(57)【要約】  本発明の実施形態は概して、データセンターの機器／サーバラック（３０）によって発生した熱を効率的に除去するためのシステム（１）に関し、チャンバ（２０）は、熱または加熱空気を収容し、それを排熱キャビネット（６０）に流し、そしてそれを排熱キャビネット（６０）に拡散させるために設けられ、それによって冷却を行うことができ、さらに、冷却の量は、拡散の角度を変更することによって設定可能である。【選択図】図５−Ａ
2021530027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバクラスタフレーム（１０）に取り付けまたは着脱可能に取り付けるように構成された第１主要表面によって画定された、実質的に長方形のフレームの混合チャンバ（２０）と、ここで、前記第１主要表面はサーバラックから発生した熱を受け取り、
少なくとも１つの排熱キャビネット（６０）に取り付けまたは着脱可能に取り付けられるように構成された第２主要表面と、ここで、前記第２主要表面は、前記排熱キャビネット（６０）に前記熱を追放し、
前記混合チャンバのエンクロージャを形成する前記第１の主要表面および第２の主要表面に隣接して配置された不浸透性の上面（２１）、下面（２５）、および横面（２３）と、
を含む、前記サーバラックからの排熱のためのシステム（１）であって、
前記第１主要表面は、連通するサーバラック（３０）または外側エンクロージャ（４１）の幅および高さに設定された複数のパーティションアセンブリ（２４）を含み、
前記第２主要表面は、連通する排熱キャビネット（６０）または内側エンクロージャ（４２）の幅および高さに設定された複数のパーティションアセンブリ（２４）を含む、ことを特徴とする、システム（１）。
【請求項２】
前記パーティションアセンブリ（２４）は、その上に網状構造（２０４）を有し、加熱空気の体積が均一に混合され、前記チャンバ内の前記加熱空気の温度が平衡に近づくように、前記加熱空気を前記網状構造（２０４）を通過させることができる、請求項１に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項３】
前記パーティションアセンブリ（２４）は、ガイドプレート（２８）の間に実質的に垂直に取り付けられた少なくとも１つの拡散器（２６）を含む空気拡散手段と結合される、請求項１または２に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項４】
前記拡散器（２６）は、網状構造（２０６）を含む、請求項３に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項５】
前記拡散器（２６）は、前記主要表面の平面に対して拡散角度（α、β）を提供するために手動または自動で旋回可能である、請求項４に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項６】
前記拡散器は、作動ロッド（２１１）またはリンク機構を含むアクチュエータ（２１０）に操作可能に接続され、それにより、前記作動ロッドまたは前記リンク機構が作動または収縮すると、前記第１の主要表面および第２の主要表面の平面に対する前記拡散角度を調整する、請求項５に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項７】
前記アクチュエータ（２１０）は、コンピュータまたはコントローラに操作可能に接続されており、前記コンピュータは、温度、エネルギー、圧力、マスフロー率の測定器からの遠隔測定データを受信する実行可能なプログラムを含み、それによって前記拡散器に前記拡散角度を調整するように指示する、請求項６に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項８】
前記排熱キャビネット（６０）は、冷水、冷媒、または空気のような冷却流体を受け取る、少なくとも１つの熱交換器（６１）を内部に含む、請求項１に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項９】
