(57)【要約】  効率および費用効果のある高密度熱管理のため、二方向の垂直気流を生成するための各階を渡る流体連通を伴う、隣り合って並置しおよび垂直に積層することが何れも可能な、プレハブ式のモジュールを用いた多層（高層）データセンタを構築するためのシステムに関する。【選択図】  図９
2018512649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンピュータキャビネットをホスティング（hosting）するための積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該データセンタＩＴモジュールは、
−積層されたモジュール間における垂直方向への流体連通が可能な（以下の）２つの領域と：
−上部のモジュールより下降する気流、または、下部のモジュールより上昇する気流、を受け入れる第一の領域（この第一の領域は流入（入力  input）空間として構成される）；
−上部のモジュールへ上昇する気流、または、下部のモジュールへ下降する気流、を受け入れる第二の領域（この第二の領域は流出（出力  output）空間として構成される）；
−第一および第二の領域の間に位置する第三の領域と（この第三の領域は、上下に積層される類似する他のモジュールの第三の領域との関係において流体的（fluidly）に分離しており、該第三の領域は、第一の領域からの一般的に垂直な第一の気流（first generally vertical airflow）を、少なくとも部分的に、第二の領域の一般的に垂直な第二の気流（second generally vertical airflow）へ移すことを受け入れるものであるとともに、該第三の領域は、更に以下の構成からなる）：
−熱を発するコンピュータキャビネットの列；および
−発せられた熱を取り出す（extracting）気体から液体への熱交換システム（air-to-liquid heat exchanger system）；
−データセンタＩＴモジュールの上部に積層される他の少なくとも１つの積層可能なモジュールの重量を支持するように構成された内部構造体（該内部支持構造体は上部および底部を装備し、該上部および底部は、一般的に垂直な気流を第一の領域および第二の領域の各々を通り抜けることが可能となるように構成されている）と、
からなることを特徴とするデータセンタＩＴモジュール。
【請求項２】
請求項１記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該データセンタＩＴモジュールは、積層可能なデータセンタモジュールの積層の最上部（top-most）のモジュールとなるように構成されており、第一の領域および第二の領域は、空気が内部構造体の最上部を通過して（through）流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項１記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項３】
請求項１記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該データセンタＩＴモジュールは、積層可能なデータセンタモジュールの積層の底部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域および第二の領域は、空気が内部構造体の底部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項１記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールは、一般的な（common）輸送コンテナの寸法を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、第一の領域からの垂直気流の可変の一部（variable proportion）は、第三の領域を通過して第二の領域の垂直気流へ迂回されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールは、請求項１乃至請求項５の何れかに記載された第二の積層可能なデータセンタＩＴモジュールに水平に並置されるように構成され、並置された２つのデータセンタＩＴモジュールの第一および第二の領域の各々および各第三の領域は、相互に流体連結（fluidly connected）されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュール。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールは、請求項１乃至請求項６の何れかに記載された第二の積層可能なデータセンタＩＴモジュールの下または上に積層されるように構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュール。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールの底部は、少なくともその第一および第二の領域の各々で部分的に格子からなることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュール。
【請求項９】
複数のコンピュータキャビネットをホスティングするための積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該データセンタＩＴモジュールは、
−第一の中央の領域であって、第一側と第二側（a first side and a second side）を有しており、他の積層されたモジュールに対して垂直方向へ流体連通する以下のいずれかの構成からなる第一の中央の領域と、
−気流が、一般的に上部のモジュールから下降する、または、一般的に下部のモジュールから上昇する流入（入力  input）空間；
−気流が、一般的に上部のモジュールへ上昇する、または、一般的に下部のモジュールへ下降する流出（出力  output）空間；
−第二の領域および第三の領域であって、該第二の領域および第三の領域の各々はそれぞれ第一の中央の領域の第一側および第二側に接しており（上にあり）、該第二の領域および第三の領域の各々は積層されたモジュールに対して垂直方向へ流体連通するように構成された、以下の何れかの構成からなる第二の領域および第三の領域と：
