KR20060092294A

KR20060092294A - 능동 부품용 히트 싱크 및 그 이용 방법

Info

Publication number: KR20060092294A
Application number: KR1020067015139A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 에이. 와일리
Original assignee: 베라리 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2006-08-22
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: AU2003243365A1; KR100913513B1; KR20060092295A; KR100911700B1; CA2488037A1; CN101520680A; KR20050019096A; JP2008102965A; KR100772084B1; JP2008140406A; JP2006512627A; KR20060093138A; JP4747161B2; WO2003103359A1; EP1532852A1; JP2008102964A; CA2488037C; KR100913511B1; KR20060090771A; CN1739326A

Abstract

본 발명의 개시된 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 회로 소자(circuit device)를 지지하는 블레이드(blade)형으로 수직으로 장착되는 개방형(open) 컴퓨터 구성품을 채용하는 장착 시스템이 제공된다. 블레이드는 컴팩트하게 장착되도록 해주는 전력 분배 유닛(power distribution unit)을 활용하여 근접 이격된 나란히 있는 구성으로 장착된다. 냉각 팬 유닛 또는 트레이는 각각이 수직으로 이격된 베이 사이에 배치되어 시스템 전체에 수직의 기류를 공급한다.

랙, 블레이드, 냉각, 히트싱크, 장착, 베이, 트레이, 구성품, 팬

Description

능동 부품용 히트 싱크 및 그 이용 방법 {A HEAT SINK FOR AN ACTIVE COMPONENT AND A METHOD OF UTILIZING THEREOF}

도 1은 본 발명의 일 실시예 따라 구성된 랙 장착형 시스템의 정면, 좌측면 및 상부면을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 랙 장착형 시스템의 정면도이다.

도 3은 도 1의 랙 장착형 시스템의 좌측면도이다.

도 4는 도 1의 랙 장착형 시스템의 배면도이다.

도 5는 도 1의 랙 장착형 시스템의 우측면도이다.

도 6은 도 1의 랙 장착형 시스템의 배면, 우측면 및 상부면을 나타내는 도면이다.

도 7은 설명을 위해 장착된 각종 구성품을 없앤 도 1의 랙 장착형 시스템의 하우징을 나타낸 도면이다.

도 8은 팬/LAN 트레이의 설치 과정을 설명하기 위한 도 7의 하우징을 나타낸 도면이다.

도 9는 도 1의 랙 장착형 시스템의 팬/LAN 트레이의 일 실시예를 나타낸 확대도이다.

도 9a는 도 1의 랙 장착형 시스템의 팬/LAN 트레이의 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.

도 9b는 일부 팬을 제거하고 나타낸 도 9a의 트레이의 단편 확대도이다.

도 10은 팬/LAN 트레이가 설치된 도 7의 하우징을 나타낸 도면이다.

도 11은 블레이드(blade)의 설치 과정을 예시하는 도 7의 하우징을 나타낸 도면이다.

도 12는 팬/LAN 트레이 및 블레이드의 상태적인 위치를 예시하는 도 1의 랙 장착형 시스템의 단편 확대 정면도이다.

도 13은 우측면 케이블링의 구성을 예시하는 도 1의 랙 장착형 시스템의 우측면도이다.

도 14는 제어 베이(control bay)의 정면 및 우측 부분의 케이블링을 예시하는 도 1의 랙 장착형 시스템의 하부를 단편적으로 나타낸 도면이다.

도 15는 좌측면 케이블링의 구성을 예시하는 도 1의 랙 장착형 시스템의 좌측면도이다.

도 16은 제어 베이의 배면 및 좌측 부분의 케이블링을 예시하는 도 1의 랙 장착형 시스템의 하부를 단편적으로 나타낸 도면이다.

도 17은 도 1의 랙 장착형 시스템의 전력 분배 유닛(PDU)의 일 실시예를 나타내는 단편 확대도이다.

도 18은 도 17에 도시한 PDU의 정면도이다.

도 19는 도 17에 도시한 PDU의 단편 평면도이다.

도 20은 도 17에 도시한 PDU의 배면도이다.

도 21은 도 1의 랙 장착형 시스템을 통과하는 공기의 흐름을 예시하는 도면이다.

도 22는 본 발명에 따른 랙 장착형 시스템의 다른 실시예 및 그곳을 통과하는 기류를 예시하는 도면이다.

도 23은 본 발명에 따른 랙 장착형 시스템의 또 다른 실시예 및 그곳을 통과하는 기류를 예시하는 도면이다.

도 24는 본 발명에 따른 랙 장착형 시스템의 또 다른 실시예 및 그곳을 통과하는 기류를 예시하는 도면이다.

도 25는 도 1의 랙 장착형 시스템의 블레이드의 일 시시예의 확대 평면도이다.

도 26은 도 1의 블레이드의 좌측면도이다.

도 27은 도 25의 블레이드의 히트싱크를 90도 회전하여 나타낸 확대 평면도이다.

도 28은 도 27의 히트싱크의 측면도이다.

도 29는 도 27의 히트싱크의 저면도이다.

도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 25의 컴퓨터 블레이드와 함께 사용될 수 있는 다른 히트싱크의 평면도이다.

도 31은 도 30의 히트싱크의 측면도이다.

도 32는 도 30의 히트싱크의 측면도이다.

관련출원

본 출원은 다음의 미국 가출원, "Rack Mountable Computer Component and Method of Making Same"이라는 명칭으로 2002년 5월 31일에 출원된 제60/384,996; "Rack Mountable Computer Component Cooling Method and Device"라는 명칭으로 2002년 5월 31일에 출원된 제60/384987호; "Rack Mountable Computer Component Fan Cooling Arrangement and Method"라는 명칭으로 2002년 5월 31에 출원된 제60/384,986호; 및 "Rack Mountable Computer Component Power Distribution Unit and Method"라는 명칭으로 2002년 5월 31에 출원된 제60/385,005호를 우선권으로 주장하며, 이들 각각은 참조에 의해 온전히 본 명세서 통합된다.

본 출원 또한 다음의 미국 정식 특허출원, "Rack Mounted Computer Component and Method of Making Same"이라는 명칭으로 2003년 5월 29일 출원된 대리인 명부 제7719-110호; "Rack Mountable Computer Component Cooling Method and Device"라는 명칭으로 2003년 5월 29일 출원된 대리인 명부 제7719-111호; "Rack Mountable Computer Fan Cooling Arrangement and Method"라는 명칭으로 2003년 5월 29일 출원된 대리인 명부 제7719-112호; 및 "Rack Mountable Component Power Distribution Unit and Method"라는 명칭으로 2003년 5월 29일 출원된 대리인 명부 제7719-113호를 우선권으로 주장하며, 이들 각각은 참조에 의해 온전히 본 명세서 통합된다.

본 발명은 일반적으로 새롭고 개선된 컴퓨터 구성품을 장착하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 컴팩트한 구성으로 컴퓨터 구성품을 랙 장착(rack mounting)하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 직립 지지부 상에 장착된 능동 부품용 히트 싱크 및 그 이용 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 지지부에 장착된 일련의 근접 이격된 직립 컴퓨터 구성품을 냉각하는 냉각 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 근접 이격형으로 나란히 장착된 일련의 직립 컴퓨터 블레이드에 전력을 공급하는 방법 및 전력 분배 유닛에 관한 것이다.

컴퓨터 구성품을 장착하는 방법 및 시스템에는 다양한 상이한 유형 및 종류가 있다. 예를 들어, 다음의 미국특허를 참조할 수 있다.

