KR102061934B1

KR102061934B1 - 냉각부를 활용한 전산랙 장치

Info

Publication number: KR102061934B1
Application number: KR1020170094549A
Authority: KR
Inventors: 이성균
Original assignee: 이성균
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US11832422B2; US20230007814A1; KR20190012289A; JP2020528627A; WO2019022420A1; EP3661342A4; JP7304640B2; CN110959315A; EP3661342A1; US20200214178A1

Abstract

구조를 간단하게 하여 제조원가를 줄이고, 내부공기의 온도가 냉각부에 활용되도록 하는 전산랙 장치를 제시한다. 그 장치는 서버를 수납하기 위한 랙 하우징과, 랙 하우징의 내부에 배치되며 서버가 체결하여 탑재되는 랙 프레임 및 랙 하우징 내부에 배치되며 냉각공기를 토출하는 토출구 및 냉각존을 거친 내부공기를 흡입하는 흡입구를 가진 냉각부를 포함하고, 토출구는 서버의 전면으로 정의되는 경계부를 기준으로 제1 영역에 위치하며, 흡입구는 경계부를 기준으로 제2 영역에 위치하며, 제1 및 제2 영역은 냉각존을 이룬다.

Description

냉각부를 활용한 전산랙 장치{Apparatus of computing rack using cooling part}

본 발명은 전산랙 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서버를 장착하기 위한 랙 하우징의 내부를 냉각하기 위한 냉각부를 활용하는 전산랙 장치에 관한 것이다.

최근, 서버 등의 정보처리 장치의 구성 및 수납과 설치에 있어서 전산 랙 방식이 주류를 이루고 있다. 전산 랙 방식이란 각각의 기능을 가진 기기, 예컨대 서버를 특정한 규격에 맞추어진 전산 랙에 층층으로 수납하는 것이다. 상기 장치는 각각 기기의 선택 및 배치를 자유롭게 할 수 있어서, 장치구성의 유연성 및 확장성이 우수하고, 장치 전체의 점유 면적을 줄일 수 있다. 한편, 서버 관련에서는, IEC(International Electrical Commission) 규격 및 EIA(Electrical Industries Association) 규격에 규정된 19인치 전산 랙이 주류이다. 19인치 전산 랙은 서버를 탑재하기 위한 랙 프레임의 좌우 폭 치수가 451mm, 탑재에서 높이 치수가 1U(1 EIA)=44.45mm라는 단위로 규정되어 있다.

전산랙 장치는 서버에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위하여 냉각이 요구된다. 전산랙 장치의 냉각 기술에 관련하여, 일본공개특허 제2004-246649호의 액체로 냉각하는 냉각구조, 일본공개특허 제2004-063755호의 공조유닛으로부터 송풍되는 냉기를 활용하는 방안 등이 제시되어 있다. 상기 특허에서 제시된 것과 같은 종래의 냉각구조를 갖는 전산랙 장치는 냉각구조가 복잡하고, 외부장치가 별도로 구성되어야 하므로 제작원가를 상승시킨다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 국내등록특허 제10-1718414호에서 내부공기의 냉각시키는 냉각부를 활용하는 방안이 제시되었다. 상기 특허는 냉각존 및 냉각부를 분리하는 분리판이 존재하고, 흡입통의 구조를 갖추고 있다. 또한, 상기 특허에는 표현되지는 않았지만, 전산랙 장치를 제어하는 제어부는 통상적으로 상부에 배치하는 데, 이를 위하여 제어부는 별도의 케이스에 내장된다. 그런데, 상기 특허에 의한 전산랙 장치는 분리판, 흡입통, 제어부의 케이스 등이 요구되므로, 구조가 지나치게 복잡하여 제조원가를 상승하는 요인이 된다. 또한, 분리판으로 인하여 내부공기의 온도를 냉각부에 제대로 활용하지 못하여 낭비되는 열손실이 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조를 간단하게 하여 제조원가를 줄이고, 내부공기의 온도가 냉각부에 활용되도록 하는 전산랙 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 냉각부를 활용한 전산랙 장치는 서버를 수납하기 위한 랙 하우징과, 상기 랙 하우징의 내부에 배치되며, 상기 서버가 체결하여 탑재되는 랙 프레임 및 상기 랙 하우징 내부에 배치되며, 냉각공기를 토출하는 토출구 및 냉각존을 거친 내부공기를 흡입하는 흡입구를 가진 냉각부를 포함한다. 이때, 상기 토출구는 상기 서버의 전면으로 정의되는 경계부를 기준으로 제1 영역에 위치하며, 상기 흡입구는 상기 경계부를 기준으로 제2 영역에 위치하며, 상기 제1 및 제2 영역은 상기 냉각존을 이룬다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 서버 및 상기 냉각부 사이의 공간은 개방되어 오픈 구조를 이룬다. 상기 토출구에서 토출되는 상기 냉각공기는 상기 토출구, 상기 냉각존 및 상기 흡입구 방향을 따라 흐른다. 상기 토출구로부터 토출되는 상기 냉각공기는 상기 냉각부의 위쪽에 있는 서버 방향으로 흐르거나 상기 냉각부의 아래쪽에 있는 서버 방향으로 흐른다. 상기 냉각부는 상기 랙 프레임에 고정된다. 상기 냉각부의 내부에는 증발기, 공랭식 전열교환기, 수냉식 열교환기 또는 그들의 조합 중에 선택된 어느 하나의 냉각수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 냉각부는 냉각수단을 포함하는 제3 영역은 외부공기가 흐르는 제4 영역과 격벽에 의해 구분된다. 상기 제4 영역은 상기 외부공기가 흡입되는 흡기통로와 연통되는 흡입덕트 및 상기 외부공기가 배출되는 배기통로와 연통되는 배출덕트 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 랙 하우징은 전면도어에 형성되며 상기 흡입덕트와 연결된 복수개의 흡입 벤트홀 및 후면도어에 형성되며 상기 배출덕트와 연결된 복수개의 배출 벤트홀 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

