接触冷却される電子モジュールのための冷却システム
様々な実施形態は、電子モジュールなどのような電子コンポーネントの冷却を与えるシステムおよび方法を開示する。システムは、電子コンポーネントの1つ以上と熱的に結合されるように構成された1つ以上のコールドプレートを含む。コールドプレートの各々は、内部に、少なくとも1つの通路の中を流れる冷却流体を有する。よって冷却流体は、主に伝導性熱移動によって電子コンポーネントから熱を取り除く。入力および出力ヘッダが通路の対向する端に取り付けられ、冷却流体の流入および流出を可能とする。入力および出力ヘッダは、外部システムに付けられ、冷却流体を循環させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2007年12月19日に出願され、“A Cooling System for Contact Cooled Electronic Modules”なるタイトルで、ここでの参照によってその全体が本開示に組み込まれる米国特許仮出願番号61/008,136に対する優先権利益を主張する。
【0002】
本出願は全般的には、計算システムおよびストレージシステムの冷却に関し、特定の実施形態の例では、強制空気を用いずに、モジュール式に開発されたシステムを冷却するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
企業向けの計算システムおよびストレージシステムは、標準支持構造に装着された、標準フォームファクタ電子筐体モジュールを有するモジュラーシステムとして、ますます発展している。標準電子筐体モジュールは、コンピューティング、ストレージ、またはネットワーキングのような多くの異なる機能のいずれかを行う専用のものであっても良い。筐体モジュールは、一般に、19インチ(近似的に0.482m)または24インチ(近似的に0.610m)幅ラックのような標準支持構造に装着される。そのような筐体は、一般に、業界標準1U(1.75インチ、近似的に4.45cm)、2U(3.5インチ、近似的に8.89cm)、3U(5.25インチ、近似的に13.3cm)、または4U(7インチ、近似的に17.8cm)の高さである。しばしば、大きめの2U、3U、または4Uモジュールの採用の理由として、改善された冷却のための空気流により信頼性を増加させること、およびより多くのアダプタカードのための空間を提供すること、があげられる。
【0004】
そのようなモジュラー筐体は、慣例上、空冷される。筐体は、空気を加速させるファンによって、筐体が備えられている部屋から、空気を引き込み、筐体の内部コンポーネントを横切る空気に、コンポーネントを冷却させる。結果として生じる過熱された空気は排出され、部屋に戻される。部屋の空気そのものは、空気冷却機またはコンピュータルームエアコンディショナー(CRAC)を通って循環され、次々と冷蔵システムによって冷却される。中規模の電力システムに対してさえ、非常の多くの空気が、モジュール、ラック、およびCRACを通って部屋から移動させられなくてはならない。ファンは一般に、モジュールとラックで消費される全電力の25パーセントを使用する。CRACファンは、負荷の単位ワットあたりさらに0.1ワットを消費する。この冷却する負担は、冷蔵システムに引き継がれ、負荷の単位ワット当たりさらに0.3から0.4ワットを消費する。後者の負荷は、暖気と寒気が部屋で混合されることによって増大し、さらに冷却効率を減少させ得る。電力変換および配電損失と、これら全ての影響を集めると、1つのサーバの計算セクションによって消費される電力の単位ワット当たり、典型的には2.8ワットが現時点でクラス最高のデータセンタに供給しなければならないことを要求する。多くのデータセンタでは、最大4ワットも供給されなければならない。
【0005】
空気を流動させることに大量のエネルギーを費やすにも関わらず、電子デバイス内部からモジュラー電子筐体への空気冷却機を通る冷却流体に対する熱抵抗は、相変わらず高く、典型的には0.5℃/ワットから0.7℃/ワットである。このことは、デバイスから冷却流体への大きな温度降下をもたらす。たとえば、冷却流体に対して0.5℃の熱抵抗を有する経路を有する120ワットプロセッサは、60℃の温度降下を生成する。デバイスケースの温度を70℃に保つためには、冷却流体温度は10℃よりも高くはなってはならない。このことは、相当量のエネルギーを吸収する冷蔵サイクルを要求する。
【0006】
もし熱抵抗を下げることができたなら、すると冷却流体の温度を上昇させ、全冷却インフラストラクチャーの熱効率の改善をもたらすことができるだろう。場合によっては、その冷蔵システムでは冷却流体の許容温度は十分に上昇し、冷却塔内での水の蒸発または地下水への散逸によってもたらされる冷却システムなどの自然の冷却システムへ置換えられるだろう。
【0007】
流体は時として電子機器の冷却に用いられるが、完全に統合された、モジュラーで、信頼性のある、単純で、そしてコスト的に有効なソリューションは現れていない。克服すべき点には、設置やメンテナンスの難しさ、モジュール性やスケーラビリティ、多くの流体接点による信頼性の低下、既存の製品および環境に対して技術を応用することの難しさ、ならびに冷却されるべきデバイスから外部の冷却装置まで低インピーダンス経路を確保すること、を含む。
【0008】
添付の図面のそれぞれは、本発明の実施形態の例を示すだけで、範囲を限定することとしてみなされてはならない。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】冷却フレームワークの例の正面図である。
【図1B】コールドプレートの例の4つの平面図を示している。
【図1C】コールドプレートおよびマニフォールドアセンブリの例の正面詳細図である。
【図1D】スタンドアローンコールドフレームとして製造されたコールドプレートのアセンブリの例の4つの正面図である。
【図2】従来の装置支持構造に搭載された図1Aの冷却フレームワークの例の斜視図である。
【図3A】支持構造でモジュールの挿入および持上げに用いられる引き出しスライド機構の正面図である。
【図3B】図3Aの引き出しスライド機構の側面図である。
【図4A】モジュールの上のニュートラル(中立)の平坦位置にモジュールを係合および離脱するために用いられるコールドプレート機構の実施形態の例の正面図を示している。
【図4B】コールドプレートがモジュールに向かって屈曲されることを示す、モジュールを係合および離脱するために用いられるコールドプレート機構の実施形態の例の正面図を示している。
【図4C】モジュールがコールドプレートに対して押されるときにコールドプレートが平坦化されることを示す、モジュールを係合および離脱するために用いられるコールドプレート機構の実施形態の例の正面図を示している。
【図4D】複数のコールドプレートレバーアタッチメントの例の側面図である。
【図5A】モジュールの上のニュートラルの平坦位置でのコールドプレートの例の正面図である。
【図5B】モジュールから外れるように屈曲し、それによって、モジュールを離すコールドプレートを示す、コールドプレートの例の正面図である。
【図5C】熱的にモジュールを係合すると同時に、モジュール上で屈曲および平坦化するコールドプレートを示す、コールドプレートの例の正面図である。
【図5D】図5Aの機構とは異なる係合および離脱機構を有するモジュールの上のニュートラルの平坦位置でのコールドプレートの例の正面図である。
【図5E】プレート/チューブ係合機構へのチューブの例の詳細図である。
【図6】モジュールとコールドプレートの間の熱界面材料(TIM)の例としての流体充填袋機能の側面図である。
【図7】様々なモジュールコンポーネントとコールドプレートの間のTIMの例としての流体充填袋機能の側面図である。
【図8】第2のコールドプレートとしての平坦熱パイプの例を用いる側面図である。
【図9】モジュールの上に配置され、熱パッドと熱流体のサンドイッチとして構成されたTIMの実施形態の例である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の記述は、本開示によって画定される様々な実施形態の例を包含する例示のシステム、方法および技法(テクニック)を含む。以下の記述では、説明の目的で、本発明の主題の様々な実施形態の理解を与えるために、多くの特定の詳細が記述される。しかしながら、当業者には明らかであろうが、本発明の主題の実施形態は、これらの特定の詳細がなくても実施され得るだろう。さらに、よく知られたインストラクションインスタンス、プロトコル、構造、技法は詳細には示されていない。
【0011】
本明細書中で用いられるように、“または”なる用語は包含的または排他的な意味に解釈され得る。同様に、“例”なる用語は単に、何からの例または見本を意味し、必ずしも目的を達成する好適な手段を意味しないと解釈され得る。加えて、以下で議論されるさまざまな例となる実施形態は電子コンポーネントに対する熱冷却システムに焦点を当てるが、実施形態は単に開示の明確さのために与えられている。よって、いかなる型の熱冷却応用例も、本発明の範囲内にあると考えられる。
【0012】
(概観)
コンピュータから熱を取り除き、遠隔冷却装置に直接接続されている環境に完全に一体化されている流体冷却システムは、冷却媒体のとしての空気に付随する問題の多くを解決する。ファンを運転するために必要なエネルギーは省かれ、データセンタのエネルギーコストを30%またはそれより多く削減する。計算密度は物理的限界近くまで上昇され得て、アクセシビリティの要求にのみ制限され得る。流体冷却システムは、システムが取り巻いている周囲の条件への影響はほとんどないし、潜在的には空冷システムよりずっと静かである。装置の配置を変更するときに、特定の部屋の設定の修正も部屋の冷却も必要ではない。大きなデータ処理システムは、有害熱放出および雑音放出ゆえに、以前にはできなかった環境に配備することができる。
【0013】
本開示の記載の目的のために、“流体”なる用語は、水および液体、気体、または液気混合状態であり得る相変化冷媒流体のような、従来の液体を含む。最も単純な場合では、流体は空気では冷却が困難である位置から、冷却が容易である場所まで熱を移動するために用いられ得る。
【0014】
実施形態の例では、電子モジュール等のような電子コンポーネントに対する冷却を提供するシステムが開示される。システムは、1つ以上の電子コンポーネントに熱的に結合された1つ以上のコールドプレートを含む。内部に、コールドプレートの各々は少なくとも1つの通路の内部を流れる冷却流体を有している。冷却流体はしたがって、主に伝導性熱移動によって電子コンポーネントから熱を取り除く。入力ヘッダおよび出力ヘッダが、冷却流体の導入および排出を可能とするために、通路の対向する端に取り付けられる。入力ヘッダおよび出力ヘッダは、冷却流体を循環させるために、外部システムに取り付けられる。
【0015】
実施形態の別の例では、主に伝導性熱移動によって電子モジュールが冷却されるようにする可撓性コールドプレート配置が開示される。可撓性コールドプレートは、互いに隣接して結合され、実質的に平面構造を形成する複数のチューブを含む。複数のチューブは、内部に冷却流体が流れることが可能となるように配置されている。第1および第2のマニフォールドが複数のチューブの対向する端に結合される。第1および第2のマニフォールドは、複数のチューブ内の冷却液体の循環を与えるために循環源に接続されている。可撓性コールドプレートは小さな熱抵抗を与えるために、モジュールに対して屈曲している。
【0016】
実施形態の別の例では、電子装置モジュールを冷却する方法が開示される。方法は、電子装置モジュールの各々を、2つのコンポーネント間に良好な熱的接触を提供するために、支持構造中に形成される少なくとも1つのコールドプレートに装着することを含む。コールドプレートは外部冷却システムに接続され、冷却流体は外部冷却システムとコールドプレートの内部通路の間を循環して、主に伝導性熱移動によって電子モジュールを冷却する。
【0017】
実施形態の別の例では、電子装置モジュールを冷却する方法が開示される。方法は、電子モジュールの付近に薄い可撓性コールドプレートを取り付けることを含む。コールドプレートは、凸状表面を電子モジュールに向けて与えるためにコールドプレートを屈曲させることを可能とするようにバネのような特性を有する。次に、凸状表面を電子モジュールに向けて徐々に平坦化させることによって、コールドプレートと電子モジュールをお互いに熱的に接触させる。
【0018】
本開示の様々な実施形態は、冷却気体を、ケースを冷却するのに十分冷たい温度に保つために、外気調整を利用することができる。もし、多くの装備されたコンピュータがデータセンタ内で使われるなら、空気温度を熱い電子コンポーネントを十分に冷却するのに必要である低温に保つために、近くの冷却装置および部屋環境を介して、相変わらず、大量の空気を移動させなくてはならない。この熱を、ケースから、遠隔冷却装置に運ぶ流体手段へ、直接的に伝導するための手段を有することは有利であろう。
【0019】
本明細書中で記載される冷却構造の様々な実施形態は、たとえば、モジュラー計算システムまたは他の電子システムと共に用いられるように設計される。冷却構造は、流体から流体への熱交換器を介して従来のデータセンタ冷却システムに接続され得るコールドプレートを有する支持構造を含む。支持構造は、計算サーバおよび他の電子装置を収容するために一般的に用いられる、従来の19インチ(近似的に0.583m)装置に基づいても良い。そのような支持構造は、冷却流体が循環する中空棚のフレームワークを含むように適合される。中空棚は、主に熱伝導によって廃棄熱を取り除くために電子装置が熱的に取り付けられ得るコールドプレートとして機能する。
【0020】
本明細書中に与えられている開示を読めば、たとえば、対流または放射作用によって、およびコールドプレートの少なくとも一部とモジュラー計算システムまたは他の電子システムとの近さに依存して、別のタイプの熱冷却が生じ得ることは認識されよう。流体は熱交換器中で冷却され、フレームワーク中のマニフォールドにポンプで注入される。流体は次に、一連の補助パイプおよびコネクタを介してコールドプレートに向けられる。流体はモジュールから熱を吸収し、1つ以上のコネクタの別のものを通り、コールドプレートからでて、収集マニフォールドに、そして次に熱交換器へ向かう。
【0021】
支持構造は電子装置モジュール(“モジュール”)をフレームワークに挿入するおよびフレームワークから取り出す手段、ならびにモジュールを1つ以上のコールドプレートに熱的に接触させる手段、を含む。モジュールを挿入または取り外すことをするために、配管接続をする必要がない。
【0022】
モジュールは、主に外部コールドプレートへの伝導性熱移動によって冷却できる。モジュールは、モジュールは、モジュールの側面に熱的に接触する、ひいてはコールドプレートに接触する電子コンポーネントまたはサブアセンブリを含む。代替として、モジュールの片側は、コールドプレートと直接熱的に接触する電子コンポーネントまたはサブアセンブリに面して開いていても良い。コールドプレートとモジュラーの間の接触面は、必ずしも完璧に平坦または同一平面ではないし、非剛体および可撓的でさえあり得て、当該技術分野とは独立に知られている熱グリース、または(一般に、当該技術分野とは別個に、且つ独立に知られている熱界面材料(TIM)として参照される)弾性パッドのようなコンプライアントな熱的伝導性基板が、接触面に挿入されても良い。
【0023】
コールドプレート中の冷却流体からモジュールまでの熱抵抗は、モジュール側とコールドプレート側の間の熱的界面領域で、2℃/W/平方インチ(近似的に、0.31℃/W/平方センチメートル)より小さい可能性がある。モジュラー側で10W/平方インチ(近似的に、1.55℃/W/平方センチメートル)の熱流は、20℃の最大温度上昇をもたらす。良好に構成された内部冷却システムを有するモジュールに対して、モジュールケース温度は、50℃程度の温度になっても構わない。冷却流体温度は、したがって、30℃ほどの温度であり得て、エネルギー消費を大幅に減らし得る。工学的改善を伴うと、流体からモジュールへの熱抵抗は0.5℃/W/平方インチ(近似的に、0.078℃/W/平方センチメートル)より低くまで減少させることが出来て、さらなるエネルギー節約を可能とする。そのようなシステムでは、冷蔵システムは、冷却塔内での水の蒸発または地下水への散逸によってもたらされる冷却システムなどの自然の冷却システムへ置き換えられ得るだろう。
【0024】
装置モジュールは、1U計算サーバ、他のフォームファクタを有する筐体(時としてシャーシもしくはポッドとして参照される)などの従来の電子筐体、または、サーバブレードもしくは裸のサーバマザーボードのような囲われていないシステムであっても良い。冷却されるモジュールの側面は、どの側面であっても良いが、本明細書中の記載では、トップリッド(上面蓋)構造が仮定されている。
【0025】
冷却流体は、水、水とグリコールの混合液、R134Aのような冷媒、または当該技術分野とは独立に知られている他の様々な冷却流体であっても良い。冷媒の場合では、フレームワークの入り込む“冷たい”流体は、本質的には、フレームワークに存在する“熱い”流体と同一の温度であっても良く、温度変化よりむしろ相変化を介して熱を吸収する。
【0026】
(フレームワーク)
図1Aおよび1Bを同時に参照すると、例示の冷却フレームワーク100は、複数のコールドプレート棚101を含んでいる。特定の実施形態の例では、複数のコールドプレート棚101の各々は水平である。しかしながら、この特定の方向性に対する要求は存在しない。本明細書中に与えられる開示に基づいて、当業者は、他の方向性が要求されたとき、どうのように他のコンポーネントを適切に変更するかについて認識するであろう。
【0027】
