B) 중 하나와 결합된다. 각 포트(48)의 위치는 유닛(10)의 폭인 X축 방향에 따라 다른 팬 모듈과 오프셋(offset) 방향을 가지며 서로 인접하도록 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 배치되도록 하고, 상위 팬 모듈(28A, 28B)이 하위 팬 모듈(30A, 30B)에 대하여 오프셋 위치를 가지도록 한다. 각 포트(48) 영역은 도 2B와 같이, 팬(25) 및 상기 공기 흡입 인렛 링(26)과 결합될 수 있는 크기를 가진다. 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)은 포트(48) 위에 배치되고, 팬(25)의 공기 흡입부(70)은 백 패널(21A, 21B)로부터 외측으로 설치된다. 팬(25) 및 인렛 링(26)은 소정 타입의 커넥터, 예를 들어, 스크류, 너트/볼트 조합 등과 같을 사용하여 백 패널(21A, 21B)에 제거 가능하게 연결된다. 팬(25) 및 인렛 링(26)을 백 패널(21A, 21B)에 제거 가능하게 연결하는 것은, 유닛(10)이 동작하는 동안 장비 랙 또는 인클로져에 설치된 각 팬(25)과 연관된 팬(26), 인렛 링(26) 및 전자 장비(27)의 현장 유지, 서비스 및 교체를 용이하게 한다.

유닛(10)이 장비 랙 또는 인클로져에 설치되었을 때, 각 팬(25)의 공기 흡입부(70)은 랙 또는 인클로져의 배출측과 마주보게 되고, 랙 탑재 장비에서 나온 배출 공기가 랙 또는 인클로져를 따라 유체 소통하게 된다. 유닛(10)이 동작하는 동안, 각 팬(25)은 도 5B의 화살표(101)와 같이, 팬(25)의 내부 영역(72)에서 공기 흡수부(70)을 따라 랙 또는 인클로져의 배출측으로부터 공기를 흡입하게 된다. 각 팬(25)은 도 5B 및 5C의 화살표(106)와 같이, 각 포트(48) 위에 배치되고, 빠른 속도로 외측으로 기류를 만들어낸다. 팬(25)은 도 5B 및 5C와 같이, 고정된 상부(62) 및 회전하는 하부(미도시)를 포함하는 허브를 기준으로 회전하고, 팬(25)이 공기를 내보내기 위한 임펠러(impellers), 블레이드(blades) 또는 핀(fins)(68)의 링(66)을 포함한다. 각 팬(25)은 모터에 의해 구동되는 임펠러를 포함하는 팬, 예를 들어 파밍턴(Farmington)의 EBM 산업(EBM Industries), 중국(China)의 커넥티컷 및 프랜스테크(Connecticut and Franstech)의 백워드 커브드 임펠러(backward curved impellers), 또는 축타입 팬(axial type fan)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 팬(25)으로 많은 다른 타입의 팬이 채택될 수 있고 사용될 수 있다.

임펠러, 블레이드 및/또는 핀(68)의 링(66)은 팬(25)의 회전 방향으로 치우쳐져 있으며, 팬 모터에 의한 링(66)의 회전 또는 제어 기기(27)는 랙 또는 인클로져(110)에 유체 소통하는 팬(25)의 내부 영역(72)에서 인렛 링(26) 및 포트(48)를 통해 공기를 내보낸다. 각 팬(25)의 회전은 도 5B 및 5C의 화살표(106)과 같이, 팬의 내부 영역(72)으로부터 외측으로 빠르게 공기를 흡입하게 된다. 각 링(66)은 각 팬(25)의 내부 영역(72)의 폭이 적어도 포트(48)의 폭만큼 크게 형성되도록 하여 공기가 단지 팬(25) 및 포트(48)만을 통해 지나가도록 한다.

각 팬(25)은 유닛(10)이 설치될 때, 랙 또는 인클로져에 탑재된 장비 컴포넌트의 열방출을 조절하고 관리하기 위해 충분한 풍량, 예를 들어 공기의 cfm(cubic feet per miniute)을 가진다. 각 팬(25)은 표준 정보 기술(Information Technology) 장비 또는 블레이드 서버 및 표준 서버 또는 블레이드 서버만을 포함하는 장비로부터 나온 배출 공기를 흡입하도록 유닛(10)에 배치된다.

예를 들어, 각 팬(25)은 약 500cfm에서 800cfm의 풍량을 가질 수 있다. 배출 공기가 약 8cfm에서 25cfm의 열방출이 생기는 전형적인 서버에서, 각 팬(25)은 약 2000cfm 이상의 용량으로 유닛(10)의 상부에서 각 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)에서 배출구(32)를 통해 배출 공기를 내보낼 수 있다. 그러므로, 유닛(10)은, 블레이드 또는 레거시 서버 랙으로부터 만들어진 약 16, 5kW의 열방출을 조절하고 관리하게 된다.

더 높거나 낮은 발열을 만들어내는 다른 타입의 장비, 다른 수의 장비 컴포넌트의 수를 수용한 다른 종류의 랙에서, 팬(25)의 풍량은 유닛(10)이 주어진 열방출 관리할 수 있도록 조절된다. 본 발명에 따른 유닛(10)은, 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 설치와 관련하여 충분한 유연성을 가지기 때문에 팬(25) 및/또는 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)은 하나 이상의 팬(25) 및 유닛(10)의 풍량(cfm)을 변경하기 위하여 교체 및/또는 서비스될 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 공기 제거 유닛(10)은 풍량을 조절하기 위하여 변경 또는 수정될 수 있기 때문에 랙 또는 인클로져의 열방출에 따라 유닛(10)의 공기 제거 또는 배출 용량은 대응될 수 있다.

팬(25)은 유닛(10)이 동작하는 동안 풍량에 영향을 주는 가변 속력을 가진다. 예를 들어, 팬(25)은 다중, 고정된 스텝(fixed step) 속력 또는 가변 속력을 가진다. 팬(25)의 속력 조정은 실질적으로 일정한 속력으로 동작하기 이전에 설정된다. 또한, 팬(25)의 속력 조정은 도 8과 같이, 유닛(10)의 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)가 검출 및/또는 측정한 동작 파라미터 및/또는 환경 상태에 대응하여 조정된다. 각 팬(25)을 설정하고, 각 팬(25)의 속력 조정하기 위해 공급되는 안정적인 전압은 팬(25)이 만들어내는 풍량을 제어한다. 상기와 같이, 팬 속력은 유닛(10)에 관련된 하나 이상의 동작 파라미터 또는 유닛(10)이 설치된 랙 또는 인클로져에 탑재된 장비 컴포넌트의 검출 및/또는 측정에 대응하여 결정되거나, 상기 랙 또는 인클로져가 위치한 랙 또는 인클로져 또는 장비실 또는 데이터 센터와 관련된 하나 이상의 환경 상태에 대응하여 결정된다.

도 3B, 5B 및 5C와 같이, 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)은 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 동작 파라미터의 변화를 감시 및/또는 통제하기 위한 다른 전자 장비와 마찬가지로, 팬 속력 제어 장비를 포함하는 감시/통제 장비 모듈(27)을 더 포함한다. 장비 모듈(27)은 장비 모듈(27)의 설치, 현장 유지, 서비스 및 교체를 용이하게 하기 위하여 팬(25) 및/또는 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)에 제거 가능하게 연결된다.

각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 공기 흡입 링(26)과 관련하여, 인렛 링(26)은 도 2B 및 5C와 같이, 유닛(10)이 조립될 때, 장비 랙 또는 인클로져의 배출측과 마주보도록 배치되며, 외측면을 따라 팬 그릴 또는 핑거 가드(26A)가 형성된 면판을 포함하고, 장비 랙 또는 인클로져에 설치된다. 팬 그릴 또는 핑거 가드(26A)는 팬(25)이 동작하는 동안 팬(25)의 흡수부(70)을 따라 공기가 팬(25)으로 들어가도록 하고, 파편 또는 오퍼레이터의 손 또는 손가락이 팬(25)으로 들어가는 것을 방지하게 된다.

도 2B, 3B 및 5C와 같이, 공기 흡입 인렛 링(26)은 인렛 링(26)의 내부면으로부터 외측으로 확장되는 반원의 벽(26B)을 더 포함한다. 반원의 벽(26B)은 인렛 링이 백 패널(21A, 21B)에 연결되고 유닛(10)이 조립될 때, 하우징(12)의 내부에 마주보도록 배치된다.

상기와 같이, 유닛(10) 조립을 위해 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 각 백 패널(21A, 21B)에 연결되고, 백 패널(21A, 21B)이 하우징(12)에 설치되었을 때, 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)은 각 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)을 구성한다. 더욱 상세하게는, 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 각 인렛 링(26)의 반원의 벽(26B)은 하우징(12)에 구성된 하나 이상의 내부 격벽(51, 53)과 필수적으로 결합되며, 이는 각 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)을 구성하게 된다. 반원의 벽(26B)과 하나 이상의 내부 격벽(51, 53)은 각 내부 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)을 분리하고, 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)로부터 확장되는 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)에 포함되어 하우징(12) 상부의 배출구(32)에서 끝나게 된다. 도 3은 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 하우징(12)에 연결되었을 때, 인렛 링(26)의 위치 및 구성을 도시하고 있다. 인렛 링(26) 또는 반원의 벽(26B)은 각 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)의 하부를 구성하기 위하여 하나 이상의 내부 격벽(51, 53)과 결합된다. 공기 흡수 인렛 링(26) 및 그 반원의 벽(26A)은 각 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)이 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 팬 모듈로부터 분리된 기류 경로를 확장시키도록 한다.

도 5C를 참조하면, 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)이 공기 흡입 인렛 링(26)과 함께 유닛(10)에 조립 및 설치될 때, 인렛 링(26)은 각 팬(25)의 기류 경로 및 모션이 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)로 배출되도록 한다. 도 5C와 같이, 인렛 링(26)의 반원의 벽(26B)의 구성 및 깊이는 팬에 의해 배출된 공기가 팬(25)으로부터 멀어지는 방향으로 향하도록 기류 경로 및 모션을 설정하게 된다. 이 경우에, 팬(25)은 도 5C의 화살표(104)와 같이, 시계방향으로 회전하게 된다. 반원의 벽(26B)은 팬(25)으로부터 멀어지는 방향, 예를 들어 시계 방향으로 인접한 팬(25)의 기류 경로를 증가시키게 된다. 반원의 벽(26B)은 도 5C의 화살표(106)와 같이, 팬에 의해 배출된 공기를 모으도록 배치되고, 도 5C의 화살표(108)와 같이, 확장된 기류 경로를 따라 팬에 의해 배출된 공기가 이동하도록 배치된다. 이 경우, 인렛 링(26)은 각 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)에서 팬에 의해 배출된 공기를 위한 최적의 기류 경로를 설정하고, 팬에 의해 배출된 공기의 모션을 설정하여 기류 경로에 따른 난기류 및 공기 저항을 공기 플레넘(50A, 50B)(52A, 52B)에서 최소화하거나 감소시키게 된다.

