KR101694570B1 - 전자 장치용 수동 냉각식 인클로저 시스템 및 방법 - Google Patents

전자 장치용 수동 냉각식 인클로저 시스템 및 방법 Download PDF

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마리오 이. 파쿠스
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사이버 테크놀로지스, 엘엘씨.
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Abstract

전자 기기를 수동 냉각시키는 기구가 개시된다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 적어도 하나의 캐비닛에 열적으로 결합되도록 구성된 적어도 하나의 히트 싱크를 포함한다. 적어도 하나의 캐비닛이 적어도 하나의 히트 싱크에 열적으로 결합된 때, 적어도 하나의 히트 싱크는 적어도 하나의 캐비닛으로부터 열을 끌어낸다.

Description

전자 장치용 수동 냉각식 인클로저 시스템 및 방법{PASSIVE COOLING ENCLOSURE SYSTEM AND METHOD FOR ELECTRONICS DEVICES}
관련 특허 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 2009년 6월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/488,818호의 일부 계속인, 2010년 3월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/716,888호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 전반적으로 수동 냉각(passive cooling) 분야에 관한 것으로, 특히 전자 장치의 수동 냉각에 관한 것이다.
종래의 전자 장치 냉각 기술은 전형적으로 전자 장치로부터 열을 제거하기 위하여 강제 공냉 방법을 사용한다. 더 최근에는, 수냉 및 상(phase) 냉각 시스템과 같은 진보된 냉각 방법이 탐구되었다. 그러나, 예를 들어 전자 장치에서의 이들 시스템의 사용으로부터 발생하는 설치 및 유지보수에 관한 많은 문제가 있다.
대부분의 기존 시스템은 강제 공냉 방법, 즉 팬(fan)에 의존한다. 기존 시스템에서, 프로세서 및 다른 내부 구성요소를 냉각시키기 위하여 팬이 사용된다. 팬은 다수의 결함을 겪는다. 예를 들어, 팬은 상당한 물리적 공간을 필요로 하고, 높은 RPM으로 인해 소음이 크고, 상당한 환기 공간을 필요로 하며, 열을 제거하기 위해 작동함에 따라 열을 발생시키고, 작동하기 위해 막대한 양의 전력을 소비한다. 부가적으로, 일부 경우에 대부분의 팬을 만드는 제조 공정이 팬의 블레이드의 온도가 증가함에 따라 재활성화될 수 있는 유해한 산업용 화학물질을 사용함으로써, 이들 화학물질을 노출된 환경으로 방출할 수 있다. 따라서, 팬-기반의 시스템을 작동시키는 것과 관련된 잠재적인 건강 및 환경 문제뿐만 아니라 고비용 문제가 있다. 종종, 데이터 센터는, 필요하지만 비효율적인 냉각 시스템을 책임지기 위하여, 필요한 것보다 더 많은 와트량(wattage)을 위해 설계된다. 게다가, 팬-기반의 시스템은 먼지의 축적, 모터 기능불량 또는 연소로 인해 고장나기 쉽고, 따라서 작동 및 유지보수 비용이 증가한다. 과열이 발생한 때, 구성요소는 회복불가능한 손상, 증가하는 비용, 전력 소비 및 환경 영향을 겪는다.
액체 냉각 시스템은 2개의 시스템이 하나로 되어 있다. 액체 냉각 시스템은 전자 장치의 구성에 따라 액체 냉각 시스템의 냉각 용량이 크게 제한된다. 액체 냉각 시스템은 라디에이터(radiator)와 같은 열교환기를 필요로 한다. 결과로서, 액체 냉각 시스템은 라디에이터 및 열교환기에 부착되지 않은 다른 구성요소들을 냉각시키기 위하여 팬을 여전히 필요로 하고, 따라서 여전히 팬에 의존하는 잠재적으로 위험하고 비용이 많이 드는 액체 냉각 시스템이 강제 공냉 시스템의 비효율성을 대신한다. 액체 냉각 시스템은 상당한 물리적 공간을 필요로 하고, 복잡하며, 라디에이터 팬으로 인해 소음이 크고, 상당한 환기 공간을 필요로 하며, 열을 감소시키기 위해 작동함에 따라 열을 발생시키고, 작동 및 유지하기 위하여 막대한 양의 전력을 소비한다. 최종 사용자는 액체 냉각 시스템을 설정하고 유지하기 위하여 상당한 시간과 노력을 기울여야 한다.
더욱이, 전자 기기와의 냉각 액체의 근접은 잠재적인 안전상의 위험이다. 구성요소들이 많은 열을 발생시키기 때문에, 일반적으로 사용되는 튜빙(tubing)은 끊임없이 팽창 및 수축하여, 튜브가 고장나게 하여 냉각 용액을 누설하게 하는데, 이는 전기 단락 및 회복할 수 없는 내부 손상을 초래할 수 있다.
상 냉각은 전자 기기를 냉각시키기 위해 압축기 시스템의 사용을 수반한다. 상 냉각은 전형적으로 CPU만을 냉각시켜서, 다른 구성요소들을 냉각시키기 위해 팬이 여전히 필요하게 된다. 팬 및 압축기는 상당한 양의 소음을 내고, 광범한 유지보수를 필요로 하며, 상당한 양의 전력을 소비한다. 상 냉각 시스템의 작동은 고도의 기술적 숙련성을 필요로 한다.
따라서, 개선된 냉각 시스템 및 기술이 필요하게 된다.
대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구에 관한 것이다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 적어도 하나의 캐비닛(cabinet)에 열적으로 결합되도록 구성된 적어도 하나의 히트 싱크(heat sink)를 포함한다. 적어도 하나의 캐비닛이 적어도 하나의 히트 싱크에 열적으로 결합된 때, 적어도 하나의 히트 싱크는 적어도 하나의 캐비닛으로부터 열을 끌어낸다.
다른 대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 전자 구성요소로부터의 열을 크래들(cradle)을 통해 적어도 하나의 히트 파이프(heat pipe)로 끌어내는 단계를 포함한다. 열은 적어도 하나의 히트 파이프로부터 브릿지 플레이트(bridge plate)를 통해 적어도 하나의 히트 싱크로 끌어내질 수 있다. 열은 소산될 수 있다.
도 1은 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 시스템의 사시도이다.
도 2는 대표적인 실시예에 따른, 도 1의 수동 냉각식 시스템의 분해도이다.
도 3은 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 수동 냉각식 시스템의 평면도이다.
도 4는 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 장치 모듈의 사시도이다.
도 5a 내지 도 5f는 대표적인 실시예에 따른 대표적인 히트 파이프 토폴로지(topology)의 다이어그램(diagram)이다.
도 6은 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 히트 파이프 조립체의 분해도이다.
도 7은 대표적인 실시예에 따른, 도 6의 브릿지 플레이트의 다이어그램이다.
도 8은 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 프로세서 히트 파이프 조립체의 사시도이다.
도 9는 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 인클로저(enclosure) 시스템의 사시도이다.
도 10은 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 수동 냉각식 인클로저 시스템의 정면도이다.
도 11은 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 수동 냉각식 인클로저 시스템의 평면도이다.
도 12는 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 수동 냉각식 인클로저 시스템의 측면도이다.
도 13은 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 캐비닛의 내부의 평면도이다.
도 14는 대표적인 실시예에 따른, 후방 히트 싱크를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템의 평면도이다.
도 15는 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 인클로저 시스템 구성의 평면도이다.
도 16은 대표적인 실시예에 따른, 도 15의 수동 냉각식 인클로저 시스템 구성의 정면도이다.
도 17은 대표적인 실시예에 따른 서버 룸(server room)의 평면도이다.
도 18은 대표적인 실시예에 따른, 도 17의 서버 룸의 측면도이다.
도 19는 대표적인 실시예에 따른, 다양한 대안적인 구성을 갖는 서버 룸의 평면도이다.
도 20은 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 인클로저 시스템의 사시도이다.
도 21은 대표적인 실시예에 따른, 도 20의 수동 냉각식 인클로저 시스템의 전방 사시도이다.
도 22는 대표적인 실시예에 따른 열 접합부(thermal joint)의 평면도이다.
도 23은 대표적인 실시예에 따른, 도 22의 열 접합부의 측면도이다.
도 24는 대표적인 실시예에 따른, 보호형 히트 파이프의 평면도이다.
도 25는 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 시스템의 일부분의 평면도이다.
도 26은 대표적인 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 평면도이다.
전자 장치용 수동 냉각식 인클로저 시스템 및 방법이 설명된다. 이하의 설명에서, 설명의 목적을 위하여, 본 발명의 대표적인 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 구체적인 상세 사항이 기술된다. 그러나, 대표적인 실시예들이 이러한 구체적인 상세 사항없이 실시될 수 있음이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 도면은 축척대로 된 것은 아니다. 다른 경우에, 대표적인 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위하여 잘 알려진 구조물 및 장치가 단순화된 형태로 도시된다.
