(57)【要約】  複数の電子機器ラックを収容するよう設計されたデータセンターを冷却するシステムにおいて、各機器ラックが少なくとも一台の電子機器を支持し、業界標準幅を備えており、このシステムは、前記複数の機器ラックそれぞれの幅の概ね半分の幅を備えたハウジングを含んだ少なくとも1つの冷却ラックを含む。このシステムは、それ自身に関連づけられた他の構成要素も更に含む。データセンターを冷却する方法も開示する。
2009524151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された複数の電子機器ラックであって、それぞれが業界標準幅を備えた複数の電子機器ラックを収納するよう設計された容積空間を備えたデータセンターを冷却するためのシステムで、
前記複数の機器ラックそれぞれの概ね半分の幅を備えたハウジングを含む少なくとも1つの冷却ラックと、
前記ハウジングに支持された冷却システム構成要素を含む、システム。
【請求項２】
冷やされた冷媒を前記少なくとも1つの冷却ラックに送出すると共に前記少なくとも1つの冷却ラックから熱せられた冷媒を受け取るよう適合された分配器と、前記少なくとも1つの冷却ラックを該分配器に接続するよう適合された流体連通システムとを更に含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記流体連通システムが撓みチューブ材料を含む、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
前記流体連通システムは前記撓みチューブ材料を支持する支持部材を更に含み、前記撓みチューブ材料は、前記少なくとも1つの冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む、請求項3に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも1つの冷却ラック及び前記分配器の動作を制御するコントローラを更に含む、請求項2に記載のシステム。
【請求項６】
前記冷却システム構成要素は、前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジング内に収納された熱交換器と、前記ハウジング内に取り外し可能に固定されるよう適合された少なくとも1つの送風機であって、該熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで該暖かい空気を冷却するよう構成された少なくとも1つの送風機とを含む、請求項5に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するため、前記コントローラに動作可能に結合された制御弁を更に含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記容積空間の環境条件を測定するため、前記コントローラに動作可能に結合されたモニタを更に含み、前記コントローラは、前記冷却システム構成要素の動作を、前記容積空間の前記環境条件に基づいて制御するよう構成されている、請求項5に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラが前記少なくとも1つの冷却ラック内部に配置されている、請求項5に記載のシステム。
【請求項１０】
前記分配器が冷やされた冷媒を前記複数の冷却ラックに送出すると共に、前記複数の冷却ラックから熱せられた冷媒を受け取るよう構成されている、請求項2に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも1つの冷却ラックに動作可能に結合されたコントローラを更に含み、該コントローラは、前記少なくとも1つの冷却ラックの冷却能力を求めるよう構成されている、請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
データセンターを冷却する方法であって、
複数の機器ラックを一列に配置する段階であって、各機器ラックは、少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合されると共に業界標準幅を備えた、配置する段階と、
前記複数の機器ラックのうち2つの間に冷却ラックを配置する段階であって、該冷却ラックが、冷却システムの構成要素を支持するよう適合されたハウジングを含み、該ハウジングが、前記複数の機器ラックの1つの概ね半分の幅を備えた、配置する段階と、
前記冷却ラックに冷媒を送出する段階とを含む、方法。
【請求項１３】
前記冷却ラックに送出される冷媒の流れを制御する段階を更に含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記データセンター内の環境条件及び前記冷却ラックの冷却能力の少なくとも一方を監視する段階を更に含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記一列の前記複数の機器ラックは、低温通路を前記複数の機器ラックの前に、高温通路を前記複数の機器ラックの後に形成するように配置され、前記方法は、前記高温通路から前記冷却ラックに空気を引き込む段階と、該引き込まれた空気を冷却する段階と、該冷却空気を前記低温通路に排出する段階とを更に含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
前記データセンター内に複数の冷却ラックを配置する段階を更に含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の冷却ラックの動作を制御する段階を更に含む、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記データセンター内の環境条件を監視する段階と、
前記複数ラックそれぞれの動作を、前記データセンター内の環境条件に基づいて選択的に制御する段階とを含む、請求項16に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された電子機器ラックであって、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えると共に業界標準幅を備えたハウジングを含んだ電子機器ラックを冷却するためのシステムで、
前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えたハウジングを含む冷却ラックであって、該冷却ラックの該ハウジングは前記機器ラックの概ね半分の幅を備え、該冷却ラックは前記機器ラックに隣接して配置されるよう作製且つ構成され、前記冷却ラックの側部を前記機器ラックの側部に隣接させ、前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部及び前記背部を概ね同一平面上に位置させる、冷却ラックと、
前記冷却ラックの前記ハウジングにより支持される冷却システム構成要素と、
前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記背部に取り付けられた後プレナムとを含み、
前記冷却ラックが前記空気を冷却するように、前記後プレナムが前記機器ラック内の空気を隔離する、システム。
【請求項２０】
前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部に取り付けられた前プレナムを更に含む、請求項19に記載のシステム。
【請求項２１】
前記冷却システムの構成要素は、暖かい空気を前記機器ラックの前記背部から前記冷却ラックの前記背部に前記後プレナムを介して引き込むよう適合されており、前記冷却システムの前記構成要素は、前記冷却ラックの前記背部へ送出された前記暖かい空気を冷却すると共に、前記冷却空気を前記冷却ラックの前記前部と前記機器ラックの前記前部とに送出するよう更に適合された、請求項20に記載のシステム。
【請求項２２】
冷やされた冷媒を前記冷却ラックに送出すると共に、熱せられた冷媒を前記冷却ラックから受け取るよう適合された分配器を更に含む、請求項19に記載のシステム。
【請求項２３】
前記冷却ラックを前記分配器に接続するよう適合された流体連通システムを更に含み、該流体連通システムが撓みチューブ材料を含む、請求項22に記載のシステム。
【請求項２４】
前記撓みチューブ材料は、前記少なくとも1つの冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む、請求項23に記載のシステム。
【請求項２５】
前記流体連通システムは撓みチューブ材料を支持する支持部材を更に含む、請求項23に記載のシステム。
【請求項２６】
前記冷却ラックの動作を制御するため、前記冷却ラックに動作可能に結合されたコントローラを更に含む、請求項19に記載のシステム。
【請求項２７】
前記冷却システム構成要素は、前記冷却ラックの前記ハウジング内に収納された熱交換器と、前記ハウジング内に取り外し可能に固定されるよう適合された少なくとも1つの送風機であって、前記コントローラの指揮下で該熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで、該暖かい空気を冷却するよう構成された少なくとも1つの送風機とを含む、請求項26に記載のシステム。
【請求項２８】
前記冷却ラックへの冷媒の流れを制御するため、前記コントローラに動作可能に結合された制御弁を更に含む、請求項26に記載のシステム。
【請求項２９】
前記容積空間の環境条件を測定するため、前記コントローラに動作可能に結合されたモニタを更に含み、前記コントローラは、前記少なくとも1つの冷却ラックの冷却能力を求めると共に前記モニタに該能力を表示するよう構成された、請求項26に記載のシステム。
【請求項３０】
少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された電子機器ラックであって、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えると共に業界標準幅を備えたハウジングを含んだ電子機器ラックを冷却するための方法で、
冷却ラックを前記機器ラックに隣接して配置する段階であって、該冷却ラックは、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えたハウジングを含み、該冷却ラックの該ハウジングは、冷却システムの構成要素を支持すると共に前記機器ラックの概ね半分の幅を備え、該冷却ラックは、前記機器ラックに隣接して配置されるよう作製且つ構成して、該冷却ラックの側部を前記機器ラックの側部に隣接させ、前記機器ラック及び該冷却ラックの前記前部及び前記背部を概ね同一平面上に位置させる、配置する段階と、
後プレナムを前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記背部に取り付ける段階と、
前記冷却ラックに冷媒を送出する段階とを含み、
前記冷却ラックが前記空気を冷やすように、前記前及び後プレナムは前記機器ラック内の空気を隔離するよう適合されている、方法。
【請求項３１】
前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部に前プレナムを取り付ける段階を更に含む、請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
前記冷却ラックに送出される冷媒の流れを制御する段階を更に含む、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記機器ラック内の空気の温度を監視する段階を更に含む、請求項32に記載の方法。
【請求項３４】
それぞれが一列に配置された複数の電子機器ラックであって、それぞれが少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された複数の電子機器ラックを収納するよう設計された容積空間を備えたデータセンターを冷却するためのシステムで、
複数の冷却ラックであって、それぞれがハウジングと該ハウジングに支持される冷却システム構成要素を含む、複数の冷却ラックと、
前記複数のラックの前記冷却システム構成要素に結合された流体連通システムであって、冷やされた冷媒を各冷却ラックの冷媒システム構成要素に供給すると共に、熱せられた冷媒を各冷却ラックの冷媒システム構成要素から排出するよう構成された、流体連通システムと、
各冷却ラックの動作を制御するため、前記複数の冷却ラックのそれぞれに結合された少なくとも1つのコントローラとを含み、
前記複数の冷却ラック及び前記流体連通システムは、前記データセンターの前記容積空間内で、冷却ラックを、一列の機器ラックの異なる位置に設置可能とするようモジュール式に構成された、システム。
【請求項３５】
冷やされた冷媒を前記複数の冷却ラックそれぞれに送出すると共に、熱せられた冷媒を前記複数の冷却ラックそれぞれから受け取るよう適合された分配器を更に含む、請求項34に記載のシステム。