도 1, 2A, 2B 및 6A-6C를 참조하면, 유닛(10)은 프레임 어셈블리(15)를 통해 장비 랙 또는 인클로져에 설치된다. 프레임 어셈블리(15)는 다른 타입의 장비 랙 또는 인클로져 직접 설치되며, 랙 또는 인클로져의 배출측에 유닛(10)을 고정시킨다. 또한, 프레임 어셈블리(15)는 서로 다른 U 높이를 가지는 가지는 서로 다른 랙 또는 인크로저에 유닛(10)의 설치를 가능하게 한다. 프레임 어셈블리(15)는 상위 맴버(33) 및 하위 맴버(41)로 이루어지는 병렬 수직으로 텔레스코핑(telescoping)되는 인접한 맴버들의 쌍을 포함한다. 상위 맴버(33) 및 하위 맴버(41)는 상위 또는 하위 맴버가 다른 맴버에 텔레스코핑되도록 결합되고, 하나의 맴버는 다른 맴버에서 슬라이드 되어 프레임 어셈블리(15)의 수직 높이가 길어지거나 짧아지도록 한다. 맴버(33, 41)는 랙 또는 인클로져의 높이를 조절하기 위하여 맴버(33, 41)가 길어지거나 짧아지도록 하기 위하여 서로 일정한 증가량으로 슬라이드되거나 텔레스코핑되고, 증가량은 1U 증가량, 2U 증가량 등과 같은 U 단위로 정의된다. 프레임 어셈블리(15)는 주어진 랙 또는 인클로져의 U 높이를 조절하기 위하여 프레임 어셈블리(15)의 수직 높이를 조절하는 서로 텔레스코핑되어 슬라이드되는 상위 및 하위 맴버(33, 41)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 상위 및 하위 맴버(33, 41)는 프레임 어셈블리(15)의 구조적인 강도를 유지하면서 높이 조절이 가능하게 한다.

도 6A 및 6C에 도시된 바와 같이, 프레임 어셈블리(15)의 상위 및 하위 맴버(33, 41)는 상위 및 하위 맴버(33, 41)의 수직 길이 방향으로 다수의 구멍(17)을 더 포함한다. 다수의 구멍(17)은 도 6F와 같이, 상기 랙 또는 인클로져에 프레임 어셈블리(15)를 안정하게 설치하기 위하여 스크류, 너트/볼트 조합 등과 같은 커넥터가 삽입되는 장비 랙 또는 인클로져의 각 측면 또는 상기 랙의 측면 레일에 형성된 구멍에 맞춰 배치된다. 장비 랙에 프레임 어셈블리(15)를 설치하는 동안, 다수의 구멍(17)은 랙 레일 또는 인클로져의 구멍에 맞춰지고, 프레임 어셈블리(15)과 랙 레일 또는 인클로져의 구멍에는 스크류 등과 같은 커넥터가 삽입되어 프레임 어셈블리(15)와 랙 또는 인클로져가 안정되고 제거 가능하게 연결된다. 프레임 어셈블리(15)의 높이는 랙 또는 인클로져에 설치 전 또는 후에 조절될 수 있다. 랙 또는 인클로져에 프레임 어셈블리(15)가 고정되면, 프레임 어셈블리(15)는 유닛(10)이 결합되어 유닛(10)이 랙에 안정되고 제거 가능하게 연결된다.

도 6A-6C에 도시된 바와 같이, 프레임 어셈블리(15)의 측벽(19)은 핀(30)이 설치되는 하위 힌지 지지부(lower hinge support)(29) 및 상위 힌지 판(upper hinge receiving plate)(31)이 프레임 어셈블리(15)의 수직 에지를 따라 배치된다. 핀(10)이 설치되는 하위 힌지 지지부(29) 및 상위 힌지 판(31)은 유닛(10)의 좌측벽(18)을 따라 배치된 보조 힌지 수단(hinge means)(29A, 31A)과 결합된다. 유닛(10)의 섀시 하우징(12)은 하우징(12)의 밑판(13) 또는 측벽(18)에 보조 힌지 판(29A)에 설치되는 핀(30)에 의해 힌지 지지부(29)에 위치하게 된다. 힌지 판(29A)은 하위 힌지 지지부(29)의 핀이 설치되어, 프레임 어셈블리(15)에서 하우징(12)의 하부가 안정적으로 설치되는 것이다. 하우징(12)의 최상부 또는 상부는 하우징 측벽(18)의 상부를 따라 배치되는 힌지 핀 리셉터클(receptacle)(31A)에 맞춰 정렬된 프레임 어셈블리(15)의 상위 힌지 판(31)에 끼워지게 된다. 도 6B에 도시된 바와 같이, 힌지 핀(31B)은 힌지 핀 리셉터클(31A)에 맞춰진 상위 힌지 판(31)의 구멍에 설치되기 때문에 프레임 어셈블리(15)에 하우징(12)이 안정적으로 설치된다.

도 6D-6E에 도시된 바와 같이, 유닛(10)의 섀시 하우징(12)은 유닛(10)의 하부에 블랭킹 패널(blanking panel)(35)이 결합된다. 상기 블랭킹 패널(35)은 하우징(12)의 밑판(13)에 결합되고, 상기 블랭킹 패널(35)이 하우징(10) 및 유닛(10)에 제거 가능하게 안정적으로 결합되도록 스크류, 너트/볼트 조합 등에 의해 하우징(12)의 각 측벽(16, 18)에 결합된다. 도 6E에 도시된 바와 같이, 유닛(10)에 설치되는 상기 블랭킹 패널 (35)은 유닛(10)이 장비 랙 또는 인클로져에 설치될 때, 랙 또는 인클로져가 유닛(10)의 외부로 노출되는 유닛(10)의 하부가 매꿔지도록 위치된다. 상기 블랭킹 패널(35)은 유닛(10)으로부터 나온 배출 공기가 유닛(10)이 설치되는 랙 또는 인클로져로 들어가는 것을 방지하게 된다. 블랭킹 패널(35)은 유닛(10)이 동작하는 동안 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B) 및 유닛(10)으로부터 배출 공기의 손실을 감소 또는 방지하게 된다. 유닛(10)으로부터의 배출 공기의 손실을 감소 또는 방지하는 것은, 랙 또는 인클로져 내에서 동작하는 장비 컴포넌트에 배출 공기가 순환하지 않는 것을 보장하게 된다.

도 6D에 도시된 바와 같이, 블랭킹 패널(35)은 하위 패널(35B) 및 하위 패널(35B)에 텔레스코핑되는 상위 패널(35A)을 포함하고, 블랭킹 패널(35)의 길이 또는 높이를 조절하기 위하여 하위 패널(35B)은 상위 패널(35A)로부터 슬라이딩 이동하여 길어지거나 짧아지게 된다. 프레임 어셈블리(15)의 상위 및 하위 맴버(33, 41)와 마찬가지로, 블랭킹 패널(35)의 상위 및 하위 패널(35A, 35B)은 유닛(10)이 랙 또는 인클로져에 결합될 때, 유닛(10)의 하부에 배치된 장치 또는 인클로져의 빈 영역의 높이를 조절하는 하위 패널(35B)이 길어지거나 짧아지도록 하기 위하여 일정 증가량으로 슬라이딩 이동하게 되고, 증가량은 1U 증가량, 2U 증가량 등을 포함한다. 상위 및 하위 패널(35A, 35B)의 슬라이딩 이동시 증가량은 프레임 어셈블리(15)의 상위 및 하위 맴버(33, 41)와 동일한 증가량을 가진다.

본 발명은 도 6D-6E에 도시된 블랭킹 패널(35)에 한정되지 않고, 유닛(10), 프레임 어셈블리(15)와 사용되는 블랭킹 패널(35)의 다른 구성도 예상할 수 있다. 예를 들어, 랙 또는 인클로져로부터 냉각 공기의 손실을 방지하고, 주변 공기 또는 배출 공기가 랙 또는 인클로져에 들어가는 것을 방지하는 유닛(10)의 하부에 노출되는 영역을 채우기 위한 패널(35A, 35B)과는 반대로 솔리드(solid) 패널을 포함할 수 있다. 한편, 유닛(10)의 섀시 하우징(12)은 수직 길이 또는 높이인 H1이 더 길도록 형성될 수 있고, 하우징(12)은 유닛(10)의 노출된 하부을 채우기 위하여 하부를 따라 충분하게 확장되어 블랭킹 패널(35)의 필요성을 제거할 수 있다. 이 경우, 확장된 하우징(12)은 유닛(10)의 하부의 노출 영역을 조절하기 위하여 충분한 길이와 함께 확장된 전면 패널(14) 및 확장된 측벽(16, 18)도 포함하게 된다. 이에 따라 당업자는 블랭킹 패널(35) 및/또는 하우징(12)의 다른 구성을 예상할 수 있으며, 유닛(10) 하부의 랙 또는 인클로져의 노출 영역이 랙 또는 인클로져 내부로 공기가 들어가는 것을 방지하기 위하여 메꿔지게 할 수 있다.

도 6B, 6D 및 6F를 참조하면, 힌지 연결(29, 29A)(31, 31A)은 유닛(10)을 프레임 어셈블리(15)에 고정시키게 되고, 도 6F의 화살표(107)와 같이 힌지 연결을 기준으로 유닛(10)이 회전하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 유닛(10)은 유닛(10)이 장비 랙 또는 인클로져에 설치되었을 때, 문과 같이 동작하게 된다. 도 6D 및 6F와 같이, 유닛(10)은 프레임 어셈블리(15)로부터 문과 같은 방식으로 외측으로 회전하게 된다. 도 6F와 같이, 프레임 어셈블리(15) 및 유닛(10)이 장비 랙 또는 인클로져(110)에 설치되었을 때, 유닛(10)은 유닛 하우징(12) 및 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 내부와 마찬가지로 랙 또는 인클로져(110)의 내부에 접근하는 것을 가능하게 한다.

열린 상태에서, 유닛(10)의 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B) 및 전자 장비 모듈(415)은 현장 유지, 서비스 및 교체뿐만 아니라, 설치를 위해서도 접근 가능하다. 특히, 팬(25)은 각 팬(25)에 관련된 제거 가능한 전자 장비(27)와 마찬가지로 유지, 서비스 및 교체를 위해 접근 가능하게 된다. 또한, 유닛(10)이 랙 또는 인클로져에 설치되어 동작하는 동안, 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)를 포함하는 전자 장비 모듈(415)의 각 컴포넌트와 마찬가지로, 전체 전자 장비 모듈(415)도 필요시 유지, 서비스, 교체 및 프로그래밍을 위해 접근 가능하게 된다. 게다가, 문과 같이 동작하는 유닛(10)의 이용성은 랙 또는 인클로져(110)내에 수용된 랙 탑재 장비 컴포넌트의 현장 설치, 유지, 서비스 및 교체가 가능하게 한다.

도 1 및 6E에 도시된 바와 같이, 유닛(10)의 전면 패널(14)은 유닛(10)이 문과 같이 동작하는 것을 가능하게 한다. 전면 패널(14)은 래칭(latching) 핸들(38) 및 2 개의 리프트(lift) 핸들(40)을 포함한다. 래칭 핸들(38)은 닫히거나 잠겨진 위치에서 유닛(10)을 프레임 어셈블리(15)에 잠그거나 고정시키게 된다. 래칭 핸들(38)은 프레임 어셈블리(15)로부터 래칭 핸들(38)의 캠을 풀어내어(unlock)유닛(10)이 힌지 연결(29, 29A)(31, 31A)를 기준으로 회전하도록 한다. 2 개의 리프트 핸들(40)은 오퍼레이터의 손이 닿을 수 있는 위치에 형성되고, 오퍼레이터가 유닛(10)을 하우징(12)의 전면 패널(14)을 따라 들어올려 프레임 어셈블리(15)에 설치하는 것을 가능하게 한다.

도 1 및 6F에 도시된 바와 같이, 유닛(10)의 전면 패널(14)은 예를 들어, 유닛(10) 및/또는 각 팬 모듈(28A, 28B)(30A, 30B)의 동작 모드, 개별 팬 속력, 랙 파워 소모, 유닛(10)이나 랙 또는 인클로져(110)의 내부 온도 및 다른 동작 파라미터와 환경 상태 동작 모드를 디스플레이하기 위한 하나 이상의 LCD 및/또는 표시등(indicator light)을 포함하는 상호 작용하는 파워 및 제어 디스플레이(46)을 더 포함한다. 상호 작용하는 디스플레이(46)는 유닛(10)의 전자 장비 모듈(41) 및 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)에 연결된다.