도 1을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 시스템(100)의 사시도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 수동 냉각식 시스템(100)은 랙-장착 섀시(rack-mount chassis)로서 구성된다. 수동 냉각식 시스템(100)은 전방 패널(110), 드라이브 베이(drive bay)(120), 커버(cover)(130), 히트 싱크(140), 충전재 스트립(filler strip)(150), 및 매체 드라이브(media drive)(160)를 포함한다. 전방 패널(110)은 수동 냉각식 시스템(100)을 랙(도시되지 않음)에 장착하기 위한 구멍(113)을 포함한다. 랙은 48.3 cm(19 인치) 랙, 58.4 cm(23 inch) 랙, 하프(half) 랙, 또는 임의의 다른 크기 또는 깊이의 랙일 수 있다. 마찬가지로, 랙이 아닌(non-rack) 구성이 가능하다. 부가적으로, 구멍(113)은 신속 연결체, 레일(rail), 또는 다른 체결구(fastener)를 포함할 수 있다. 전방 패널(110)은 수동 냉각식 시스템(100)을 이동시키기 위한 손잡이(115)와, 드라이브 베이(120)를 덮는 베이 도어(125)를 고정하기 위한 래치(latch)(111)를 또한 포함한다. 매체 드라이브(160)는 예를 들어 컴팩트 디스크(CD) 버너 또는 테이프 드라이브일 수 있다.
수동 냉각식 시스템(100)은 임의의 높이 또는 깊이일 수 있다. 특히, 드라이브 베이(120)는 1 유닛, 2 유닛, 4 유닛, 8 유닛, 또는 16 유닛 베이일 수 있다. 베이는 수평 또는 수직과 같은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 부가적으로, 수동 냉각식 시스템(100)은 이동식 매체 드라이브, 키보드, 디스플레이, 마우스 또는 조이스틱과 같은 다른 입력 장치를 포함할 수 있다. 대안적으로, 수동 냉각식 시스템(100)은 프로그래밍가능한 논리 제어기 섀시(programmable logic controller chassis), 블레이드(blade) 섀시, VME버스형(VMEbus-type) 인클로저, PCI형 인클로저, 컴팩트PCI형 인클로저, 서버, 또는 모듈형 베이 및/또는 서브-베이를 갖는 임의의 다른 전자 장치일 수 있다. 수동 냉각식 시스템(100)은 또한 데스크탑 컴퓨터, 타워 컴퓨터, 디스플레이가 통합된 올-인-원(all-in-one) 시스템, 전기 기구(appliance), 또는 랩탑과 같은 모바일 플랫폼일 수 있다.
도 2를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 1의 수동 냉각식 시스템(100)의 분해도가 도시되어 있다. 수동 냉각식 시스템(100)은 전방 패널(110), 커버(130), 히트 싱크(140), 충전재 스트립(150), 및 매체 드라이브(160)를 포함한다. 전방 패널(110)은 손잡이(115)와, 드라이브 베이를 덮는 베이 도어(125)를 고정하기 위한 래치(111)를 포함한다. 수동 냉각식 시스템(100)은 또한 히트 파이프 조립체(210), 장치 모듈(220), 프로세서 히트 파이프 조립체(230), 마더보드(260), 도터보드(250), 바닥부(270), 및 후방 패널(280)을 포함한다. 전방 패널(110), 커버(130), 히트 싱크(140), 충전재 스트립(150), 바닥부(270), 및 후방 패널(280)은 수동 냉각식 시스템(100)의 인클로저를 구성한다.
장치 모듈(220)은 크래들 조립체 및 전자 구성요소를 포함한다. 바람직하게는, 전자 구성요소는 하드 드라이브와 같은 핫-스왑 가능한(hot-swappable) 비휘발성 저장 장치이다. 대안적으로, 전자 구성요소는 임의의 전자 장치, 예를 들어 3.5" 하드 드라이브, 2.5" 하드 드라이브, 5.25" 드라이브, 광 드라이브, 테이프 드라이브, SSD(solid state drive), 카드 리더(card reader), 메모리 뱅크(memory bank), 자기 메모리 뱅크(magnetic memory bank), 통신 모듈, 도터보드, 센서 모듈, 또는 입력/출력 모듈일 수 있다. 전자 구성요소는 크래들 조립체에 열적으로 결합된다. 크래들 조립체는 전자 구성요소로부터 열을 끌어낸다. 수동 냉각식 시스템(100)은 복수의 장치 모듈을 포함할 수 있다. 크래들 조립체는 이하에서 더 상세히 설명되는 클램핑 또는 고정 메커니즘을 또한 포함할 수 있다.
장치 모듈(220)은 크래들 조립체를 통해 히트 파이프 조립체(210) 상에 제거가능하게 장착된다. 장치 모듈(220)은 히트 파이프 조립체(210)에 열적으로 결합된다. 히트 파이프 조립체(210)는 히트 싱크(140) 및 충전재 스트립(150)에 열적으로 결합된다. 히트 파이프 조립체(210)는 장치 모듈(220)로부터 열을 끌어낸다. 히트 싱크(140)는 히트 파이프 조립체(210)로부터 열을 끌어낸다. 2개의 별개의 단편(piece)들이 만나는 열 커플링 각각은 결합부의 열 특성을 향상시키기 위하여 써멀 컴파운드(thermal compound)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 히트 파이프 조립체(210), 히트 싱크(140) 및 충전재 스트립(150)은 열적으로 연속인 하나의 단편일 수 있다. 히트 파이프 조립체(210)는 또한 전자 구성요소를 위한 전기 접속부를 포함할 수 있다. 히트 파이프 조립체(210)는 이하에서 더 상세히 설명된다.
장치 모듈(220)의 전자 구성요소는 마더보드(260)에 전기 접속된다. 마더보드(260)는 예를 들어 비디오 카드, 이더넷 카드, 프로세서 카드, 또는 임의의 다른 컴퓨터 카드일 수 있는 도터보드(250)를 또한 포함할 수 있다. 마더보드(260)는 장치 모듈(220) 및 도터보드(250)를 제어한다. 마더보드(260)는 수동 냉각식 시스템(100)이 장착되는 랙을 통해 급전될 수 있다. 마더보드(260)는 프로세서 히트 파이프 조립체(230)에 의해 히트 싱크(140)에 열적으로 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 대안적으로, 마더보드(260) 및 도터보드(250)의 다른 장치, 예를 들어 전원이 또한 히트 싱크(140)에 열적으로 결합될 수 있다. 유리하게는, 수동 냉각식 시스템(100)은 팬 또는 액체 냉각 시스템의 사용 없이 그리고 추가적인 전력 또는 비용이 많이 드는 유지보수에 대한 필요 없이 장치 모듈(220) 및 마더보드(260)의 프로세서에 효과적인 냉각을 제공한다.
도 3을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 수동 냉각식 시스템(100)의 평면도가 도시되어 있다. 블록 화살표는 열이 이동할 수 있는 주 열경로(main thermal path)를 나타낸다. 수동 냉각식 시스템(100)은 전방 패널(110), 히트 싱크(140), 충전재 스트립(150), 히트 파이프 조립체(210), 장치 모듈(220), 프로세서 히트 파이프 조립체(230), 마더보드(260), 메모리 모듈(310), 및 전원 히트 파이프 조립체(320)를 포함한다.
장치 모듈(220)이 열을 발생시킴에 따라, 히트 파이프 조립체(210)는 드라이브 모듈(220)로부터 열을 끌어낸다. 충전재 스트립(150)은 히트 파이프 조립체(210)로부터 열을 끌어낸다. 마지막으로, 히트 싱크(140)는 충전재 스트립(150)으로부터 열을 끌어내고 열을 주변 대기 중으로 소산시킨다. 따라서, 히트 싱크(140), 충전재 스트립(150), 히트 파이프 조립체(210) 및 장치 모듈(220)은 개방 루프 냉각 시스템을 형성한다.
마더보드(260)의 프로세서(도시되지 않음)가 열을 발생시킴에 따라, 프로세서 히트 파이프 조립체(230)는 프로세서로부터 열을 끌어낸다. 히트 싱크(140)는 프로세서 히트 파이프 조립체(230)로부터 열을 끌어낸다. 마찬가지로, 마더보드(260)의 전원(도시되지 않음)이 열을 발생시킴에 따라, 전원 히트 파이프 조립체(320)는 프로세서로부터 열을 끌어낸다. 히트 싱크(140)는 전원 히트 파이프 조립체(320)로부터 열을 끌어낸다. 일부 경우에, 구성요소들은 추가의 냉각을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 메모리 모듈(310)은 주변 대기에 의해 냉각될 수 있다. 유리하게는, 수동 냉각식 시스템(100)은 팬 또는 액체 냉각 시스템의 사용 없이 장치 모듈(220), 프로세서 및 전원에 효과적인 냉각을 제공한다.
도 4를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 장치 모듈(220)의 사시도가 도시되어 있다. 장치 모듈(220)은 크래들 조립체(410) 및 전자 구성요소(420)를 포함한다. 전자 구성요소(420)는 크래들 조립체(410)에 체결된다. 전자 구성요소(420)는 전술된 하드 디스크 드라이브와 같은 비휘발성 저장 장치일 수 있다. 크래들 조립체(410)는 써멀 싱크 및 전자 구성요소(420)용 도킹 메커니즘 둘 모두일 수 있다. 크래들 조립체(410)는 금속, 또는 임의의 열전도성 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 크래들 조립체(410)는 알루미늄 또는 구리 합금으로 만들어진다. 크래들 조립체(410)는 기계가공, 주조 또는 압출될 수 있다. 열 확산기(heat spreader)가 크래들 조립체(410) 내에 매설될 수 있다. 전자 구성요소(420)와 크래들 조립체(410) 사이의 공간에 써멀 컴파운드가 도포될 수 있다.
