(57)【要約】  電子機器、例えばコンピュータシステムを冷却するための、地下環境において地下の液体または固体材料と少なくとも部分的に接触している格納容器を含む装置および方法である。格納容器は、ボアホール、人工の掘削地、地下洞窟だけでなく、池、湖、貯水池、海洋、または他の水体を含む様々な地下環境に配置することができる。格納容器は、保守や改造のために人のアクセスを可能にする地下構成で設置することができる。地熱冷却は、１つ以上の流体が格納容器内に配置された電子デバイスの様々な構成を有する格納容器の内側および／または外側を循環することによって達成される。循環液は、熱伝導により、または格納容器からの流体のアクティブな外部への移送により地熱や熱交換機構によって再び格納容器内に戻って所定の位置で冷却することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つまたは複数の電装置の地熱冷却を促進するための装置であって、この装置は地下環境に主として配置され人の居住空間で格納容器と前記格納容器内に配置された一つまたは複数の電子装置は、一つまたは複数の電子装置と一つまたは複数の熱伝導性流体とからなり、少なくともかなりの数の電子装置は熱伝導性流体と直接的、間接的、あるいは直接的および間接的熱接触し、熱は一つまたは複数の電子装置が、かなりの数の前記熱伝導性流体と熱的に接触する地下環境または他の地下環境に移転し、さらに前記格納容量は開口部を備えて前記格納容量の外側と前記電子装置の少なくとも一つを前記格納容量内でケーブル接続するように構成する電子装置の地熱冷却装置。
【請求項２】
地下環境は水体と、ボアホールと、掘削と、地下構造の少なくとも一つを含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
地下環境は水体であり、その水体は外気に露出された表面を有する請求項２記載の装置。
【請求項４】
一つまたは複数の電子装置は単一のグループか複数のサブシステムに分類され、当該グループは格納容器の個々のケースまたはハウジング内に封入されている請求項１記載の装置。
【請求項５】
装置はさらに少なくとも二つの個別のケースとハウジングとからなり、前記ケースとハウジングは、これらのケースとハウジングの夫々の少なくとも他の外面と接触するように配置されることからなる請求項４記載の装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記格納容器は、熱伝導性材料から構成され、一つまたは複数の熱伝導性流体が格納容器の内側面の少なくとも１部と熱接触して熱を前記一つまたは複数の電子装置から前記一つまたは複数の熱伝導性流体に伝熱し、さらに前記格納容器の熱伝導性材料を介して前記地下環境または他の地下環境に伝熱する請求項１記載の装置。
【請求項７】
装置はさらに一つまたは複数の内部循環装置からなり、前記一つまたは複数の内部循環装置は前記格納容量において一つまたは複数の熱伝導流体の少なくとも１部を循環させ、さらに前記一つまたは複数の内側循環装置は一つまたは複数のプロペラ、ファンまたはポンプである請求項１記載の装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置は、さらに一つまたは複数のケーブルを含み、一つまた複数のケーブルは前記開口部を通過し、前記一つまたは複数のケーブルは少なくとも電源ケーブル、コントロールケーブル、データケーブル、通信ケーブルおよび信号ケーブルのいずれか一つを含む請求項１記載の装置。
【請求項９】
さらに、一つまたは複数の流体密封メンテナンスパネルを設けて、１人または複数の人が、前記格納容器の内部と一つまたは複数の電子装置に接近できるよう構成することからなる請求項１記載の装置。
【請求項１０】
さらに流体移送装置を設け、この流体移送装置は前記格納容器の外側の一つまたは複数の熱伝導体の少なくとも１部と一つまた複数の遠隔地に循環させて前記一つまたは複数の熱伝導流体の１部を冷却させてから、前記格納容器へ循環返戻させ、この循環を格納容器と前記遠隔地との間に配設した補助配管により促進させることからなる請求項１記載の装置。
【請求項１１】
格納容器は、より大きな地下開口部内に配置されて人が前記格納容器の外側の少なくとも一部に接近できるよう構成した請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記補助配管の少なくとも一部は、一つまたは複数の非地下環境を通過するよう構成する請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
前記格納容器は、前記地下環境から取り外し可能である請求項１記載の装置。
【請求項１４】
格納容器は開封されている請求項１記載の装置。
【請求項１５】
一つまたは複数の電子デバイスは電源と、マザーボードと、メモリモジュールと、中央処理装置と、磁気・光学または電子データ記憶手段と、およびデータ転送装置とから構成される請求項１記載の装置。
【請求項１６】
一つまたはそれ以上の電子デバイスを地熱冷却する方法であり、主として人が居住空間であることを意図していない地下環境に格納容器を設置する工程と、格納容器内の前記一つまたはそれ以上の電子デバイスを設置する工程と、前記格納容器の少なくとも１部に少なくとも１部の熱伝導流体を充填し、前記熱伝導流体を直接的、間接的に、あるいは直接および間接熱接触の形態で少なくともかなりの数の電子装置と接触させており少なくとも一つの熱伝導流体と熱接触状態にあるかなりの数の電子装置から熱か前記地熱環境に転移される工程と、前記格納容器内において格納容器の外側部と電子装置の少なくとも一つをケーブルを設けて接触させる工程とからなる一つまたは複数の電子デバイスの地熱冷却促進方法。
