KR20110004857A - 전자장치 어레이의 액체 잠김 냉각형 케이스 및 랙 시스템 - Google Patents

전자장치 어레이의 액체 잠김 냉각형 케이스 및 랙 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 액체 잠김형 냉각시스템은 랙 시스템에 접속된 다수의 케이스들을 이용하는 평행배열의 다수의 전자기구를 냉각시키는 데 적절하다. 상기 액체 잠김형 냉각시스템은 서버 컴퓨터내의 열발생 구성요소들 및 전자 열발생 구성요소들을 이용하고 시스템에 평행하여 접속된 기타 기구들을 냉각시킨다. 그리고 상기 액체 잠김형 냉각시스템은 내부공간을 가지는 하우징, 내부공간에 있는 절연 냉각액체, 내부공간에 배치되어 상기 절연 냉각액체에 잠기는 열발생 전자 구성요소를 포함한다. 상기 랙 시스템은 다중 케이스들과 결합하여 액체가 전달되도록 하는 매니폴드 시스템 및 다중 케이스/전자기구들과 전기적으로 결합하는 IO 커넥터를 갖추고 있다. 상기 랙 시스템은 액체를 랙으로 그리고 랙으로부터 외부 열교환기, 열 펌프, 또는 기타 열소산/회수기구에 그리고 그들로부터 압송시키기 위해 펌프 시스템에 접속될 수 있다.

Description

전자장치 어레이의 액체 잠김 냉각형 케이스 및 랙 시스템{A case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array}
이 출원은 하드코어 컴퓨터, 인크.회사의 명의로 PCT 국제특허출원된 것으로서, 2008. 8. 4.자로 출원된 미국 가출원 제61/085,934호 및 2008. 4. 21.자로 출원된 미국 특허출원 제61/046,540호를 기초로 우선권의 이익을 주장하며, 아울러, 상기 출원의 기술내용을 모두 여기에 언급하여 포함하고 있다.
본 발명은 액체 잠김 냉각형 전자 어레이 시스템, 보다 상세하게는 액체 잠김 냉각형 전자장치, 예컨대 컴퓨터 서버의 케이스에 관한 것으로서, 개별적인 케이스마다 많은 개별적인 논리 보드들이, 또는 단일 케이스에 함께 그룹을 이룬 논리 보드들이 랙 시스템(rack system) 안에 내장되어질 수 있도록 한 것이다.
컴퓨터 산업에서 직면하는 중요한 과제는 열(heat)이다. 부품이 작동하는 온도가 높아질수록, 그 부품은 고장날 가능성이 더 많아진다. 고온조건하에서 작동하는 전자장치들은 낮은 작동온도로 유지된 구성요소들보다 짧은 수명기대치를 갖는다. 일반적으로, 작동온도가 높으면 높을수록 구성요소들의 평균수명이 짧아진다는 것은 사실이다. 또한, 높은 온도는 치명적인 고장을 발생시키지는 않더라도 데이터 처리 에러를 발생시킬 수 있다. 고온에서의 작동은 데이터 관리가 이루어지는 중앙처리유닛(CPU) 내부 또는 마더보드(motherboard)의 모든 위치상에 이러한 데이터 처리 에러를 유도하는 파워의 변동(power fluctuation)을 야기할 수 있다. 처리능력을 증가시키면서 폐열을 감소시키고자 하는 수 많은 노력에도 불구하고, 시장에 출시된 각종 신규 CPU 및 그래픽처리 유닛(GPU)은 종전 제품보다 더욱 고온에서 운영되고 있다. 파워를 제공하고 신호처리를 다루는 데 필요한 파워 공급원(power supply) 및 마더보드의 부품들 역시 매 신세대 제품마다 점점 더 많은 열을 발생시키고 있다.
컴퓨터 시스템을 냉각시키기 위해 냉각 시스템에 액체를 사용하는 것은 이미 알려져 있다. 컴퓨터 구성요소들을 냉각시키는 공지의 한 방법은 폐쇄 루프형의 2-상 시스템(closed-loop, 2-phase system)을 이용한다. 이 때, 증기는 튜브를 통해 냉각 챔버로 이동하고, 이 증기는 액화되어 액체로 환원되며, 상기 액체는 추가 냉각을 위해 다시 튜브에 의해 브리지 칩으로 복귀하게 된다. 다른 공지의 액체 냉각시스템에 있어, 내부 펌프들이 액체로 하여금 CPU상의 핫 플레이트(hot plate: 고온 평판)를 지나가도록 이동시키고 그런 다음 가열된 액체는 핀(fin)형 타워 속으로 압송되며, 상기 타워는 액체를 수동적으로 냉각시키면서 액체를 상기 평판으로 복귀시킨다.
대규모의 고정 설비형 수퍼컴퓨터에 있어, 불활성 절연유체 중에 수퍼컴퓨터의 활동형 처리 구성요소들을 침잠(submerge)시키는 것은 잘 알려져 있다. 상기 유체는 전형적으로 활동형 구성요소들을 관통해 유동하도록 허용되며, 그런 다음 상기 유체는 외부의 열 교환기에 압송되어 메인 챔버로 복귀되기 전에 냉각된다.
컴퓨터 구성요소들을 냉각시키고자 하는 종래의 시도들에도 불구하고, 냉각 시스템에 대한 또 다른 개선방안들이 필요하다.
본 발명의 목적은 컴퓨터 구성요소들을 냉각시키고자 하는 종래의 시도들에도 불구하고, 냉각 시스템에 대한 또 다른 개선방안을 제공하는 데 있다.
전자식 열-발생 구성요소를 이용하는 컴퓨터 시스템 및 기타 시스템의 열-발생 구성요소를 냉각시키는 것을 포함하여 다수의 전자장치를 냉각시키는 데 적절한 개별적으로 내장된 액체 잠김형 냉각 시스템이 제시된다. 본 명세서에 기술된 개념이 적용될 수 있는 전자장치의 예에는, 꼭 이들에만 국한되는 것은 아니지만, 블레이드 서버(blade server)를 포함하는 서버; 디스크 어레이/저장 시스템; 스토리지 영역 네트워크; 네트워크 부착형 스토리지; 스토리지 통신 시스템; 워크스테이션; 라우터(routers); 통신 인프라스트럭춰(기간시설)/스위치; 유선형, 광학 및 무선형 통신기구; 셀(cell) 프로세서 기구; 프린터; 파워 공급원; 디스플레이; 광학기구; 핸드-헬드형 시스템을 포함하는 계측 시스템; 군용 전자장치; 등이 포함된다.
상기 전자장치는 내부공간을 가진 하우징을 포함할 수도 있다. 상기 내부공간에는 절연 냉각액체가 포함되어 있고, 하나의 열-발생 전자 구성요소가 상기 공간에 배치되어 절연 냉각액체 중에 잠긴 상태로 배치되거나 또는 절연 냉각액체가 상기 구성요소 위를 지나가도록 유도된다.