크래들 조립체(410)는 히트 파이프 도관(430)을 포함한다. 크래들 조립체(410)는 히트 파이프 도관(430)과 부합하는 히트 파이프 상에 도킹된다. 크래들 조립체(410)는 하나 또는 복수의 히트 파이프 도관(430)을 가질 수 있다. 히트 파이프 도관(430)은 전자 구성요소(420)의 어느 쪽에도 배치된다. 대안적으로, 히트 파이프 도관(430)은 전자 구성요소(420)의 주 열원 부근에 위치될 수 있다. 히트 파이프 도관(430)은 응용에 따라 직경이 3.8 cm(1.5 인치) 이하일 수 있지만, 더 큰 도관이 또한 가능하다. 예를 들어, 히트 파이프 도관(430)은 직경이 3.8 cm(1.5 인치) 내지 0.6 cm(0.25 인치)의 범위일 수 있다. 부가적으로, 히트 파이프 도관(430) 각각은 상이한 크기일 수 있다. 예를 들어, 인클로저의 중심을 향해 위치된 히트 도관/히트 파이프는 인클로저의 외부를 향해 위치된 히트 도관/히트 파이프보다 더 클 수 있다. 히트 파이프 도관(430)은 히트 파이프 도관(430)의 크기를 변경하기 위해 사용될 수 있는 클램핑 슬롯(440)을 포함한다.
클램핑 슬롯(440)은 클램핑 메커니즘(450)과 연관된다. 클램핑 레버(460)를 누르면, 클램핑 메커니즘(450)이 클램핑 슬롯(440)을 폐쇄함으로써, 히트 파이프 도관(430)을 조인다. 클램핑 작용은 크래들 조립체(410)와 그의 연관된 히트 파이프 사이에서 보다 양호한 열 커플링을 생성한다. 부가적으로, 클램핑 작용은 크래들 조립체(410)가 움직일 수 없고 열 연속성을 유지할 수 있도록 크래들 조립체(410)를 히트 파이프에 체결한다. 따라서, 크래들 조립체(410)는 신속하게 제거 및 대체될 수 있다. 대안적으로, 많은 다른 클램핑 및/또는 부착 메커니즘이 가능하다.
도 5a 내지 도 5f를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 대표적인 히트 파이프 토폴로지의 다이어그램이 도시되어 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(510)는 원형일 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(520)는 크래들 조립체(525)의 측부 내로 가압되는 핑거(finger)를 가질 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(530)는 표면적을 증가시키도록 핀(fin)을 가질 수 있다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(540)는 사각형일 수 있고 크래들 조립체(547)와 별개의 누름대(batten)(545) 사이에서 가압될 수 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(550)는 삼각형일 수 있다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(560)는 원형일 수 있고 크래들 조립체(567)와 별개의 누름대(565) 사이에서 가압될 수 있다.
도 6을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 히트 파이프 조립체(210)의 분해도가 도시되어 있다. 히트 파이프 조립체(210)는 브릿지 플레이트(610), 백플레인(back plane) 인쇄 회로 기판(PCB)(620), 및 히트 파이프(630)를 포함한다. 히트 파이프(630)는 백플레인 PCB(620)를 통해 브릿지 플레이트(610)에 결합된다. 브릿지 플레이트(610)는 나사(655)에 의해 충전재 스트립(150)에 결합된다. 브릿지 플레이트(610)와 충전재 스트립(150) 사이의 공간에 써멀 컴파운드가 도포될 수 있다.
브릿지 플레이트(610)는 써멀 싱크 및 장치 모듈(220)용 도크 둘 모두일 수 있다. 브릿지 플레이트(610)는 금속 또는 임의의 열전도성 재료로 만들어질 수 있다. 일부 구현예에서, 브릿지 플레이트(610)는 알루미늄 또는 구리 합금으로 만들어진다. 브릿지 플레이트(610)는 기계가공, 주조, 스탬핑 또는 압출될 수 있다. 열 확산기가 브릿지 플레이트(610) 내에 매설될 수 있다. 브릿지 플레이트(610)는 히트 파이프(630)를 위한 일련의 탭(tap) 구멍을 포함한다. 대안적으로, 히트 파이프(630)는 가압 또는 양호한 열결합을 제공하는 다른 체결 수단에 의해 브릿지 플레이트(610)에 체결될 수 있다. 브릿지 플레이트(610)와 히트 파이프(630) 사이의 공간에 써멀 컴파운드가 도포될 수 있다.
장치 모듈(220)은 한 쌍의 히트 파이프(630) 위에서 활주한다. 히트 파이프(630)는 장치 모듈(220)을 히트 파이프(630) 상으로 활주시키는 것을 쉽게 하기 위하여 일 단부에서 테이퍼 형성된다. 히트 파이프(630)는 응용에 따라 직경이 3.8 cm(1.5 인치) 이하의 범위일 수 있다. 히트 파이프(630)는 장치 모듈이 장착된 때 히트 파이프(630)가 장치 모듈의 어느 쪽에도 배치되도록 배열된다. 대안적으로, 히트 파이프(630)는 장치 모듈 둘레에, 예를 들어 상부 및 바닥부 상에 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 히트 파이프(630)는 금속 또는 임의의 열전도성 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 히트 파이프(630)는 구리 합금 또는 알루미늄과 같은 열전도성 재료로 만들어진다. 히트 파이프(630)는 또한 산화를 방지하기 위하여 도금될 수 있다. 히트 파이프(630)는 기계가공, 주조, 스탬핑 또는 압출될 수 있다. 사용시, 히트 파이프(630)의 표면에 써멀 컴파운드가 도포되어, 연관된 장치 모듈(220)에 대한 열전도성을 증진시키고 산화를 감소시킬 수 있다. 장치 모듈(220)의 클램핑 메커니즘이 고정된 때, 장치 모듈(220)의 크래들 조립체는 연관된 히트 파이프(630)에 대항하여 가압하여, 열적 및 물리적 연결부를 생성한다.
백플레인 PCB(620)는 장치 모듈(220)용 전력 및 데이터 접속부를 포함한다. 백플레인 PCB(620)는 전자 장치의 마더보드에 접속된다. 따라서, 장치 모듈(220)은 마더보드에 쉽게 전기 접속될 수 있다. 백플레인 PCB(620)는 히트 파이프(630) 둘레에 끼워맞춤되도록 설계된 맞춤형 PCB이다. 백플레인 PCB(620)는 장치 모듈(220)과 연관된 특정 종류의 전자 구성요소에 적당한 접속부를 포함한다. 예를 들어, 장치 모듈(220)이 하드 디스크를 갖춘 경우에, 백플레인 PCB(620)는 전력 및 시리얼 ATA, EIDE, IDE, 또는 SCSI 커넥터를 포함한다. 따라서, 사용자가 장치 모듈을 베이 내로 삽입할 때, 장치 모듈은 전력 커넥터 및 데이터 커넥터와 결합한다. 사용자가 클램핑 메커니즘을 결합시킬 때, 장치 모듈은 제위치에서 로킹된다. 클램핑 메커니즘은 백플레인 PCB(620) 상에서 커넥터들을 능동적으로 결합시키도록 설계될 수 있다.
도 7을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 6의 브릿지 플레이트(610)의 다이어그램이 도시되어 있다. 브릿지 플레이트(610)는 히트 파이프들의 각각의 세트를 위한 열 확산기(710)를 포함한다. 일 구현예에서, 브릿지 플레이트(610)는 알루미늄으로 만들어지고 열 확산기(710)는 구리 합금으로 만들어진다. 열 확산기(710)는 브릿지 플레이트(610)의 내부에 위치된다. 브릿지 플레이트(610)는 히트 파이프를 부착시키는 데 사용되는 구멍(720)을 또한 포함한다. 구멍(720)은 열 확산기(710)를 통과하여, 히트 파이프가 부착된 때 히트 파이프와 열 확산기(710) 사이에 직접적인 열 연결부가 있도록 한다. 열 확산기(710)는 열 흐름을 안내함으로써 브릿지 플레이트(610)의 열전달 효율을 증가시킨다. 이러한 예에서, 열 확산기(710)는 도넛 형상이다. 대안적으로, 열 확산기는 수평으로 뿐만 아니라 다른 구성으로 연장할 수 있다.
도 8을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 2의 프로세서 히트 파이프 조립체(230)의 사시도가 도시되어 있다. 마더보드(260)는 프로세서(810)를 포함한다. 제1 열 질량체(thermal mass)(820)가 프로세서(810)들 각각에 부착된다. 제1 열 질량체(820)는 히트 파이프(830)에 의해 제2 열 질량체(840)에 열적으로 결합된다. 제2 열 질량체(840)가 히트 싱크(140)에 각각 열적으로 결합된다. 제1 열 질량체(820)와 프로세서 사이에 그리고 제2 열 질량체(840)와 히트 싱크(140) 사이에 써멀 컴파운드가 도포될 수 있다.
프로세서가 열을 발생시킴에 따라, 제1 열 질량체(820)는 프로세서로부터 열을 끌어낸다. 제2 열 질량체(840)는 제1 열 질량체(820)로부터 히트 파이프(830)를 통해 열을 끌어낸다. 히트 싱크(140)는 제2 열 질량체(840)로부터 열을 끌어낸다. 마지막으로, 히트 싱크(140)는 열을 주변 공기 중으로 소산시킨다. 유리하게는, 수동 냉각식 시스템은 팬 또는 액체 냉각 시스템의 사용 없이 프로세서에 효과적인 냉각을 제공한다.