【請求項３６】
前記流体連通システムは撓みチューブ材料を含み、該撓みチューブ材料は、前記複数の冷却ラックそれぞれに関して、前記冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む、請求項35に記載のシステム。
【請求項３７】
前記流体連通システムが撓みチューブ材料を支持する支持部材を更に含む、請求項36に記載のシステム。
【請求項３８】
前記冷却システム構成要素は、前記複数の冷却ラックそれぞれの前記ハウジング内に収納された熱交換器と、前記ハウジング内に取り外し可能に固定されるよう適合された少なくとも1つの送風機であって、該熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで、該暖かい空気を冷却するよう構成された少なくとも1つの送風機とを含む、請求項34に記載のシステム。
【請求項３９】
前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するため、前記コントローラに動作可能に結合された制御弁を更に含む、請求項34に記載のシステム。
【請求項４０】
前記容積空間の環境条件を測定するため、前記コントローラに動作可能に結合されたモニタを更に含む、請求項39に記載のシステム。
【請求項４１】
前記コントローラは、各冷却ラックの冷却能力を求めると共に前記モニタに該能力を表示するよう構成された、請求項40に記載のシステム。
【請求項４２】
前記コントローラは、前記複数の冷却ラックのいずれかに設けられた主コントローラである、請求項34に記載のシステム。
【請求項４３】
それぞれが少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された複数の電子機器ラックを収納するよう設計された容積空間を備えたデータセンターを冷却するためのキットであって、
ハウジングを含んだ少なくとも1つの冷却ラックと、
前記少なくとも１つの冷却ラックの前記ハウジング内に位置した熱交換器を含んだ冷却システムと、
前記少なくとも1つの冷却ラックの前記熱交換器に接続する撓みチューブ材料を含んだ流体連通システムとを含む、キット。
【請求項４４】
冷媒を撓みチューブ材料に分配するよう適合された少なくとも1つの分配器を更に含む、請求項43に記載のキット。
【請求項４５】
前記撓みチューブ材料は、前記少なくとも1つの冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む、請求項44に記載のキット。
【請求項４６】
前記少なくとも1つの分配器から前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するコントローラを更に含む、請求項44に記載のキット。
【請求項４７】
冷媒の流れを制御するため、前記コントローラに動作可能に結合された制御弁を更に含む、請求項46に記載のキット。
【請求項４８】
前記容積空間の環境条件を測定するため、前記コントローラに動作可能に結合されたモニタを更に含む、請求項46に記載のキット。
【請求項４９】
前記データセンター内で前記撓みチューブ材料を支持するために用いられる少なくとも1つの支持部材を更に含む、請求項43に記載のキット。
【請求項５０】
前記少なくとも1つの冷却ラックは、前記機器ラックの概ね半分の幅を備える、請求項43に記載のキット。
【請求項５１】
前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジングに取り外し可能に固定されるよう適合された少なくとも1つの送風機であって、前記熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで該暖かい空気を冷却するよう構成された少なくとも1つの送風機を更に含む、請求項43に記載のキット。
【請求項５２】
冷媒を冷却ユニットに供給すると共に冷却ユニットから排出するための流体連通システムであって、
撓みチューブ材料と、
それぞれが支持構造体に固定されると共に、前記撓みチューブ材料に取り外し可能に固定されるよう構成された複数の支持部材であって、それぞれが、第1部材と嵌め合い第2部材とを含み、該第1及び第2部材は、それらの間に前記撓みチューブ材料が配置された状態で互いに固定されるよう構成された複数の支持部材とを含む、流体連通システム。
【請求項５３】
各支持部材の前記第1及び第2部材は2つのフランジを備え、前記第1部材の該フランジは、前記第2部材の該フランジと係合すると共に前記第1部材を前記第2部材の該フランジに固定するよう適合されている、請求項52に記載の流体連通システム。
【請求項５４】
各支持部材の前記第1部材及び前記第2部材それぞれの各フランジは、回転防止ボス及びボス収容部を備え、この構成では、フランジの前記ボスは、嵌め合い部材のフランジのボス収容部内に収容されるよう適合されている、請求項53に記載の流体連通システム。
【請求項５５】
各支持部材は、別の支持部材に取り外し可能に固定されるよう適合されている、請求項52に記載の流体連通システム。
【請求項５６】
前記第1及び第2部材ぞれぞれは、表面と該表面に設けられた相互接続子とを備え、この構成では、前記第1部材の前記相互接続子は前記第2部材の嵌め合い相互接続子に取り外し可能に挿入されて、支持部材を別の支持部材に取り付ける、請求項55に記載の流体連通システム。
【請求項５７】
前記相互接続子はありつぎ連結器とありつぎ収容部の何れかとして構成できる、請求項56に記載の流体連通システム。
【請求項５８】
各支持部材は、支持棒に固定されるよう構成されている、請求項52に記載の流体連通システム。
【請求項５９】
前記流体連通システムは、冷やされた冷媒を前記撓みチューブ材料に送出すると共に、熱せられた冷媒を前記撓みチューブ材料から受け取るよう適合された分配器を更に含む、請求項52に記載の流体連通システム。
【請求項６０】
前記撓みチューブ材料は、ポリエチレンの内層と、アルミの中心層と、ポリエチレンの外層とを含む、請求項52に記載の流体連通システム。
【請求項６１】
前記撓みチューブ材料の周りに設けられた断熱層を更に含む、請求項52に記載の流体連通システム。
【請求項６２】
冷却ユニットと、冷やされた冷媒を該冷却ユニットに供給するよう適合された供給源と、を含むタイプの冷却システムの流体連通システムを設置する方法であって、
対向する2つの端部を備えた1本の撓みチューブ材料と前記撓みチューブ材料を支持する複数の支持部材とを含む流体連通システムを準備する段階と、
前記1本の撓みチューブ材料の一端を前記供給源に接続する段階と、
前記1本の撓みチューブ材料の他端を前記冷却ユニットに接続する段階と、
前記複数の支持部材を前記1本の撓みチューブ材料に取り外し可能に接続する段階と、
前記支持部材を構造体に取り付ける段階とを含む、方法。
【請求項６３】
断熱層を前記1本の撓みチューブ材料の周りに取り付ける段階を含む、請求項62に記載の方法。
【請求項６４】
前記複数の支持部材を前記1本の撓みチューブ材料に取り外し可能に接続する前記段階は、各支持部材に関して、該支持部材の第1及び第2の嵌め合い部材を前記撓みチューブ材料の周りに固定する段階を含む、請求項62に記載の方法。
【請求項６５】
該支持部材の第1及び第2の嵌め合い部材を前記撓みチューブ材料の周りに固定する前記段階は、前記第1及び第2部材を少なくとも1つのジップタイで結び付ける段階を含む、請求項64に記載の方法。
【請求項６６】
該支持部材の第1及び第2の嵌め合い部材を前記撓みチューブ材料の周りに固定する前記段階は、少なくとも1本のネジをネジ締めする段階を含む、請求項64に記載の方法。
【請求項６７】
流体連通システムを準備する前記段階は、対向する2つの端部と、前記冷却ユニットを前記供給源に接続するのに十分な連続的長さとを含む1本の撓みチューブ材料を含む、請求項62に記載の流体連通システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の幾つかの側面は、データ処理、ネットワーキング、及び電気通信装置を収納するのに用いられるラック及び筐体を含むデータセンターに関し、より詳細には、こうしたラック及び筐体に収納される機器の冷却に用いられる冷却システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ処理、ネットワーキング、及び電気通信装置などの電子機器を収納するための機器筐体又はラックが長年にわたって使用されてきた。こうしたラックは、機器室及び大型データセンターに加え小型の配線収納庫内で機器を収容し、配置するために用いられる。実施形態によっては、機器ラックを開放構成とすることができ、ラック筐体内に収納可能である。ただし、ラックの概念の中に筐体が含まれることもある。
【０００３】
過去数年にわたって、製造者を異にする標準ラックに搭載できるラック搭載可能機器の設計を可能とする多くの異なる規格が開発されてきた。標準的なラックは、典型的には、サーバやCPUなどの多数の電子機器ユニットをラック内部で搭載し垂直に積み重ねる前面搭載レールを含む。代表的な業界標準ラックは、高さが約6乃至6.5フィート、幅が約24インチ、奥行きが約40インチである。こうしたラックは一般的に「19インチ」ラックと呼ばれ、電子工業協会のEIA-310-D規格により定義されている。
【０００４】
19インチラックは、データセンター及び他の大型施設で広く使われている。インターネットの普及とともに、データセンターがこうしたラックを数百台を備えることも珍しくない。更に、コンピュータ機器及び特にコンピュータサーバ及びブレードのサイズが際限なく小さくなるにつれ、各ラックに搭載される電気装置の数も増え続けており、そうした機器の適切な冷却がますます懸念されている。
【０００５】
ラック搭載機器が発する熱は、機器構成要素の性能、信頼性、及び耐用寿命に悪影響を及ぼすことがある。特に、筐体に収納されているラック搭載機器は、動作時において筐体内部の発熱及び熱点の影響を被ることがある。ラックの機器が発生する熱の量は、動作時にラックの機器が消費する電力の量に依存する。更に、電子機器のユーザは、必要性が変化したり新たな必要性が生まれたりすると、ラックに搭載する構成要素を追加、除去、或いは再配置することもある。
【０００６】
従来から、幾つかの構成では、データセンターは、その周囲に配置された典型的には硬質パイプ製の固定ユニットである精密空調装置(「CRAC」)により冷却されてきた。これらCRACユニットはその前面から空気を取り入れ、データセンター室の天井に向けて冷却空気を放出する。他の実施形態では、CRACユニットはデータセンター室の天井近くから空気を取り入れ、冷却空気を上げ床の下方で放出して機器ラックの前面へ送り出す。一般に、こうしたCRACユニットは、室温の空気（概ね華氏72度）を取り入れ、冷たい空気(概ね華氏55度)を放出する。この冷たい空気はデータセンター室に吹き入れられ、機器ラックで或いはその付近で室温の空気と混合される。
【０００７】
このラック搭載機器は、ラックの前面すなわち吸気面に沿って空気を吸い込み、後にラックの後部すなわち排気面から排気する。CRAC式の空調システムに存在する1つの短所は、冷たい空気が室温の空気と混合されてしまうことであり、これは効率が良くない。理想的には、システムを可能な限り効率的にするため、且つ使用する床面積とエネルギーを最小限するために、許容最高温度の空気がCRACユニットに吸い込まれるべきであり、CRACユニットが発生する放出空気は室温より数度低くすべきである。更に、空気流の要件は、ラック搭載構成要素の様々な数及びタイプと、ラック及び筐体の様々な構成によって大きく変化しうる。
【０００８】
配管継手の破損可能性に関わるリスクによりデータセンターの天井に冷媒配管を固定するのは望ましくないため、データセンター室の中央又は中心に或いはその付近にCRACユニットを必要とする大型データセンターに関しては、CRACユニットへの冷媒送出は上げ床内に位置している必要がある。特に、従来のCRACユニットでは、ユニットの配管はかなりの切断と手作業による配管のハンダ付けを必要とする。漏れは珍しくなく、データセンターで水又は冷媒が漏れると、機器ラック内に収納されている機器が損傷する危険がある。更に、地震の力がパイプを振動させ、継手を損傷させることもありうる。少なくともこれらの理由で、データセンターの設計者及び運転員は、データセンター冷却のために頭上配管を考慮したがらない。
発明の概要
【０００９】
本発明の第1の様態は、複数の電子機器ラックを収納するよう設計された容積空間を備えたデータセンターを冷却するためのシステムに関し、該機器ラックそれぞれが、少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合され且つ業界標準幅を備える。前記システムは、前記複数の機器ラックそれぞれの概ね半分の幅を備えたハウジングを含む少なくとも1つの冷却ラックを含む。前記システムは、前記ハウジングに支持された冷却システム構成要素を更に含む。
