(57)【要約】空気調節装置および方法であって、発生された冷却空気を冷却装置（１５、１６）からフロア（２）に形成され設けられた空気通路（２２）内へ供給するステップ；空気通路（２２）内の空気をフロア（２）に配置された開口部（２ａ）を通してフロアに設けられた装置組立内に案内するステップ；装置組立内に導入された冷却空気をプレナム（８）内に伝搬し、装置（７）から解放された空気をプレナム内に導入し、解放された空気を冷却するために冷却装置を通して解放された空気を伝搬するステップを備えている。この方法は、吹き込み装置のファン（１６）で操作するために必要なパワーを減少するように、空気通路に供給された空気と、装置組立からプレナム内に導入された４５°Ｆである空気との温度差をほぼ４０°Ｆにすることを可能にする。装置組立は、装置に対して実質的に均一に冷却を分配するように空気流制御機構を利用する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調節方法であって：
冷却装置から発生された冷却空気をルームのフロアの下方に形成された空気通路内に供給するステップと；
空気通路内の冷却空気を、フロアに設けられた開口部を通ってルームに配置されフロア上に設けられた装置組立に案内するステップと；
装置組立によって加熱された空気をルームから離間した少なくとも１つのプレナム内へ伝搬するステップと；
装置組立内に配置された装置へ実質的に均一に冷却空気を分配するために、空気流制御部材を装置組立に配置するステップと；
前記装置からプレナム内に解放された空気をプレナム内に案内し、解放された空気を冷却するための冷却装置を通して解放された空気を伝搬するステップと；
を備えた空気調節方法。
【請求項２】
装置組立から解放された空気を、少なくとも１つのダクトを通して少なくとも１つのプレナム内に案内することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのファンによって前記少なくとも１つのプレナム内へ冷却空気を伝搬することを含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
冷却装置から発生された冷却空気をほぼ５５°Ｆの温度に冷却することを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
装置組立から解放された空気を冷却装置に伝搬するのに先立ってほぼ９５°Ｆの温度に加熱することを含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
冷却装置から空気通路に供給された空気と、装置組立から少なくとも１つのプレナム内へ解放された空気との間の温度差は、ほぼ４０°Ｆである請求項１記載の方法。
【請求項７】
冷却装置とフロアに形成された通路との間に配置され、装置組立に向かって空気を通路内へ吹き込むファンを配置することを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
ルームがコンピュータルームを含んでいて、冷却装置と装置組立とがコンピュータルーム内に配置されている請求項１記載の方法。
【請求項９】
ルームがコンピュータルームを含んでいて、冷却組立がコンピュータルームの外に設けられている請求項１記載の方法。
【請求項１０】
装置組立は、少なくとも１つのコンピュータ処理ユニットを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項１１】
空気調節組立であって：
通路内へ冷却空気を案内するためにルームのフロアの下方に形成された空気通路と連通する冷却装置を備えていて；
フロア上に配置された装置組立を備えていて、この装置は冷却装置から冷却空気を受けるためにフロアに形成された開口部と連通する開口部を有していて；
冷却空気を装置組立にほぼ均等に分配するように前記装置組立の上流に配置された流れ制御部材を備えていて；
ルームと分離されていて、装置組立によって加熱されている装置組立からの空気流を受けるために装置組立と連通する少なくとも１つのプレナムを備えていて、前記少なくとも１つのプレナムは、装置組立によって加熱された空気を冷却するために冷却装置に戻すように伝搬する；
空気調節組立。
【請求項１２】
冷却装置によって過熱された空気を、冷却装置に戻すために少なくとも１つのプレナム内に伝搬するための少なくとも１つのダクトを備えた請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項１３】
加熱された空気をプレナム内に伝搬するための少なくとも１つのファンを備えた請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項１４】
冷却装置は、冷却空気をほぼ５５°Ｆの温度に冷却する請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項１５】
装置組立は、プレナムに吹き込まれる空気をほぼ９５°Ｆの温度に加熱する請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項１６】