위에서 본 바와 같이, 전원이 또한 히트 싱크에 열적으로 결합될 수 있다. 도 25를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 시스템(2500)의 일부분의 평면도가 도시되어 있다. 수동 냉각식 시스템(2500)의 이 부분은 전술된 바와 같은 히트 싱크(140), 충전재 스트립(150) 및 마더보드(260)를 포함하는 수동 냉각식 시스템의 예시적인 전원 영역이다.
전원(2510)은 히트 싱크(140)에 열적으로 결합될 수 있다. 전원(2510)은 수동 냉각식 시스템을 위한 전력을 제공한다. 전원(2510)은 인쇄 회로 기판(2520), 제1 전원 집적회로(2530), 제2 전원 집적회로(2540), 구성요소(2550), 및 커패시터(2560)를 포함할 수 있다. 전원(2510)은 스탠드오프(standoff)(2570)에 의해 히트 싱크(140)에 부착될 수 있다. 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)는 예를 들어 전력 트랜지스터 또는 전원 모듈일 수 있다. 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)는 예를 들어 120 VAC를 적어도 12 VDC, 5 VDC, 3.3 VDC 또는 임의의 다른 전압 중 하나로 변환하기 위하여 고속으로 스위칭함으로써 열을 발생시킬 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)는 인쇄 회로 기판(2520)의 제1 면에 납땜되어, 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)가 히트 싱크(140)에 직접 대항하여 위치되게 함으로써, 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)를 히트 싱크(140)에 열적으로 결합시킬 수 있다. 전원 집적회로(2530, 2540)와 히트 싱크(140) 사이의 결합부는 열 커플링의 열 특성을 향상시키기 위하여 써멀 컴파운드를 포함할 수 있다. 전원(2510), 특히 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)에 의해 발생된 열이 히트 싱크(140)로 끌어내어져 주변 공기 중으로 소산된다.
전원(2510)의 다른 부품, 예를 들어 구성요소(2550) 및 커패시터(2560)는 인쇄 회로 기판(2520)의 제2 면 상에 위치될 수 있다. 구성요소(2550) 및 커패시터(2560)는 인쇄 회로 기판(2520)의 제1 면 상에서 전원 집적회로(2530, 2540)를 위한 여유를 제공하면서 인쇄 회로 기판(2520)의 면적이 최소화될 수 있도록 배열된다. 대안적으로, 제1 전원 집적회로(2530), 제2 전원 집적회로(2540), 구성요소(2550), 및 커패시터(2560)는 인쇄 회로 기판(2520)의 일 면 상에 위치될 수 있고, 전원 집적회로(2530, 2540)가 히트 싱크(140)와 접촉할 수 있도록 배열될 수 있다. 히트 싱크(140)는 전원 집적회로(2530, 2540)와의 접촉을 가능하게 하기 위하여 융기 영역을 포함할 수 있다. 대안적으로, 임의의 개수의 전원 집적회로 또는 구성요소가 히트 싱크에 열적으로 결합될 수 있다. 유리하게는, 전원은 수동 냉각식 시스템의 히트 싱크에 의해 직접 냉각될 수 있다.
도 26을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 전원 유닛(2600)의 평면도가 도시되어 있다. 전원 유닛(2600)은 수동 냉각식 시스템 내로 통합될 수 있다. 전원 유닛(2600)은 수동 냉각식 시스템에 전력을 제공한다.
전원 유닛(2600)은 전원(2610) 및 히트 싱크(140)를 포함한다. 전원 유닛(2610)은 히트 싱크(140)에 열적으로 결합될 수 있다. 전원(2610)은 인쇄 회로 기판(2520), 제1 전원 집적회로(2530), 제2 전원 집적회로(2540), 구성요소(2550), 및 커패시터(2560)를 포함할 수 있다. 전원(2610)은 스탠드오프(2570)에 의해 히트 싱크(140)에 부착될 수 있다. 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)는 예를 들어 전력 트랜지스터 또는 전원 모듈일 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)는 인쇄 회로 기판(2520)의 제1 면에 납땜된다. 제1 전원 집적회로(2530)는 제1 히트 파이프(2630)에 결합된다. 제1 히트 파이프(2630)는 히트 싱크(140)에 결합된다. 따라서, 제1 전원 집적회로(2530)는 제1 히트 파이프(2630)를 통해 히트 싱크(140)에 열적으로 결합된다. 제1 전원 집적회로(2530)에 의해 발생된 열은 제1 히트 파이프(2630)를 통해 히트 싱크(140)로 끌어내어져 주변 공기 중으로 소산된다. 제1 히트 파이프(2630)는 "I-빔" 형상일 수 있지만, 임의의 다른 형상이 사용될 수 있다. 제1 전원 집적회로(2530), 제1 히트 파이프(2630), 및 히트 싱크(140) 사이의 접합부들은 열 커플링을 향상시키기 위하여 써멀 컴파운드를 포함할 수 있다.
제2 전원 집적회로(2540)는 제2 히트 파이프(2640)에 결합된다. 제2 히트파이프(2640)는 히트 싱크(140)에 결합된다. 따라서, 제2 전원 집적회로(2540)는 제2 히트 파이프(2640)를 통해 히트 싱크(140)에 열적으로 결합된다. 제2 전원 집적회로(2540)에 의해 발생된 열은 제2 히트 파이프(2640)를 통해 히트 싱크(140)로 끌어내어져 주변 공기 중으로 소산된다. 제2 히트 파이프(2640)는 "I-빔" 형상일 수 있지만, 임의의 다른 형상이 사용될 수 있다. 제2 전원 집적회로(2540), 제2 히트 파이프(2640), 및 히트 싱크(140) 사이의 접합부들은 열 커플링을 향상시키기 위하여 써멀 컴파운드를 포함할 수 있다.
제1 히트 파이프(2630) 및 제2 히트 파이프(2640)는 구리 합금, 알루미늄, 금속, 또는 임의의 다른 열전도성 재료로 만들어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 히트 파이프(2630) 및 제2 히트 파이프(2640)는 제1 전원 집적회로(2530) 및 제2 전원 집적회로(2540)의 상이한 높이를 수용하기 위하여 상이한 높이일 수 있다. 대안적으로, 전원을 히트 싱크에 연결하기 위해 하나 이상의 히트 파이프가 사용될 수 있다. 전원은 임의의 개수의 전원 집적 회로 및 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 부가적으로, 히트 파이프는 전원의 특정 구현예에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 히트 파이프는 많은 구성요소들을 가로질러 걸쳐 있을 수 있거나 구성요소의 바닥과 접촉하도록 인쇄 회로 기판을 관통할 수 있다. 유리하게는, 히트 파이프는 전원으로부터 히트 싱크로 열을 끌어냄으로써 전원을 냉각시킨다.
수동 냉각식 인클로저 시스템
도 9를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 사시도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 랙으로서 구성될 수 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 지지 구조체(905), 히트 싱크(910), 캐비닛(920), 히트 파이프(930), 및 파이프 커넥터(940)를 포함할 수 있다. 수동 냉각식 시스템(100)과는 달리, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 히트 싱크는 개별적인 랙-장착 섀시 대신에 (또는 이에 더하여) 랙 인클로저 상에 위치될 수 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 랙-장착 섀시를 장착하기 위한 랙일 수 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 표준형 선적 컨테이너, 컨테이너 데이터 센터 또는 빌딩과 같은 구조물 내로 통합되거나 그의 일부일 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(910)는 선적 컨테이너의 측부에 통합될 수 있다.
지지 구조체(905)는 히트 싱크(910) 및 캐비닛(920)을 지지할 수 있다. 지지 구조체(905)는 예를 들어 서버를 장착하기 위한 표준형 랙의 크기일 수 있다. 지지 구조체(905)는 임의의 높이, 깊이 및 폭일 수 있다. 지지 구조체(905)는 캐비닛(920)에 전력을 공급하고 캐비닛의 통신 결합을 위한 백플레인 및 전원을 포함할 수 있다.
히트 싱크(910)는 핀, 냉각제 채널, 또는 임의의 다른 열 소산 수단을 포함할 수 있다. 핀은 바람직하게는 히트 싱크(910)의 외부에 수직으로 통합될 수 있다. 히트 싱크(910)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 임의의 다른 열전도체로 만들어질 수 있다. 히트 싱크(910)는 전술된 바와 같은 열 확산기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 열 확산기는 구리 합금 또는 임의의 다른 열전도체로 만들어질 수 있다.
히트 싱크(910)는 파이프 커넥터(940)를 포함할 수 있다. 파이프 커넥터(940)는 히트 싱크(910)를 히트 파이프(930)에 열적으로 결합시킨다. 파이프 커넥터(940)는 파이프 커넥터(940)를 히트 파이프(930)에 기계적으로 고정시킴으로써 파이프 커넥터(940)와 히트 파이프(930) 사이에서 열 접합을 증진시키도록 클램핑 메커니즘 또는 클램핑 수단을 포함할 수 있다. 게다가, 파이프 커넥터(940)는 캐비닛(920)을 지지 구조체(905)에 기계적으로 고정시킬 수 있다. 파이프 커넥터(940)는 히트 싱크(910)로부터 분리되어 있을 수 있거나 히트 싱크(910)에 통합될 수 있다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 다양한 클램핑 메커니즘이 채용될 수 있다. 파이프 커넥터(940)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 임의의 다른 열전도체로 만들어질 수 있다.