【００１０】
前記システムの実施形態は、冷やされた冷媒を前記少なくとも1つの冷却ラックに送出すると共に、前記少なくとも1つの冷却ラックから熱せられた冷媒を受け取るよう適合された分配器を更に含むことができる。前記システムは、前記少なくとも1つの冷却ラックを前記分配器に接続するよう適合された流体連通システムを更に含む。一実施形態では、前記流体連通システムは、撓みチューブ材料と、該撓みチューブ材料を支持する支持部材とを含む。前記撓みチューブ材料は、前記少なくとも1つの冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む。前記システムは、前記少なくとも1つの冷却ラック及び前記分配器の動作を制御するコントローラを更に含むことができる。前記冷却システムは、前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジング内に収納された熱交換器を含むことができ、前記少なくとも1つの冷却ラックは、該熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで該暖かい空気を冷却するよう構成されている。前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するため、制御弁を前記コントローラに動作可能に結合してもよい。更に、前記容積空間の環境条件を測定するため、モニタを前記コントローラに動作可能に結合してもよい。ここでは、前記コントローラは、前記冷却システム構成要素の動作を、前記容積空間の前記環境条件に基づいて制御するよう構成されている。一実施形態では、前記コントローラは前記少なくとも1つの冷却ラック内部に配置できる。前記少なくとも1つの冷却ラックは複数の冷却ラックでもよい。前記分配器は冷やされた冷媒を前記複数の冷却ラックに送出し、熱せられた冷媒を前記複数の冷却ラックから受け取るように構成してよく、その際に前記コントローラは前記複数の冷却ラック及び前記分配器の動作を制御する。別の実施形態では、前記コントローラは、前記複数の冷却ラックのいずれかに設けられた主コントローラである。更に別の実施形態では、コントローラが、前記少なくとも1つの冷却ラックに動作可能に結合されており、該コントローラは、前記少なくとも1つの冷却ラックの冷却能力を求めるよう構成されている。前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジングは、前記ハウジングに接続されたキャスターであって、前記ハウジングを概ね水平面上で転がして運ぶキャスターを含むことができる。
【００１１】
本発明の第2の様態はデータセンターを冷却する方法に関する。前記方法は、複数の機器ラックを一列に配置する段階を含み、各機器ラックは、少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合されると共に業界標準幅を備える。前記方法は、前記複数の機器ラックのうち2つの間に冷却ラックを配置する段階を更に含む。前記冷却ラックは、冷却システムの構成要素を支持するよう適合されたハウジングを含み、該ハウジングは、前記複数の機器ラックの1つの概ね半分の幅を備える。前記方法は、前記冷却ラックに冷媒を送出する段階を更に含む。
【００１２】
前記方法の実施形態は、前記冷却ラックに送出される冷媒の流れを制御する段階を更に含む。前記方法は、前記データセンター内の環境条件を監視する段階と、前記冷却ラックの冷却能力を監視する段階とを更に含む。前記一列の前記複数の機器ラックは、低温通路を前記複数の機器ラックの前に、高温通路を前記複数の機器ラックの後に形成するように配置してもよい。前記方法は、前記高温通路から前記冷却ラックに空気を引き込む段階と、該引き込まれた空気を冷却する段階と、前記冷却空気を前記低温通路に排出する段階とを更に含む。一実施形態では、前記方法は、前記機器ラックから前記冷却ラックに空気を直接引き込む段階を更に含むことができる。前記複数の冷却ラックは前記データセンター内に配置できる。前記方法は、前記複数の冷却ラックの動作を制御する段階を更に含むことができる。更に、前記方法は、前記データセンター内の環境条件を監視する段階と、前記複数ラックそれぞれの動作を、前記データセンター内の環境条件に基づいて選択的に制御する段階とを含むことができる。
【００１３】
本発明の第3の様態は、少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された電子機器ラックを冷却するためのシステムに関し、該機器ラックは、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えたハウジングを含み、該ハウジングは業界標準幅を備える。前記システムは、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えたハウジングを含む冷却ラックを含み、該冷却ラックの該ハウジングは前記機器ラックの概ね半分の幅を備える。前記冷却ラックは、前記機器ラックに隣接して配置されるよう作製且つ構成して、前記冷却ラックの側部を前記機器ラックの側部に隣接させ、前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部及び前記背部を概ね同一平面上に位置させる。前記システムは、前記冷却ラックの前記ハウジングにより支持される冷却システム構成要素と、前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記背部に取り付けられた後プレナムとを更に含む。前記冷却ラックが前記空気を冷却するように、前記後プレナムは前記機器ラック内の空気を隔離するよう適合されている。
【００１４】
前記システムの実施形態は、前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部に取り付けられた前プレナムを更に含む。一実施形態では、前記冷却システムの構成要素は、暖かい空気を前記機器ラックの前記背部から前記冷却ラックの前記背部に前記後プレナムを介して引き込むよう適合されており、前記冷却システムの前記構成要素は、前記冷却ラックの前記背部へ送出された前記暖かい空気を冷却すると共に、前記冷却空気を前記冷却ラックの前記前部と前記機器ラックの前記前部とに送出するよう更に適合されている。前記システムは、冷やされた冷媒を前記冷却ラックに送出すると共に、熱せられた冷媒を前記冷却ラックから受け取るよう適合された分配器を更に含むことができる。更に、前記システムは、前記冷却ラックを前記分配器に接続するよう適合された流体連通システムを更に含むことができる。別の実施形態では、前記流体連通システムは撓みチューブ材料を含み、該撓みチューブ材料は、前記少なくとも1つの冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む。前記流体連通システムは、前記撓みチューブ材料を支持する支持部材を更に含むことができる。前記冷却ラックの動作を制御するため、コントローラが前記冷却ラックに動作可能に結合されている。冷却システム構成要素は、前記冷却ラックの前記ハウジング内に収納された熱交換器を含むことができ、該冷却ラックは、前記コントローラの指揮下で該熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで、該暖かい空気を冷却する。前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するため、制御弁を前記コントローラに動作可能に結合してもよい。更に、前記容積空間の環境条件を測定するため、モニタを前記コントローラに動作可能に結合してもよい。ここでは、前記コントローラは、前記冷却システム構成要素の動作を、前記容積空間の前記環境条件に基づいて制御するよう構成されている。一実施形態では、前記コントローラは前記少なくとも1つの冷却ラック内部に配置できる。前記少なくとも1つの冷却ラックは複数の冷却ラックでもよい。前記分配器は冷やされた冷媒を前記複数の冷却ラックに送出し、前記複数の冷却ラックから熱せられた冷媒を受け取るよう構成してよく、その際に前記コントローラは前記複数の冷却ラック及び前記分配器の動作を制御する。別の実施形態では、前記コントローラは、前記複数の冷却ラックのいずれかに設けられた主コントローラである。更に別の実施形態では、コントローラが、前記少なくとも1つの冷却ラックに動作可能に結合されており、該コントローラは、前記少なくとも1つの冷却ラックの冷却能力を求めるよう構成されている。前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジングは、前記ハウジングに接続されたキャスターであって、前記ハウジングを概ね水平面上で転がして運ぶキャスターを含むことができる。
【００１５】
本発明の第4の様態は、少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合された電子機器ラックを冷却するための方法に関し、該機器ラックは、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えたハウジングを含み、該ハウジングは業界標準幅を備える。前記方法は、冷却ラックを前記機器ラックに隣接して配置する段階を含み、該冷却ラックは、前部と、背部と、2つの側部と、底部と、上部とを備えたハウジングを含み、該冷却ラックの該ハウジングは、冷却システムの構成要素を支持すると共に前記機器ラックの概ね半分の幅を備える。前記冷却ラックは、前記機器ラックに隣接して配置されるよう作製且つ構成して、前記冷却ラックの側部を前記機器ラックの側部に隣接させ、前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部及び前記背部を概ね同一平面上に位置させる。前記方法は、後プレナムを前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記背部に取り付ける段階と、冷媒を前記冷却ラックに送出する段階とを更に含む。前記前及び後プレナムは、前記冷却ラックが前記空気を冷やすように前記機器ラック内の空気を隔離する。
【００１６】
前記方法の実施形態は、前記機器ラック及び前記冷却ラックの前記前部に取り付けられた前プレナムを更に含むことができる。前記方法は、前記冷却ラックに送出される冷媒の流れを制御する段階、及び／又は前記機器ラック内の空気の温度を監視する段階を更に含むことができる。
【００１７】
本発明の第5の様態は、複数の電子機器ラックを収納するよう設計された容積空間を備えたデータセンターを冷却するためのシステムに関し、該機器ラックそれぞれが、一列に配置されると共に少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合されたハウジングを備える。前記システムが複数の冷却ラックを含み、各冷却ラックがハウジングと該ハウジングに支持される冷却システム構成要素を含む。前記システムは、前記複数のラックの前記冷却システム構成要素に結合された流体連通システムを更に含む。前記流体連通システムは、冷やされた冷媒を各冷却ラックの冷媒システム構成要素に供給すると共に、熱せられた冷媒を各冷却ラックの冷媒システム構成要素から排出するよう構成されている。前記システムは、各冷却ラックの動作を制御するため、前記複数の冷却ラックのそれぞれに結合された少なくとも1つのコントローラを更に含む。前記複数の冷却ラック及び前記流体連通システムは、前記データセンターの前記容積空間内で、冷却ラックを、一列の機器ラックの異なる位置に設置可能とするようモジュール式に構成されている。
【００１８】
前記システムの実施形態は、冷やされた冷媒を前記複数の冷却ラックそれぞれに送出すると共に、熱せられた冷媒を前記複数の冷却ラックそれぞれから受け取るよう適合された分配器を更に含むことができ、前記流体連通システムは撓みチューブ材料を含む。前記撓みチューブ材料は、前記複数の冷却ラックそれぞれに関して、前記冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む。前記流体連通システムは、前記撓みチューブ材料を支持する支持部材を更に含む。前記冷却システムは、前記複数の冷却ラックそれぞれの前記ハウジング内に収納された熱交換器を含むことができ、前記複数の冷却ラックそれぞれは、該熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで該暖かい空気を冷却するよう構成されている。一実施形態では、前記システムは、前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するため、前記コントローラに動作可能に結合された制御弁を更に含む。前記システムは、前記容積空間の環境条件を測定するため、前記コントローラに動作可能に結合されたモニタを更に含むことができる。前記コントローラは、各冷却ラックの冷却能力を求めると共に前記モニタに該能力を表示するよう構成してもよい。前記コントローラは、前記複数の冷却ラックのいずれかの内部に配置してもよく、前記コントローラは、前記冷却ラックのいずれかに設けられた主コントローラである。前記複数の冷却ラックそれぞれの前記ハウジングは、前記ハウジングに接続されたキャスターであって、前記ハウジングを概ね水平面上で転がして運ぶキャスターを含む。