空気通路に供給された空気と、装置組立からプレナム内へ導入された空気との間の温度差は、ほぼ４０°Ｆである請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項１７】
装置組立をキャビネット内に配置し、前記装置への空気流を制御するために流れ制御部材を前記装置の上流において前記キャビネットに配置することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の冷却装置は、その中に装置組立が設けられたキャビネットを備え、制御部材がキャビネットの壁から離間するように、また冷却空気が装置組立によって受けられるのに先立ってその中を連通する空間を形成するように配置されている空気調節組立。
【請求項１９】
装置組立は少なくとも１つのコンピュータ処理ユニットを備えている請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項２０】
装置組立によって加熱された空気を少なくとも１つのプレナム内へ伝搬するステップは、装置組立によって加熱された空気を装置組立から離間した第１のプレナム内へ伝搬し、そして、装置組立に近接していて、前記第１のプレナムに近接して設けられた第２のプレナムに伝搬する請求項１記載の方法。
【請求項２１】
装置によって過熱された空気を伝搬するステップは、装置組立によって加熱された空気を冷却ダクトへ伝搬することを含む請求項１記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つのプレナムは、装置組立と連通する第１のプレナムと、装置組立に近接して配置され前記第１のプレナムと連通している第２のプレナムとを備えている請求項１１記載の空気調節組立。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのダクトは、天井ダクトを備えている請求項１１記載の空気調節組立。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願は、２０００年５月９日に出願された米国特許出願第６０／２０２、９３４号の利益を請求する。これは、その開示をここで参照して取り込む２００１年２月１６日に出願された米国特許出願第０９／７８４、２３８号の一部継続出願である。
本発明は、コンピュータルームの減少された空気流方法および組立（ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関するが、コンピュータルームにおける使用に限定されるものではなく、ルーム（ｒｏｏｍ）に配置された冷却を必要とするどのような装置組立（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関しても利用できるものである。以下に述べる方法と組立は、電子的／熱発生装置を冷却するために必要な空気の量を減少するが、エネルギーの節約の達成を可能にし、コンピュータラック熱抽出装置（ＣＲＨＥＤ）または類似の装置が利用される。この方法と装置は、例えば、ラック電子装置によって発生する熱の収集を可能にする。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンピュータルームの方法と組立は図３に示されていて、現在一般的に使用されている電子装置を冷却するためのアプローチを例示していて、装置のラックの配置は、かさ上げされた（ｒａｉｓｅｄ）フロアに配置されている。図３は、従来のシステムの方法および装置において使用されている空気調節システムを示していて、ルームのフロア２によって規定されているルーム空間１と、側壁３と、複数の天井パネル４ａを有する天井４とが設けられている。ルームのフロア２は、ルームのフロア２と基部フロア５とが、組み合わされてそれらの間に形成された自由空間６（すなわち空気通路）を有する２重フロア構造を形成するように、予め定められた距離で基部フロア５の上に配置されている。１つまたはそれ以上のコンピュータ処理装置（ＣＰＵ）用のラック７はフロア２上に配置されていて、ラック用の電子的ケーブルが２重フロア構造の自由空間６内に収容されことができるようになっているけれども、所望に応じて、特に、空気の自由空間から離間したラックに伝搬することができる。
ＣＰＵまたは他の装置のそれぞれをフロアのラックに装着する際、フロア２の予め定められた位置にボルトまたは類似する固定部材により固定することによって不動である複数の支持部材２ｂが設けられ得る。
【０００３】