도 6F를 참조하면, 전술한 바와 같고 이후 자세히 설명되는 바와 같이, 유닛(10)은 팬 모듈 28A, 28B와 팬 모듈 30A, 30B, 그리고 전자 모듈(415)을 수용하고, 새롭거나 기 존재하는 표준 용적 장비 랙(standard-dimensioned equipment rack), 19 인치이거나 23 인치의 랙과 같은 인클로져(enclosure)(110) 또는 19 인치이거나 23 인치의 랙을 수용하는 장비 인클로져에 마운팅되거나 설치되도록 충분한 높이 H₁, 폭 W₁ 및 깊이 D₁을 갖는다. 블랭킹(blanking) 패널(35)의 텔레스코핑(telescoping) 패널(35A, 35B)에 의해 제공되는 유닛(10)의 조절 가능한 높이 H₁와 프레임 어셈블리(15)의 조절 가능한 높이 H₂에 따라 유닛(10), 블랭킹 패널(35), 프레임 어셈블리(15) 또는 랙이나 인클로져(110)에 대한 최소한의 갱신(retrofitting)만으로 유닛(10)이 표준 19 인치 또는 23 인치의 장비 랙에 존재하고 있는 패널(또는 도어) 또는 다양한 높이를 갖는 인클로져(110)를 대체할 수 있게 된다.

도 6A 및 6G를 참조하면, 프레임 어셈블리(15)는 표준 19 인치 또는 23 인치 랙이나 인클로져보다 넓은 폭의 장비 랙이나 인클로져(112)에 마운트되거나 설치되도록 선택적으로 조립되어 정렬될 수 있다. 도 6G에 도시된 바와 같이, 프레임 어셈블리(15)의 폭 W₂는 유닛(10)과 블랭킹 패널(35)이 프레임 어셈블리(15)에 마운트되거나 설치됨으로써 유닛(10), 브랭킹 패널(35) 및 랙이나 인클로져(112)에 대한 최소한의 갱신만으로 유닛(10)이 더 넓은 랙이나 인클로져(112)을 수용하는 것과 같이 더 넓은 폭의 랙이나 인클로져(112)를 수용하도록 확장된다. 본 발명은 유닛(10)과 블랭킹 패널(35)이 다양한 종류의 장비 랙이나 인클로져 형태에 마운트되거나 설치될 수 있도록 하는 프레임 어셈블리(15)의 선택적인 용적에만 한정되지 않는다.

도 4 및 7을 참조하면, 도 6F 및 6G을 참조하여 전술한 바와 같이, 유닛(10)이 랙이나 인클로져(110, 112)에 설치되면, 각 배출 모듈(exhaust module)(24, 26)의 팬(25)은 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)를 따라 벤트(vent) 형성된 배출 공기 랙 마운팅된 장비 컴포넌트(exhaust air rack-mounted equipment components)(111)를 끌어당긴다. 더욱이, 팬은 도 7의 화살표(130)와 같이 배출 공기를 끌어당기는데, 장비 컴포넌트(111)는 장비 컴포넌트(111) 및/또는 랙이나 인클로져(110, 112)의 후면 패널(110A)을 따라 형성된 배출 벤트 또는 포트(vent or port)(117)로 방출한다. 각 팬(25)는 도 7의 화살표 100과 같이 각각의 공기 플레넘(plenum)(50A, 50B, 52A, 52B)으로 공기를 끌어당기고, 도 7의 화살표 150과 같이 팬 배출된 공기는 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)를 따라 흘러가 유닛(10)의 상부인 배출 포트(32)에서 방출된다.

랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)로부터 배출 공기를 끌어당긴 결과, 본 발명에 따른 유닛(10)은 랙이나 인클로져(110, 112)의 공기 흡입부(air intake side)(160)로부터 랙이나 인클로져(110, 112)으로 냉각된 공기를 끌어당긴다. 도 7 등의 화살표 170과 같이, 주변 공기 또는 냉각된 공기는 장비실(equipment room) 또는 랙이나 인클로져(110, 112)이 위치하고 있는 데이터 센터(300)에서 랙이나 인클로져(110, 112)로 흘러간다. 장비 컴포넌트(111)는 랙이나 인클로져(110, 112)의 흡입부(160)로부터 냉각된 공기를 끌어당겨 장비 컴포넌트(111)의 내부로 유입시키는 내부 냉각 팬(미도시)을 구비하는데, 이에 따라 동작 중인 내부 전자장비가 냉각된다. 따라서, 내부 냉각 팬은 냉각 조건에 부합하도록 장비 컴포넌트(111)의 출력 온도(thermal output)를 관리할 수 있을 정도의 충분한 풍량(airflow rate)을 제공하는 것이 바람직하다.

한편, 장비 컴포넌트(111)가 제공할 수 있는 풍량은 기류 저항 및 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)와 흡입부(160)간의 공기 압력 차이(air pressure differentials)와 같은 요인에 영향을 받는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 공기 흡입 영역(162)은 일반적으로 랙이나 인클로져(110, 112)의 흡입부(160)를 따라 형성되고, 때때로 전면 패널(또는 도어)(112)와 장비 컴포넌트(111)의 흡입 벤트(119)의 사이를 따라 형성된다. 이와 유사하게, 배출 영역(122)는 일반적으로 장비 컴포넌트(111)의 배출 벤트(117)와 랙이나 인클로져(110, 112)의 후면 패널(110A)의 사이에서 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)를 따라 형성되거나, 본 발명에서와 같이 배출 벤트(117)와 유닛(10)의 후면 패널(21A, 21B) 의 사이에서 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)를 따라 형성된다.

배출 영역(122) 및 흡입 영역(162)간에 심각한 공기 압력 차이가 존재하면, 장비 컴포넌트(111)의 내부 냉각 팬만으로는 랙이나 인클로져(110, 112)로의 충분한 기류 유입이 어렵거나 불가능할 수 있다. 압력 차이는 예를 들면, 흡입 영역(162)보다 배출 영역(122)을 따라 더 높을 때 발생한다. 이러한 차이는 랙이나 인클로져(110, 112)의 흡입부(160)를 따라 형성된 공기 저항을 극복하기 위하여 동작하는 장비 냉각 팬에 기인할 수 있다. 장비 냉각 팬은 흡입 영역(162)을 따라 공기 압력을 감소시키는데, 이에 따라 배출 영역(122)을 따라 공기 압력이 높아지고, 기류 저항이 발생된다. 배출 영역(122)을 따라 형성된 높은 공기 압력은 랙이나 인클로져(110, 112)에 연결된 배출 플레넘의 굴곡(curvatures) 및/또는 각도에 따른 후면 압력(backpressure)에 기인하는데, 이에 따라 배출 공기는 적절히 또는 효과적으로 방출되지 못한다. 게다가, 후면 압력은 랙이나 인클로져(110, 112)의 영역에 포함된 전선 묶음(wire bundles) 및/또는 다른 물품으로 인한 기류의 임피던스에 기인할 수 있다.

공기 압력 차이 및 후면 압력의 경우, 장비 컴포넌트(111)의 냉각 팬은 효과적으로 동작하기 위하여, 예를 들어 충분한 기류 율로 냉각 공기를 끌어당기고 배출 공기를 방출함으로써, 랙이나 인클로져(110, 112)에서 생성되는 기류 저항을 극복해야만 한다. 만일 압력 차이와 후면 압력이 심각해지고, 냉각 팬이 효과적으로 이러한 상황을 극복하지 못하면, 장비 컴포넌트(111)는 불충분한 냉각을 제공할 수 있고, 과열될 수 있으며, 랙이나 인클로져(110, 112) 내부에 열점(hot spot)이 발생할 수 있다.

공기 압력 차이 및/또는 후면 압력을 취소화시키거나 감소시키는 것은 그러한 압력 차이와 후면 압력이 랙이나 인클로져(110, 112) 내부에 존재하는 않는 것처럼 장비 컴포넌트(111)의 냉각 팬이 효과적으로 동작할 수 있도록 한다. 공기 제거 유닛(10)의 팬 모듈(28A, 20B, 30A, 30B)는 배출 영역(122)을 따라 형성된 배출 공기를 제거하는데, 이에 따라 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출 영역(122)과 흡입 영역(162)간의 공기 압력 차이를 최소화시키거나 감소시킬 뿐만 아니라, 배출 영역(122)을 따라 형성된 후면 압력을 최소화시키거나 감소시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 공기 제거 유닛(10)은 랙이나 인클로져(110, 112)에서 뜨겁거나 따뜻한 배출 공기를 제거하고 방출하여 출력 온도를 관리할 뿐만 아니라, 장비 컴포넌트(111)의 냉각 조건을 만족시키는 효과적인 풍량으로 충분한 양의 냉각 공기를 끌어당김으로써 장비 컴포넌트(111)의 냉각 팬이 적절하고 효과적으로 동작할 수 있도록 한다.

도 8A 및 8B를 참조하면, 유닛(10)은 하우징(12)의 상부에 위치하고 있는 배출 포트(32)가 적어도 하나 이상의 에어 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)에 연결되도록 구성될 수 있다. 적어도 하나 이상의 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)은 배출 포트(32)를 통하여 유닛(10)으로부터 방출된 배출 공기를 유입받고, 유닛(10)으로부터 배출 공기를 이격시킨다. 또한, 적어도 하나 이상의 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)은 제 1 말단(324)을 따라 제거 가능한 하우징(12)의 상부에 연결될 수 있는데, 이는 제 1 말단(324)이 유닛(10)의 내부와 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)의 내부간의 유체 소통(fluid communication)을 수행하고, 유닛(10)과 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)간의 실질적인 밀폐(air-tight) 연결을 형성하기 위하여 유닛(10)과 연결되는 배출 포트(32)로 정의된다. 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)는 덕트 또는 플레넘(320A, 320B) 및 유닛(10)으로부터 장비실 또는 유닛(10)이 위치하고 있는 데이터 센터(300)의 배출 공기 누출 없이 배출 공기를 유입받아 저장하는 역할을 수행한다. 도 8A 및 8B에 도시된 바와 같이, 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)은 유닛(10)이 배출 공기를 순환시킬 수 있도록 장비실 또는 데이터 센터(300)로 배출 공기를 방출하거나, 선택적으로 도 9를 통하여 후술하는 바와 같이, 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)는 추가적인 공기 플레넘에 연결되어 장비실 또는 데이터 센터(300)의 외부 영역으로 배출 공기를 제거하는 역할을 수행한다.

도 8B에 도시된 바와 같이, 유닛(10)이 설치되어 있는 장비 랙이나 인클로져(110)에서 유닛(10)이 열려 있는 상태이면, 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)는 유닛(10)에 연결되었을 때의 위치를 유지하도록 배치되는데, 이에 따라 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)의 설치 유무와 무관하게 유닛(10) 및 랙(또는 인클로져(110)로의 밀착이 가능하게 된다. 또한, 비록 도 8A 및 8B가 두 개의 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)에 연결된 하우징(12)를 나타내고 있으나, 본 발명은 다양한 종류의 길이를 갖고 유닛(10)으로부터 배출 공기를 유입받기 위하여 배출 포트(32)에 연결된 단일 공기 덕트 또는 플레넘에 한정되지 않는다.

도 8A, 8B 및 9를 참조하면, 도 8A 및 8B에 도시된 적어도 하나 이상의 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)는 제 2 말단(322)을 따라 장비실 또는 데이터 센터(300)와 결합된 배출 또는 회귀(return) 공기 플레넘(312)에 연결될 수 있다. 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)의 제 2 말단(322)은 배출 또는 회귀 공기 플레넘(312)에 제거 가능하도록 결합되어 공기 플레넘(312)의 내부와 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)의 내부간의 유체 소통을 수행하고, 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)의 실질적인 밀폐 연결을 형성한다. 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)은 도 9의 화살표(100)과 같이 유닛(10)으로부터 방출된 배출 공기를 유입받아 저장하고, 덕트 또는 플레넘(320A, 320B) 또는 유닛(10)에서 장비실 또는 데이터 센터(300)의 배출 공기 누출 없이 배출 또는 회귀 공기 플레넘(312)으로 배출 공기를 유도한다.