【請求項１７】
地下環境は少なくとも水体と、ボアホールと、掘削と、および地下構造の一つを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
地下環境は水体であり、水体が外気に露出された表面を有する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
格納容器は主として熱伝導材料により構成され、一つまたは複数の熱伝導流体は前記格納容器の内側の少なくとも一部と熱接触し、これにより前記熱は前記一つまたは複数の電子装置から前記一つまたは複数の熱伝導流体に転移し、さらに前記地熱環境または他の地熱環境に前記格納容器の前記熱伝導材料を介して転移することからなる請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
さらなる工程として、一つまたは複数の熱伝導流体の少なくとも一部を格納容器に一つまたは複数のプロペラ、ファンないしはポンプを使用して、循環させることにより、熱の転移量を増大させる請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
一つまたそれ以上のケーブルが前記開口部を通過し、これらのケーブルは少なくとも電源ケーブル、コントロールケーブル、データケーブル、通信ケーブル、および信号ケーブルとからなる請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
さらなる工程は、格納容器の外側に設置される一つまたは複数の熱伝導流体の少なくとも一部を遠隔地に循環させて一つまたは複数の熱伝導流体を冷却し、次いでこれを格納容器に循環返戻することからなる請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
前記格納容器は、地下の環境から取り外し可能である請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
格納容器は開封される請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
一つまたは複数の電子装置の少なくとも一つは、電源と、マザーボードと、メモリモジュールと、中央処理装置と、磁気・光学または電子データ記憶手段と、およびデータ転送装置とから構成される請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１２年９月７日に出願された米国仮出願第６１／６９８，３６５号「地下埋設型地熱冷却されたコンピュータハードウェアシステム」の出願の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本願は、地熱ボアホール、発掘、または水体のような地下環境において電子装置を埋設することにより、コンピュータシステムを含むが、これらに限定されない電子装置を地熱冷却するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
大規模データセンタでは通常、地上の建物内に高密度構成でのコンピュータシステムの数百または数千を収容する。構成（ラックごとに複数の計算ノードとのサイド−バイ−サイド・ラック）、いくつかのソースは、データセンタの電力消費量の５０％までが、コンピュータシステムが動作する環境を冷却専用であると推定している。
【０００４】
コンピューティングデバイスの内部の電子部品で発生した熱は、長きに亘ってコンピュータシステムのシステム全体の設計を決定する重要な要因となっている。初期のパーソナルコンピュータ設計における熱放散の一般的な形態は、耐熱発生集積回路チップと、アルミニウム等の熱伝導性塊、および非乱流の空気流との間の直接の物理的接触でおり、典型的には冷気を発生させてコンピュータシステムハウジングのスペース内部に循環される。１９４０年代と１９５０年代の初期に大規模なコンピューティングシステムでは、熱放散は主に強制空気対流によって冷却周囲空気ファン、ブロアに続くハウジング内の換気孔からなっていた。
【０００５】
Ｚｅｌｉｎａの米国特許第３，５６６，９５８号明細書（１９７１）は、熱的にも離れた電気装置の周囲の空間からの熱伝導性材料に含まれる熱を輸送する方法として、集積回路チップに熱伝導体を結合する手段を開示する。Ｒａｔｈｊｅｎの米国特許第３，６４８，１１３号明細書（１９７２）は、扁平面の間隔でプレイナー電子装置を積み重ねて、平坦な表面を横切る流体の流れを使用してアセンブリ全体を冷却する手段を開示する。冷却流体は、アセンブリ全体は放出されて離れて耐熱発熱エレクトロニクスからの熱を移送する。Ａｕｓｔｉｎの米国特許第３，７３７，７２８号明細書（１９７３）は、コアアセンブリ領域から離れて脆弱な耐熱発生装置の取付構造体（例えば、コンピュータ装置で使用されるデバイス）と同様に、熱伝導と優れた熱放散の均一性を開示している。これらのアイデアは、米国特許第３，８６５，１８３号明細書（１９７５）において組み合わされてＲｏｕｓｈは、アセンブリから熱エネルギを除去するための流体の流れと、モジュール内の個々の回路基板の良好な放熱特性を有する完全なコンピュータアセンブリを構築する、より包括的な手段を記載する。
【０００６】