複数のコールドプレート棚101の各々は、実質的に同一平面となるように配置された1つ以上の平坦チューブ102(図1B)から作られている。1つ以上の平坦チューブ102の各々は、コールドプレート棚のセグメントを含む。セグメントは、完全に各コールドプレートを含む、(実施形態106A、106B、106C、106Dとして示されている)第1のマニフォールドパイプ106および(実施形態108A、108B、108C、108Dとして示されている)第2のマニフォールドパイプ108によって相互接続され、終端される。1つ以上の平坦チューブ102は、高冷却剤圧力で動作させるときの強度および平面性のために互いに隣接して結び付けられた複数の小さなチューブを含むマルチポート長方形設計であっても良い。
【0028】
実施形態の例では、第1のマニフォールドパイプ106は入力ヘッダ107(図1A)に接続され、第2のマニフォールド108は別の端で出力ヘッダ103に接続され、入力ヘッダ107に入射した冷却流体を出力ヘッダ103に流すことができるようする。入力ヘッダ107はさらに下記のようにセクション107A、107Bに再分割されても良い。
【0029】
入力ヘッダ107および出力ヘッダ103は、漏れない接続を形成するために、第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108が挿入及び溶接された、、または、他の所定の位置に固定された、従来のパイプまたはマニフォールドであっても良い。入力ヘッダ107および出力ヘッダ103の各々は、それぞれ冷却剤を外部冷却システムに送る、または外部冷却システムから引き込むために入力コネクタ104および出力コネクタ105を有する。
【0030】
実施形態の別の例では、入力ヘッダ107は独立なセクション107A、107Bに再分割され得て、入力接続および出力接続は同一のヘッダであるが、異なるセクションを通って作られる。流体は、あるヘッダセクションからチューブの幾つかを通り、出力ヘッダ103に送られ、別のチューブによって、入力ヘッダ107の第2のセクションに戻されることであろう。たとえば、もし入力ヘッダ107は独立な上部セクション107Bおよび底部セクション107Aに分割されるなら、入力接続は、上部セクション107B上に作られても良い。流体は、上部棚を通って出力ヘッダ103に流れ、流体は次に、底部棚を通って入力ヘッダセクション107Aの底部セクションに戻るように流れる。そこから、流体は出力接続105Bに流れ、冷却システムに流れる。当業者は、同一の棚の中の異なるチューブでの対向する流動方向を含む、分割されたヘッダと流動の組み合わせの多くの他の可能な変形例および実施形態が存在することを認識するであろう。そのような変形例は、本明細書中に含まれることが意図されている。
【0031】
出力ヘッダ103は、複数のコールドプレート棚101の各々を反り返らせて、滑斜面に横たわる“U”字型構造を形成し、2つの棚を生成することによって、排除されても良い。そのような場合、出力ヘッダ103は排除される。1つ以上の屈曲を有する蛇型構造であって、それによってシステムの構築に必要なヘッダおよびマニフォールドの数を減らし、且つアセンブリの接合部の数を減らす構造を含む様々なオプションおよび代替の実施形態が、当業者には容易に思到される。
【0032】
図1Bは複数のコールドプレート棚101の実施形態の4つの例101A、101B、101C、101Dの上面図を示している。コールドプレートの第1の実施形態101Aに対して、1つ以上の平坦チューブ102からなるコールドプレートセグメントは第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108に接続する。流体は、入力ヘッダ107を介して第1のマニフォールド106Aに入り込み、すべてのコールドプレートセグメントを通って流れ、出力ヘッダ103において第2のマニフォールド108Aに出て行く。流体は、コールドプレートセグメント間の流体の流れのバランスを取るために、コールドプレートの1つの角から入り込み、反対の角で出て行く。第2の実施形態101Bのコールドプレートは第1の実施形態101Aのコールドプレートと同様に構成されるが、直角に装着されている。
【0033】
コールドプレートは、流体は半分より少ないコールドプレートセグメントに流れ込み、そして沢山のセグメントを介して戻ってくるように、構成され得る。このことは、液体から気体への冷媒相変化に対して膨張する余地を許容する。別の実施形態101Cでは、流体は入口マニフォールド106Cによってチューブ102Bに向けられる。流体は、チューブ102Aを通ってマニフォールド109に流れ、マニフォールド109では、流体は複数の追加のチューブ102Aに分配され、そして出口マニフォールド108Cに流れる。これらのコールドプレートの実施形態の各々は1つから4つのプレートセグメントを示すが、当業者は任意の数のプレートセグメントが用いられ得ることを認識するだろう。
【0034】
別の実施形態101Dでは、過度の歪力を入力ヘッダ107および出力ヘッダ103に加えることなくコールドプレートの歪みに対応するために、可撓性パイプ114が、コールドプレートのマニフォールド106D、108Dに加えられる。可撓性パイプ114は可撓性物質から作られ、さらなる歪力緩和のために“U”、“S”または(図示されていない)他の屈曲型を含んでいても良い。
【0035】
図1Cは、如何に1つ以上の平坦チューブの一つが第1のマニフォールド106パイプおよび第2のマニフォールド108パイプに挿入されるのか、を示す詳細な正面断面図である。
【0036】
図1Dに示されているさらなる実施形態を参照すると、出力ヘッダ103および入力ヘッダ107ならびに第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108が削除されている。複数のコールドプレート棚101を形成する1つ以上の平坦チューブ102は、補強された金属箱111内の孔の中に配置される。この配置は幾つかの段を有する硬い箱を形成する。補強された金属箱111は、出力ヘッダ103および入力ヘッダ107ならびに第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108を置き換える。補強された金属箱111は各々、各側に注入口接続113および流出口接続113をそれぞれ有する。当業者は、プレート支持および相互接続の他の方法が可能であり、よって本明細書中で考慮されていることを理解するであろう。
【0037】
もし、出力ヘッダ103および入力ヘッダ107が長方形の箱に置き換えられると、ある領域110には、追加の補助コンポーネントまたはサブシステムの装着および冷却を可能とするために付けられているブラケットがあっても良い。追加の補助コンポーネントまたはサブシステムは、本明細書中で記述されるモジュールとは異なるフォームファクタを有する電源およびネットワークスイッチのようなアイテムを含み得るし、接触冷却から利益を得ることも出来る。
【0038】
図示されていないが、本明細書に与えられる開示を読んだ当業者によって容易に考えられる他の様々な実施形態は、複数のモジュールを収容するより広い棚、または、棚は垂直で、モジュールは水平ではなく垂直に装着されるように冷却フレームワークを回転することを含む。モジュールはまた、既知の用途に対して必要な棚の数を半減させるために、棚の両側に装着されても良い。
【0039】
(モジュールの大きさ)
標準的な1Uサーバモジュール、即ち、高さ1.75インチ(近似的に4.45センチメートル)、幅19インチ(近似的に0.483メートル)、深さ24インチ(近似的に0.610メートル)に対しては、棚は、例えば2インチ(近似的に5.08センチメートル)間隔で配置される。この間隔は、棚の厚さ、その上に取り付けられるTIMを有するモジュール、およびTIMを乱すことなく所定の位置にスライドするための空間に適合するように垂直方向の隔離を与える。他のモジュールの大きさは、特定用途に対して選択されても良い。当業者は、他の大きさを有するモジュールは、それに応じて棚を調整することによって容易に用いることが出来ることを理解するだろう。空冷のための空間がモジュールの内部に要求されないので、1.75インチ(近似的に4.45センチメートル)よりずっと小さい高さを有する、非常に薄いモジュールが開発され得て、標準の1Uモジュール間隔を可能し、または、間隔が2インチ(近似的に5.08センチメートル)より小さい、非常に稠密な計算およびストレージシステムを可能とする。
【0040】
(モジュール挿入および支持スライド)
ここで図2を参照すると、冷却フレームワーク100の例は、従来の支持構造201に装着されている。複数のコールドプレート棚101の各々は、ヘッダまたは補強された金属シートよりむしろ装置ラックに装着され、装置ラックによって支持され得る。このような場合、従来の支持構造は冷却フレームの不可欠な部分になる。
【0041】
支持構造201は、中空で長方形の箱を形成するために、上面および底面で交差部材によって互いに結合される4つの直立材を含む、単一の金属フレーム構造である。引き出しタイプの支持スライド202は、前面直立材および背面直立材の間で、複数のコールドプレート棚201の各々の下で、支持構造201の対向する側面に付けられている。(図示されていない)モジュールは、引き出しタイプの支持スライド202上に装着され、モジュールは支持構造201中およびモジュール支持構造201の外へ水平に容易にスライドすることができる。
【0042】
引き出しタイプの支持スライド202はまた、複数のコールドプレート棚101のうち近接する一つの下側表面に対して密接に適合するように、モジュールの高さを調節するために使用されてもよい。各モジュールは、その上に棚が接触するようになるように持ち上げられる前に、完全にスライドされる。同様に、モジュールは取り外される前に下げられる。このことは、滑らかな動作を保障し、コールドプレートとTIMが、挿入または取り外しの間に互いに対して擦り合わないことを保障することによってモジュールの上面側に取り付けられたTIMへの損傷の可能性を排除する。
【0043】
モジュールを支持構造201に取り付けるために、モジュールは第一に、引き出しタイプの支持スライド202のペア(対)の上に、支持構造201の前面の外で、スライドが完全に延びた位置に、装着される。モジュールが取り付けられた引き出しタイプの支持スライド202のペアは次に、支持構造201内にスライドして戻され、モジュールはよって、それぞれのコールドプレート棚のすぐ下に置かれるようになる。モジュールは次に、持ち上げ機構の使用によってコールドプレートに対峙する動作位置に持ち上げられる。またはプレートはモジュールの上面に向かって下げられる。
【0044】
図3Aおよび3B中に示されているような修正された引き出しスライドのようなモジュール持ち上げ構造が用いられ得るが、当業者は他の多くの機構が利用可能であり、本明細書中に含まれていることを理解するであろう。
【0045】
図3Aは、引き出しタイプの支持スライド202の一つの変形版およびそのモジュール310への留め具の前面断面図を示している。引き出しタイプの支持スライド202は、3つの要素を含んでいる。すなわち、典型的には支持構造201の前面直立材および背面直立材に接続される支持ブラケット202A、複数のファスナ306を用いることで支持ブラケット202Aに付けられている固定スライドレール部202B、および図3Bのスライドレール部202C中の例示のスリット303、304を通って挿入される複数のピン305を用いてモジュール310に緩く付けられるスライドレール部202Cである。複数のピン305はモジュール310に堅く付けられているが、スリット303、304中でスライドすることが許容されている。
【0046】
スリット303、304は、モジュール310に対してスライドレール部202Cの水平運動の関数として、付けられたモジュール310の垂直運動を定義する輪郭(プロフィール)を有する。スリットBはモジュール310の動きの開始の直後にモジュール310を持ち上げ、モジュール310の動きの完了の前に垂直運動も完了する。スリットAは、モジュール310の動きがある程度まで到達するまでモジュール310の持ち上げを開始しない。これらのスリットは、たとえば、長さが4インチ(近似的に10.2センチメートル)で、各スリットはモジュール310がその移動の異なる2.5インチ(近似的に6.35センチメートル)部で0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)持ち上がる。これら2つのスリットによって生成される結合運動は、漸増的な接触をもたらし、第一にモジュール310の後ろを持ち上げ、次にモジュール310の前を持ち上げて、モジュールの上面のTIMと複数のコールドプレート棚101の隣接する一つとの間の空間から空気を追い出す。モジュールが取り外されるとき、過程は逆に進行し、第一にモジュール310の前が下がり、次にモジュール310の後ろが下がる。この動きは、モジュール310を、前から後ろに向かって、複数のコールドプレート棚101の隣接する一つから徐々に分離させることは、モジュール310とコールドプレートの間のどんな接着力をも最小の力で打ち負かす助けとなる。
【0047】
モジュール310を支持構造201に挿入するために、スライドレール部202Cはまず、複数のピン305がスリット303、304の最も右の位置に来るように、複数のピン305をスリット303、304に挿入し、モジュール310に付けることによって、モジュール310上に装着される。この時点で、スライドレール部202Cは、スリット303、304の長さだけ、モジュール310の前面に飛び出しているであろう。装着されたモジュール310を有するスライドレール部202Cの各々は次に、固定されたスライドレール部202Bのそれぞれ対となるものに係合し、モジュール310が完全に支持構造201の内部で、且つ、コールドプレートの下に位置するように、完全にその中にスライドされる。この時点で、スライドレール部202Cは相変わらず、スリット303、304の長さだけ、支持構造310の前面から飛び出している。モジュール310の各側のスライドレール部202Cは次に、ハンドル31によって押し戻され、複数のピン305を最も左の位置305−2にスライドさせ、よってモジュール310を持ち上げる。
【0048】
複数のピン305の各々は、たとえば、ピン、ボルト、スペーサ、またはスライドレール部202Cをモジュール310に固定しながらスライド表面を提供するネジ機構の類であっても良い。複数のピン305の一部または全てが、ホイールベアリング手段、または滑らかなスライド運動を助長するためのナイロンなどの低摩擦ブッシュを用いても良い。
【0049】
当業者は、本開示を読めば、持ち上げ機構としてスライダの使用に対して、カムまたはネジ機構を有するロッドのような、てこでモジュールを適所に配置するために用いられ得る、多くの自明な代替が存在することは容易に気付くことができるだろう。本記載中にないことは、そのような機構を本発明から除外することを意味しない。
【0050】
コールドプレートに対してモジュール310を強く圧するための垂直運動と固定化機構によって与えられる量は常に同一ではなかろう。したがって、バネ機構または他の跳ね返り構造が、モジュール310が適所に持ち上げられるときの余分な動きおよび加えられる力を吸収するために備えられても良い。たとえば、金属バネ、支持部材の上のゴムのようなグロメット、支持構造に組み込まれた可撓性、TIMのコンプライアンス、またはクーリングプレートの可撓性などを用いることができる多くの方法が存在する。
【0051】
図4A、4B、および4Cは、コールドプレート棚の屈曲によって、モジュール310と複数のコールドプレート棚101の隣接する一つとの間のコンプライアンスおよび良好な熱的接触を実現するための実施形態の様々な例を示している。
【0052】
一連のこれら実施形態では、複数のコールドプレート棚101は可撓性であり、複数の懸垂ブラケット402、レバー403、装着ブラケット404、間隔空け楔407を含む様々な支持機構およびバネ機構を介して、支持構造201上に個々に装着されている。図4Aでは、コールドプレート101は、たとえば、容易に曲がる厚さ約0.08インチ(近似的に2.03ミリメートル)の薄く平坦で柔らかいアルミニウムチューブから製造される1つ以上の平坦チューブ102を含む。厚さ約0.035インチ(近似的に0.889ミリメートル)薄い可撓性の鋼板406は、装着ブラケット404およびファスナ405を用いてコールドプレートに締め付けられる。鋼板406は平板バネとして機能し、屈曲変形を阻止し、アルミニウムコールドプレートに構造的強さを与える。装着ブラケット404はさらに、間隔空け楔407上に装着されるが、間隔空け楔407はさらにはレバー403上に装着されている。レバー403は、支持構造201に装着されている懸垂ブラケット402から吊るされている。懸垂ブラケット402に沿ってレバー304を離すように動かすことは、コールドプレートをモジュール310から離すように曲げるが、レバー403を互いに近づくように動かすことは、コールドプレートをモジュール310に向けて下に曲げる。
【0053】
レバー403の長さは棚の間隔より小さくすることが出来るが、コールドプレートを曲げることが要求される支持構造201に印加される水平方向の力を減らすために、レバー403を長めにすることは有利である。レバー403は通常は2つのモジュールの高さより小さく、長さは約3.5インチ(近似的に8.89センチメータ)である。レバー403は懸垂ブラケット402に沿って、用途に依存して0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)から0.3インチ(近似的に7.62ミリメートル)動き、約2度から6度回転する。このことはコールドプレートにモジュール310に向かって垂直方向下側に名目上、0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)から0.5インチ(近似的に12.7ミリメートル)曲がることを強いる。
【0054】