前記冷却流体は、加熱空気を冷却するために、体積流量率、圧力、温度、またはそれらの組み合わせで構成される、請求項８に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項１０】
前記熱交換器は、フィン、シェルおよびチューブ、ろう付けプレート、クロスフロー、カウンターフロー、カウンターカレントフローのうちの１または複数のタイプから選択される、請求項８に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項１１】
前記排熱キャビネット（６０）は、前記キャビネットと周囲との間の実質的な差動静圧、および前記キャビネットと前記チャンバとの間の差動静圧を提供する複数のファン（６３）を含む、請求項１に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項１２】
同一列の前記排熱キャビネット（６０）は、いくつかの前記キャビネット（Ｎ）および空きスペースを交互に配置することによって配置される、請求項１に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【請求項１３】
空きスペースは、キャビネット（Ｎ）の数よりも高い冗長性を可能にし、それによって冗長冷却能力またはバックアップ冷却能力を提供する、請求項１０に記載のサーバラックからの排熱のためのシステム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の本明細書における実施形態は概して、データセンターの機器／サーバラックによって発生した熱を効果的かつ効率的に除去するためのシステムに関し、チャンバは、加熱空気または排気を収容し、それを排熱キャビネットに流し、そしてそれを排熱キャビネットに拡散させるために設けられ、その結果、冷却を行うことができ、さらに冷却の量は、拡散の角度を変えることによって設定される。
【背景技術】
【０００２】
冷／熱通路またはサーバエンクロージャと呼ばれる空気熱分離技術を利用したデータセンターがよく知られている。ＭｏｓｓおよびＨｏｓｓのＵＳ２００９／００１４３９７Ａ１では、各ラックの背面を互いに隣接して配置することによるサーバ／機器ラックの排熱の一種を前提としており、それにより、各ラックの背面間に比較的狭い空間を形成する。そして、熱気は格納容器に流され、そこで熱気の冷却が行われる。しかし、このような教示には欠点がある。すなわち、ラックが比較的狭い方法で背中合わせになっているため、排熱キャビネットが熱源に隣接して適合して構成されている本発明とは対照的に、サーバラックファンが熱気を上方に押し上げるための余分な作業をしなければならない場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、排熱キャビネットに先立ってクラスタ内のサーバラックから発生した加熱空気を混合し、流し、そして拡散させるためのチャンバが設けられる。
【０００４】
したがって、チャンバは、キャビネットの冷却能力を最大化できるように、加熱空気を効果的かつ効率的に対応する排熱キャビネットに搬送する。
【０００５】
したがって、チャンバは、排熱キャビネットを取り付けることを可能にする複数のパーティションを提供し、未使用または空のパーティションは、内側および外側エンクロージャによって密封され得る。さらに、冷却能力の冗長性を提供するために、チャンバは、さらなる排熱キャビネットを取り付けることができるように構成される。
【０００６】
したがって、拡散の角度は、所定の加熱空気が排熱キャビネットによって冷却されるように手動でまたは自動的に設定され得る。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、本発明の以下の詳細な説明を理解した上で、または実際の実施において本発明を採用した上で明らかになるであろう。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、以下が提供される：
