KR20170069956A - 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템. 이 시스템은 전자 기기 케이스들, 매니폴드들, 펌프들 및 열교환기 유닛들과 같은 복수의 모듈식 시스템 구성요소들을 포함한다. 모듈식 시스템 구성요소들은 변화하는 요구들을 수용하기 위해 액체 잠김 냉각 시스템을 확장하거나 축소하는 것을 가능하게 한다. 또한, 부품의 모듈화는 휴대를 용이하게 함으로써, 전자 시스템의 상대적으로 용이한 수송 및 설치/해체를 가능하게 한다.

Description

확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템{SCALABLE LIQUID SUBMERSION COOLING SYSTEM}
본 발명은 예컨대, 서버 컴퓨터; 블레이드 서버; 디스크 어레이 / 스토리지 시스템; 솔리드 스테이트 메모리 디바이스; 스토리지 영역 네트워크; 네트워크 기반 스토리지; 스토리지 통신 시스템; 라우터; 통신 인프라 / 스위치; 유선, 광 및 무선 통신 디바이스; 셀 프로세서 디바이스; 프린터; 전원 공급 장치; 및 기타의 전자 시스템들의 액체 잠김 냉각에 관한 것이다.
액체 냉매와의 직접 접촉을 통해 전자 기기를 냉각시키는 전자 기기의 액체 잠김 기술이 알려져 있다. 전자 기기의 액체 잠김 냉각의 예는 특히 미국 특허 제 7,905,106 및 7,403,392 호에 개시되어 있다. 전자 기기의 액체 잠김 냉각은 전자 기기의 공기 냉각에 비해 많은 장점들을 가지고 있으며, 이러한 장점들에는 냉각 팬의 필요성을 제거하고, HVAC 냉각을 감소시킴으로써 증대된 에너지 효율; 팬 소음을 제거하여 보다 조용한 작동; 습도, 소금, 모래, 먼지 및 기타 오염 물질로부터 전자 기기를 보호하도록 밀봉된 액체 수밀 케이스(liquid-tight enclosure)에 내장되어 있기 때문에 열악한 환경에서의 사용; 및 전자 기기의 열 피로, 부식과 오염을 감소시키거나 방지하는 높은 신뢰성이 포함되어 있다.
서버와 같은 몇 가지 유형의 전자 시스템들의 경우에는, 용량 및 성능을 변경하기 위해 전자 시스템을 일정 비율로 확장하거나 축소할 수 있는 능력을 갖추도록 하는 것이 때로는 바람직하다. 확장과 축소는 케이스 내에 배치된 전자 부품들의 개수를 변경함으로써, 또는 서버 어레이와 같은 하나의 어레이의 분리된 케이스에 있는 복수의 시스템을 이용함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템은 전자 기기의 케이스들, 매니폴드들, 펌프들 및 열교환기 유닛들과 같은 복수의 모듈식 시스템 구성요소들을 포함하도록 구성됨으로써, 액체 잠김 냉각 시스템이 변화하는 요구를 수용하기 위해 확장 또는 축소되는 것을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템은 부품의 모듈화를 통해 휴대를 용이하게 함으로써, 전자 시스템을 상대적으로 용이하게 수송 및 설치/해체할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템은, 복수의 모듈식 전자 기기 케이스로서, 각 케이스는 액체 잠김 냉각될 복수의 전자 부품을 수용하는 액체 수밀부, 상기 액체 수밀부에 내장된 복수의 전자 부품, 액체 수밀부로 들어가는 액체 입구 및 액체 수밀부로부터 나오는 액체 출구를 포함하는 복수의 모듈식 전자 기기 케이스; 각 전자 기기 케이스에 유체적으로 연결되도록 각각 구성된 복수의 모듈식 매니폴드로서, 각 모듈식 매니폴드는 액체 공급 매니폴드부 및 액체 복귀 매니폴드부, 상기 액체 공급 매니폴드부에 형성된 복수의 액체 공급 출구, 상기 액체 공급 매니폴드부에 형성된 적어도 하나의 액체 공급 입구, 상기 액체 복귀 매니폴드부에 형성된 복수의 액체 복귀 입구, 그리고 상기 액체 복귀 매니폴드부에 형성된 적어도 하나의 액체 복귀 출구를 포함하며, 상기 각 모듈식 매니폴드를 위한, 액체 공급 출구의 수 및 액체 복귀 입구의 수는 각 모듈식 매니폴드 사이에서는 차이가 있지만, 각 모듈식 매니폴드 내에서는 동일하게 구성되는 복수의 모듈식 매니폴드; 상기 모듈식 매니폴드에 유체적으로 연결되도록 각각 구성되고, 각 펌프가 다른 펌핑 성능을 갖는 복수의 모듈식 펌프; 및 복수의 모듈식 열교환기 유닛을 포함한다.
상기 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템에 대해 설명한다. 이 시스템은 전자 기기의 케이스들, 매니폴드들, 펌프들 및 열교환기 유닛들과 같은 복수의 모듈식 시스템 구성요소들을 포함한다. 모듈식 시스템 구성요소들은 액체 잠김 냉각 시스템이 변화하는 요구를 수용하기 위해 확장 또는 축소되는 것을 가능하게 한다. 또한, 부품의 모듈화는 휴대를 용이하게 함으로써, 전자 시스템을 상대적으로 용이하게 수송 및 설치/해체할 수 있도록 한다.
모듈식 시스템 구성요소들은 복수의 시스템 그룹들(system groupings)을 포함하며, 각 시스템 그룹은 적어도 하나의 전자 기기 케이스와 매니폴드, 펌프 및 적어도 하나의 열교환기 유닛을 포함하고, 상기 전자 기기 케이스는 이들 구성요소와 최적으로 동작하도록 설계되어 있다.