各段階でのレバー403は、隣接するレバーが互いに干渉をしないように配置される。このことは、レバーを図4Dに示されているような角度で装着し、それぞれが懸垂ブラケット402に沿って動いたときに、その上または下にあるレバーの邪魔をしないようにすることで達成される。複数の懸垂ブラケット402は、垂直方向に、上下に、支持構造201に取り付けられる。複数の接続ポイント409は、懸垂ブラケット402で画定される垂直線の外でレバー403を装着ブラケット404に取り付ける。当業者は容易に思い付くだろうが、懸垂ブラケット402は、角度をつける以外の並べ方で干渉を避けるために“U”字型のような他の構成で配置されても良い。干渉を避けるそのようなレバーの構成の全ては、本明細書中に開示されていると事実上理解される。
【0055】
引き続き図4A〜4Cを参照すると、引き出しタイプの支持スライド202上の複数のコールドプレート棚101の各々の下に吊るされる、複数の様々なタイプのモジュール310が、思到され得る。TIM411は、TIMをモジュール310の上面上に配置することによってコールドプレート101とモジュール310の間に導入される。この位置には、比較的大きな空間が存在し、TIM411とコールドプレート101の間で、一般には0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)から0.2インチ(近似的に5.08ミリメートル)となる。
【0056】
図4Bのレバー403が懸垂ブラケット402に沿って互いに向かって押されるとき、回転力が加えられ、コールドプレート101および薄い可撓性の鋼板406を、モジュール310およびモジュールが付けられたTIM411に向かって下方向に曲げられる。屈曲はコールドプレート101の下側に凸状界面を形成する。次にモジュール310は図4Cに示されているように持ち上げられると、TIM411は強制的にコールドプレート101に対峙して配置される。モジュール310が持ち上げられると、今や凸状のコールドプレート101は、モジュール310の上面に渡って徐々に平坦化され、広いTIM/コールドプレート界面にわたり分散された圧力を与え、モジュール表面が完全に平面的ではなくても良好な熱的接触を保障する。凸状のコールドプレートは、徐々にTIM411と接触し、閉じ込められている空気を排除する。そのような圧力でコールドプレートを平坦化すると、端を押し出し、コールドプレートの長さを若干長くする。この0.003インチ(近似的に0.076ミリメートル)から0,03インチ(0,76ミリメートル)の伸長は、レバー403のコンプライアンスによって吸収される。同様に、モジュール310が下がると、徐々に開放され、どんな接着力をも最小の力で徐々に打ち負かす。
【0057】
レバー403は、モジュールを適所に持ち上げることによって形成された、所定の位置に曲げられたコールドプレート101および接点によって、然るべき場所に永久的に固定されても良い。代替として、モジュール310は固定された高さに保持され得て、コールドプレート101は、コールドプレート101を下方向に動かすことによってモジュール310上まで下げられてもよい。モジュール310とコールドプレート101の間の距離を固定し、コールドプレート101がモジュールに接触するまでレバー403を用いてコールドプレート101を曲げる別の方法も存在する。代替として、コールドプレート101の屈曲と垂直運動の組み合わせが用いられても良い。動作を単純化するために、レバー403のペアの一つを永久的に固定し、一方でペアのもう一方を動かしてモジュール310を取り付ける、または取り外しても良い。
【0058】
当業者は容易に分かるだろうが、鋼板406は適当な可撓性およびバネを有する別の物質で置き換えられても良い。同様に、チューブのアルミニウムは別の物質が取って代わっても良い。別途の鋼バネは、チューブを適当に焼き入れて、チューブが適切なバネのような特性を有するようにすることによって削除しても良い。
【0059】
当業者は、本開示を読めば認識するだろうが、懸垂ブラケット402およびレバー403、ならびにレバー403を動かす方法および機構を構成する多くの可能な方法が存在する。本開示はしたがって、そのような全ての手段、方法および機構を含むことが意図されている。限定されるものではないが、懸垂ブラケット402をネジ機構として構成すること、カムおよびスライディングレバー機構を用いること、または懸垂ブラケット402をレバー403に取り付けること、および懸垂ブラケット402を動かすこと、を含む。
【0060】
図5A、5Bおよび5Cは、コールドプレートとモジュールの間に熱的接触を作り出す実施形態の別の例を示している。この一連の実施形態に対して全動作機構は、高さが2インチ(近似的に5.08センチメートル)より小さく、一つのモジュールの高さの中に適合する。図5Aに示されているように、モジュール310に対する動作機構は主に、コールドプレート101の上、モジュール310のすぐ上に位置するモジュール310Bのそばに置かれる。標準1Uモジュール(コールドプレートの挿入なしには1.75インチ(近似的に4.45センチメートル)の垂直間隔で積層可能)はしたがって、コールドプレート機構を含んでも、2インチ(近似的に5.08センチメートル)の垂直間隔で、またはそれより小さい垂直間隔で積層され得る。
【0061】
図4A〜4C中に記載されている機構と同様に、モジュール310は(図示されていない)支持構造に取り付けられている引き出しタイプの支持スライド202に、コールドプレートの下で装着される。コールドプレート101の上面に取り付けられているのは、薄く可撓性のある鋼板406に対して上で記載されたのと類似の特性を有する薄く可撓性のある鋼板509である。この実施形態では、薄く可撓性のある鋼板509は、コールドプレート101の両端を越えて延び、図示されているようにレバーと一体に形成される。レバーは、薄く可撓性のある鋼板509の端にU字型に曲げられて形成され、コールドプレート101の屈曲動作の制御のために用いられる。薄く可撓性のある鋼板509は、コールドプレート101中の空間を通って、コールドプレート101の前面および背面を超えて延びる複数の底面鋼棒505に鋲締めにされ、コールドプレート101を二つの鋼層の間に挟むように固く保持する。
【0062】
さらに、薄く平坦な鋼板509は、さらなるスティフネス(堅さ)を与えるためにコールドプレート101にくっ付けられていても良い。複数の底面鋼棒505は、コールドプレートの前方および後方に突出する丸い鋼の拡張部504を有し、丸い鋼の拡張部504は支持構造中の水平溝を通る。(図示されていない)これらの溝は、コールドプレート101を支持し、水平運動および回転を許容するが、垂直運動は、0.01インチ(近似的に0.254ミリメータ)より小さく制限する。これらの溝を用いると、コールドプレート101の下面とTIM411の上面の間の空間507は、注意深く制御され得る。この実施形態に対しては、空間507は、0.03インチ(近似的に0.762ミリメートル)と0.15インチ(近似的に3.81ミリメートル)の間である。
【0063】
図5Aのカムシャフト503は、カムシャフト503の回転軸として働く、直径が近似的に0.25インチ(近似的に6.35ミリメートル)の丸いロッド501から作られる。直径が約0.75インチ(近似的に19.1ミリメートル)の丸いパイプ502は、丸いロッド501の周りに中心を外して装着され、カムを形成する。丸いロッド501は、支持構造に対して少なくとも2箇所で装着され、ロッドの位置を固定し、ロッドの運動を単純な回転に制限する。モジュール310、コールドプレート101およびカムシャフト503の相互動作を制御する大きさは、(図示されていない)同一の支持構造上の構成要素の各々を参照し、それらに装着することによって、高い正確さで制御される。
【0064】
各カムシャフト503は、そのニュートラル位置で、鋼板の前面および背面から外に延びる、薄く平坦な鋼板509の拡張部に形成されるU字型屈曲の各々の下にぴったりと合う。カムシャフトの一部を形成するために用いられる丸いロッド502は、軸シャフトとして機能する丸いロッド501の周りを偏心的に回転する。カムシャフト503の4分の1回転によって、丸いパイプ502はU字型屈曲の一つの壁に対して圧力を加え、回転の方向に依存して右または左に0.2インチ(5.08ミリメートル)と0.3インチ(7.52ミリメートル)の間の水平運動を引き起こす。カムシャフト503は、(図示されていない)ハンドルによって、または(図示されていない)電気モータのような動力機械によってかのいずれかで回転させられる。
【0065】
電気モータは、もし用いるならば、高いトルクを与えるために減速ギアを用いることができる。電気モータは、(図示されていない)制限スイッチと共に支持構造に装着される。制限スイッチは、カムシャフト503をいずれかの方向に約2分の1回転させる。各シャフトに一つずつ、2つのモータが用いられても良いし、または単一のモータが鎖のような駆動機構を介して両方に接続されても良い。
【0066】
他の可能な作動機構は、液体または気体圧力によって駆動され、回転力または直線力を与え得る。そのような機構は、本明細書中に開示されていることを読んだ当業者によって容易に設計され得る。設計は、本明細書中に開示されているものとみなされる。
【0067】
引き続き本実施形態の図5Aを参照すると、カムシャフト503の回転は、360度より小さくなるように制限され、カムシャフトの最大の偏心軌跡は上を向かない。このことは、カムシャフトの上の要求される隙間を削減し、それによって、機構の全体高さを減らし、垂直方向のモジュール間隔を2インチ(近似的に5.08センチメートル)に維持することを可能にする。
【0068】
図5Bは、カムシャフト503が回転して、U字型のレバーの外側部分506に圧力を印加するときの、コールドプレート101の動きを示している。プレートの側面は互いに離れるように押され、コールドプレート101の中心をモジュール310から上側に曲げて離して、空間507を広げる。このことは、モジュール310およびTIM411を引き離し、2つのコンポーネントの間のいかなる残留接着力を克服し、モジュール310を支持構造から引き出して取り外しための十分な垂直方向の隙間を保障する。
【0069】
カムシャフト503はまた、図3Aおよび3Bの引き出しタイプの支持スライド202に類似のスライディング機構によって置き換えられても良い。スライディング機構は、図3Aおよび3Bの装着構造と比較して、(図示されていない)端に取り付けられよう。この端の位置では、スライド上のスリットまたはピンが鋼板509の端を係合するために用いられ得て、カムシャフト503がしたのと類似の仕方で鋼板を左右に動かす。
【0070】
図5Cは、カムシャフト503が回転して、U字型のレバーの内側部分508に圧力を印加するときの、コールドプレート101の動きを示している。この印加された圧力の圧縮力および回転トルクの両方が、コールドプレート101がモジュール310に接触するまで、コールドプレート101の底面を押し下げ、空間507をなくさせる。もし、モジュール310が存在しないなら、コールドプレートの真ん中は約0.6インチ(15.2ミリメートル)下がるだろう。しかしながら、モジュール310が存在すると、カムシャフト503が回転すると、コールドプレートはまずその中心でTIM411に接触する。次に、カムシャフト503がさらに回転すると、この接触領域は拡大し、中心から広がり、TIM411表面の90%以上がコールドプレート101に接触しているようになるまで、徐々に各サイドに向かって広がる。
【0071】
薄く平坦のある鋼板509の表面がTIM411よりさらに下には行けなくなる、または圧縮され得なくなると、カムシャフト503によって印加される力は主に、U字型屈曲の部材のバネ作用によって吸収される。鋼板509およびコールドプレート101の焼き戻しおよびバネ、カムシャフト503によって伝達される運動の度合い、カムシャフト503とU字型屈曲が出会う鋼板509の上のモーメントアームの長さ、コールドプレート101および鋼板509の全体の大きさ、およびコールドプレート101からモジュール310までの距離、すべてがコールドプレートとモジュールの間に印加される垂直力を決定するために影響する。より高い圧力が望ましいが最小圧力0.1PSI(近似的に689パスカル)が、コールドプレート101とTIM411の間の良好な熱的接触を保証するために印加されるべきであろう。本実施形態は、約1PSI(近似的に6.89キロパスカル)、またそれ以上の垂直圧力を、400平方インチ(近似的に0.258平方メートル)のモジュール表面領域に生成することができる。
【0072】
図5Dは、図5Aに示された構成の別の実施形態を示している。ファスナ405、丸い鋼の拡張部504、複数の底面鋼棒505を含む構成要素が省略されている。複数の長方形のロッド510が薄く平坦な鋼板509の上に配置され、(図示されていない)支持構造の前面および背面に延びている。支持構造はよって、複数の長方形のロッド510の各々を然るべき場所に堅く保持する。図5Cに示されているように、鋼板509を第1の位置508でカムシャフト503によって内側に曲げて、上で図5Cを参照しながら記載したように、下向きにモジュール310に向かって曲げると、鋼板509の上面は上向きに上がろうと反応する。鋼板509は、複数の長方形のロッド510によって各サイドに拘束され、それによって、以前に記載したように、モジュール310に下向きに力を働かせ、モジュール310の上面全体は平面化される。
【0073】
カムシャフト503が図5Bに示されているように第2の位置に外向き且つ上向きに回転すると、鋼板509は外向きに曲げられ、図5Bを参照しながら以前に記載したように上向きの屈曲を生成し、モジュール310から離れるように持ち上がる。この場合、図1A〜1Cの1つ以上の平面チューブ102は、鋼板509によって持ち上げられるように、鋼板509に取り付けられる必要がある。1つ以上の平坦チューブ102および鋼板509は異なる半径で曲げられ、したがってケースの回復堅さなしには、それらが互いに堅く取り付けられ得ないことに言及しておく。チューブを持ち上げるために、少なくとも3つの異なる例示の方法が用いられ得る。詳細には記載しないが、本明細書中に開示されていることを読めば各方法は容易に思到できるであろう。
【0074】
(図示されていない)第1の方法では、チューブを互いの中心線に沿って局部接着することによってチューブを鋼板509に取り付けることができる。(図示されていない)第2の方法は、ブラケットをチューブの上面に、たとえば板のレセプタに緩く噛み合うブラケットに接着するまたは蝋付けすることによって、取り付けても良い。第3の方法では、チューブは、狭い領域またはタブで、チューブの下に曲げられたその板から上向きに曲げられるまたは打ち出されて、図5Eに示されるようにチューブを係合しても良い。図5Eは、チューブ102の一部を覆う鋼板509の一部を示している。鋼板509は、その中に切られた孔512を有している。タブ513は孔512の端から延び、プレート509の打ち出し511の下に曲げられている。
【0075】
ここで図6を参照すると、代替の方法が示されており、その方法では、スライディングレールは従来のように固定され、モジュール310は持ち上げられないし、コールドプレート101は動かされも曲げられもしない。モジュール310と関係する上側のコールドプレート101の間の小さなギャップは、熱伝導性物質から構成され、一端に細長いバルブ604を有する膨張可能なポーチ601で満たされている。空気または他の気体で満たされた圧縮性チューブ602は、細長いバルブ604に配置されている。膨張可能なポーチ601の残りは、熱伝導性流体で実質的に満たされている。
【0076】
モジュール310が冷却フレームワーク中にスライドする前に、膨張可能なポーチ601は、関連する棚の下の支持構造内またはモジュール310の端と重なるポーチ601の背面端でモジュール310の上面に直接的に配置される。モジュール310が然るべき位置にスライドされている間、またはその後、ポーチ601の端の細長いバルブ604は棚の背面でブロック605に対して圧縮される。細長いバルブ604は、モジュール310の背面、またはモジュール310とは独立に動作する(図示されていない)レバーによって圧縮される。
【0077】
圧縮は熱伝導性流体をポーチ601の中に流し込ませ、ポーチ601を膨張させ、コールドプレート101とモジュール310に対してポーチのサイドを押し付け、小さなギャップを埋める。もしギャップが、モジュール310またはレバーが動きの終端に達する前に埋められると、細長いバルブ604内の圧縮可能なチューブ602は収縮し、よって余分な流体を吸収する。
【0078】
代替として、コンプライアンスを与える細長いバルブ604の代わりに、ブロック605は、膨張可能なポーチ601内の流体にどれだけの力を印加し得るかを制限する(図示されていない)バネなどの他の手段によって要求されたコンプライアンスを与えるように設計されても良い。モジュール310とコールドプレート101の間のポーチ601の中の流体に力を加える他の方法、たとえば、圧縮可能なチューブ602の膨張などは、本明細書中に開示されていることを読んだ当業者には容易に認識可能であり、よって本開示の範囲内であると考えられる。
【0079】
特定の実施形態の例では、ポーチ601を満たす熱伝導性流体は、電気的に非伝導性で弱い粘性流体であり、ポーチに穴が開く、またはさもなければ破損しても、ポーチ601から容易には流れ出ないであろう。
【0080】
モジュール310が然るべき位置にあるとき、包含されている流体の圧力によってコーチ601をモジュール310とコールドプレート101の間に堅く収容し続けられる。モジュール310のあらゆる動作の始まり、またはモジュール310を圧縮しているレバーの開放は、ポーチ601中の流体の圧力を減らし、モジュール310が容易に取り外せるようにするだろう。
【0081】
代替として、ポーチ610は、従来の蓋の代わりに用いられても良く、それは別のやり方でモジュール310に取り付けられても良い。図7は、モジュール310中の複数の電子コンポーネントの熱界面702、704、712に直接接触する膨張可能なポート601を示している。