【００１９】
本発明の第6の様態は、複数の電子機器ラックを収納するよう設計された容積空間を備えたデータセンターを冷却するためのキットに関し、該機器ラックそれぞれが、少なくとも1台の電子機器を支持するよう適合されている。前記キットは、ハウジングを含む少なくとも1つの冷却ラックと、該少なくとも1つの冷却ラックの該ハウジング内に位置した熱交換器を含む冷却システムとを含む。前記キットは、前記少なくとも1つの冷却ラックの前記熱交換器に接続する撓みチューブ材料を含んだ流体連通システムを更に含む。
【００２０】
前記キットの実施形態は、冷媒を撓みチューブ材料に分配するよう適合された少なくとも1つの分配器を更に含むことができ、前記撓みチューブ材料は、前記少なくとも1つの冷却ラックと係合するよう適合された第1継手と、前記分配器と係合するよう適合された第2継手とを備えた少なくとも1本の撓みチューブ材料を含む。更に、前記キットは、前記少なくとも1つの分配器から前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するためのコントローラと、該コントローラに動作可能に結合された、冷媒の流れを制御するための制御弁とを含む。前記システムは、前記容積空間の環境条件を測定するため、前記コントローラに動作可能に結合されたモニタを更に含む。少なくとも1つの支持部材を用いて前記データセンター内で前記撓みチューブ材料を支持してもよい。前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジングは、前記ハウジングに接続されたキャスターであって、前記ハウジングを概ね水平面上で転がして運ぶキャスターを含むことができる。一実施形態では、前記少なくとも1つの冷却ラックは、前記機器ラックの概ね半分の幅を備える。少なくとも1つの送風機を設けてもよく、該少なくとも1つの送風機は、前記少なくとも1つの冷却ラックの前記ハウジングに取り外し可能に固定されるよう適合されていると共に、前記熱交換器を介して暖かい空気を引き込んで該暖かい空気を冷却するよう構成されている。
【００２１】
本発明の第7の様態は、データセンターのための冷却システムを設計する段階と、冷却ラック、撓みチューブ材料、及び該撓みチューブ材料を該冷却ラックに接続する継手を含んだ、該冷却システムの構成要素を選択する段階と、前記冷却システムの前記構成要素を梱包する段階とを含む方法に関する。
【００２２】
前記方法の実施形態は、前記冷却システムの前記梱包した構成要素を発送する段階、及び／又は前記冷却システムを設置する段階を含むことができる。一実施形態では、前記冷却システムの構成要素を選択する前記段階は、冷媒を分配するよう適合された分配器を選択する段階、前記分配器から前記少なくとも1つの冷却ラックへの冷媒の流れを制御するコントローラを選択する段階、及び／又は前記データセンター内で前記撓みチューブ材料を支持するのに用いられる支持部材を選択する段階を更に含む。
【００２３】
本発明の第8の様態は、冷媒を冷却ユニットに供給すると共に冷却ユニットから排出するための流体連通システムに関する。前記流体連通システムは撓みチューブ材料と複数の支持部材とを含む。各支持部材は、支持構造体に固定されると共に前記撓みチューブ材料に取り外し可能に固定されるよう構成されている。各支持部材は第1部材と嵌め合い第2部材とを含み、該第1及び第2部材は、それらの間に前記撓みチューブ材料が配置された状態で互いに固定されるよう構成されている。
【００２４】
前記流体連通システムの実施形態は、各支持部材が2本の撓みチューブ材料を固定するように構成することを含む。各支持部材の前記第1及び第2部材は2つのフランジを備えることができ、前記第1部材の該フランジは、前記第2部材の該フランジと係合すると共に前記第1部材を前記第2部材の該フランジに固定するよう適合されている。各支持部材の前記第1部材及び前記第2部材それぞれの各フランジは、回転防止ボス及びボス収容部を備えることができる。この構成では、フランジの前記ボスは、嵌め合い部材のフランジのボス収容部内に収容されるよう適合されている。各支持部材は、別の支持部材に取り外し可能に固定されるよう適合できる。前記第1及び第2部材ぞれぞれは、表面と該表面に設けられた相互接続子とを備えることができる。この構成では、前記第1部材の前記相互接続子は前記第2部材の嵌め合い相互接続子に取り外し可能に挿入されて、支持部材を別の支持部材に取り付ける。前記相互接続子は、ありつぎ連結器とありつぎ収容部の何れかとして構成でき、それぞれの支持部材は支持棒に固定されるよう構成できる。前記流体連通システムは、冷やされた冷媒を前記撓みチューブ材料に送出すると共に、熱せられた冷媒を前記撓みチューブ材料から受け取るよう適合された分配器を更に含むことができる。前記撓みチューブ材料は、ポリエチレンの内層と、アルミの中心層と、ポリエチレンの外層とを含む。断熱材層を前記撓みチューブ材料の周りに設けてもよい。
【００２５】
本発明の第9の側面は、冷却システムの流体連通システムを設置する方法に関し、該冷却システムは、冷却ユニットと冷やされた冷媒を該冷却ユニットに供給するよう適合された供給源とを含むタイプのものである。前記方法は、対向する2つの端部を備えた1本の撓みチューブ材料と前記撓みチューブ材料を支持する複数の支持部材とを含む流体連通システムを準備する段階と、前記1本の撓みチューブ材料の一端を前記供給源に接続する段階と、前記1本の撓みチューブ材料の他端を前記冷却ユニットに接続する段階と、前記複数の支持部材を前記1本の撓みチューブ材料に取り外し可能に接続する段階と、前記支持部材を構造体に取り付ける段階とを含む。
【００２６】
前記方法の実施形態は、断熱層を前記1本の撓みチューブ材料の周りに取り付ける段階を含むことができる。一実施形態では、前記複数の支持部材を前記1本の撓みチューブ材料に取り外し可能に接続する前記段階は、各支持部材に関して、該支持部材の第1及び第2の嵌め合い部材を前記撓みチューブ材料の周りに固定する段階を含む。該支持部材の第1及び第2の嵌め合い部材を前記撓みチューブ材料の周りに固定する前記段階は、前記第1及び第2部材を少なくとも1つのジップタイで結び付ける段階か、これら部材を少なくとも1本のネジを用いて互いにネジ締めする段階を含むことができる。別の実施形態では、前記流体連通システムは、対向する2つの端部と前記冷却ユニットを前記供給源に接続するのに十分な連続的長さとを含む1本の撓みチューブ材料を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、以下の記載で説明し図面で示した構成の細部や構成要素の配置に限定されるものではない。本発明はそれ以外の実施形態も可能であり、様々な様態で実施又は実行できる。また、本明細書で使用する語句及び用語は説明目的であり、限定的に考慮されるべきではない。「含む」、「包含する」、「備える」、「収容する」、「伴う」、及び本明細書でのそれらの変形は、それらの目的語となる部材とその等価物や付加的部材も含むことを意図している。
【００２８】
本発明の少なくとも1つの実施形態は、データセンターの機器筐体又はラック内に収納された電子機器を冷却するよう選択的に構成可能なモジュール式冷却システムに関する。本明細書では、「筐体」及び「ラック」は、電子機器を支持するよう設計された装置を指すものとする。こうした冷却システムは、データセンター内で局所冷却を行うため、必要に応じて1つ又は複数の冷却ラックを使用できる。具体的には、データセンターをより効率的に冷却するため、多数の冷却ラックを機器ラックの列内に点在させてもよい。電子機器が発生する暖かい空気の循環路は大きく減少し、そのためデータセンター内の熱い空気と冷たい空気とがほとんど混じり合わなくなる。
【００２９】
データセンターは、幾つかの例では、その内部において複数列で配置された数百台の電子機器ラックを収容するよう設計されている。こうした複数列の機器ラックは、低温通路と高温通路が存在するように配置される。低温通路からは、一般に電子機器に作業を行う場所である筐体の前部に手が届く。高温通路からは、機器ラックの背部に手が届く。必要性が変化するにつれ、データセンターの機能要件に従って機器ラックの数も増減する。本発明の少なくとも1つの実施形態はモジュール式で且つ拡張性があり、こうした変化する必要性に対処するよう設計されたキットの形式としてもよい。また、比較的大型のデータセンターがこうした冷却システムの意図した用途として説明されているが、上述のように、本発明のシステムは拡張可能であって、より小型の部屋ではより小さな規模で使用すればよい。
【００３０】
一実施形態では、冷却システムは複数の冷却ラックを含むことができ、これら冷却ラックそれぞれが、この冷却システムの構成要素を支持するよう適合されたハウジングを備えている。例えば、この冷却システムの構成要素は分配器に接続された熱交換器を含むことができ、この分配器は冷媒を熱交換器に送出し、熱せられた冷媒を熱交換器から戻す。送風機を設けて空気を熱交換器に通過させてもよい。冷却ラックは1列の機器ラックに配置でき、高温通路からデータセンター内の熱い空気を取り入れ、例えばその空気を周囲温度より僅かに低い温度まで冷却するよう構成できる。この構成では、熱い空気を室温空気と混合して暖かい混合物を得るという非効率性はない。又、この構成は、データセンターの空気調和装置による潜在冷却(原語：latent
cooling)も減少するので、加湿の必要性も減少する。
【００３１】
幾つかの実施形態では、冷却ラックは標準サイズである19インチ機器ラックの半分の幅、例えば12インチとすることができ、この冷却ラックは、特に暖房及び冷房に関する訓練又は専門知識を持たないデータセンターの従業員が数分間で機器ラックの列に挿入できるようモジュラー式にしてよい。この冷却ラックの構成要素及び冷却システム全体は、このシステムを設置する人物が特別な工具を必要としないよう、キットの形式で提供してもよい。各冷却ラックにはシステムの容量、流量、冷媒と空気導入口及び放出口温度、並びに差圧を感知し、表示する機能が備わっているので、この冷却システムのモジュール性のおかげで、ユーザは各冷却ラックの位置を最適化できる。従って、この冷却システムは、データセンターにおける効率と使用度を最大とするため採用し、配置転換できる。
【００３２】
ここで図面を参照すると、特に図1では、10で典型的なデータセンターの一部を示した。図示したように、データセンター10は、床面12、それぞれ14で示した複数の壁面、及び天井16を含む。データセンター10は、それぞれを18で示した複数の機器ラックを収納するよう設計されている。一実施形態では、各機器ラック18は、2004年11月17日付けで提出され、「機器筐体キット及び組み付け方法(EQUIPMENT
ENCLOSURE KIT AND ASSEMBLY METHOD)」と題した米国特許出願第10/990,927号に開示された教示に従って構成されているが、これは本発明の譲受人が所有するものであり、引用して本明細書に援用する。.更に、図1には特に示されていないが、機器ラック18間のケーブル布線は、米国特許第6,967,283号に開示されているラックの屋根に含まれたケーブル分配溝を用いて実施できる。この米国特許は本発明の譲受人に譲渡されており、ここに引用して援用する。
【００３３】
特に、図1Aを参照すると、機器ラック18は、データ処理、ネットワーキング、及び電気通信装置のような電子構成要素を支持するよう適合されたフレームすなわちハウジング20を含む。このハウジングは、前部22、背部24、側部26、28、底部30、及び上部32を含む。各機器ラック18の前面22は、当該機器ラック内部に手が届くように前扉34を含む。ロック36を設けて、機器ラック18の内部及びラックに収納された機器に手が届かないようにしてもよい。機器ラック18の側部26及び28は、ラックの内部を囲む側部を覆うように構成された少なくとも1つのパネル38を含むことができる。図1に示されていないが、機器ラック18の背部24も、その背部から機器ラック18の内部に手が届くように少なくとも1つのパネル又は後扉を含む。幾つかの実施形態では、前扉及び後扉だけでなく側部及び後パネルは、例えば機器ラックの内外部に空気を流動させるため、穴あき薄板金から作製してもよい。或いは、これらパネルは中実の材料製としてもよい。
【００３４】
機器ラック18はモジュール式の構成で、例えばデータセンター列内で定位置に転がして入れたり、出したりするよう構成されている。キャスター40を各機器ラック18の底部に固定して、ラックをデータセンターの床面上で転がして運ぶことができる。一旦、定位置に運べば、平準足42を展開して、機器ラック18を列内の定位置で安定して床に設置できる。こうした機器ラック18に使用されるキャスター40と平準足42の一例が、米国特許出願第10/990,927号に詳細に開示されている。