바람직한 본 발명의 장치에 있어서, 상기 제3 영역에는 수분을 저장하는 저수조를 포함한다. 상기 저수조는 수위센서 및 히터를 포함할 수 있다. 상기 제3 영역에는 제어부가 탑재될 수 있다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 냉각부는 냉각수단을 포함하는 제3 영역 및 격벽에 의해 상기 제3 영역과 구분되는 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역은 외부공기가 흡입되는 흡기통로 및 상기 외부공기가 배출되는 배기통로 중의 적어도 어느 하나가 상기 냉각부의 바닥 또는 천정에 배치될 수 있다.

본 발명의 냉각부를 활용한 전산랙 장치에 의하면, 냉각부에서 냉각되는 냉각공기가 토출되는 위치를 서버 전면의 공간으로 설정함으로써, 구조를 간단하게 하여 제조원가를 줄이고, 내부공기의 온도를 냉각부에 활용할 수 있다. 또한, 냉각수단은 증발기를 포함할 수 있으며, 압축기 등이 포함된 공간은 흡기 및 배기를 위한 수단을 활용하여 증발기가 있는 공간으로부터 차단될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각부를 활용한 전산랙 제1 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 제1 냉각부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제2 냉각부를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제3 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 제4 냉각부를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 제5 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 냉각부를 활용한 전산랙 제2 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 상부, 하부, 정면 등과 같이 위치를 지적하는 용어들은 도면에 나타낸 것과 관련될 뿐이다. 실제로, 전산랙 장치는 임의의 선택적인 방향으로 사용될 수 있으며, 실제 사용할 때 공간적인 방향은 전산랙 장치의 방향 및 회전에 따라 변한다.

본 발명의 실시예는 냉각부에서 냉각되는 냉각공기가 토출되는 위치를 서버 전면의 공간으로 설정함으로써, 구조를 간단하게 하여 제조원가를 줄이고, 내부공기의 온도를 냉각부에 활용하도록 하는 전산랙 장치를 제시한다. 이를 위해, 냉각공기의 토출 위치가 조절된 냉각부의 구조 및 이를 활용한 전산랙 장치의 구조에 대하여 구체적으로 살펴보고, 상기 전산랙 장치가 작동하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 전산랙 장치에 부가되어, 상기 전산랙 장치의 운용을 보다 효율적으로 수행하기 위한 요소들을 자세하게 알아보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 냉각부를 활용한 전산랙 제1 장치(100)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 의하면, 본 발명의 제1 장치(100)는 내부에 서버(S)가 수납된 랙 하우징(10)을 포함한다. 랙 하우징(10) 내부에는, 바람직하게는 지면에 대해 수직하게 위치하는 랙 프레임(20)이 설치되어 있다. 랙 프레임(20)에는 서버(S)와 같은 전산장비들이 볼트 등의 체결로 설치되며, 19인치 또는 23인치의 국제규격(IEC, EIA, DIN)에서 정하는 표준 랙을 구성한다. 랙 하우징(10)은 직육면체의 실내공간을 제공하며, 본 발명의 전산랙 장치의 외관을 형성한다. 랙 하우징(10)의 내부에는 제1 냉각부(30)에 의해 냉각이 일어나는 냉각존(CZ)을 형성한다. 랙 하우징(10)에는, 힌지축을 중심으로 회전하는 전면도어(11) 및 후면도어(12)가 설치되어 있다. 도어들(11, 12)은 투명한 재질, 예컨대 유리로 되어 있어서, 내부를 육안으로 확인할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 각각의 도어(11, 12) 및 랙 하우징(10)에는 잠금장치를 포함된다. 상기 잠금장치는 다양한 방식을 적용할 수 있으나, 전자기적인 힘에 의해 동작하는 전기정(electromagnetic lock)이 바람직하다. 또한, 각각의 도어(11, 12)에는 플런저(plunger)가 존재할 수 있으며, 도어(11, 12)는 비밀번호나 임계온도와 같은 방식으로 개방될 수 있다. 나아가, 랙 하우징(10)에는 도어센서가 장착되어, 도어(11, 12)가 열리면 제1 냉각부(30)의 동작을 멈추게 할 수 있다. 이러한 잠금장치, 플런저 및 도어센서는 공지의 방식이 활용된다. 또한, 본 발명의 범주 내에서 전산랙 장치를 보다 효율적으로 동작시키기 위하여, 여기서 제시하지 않은 부품들이 장착될 수 있다.