미국특허번호 발명자 특허 허여일

4,258, 967 Boudreau 1981-03-31

4,879, 634 Storrow 등 1989-11-07

4,977, 532 Borkowicz 등 1990-12-11

5,010, 444 Storrow 등 1991-04-23

5,216, 579 Basara 등 1993- 06-01

5,460, 441 Hastings 등 1995-10-24

5,571, 256 Good 등 1996 -11-05

5,684, 671 Hobbs 등 1997-11-04

미국특허번호 발명자 특허 허여일

5,877, 938 Hobbs 등 1999-03-02

5,896, 273 Varghese 등 1999-04-30

6,025, 989 Ayd 등 2000-02-15

6,058, 025 Ecker 등 2000-05-02

6,075, 698 Hogan 등 2000-06-13

6,220, 456 B1 Jensen 등 2001-04-24

6,305, 556 B1 Mayer 2001-10-23

6,315, 249 B1 Jensen 등 2001-11-13

6, 325, 636 B1 Hipp 등 2001-12-04

Re. 35,915 Hastings 등 1998-10-06

Des. 407,358 Belanger 등 1999-03-30

다수의 상이한 유형 및 종류의 장착 기술을 이용 가능한 결과로서, 특정 모듈 구성에 따라 랙(rack)에 컴퓨터 구성품을 장착하는 표준이 채택되었다. 이와 관련하여 컴퓨터 프로세서 유닛 등의 컴퓨터 구성품은 표준 크기의 랙 구성에서 다른 구성품 위에 열(column)로 장착된다. 서버 랙 규격(Sever Rack Specification, SSI)에 명기된 바와 같이 이 표준을 EIA-310-D 표준이라 한다.

각 컴퓨터 장치의 하우징은 표준에 따르는 일정한 높이의 치수를 가져야 한다. 높이 치수는 표준 단위(standard unit) "U"의 배수이어야 한다. 따라서, 높 이가 1 "U" (표준 단위) 또는 그 배수인 컴퓨터 구성품이 있을 수 있다. 그러므로, 컴퓨터 구성품을 장착할 수 있는 1U, 2U, 3U, 4U 등의 표준 랙이 또한 있을 수 있다.

따라서, 종래 현재 사용되고 있는 표준에 따르면, 꽉 짜여진 공간에 빽빽하게 채워진 수평 배치로 컴퓨터 구성품을 수용하기 위한 랙이 제공되며, 랙에 장착된 각 컴퓨터 구성품은 적절한 표준 단위 U의 배수의 치수이다. 랙은 캐스터(caster) 등에 이동 가능하게 장착되어 예를 들어 컴퓨터 장비의 적절한 냉각(cooling)을 보장하기 위해 엄격하게 제어되는 공조 시스템을 구비한 컴퓨터 룸에 용이하게 위치될 수 있다.

일부 애플리케이션의 경우, 랙 내의 컴퓨터 구성품을 컴팩트(compact)하고 고밀도로 구성하는 것이 매우 바람직하다. 따라서, 많은 애플리케이션에서 컴퓨터 룸 또는 다른 할당된 공간에 가능한 한 많은 컴퓨터 구성품을 배치하는 것이 중요하였다.

랙에 고밀도로 컴퓨터 구성품을 콤팩트하게 장착하기 위해, 하나의 구성품이 다른 구성품 위에 열(column)로 매우 가깝게 위치한다. 데이터 및 전원 케이블은 랙 내의 후면 영역 또는 공각에 위치한다.

냉각을 목적으로, 다양한 기술들이 채용된다. 예를 들어 각 컴퓨터 구성품의 하우징 내에 개별 팬(fan)이 장착되었다. 하우징의 내부는 종종 랙의 한 측면 내에 구성된 팬 배기 충만실(fan exhaust plenum chamber)로 배기하였다.

이러한 종래의 랙 장착 시스템은 몇 가지 단점이 있다. 각 구성품에 장착된 개별 팬은 고가이고, 고장난 경우에 교체하는 데에 많은 시간이 소비된다. 또한 후면 공간 및 팬 배기 충만실은 컴퓨터 구성품으로 충전될 수 있는 공간을 점유한다는 점에서 낭비되고 있는 공간이다.

게다가, 현장에서 설치하는 경우 랙 장착형 시스템을 조립하기 위해, 각 구성품은 랙 내부에 위치하도록 설치되어야 하며, 그런 다음 각 유닛에 대한 케이블이 랙 내부에서 랙의 후면 공간에 연결되어야 한다. 이러한 작업은 시간이 낭비되고, 그러한 설치에는 매우 숙련된 사람이 필요하기 때문에 비용이 많이 든다. 또한 일단 설치되면 고장난 컴퓨터 구성품, 시스템 전체 또는 적어도 그 실질적인 부분(substantial portion)을 교체하기 위해서는 중단(shut down)시켜야 고장난 유닛을 해체할 수 있으며, 교체 유닛을 설치하고 전기적으로 다시 연결할 수 있다. 이 또한 시간 낭비이고 비용이 많이 든다.

종래의 랙 장착형 컴퓨터 구성품에서, 컴퓨터 구성품의 케이블링(cabling)은 랙의 후방부(back portion)에 장착되기 때문에, 랙 배면에서의 케이블링에 대한 부착을 용이하게 하기 위해 마더보드와 같은 주요 회로보드는 컴퓨터 구성품 하우징의 후면 부분(rear portion)에 장착된다. 컴퓨터 구성품 하우징 내의 회로 보드의 이러한 구성은 일부 애플리케이션의 경우 보다 바람직스럽지 못하다. 예를 들어, 사용자는 소정의 랙 장착 컴퓨터 구성품 중 하나에 키보드 및 모니터 등의 시험 구성품을 연결하기를 원할 수 있는데, 마더보드에 대한 액세스가 하우징의 배면에 위치하기 때문에 이것은 보통 실현하기 어렵다. 이와 관련하여, 소정의 컴퓨터 구성품에 대한 액세스는, 다수의 케이블이 존재하고 따라서 블록으로 컴퓨터 모듈에 액 세스하는 랙의 배면에서 이루어져야 한다. 또한 마더보드를 구성품 하우징의 배면에 장착하므로, 종종 팬 및 배플(baffles)을 바로 공기가 들어가는 하우징의 정면에 장착하여 그 배면에서 배기되게 하는 것이 곤란하고 비용이 많이 들었다.

따라서 사용자가 개별 구성품에 액세스하기가 비교적 용이하고 냉각을 위한 환기가 비교적 효율적이고 효과적인 새롭고 개선된 컴퓨터 구성품 구성을 구비하는 것이 매우 바람직하다.

종래의 랙 장착 컴퓨터 구성품에서는, 전면 부분(front portion)을 통해 하우징 내로 공기를 빨아들이는 흡입 팬(intake fan)을 설치하여 구성품 하우징 내의 회로를 냉각하였다. 또한 컴퓨터 구성품 하우징의 내부로부터 가열된 공기를 배기시키기 위해 하우징의 측면에 일반적으로 배기 팬이 장착되어 있었다. 냉각을 위해, 내부에 증가하는 열의 방출을 돕기 위해 마이크로프로세서 칩과 같은 회로 구성품에 히트싱크(heat sinks)가 장착된다.

공기가 하우징의 정면으로 들어가 그 내부의 하우징의 측면으로 나가며, 공기의 이동 경로는 불규칙하기 때문에, 공기 흐르는 경로에 히트싱크를 배치하는 것이 어려웠다. 이와 관련하여 히트싱크 상의 공간적으로 떨어진 핀들을 통한 기류에 직접 배플 등을 채용하는 것이 필요할 수 있다.