サーバフレームに取り付けまたは着脱可能に取り付けるように構成された第１主要表面によって定義された、実質的に長方形のフレームの混合チャンバと、ここで、第１主要表面はサーバラックから発生した熱を受け取り、少なくとも１つの排熱キャビネットに取り付けまたは着脱可能に取り付けられるように構成された第２主要表面と、ここで、第２主要表面は、排熱キャビネットに熱を追放し；チャンバのエンクロージャを形成する主要表面に隣接して配置された不浸透性の上面、下面、および横面と、を含む、サーバラックからの排熱のためのシステムであって、
第１主要表面は、連通するサーバラックまたは外側エンクロージャの幅および高さに設定された複数のパーティションアセンブリを含み、
第２主要表面は、連通する排熱キャビネットまたは内側エンクロージャの幅および高さに設定された複数のパーティションアセンブリを含む、ことを特徴とする、システム。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の他の態様およびそれらの利点は、添付の図面と一緒に詳細な説明を学習した後に識別されよう。
【図１−Ａ】好ましい実施形態のサーバクラスタフレームおよび一対の熱気ステージングチャンバまたは混合チャンバの透視図を示す。
【図１−Ｂ】仕切り板が設置された熱気ステージングチャンバを含む好ましい実施形態のサーバクラスタフレームの図を示す。
【図１−Ｃ】仕切り板が設置された熱気ステージングチャンバを含む好ましい実施形態のサーバクラスタフレームの図を示す。
【図２−Ａ】サーバクラスタフレームの個々のパーティションに結合されたサーバラックの配置の例を示す。使用していないパーティションは、外側および内側エンクロージャで密閉される。
【図２−Ｂ】内側エンクロージャの設置を示す図２−Ａの別の図を示す。
【図２−Ｃ】サーバラックと外側エンクロージャの別の実施形態を示す。
【図３−Ａ】サーバラックから発生した加熱空気を受け取るキャビネットの熱側を有する好ましい実施形態の排熱キャビネットを露出させた、除去されたサーバラックの配置を示し、この好ましいキャビネットは、そこに液体／空気熱交換器を有する。
【図３−Ｂ】キャビネットのファン側を有する排熱キャビネットの図３−Ａの別の図を示す。
【図４−Ａ】不浸透性の上側、横側および下側、パーティションアセンブリおよび拡散器と結合された好ましい実施形態の加熱空気混合チャンバを示す。
【図４−Ｂ】好ましい実施形態の加熱空気混合チャンバの底部の拡大図を示す。
【図４−Ｃ】好ましい実施形態の加熱空気混合チャンバの上部の拡大図を示す。
【図４−Ｄ】拡散器の拡散の角度を設定するためのアクチュエータの好ましい実施形態を示す。
【図５−Ａ】混合チャンバを省略した本発明の上面透視図である。
【図５−Ｂ】好ましい実施形態の排熱キャビネットの熱受け取り側を示す。
【図５−Ｃ】排熱キャビネット接続部内の例示的な熱交換器を、（ｉ）直列および（ｉｉ）並列に示す。
【図５−Ｄ】好ましい実施形態の排熱キャビネットのファン側を示す。
【図５−Ｅ】コントローラまたはコンピュータ、制御弁、センサ、温度計などと結合された冷水／冷媒熱交換システムによって相互接続された好ましい実施形態の熱交換器の概略図を示す。
【図６−Ａ】サーバクラスタおよびバックアップ冷却ユニットのゾーンを含む例示的なデータセンターの配置を示す。
【図６−Ｂ】１００％の能力で動作するサーバクラスタと、１００％の冷却能力で動作する排熱キャビネットの例示的な配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者によって理解されるであろう。他の実施例では、周知の方法、手順および／または構成要素は、本発明を不明瞭にしないように詳細に記載されていない。
【００１１】
本発明は、以下の説明に記載された、または図面に図示された装置、器具、または補助的構成要素の構成および配置に適用されて限定されるものではない。好ましい実施形態および最良の態様が記載されているが、特許請求の範囲は、そのように限定されるものではなく、むしろ、特許請求の範囲は、好ましい実施形態および最良の態様を含むように定義され、構成される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、または他のバリエーションのような使用される用語は、限定的とみなされるべきではなく、記載された項目およびその等価物、ならびに当業者による追加の項目を包含することが意図される。