배출 또는 회귀 공기 플레넘(312)은 장비실 또는 데이터 센터(300)의 천장 안에 구비되어, 도 9의 화살표(101)와 같이 덕트 또는 플레넘(320A, 320B)로부터 공기를 유입받아 장비실 또는 데이터 센터(300)에서 이격되도록 배출 공기를 흘려 보내는 내림 천장(dropped ceiling) 공기 플레넘을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 천장 플레넘(312)는 장비실 또는 데이터 센터(300)의 외부 공간으로 배출 공기를 방출하거나 천장 플레넘(312) 및/또는 장비실 또는 데이터 센터(300)로부터 제거된 공기를 격리시키고 장비실 또는 데이터 센터(300)의 외부 영역으로 방출하여 장비실 또는 데이터 센터(300)에 결합된 환기 시스템으로 배출 공기를 순환시키도록 구성될 수 있다. 또한, 천장 플레넘(312)는 공기 플레넘(312)으로부터 따뜻한 배출 공기를 유입받아 랙이나 인클로져(110)에 마운팅된 장비 컴포넌트를 위한 공기 냉각을 목적으로 장비실 또는 데이터 센터(300)로 회귀시키기 전에 공기를 정화하고 냉각시키는 장비실 또는 데이터 센터(300)에 결합된 공조 시스템(air conditioning system)으로 배출 공기를 방출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 유닛(10)은 도 10에 대한 세부적인 설명에서와 같이 냉각 시스템에 통합될 수 있다. 본 발명의 유닛(10)은 덕트 또는 플레넘(320A, 320B) 및 /또는 배출 또는 회귀 공기 플레넘(312)과 조합하여 휴대성(portability) 및 유연성(flexibility)을 제공하는데, 이에 따라 유닛(10)은 다양한 배출 공기 제거 및 공조 구성에 사용될 수 있다.

도 2A, 2B, 3A 및 3B를 참조하면, 공기 제거 유닛(10)은 하우징(12)의 내부에 배치된 유닛의 전자 모듈(415)을 포함하고, 전력 및 제어 전자 부품과 네트워크 관리 전자 부품을 포함하는데, 이에 한정되지는 않는다. 전력, 제어 및 네트워크 관리 전자 부품은 적어도 하나 이상의 모듈로 구성되어 전자 모듈(415) 및/또는 하우징(12) 내부의 빈 공간에 배치된다.

전력 모듈은 유닛(10)에 전력을 공급하고 잉여 전력을 제공하기 위하여 일반적으로 듀얼 전력 입력을 포함한다. 도한, 제어 전자 모듈은 로컬 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(local interactive programmable controller)(425) 및 수동 및/또는 자동으로 팬의 속도를 가변적으로 제어하기 위한 팬 속도 제어 전자 부품과 같은 다른 제어 전자 모듈을 포함한다. 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425) 및 제어 전자 모듈은 로컬 쌍방향 전력에 대한 조작 가능한 연결을 제공하여 도 1에 도시된 바와 같이 유닛(10)의 전면 패널(14)을 따라 배치된 디스플레이(46)를 제어한다. 또한, 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425) 및/또는 제어 전자 모듈은 컨트롤러(425) 및/또는 제어 전자 모듈을 허브 또는 네트워크로 연결하는 것을 용이하게 하는 원격 네트워크 커넥터(426)를 포함할 수 있다. 원격 네트워크 커넥터(426)뿐만 아니라 프로그램 가능한 컨트롤러(425), 전력 전자 모듈 및 제어 전자 모듈은 모두 접근 가능(field-accessible)하며 교체 가능하다(field-replaceable).

상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)과 다른 제어 전자 모듈의 쌍방향 전력 및 제어 디스플레이(46)로의 연결은 유닛(10)에서 감지되고/감지되거나 측정된 동작 파라미터 및 조건 및/또는 유닛(10)이 설치된 랙이나 인클로져(110, 112)에서 감지되거나 측정된 동작 파라미터 및 조건뿐만 아니라 예를 들면, 팬 속도 세팅 및 현재 팬 속도와 같은 적어도 하나 이상의 동작 파라미터를 예를 들면, 적어도 하나 이상의 표시등(indicator light) 및/또는 LCD를 통하여 디스플레이(46)가 나타내도록 한다. 또한, 쌍방향 전력 및 제어 디스플레이(46)는 동작 파라미터에 대한 메뉴를 용이하게 스크롤할 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함한다.

도 3B에 도시된 바와 같이, 듀얼 전력 입력은 AVR 변압기(transformer)의 실패 방지 회로(fail-proof circuitry)(214)를 통하여 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)의 각 팬에 연결된 각각의 전력 포트(202, 204)에 잉여 전기를 공급하기 위하여 두 개의 전력 포트(202, 204)를 포함한다. 전력 포트(202, 204)는 표준 세발 커넥터(standard three-prong connectors) 또는 유닛(10)에 전력을 공급하기 위한 적절한 다른 종류의 커넥터와 같은 전력 코드 커넥터를 수용하도록 구성된다.

실패 방지 회로(214)는 전력 공급의 실패를 감지하고, 선택적인 전력 자원간의 스위칭을 수행한다. 예를 들면, 회로(214)는 제 1 포트(202)의 전력 공급 실패를 감지하고, 그에 따라 AVR 변압기(214)를 통하여 선택적인 공급 전력에 연결된 제 2 포트(204)를 순차적인 전력으로 팬(25)에 연결한다. 쌍방향 전력의 LCD 및 제어 디스플레이(46)는 유닛(10)이 동작하는 라인 또는 전력 자원을 나타낸다.

선택 또는 추가적으로, 전력 포트(202, 204)는 실패 방지 회로(214)를 통하여 네 개의 팬 스위치(206, 208, 210, 212)(점선으로 도시)에 연결될 수 있는데, 각 스위치는 로컬 온/오프 팬 제어 및/또는 수동 팬 속도 세팅 및 조절을 위하여 팬(25)중 하나에 연결된다. 실패 방지 회로(214)는 예를 들어 정상 동작 모드(normal mode of operation)에서 포트(202, 204) 중 하나를 스위치(206, 208, 210, 212)에 연결하는 역할을 수행한다. 작동 개시/작동 정지 버튼(221, 222, 223, 224)은 팬의 회전 및 정지를 위하여 스위치(206, 208, 210, 212)에 연결될 수 있다. 또한, 버튼(221, 222, 223, 224)의 작동 개시는 스위치(206, 208, 210, 212)를 닫음으로써 실패 방지 회로(214)를 각 팬(25)에 연결하여 전력이 공급되도록 한다. 버튼(221, 222, 223, 224)의 작동 정지는 팬 스위치(206, 208, 210, 212)를 열어서 각 팬(25)에 연결된 실패 방지 회로(214)를 차단하여 팬(25)으로의 전력이 지속되지 않도록 한다. 버튼(221, 222, 223, 224)은 수동으로 동작하는 액츄에이터(actuator)로 구현될 수 있으며, 로컬 또는 원격의 자원(또는 컨트롤러)으로부터 제어 신호를 수신하는 신호 입력 방식으로 구현될 수도 있다.

도 3B를 참조하면, 각 팬(25)은 연관된 전자 부품(27)을 포함하는데, 전자 부품(27)은 접근 가능 및 교체 가능한 것과 같이 제거 가능하도록 팬(25) 및/또는 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)에 연결되어 있다. 전자 부품(27)은 각 팬(25)에 내부 온도 보호 및, 더욱 세부적으로는 내부 과열 보호를 제공한다. 이러한 전자 부품은 각 팬(25)의 온도를 감지하여 그 온도가 단열 클래스 비율(insulation class rating)을 초과하는 경우 팬(25)을 전원과 분리한다. 그 결과, 팬(25)은 회전 또는 동작을 중지하는데, 이에 따라 전자 부품(27)이 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)로 출력 신호를 송신하여 실패 상황을 나타내도록 한다. 도 10에 대하여 후술하는 바와 같이, 상호 작용하는 컨트롤러(425)는 원격 네트워크 커넥터(426)를 통한 적절한 정보를 원격 네트워크 컨트롤러(454)에 공급한다. 또한, 상호 작용하는 컨트롤러(425)는 디스플레이(46)에 정보를 제공하여 팬(25)의 온도에 있어서의 요청되는 감소량을 나타내거나 팬(25)의 교체 필요 여부를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 공기 제거 유닛(10)은 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 포함할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 장비실 또는 데이터 센터에 설치된 단일 유닛(10) 또는 다수 유닛(10)의 제어 파라미터 및 다른 변수를 원격으로 감지 및 통제하기 위한 인트라넷, 이더넷 또는 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크(456)를 포함하는 원격 제어 시스템에 통합될 수 있다. 이 때, 원격 네트워크 컨트롤러(454)는 컴퓨터 네트워크(456) 및 원격 네트워크 커넥터 또는 인터페이스(426)을 통하여 유닛(10)의 전력 및 제어 전자 모듈(415)에 지역적으로(locally) 통합된 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)에 효과적으로 연결된다. 또한, 상호 작용하는 컨트롤러(425)는 각 유닛(10)에 대하여 원격으로 배치되어 원격 네트워크 컨트롤러(454)와 유사하게 연결될 수 있다.

예를 들면, 원격 네트워크 컨트롤러(454)는 각 유닛(10)의 내부 온도 및/또는 각 랙이나 인클로져(110, 112)의 내부 온도를 포함하는 동작 변수와 파라미터에 대한 응답으로 단일 유닛(10) 또는 다중 유닛(10)의 팬 속도를 감시 및 통제하도록(monitor and control) 구성된다. 이에 따라, 원격 네트워크 컨트롤러(454)는 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)를 이용하여 원격 및 자동으로 팬 속도를 제어할 수 있게 된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 팬 속도 제어는 유닛(10)의 하우징(12)에 지역적으로 배치된 컨트롤러(425)를 이용하여 지역적으로 자동 및/또는 수동으로 구현될 수 있다.

도 10을 참조하면, 팬 속도를 감시 및 통제하는 수단은 유닛(10) 내부의 온도를 감지하고 감시하는 유닛(10)의 다양한 위치에서 배치된 다중 온도 센서(multiple thermal sensors)(407)를 포함한다. 온도 센서(407)는 온도를 측정하여 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)로 출력 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 또한, 다중 온도 센서(405)는 랙이나 인클로져(110, 112)의 내부 온도를 감지하고 감시할 수 있는 랙이나 인클로져(110, 112)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 온도 센서(405)는 온도를 감지하고 컨트롤러(425)로 출력 신호를 송신하도록 구성된다.

이러한 온도 센서(405, 407)에 의하여 제공된 센서 신호는 주어진 시간에 측정된 대표적인 온도 값이다. 이렇게 측정된 온도 값은 개별 장비 컴포넌트(111), 적어도 하나 이상의 장비 컴포넌트 그룹(111), 및/또는 전체 랙이나 인클로져(110, 112)의 특정 전력 부하와 관련된다. 센서 신호를 수신하게 되면, 상호 작용하는 컨트롤러(425)는 신호를 분석하여 특정 표준 또는 실험적으로 결정된 온도 값과 함께 수신된 측정 값을 컨트롤러(425)가 프로그램한 것과 비교한다. 온도 값은 컨트롤러(425)가 현재의 팬 속도 및 현재의 풍량(cfm)이 전력 부하 즉, 컴포넌트(111) 및/또는 전체 랙이나 인클로져(110, 112)의 현재 열방출을 수용하거나 관리할 수 있을 정도로 충분한지를 결정할 수 있도록 한다. 개별 장비 컴포넌트(111)의 열방출에 대한 각각의 증가 또는 감소를 수용하기 위하여 랙이나 인클로져(110, 112) 내부의 풍량을 증가시키거나 감소시키고자 하는 팬 속도의 조절이 필요하게 되면, 적어도 하나 이상의 컴포넌트 그룹(111) 및/또는 전체 랙이나 인클로져(110, 112), 컨트롤러(425)는 속도 제어 신호를 적어도 하나 이상의 팬(25)의 상승(boost) 또는 도약(buck) 전압 입력(430)으로 송신하여, 적어도 하나 이상의 팬(25)의 속도를 조절한다. 컨트롤러(425)는 풍량을 조절하고 제어하여 팬(25)이 배출 공기를 제거하고 충분한 양의 냉각 공기가 랙이나 인클로져(110, 112) 내부로 유입될 수 있도록 한다. 각 팬(25)은 개별적으로 또는 유닛(10)의 다른 팬(25)과 함께 감시 및 통제된다.