ラック７は、ケーシング８に配置されていて、ケーシング８は、ケーシング８の底板とケーシング８の天井部分とに各形成された空気入口８ａと空気出口８ｂとを有する。コンピュータケースのファン９は、空気出口８ｂを通るケーシングから上方への空気流を補助するように、装置７の操作中に操作可能である。図３に示されたように、ＣＰＵ部材は、ケーシング８内に形成された空気通路に配置されている。フロア２は、支持部材すなわち基礎２ｂに設けられた複数のフロアパネルを備えていて、その１つのパネル２ａは、外側ハウジングの前部を通ってケーシング８へ、ＣＰＵラックを通ってケーシング８の後方へ出る矢印で示されたような空気流を可能にする複数の透孔を備えている。冷却ユニット１４は、ルーム１の内側または外側のいずれにでも配置することができ、冷却ユニット１４内に設けられた冷却コイル１５がそこを通過する空気を冷却することが可能なように、熱交換器または他の空気調節装置と連通されている。冷却ユニット１４はまた、冷却コイル１５の下方に配置可能なファン１６を備えている。入口２０は、ルームからの空気が、ルームからその中へ流れられるように備えられていて、図１に示されたように、ケーシング８の空気が冷却ユニット１４内へ導かれるのに先立ってルームの空気と混合する。それゆえ、ファン１６は、空気入口２０と冷却ユニット１４の下方の部分に配置された空気出口２２との間に設けられていて、空気を基部フロアの上方に配置された自由空間６内へ供給する。ファン１６はこのようにして、ルームの内部の空気がケーシング８の空気入口２０内に吸引されるように、また、ルーム内の空気が冷却コイル１５を通過するようにする。ルーム内の空気は、代表的には７５°Ｆ±の温度である。
【０００４】
電子装置を冷却するための上述した取り組みはこのようにして、かさ上げさてたフロア２の下方の自由空間６における領域をケーブルの管理に使用し、また、供給空気プレナム（ｐｌｅｎｕｍ）のように役立つようにすることを可能にする。コンピュータルーム空気調節ユニット（ＣＲＡＣＵ）は、冷却コイル１５を空気冷却のために使用する。ＣＲＡＣＵは、ほぼ５５°Ｆに調節された空気を、フロアの下方の供給空気プレナムすなわち自由空間６に供給する。かさ上げされたフロアの下方からフロアの上方へ空気を流すことを可能にするための穿孔またはスロットを有するフロアタイルは、ラック７の下方に配置可能であるか、または、ラック７に隣接して設けられている。他の穿孔タイルは、他の熱発生装置に空気供給を提供するために、また、ルームを周囲の環境に維持するために、ルームを通して配置可能である。
【０００５】
空気の流れを示す図３において矢印によって示されたように、調節された空気は次に、穿孔パネル２ａおよびまたは開口部８ａからケーシング８への空気流による対流か、または、ラックの頂部に設けられたファン９のいずれかによって、ラック７内に引き出される。ほぼ５５°Ｆの温度でラックに入る空気は、ＣＰＵまたは他の電子装置によって過熱され、ほぼ９５°Ｆの温度でラックの上方外側へ流れる。暖かい空気はラックから退出し、ほぼ７５°Ｆの温度でルーム１の調節された周囲環境と混合し、ついで、図１に示されたように、ほぼ７５°Ｆの温度でＣＲＡＣＵに戻る。
【０００６】
上述の事項の前に、従来のＣＲＡＣＵが、冷却コイル１５を横断する２０°デルタＴ（±４°Ｆ）を有することが理解できる。これはまた、空間に供給された空気と、その空間から戻った空気との間の温度差として規定された空間デルタＴと一致する。ＣＲＡＣＵの頂部の戻し部へ入る７５°Ｆでの戻り空気が、冷却コイル１５に沿って通り、自由空間６内へ通るように、ユニット１４の底部で実質的に５５°Ｆの温度で放出されるように、空間から戻された空気の温度は、通常周囲の空間の温度と一致している。そのような空間を冷却するために必要な空気の量は、空間デルタＴの直接関数である。以下に述べる方程式は、空間を冷却するために必要な空気量すなわち、１分間あたりの立法フィート（ＣＦＭ）を計算するために使用される。
ＣＦＭ＝ＢＴＵＨ／１．０８ｘデルタＴ
上記のことから、上記で述べられた従来のシステムの欠点は、操作用に非常に多くの馬力を必要とし、それゆえ、ファン１６を操作するために必要な馬力の量を減少するための要望が生ずることを理解して欲しい。
【０００７】
上記で述べられたタイプの装置は、例えば、米国特許第５、７１８、６２８号；米国特許第４、７７４、６３１号および米国特許第第５、９１０、０４５号によって例示されている。これらの各開示は、本件出願においてその優先権が主張されている出願番号第０９／７８４、２３８号の開示のように、参照することによってここで取り込まれる。
この出願の発明者によって出願番号第０９／７８４、２３８号に述べられたように、また、この出願の図４によって例示されたように、そのような図は、そのような出願に述べられたような方法と装置に使用される空気調節システムを示している。そこに示されたように、ルーム空間は、ルームのフロア２、側壁３、およびたとえば天井プレナム４ｂを規定する天井タイルの下方の天井４ａが形成された上部天井４、ならびに基部フロア５によって規定されている。
【０００８】