【００１２】
本発明は、スケールで描かれていない、添付の図面を参照して例示することによってのみ与えられた、その実施形態の以下の説明から、より明確に理解されるであろう。
【００１３】
図１−Ａを参照して、一対の熱気ステージングチャンバまたは混合チャンバ（２０）に挟まれた好ましい実施形態のサーバクラスタフレーム（１０）の透視図が示される。サーバクラスタフレーム（１０）は概して、サーバラックを結合することができるように、垂直フレーム（１１）、幅フレーム（１２）、および深さフレーム（１３）の配置を含む。ウェブ表面（１５）は、深さフレーム（１３）に取り付けられ、通路回廊として機能する。ここでは、サーバクラスタフレーム（１０）と連続している混合チャンバ（２０）のこの実施形態が示されており、一般的に、好ましくは不浸透性の上面（２１）を含み、最上段の幅フレームから延びる；深さフレーム（２２）は、深さ透視を形成する垂直フレーム（１１）の低領域から延びており、そして幅フレーム（２７）は、幅透視または基礎を形成する深さフレーム（２２）と結合される。また、チャンバ（２０）の別の実施形態が、サーバクラスタフレーム（１０）に取り外し可能に取り付けられることも想定される。
【００１４】
図１−Ｂを参照すると、仕切りまたはパーティションアセンブリ（２４）が取り付けられた熱気ステージングチャンバまたは混合チャンバを含む好ましい実施形態のサーバクラスタフレームの図が示される。
【００１５】
図１−Ｃには、仕切りまたはパーティションアセンブリ（２４）が取り付けられた熱気ステージングチャンバまたは混合チャンバを含む好ましい実施形態のサーバクラスタフレームの別の図が示される。サーバラック（図示せず）は、パーティションのそれぞれに結合され得る。底面（２５）は、深さフレーム（非表示）および幅フレーム（２７）の間に形成されたチャンバの基礎に配置され、底面には不浸透性材料を使用してもよく、それによって内部の空気の漏れを制限し得る。また、横方向の上面および側面（２１、２３）は、不浸透性材料を採用することが想定される。したがって、複数のパーティションアセンブリ（２４）を含む第１主要表面は、連通するサーバラック（３０）または外側エンクロージャ（４１）の幅と高さに設定され得；そして複数のパーティションアセンブリ（２４）を含む第２主要表面は、連通する排熱キャビネット（６０）または内側エンクロージャ（４２）の幅と高さに設定され得ると定義される。パーティションアセンブリ（２４）は、その上に網状構造（ウェブ構造）（２０４）を有し、加熱空気の体積が均一に混合され、チャンバ内の加熱空気の温度が平衡に近づくように、加熱空気をそこで通過させることができる。さらに、パーティションアセンブリ（２４）は、ガイドプレート（２８）の間に実質的に垂直に取り付けられた少なくとも１つの拡散器（２６）を含む空気拡散手段と結合され得る。
【００１６】
図２−Ａを参照すると、移動を可能にするローラーを含み得る、ラックパレット（３１）上に配置された均一なサイズのサーバラック（３０）の例示的な配置が示されており、ラック（３０）は、サーバクラスタフレーム（１０）に結合されたチャンバ（２０）の各個別のパーティションに移動して結合され得る。使用されていないパーティションはまた、混合チャンバ（２０）を密閉しておくために、外側（４１）および内側エンクロージャ（４２）で密封される。２つのチャンバ（２０）の間、またはサーバクラスタフレーム（１０）の内部には、通路または回廊があり、これは「混合」通路とみなされ得る。「混合」通路の内部では、サーバラックから排出された加熱空気は、排熱キャビネットによって冷却され、「混合」通路内の空気温度は、周囲の空気温度より暖かくまたは同程度であり得る。チャンバ（２０）の外部部分は「冷」通路とみなすことができ、それにより冷気は周囲の空気温度を有すると定義され得、または冷気はコンピュータルーム空調ユニット（ＣＲＡＣ）によって供給され得るか、または冷気プレナムとして機能していた昇降床（３２）の下に供給され得、そして冷気はパンチングされた／グリルされた床タイル（３３）を通ってサーバラック（３０）へと移動する。図２−Ｂを参照すると、内側エンクロージャ（４２）の設置を示す図２−Ａの別の図が示される。図２−Ｃを参照すると、小型サーバラック（３０）の別の実施形態が示されており、外側エンクロージャ（４１）は、チャンバ（２０）の任意の露出した領域を密封するように構成され得る。