각 전자 기기 케이스는 절연 냉각 액체와 같은 냉각 액체를 담을 수 있도록 액체 수밀하게 구성된 적어도 일부분을 포함하여, 액체 잠김 냉각되는 전자 기기들을 수용한다. 전체 케이스가 액체 수밀하게 구성될 수 있으며, 또는 케이스는 액체 잠김 냉각될 전자 기기들을 수용하는 액체 수밀부와 함께, 몇몇 전자 구성요소들은 액체 잠김 냉각되지 않는 건조부를 구비할 수도 있다. 케이스들은 각각 동일한 물리적 차원(즉, 물리적 크기)을 가질 수도 있고, 또는 서로 다른 물리적 차원을 가질 수도 있다. 케이스의 액체 수밀부에는 케이스로의 냉각 액체의 유입을 허용하는 적어도 하나의 액체 입구와, 케이스로부터 냉각 액체의 유출을 허용하는 적어도 하나의 액체 출구가 존재한다. 상기 액체 입구(들) 및 액체 출구(들)에는 또한 시스템으로부터 유체적으로 분리될 때 케이스 내에 액체를 유지하기 위해 자동으로 폐쇄되고, 다른 시스템 구성요소들에 유체적으로 연결될 때 자동으로 개방되는 밸브를 갖는 신속 연결 커플링들(quick connect couplings)이 제공될 수 있다.
각각의 케이스 내의 전자 기기는 임의의 전자 시스템을 형성하는 어떠한 전자 기기들도 가능하다. 일 실시예에서, 전자 기기들은 고파워 밀도(high-power density)의 전자 기기들이다. 예를 들어, 전자 기기들은 서버 컴퓨터, 블레이드 서버, 디스크 어레이 / 스토리지 시스템, 솔리드 스테이트 메모리 디바이스(solid state memory devices), 스토리지 영역 네트워크, 네트워크 기반 스토리지(network attached storage), 스토리지 통신 시스템, 라우터; 통신 인프라 / 스위치, 유선, 광 및 무선 통신 디바이스, 셀 프로세서 디바이스, 프린터, 전원 공급 장치, 및 다른 많은 장치들로서 기능하도록 설계될 수 있다.
각각의 케이스 내의 전자 기기들은 상대적으로 동일하거나 또는 서로 다른 기능을 수행하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 각각의 케이스 내의 전자 기기들은 각각 서버 컴퓨터 시스템으로서 기능하도록 설계될 수 있다. 또한, 각 케이스 내의 전자 기기들은 상대적으로 동일하거나 또는 유사한 전자 성능을 갖도록 설계될 수 있고, 또는 각각의 케이스 내의 전자 기기들은 서로 다른 전자 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 전자 기기들이 서버 컴퓨터 시스템으로 동작하도록 설계된 경우, 전자 기기들은 동일한 컴퓨팅 또는 처리 용량을 가질 수도 있고, 또는 각각의 컴퓨팅 또는 처리 용량이 서로 다를 수도 있다.
각각의 매니폴드는 케이스 상의 액체 입구에 유체적으로 연결하기 위한 다수의 분리된 출구를 갖는 냉매 공급(delivery) 매니폴드부와, 케이스 상의 액체 출구에 유체적으로 연결하기 위한 다수의 분리된 입구를 갖는 냉매 복귀 매니폴드부를 포함한다. 매니폴드들의 크기는 더 많거나 적은 수의 전자 기기 케이스들과의 연결을 수용하기 위해, 그리고/또는 전자 기기들의 충분한 냉각을 위해 더 많거나 적은 냉각 액체의 공급 또는 복귀를 요구할 수 있는 전자 기기 케이스들과의 연결을 수용하기 위해 변경될 수 있다.
펌프들은 함께 동작하도록 의도된 전자 기기 케이스, 매니폴드 및 열교환기 유닛에 따라 각각 서로 다른 펌프 성능을 가질 수 있다. 펌프 성능은 단위 시간당 펌프되는 액체량으로 측정되는 펌프 용량, 출력 압력, 펌프 헤드 등을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 임의의 적합한 방법으로 측정될 수 있다. 펌프는 냉각 액체를 펌핑하는데 적합한 한 당해 기술 분야에서 공지된 어떠한 기계적 구조도 가질 수 있다.
열교환기 유닛들은 각각 상이한 열교환 성능을 가질 수 있으며, 각 열교환기 유닛은 냉각 액체에 충분한 냉각을 공급할 수 있도록 전자 기기 케이스, 매니폴드 및 펌프의 특정한 조합과 함께 사용되도록 특별히 설계된다. 예를 들어, 열교환기 유닛은 상이한 열교환 영역을 갖는 상이한 크기로 형성될 수 있다. 그 대신에, 동일한 크기(또는 동일한 열교환 성능) 또는 상이한 크기(또는 상이한 열교환 성능)를 갖는 둘 이상의 열교환기 유닛이 함께 연결될 수 있으며, 이를 통해 전체적인 열교환 성능을 변경하여 냉각 액체를 집단적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
열교환기 유닛은 전도 또는 대류 등과 같은 어떠한 유형의 열교환을 위해서도 설계될 수 있고, 또한 평행류, 역류 및 직교류를 포함하는, 그러나 이에 한정되지 아니하는, 어떠한 유형의 유동 장치(flow arrangement)도 가질 수 있다. 일 실시예에서, 열교환기 유닛(들)은 땅속에 묻힌다. 다른 실시예에서, 열교환기 유닛은 호수 또는 물을 채운 탱크와 같은 수역(body of water) 속에 배치된다. 일 실시예에서, 열교환기 유닛(들)은 전자 기기 냉각 액체 및 전자 기기 냉각 액체와 열을 교환하는 물 등의 액체 냉매를 둘 다 수용한다. 액체 냉매에 의해 회수된 열 에너지는 그 후 다른 용도로 사용될 수 있다.
모듈식 시스템 구성요소들 사이의 유체 연결은 다양한 구성요소들에 연결하기 위한 신속 연결 유체 커플링을 갖는 적절한 호스들을 사용하여 달성될 수 있다. 호스들은 또한 상이한 크기를 가질 수 있으며, 이를 통해 상이한 유체 흐름을 수용하는 것을 가능하게 하고, 나아가 시스템 압력의 조정을 가능하게 한다.
본 발명의 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템은 전자 기기의 케이스들, 매니폴드들, 펌프들 및 열교환기 유닛들과 같은 복수의 모듈식 시스템 구성요소들을 포함하도록 구성함으로써, 액체 잠김 냉각 시스템이 변화하는 요구를 수용하기 위해 확장 또는 축소되는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템은 부품의 모듈화를 통해 휴대를 용이하게 함으로써, 전자 시스템을 상대적으로 용이하게 수송 및 설치/해체할 수 있도록 한다.