캐비닛(920)은 지지 구조체(905) 내로 삽입될 수 있다. 캐비닛(920)은 서버, 스위치, 라우터, 저장 장치, 배터리 백업, 전기 장비, 또는 임의의 다른 전자 장치일 수 있다. 캐비닛(920)은 임의의 높이 또는 깊이일 수 있다. 특히, 캐비닛(920)은 전술된 바와 같은 베이를 포함할 수 있다. 베이는 다양한 형태로, 예를 들어 수평 또는 수직으로 구성될 수 있다. 부가적으로, 캐비닛(920)은 다른 입력 장치, 예를 들어 이동식 매체 드라이브, 키보드, 디스플레이, 마우스, 또는 조이스틱을 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐비닛(920)은 프로그래밍가능한 논리 제어기 섀시, 블레이드 섀시, VME버스형 인클로저, PCI형 인클로저, 컴팩트PCI형 인클로저, 서버, 또는 모듈형 베이 및/또는 서브-베이를 갖는 임의의 다른 전자 장치일 수 있다. 대안적으로, 히트 싱크(910)는 캐비닛(920)을 지지할 수 있다.
캐비닛(920)은 히트 파이프(930)를 포함할 수 있다. 히트 파이프(930)는 캐비닛(920)의 내부 구성요소에 열적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 히트 파이프(930)는 캐비닛(920)의 프로세서, 디스크 드라이브, 또는 다른 발열 구성요소에 열적으로 결합될 수 있다. 히트 싱크(910)와 연관된 각각의 면 상에서, 히트 파이프(930)는 단일 히트 파이프 또는 다수의 개별 히트 파이프들일 수 있다. 대안적으로, 히트 파이프(930)는 히트 싱크(910)의 일부일 수 있고, 파이프 커넥터(940)는 캐비닛(920)의 일부일 수 있다. 유리하게는, 캐비닛(920)들 각각으로부터의 열은 히트 파이프(930) 및 파이프 커넥터(940)를 통해 히트 싱크(910)로 끌어내어질 수 있다. 대안적으로, 캐비닛(920)들 각각은 열전도에 의해 냉각됨으로써, 캐비닛(920)의 내부 구성요소 상에서의 먼지 축적을 제거한다.
예시적인 일 실시예에서, 캐비닛(920)들 각각은 전술된 바와 같은 모듈형 베이를 갖는 서버일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 캐비닛(920)들 각각은 밀폐 밀봉된 유닛과 같은 밀봉된 랙 섀시 유닛일 수 있다. 유리하게는, 밀봉된 랙 섀시 유닛은 용이하게 제거 및 청소될 수 있다. 예를 들어, 수동 냉각식 인클로저 시스템으로 이루어진 서버팜(server farm)이 탄저병과 같은 생물학적 위험에 또는 미립자 오염, 홍수 또는 허리케인에 노출되었던 영역에 위치되었다고 가정한다. 사람들은 밀봉된 랙 섀시 유닛을 쉽게 꺼내어 오염 제거하거나 구출할 수 있다. 오염 제거되거나 구출되어진 밀봉된 랙 섀시 유닛은 그리고 나서 다른 설비로 안전하게 이동됨으로써 장비 및 밀봉된 랙 섀시 유닛에 저장된 데이터를 보존할 수 있다. 게다가, 지지 구조체(905) 및 히트 싱크(910)는 쉽게 오염 제거될 수 있다. 게다가, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)과 연관된 임의의 전력 모듈 또는 다른 전자 기기가 제거가능 캐비닛 내에서 밀봉될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 표준형 선적 컨테이너, 컨테이너 데이터 센터 또는 빌딩과 같은 구조물 내로 통합되거나 그의 일부일 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(910)는 선적 컨테이너의 측부에 통합될 수 있다. 히트 싱크(910)의 핀은 선적 컨테이너의 측부(및 상부와 바닥)를 따라 위치될 수 있다. 유리하게는, 캐비닛(920)에 의해 발생된 열은 히트 싱크(910)로 끌어내어질 수 있다. 유리하게는, 선적 컨테이너의 일부인 히트 싱크(910)는 주변 공기에 의해 냉각될 수 있다. 유리하게는, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)을 포함한 이동형 데이터 센터는 최소의 유지보수를 필요로 하고 종래의 서버팜에 비해 더 적은 작동 전력을 필요로 한다.
특히, 밀봉된 랙 섀시 유닛은 많은 군사 응용에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 캐비닛(920)의 밀봉된 설계는 캐비닛(920)이 사막, 해변 또는 북극과 같은 극한 환경에서 작동되게 한다. 예를 들어, 북극 환경에서 캐비닛 내로 들어가는 습기는 물방울이 전자 구성요소 상에 쉽게 생성되게 하여 고장을 일으킬 수 있다. 캐비닛(920)이 생성되기 때문에, 먼지, 오물, 모래, 습기, 및 다른 오염물질이 캐비닛(920) 내로 들어갈 수 없다. 부가적으로, 수동 냉각식 시스템(900)은 전형적인 서버 랙보다 상당히 더 적은 전력을 소비한다. 따라서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 전력 획득이 난제인 많은 환경에 쉽게 적응가능하다. 결과적으로, 캐비닛(920)은 최소의 유지보수를 필요로 하고, 전형적인 랙보다 더 적은 전력을 사용하며, 고장나는 경향이 적다.
도 10을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 정면도가 도시되어 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 위에서 논의된 바와 같은 히트 싱크(910), 캐비닛(920), 히트 파이프(930), 및 파이프 커넥터(940)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 평면도가 도시되어 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 위에서 논의된 바와 같은 히트 싱크(910), 캐비닛(920), 히트 파이프(930), 및 파이프 커넥터(940)를 포함한다.
도 12를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 측면도가 도시되어 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 위에서 논의된 바와 같은 캐비닛(920), 히트 파이프(930), 및 파이프 커넥터(940)를 포함한다.
도 13을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 9의 캐비닛(920)의 내부의 평면도가 도시되어 있다. 캐비닛(920)은 전술된 바와 같은 히트 파이프(930)를 포함한다. 캐비닛(920)의 우측은 많은 개별적인 히트 파이프들을 나타내고, 캐비닛(920)의 좌측은 단일 히트 파이프를 나타낸다.
히트 파이프(930)는 내부 히트 파이프(1360)에 열적으로 연결될 수 있다. 내부 히트 파이프(1360)는 브릿지 플레이트(1350)에 열적으로 결합된다. 브릿지 플레이트(1350)는 장치 히트 파이프(1370)에 열적으로 결합될 수 있다. 장치 히트 파이프(1370)는 장치(1310)에 열적으로 결합될 수 있다. 장치(1310)는 예를 들어 위에서 논의된 바와 같은 하드 드라이브일 수 있다. 프로세서(1320)는 또한 내부 히트 파이프(1360)에 그리고/또는 브릿지 플레이트(1350)에 열적으로 결합될 수 있다. 따라서, 장치(1310) 및 프로세서(1320)에 의해 발생된 열은 장치(1310) 및 프로세서(1320)로부터 히트 파이프(930)로 끌어내질 수 있다. 대안적으로, 캐비닛이 파이프 커넥터를 포함하는 경우에, 장치(1310) 및 프로세서(1320)에 의해 발생된 열은 장치(1310) 및 프로세서(1320)로부터 파이프 커넥터로 끌어내질 수 있다.
장치(1310) 및 프로세서(1320)는 마더보드(1340)에 의해 전기 접속될 수 있다. 마더보드(1340)는 포트(1380)를 통해 외부 장치에 전기 접속될 수 있다. 포트(1380)는 밀폐 밀봉되어 캐비닛(920)의 내부 구성요소를 오염물질에 노출시키지 않고 캐비닛(920)과의 전기 접속을 허용할 수 있다.
도 14를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템의 평면도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템은 랙으로서 구성된다. 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템은 히트 싱크(1410), 캐비닛(1420), 히트 파이프(1430), 및 파이프 커넥터(1440)를 포함한다.
히트 싱크(1410)는 위에서 논의된 바와 같은 핀, 냉각제 채널, 또는 임의의 다른 열 소산 수단을 포함할 수 있다. 히트 싱크(1410)는 후방을 향해 위치된다. 일부 실시예에서, 히트 싱크(1410)는 또한 랙의 구조를 제공한다.
히트 싱크(1410)는 히트 파이프(1430)를 포함할 수 있다. 히트 파이프(1430)는 히트 싱크(1410)에 열적으로 결합될 수 있다. 히트 파이프(1430)는 히트 싱크(1410)로부터 돌출한다. 일부 실시예에서, 히트 파이프(1430)는 테이퍼 형성될 수 있다.
캐비닛(1420)은 파이프 커넥터(1440)를 포함할 수 있다. 파이프 커넥터(1440)는 히트 파이프(1430)와 정합하는 리세스(recess)를 포함한다. 캐비닛(1420)이 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템에 장착된 때, 파이프 커넥터(1440)는 히트 파이프(1430) 위에서 활주한다. 파이프 커넥터(1440)는 파이프 커넥터(1440)를 히트 파이프(1430)에 기계적으로 고정시킴으로써 파이프 커넥터(1440)와 히트 파이프(1430) 사이의 열 접합을 증진시키도록 클램핑 메커니즘 또는 클램핑 수단을 포함할 수 있다. 게다가, 파이프 커넥터(1440)는 캐비닛(1420)을 히트 파이프(1430)에 기계적으로 고정시킬 수 있다.