【００１７】
図３−Ａでは、サーバラックからの排熱ための例示的な実施形態システム（１）が示される。ここでは、サーバラックの配置が取り外され、サーバラックから生成された加熱空気を受け取るキャビネット熱側を有する排熱キャビネット（６０）が露出しており、排熱キャビネット（６０）のこの実施形態は、冷水供給（５１）および冷水戻り（５２）に結合された水／空気熱交換器をその中に有する。この実施形態では、排熱キャビネット（６０）は、加熱空気と冷水との間の熱伝達に依存しているが、本明細書の以下の部分では、排熱キャビネット（６０）の好ましい実施形態がさらに説明される。サーバラックに結合されていないパーティションは、外側エンクロージャ（４１）および内側エンクロージャ（４２）によって覆われているかまたは密封されている。図３−Ｂは、キャビネットファン側の排熱キャビネット（６０）の図３−Ａの別の図を示す。この実施形態では、排熱キャビネット（６０）は、黒矢印で区画された冷水／液体供給（５１）を受け、白矢印で区画された冷水戻り（５２）に暖かい水を戻す。サーバラックからの排熱のためのシステム（１）は、サーバクラスタフレーム（１０）に取り付けまたは着脱可能に取り付けるように構成された第１主要表面によって画定された、実質的に長方形のフレームの混合チャンバ（２０）と、ここで、第１主要表面はサーバラックから発生した熱を受け取り、少なくとも１つの排熱キャビネット（６０）に取り付けまたは着脱可能に取り付けられるように構成された第２主要表面と、ここで、第２主要表面は、排熱キャビネット（６０）に熱を追放し；チャンバのエンクロージャを形成する主要表面に隣接して配置された不浸透性の上面（２１）、下面（２５）、および横面（２３）と、を含む。
【００１８】
図４−Ａを参照すると、不浸透性の上面（２１）、横面（２３）、および下面（２５）、少なくとも１つのパーティションアセンブリ（２４）、および少なくとも１つの拡散器（２６）と結合された好ましい実施形態の加熱空気混合チャンバ（２０）が示される。図４−Ｂでは、好ましい実施形態の加熱空気混合チャンバ（２０）の底部の拡大図が示される。
【００１９】
図４−Ｃでは、好ましい実施形態の加熱空気混合チャンバ（２０）の上部の拡大図が示される。次に、図４−Ｄでは、拡散器（２６）の拡散角度（α、β）を設定するためのアクチュエータ（２１０）の好ましい実施形態の底部の拡大図が示される。パーティションアセンブリ（２４）は、その上に網状構造（２０４）を有し、加熱空気の体積が均一に混合され、チャンバ内の加熱空気の温度が平衡に近づくように、加熱空気をそこで通過させることができる。パーティションアセンブリ（２４）は、ガイドプレート（２８）の間に実質的に垂直に取り付けられた少なくとも１つの拡散器（２６）を含む空気拡散手段と結合される。ピン（４１）は、拡散器の両端をガイドプレートに固定し、拡散器を長手方向に旋回可能にすることを可能にする。加熱空気を効果的かつ効率的に拡散させるために、網状構造（２０６）を含む拡散器（２６）は、主要表面の平面に対する拡散角度（α、β）を提供するために手動または自動で旋回可能に構成され得る。さらに、拡散器は、作動ロッド（２１１）またはリンク機構を含むアクチュエータ（２１０）に操作可能に接続され、それにより、ロッドまたはリンク機構が作動または収縮すると、主要表面の平面に対する拡散角度を調整する。あるいは、アクチュエータ（２１０）は、コンピュータまたはコントローラ（２０１）に操作可能に接続されており、ここで、コンピュータは、限定されない、温度、エネルギー、圧力、マスフロー率などの作動流体の測定器から遠隔測定データを受信する実行可能なプログラムを含み、それによって、アクチュエータ（２１０）に、それぞれ拡散角度（α、β）を設定するように指示する。流体は、液体、気体、またはそれらの組み合わせとして定義され、したがって、この点での作動流体は、空気、冷水、および冷媒である。
【００２０】
