(57)【要約】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。
2011509452.tif 000002
【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。
【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。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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