랙 하우징(10)의 하부 및 중간에는, 토출구(31) 및 흡입구(32)를 포함하는 제1 냉각부(30)가 위치한다. 도면에서는 하부에 위치하는 제1 냉각부(30)를 도시하였다. 제1 냉각부(30)는 고정날개(33)에 의해 랙 프레임(20)에 고정된다. 다시 말해, 랙 프레임(20)에는 서버(S)뿐 아니라 제1 냉각부(30)가 고정된다. 서버는 서버 전면(S1), 서버 상면(S2), 서버 후면(S3) 및 서버 하면(S4)를 포함한다. 서버(S)의 고정은 서버 전면(S1) 부분이 고정된다. 제1 냉각부(30)는 냉각된 냉각공기를 발생시켜, 토출구(31)를 통하여 냉각존(CZ)로 흘려보낸다. 설명의 편의를 위하여, 토출구(31)에서 토출되는 공기는 냉각공기, 냉각존(CZ)을 흐르는 공기는 내부공기 및 흡입구(32)로 흡입되는 공기는 흡입공기라고 한다.

냉각존(CZ)은 서버의 전면(S1)으로 정의되는 경계부(a)를 중심으로 제1 영역(b) 및 제2 영역(c)으로 구분된다. 실질적으로, 서버 전면(S1)이 랙 프레임(20)에 탑재되므로, 경계부(a)는 랙 프레임(20)라고 볼 수 있다. 여기서, 경계부(a)는 선과 같이 명확하게 구분되는 것이 아니고, 토출구(31) 및 흡입구(32)를 중심으로 개념적으로 구획한 것이다. 이에 따라, 경계부(a)는 본 발명의 범주 내에서 서버의 전면(S1) 또는 랙 프레임(20) 중의 어느 하나로 정의할 수 있다. 여기서는, 설명의 편의를 위하여 경계부(a)를 서버의 전면(S1)으로 설정하기로 한다. 즉, 서버 전면(S1)을 기준으로 왼쪽 공간은 제1 영역(b)이고, 오른쪽 공간은 제2 영역(c)이 된다.

토출구(31)를 거친 상기 내부공기는 서버(S)의 위쪽 경로(①), 서버(S)와 서버(S) 사이의 경로(②), 서버(S) 내부의 경로(③) 및 서버(S)의 아래쪽 경로(④)을 거쳐 다시 흡입구(32)로 되돌아온다. 상기 경로(①, ②, ③, ④)를 거치면서, 서버(S)는 상기 내부공기에 의해 냉각된다. 실질적으로 서버(S)의 냉각은 서버 내부의 경로(③)에 의한 냉각이 주된 메카니즘이다. 구체적으로, 서버(S)는 전면(S1)으로부터 제1 영역(b)에 존재하는 상기 냉각공기를 흡입하여, 서버(S) 내부의 CPU, 메모리, 전원공급장치 등의 부품을 식인 후, 상기 내부공기를 후면(S3)로 방출한다. 상기 내부공기는 서버(S)의 열을 흡수하여 데워지고, 데워진 내부공기는 흡입구(32)로 흡입된다. 흡입구(32)로부터 유입된 흡입공기는 제1 냉각부(30)에서 다시 차가워진다.

제1 영역(b)은 토출구(31)를 포함하고, 제2 영역(c)은 흡입구(32)를 포함하는 곳이다. 제2 영역(c)은 서버(S)를 냉각시키고, 또한 데워진 내부공기를 흡입구(32)로 흡입한다. 다시 말해, 제1 영역(b)을 거친 냉각공기는 제2 영역(c)에서 서버(S)를 포함한 냉각존(CZ)을 냉각시킨다. 만일, 서버(S)가 종래의 국내등록특허 제10-1718414호에서와 같이 토출구(31) 상부에 있으면, 앞에서 설명한 경로(①, ②, ③, ④)를 원활하게 형성하기 어렵다. 왜냐하면, 토출구(31)가 서버의 하면(S4)과 마주보게 되어, 상기 냉각공기는 서버의 하면(S4)과 충돌하기 때문이다. 이에 따라, 토출구(31)는 랙 프레임(20)에 체결된 서버의 전면(S1)과 전면도어(11) 사이의 공간으로 돌출된 형태를 가진다. 한편, 제1 냉각부(30) 및 서버(S) 사이의 최단간격(D)은 유체역학적 흐름, 상기 내부공기의 양, 유속 등을 고려하여 정해진다.

제1 냉각부(30)의 내부에는 냉각수단이 내장되며, 상기 냉각수단은 냉각존(CZ)으로부터 흡입되는 흡입공기를 냉각할 수 있으면 모두 가능하다. 예를 들어, 상기 냉각수단은 증발기, 공랭식 전열교환기, 수냉식 열교환기 또는 그들의 조합일 수 있다. 상기 증발기는 팽창밸브를 통과하여 저온 및 저압을 감압된 냉매를 유입하여 액체 증발에 의한 열흡수를 하는 기기이다. 상기 공랭식 전열교환기는 열교환을 통하여 뜨거운 공기와 차가운 공기가 열교환하는 기기이다. 상기 수냉식 열교환기는 상기 흡입공기와 차가운 액체와의 열교환이 이루어지는 기기이다.

상기 조합은 증발기와 공랭식 전열교환기, 증발기와 수냉식 열교환기, 공랭식 전열교환기와 수냉식 열교환기와 같이 냉각수단이 복합되는 것이다. 상기 냉각수단은 증발기, 공랭식 전열교환기, 수냉식 열교환기 중의 어느 하나를 복수개로 할 수 있다. 예를 들어, 상기 증발기를 여러 대 설치할 수 있다. 나아가, 복수개의 증발기, 복수개의 공랭식 전열교환기, 복수개의 수냉식 열교환기 중의 어느 하나를 하나의 증발기, 하나의 공랭식 전열교환기, 하나의 수냉식 열교환기 중의 어느 하나를 조합할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 공랭식 전열교환기를 하나의 증발기와 조합할 수 있다.