전술한 바와 같이, 컨트롤러(425)는 적어도 하나 이상의 LCD 및/또는 표시등을 통하여 예를 들면 현재 팬의 세팅 및 속도, 현재 기류의 세팅 및 풍량, 개별 컴포넌트(111) 또는 적어도 하나 이상의 컴포넌트 그룹(111)의 전력 부하 및/또는 랙이나 인클로져(110, 112)의 전체 전력 부하와 같은 로컬 지시 사항을 제공하기 위하여 로컬 쌍방향 전력 및 유닛(10)의 전면 패널(14)를 따라 배치된 제어 디스플레이(46)에 연결되어 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 온도 센서(407)는 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)의 내부에서 팬(25)이 유닛(10)으로 유입시킨 배출 공기의 온도 측정을 위한 최적의 위치 및/또는 팬(25)에서부터 각각의 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)으로 유입된 배출 공기의 온도를 측정하기 위한 최적의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 센서(407)는 상위 팬 모듈(28A, 28B) 및/또는 팬(25)으로 유입되는 배출 공기의 온도를 측정하기 위하여 적어도 하나 이상의 팬(25)이 설치되어 있는 적어도 하나 이상의 포트(48)에 인접한 하위 배출 모듈(30A, 30B)의 후면 패널(21A, 21B)의 뒤쪽 표면을 따라 배치될 수 있다. 선택 또는 추가적으로, 적어도 하나 이상의 센서(407)는 팬(25)으로부터 방출되어 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)를 따라 흐르는 배출 공기의 온도를 측정하기 위하여 적어도 하나 이상의 공기 플레너(50A, 50B, 52A, 52B) 내부에 배치될 수 있다. 센서(407)는 유닛(10)의 특정 영역의 주어진 시간에서 측정된 온도의 대표 값을 나타내는 신호를 컨트롤러(425)로 송신한다.

이와 유사하게, 랙이나 인클로져(110, 112) 내부의 다양한 위치에 배치된 적어도 하나 이상의 온도 센서(405)는 랙이나 인클로져(110, 112) 내부에서 주어진 시간에 측정된 온도의 대표 값을 나타내는 출력 신호를 컨트롤러(425)에게 제공하기 위하여, 유입 공기, 랙이나 인클로져(110, 112) 및/또는 장비 컴포넌트로부터 방출된 배출 공기의 온도 측정을 위한 최적의 위치에 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 컨트롤러(425)는 유닛(10) 및/또는 랙이나 인클로져(110, 112) 내부의 온도를 허용 범위 또는 기 설정된 온도로 조절하기 위하여 요청되는 팬 속도 조절을 결정하기 위하여 온도 센서(405, 407)로부터 수신한 신호를 분석하여 특정 표준 또는 실험적으로 결정된 온도 값 예를 들면, 풍량 및 팬 속도와 관련된 현재 온도 및/또는 온도의 범위와 수신된 측정 값을 비교한다.

또한, 컨트롤러(425)는 유닛(10)이 설치되어 있는 프레임 어셈블리(15) 및 랙이나 인클로져(110, 112)에 대하여 유닛(10)이 "열림" 상태인지 "닫힘" 상태인지를 나타내기 위하여 유닛(10)의 내부에 위치하고 있고 유닛(10)의 전면 패널(14)의 래칭 핸들(latching handle)(38)에 연결되어 있는 적어도 하나 이상의 센서(435)로부터 신호를 수신하는 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 적어도 하나 이상의 센서(335)는 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)에 연결된다. 적어도 하나 이상의 센서(435)로부터 적어도 하나 이상의 신호를 수신함에 따라, 예를 들면 유닛(10)이 "열림" 상태임을 나타내는 경우, 컨트롤러(425)는 적어도 하나 이상의 신호를 적어도 하나 이상의 팬(25)의 신호 입력(430)으로 송신할 수 있는데, 이에 따라 유닛(10)의 "열림" 상태에 대한 응답으로 적어도 하나 이상의 팬(25)이 정지(shut down)한다. 컨트롤러(425) 및 적어도 하나 이상의 센서(435)는 랙이나 인클로져(110, 112)에 대한 유닛(10)의 상태에 대한 응답으로 유닛(10)에게 자동 "온/오프" 성능(capability)을 제공한다.

도 11을 참조하면, 적어도 하나 이상의 장비실 또는 데이터 센터(300)의 내부에 위치하는 멀티 장비 랙이나 인클로져(110, 112)에 설치된 멀티 유닛(10)은 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 통하여 자동으로 감시 및 통제될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 하우징(12) 내부에 배치된 로컬 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)를 포함하는 각 유닛(10)에 대한 멀티 유닛(10)은 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 통하여 원격으로 감시 및 통제된다. 원격 네트워크 컨트롤러(454)는 컴퓨터 네트워크(456)를 통하여 각각의 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)에 연결된다. 전술한 바와 같이, 다른 제어 전자 모듈뿐만 아니라 각각의 상호 작용하는 컨트롤러(425)는 컨트롤러(425)가 예를 들면, 적어도 하나 이상의 랙이나 인클로져(110, 1112)의 전체 전력 부하의 측정 값과 같은 적어도 하나 이상의 랙이나 인클로져 내부의 적어도 하나 이상의 감지 및/또는 측정한 환경 조건에 대한 응답으로뿐만 아니라 예를 들면, 적어도 하나 이상의 유닛(10) 내부에서 주어진 시간에 측정한 온도 값과 같은 적어도 하나 이상의 감지 및/또는 측정한 동작 파라미터에 대한 응답으로 생성한 정보를 원격 네트워크 컨트롤러(454)로 송신하기 위하여 원격 네트워크 커넥터 또는 인터페이스(426)를 통해 원격 네트워크 컨트롤러(454)에 연결된다. 측정된 온도 값과 같은 정보를 각 컨트롤러(425)로부터 수신함에 따라, 원격 네트워크 컨트롤러(454)는 예를 들면 속도 제어 신호와 같은 출력 신호를 단일 유닛(10) 또는 다수의 유닛(10) 내부에 배치된 적어도 하나 이상의 팬(25)의 상승(boost) 또는 도약(buck) 전압 입력(430)으로 송신하여 유닛(10) 및/또는 장비실 또는 데이터 센터(300)의 개별 유닛(10) 내부의 개별 팬(25)을 제어한다. 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자가 인식할 수 있는 바와 같이, 적어도 하나 이상의 장비실 및 데이터 센터(300)에 위치하고 있는 개별 랙이나 인클로져(110, 112) 및 다중 랙이나 인클로져의 환경 조건뿐만 아니라 개별 유닛(10) 및 다중 유닛(10)의 다양한 동작 파라미터는 감지될 수 있으며, 로컬 컨트롤러(425)가 송신한 정보에 대한 응답 및/또는 감지된 조건을 대표하는 출력 신호 및 네트워크(456)를 통하여 다양한 센서로부터 출력된 측정된 값에 대한 응답으로 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 통하여 측정 및/또는 제어될 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 유닛(10)은 전술한 상위 및 하위 배출 모듈(24, 26)에 연결된 추가적인 배출 모듈(28)을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 추가적인 배출 모듈(28)은 유닛(10)의 깊이 축 Z를 따라 배치된 배출 모듈(24, 26)의 적층 구성(stacked configuration)으로 배치된다. 추가적인 배출 모듈(28)은 필연적으로 하위 배출 모듈(26)에 연결되는데, 이는 유닛(10)의 깊이를 증가시킨다. 적어도 하나 이상의 추가적인 팬(25)을 유닛(10)에 제공하기 위하여 전술한 바와 같이, 추가적인 배출 모듈(28)은 적어도 하나 이상의 팬 모듈(40B)를 포함한다. 추가적인 배출 모듈(28)은 팬 배출 공기를 각 팬 모듈(40B)에서 이격시킨 상태로 유닛(10) 상위의 배출 포트(32)로 이동시키는 공기 플레넘(55)으로 배출 공기(fan-exhausted air)를 흐르게 하기 위하여 구성되고 배치되는 각 팬 모듈(40B)에 대한 내부 공기 플레넘(54B)을 정의한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 추가적인 배출 모듈(28)의 적어도 하나 이상의 팬 모듈(40B)은 추가적인 팬 모듈(40B)의 팬을 추가적인 배출 모듈(28)의 후면 패널(21C)로 향하지 않도록 하기 위하여 상위 팬 모듈(28A, 28B) 및 하위 팬 모듈(30A, 30B)에 대하여 각이 지고 오프셋 방향(an offset and angled orientation)으로 배치된다. 전술한 바와 같이, 배출 모듈(24, 26, 28), 오프셋(offset) 방향의 하위 팬 모듈(30A, 30B), 적어도 하나 이상의 추가적인 팬 모듈(40B)의 적층 구성은 유닛(10)의 형태를 컴팩트(compact)하고 휴대 가능하도록 하면서, 유닛(10)의 기류 양을 증가시킨다. 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자는 예를 들면, 개별 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B, 40B)의 추가 또는 삭제 등의 방식으로 각 모듈(24, 26, 28)의 기류 양을 증가시키거나 감소시키기 위한, 그리고 예를 들면, 개별 배출 모듈(24, 26, 28)의 추가 또는 삭제 등의 방식으로 유닛(10)의 공기 제거 또는 배출 양을 증가시키거나 감소시키기 위한 상위(및 하위) 배출 모듈(24, 26) 및 추가적인 배출 모듈(28)에 대한 다른 구성 및 배열을 인식할 수 있을 것이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명은 장비실 또는 데이터 센터(300)로 공조된 공기, 예를 들면 본 발명의 공기 제거 유닛(10)에 의한 냉각 공기를 공급하기 위한 냉각 공기 시스템(310)을 제공한다. 냉각 공기 시스템(310)은 장비실 또는 데이터 센터(300)로 약60℉에서 약70℉에 이르는 범위의 바람직한 온도로 공기를 공급하는데, 이에 따라 장비실 또는 데이터 센터(300) 내부의 주변 공조(ambient air conditions)가 형성되고 유지되어 랙이나 인클로져(110)에 마운팅된 장비 컴포넌트(111)의 냉각 조건을 만족시킨다. 장비실 또는 데이터 센터(300)의 온도를 요구하는 범위로 유지하는 것은 랙이나 인클로져(110)에서 생성된 배출 공기를 제거하고 저장하며, 장비실 또는 데이터 센터(300)로부터 배출 공기를 방출하는 동안 바람직한 온도로 공조된 공기를 장비실 또는 데이터 센터(300)로 공급하는 것으로 구현된다. 이와 같이, 시스템(310)은 장비실 및 데이터 센터(300) 내부에서 순환하는 냉각된 주변 공기가 뜨겁고 따뜻한 배출 공기와 혼합되는 것을 방지한다. 또한, 시스템(310)은 장비 컴포넌트(111)의 냉각 팬의 효과적인 동작을 가능하게 하는데, 이에 따라 팬은 냉각 조건을 만족시키는 효과적인 풍량으로 충분한 양의 주변 공기를 흡입하여 랙이나 인클로져(110)의 과열 및 열점(hot spot) 발생을 최소화하거나 방지한다.