컴퓨터 구성품 내부의 전자회로를 냉각을 돕기 위해, 흡입 및 패기 팬이 채용된다. 이와 관련하여, 일반적으로 구성품 하우징의 정면에 복수의 흡입 팬인 위치할 수 있으며, 배기를 위한 다른 팬 세트가 일반적으로 하우징의 한 측면에 위치할 수 있다. 하나 이상의 팬이 기능 불량을 일으키면, 그 컴퓨터 구성품은 전체 컴퓨터 구성품의 교체 또는 기능 불량을 일으킨 팬 또는 팬들의 수리 또는 교체 서비스를 밖으로 꺼내야 한다. 이러한 시스템 기능상의 지연은 많은 애플리케이션에 있어 매우 바람직하지 못하다.

따라서, 랙 장착 시스템에서 고밀도 구성으로 컴퓨터 구성품을 컴팩트하게 장착하는 것이 매우 바람직하다. 하지만, 이와 같이 많은 컴퓨터 구성품이 단일 랙에 장착되는 경우 케이블링 요구조건으로 인해, 구성품들을 랙 내에 설치하기 어렵고 여전히 매우 빽빽하게 찬 구성을 가진다.

본 발명의 개시된 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 회로 소자(circuit device)와 같은 동작 부품들(operative components)을 지지하는 블레이드(blade)형으로 수직으로 장착된 컴퓨터 구성품을 채용하는 랙 장착형 시스템이 제공된다. 블레이드는 일련의 수직으로 이격된 베이(bay)에 장착된다. 베이 각각에, 수직으로 장착된 블레이드는, 블레이드들이 컴팩트하게 장착되도록 하는 전력 분배 유닛(power distribution unit)의 스트립(strip)에 서로 연결된다. 따라서 한 쌍의 수직으로 장착된 블레이드 세트는 동일한 베이 내의 전력 분배 유닛의 반대쪽에 부착되어 있다. 냉각 팬 유닛은 각각이 수직으로 이격된 베이 사이에 배치되어 시스템 전체에 수직의 기류를 공급한다.

본 발명의 개시된 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 랙 내부에 대략 직립(upright) 또는 수직으로 장착하도록 구성된 개방 컴퓨터 구성품(open computer component) 또는 블레이드 구조 형태로 랙 장착 가능한 컴퓨터 구성품이 개시된다. 마더보드(mother board)와 같은 동작 부품은 사용자가 액세스할 수 있도록 구성품 또는 블레이드의 정면에 탑재된다. 이 동작 부품은 냉각을 촉진시키기 위해 장착된 블레이드에 비례하는 수직의 기류에 의해 냉각된다.

본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 구성품 구조물은 적어도 한쪽 면에 장착되는 능동 부품(active components)을 구비하고 대략 직립형(upright configuration)으로 지지되도록 구성된 지지부(support)를 포함한다. 전면 패널(front panel)은 지지부의 전면 에지부(front edge portion)를 가로질러 연장되고, 배치된 출구(outlet)는 적어도 하나의 동작 부품에 접속된다. 전원 입구(inlet)는 동작 부품을 위한 전원을 공급받기 위해 지지부의 후면 에지부(rear edge portion)에 장착된다.

여기에 개시된 바와 같이, 지지부는 컷아웃부(cut-out portion)를 포함하며, 전원 입구는 컷아웃부 근처에 배치된다. 세그먼트(segment)는 대략 직사각형 형상이고 상당히 강성(rigid)이다. 또한 여기에 개시된 바와 같이, 마더보드와 같은 적어도 하나의 동작 부품이 지지부의 전면 에지부 근처에 배치되고, 출구와 전기적으로 접속된다. 또 여기에 개시된 바와 같이, 케이블은 전면 패널 상의 출구에 전기적으로 접속되어 상기 동작 부품으로부터 전기적인 정보를 전달한다.

본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 전면 패널에 에지 중 하나는 지지부의 에지에 배치되어 L자 형태를 형성한다. 따라서, 교차하는 전면 패널과 지지부는 유사한 유닛(like units)이 가까이 이웃하는 관계를 가지고, 결과 구성품 구조물이 대략 직립하여 나란한 형태로 배치될 수 있도록, 그렇게 구성되고(constructed) 배치된다. 그러므로, 유사 구성품들의 전면 패널은 실질적으로 연속하는 직립 벽(upright well)을 제공하고, 게다가 동작 부품은 개방형(open configuration)으로 직립 지지부 상에 장착된다. 이런 식으로 구성품 구조는 이 직립 지지부 상에 장착된 능동 부품을 지나 이동하는 공기의 수직 흐름 경로에 배치될 수 있다.

본 발명의 개시된 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 랙 장착형 컴퓨터 구성품을 위한 히트싱크(heat sink)의 장착 방법 및 장치가 제공된다. 히트싱크는 수직으로 장착된 컴퓨터 구성품 블레이드 상에 탑재되기에 적합하며, 히트싱크는 수직의 기류가 효율적이고 신속한 냉각을 위해 히트싱크의 핀들(fins)과 충분한 접촉되도록 배치된다.

본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 히트싱크는 직립 지지부에 장착되는 컴퓨터 마더보드의 일부를 구성하는 마이크로프로세서와 같은 능동 부품을 위해 채용된다. 히트싱크는 일련의 이격된 핀들을 구비한 베이스부(base portion)를 포함하며, 핀들은 거의 수직으로 흐르는 냉각 공기가 핀들 사이를 지나갈 때 열을 방출하도록 비교적 넓은 표면적을 제공하기 위해 뻗어 있다. 베이스부는 구비하는 핀들이 대략 직립하여(upright position)로 연장되면서, 대략 직립하여 장착된다. 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 베이스부의 높이에 대한 핀의 높이 비는 7보다 크다.

본 발명의 다른 개시된 실시예에 따르면, 히트싱크의 베이스부의 높이에 대한 핀의 높이 비는 약 7.5와 약 10.45 사이이다. 게다가, 여기에 개시된 바와 같 이, 열전도 슬러그 플레이트(heat conducting slug plate)가 베이스부 위에 놓여 베이스부와 냉각될 능동 부품 사이에 끼워진다.

본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 능동 부품의 냉각을 돕기 위해 히트싱크를 이용하는 방법이 개시된다. 이 방법은 대략 직립하여 지지부를 장착하는 단계와 지지부의 한쪽 면에 능동 부품을 장착하는 단계를 포함한다. 히트싱크는 능동 부품 상에 대략 직립하여 장착되며, 베이스부로부터 대략 수직으로 연장되는 이격된 핀들을 구비한다. 슬러그 플레이트는 베이스부와 냉각될 능동 부품 사이에 끼워진다.

본 발명의 일정한 실시예에 따르면, 직립하여 근접 배치된 일련의 컴퓨터 구성품을 냉각하는 장치(arrangement)가 제공되며, 이 장치는 팬과 같은 복수의 공기 이동 장치를 구비하는 트레이(tray)를 포함한다. 부재들(members)은 대략 수평 배치로 트레이를 지지부에 착탈 가능하게 장착하는 것을 돕기 위해 사용되며, 공기 이동 장치는 대략 수직 경로로 이동하도록 공기를 이동시켜 직립 컴퓨터 구성품의 냉각을 돕는다. 트레이는 또한 개별 컴퓨터 구성품으로부터의 출력을 전기적으로 접속하기 위한 일련의 커넥터 포트를 구비한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 트레이는 행(row)으로 배열된 커넥터 포트들을 구비하는 전면 패널을 포함한다. 여기에 개시된 바와 같이, 전면 패널은 공기 이동 장치에 액세스 또는 그것들을 수리하거나 교체하기 위해 제거할 수 있도록 개방될 수 있다. 공기 이동 장치는 지지부로부터 제거될 수 있다. 또 여기에 개시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 공기 이동 장치는 개별 서 브그룹으로 배열되며, 공기 이동 장치의 선택된 서브그룹은 전면 패널이 개방되는 경우 하나의 단위로서 트레이로부터 제거될 수 있다.