선택적으로, 제1 냉각부(30)와 전면도어(11) 사이에는 외부공기를 흡입하는 흡입덕트(40) 및 제1 냉각부(30)와 후면도어(12) 사이에는 외부공기를 외부로 배출하는 배출덕트(41)를 포함할 수 있다. 여기서, 사이란 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)의 적어도 하나가 전면 또는 후면도어(11, 12)에 부착되거나, 제1 냉각부(30)에 부착되는 것을 말한다. 이에 부합하기 위해, 전면도어(11) 및 후면도어(12)에는 복수개의 흡입 벤트홀(13) 및 복수개의 배출 벤트홀(14)이 존재한다. 즉, 흡입 벤트홀(13) 및 흡입덕트(40)를 통하여 흡입된 외부공기는 제1 냉각부(30)를 거친 후, 배출덕트(41) 및 배출 벤트홀(14)을 통하여 랙 하우징(10)의 외부로 배출된다. 상기 외부공기는 추후에 도 2 및 도 3을 통하여 설명하겠지만, 냉각수단에 의해 냉각되는 공기와 구분된다.

흡입덕트(40)와 전면도어(11) 및 배출덕트(41)와 후면도어(12) 사이에는 각각 밀폐를 위한 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)이 부가될 수 있다. 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)에 의해, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)를 흐르는 외부공기는 냉각존(CZ)으로 누출되지 않는다. 상기 외부공기가 냉각존(CZ)으로 유입되면, 냉각존(CZ)의 온도제어가 어려워진다. 또한, 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)은 각각 흡입덕트(40)와 제1 냉각부(30) 및 제1 냉각부(30)와 배출덕트(41) 사이에 둘 수 있다. 즉, 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)은 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41) 중의 어느 하나 또는 모두의 양측에 배치할 수 있다.

본 발명이 실시예에 의한 전산랙 장치는 제1 냉각부(30) 및 서버(S)가 있는 공간(D 참조)이 분리되지 않고 개방되어 있다. 이에 따라, 제1 냉각부(30)와 서버(S)가 있는 공간을 분리하기 위한 분리구조가 필요하지 않다. 종래의 국내등록특허 제10-1718414호에는 상기 분리구조로 분리판이 제시되어 있다. 또한, 제1 냉각부(30)는 냉각존(CZ)에 노출되어 있기 때문에, 냉각존(CZ)의 온도가 제1 냉각부(30)에 직접 전달되어 제1 냉각부(30)를 부가적으로 냉각한다. 즉, 냉각존(CZ)의 내부공기의 온도는 제1 냉각부(30)의 냉각에 활용된다. 이에 따라, 흡입공기를 냉각시키기 위한 에너지를 절감할 수 있다.

이하에서는, 증발기를 상기 냉각수단으로 적용하는 사례를 예로 들기로 한다. 상기 증발기는 냉각의 효과가 다른 냉각수단에 비해 상대적으로 크고 비교적 간단한 구조를 가지므로, 본 발명의 전산랙 장치의 냉각수단으로 적절하기 때문이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 제1 냉각부(30)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다. 이때, 본 발명의 전산랙 제1 장치(100)의 전체적인 구조는 도 1을 참조하기로 한다. 이에 따라, 흡입덕트(40), 배출덕트(41), 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)은 도 1에 상세한 설명되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 냉각부(30)는 증발기(50)를 포함한 냉각수단이 내장된 케이스(35)를 포함한다. 케이스(35)는 직육면체 형태의 박스(box)가 바람직하다. 제1 냉각부(30)는 고정날개(33)의 고정홀(34)에 의해 랙 프레임(20)에 고정된다. 물론, 제1 냉각부(30)는 랙 하우징(10)의 바닥 또는 중간에 랙 프레임(20)에 고정될 수 있다. 케이스(35)의 서버(S)을 바라보는 면(35a)에는, 앞에서 설명한 토출구(31) 및 흡입구(32)가 존재하는 것이 좋다. 즉, 토출구(31) 및 흡입구(32)는 케이스(35)를 이루는 여러 면 중에서 하나의 면에 배치된다. 도면에서는, 케이스(35)의 상면이 서버(S)를 바라보는 면(35a)과 같다.

물론, 본 발명의 범주 내에서 흡입구(32)는 케이스(35)의 측면에 위치할 수도 있다. 또한, 흡입구(32)는 케이스(35)의 코너에 위치할 수도 있다. 이와 같이, 흡입구(32)의 위치는 유체역학적 흐름, 상기 내부공기의 양, 유속 등을 고려하여 정해진다. 하지만, 토출구(31)은 서버(S)를 바라보는 면(35a)에 위치하는 것이 바람직하다.

제1 냉각부(30)의 내부는 제1 격벽(36)에 의해 제3 영역(d) 및 제4 영역(e)으로 구분된다. 제3 영역(d)은 증발기(50)가 위치하고, 제4 영역(e)은 증발기(50)를 가동하기 위한 압축기(60) 및 응축기(61)를 포함한다. 이를 개념적으로 확장하면, 제3 영역(d)은 냉각수단이 내재된 곳이고, 제4 영역(e)는 상기 냉각수단의 냉각을 돕기 위해 부수적으로 제공되는 영역이다. 경우에 따라, 냉각수단의 냉각을 돕기 위한 공간이 필요하지 않다면, 제4 영역(e)이 없이 제3 영역(d)만 존재할 수 있다. 이때, 제1 격벽(36)은 단열 처리될 수 있다.