ルームのフロア２は、基部フロアからあらかじめ定められた距離で形成されていて、それによって、ルームのフロア２と基部フロア５とは、それらの間に形成されその中に電気ケーブルが同様に収容されるような自由空間６、すなわち通路を有する２重フロア構造を集合的に形成している。図４に示されたように、空間６からの空気流は、各ＣＰＵラックの一方の側の部分に入ることができ、そこを横切って空気がラックにおける各ＣＰＵを横切って流れ、ついで、複数のダクト２４に向かって上方へ流れるのを可能にするように、装置組立の全長に走行できるプレナムに向かって流れる。ダクト２４は、例えばゴムガスケットによって装置組立に関して封止されている。類似するゴムガスケット２６が、ダクト２４と下方の天井４ａとの間に設けられている。所望に応じて、ダクト２４を通る空気流を生ずるために、コンピュータケースファン２４ｂと２４ｃもまた設けられている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、所望の空気量を減少するために増加されたデルタＴを使用する方法と装置を提供し、ついで、減少された空気流の方法と装置をもたらすことである。特に本発明は、ほぼ５０％でＣＦＭを減少するためにほぼ４０°ＦのデルタＴを使用する。空気流における実質的に５０％の減少は、ほぼ５０％によって効果的に対応するように所望のパワーを減少するのに役立ち実質的にエネルギー節約をもたらす。この方法と装置のキーになる要素は、従来使用された以上のデルタＴにおける増加である。本発明は、２５°Ｆから４５°ＦのデルタＴの範囲における操作が可能である。この点に関して、以下で述べた記述において、４０°Ｆの使用は、装置を示す単に例示であり、それよりも高いか低い温度変化も可能である。
【００１０】
本発明の少なくとも１つの実施例の目的は、冷却装置（ｃｏｏｌｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）から発生された冷却空気を、フロアの下方に形成された通路内に供給するステップを利用し；空気通路内の冷却空気をフロアに設けられた開口部を通じてフロア上の装置組立内に案内し；装置組立内に導入された冷却空気をプレナムに伝搬し、装置組立内から解放された空気をプレナムに導き、装置内からそのように解放された空気を冷却装置に伝搬する空気調節方法と装置を提供することである。この方法はまた、装置組立からプレナム内に少なくとも１つのダクトを通して空気を案内するステップを備えていて、また、冷却組立（ｃｏｏｌｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ）と装置組立を通る空気の循環の観点から閉成ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）を形成するために、そのような空気を冷却装置へ導入するのに先立って、装置組立から解放された空気をまた９５°Ｆに加熱するけれども、冷却装置から発生された冷却空気を実質的に５５°Ｆの温度に冷却するステップを備えている。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、冷却装置から空気通路すなわちプレナムに供給された空気と、装置組立からプレナム内に導入された空気との間において、ほぼ４０°Ｆになるような温度差を得ることであり、そのようにして、閉成されたループ内の空気の流れを補助するために利用されたファンの比較的低いパワー要求を可能にする。
本発明のさらなる目的は、装置組立に向かって通路内に空気の吹き込みを可能にするように、冷却装置と空気通路との間にファンを配置することであるけれども、吹き込み装置と装置組立との間の空気の流れを補助するようにファンは閉成ループ内のどこにでも配置できる。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、方法と装置とを提供することであって、冷却組立は、コンピュータルームの内側または外側のいずれかに配置されていて、装置組立は、少なくとも１つのコンピュータ処理ユニット、または、付加的な熱発生装置と組み合わされているかあるいはそのような装置と組み合わされていない他のタイプの処理ユニット、のいずれかを備えている。さらに、本発明のさらなる目的は、コンピュータ装置を備えているか、または備えていない熱を発生する装置組立を冷却することである。
本発明の付加的な目的は、上記で述べた方法を達成するための空気調節組み立てを提供することである。
【００１３】
本発明の付加的な目的は、かさ上げされたフロアの下方からの冷却空気が、最初にラックの底部の空気プレナム内に向けられるように、実質的に硬い外側パネルおよび穿孔プレート内部パネルを有するキャノピータイプ（ｃａｎｏｐｙ ｔｙｐｅ）のフロントドアを有するＣＰＵラックを提供することである。空気キャビティが冷却空気を運び、冷却空気をラックの装置の前部を横切ってより均一に分配して装置のより均一な冷却を可能にするように、冷却空気は、プレナムから空気空間内またはラックの前部全体から延びたドアのキャビティに向けられ得る。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、空気スペースが、いくらかの再循環空気用に、ラックの後部（暖かい側）からラックの前部（冷たい側）へ通過するのを可能にするので、穿孔されたプレートと装置の前部との間の空気空間すなわちキャビティを組み合わせた改良された構成を提供することである。