수동 냉각식 인클로저 시스템은 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 도 15를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 인클로저 시스템 구성의 평면도가 도시되어 있다. 도 15에서, 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들이 나란히 배열된다. 각각의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 위에서 논의된 바와 같은 지지 구조체(905) 및 히트 싱크(910)를 포함한다.
2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들은 채널(1510)에 의해 분리된다. 채널(1510)은 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들 각각으로부터의 2개의 히트 싱크(910)에 의해 부분적으로 형성된다. 채널(1510)은 덕트처럼 작용하여 공기를 수용할 수 있다. 부가적으로, 채널(1510)은 다른 데이터 센터 감시 및/또는 냉각 기술에 통합될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 채널(1510)은 저온 공기를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 채널(1510)은 가스, 예를 들어 공기, 가습된 공기, 공기조화된 공기, 질소 가스, 또는 임의의 다른 가스 - 이로 제한되지 않음 - 를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 채널(1510)은 액체, 예를 들어 글리콜, 암모니아, 물, 또는 임의의 다른 액체 - 이로 제한되지 않음 - 를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 채널(1510)은 채용된 특정 냉각제 메커니즘에 적응될 수 있다.
도 16을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 15의 수동 냉각식 인클로저 시스템 구성의 정면도가 도시되어 있다. 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들이 나란히 배열된다. 각각의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)은 위에서 논의된 바와 같은 지지 구조체(905), 히트 싱크(910) 및 캐비닛(920)을 포함한다.
2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들은 채널(1510)에 의해 분리된다. 채널(1510)은 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들 각각으로부터의 2개의 히트 싱크(910)에 의해 부분적으로 형성된다. 채널(1510)은 덕트처럼 작용하여 공기를 수용할 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 채널(1510)은 가스를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 채널(1510)은 액체를 수용하기 위해 사용될 수 있다.
공기는 화살표(1610)에 의해 나타내어진 바와 같이 채널(1510)을 통해 이동할 수 있다. 공기는 채널(1510)을 형성하는 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들 각각으로부터의 2개의 히트 싱크(910) 위로 유동함으로써, 히트 싱크(910)로부터 열을 끌어낸다.
채널(1510)은 히트 싱크(910) 위에서 수동적으로, 즉 대류에 의해 공기를 운반하기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 공기는 예를 들어 팬의 사용에 의해 채널(1510)을 통하여 강제될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 설비 외부로부터의 저온 공기가 채널(1510) 내로 끌어들여진다. 유리하게는, 채널(1510) 내의 냉각 공기가 캐비닛(920)에 도달할 수 없음으로써, 오염물질이 전자 기기로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
유리하게는, 캐비닛(920)을 냉각시키기 위하여 융기된 바닥, 고온 통로/저온 통로 구성, 및 난방 환기 및 공기조화(heating ventilation and air conditioning, HVAC) 시스템이 필요한 것은 아니다. 유리하게는, 서버 랙을 냉각시키기 위해 필요한 배관량을 감소시킴으로써 공간 절감 방식으로 컴퓨팅 및 전자 기기 설비가 배열될 수 있다.
도 17을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 서버 룸(1710)의 평면도가 도시되어 있다. 서버 룸(1710)은 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들이 열을 이루어 배열된다. 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)마다 채널(1510)에 의해 분리된다. 서버 룸(1710)은 빌딩, 모듈형 운송 컨테이너, 차량의 일부, 또는 임의의 다른 인클로저일 수 있다.
채널(1510)을 통해 이동하는 공기는 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 히트 싱크로부터 열을 끌어낸다. 채널(1510)은 덕트 시스템에 연결될 수 있다. 따라서, 서버 룸(1710)의 내부는 냉각 수단으로부터 완전히 분리된다. 유리하게는, 오염물질은 서버 룸(1710)의 내부에 도달할 수 없다. 다른 예시적인 실시예에서, 채널(1510)은 전술된 바와 같이 가스 또는 액체를 수용하도록 구성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 17의 서버 룸(1710)의 측면도가 도시되어 있다. 서버 룸(1710)은 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들은 열을 이루어 배열된다. 2개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)마다 채널(1510)에 의해 분리된다.
서버 룸(1710)은 벽(1870), 천장(1860), 및 바닥(1850)을 포함한다. 채널(1510)은 바닥(1850)으로부터 천장(1860)으로 연장될 수 있다. 케이블 홈(1840)이 바닥(1850) 아래에서 연장될 수 있다. 대안적으로, 케이블망이 서버 룸(1710) 내에서 연장될 수 있다.
채널(1510)은 바닥(1850) 아래의 흡기 덕트(1890)에 그리고 천장(1860) 위의 배기 덕트(1880)에 연결된다. 예시적인 일 실시예에서, 설비 외부의 저온 공기가 대류에 의해 흡기 덕트(1890) 내로 끌어들여진다. 저온 공기는 채널(1510)을 통해 그리고 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 히트 싱크 위로 끌어들여진다. 따라서, 흡기 덕트(1890)로부터의 공기가 가열된다. 가열된 공기는 채널(1510) 내에서 상승함으로써, 더 많은 외부 저온 공기를 흡기 덕트(1890) 내로 끌어들인다.
가열된 공기는 대류에 의해 배기 덕트(1880) 내로 계속된다. 가열된 공기는 외부로 방출된다. 채널(1510) 및 관련 배관의 대류 특성은 특정 대류 특성을 나타내도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 대류를 향상시키기 위하여 굴뚝이 배기 덕트(1880)에 부가될 수 있다. 게다가, 대류를 향상시키기 위하여 다수의 바닥들이 연속적인 채널들을 포함할 수 있다. 당업자가 아는 바와 같이, 다양한 수동 및 능동 냉각 설계가 구현될 수 있다. 유리하게는, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 캐비닛으로부터의 열이 수동으로 제거됨으로써, 냉각 비용, 설비 비용, 유지보수비용 및 개발 비용을 감소시킬 수 있다.
도 19를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 다양한 대안적인 구성을 갖는 서버 룸(1910)의 평면도가 도시되어 있다. 서버 룸(1910)은 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들이 그룹을 이루어 배열된다. 대안적으로, 더 많거나 적은 수동 냉각식 인클로저 시스템들이 그룹을 이루어 배열될 수 있다. 게다가, 이 그룹들은 특정 공간 내에서 그룹들의 패킹을 향상시키기 위하여 서로에 대해 회전될 수 있다.
4개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)마다 채널(1930) 및 케이블망 채널(1920)에 의해 분리된다. 4개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들 및 케이블망 채널(1920)은 배면-대-배면(back-to-back)으로 배열되어 채널(1930)을 형성한다. 이러한 구성에서, 4개의 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)들의 히트 싱크들은 히트 싱크들이 채널(1930) 내에만 있도록 설계될 수 있다. 서버 룸(1910)은 빌딩, 모듈형 운송 컨테이너, 차량의 일부, 또는 임의의 다른 인클로저일 수 있다.
채널(1930)을 통해 이동하는 공기는 수동 냉각식 인클로저 시스템(900)의 히트 싱크로부터 열을 끌어낼 수 있다. 채널(1930)은 덕트 시스템에 연결될 수 있다. 따라서, 서버 룸(1910)의 내부는 냉각 수단으로부터 완전히 분리된다. 유리하게는, 오염물질은 서버 룸(1910)의 내부에 도달할 수 없다.
다른 예시적인 실시예에서, (도 14의) 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템들은 교번적인 그룹 배열로 배열된다. 위에서 논의된 바와 같이, 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템은 랙의 후방을 향해 위치된 히트 싱크를 갖는다. 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 4개의 수동 냉각식 인클로저 시스템마다 채널(1940)에 의해 분리된다. 대안적으로, 더 많거나 적은 수동 냉각식 인클로저 시스템이 그룹으로 배열될 수 있다. 게다가, 이 그룹들은 특정 공간 내에서 그룹들의 패킹을 향상시키기 위하여 서로에 대해 회전될 수 있다.
후방 히트 싱크(1400)를 갖는 4개의 수동 냉각식 인클로저 시스템은 배면-대-배면으로 배열되어 채널(1940)을 형성한다. 이러한 구성에서, 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 4개의 수동 냉각식 인클로저 시스템의 히트 싱크는 히트 싱크가 채널(1940) 내에만 있도록 배열된다.
채널(1940)을 통해 이동하는 공기는 후방 히트 싱크(1400)를 갖는 수동 냉각식 인클로저 시스템의 히트 싱크로부터 열을 끌어낼 수 있다. 채널(1940)은 덕트 시스템에 연결될 수 있다. 따라서, 서버 룸(1910)의 내부는 냉각 시스템으로부터 완전히 분리된다. 유리하게는, 오염물질은 서버 룸(1910)의 내부에 도달할 수 없다.
히트 파이프 및 파이프 커넥터는 다양한 열 연결 설계를 사용하여 구현될 수 있다. 도 20을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000)의 사시도가 도시되어 있다. 도 20에서, 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000)은 표준형 랙으로서 구성된다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000)은 인클로저 구조체(2005), 히트 싱크(2010), 캐비닛(2020), 히트 파이프(2030), 및 파이프 커넥터(2040)를 포함한다.