제3 영역(d)에는 흡입구(32)로부터 흡입된 흡입공기를 냉각시키는 증발기(50)가 위치하고, 증발기(50)는 지지판(52)에 놓인다. 지지판(52)에는 복수개의 관통홀(53)이 있어서, 제3 영역(d)의 내부에서 형성된 습기를 빨아들여 저수조(54)로 보낸다. 증발기(50)를 거친 냉각공기는 토출팬(51)에 의해 토출구(31)로 보내진다. 토출팬(51)은 시로코 팬 또는 크로싱 팬일 수 있다. 토출구(31)로 향하는 제1 격벽(36)은 경사지어 있어서, 상기 냉각공기의 흐름을 상부 방향인 제1 영역(b)으로 향하게 한다. 다시 말해, 격벽의 경사부(36a)는 냉각공기가 냉각존(CZ) 방향으로 향하게 하는 역할을 한다.

저수조(54)에는 수위센서(56) 및 히터(55)가 설치되어 있다. 수위센서(56)에 의해 저수조(54)에 일정한 정도의 물이 저장되었다고 확인되면, 히터(55)를 ON시켜 상기 물을 가열한다. 여기서, 히터(55)는 전기식 히터로써 물의 증발온도 이상으로 가열하는 기능을 한다. 저장된 물이 히터(55)로 가열되면, 상기 물은 증발되어 수증기 형태로 제3 영역(d)을 거쳐 냉각존(CZ)으로 배출된다. 한편, 냉각존(CZ)은 정전기에 의한 서버(S)의 고장을 방지하기 위하여, 일정한 정도의 습도가 필요하다. 히터(55)로부터 증발된 수증기는 상기 습도를 형성하는 데 도움을 주는 가습기의 역할을 한다. 만일, 수위센서(56)가 저장된 물이 부족하다고 판정하면, 히터(55)를 OFF시켜 상기 물의 가열을 중단시킨다.

제어부(70)는 제3 영역(d)에 장착된다. 제어부(70)는 별도의 케이스에 내장되지 않고, 필요한 부품 및 회로가 있는 인쇄회로기판일 수 있다. 한편, 냉각존(CZ)의 내부공기는 적절한 습도 및 온도를 유지하므로, 인쇄회로기판에 탑재된 부품 및 회로가 손상되지 않는다. 이렇게 되면, 제어부(70)는 종래와는 달리 별도의 케이스에 내장할 필요가 없다. 물론, 제어부(70)는 간단한 덮개 등으로 보호할 수는 있다. 이러한 덮개는 단순히 열기만 하는 기능만 있으므로, 종래와 같이 케이스를 분해하여 제어부(70)를 점검할 필요가 없다. 또한, 제어부(70)를 제3 영역(d)에 설치하면, 증발기(50), 압축기(60) 등과 거리가 가깝기 때문에, 이를 위한 전원선, 통신선, 각종 신호선 등과 같은 전기적인 접속이 간단해진다.

제4 영역(e)은 제1 격벽(36)에 의해 제3 영역(d)과 차단되며, 압축기(60), 응축기(61) 및 배출팬(62)이 배치된다. 이때, 배출팬(62)은 시로코 팬 또는 크로싱 팬일 수 있고, 응축기를 식히는 역할을 수행할 수 있다. 제4 영역(e)은 응축기(61) 및 압축기(60)로 인하여, 내부의 온도가 제3 영역(d)에 비하여 높다. 제4 영역(e)에는 도면에서 도시되지 않은 다른 장치들을 부가할 수 있다. 예를 들어, 팽창밸브, 압축기(60) 및 저수조(54)가 넘칠 경우를 대비학 위한 보조 저수조, 액분리기, 수액기, 외부의 차가운 공기를 유입하는 유입로 등이 있다.

외부공기는 흡입덕트(40), 흡기통로(63), 배출팬(62), 배기통로(64) 및 배출덕트(41)를 거치는 경로(⑤)를 통하여 유동한다. 여기서, 흡기통로(63)는 상기 외부공기가 제1 냉각부(30) 내부로 유입되는 곳이며, 배기통로(64)는 상기 외부공기가 제1 냉각부(30) 밖으로 유출되는 곳이다. 흡기통로(63) 및 배기통로(64)는 하나의 관통홀 또는 복수개의 관통홀로 구현될 수 있으며, 예를 들어 메시(mesh)로 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 제1 냉각부(30) 및 서버의 하면(S4) 사이는 간격(D)을 가진 빈 공간이다. 다시 말해, 본 발명의 제1 장치(100)는 종래의 제10-1718414호와는 달리 냉각존 및 냉각부를 분리하는 분리판 및 흡입통 등과 같은 구조물이 필요하지 않다. 이에 따라, 제1 장치(100)를 제조하는 비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 이와 같이, 제1 냉각부(30) 및 서버의 하면(S4) 사이에 빈 공간을 이루는 것을 오픈(open) 구조라고 한다. 이에 반해, 종래의 제10-1718414호는 폐쇄 구조라고 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 제2 냉각부(30a)를 나타내는 단면도이다. 이때, 제2 냉각부(30a)는 토출구(31) 근처의 형상이 다른 것을 제외하고, 제1 냉각부(30)와 동일하다. 또한, 제1 냉각부(30)를 이루는 구성요소의 일부는 형상이 약간 변형되거나 장착되는 위치가 변경되었지만, 동일한 참조부호는 동일한 기능 및 역할을 한다. 이에 따라, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 이때, 본 발명의 전산랙 제1 장치(100)의 전체적인 구조는 도 1을 참조하기로 한다.