도 1은 전자 기기 케이스, 매니폴드, 펌프 및 열교환기 유닛을 포함하는, 본 발명에서 설명된 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 시스템 그룹을 도시한 도면이다.
도 2는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템에 사용가능한 복수의 모듈식 전자 기기 케이스를 도시한 도면이다.
도 3은 케이스의 내부를 보여주기 위해 하나의 모듈식 전자 기기 케이스에서 벽 하나를 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템에 사용될 수 있는 모듈식 매니폴드 및 펌프의 상이한 조합을 도시하는 도면들이다.
도 5a 및 5b는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템에 사용될 수 있는 2개의 상이한 크기의 열교환기 유닛을 도시하는 도면들이다.
도 6a, 6b 및 6c는 열교환 용량을 증가시키기 위해 모듈식 열교환기 유닛들을 서로 연결하는 예들을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 설명되는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 일 실시예의 예시적인 적용을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에서 설명되는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 일 실시예의 다른 예시적인 적용을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에서 설명되는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 일 실시예의 또 다른 예시적인 적용을 보여주는 도면이다.
도 10은 모듈식 열교환기 유닛의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 11은 단부캡을 제거한 도 10의 열교환기 유닛의 단면도이다.
도 12는 열교환기 유닛의 유체 통로를 통한 유동 경로를 지시하기 위해 사용할 수 있는 단부캡의 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12의 단부캡의 두 가지의 예시적인 유동 경로를 나타내는 도면이다.
도 14a 및 14b는 열교환기 유닛을 통한 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 15a 및 15b는 열교환기 유닛을 통한 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 16a 및 16b는 열교환기 유닛을 통한 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 17a 및 17b는 열교환기 유닛을 통한 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 18a 및 18b는 열교환기 유닛을 통해 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 19a 및 19b는 열교환기 유닛을 통한 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 20a 및 20b는 열교환기 유닛을 통한 유동 경로의 다른 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 1-20은 본 발명의 모듈식 구성요소들, 시스템 배치 및 전자 시스템의 냉각에 사용하기 위한 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 다양한 실시예들을 도시한다.
냉각 시스템은 변화하는 냉각 요구를 수용하기 위해 냉각 시스템의 확장 또는 축소를 가능하게 하는 모듈식 구성요소들로 구성된다. 또한, 구성요소들의 모듈화는 냉각시스템의 휴대를 용이하게 함으로써, 액체 잠김 냉각된 전자 시스템의 상대적으로 용이한 수송과 설치/해체를 가능하게 한다.
각각의 냉각 시스템은 임의의 전자 시스템을 형성하는 전자 기기의 액체 잠김 냉각을 사용한다. 일 실시예에서, 전자 기기들은 고파워 밀도의 전자 기기들이다. 예를 들어, 전자 기기들은 서버 컴퓨터, 블레이드 서버, 디스크 어레이 / 스토리지 시스템, 솔리드 스테이트 메모리 디바이스, 스토리지 영역 네트워크, 네트워크 기반 스토리지, 스토리지 통신 시스템, 라우터, 통신 인프라 / 스위치, 유선, 광 및 무선 통신 디바이스, 셀 프로세서 디바이스, 프린터, 전원 공급 장치, 및 많은 다른 전자 기기로서 기능하도록 설계될 수 있다.
전자 기기를 잠기게 하는 냉각 액체는 절연 액체일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 냉각 액체는 단상(single-phase)이거나 또는 2-상(two-phase)일 수 있다. 냉각 액체는 침잠된 전자 부품들에 의해 발생되는 열량을 처리할 수 있을 만큼 충분히 높은 열전도 성능을 갖도록 함으로써, 냉각 액체가 상(phase)을 변화하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 침잠시키기를 원하는 발열 부품들을 잠기도록 하기 위해 각 전자 기기 케이스에는 충분한 액체가 존재한다. 따라서 몇몇 사례들에서 액체는 실질적으로 전자 기기 케이스 전체를 채울 수 있으나, 이에 반해 다른 사례들에서는 액체가 상기 케이스를 부분적으로만 채울 수 있다.
이하에서 설명되는 다양한 모듈식 시스템 구성요소들은 복수의 시스템 그룹들로 배열될 수 있으며, 그 가운데 일 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 각 시스템 그룹(10)은 적어도 하나의 모듈식 전자 기기 케이스(12)와 모듈식 매니폴드(14), 모듈식 펌프(16) 및 적어도 하나의 모듈식 열교환기(18)를 포함하고, 상기 전자 기기 케이스(12)는 이들 구성요소와 최적으로 동작하도록 설계되어 있다. 각각의 구성요소들(12, 14, 16, 18)은 시스템의 확장 또는 축소가 가능하도록 모듈식으로 설계된다.
도시된 실시예에서, 상기 모듈식 케이스(12)는 냉각 액체를 케이스에 공급하여 케이스(12)에 내장된 전자 기기를 냉각시키는 냉각 액체 공급 라인(20)과 상기 케이스로부터 가열된 냉각 액체를 유출하거나 또는 냉각 액체의 후속적인 냉각을 유도하는 냉각 액체 복귀 라인(22)을 통해 모듈식 매니폴드(14)에 유체적으로 연결된다.
도 1을 계속 참조하면, 일 실시예에서, 펌프(16)는 매니폴드(14)에 유체적으로 연결된 입구(24)와, 매니폴드로부터 가열된 냉각 액체를 열교환기 유닛으로 펌핑하기 위해 열교환기 유닛(18)에 유체적으로 연결된 출구(26)를 구비하고 있다. 냉각 액체는 열교환기 유닛에서 냉각된 다음, 복귀 라인(28)을 통해 매니폴드로 환송되고, 매니폴드에서 공급 라인(20)을 통해 케이스로 반송되도록 유도된다. 대안적으로, 파선으로 도시된 다른 실시예에서, 가열된 냉각 액체는 매니폴드로부터 직접 열교환기 유닛으로 유도되어 냉각된 다음, 펌프로 펌핑되어 매니폴드로 반송된다.