전자장치는, 예컨대, 서버 컴퓨터와 같은 컴퓨터일 때, 단일 논리 보드 또는 다수의 논리 보드들이 내부공간에 배치된다. 논리 보드(들)는 예컨대, CPU 또는 GPU와 같은 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 다수의 열발생 전자 구성요소들을 포함한다. 또한, 컴퓨터의 기타 열발생 구성요소들, 예컨대, RAM, 파워 공급원(power supply), 도오터 카드(daughter card) 및 고체 드라이브 또는 기계적 하드 드라이브와 같은 스토리지 드라이브가 냉각액체에 잠겨 질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어, 전자 구성요소들이 냉각액체에 실질적으로 잠겨질 필요는 없다. 대신에, 냉각액체가 전자 구성요소들 위로 "토출되거나(poured)", 또는 그 위를 지나가도록 유도될 수 있으며, 냉각액체를 지지하는 중력에 의해 구성요소들 위로 하방으로 흐르도록 하고, 그런 다음 저장조(sump)로 모아져서 열 소산/회수기구로 압송되고 마지막으로 전자 구성요소(들)로 돌아오게 된다. 이 실시예는 케이스 내의 냉각액체의 양을 줄일 수 있고, 그에 의해 중량과 비용을 줄일 수 있다.
컴퓨터 논리 보드(들), 도오터 카드, 파워 공급원 및 기타 활성적인 전자 구성요소들을 내장하는 케이스는 액체 수밀 내부공간을 한정하는 다수의 벽들을 포함한다. 필요하다면, 하나 또는 그 이상의 벽이 투명하거나, 반투명하거나, 또는 불투명 재질로 될 수 있다. 제거가능하거나 고정가능한 뚜껑이 내부공간, 예컨대 내부공간의 상부를 폐쇄시킨다. 상기 뚜껑은 상기 다수의 벽들과 함께 액체 수밀 밀봉을 형성시키며, 일 실시예에서 상기 뚜껑은 자체에 고정된 밀봉형 전기 커넥터를 포함하고 상기 밀봉형 전기 커넥터는 내부공간에 배치된 논리 보드에 부착되는 형태로 구성되어 논리 보드와 케이스의 외부 사이에 전기 접속을 제공한다.
일 실시예에 있어, 논리 보드가 내부공간으로부터 올려졌을 때, 논리 보드 구성요소들을 교체하고 액체가 내부공간 속으로 다시 배출되는 것이 가능하도록 하기 위하여 논리 보드를 상승된 위치에 고정시킬 수 있는 메카니즘도 또한 제공될 수 있다.
상술한 내부공간을 갖는 상기 케이스는 경우에 따라 유사한 내부공간들을 갖는 다른 케이스들과 함께 정렬되어 서버상의 논리 보드, 저장 시스템(디스크 드라이브 포함), 라우터, 통신기구, 및 기타 전자장치에 이용될 수 있는 케이스 어레이를 형성할 수 있게 된다.
도1은 전자 시스템 및 냉각 시스템과 통합된 케이스 어레이를 보여주는 도면.
도2는 제거가능한 뚜껑이 개방위치에 있는 개별 케이스를 보여주는 도면.
도3은 케이스 어레이를 고정하는 랙 시스템을 보여주는 도면.
도4는 논리 보드, 비디오/도오터 보드, 파워 공급원 유닛, 상부 평면 보드 및 랙 입력/출력 버스와 결합하는 외부 입력/출력 커넥터를 구비한 케이스를 보여주는 도면.
도5는 절연유체로 채워지고 랙 매니폴드 급속-분리 밸브와 결합하는 급속-분리 밸브가 제공된 케이스를 보여주는 도면.
도6은 케이스 어레이, 외부 펌프 및 열 소산/회수기구를 포함하는 냉각 시스템을 보여주는 도면.
도7은 어레이에 사용될 수 있는 케이스의 대안 실시예의 측면도.
도8은 케이스의 다른 실시예의 측면도.
도9는 케이스의 또 다른 실시예의 측면도.
도10은 인간공학적 핸들을 구비한 케이스의 전면도.
도11은 수직 적층형 케이스 어레이의 전면도.
도12-14는 서로 다른 형태의 열발생 전자장치를 내장하는 케이스들의 측면도.
도15는 케이스 어레이들과 함께 사용될 수 있는 냉각제 분배시스템의 예시도.
도16은 절연 냉각액체를 냉각시키기 위한 유체 냉각 루프를 사용하는 것을 예시하는 도면.
도17은 다수의 논리 보드들이 내장된 케이스의 다른 실시예의 전면도.
도18은 케이스들이 수평상태로 배향된 랙 시스템의 다른 실시예의 전면도.
도19A,19B 및 19C는 각기 논리 보드상의 목표된 고온 열점을 냉각시키기 위한 유도식 유동 열 흡수 및 소산 플레넘 어셈블리(a directed flow heat sink and dispersion plenum assembly)의 등각투시도, 상부벽이 제거된 상태의 평면도, 및 측면도.
본 발명에 따른 액체 잠김형 냉각 시스템은 전자 열발생 구성요소를 이용하는 컴퓨터 시스템 및 기타 시스템의 열발생 구성요소를 냉각시키는 것을 포함하여 다수의 전자장치를 냉각시키는 데 적절하다. 컴퓨터 서버 시스템의 경우, 상기 액체 잠김형 냉각 시스템은, 예컨대, 32 내지 64, 또는 그 이상의 프로세서 코어 논리 보드(8소켓 x 8코어=64프로세서)를 형성할 수 있는 규모의 구조를 갖춘 컴퓨터 어레이의 제작을 가능하게 한다. 케이스 시스템 안의 이들 논리 보드들은 어레이를 형성하면서 서로 접속되어서 하나 또는 그 이상의 대병렬 수퍼 컴퓨터를 형성할 수도 있다.
본 명세서에 기술된 개념이 다양하게 적용될 수 있는 전자장치의 예에는, 이들에만 국한되는 것은 아니지만, 블레이드 서버(blade server)를 포함하는 서버; 디스크 어레이/저장 시스템; 스토리지 영역 네트워크; 네트워크 부착형 스토리지; 스토리지 통신 시스템; 워크스테이션; 라우터(routers); 통신 인프라스트럭춰/스위치; 유선형, 광학 및 무선형 통신기구; 셀(cell) 프로세서 기구; 프린터; 파워 공급원; 디스플레이; 광학기구; 핸드-헬드형 시스템을 포함하는 계측 시스템; 군용 전자장치; 등이 포함된다. 대부분의 개념들은 본 명세서에서 서버 컴퓨터 어레이에 적용되는 것으로 기술되고 예시될 것이다. 그러나, 여기에 기술된 이러한 개념들은 물론 다른 전자장치에도 사용될 수 있음을 인식하여야 한다.
도1, 2, 3, 4, 및 5는 액체 잠김형 냉각 시스템을 채용하고 있는 어레이-기본형 서버 컴퓨터 시스템(10)의 일 실시예를 예시하고 있다. 상기 시스템(10)은 각기 자체 내장형 컴퓨터시스템, 예컨대, 컴퓨터 논리 보드, 도오터 카드, 파워 공급원 및 기타 활성적인 전자 컴퓨터 구성요소, 및 냉각 시스템을 내장하는 다수의 분리된 케이스(12)들을 포함한다.