본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 전기 케이블은 신호를 전달하기 위해 커넥터 포트와 연결하며, 케이블은 커넥터 포트에 대한 전기적 접속을 유지하면서 전면 패널이 개방 위치에서 제거될 수 있도록 충분한 슬랙부(slack portion)를 구비한다. 따라서, 공기 이동 장치는 컴퓨터 구성품이 동작 중인 동안에도 "교환 가능한(hot swappable)"것이다.

본 발명의 개시된 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 컴퓨터 구성품을 통해 수직으로 공기의 이동을 촉진시키기 위해 랙 내부에 수편으로 장착되도록 구성된 팬 트레이 또는 유닛이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서, 일련의 팬 트레이는 랙 내부에서 수직으로 이격되어 배치되기에 적합하다. 팬 트레이 각각은 컴퓨터 구성품이 계속하여 정상적으로 기능할 수 있도록 하면서 제거 및 교체하기에 적합하다.

본 발명의 개시된 실시예들에 따르면, 근접 이격된 형태로 나란히 장착된 일련의 직립 컴퓨터 블레이드에 전원을 공급하는 방법을 제공하며, 이 방법은 긴 전력 분배 유닛(power distribution unit)을 직립 블레이드를 가로질러 연장하는 단계, 및 직립 블레이들을 상기 전력 분배 유닛의 한쪽 면에 나란히 배열된 일련의 전기 커넥터와 전기적으로 상호 접속하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전력 분배 유닛의 몸체의 반대쪽 면에 일련의 제2 전기 커넥터가 나란히 배열된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터 구성품 블레이드들 각각은 유사한 컷아웃부를 구비하며, 전력 분배 유닛의 몸체는 컴팩트한 장착 장치(monting arrangement)를 제공하기 위해 블레이드의 컷어웨이부(cut-away portions)에 의해 수용되는 상보 단면 형상(complementary cross section shape)을 가진다.

본 발명의 개시된 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 한 쌍의 수직으로 장착된 컴퓨터 구성품이 등을 맞댄 형태(back-to-back configuration)로 다른 것에 근접하여 수직으로 장착될 수 있도록 하는 전력 분배 유닛이 제공된다. 또한 전력 분배 유닛은 상기 수직 구성품이 랙에 용이하게 미끄러져 들어가 전력 분배 유닛과 전기적으로 결합될 수 있도록 한다.

시스템의 개요

도면, 구체적으로는 도 1 내지 도 21, 도 29 및 도 30을 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 랙 장착형 시스템(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 랙 장착형 시스템(10)은 일반적으로 복수의 수직 베이(vertical bay)(14)를 구비한 직사각형 상자로서 형성되는 랙 하우징(rack housing)(12)을 포함한다. 도면에 도시된 실시예는 3개의 수직으로 이격된(spaced-apart) 베이(14)를 포함한다.

각 베이(14)는 수평 가로 연장 중간 분리대(1)에 의해 전면 베이부(16)과 후면 베이부(18)으로 나뉜다. 중간 분리대(19)는 도 7에 가장 분명하게 도시되어 있다. 베이(14)는 수직으로 하나 위에 다른 하나가 랙 하우징(12) 내에 형성되어 있다. 랙 하우징(12)의 하부에서, 상세하게 후술하는 바와 같이 제어 베이(21)는 여러 제어되는 구성품을 수용하도록 설치되어 있다.

또한 랙 하우징(12)은 각 베이(14) 위에 팬/LAN 트레이 슬롯(23)을 포함한다.

도면에 도시된 실시예는 플로어(28) 내의 벤트 개구부(vent opening)(26)로부터 수직으로 이동하는 기류를 받아들이기 위해 기류를 촉진하는 하부 개구부(25)(도 7)를 구비하는 제어 베이(21)를 제공한다(도 7). 랙 하우징(12)의 상부에 시스템(10)으로부터 수직으로 이동하는 기류를 배기시킬 수 있는 개구된 상부 패널(26)이 설치된다.

도 1, 도 5, 도 6 및 도 8에서 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 각 베이(14) 상부의, 전면 베이부(16)과 배면 베이부(18) 사이의 중간 지역에는 전력 분배 유닛(power distribution unit, PDU)이 설치되어 랙 장착형 시스템에 탑재된 여러 구성품에 전기를 공급한다. 각 베이는 개방 구조 컴퓨터 구성품 또는 도 1의 블레이드(32)와 같은 블레이드 형태로 각 전면 베이부(16) 및 배면 베이부(18)에 복수의 컴퓨터 구성품을 수용하기에 적합하다. 도면에 예시된 실시예에서, 각각의 전면 베이 및 후면 베이부에 11개의 블레이드를 대략 수직으로 배치(upright disposition)하여 수용할 수 있다. 따라서, 예시된 실시예에서 시스템(10)은 밀도있고 컴팩트한, 근접 이격된 형태(근접 이격형)로 66개의 컴퓨터 구성품을 수용한다.

하부 제어 베이(21)는 다양한 제어 구성품을 수용하기에 적합하다. 이들 제어 구성품은 도 6에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 회로 차단기 정션 박스(circuit breaker junction box)(34)를 포함할 수 있다. 회로 차단기 정션 박 스(34)는 각 PDU에 전기적으로 접속된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스위치 모듈(36)이 또한 제어 베이(21)에 설치된다. 스위치 모듈(36)은 블레이드(32) 등의 다양한 블레이드와 근거리 통신망(local area network, LAN), 광역통신망(wide area network, WAN) 또는 인터넷과 같은 공중망(public network) 등의 네트워크 사이의 통신을 제어하기에 적합하다. 또한 제어 베이(21)는 하구 개구부(25)를 통해 공기의 흡입을 촉진하고, 블레이드 및 베이(14)를 통해 수직의 기류를 촉진하며 개구된 상부 패널(26)로 내보내는 공기 흡입 팬 모듈(38)(도 1 및 도 5)을 수용한다.

도면에 예시된 랙 시스템(10)의 실시예는 랙 시스템(10)의 운반을 용이하게 하기 위해 플로어(26) 상에 회전 가능하게(rollably) 시스템을 지지하는 4개의 캐스터(caster)(41)를 포함한다. 본 발명에 따른 랙 시스템의 다른 실시예들은 플로어 상에 장착될 수 있으며, 이에 따라 플로어에 직접 장착하기 위해 캐스터 대신에 레그(legs) 또는 스키드(skids)를 포함할 수 있다.

팬/ LAN 트레이

도 8 및 도 9를 참조하여, 팬/LAN 트레이(27) 및 이를 랙 하우징(12)에 설치하는 것에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 9는 도면들에 예시된 랙 시스템(10)처럼 적절한 지지부에 장착하기 위한 팬/LAN 트레이(27)의 일 실시예를 나타낸다. 팬/LAN 트레이(27)는 수직의 기류를 촉진하기 위해 팬과 같은 8개의 적당한 공기 이동 장치를 포함한다. 비록 도면들에 예시된 실시예는 팬(43)(도 9)과 같이, 트레이당 8개의 팬을 포함하지만, 임의의 적당한 수의 팬을 사용할 수 있다.