모듈식 전자 기기 케이스들이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 도 2는 서로 크기다 다른 3개의 전자 기기 케이스들(12a, 12b, 12c)을 나타낸다. 각각의 전자 기기 케이스들(12a-c)은 냉각 액체를 담기 위해 적어도 액체 수밀한 일부분을 포함하여, 액체 잠김 냉각될 전자 기기들을 수용한다. 전체 케이스가 액체 수밀하게 형성될 수도 있고, 또는 케이스들은 액체 잠김 냉각될 전자 기기들을 수용하는 액체 수밀부와 함께, 몇몇 전자 부품들은 액체 잠김 냉각되지 않는 건조부를 가질 수도 있다.
전자 기기 케이스들(12a, 12b, 12c)은 서로 다른 물리적 크기를 갖는 것으로 도시되어 있는데, 여기에서 케이스 12a는 크기가 가장 작고, 케이스 12b는 케이스 12a보다 크며, 케이스 12c는 크기가 가장 크다. 그러나, 케이스들은 원하는 경우 각각 동일한 물리적 차원(즉, 물리적 크기)을 가질 수 있다. 또한, 각 전자 기기 케이스 12a-c 중 하나 이상이 한 시스템에서 동시에 사용될 수도 있고, 또한 케이스들(12a-c)은 하나의 시스템을 형성하기 위해 임의의 개수로 함께 사용될 수도 있다. 또한 3개 이하 또는 그 이상의 서로 다른 크기를 갖는 케이스들이 존재할 수도 있다.
서로 다른 물리적 크기를 제외하고는, 케이스들(12a-c)은 전체적인 구성이 대체로 유사하다. 특히, 도 2 및 도 3을 참조하면, 각 케이스는 냉각 액체의 케이스로의 입력을 허용하기 위해 케이스의 액체 수밀부로 연결되는 적어도 하나의 액체 입구(30)와, 냉각 액체의 케이스로부터의 출력을 허용하기 위한 케이스의 액체 수밀부로부터의 적어도 하나의 액체 출구(32)를 포함한다. 액체 입구(들) 및 액체 출구(들)에는 또한 밸브를 갖는 신속 연결 커플링들이 제공될 수 있으며, 신속 연결 커플링들은 시스템으로부터 유체적으로 분리될 때 냉각 액체를 케이스 내에 유지하기 위해 자동으로 폐쇄되고, 다른 시스템 구성요소들에 유체적으로 연결될 때 자동으로 개방된다. 밸브를 갖는 신속 연결 커플링의 액체 수밀 케이스의 사용례는 미국 특허 제7,905,106에 기재되어 있다.
각 케이스는 플라스틱, 압출 성형 알루미늄 등의 금속을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 임의의 적절한 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 케이스들(12a-c)은 선반(rack)형 케이스와 호환 가능하고 이에 탑재 가능하도록 설계되거나, 또는 서로 적재가 가능하도록 설계될 수 있다.
도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각 케이스들(12a-c)은 사용 중에 냉각 액체에 침잠되는 전자 기기들(34)을 수용한다. 전자 기기들(34)은 어떠한 전자 시스템도 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 기기들(34)는 고파워 밀도의 전자 기기들이다. 예를 들어, 전자 기기들(34)은 서버 컴퓨터, 블레이드 서버, 디스크 어레이 / 스토리지 시스템, 솔리드 스테이트 메모리 디바이스, 스토리지 영역 네트워크, 네트워크 기반 스토리지, 스토리지 통신 시스템, 라우터, 통신 인프라 / 스위치, 유선, 광 및 무선 통신 디바이스, 셀 프로세서 디바이스, 프린터, 전원 공급 장치, 및 다른 많은 전자 기기로서 기능하도록 설계될 수 있다.
각 케이스(12a-c)에 내장된 전자 기기들(34)은 상대적으로 동일하거나 서로 다른 기능을 수행하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 각 케이스(12a-c)에 내장된 전자 기기들(34)은 각각 서버 컴퓨터 시스템으로서 작동하도록 설계될 수 있다. 대안적으로, 하나의 케이스 내의 전자 기기들은 서버 컴퓨터 시스템으로 기능하도록 설계될 수 있고, 동시에 다른 케이스 내의 전자 기기들은 데이터 저장 장치로서 기능하도록 설계될 수 있다.
또한, 각 케이스의 전자 기기는 상대적으로 동일하거나 유사한 전자 성능을 갖도록 설계될 수 있고, 또는 각 케이스의 전자 기기는 서로 다른 전자 성능을 가질 수도 있다. 예를 들어, 전자 기기들이 서버 컴퓨터 시스템으로 동작하도록 설계된 경우, 전자 기기들은 동일한 컴퓨팅 또는 처리 용량을 가질 수도 있으며, 또는 각각의 컴퓨팅 또는 처리 용량이 다를 수도 있다.
케이스들(12a-c)은 서로 다른 크기를 가지므로, 또는 복수의 케이스들(12a-c)이 하나의 시스템에서 함께 사용되는 경우, 냉각 조건은 변화하며, 최적 냉각을 달성하기 위해서는 상이한 냉각 액체량 및/또는 상이한 압력의 냉각 액체가 필요할 수 있다. 따라서, 사용되는 케이스들(12a-c)이 변화함에 따라, 모듈식 매니폴드(14), 모듈식 펌프(16) 및 적어도 하나의 모듈식 열교환기 유닛(18)은 상이한 냉각 요구를 수용하기 위해 변경될 수 있다.
도 4a-c를 참조하면, 복수의 매니폴드(14a-c)/펌프(16a-c)의 조합이 도시되어 있다. 매니폴드들(14a-c)은 크기를 제외하고는 일반적으로 유사한 방식으로 구성된다. 마찬가지로, 펌프들(16a-c)은 성능을 제외하고는 일반적으로 유사하다. 3개 이하 또는 그 이상의 매니폴드 /펌프 조합이 존재할 수 있다.