【0082】
上で与えられた記載では、モジュールは全般的に隣接するコールドプレートの下に配置され、コールドプレートと接触するために持ち上げられたが、水平コールドプレートの上、または垂直に搭載されたコールドプレートに並んでモジュールを配置することを含む、コールドプレートの近くへのモジュールのいかなる配置が、本開示の範囲内であると考えられる。(同一のサイズまたは複数のサイズの)1つ以上のモジュールはまた、同一のコールドプレートの対向するサイドに搭載されても良い。加えて、コールドプレートは、同一のコールドプレート上に複数のモジュールが搭載されても良いように、モジュールより大きくても良い。逆に、コールドプレートはモジュールより小さくても良い。
【0083】
図8に示されている実施形態の別の例では、平坦な熱パイプ801が第2のコールドプレートとして用いられる。平坦な熱パイプ801は、モジュール310のサイドに固定され、モジュール310の内部の構成要素およびサブアセンブリは、平坦な熱パイプ801に熱的に取り付けられている。モジュール310のサイドへの熱パイプ801の取り付けによって、または図7を参照して与えた、膨張可能なポート601に関する記載に類似の方法で蓋の代わりとして熱パイプ801を用いることによってのいずれかで、熱的な接続を生じさせることが可能である。平坦な熱パイプ801は、モジュール310が挿入されたとき、コールドプレート101に熱的に接触するモジュールのサイドを越えて広がった断面を含んでいる。
【0084】
平坦な熱パイプ801は、熱が取り出されるモジュールのサイドと同一の平面で第1のコールドプレートと接触するモジュール310を超えて、直線に延びても良い。代替として、熱パイプ801は、図8に示されているように、モジュール310の第2のサイドの周りに曲げられて、モジュール310の第1のサイドに直交して搭載されるコールドプレート101に熱的に接触するようにしても良い。屈曲は可撓性のバネとして作用し、それによって第1および第2のコールドプレートは、バネの作用によって印加される圧力によって熱的に接着される。(図示されていない)TIMは、第1および第2のコールドプレートの間に付けられる。
【0085】
モジュール310とコールドプレート101の表面の交差面は、上述の手段および方法をもってしても良好な熱的接触を形成するにはあまりにも不規則であり得る。熱伝導性シート物質としての従来のTIMは、熱的物質フィラーにより高度に圧縮可能でもなく、本明細書中に記載される力が加えられれば高度に圧縮可能であったとしても、高い熱伝導度を有しない。熱伝導性グリースは広い空間から流れ出るだろうし、使用の規定された範囲内に適用し、制限すること難しい。
【0086】
ここで図9を参照すると、第1のTIM911および熱伝導性グリース900を含む1つ以上の熱伝導性シートは高いコンプライアント熱的界面を提供する。熱伝導性グリースは、厚さが、アプリケーションに依存してこれより大きくても、小さくても、本明細書に記載されているように圧力が印加されると容易に流れるのに十分な厚さであれば良いが、約0.01インチ(近似的に0.254ミリメータ)の層内で、(直接的には図示されていない)隣接するコールドプレートに熱的に取り付けられる、モジュール310の上面に適用される。グリースが適用されない約2分の1インチ(近似的に12.7ミリメートル)のフレームは、モジュール310の上面の端の周りに残っている。下側に1つの接着性サイドを有する第1のTIMは、フレームを含む全領域に配置され、下面に熱伝導性グリース900を全面的に密封する。コールドプレートはモジュール300に係合されると、熱伝導性グリース900は、高く圧縮された領域から、熱的な真空に向かって流れ、これらの真空を充填し、高品質な熱的界面を形成する。
【0087】
実施形態の例では、熱伝導性グリース900の粘性は、20,000から200,000センチポアズ(20から200ニュートン秒/平方メートル)の範囲である。特定の実施形態の例では、熱伝導性グリース900の粘性は、名目上約100,000センチポアズ(100ニュートン秒/平方メートル)である。
【0088】
当業者は、本明細書に記載されるように、熱的界面は、モジュールの外側表面の冷却以上の応用を有することを認識するだろう。熱的界面は、いかなる2つの表面を熱的に結合するためにも用いられ得る。たとえば、冷却を必要とするモジュール内部の構成要素またはサブアセンブリは、別々にまたは加えて、そのような熱的界面を用いるモジュールの内側サイドに熱的に結合し得る。
【0089】
引き続き図9を参照すると、第2のTIM902を含む1つ以上の熱伝導性シートの追加の組が、冷却が必要なデバイス904の上のモジュール上部領域の下側に搭載されている。熱伝導性グリース901は、シートとモジュールの間に挿入されている。さらに、(図示されていない)孔が、熱伝導性グリース900、901を熱的に結合するためにモジュール上面にドリルで開けられていても良い。孔は、グリースがモジュールの上面側と下側の間を自由に流れることを許容し、より小さい接触領域への移動し、コールドプレートと内部構成要素の間の熱的接続および熱伝導性の改善をもたらす。代替として、グリースは、図6を参照しながら記述された膨張可能なポーチ601のような、密封されたポーチ内に包含されていても良い。
【0090】
加えて、再び図1Bを参照すると、1つ以上の平坦なチューブ102の間に存在する任意の空間は、余分なグリースが流れる余地を許容し、可能性として、グリースの厚さを減らし、それによってコールドプレート101とモジュール310の間の熱抵抗を最小に減らし、よって良好な熱的接触を保証する。
【0091】
本明細書では、様々な実施形態を記載してきたが、本発明の様々な形態の広い目的および範囲から逸脱することなしに、これらの実施形態に対する様々な変更および修正が可能であることは明らかであろう。したがって、明細書および図面は限定的な意味というではなく、例示としてみなされるべきであろう。明細書の一部をなす添付の図面は、例示として示されており、限定する目的で示されていない。発明の主題が実施される特定の実施形態を示している。図示されている実施形態は、当業者が本明細書に記載されている教示を実施することが可能なように十分に詳細に記載されている。他の実施形態が用いられ、そして図示されている実施形態から導かれてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的代用および変更が可能であり得る。“発明を実施するための形態”は、したがって、限定的な意味で捉えられるべきではなく、様々な実施形態の範囲は、添付のクレームとそれらのクレームに権利が与えられるものの均等物の全範囲によってのみ画定される。
【0092】
本発明の主題のそのような実施形態は、本明細書中では、独立にまたは集合的に、“発明”という用語で、単に簡便のため、およびもし1つ以上の発明が、実際に、開示されているなら、本出願の範囲を、どの一つの発明または発明の概念に自発的に限定しようとすることなく、参照され得る。よって、本明細書中で特定の実施形態が図示され、記載されてきたが、同一の目的の実現のために計画されたあらゆる形態が、図示された特定の実施形態に取って代わられても良いことが認識されよう。この開示は、様々な実施形態のいかなるそして全ての適合または変形をカバーすることが意図されている。上の実施形態の組み合わせ、および本明細書中で特に記載されていない他の実施形態は、上の記載を検討した当業者には明らかであろう。
【0093】
たとえば、特定の実施形態は様々な配列、大きさ、物質、およびシステムのトポロジーを記載する。そのような配列、大きさ、物質、およびトポロジーは、当業者が本開示の原理を理解することが可能となるように与えられている。よって、たとえば、多くの他の物質および配置が容易に用いられ得るし、相変わらず本開示の範囲内に属し得る。加えて、また、一方では、当業者は、本明細書中に与えた開示を読むことによって追加の実施形態が決定され得ることは理解するだろう。
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2007年12月19日に出願され、“A Cooling System for Contact Cooled Electronic Modules”なるタイトルで、ここでの参照によってその全体が本開示に組み込まれる米国特許仮出願番号61/008,136に対する優先権利益を主張する。
【0002】
本出願は全般的には、計算システムおよびストレージシステムの冷却に関し、特定の実施形態の例では、強制空気を用いずに、モジュール式に開発されたシステムを冷却するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
企業向けの計算システムおよびストレージシステムは、標準支持構造に装着された、標準フォームファクタ電子筐体モジュールを有するモジュラーシステムとして、ますます発展している。標準電子筐体モジュールは、コンピューティング、ストレージ、またはネットワーキングのような多くの異なる機能のいずれかを行う専用のものであっても良い。筐体モジュールは、一般に、19インチ(近似的に0.482m)または24インチ(近似的に0.610m)幅ラックのような標準支持構造に装着される。そのような筐体は、一般に、業界標準1U(1.75インチ、近似的に4.45cm)、2U(3.5インチ、近似的に8.89cm)、3U(5.25インチ、近似的に13.3cm)、または4U(7インチ、近似的に17.8cm)の高さである。しばしば、大きめの2U、3U、または4Uモジュールの採用の理由として、改善された冷却のための空気流により信頼性を増加させること、およびより多くのアダプタカードのための空間を提供すること、があげられる。
【0004】
そのようなモジュラー筐体は、慣例上、空冷される。筐体は、空気を加速させるファンによって、筐体が備えられている部屋から、空気を引き込み、筐体の内部コンポーネントを横切る空気に、コンポーネントを冷却させる。結果として生じる過熱された空気は排出され、部屋に戻される。部屋の空気そのものは、空気冷却機またはコンピュータルームエアコンディショナー(CRAC)を通って循環され、次々と冷蔵システムによって冷却される。中規模の電力システムに対してさえ、非常の多くの空気が、モジュール、ラック、およびCRACを通って部屋から移動させられなくてはならない。ファンは一般に、モジュールとラックで消費される全電力の25パーセントを使用する。CRACファンは、負荷の単位ワットあたりさらに0.1ワットを消費する。この冷却する負担は、冷蔵システムに引き継がれ、負荷の単位ワット当たりさらに0.3から0.4ワットを消費する。後者の負荷は、暖気と寒気が部屋で混合されることによって増大し、さらに冷却効率を減少させ得る。電力変換および配電損失と、これら全ての影響を集めると、1つのサーバの計算セクションによって消費される電力の単位ワット当たり、典型的には2.8ワットが現時点でクラス最高のデータセンタに供給しなければならないことを要求する。多くのデータセンタでは、最大4ワットも供給されなければならない。
【0005】
空気を流動させることに大量のエネルギーを費やすにも関わらず、電子デバイス内部からモジュラー電子筐体への空気冷却機を通る冷却流体に対する熱抵抗は、相変わらず高く、典型的には0.5℃/ワットから0.7℃/ワットである。このことは、デバイスから冷却流体への大きな温度降下をもたらす。たとえば、冷却流体に対して0.5℃の熱抵抗を有する経路を有する120ワットプロセッサは、60℃の温度降下を生成する。デバイスケースの温度を70℃に保つためには、冷却流体温度は10℃よりも高くはなってはならない。このことは、相当量のエネルギーを吸収する冷蔵サイクルを要求する。
【0006】
もし熱抵抗を下げることができたなら、すると冷却流体の温度を上昇させ、全冷却インフラストラクチャーの熱効率の改善をもたらすことができるだろう。場合によっては、その冷蔵システムでは冷却流体の許容温度は十分に上昇し、冷却塔内での水の蒸発または地下水への散逸によってもたらされる冷却システムなどの自然の冷却システムへ置換えられるだろう。
【0007】
流体は時として電子機器の冷却に用いられるが、完全に統合された、モジュラーで、信頼性のある、単純で、そしてコスト的に有効なソリューションは現れていない。克服すべき点には、設置やメンテナンスの難しさ、モジュール性やスケーラビリティ、多くの流体接点による信頼性の低下、既存の製品および環境に対して技術を応用することの難しさ、ならびに冷却されるべきデバイスから外部の冷却装置まで低インピーダンス経路を確保すること、を含む。
【0008】
添付の図面のそれぞれは、本発明の実施形態の例を示すだけで、範囲を限定することとしてみなされてはならない。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】冷却フレームワークの例の正面図である。
【図1B】コールドプレートの例の4つの平面図を示している。
【図1C】コールドプレートおよびマニフォールドアセンブリの例の正面詳細図である。
【図1D】スタンドアローンコールドフレームとして製造されたコールドプレートのアセンブリの例の4つの正面図である。
【図2】従来の装置支持構造に搭載された図1Aの冷却フレームワークの例の斜視図である。
【図3A】支持構造でモジュールの挿入および持上げに用いられる引き出しスライド機構の正面図である。
【図3B】図3Aの引き出しスライド機構の側面図である。
【図4A】モジュールの上のニュートラル(中立)の平坦位置にモジュールを係合および離脱するために用いられるコールドプレート機構の実施形態の例の正面図を示している。
【図4B】コールドプレートがモジュールに向かって屈曲されることを示す、モジュールを係合および離脱するために用いられるコールドプレート機構の実施形態の例の正面図を示している。
【図4C】モジュールがコールドプレートに対して押されるときにコールドプレートが平坦化されることを示す、モジュールを係合および離脱するために用いられるコールドプレート機構の実施形態の例の正面図を示している。
【図4D】複数のコールドプレートレバーアタッチメントの例の側面図である。
【図5A】モジュールの上のニュートラルの平坦位置でのコールドプレートの例の正面図である。
【図5B】モジュールから外れるように屈曲し、それによって、モジュールを離すコールドプレートを示す、コールドプレートの例の正面図である。
【図5C】熱的にモジュールを係合すると同時に、モジュール上で屈曲および平坦化するコールドプレートを示す、コールドプレートの例の正面図である。
【図5D】図5Aの機構とは異なる係合および離脱機構を有するモジュールの上のニュートラルの平坦位置でのコールドプレートの例の正面図である。
【図5E】プレート/チューブ係合機構へのチューブの例の詳細図である。
【図6】モジュールとコールドプレートの間の熱界面材料(TIM)の例としての流体充填袋機能の側面図である。
【図7】様々なモジュールコンポーネントとコールドプレートの間のTIMの例としての流体充填袋機能の側面図である。
【図8】第2のコールドプレートとしての平坦熱パイプの例を用いる側面図である。
【図9】モジュールの上に配置され、熱パッドと熱流体のサンドイッチとして構成されたTIMの実施形態の例である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の記述は、本開示によって画定される様々な実施形態の例を包含する例示のシステム、方法および技法(テクニック)を含む。以下の記述では、説明の目的で、本発明の主題の様々な実施形態の理解を与えるために、多くの特定の詳細が記述される。しかしながら、当業者には明らかであろうが、本発明の主題の実施形態は、これらの特定の詳細がなくても実施され得るだろう。さらに、よく知られたインストラクションインスタンス、プロトコル、構造、技法は詳細には示されていない。
【0011】
本明細書中で用いられるように、“または”なる用語は包含的または排他的な意味に解釈され得る。同様に、“例”なる用語は単に、何からの例または見本を意味し、必ずしも目的を達成する好適な手段を意味しないと解釈され得る。加えて、以下で議論されるさまざまな例となる実施形態は電子コンポーネントに対する熱冷却システムに焦点を当てるが、実施形態は単に開示の明確さのために与えられている。よって、いかなる型の熱冷却応用例も、本発明の範囲内にあると考えられる。
【0012】
(概観)
コンピュータから熱を取り除き、遠隔冷却装置に直接接続されている環境に完全に一体化されている流体冷却システムは、冷却媒体のとしての空気に付随する問題の多くを解決する。ファンを運転するために必要なエネルギーは省かれ、データセンタのエネルギーコストを30%またはそれより多く削減する。計算密度は物理的限界近くまで上昇され得て、アクセシビリティの要求にのみ制限され得る。流体冷却システムは、システムが取り巻いている周囲の条件への影響はほとんどないし、潜在的には空冷システムよりずっと静かである。装置の配置を変更するときに、特定の部屋の設定の修正も部屋の冷却も必要ではない。大きなデータ処理システムは、有害熱放出および雑音放出ゆえに、以前にはできなかった環境に配備することができる。
【0013】
本開示の記載の目的のために、“流体”なる用語は、水および液体、気体、または液気混合状態であり得る相変化冷媒流体のような、従来の液体を含む。最も単純な場合では、流体は空気では冷却が困難である位置から、冷却が容易である場所まで熱を移動するために用いられ得る。
【0014】
実施形態の例では、電子モジュール等のような電子コンポーネントに対する冷却を提供するシステムが開示される。システムは、1つ以上の電子コンポーネントに熱的に結合された1つ以上のコールドプレートを含む。内部に、コールドプレートの各々は少なくとも1つの通路の内部を流れる冷却流体を有している。冷却流体はしたがって、主に伝導性熱移動によって電子コンポーネントから熱を取り除く。入力ヘッダおよび出力ヘッダが、冷却流体の導入および排出を可能とするために、通路の対向する端に取り付けられる。入力ヘッダおよび出力ヘッダは、冷却流体を循環させるために、外部システムに取り付けられる。