인클로저 구조체(2005)는 히트 싱크(2010)를 지지할 수 있다. 인클로저 구조체(2005)는 예를 들어 서버를 장착하기 위한 표준형 랙의 크기일 수 있다. 인클로저 구조체(2005)는 임의의 전자 장치를 포함할 수 있다. 인클로저 구조체(2005)는 임의의 높이, 깊이 및 폭일 수 있다. 인클로저 구조체(2005)는 캐비닛(2020)에 전력을 공급하고 캐비닛의 통신 결합을 위한 백플레인 및 전원을 포함할 수 있다.
히트 싱크(2010)는 핀, 냉각제 채널, 또는 임의의 다른 열 소산 수단(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 히트 싱크(2010)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 임의의 다른 열전도체로 만들어질 수 있다. 히트 싱크(2010)는 전술된 바와 같은 열 확산기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 열 확산기는 구리 합금으로 만들어질 수 있다.
히트 싱크(2010)는 파이프 커넥터(2040)를 포함할 수 있다. 파이프 커넥터(2040)는 열 싱크(2010)를 히트 파이프(2030)에 열적으로 결합시킨다. 파이프 커넥터(2040)는 캐비닛(2020)을 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000)에 기계적으로 고정시킬 수 있다. 파이프 커넥터(2040)는 히트 싱크(2010)에 통합될 수 있다. 파이프 커넥터(2040)는 슬롯(2072)을 포함할 수 있다. 슬롯(2072)은 전방에서 넓은 테이퍼를 가져 용이한 캐비닛 장착을 허용할 수 있다. 슬롯(2072)은 히트 싱크(2010)의 깊이를 따라 연장될 수 있다. 슬롯(2072)은 전방으로부터 후방으로 약간 테이퍼 형성될 수 있다.
캐비닛(2020)은 인클로저 구조체(2005) 내로 삽입될 수 있다. 캐비닛(2020)은 서버, 스위치, 라우터, 저장 장치, 배터리 백업, 전기 장비, 또는 임의의 다른 전자 장치일 수 있다. 캐비닛(2020)은 임의의 높이 또는 깊이일 수 있다. 특히, 캐비닛(2020)은 전술된 바와 같은 베이를 포함할 수 있다. 베이는 수평 또는 수직과 같은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
캐비닛(2020)은 히트 파이프(2030)를 포함할 수 있다. 히트 파이프(2030)는 캐비닛(2020)의 내부 구성요소에 열적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 히트 파이프(2030)는 캐비닛(2020)의 프로세서, 디스크 드라이브, 또는 다른 발열 구성요소에 열적으로 결합될 수 있다. 도 20에서, 히트 파이프(2030)는 캐비닛(2020)의 양 측면을 따라 연장된다.
히트 파이프(2030)는 캐비닛(2020)이 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000) 내로 삽입됨에 따라 슬롯(2072)과 열적으로 결합한다. 히트 파이프(2030)와 파이프 커넥터(2040) 사이의 열 커플링을 향상시키기 위하여 써멀 컴파운드가 사용될 수 있다. 히트 파이프(2030)는 개시 블록(starting block)(2062), 제1 압축 레일(2066), 및 제2 압축 레일(2066)을 포함할 수 있다. 개시 블록(2062)은 히트 파이프(2030)가 슬롯(2072) 내로 삽입될 때 히트 파이프를 안내한다. 개시 블록(2062)은 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)의 에지들을 보호한다. 개시 블록(2062)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 임의의 다른 금속과 같은 내구성 재료로 만들어진다. 함께, 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)은 슬롯(2072)보다 약간 더 큰 폭으로 테이퍼 형성되는데, 즉 개시 블록(2062)에서 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)의 폭은 대략 개시 블록(2062)의 폭이지만, 대향 단부에서 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)은 슬롯(2072)의 전방 개구보다 약간 더 크다.
제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)은 슬롯(2072)과 정합하도록 휘어짐으로써, 슬롯(2072)과 기계적으로 그리고 열적으로 모두 결합할 수 있다. 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)은 휘어짐을 향상시키는 필레팅(filleting) 또는 다른 릴리빙(relieving)을 가질 수 있다. 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 임의의 다른 금속과 같은 임의의 가요성의 열전도성 재료로 만들어질 수 있다.
따라서, 캐비닛(2020)이 한 세트의 슬롯(2072) 내로 삽입될 때, 개시 블록(2062)은 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)을 슬롯(2072) 내로 안내한다. 캐비닛(2020)이 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000) 내로 더 밀림에 따라, 제1 압축 레일(2066) 및 제2 압축 레일(2066)은 슬롯(2072)의 측면에 대해 가압됨으로써 히트 파이프(2030)와 파이프 커넥터(2040) 사이에 열 커플링을 생성한다.
도 21을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 20의 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000)의 전방 사시도가 도시되어 있다. 수동 냉각식 인클로저 시스템(2000)은 인클로저 구조체(2005), 히트 싱크(2010), 캐비닛(2020), 히트 파이프(2030), 및 파이프 커넥터(2040)를 포함한다. 파이프 커넥터(2040)는 슬롯(2072)을 포함할 수 있다. 히트 파이프(2030)는 제1 압축 레일(2066), 및 제2 압축 레일(2066)을 포함할 수 있다. 도 21은 캐비닛(2020)의 히트 파이프(2030) 둘 모두가 파이프 커넥터(2040)의 슬롯(2072)과 결합한 것을 도시한다.
도 22를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 열 접합부(2200)의 평면도가 도시되어 있다. 예시적인 일 실시예에서, 열 접합부(2200)는 히트 파이프(2230)와 파이프 커넥터(2240) 사이의 열 및 기계적 커플링일 수 있다. 히트 파이프(2230)는 캐비닛(2220)과 연관된다. 파이프 커넥터(2240)는 히트 싱크(2210)와 연관된다.
파이프 커넥터(2240)는 히트 파이프 도관(2245)을 포함한다. 파이프 커넥터(2240)는 히트 파이프 도관(2245)과 정합되는 히트 파이프 돌출부(2235) 상에 도킹된다. 파이프 커넥터(2240)는 하나 또는 복수의 히트 파이프 도관(2245)을 가질 수 있다. 히트 파이프 돌출부가 캐비닛(2220)의 어느 쪽에도 배치될 수 있다. 히트 파이프 도관(2245)은 응용에 따라 직경이 3.8 cm(1.5 인치) 이하일 수 있지만, 더 큰 도관이 또한 가능하다. 예를 들어, 히트 파이프 도관(2245)은 직경이 3.8 cm(1.5 인치) 내지 0.6 cm(0.25 인치)의 범위일 수 있다. 부가적으로, 수동 냉각식 인클로저 시스템 내의 다양한 위치들에서의 히트 파이프 도관들은 각각 상이한 크기일 수 있다. 예를 들어, 전원 캐비닛용 히트 도관/히트 파이프는 서버 캐비닛용 히트 도관/히트 파이프보다 더 클 수 있다. 히트 파이프 도관(2245)은 히트 파이프 도관(2245)의 크기를 변경하기 위해 사용될 수 있는 클램핑 슬롯을 포함한다. 히트 파이프 도관(2245)은 도 5a 내지 도 5f에 도시된 것들과 같은 다양한 프로파일(profile)을 가질 수 있다. 캐비닛(2220)이 수동 냉각식 인클로저 시스템에 삽입될 때, 히트 파이프 돌출부(2235)는 히트 파이프 도관(2245)과 결합한다. 대안적으로, 히트 파이프 돌출부(2235) 및 히트 파이프 도관(2245)은 후방으로부터 전방으로 테이퍼질 수 있다.
도 23을 참조하면, 대표적인 실시예에 따른, 도 22의 열 접합부(2200)의 측면도가 도시되어 있다. 열 접합부(2200)는 히트 파이프(2230)와 파이프 커넥터(2240) 사이의 열 및 기계적 커플링일 수 있다. 히프 파이프(2230)는 캐비닛(2220)과 연관된다. 파이프 커넥터(2240)는 히트 싱크(2210)와 연관된다.
파이프 커넥터(2240)는 히트 파이프 도관(2245)을 포함한다. 파이프 커넥터(2240)는 히트 파이프 도관(2245)과 정합하는 히트 파이프 도관(2235) 상에 도킹된다. 도 23에서, 히트 파이프 돌출부(2235) 및 히트 파이프 도관(2245)은 원형 프로파일을 갖는다. 대안적으로, 도 5a 내지 도 5f에서와 같은 다른 다양한 프로파일이 사용될 수 있다.
파이프 커넥터(2240)는 또한 클램핑 슬롯(2347)을 포함할 수 있다. 클램핑 슬롯(2347)은 클램핑 메커니즘과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 클램핑 메커니즘의 클램핑 레버가 눌러질 때, 클램핑 메커니즘은 클램핑 슬롯(2347)을 폐쇄함으로써, 히트 파이프 도관(2245)을 조일 수 있다. 클램핑 작용은 파이프 커넥터(2240)와 히트 파이프(2230) 사이에서 보다 양호한 열 커플링을 생성한다. 부가적으로, 클램핑 작용은 캐비닛(2220)을 히트 파이프(2230)에 체결하여 캐비닛(2220)이 움직일 수 없도록 그리고 캐비닛(2220)이 히트 싱크(2210)와의 열 연속성을 유지하도록 한다. 따라서, 캐비닛(2220)은 신속하게 제거 및 대체될 수 있다. 대안적으로, 많은 다른 클램핑 및/또는 부착 메커니즘이 가능하다.