図５−Ａは、本発明の好ましい実施形態のサーバラックの排熱システム（１）を示す透視図であり、外側および内側エンクロージャは省略され、排熱キャビネット（６０）が露出している。図３−Ａおよび図３−Ｂで説明したように、加熱空気を冷却するために、排熱キャビネット（６０）は冷水（５１）を受け取ってもよい。しかし、水は、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、および炭化水素（ＨＣ）などの冷媒に比べて熱伝達能力の効果が低い。オゾン層を破壊し、地球温暖化の原因となり得る塩素系冷媒の悪影響により、これらの冷媒は製造されなくなり、使用が禁止されている。そのため、オゾン層破壊の可能性が低く、地球温暖化の可能性が低い冷媒を使用することが好ましい。ここで、排熱キャビネット（６０）は、冷媒蒸発器として機能し、冷媒／冷水熱交換器（５９）は、２つの入口と２つの出口を含む冷媒凝縮器として機能し：冷水供給（５７）を受け取り；排熱キャビネット（６０）から冷媒蒸気（７２）を受け取り、冷媒蒸気が液体への冷媒相変化まで冷されまたは冷却されるように熱伝達が行われ、そして冷媒液体（７１）をキャビネット（６０）に排出し、水を冷水戻り（５８）に戻して排出する。したがって、この実施形態では、冷媒／冷水熱交換器（５９）は、排熱キャビネット（６０）よりも相対的に高い位置に設置され、熱交換器（５９）内で冷媒相が蒸気から液体に変化すると、冷媒液体（７１）は相対的に重くなり、それは、冷媒液体が気化（または相変化）すると、冷媒の圧力が上昇し、重力の力によって、比較的小さな直径のパイプ（黒矢印で区切られている）でキャビネット内に流れることができる。冷媒蒸気（７２）は、比較的軽くて浮力がある一方で、比較的大きな直径のパイプ（白矢印で区切られている）内を流れることができる。
【００２１】
したがって、本実施形態では、受動的または「自由」な冷却を説明しているが、熱交換器（５９）内の冷媒の凝縮および気化は、冷媒圧縮機またはポンプからの追加の作業を必要としないし、入力電力も必要としない。冷媒圧縮機またはポンプ、膨張弁、ホットガスバイパスおよび他の付属品を必要とする強制冷却は、必要に応じて、異なる熱力学的特性の冷媒に適合するように適用または設定し得ることが想定される。図５−Ｂは、好ましい実施形態の排熱キャビネット（６０）の混合チャンバに近接する熱受け取り側を示し、熱受け取り側は、加熱空気を通過させるための網状構造（（６２）または穿孔されたドアを含む。キャビネット（６０）は、そこに少なくとも１つの熱交換器（６１）を含んでもよく、熱交換器（６１）は、図５−Ｃに示すように、（ｉ）直列にまたは（ｉｉ）並列に結合されてもよい。並列に結合された熱交換器には、使用されていない熱交換器を遮断し得たり、冷媒蒸気の逆流を防止し得たりするように、流量弁、逆止弁などの弁（５６）が取り付けられ得ることが想定される。黒矢印で区切られた冷媒液（７２）が熱交換器入口（５５）に入ると、熱交換器内で熱伝達が行われ、冷媒液相が冷媒蒸気相に変化する。冷媒蒸気の浮力により、熱交換器出口（５４）を通って出ていく。出口（５４）にはバルブ（５３）が設けられているが、冷水戻り（７１）の前には、主に冷媒の流量制御として機能するかまたは使用されていない任意の排熱キャビネット（６０）を遮断し得る。図５−Ｄは、好ましい実施形態の排熱キャビネットのファン側を示す。排熱キャビネット（６０）は、そこに少なくとも１つの熱交換器（６１）を含み、冷水、冷媒、空気などの冷却流体を受け取る。冷却流体は、制御弁、マスフロー計、エネルギー計、ＢＴＵ計、温度計などにより、加熱空気を冷却するように、体積流量率、圧力、温度、またはそれらの組み合わせで設定される。熱交換器（６１）は、次のタイプ：フィン、シェルおよびチューブ、ろう付けプレートなどのうちの１または複数から選択され、直交流、逆流、対向流などを有する／有し得る。複数のファン（６３）と組み合わせた排熱キャビネット（６０）は、キャビネットと周囲との間に実質的な差動静圧を提供し、キャビネットとチャンバとの間の熱交換器を横切る空気流を駆動する。
【００２２】