【0015】
実施形態の別の例では、主に伝導性熱移動によって電子モジュールが冷却されるようにする可撓性コールドプレート配置が開示される。可撓性コールドプレートは、互いに隣接して結合され、実質的に平面構造を形成する複数のチューブを含む。複数のチューブは、内部に冷却流体が流れることが可能となるように配置されている。第1および第2のマニフォールドが複数のチューブの対向する端に結合される。第1および第2のマニフォールドは、複数のチューブ内の冷却液体の循環を与えるために循環源に接続されている。可撓性コールドプレートは小さな熱抵抗を与えるために、モジュールに対して屈曲している。
【0016】
実施形態の別の例では、電子装置モジュールを冷却する方法が開示される。方法は、電子装置モジュールの各々を、2つのコンポーネント間に良好な熱的接触を提供するために、支持構造中に形成される少なくとも1つのコールドプレートに装着することを含む。コールドプレートは外部冷却システムに接続され、冷却流体は外部冷却システムとコールドプレートの内部通路の間を循環して、主に伝導性熱移動によって電子モジュールを冷却する。
【0017】
実施形態の別の例では、電子装置モジュールを冷却する方法が開示される。方法は、電子モジュールの付近に薄い可撓性コールドプレートを取り付けることを含む。コールドプレートは、凸状表面を電子モジュールに向けて与えるためにコールドプレートを屈曲させることを可能とするようにバネのような特性を有する。次に、凸状表面を電子モジュールに向けて徐々に平坦化させることによって、コールドプレートと電子モジュールをお互いに熱的に接触させる。
【0018】
本開示の様々な実施形態は、冷却気体を、ケースを冷却するのに十分冷たい温度に保つために、外気調整を利用することができる。もし、多くの装備されたコンピュータがデータセンタ内で使われるなら、空気温度を熱い電子コンポーネントを十分に冷却するのに必要である低温に保つために、近くの冷却装置および部屋環境を介して、相変わらず、大量の空気を移動させなくてはならない。この熱を、ケースから、遠隔冷却装置に運ぶ流体手段へ、直接的に伝導するための手段を有することは有利であろう。
【0019】
本明細書中で記載される冷却構造の様々な実施形態は、たとえば、モジュラー計算システムまたは他の電子システムと共に用いられるように設計される。冷却構造は、流体から流体への熱交換器を介して従来のデータセンタ冷却システムに接続され得るコールドプレートを有する支持構造を含む。支持構造は、計算サーバおよび他の電子装置を収容するために一般的に用いられる、従来の19インチ(近似的に0.583m)装置に基づいても良い。そのような支持構造は、冷却流体が循環する中空棚のフレームワークを含むように適合される。中空棚は、主に熱伝導によって廃棄熱を取り除くために電子装置が熱的に取り付けられ得るコールドプレートとして機能する。
【0020】
本明細書中に与えられている開示を読めば、たとえば、対流または放射作用によって、およびコールドプレートの少なくとも一部とモジュラー計算システムまたは他の電子システムとの近さに依存して、別のタイプの熱冷却が生じ得ることは認識されよう。流体は熱交換器中で冷却され、フレームワーク中のマニフォールドにポンプで注入される。流体は次に、一連の補助パイプおよびコネクタを介してコールドプレートに向けられる。流体はモジュールから熱を吸収し、1つ以上のコネクタの別のものを通り、コールドプレートからでて、収集マニフォールドに、そして次に熱交換器へ向かう。
【0021】
支持構造は電子装置モジュール(“モジュール”)をフレームワークに挿入するおよびフレームワークから取り出す手段、ならびにモジュールを1つ以上のコールドプレートに熱的に接触させる手段、を含む。モジュールを挿入または取り外すことをするために、配管接続をする必要がない。
【0022】
モジュールは、主に外部コールドプレートへの伝導性熱移動によって冷却できる。モジュールは、モジュールは、モジュールの側面に熱的に接触する、ひいてはコールドプレートに接触する電子コンポーネントまたはサブアセンブリを含む。代替として、モジュールの片側は、コールドプレートと直接熱的に接触する電子コンポーネントまたはサブアセンブリに面して開いていても良い。コールドプレートとモジュラーの間の接触面は、必ずしも完璧に平坦または同一平面ではないし、非剛体および可撓的でさえあり得て、当該技術分野とは独立に知られている熱グリース、または(一般に、当該技術分野とは別個に、且つ独立に知られている熱界面材料(TIM)として参照される)弾性パッドのようなコンプライアントな熱的伝導性基板が、接触面に挿入されても良い。
【0023】
コールドプレート中の冷却流体からモジュールまでの熱抵抗は、モジュール側とコールドプレート側の間の熱的界面領域で、2℃/W/平方インチ(近似的に、0.31℃/W/平方センチメートル)より小さい可能性がある。モジュラー側で10W/平方インチ(近似的に、1.55℃/W/平方センチメートル)の熱流は、20℃の最大温度上昇をもたらす。良好に構成された内部冷却システムを有するモジュールに対して、モジュールケース温度は、50℃程度の温度になっても構わない。冷却流体温度は、したがって、30℃ほどの温度であり得て、エネルギー消費を大幅に減らし得る。工学的改善を伴うと、流体からモジュールへの熱抵抗は0.5℃/W/平方インチ(近似的に、0.078℃/W/平方センチメートル)より低くまで減少させることが出来て、さらなるエネルギー節約を可能とする。そのようなシステムでは、冷蔵システムは、冷却塔内での水の蒸発または地下水への散逸によってもたらされる冷却システムなどの自然の冷却システムへ置き換えられ得るだろう。
【0024】
装置モジュールは、1U計算サーバ、他のフォームファクタを有する筐体(時としてシャーシもしくはポッドとして参照される)などの従来の電子筐体、または、サーバブレードもしくは裸のサーバマザーボードのような囲われていないシステムであっても良い。冷却されるモジュールの側面は、どの側面であっても良いが、本明細書中の記載では、トップリッド(上面蓋)構造が仮定されている。
【0025】
冷却流体は、水、水とグリコールの混合液、R134Aのような冷媒、または当該技術分野とは独立に知られている他の様々な冷却流体であっても良い。冷媒の場合では、フレームワークの入り込む“冷たい”流体は、本質的には、フレームワークに存在する“熱い”流体と同一の温度であっても良く、温度変化よりむしろ相変化を介して熱を吸収する。
【0026】
(フレームワーク)
図1Aおよび1Bを同時に参照すると、例示の冷却フレームワーク100は、複数のコールドプレート棚101を含んでいる。特定の実施形態の例では、複数のコールドプレート棚101の各々は水平である。しかしながら、この特定の方向性に対する要求は存在しない。本明細書中に与えられる開示に基づいて、当業者は、他の方向性が要求されたとき、どうのように他のコンポーネントを適切に変更するかについて認識するであろう。
【0027】
複数のコールドプレート棚101の各々は、実質的に同一平面となるように配置された1つ以上の平坦チューブ102(図1B)から作られている。1つ以上の平坦チューブ102の各々は、コールドプレート棚のセグメントを含む。セグメントは、完全に各コールドプレートを含む、(実施形態106A、106B、106C、106Dとして示されている)第1のマニフォールドパイプ106および(実施形態108A、108B、108C、108Dとして示されている)第2のマニフォールドパイプ108によって相互接続され、終端される。1つ以上の平坦チューブ102は、高冷却剤圧力で動作させるときの強度および平面性のために互いに隣接して結び付けられた複数の小さなチューブを含むマルチポート長方形設計であっても良い。
【0028】
実施形態の例では、第1のマニフォールドパイプ106は入力ヘッダ107(図1A)に接続され、第2のマニフォールド108は別の端で出力ヘッダ103に接続され、入力ヘッダ107に入射した冷却流体を出力ヘッダ103に流すことができるようする。入力ヘッダ107はさらに下記のようにセクション107A、107Bに再分割されても良い。
【0029】
入力ヘッダ107および出力ヘッダ103は、漏れない接続を形成するために、第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108が挿入及び溶接された、、または、他の所定の位置に固定された、従来のパイプまたはマニフォールドであっても良い。入力ヘッダ107および出力ヘッダ103の各々は、それぞれ冷却剤を外部冷却システムに送る、または外部冷却システムから引き込むために入力コネクタ104および出力コネクタ105を有する。
【0030】
実施形態の別の例では、入力ヘッダ107は独立なセクション107A、107Bに再分割され得て、入力接続および出力接続は同一のヘッダであるが、異なるセクションを通って作られる。流体は、あるヘッダセクションからチューブの幾つかを通り、出力ヘッダ103に送られ、別のチューブによって、入力ヘッダ107の第2のセクションに戻されることであろう。たとえば、もし入力ヘッダ107は独立な上部セクション107Bおよび底部セクション107Aに分割されるなら、入力接続は、上部セクション107B上に作られても良い。流体は、上部棚を通って出力ヘッダ103に流れ、流体は次に、底部棚を通って入力ヘッダセクション107Aの底部セクションに戻るように流れる。そこから、流体は出力接続105Bに流れ、冷却システムに流れる。当業者は、同一の棚の中の異なるチューブでの対向する流動方向を含む、分割されたヘッダと流動の組み合わせの多くの他の可能な変形例および実施形態が存在することを認識するであろう。そのような変形例は、本明細書中に含まれることが意図されている。
【0031】
出力ヘッダ103は、複数のコールドプレート棚101の各々を反り返らせて、滑斜面に横たわる“U”字型構造を形成し、2つの棚を生成することによって、排除されても良い。そのような場合、出力ヘッダ103は排除される。1つ以上の屈曲を有する蛇型構造であって、それによってシステムの構築に必要なヘッダおよびマニフォールドの数を減らし、且つアセンブリの接合部の数を減らす構造を含む様々なオプションおよび代替の実施形態が、当業者には容易に思到される。
【0032】
図1Bは複数のコールドプレート棚101の実施形態の4つの例101A、101B、101C、101Dの上面図を示している。コールドプレートの第1の実施形態101Aに対して、1つ以上の平坦チューブ102からなるコールドプレートセグメントは第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108に接続する。流体は、入力ヘッダ107を介して第1のマニフォールド106Aに入り込み、すべてのコールドプレートセグメントを通って流れ、出力ヘッダ103において第2のマニフォールド108Aに出て行く。流体は、コールドプレートセグメント間の流体の流れのバランスを取るために、コールドプレートの1つの角から入り込み、反対の角で出て行く。第2の実施形態101Bのコールドプレートは第1の実施形態101Aのコールドプレートと同様に構成されるが、直角に装着されている。
【0033】
コールドプレートは、流体は半分より少ないコールドプレートセグメントに流れ込み、そして沢山のセグメントを介して戻ってくるように、構成され得る。このことは、液体から気体への冷媒相変化に対して膨張する余地を許容する。別の実施形態101Cでは、流体は入口マニフォールド106Cによってチューブ102Bに向けられる。流体は、チューブ102Aを通ってマニフォールド109に流れ、マニフォールド109では、流体は複数の追加のチューブ102Aに分配され、そして出口マニフォールド108Cに流れる。これらのコールドプレートの実施形態の各々は1つから4つのプレートセグメントを示すが、当業者は任意の数のプレートセグメントが用いられ得ることを認識するだろう。
【0034】
別の実施形態101Dでは、過度の歪力を入力ヘッダ107および出力ヘッダ103に加えることなくコールドプレートの歪みに対応するために、可撓性パイプ114が、コールドプレートのマニフォールド106D、108Dに加えられる。可撓性パイプ114は可撓性物質から作られ、さらなる歪力緩和のために“U”、“S”または(図示されていない)他の屈曲型を含んでいても良い。
【0035】
図1Cは、如何に1つ以上の平坦チューブの一つが第1のマニフォールド106パイプおよび第2のマニフォールド108パイプに挿入されるのか、を示す詳細な正面断面図である。
【0036】
図1Dに示されているさらなる実施形態を参照すると、出力ヘッダ103および入力ヘッダ107ならびに第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108が削除されている。複数のコールドプレート棚101を形成する1つ以上の平坦チューブ102は、補強された金属箱111内の孔の中に配置される。この配置は幾つかの段を有する硬い箱を形成する。補強された金属箱111は、出力ヘッダ103および入力ヘッダ107ならびに第1のマニフォールド106および第2のマニフォールド108を置き換える。補強された金属箱111は各々、各側に注入口接続113および流出口接続113をそれぞれ有する。当業者は、プレート支持および相互接続の他の方法が可能であり、よって本明細書中で考慮されていることを理解するであろう。
【0037】
もし、出力ヘッダ103および入力ヘッダ107が長方形の箱に置き換えられると、ある領域110には、追加の補助コンポーネントまたはサブシステムの装着および冷却を可能とするために付けられているブラケットがあっても良い。追加の補助コンポーネントまたはサブシステムは、本明細書中で記述されるモジュールとは異なるフォームファクタを有する電源およびネットワークスイッチのようなアイテムを含み得るし、接触冷却から利益を得ることも出来る。
【0038】
図示されていないが、本明細書に与えられる開示を読んだ当業者によって容易に考えられる他の様々な実施形態は、複数のモジュールを収容するより広い棚、または、棚は垂直で、モジュールは水平ではなく垂直に装着されるように冷却フレームワークを回転することを含む。モジュールはまた、既知の用途に対して必要な棚の数を半減させるために、棚の両側に装着されても良い。
【0039】
(モジュールの大きさ)
標準的な1Uサーバモジュール、即ち、高さ1.75インチ(近似的に4.45センチメートル)、幅19インチ(近似的に0.483メートル)、深さ24インチ(近似的に0.610メートル)に対しては、棚は、例えば2インチ(近似的に5.08センチメートル)間隔で配置される。この間隔は、棚の厚さ、その上に取り付けられるTIMを有するモジュール、およびTIMを乱すことなく所定の位置にスライドするための空間に適合するように垂直方向の隔離を与える。他のモジュールの大きさは、特定用途に対して選択されても良い。当業者は、他の大きさを有するモジュールは、それに応じて棚を調整することによって容易に用いることが出来ることを理解するだろう。空冷のための空間がモジュールの内部に要求されないので、1.75インチ(近似的に4.45センチメートル)よりずっと小さい高さを有する、非常に薄いモジュールが開発され得て、標準の1Uモジュール間隔を可能し、または、間隔が2インチ(近似的に5.08センチメートル)より小さい、非常に稠密な計算およびストレージシステムを可能とする。
【0040】
(モジュール挿入および支持スライド)
ここで図2を参照すると、冷却フレームワーク100の例は、従来の支持構造201に装着されている。複数のコールドプレート棚101の各々は、ヘッダまたは補強された金属シートよりむしろ装置ラックに装着され、装置ラックによって支持され得る。このような場合、従来の支持構造は冷却フレームの不可欠な部分になる。
【0041】
支持構造201は、中空で長方形の箱を形成するために、上面および底面で交差部材によって互いに結合される4つの直立材を含む、単一の金属フレーム構造である。引き出しタイプの支持スライド202は、前面直立材および背面直立材の間で、複数のコールドプレート棚201の各々の下で、支持構造201の対向する側面に付けられている。(図示されていない)モジュールは、引き出しタイプの支持スライド202上に装着され、モジュールは支持構造201中およびモジュール支持構造201の外へ水平に容易にスライドすることができる。
【0042】
引き出しタイプの支持スライド202はまた、複数のコールドプレート棚101のうち近接する一つの下側表面に対して密接に適合するように、モジュールの高さを調節するために使用されてもよい。各モジュールは、その上に棚が接触するようになるように持ち上げられる前に、完全にスライドされる。同様に、モジュールは取り外される前に下げられる。このことは、滑らかな動作を保障し、コールドプレートとTIMが、挿入または取り外しの間に互いに対して擦り合わないことを保障することによってモジュールの上面側に取り付けられたTIMへの損傷の可能性を排除する。
【0043】
モジュールを支持構造201に取り付けるために、モジュールは第一に、引き出しタイプの支持スライド202のペア(対)の上に、支持構造201の前面の外で、スライドが完全に延びた位置に、装着される。モジュールが取り付けられた引き出しタイプの支持スライド202のペアは次に、支持構造201内にスライドして戻され、モジュールはよって、それぞれのコールドプレート棚のすぐ下に置かれるようになる。モジュールは次に、持ち上げ機構の使用によってコールドプレートに対峙する動作位置に持ち上げられる。またはプレートはモジュールの上面に向かって下げられる。
【0044】
図3Aおよび3B中に示されているような修正された引き出しスライドのようなモジュール持ち上げ構造が用いられ得るが、当業者は他の多くの機構が利用可能であり、本明細書中に含まれていることを理解するであろう。