도 4에 의하면, 제2 냉각부(30a)는 제1 냉각부(30)와는 달리 케이스(35b)에서 토출구(31)가 측면이 경사지지 않고 평탄하다. 이에 따라, 흡입덕트(40)는 평탄한 면에 부착된다. 흡입덕트(40)가 부착된 케이스(35b)의 측면은 평탄하므로, 제3 및 제4 영역(d, e)을 구분하는 제2 격벽(36b)는 평탄하거나 약간 경사지도록 할 수 있다. 또한, 증발기(50)를 지지하는 지지판(52)은 제1 고정부(37)에 의해 지지된다. 케이스(35b)를 평탄하게 하면, 케이스(35b)의 구조가 단순하게 되어 제작비용을 줄일 수 있다. 한편, 케이스(35b)에서, 제2 격벽(36b)의 하부는 일정한 폭으로 함몰될 수 있다. 이렇게 되면, 흡입덕트(40)는 도시된 것보다, 케이스(35b)의 안쪽에 배치된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 제3 냉각부(30b)를 보여주는 단면도이다. 이때, 제3 냉각부(30b)는 배기통로(64)가 케이스(35)의 바닥에 위치하는 것을 제외하고, 제1 냉각부(30)와 동일하다. 이에 따라, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 물론, 제3 냉각부(30b)는 제2 냉각부(30a)와 같이 케이스(35b)의 측면이 평탄할 수 있다. 여기서, 이때, 본 발명의 전산랙 제1 장치(100)의 전체적인 구조는 도 1을 참조하기로 한다.

도 5에 의하면, 제3 냉각부(30b)는 배기통로(64)가 케이스(35)의 바닥에 배치된다. 여기서, 바닥은 제3 및 제4 영역(d, e)을 사이에 두고 서버(S)를 바라보는 면(35a)에 대향하는 부분이다. 배출팬(62)은 반드시 이에 한정하는 것은 아니나, 배기통로(64) 근처에 위치하는 것이 좋다. 흡기통로(63)는 제1 냉각부(30)에서와 같이 흡입덕트(40)와 연통된다. 즉, 외부공기는 흡입덕트(40), 흡기통로(63), 배출팬(62) 및 배기통로(64)의 경로(⑥)를 통하여 지면 방향으로 배출된다. 도시되지는 않았지만, 제3 냉각부(30b)와 랙 하우징(10) 사이의 공간에는 배출덕트(41)가 설치될 수 있고, 선택적으로 배출패킹(43)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 랙 하우징(10)에는 도 1에서 설명한 것과 동일한 기능 및 역할을 하는 배출 벤트홀(14)이 존재한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 제4 냉각부(30c)를 나타내는 단면도이다. 이때, 제4 냉각부(30c)는 흡기통로(63)가 케이스(35)의 바닥에 위치하는 것을 제외하고, 제2 냉각부(30a)와 개념적으로 동일하다. 이에 따라, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 이때, 본 발명의 전산랙 제1 장치(100)의 전체적인 구조는 도 1을 참조하기로 한다.

도 6에 의하면, 제4 냉각부(30c)는 흡기통로(63)는 케이스(35)의 바닥에 위치한다. 배기통로(64)는 제1 냉각부(30)에서와 같이 배출덕트(41)와 연통된다. 즉, 외부공기는 지면 방향으로부터 흡입되어, 흡기통로(63), 배출팬(62), 배기통로(64) 및 배출덕트(41)의 경로(⑦)를 통하여 후면도어(12)의 외부로 배출된다. 이렇게 되면, 제4 냉각부(30c)는 제1 냉각부(30)에서의 흡입덕트(40) 및 흡입패킹(42)을 구비하지 않아도 되므로, 제1 장치(100)의 구조를 단순하게 할 수 있다. 이때, 전면도어(11)의 복수개의 흡입 벤트홀(13)은 랙 하우징(10)의 바닥으로 위치가 변경되어 설치된다. 도시되지는 않았지만, 제4 냉각부(30c)와 랙하우징(10) 사이의 공간에는 흡입덕트(40)가 설치될 수 있고, 선택적으로 흡입패킹(42)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 랙 하우징(10)에는 도 1에서 설명한 것과 동일한 기능 및 역할을 하는 흡입 벤트홀(13)이 존재한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 제5 냉각부(30d)를 보여주는 단면도이다. 이때, 제5 냉각부(30d)는 흡기통로(63) 및 배기통로(64)가 케이스(35)의 바닥에 위치하는 것을 제외하고, 제2 냉각부(30a)와 유사하다. 이에 따라, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 이때, 본 발명의 전산랙 제1 장치(100)의 전체적인 구조는 도 1을 참조하기로 한다.