각 매니폴드(14a-c)는 케이스(12a-c) 상에 형성된 액체 입구들(30)에 유체적으로 연결하기 위한 복수의 분리된 액체 출구들(42)을 구비한 냉매 공급 매니폴드부(40), 및 케이스(12a-c) 상에 형성된 액체 출구들(32)에 유체적으로 연결하기 위한 복수의 분리된 액체 입구들(46)을 구비한 냉매 복귀 매니폴드부(44)를 포함한다. 냉매 공급 매니폴드부(40)는 적어도 하나의 입구(48. 도1에 도시)를 포함하며, 이를 통해 냉각된 냉각 액체가 상기 매니폴드부(40)로 유입된다. 또한 냉매 복귀 매니폴드부(44)는 적어도 하나의 출구(49. 도 4A-C)를 포함하며, 이를 통해 가열된 냉각 액체가 방출되어 열교환기 유닛(들)(18)에 의해 냉각된다.
매니폴드부들(40, 44) 및 매니폴드들(14a-c)의 출구들(42) 및 입구들(46)의 수는 더 많거나 적은 수의 전자 기기 케이스들과의 연결을 수용할 수 있도록, 그리고/또는 전자 기기들의 충분한 냉각을 위해 더 많거나 적은 냉각 액체의 공급 및 복귀를 요구할 수 있는 전자 기기 케이스들과의 연결을 수용할 수 있도록 변경된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 매니폴드 14a는 최소의 크기로서 가장 작은 매니폴드부들(40, 44)과 2개의 출구들(42) 및 입구들(46)을 구비하고 있다; 매니폴드 14b는 중간 크기로서 매니폴드 14a의 매니폴드부들보다 용량이 더 큰 매니폴드부들(40, 44)과 3개의 출구들(42) 및 입구들(46)을 구비하고 있다; 그리고, 매니폴드 14c는 큰 크기로서 매니폴드들 14a, 14b의 매니폴드부들보다 용량이 더 큰 매니폴드부들(40, 44)과 5개의 출구들(42) 및 입구들(46)을 구비하고 있다.
각 매니폴드(14a-c)는 플라스틱, 압출 알루미늄 등의 금속을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 임의의 적절한 물질로 형성될 수 있다.
펌프들(16a-c)은 함께 동작하도록 계획된 전자 기기 케이스들(12a-c), 매니폴드(들)(14a-c), 및 열교환기 유닛(들)(18)에 따라 각각 다른 펌프 성능을 갖도록 설계된다. 여기에서 사용된 펌프 성능은 단위 시간당 펌핑되는 액체량으로 측정되는 펌프용량, 출력 압력, 펌프 헤드 등을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 펌프 성능에 대한 임의의 계량가능한 측정치를 의미한다. 도 4A-C에서, 펌프 16a는 매니폴드 14a와 함께 사용하기 위해 의도된 것이며, 따라서 가장 낮은 성능을 갖는다; 펌프 16b는 상기 매니폴드 14b와 함께 사용하기 위해 의도된 것이며, 따라서 펌프 16a보다 높은 성능을 갖는다; 그리고 펌프 16c는 매니폴드 14c와 함께 사용하기 위해 의도된 것이며, 따라서 가장 높은 성능을 갖는다. 각각의 펌프 16a-c는 각각의 매니폴드 14a-c의 매니폴드부들(44)의 출구에 연결된 입구들(24)을 갖는다.
펌프는, 예컨대 원심 펌프와 같이, 냉각 액체를 펌핑하는데 적합한 당해 기술 분야에서 공지된 어떠한 기계적 구조도 가질 수 있다. 일 실시예에서, 펌프들(16a-c)은 AC / DC 전류로 구동되며 열악한 환경에서의 펌프 사용을 위해 견고한 케이스로 포장된다.
일 실시예로서, 매니폴드 14a 및 펌프 16a는 사용중 에너지를 약 5kw까지 발생시키는 전자 기기를 갖는 1개 이상의 케이스를 냉각하기 위해 사용하도록 설계되어 있다; 매니폴드 14b 및 펌프 16b는 사용중 약 5 kw에서 약 15 kw 사이의 에너지를 발생시키는 전자 기기를 갖는 1개 이상의 케이스를 냉각하기 위해 사용하도록 설계되어 있다; 그리고 매니폴드 14c 및 펌프 16c는 약 15 kw에서 약 30 kw 사이의 에너지를 발생시키는 전자 기기를 갖는 1개 이상의 케이스를 냉각하기 위해 사용하도록 설계되어 있다.
도 5a 및 도 5b는 열교환기 유닛들(18a, 18b)의 두 가지 실시예를 도시한다. 열교환기 유닛들(18a, 18b)은 서로 다른 열교환 용량을 가지며, 각각의 열교환기 유닛은 냉각 액체에 충분한 냉각을 제공하기 위해 전자 기기 케이스들, 매니폴드 및 펌프의 특정한 조합과 함께 사용하도록 특별하게 설계된다. 예를 들어, 도 5A, 5B에 도시된 실시예에서, 열교환기 유닛들(18a, 18b)은 상이한 열교환 면적과 함께 서로 다른 크기를 가질 수 있으며, 이에 따라 열교환기 유닛 18a는 5kw의 전자 시스템에 사용하도록 설계되고, 열교환기 유닛 18b는 10kw의 전자 시스템에 사용하도록 설계된다. 그러나, 서로 다른 열교환 용량을 가지는 2개 이상의 열교환기 유닛이 존재할 수 있다.
열교환기 유닛들(18a, b)의 구체적인 구성에 대한 더 상세한 내용은 도 10-20과 관련하여 아래에서 논의될 것이다. 그러나 일반적으로, 각각의 열교환기 유닛(18a, b)은 제1 축단부(first axial end. 50)와 제2 축단부(second axial end. 52)를 가지면서 전체적으로 연장되게 구성되며, 외주면에는 복수의 가늘고 길며 방사상으로 확산되는 열교환 핀들을 구비하여 제1 축단부(50)로부터 제2 축단부(52)까지 전체적으로 축방향으로 계속 연장되도록 구성된다. 냉각되어야 할 가열된 냉각 액체는 입구(54)를 통해 축단부들 중 하나를 통해 각 열교환기에 유입되며, 냉각된 냉각 액체는 출구 56를 통해 축단부들 중 하나를 통해 방출된다. 도 5A, B에 도시된 실시예들에서, 입구(54)와 출구(56)는 동일한 축단부, 특히 제1 축단부(50)에 형성된다. 그러나, 상기 입구와 출구는 동일한 축단부에 형성될 필요는 없다. 또한, 열교환기 유닛들의 추가적인 변형에 대해서는 이하에서 도 10-20을 참조하여 설명한다.