コンピューティングデバイスにおける半導体密度が増加し続け、徐々により多くの熱が装置によって生成された。１９８０年以降進歩シリーズは、主に液体の使用を介して、コンピュータシステムの熱除去能力を形成する。１９８０年Ｏｋｔａｙ（米国特許第４，２０３，１２９号明細書）は、発熱電子装置の表面にヒートシンクを接着することを記載し、かつ熱トンネル内を循環する液体、ヒートシンクの他の表面に浸漬材料を浸漬する。この技術革新は、枚挙にいとまがない多数の発明者と特許番号が続いた：コンピュータのＣＰＵを外被とＣＰＵジャケットと接触しているか、または液体を循環させるためのポンプを使用せずに直接冷却液を配置する。ますます複雑なバルブ及び電子部品を備える１つまたは複数のＣＰＵまたは他の熱のために、他の電子制御式過剰冷却部品；チャネルおよび冷却液を運ぶパイプの様々なデザインとする。閉ループハウジングおよびそれらの間の流体交換、種々の程度の間の物理的接触による開ループシステムおよび閉ループシステムが開示される。
【０００７】
地球の地下の冷却能力は、長い間住んでいた環境を冷却するシステムの潜在的な省エネ機能として認識されている。地下は、所定の深さに本質的に一定の温度を維持し、岩石および／または被圧地質量および表面下の容量が膨大であり、熱が加温を提供し、それによって、冷却、または冷却表面に流体を提供する、暖かい表面液のいずれかと交換することができる。ＶｉｇｎａｌおよびＣｈａｐｕｉｓの米国特許第３，９６５，６９４号明細書（１９７６）は、地球に開けられた深い穴に埋めＵ字型ラインまたは管を介して地球の表面下と熱交換する手段を開示する。その設計は、加温または地上の空気を冷却するためのシステムに向けられている。それ以来、多くのデバイスは空調設計の様々な側面を改善し、地上流体および地下岩石または液体との間のより効率的な熱伝達を提供することが開示されている。
【０００８】
電子機器の動作温度を制御するための地下熱容量の使用は、駅に設置される装置としてＥｎｌｕｎｄの米国特許第６，３９７，９３３号明細書（２００２）に開示され、電磁信号の送信／受信タワーの基部に電子機器を冷却するための装置が、ＫｉｄｗｅｌｌおよびＦｒａｉｍの米国特許第７，３６３，７６９号明細書（２００８）に開示されている。その主題として、ＫｉｄｗｅｌｌおよびＦｒａｉｍは、電磁信号の送信／受信タワーの基部ハウジングに設置された発熱電子回路の温度を調節するための構造を同軸熱交換構造に使用するための方法および装置を開示する。熱伝達は、地下環境、および裏面に、表面からの流体の流れループを使用して行われる。Ｃｈａｉｎｅｒの米国特許出願公開第２０１３／００８１７８１号明細書において、熱伝達流体は、データセンタの室内容積から除去され、周囲の空気と地中熱交換プロセスによって冷却されるデータセンタの冷却システムが記載される。
【０００９】
Ａｔｔｌｅｓｅｙ等の米国特許第７，７２４，５１７号明細書（２０１０）は、電子機器を冷却して液体浸水のためのケースの設計を開示する。そこに記載された実施形態は、ケースの内部を可視化するための半透明または透明な材料からなる壁の一方の少なくとも一部と、電子装置を封入するための液密の場合を含む。いくつかのその後の特許では、Ａｔｔｌｅｓｅｙは流体密封容器を通って循環する誘電性液体を用いて電子機器の冷却を説明する。Ｔｕｆｔｙ等の米国特許出願公開第２０１３／００８１７９０号（Ａｐｒｉｌ  ２０１３）で同様の試みが見られる。Ｃａｍｐｂｅｌｌ等の米国特許第７，９６１，４７５号明細書（Ｊｕｎｅ  ２０１１）は、電子ラック内に格納された一つまたは複数の格納容器の内外を冷却液が通過する一つまたは複数の電子サブシステムに浸漬冷却する装置および方法を開示する。
【００１０】
結論として、コンピュータや他の電子ハードウェアにより発生した熱は、システムが高密度構成で展開されているデータセンタなどの環境において著しく高い冷却コストをもたらす。
【００１１】
具体的に記載がない限り、前述の従来技術と、この説明に表示されてない任意の機能や改善点の権利不要求事項として解釈されるべきでない。  
【発明の概要】
【００１２】
本願の明細書に記載の少なくとも一つの実施形態は、地下環境でインストールされたコンピュータハードウェアシステムを含むが、これらに限定されない装置の電子装置および装置のシステムのための地熱冷却機構を提供する。設計は、ハードウェアがインストールされている施設の人間が居住環境から熱を除去する必要性を排除することによって、長期的な電子機器の運転コストの大幅な改善を提供する。地下環境の増加した冷却能力は、ハードウェアのより長い平均動作寿命に翻訳されるハードウェアの低い平均動作温度につながる可能性がある。設計は、電子機器システムのための非常に高いセキュリティによる物理的な設置になる。
【００１３】
コンピュータのハードウェアまたは他の電子機器は、個々の単位として、または高密度構成で設置することができる。設計は、熱発生エレクトロニクスから離れて熱エネルギを周囲環境に効果的かつ効率的に直接移送するよう最適に設計されている。コンピュータシステムは、地球の地下の無限に近い冷却塊が巨大な水体にエンクロージャの表面から発生する熱を内部拡散するか直接接触させ、あるいは熱移送流体を使用して個々の構成体の外部表面の少なくともある部分かインストール内のサブシステムに接触させる。明細書の記載および特許請求の範囲を通して、流体はガス（例えば、大気、ヘリウム、窒素など）、液体（例えば、鉱油、シリコーン油、水）など、または気体と液体の組合せとを含む。筐体の外面は、好ましくは、熱伝達を助長する材料から構成されている。エンクロージャは、電源、ネットワーク、および他の信号や機能を制御および監視するため、必要に応じて液密の入口を有する。熱は、受動的または強制循環により地下環境に直接流体から転送されてもよいし、または流体をコンピュータのハードウェアエンクロージャから離れて、または格納容器から離れて循環させてもよいし、遠隔地で冷却し、その後、低温でコンピュータのハードウェアエンクロージャに戻って再循環または格納容器を再循環する。