팬/LAN 트레이(27)의 전면부에서, 일련의 LAN 커넥터 포트(45)(도 1 및 도 9)가 설치된다. 도 9에 예시된 실시예에서, 각 팬/LAN 트레이(27)는 12개의 LAN 커넥터 포트(45)를 포함하며, 마지막 것은 시험을 이해 사용될 수 있다. 개시된 실시예에서는 12개의 LAN 커넥터가 도시되어 있지만, 소정의 애플리케이션의 경우 임의의 수의 커넥트를 사용할 수 있음은 물론이다.

각 LAN 커넥터 포트(45)로부터의 내부 배선 리드(internal wiring leads)(도시하지 않음)가 팬/LAN 트레이(27)의 후방부(back portion)의 두 개의 신호 커넥터(47)(도 9) 중 하나로 연장된다. 일 실시예에서, 각 신호 커넥터(47)는 50 핀(pin) 신호 커넥터이며, 스위치 모듈(36)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한 각 팬/LAN 트레이는 후방부에 팬에 전력을 공급하기 위한 AC 전원 인렛(49)을 포함한다. 이하에 더욱 자세하게 설명하는 바와 같이, 설치 시에 전력은 PDU(29)로부터 AC 전원 인렛(49)을 통해 팬(43)과 같은 팬들에 공급될 수 있다.

팬/LAN 트레이(27)를 랙 하우징(12)의 팬/LAN 트레이 슬롯(23)에 설치하는 것을 돕기 위해, 도 9에 도시한 바와 같이 각 팬/LAN 트레이(27)의 측면에 가이드(52)를 설치할 수 있다. 설치 과정 중에, 가이드, 바람직하게는 나일론 가이드는 팬/LAN 트레이의 지지를 돕기 위해 팬/LAN 트레이 슬롯(23)의 측면 상의 대응하는 부재와 결합할 수 있다. 또한, 팬/LAN 트레이(27)를 팬/LAN 트레이 슬롯(23) 내에 단단히 고정하기 위해, 잠금 기구(locking mechanism)를 가이드(52)와 함께 설치할 수 있다. 일단 설치되면, 각 팬/LAN 트레이(27)는 전면 베이부(16) 또는 후면 베이부(18) 중 어느 하나 바로 위에 영역을 차지한다. 따라서, 전면의 팬/LAN 트레이 및 후면의 팬/LAN 트레이는 각 베이(14) 레벨을 완전히 덮을 수 있다. 따라서 도 10에 가장 분명하게 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전부 6개의 팬/LAN 트레이(27)에 더해 공기 흡입 팬 모듈(38)이 3 베이 레벨의 렉 장착형 시스템(10)에 설치될 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 개신된 실시예 중 다른 실시예 따라, 팬/LAN 트레이(27)와 동일한 팬/LAN 트레이(42)가 복수의 개별 트레이 또는 트레이 부분(44)과 같은 트레이 부분으로 나뉠 수 있으며, 그 각각은 독립하여 제거될 수 있어 나머지 트레이 부분 또는 부분들은 기능을 계속할 수 있다. 이와 관련하여, LAN 연결은 팬 트레이 또는 트레이 부분들과 분리하여 그 트레이 부분들을 LAN 구성품과 독립하여 제거할 수 있도록 계획된다.

팬 트레이(42)는 팬 트레이(42)를 적당한 지지부(도시하지 않음)에 장착하는 것을 돕는 가이드(68)와 같은 일련의 가이드를 구비하는 대략 직사각형의 평면 중공 프레임(flat hollow frame)(46)을 포함하며, 이는 도 1의 랙 하우징(12)과 동일할 수 있다. 프레임(46)은 트레이부(44)와 같은 개별 트레이부를 수용하는 전면 개구부(48)(도 9b)를 포함한다. 착탈 가능한 전면 패널(51)은 개구부(48) 위에 조립되며 죔 장치(fastening devices)(도시하지 않음)를 사용하는 등의 모든 적당한 기술로 적소에 고정된다. 커넥터 포트(53)와 같은 일련의 커넥터 포트는 전면 패널(51)에 장착되어 도 9의 신호 커넥터(47)와 동일할 수 있는 신호 커넥터(도시하지 않음)와 전기적으로 접속된다. 이와 관련하여, 케이블(55)과 같은 케이블이 커넥터 포터(53)과 같은 커넥터 포터에 개별적으로 접속된다. 전면 패널(51)을 제거할 수 있도록 하기 위해, 케이블(55)과 같은 케이블은 시스템의 정상 동작을 위해 컴퓨터 구성품에 대한 전기적인 접속을 본래대로 유지할 수 있도록 하면서, 프레임(46)으로부터 전면 패널(51)을 제거할 수 있도록 하는 케이블 슬랙부(57)와 같은 슬랙부(slack portion)를 포함한다. 이와 관련하여, 개별 팬 트레이 부분은 수리 또는 교체를 위해 제거될 수 있으며, 컴퓨터 구성을 정상 동작 상태로 두면서 나머지 팬 트레이 부분은 냉각을 촉진시키기 위해 독립적으로 기능할 수 있다.

트레이 부분(44)을 더욱 상세하게 살펴보면, 모든 트레이 부분들은 서로 동일할 수 있음은 물론이다. 트레이 부분(44)은 도 9b에 나타낸 바와 같이, 사용자가 프레임(46)의 내부로부터 바깥쪽으로 당기기 위해 잡기 쉽도록 전면 플렌지(59)를 포함한다. 팬 트레이 부분은 팬(70)과 같은 한 쌍의 공기 이동 장치와 팬에 전압을 공급하기 위해 전원 분배 장치(62) 상의 전원 아웃렛(60)에 결합하기 위한 도 9의 전원 인렛(49)과 동일한 전원 인렛(도시하지 않음)을 포함한다. 이런 식으로, 트레이 부분(44)은 전원 아웃렛(60)으로부터의 결합을 해제하는 것만으로 프레임(46) 밖으로 끌어 낼 수 있다. 다른 유사한 팬 트레이 부분은 그 후 적절한 곳에 삽입되어 전원 아웃렛(60)과 접속되며, 그런 다음 전면 패널(51)은 개구부(48) 위의 제자리에 놓일 수 있다.

따라서, 이 기술 분야의 당업자에게는, 공기 이동 장치의 그룹이 서브그룹의 트레이 부분으로 배열될 수 있으므로, 공기 이동 장치의 전부가 아닌 일부를 나머지 장치의 동작을 중단하지 않고서 제거할 수 있다는 것이 분명해 질 것이다. 상기 서브그룹은 하나 이상의 공기 이동 장치일 수 있음에 유의하여야 한다. 또한 트레이 부분(44)과 같은 개별 트레이 부분은 전면 패널(51) 뒤에 위치될 수 있으 며, 유사한 트레이 부분 세트(도시하지 않음)를 프레임(46)의 후면 부분에 설치하고 전력 분배 유닛(62)과 상호 접속할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 후면 패널(도시하지 않음)은 착탈 가능하며 전면 패널(51)과 동일하고 동일한 목적으로 사용한다.

컴퓨터 구성품 구조물

이제 도 11, 도 25 및 도 26을 참조하여, 컴퓨터 구성품 또는 블레이드(32)와 이들을 랙 하우징(12)에 설치하는 것에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 각 블레이드는 전면 패널의 전면(front face)으로부터 돌출하는 한 쌍의 핸들(54)을 구비한다. 전면 패널은 강성의 직립 지지부 또는 플레이트를 가로질러 연장되며 지지부의 전면 에지에 L자형 구성(L-shaped configuration)으로 접속되어 있다. 핸들은 사용자가 블레이를 베이 내부 또는 외부로 슬라이딩하기 위해 잡을 블레이브(32)를 사용자가 용이하게 조작할 수 있도록 한다.