각 케이스(12)의 모든 전자적 및 열적 활성형 구성요소들은 절연 냉각액체에 잠겨지며, 그에 따라 상기 절연 냉각액체와 상기 전자적 및 열적 활성형 구성요소들은 직접 접촉상태로 있게 된다. 따라서, 각 케이스는 냉각액체와 컴퓨터 시스템을 내장하는 탱크를 형성한다. 이 시스템은 컴퓨터 시스템의 전자적으로 그리고 열적으로 활성되는 구성요소들과 서로 직접적인 접촉상태에 있는 절연 냉각액체를 이용한다. 이러한 잠김형 냉각시스템 형식에 사용될 수 있는 절연액체류는 하기와 같은 것을 포함하나, 꼭 여기에만 국한되지는 않는다:
.3MTM NovecTM과 같은 공업 유체
.광물성 오일
.실리콘 오일
.콩기름류를 포함하는 자연산 에스테르 함유 오일
.인조(합성) 에스테르 함유 오일
이들 절연유체중 다수는 또한 컴퓨터 구성요소들에서 발생하는 화재에 대한 소화(消火) 능력을 갖추고 있다. 절연성, 난연성 유체 중에 컴퓨터 구성요소들을 잠겨 놓음으로써, 컴퓨터 구성요소들의 고장으로 인해 시작되는 화재발생의 기회는 최소화된다. 보다 많은 열전달 능력과 함께 보다 높은 비등점을 가지는 다른 절연액체도 사용될 수 있다. 이들 냉각액체들은 시스템에 포함된 구성요소들에 의해 발생되는 열의 양을 조절할 수 있을 만큼 높고도 충분한 열전달 능력을 가진다면 상태를 변경시킬 필요가 없다.
도2 및 4와 관련하여, 각 케이스(12)는 컴퓨터 논리 보드(16)의 커넥터 측면에 부착되어, 논리 보드 입력/출력(IO) 커넥션, 도오터 카드(4) IO 및 파워가 케이스(12)의 내외부로 통과하도록 한다. 도오터 카드, 부가 프로세서, 파워 공급 카드, 및 메모리 카드와 같은 구성요소들은 논리 보드(16) 위에 장착되는 것으로써, 케이스 뚜껑(14)을 개방하고 그리고 부착된 논리 보드와 전자장치들을 케이스 밖으로 들어올려 인출시키므로써 케이스(12)에 부가되거나 또는 케이스(12)로부터 제거될 수 있다. 논리 보드(16)의 테두리들은 케이스(12)의 양측 내벽에 형성된 내홈에 미끄럼가능하게 배치되어 케이스로부터 논리 보드의 삽탈을 수월하게 할 수 있다. 또한, 하드 드라이브로부터 케이스의 외부까지 유도되는 하드 드라이브 브리더 구멍(hard drive breather hole)에 연결된 공기 라인(air line)을 구비하여, 케이스(1) 안에 기계적인 하드 드라이브(11)도 배치될 수 있다.
도2, 4, 및 5에 예시된 바와 같이, 케이스(12)(케이스가 사용 방향에 있을 때)의 배후는 뚜껑(14)에 의해 폐쇄된다. 케이스(12)의 내부에 접근하기 위해, 케이스는 핸들의 단부를 밑으로 향하도록 하여 뚜껑(14)이 상부에 배치되도록 한다. 그런다음 상기 뚜껑(14)을 제거함으로써 케이스로부터 부착된 논리 보드(16)를 들어올려 인출할 수 있게 된다. 뚜껑(14)의 다른 배향도 가능하다. 예컨대, 뚜껑은 케이스(12)의 상부를 폐쇄시키거나(케이스가 사용 방향에 있을 때) 또는 케이스의 임의의 타 측면을 폐쇄시킬 수 있다.
일 실시예에 있어, 케이스의 상부로부터 따뜻한 액체를 압송시켜 외부 열교환기, 열펌프, 또는 기타 열 소산/회수기구를 통과시키기 위해 내측 또는 외측 펌프시스템이 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어, 액체의 흐름은 펌프의 필요성을 피하는 대류, 또는 중력의 결과일 수도 있다. 액체의 흐름은 또한 펌프, 대류, 및 중력의 다양한 결합에 의해 발생될 수도 있다.
예시적 실시예가 도6에 도시되어 있는 바, 이 도면은 케이스(12)들이 어레이(array)로 배열된 것을 보여주며, 여기에서 케이스들은 출구 매니폴드(20), 액체를 케이스(12)들로부터 열 소산/회복기구(24)에 압송시키는 외부 펌프(22)에 접속되고, 또한 냉각된 액체는 그 후 입구 매니폴드(26)에 보내져서 냉각액체가 케이스로 다시 돌아오도록 한다.
필요하다면, 하나이상의 열 소산/회수기구가 사용될 수도 있고, 열 소산 및 열 회수의 결합도 이용될 수 있다. 아울러, 필요하다면 펌프가 각 케이스(12) 안에 배치될 수도 있다.
도15는 케이스 어레이(12)에 접속되어 냉각제 액체를 케이스에 분배하고 냉각제 액체를 케이스로부터 수취하는 냉각제 분배시스템(30)의 다른 예를 예시한다. 예시된 냉각제 분배시스템(30)은 열 소산 또는 회수기구(32), 냉각제 공급 라인(34), 및 냉각제 귀환 라인(36)을 포함한다. 냉각제는 상기 열 소산 또는 회수기구(32)의 일부분인 적절한 펌프에 의해 또는 도6에 도시한 시스템과 유사한 외부 펌프에 의해 압송된다. 시스템(30)은, 예컨대, 냉각제 액체가 공급된 제1 케이스(12)가 냉각제가 귀환하는 마지막 케이스가 되도록 하는 2-파이프 역 귀환시스템(two-pipe reverse return system)으로 형성함으로써, 각 케이스로부터 그리고 각 케이스로의 냉각제 액체의 유동로가 동일한 길이로 되도록 할 수 있다. 2-파이프 역 귀환시스템의 잇점은 케이스들을 가로지르는 압력낙차를 동일하게 한다는 것이다.
상기 열 소산 또는 회수기구는 케이스 내부로부터 나온 냉각액체로부터 열을 소산 또는 회수시키는 데 적합한 임의의 기구일 수 있다. 예컨대, 이 기구는 열소산용의 라디에이터와 같은 단순한 열 교환기일 수 있다. 열 교환 매체로서 공기 또는 액체가 사용될 수 있다. 또한, 열 교환기는 상대적으로 차거운 지면에 의해 액체를 냉각시키기 위해 땅속에 배치될 수도 있다. 외부 열 교환기는 액체를 케이스의 공간 속으로 반송시키기 전에 허용할 수 있는 온도로 다운시켜 냉각시킬 수 있는 한, 다수의 상이한 구조를 취할 수 있다. 열 소산기구의 예들은 꼭 이것에 한정되는 것은 아니지만 냉각 스택(cooling stack), 증발부, 및 지중 루프(in-ground loop)를 포함한다.