【００１４】
複数の構成オプションは、次のような地下環境の様々に設置するために最適化され、これらに限定されないが、天然または人工のボーリング、掘削、構造、井戸穴、または水域（例えば、ストックタンク、貯水池、湖、プール、川、海、海、ストリーム、湿地など）である。インストールは、任意の方向であってもよく、または上記表面環境に直接接触することなく、表面または表面下の任意の距離に配置することができる。コンピュータシステムケーシングは、一体構造であってもよく、またはそれは増加した表面積と熱伝達流体を流すことができるチャネルを備え、中空構造であってもよい。コンピュータシステムの筐体ユニットを積層またはグループ化して単一の構造単位を形成し、単一のユニットとして近接させて他のユニットと直接接触させない。
【００１５】
これらのおよび開示の主題の他の特徴、ならびに追加の新規な特徴は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この要約の意図は、請求される主題の包括的な説明であることはなく、むしろ主題の機能のいくつかの簡単な概要を提供する。他のシステム、方法、特徴、およびここには提供される利点は、以下の図面および詳細な説明を検討することにより当業者に明らかになるであろう。なお、この説明に含まれるすべての追加のシステム、方法、特徴および利点は、添付の特許請求の範囲及びそれ以降の提出される特許請求の範囲内であることが意図される。
【００１６】
開示された主題の特徴は、特許請求の範囲およびそれ以降の提出される特許請求の範囲に記載され、新規性を確信させる特徴である。しかしながら、開示された発明自体、ならびに好ましい実施形態、さらなる目的、および添付の図面と併せて読むと、利点は最高の例示的な実施形態を以下の詳細な説明を参照することによって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、開示された発明の実施形態による地下インストール用に設計された対流型地熱冷却コンピュータハードウェアシステムの概念断面図である。
【図２】図２は、開示された発明の実施形態による地下インストール用に設計された熱交換型地熱冷却コンピュータハードウェアシステムの概念断面図である。
【図３】図３は、開示された発明の実施形態による人間がアクセス可能な地下インストール用に設計された熱交換型地熱冷却コンピュータハードウェアシステムの概念断面図である。
【図４】図４は、開示された発明の実施形態による外部の冷却流体の循環によって冷却されたコンピュータコンポーネントアセンブリを備える地下インストール用に設計されたコンピュータクラスタの概念断面図である。
【図５】図５は、開示された発明の実施形態による内部チャネルおよび外部冷却流体循環によって冷却されるコンピュータ部品アセンブリを備える地下インストール用に設計されたコンピュータクラスタの概念断面図を示す。
【図６】図６は、開示された発明の実施形態による内部冷却液の循環によって冷却されるコンピュータ部品アセンブリを備える地下インストール用に設計されたコンピュータクラスタの概念断面図である。
【図７】図７は、開示された発明の実施形態による内部チャネルと内部の冷却流体の循環によって冷却されるコンピュータ部品アセンブリを備える地下インストール用に設計されたコンピュータクラスタの概念断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
特定の実施形態を参照して説明するが当業者は、開示された実施形態は、以下に示す具体例に加えて、幅広い分野に関連していることを認識するであろう。さらに、１つまたは複数の実施形態からの要素が、他の実施形態および要素に使用されてもよいし、実施形態から削除されても、いずれも本開示の発明の範囲内に留まる。
【００１９】
本明細書の記載、引用した刊行物、特許出願、および特許を含む全ての文献は参照により組み込まれて明細書の記載との間に対立が存在するが、本願明細書の記載が優先する。
【００２０】
最も基本的な実施形態では、設計は、個々の単位として、または格納容器内の流体へのコンピュータハードウェアシステムからの熱を伝導するように設計された場合に設置台数のクラスタのいずれかとして、コンピュータハードウェアシステムで構成され地下環境においてコンピュータハードウェアシステムの冷却は、外部地下環境に格納容器からの地熱流体の熱伝達することによって達成される。格納容器は、主にまたは完全にグランドレベルより下に存在し、特定のインストール条件の制約によって規定される任意のサイズ、形状、または向きを有することができる。
【００２１】
図１は、設計の基本的な実施形態を示す。格納容器１００は密封または非密封構造体として構造体として構成され表面レベル１０８の近くにあるか、表面レベル１０８の下の任意の距離に設置される。格納容器１００は、例えば土、水、またはコンクリートのような物理的な材料１１２を囲むいずれかのリムーバブルまたは非リムーバブルな手法でインストールされて密封されるかまたは非密封構造である。密封された実施形態は密封キャップ１０４を備え、このキャップは周囲物理材１１２により被覆される。密封されていない実施形態は容器壁部１１０を有し、この壁部は周囲物理材１１２の表面に延在する。密閉されていない実施形態では、格納容器壁１１０は囲繞する物理材１１２の表面に延在する。液密接続アセンブリ１１４は、電力制御電気信号ケーブル１２６の入口ポートを開設する多様な密封キャップ１０４を介して１つまたは複数のコンピュータハードウェアシステム１１６に対し、またそこから延在する。コンピュータハードウェアシステム１１６は、１つまたは複数の電子装置サブシステムから構成される。表面レベル１２２を備えた冷却流体１２０は、いくつかの、または全ての格納容器１００を満たし、コンピュータハードウェアシステム１１６を囲繞する。冷却流体１２０は、地熱導体を囲繞サブフェース塊に導して冷却される。冷却された流体を格納容器１００の壁の近くの下方対流１２４に移動し、それはコンピュータハードウェアシステム１１６を流体の流れから熱を得るように暖かい流体は、流体から上方に強制任意の流体循環部材１３２によって増強することができる上向き対流１２８を移動させるコンピュータのハードウェアシステム１１６とその周辺の格納容器１００の流体の流れの下部領域には、図４、図５、図６、および／または図７に示されているような実施形態によって達成することができる。