図５−Ｅを参照すると、閉ループ冷水システム（８１）の一方の側と閉ループ冷媒システム（８２）の他方の側とによって表される冷水／冷媒熱交換システムによって相互接続された好ましい実施形態の熱交換器（５９）の概略図が示される。説明したように、熱交換器（５９）が冷媒凝縮器として機能し、熱交換器（６１）が冷媒蒸発器として機能する。熱交換器（５９、６１）に提供される十分な量の冷却能力を可能にするために、両系統（８１、８２）にはセンサが取り付けられ、例えば、限定されないが、水／冷媒供給／還流温度（２１１、２１２、２１３、２１４）、暖／冷通路温度（２１５）、排熱キャビネット水／冷媒温度（２１７）の遠隔測定データを提供するための挿入型または非侵襲型（超音波）の温度計、熱電対、サーミスタなど；マスフロー率計、空気流速風速計、空気および液体圧力計、ＢＴＵエネルギー計などである。これらの遠隔測定データは、実行可能なプログラムおよび所定の設定値を含むコントローラまたはコンピュータ（２０１）によって収集され、その結果、それは、戻り冷水バルブ（２１６）を全開、部分的に開、または全閉に設定し得る。
【００２３】
図６−Ａを参照すると、データセンターのサーバクラスタおよびバックアップ冷却ユニットのゾーンを含む例示的なデータセンターの配置が示される。これは４つのゾーンを有し、各ゾーンは３つのクラスタと１つのバックアップ冷却ユニットを有する。各バックアップ冷却ユニットは、４つの給気と１つの空気戻りを有する。
【００２４】
この例示的な配置は、施設または建物内のデータセンターのためのものであるが、本発明は、コンテナ化されたデータセンターのために構成され得ることを想定している。
【００２５】
図６−Ｂは、１００％の能力で動作するサーバクラスタ（図６−Ａの点線で区切られ、９０度回転している）と、また１００％の冷却能力で動作する排熱キャビネットの例を示す。一例として示されているように、それは２列のサーバラックを有する。各列は、サーバラックの１０個のユニット、６個の排熱キャビネットのユニットを有し、そのうちの３個のユニットは、代替的な方法で１個の熱交換器に接続される。ステージングチャンバと呼ばれる領域があり、それによって、熱気が排熱キャビネットに入る前に均質に混合される。排熱モジュールの後、冷気はクールコリドー（Ｋｏｏｌ−Ｃｏｒｒｉｄｏｒ）と呼ばれる領域に出て行く。
【００２６】
バックアップ冷却ユニットのスケーリング：
各ゾーンは３つのクラスタを有し、１つのバックアップ冷却ユニットが必要である。このように、データセンターのホールでは、必要なバックアップ冷却ユニットの数は、以下のようにスケーリングされ得る。
【００２７】
【数１】
2021530027.tif 000003
【００２８】
例えば：
１２個のクラスタのラックのデータセンターでは、必要なバックアップ冷却ユニットの数は１２／３＝４台となる。
【００２９】
冷却冗長解決策
同一列の排熱キャビネット（６０）は、いくつかのキャビネット（Ｎ）および空きスペースが交互に配置される。さらに、空きスペースはキャビネットの数よりも高い冗長性を可能にし、冗長冷却能力またはバックアップ冷却能力を提供する。
【００３０】
ＫｏｏｌＬｏｇｉｘ解決策では、排熱モジュールの故障と熱交換器の故障という２つの冷却故障の可能性がある。バックアップ冷却ユニットは、熱交換器が故障した場合に必要である。冷却冗長解決策については、エネルギーバランスの観点から評価され得、以下を参考にすることができる。
【００３１】
冷却冗長解決策のタイプ
【数２】
2021530027.tif 000004
【００３２】
タイプ１：排熱モジュール故障
例：列レベル
冷却
排熱モジュールのユニット：５＋１
排熱モジュールの冷却能力：１６ｋＷ
バックアップ冷却ユニット：０
加熱
加熱能力：８０ｋＷ
【００３３】
冷却冗長解決策のタイプ
【数３】
2021530027.tif 000005
例：クラスタレベル
冷却
排熱モジュールのユニット：（５＋１）ｘ２
排熱モジュールの冷却能力：１６ｋＷ
バックアップ冷却ユニット：０
加熱
加熱能力：１６０ｋＷ
【００３４】
冷却冗長解決策のタイプ
【数４】
2021530027.tif 000006
【００３５】
タイプ２：熱交換器故障
例：クラスタレベル
冷却
熱交換器のユニット２
熱交換器の冷却能力：９６ｋＷ
バックアップ冷却ユニット：１３０ｋＷ／２＝６５ｋＷ
加熱
加熱能力：１６０ｋＷ
【００３６】
冷却冗長解決策のタイプ
【数５】
2021530027.tif 000007