【００３５】
一旦定位置に置けば、電子機器は機器ラック18の内部に位置決めできる。例えば、こうした機器は、機器ラック18の内部に固定された棚に置いてもよい。図1には示されていないが、電気及びデータ通信を実現するケーブルは、開口部が形成された機器ラック18の上部32或いは機器ラックの開放上部からカバー(又は米国特許第6,967,283号に記載された「屋根」)を介して設ければよい。この実施形態では、これらケーブルはラックの屋根に沿って架設するか、上述のケーブル分配溝に布設してもよい。別の実施形態では、これらケーブルは上げ床内に布設し、機器ラック18の底部を介して電子機器に接続してもよい。何れの構成でも、電力及び通信線を機器ラック18まで配線する。
【００３６】
図1を更に参照すると、上述のように、データセンター10では、冷えた空気が低温通路Cからラック内に吸い込まれ、暖かい或いは熱い空気がラックから高温通路Hに放出されるように複数列の機器ラックが構成されている。例示目的のみだが、機器ラック18は図1において2列で配置されており、近い列の機器ラックの前面22は図1に示したように前方向に配置されていて、遠い列の機器ラックの背部24は図1に示したように後ろ方向に配置されている。しかし、上述のように、典型的なデータセンターには多数列の機器ラック18が配置されるが、これら列は、機器ラックの前面が互いに対向して低温通路を画定でき、機器ラックの背部が互いに対向して高温通路を画定できる。
【００３７】
データセンター10内の発熱及び熱点に対処するため、又データセンター内の気候調節問題一般に対処するため、一実施形態ではモジュール式冷却システムを提供する。図1に示したように、冷却システムは、データセンター10内に配置され、それぞれを50で示した複数の冷却ラックを備えている。図示したように、データセンター10には、2つの機器ラック18毎に1つの冷却ラック50が存在するような配置となっている。しかし、通常の技能を備えた当業者であれば、本開示の利点を利用することによって、データセンターの環境条件によっては、データセンター10内にこれより多い或いは少ない冷却ラック50を設けてもよいことは理解すべきである。幾つかの実施形態では、冷却ラックの集中度及び位置は、データセンター内の最も高温のラックの位置に基づき、或いはデータセンター情報管理システムにより収集且つ分析された情報に基づいて調節すればよい。
【００３８】
データセンター10は、例えば冷却機ユニットのような後に詳述する適切な供給源から冷媒(例えば、水、グリコール水溶液、又はR134A及びR410A冷媒のような冷却液)を送出し、戻す冷媒導入口52及び冷媒放出口54を備えるのが好ましい。具体的に、冷媒導入口52は、冷やされた又は冷却冷媒をデータセンター10まで送出するよう適合されており、一方、冷媒放出口54は熱せられた冷媒をデータセンターから放出するよう適合されている。導入口52及び放出口54は、56で示したマニホルドすなわち分配器と流体連通している。図1Bを参照すると、分配器56はデータセンター10内に配置する筐体58を含む。冷媒導入口52及び放出口54並びに分配器56の構成は図2を参照して後述する。上述のように、筐体58は機器ラック18と類似の構成としてもよい。分配器56は冷やされた冷媒を分配し、各冷却ラック50から熱せられた冷媒を受け取るよう設計されている。幾つかの実施形態では、分配器56を好都合にデータセンター10内に配置してもよく、他の実施形態では、データセンターの外部に配置してもよい。その位置決めを容易にするため、分配器56の筐体58には、機器ラック18のキャスター40と平準足42に類似したキャスター60と平準足62を設けてもよい。図1は、データセンター10の機器ラック18付近に配置された分配器56と冷却ラック50を図示している。
【００３９】
幾つかの実施形態では、分配器をデータセンター10内で固定してもよいことは理解できるはずである。例えば、分配器を壁面14又はデータセンター10内部又は外部の他の面(例えば天井16など)に取り付けてもよい。可動分配器56を設けることで、本発明の冷却システムは様々な形状及びサイズの部屋や様々な冷却要件の部屋に対応できる。更に、多数の冷却ラックに対応するため、或いは、例えば強い冷却を必要とする状況では、1つ以上の分配器56を大型のデータ室に設けてもよいことにも注目されたい。
【００４０】
分配器56は、それぞれを64で示した複数の撓みチューブすなわちチューブ材料に接続されており、各冷却ラック50に対して2本の撓みチューブ64が設けられている。撓みチューブ材料64は屈曲させたり、データセンター10の構造に合致するように加工させたりできる。典型的には、撓みチューブ材料64は、データセンター10の壁部14及び天井16に形状的に合致させられる程度に柔軟である必要がある。図示したように、66でそれぞれ示した適切な継手が、撓みチューブ材料64の端部を分配器56と対応する冷却ラック50とに結合している。それぞれの撓みチューブ64は、当該チューブを分配器56及び冷却ラック50に周知の方法で連結するのに用いられるクリンプ終端部を備えており、連結の際に、継手６６は当該撓みチューブの終端部を所定位置に固定する。一実施形態では、これら継手は、ミネソタ州アップルバレー所在のWirsbo社が販売するタイプの継手でよい。コネクタ及び継手は、ＮPT1インチコネクタにより分配器56に結合され、押し潰し又はクリンプ結合によって撓みチューブ材料64に結合されている。この結合には特別な工具が必要となることがある。
【００４１】
上述のように、撓みチューブ材料64は、データセンター室の設計レイアウトに基づいて特定の長さに予め切断しておくことができる。或いは、撓みチューブ材料64は現場で特定の長さに切断してもよい。撓みチューブ材料64を固定するために支持部材68などの支持部材や、90度クランプ70や45度クランプ72などのクランプが設けられている。図示したように、支持部材68は撓みチューブ材料を天井から支え、90度クランプ70と45度クランプ72(図1には示されていないが、図13に示した)を用いて撓みチューブ材料64をデータセンター10の壁面又は他の適切な構造体に接続できる。支持部材68は、各冷却ラック50の導入及び放出撓みチューブ材料64を互いに接続して均一で整った外観を呈するよう設計されている。支持部材68は、天井に沿った撓みチューブ材料64の大きな直線区画に用いてもよい。
【００４２】
図2に示したように、分配器56は、本発明の分野では冷却機とも呼ばれる熱交換器74と流体連通している。一実施形態では、熱交換器74はデータセンター10の外に設けられている。具体的には、図1に示した冷媒放出口54と流体連通した管路76(図1の放出口54に対応する)を設けて、熱せられた流体をポンプ78に送出し、このポンプが熱せられた流体を熱交換器74に送出する。バルブ80が管路76とポンプ78との間に配置されている。熱せられた冷媒は熱交換器74内で冷却され、冷却された冷媒がポンプ78によって管路82を介し別のバルブ84を通過して分配器56に戻される。バルブ80、84を管路76、82に設けることで、分配器56と熱交換器74との間の流体の流れを制御する。一実施形態では、熱交換器74は、当該冷却システムで使用される冷媒と熱接触する冷水(概ね華氏45度)を供給するよう適合されている。
【００４３】
分配器56は、冷媒を任意の数の冷却ラック50へ供給し、任意の数の冷却ラック50から受け取るよう設計できる。例えば、図2では分配器56が、12の冷却ラック50に冷媒を分配することが示されている。図示したように、分配器56内のそれぞれの導入口及び排出口を対応する冷却ラック50に接続するための流体連通システムを設けてもよい。分配器56は、冷却した冷媒の冷却ラック50への流れを制御且つ監視するための制御バルブ86を含む。同様に、分配器56は、熱せられた冷媒の冷却ラック50からの流れを制御且つ監視するための別の制御バルブ88も含む。具体的には、各冷却ラックに関して、制御バルブ86、88は冷やされた冷媒の当該冷却ラックへの送出と、暖かい冷媒の当該冷却ラックからの受け取りを独立して制御するように構成されている。この構成では、上述した機能を達成するために多数の制御バルブを導入してもよい。
【００４４】
図示したように、各冷却ラック50に関して2つの撓みチューブ64が設けられ、うち一本が冷やされた冷媒を対応する冷却ラックに送出し、一本が熱せられた冷媒を対応する冷却ラックから排出する。一実施形態では、この冷却システムの流体連通システムは撓みチューブ材料64を含み、上述したようにこのチューブ材料64は所定の長さで提供できる。この撓みチューブ材料は、適切なポリマー又はその他の柔軟性材料製のものでよい。一実施形態では、こうした撓みチューブ材料は、ミネソタ州アップルバレー所在のWirsbo社から部品番号D1251000で購入できる。幾つかの実施形態では、この撓みチューブ材料は、直径約1インチで、ポリエチレンの内層と、アルミの中心層と、ポリエチレンの外層とを含む。別の実施形態では、断熱層を撓みチューブ材料64の外側に設けてもよい。この断熱層は、1乃至0.5インチ厚のエチレン‐プロピレン三量体発泡体などの、撓みチューブ材料を断熱且つ保護するよう設計された任意適切な材料製とすればよい。一実施形態では、この撓みチューブ材料は断熱層の円環内に挿入できる。
【００４５】
コントローラ90を用いてこの冷却システムの動作、特に幾つかの実施形態では冷却ラック及び／又は分配器56の動作を制御できる。分配器56については、このコントローラはその動作を制御するように構成してもよいし、しなくてもよい。コントローラと通信していないときは、分配器56は冷却ラックの指揮下で動作する。一実施形態では、コントローラ90はこの冷却システム専用の装置としてもよい。別の実施形態では、コントローラ90は、統合データセンター制御及び監視システムの一部として設けてもよい。更に別の実施形態では、各冷却ラック50は、他の冷却ラックのコントローラ90aと通信した冷却ラックに設けられたコントローラ90aにより独立して動作可能としてもよい。この実施形態(すなわち、各冷却ラックがコントローラ90aにより独立して制御するように構成されている)では、各コントローラユニット90aは、Philipsの16ビットXAマイクロプロセッサを含むことができる。この構成にも関わらず、コントローラは、データセンター10内の冷却ラック50の独立動作を制御するように設計される。従って、「コントローラ」又は「コントローラユニット」という用語はコントローラ90及び／又はコントローラユニット90aを指すことがある。
【００４６】
例えば、このコントローラは、データセンター内に配置された特定の冷却ラックの冷却失敗又は不良を識別し、更に、動作不良の冷却ラック近くに位置した1つ又は複数の冷却ラックの冷却能力を増大させるよう構成できる。別の実施形態では、1つの冷却ラックは主又はマスタユニットとして動作でき、他の冷却ラックは主ユニットの制御下で動作する従属ユニットとして動作する。この実施形態では、主ユニットはデータセンター運転員が操作して、冷却システム全体を制御できる。例えば、コントローラは、機器ラックから情報を受け取って各機器ラックにより消費される電力の量を求めるように構成できる。この情報を用いて、コントローラは、機器ラックにより消費されるエネルギーに基づいて冷却システムに配置された幾つかの冷却ラックの冷却能力を増大させるように構成してもよい。
【００４７】
図1を継続して参照し、更に図1Cを参照すると、各冷却ラック50は、機器ラック18のハウジング20と類似の構造で作製できるハウジング92を含む。機器ラック18及び分配器56と同様に、ハウジング92は、垂直及び水平支持部材で作製されたフレームにより画定された前部94、背部96、2つの側部98、100、底部102、及び上部104を備えた長方形の構造体である。後に詳述するように、冷却ラック50は冷却機器を収容するよう構成されており、手持ち工具のみの助けで輸送又は貯蔵できるよう便利に分解、取り外ししてよい。
【００４８】
図1に示したように、一実施形態では、冷却ラック50のハウジング92の幅は、機器ラック18の幅の概ね半分である。上述のように、典型的な19インチラックは概ね24インチの幅を備えている。従って、冷却ラック50のハウジング92の幅は概ね12インチである。このサイズ設定により、データセンター10の配置を設定する人物は、単一の冷却ラック50又は複数の冷却ラック50を複数機器ラック18の間に配置でき、同時に複数列の間で均一な間隔を維持できる。このように幅がより狭いことで少ない空間しか占有しないし、冷却ラックのモジュール性と可動性と相まって、冷却ラックを2つの機器ラック間に容易に拡張可能な様態で都合よく配置できる。
【００４９】