−気流を一般的に上部のモジュールへ向けて上方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に下部のモジュールへ向けて下方へ流すことが可能となるように構成された流出（出力）空間；
−気流を一般的に上部のモジュールから下方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に下部のモジュールから上方へ流すことが可能となるように構成された流入（入力）空間；
（該第二および第三の領域が流出（出力）空間からなる場合、第一の領域は流入（入力）空間からなり、該第二および第三の領域が流入（入力）空間からなる場合、第一の領域は流出（出力）空間からなる；）
−第一の領域と第二の領域の間の第四の領域および第二の領域と第三の領域の間の第五の領域であって、該第四および第五の領域は、上部または下部に積層された他のモジュールの類似する第四および第五の領域との関係において流体的に分離しており、該第四および第五の領域は、各々、第一の領域が流入（入力）空間として構成される場合にいくつかの気流を第一の領域から第二および第三の領域へ移すことを可能とし、該第四および第五の領域は、各々、第一の領域が流出（出力）空間として構成される場合にいくつかの気流を第二および第三の領域から第一の領域へ移すことを可能とし、各々以下の構成からなる第四および第五の領域と：
−熱を発するコンピュータキャビネットの列；および
−発せられた熱を取り出す気体から液体への熱交換システム；
−データセンタＩＴモジュールの上部に積層される他の少なくとも１つの積層可能なモジュールの重量を支持するように構成された内部構造体（該内部構造体は上部および底部を装備し、該上部および底部は、一般的に垂直な気流を第一の領域、第二の領域、および第三の領域の各々を通り抜けることが可能となるように構成されている）と、
からなることを特徴とするデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１０】
請求項９記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該データセンタＩＴモジュールは、積層可能なデータセンタモジュールの積層の最上部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域、第二の領域および第三の領域は、一般的に空気が内部構造体の最上部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項９記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１１】
請求項９記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該データセンタＩＴモジュールは、積層可能なデータセンタモジュールの積層の最底部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域、第二の領域および第三の領域は、一般的に空気が内部構造体の底部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項９記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールは、一般的な輸送コンテナの寸法を有することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れかに記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、第一の領域が流入（入力）空間として構成される場合に、垂直気流の可変の一部は、第一の領域から第二および第三の領域へ迂回され、および、第一の領域が流出（出力）空間として構成される場合に、垂直気流の可変の一部は、第二および第三の領域から第一の領域へ迂回され、垂直気流は、第四及び第五の領域を通過することを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れかに記載のデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールは、請求項９乃至請求項１３の何れかに記載された第二の積層可能なデータセンタＩＴモジュールに水平に並置されるように構成され、並置された２つのデータセンタＩＴモジュールの第一、第二および第三の領域の各々および第四および第五の領域の各々は、相互に流体連結されることを特徴とする請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１５】
請求項９乃至請求項１４の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールは、請求項９乃至請求項１４の何れかに記載された第二の積層可能なデータセンタＩＴモジュールの下または上に積層されるように構成されることを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１６】
請求項９乃至請求項１５の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールにおいて、該積層可能なデータセンタＩＴモジュールの底部は、少なくともその第一、第二および第三の領域の各々で部分的に格子からなることを特徴とする請求項９乃至請求項１５の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュール。
【請求項１７】
積層可能なデータセンタ空気処理モジュールが、
−積層されたモジュール間における垂直方向への流体連通が可能な（以下の）２つの領域と：
−気流を一般的に上部のモジュールへ向けて上方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に下部のモジュールへ向けて下方へ流すことが可能となるように構成された第一の領域（該第一の領域は流出（出力）空間として構成される）；
−気流を一般的に上部のモジュールから下方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に下部のモジュールから上方へ流すことが可能となるように構成された第二の領域（該第二の領域は流入（入力）空間として構成される）；