각 블레이드(32)는 하나 이상의 마더보드(56)를 포함할 수 있다. 도 25 및 도 26에 나타낸 실시예에서, 각 블레이드(32)는 두 개의 마더보드(26a, 26b)를 포함한다. 이 기술자의 당업자에게는 각 블레이드(32)에 포함되는 마더보드의 수는 설계에 따라 변화될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마더보드는 히트싱크(58, 59)와 같은 히트싱크를 포함하여 마더보드의 냉각을 촉진할 수 있다. 또한 각 마더보드는 RAM(Random Access Memory, 61)을 구비한다. 각 마더보드에 구비되는 RAM(61)의 용량은 필요에 따라 변화될 수 있다. 한 쌍의 전원 공급 장치(63a, 63b)가 대응하는 마더보드(56a, 56b)에 전력을 공급하기 위해 블레이드(32) 상에 설치될 수 있다. 마찬가지로, 한 쌍의 하드디스크(64a, 64b)가 또한 블레이드(32) 상에 설치될 수 있다.

모든 구성품이 베이 내에서 수직으로 지지되도록 구성된 강성의 플레이트 또는 지지부(64)의 한쪽 면에 장착된다. 각 블레이드(32)는 상부 후방부(upper back portion)에 컷아웃 코너부(corner portion) 또는 섹션(section)(65)을 포함한다. 컷아웃부(65)는 PDU(29)를 받아 수용하는 크기로 만들어져, 도 6에 도시된 바와 같이) 두 개의 대향하는 블레이드(32, 32a) 사이에 PDU(29)를 거의 완전히 수용한다. 따라서, PDU(29)에 대해 실질적으로 제로 풋프린트(zero footprint)가 달성된다. 각 블레이드(32)는 컷아웃부(65) 또는 그 근처에 인렛(67)과 같은 AC 전원 인렛를 구비한다. 따라서 블레이드(32)가 랙 하우징(12) 내에 설치될 때, AC 전원 인렛(67)은 PDU(29)의 커넷터(76)(도 17)와 같은 대응하는 AC 커넥터와 전기적으로 결합한다.

도 17에 가장 명료하게 도시된 바와 같이, 블레이드(32)의 설치는 빠르고 효과적으로 달성될 수 있다. 블레이드(32)는 간단하게 랙 하우징(12)의 전면 베이부(16) 또는 후면 베이부(18)으로 슬라이딩된다. 각 블레이드(32)는 AC 전원 인렛(67)이 PDU(29) 상의 대응하는 AC 커넥터(76)와 결합될 때까지 뒤로 슬라이딩된다. 중간 분리대(19)는 블레이드(32)의 후방 중단부재(back stop)으로 사용된다. 블레이드(32)를 랙 하우징(12)에 부착하는 4개의 블레이드 스크류(69)에 의해 각 블레이드(32)는 슬롯에 고정된다.

일단 블레이드(32)가 랙 하우징(12) 상에 장착되면, 케이블(45)(도 12) 또는 케이블(71)(도 1)과 같은 짧은 블레이드/LAN 커넥터 케이블이 블레이드(32)와 LAN, WAN 또는 인터넷과 같은 공중망 등의 네트워크 사이에 전기적인 네트워킹 접속을 제공한다. 이와 관련하여 마더보드들은 각 블레이드의 전면에 각각 장착되고, 따라서 아웃렛(73)(도 12)과 같은 전면 아웃에서 용이하게 액세스할 수 있다. 따라서 데이터 접속은 스위치 모듈(38)과 결합되는 짧은 케이블(45), PDU(29)의 인렛(77)을 통해 아웃렛(73)으로 이루어질 수 있다.

전력 분배 유닛

도 17 내지 도 20을 참조하여, 전력 분배 장치(29)를 더욱 자세하게 설명한다. 전력 분배 장치(29)는 일련의 직립 컴퓨터 구성품 또는 근접 이격형으로 나란히 장착된 블레이드 랙에 전력을 공급한다. 도 26에 가장 잘 나타낸 것처럼, 블레이드(32, 32a)와 같은 각각의 블레이드는 상부 후방부에 PDU(29)를 수용하기 위한 컷아웃부 또는 섹션(65)을 가진다. 이와 관련하여, 컷아웃부(75)는 PUD(29)의 단면 형상에 대해 상보적인 형상이다. PDU(29)는 대략 직사각형이고 단면 컷아웃 코너부(65)는 PDU(29)의 대항하는 면들을 컴팩트하게 수용하기 위해 대략 L자형이다. 따라서, 개별 케이블을 수용하기 위한 후면(back plane)을 구비할 필요 없이 매우 컴팩트하게 블레이드(32, 32a)와 같은 블레이드를 PDU(29)에 끼울 수 있다.

PDU(29)는 전력을 외부 전원으로부터 회로 차단기 정션 박스(34)를 통해 여러 블레이드(32)와 팬/LAN 트레이(27)에 공급한다. 각 PDU(29)는 바람직하게는 2 부분, 18개의 게이지 스틸 샤시(gauge steel chassis)로 이루어지는 긴 PDU 몸체부(74)를 포함한다. PDU 몸체부(74)의 두 측면 각각은 일련의 암(female) AC 전 기 커넥터(76)를 포함한다. 도 17 내지 도 20에 나타낸 실시예에서, 각 측면은 12개의 암 AC 전기 커넥터(76)를 구비하고 있다. 12개의 커넥터(76)는 전각 베이(14)의 전면 베이부(16)과 후면 베이부(18)에 장착된 11개의 블레이드와 팬/LAN 트레이(27)에 대응한다. 12번째 커넥터는 팬 트레이의 전면 상의 전원 아웃렛용이다.

따라서 12개의 암 AC 전기 커넥터(76)는 PDU 몸체부(74)의 전면 및 후면에 각각 설치된다. 12개의 암 AC 전기 커넥터(76) 세트 각각은 한 쌍의 전력 케이블(72)을 통해 전력을 공급받는다. 일 실시예에서, 전력 케이블(72)은 PDU 몸체부(74)와의 접합부 근처에서 긴장이 완화되는 15 암페어 전력 케이블이다. 이하에 설명하는 바와 같이, 전력 케이블(72)은 제어 베이(21)의 회로 차단기 정션 박스(34)로 연결된다. PDU 몸체부(74)는 또한 PDU 몸체부(74)를 랙 하우징(12)에 설치하기 위한 일련의 장착 스터드(78)를 포함할 수 있다.

도 13 내지 도 16을 참조하여, 여러 전력 및 LAN 케이블의 연결의 자세히 설명한다. 도 13에 가장 명확하게 나타낸 바와 같이,

각 베이 레벨에서 PDU(29)로부터의 전력 케이블(72)은 랙 하우징(12)을 따라

랙 하우징(12)의 전면부 및 회로 차단기 정션 박스(34)와 전기적으로 접속되는 하부를 향한다. 따라서 도면에 예시된 실시예에서, 3개의 PDU로부터 각각 2개씩이기 때문에 6개의 전력 케이블(72)이 회로 차단기 정션 박스(34)에 연결되어 있다. 도면부호 80으로 나타낸 케이블 세트는 각각 시스템(10)에 전력을 공급하기 위한 적당한 AC 전원에 결합되기에 적합하다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 팬/LAN 트레이 및 PDU로부터의 한 세트 6개의 LAN 케이블(81)은 랙 하우징(12)의 후면 오른쪽을 따라 스위치 모듈(36)로 연결된다. 도면들에 예시된 실시예에서, 각각의 PDU로부터 연장되는 두 개의 LAN 케이블(81)은 차례로 한 쌍의 50개의 핀 신호 커넥터(47)에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 이러한 6개의 케이블(81)은 랙 하우징(12)의 오른쪽을 따라 간다. 마찬가지로, 도 15에 가장 분명하게 나타낸 바와 같이, 6개의 LAN 케이블(81)은 팬/LAN 트레이(27)와 PDU로부터 랙 하우징(12)의 왼쪽 전면을 따라 연장된다. 이 6개의 케이블(81)은 또한 하단부의 스위치 모듈(36)에도 연결된다.