냉각 공기 시스템(310)은 본 발명의 실시예에 따른 공기 제거 유닛(10)을 포함하며, 천장 플레넘과 같은 배출 또는 회귀 공기 플레넘(312), 공기 제거 유닛(10)을 배출 또는 회귀 공기 플레넘(312)에 연결시키는 적어도 하나 이상의 덕트(320) 및 장비실 또는 데이터 센터(300)의 내부 또는 외부에 위치하여 회귀되어 배출된 공기를 냉각시키거나 공조시키는 공기 냉각기 또는 공조기(315)를 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 회귀 공기 플레넘(312)은 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)과 덕트(320)를 통한 유닛(10)의 각 내부 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)와 함께 유체 소통의 역할을 수행한다. 덕트(320)는 유닛(10)의 배출 포트(32)에 연결된다.

회귀 공기 플레넘(312)은 장비실 또는 데이터 센터(300)의 천장 내부에 구성된 천장 플레넘인 것이 바람직하다. 천장 플레넘(312)은 장비실 또는 데이터 센터(300)의 천장(326)의 하나의 면을 따라 고정되고, 내림 천장(328)에 대하여 반대편의 평행한 면을 따라 고정된다. 내림 천장(328)은 다중 천장 타일(330)로 구성될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 벤트 또는 포트(332)를 포함할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 공기 제거 유닛(10)의 내부 또는, 보다 세부적으로, 팬 모듈(24, 26)의 공기 플레넘(50, 52)을 천장 플레넘(312)의 내부와 함께 유체 소통의 역할을 수행하기 위하여, 덕트(320)는 내림 천장(328)의 벤트 또는 포트(332)와 짝이 되어 연결되도록 구성된다. 천장 플레넘(312)은 배출 포트(58, 60)를 통하여 팬 모듈(24, 26)로부터 덕트(300)로 방출된 배출 공기를 유입받도록 배치된다. 도 13의 화살표(151)와 같이, 천장 플레넘(312)은 배출 공기를 공기 냉각기 또는 공조기(315)로 안내하여 흐르도록 한다. 공기 냉각기 또는 공조기(315)는 장비실 또는 데이터 센터(300)로 회귀 공기가 회귀하기 전에 회귀 공기에서 열을 제거하고 냉각시킨다.

또한, 덕트(320)는 내림 천장(328)의 적어도 하나 이상의 천장 타일(330)이 제거된 출구(opening)와 짝이 되어 연결될 수 있다. 덕트(320)가 천장 포트(332)에 배치되거나 제거된 천장 타일(330)의 출구에 배치되면, 덕트의 제 1 터미널 말단(322)은 천장 플레넘(312)에 제거 가능하도록 연결되고, 제 2 터미널 말단(324)은 유닛(10)의 배출 포트(32)에 제거 가능하도록 연결된다. 이에 따라, 냉각 공기 시스템(310)은 장비실 또는 데이터 센터(300) 내부에 위치하고 있는 랙이나 인클로져를 구성하고 재배치함에 있어서 휴대 가능하고 유연하게 된다. 또한, 제거 가능한 덕트(320)는 공기 제거 유닛(10)(단독 또는 랙이나 인클로져(110)에 설치된 공기 제거 유닛(10))이 심각한 갱신 또는 공기 제거 유닛(10) 및 랙이나 인클로져(110)의 천장 플레넘(312)으로의 재연결없이, 장비실 또는 데이터 센터(300) 내부에 재배치될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이, 공기 냉각기 또는 공조기(315)는 장비실 또는 데이터 센터(300) 내부에 위치할 수 있으며, 장비실 또는 데이터 센터(300)의 외부 영역에 위치할 수 있다. 공기 냉각기 또는 공조기(315)는 회귀 공기를 냉각시키기 위한 공간 크기의 공기 조화 유닛 또는 회귀 공기에서 열을 제거하기 위한 열 교환 어셈블리(heat exchanger assembly)를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 어느 경우이든, 일단 회귀 공기가 냉각되면, 공기 냉각기 또는 공조기(315)는 전술한 바와 같이 바람직하게는 약60℉에서 약70℉에 이르는 범위의 냉각 공기를 되돌려 장비실 또는 데이터 센터(300)로 순환시킨다.

공기 제거 유닛(10)에 의하여 제공되는 배출 공기 제거 및 억제에 따라, 그러한 온도는 장비 컴포넌트(111)의 냉각 팬의 최적 동작을 위하여 전도성이 있는(conductive) 장비실 또는 데이터 센터(300) 내부의 주변 공기 공조를 촉진시킨다. 최적 동작은 냉각 조건을 만족할 정도의 풍량으로 충분히 냉각된 공기를 장비(111) 및 랙이나 인클로져(110)의 내부로 끌어당기는 냉각 팬을 포함한다. 장비 냉각 팬의 최적 동작은 배출 공기를 제거하고 저장하며 주변 공기 온도를 증가시키는 유닛(10)에 의하여 촉진되는데, 배출 공기는 장비실 또는 데이터 센터(300) 내부에서 순환하는 냉각된 주변 공기와 혼합되지 않는다. 또한, 유닛(10)은 배출 및 흡입 영역(122, 162)간의 공기 압력 차이를 최소화시키는 것뿐 아니라, 랙이나 인클로져(110) 내부의 기류 저항 또는 높은 공기 압력/후면 압력을 최소화시킴으로써, 장비 냉각 팬의 최적 동작을 촉진시킨다. 장비 냉각 팬은 랙이나 인클로져(110)의 흡입 및 배출 영역(122, 162)을 따라 형성된 정적 공기(static air) 또는 기류 저항을 극복할 수 있게 된다. 공기 제거 유닛(10)과 함께 공기 냉각 시스템(310)은 장비 컴포넌트(111)가 주변 공기를 이용하여 효과적으로 자신을 냉각시킬 수 있도록 하고, 랙이나 인클로져(110) 내부에서 발생된 과열 및 열점(hot spot)을 감소시키거나 제거한다.

장비실 또는 데이터 센터(300) 내부에서 순환하는 주변 공기를 이용함으로써 장비 냉각 조건을 만족시키는 다양한 이점들이 제공된다. 공기 냉각 시스템(310)은 장비실 또는 데이터 센터 및/또는 랙이나 인클로져로 냉각된 공기를 공급하기 위하여 요구되는 다른 유사한 닫힘 구성(closed configuration)뿐만 아니라 2중(double) 또는 상승된(raised) 바닥 구성을 제거한다. 또한, 공기 냉각 시스템(310)은 충분한 냉각을 수행하기 위하여 예를 들면 55℉의 공기와 같은 냉각된 공기를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 냉각 공기를 제공하기 위한 상대적으로 높은 에너지도 필요로 하지 않는다. 또한, 공기 냉각 시스템(310)은 냉각된 공기를 생성하고 전달하는 냉각 장비 및 상승된 바닥 구조(raised floor infrastructure)를 동작시키고 유지하기 위한 비용을 필요로 하지 않는다.

더욱이, 공기 냉각 시스템(310)은 냉각된 공기를 공급함으로써 구현될 수 있는 장비실 또는 데이터 센터 내부의 반대 환경 조건을 회피한다. 예를 들면, 냉각된 공기는 전형적으로 낮은 습도를 갖는다. 따라서, 장비실 또는 데이터 센터 내에서 순환되기 전에 바람직한 동작 환경을 제공하기 위하여 냉각된 공기 공급에 습기가 가습 장치(humidification equipment)를 통해 부가되어야 하는데, 이에 따라 동작 및 유지 비용이 상승하게 된다. 반대로, 장비실 또는 데이터 센터 내에서 순환하는 경우, 냉각된 공기는 공간 또는 센터 내부 및/또는 장비를 하우징하는 랙이나 인클로져에 물방울(condensate)을 형성할 수 있는데, 이는 반드시 제거되어야 하는 것으로서 이에 따라, 장비 동작 및 유지 비용의 상승이 발생한다.

적어도 샤시 하우징(12), 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B) 및 각각의 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 공기 제거 유닛(10)의 적어도 하나 이상의 컴포넌트는 온도 및 습도, 그리고 물방울 형성과 같은 랙이나 인클로져(110, 112) 또는 유닛(10) 내부의 다른 환경 조건과 같은 특정 공기 조건의 사용에 적합한 것뿐만 아니라 동작 중 열을 발생시키는 장비 컴포넌트(111)의 사용에 적합한 적어도 하나 이상의 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 적합한 재료는 강철(steel), 알루미늄(aluminum)과 같은 금속(metal), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 플라스틱 레진(plastic resins)과 같은 플라스틱(plastic) 및 그러한 재료의 조합을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.

도 1, 2A-2B, 3A-3B, 6A-6D, 6F-6G 및 10은 본 발명의 실시예에 따른 공기 제거 유닛(10)의 조립 및 설치를 설명하고 있다. 랙이나 인클로져(110, 112)에 유닛(10)을 조립하고 설치하는 것은 상대적으로 단순하고 빠르게 수행될 수 있고, 유지, 서비스 및 교체를 위한 유닛(10) 및 그 구성요소의 분해를 용이하게 한다. 각각의 팬(25)과 그 공기 흡입 인렛링(air intake inlet ring)(26)은 상위 또는 하위 후면 패널(21A, 21)의 각 포트(48)에 배치되며, 나사, 너트/볼트 조합과 같은 수단으로 상위 또는 하위 후면 패널(21A, 21B)에 제거 가능하도록 연결된다. 상위 후면 패널(21A)은 상위 팬 모듈(28A, 28B)과 각각의 상위 공기 플레넘(50A, 50B)이 짝을 이루도록 하기 위하여 하우징(12)에 마운트된다. 상위 후면 패널(21A)은 나사, 너트/볼트 조합과 같은 수단으로 하우징(12)의 상위 부분에 제거 가능하도록 연결된다. 유사하게, 하위 후면 패널(21B)은 하위 팬 모듈(30A, 30B)과 각각의 하위 공기 플레넘(52A, 52B)이 짝을 이루도록 하기 위하여 하우징(12)에 마우트된다. 하위 후면 패널(21A)은 나사, 너트/볼트 조합과 같은 수단으로 하우징의 하위 부분에 제거 가능하도록 연결된다. 이렇게 유닛(10)은 조립된다.

프레임 어셈블리(15)의 수직 길이 또는 높이 H₂는 유닛(10)이 설치된 랙이나 인클로져(110, 112)의 높이를 수용하도록 조절된다. 프레임 어셈블리(15)는 나사, 너트/볼트 조합과 같은 수단으로 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)를 따라 랙(110 또는 112)의 가장자리(rail)에 연결된다. 프레임 어셈블리(15)의 텔레스코핑 멤버(telescoping members)(33, 41)는 프레임 어셈블리(15)가 랙(110, 112)에 마운트되기 전에 확장(extend) 및/또는 축소(retract)될 수 있는데, 이에 따라 랙이나 인클로져(110, 112)의 U 높이를 수용하기 위하여 프레임 어셈블리(15)의 높이 H₂는 증가되거나 감소될 수 있다.

하우징(12)의 힌지 판(29A)이 하위 힌지 지지대(lower hinge support)(29)의 마운팅 핀(30)과 짝을 이루어 배열되도록 조립된 유닛(10)은 들어올려지는데(lifted), 이에 따라 하우징(12)의 하위 부분은 프레임 어셈블리(15)에 견고하게 마운트된다. 하우징의 상위 부분을 프레임 어셈블리(15)에 견고하게 마운트하기 위하여 하우징의 상위 부분을 따라 배치된 보조 힌지 핀 리셉터클(complementary hinge pin receptacle)(31A)에 프레임 어셈블리(15)의 상위 힌지 입력 판(31)이 배열되도록 하우징(12)의 최상위 부분 또는 상부가 위치한다. 블랭킹 패널을 유닛(10)에 고정시키기 위하여, 블랭킹 패널(35)이 나사, 너트/볼트 조합과 같은 방식으로 하위 판(bottom plate)(13) 및/또는 하우징(12)의 측면 벽(16, 18)에 제거 가능하도록 마운트될 수 있다. 유닛(10) 및 프레임 어셈블리(15)가 랙이나 인클로져(110, 112)에 설치된 경우, 블랭킹 패널(35)의 수직 길이는 유닛(10)의 밑에 배치된 랙이나 인클로져(110, 112)의 노출된 공간을 채우기(blank-off or fill-in) 위하여 텔레스코핑 패널을 통하여 하우징(12)의 수직 길이가 확장되도록 조절된다.