【００２２】
図２は、図１と同様の構成を示し、主な違いは暖かい流体１７２は、より高い温度で格納容器１５０から除去され、地熱交換器１５６または熱交換の他の方法のための遠隔場所に転送されることである。流体は地熱交換器１５６または他の方法によってリモート冷却された後、流体は格納容器１５０に参照符号１７６の形で戻される。格納容器１５０は密封構造体か非密封構造体であり、表面レベル１５８の表面近傍か任意の下方に位置する。格納容器１５０は、土、水、またはコンクリートなどの物理的な材料１５２で囲むリムーバブルまたは非リムーバブル方式のいずれかでインストールされる。密封された実施形態は、周囲の物理的な材料１５２をカバーすることができる密封キャップ１５４を備えることができる。密封されていない実施形態は、周囲の物理的な材料１５２の表面に延在する格納容器の壁部１６０を備えることができる。液密コネクタアセンブリ１６４は、密封キャップ１５４を介して延在して一つもしくは複数のハードウェアシステム１６６に対する、またシステムからの冷却流体、電力、制御および電気信号ケーブル１６２用の入口ポートを設け、１つまたは複数のコンピュータハードウェアシステム１６６は、それぞれ単一または個別の電子装置サブシステムで構成される。表面レベル１７０の冷却流体１６８は格納容器１５０を部分的にまたは全部満たし、電子装置すなわち電子システム１６６を囲繞する。電子システム１６６は単一もしくは複数の電子装置から構成される。実施例において、冷却流体１６８は、格納容器１５０の外部に隣接してまたは離れて設置された地熱交換システム１５６または他の熱交換器に給送される。地熱交換ユニット１５６は、一次的にまたは二次的に地熱交換器を使用し、これはオープンまたはクローズドループアースか水地熱低下型とし、格納容器１５０の内部に再挿入する流体１７６を冷却する。コンピュータハードウェアシステム１６６の内部へまたは周囲への流体の給流は、図４、図５、図６および／または図７に示されているような実施形態によって達成することができる。
【００２３】
図３は、図２の構成と類似し、主な違いは、人のアクセス、検査、及びメンテナンスを容易にするために十分に大きく、適切な環境の構造を有する二次格納容器２１０の存在が、図２と同様の構成を示すアセンブリ全体の少なくとも一部となっている。格納容器２００は、二次格納容器２１０の内側に分離可能にまたは固定して収納される。格納容器２１０は、土、水、またはコンクリートなどの周囲物理材料２０２内に収納され、表面が人がアクセス可能に延長される。格納容器２００は、密封または非密封構造に構成され表面レベル２０８の近傍またはそれ以下の任意の距離に存在する。密封の実施形態は、密封キャップ２０４を備え、密封されたまたは密封されていない実施形態は、必要に応じてアクセスパネルまたはポート２０６を介して格納容器２００の内部に人のアクセスを可能にする。液密コネクタアセンブリ２１４は、密封キャップ２０４を介して延在して一つもしくは複数のハードウェアシステム２１６に対する、またシステムからの冷却流体、電力、制御および電気信号ケーブル２１２用の入口ポートを設け、コンピュータハードウェアシステム２１６は、それぞれ単一または個別の電子装置で構成される。表面レベル２２０の冷却流体２１８は格納容器２００を部分的にまたは全部満たし、コンピュータハードウェアシステム２１６を囲繞する。コンピュータハードウェアシステム２１６は単一もしくは複数の電子装置サブシステムから構成される。暖かい流体２２２は、より高い温度で格納容器２００から除去され、地熱交換２２４のため遠隔地に移送される。流体が地熱交換システム２２４または他の熱交換器によって遠隔冷却された後に、参照符号２２６の形で格納容器２００に戻される。冷却流体２２２は、格納容器２００の外部に隣接してまたは離れて設置された地熱交換器２２４に給送される。地熱交換ユニット２２４は、一次的にまたは二次的に地熱交換器を使用し、これはオープンまたはクローズドループアースか水地熱低下型、または他の熱交換システムとし、格納容器２００の内部に再挿入する流体２２６を冷却する。コンピュータハードウェアシステム２１６の内部へまたは周囲への流体の給流は、図４、図５、図６および／または図７に示される実施形態によって達成することができる。
【００２４】