−第一の領域と第二の領域の間に設けられる少なくとも１つの送風機器と（該送風機器は、効果的に、第二の領域から第一の領域へ空気を移す静的な（一定の）圧力を生成する）；
−データセンタ空気処理モジュールの上部にに積層される他の少なくとも１つの積層可能なモジュールの重量を支持するように構成された内部構造体（該内部構造体は上部および底部を装備し、該上部および底部は、一般的に垂直な気流を第一および第二の領域の各々を通り抜けることが可能となるように構成されている）と、
からなることを特徴とするデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項１８】
請求項１７記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、データセンタモジュールの積層の最上部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域および第二の領域は、空気が内部モジュール構造体の最上部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項１７記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項１９】
請求項１７記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、データセンタモジュールの積層の最底部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域および第二の領域は、空気が内部モジュール構造体の底部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項１７記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２０】
請求項１７乃至請求項１９の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、一般的な輸送コンテナの寸法を有することを特徴とする請求項１７乃至請求項１９の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２１】
請求項１７乃至請求項２０の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、送風機器は、第二の領域から第一の領域へと移される空気の量を制御するための可変ドライブ（variable drive）を有することを特徴とする請求項１７乃至請求項２０の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２２】
請求項１７乃至請求項２１の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、請求項１７乃至請求項２１の何れかに記載された第二の積層可能な空気処理モジュールに水平に並置されるように構成され、該積層可能なデータセンタ空気処理モジュールの第一および第二の領域は、それぞれ、第一および第二の領域各々へ通じるように、第二の積層可能な空気処理モジュールの第一および第二の領域に対して水平方向へ流体連通することを特徴とする請求項１７乃至請求項２１の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２３】
請求項１７乃至請求項２２の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、請求項１乃至請求項８の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールの上部または下部に配置されるように構成されることを特徴とする請求項１７乃至請求項２２の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２４】
請求項１７乃至請求項２３の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該積層可能なデータセンタ空気処理モジュールの底部は、少なくともその第一および第二の領域の各々で部分的に格子からなることを特徴とする請求項１７乃至請求項２３の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２５】
積層可能なデータセンタ空気処理モジュールが、
−中央の第一の領域であって、第一側および第二側（a first side and a second side）を有しており、少なくとも、他の積層されたモジュールに対して垂直方向へ流体連通する以下のいずれかの構成からなる第一の中央の領域と：
−気流を一般的に下部のモジュールへ向けて下方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に上部のモジュールへ向けて上方へ流すことが可能となるように構成された流出（出力）空間；
−気流を一般的に下部のモジュールから上方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に上部のモジュールから下方へ流すことが可能となるように構成された流入（入力）空間；
−第二の領域および第三の領域であって、該第二の領域および第三の領域の各々はそれぞれ中央の第一の領域の第一側および第二側に接しており（上にあり）、該第二の領域および第三の領域の各々は積層されたモジュールに対して垂直方向へ流体連通するように構成された、以下の何れかの構成からなる第二の領域および第三の領域と：
−気流を一般的に下部のモジュールから上方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に上部のモジュールから下方へ流すことが可能となるように構成された流入（入力）空間；
−気流を一般的に下部のモジュールへ向けて下方へ流すことが可能となるように、または、気流を一般的に上部のモジュールへ向けて上方へ流すことが可能となるように構成された流出（出力）空間；
（該第二および第三の領域が流入（入力）空間からなる場合、第一の領域は流出（出力）空間からなり、該第二および第三の領域が流出（出力）空間からなる場合、第一の領域は流入（入力）空間からなる；）