本発明の付加的な目的は、熱を排出するために、単一のファンまたは複数のファンのいずれかをラックの頂部に配置することを可能にすることであり、単一のファンまたは複数のファンは、装置用の特別な必要性に依存して、単一の速度、変更可能な速度または調整可能な速度の可能性を有する。
【００１５】
装置の他の特徴は、キャビネット（ｃａｂｉｎｅｔ）の熱発生電子装置を従来のシステムで冷却できるよりもより冷却するための能力である。図３に示されたような従来のシステムは、キャビネットあたり電子装置の４ＫＷの銘板熱廃棄（ｎａｍｅ ｐｌａｔｅｄ ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ） 以上の条件で、装置の過熱を体験するために示されてきた。ＣＲＨＥＤを装着され、改良を施されたキャビネットは、電子装置の８ＫＷの銘板熱廃棄まで効果的に冷却する。単一のキャビネット内で装置をそれ以上冷却する能力は、ビルディングの単位領域あたりより多い収入（ｒｅｖｅｎｕｅ）の結果となる。
好ましい実施例の多くの特徴、目的および付随的利点は、本発明の本質を説明するのに役立つこの出願の図面に示されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好ましい実施例による方法と装置とが使用された空気調節システムを示している。そこに示されているように、図３に関して上述したものに対応する構造は、同一の参照符号を使用している。この点に関して、図２に示された実施例は、ラック装置から暖かい空気を集めるために、コンピュータラック（またはキャビネット）の後部あるいは頂部の両方に付属物を使用していることが特筆される。反対に、本発明は、図１に示されたように、存在する空間の使用が空間効率とコスト効率の両方を可能にする同一の目的のために、ラックの後部と頂部内の利用可能な空間を使用する。改良された構造は、固い外側パネル８ｆと穿孔されたプレート内側パネル８ｂとからなるキャビティタイプのフロントドア８を利用する。かさ上げされたフロア２の下方からの冷却空気は、最初にラックの底部の空気プレナム内に向けられる。冷却空気は、プレナムから、空気空間すなわちキャビティ８ｄ内とラック７の前側全体に延びたドアに向けられる。空気キャビティは冷却空気を運び、また、装置の前部を横切ってラック７に冷却空気をより平均的に分配する。したがって、空気の分配のこの改良は、装置のより均一な冷却を可能にする。
【００１７】
図１に示された構造はまた、穿孔されたプレート８ｂと装置７の前部７ａとの間の空気空間すなわちキャビティ８ｅを組み入れる。この空気空間８ｅは、ラックの後部７ｂ（すなわち、暖かい側）からラックの前部７ａ（すなわち、冷たい側）へ通過するいくらかの再循環空気を可能にする。いくらかの再循環空気は、ラック７の装置の内部ファン（図示しない）が、上述したフロア下方システムからラックに供給されるよりも空気を移動するので要求される。上記で特筆した構造は、ラックの頂部に、熱を排出するための単一のファンまたは複数のファン２５を可能にする。単一のファンまたは複数のファン２５は、装置の特定の要求に依存して、単一の速度、可変速度または調整可能な速度のタイプのファンである。
【００１８】
図２は、穿孔パネルおよび固いパネル８ａと８ｃが、キャビネットの前部と後部で、ラック７の装置の保守および／または交換用に開口されるように回動可能である方法を示している。図１に示されたように可能な流れは、天井プレナム４ｂ内への空気の排出を含む空気流を生ずる方法を示すように役立つ。
【００１９】
付加的な利点および変更は、この分野の当業者に容易に想起される。したがって、その広い態様における本発明は、上述した特定の詳細に限定されるものではなく、開示されて示された例およびそこにおける記述は、構造的に均等な要素を形成する。したがって、いろいろな変更が、請求の範囲とそれらに均等なものによって規定されるような一般的発明コンセプトの精神または目的から逸脱することなくなされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施例に使用された空気調節方法と装置を示す図。
【図２】
パネルがキャビネットに回動可能である可能性を示している図１に示された構造の上面図。
【図３】
従来の空気調節方法と装置を示す図。
【図４】
本発明より前に構成された空気調節方法と装置を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
2004521299.tif 000007
2004521299.tif 000008
2004521299.tif 000009
2004521299.tif 000010
2004521299.tif 000011
2004521299.tif 000012
2004521299.tif 000013
2004521299.tif 000014
2004521299.tif 000015
2004521299.tif 000016
2004521299.tif 000017
2004521299.tif 000018
2004521299.tif 000019
2004521299.tif 000020
【国際調査報告】
2004521299.tif 000021