열교환기를 이용하는 액체의 냉각은 하기와 같은 몇몇 수단 중 어느 한 수단에 의해 수행될 수 있다:
- 케이스가 전형적인 냉각시스템을 구비하고 있을때의 압축기
- 펠티에 효과 냉각(Peltier effect cooling)
- 팬 또는 기타 공기-이동 메카니즘을 이용하는 라디에이터 표면의 활성적인 공기 냉각
- 주위온도를 낮추기 위해 열 전도성 열교환기 표면을 가능한 한 많은 부분 노출시키는 것에 의한 수동 냉각
열 소산 또는 회수 기구는 회수된 열이 주변 난방을 위해 이용되는 열 회수기구일 수도 있다. 예컨대, 상기 열 회수기구는 회수된 열이 빌딩을 가열하기 위해 이용되는 빌딩 또는 룸 난방시스템의 일부일 수 있다. 이러한 열 회수기구의 예들은, 이것에만 한정되지 않지만, 인-프로어 히터(in-floor heater) 및 지열 발전기(geothermal electricity generation)를 포함한다.
일 실시예에 있어, 케이스들은 룸에 내장되고 반면에 펌프 및 열 소산 또는 회수 기구는 룸 외부에 놓여진다. 액체가 냉각용으로 이용되고 가열된 액체는 실외로 압송되기 때문에, 케이스들에 있는 전기기구들에 의한 룸의 가열은 최소화된다. 이는 실내에서 요구되는 공기조화의 양을 절감시키고, 그에 따라 전기사용을 줄이며, 그리고 실내 케이스 어레이의 유지비용을 절감시킨다.
절연 냉각액체는 열 소산 또는 회수기구에 사용되는 유일한 액체일 필요는 없다. 도16에 예시한 실시예에서, 케이스(12)들의 절연 냉각제를 냉각시키는 데 수냉 루프(water cooling loop)(40)가 이용된다. 이 절연 냉각제는 열교환기(42)를 통해 루프를 순환한다. 상기 수냉 루프(40)는 또한 열을 교환해서 절연 냉각제를 냉각시키는 열교환기(42)를 통과하여 가동된다. 루프(40)안의 물은 펌프(44), 대류, 및/또는 중력에 의해 순환될 수 있으며, 이후 열 소산 또는 회수 기구(46)로 유도된다.
케이스(12)들은 도3에 도시된 바와 같이 랙 시스템(50)을 이용하여 어레이로 접속되어 도2 및 5에 도시한 바와 같이 케이스(12)들의 배후에 배치된 급속 분리밸브(52)를 거쳐 입구/출구 매니폴드들에 연결될 것이다. 일측 밸브(52)는 냉각제가 케이스속으로 향하는 입구(52a)로서, 그리고 타측 밸브(52)는 냉각제가 케이스로부터 배출되는 출구(52b)로서 작용하고, 이 때 밸브들이 개방되어 있지 않으면 밸브들은 상기 입구(52a)와 출구(52b)를 통과하는 액체의 유동을 억제하게 된다. 밸브(52)들은 도3에 도시한 랙 시스템(50)의 배후에 배치된 입구 매니폴드(53a) 및 출구 매니폴드(53b)와 결합한다. 케이스(12)들에 유도되는 입구 매니폴드(53a) 및 출구 매니폴드(53b)의 유동라인들은 밸브(52)들과 결합하는 급속-분리 밸브를 이용하여, 예컨대, 케이스상의 밸브들(52) 및 매니폴드(53a,53b)상의 밸브들로 하여금 케이스의 설치 및 제거시에 자동적으로 개방 및 폐쇄되게끔 한다. 이 급속-분리 밸브는 열 교환가능 시스템 건축물에 이용되는 고장난 서버 컴퓨터의 교체를 가능하게 할 것이다.
랙 시스템(50)은 프레임(54), 상기 프레임(54)의 배후에 있는 입구 매니폴드(53a)에 접속된 냉각제 귀환 라인(56), 및 상기 출구 매니폴드(53b)에 접속된 냉각제 출구 라인(58)을 포함한다. 케이스(12)들은 소정의 어레이 구조로 케이스들을 지지하기 위해 프레임(54)상에 각각 장착될 수 있다. 도3에 예시된 프레임(54)은 프레임(54) 속으로 슬라이딩 장착되어 있는 3개의 수직-공간형 케이스 열(row)을 지지할 수 있는 것으로 예시되었다. 각 케이스(12)에는 케이스의 미끄럼(슬라이딩) 삽입/제거를 촉진하는 수단이 제공될 수 있다. 예컨대, 각 케이스의 베이스(base)상에 베어링 메카니즘이 제공되어 케이스들이 보다 쉽게 프레임(54)으로 그리고 프레임(54)으로부터 슬라이딩 삽입되거나 삽출되도록 할 수 있다.
도2 및 4는 냉각을 요하는 것으로 비디오/도오터 보드(62), 파워 공급원(64), 및 프로세서(분산 플레넘(dispersion plenum)(74)밑에 배치됨)를 포함하는, 논리 보드상에 장착된 다수의 활성적인 컴퓨터 구성요소들을 보여준다. 어떤 실시예에서는, 펌프가 논리 보드(16)상에 또는 뚜껑(14)의 내부에 장착될 수도 있다. 상기 뚜껑(14)의 하면에는 상부 평면 보드(70)가 접속되고, 뚜껑(14)의 배후에는 외부 입력/출력 커넥터(72)가 배치된다. 상기 외부 입력/출력 커넥터(72)는 도3에 도시한 랙 시스템(50)상에 있는 입력/출력 버스(input/output bus)(73)에 결합된다. 각 케이스(12)는 냉각을 요하는 활성적인 모든 컴퓨터 구성요소들을 내장할 수 있을 만큼 충분히 크다. 또한, 경우에 따라 특정한 고온영역, 예컨대, 도7과 관련하여 후술하는 CPU들 위로 냉각액체를 보내는 데 이용되는 액체 귀환 라인 및/또는 분산 플레넘(74)을 위한 공간을 남겨 놓을 필요가 있을 수 있다.
도2 및 4에 도시된 바와 같이, 뚜껑(14)은 케이스(12)를 위한 액체-밀봉 및 기체-밀봉을 제공할 뿐만 아니라, 외부 구성요소 IO, 스토리지 IO 및 파워가 케이스(12)를 통과하여 컴퓨터 논리보드 및 그의 구성요소들로 입출력되게 하는 패스-스루 커넥터(72)를 포함한다. 상기 뚜껑(14)은 케이스를 밀봉시키는 가스킷을 가진다. 상기 뚜껑(14)은 또한 케이스에 냉각제를 채우기 위한 충전 포트를 포함할 수 있다.
도4와 관련하여, 서버 논리보드(16)는 동일한 IO 및 파워 커넥터를 가지지 않는다는 것을 제외하고는, 현재의 서버 스페시피케이션 보드(current server specification board)와 기본적으로 기능적으로 동일하다. 대신에, 논리 보드(16)의 상부 테두리에는 예컨대, 패스-스루 커넥터(72)에 결합하기 위한 접촉점들인 일련의 전도성 패드(conductive pad)들이 구비될 수 있다. 대안적으로, 경우에 따라 케이스(12)를 통해 IO 및 파워를 통과시키기 위해 액체 수밀 버스형 패스-스루 커넥터가 채용될 수도 있다.