図1Cを参照すると、冷却ラック50のハウジング92の前部94は、フレームに適切に固定された前パネル106を含む。前パネル106によって、データセンター10の運転員は冷却ラック50の内部に手が届く。冷却ラック50は、ハウジング92のフレームに取り付け可能で、冷却ラック50の側部98、100を覆う側部パネル100を含む。しかし、冷却ラック50は典型的には2つの機器ラック18の間に配置されているので、側部パネル108を含める必要は無い。同様に、ハウジング92は、冷却ラック50の背部96を覆う後パネル(図示しない)を更に含んでもよい。一実施形態では、前パネル、側部パネル、及び後パネルは、例えば適切なネジによって冷却ラック50のフレームに適切に固定できる。別の実施形態では、手で操作可能な留め具、例えばつまみネジ又は直角回転留め具(原語：quarter-turn
fasteners)などを使用してパネルをフレームに取り付けてもよい。図3に示したように、冷却ラック50のハウジング92は、冷却システムの構成要素を収納するための空間をこの冷却ラックの内部に確保する。幾つかの実施形態では、前パネル106は、冷却ラック50のハウジング92のフレームに蝶番で取り付けられる扉を含むことができる。こうした冷却システムの部材及び構成は、冷却システムの説明を進める中でより詳細に記載する。
【００５０】
冷却ラック50はモジュール式の構成で、例えばデータセンター10の1列内で2つの機器ラック18間の定位置に転がして入れたり、出したりするように構成されている。キャスター110を冷却ラック50のハウジング92の底部に固定して、当該冷却ラックをデータセンター10の床面に沿って転がして運ぶことができる。一旦定位置まで運べば、平準足112を展開して、冷却ラック50を列内の定位置で安定して床に設置できる。機器ラック18及び分配器56と同様に、キャスター110及び平準足112並びにそれらの冷却ラックのハウジング92への取り付けは、米国特許出願第10/990,927号に詳細に開示されている。別の実施形態では、冷却ラックのハウジングは、データセンター内でクレーン又は他の吊り上げ装置で冷却ラックを持ち上げ且つ配置可能となるようにアイボルトを使って製作してもよい。
【００５１】
一実施形態では、機器及び冷却ラック18、50の前部22、92は低温通路に隣接し、ラックの背部24、96は高温通路に隣接するように配置されている。そのモジュール性と可動性により、冷却ラック50は、例えば高温通路に隣接した地点など、データセンター10内で気候調節を必要とする冷却箇所において特に効率的となる。この構成により、データセンター運転員が必要に応じて冷却ラック50を追加或いは除去する際に、冷却ラック50はデータセンター10の冷却及び気候調節を行うための構成単位として使用可能となる。従って、冷却ラック50は、従来の冷却システム及び方法に比べて遙かに優れた拡張性をもたらすことができる。更に、動作可能な冷却ラックを迅速且つ容易に提供して、動作不良となった冷却ラックと交換できる。
【００５２】
図示したように、冷却ラック50のハウジング92の前部は、それぞれを114で示した多数の可変速度送風機(例えば8台)を備え、これら送風機は、矢印Ａで示したように濾過空気を冷却ラックの背部96から冷却ラック50の前面94まで引き込む。一実施形態では、送風機114は、4つのネジのみを取り外し且つ送風機を冷却ラック50のハウジング92に形成された収容部(図示しない)から摺動取り出しすれば取り除くことができるように、冷却ラック50のハウジング92内で組み付け且つ配線すればよい。各送風機114に供給される電力は、ブラインドメイト(原語：blindmate
)コネクタなどの適切なコネクタで接続、切り離しすればよい。送風機114は、それらの低電圧要件と収容部及びブラインドメイト・コネクタから容易に除去可能であることから「ホットスワップ可能」である。更に、コントローラ90は、各送風機114の動作を監視して送風機の電力消費変化に基づいて当該送風機の動作不良を予測するよう構成してもよい。
【００５３】
更に、冷却ラック50のハウジング92には熱交換器116も設けられている。熱交換器116はフィンを備えた少なくとも1つのコイルを含み、冷却ラック50内で角度を付けて位置決めされている。特に、熱交換器116は、冷却ラック50のハウジング92を通過する空気流の方向(矢印Aに平行)に対して概ね直角に配置されており、同時に熱交換器116は、ハウジング92の前部94及び背部96に平行な理論垂直平面に対して僅かに角度付けられて、より大量の高温空気に対処するため熱交換器の表面を大きくしている。この構成により、熱い空気は冷却ラック50の背部を介して引き込まれ、熱交換器116を通過して熱い空気の温度を下げる。上述のように、冷却ラック50はその背部が高温通路に隣接するように配置できる。従って、冷却ラックの背部を介して引き込まれる空気はデータセンター10内の周囲空気と比較すると高温である。送風機114は、熱交換器116からの冷えた空気を冷却ラック50の前部94に送風する。一実施形態では、冷却ラックは30kWまでの冷却能力がある。
【００５４】
図3及び4に示したように、冷やされた冷媒は管路118により熱交換器116に供給され、熱せられた冷媒は管路120により熱交換器から排出される。図示したように、管路118、120は、ハウジング92の上部付近に位置した継手66により撓みチューブ材料64に結合されている。撓みチューブ材料64は、継手66によって分配器56に上述の方法で結合されている。冷却ラック50に入る冷やされた冷媒は、冷えた冷媒の冷却ラック50への送出を制御するために設けられた二方弁124と流量計126とを通過する。二方弁124及び流量計126は、本明細書では合わせて制御弁と呼ぶこともある。一実施形態では、コントローラとネットワーク管理システムの構成によるが、流量計126は、撓みチューブ材料64を通過する冷媒の流動を測定するためにコントローラ90aに動作可能に接続されている。本発明の実施形態の冷却ラックは、冷媒の流量をコントローラ90aに知らせるために流量計126を利用する。
【００５５】
一実施形態では、流量計126により、コントローラ90aはそれ自身が得た情報に基づいて冷却ラック50の動作の能力を計算できる。冷やされた冷媒は、流量計126を通過すると、熱交換器116の上コイル116A及び下コイル116Bまで流れる。冷やされた冷媒は、送風機114によって熱交換器116を通過して引き込まれる熱い空気により加熱される。冷却ラックの能力の計算は、本システムの説明を続ける中で図5を参照して後述する。
【００５６】
一旦加熱されると、冷媒は熱交換器116から管路120を介して帰り供給流(原語：return feed )として三方混合弁128まで送出される。図4に最も明確に示したように、冷やされた冷媒の一部は、二方で直角回転のバイパス遮断ボール弁(原語：a
two-way, quarter turn, by-pass, shut off ball valve )130によって管路118から三方混合弁128まで分流することができる。図示したように、遮断ボール弁130は三方混合弁128のバイパス線132に取り付けることができ、遮断ボール弁130を遮断することで、二方制御が好ましい使用例では三方混合弁に二方制御を実行するという効果が得られる。一実施形態では、冷却ラック50に入る冷やされた冷媒は概ね華氏45度である。冷却ラック50を出る熱せられた冷媒は概ね華氏55度である。
【００５７】
上述の三方弁を二方弁に変更できることで、この構成では負荷平衡の問題に関連したリスクを伴わずに冷却ラック50を分配器56から任意距離に配置できる。例えば、第1冷却ラックが分配器から概ね10フィート離れて配置されており、第2冷却ラックが分配器から概ね120フィート離れて配置されている場合、第2冷却ラックに送出される冷媒よりも第1冷却ラックに送出される冷媒の圧力降下が低いため、第1冷却ラックは分配器により分配されている冷媒の大部分を受け取るはずである。三方弁が三方モードとなっている時は、第1冷却ラックは必要とする冷媒を主回路に送り、残りの冷媒はバイパス回路を通過する。第1冷却ラックが冷媒の大部分をバイパスする一方、第2冷却ラックは必要な冷媒の概ね80%しか受け取らないこともありうる。三方弁を二方モードに変換することで、第1冷却ラックは必要とする冷媒のみを取り込み、残りの冷媒が第2ラック又は他の遠隔ユニットまで流れることを保証する。
【００５８】
図示したように、凝結パン134を冷却ラック50の底部に設けて、熱交換器116の上及び下コイル116A、116Bからの凝結を捕捉してもよい。ポンプ136を設けてパン134から凝結水をくみ上げてもよい。図示しないが、冷却ラック50は凝結パン134に一対のフロートスイッチを用いて凝結発生率を特定する。体積変化が下スイッチから上スイッチの起動まで一定であり、これら2つの事象間の時間変動を用いれば、凝結発生率を特定できる。冷却能力は、(1)空気の温度変化(体感能力(原語：sensible
capacity))と、(2)空気中の湿度変化(潜在能力)という2つの要因に基づいて評価される。凝結は空気からどれだけの水蒸気が取り除かれたかの尺度であり、従って、凝結発生率を知ることで、ユニットの潜在能力を測定できる。更に、上レベルスイッチが凝結ポンプ動作を開始し、下レベルスイッチが凝結ポンプ動作を停止することで、これらフロートスイッチはポンプ136の制御を促進できる。一実施形態では、凝結ポンプ136を除いて、冷却ラック50全体が直流成分を使用する。
【００５９】
冷却ラックのハウジングは図面において機器ラックの半分の幅であるとして示したが、冷却ラックは任意所望の構成にサイズ設定してよい。業界標準幅の半分の幅を備える冷却ラックを提供することで、冷却ラックの拡張性が向上する。しかし、例えば、ハウジングを機器ラックのハウジングと同一幅として構成することも考慮する。こうした実施形態では、冷却ラックは、冷却ラックの冷却能力を向上させる冷却システム構成要素を用いて構成できる。この構成はデータセンター内の熱点に使用することが望ましい。
【００６０】
図5を参照すると、コントローラ90(コントローラユニット90aを含む)は、当該コントローラが得る環境パラメータに基づいて冷却システムの動作を制御するよう適合されている。一実施形態では、コントローラ90は、カン(CAN)バスを介して互いと通信すると共に複数の冷却ラック50内に設けられた複数コントローラユニット90aのみからなるものとする。他の実施形態では、これらコントローラユニット90aの動作を制御する単一のマスタコントローラを設けてもよい。図1に示したように、各冷却ラック50には、コントローラ90aに動作可能に接続された表示アセンブリ138が設けられている。表示アセンブリ138は、冷却ラックにおけるデータセンターの温度及び湿度と、冷却ラックに入る空気と出る空気の温度と、冷却ラックに入る冷媒と出る冷媒の温度と、冷却ラックに入る冷媒の流量と、冷却ラックの冷却能力とを含むがそれに限定されないデータ室の環境条件を表示するよう適合されている。そうした情報を得るための適切なモニタ及び／又はゲージを設けてもよい。代替的には、或いは上述の実施形態に加え、環境条件は、統合データセンター制御及び監視システムを備えたユニット上に表示してもよい。
【００６１】
図5に示したように、データセンター10の温度などの環境条件の変化は、各冷却ラック50に流入出する冷媒の温度を含む入力の変化を引き起こす。コントローラ90a(及び／又はコントローラ90)に与えられる付加的入力には、冷媒(例えば水)の既知の値に加え、流量計126を介して冷却ラック50に入る冷媒の流量を含む。全伝熱は冷媒の温度及び冷媒の流量に基づいて求めればよく、これは流量を冷媒密度と、冷媒の比熱と、冷媒の放出口温度と導入口温度との差で乗算することで計算する。この伝熱計算はコントローラ90aにより行われ、冷却ラックの流量計126を介して冷却ラックに送出される冷媒の量が計算されるようにする。更に、コントローラ90aは、各冷却ラック50の負荷容量を実時間で計算するためのユーザ入力を可能とするよう構成してもよい。得られた値は最大可能冷却能力と比較することで、冷却システムの予備冷却能力を評価できる。
【００６２】
例えば、冷却ラック50の総冷却能力は次の式から求めることができる。
【００６３】
（数1）
総冷却能力＝定数×流量×(温度out−温度in)
式1では、流量はガロン/分(GPM)であり、定数は501である。この結果に基づいて、一時間当たりのイギリス熱単位での総正味冷却能力は次の式から求めることができる。
【００６４】
（数2）
総正味冷却能力＝総冷却能力−送風機熱
式2は体感冷却能力に潜在冷却能力を加えることでも求められる。
【００６５】
図6及び7に示したように、表示アセンブリ138は、例えばデータセンターの温度及び湿度、各冷却ラックに入る空気と出る空気の温度、各冷却ラックに入る冷媒と出る冷媒の温度、及びこうした冷却ラックに入る冷媒の流量などの環境条件を表示するための液晶表示器を備えた表示装置140を含む。表示装置140には複数の制御ボタン及び状態表示灯も設けられており、運転員による冷却システムの動作制御を可能とする。図7に示したように、表示アセンブリ138は、冷却ラックの前パネル106に形成された開口部内に、密封パッキン142及び取り付けブラケット144によって固定されている。これらパッキンとブラケットでは、ネジ(図示しない)を用いて表示アセンブリ138を開口部内で前パネル106に固定できる。