도 24를 참조하면, 대표적인 실시예에 따른 보호형 히트 파이프(2400)의 평면도가 도시되어 있다. 예시적인 일 실시예에서, 히트 파이프(2430)는 히트 싱크(2410)와 연관된다. 정합하는 파이프 커넥터(도시되지 않음)는 캐비닛(도시되지 않음)과 연관된다. 대안적으로, 히트 파이프는 캐비닛과 연관되며, 파이프 커넥터는 히트 싱크와 연관된다.
히트 파이프(2430)는 히트 싱크(2410)에 열적으로 결합된다. 히트 파이프(2430)는 히트 파이프 돌출부(2435)를 포함한다. 히트 파이프 돌출부(2435)는 도 5a 내지 도 5f에서와 같은 다양한 프로파일을 가질 수 있다. 보호 블록(2485)이 히트 파이프 돌출부(2435) 위에서 활주한다. 보호 블록(2485)은 스프링(2480)에 의해 스프링 하중이 가해진다. 보호 블록(2485)은 히트 파이프 돌출부(2435)가 굽혀지거나 달리 손상되는 것을 방지한다.
정합하는 파이프 커넥터가 히트 파이프 돌출부(2435) 위에서 활주될 때, 보호 블록(2485)은 후퇴한다. 결국, 노치(2490)가 노출된다. 파이프 커넥터는 노치(2490)와 결합하여 파이프 커넥터를 히트 파이프 돌출부(2435)에 고정시킨다. 대안적으로, 보호 블록을 갖는 히트 파이프는 캐비닛과 연관될 수 있다.
대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구에 관한 것이다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 적어도 하나의 히트 파이프, 및 브릿지 플레이트에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히트 싱크를 포함한다. 크래들이 적어도 하나의 히트 파이프에 열적으로 결합된 때, 적어도 하나의 히트 싱크는 크래들로부터 열을 끌어낸다.
다른 대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 전자 구성요소로부터의 열을 크래들을 통해 적어도 하나의 히트 파이프로 끌어내는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 히트 파이프로부터의 열은 브릿지 플레이트를 통해 적어도 하나의 히트 싱크로 끌어내어져 소산된다.
다른 대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구에 관한 것이다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 적어도 하나의 히트 파이프와 전자 구성요소를 열적으로 결합시키도록 구성된 크래들을 포함한다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 또한 적어도 하나의 히트 파이프에 대한 크래들의 열 커플링을 향상시키도록 구성된 클램핑 메커니즘을 포함할 수 있다.
다른 대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구에 관한 것이다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 적어도 하나의 캐비닛에 열적으로 결합되도록 구성된 적어도 하나의 히트 싱크를 포함한다. 적어도 하나의 캐비닛이 적어도 하나의 히트 싱크에 열적으로 결합된 때, 적어도 하나의 히트 싱크는 적어도 하나의 캐비닛으로부터 열을 끌어낸다.
다른 대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구에 관한 것이다. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구는 적어도 하나의 히트 싱크에 열적으로 결합되도록 구성된 캐비닛을 포함한다. 캐비닛이 적어도 하나의 히트 싱크에 열적으로 결합된 때, 적어도 하나의 히트 싱크는 캐비닛으로부터 열을 끌어낸다.
다른 대표적인 실시예는 전자 기기를 수동 냉각시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 캐비닛으로부터의 열을 열 접합부를 통해 적어도 하나의 히트 싱크로 끌어내는 단계를 포함한다. 그 열은 채널에서 소산된다. 적어도 하나의 히트 싱크는 채널의 적어도 일부를 형성한다.
대표적인 실시예들의 상기 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 주어졌다. 이는 망라하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하고자 하는 것은 아니며, 수정 및 변경이 상기 교시에 비추어 가능하거나 본 발명의 실시로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 설명된 대표적인 실시예들은 랙-장착 서버에서의 수평 드라이브 구성의 대표적인 구현에 초점을 맞추었다. 그러나, 본 발명은 설명되고 도시된 바와 같은 대표적인 구현예로 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 장치 및 방법이 구성요소들의 다양한 조합들을 사용하여 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 부가적으로, 장치 및 방법은 냉각될 필요가 있는 다양한 전자 시스템에 적합하게 될 수 있다. 실시예들은 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 그리고 당업자가 본 발명을 고려되는 특정 사용에 적합하게 된 다양한 수정을 가지고 다양한 실시예로 이용할 수 있게 하는 본 발명의 실제적인 응용으로서 선택되고 설명되었다. 본 발명의 범주가 본 명세서에 첨부된 특허청구범위 및 이들의 등가물에 의해 한정되게 하고자 한다.

Claims (15)

  1. 전자 기기를 수동 냉각시키는 기구이며,
    모듈형 지지 구조체에 열적으로 결합되도록 구성된 적어도 하나의 캐비닛을 포함하고, 상기 모듈형 지지 구조체는 적어도 하나의 제1 열 접합부에 의해 상기 적어도 하나의 캐비닛에 열적으로 결합되고 상기 적어도 하나의 캐비닛의 일측에 위치되는 제1 히트 싱크(heat sink)와, 적어도 하나의 제2 열 접합부에 의해 상기 적어도 하나의 캐비닛에 열적으로 결합되고 상기 적어도 하나의 캐비닛의 반대측에 위치되는 제2 히트 싱크를 포함하고,
    상기 캐비닛이 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크에 열적으로 결합된 때, 상기 제1 및 제2 히트 싱크는 상기 캐비닛으로부터 열을 수동 흡수하고,
    상기 캐비닛은 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크의 사이에 위치되어, 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크는 상기 캐비닛의 외부에 있고,
    상기 캐비닛은 상기 캐비닛의 표면으로부터 연장하는 히트 파이프를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 열 접합부는 히트 파이프 도관을 갖는 파이프 커넥터를 포함하고, 상기 히트 파이프 도관은 상기 히트 파이프의 적어도 일부를 수용하고 상기 히트 파이프의 적어도 일부의 주위를 클램핑하도록 구성되는 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히트 파이프와 히트 파이프 도관은 상기 캐비닛의 후방으로부터 상기 캐비닛의 전방을 향해 테이퍼 형성된 기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파이프 커넥터는 상기 히트 파이프 도관에 의해 형성되는 클램핑 슬롯의 크기를 변경하여, 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 히트 싱크에 대한 상기 캐비닛의 열적 기계적 커플링을 향상시키도록 구성된 클램핑 메커니즘을 포함하는 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐비닛은 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 히트 싱크의 슬롯에 대해 가압되도록 구성된 적어도 하나의 압축 레일을 추가로 포함하는 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캐비닛은 밀봉된 캐비닛을 포함하는 기구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 캐비닛은 서버, 스위치, 라우터, 저장 장치, 배터리 백업, 및 전기 장비 중 적어도 하나를 포함하는 기구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 캐비닛은 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 히트 싱크에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 기구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히트 싱크는 제1 수동 냉각식 인클로저 시스템의 일부이고, 상기 적어도 하나의 히트 싱크는 제1 수동 냉각식 인클로저 시스템과 제2 수동 냉각식 인클로저 시스템 사이에 있는 채널의 적어도 일부를 형성하여, 상기 채널은 상기 제1 수동 냉각식 인클로저 시스템의 적어도 하나의 히트 싱크와 상기 제2 수동 냉각식 인클로저 시스템의 히트 싱크에 의해 부분적으로 형성되고,
    채널은 냉각 유체를 제공하도록 구성되는 기구.
  9. 제8항에 있어서, 상기 채널은 빌딩의 난방 환기 및 공기조화(heating ventilation and air conditioning, HVAC) 시스템의 일부이도록 구성되는 기구.
  10. 전자 기기를 수동 냉각시키는 방법이며,
    전자 구성요소로부터의 열을 크래들(cradle)을 통해 적어도 하나의 히트 파이프로 끌어내는 단계;
    상기 적어도 하나의 히트 파이프로부터의 열을 열 접합부를 통해 적어도 하나의 히트 싱크로 끌어내는 단계로서, 상기 열 접합부는 히트 파이프 도관을 갖는 파이프 커넥터를 포함하고, 상기 히트 파이프 도관은 상기 적어도 하나의 히트 파이프의 적어도 일부를 수용하고 상기 적어도 하나의 히트 파이프의 적어도 일부의 주위를 클램핑하도록 구성되는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 히트 싱크에 의해 열을 소산시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 크래들은 상기 전자 구성요소를 상기 적어도 하나의 히트 파이프에 열적으로 결합시키는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 크래들은 상기 적어도 하나의 히트 파이프에 대한 상기 크래들의 열 커플링을 향상시키도록 구성된 클램핑 메커니즘을 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히트 싱크는 제1 수동 냉각식 인클로저 시스템의 일부이고, 상기 적어도 하나의 히트 싱크는 제1 수동 냉각식 인클로저 시스템과 제2 수동 냉각식 인클로저 시스템 사이에 있는 채널의 적어도 일부를 형성하여, 상기 채널은 상기 제1 수동 냉각식 인클로저 시스템의 적어도 하나의 히트 싱크와 상기 제2 수동 냉각식 인클로저 시스템의 히트 싱크에 의해 부분적으로 형성되고,
    상기 채널은 빌딩의 난방 환기 및 공기조화(HVAC) 시스템의 일부인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 전자 구성요소는 서버, 스위치, 라우터, 저장 장치, 배터리 백업, 및 전기 장비 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 전자 구성요소는 밀봉된 캐비닛을 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 채널은 상기 채널 내의 열을 소산시키도록 유체를 수동으로 끌어들이도록 구성되는 방법.
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