도 7에 의하면, 제5 냉각부(30d)는 흡기통로(63) 및 배기통로(64)는 케이스(35)의 바닥에 위치한다. 이렇게 되면, 외부공기는 지면 방향으로부터 흡입되어, 흡기통로(63), 배출팬(64) 및 배기통로(64)의 경로(⑧)를 통하여 지면 방향으로 배출된다. 이렇게 되면, 제5 냉각부(30d)는 제1 냉각부(30)에서의 흡입덕트(40), 흡입패킹(42), 배출덕트(41) 및 배출패킹(43)을 구비하지 않아도 되므로, 제1 장치(100)의 구조를 더욱 단순하게 할 수 있다. 이때, 전면도어(11) 및 후면도어(12)에는 복수개의 흡입 벤트홀(13) 및 배출 벤트홀(14)은 랙 하우징(10)의 바닥으로 위치가 변경되어 설치된다. 도시되지는 않았지만, 흡기통로(63)가 위치하는 제5 냉각부(30d)와 랙 하우징(10), 배기통로(64)가 위치하는 제5 냉각부(30d)와 랙 하우징(10) 사이의 공간에는 각각 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41) 중의 적어도 하나가 설치될 수 있고, 각각에는 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 랙 하우징(10)에는 도 1에서 설명한 것과 동일한 기능 및 역할을 하는 흡입 벤트홀(13) 및 배출 벤트홀(14)가 존재한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 냉각부를 활용한 전산랙 제2 장치(200)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 이때, 제2 장치(200)는 제6 냉각부(30e)가 랙 하우징(10)의 상부에 배치되는 것을 제외하고, 제1 장치(100)와 같다. 제6 냉각부(30e)는 본 발명의 범주 내에서 제1 내지 제5 냉각부(30, 30a, 30b, 30c, 30d)에서의 개념을 모두 적용할 수 있으며, 여기서는 제5 냉각부(30d)의 개념을 도입하여 설명하기로 한다.

도 8에 의하면, 제2 장치(200)는 제6 냉각부(30e)가 서버(S)의 위쪽인 랙 하우징(10)의 상부에 배치된다. 이를 위해, 제6 냉각부(30e)는 랙 프레임(20)의 상부에 고정된다. 제6 냉각부(30e)를 고정하는 방법은 제1 장치(100)에서 상세하게 제시하였다. 제6 냉각부(30e)에서의 토출구(31) 및 흡입구(32)는 제1 장치(100)와는 달리, 서버(S)를 향하여 아래 방향을 향하고 있다. 토출구(31)를 거친 상기 냉각공기는 서버(S)의 아래쪽 경로(⑨), 서버(S)와 서버(S) 사이의 경로(⑩), 서버(S) 내부의 경로(⑪) 및 서버(S)의 위쪽 경로(⑫)을 거쳐 다시 흡입구(32)로 되돌아온다. 경로(⑨), 경로(⑩), 경로(⑪) 및 경로(⑫)에 대한 상세한 설명은 제1 장치(100)의 경로(①), 경로(②), 경로(③) 및 경로(④)에서와 같다.

제3 및 제4 영역(d, e)는 제3 격벽(36c)로 분리된다. 제2 장치(200)의 제3 및 제4 영역(d, e)는 제1 장치(100)의 제3 및 제4 영역(d, e)과 상하가 바꾼 구조이다. 지지판(52)은 저수조(54)를 감싸는 형태의 제2 고정부(38)에 고정된다. 제2 고정부(38)은 본 발명의 범주 내에서 다양한 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 제2 고정부(38)는 도시된 것보다 작은 구조물로 구현할 수 있으며, 저수조(54)를 감싸는 정도이면 충분하다. 도면에서는, 제6 냉각부(30e)가 랙 하우징(10)에 삽입되는 구조를 제시하였으나, 랙 하우징(10) 자체로 제6 냉각부(30e)를 구현할 수 있다. 이렇게 되면, 랙 하우징(10)의 일부가 제6 냉각부(30e)가 될 수 있다.

제4 영역(e)에는 제6 냉각부(30e)의 흡기통로(63) 및 배기통로(64)가 케이스(35)의 천정에 위치한다. 이렇게 되면, 외부공기는 흡기통로(63), 배출팬(62) 및 배기통로(64)의 경로(⑬)를 통하여 상기 천정의 외부로 배출된다. 이때, 전면도어(11) 및 후면도어(12)에는 복수개의 흡입 벤트홀(13) 및 배출 벤트홀(14)은 케이스(35)의 천정으로 위치가 변경되어 설치된다. 랙 하우징(10)의 외부에는 흡입 벤트홀(13) 및 배출 벤트홀(14)을 통한 공기의 흐름이 서로 혼합되지 않도록 분리벽(80)이 추가될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 제2 장치(200)는 서버의 전면(S1)으로 정의되는 경계부(a)를 기준으로 제1 및 제2 영역(b, c)로 분리된다. 제1 영역(b)은 토출구(31)를 포함하고, 제2 영역(c)은 흡입구(32)를 포함하는 곳이다. 제2 영역(c)은 서버(S)를 냉각시키고, 또한 데워진 내부공기를 흡입구(32)로 흡입한다. 다시 말해, 제1 영역(b)을 거친 냉각공기는 제2 영역(c)에서 서버(S)를 포함한 냉각존(CZ)을 냉각시킨다. 또한, 제6 냉각부(30e) 및 서버의 상면(S2) 사이에 빈 공간을 이루는 것을 오픈(open) 구조를 가진다.