【0045】
図3Aは、引き出しタイプの支持スライド202の一つの変形版およびそのモジュール310への留め具の前面断面図を示している。引き出しタイプの支持スライド202は、3つの要素を含んでいる。すなわち、典型的には支持構造201の前面直立材および背面直立材に接続される支持ブラケット202A、複数のファスナ306を用いることで支持ブラケット202Aに付けられている固定スライドレール部202B、および図3Bのスライドレール部202C中の例示のスリット303、304を通って挿入される複数のピン305を用いてモジュール310に緩く付けられるスライドレール部202Cである。複数のピン305はモジュール310に堅く付けられているが、スリット303、304中でスライドすることが許容されている。
【0046】
スリット303、304は、モジュール310に対してスライドレール部202Cの水平運動の関数として、付けられたモジュール310の垂直運動を定義する輪郭(プロフィール)を有する。スリットBはモジュール310の動きの開始の直後にモジュール310を持ち上げ、モジュール310の動きの完了の前に垂直運動も完了する。スリットAは、モジュール310の動きがある程度まで到達するまでモジュール310の持ち上げを開始しない。これらのスリットは、たとえば、長さが4インチ(近似的に10.2センチメートル)で、各スリットはモジュール310がその移動の異なる2.5インチ(近似的に6.35センチメートル)部で0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)持ち上がる。これら2つのスリットによって生成される結合運動は、漸増的な接触をもたらし、第一にモジュール310の後ろを持ち上げ、次にモジュール310の前を持ち上げて、モジュールの上面のTIMと複数のコールドプレート棚101の隣接する一つとの間の空間から空気を追い出す。モジュールが取り外されるとき、過程は逆に進行し、第一にモジュール310の前が下がり、次にモジュール310の後ろが下がる。この動きは、モジュール310を、前から後ろに向かって、複数のコールドプレート棚101の隣接する一つから徐々に分離させることは、モジュール310とコールドプレートの間のどんな接着力をも最小の力で打ち負かす助けとなる。
【0047】
モジュール310を支持構造201に挿入するために、スライドレール部202Cはまず、複数のピン305がスリット303、304の最も右の位置に来るように、複数のピン305をスリット303、304に挿入し、モジュール310に付けることによって、モジュール310上に装着される。この時点で、スライドレール部202Cは、スリット303、304の長さだけ、モジュール310の前面に飛び出しているであろう。装着されたモジュール310を有するスライドレール部202Cの各々は次に、固定されたスライドレール部202Bのそれぞれ対となるものに係合し、モジュール310が完全に支持構造201の内部で、且つ、コールドプレートの下に位置するように、完全にその中にスライドされる。この時点で、スライドレール部202Cは相変わらず、スリット303、304の長さだけ、支持構造310の前面から飛び出している。モジュール310の各側のスライドレール部202Cは次に、ハンドル31によって押し戻され、複数のピン305を最も左の位置305−2にスライドさせ、よってモジュール310を持ち上げる。
【0048】
複数のピン305の各々は、たとえば、ピン、ボルト、スペーサ、またはスライドレール部202Cをモジュール310に固定しながらスライド表面を提供するネジ機構の類であっても良い。複数のピン305の一部または全てが、ホイールベアリング手段、または滑らかなスライド運動を助長するためのナイロンなどの低摩擦ブッシュを用いても良い。
【0049】
当業者は、本開示を読めば、持ち上げ機構としてスライダの使用に対して、カムまたはネジ機構を有するロッドのような、てこでモジュールを適所に配置するために用いられ得る、多くの自明な代替が存在することは容易に気付くことができるだろう。本記載中にないことは、そのような機構を本発明から除外することを意味しない。
【0050】
コールドプレートに対してモジュール310を強く圧するための垂直運動と固定化機構によって与えられる量は常に同一ではなかろう。したがって、バネ機構または他の跳ね返り構造が、モジュール310が適所に持ち上げられるときの余分な動きおよび加えられる力を吸収するために備えられても良い。たとえば、金属バネ、支持部材の上のゴムのようなグロメット、支持構造に組み込まれた可撓性、TIMのコンプライアンス、またはクーリングプレートの可撓性などを用いることができる多くの方法が存在する。
【0051】
図4A、4B、および4Cは、コールドプレート棚の屈曲によって、モジュール310と複数のコールドプレート棚101の隣接する一つとの間のコンプライアンスおよび良好な熱的接触を実現するための実施形態の様々な例を示している。
【0052】
一連のこれら実施形態では、複数のコールドプレート棚101は可撓性であり、複数の懸垂ブラケット402、レバー403、装着ブラケット404、間隔空け楔407を含む様々な支持機構およびバネ機構を介して、支持構造201上に個々に装着されている。図4Aでは、コールドプレート101は、たとえば、容易に曲がる厚さ約0.08インチ(近似的に2.03ミリメートル)の薄く平坦で柔らかいアルミニウムチューブから製造される1つ以上の平坦チューブ102を含む。厚さ約0.035インチ(近似的に0.889ミリメートル)薄い可撓性の鋼板406は、装着ブラケット404およびファスナ405を用いてコールドプレートに締め付けられる。鋼板406は平板バネとして機能し、屈曲変形を阻止し、アルミニウムコールドプレートに構造的強さを与える。装着ブラケット404はさらに、間隔空け楔407上に装着されるが、間隔空け楔407はさらにはレバー403上に装着されている。レバー403は、支持構造201に装着されている懸垂ブラケット402から吊るされている。懸垂ブラケット402に沿ってレバー304を離すように動かすことは、コールドプレートをモジュール310から離すように曲げるが、レバー403を互いに近づくように動かすことは、コールドプレートをモジュール310に向けて下に曲げる。
【0053】
レバー403の長さは棚の間隔より小さくすることが出来るが、コールドプレートを曲げることが要求される支持構造201に印加される水平方向の力を減らすために、レバー403を長めにすることは有利である。レバー403は通常は2つのモジュールの高さより小さく、長さは約3.5インチ(近似的に8.89センチメータ)である。レバー403は懸垂ブラケット402に沿って、用途に依存して0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)から0.3インチ(近似的に7.62ミリメートル)動き、約2度から6度回転する。このことはコールドプレートにモジュール310に向かって垂直方向下側に名目上、0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)から0.5インチ(近似的に12.7ミリメートル)曲がることを強いる。
【0054】
各段階でのレバー403は、隣接するレバーが互いに干渉をしないように配置される。このことは、レバーを図4Dに示されているような角度で装着し、それぞれが懸垂ブラケット402に沿って動いたときに、その上または下にあるレバーの邪魔をしないようにすることで達成される。複数の懸垂ブラケット402は、垂直方向に、上下に、支持構造201に取り付けられる。複数の接続ポイント409は、懸垂ブラケット402で画定される垂直線の外でレバー403を装着ブラケット404に取り付ける。当業者は容易に思い付くだろうが、懸垂ブラケット402は、角度をつける以外の並べ方で干渉を避けるために“U”字型のような他の構成で配置されても良い。干渉を避けるそのようなレバーの構成の全ては、本明細書中に開示されていると事実上理解される。
【0055】
引き続き図4A〜4Cを参照すると、引き出しタイプの支持スライド202上の複数のコールドプレート棚101の各々の下に吊るされる、複数の様々なタイプのモジュール310が、思到され得る。TIM411は、TIMをモジュール310の上面上に配置することによってコールドプレート101とモジュール310の間に導入される。この位置には、比較的大きな空間が存在し、TIM411とコールドプレート101の間で、一般には0.1インチ(近似的に2.54ミリメートル)から0.2インチ(近似的に5.08ミリメートル)となる。
【0056】
図4Bのレバー403が懸垂ブラケット402に沿って互いに向かって押されるとき、回転力が加えられ、コールドプレート101および薄い可撓性の鋼板406を、モジュール310およびモジュールが付けられたTIM411に向かって下方向に曲げられる。屈曲はコールドプレート101の下側に凸状界面を形成する。次にモジュール310は図4Cに示されているように持ち上げられると、TIM411は強制的にコールドプレート101に対峙して配置される。モジュール310が持ち上げられると、今や凸状のコールドプレート101は、モジュール310の上面に渡って徐々に平坦化され、広いTIM/コールドプレート界面にわたり分散された圧力を与え、モジュール表面が完全に平面的ではなくても良好な熱的接触を保障する。凸状のコールドプレートは、徐々にTIM411と接触し、閉じ込められている空気を排除する。そのような圧力でコールドプレートを平坦化すると、端を押し出し、コールドプレートの長さを若干長くする。この0.003インチ(近似的に0.076ミリメートル)から0,03インチ(0,76ミリメートル)の伸長は、レバー403のコンプライアンスによって吸収される。同様に、モジュール310が下がると、徐々に開放され、どんな接着力をも最小の力で徐々に打ち負かす。
【0057】
レバー403は、モジュールを適所に持ち上げることによって形成された、所定の位置に曲げられたコールドプレート101および接点によって、然るべき場所に永久的に固定されても良い。代替として、モジュール310は固定された高さに保持され得て、コールドプレート101は、コールドプレート101を下方向に動かすことによってモジュール310上まで下げられてもよい。モジュール310とコールドプレート101の間の距離を固定し、コールドプレート101がモジュールに接触するまでレバー403を用いてコールドプレート101を曲げる別の方法も存在する。代替として、コールドプレート101の屈曲と垂直運動の組み合わせが用いられても良い。動作を単純化するために、レバー403のペアの一つを永久的に固定し、一方でペアのもう一方を動かしてモジュール310を取り付ける、または取り外しても良い。
【0058】
当業者は容易に分かるだろうが、鋼板406は適当な可撓性およびバネを有する別の物質で置き換えられても良い。同様に、チューブのアルミニウムは別の物質が取って代わっても良い。別途の鋼バネは、チューブを適当に焼き入れて、チューブが適切なバネのような特性を有するようにすることによって削除しても良い。
【0059】
当業者は、本開示を読めば認識するだろうが、懸垂ブラケット402およびレバー403、ならびにレバー403を動かす方法および機構を構成する多くの可能な方法が存在する。本開示はしたがって、そのような全ての手段、方法および機構を含むことが意図されている。限定されるものではないが、懸垂ブラケット402をネジ機構として構成すること、カムおよびスライディングレバー機構を用いること、または懸垂ブラケット402をレバー403に取り付けること、および懸垂ブラケット402を動かすこと、を含む。
【0060】
図5A、5Bおよび5Cは、コールドプレートとモジュールの間に熱的接触を作り出す実施形態の別の例を示している。この一連の実施形態に対して全動作機構は、高さが2インチ(近似的に5.08センチメートル)より小さく、一つのモジュールの高さの中に適合する。図5Aに示されているように、モジュール310に対する動作機構は主に、コールドプレート101の上、モジュール310のすぐ上に位置するモジュール310Bのそばに置かれる。標準1Uモジュール(コールドプレートの挿入なしには1.75インチ(近似的に4.45センチメートル)の垂直間隔で積層可能)はしたがって、コールドプレート機構を含んでも、2インチ(近似的に5.08センチメートル)の垂直間隔で、またはそれより小さい垂直間隔で積層され得る。
【0061】
図4A〜4C中に記載されている機構と同様に、モジュール310は(図示されていない)支持構造に取り付けられている引き出しタイプの支持スライド202に、コールドプレートの下で装着される。コールドプレート101の上面に取り付けられているのは、薄く可撓性のある鋼板406に対して上で記載されたのと類似の特性を有する薄く可撓性のある鋼板509である。この実施形態では、薄く可撓性のある鋼板509は、コールドプレート101の両端を越えて延び、図示されているようにレバーと一体に形成される。レバーは、薄く可撓性のある鋼板509の端にU字型に曲げられて形成され、コールドプレート101の屈曲動作の制御のために用いられる。薄く可撓性のある鋼板509は、コールドプレート101中の空間を通って、コールドプレート101の前面および背面を超えて延びる複数の底面鋼棒505に鋲締めにされ、コールドプレート101を二つの鋼層の間に挟むように固く保持する。
【0062】
さらに、薄く平坦な鋼板509は、さらなるスティフネス(堅さ)を与えるためにコールドプレート101にくっ付けられていても良い。複数の底面鋼棒505は、コールドプレートの前方および後方に突出する丸い鋼の拡張部504を有し、丸い鋼の拡張部504は支持構造中の水平溝を通る。(図示されていない)これらの溝は、コールドプレート101を支持し、水平運動および回転を許容するが、垂直運動は、0.01インチ(近似的に0.254ミリメータ)より小さく制限する。これらの溝を用いると、コールドプレート101の下面とTIM411の上面の間の空間507は、注意深く制御され得る。この実施形態に対しては、空間507は、0.03インチ(近似的に0.762ミリメートル)と0.15インチ(近似的に3.81ミリメートル)の間である。
【0063】
図5Aのカムシャフト503は、カムシャフト503の回転軸として働く、直径が近似的に0.25インチ(近似的に6.35ミリメートル)の丸いロッド501から作られる。直径が約0.75インチ(近似的に19.1ミリメートル)の丸いパイプ502は、丸いロッド501の周りに中心を外して装着され、カムを形成する。丸いロッド501は、支持構造に対して少なくとも2箇所で装着され、ロッドの位置を固定し、ロッドの運動を単純な回転に制限する。モジュール310、コールドプレート101およびカムシャフト503の相互動作を制御する大きさは、(図示されていない)同一の支持構造上の構成要素の各々を参照し、それらに装着することによって、高い正確さで制御される。
【0064】
各カムシャフト503は、そのニュートラル位置で、鋼板の前面および背面から外に延びる、薄く平坦な鋼板509の拡張部に形成されるU字型屈曲の各々の下にぴったりと合う。カムシャフトの一部を形成するために用いられる丸いロッド502は、軸シャフトとして機能する丸いロッド501の周りを偏心的に回転する。カムシャフト503の4分の1回転によって、丸いパイプ502はU字型屈曲の一つの壁に対して圧力を加え、回転の方向に依存して右または左に0.2インチ(5.08ミリメートル)と0.3インチ(7.52ミリメートル)の間の水平運動を引き起こす。カムシャフト503は、(図示されていない)ハンドルによって、または(図示されていない)電気モータのような動力機械によってかのいずれかで回転させられる。
【0065】
電気モータは、もし用いるならば、高いトルクを与えるために減速ギアを用いることができる。電気モータは、(図示されていない)制限スイッチと共に支持構造に装着される。制限スイッチは、カムシャフト503をいずれかの方向に約2分の1回転させる。各シャフトに一つずつ、2つのモータが用いられても良いし、または単一のモータが鎖のような駆動機構を介して両方に接続されても良い。
【0066】
他の可能な作動機構は、液体または気体圧力によって駆動され、回転力または直線力を与え得る。そのような機構は、本明細書中に開示されていることを読んだ当業者によって容易に設計され得る。設計は、本明細書中に開示されているものとみなされる。
【0067】
引き続き本実施形態の図5Aを参照すると、カムシャフト503の回転は、360度より小さくなるように制限され、カムシャフトの最大の偏心軌跡は上を向かない。このことは、カムシャフトの上の要求される隙間を削減し、それによって、機構の全体高さを減らし、垂直方向のモジュール間隔を2インチ(近似的に5.08センチメートル)に維持することを可能にする。
【0068】
図5Bは、カムシャフト503が回転して、U字型のレバーの外側部分506に圧力を印加するときの、コールドプレート101の動きを示している。プレートの側面は互いに離れるように押され、コールドプレート101の中心をモジュール310から上側に曲げて離して、空間507を広げる。このことは、モジュール310およびTIM411を引き離し、2つのコンポーネントの間のいかなる残留接着力を克服し、モジュール310を支持構造から引き出して取り外しための十分な垂直方向の隙間を保障する。
【0069】
カムシャフト503はまた、図3Aおよび3Bの引き出しタイプの支持スライド202に類似のスライディング機構によって置き換えられても良い。スライディング機構は、図3Aおよび3Bの装着構造と比較して、(図示されていない)端に取り付けられよう。この端の位置では、スライド上のスリットまたはピンが鋼板509の端を係合するために用いられ得て、カムシャフト503がしたのと類似の仕方で鋼板を左右に動かす。
【0070】