냉각 수요에 따라, 하나 또는 그 이상의 열교환기 유닛들(18a, b)이 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 6a는 열교환기들(18a, b)의 단독 사용을 나타내고 있다. 도 6b는 2개의 열교환기 유닛들(18a, 18b)을 데이지 체인방식(daisy chained)으로 함께 연결한 것을 보여준다. 이를 통해 냉각 액체는 최초에는 제1 열교환기에 의해 냉각된 다음, 매니폴드(14)로 반송되기 전에 추가 냉각을 위해 제2 열교환기 유닛으로 방출된다. 도 6c는 열교환기 유닛들(18a, b)이 데이지 체인방식으로 함께 연결되어, 냉각 액체가 최초에는 제1 열교환기에 의해 냉각된 다음, 매니폴드(14)로 환송되기 전에 추가적인 냉각을 위해 제2 열교환기로 방출되고, 또 그 다음 제3 열교환기로 방출되는 것을 도시하고 있다.
열교환기 유닛들은 전도 또는 대류 등과 같은 어떠한 유형의 열교환을 위해서도 설계될 수 있고, 평행류, 역류, 직교류를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 어떠한 유형의 유동 장치(flow arrangement)도 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 액체는 이하에서 더 상세히 설명되는 물 등의 보조 냉각 유체와 열교환을 할 수 있다.
모듈식 시스템 구성요소들(12, 14, 16, 18) 사이의 유체 연결은 다양한 구성요소들에 연결하기 위한 신속 연결 유체 커플링을 갖는 적합한 호스들을 사용하여 달성될 수 있다. 또한 호스들은 상이한 유체 흐름 양을 수용하는 것을 가능하게 하고 시스템 압력의 조정도 가능하도록 상이한 크기들을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명에서 설명되는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 일 실시예의 예시적인 적용을 나타낸다. 도 7에 도시된 시스템(60)은 냉각 액체가 열교환기 유닛을 통과하여 흐를 때 냉각 액체를 냉각시키기 위하여 바닥(62)에 매립된 2개의 열교환기 유닛들(18a, b)을 이용한다. 이 실시예에서, 시스템(60)은 3개의 크기가 다른 케이스들(12a, 12b, 12c)을 포함하며, 이들 케이스는 매니폴드(14b) 및 펌프(16b)에 유체적으로 연결된다. 냉각된 냉각 액체가 매니폴드(14b)의 매니폴드부(40)로부터 케이스(12a-c)로 유입된다. 냉각 액체는 전자 기기들을 잠기게 하여, 전자 기기들을 냉각시키고 그로부터 열을 탈취한다. 가열된 냉각 액체는 매니폴드의 매니폴드부(44)로 압송되고, 그 다음 펌프(16b)로 압송되며, 펌프(16b)는 액체가 매니폴드(14b)로 복귀되기 전에 액체를 냉각시키는 열교환기 유닛들(18a, b)로 액체를 압송한다.
도 8은 본 발명에서 설명되는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 일 실시예의 다른 예시적인 적용을 나타낸다. 도 8에 도시된 시스템(70)은 냉각 액체가 열교환기 유닛을 통과하여 흐를 때 냉각 액체를 냉각시키기 위하여, 호수, 바다, 연못, 물 탱크 등의 수역(body of water. 72)에 잠기는 3개의 열교환기 유닛들(18a, b)을 이용한다. 이 실시예에서, 시스템(70)은 2개의 케이스들 12a, 2개의 케이스들 12b 및 1개의 케이스 12c를 포함하며, 이들은 매니폴드(14c) 및 펌프(16c)에 유체적으로 연결된다. 냉각된 냉각 액체는 매니폴드(14c)의 매니폴드부(40)로부터 케이스로 유입된다. 냉각 액체는 전자 기기를 잠기게 하여, 전기 기기를 냉각시키고 그로부터 발생하는 열을 탈취한다. 가열된 냉각 액체는 매니폴드의 매니폴드부(44)로 압송되고, 그 다음 펌프(16c)로 압송되며, 펌프(16c)는 액체가 매니폴드(14c)로 복귀되기 전에 액체를 냉각시키는 열교환기 유닛들(18a, b)로 액체를 압송한다.
도 9는 본 발명에서 설명되는 모듈식 액체 잠김 냉각 시스템의 일 실시예의 또 다른 예시적인 적용을 보여준다. 도 9에 도시된 시스템(80)은 냉각 액체가 열교환기 유닛을 통과하여 흐를 때 냉각 액체를 냉각시키기 위하여 도 7에 도시된 바와 같이 바닥에 매립된(또는 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 수역에 잠겨진) 3개의 열교환기 유닛들(18a, b)을 이용한다. 이 실시예에서, 시스템(80)은 도 8에 도시된 바와 같이, 케이스들 12a-c, 매니폴드 14c 및 펌프 16c를 포함한다. 그러나 이 실시예에서, 매니폴드 14c는 냉매에서 물(coolant-to-water)로 열을 교환하는 열교환기(82)에 유체적으로 연결된다. 가열된 냉각 액체는 매니폴드(14c)로부터 열교환기(82)로 인도된다. 분리된 루프(loop)에서, 물은 펌프(84)에 의해 물탱크(86)로부터 열교환기(82)로 압송되어 냉각 액체와 열을 교환하고 물을 가열한다. 그 후 가열된 물은 탱크(86)로 환송될 수도 있고, 또는 다른 곳으로 인도되어 사용될 수도 있다. 열교환기(82)를 통과한 후, 냉각 액체는 열교환기들(18a, b)로 압송되고, 여기에서 열교환기들(18a, b)은 냉각 액체가 매니폴드(14c)로 복귀하기 전에 추가로 냉각 액체를 냉각시킨다.