경우에 따라 부가적인 컴퓨터 파워용의 여분의 프로세서 또는 기타 구성요소들을 적층시키거나 또는 단일 케이스안에 다중 컴퓨터를 설치하기 위해 다중 논리보드 또는 기타 회로보드들이 채용될 수도 있다. 예컨대, 도17은 케이스(12)와 유사하게 구성되지만 다수의 논리보드(501)를 포함하는 케이스(500)를 예시한다.
상기 기술된 냉각시스템은 다수의 서버 컴퓨터들이 단일 케이스(도17)에 또는 서버 또는 워크스테이션 랙 시스템을 형성시키기 위해 서로 연결되는 개별적인 케이스(도1-6)에서 냉각되는 것을 가능하게 할 것이다.
도4와 관련하여, 도오터 카드(62)는 현행 서버 스페시피케이션 보드에 접속하는 바와 같이 논리보드(16)에 접속된다. 도오터 카드들은 아울러 비디오 카드 및 기타 케이스의 외측에 IO 패스-스루를 요구하는 PCI 또는 PCIE 카드를 포함할 수 있다. 이들 도오터 카드는 외부 IO 접속이 가능하도록 수밀 및 기밀 가스킷을 필요로 한다.
현행 서버 디자인과는 달리, 파워 공급원(64) 역시, 파워공급에 어떠한 논리 보드 배선도 요구하지 않는, 도오터 카드일 수 있다. 상기 파워 공급원은 또한 논리 보드(16) 속에 직접 집적되기도 한다. 수밀 및 기밀 가스킷을 구비한 액체충전 케이스 속으로의 외부 교류 전류(AC) 또는 직류 전류(DC) 접속은 패스-스루 커넥터(72)를 통해 이루어질 수도 있다.
만약 펌프 시스템이 사용된다면, 가급적 외부에 설치되어 어레이로 배열된 모든 케이스(12)를 지지하면 좋다. 상기 펌프 시스템은 케이스(12)의 내부로부터 케이스(12) 외부의 열 소산/회수기구까지 가열된 액체를 순환시키는 데 사용된다. 액체는 외부의 하드 드라이브 냉각평판을 통해서도 또한 순환될 수 있다. 상기 펌프 시스템은 서버 컴퓨터가 꺼진 경우조차 액체를 순환시킬수 있도록 배선처리될 수도 있고, 서버 컴퓨터가 켜진 경우에만 액체를 순환시킬수 있도록 배선처리될 수도 있다. 서버 컴퓨터가 차단된 다음에는, 케이스(12)안에 있는 액체에는 잠겨진 구성요소들로부터 체류열을 제거하는 데 필요한 이상의 충분한 열수용 용량이 존재한다. 이는 포스트-셧다운 열손실(post-shut down thermal damage)이 없음을 보장하게 될 것이다. 또한, 유동센서 또는 펌프 모니터가 냉각제의 유동이 멈춰지거나 또는 최소 요구속도 이하로 느려졌음을 지시할 수 있다면, 서버 컴퓨터의 제어된 셧다운(shutdown)은 잠겨진 구성요소에 대해 어떠한 손실도 발생하기 훨씬 전에 완료될 수 있을 것이다. 이 실시예는 펌프 시스템 고장의 가능성을 미리 피할 수 있게 하여, 결국 공기냉각에 의존하는 서버 컴퓨터의 파국적인 고장을 막을 수 있게 된다.
하드 드라이브 또는 기타 내부 저장 시스템 역시 액체에 잠겨질 수 있다. 브리더 구멍(breather hole)을 요구하는 현행 플래터 기반형 기계 저장시스템(current platter-based, mechanical storage system)의 경우, 공기라인(air line)은 케이스의 외부에 대해 개방-공기 접속부를 허용하면서, 상기 브리더 구멍위에 고정될 수 있다. 나머지 드라이브는 기체 및 액체가 침투하지 못하게끔 밀봉될 수 있다.
정규의 벤더-특정형 소켓(normal, vender-specified socket)을 통해 논리 보드(16)에는 프로세서가 장착된다. 시험을 통해, 정규의 벤더-특정 온도로 충분히 프로세서를 냉각시키기 위해 종종 열흡수원 또는 기타 응용물이 프로세서에 부착될 필요가 없다는 것이 확인된다. 그러나, 만약 고전력 프로세서 또는 프로세서 오버-클로킹(processor over-clocking)에 낮은 작동온도 또는 높은 수준의 열전달이 요구된다면, 프로세서로부터 열전도의 노출표면적을 크게 증가시키는 열흡수원이 채용될 수도 있다.
랙 어레이 시스템(50)으로부터 케이스(12)가 제거되었을 때, 전류(AC 또는 DC)는 케이스(12)의 외부 커넥터(72)로부터 분리되어서, 전기회로를 개방시키고 그리고 케이스(12)의 내부 공간으로부터 전류(AC 또는 DC)를 분리시킨다.
뚜껑(14) 역시 냉각액체가 공간 내부로 추가될 수 있는 개구를 포함한다. 이 개구는 액체가 추가될 때 제거되는 제거가능한 캡에 의해 폐쇄된다. 상기 뚜껑은 또한 뚜껑을 제위치에 고정시키고 그리고 케이스를 도3에 도시한 랙 시스템(50)에 고정시키는 록 메카니즘(lock mechanism)을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 서버 논리보드 어셈블리는 제거가능하며 그리고 내부공간에 배치되어 뚜껑이 들어 올려질 때 서버 논리보드 어셈블리가 공간으로부터 상승되어질 수 있게 한다.
각 케이스(12)의 내부공간은 원하는 구성요소들이 잠겨지는 데 충분한 절연 냉각액체를 포함하여야 한다. 예컨대, 냉각액체는 내부공간을 실질적으로 가득 채워서, 그에 의해 논리 보드(16)상의 모든 열발생 구성요소들이 잠겨지게 된다. 냉각시스템은 가열된 절연액체를 공간내부로부터 외부의 급속-분리 밸브(52)를 통해 열교환기, 열펌프, 또는 액체가 냉각되는 기타 열 소산/회수기구에 보내지도록 설계된다. 냉각된 액체는 그 다음 랙 시스템(50) 및 입구(52a) 및 출구(52b)를 통해 각 케이스로 귀환된다.
도7은 어레이 배열에 사용가능한 케이스(100)를 예시한다. 상기 케이스(100)는 백플레인 IO 보드(backplane IO board)(102)에 전기적으로 접속될 수 있도록 설계된다. 또한 상기 케이스(100)는 수밀형 하우징(104)을 포함하며 그 내부에는 예컨대 냉각 액체에 잠겨지는 다양한 열발생 전기 구성요소들을 장착하고 있는 논리 보드와 같은 회로 보드(106)가 있다. 뚜껑(108)이 하우징(104)의 배후를 막는다. 상기 뚜껑(108)은 하우징의 내부에 접근할 수 있게끔 제거가능할 수 있게 하거나, 또는 하우징을 영구적으로 막을 수 있게끔 비제거형으로도 가능하다.