図４は、電子デバイスやシステムのグループ化の実施形態の概念断面図である。図４、図５、図６および／図７に示される実施形態を説明するためグループをコンピュータクラスタと称する。この実施形態では、エンクロージャ３００をコンピュータクラスタに設け、さらに流体充填内側スペース３０４と電力、制御電気信号ケーブル３０８を設ける。エンクロージャ３００の外側表面は、周囲冷却流体３１２と接触し、この流体循環し図１、図２、および／または図３について記載した方法のいずれかの形態で冷却される。エンクロージャ３００に内装される成分は、１つまたは複数の電源３１６と１つまたは複数のデータ記憶アセンブリ３２０を含み、データ記憶アセンブリ３２０はディスクドライブまたは他の形式の記憶手段、１つまたは複数のマザーボードアセンブリ３２４からなり、特殊な用途でコンピュータハードウェア３２８も必要となる。マザーボードアセンブリ３２４、電源供給装置３１６、データ記憶アセンブリ３２０、およびカスタマイズされたコンピュータアセンブリ３２８は、適切なコンピュータ操作及び最適な熱伝達を容易にするように配置されている標準的なコンピュータの構成要素を含む組立体である。いずれかの順序でそれらをブラケットに取り付けることができ、コンピュータクラスタエンクロージャ３００または各アセンブリの内部へ開放されても、完全ユニットとして封入されてもよい。誘電体などの二次冷却流体を含むか一次または他の二次冷却液からアセンブリを隔離する。各アセンブリ３２４、３１６、３２０、３２８は、コンピュータの操作に必要なアセンブリを相互接続するために必要な電力および電気信号用のケーブルの入口を有する。各アセンブリ３２４、３１６、３２０、３２８は、熱をアセンブリから直接コンピュータクラスタクロージャの壁面に転送するよう配設される。コンピュータクラスタエンクロージャ３０４の内部は、内部分壁により分離された流体を含み、構造体を制御するとともにコンピュータクラスタエンクロージャ３００の外壁にアセンブリ３２４、３１６、３２０、３２８の内側に面する表面から熱を伝達する。エンクロージャ３００の内部の装置またはシステムは、図示のように正確に配置する必要はなく、熱伝達し操作を容易にするための種々の配置を有していてもよい。複数のコンピュータクラスタエンクロージャ３００の単一の動作および／または設置ユニットを形成するように、単一の論理的および／または物理的構造で連結することができる。
【００２５】
図５は、コンピュータクラスタの実施形態の概念断面図を示す。この実施例は、パイプ状の円筒形またはその中央空間内の１つまたは複数のチャネルを介して冷却流体３６０の流れを可能にする。様々な断面形状及び長さの筒状の筐体を有する。コンピュータクラスタは、コンピュータクラスタエンクロージャ３５０を備え、気体または液体の充填された内部空間３５４、電力および制御電気信号ケーブル３５８の入口ポートを備える。コンピュータクラスタエンクロージャ３５０の外側面は周囲の冷却流体３６０と接触する。コンピュータクラスタエンクロージャ３５０の内側スペースは密封キャップ３６６を備え、さらに入口ポートを開口して冷却流体３６２を強制的に流入させる。冷却流体３６０は下流３６２に際しコンピュータエンクロージャ３５０の表面に接触して加温され、冷却流体３６０がコンピュータクラスタエンクロージャの底部から排出されてコンピュータクラスタエンクロージャ３５０の表面を昇流横断して冷却流体３６０は循環しながら図１、図２および図３に記載される形態で冷却される。コンピュータクラスタエンクロージャ３５０内のコンピュータ成分は、一つまたは複数の電源供給装置３７０と、ディスクドライブまたは他の型式の記憶ユニットを含む１つまたは複数のデータ記憶アセンブリ３７４と、１つまたは複数のマザーボードアセンブリ３７８と特殊用途のコンピュータハードウェア３８２を含む。マザーボードアセンブリ３７８、電源供給装置３７０、データ記憶アセンブリ３７４、およびカスタマイズされたコンピュータアセンブリ３８２は、適切なコンピュータ操作及び最適な熱伝達を容易にするように配置される。いずれかの順序でブラケットに取り付けることができる。コンピュータクラスタエンクロージャ３５０または各アセンブリの内部への開放や完全ユニットとして封入されてもよく、これにより誘電体のような二次冷却流体として含有するか、アセンブリを一次または二次冷却流体との直接接触から分離する。コンピュータの操作に必要なアセンブリ３７８、３７０、３７４および３８２を相互接続する。各アセンブリ３７８、３７０、３７４、３８２は、コンピュータクラスタエンクロージャの壁部にアセンブリから直接熱を伝達するような方法で取り付けてもよい。コンピュータクラスタエンクロージャ３５４の内部は、コンピュータクラスタ筐体の外壁にアセンブリ３７８、３７０、３７４、３８２の内側に面する表面から熱を伝達する働きをする内部分壁および制御構造によって分離された気体および／または液体を含んでいてもよい。エンクロージャ３５０の内部のコンピュータ構成要素が示されており、熱伝達及び操作を容易にする様々な構成を有することができるよう正確に配置する必要はない。冷却流体３６０の循環は、単一の論理的に接続することができるコンピュータクラスタエンクロージャ３５０の複数のコンピュータクラスタエンクロージャ３５０の底部に、冷却流体３６２を強制的にそれを通してシールキャップ３６６を移動させることによって逆転させることができる。複数のコンピュータクラスタエンクロージャは単一の論理的および／または物理的構造体に接続することができ、単一動作および／または固定部を形成する。
【００２６】