【００６６】
図8を参照すると、上述のように、それぞれ68で示した多くの支持部材を設けて撓みチューブ材料64を天井から固定できる。幾つかの実施形態では、撓みチューブ材料64は分配器56を出て、データセンターの天井に向けて設けられている。天井16に達すると、撓みチューブ材料64は、対応する冷却ラック50に向かって天井に沿って概ね水平に曲げられている。冷却ラック50の上の地点で、撓みチューブ材料64は冷却ラック50に向かって降下し、チューブ材料64は冷却ラック50と天井との間で吊り下げられる格好となる。本発明の支持部材68及びクランプ70、72は、撓みチューブ材料64を支持且つ案内し、チューブ材料の曲がりを方向付けるよう設計されている。図8に最も明確に示したように、支持部材は撓みチューブ材料64を吊り下げるよう設計されている。支持部材68は、撓みチューブ材料64の比較的長く直線区間ではその撓みチューブ材料を固定するためにも使用できる。一実施形態では、支持部材68及びクランプ70、72は高分子材料から成形でき、2つの部材から形成して撓みチューブ材料64(断熱層が設けられている場合はそれも含む)の周囲を締め付ける。別の実施形態では、支持部材68及びクランプ70、72は任意適切な金属又は合金製としてもよい。
【００６７】
図8では、撓みチューブ材料64を、天井又はI形鋼180又は他の構造体のような他の支持構造体から、それぞれの冷却ラック50に向かって垂らす或いは吊り下げるために主として使用される支持部材68が示されている。図示したように、支持部材68は、冷却ラック50への2本の撓みチューブ64を互いに隣接して保持するよう設計されており、撓みチューブ64は、撓みチューブ64を冷却ラック50に接続する継手66と位置合わせされるようになっている。支持部材68及びクランプ70、72の構成の利点は、工具を必要とせずに組み付け可能な点である。
【００６８】
図9を参照すると、支持部材68は、両方の撓みチューブ64(図8)を並んだ位置関係で保持するよう構成された2つの部材68a、68bを含む。各部材68a、68bは、並んだ位置関係にある撓みチューブ材料64(断熱層が設けられている場合はそれも含む)の2本の管路をぴったり覆う形状の壁部182を含む。フランジ184、186が壁部182の対向端部に設けられている。図示したように、フランジ186は、他方のフランジに形成された収容部190に収容されるボス188を含む。支持部材の撓みチューブ材料を覆う部分を締め付けると、ボス188が収容部190に収容され、支持部材68が撓みチューブ材料64を覆う締め付け位置で保持される。部材68a、68bの壁182のサイズは、撓みチューブ材料がその間に余裕を持って嵌り、撓みチューブ材料及び／又は(設けられている場合は)断熱層を潰したり変形させたりするのを防止するように設定されている。撓みチューブ材料64を覆うように位置決めした後は、一実施形態では、ジップタイ192を使ってこれら部材を撓みチューブ材料の周りに固定する。他の実施形態では、ネジ194を図9に示した様態で使用してもよい。
【００６９】
図10及び11に示したように、支持部材68は積み重ねた状態で配置して、3本以上の撓みチューブ(図示しない)を合わせて保持できる。この構成では、各支持部材68の部材68a及び68bには、他の支持部材に取り外し可能に取り付けできるように適合された相互接続子196、198が形成されている。部材68a及び68bそれぞれは、図9に示す様態で当該部材の壁182に両方の相互接続子196、198を備えている。この構成では、一方の部材68bの相互接続子196が他方の部材68aの嵌め合い相互接続子198に取り外し可能に挿入されて、支持部材68を別の支持部材68に取り付ける。一実施形態では、相互接続子196、１98はありつぎ連結器とありつぎ収容部の何れかとして構成してもよい。更に、各支持部材68は、I形鋼180のような支持構造体に適切に固定される支持棒200に固定するよう構成できる。又、支持棒200は、支持部材68が上述の積み重ね配置された時に、図示した互いの位置に対して摺動してしまうのを防止する。
【００７０】
図8を再度参照すると、支持部材68は支持棒200により支えられて、撓みチューブ材料64をそれぞれの冷却ラックまで配管する。支持部材68には、ネジ式棒200を内部に通すようサイズ設定した中央開口部202(図9)が形成されている。それぞれ204で示したナットがネジ式棒200の下端に設けられていて、支持部材68を支持する。図8は各支持棒200が2つの支持部材68を備えていることを示しているが、データセンターの要件及び／又は各支持棒の負荷制約条件によって、支持棒はこれより多い又は少ない支持部材を固定してもよいことは理解すべきである。図示したように、各支持棒はその上端にI形鋼180又は他の構造体に固定するよう構成されたクランプ機構26を備えている。クランプ機構26はI形鋼180のフランジを把持するよう構成されている。
【００７１】
図12及び13は、データセンター内で撓みチューブ材料64を固定するのに使用するクランプ70、72をそれぞれ示す。図12は上述した90度クランプ70を示す。クランプ68と同様に、クランプ70は、互いに係合してその間に撓みチューブ材料64を固定する2つの支持部材70A及び70Bを含む。ジップタイ又はネジ(図示しない)を収容する多数の開口部(番号付けしていない)を設けて、クランプ70を例えば壁14に取り付ける。更に、一対のサムターン締め具146を設けて、クランプ70を壁14又は他の適切な構造体に取り付ける前に2つの部材70A及び70Bを互いに固定できる。クランプ70を使うのは、撓みチューブ材料64の方向を概ね90度転換する時である。同様に、撓みチューブ材料64を概ね45度で向きを変える時にクランプ72(図13を参照)を使うことができる。図13に示したように、クランプ72も2つの部材72A、72Bとして形成できる。クランプが撓みチューブ材料64の向きを変えるこの角度以外は、45度クランプ72は90度クランプと同一構成である。もちろん、このクランプは、撓みチューブ材料64を例えば15度や30度など任意の旋回半径で向きを変えるよう設計できる。
【００７２】
撓みチューブ材料64、支持部材68、及びクランプ70、72は、隣接する機器ラック18及び冷却ラック50の間に設けられるケーブル溝(図示しない)と組み合わせて使用してもよい。特に、ケーブル溝ブリッジは、冷却ラック50への物理的な取り付けを必要としない成形金属要素である。一実施形態では、撓みチューブ材料は、ケーブル溝内に布設でき、クランプは撓みチューブ材料をケーブル溝に固定するよう適合できる。更に、電力及び電気通信もこのケーブル溝に配置してよい。この構成では、ケーブル溝が冷却ラック50の上を越えるブリッジの役目を果たすと共に隣接する2つの機器ラックに接続し、冷却ラック50をその列から摺動して出し入れしてデータセンター10の別の場所まで移動できるようにする。
【００７３】
図1及び2を再び参照すると、動作時には、暖かい濾過空気が各冷却ラック50に吸い込まれる。この時点で、空気温度が測定される。次に、この暖かい空気が熱交換器116を通過するが、熱交換器116はこの空気から熱を吸収し、冷却する。この時点で、空気温度を再度サンプリングする。送風機114は、冷却された空気を冷却ラック50の前部94を介して送出する。送風機114は、冷却ラックを通過する空気流を操作するため個別に制御できる。前及び後プレナムを用いる場合は後プレナムの加圧を防止するため、冷却ラック50における差圧を測定する。これについては後述する。同時に、冷媒(例えば水)が各冷却ラック50に入り、更に、この冷媒の温度が測定される。冷媒は二方弁124に入り、その流れを絞り、幾つかの場合では遮断ボール弁130に向けて送出される。分流されない冷媒は熱交換器116を通過し、熱交換器116はそこを通過する暖かい空気から熱を吸収する。次に冷媒は三方混合弁128に入り、冷却ラック50を出る冷媒の流量を計る別の流量計(図示しない)を通過できる。この時点で、冷媒の温度を測定する。これら空気、冷媒、及び流量データを用いて冷却ラック50の動作及び能力を計算する。
【００７４】
ここで図14及び15を参照すると、本発明の別の実施形態による一冷却システムを150で示した。上述のように、各機器ラック18は大量の熱を発生することがある。特定の機器ラック18の冷却を意図した冷却ラック50を設けるのが望ましいことがある。冷却システム150は後述する様態で単一の冷却ラック50を冷却するよう設計されている。
【００７５】
冷却システム150は前及び後プレナムを含み、それぞれ152、154で示した。図示したように、プレナム152、154は、それぞれ機器及び冷却ラック18、50の前部22、94及び背部24、96に取り付けるよう適合されている。この構成では、機器ラック18の前及び後扉と冷却ラック50の前及び後パネル(又は扉)を外した後で、機器ラック及び冷却ラックが互いに並んだ位置関係に配置される。各プレナム152、154はそれぞれフレーム156、158と、それぞれ160で示した透明インサートを含む。各インサート160は、フレーム156又は158の対応する開口部内に嵌り込むようサイズ設定されている。前プレナム152は、機器及び冷却ラック18、50のための前扉162、164を含み、これら前扉は、機器ラック18の前扉34及び冷却ラック18の前パネル106とその構造がほぼ同一である。同様に、後プレナム154は後扉又はパネル166、168を含む。
【００７６】
この構成では、プレナム152、154は機器ラック18及び冷却ラック50内の空気を捕捉し、機器ラックと冷却ラックとの間に隔離環境を形成して、熱せられた空気が機器ラック18の背部から後プレナム154を介して冷却ラック50の背部に直接流れるようにする。熱せられた空気は、次に冷却ラック50の送風機114によって熱交換器116を通過して吸い込まれ、この空気は所望の温度まで冷却される。すると、送風機114は冷却された空気を前プレナム152と機器ラック18の前面22へ送出する。するとこの冷却された空気は、機器ラック18内に収容された電子機器を通過して取り込まれ、これら電子機器を冷却する。図15に示したように、プレナム152、154のフレーム156、158は、機器ラック18と冷却ラック50との間に延伸して、インサート160がフレームにより構成される開口部内に選択的に配置される。更に、プレナム152、154の外部に配置されたインサート160は選択的に除去して、データセンター10から空気を機器ラック18及び／又は冷却ラック50に導入してもよい。更に、インサート又は他の空気流装置をプレナムのフレームの前及び後扉に含めてもよい。
【００７７】
従って、プレナム152、154は、機器ラック(例えばラック18)及び冷却ラック(例えば冷却ラック50)と組み合わせて動作することで、最大冷却予測性、能力、及び効率を実現するよう設計されたモジュール式システムとなる。後プレナム154を追加することで、電子機器から排出される空気が冷却ラックを強制的に通過させられる。この構成は、機器ラックから排出される暖かい空気が機器ラックの前面へ送出される前に冷却されることを保証する。又、前プレナム152を追加することで、空気が更に閉じこめられ、機器及び冷却ラックが発生した音が減衰する。更に、前及び後プレナムを使用するときは、機器ラック及び冷却ラック内の空気流の釣り合いをとることができ、何れかのプレナム又は機器ラック若しくは冷却ラックの加圧又は減圧を防止する。
【００７８】
本発明の実施形態による冷却システムはモジュール式で拡張性があり、データセンター10の冷却システムの設計者は個別の構成要素を選択可能である。具体的には、データセンター10内に配置された電子機器及びこうした機器に必要な最適動作条件によるが、設計者はこのデータセンターに合わせて最適化され、カスタマイズされた冷却システムを設計できる。設計者は、冷媒を分散するよう適合された1つ又は複数の分配器56と、1つ又は複数の冷却ラック50と、(単数又は複数の)分配器を冷却ラックに接続する撓みチューブ材料64と、撓みチューブ材料を支持又は固定するための複数の支持部材68及びクランプ70、72と、分配器から冷却ラックへの冷媒流を制御するためのコントローラ90(各冷却ラック50内に設けられたコントローラユニット90aを含む)と、冷媒流を制御するための制御バルブ(例えば、二方弁124及び流量計126)とを含むが、それには限定されないこうした冷却システムのための構成要素を選択する。構成要素の選択に当たっては、撓みチューブ材料の長さ、上述した1インチ径とは異なってもよいチューブ材料径、及びクランプの数及びタイプを計算できる。好適な一実施形態では、冷却ラック50及び分配器56の室内での位置は、コンピュータ支援設計ツールを用いて決定できる。2005年4月7日付けで提出された「施設の電力及び冷却を管理するための方法及びシステム(METHODS