액체 입구(110)는 하우징의 배면측 베이스 근처에 형성되고 액체 출구(112)는 상부에 인접하여 배면측으로부터 연장하여 있다. 이 입구 및 출구의 배열은 냉각액체를 하부 근처로 유도하고, 그리고 액체가 가열시 상승하기 때문에, 가열된 액체는 출구(112)로 방출될 수 있다. 상기 입구(110) 및 출구(112)에는 급속-접속 밸브들이 제공되고, 상기 밸브들은 각기 매니폴드 입구(120) 및 매니폴드 출구(122)와 접속시 자동적으로 개방되게끔 설계되며, 상기 입구 및 출구는 상기 백플레인 보드(102)를 통해 연장한다. 상기 입구(110) 및 출구(112)에는 또한 접속시 자동적으로 개방하는 급속 접속 밸브들이 제공되고, 이 때 입구(120)는 입구 매니폴드(도6 참조)로부터 유도되고 출구(122)는 출구 매니폴드(도6 참조)에 접속되어 있다.
IO 커넥터(114)는 하우징의 배면측으로부터 연장하며, 이 때 상기 IO 커넥터(114)는 하우징의 뒷벽을 통해 연장하여서 회로 보드(106)에 접속되어진다. 상기 IO 커넥터(114)는 백플레인 IO 보드(102)의 커넥터(116)와 전기적으로 접속되도록 설계되어서 회로보드에 그리고 회로보드로부터 입력과 출력을 행하도록 유도하며, 그리고 필요하다면 하우징으로 전류를 통과시키도록 한다. 또한 유사한 커넥터(116)가 제공되어 어레이의 각 케이스(100)의 커넥터(114)에 접속하게 된다.
충분한 열이 있는 영역에는, 국부적인 냉각을 제공하기 위해 유도식(directed) 액체유동이 사용될 수 있다. 특히, 도7에 도시한 바와 같이, 유도식 액체냉각 어셈블리(130)가 입구 포트에 접속된다. 이 어셈블리(130)는 입구(110)와 연통된 매니폴드(132), 및 액체를 보내기 위해 매니폴드로부터, CPU와 같은, 회로 보드(106)상의 특정 목표의 열점으로 유도하는 다수의 튜브(134)를 포함한다. 상기 튜브(134)의 단부들은 소정의 열점에 인접하여 위치하거나, 또는 튜브(134)가 귀환 액체의 유동을 목표된 열점에 잘 향하도록, 분산 플레넘(74)과 유사하게, 분산 플레넘(136)에 접속될 수도 있다.
도 19A-C는 유도식 유동 열흡수원 및 분산 플레넘 어셈블리(700)의 일 예를 상세하게 예시한다. 상기 어셈블리(700)는 적절한 재질, 예컨대, 플라스틱 또는 금속으로 만들어지고, 주위 측벽(710) 및 상부벽(712)을 가지는 구조인 분산 플레넘 하우징(702)을 포함한다. 튜브(134)와 유사하게, 입구 튜브(701)가 하우징(702)의 내부속으로 냉각제를 보내기 위해 주위 측벽(710)의 한 측벽에 제공된 입구 포트(714)에 접속된다. 단일 측벽(714)으로 예시되었지만, 각기 입구 튜브(701)에 접속된 다수의 입구 포트가 제공될 수 있다. 입구 포트에 접속된 입구 튜브의 수량은 목표한 열점의 냉각 필요량에 따라 변경될 수 있다.
하우징(702)은 GPU 또는 CPU(706)와 같은, 열흡수원(703)이 장착된 특정의 목표 열점을 치밀하게 감싼다. CPU(706)는 회로보드(708)상의 소켓(707)에 장착된다. 열흡수원(703)은, 예컨대, CPU(706)와의 결합부로부터 상부벽(712)을 향해 상방으로 연장되는 다수의 핀(fin)(704)을 포함할 수도 있다. 이 핀들은 CPU와의 열교환을 최적화하기 위해 충분한 표면적을 갖추고 있다. 열흡수원 핀들은 냉각액체와의 직접 접촉을 통해 CPU로부터 열제거를 위한 큰 표면적을 창출하기 위해, 기계가공되고, 베어지고, 주형화 또는 기타 방도로 형성된다. 설명된 예에서, 핀(704)들은 화살표로 도시한 냉각제 유동방향에 대체로 평행하게 배향된다. 유동(흐름)을 혼합하거나 또는 분산시키는 데 도움을 주기 위해, 핀들 사이에 틈(705)이 제공될 수도 잇다.
하나의 개구(718)가 하우징(702)의 일측에 형성되어 냉각제를 내부공간으로부터 밖으로 흐르게 할 수도 있다. 상기 개구(718)는 냉각제가 핀들을 갖춘 열교환기 및 CPU를 통해 가열됨에 따라 냉각제가 하우징(702)의 내부로부터 도피할 수 있도록 임의 위치에 제공될 수 있다. 가열된 냉각제는 하우징(702)을 떠난 후 케이스의 상부를 향해 상방으로 상승되거나 또는 개구(718)가 플레넘 어셈블리에 공급되는 펌프에 의해 형성된 압력으로 인해 직면하는 임의 방향으로 방출된다. 예시예에서, 개구는 입구 포트(714)와 마주한 주위 측벽(710)에 형성된 틈에 의해 형성된다. 하나 이상의 개구가 제공될 수 있으며, 또한 개구는 하우징(702)상의 어느 적절한 위치에 제공되어 가열된 냉각액체가 도망가도록 그리고 케이스의 상부를 향해 상승하거나 강제된 유동방향으로 배출되도록 할 수 있다.
또한, 하우징(702)은 하우징으로 들어오는 냉각제를 다중 방향으로 유동시켜 핀(704)의 전체 면적위로 유동할 수 있도록 입구 포트(714) 근처의 팽창 챔버(716)를 한정한다.
사용 중, 매니폴드로부터 튜브(701)를 통과하는 유도류, 또는 펌프원으로부터의 직접 제공된 유도류가 플레넘 하우징(702)에 의해 한정된 공간안에 형성된다. 이 한정된 공간은 CPU 및 상기 CPU에 접속된 열흡수원 핀(704)을 치밀하게 에워싼다. 플레넘 하우징(702)은 액체흐름을 감싸서 전체의 열흡수면을 통해, 액체가 혼합류를 가지게 하던가, 아니면 특정 조건하의 난류가 되도록 강제시킨다. 이는 열교환을 최적화시키는 데 도움을 주어, CPU, GPU, 노오스 브리지(north bridge), 사우스 브리지(south bridge) 및/또는 기타 구성요소들이 그 속에서 이용되는 나머지 전자시스템과 관련하여 영향을 줄 수 있는 상당한 열을 발생시키는, 고온 구성요소들을 보다 효과적으로 냉각시킨다. CPU와 핀을 접촉시킨 후, 액체는 개구(718)를 통해 플레넘 하우징(702)을 빠져 나온다.