図5Cは、カムシャフト503が回転して、U字型のレバーの内側部分508に圧力を印加するときの、コールドプレート101の動きを示している。この印加された圧力の圧縮力および回転トルクの両方が、コールドプレート101がモジュール310に接触するまで、コールドプレート101の底面を押し下げ、空間507をなくさせる。もし、モジュール310が存在しないなら、コールドプレートの真ん中は約0.6インチ(15.2ミリメートル)下がるだろう。しかしながら、モジュール310が存在すると、カムシャフト503が回転すると、コールドプレートはまずその中心でTIM411に接触する。次に、カムシャフト503がさらに回転すると、この接触領域は拡大し、中心から広がり、TIM411表面の90%以上がコールドプレート101に接触しているようになるまで、徐々に各サイドに向かって広がる。
【0071】
薄く平坦のある鋼板509の表面がTIM411よりさらに下には行けなくなる、または圧縮され得なくなると、カムシャフト503によって印加される力は主に、U字型屈曲の部材のバネ作用によって吸収される。鋼板509およびコールドプレート101の焼き戻しおよびバネ、カムシャフト503によって伝達される運動の度合い、カムシャフト503とU字型屈曲が出会う鋼板509の上のモーメントアームの長さ、コールドプレート101および鋼板509の全体の大きさ、およびコールドプレート101からモジュール310までの距離、すべてがコールドプレートとモジュールの間に印加される垂直力を決定するために影響する。より高い圧力が望ましいが最小圧力0.1PSI(近似的に689パスカル)が、コールドプレート101とTIM411の間の良好な熱的接触を保証するために印加されるべきであろう。本実施形態は、約1PSI(近似的に6.89キロパスカル)、またそれ以上の垂直圧力を、400平方インチ(近似的に0.258平方メートル)のモジュール表面領域に生成することができる。
【0072】
図5Dは、図5Aに示された構成の別の実施形態を示している。ファスナ405、丸い鋼の拡張部504、複数の底面鋼棒505を含む構成要素が省略されている。複数の長方形のロッド510が薄く平坦な鋼板509の上に配置され、(図示されていない)支持構造の前面および背面に延びている。支持構造はよって、複数の長方形のロッド510の各々を然るべき場所に堅く保持する。図5Cに示されているように、鋼板509を第1の位置508でカムシャフト503によって内側に曲げて、上で図5Cを参照しながら記載したように、下向きにモジュール310に向かって曲げると、鋼板509の上面は上向きに上がろうと反応する。鋼板509は、複数の長方形のロッド510によって各サイドに拘束され、それによって、以前に記載したように、モジュール310に下向きに力を働かせ、モジュール310の上面全体は平面化される。
【0073】
カムシャフト503が図5Bに示されているように第2の位置に外向き且つ上向きに回転すると、鋼板509は外向きに曲げられ、図5Bを参照しながら以前に記載したように上向きの屈曲を生成し、モジュール310から離れるように持ち上がる。この場合、図1A〜1Cの1つ以上の平面チューブ102は、鋼板509によって持ち上げられるように、鋼板509に取り付けられる必要がある。1つ以上の平坦チューブ102および鋼板509は異なる半径で曲げられ、したがってケースの回復堅さなしには、それらが互いに堅く取り付けられ得ないことに言及しておく。チューブを持ち上げるために、少なくとも3つの異なる例示の方法が用いられ得る。詳細には記載しないが、本明細書中に開示されていることを読めば各方法は容易に思到できるであろう。
【0074】
(図示されていない)第1の方法では、チューブを互いの中心線に沿って局部接着することによってチューブを鋼板509に取り付けることができる。(図示されていない)第2の方法は、ブラケットをチューブの上面に、たとえば板のレセプタに緩く噛み合うブラケットに接着するまたは蝋付けすることによって、取り付けても良い。第3の方法では、チューブは、狭い領域またはタブで、チューブの下に曲げられたその板から上向きに曲げられるまたは打ち出されて、図5Eに示されるようにチューブを係合しても良い。図5Eは、チューブ102の一部を覆う鋼板509の一部を示している。鋼板509は、その中に切られた孔512を有している。タブ513は孔512の端から延び、プレート509の打ち出し511の下に曲げられている。
【0075】
ここで図6を参照すると、代替の方法が示されており、その方法では、スライディングレールは従来のように固定され、モジュール310は持ち上げられないし、コールドプレート101は動かされも曲げられもしない。モジュール310と関係する上側のコールドプレート101の間の小さなギャップは、熱伝導性物質から構成され、一端に細長いバルブ604を有する膨張可能なポーチ601で満たされている。空気または他の気体で満たされた圧縮性チューブ602は、細長いバルブ604に配置されている。膨張可能なポーチ601の残りは、熱伝導性流体で実質的に満たされている。
【0076】
モジュール310が冷却フレームワーク中にスライドする前に、膨張可能なポーチ601は、関連する棚の下の支持構造内またはモジュール310の端と重なるポーチ601の背面端でモジュール310の上面に直接的に配置される。モジュール310が然るべき位置にスライドされている間、またはその後、ポーチ601の端の細長いバルブ604は棚の背面でブロック605に対して圧縮される。細長いバルブ604は、モジュール310の背面、またはモジュール310とは独立に動作する(図示されていない)レバーによって圧縮される。
【0077】
圧縮は熱伝導性流体をポーチ601の中に流し込ませ、ポーチ601を膨張させ、コールドプレート101とモジュール310に対してポーチのサイドを押し付け、小さなギャップを埋める。もしギャップが、モジュール310またはレバーが動きの終端に達する前に埋められると、細長いバルブ604内の圧縮可能なチューブ602は収縮し、よって余分な流体を吸収する。
【0078】
代替として、コンプライアンスを与える細長いバルブ604の代わりに、ブロック605は、膨張可能なポーチ601内の流体にどれだけの力を印加し得るかを制限する(図示されていない)バネなどの他の手段によって要求されたコンプライアンスを与えるように設計されても良い。モジュール310とコールドプレート101の間のポーチ601の中の流体に力を加える他の方法、たとえば、圧縮可能なチューブ602の膨張などは、本明細書中に開示されていることを読んだ当業者には容易に認識可能であり、よって本開示の範囲内であると考えられる。
【0079】
特定の実施形態の例では、ポーチ601を満たす熱伝導性流体は、電気的に非伝導性で弱い粘性流体であり、ポーチに穴が開く、またはさもなければ破損しても、ポーチ601から容易には流れ出ないであろう。
【0080】
モジュール310が然るべき位置にあるとき、包含されている流体の圧力によってコーチ601をモジュール310とコールドプレート101の間に堅く収容し続けられる。モジュール310のあらゆる動作の始まり、またはモジュール310を圧縮しているレバーの開放は、ポーチ601中の流体の圧力を減らし、モジュール310が容易に取り外せるようにするだろう。
【0081】
代替として、ポーチ610は、従来の蓋の代わりに用いられても良く、それは別のやり方でモジュール310に取り付けられても良い。図7は、モジュール310中の複数の電子コンポーネントの熱界面702、704、712に直接接触する膨張可能なポート601を示している。
【0082】
上で与えられた記載では、モジュールは全般的に隣接するコールドプレートの下に配置され、コールドプレートと接触するために持ち上げられたが、水平コールドプレートの上、または垂直に搭載されたコールドプレートに並んでモジュールを配置することを含む、コールドプレートの近くへのモジュールのいかなる配置が、本開示の範囲内であると考えられる。(同一のサイズまたは複数のサイズの)1つ以上のモジュールはまた、同一のコールドプレートの対向するサイドに搭載されても良い。加えて、コールドプレートは、同一のコールドプレート上に複数のモジュールが搭載されても良いように、モジュールより大きくても良い。逆に、コールドプレートはモジュールより小さくても良い。
【0083】
図8に示されている実施形態の別の例では、平坦な熱パイプ801が第2のコールドプレートとして用いられる。平坦な熱パイプ801は、モジュール310のサイドに固定され、モジュール310の内部の構成要素およびサブアセンブリは、平坦な熱パイプ801に熱的に取り付けられている。モジュール310のサイドへの熱パイプ801の取り付けによって、または図7を参照して与えた、膨張可能なポート601に関する記載に類似の方法で蓋の代わりとして熱パイプ801を用いることによってのいずれかで、熱的な接続を生じさせることが可能である。平坦な熱パイプ801は、モジュール310が挿入されたとき、コールドプレート101に熱的に接触するモジュールのサイドを越えて広がった断面を含んでいる。
【0084】
平坦な熱パイプ801は、熱が取り出されるモジュールのサイドと同一の平面で第1のコールドプレートと接触するモジュール310を超えて、直線に延びても良い。代替として、熱パイプ801は、図8に示されているように、モジュール310の第2のサイドの周りに曲げられて、モジュール310の第1のサイドに直交して搭載されるコールドプレート101に熱的に接触するようにしても良い。屈曲は可撓性のバネとして作用し、それによって第1および第2のコールドプレートは、バネの作用によって印加される圧力によって熱的に接着される。(図示されていない)TIMは、第1および第2のコールドプレートの間に付けられる。
【0085】
モジュール310とコールドプレート101の表面の交差面は、上述の手段および方法をもってしても良好な熱的接触を形成するにはあまりにも不規則であり得る。熱伝導性シート物質としての従来のTIMは、熱的物質フィラーにより高度に圧縮可能でもなく、本明細書中に記載される力が加えられれば高度に圧縮可能であったとしても、高い熱伝導度を有しない。熱伝導性グリースは広い空間から流れ出るだろうし、使用の規定された範囲内に適用し、制限すること難しい。
【0086】
ここで図9を参照すると、第1のTIM911および熱伝導性グリース900を含む1つ以上の熱伝導性シートは高いコンプライアント熱的界面を提供する。熱伝導性グリースは、厚さが、アプリケーションに依存してこれより大きくても、小さくても、本明細書に記載されているように圧力が印加されると容易に流れるのに十分な厚さであれば良いが、約0.01インチ(近似的に0.254ミリメータ)の層内で、(直接的には図示されていない)隣接するコールドプレートに熱的に取り付けられる、モジュール310の上面に適用される。グリースが適用されない約2分の1インチ(近似的に12.7ミリメートル)のフレームは、モジュール310の上面の端の周りに残っている。下側に1つの接着性サイドを有する第1のTIMは、フレームを含む全領域に配置され、下面に熱伝導性グリース900を全面的に密封する。コールドプレートはモジュール300に係合されると、熱伝導性グリース900は、高く圧縮された領域から、熱的な真空に向かって流れ、これらの真空を充填し、高品質な熱的界面を形成する。
【0087】
実施形態の例では、熱伝導性グリース900の粘性は、20,000から200,000センチポアズ(20から200ニュートン秒/平方メートル)の範囲である。特定の実施形態の例では、熱伝導性グリース900の粘性は、名目上約100,000センチポアズ(100ニュートン秒/平方メートル)である。
【0088】
当業者は、本明細書に記載されるように、熱的界面は、モジュールの外側表面の冷却以上の応用を有することを認識するだろう。熱的界面は、いかなる2つの表面を熱的に結合するためにも用いられ得る。たとえば、冷却を必要とするモジュール内部の構成要素またはサブアセンブリは、別々にまたは加えて、そのような熱的界面を用いるモジュールの内側サイドに熱的に結合し得る。
【0089】
引き続き図9を参照すると、第2のTIM902を含む1つ以上の熱伝導性シートの追加の組が、冷却が必要なデバイス904の上のモジュール上部領域の下側に搭載されている。熱伝導性グリース901は、シートとモジュールの間に挿入されている。さらに、(図示されていない)孔が、熱伝導性グリース900、901を熱的に結合するためにモジュール上面にドリルで開けられていても良い。孔は、グリースがモジュールの上面側と下側の間を自由に流れることを許容し、より小さい接触領域への移動し、コールドプレートと内部構成要素の間の熱的接続および熱伝導性の改善をもたらす。代替として、グリースは、図6を参照しながら記述された膨張可能なポーチ601のような、密封されたポーチ内に包含されていても良い。
【0090】
加えて、再び図1Bを参照すると、1つ以上の平坦なチューブ102の間に存在する任意の空間は、余分なグリースが流れる余地を許容し、可能性として、グリースの厚さを減らし、それによってコールドプレート101とモジュール310の間の熱抵抗を最小に減らし、よって良好な熱的接触を保証する。
【0091】
本明細書では、様々な実施形態を記載してきたが、本発明の様々な形態の広い目的および範囲から逸脱することなしに、これらの実施形態に対する様々な変更および修正が可能であることは明らかであろう。したがって、明細書および図面は限定的な意味というではなく、例示としてみなされるべきであろう。明細書の一部をなす添付の図面は、例示として示されており、限定する目的で示されていない。発明の主題が実施される特定の実施形態を示している。図示されている実施形態は、当業者が本明細書に記載されている教示を実施することが可能なように十分に詳細に記載されている。他の実施形態が用いられ、そして図示されている実施形態から導かれてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的代用および変更が可能であり得る。“発明を実施するための形態”は、したがって、限定的な意味で捉えられるべきではなく、様々な実施形態の範囲は、添付のクレームとそれらのクレームに権利が与えられるものの均等物の全範囲によってのみ画定される。
【0092】
本発明の主題のそのような実施形態は、本明細書中では、独立にまたは集合的に、“発明”という用語で、単に簡便のため、およびもし1つ以上の発明が、実際に、開示されているなら、本出願の範囲を、どの一つの発明または発明の概念に自発的に限定しようとすることなく、参照され得る。よって、本明細書中で特定の実施形態が図示され、記載されてきたが、同一の目的の実現のために計画されたあらゆる形態が、図示された特定の実施形態に取って代わられても良いことが認識されよう。この開示は、様々な実施形態のいかなるそして全ての適合または変形をカバーすることが意図されている。上の実施形態の組み合わせ、および本明細書中で特に記載されていない他の実施形態は、上の記載を検討した当業者には明らかであろう。
【0093】
たとえば、特定の実施形態は様々な配列、大きさ、物質、およびシステムのトポロジーを記載する。そのような配列、大きさ、物質、およびトポロジーは、当業者が本開示の原理を理解することが可能となるように与えられている。よって、たとえば、多くの他の物質および配置が容易に用いられ得るし、相変わらず本開示の範囲内に属し得る。加えて、また、一方では、当業者は、本明細書中に与えた開示を読むことによって追加の実施形態が決定され得ることは理解するだろう。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子コンポーネントの冷却を提供するシステムであって、
1つ以上の前記電子コンポーネントに熱的に結合するように構成された1つ以上のコールドプレートであって、前記1つ以上のコールドプレートの各々は、冷却流体がその中を流れることを可能とするように構成された少なくとも1つの通路を有するコールドプレートと、
前記冷却流体の流入を可能とするために前記少なくとも1つの通路の第1の端に結合されている入力ヘッダと、
前記冷却流体の流出を可能とするために前記少なくとも1つの通路の第2の端に結合されている出力ヘッダと、
前記冷却流体を循環させるために前記入力ヘッダおよび前記出力ヘッダを外部システムに結合する結合機構と、
を含むシステム。
【請求項2】
さらに、
前記1つ以上のコールドプレートを支持する支持機構と、
前記1つ以上の電子コンポーネントを取り付け、前記電子コンポーネントの前記1つ以上を前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも1つに熱的に接触させるように構成された装着構造と、
を含む請求項1のシステム。
【請求項3】
さらに、前記電子コンポーネントの前記1つ以上を前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも1つに結合し、それらの間の熱移動を増加させるように構成された熱的界面物質を含む、請求項1のシステム。
【請求項4】
前記1つ以上のコールドプレートの前記少なくとも1つと前記1つ以上の電子コンポーネントに結合されている前記熱的界面物質との間の空間は、前記1つ以上の電子コンポーネントが支持構造に挿入されたときに、0.03インチと0.15インチの間である、請求項3のシステム。
【請求項5】
前記電子コンポーネントの前記1つ以上は、計算サーバ、データストレージ、スイッチ、ルータ、および電力変換ユニットを含む、請求項1のシステム。
【請求項6】
前記冷却流体から前記1つ以上の電子コンポーネントの結合されているものへの熱抵抗は、2℃/W/平方インチより小さい、請求項1のシステム。
【請求項7】
前記1つ以上のコールドプレートの各々は、平坦チューブから構成される、請求項1のシステム。
【請求項8】
前記1つ以上のコールドプレートの各々は、複数の平坦チューブから構成される、請求項1のシステム。
【請求項9】
前記複数の平坦チューブの端は、マニフォールド中で終端する、請求項8のシステム。
【請求項10】
さらに、装着されたコンポーネントと前記1つ以上のコールドプレートの関連するものとの間の漸増的分離を与え、それによっていかなる接着力も最小の力で超克するための装着手段を含む、請求項1のシステム。