AND SYSTEMS FOR MANAGING FACILITY POWER AND COOLING)」と題した米国特許出願第11/120,137号及び2005年9月22日付けで提出された「施設の電力及び冷却を管理するための方法及びシステム(METHODS
AND SYSTEMS FOR MANAGING FACILITY POWER AND COOLING)」と題した米国特許仮出願第60/719,356号を参照する。これらは本願の譲受人に譲渡されており、その内容はここに引用して本開示の援用する。これら出願は、概して、データセンターを設計し、当該データセンターに含まれる機器を管理するためのシステム及び方法を開示している。
【００７９】
一旦、データセンター10の冷却システムが設計され、この冷却システムの構成要素が選択されれば、冷却システムの構成要素は梱包して、製造又は配送施設からデータセンターへ出荷される。冷却システムの構成要素が受け取られると、データセンター10内で組み付け、設置できる。特に、分配器56は冷却機74などの冷却源に接続される。冷却ラック50は、データセンター10内の機器ラック18の間か、他の適切な場所に選択的に配置される。撓みチューブ材料64は、継手66、支持部材68、及びクランプ70、72を補助として用いて分配器56を冷却ラック50に接続するために提供されている。冷却ラック50及び分配器56を、電源(図示しない)及びコントローラ90に適切に接続して設置を完了する。
【００８０】
これら冷却ラックは上述のタイプでよい。上述のように、撓みチューブ材料64は出荷前に予め切断しておくか、この時点で適切な長さに切断してもよい。或いは、撓みチューブ材料64は概ね適切な長さに予め切断し、予期しない変更に備えて追加の長さの撓みチューブ材料も含めてもよい。分配器56と冷却ラック50を所定位置に取り付けたら、取り付け作業員は支持部材68を使って頭上に撓みチューブ材料64を吊り下げることができる。この時点で、撓みチューブ材料64の終端部を適切な継手66で接続する。分配器56と冷却ラック50は更に適切な電源に接続し、コントローラ90及び／又はコントローラユニット90aに接続する。
【００８１】
上述したように、一実施形態では、コントローラ90を、分配器56及び冷却ラック50の動作を制御する別個の専用ユニットとしてもよい。別の一実施形態では、コントローラ90を何れかのコントローラユニット90aの代わりに何れかの冷却ラック内に設けて、このコントローラを備えた冷却ラックに主冷却ラックとして機能させ、他の冷却ラックを従属冷却ラックとして機能させてよい。更に別の実施形態では、この冷却システムは、統合データセンター制御及び監視システムの制御下で動作可能であり、各冷却ラックは、ネットワークを介して他の冷却ラックと通信するコントローラユニット90aを備えることができる。こうした一実施形態では、コントローラ90は、データセンター制御システムと通信して、冷却システムの構成要素の状態を知らせ且つデータセンター制御システムの制御命令を受信できる。一実施形態では、各冷却ラックは、CANバスネットワークなどのネットワークを介してデータセンター・コントローラと通信するコントローラを含み、更に、そうした一実施形態では、このデータセンター・コントローラは、本発明の譲受人である、ロードアイランド州ウェストキングストン所在のアメリカンパワーコンバージョン社(American
Power Conversion Corporation)が販売するInfraStruXure(商標)データセンターマネージャのような統合データセンター制御及び監視システムを用いて実装できる。この構成以外にも、コントローラ90は分配器56から冷却ラック50までの冷媒流動を制御するように適合できる。この冷却システムはその設置後に特性検査を行ってもよい。検査が成功すれば、断熱材(図示しない)を撓みチューブ材料64の周りに設けてもよい。一実施形態では、この撓みチューブ材料は断熱材に挿入できる。別の実施形態では、断熱材を縦割りにして撓みチューブ材料の周りに取り付けてもよい。
【００８２】
幾つかの実施形態では、本発明の冷却システムは、データセンターを冷却するキットの形式をとることができる。データセンターの空間容積にもよるが、このキットの構成要素は、データセンターの冷却要件を満たすため拡張性を備えている。一実施形態では、キットは、データセンター内の複数列の機器ラック内に点在するよう適合した所定数の冷却ラックを含んでいる。これら冷却ラックは上述の冷却ラック50となりうるものである。このキットは、更に、各冷却ラックを分配器に接続する所定長さの撓みチューブ材料と、これら撓みチューブをデータセンターの構造体に支持或いは固定するのに用いるクランプとを含んでもよい。一実施形態では、このキットは、データセンターに収容された2つの電子機器ラック毎に少なくとも1つの冷却ラックを含む。更に、このキットは、冷却要件にもよるが1つ又は複数の分配器を含むこともできる。
【００８３】
本発明の実施形態による冷却システムの更なる利点は、元々の設計の計画段階で、冷却機器に関する将来の必要物が設置されていなくても、撓みチューブ材料は現在及び将来の全必要性を考慮して計画できることである。例えば、将来の計画は最悪の(すなわち最大)冷却必要条件に基づくものとしてもよい。例え、その時点で一台の冷却ラックも取り付けられていなくても、分配器及び頭上撓みチューブ材料、支持部材、及びクランプを将来設計に含めてもよい。こうしたシステムでは、既存の冷却ラックに冷媒を供給中の分配器の運転を停止することなくこのチューブ材料に水を充填し、チューブ材料から空気を抜くための用意は調えておく。こうすることで、冷却システムの運転を停止せずに、追加の冷却ラックを将来的に設置できる。
【００８４】
従って、本発明の冷却システムは、データセンターにおける拡張可能でモジュール式の実装を目的として特に構成されていることは理解できるはずである。この冷却システムは、このシステムを設置する人物が、冷却システム設置の特別な訓練を受けたり特別な工具を持たない人員が設置できるキット形式で提供できる。この冷却システムの1つの利点は、データセンター内の環境条件又は必要性が変化したときに、冷却ラックをデータセンター内で或いは別のデータセンターに移動できることである。
【００８５】
更に、この冷却システムの冷却ラックは列内製品として提供できるため、冷却ラックはデータセンターの最も高温の空気を取り入れ、それを周囲温度より僅かに低く冷却するよう配置できる。この設計特性では、熱い空気を室温空気と混合して暖かい混合物を作りだすという非効率性はない。この設計は空気調和機がもたらす潜在冷却を大きく減少して、加湿の必要性も潜在的に不要とする。効率の向上が最も顕著なのは、同等の冷却性能を得るのに、冷却ユニット(すなわち冷却ラック)の設置面積が最大30パーセント減少するという事実である。特に、キャスターと平準足を備えた可動冷却ラックを採用し、撓みチューブ材料を冷却ラック内に永久的に結合する代わりに、冷却ラックの上に設けたことで、この冷却システムの効率と拡張性が向上する。運転員による冷却ラックの位置の最適化を手助けするには、運転員が、各ユニットの冷却能力を、流量、水及び空気の導入口及び排出口での温度、並びに差圧と共に監視すればよい。これらの読み取り値により、運転員は、各冷却ラックが最大熱量を打ち消しできる位置にそれらラックを配置する一方、運転員による極めて柔軟に部屋の設計及び配置を可能とし、更に、空気調和機をデータセンターの周囲に配置するという制約を除去できる。電力の観点からは、各冷却ラックは直流下で動作するので、供給される入力電力に一定の柔軟性を与える。従って、冷却ユニットは特定の電圧用に製造する必要が無くなる。
【００８６】
上述したように、本発明の実施形態による冷却システムは、統合データセンター制御及び監視システムの一部として設けてもよい。こうした統合データセンター制御及び監視システムと共に使用する際は、本発明の冷却システムは、1つ又は複数の冷却ラックの修理を目的とした簡単な取り外しやデータセンター内の別の場所への移動を可能とする。この冷却システムは、データセンターにおける必要箇所に付加的な冷却空気を供給するため、データセンターを収容した建物の既存の冷却システムに統合し、1つ又は複数のCRACユニットと組み合わせて使用できる。
【００８７】
この冷却システムには、多くの要因を用いることによって予測故障判定モジュールを組み込んでもよい。具体的には、モータ、送風機、又は摩耗の可能性がある他の部材が耐用寿命の終わりが近づくと、各冷却ラックがそれをデータセンター運転員にコントローラを介して知らせてもよい。こうしたモジュールを設けることで、時宜を得た予防的保守動作を行い、中断時間の発生を防止できるはずである。この通知はラックの表示部に送出してもよいし、統合制御及び監視システムを介してデータセンターの運転員に送ってもよい。更に、主コントローラとして構成されている冷却システムのコントローラは、冷却ラックの故障を、この故障したコントローラ近くに位置した他の冷却ラックの出力を増強することで補償できる。
【００８８】
本発明の実施形態の冷却システムでは上げ床の必要性は存在しないことが分かる。破損しやすい半田継手が必要なくなるので、データ室運転員は進んで頭上に撓みチューブ材料を取り入れるはずである。上げ床を廃止したことで、上げ床の設計及び設置に関わるコストを無くすことができる。更に、機器ラックに収容された機器は、耐震性向上のためデータセンターの床に固定したほうがよい場合もある。撓みチューブ材料は目に見える位置にあり、例えばデータセンター人員が容易に点検できる。頭上空間が比較的小さい部屋も利用できるため、サーバ室又はデータセンター用の適切な場所の数が増加する。更に、上げ床スロープを設置する必要性も無くなる。しかし、上述した実施形態の少なくとも幾つかは、上げ床を備えたデータセンターで使用してもよく、こうした冷却システムに関連づけられた撓みチューブ材料を上げ床の下に布設してもよい。
【００８９】
本発明の実施形態による冷却システムは従来のシステムより短時間で設置できる。撓みチューブ材料は、全てではなくても一部はあらかじめ予想してキット形式で設置現場へ送ることができる。更に、撓みチューブ材料が採用されているので、撓みチューブ材料とこの撓みチューブ材料を分配器及びそれぞれの冷却ラックに接続するのに用いられる継手及びクランプとは、必要となる相互連結の作業量を減少させ、冷却システムの外観はより整然として見えるようになる。従って、データセンターはより専用の設備に見える。
【００９０】
本発明の少なくとも1つの実施形態の幾つかの様態を説明してきたが、当業者であれば様々な変更、修正、及び改善を容易に思いつくことができることには注目すべきである。こうした変更、修正、及び改善は本開示の一部となることが意図されており、本発明の精神及び範囲に入ることが意図されている。従って、上述の記載と図面は例示のみを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
添付の図面は一定の縮尺を意図して描かれてはいない。図面中では、図面中に描かれたそれぞれの同一或いはほぼ同一の構成要素は、類似番号で示した。明確性のため、全ての図面で全ての構成要素には参照番号を付加していない。図面は次の通り。
【図１】本発明の一実施形態による冷却システムを組み込んだデータセンターの一部の透視図である。  (A)  機器ラックの透視図である。  (B)  本発明の一実施形態による分配器の透視図である。  (C)  本発明の一実施形態による冷却ラックの透視図である。
【図２】データセンターの冷却システムの概略図である。
【図３】冷却ラックの側部パネルの大部分を除去して冷却ラックの内部を示す側面図である。
【図４】冷却ラックの概略図である。
【図５】冷却能力を求めるため冷却システムが監視する環境パラメータのフローチャートである。
【図６】冷却ラックの表示装置の正面図である。
【図７】図6に示した表示装置を組み込んだ表示アセンブリの分解透視図である。
【図８】本発明の一実施形態による2つの支持部材であって、データセンターの構造部材に固定され撓みチューブ材料を支持する支持部材の透視図である。
【図９】図8に示す支持部材の1つの透視図である。
【図１０】別の支持部材に取り外し可能に固定された支持部材の透視図である。
【図１１】互いに取り外し可能に固定された図10に示した支持部材の正面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるクランプの透視図である。
【図１３】本発明の一実施形態による別のクランプの透視図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による冷却システムの透視図である。
【図１５】図10に示した冷却システムの分解透視図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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