상기 플레넘 하우징(702)은 CPU와 핀위로 액체-밀봉 포장을 형성시킬 필요가 없으며, 예시된 예에서도 액체-밀봉 포장을 형성하지 않는다. 이는 치밀한 제조 공차의 필요성을 배제시키는 데 도움을 준다. 상기 플레넘 하우징(702)은 CPU와 핀위로 액체가 유동할 때 액체를 담는 구조로 되어야만 한다. 유동 함량의 양과 정도는 얼마나 많은 유동함량이 성취하고자 하는 냉각효율의 증가를 결과할 수 있느냐에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
케이스(100)는 랙의 상부 선반(140a)과 하부 선반(140b) 사이의 공간으로 슬라이드 삽입될 수 있게끔 설계된다. 유사한 설계의 다른 케이스들이 케이스(100) 다음의 선반들(140a,140b) 사이에 배치될 수도 있다. 케이스(100)의 삽탈을 수월하게 하기 위해, 하우징(104) 상에 핸들(142)이 형성될 수 있다. 또한, 케이스(100)를 랙의 제 위치에 고정시키기 위해 힌지형 록(144a,144b)이 케이스(100)의 위 및/또는 선반들(140a,140b)의 위에 제공될 수 있다.
도8은 케이스의 수직 상향 이동을 거쳐 전기적 접속 및 액체의 접속을 실행하도록 설계된 케이스(200)를 예시한다. 상기 케이스(200)는 대체로 도7의 케이스(100)에 유사한 것으로, 수밀 하우징을 포함하며 수밀 하우징의 내부에는 냉각액체속에 잠겨진 다양한 열발생 전기 구성요소들을 장착한 회로 보드가 있다. 상기 케이스(200)는 상부 선반(204) 상에 설치된 상부 평면(202)과 접촉할 수 있도록 설계된다. 상기 상부 평면(202)은 IO 커넥터(206)를 가지며 이 IO 커넥터(206)는 케이스 하우징의 상부로부터 연장하는 IO 커넥터(208)와 접속되며, 상기 IO 커넥터(208)는 하우징의 상부를 통해 연장하여서 하우징의 내부에 있는 회로 보드에 접속되어 있다.
또한, 하우징의 하부에는 액체 입구(210)와 액체 출구(212)가 형성된다. 상기 액체 입구(210)와 액체 출구(212)에는 급속-접속 밸브들이 제공되어 있으며, 이들 밸브는 각기 매니폴드 입구(214) 및 매니폴드 출구(216)와 접속시 자동적으로 개방되도록 설계되어 있으며, 이들은 수직방향 가동형 베이스(220)로부터 그리고 그를 통해 연장하여 있다. 상기 매니폴드 입구(214) 및 매니폴드 출구(216) 역시 접속시 자동적으로 개방하는 급속-접속 밸브들을 구비하고 있다.
베이스(220)를 수직방향으로 작동시키기 위해 레버 시스템이 베이스(220)와 결합된다. 상기 레버 시스템은 레버(224)를 포함하는 데, 상기 레버는 베이스(220)에 인접하여 피봇가능하게 접속되고 그리고 상기 상기 레버가 피봇되었을 때 베이스가 상방으로 작동되도록 결합된다. 베이스가 상방으로 이동할 때, 액체 입구(210)와 액체 출구(212) 그리고 매니폴드 입구(214)와 매니폴드 출구(216) 사이의 유체결합은 실행되고, IO 커넥터(206)와 IO 커넥터(208)사이의 전기접속도 실행된다.
도9는 도7의 케이스(100)에 유사한 케이스(300)를 예시하는 것으로, 케이스 하우징의 배면에 위치하여 각기 액체 입구(317)와 액체 출구(318)와 접속하는 액체 입구(302)와 액체 출구(304)를 포함하고 있다. 백플레인 IO 보드(backplane IO board)(306)는 IO 커넥터(308)를 포함한다. 상부 평판(310)은 IO 커넥터(312)를 가지는 케이스(300)의 상부에 접속되며 상기 IO 커넥터(312)는 케이스 하우징의 상부를 통해 연장되고 케이스 하우징에 있는 회로 보드와 결합된 IO 커넥터(314)에 접속된다. 상기 상부 평판(310)은 IO 커넥터(308)에 접속되게끔 설계된 IO 커넥터(318)를 갖고 있는 부착형 휨부(316)를 포함한다.
상기 케이스(300)는 또한 케이스가 소정의 위치에서 안밖으로 미끄러지도록 하는 신축 베어링 슬라이드(telescoping bearing slide)(320)상에 설치될 수도 있다. 상기 슬라이드(320)는 하부 선반(322)에 고정되고 제1 슬라이드부(324) 및 상기 제1 슬라이드부(324)에 대해 미끄럼가능한 제2 슬라이드부(326)를 포함한다.
도10은 케이스 하우징(350)이 외향하여 전후방으로 경사진 측벽을 가져서 하우징이 전방보다 후방의 폭이 더 넓어지도록 된 실현가능한 케이스 디자인의 전면을 예시한다. 또한, 하우징 전면의 상부로부터 하부로는 초생달 형상으로 구부러져서 대체로 모래시계 형상의 핸들(352)을 형성하고 있으며 상기 모래시계 형상의 핸들(352)은 랙으로부터 케이스의 삽탈이 용이하게끔 파지될 수 있다.
도11은 수직형 레벨(404a,404b,404c)로 적층된 케이스(402)의 어레이(400)를 예시한다. 각 레벨(404a,404b,404c)은 나란히 배열된 다수의 케이스(402)를 포함한다. 상기 어레이(400)의 상부에는 액체를 케이스(402)에 중력으로 공급시키기 위한 액체 흡입 저장탱크(406)가 배치된다. 상기 어레이의 하부에는 열소산기구(408)가 제공되어 케이스들로부터 나온 액체를 냉각시키는 데 사용되도록 한다. 상기 열소산기구(408)는 냉각용 액체를 통과시키는 라디에이터, 및 공기를 액체 냉각용 라디에이터를 가로질러 송풍되도록 하는 팬(fan)을 포함한다.
도11의 구성은 중력을 이용하여 냉각용 액체를 개별적인 케이스에 공급하고, 그리고 액체를 케이스들로부터 상기 열소산기구(408)에 배출시키도록 한 구성이다. 펌프(410)가 제공되어 액체 흡입 저장탱크(406)에 귀환하는 액체를 압송시키거나, 또는 액체 흡입 저장탱크(406)에 수송되기 전에 액체를 외부 열소산기구로 압송시킨다. 액체를 단순히 중력에 의존하지 않고 탱크로부터 케이스로 압송시키기 위해 선택적인 펌프(412)가 제공될 수도 있다.
도11에 예시된 바와 같이 다수의 수직형 레벨들로 케이스들을 나란히 배열(이는 수평형 어레이로 칭할 수 있음)하는 대신에, 개별적인 케이스들은 수평적으로 배향되어 하나의 케이스 위에 다른 케이스를 적층하는 방식으로 적층될 수도 있으며, 이를 수직형 어레이로 칭할 것이다. 예컨대, 도18은 랙(601)에 서로 수직으로 적층된 다수의 수평 배향형 케이스(602)들을 포함하는 어레이(600)를 예시한다. 상기 케이스(602)들은 서로 인접한 케이스들과 접촉상태로 있을 수도 있거나, 또는 각 케이스 사이에 틈새가 제공될 수도 있다. 아울러, 케이스(602)들은 도11에 기재된 수직형 레벨들에 유사하게 개별 수직형 레벨들로 분리될 수도 있다.