図６は、コンピュータクラスタの実施形態の概念断面図を示す。この実施形態は、パイプ状の円筒形又はコンピュータクラスタエンクロージャ４００の内部を通って内部アセンブリ４１８が有するコンピュータクラスタエンクロージャの周囲に冷却流体４１０の流れを可能にする様々な断面形状及び長さの筒状の筐体を有しているコンピュータクラスタエンクロージャ４００は流体が充填された内部空間４０４及び電力制御のための入口、および電気信号ケーブル４０８を備えるコンピュータクラスタエンクロージャ４００の外側表面は、コンピュータクラスタエンクロージャ４００は、シールキャップ４１６を有し、入口ポートを設けて冷却流体を強制的に流入させる冷却流体４１０は、内部アセンブリ４１８との接触によって温められ、格納容器への出口ポート４４０を介して筐体４１４を出る。冷却流体４１０を循環し、図１、図２および図３について記載した方法のいずれかによって冷却される。コンピュータクラスタエンクロージャ４００のコンピュータコンポーネントの内部には、ディスクドライブまたは記憶装置の他のタイプの１つまたは複数のマザーボードアセンブリ４２８、および他のコンピュータハードウェア４３２からなる１以上の電源４２０、一つ以上のデータ記憶アセンブリ４２４が含まれる。マザーボードアセンブリ４２８は、電源供給装置４２０、データ記憶アセンブリ４２４、およびカスタマイズされたコンピュータアセンブリ４３２は、適切なコンピュータ操作及び最適な熱伝達を容易にするように配置されている標準的なコンピュータの構成要素を含む組立体である。各アセンブリは、完全にそのような誘電体として二次冷却流体を含むか、一次または他の二次冷却流体のいずれかと直接接触しないようアセンブリを分離するためにいずれかの順序での単位として封入されている。各アセンブリ４２８、４２０、４２４、４３２はコンピュータクラスタエンクロージャ４００内で冷却液体４１０と接触する。コンピュータの操作に必要なアセンブリを相互接続するための電力および電気信号用のケーブルの入口を備える。各アセンブリ４２８、４２０、４２４、４３２をコンピュータクラスタエンクロージャの壁部にアセンブリから直接熱を伝達するような方法でする。代替的にまたは付加的に、各アセンブリ４２８、４２０、４２４、４３２は、アセンブリの４２８、４２０、４２４をコンピュータクラスタエンクロージャ４００内で冷却流体４１０と最大の効率で取り付けることができるコンピュータクラスタエンクロージャ４００のコンピュータコンポーネントの内部は図示のように確定的に配置する必要はなく、様々な形態で配置して熱伝達および操作を容易にする。冷却流体４１０の循環は、冷却流体４１２を複数のコンピュータクラスタエンクロージャ４００の底部に強制的に通してシールキャップ４１６は、単一の論理的および／または物理的に接続することができるよう移動することによって逆転する。複数のコンピュータクラスタエンクロージャ４００は単一の論理的および物理的構造体に接続されて単一操作体および／または固定体を構成する。
【００２７】
図７は、コンピュータクラスタの実施形態の概念断面図を示す。この実施形態は、コンピュータクラスタエンクロージャ４５０の内部に、その中央空間内の１つまたは複数のチャネルを介して流体４６０を冷却風の流れを可能にする、様々な断面形状及び長さのパイプ状の円筒形又は管状の筐体を有し、周囲の内部アセンブリ４６８のコンピュータクラスタエンクロージャ４５０は、コンピュータクラスタエンクロージャ４５０の外側表面が、周囲の冷却流体４６０と接触している流体が充填された内部空間４５４と電源用入口、制御電気信号ケーブル４５８を有しているコンピュータクラスタエンクロージャ４５０は、冷却流体４６２の冷却流体４６０が、１つ以上の入口ポート４７０を介して内部空間４５４に入り、強制的に通し、一つ以上の上部および下部のシールキャップ４６６を有する。一度内部空間４５４の内部に、冷却流体４６０は、格納容器内に出口ポート４９０を介して内部アセンブリ４６８、および冷却液出口４６０との接触により、エンクロージャ４６４を加温する。冷却流体４６０を循環し、図１、図２および／または図３について記載した方法のいずれかにより示される手段により冷却される。コンピュータクラスタエンクロージャ４５０のコンピュータコンポーネントの内部には、ディスクドライブまたは記憶装置の他のタイプの１つまたは複数のマザーボードアセンブリ４８２、および他のコンピュータハードウェア４８６からなる１以上の電源４７４、さらに特殊な用途により一つ以上のデータ記憶アセンブリ４７８を含む。マザーボードアセンブリ４８２は、電源供給装置４７４、データ記憶アセンブリ４７８、およびカスタマイズされたコンピュータアセンブリ４８６は、適切なコンピュータ操作および最適な熱伝達を容易にするように配置されている標準的なコンピュータの構成要素を含む組立体である。各アセンブリは、誘電体として二次冷却流体を含むか、一次または他の二次冷却流体のいずれかと直接接触しないようアセンブリを分離するためにいずれかの順序での単位として封入されている。各アセンブリ４８２、４７４、４７８、４８６は、コンピュータの操作に必要なアセンブリを相互接続するために必要な電力および電気信号用のケーブルの入口を有する。代替的にまたは付加的に、各アセンブリ４８２、４７４、４７８、４８６は、各アセンブリ４８２、４７４、４７８、４８６、コンピュータクラスタエンクロージャ４５０内の流体４６０を冷却すると、アセンブリの４８２、４７４、４７８、４８６の接触を最大化するための方法で取り付けることができるようコンピュータクラスタエンクロージャの壁部にアセンブリから直接熱を伝達するような方法で取り付けてもよい。エンクロージャ４５０のコンピュータ構成要素の内部は、図示のように正確に配置する必要がない。熱伝達し、操作を容易にするための種々の配置を有していてもよい。冷却流体４６０は、出口ポートを介してコンピュータクラスタエンクロージャ４５０の中央空間内の１つまたは複数のチャネルから温め流体を除去し、コンピュータクラスタエンクロージャ４５０内に冷却流体を導入することにより、出口ポート４９０を複数のコンピュータクラスタエンクロージャで逆転してもよい。循環単一のオペレーティングおよび／または設置ユニットを形成するように、コンピュータクラスタエンクロージャ４５０は、単一の論理的及び／又は物理的構造で連結されてもよい。
【００２８】