도 10-11은 열교환기 유닛들(18a, b)의 예시적인 구성의 추가적인 상세한 내용들을 도시한다. 상술한 바와 같이, 열교환기 유닛은 제1 축단부(50)와 제2 축단부(52), 액체 입구(54)와 액체 출구(56)를 포함할 수 있다. 다수의 가늘고 길며 방사상으로 확산되는 열교환 핀들(100)이 각 열교환기 유닛의 외주면(102)에 배치되어 제1 축단부(50)로부터 제2 축단부(52)까지 전체적으로 축방향으로 계속 연장된다. 열교환기 유닛의 내부는 내벽들(106)에 의해 4개로 분리된 유체 통로들(104a, b, c, d)로 나누어져 있다. 또한 각각의 내벽(106)은 아치형의 또는 만곡된 복수의 열교환 핀들(108)을 포함하며, 이들 열교환 핀들(108)은 유체 통로로 연장되고 또한 중심으로부터 거리가 멀어짐에 따라 원주 방향으로 길이가 증가된다. 열교환 핀들(108)은 액체가 핀들 사이를 흐를 수 있도록 방사상으로 이격되게 구성되어 있다.
열교환기 유닛들(18a, b)에 있어서, 축단부들(50, 52)에 1개 이상의 단부캡들(endcaps. 110, 112)이 열교환기 유닛들의 단부를 폐쇄하고 열교환기 유닛을 통한 유체의 유동 경로를 지시하기 위해 사용된다. 예를 들어, 도 10 및 도 11에서, 단부캡들(110, 112)이 형성되어, 냉각을 위해 도관(114)으로부터 입구(54)로 유입되는 냉각 액체가 단부캡(110)에 의해 인도되어 통로들(104a, 104d)을 통해 흐르도록 한다. 그 후 냉각 액체는 열교환기 유닛의 단부까지 축방향으로 흐르고, 그 다음 단부캡(112)에 의해 인도되어 통로들(104b, 104c)을 통해 축방향으로 흐르며, 그리고 다음, 출구(56)를 통해 방출된다. 이 실시예에서, 단부캡(110)은 각각의 통로들(104a, 104d)을 입구(54)와 연통되도록 위치시키는 반면, 유입 흐름에 대해서는 유체 통로들(104b, 104c)을 실질적으로 폐쇄한다. 마찬가지로, 단부캡(112)은 통로들 104a, 104d에서 유체 흐름을 수용하여 통로들 104b, 104c로 인도한다.
도 10-11에서, 단부캡(112)은 유체 통로들 104a, 104d를 유체 통로들 104b, 104c와 유체적으로 연통할 수 있도록 배치하기 위해 형성된다.
도 14a 및 도 14b는 단부캡(112)이 제1 액체를 위해 유체 통로 104a를 유체 통로 104b와 유체적으로 연통하도록 배치하고, 제2 액체를 위해 유체 통로 104d를 유체 통로 104c와 유체적으로 연통하도록 배치하기 위해 구성되는 일 실시예를 도시한다. 단부캡(110)은 서로 다른 액체를 위한 2개의 입구와 2개의 출구를 포함하여, 유체 통로 104a를 제1 입구와 연통되도록 하고, 유체 통로 104d를 제2 입구와 연통되도록 하며, 통로들 104b, 104c를 유입 흐름에 대해서는 폐쇄하되 출구들과는 연통되도록 유지한다.
도 15-20은 단부캡의 구성을 변화시킴으로써 달성될 수 있는 유동(flow) 구성의 추가적인 예시적 실시예들을 도시한다.
단부캡은 또한 열교환기 유닛의 유체 통로(fluid passageway)를 통해 복수의 액체의 유동을 제어하도록 적층배열(stacked arrangement)된 형태로 사용될 수 있다.
도 12는 적층된 단부캡들(114, 116) 및 폐쇄 단부캡(118)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 단부캡(114)는 직경 반대 방향에 있는 한 쌍의 통로들(passageways) 104a, 104c 또는 104b, 104d를 유체적으로 연결하는 통로들 120a, 120b를 포함한다. 다른 한편, 단부캡(116)은 다른 두 개의 직경 반대 방향의 통로들 104a, 104c 또는 104b, 104d를 유체적으로 연결하는 통로들 122a, 122b를 포함한다. 따라서, 예컨대 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 액체는 열교환기 유닛의 한 통로로부터 다른 통로 120b의 위를 가로질러 통로 120a로 흘러 들어가고, 그 다음, 열교환기 유닛의 직경 반대편에 있는 유체 통로의 반대 방향으로 유동할 수 있게 된다. 마찬가지로, 제1 액체는 열교환기 유닛의 한 통로로부터 다른 통로 122b의 위를 가로질러 통로 122a로 흘러 들어가고, 그 다음, 열교환기 유닛의 직경 반대 방향의 유체 통로의 반대 방향으로 유동할 수 있게 된다. 단부캡 118은 열교환 유닛의 단부를 폐쇄한다.
단부캡들(114, 116)의 회전을 통해 열교환기 유닛의 어떤 통로가 유체적으로 서로 연결될지 제어할 수 있다. 또한, 통로들(104a-d) 가운데 한 쌍의 직경 반대 방향의 통로들을 유체적으로 연결하는 대신, 단부캡들(114, 116)은 통로들(104a-d) 가운데 인접한 통로들, 예컨대 통로들 104a, b 및 통로들 104c, d를 유체적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 그 다음 단부캡들의 회전을 통해 어떤 2개의 인접한 액체 통로가 유체적으로 연결될지 제어한다.
도 20a 및 20b는 도 12 및 도 13에 도시된 구성을 갖는 단부캡들(114, 116) 및 폐쇄 단부캡(118)의 적층된 배열의 일 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 단부캡 114는 냉각 액체를 위한 통로들 104a, 104c와 같은 2개의 통로들을 유체적으로 연결하며, 단부캡 116은 냉각 액체와 열을 교환하기 위해 사용되는 물과 같은 제2 액체를 위한 통로들 104b, 104d를 유체적으로 연결한다.
따라서 적절한 단부캡의 설계 및/또는 단부캡 설계의 다른 적층된 조합의 사용에 의하여, 서로 다른 유체 경로의 구성이 구현될 수 있다. 도 10-20에 도시된 유체 경로와 단부캡의 구성은 단지 예시적인 것일 뿐이다. 단일한 단부캡 및 적층된 단부캡 설계의 다른 많은 구성들이 대안적인 다른 유체 경로 구성을 달성하기 위해 사용될 될 수 있다.