상기한 실시예들은 서버 전자장치들을 내장하고 있는 서버 케이스들을 설명했다. 그러나, 여기에 기술한 개념들은 기타 열발생 전자장치를 내장하는 기타 전자 어레이에도 적용될 수 있다. 예컨대, 도12는 다수의 파워 공급원(452)을 담고 있는 파워 또는 배터리 케이스(450)를 예시한다. 여기에 기술된 어레이로 배열된 다수의 케이스(450)는 상대적으로 소형의 공간에 아주 중요한 파워 공급원들을 구비할 수 있다. 도13은 다수의 저장영역 네트워크 기구 또는 네트워크부착형 저장기구와 같은 기구들(462), 다수의 라우터, 또는 통신전자장치를 담을 수 있는 케이스(460)를 예시한다. 이는 단일 보드상의 플래쉬 스토리지(flash storage)에 테라바이트(terabyte) 또는 그 이상의 데이타를 넣을 수 있도록 한다. 도14는 프로세서 또는 메모리와 같은 다수의 기구들(474)과 함께 하나 또는 그 이상의 파워 공급 유닛(472)이 보드에 배치된 케이스(470)를 예시한다. 상기 파워 공급 유닛(472)이 케이스 내부에 있기 때문에, DC 전류를 외부 공급원으로부터 케이스 안으로 통과시킬 필요성이 배제된다. AC 전류도 케이스 안으로 통과될 수 있고 그리고 요구된 DC 전류도 케이스 안에서 변환될 수도 있다.
냉각용 액체로서 사용되는 절연액체는 상술한 절연액체들 중 어느 종류의 절연액체도 가능하다. 필요하다면, 절연액체에 염색제 물질이 가해져서 특정색의 액체로 만들 수도 있다. 상기 염색제 역시 자외선 작용형일 수도 있다. 이는 자외선과 연계하여 사용되어 유체를 특정색으로 비춰지도록 할 수 있다.
IO 접속부는 전기 입력 및/또는 출력부가 케이스 속으로 그리고/또는 케이스 로부터 통과되는 임의 형식의 IO 접속부일 수 있다. 예로써 가능한 IO 접속부는, 이것에만 한정되는 것은 아니지만, 섬유 채널(fiber channel), 이더넷(Ethernet), SAS(serial attached SCSI), SATA(serial advanced technology attachment), USB, 비디오, 무선(WIFI,RF network), 온도 또는 기타 환경 모니터링을 포함한다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며 어떠한 경우에도 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 진정한 권리범위는 상술한 명세서에 의해서 보다는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다; 그리고 이들 청구항의 의미 및 균등범위에 속하는 모든 변경 실시례들은 모두 그 범위에 포괄되도록 의도된 것이다.

Claims (20)

  1. 어레이로 배열된 것으로서, 각기 뚜껑을 포함하면서 수밀 내부공간을 한정하는 다수의 벽, 상기 내부공간에 배치된 서버 논리 보드, 상기 서버 논리 보드에 배치된 다수의 열발생 컴퓨터 구성요소, 상기 내부공간 안에 배치되어 상기 다수의 열발생 컴퓨터 구성요소들을 잠그는 절연 냉각액체, 및 상기 다수의 벽 중 어느 한 벽을 통해 연장하여 상기 서버 논리 보드상의 컴퓨터 구성요소들에 전기적으로 접속된 밀봉형 전기커넥터를 가지는 다수의 서버 컴퓨터 케이스; 및
    상기 다수의 어레이로 배열된 서버 컴퓨터 케이스들이 그 위에 배열되어지는 랙 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 서버 컴퓨터 케이스들이 랙 시스템 상에 수평형 어레이 또는 수직형 어레이로 배열된 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서버 컴퓨터 케이스들이 랙 시스템으로부터 개별적으로 제거가능하게 되어진 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 서버 컴퓨터 케이스 각각이, 각기 액체의 유동을 제어하는 급속-분리 밸브를 포함하는 액체 입구 및 액체 출구를 포함하고, 상기 랙 시스템은 랙 시스템에 각 케이스가 설치되었을 때 각 케이스의 액체 입구와 결합하는 입구 매니폴드 및 액체 출구와 결합하는 출구 매니폴드를 포함하고, 그리고 상기 입구 매니폴드 및 출구 매니폴드는 각기 급속-분리 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  5. 제4항에 있어서, 상기 랙 시스템이 다수의 IO 커넥터를 포함하고, 상기 밀봉형 전기커넥터는 IO 커넥터와 결합하도록 위치된 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  6. 제1항에 있어서, 상기 랙 시스템이 시스템상에 케이스들의 설치를 안내하는 트랙 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  7. 제1항에 있어서, 케이스들을 랙 시스템에 고정시키는 록 메카니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  8. 제1항에 있어서, 상기 랙 시스템이 액체 저장탱크, 펌프, 및 열소산기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  9. 제1항에 있어서, 상기 밀봉형 전기커넥터가 뚜껑을 통해 연장되고, 뚜껑은 케이스에 탈착가능하게 접속된 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  10. 제1항에 있어서, 상기 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이가 열 소산기구 또는 열 회수기구를 포함하는 냉각액체 시스템에 접속된 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  11. 제1항에 있어서, 서버 논리 보드상에 배치된 열발생 컴퓨터 구성요소들 중 어느 한 구성요소위에 배치된 분산 플레넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  12. 제11항에 있어서, 상기 분산 플레넘에 의해 에워싸이고 그리고 하나의 열발생 구성요소에 접속된 열 흡수원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  13. 제1항에 있어서, 상기 케이스들과 연통하는 액체냉각제 유동로를 포함하고, 상기 액체냉각제 유동로는 유동로 안을 흐르는 액체냉각제를 냉각시키기 위해 수냉 루프와 열교환 관계로 있는 것을 특징으로 하는 액체 잠김-냉각형 서버 컴퓨터 어레이.
  14. 수밀 내부공간을 한정하는 하우징;
    상기 하우징의 벽에 위치하는 것으로, 통과하는 액체의 유동을 제어하는 급속-접속 밸브를 포함하는 액체 입구;
    상기 하우징의 벽에 위치하는 것으로, 통과하는 액체의 유동을 제어하는 급속-접속 밸브를 포함하는 액체 출구;
    상기 하우징의 내부공간에 배치되는 회로 보드, 및 상기 회로 보드상에 배치된 열발생 전자기구; 및
    상기 하우징의 벽을 통해 연장하여 상기 회로 보드상의 전자장치에 전기적으로 접속된 밀봉형 IO 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액체 입구 및 액체 출구가 하우징의 뒷벽 또는 하우징의 하부벽에 있는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
  16. 제14항에 있어서, 상기 열발생 전자장치가 서버 전자기구, 파워 또는 배터리기구, 메모리 저장기구, 라우터, 통신 전자기구, 또는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
  17. 제14항에 있어서, 상기 밀봉형 IO 커넥터가 하우징의 뒷벽 또는 하우징의 상부벽을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
  18. 제16항에 있어서, 상기 내부공간에 배치된 다수의 회로 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
  19. 제16항에 있어서, 상기 회로 보드상에 배치된 열발생기구들 중 어느 하나 위에 배치된 분산 플레넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 분산 플레넘에 의해 둘러싸여서 상기 하나의 열발생기구에 접속된 열 흡수원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체냉각형 전자 어레이용 케이스.
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