開示される主題の要素を実装するための例示図は、本開示を使用して、当業者に提供されているが、開示された主題を実施するために、それぞれが本明細書に含まれることが意図されている追加の実施形態を開発する可能性がある。実施形態の多くは、コンピュータシステム又はシステムに言及しているが、これは単なる例示であり、開示される主題はこの開示の助けを借りて、当業者によって採用することができるように、本開示の範囲を限定することを意図していない、熱を生成する任意の項目を冷却する。さらに、全体の熱伝達プロセスとして地熱冷却を使用として説明したが、当業者は、この開示の助けを借りて、熱伝達の代替形式を使用して教示を実施する可能性がある。主に地下に位置するものを通して考察がまた、当業者は、この開示の助けを借りて、非地下位置の教示を実施する可能性がある。最後に、開示された実施形態は、従来の強制的または受動空気冷却を必要とせずに機能することができる。
【００２９】
前述の実施形態に加えて、当業者であれば、本開示は様々な技術や状況に適用でき、また本開示は同等のものをも含むことを意図することを理解するであろう。
【００３０】
パーツリスト
図１
１００  格納容器
１０４  密封キャップ
１０８  表面レベル
１１０  表面に延在する格納容器壁（オプション）
１１２  囲繞物理的材料
１１４  液密コネクタアセンブリ
１１６  コンピュータハードウェアシステム
１２０  冷却流体
１２２  冷却流体表面レベル
１２４  地熱交換により冷却された流体
１２６  電力および信号ケーブル
１２８  コンピュータハードウェアシステムにより加温された流体
１３２  流体循環（オプション）
【００３１】
図２
１５０  格納容器
１５２  囲繞物理的材料
１５４  密封キャップ
１５６  地熱交換システム（または他の熱交換器）
１５８  表面レベル
１６０  表面に延在する格納容器壁
１６２  電力および信号ケーブル
１６４  液密コネクタアセンブリ
１６６  コンピュータハードウェアシステム
１６８  冷却流体
１７０  冷却流体表面レベル
１７２  コンピュータハードウェアシステムにより加温された流体
１７６  地熱（または他の）交換法により冷却された再入力流体
【００３２】
図３
２００  格納容器
２０２  囲繞物理的材料
２０４  密封キャップ
２０６  オプションパネルすなわち格納容器内への人の入口
２０８  表面レベル
２１０  二次格納容器
２１２  電力および信号ケーブル
２１４  液密コネクタアセンブリ
２１６  コンピュータハードウェアシステム
２１８  冷却流体
２２０  冷却流体表面レベル
２２２  コンピュータハードウェアシステムにより加温された流体
２２４  地熱交換システム（または他の熱交換器）
２２６  地熱（または他の）交換法により冷却された再入力流体
【００３３】
図４
３００  コンピュータクラスタエンクロージャ
３０４  流体で満たされた内部空間
３０８  電力および信号ケーブル
３１２  周囲冷却流体
３１６  電力供給アセンブリまたはサブシステム
３２０  データ記憶アセンブリまたはサブシステム
３２４  マザーボードアセンブリまたはサブシステム
３２８  カスタマイズされたコンピュータアセンブリまたはサブシステム
【００３４】
図５
３５０  コンピュータクラスタエンクロージャ
３５４  流体で満たされた内部空間
３５８  電力および信号ケーブル
３６０  冷却流体
３６２  冷却流体の強制的な流れ
３６４  電子装置すなわちアセンブリと接触することにより加温された冷却流体の上向き流れ
３６６  密封キャップ
３７０  電力供給アセンブリまたはサブシステム
３７４  データ記憶アセンブリまたはサブシステム
３７８  マザーボードアセンブリまたはサブシステム
３８２  カスタマイズされたコンピュータまたは他の電子アセンブリ
【００３５】
図６
４００  コンピュータクラスタエンクロージャ
４０４  流体で満たされた内部空間
４０８  電力および信号ケーブル
４１０  冷却流体
４１２  冷却流体のエンクロージャ内への強制的な流れ
４１４  冷却流体のエンクロージャ外への強制的な流れ
４１６  密封キャップ
４１８  電子装置またはアセンブリとの接触により加温された冷却流体
４２０  電力供給アセンブリまたはサブシステム
４２４  データ記憶アセンブリまたはサブシステム
４２８  マザーボードアセンブリまたはサブシステム
４３２  カスタマイズされたコンピュータまたは他の電子アセンブリ
４４０  出口ポート
【００３６】
図７
４５０  コンピュータクラスタエンクロージャ
４５４  流体で満たされた内部空間
４５８  電力および信号ケーブル
４６０  冷却流体
４６２  冷却流体のエンクロージャ内への強制的な流れ
４６４  冷却流体のエンクロージャ外への強制的な流れ
４６６  密封キャップ
４６８  電子装置またはアセンブリとの接触により加温された冷却流体
４７４  電力供給アセンブリまたはサブシステム
４７８  データ記憶アセンブリまたはサブシステム
４８２  マザーボードアセンブリまたはサブシステム
４８６  カスタマイズされたコンピュータまたは他の電子アセンブリ
４９０  出口ポート
【図１】
2015534164.tif 000003
【図２】
2015534164.tif 000004
【図３】
2015534164.tif 000005
【図４】
2015534164.tif 000006
【図５】
2015534164.tif 000007
【図６】
2015534164.tif 000008
【図７】
2015534164.tif 000009
【国際調査報告】
2015534164.tif 000010
2015534164.tif 000011