【請求項11】
前記装着手段は、第一に、前記装着されたコンポーネントを支持構造にスライドし、次に、前記装着されたコンポーネントを関連するコールドプレートに対峙して配置するように構成されたスライダである、請求項10のシステム。
【請求項12】
前記1つ以上のコールドプレートは、前記電子コンポーネントの前記1つ以上のうちの結合されたものに向けてまたはそれから離れるように凸状平面を形成するために屈曲するように構成される、請求項1のシステム。
【請求項13】
前記1つ以上のコールドプレートは、前記屈曲の量を制御するための一体化されたレバーを有する取り付けられた鋼板を有する、請求項12のシステム。
【請求項14】
さらに、熱を前記電子コンポーネントの前記1つ以上から前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも1つに伝導させるための第2のコールドプレートとして作用する平坦な可撓性熱パイプを含む、請求項1のシステム。
【請求項15】
可撓性コールドプレートであって、
実質的に平面構造で互いに隣接して結合される複数のチューブであって、冷却液体がその中を流れることができるように構成されている複数のチューブと、
前記複数のチューブの端の第1の組を連結する第1のマニフォールドと、
前記複数のチューブの端の第2の組を連結する第2のマニフォールドであって、前記第1のマニフォールドおよび第2のマニフォールドが前記複数のチューブ内で前記冷却流体の循環を与えるために循環源に結合するように構成されている第2のマニフォールドと、
前記可撓性コールドプレートを曲げる手段と、
を含む可撓性コールドプレート。
【請求項16】
さらに、前記複数のチューブに結合された可撓性バネプレートを含み、前記可撓性バネプレートは前記可撓性コールドプレートを曲げるように構成されている、請求項15の可撓性コールドプレート。
【請求項17】
前記可撓性バネプレートは、前記可撓性コールドプレートを曲げるためにレバーとして作用する拡張部を与えるように形成されている、請求項16のコールドプレート。
【請求項18】
凸状表面が、前記可撓性コールドプレートを曲げることによって生成される、請求項15の可撓性コールドプレート。
【請求項19】
前記凸状表面の弧の最大深さは、前記可撓性コールドプレートの曲げられていない面から0.1インチから0.6インチの間である、請求項18の可撓性コールドプレート。
【請求項20】
さらに、熱伝導性グリースを封入する少なくとも2枚の熱伝導性物質のシートを含む、熱伝導性界面を含む、請求項15の可撓性コールドプレート。
【請求項21】
複数の電子装置モジュールを冷却する方法であって、
前記複数の電子装置モジュールの各々を、支持構造中の1つ以上のコールドプレートの少なくとも選択された1つに近接して配置することであって、前記複数の電子装置モジュールは各々、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つとの熱的接触を与えるように配置されることと、
前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つを、外部冷却システムに結合することと、
前記外部冷却システムと前記1つ以上のコールドプレートの内部通路との間に冷却流体を循環させること、
を含む方法。
【請求項22】
さらに、
前記複数の電子装置モジュールの各々を、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つに熱的に接触させることであって、
前記電子装置モジュールを、前記電子装置モジュールと前記コールドプレートの間で接触することなく、前記支持構造に水平方向に挿入することと、
前記電子装置モジュールまたは前記コールドプレートのいずれかを互いの方向に動かし、それによって、前記モジュールと前記コールドプレートを、スライド動作なしに互いに熱的に接触させることと、によって熱的に接触させること
を含む請求項21の方法。
【請求項23】
さらに、前記複数の電子装置モジュールの各々を、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つに漸増的に熱的に結合させ、それによって、前記モジュールと前記コールドプレートの間の余分な空気を放出すること、を含む請求項21の方法。
【請求項24】
さらに、熱伝導性流体で満たされた膨張可能なポーチを、前記複数の電子装置モジュールと前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つとの間に挿入すること、を含む請求項21の方法。
【請求項25】
さらに、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つの少なくとも一部を曲げて、前記複数の電子装置モジュールの少なくとも1つに熱的に接触させること、を含む請求項21の方法。
【請求項26】
電子モジュールを冷却する方法であって、
薄く可撓性のコールドプレートを前記電子モジュールに近接して取り付けることであって、前記コールドプレートはバネのような特性を有することと、
前記薄く可撓性のコールドプレートを曲げて、前記電子モジュールに向かって凸状表面を与えることと、
前記コールドプレートと前記電子モジュールを、前記凸状表面を徐々に平坦化することによって互いに熱的に接触させること、
を含む方法。
【請求項27】
さらに、熱的界面物質を前記電子モジュールと前記薄く可撓性のコールドプレートの間に配置すること、を含む請求項26の方法。
【請求項28】
電子コンポーネントの冷却を与えるシステムであって、
前記電子コンポーネントの少なくとも1つに装着するように構成された熱伝導性物質の少なくとも1枚のシートを含む熱伝導性界面と、
前記電子コンポーネントの少なくとも1つと前記熱伝導性界面との間に封入される熱伝導性グリースと、
を含むシステム。
【請求項29】
さらに、前記電子コンポーネントの1つ上に熱的に結合されるように構成される1つ以上のコールドプレートであって、冷却流体がその中を流れることができるようにする少なくとも1つの通路を有する前記1つ以上のコールドプレート、
を含む請求項28のシステム。
【請求項30】
前記熱伝導性グリースは、20から200ニュートン秒/平方メートルの範囲の粘性を有する、請求項28のシステム。
【請求項31】
前記熱伝導性グリースは、約100ニュートン秒/平方メートルの範囲の粘性を有する、請求項28のシステム。
【請求項1】
電子コンポーネントの冷却を提供するシステムであって、
1つ以上の前記電子コンポーネントに熱的に結合するように構成された1つ以上のコールドプレートであって、前記1つ以上のコールドプレートの各々は、冷却流体がその中を流れることを可能とするように構成された少なくとも1つの通路を有するコールドプレートと、
前記冷却流体の流入を可能とするために前記少なくとも1つの通路の第1の端に結合されている入力ヘッダと、
前記冷却流体の流出を可能とするために前記少なくとも1つの通路の第2の端に結合されている出力ヘッダと、
前記冷却流体を循環させるために前記入力ヘッダおよび前記出力ヘッダを外部システムに結合する結合機構と、
を含むシステム。
【請求項2】
さらに、
前記1つ以上のコールドプレートを支持する支持機構と、
前記1つ以上の電子コンポーネントを取り付け、前記電子コンポーネントの前記1つ以上を前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも1つに熱的に接触させるように構成された装着構造と、
を含む請求項1のシステム。
【請求項3】
さらに、前記電子コンポーネントの前記1つ以上を前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも1つに結合し、それらの間の熱移動を増加させるように構成された熱的界面物質を含む、請求項1のシステム。
【請求項4】
前記1つ以上のコールドプレートの前記少なくとも1つと前記1つ以上の電子コンポーネントに結合されている前記熱的界面物質との間の空間は、前記1つ以上の電子コンポーネントが支持構造に挿入されたときに、0.03インチと0.15インチの間である、請求項3のシステム。
【請求項5】
前記電子コンポーネントの前記1つ以上は、計算サーバ、データストレージ、スイッチ、ルータ、および電力変換ユニットを含む、請求項1のシステム。
【請求項6】
前記冷却流体から前記1つ以上の電子コンポーネントの結合されているものへの熱抵抗は、2℃/W/平方インチより小さい、請求項1のシステム。
【請求項7】
前記1つ以上のコールドプレートの各々は、平坦チューブから構成される、請求項1のシステム。
【請求項8】
前記1つ以上のコールドプレートの各々は、複数の平坦チューブから構成される、請求項1のシステム。
【請求項9】
前記複数の平坦チューブの端は、マニフォールド中で終端する、請求項8のシステム。
【請求項10】
さらに、装着されたコンポーネントと前記1つ以上のコールドプレートの関連するものとの間の漸増的分離を与え、それによっていかなる接着力も最小の力で超克するための装着手段を含む、請求項1のシステム。
【請求項11】
前記装着手段は、第一に、前記装着されたコンポーネントを支持構造にスライドし、次に、前記装着されたコンポーネントを関連するコールドプレートに対峙して配置するように構成されたスライダである、請求項10のシステム。
【請求項12】
前記1つ以上のコールドプレートは、前記電子コンポーネントの前記1つ以上のうちの結合されたものに向けてまたはそれから離れるように凸状平面を形成するために屈曲するように構成される、請求項1のシステム。
【請求項13】
前記1つ以上のコールドプレートは、前記屈曲の量を制御するための一体化されたレバーを有する取り付けられた鋼板を有する、請求項12のシステム。
【請求項14】
さらに、熱を前記電子コンポーネントの前記1つ以上から前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも1つに伝導させるための第2のコールドプレートとして作用する平坦な可撓性熱パイプを含む、請求項1のシステム。
【請求項15】
可撓性コールドプレートであって、
実質的に平面構造で互いに隣接して結合される複数のチューブであって、冷却液体がその中を流れることができるように構成されている複数のチューブと、
前記複数のチューブの端の第1の組を連結する第1のマニフォールドと、
前記複数のチューブの端の第2の組を連結する第2のマニフォールドであって、前記第1のマニフォールドおよび第2のマニフォールドが前記複数のチューブ内で前記冷却流体の循環を与えるために循環源に結合するように構成されている第2のマニフォールドと、
前記可撓性コールドプレートを曲げる手段と、
を含む可撓性コールドプレート。
【請求項16】
さらに、前記複数のチューブに結合された可撓性バネプレートを含み、前記可撓性バネプレートは前記可撓性コールドプレートを曲げるように構成されている、請求項15の可撓性コールドプレート。
【請求項17】
前記可撓性バネプレートは、前記可撓性コールドプレートを曲げるためにレバーとして作用する拡張部を与えるように形成されている、請求項16のコールドプレート。
【請求項18】
凸状表面が、前記可撓性コールドプレートを曲げることによって生成される、請求項15の可撓性コールドプレート。
【請求項19】
前記凸状表面の弧の最大深さは、前記可撓性コールドプレートの曲げられていない面から0.1インチから0.6インチの間である、請求項18の可撓性コールドプレート。
【請求項20】
さらに、熱伝導性グリースを封入する少なくとも2枚の熱伝導性物質のシートを含む、熱伝導性界面を含む、請求項15の可撓性コールドプレート。
【請求項21】
複数の電子装置モジュールを冷却する方法であって、
前記複数の電子装置モジュールの各々を、支持構造中の1つ以上のコールドプレートの少なくとも選択された1つに近接して配置することであって、前記複数の電子装置モジュールは各々、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つとの熱的接触を与えるように配置されることと、
前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つを、外部冷却システムに結合することと、
前記外部冷却システムと前記1つ以上のコールドプレートの内部通路との間に冷却流体を循環させること、
を含む方法。
【請求項22】
さらに、
前記複数の電子装置モジュールの各々を、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つに熱的に接触させることであって、
前記電子装置モジュールを、前記電子装置モジュールと前記コールドプレートの間で接触することなく、前記支持構造に水平方向に挿入することと、
前記電子装置モジュールまたは前記コールドプレートのいずれかを互いの方向に動かし、それによって、前記モジュールと前記コールドプレートを、スライド動作なしに互いに熱的に接触させることと、によって熱的に接触させること
を含む請求項21の方法。
【請求項23】
さらに、前記複数の電子装置モジュールの各々を、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つに漸増的に熱的に結合させ、それによって、前記モジュールと前記コールドプレートの間の余分な空気を放出すること、を含む請求項21の方法。
【請求項24】
さらに、熱伝導性流体で満たされた膨張可能なポーチを、前記複数の電子装置モジュールと前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つとの間に挿入すること、を含む請求項21の方法。
【請求項25】
さらに、前記1つ以上のコールドプレートの少なくとも前記選択された1つの少なくとも一部を曲げて、前記複数の電子装置モジュールの少なくとも1つに熱的に接触させること、を含む請求項21の方法。
【請求項26】
電子モジュールを冷却する方法であって、
薄く可撓性のコールドプレートを前記電子モジュールに近接して取り付けることであって、前記コールドプレートはバネのような特性を有することと、
前記薄く可撓性のコールドプレートを曲げて、前記電子モジュールに向かって凸状表面を与えることと、
前記コールドプレートと前記電子モジュールを、前記凸状表面を徐々に平坦化することによって互いに熱的に接触させること、
を含む方法。
【請求項27】
さらに、熱的界面物質を前記電子モジュールと前記薄く可撓性のコールドプレートの間に配置すること、を含む請求項26の方法。
【請求項28】
電子コンポーネントの冷却を与えるシステムであって、
前記電子コンポーネントの少なくとも1つに装着するように構成された熱伝導性物質の少なくとも1枚のシートを含む熱伝導性界面と、
前記電子コンポーネントの少なくとも1つと前記熱伝導性界面との間に封入される熱伝導性グリースと、
を含むシステム。
【請求項29】
さらに、前記電子コンポーネントの1つ上に熱的に結合されるように構成される1つ以上のコールドプレートであって、冷却流体がその中を流れることができるようにする少なくとも1つの通路を有する前記1つ以上のコールドプレート、
を含む請求項28のシステム。
【請求項30】
前記熱伝導性グリースは、20から200ニュートン秒/平方メートルの範囲の粘性を有する、請求項28のシステム。
【請求項31】
前記熱伝導性グリースは、約100ニュートン秒/平方メートルの範囲の粘性を有する、請求項28のシステム。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3A】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図3B】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3A】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図3B】
【公表番号】特表2011−509452(P2011−509452A)
【公表日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−539491(P2010−539491)
【出願日】平成20年12月19日(2008.12.19)
【国際出願番号】PCT/US2008/013880
【国際公開番号】WO2009/079012
【国際公開日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【出願人】(510171955)クラスタード システムズ カンパニー (2)
【氏名又は名称原語表記】CLUSTERED SYSTEMS COMPANY
【住所又は居所原語表記】522 San Benito Avenue,Menlo Park,California 94025,United States of America
【Fターム(参考)】
【公表日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年12月19日(2008.12.19)
【国際出願番号】PCT/US2008/013880
【国際公開番号】WO2009/079012
【国際公開日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【出願人】(510171955)クラスタード システムズ カンパニー (2)
【氏名又は名称原語表記】CLUSTERED SYSTEMS COMPANY
【住所又は居所原語表記】522 San Benito Avenue,Menlo Park,California 94025,United States of America
【Fターム(参考)】
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