일단 적소에 모든 팬/LAN 트레이(27), PDU(29) 및 블레이드(32)를 구비한 랙 시스템(10)이 완전히 조립되면, 완전히 조립된 효율적인 랙 장착형 시스템이 제공된다. 이러한 시스템에서는, 블레이드(32)에 설치된 여러 구성품의 네트워킹이 또한 효과적으로 수행된다. 도면들에 예시된 실시예에서, 11개의 블레이드가 각 베이(14)의 전면 베이부(16)과 후면 베이부(18)에 각각 수용되어 있다. 따라서, 예시된 실시예에서 66개의 그러한 블레이드(32)가 수용될 수 있다. 하지만, 일부 슬롯은 마스터 컴퓨터 구성품 또는 도 4 및 도 6의 도면부호 32로 나타낸 마스터 블레이드와 같은 블레이드가 차지할 수 있다. 예시된 실시예에서, 2개의 마스터 블레이드(32A)는 스위치 모듈(36) 바로 위의 3개의 블레이드 베이의 하부에 설치된다. 마스터 블레이드(32a)는 광섬유 접속과 같은 고속 접속(도시하지 않음)을 통해 스위치 모듈(36)에 직접 전기적으로 접속된다. 마스터 블레이드는 스위치 모듈(36)을 제어하여 여러 슬레이브 블레이드(32)와 마스터 블레이드 사이의 통신을 스위칭한다. 따라서, 64개의 슬레이브 블레이드가 예시된 실시예의 시스템에 의해 수용될 수 있다. 64개의 슬레이브 블레이드 각각은 예를 들어 시스템(10)의 전원을 차단하지 않고도 블레이드(32)를 교체할 수 있는 동작 중 교환 가능한(hot swappable)한 것일 수 있다.

각 팬/LAN 트레이(27)는 포트(45)(도 1)와 같은 12개의 LAN 커넥터 포트를 구비한다. 12개의 LAN 커넥터 포트(45) 중 11개는 여러 슬레이브 블레이드(32)와 스위치 모듈(36) 사이의 통신을 가능케 하기에 적합하다. 12번째 LAN 커넥터 포트(45)는 외부 사용자가 랩탑 컴퓨터와 같은 외부 장치를 네트워크에 연결할 수 있도록 한다. 또한 이러한 외부 장치를 연결하기 위해 각 팬/LAN 트레이(27)는중앙에 배치된 AC 전원 아웃렛을 구비한다.

본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 도 21에서 나낸 바와 같이, 도면에 나타낸 시스템(10)은 블레이드(32)에 장착된 여러 구성품의 냉각 동작 온도(cool operating temperature)를 유지하기에 충분한 기류를 제공한다. 기류는 제어 베이(21)에 위치하는 공기 흡입 팬 모듈(38)에 의해 하부 개구부(25)로부터 전달된다.

공기 흡입 팬 모듈(38)은 기류가 수직으로 여러 개방 구조 블레이드(32)를 통해 각 베이(14)로 향하게 한다. 기류는 또한 각 팬/LAN 트레이(27)의 팬(43)에 의해 촉진되어 위쪽으로 향하는 이동 경로로 공기를 이동한다. 기류는 개구 상부 패널(26)을 통해 랙 하우징(12)의 밖으로 향한다.

도 21 내지 도 24는 본 발명의 추가 실시예를 나타낸다. 도 21 내지 도 24 에 나타낸 바와 같이, 기류의 흡입 및 배출은 현재 환경(immediate environment)에서 공기 공급의 유효성(availability)에 대해 다양한 형태로 수용하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어,도 1 내지 도 21에 도시된 실시예에서 설명한 것과 마찬가지로, 도 22에서는 공기 흡입 팬 모듈(38a)은 하부 개구부(25a)로부터 공기를 끌어 들인다. 기류는 팬/LAN 트레이에 장착된 팬(43a)의 도움으로 수직 방향으로 움직인다. 하지만 전술한 실시예와는 달리, 도 22에 나타낸 실시예에서는 오른쪽 모퉁이(right angle)에서 수직 이동 경로로부터 랙 시스템(10a) 밖의 수평 이동 경로로 방향을 바꿔 랙 하우징의 후방으로 향한다. 기류 후드(85a)는 기류의 후방으로의 방향 변경을 촉진시킨다.

도 23은 본 발명에 따른 랙 시스템의 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 공기 흡입 팬 모듈(38b)은 랙 하우징의 하부 전면부(bottom front portion)의 구멍 뚫린 플레이트(87b)에 의해 규정된 바와 같은 개구부를 통해 공기를 수평으로 내부로 끌어들인다. 기류는 그런 다음 팬/LAN 트레이에 장착된 팬(43b)의 도움으로 위로 방향이 변경된다. 기류는 수직으로 랙 시스템(10b)의 상부 밖으로 향한다.

도 24에 나타낸 실시예에서, 공기 흡입 팬 모듈(38c)은 랙 하우징의 하부 전면부(bottom front portion)의 구멍 뚫린 플레이트(87c)에 의해 규정된 바와 같은 개구부를 통해 수평으로 공기를 끌어들인다. 기류는 팬(43c)의 도움으로 이 시스템을 통해 수직으로 방향이 변경된다. 기류는 오른쪽 모퉁이에서 수평 이동 경로로 방향을 바뀌어 랙 하우징 상부에서 랙 하우징의 후방으로 랙 시스템(10a) 밖으 로 나간다.

기류의 후방으로의 방향 변경은 기류 후드(85a)에 의해 촉진된다. 이 기술 분야의 당업자는 본 발명의 다른 실시예들에 따라 기류의 흡입 및 배출에 대한 다른 변형이 가능함을 알 것이다.

히트싱크 구조물

도 27 내지 도 29를 참조하면, 수동 히트싱크이고 불필요한 열을 방출하기 위해 마더보드(56a)(도 6)의 마이크로프로세서(도시하지 않음)와 같은 회로 부품에 부착하도록 구성된 히트싱크(58)가 매우 자세하게 도시되어 있다. 마더보더에 장착될 때, 바람직한 히트싱크(58)의 방위는 도 26에 도시되어 있다. 히트싱크(58)는 일반적으로 알루미늄 합금(6063-T5) 또는 다른 적당한 금속 재료로 이루어지고, 베이스부(102)로부터 연장되는 핀(fin)(101)과 같은 일련의 핀을 포함하여, 그 사이로 거의 수직의 기류가 통과할 때 열을 방출시키도록 비교적 넓은 표면적을 제공한다. 히트싱크(58)는 사출성형될 수 있다. 히트싱크(58)는 동(copper) 등의 적당한 금속 재료로 이루어지고 베이스부(102) 위에 놓이는 베이스 또는 슬러그 플레이트(slug plate)(103)를 포함하며, 납땜 등의 적당한 기술에 의해 보호될 부품에 부착되기에 적합하다. 금속 슬러그 플레이트(103)는 열을 보호할 부품으로부터 멀리 전도하고 수직의 기류가 직선의 핀들 사이를 통과할 때, 핀들을 통해 열을 방출시킬 수 있도록 한다.