전력 선(power cord)은 전력 포트(202, 204)에 연결되어, 바람직하게는 벽면 소켓 또는 차단 불능 전력 공급 콘텐트(uninterruptible power supply outlet)와 같은 교류 전원(AC power source)이 포트(202, 204)에 연결되고, 배터리가 포트(202, 204)에 연결된다. 전술한 센서는 로컬 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425)에 연결될 수 있다. 기 설정된 온도 및/또는 온도 범위와 같은 동작 세팅 지점 및 파라미터는 수동으로 및/또는 자동으로 로컬 컨트롤러(425)를 통하여 설정되고, 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 통하여 자동으로 설정된다.

도 1, 2A-2B, 3A-3B, 6A-6D, 6F-6G, 7, 10 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 제거 유닛(10)을 이용하여 장비 랙이나 인클로져(110, 112)에서 공기를 배출하는 방법(500)이 단계를 포함하여 제공된다. 방법(500)은 본 발명의 실시예에 따르나 이에 한정되지는 않는다. 방법(500)의 단계는 추가되거나 삭제되거나 재배열될 수 있다.

502 단계에서, 사용자는 각 팬(25)에 대한 속도를 선택하고, 로컬 위치에서 수동으로 또는 자동으로 적어도 하나 이상의 작동 개시/작동 정지 버튼(206, 208, 210, 212)을 작동시키거나, 원격에서 로컬 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425) 및/또는 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 이용하여 팬 속도와 관련된 데이터를 선택 및/또는 입력함으로써 각 팬(25)에 대한 요청 속도를 설정한다. 선택적으로, 사용자는 로컬 상호 작용하는 프로그램 가능한 컨트롤러(425) 및/또는 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 이용하여 장비 랙이나 인클로져(110, 112)의 내부 온도, 유닛(10)의 내부 온도, 개별 컴포넌트(111) 또는 적어도 하나 이상의 컴포넌트(111) 그룹의 전력 부하, 랙이나 인클로져(110, 112)의 전체 전력 부하 및 다른 조합을 포함하는 유닛(10)의 적어도 하나 이상의 동작 파라미터와 연관된 데이터를 선택 및/또는 입력할 수 있다. 유닛(10)에 전원이 공급되어 동작하면, 장비 랙이나 인클로져(110, 112)에서 배출 공기를 끌어당기고, 장비 랙이나 인클로져(110, 112)의 외부 영역으로 배출 공기를 방출한다.

504 단계에서, 임펠러(impeller)의 링(66), 블레이드(blade) 및/또는 팬(25)의 핀(fin)(68)은 회전하여 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)에서 링(66)을 따라 공기를 흡입한다. 각 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)에서 팬(25)의 동작은 팬(25)의 내부 공간(70)으로 공기를 끌어당기는 것이다. 팬(25)에 의하여 흡입된 공기는 임펠러, 블레이드 및/또는 핀(68)에 의하여 내부 공간(70)에서 하우징 및 상위 및 하위 배출 모듈(24, 26)에 구비된 각각의 내부 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)으로 이동된다. 팬(25)의 흡입 동작은 공기 압력을 낮추고, 랙이나 인클로져(110, 112)의 배출부(120)를 따라, 특히 랙이나 인클로져(110, 112) 내부의 배출부(122)를 따라 형성된 기류 저항을 감소시킨다. 배출부(120, 122)를 따라 형성된 기류 저항을 감소시킴에 따라, 랙이나 인클로져(110, 112)의 흡입부(160) 및 배출부(120)의 사이에 존재하는 공기 압력 차가 최소화된다. 또한, 배출부(120)를 따라 형성된 기류 저항을 감소시키고, 랙이나 인클로져(110) 내부의 공기 압력 차를 최소화시키는 것은 장비 컴포넌트(111)의 내부에 배치되어 있는 냉각 팬의 최적 및/또는 효과적인 동작을 촉진시키는데, 이에 따라 냉각 팬은 랙이나 인클로져(110, 112) 및 장비 컴포넌트(111) 내부로 컴포넌트(111)의 냉각 조건을 만족할 정도의 효과적인 풍량으로 충분히 냉각된 공기를 유입시키게 된다.

506 단계에서, 팬(25)은 각각의 공기 플레넘(50A, 50B, 52A, 52B)에서 팬 배출 공기(fan-exhausted air)를 밀어내고, 공기 플레넘은 팬 배출 공기가 배출 포트(32)를 향하여 올라가도록 한다. 배출 포트(32)는 팬 배출 공기를 유닛(10) 및 랙이나 인클로져(110, 112)의 외부 영역, 예를 들면 장비실 또는 데이터 센터(300)의 주변 공기 공간 및/또는 장비실 또는 데이터 센터(300)에서 환기 시스템 또는 공기 냉각기/공조기 시스템(315)으로 공기를 순환시키는 배출 또는 회귀 공기 플레넘(312)으로 방출시킨다.

508 단계에서, 온도 센서(405, 407)과 같은 적어도 하나 이상의 센서는 주어진 시간에 유닛(10) 내부의 온도와 같은 적어도 하나 이상의 조건을 감지하고 측정하여, 적어도 하나 이상의 조건에 대하여 감지되고 측정된 값을 대표하는 출력 신호를 로컬 컨트롤러(425) 및/또는 원격 네트워크 컨트롤러(454) 중 하나로 송신한다. 로컬 컨트롤러(425) 및/또는 원격 네트워크 컨트롤러(454)는 신호를 수신하여 분석하고, 예를 들면 적어도 하나 이상의 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)의 팬 속도와 같은 적어도 하나 이상의 조건에 대한 조절이 필요한지를 감지되고 측정된 값에 기초하여 결정한다.

510 단계에서, 적어도 하나 이상의 팬 모듈(28A, 28B, 30A, 30B)의 기류 용량과 같은 적어도 하나 이상의 감지되고 측정된 조건에 대한 자동 조절을 위하여, 로컬 컨트롤러(425) 및/또는 원격 네트워크 컨트롤러(454)를 이용하여 팬 속도 출력 신호와 같은 출력 신호가 생성되어 유닛(10) 및 적어도 하나 이상의 적절한 팬(25)으로 송신된다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 메인 하우징을 포함하는 본 발명에 따른 공기 제거 유닛의 전면 투시도이다;

도 2A는 도 1에 나타난 상기 유닛에서 다중 팬 모듈을 도시한 공기 흡입부의 투시도이다;

도 2B는 도 1 및 도 2A에 보여지는 상기 유닛에서 공기 흡입 인렛링과 팬을 포함하는 팬 모듈의 컴포넌트를 도시하는 공기 흡입부의 투시도이다;

도 3A는 도 2A 및 도 2B에 보여지는 상기 유닛의 단면 투시 측면도이다.

도 3B는 분리된 상위 및 하위 백 패널과 도 2A 및 2B에 보여진 각 공기 흡입 인렛링을 구비한, 도 1과 도 2A 및 2B에 보여지는 상기 유닛의 공기 흡입부의 평면도이다.

도 4는 도 2A 및 2B에 보여지는 상기 유닛의 측단면도이다.

도 5A는 팬에 부착된, 도 2A 및 2B에 보여지는 공기 흡입 인렛링의 공기 흡입부의 전면 투시도이다.

도 5B는 분리된 공기 흡입 인렛링을 구비한, 도 5A에 보여지는 상기 팬의 공기 흡입부의 전면 투시도이다.

도 5C는 공기 흡입 인렛링을 구비한, 도 5B에 보여지는 상기 팬의 후면도이다.

도 6A는 본 발명에 따른 프레임 어셈블리의 전면 투시도이다.

도 6B는 도 1, 도 2A 및 2B에 보여지는 상기 유닛을 구비한, 도 6A에 보여지는 프레임 어셈블리의 전면 투시도이다.

도 6C는 상기 프레임 어셈블리의 일부분 및 도 6B에 보여지는 상기 유닛의 일부분의 전면 투시도이다.

도 6D는 상기 유닛에 부착된 블랭킹 패널을 구비한, 도 6B에 보여지는 상기 프레임 어셈블리와 상기 유닛의 전면 투시도이다.

도 6E는 폐쇄 상태의 상기 유닛을 구비한, 도 6B 및 6D에 보여지는 상기 프레임 어셈블리와 상기 유닛의 전면 투시도이다.

도 6F는 개방 상태의 상기 유닛을 구비한 표준 용적의 랙 또는 린클로져에 부착된, 도 6D의 상기 프레임 어셈블리 및 유닛의 전면 투시도이다.

도 6G는 개방 상태의 상기 유닛을 구비한 비표준 용적의 랙 또는 인클로져에 부착된, 도 6D에 보여진 상기 프레임 어셈블리 및 상기 유닛의 전면 투시도이다.

도 7은 도 1, 2A, 2B, 6D에 보여지는 상기 유닛의 일부분과, 상기 랙에 설치되어 개방 상태에 있는 상기 유닛을 구비한 도 6F 및 6G에 보여지는 상기 랙의 일부분의 측단면도이다.

도 8A는 폐쇄 상태에 있는 상기 유닛과 상기 유닛에 부착된 두 개의 배출 공기 덕트를 구비한, 도 6F 및 6G에 보여지는 상기 프레임 어셈블리와 유닛의 전면 투시도이다.

도 8B는 개방 상태에 있는 상기 유닛을 구비한 도 8A에 보여지는 상기 프레 임 어셈블리 및 상기 유닛의 전면 투시도이다.

도 9는 회귀(return) 또는 배출 공기 플레넘에 연결된 배출 공기 덕트 또는 플레넘에 부착된, 도 1 및 2A 및 2B에 보여진 상기 유닛의 측단면도이다.

도 10은 네트워크 컨트롤러를 포함하는 제어 장치의 개략도를 포함하는, 도 6F 및 6G에 보여진 상기 랙과 상기 유닛의 측단면도이다.

도 11은 장비실이나 데이터 센터 내부에 위치한 다중 유닛에 적용되는, 도 10에 보여지는 상기 제어 장치의 개략도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 추가 팬 모듈을 포함하는 공기 제거 유닛의 측 단면도이다.

도 13은 냉각 공기 시스템과 결합된, 도 6F 및 6G에 보여진 상기 랙과 상기 유닛의 측 단면도이다.

도 14는 도 6F 및 6G 및 도 12에 보여진 상기 유닛을 사용한 공기 제거의 방법을 나타내는 블록도이다.