여기에서 설명된 개념은 그 정신 또는 신규한 특성을 벗어남이 없이 다른 형태로 구현될수 있다. 본 출원서에 개시된 실시예들은 모든 측면에서 예시적인 것이며 제한된 것이 아님이 고려되어야 한다.
10 : 시스템 그룹 12 : 모듈식 전자 기기 케이스
14 : 모듈식 매니폴드 16 : 모듈식 펌프
18 : 모듈식 열교환기 20 : 냉각 액체 공급 라인
22 : 냉각 액체 복귀 라인 30 : 액체 입구
32 : 액체 출구 40 : 냉매 공급 매니폴드부
44 : 냉매 복귀 매니폴드부 50 : 제1 축단부
52 : 제2 축단부 100, 108 : 열교환 핀
106 : 내벽 110, 112 : 단부캡(endcap)

Claims (13)

  1. 복수의 모듈식 전자 기기 케이스로서, 각 케이스는 액체 잠김 냉각될 복수의 전자 부품을 수용하는 액체 수밀부, 상기 액체 수밀부에 내장된 복수의 전자 부품, 액체 수밀부로 들어가는 액체 입구 및 액체 수밀부로부터 나오는 액체 출구를 포함하는 복수의 모듈식 전자 기기 케이스;
    각 전자 기기 케이스에 유체적으로 연결되도록 각각 구성된 복수의 모듈식 매니폴드로서, 각 모듈식 매니폴드는 액체 공급 매니폴드부 및 액체 복귀 매니폴드부, 상기 액체 공급 매니폴드부에 형성된 복수의 액체 공급 출구, 상기 액체 공급 매니폴드부에 형성된 적어도 하나의 액체 공급 입구, 상기 액체 복귀 매니폴드부에 형성된 복수의 액체 복귀 입구, 그리고 상기 액체 복귀 매니폴드부에 형성된 적어도 하나의 액체 복귀 출구를 포함하며, 상기 각 모듈식 매니폴드를 위한, 액체 공급 출구의 수 및 액체 복귀 입구의 수는 각 모듈식 매니폴드 사이에서는 차이가 있지만, 각 모듈식 매니폴드 내에서는 동일하게 구성되는 복수의 모듈식 매니폴드;
    상기 모듈식 매니폴드에 유체적으로 연결되도록 각각 구성되고, 각 펌프가 다른 펌핑 성능을 갖는 복수의 모듈식 펌프; 및
    복수의 모듈식 열교환기 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 적어도 3개의 모듈식 전자 기기 케이스들, 적어도 2개의 모듈식 매니폴드들, 적어도 3개의 모듈식 펌프들, 및 적어도 2개의 모듈식 열교환기 유닛들로 구성되며; 그리고 상기 적어도 2개의 모듈식 열교환기 유닛들은 서로 다른 열교환 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시스템은,
    적어도 하나의 모듈식 매니폴드와 적어도 하나의 모듈식 펌프가 함께 사용되도록 구성되고, 상기 전자 부품들은 사용 중 최대 약 5kw의 에너지를 발생시키는 제1 매니폴드/펌프 조합;
    적어도 하나의 모듈식 매니폴드와 적어도 하나의 모듈식 펌프가 함께 사용되도록 구성되고, 상기 전자 부품들은 사용 중 최대 약 5kw에서 약 15kw의 에너지를 발생시키는 제2 매니폴드/펌프 조합; 및
    적어도 하나의 모듈식 매니폴드와 적어도 하나의 모듈식 펌프가 함께 사용되도록 구성되고, 상기 전자 부품들은 사용 중 최대 약 15kw에서 약 30kw의 에너지를 발생시키는 제3 매니폴드/펌프 조합
    을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    모듈식 열교환기 유닛들 중 1개는 최대 약 5kW의 열교환 용량을 갖고; 그리고, 모듈식 열교환기 유닛들 중 1개는 최대 약 10kW의 열교환 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 모듈식 전자 기기 케이스의 액체 수밀부에 절연 냉각 액체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절연 냉각 액체는 단상(single phase) 액체인 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전자 부품들은 고파워 밀도 전자 기기들인 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고파워 밀도 전자 기기들은 서버 컴퓨터, 블레이드 서버, 디스크 어레이 / 스토리지 시스템, 솔리드 스테이트 메모리 디바이스, 스토리지 영역 네트워크, 네트워크 기반 스토리지, 스토리지 통신 시스템, 라우터, 통신 인프라 / 스위치, 유선, 광 및 무선 통신 디바이스, 셀 프로세서 디바이스, 프린터, 또는 전원 공급 장치로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 모듈식 열교환기 유닛은,
    외주면, 내부 공간, 제1 축단부 및 제2 축단부를 구비한 원통형의 하우징; 및
    상기 제1 축단부로부터 제2 축단부까지 연장되는 외주면 상에 방사상으로 확장되는 복수의 외부 열교환 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 모듈식 열교환기 유닛은,
    내부 공간을 복수의 유체 통로로 분할하는 다수의 벽들;
    상기 벽들로부터 상기 유체 통로로 연장되는 다수의 내부 열교환 핀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 내부 열교환 핀들은 만곡되고 방사상으로 서로 이격되게 구성되어 있으며, 내부 공간의 중심으로부터 거리가 멀어짐에 따라 원주 방향으로 길이가 증가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    제1 축단부에 형성된 적어도 하나의 제1 단부캡;
    제2 축단부에 형성된 적어도 하나의 제2 단부캡; 및
    상기 적어도 하나의 제1 단부캡에 형성되거나, 상기 적어도 하나의 제2 단부캡에 형성되거나, 또는 상기 적어도 하나의 제1 단부캡 및 제2 단부캡 각각에 형성된, 적어도 하나의 액체 입구 및 적어도 하나의 액체 출구
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    제1 축단부에 형성된 제1 단부캡 및 제2 단부캡을 더 포함하고;
    상기 제1 단부캡은 2개의 유체 통로들과 유체적으로 연통되는 통로들을 포함하고; 그리고
    상기 제2 단부캡은 상기 2개의 유체 통로들과 유체적으로 연통되는 통로들과 상기 제1 단부캡의 통로들 및 다른 2개의 유체 통로들과 유체적으로 연통되는 통로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 위한 확장가능한 액체 잠김 냉각 시스템.

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