핀(fin)(101)과 같은 핀들은, 도 26에 나타낸 바와 같이 동작 부품에 히트싱크(58)가 장착되는 경우 수직으로 연장된다. 이 핀들은 대략 동일한 간격으로 이 격되어 있다.

바람직한 동작을 위해, 본 발명의 실시예에서 히트싱크(58)는 일정한 임계 치수(critical dimension)를 가진다. 이와 관련하여, 히트 싱크(58)는 단면이 대략 직사각형인 대략 블록(block) 형상이다. 바람직한 일 응용예에서, 히트싱크의 전체 치수는 폭이 약 64.237mm와 약 68.580mm 사이에, 길이가 약 81.331mm와 약 95.606mm 사이에, 그리고 높이가 약 24.765mm와 약 32.258mm 사이에 포함된다. 전체 높이 치수는 슬러그 플레이트(103)의 높이를 포함한다. 바람직한 응용예에서 슬러그 플레이트의 높이는 약 3.175mm이다. 핀의 높이는 약 19.05mm와 약 26.543mm 사이인 것이 바람직하며, 핀들 사이의 간격은 약 2.311mm와 약 2.362mm 사이인 것이 바람직하다. 베이스부(103)의 약 2.540mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 히트싱크의 전체 높이에 비해 긴 핀을 가지는 것이 중요하다. 이것은 충분한 냉각 기류를 제공한다. 따라서 히트싱크가 배치된 곳 또는 그 근처에는 팬이 불필요하다. 블레이드를 통한 공기 흐름은 히트싱크(58) 및 기류를 거의 방해하지 않는 핀(101)과 같은 핀들 사이를 통해 수직 상방으로 지나간다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 베이스부(102)와 같은 베이스부의 높이에 대한 핀(101)과 같은 핀의 높이의 비는 7보다 큰 것이 바람직하며, 약 7.5와 약 10.45 사이가 더욱 바람직하다는 것을 알았다. 이들 바람직한 비는 도 26에 나타낸 바와 같이 수직으로 연장되는 핀들을 구비하는 히트싱크가 장착되는 경우, 원 하는 냉각 효과를 얻을 수 있다는 것이 증명되었다.

히트싱크는 수직으로 배치되어 볼트 또는 스크류 형태의 죔 장치(105)와 같은 일련의 죔 장치에 의해 적당한 곳에 고정된다. 이런 식으로 핀(101)과 같은 핀들은 수직의 기류와 상호 작용하기 위해 대략 수직으로 배치되어 연장된다.

도 30 내지 도 32를 참조하면, 부착 수단을 제외하고는 거의 히트싱크(58)와 동일한 다른 히트싱크가 도시되어 있다. 히트싱크(107)는 열 방출을 촉진하는 핀(109)과 같은 일련의 이격된 핀들을 포함한다. 히트싱크(107)는 슬러그(101)와 대체로 동일한 베이스 또는 슬러그(112)를 포함하며 바람직하게는 동(copper)과 같은 금속 재료로 이루어진다.

히트 싱크(107)는 핀들 그룹 사이의 중앙에 배치된 공간(114)과 결합하는 클립(clip)(113) 등의 적당한 부착 장치에 의해 마이크로프로세스와 같은 보호될 동작 부품에 부착하기에 적합하다.

본 발명의 특정 실시예에 대해 개시하였지만, 다양한 변형 및 조합이 가능하고 첨부된 청구범위 기술적 사상 및 범위 내로 생각되어야 하는 것은 물론이다. 따라서 요약서 및 본 명세서에 개시된 내용은 한정되는 것이 아니다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회로 소자와 같은 동작 부품들을 지지하는 블레이드형으로 수직으로 장착된 컴퓨터 구성품을 채용하는 랙 장착형 시스템과 랙 장착형 구성품의 냉각 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 직립 지지부에 장착되는 컴퓨터 마더보드의 일부를 구성하는 마이크로프로세서와 같은 능동 부품을 위한 히트 싱크와 능동 부품의 냉각을 돕기 위해 이를 이용하는 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 근접 이격된 형태로 나란히 장착된 일련의 직립 컴퓨터 블레이드에 전원을 공급하는 방법 및 전력 분배 유닛을 제공할 수 있다.

Claims

직립 지지부 상에 장착된 능동 부품(active component)용 히트싱크에 있어서,

일련의 이격된 핀들(fins)이 연장되어 비교적 넓은 표면적으로 제공함으로써, 상기 핀들 사이를 수직으로 흐르는 냉각 공기가 통과할 때, 상기 표면적으로부터 열이 방출되는 베이스부를 포함하고,

상기 베이스부 및 상기 핀들은 열 전도성 재료로 이루어지며,

상기 베이스부의 핀들이 직립하여 연장되면서 상기 베이스부는 직립하여 장착되며,

상기 베이스부의 높이에 대한 상기 핀들의 높이의 비는 7보다 큰, 히트싱크.
제1항에 있어서,

상기 비는 약 7.5와 약 10.45 사이인, 히트싱크.
제1항에 있어서,

상기 베이스부 위에 놓이는 열 전도성 슬러그 플레이트(heat conducting slug plate)를 더 포함하는 히트싱크.
제3항에 있어서,

상기 슬러그 플레이트는 동 재료(copper material)로 이루어지는, 히트싱크.
제4항에 있어서,

상기 베이스부와 상기 핀은 알루미늄 재료로 이루어지는, 히트싱크.
제4항에 있어서,

상기 베이스부와 상기 핀은 일체형(integral)이고, 알루미늄 재료로 사출 성형되는(extruded), 히트싱크.
제3항에 있어서,

상기 히트싱크는 블록을 공유하며,

상기 블록은 단면이 정사각형인, 히트싱크.
제7항에 있어서,

전체 폭이 약 64.237mm와 약 68.580mm 사이이고, 전체 길이가 약 81.331mm와 약 95.606mm 사이이며, 전체 높이가 약 24.765mm와 약 32.258mm 사이인 히트싱크.
제8항에 있어서,

상기 전체 높이는 상기 슬러그 플레이트의 높이를 포함하며,

상기 슬러그 플레이트의 높이가 약 3.175mm인, 히트싱크.
제7항에 있어서,

상기 핀의 길이가 약 19.05mm와 약 26.543mm 사이인, 히트싱크.
제10항에 있어서,

상기 베이스부의 높이가 약 2.540mm인, 히트싱크.
제11항에 있어서,

상기 핀들 사이의 간격이 약 2.311mm와 약 2.362mm 사이인, 히트싱크.
능동 부품의 냉각을 돕기 위해 히트싱크를 이용하는 방법에 있어서,

직립하여 지지부를 장착하는 단계,

상기 지지부의 한쪽 면에 상기 능동 부품을 장착하는 단계,

이격된 핀들이 상기 베이스부로부터 직립하여 연장되는 상기 히트싱크를, 직립하여 상기 능동 부품 상에 장착하는 단계, 및

직립하여 상기 히트싱크의 핀들을 지나는 기류를 일으키는 단계

포함하는 히트싱크의 이용 방법.
제13항에 있어서,

상기 베이스부와 냉각할 상기 능동 부품 사이에 슬러그 플레이트를 끼워 넣 는 단계를 더 포함하는 히트싱크의 이용 방법.