Claims (26)

1. 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛에 있어서,

   전면 패널, 상위 백 패널, 하위 백 패널, 상기 전면 패널 뒤에 위치하는 하위 배출 모듈 전면 패널 및 두 개의 측벽을 가지는, 내부 챔버를 정의하는 하우징;

   상기 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 제1 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하는, 상기 상위 백 패널과 제거 가능하게 설치되는 적어도 하나의 상위 팬 모듈을 포함하고, 상기 내부 챔버 안에 배치되는, 상위 배출 모듈;

   상기 하위 배출 모듈 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 하위 백 패널에 의해 정의되는 제2 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하는, 상기 하위 백 패널과 제거 가능하게 설치되는 적어도 하나의 하위 팬 모듈을 포함하고, 상기 상위 배출 모듈 아래 상기 내부 챔버 안에 배치되고, 상기 하위 백 패널 및 상기 하위 배출 모듈 전면 패널은 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 일반적으로 수직인 면에 대해서 상기 상위 팬 모듈의 폭(width)을 수용하기 위해 예각을 형성하는 평행 면을 따라서 연장되는, 하위 배출 모듈; 및

   상기 상위 팬 모듈에 대해 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 놓여진 상기 하위 팬 모듈을 구비한 상기 공기 제거 유닛의 깊이를 따라 적층된 형태로 배치된 상기 상위 배출 모듈 및 상기 하위 배출 모듈을 포함하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
2. 제1 항에 있어서,

   각 팬은, 상기 공기 제거 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져의 배출부에 탑재되는 경우에 각 팬의 공기 흡입부가 상기 장비 랙 또는 인클로져의 내부와 유체 소통(fluid communication) 상태가 되도록 배치되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 하우징은, 상기 공기 제거 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져에 설치되는 경우에 상기 공기 제거 유닛이 상기 장비랙 또는 인클로져의 적어도 입구 부분을 형성하도록 구성되고 배열되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 하우징은, 상기 장비 랙 또는 인클로져에 제거 가능하도록 연결된 제1 측면을 따라 구성됨으로써 상기 공기 제거 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져로부터 상기 제1 측면을 따라 문 열림 방식으로 피봇(pivot)할 수 있게 하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 장비랙 또는 인클로져에 제거 가능하게 연결되도록 구성되고 배열되며, 상기 공기 제거 유닛을 수용하여 고정할 수 있게 구성되고 배열되는 프레임 어셈블리를 더 포함하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 프레임 어셈블리는, 상기 하우징의 제1 측면에 제거 가능하게 연결된 제1 측면을 따라 구성되고, 상기 프레임 어셈블리는, 상기 하우징에 연결되어 상기 공기 제거 유닛이 상기 장비 랙 또는 인클로져로부터 문 열림 방식으로 피봇(pivot)할 수 있게 하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
7. 제6 항에 있어서, 상기 프레임 어셈블리의 상기 제1 측면은, 힌지 수단을 통하여 상기 하우징의 상기 제1 측면에 연결되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
8. 제5 항에 있어서,

   상기 프레임 어셈블리는, 한 쌍의 인접한 병렬 수직 멤버를 포함하는데, 각 병렬 멤버는 텔레스코피컬하게(telescopically) 확장하거나 수축하여 상기 프레임 어셈블리의 높이를 조절할 수 있도록 구성되어 배열되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
9. 제5 항에 있어서,

   상기 프레임 어셈블리는, (i) 표준 용적인 19 인치 또는 23 인치 랙, 및 (ii) 비표준 용적인 랙 또는 인클로져 중의 적어도 하나에 연결되어 구성되도록 폭을 정의하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
10. 제1 항에 있어서,

    상기 공기 제거 유닛이 상기 공기 제거 유닛으로부터의 배출 공기 손실을 최소화하도록 상기 장비 랙이나 인클로져에 설치되는 경우에, 상기 공기 제거 유닛의 바닥 부분에 제거 가능하게 연결되며 상기 공기 제거 유닛 하부에 배치된 노출 영역을 채우도록 구성되어 배열된 블랭킹 패널을 더 포함하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
11. 제1 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 내부 공기 플레넘은, 상기 공기 제거 유닛의 상부를 따라 정의된 배출 포트로 종결되도록 구성되어 배열된, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
12. 제1 항에 있어서,

    상기 제1 내부 공기 플레넘 및 제2 내부 공기 플레넘 각각은,

    상응하는 상위 배출 모듈 및 하위 배출 모듈 내부에 구성되고 배열됨으로써, 상기 제1 내부 공기 플레넘 및 상기 제2 내부 공기 플레넘의 각각이 팬에서 배출되는 공기를 동일하게 차단하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
13. 제1 항에 있어서,

    상기 상위 팬 모듈은, 공기를 흡입하고 상기 흡입된 공기를, (i) 상기 하위 팬 모듈이 공기를 흡입하여 상기 제2 내부 공기 플레넘으로 강제 전송하는 비율과 동일한 비율 및 (ii) 상기 하위 팬 모듈이 공기를 흡입하여 상기 제2 내부 공기 플레넘으로 강제 전송하는 비율에 따라 가변적인 비율 중의 적어도 하나의 비율로, 상기 제1 내부 공기 플레넘으로 강제 전송하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
14. 제1 항에 있어서,

    상기 상위 팬 모듈의 팬 및 상기 하위 팬 모듈의 팬 중의 적어도 하나가 컨트롤러에 효과적으로 결합되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
15. 제14 항에 있어서,

    상기 컨트롤러는 상기 팬의 속력을 제어하도록 구성되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
16. 제15 항에 있어서, 상기 팬은 가변 속력으로 동작하도록 구성되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
17. 제16 항에 있어서,

    상기 컨트롤러는 상기 공기 제거 유닛의 하나 이상의 동작 파라미터들에 대응하여 상기 팬의 가변 속력을 조절하도록 구성되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
18. 제15 항에 있어서,

    상기 컨트롤러는, (i) 하나 이상의 주어진 시간에 결정된 상기 공기 제거 유닛 내부의 하나 이상의 온도; (ii) 하나 이상의 주어진 시간에 결정된 상기 장비 랙이나 인클로져 내부의 하나 이상의 온도; 및 (iii) 하나 이상의 주어진 시간에 결정된 상기 장비 랙이나 인클로져의 하나 이상의 전력 부하 중의 적어도 하나에 대응하여 상기 팬 속력을 조절하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
19. 제14 항에 있어서,

    상기 컨트롤러는, 네트워크를 통해 네트워크 컨트롤러에 효과적으로 연결되며, 상기 공기 제거 유닛의 하나 이상의 동작 파라미터들에 연관된 상기 네트워크 컨트롤러에게 정보를 제공하도록 구성되는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
20. 제19 항에 있어서,

    상기 네트워크 컨트롤러는, 상기 컨트롤러 및 상기 상위 또는 하위 팬 모듈 중의 적어도 하나에게 하나 이상의 제어 신호를 제공하도록 구성됨으로써, 상기 공기 제거 유닛의 하나 이상의 동작 파라미터들을 제어하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
21. 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛에 있어서,

    전면 패널, 상위 백 패널, 하위 백 패널, 상기 전면 패널 뒤에 위치하는 하위 배출 모듈 전면 패널 및 두 개의 측벽을 가지는, 내부 챔버를 정의하는 하우징;

    상기 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 제1 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하고, 상기 상위 백 패널과 제거 가능하게 설치되고, 상기 내부 챔버 안에 배치되는, 적어도 하나의 상위 팬 모듈;

    상기 하위 배출 모듈 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 하위 백 패널에 의해 정의되는 제2 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하고, 상기 하위 백 패널과 제거 가능하게 설치되고, 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈 아래 상기 내부 챔버 안에 배치되고, 상기 하위 백 패널 및 상기 하위 배출 모듈 전면 패널은 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 일반적으로 수직인 면에 대해서 상기 상위 팬 모듈의 폭을 수용하기 위해 예각을 형성하는 평행 면을 따라서 연장되는, 적어도 하나의 하위 팬 모듈; 및

    상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈의 공기 흡입부가 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈의 공기 흡입부에 대해 상대적으로 오프셋(offset) 방향에 위치하도록, 상기 공기 제거 유닛의 깊이에 따라 적층된 형태로 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈과 결합되고 있는 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈을 포함하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
22. 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛에 있어서,

    전면 패널, 상위 백 패널, 하위 백 패널, 상기 전면 패널 뒤에 위치하는 하위 배출 모듈 전면 패널 및 두 개의 측벽을 가지는, 내부 챔버를 정의하는 하우징;

    상기 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 제1 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하고, 각각 상기 상위 백 패널과 제거 가능하게 설치되고, 상기 공기 제거 유닛의 폭을 따라 서로 인접하여 배치되고, 상기 내부 챔버에 위치하는 제1 및 제2 상위 팬 모듈;

    상기 하위 배출 모듈 전면 패널에 의해 정의되는 하위 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하고, 각각 상기 하위 백 패널과 제거 가능하게 설치되고, 상기 공기 제거 유닛의 폭을 따라 서로 인접하여 배치되고, 상기 하위 백 패널 및 상기 하위 배출 모듈 전면 패널은 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 일반적으로 수직인 면에 대해서 상기 상위 팬 모듈의 폭을 수용하기 위해 예각을 형성하는 평행 면을 따라서 연장되고, 상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈의 아래에 있는 상기 내부 챔버에 배치되는 제1 및 제2 하위 팬 모듈;

    상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈에 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 위치한 상기 제1 및 제2 하위 팬 모듈을 구비한 상기 공기 제거 유닛의 깊이를 따라 적층된 형태로 깊숙히 배치된 상기 제1 및 제2 상위 팬 모듈 및 상기 제1 및 제2 하위 팬 모듈을 포함하는, 장비 랙 또는 인클로져로부터 배출 공기를 제거하기 위한 공기 제거 유닛.
23. 배출 공기가 흘러나오는 장비 랙이나 인클로져의 일부분에 탑재될 수 있도록, 그리고 공기 제거 유닛과 상기 장비 랙 또는 상기 인클로져의 내부 사이의 유체 소통을 제공할 수 있도록 구성되고 배열되는 공기 제거 유닛으로서,

    i) 전면 패널, 상위 백 패널, 하위 백 패널, 상기 전면 패널 뒤에 위치하는 하위 배출 모듈 전면 패널 및 두 개의 측벽을 가지는 하우징의 내부 챔버 내부에 배치되고, 상기 상위 백 패널과 제거 가능하게 설치되고, 상기 하우징의 꼭대기에 정의된 배출 포트로 확장되는 제1 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하고, 상기 제1 내부 공기 플레넘은 상기 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는, 적어도 하나의 상위 팬 모듈;

    ii) 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈 아래의 상기 내부 챔버 내부에 배치되고, 상기 하위 백 패널과 제거 가능하게 연결되고, 상기 제1 내부 공기 플레넘은 상기 배출 포트로 확장되고, 상기 하위 배출 모듈 전면 패널, 상기 측벽들 및 상기 하위 백 패널에 의해 정의되는 제2 내부 공기 플레넘과 결합된 팬을 포함하고, 상기 하위 백 패널 및 상기 하위 배출 모듈 전면 패널은 상기 상위 백 패널에 의해 정의되는 일반적으로 수직인 면에 대해서 상기 상위 팬 모듈의 폭을 수용하기 위해 예각을 형성하는 평행 면을 따라서 연장되는, 적어도 하나의 하위 팬 모듈;

    (iii) 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈의 공기 흡입부가 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈의 공기 흡입부에 상대적으로 오프셋(offset) 방향으로 위치하도록, 상기 공기 제거 유닛의 깊이를 따라 적층된 형태로 상기 적어도 하나의 상위 팬 모듈과 결합되는 상기 적어도 하나의 하위 팬 모듈을 포함하는 공기 제거 유닛; 및

    상기 배출 포트와 결합되며, 상기 제1 및 제2 내부 공기 플레넘으로부터 배출 공기를 유입받고 상기 배출 공기를 상기 공기 제거 유닛의 외부 영역으로 운반할 수 있도록 구성되는 외부 배출 덕트를 포함하는, 장비 랙 또는 장비 인클로져로부터 공기를 배출하는 시스템.
24. 제23 항에 있어서,

    상기 외부 배출 덕트는, 공기 조절 시스템과 유체 소통 상태에 있는 회귀 공기 플레넘을 포함하며, 상기 장비 랙이나 인클로져가 위치한 장비실 또는 데이터 센터로 되돌아오기 전에 냉각을 위한 공기 조절 시스템으로 상기 배출 공기를 직접 보내도록 구성되는, 장비 랙 또는 장비 인클로져로부터 공기를 배출하는 시스템.
25. 제24 항에 있어서,

    상기 공기 조절 시스템은, 60°F 내지 70°F의 온도 범위로 상기 배출 공기를 냉각시키는, 장비 랙 또는 장비 인클로져로부터 공기를 배출하는 시스템.
26. 제23 항에 있어서,

    상기 외부 배출 덕트는, 환풍 시스템과 유체 소통 상태에 있는 배출 공기 플레넘을 포함하며, 상기 장비 랙 또는 인클로져가 위치한 장비실 또는 데이터 센터로부터 제거를 위한 상기 환풍 시스템으로 상기 배출 공기를 직접 보내도록 구성되는, 장비 랙 또는 장비 인클로져로부터 공기를 배출하는 시스템.

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