例：ゾーンレベル
冷却
排熱モジュールのユニット：２ｘ３
熱交換器の冷却能力：９６ｋＷ
バックアップ冷却ユニット：１３０ｋＷ
加熱
加熱能力：４８０ｋＷ
【００３７】
冷却冗長解決策のタイプ
【数６】
2021530027.tif 000008
【００３８】
本発明は、本発明によって得られる先行技術に対する結果および利点を例示し、その好ましい実施形態と考えられるもので示され、本明細書に記載されてきたが、本発明は、それらの特定の実施形態に限定されるものではない。したがって、本明細書に示され、記載された本発明の形態は、例示的なものとしてのみ捉えられるべきであり、他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲から逸脱することなく選択され得る。
【図１−Ａ】
2021530027.tif 000009
【図１−Ｂ】
2021530027.tif 000010
【図１−Ｃ】
2021530027.tif 000011
【図２−Ａ】
2021530027.tif 000012
【図２−Ｂ】
2021530027.tif 000013
【図２−Ｃ】
2021530027.tif 000014
【図３−Ａ】
2021530027.tif 000015
【図３−Ｂ】
2021530027.tif 000016
【図４−Ａ】
2021530027.tif 000017
【図４−Ｂ】
2021530027.tif 000018
【図４−Ｃ】
2021530027.tif 000019
【図４−Ｄ】
2021530027.tif 000020
【図５−Ａ】
2021530027.tif 000021
【図５−Ｂ】
2021530027.tif 000022
【図５−Ｃ】
2021530027.tif 000023
【図５−Ｄ】
2021530027.tif 000024
【図５−Ｅ】
2021530027.tif 000025
【図６−Ａ】
2021530027.tif 000026
【図６−Ｂ】
2021530027.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月8日(2021.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図３−Ａでは、サーバラックからの排熱ための例示的な実施形態システム（１）が示される。ここでは、サーバラックの配置が取り外され、サーバラックから生成された加熱空気を受け取るキャビネット熱側を有する排熱キャビネット（６０）が露出しており、排熱キャビネット（６０）のこの実施形態は、冷水供給（５１）および冷水戻り（５２）に結合された水／空気熱交換器をその中に有する。この実施形態では、排熱キャビネット（６０）は、加熱空気と冷水との間の熱伝達に依存しているが、本明細書の以下の部分では、排熱キャビネット（６０）の好ましい実施形態がさらに説明される。サーバラックに結合されていないパーティションは、外側エンクロージャ（４１）および内側エンクロージャ（４２）によって覆われているかまたは密封されている。図３−Ｂは、キャビネットファン側の排熱キャビネット（６０）の図３−Ａの別の図を示す。この実施形態では、排熱キャビネット（６０）は、白矢印で区画された冷水／液体供給（５１）を受け、黒矢印で区画された冷水戻り（５２）に暖かい水を戻す。サーバラックからの排熱のためのシステム（１）は、サーバクラスタフレーム（１０）に取り付けまたは着脱可能に取り付けるように構成された第１主要表面によって画定された、実質的に長方形のフレームの混合チャンバ（２０）と、ここで、第１主要表面はサーバラックから発生した熱を受け取り、少なくとも１つの排熱キャビネット（６０）に取り付けまたは着脱可能に取り付けられるように構成された第２主要表面と、ここで、第２主要表面は、排熱キャビネット（６０）に熱を追放し；チャンバのエンクロージャを形成する主要表面に隣接して配置された不浸透性の上面（２１）、下面（２５）、および横面（２３）と、を含む。
【国際調査報告】
2021530027.tif 000028
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