도시되지는 않았지만, 흡기통로(63)가 위치하는 제6 냉각부(30e)와 랙 하우징(10), 배기통로(64)가 위치하는 제6 냉각부(30e)와 랙 하우징(10) 사이의 공간에는 각각 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41) 중의 적어도 하나가 설치될 수 있고, 각각은 흡입패킹(42) 및 배출패킹(43)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)는 랙 하우징(10)의 흡입 벤트홀(13) 및 배출 벤트홀(14)과 연통된다.

상술한 바와 같이, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)는 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 먼저 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)은 둘 중 하나 또는 두 개인 적어도 하나가 설치될 수 있다. 또한, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)은 도 1 내지 도 4처럼 각각 전면도어(11) 및 후면도어(12)에 결합될 수 있고, 도 5 내지 도 8처럼 랙 하우징(10)에 결합될 수 있다. 경우에 따라, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)의 적어도 하나는 제1 냉각부(30)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)는 각각 제1 냉각부(30)와 전면도어(11), 후면도어(12) 또는 랙 하우징(10) 사이에 위치한다고 할 수 있다. 다시 말해, 흡입덕트(40) 및 배출덕트(41)은 각각 외부공기의 흡입 및 배출을 위하여 제1 냉각부(30)와 연통된다고 정의할 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 제1 내지 제6 냉각부는 제3 및 제4 영역(d, e)이 모두 포함된 상태를 표현하였으나, 제3 및 제4 영역(d, e)이 분리될 수 있다. 분리된 제3 및 제4 영역(d, e)은 각각 랙 하우징(10)의 상부 및 하부에 각각 적절하게 배치될 수 있다.

10; 랙 하우징 11; 전면도어
12; 후면도어 13; 흡입 벤트홀
14; 배출 벤트홀 20; 랙 프레임
30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e; 제1 냉각부 내지 제6 냉각부
31; 토출구 32; 흡입구
33; 고정날개 34; 고정홀
35, 35a; 케이스
36, 36b, 36c; 제1 내지 제3 격벽
36a; 경사부 40; 흡입덕트
41; 배출덕트 42; 흡입패킹
43; 배출패킹 50; 증발기
51; 토출팬 52; 지지판
53; 관통홀 54; 저수조
55; 히터 56; 수위센서
60; 압축기 61; 응축기
62; 배출팬 63; 흡기통로
64; 배기통로 70; 제어부
a; 경계부
b, c, d, e; 제1 내지 제4 영역

Claims

서버를 수납하기 위한 랙 하우징;
상기 랙 하우징의 내부에 배치되며, 상기 서버가 체결하여 탑재되는 랙 프레임; 및
상기 랙 하우징 내부에 배치되며, 냉각공기를 토출하는 토출구 및 냉각존을 거친 내부공기를 흡입하는 흡입구를 가진 냉각부를 포함하며,
상기 토출구는 상기 서버의 전면으로 정의되는 경계부를 기준으로 제1 영역에 위치하며, 상기 흡입구는 상기 경계부를 기준으로 제2 영역에 위치하며, 상기 제1 및 제2 영역은 상기 냉각존을 이루고,
상기 제1 영역에는 상기 서버가 존재하지 않고 상기 제2 영역에 상기 서버가 존재하며, 상기 서버 및 상기 냉각부 사이의 공간은 개방되어 오픈된 구조의 냉각존을 형성하고, 상기 흡입구는 상기 서버를 냉각시키고 데워진 내부공기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 토출구에서 토출되는 상기 냉각공기는 상기 토출구, 상기 냉각존 및 상기 흡입구 방향을 따라 흐르는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제1항에 있어서, 상기 토출구로부터 토출되는 상기 냉각공기는 상기 냉각부의 위쪽에 있는 서버 방향으로 흐르거나 상기 냉각부의 아래쪽에 있는 서버 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각부는 상기 랙 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각부의 내부에는 증발기, 공랭식 전열교환기, 수냉식 열교환기 또는 그들의 조합 중에 선택된 어느 하나의 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각부는 냉각수단을 포함하는 제3 영역은 외부공기가 흐르는 영역인 제4 영역과 격벽에 의해 구분되는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제7항에 있어서, 상기 제4 영역은 상기 외부공기가 흡입되는 흡기통로와 연통되는 흡입덕트 및 상기 외부공기가 배출되는 배기통로와 연통되는 배출덕트 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제8항에 있어서, 상기 랙 하우징은 전면도어에 형성되며 상기 흡입덕트와 연결된 복수개의 흡입 벤트홀 및 후면도어에 형성되며 상기 배출덕트와 연결된 복수개의 배출 벤트홀 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제8항에 있어서, 상기 제3 영역에는 수분을 저장하는 저수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제10항에 있어서, 상기 저수조는 수위센서 및 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제8항에 있어서, 상기 제3 영역에는 제어부가 탑재되는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각부는 냉각수단을 포함하는 제3 영역 및 격벽에 의해 상기 제3 영역과 구분되는 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역은 외부공기가 흡입되는 흡기통로 및 상기 외부공기가 배출되는 배기통로 중의 적어도 어느 하나가 상기 냉각부의 바닥에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각부는 냉각수단을 포함하는 제3 영역 및 격벽에 의해 상기 제3 영역과 구분되는 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역은 외부공기가 흡입되는 흡기통로 및 상기 외부공기가 배출되는 배기통로 중의 적어도 어느 하나가 상기 냉각부의 천정에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각부를 활용한 전산랙 장치.