−第一の領域と第二の領域の間に設けられる少なくとも１つの第一の送風機器と（該第一の送風機器は、第二の領域から第一の領域へ気流を流す（force an airflow）か、または第一の領域から第二の領域へ気流を流すように構成される）；
−第一の領域と第三の領域の間に設けられる少なくとも１つの第二の送風機器と（該第二の送風機器は、第三の領域から第一の領域へ気流を流すか、または第一の領域から第三の領域へ気流を流すように構成される）；
−データセンタ空気処理モジュールの上部に積層される他の少なくとも１つの積層可能なモジュールの重量を支持するように構成された内部構造体（該内部構造体は上部および底部を装備し、該上部および底部は、一般的に垂直な気流を第一、第二および第三の領域の各々を通り抜けることが可能となるように構成されている）と、
からなることを特徴とするデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２６】
請求項２５記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、データセンタモジュールの積層の最上部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域、第二の領域および第三の領域は、空気が内部構造体の最上部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項２５記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２７】
請求項２５記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、データセンタモジュールの積層の底部のモジュールとなるように構成されており、第一の領域、第二の領域および第三の領域は、空気が内部構造体の底部を通過して流れるのを遮断するように構成されることを特徴とする請求項２５記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２８】
請求項２５乃至請求項２７の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、一般的な輸送コンテナの寸法を有することを特徴とする請求項２５乃至請求項２７の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項２９】
請求項２５乃至請求項２８の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、少なくとも第一および第二の送風機器のうちの一つは、第一の領域から第二および／または第三の領域、または、第二および／または第三の領域から第一の領域へと移される空気の量を制御するための可変ドライブからなることを特徴とする請求項２５乃至請求項２８の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項３０】
請求項２５乃至請求項２９の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、請求項２５乃至請求項２９の何れかに記載された第二の積層可能な空気処理モジュールに水平に並置されるように構成され、該空気処理モジュールの第一、第二および第三の領域は、それぞれ、第二の積層可能な空気処理モジュールの第一、第二および第三の領域に対して水平方向へ流体連通することを特徴とする請求項２５乃至請求項２９の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項３１】
請求項２５乃至請求項３０の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールは、請求項９乃至請求項１６の何れかに記載の積層可能なデータセンタＩＴモジュールの上部または下部に配置されるように構成されることを特徴とする請求項２５乃至請求項３０の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項３２】
請求項２５乃至請求項３１の何れかに記載の積層可能なデータセンタ空気処理モジュールにおいて、該空気処理モジュールの底部は、少なくとも該第一および第二の領域の各々で部分的に格子からなることを特徴とする請求項１７乃至請求項２３の何れかに記載のデータセンタ空気処理モジュール。
【請求項３３】
少なくとも１つの並置された請求項１乃至請求項１６の何れかに記載の積載可能なデータセンタＩＴモジュールへのアクセスを提供するための、または、少なくとも１つの並置された請求項１７乃至請求項３２の何れかに記載の積載可能なデータセンタ空気処理モジュールへのアクセスを提供するための、積載可能なデータセンタアクセスモジュールが、
−外部ドア（external door）と；
−複数の内部ドアであって、該複数の内部ドアの１つは並置されたデータセンタモジュールの領域の各々の領域にアクセスするように構成された複数の内部ドアと；
と；
−少なくとも、ある積層可能なデータセンタアクセスモジュールから他の付属するデータセンタモジュールへの電力伝送のルーティング（routing of power feeds）を可能とするように構成された第一の垂直通路と；
−少なくとも、ある積層可能なデータセンタアクセスモジュールから他の付属するデータセンタモジュールへの導管のルーティング（routing of piping）を可能とする第二の垂直通路と；
−並置されたデータセンタＩＴモジュール中のコンピュータキャビネットに、または、並置されたデータセンタ空気処理モジュールの送風機器に、電力を給電するように構成された複数の電気分配部品と；
−並置されたデータセンタＩＴモジュール中の気体から液体への熱交換機へ液体を供給するように構成された複数の配管取付け具（plumbing fixture）、バルブ、およびポンプと；
からなることを特徴とする積載可能なデータセンタアクセスモジュール。
【請求項３４】
請求項３３に記載の積層可能なデータセンタアクセスモジュールにおいて、該アクセスモジュールは、一般的な輸送コンテナの寸法を有することを特徴とする請求項３３に記載のデータセンタアクセスモジュール。
【請求項３５】
複数のデータセンタ部からなるモジュール式データセンタにおいて、各データセンタ部は、
−請求項１乃至請求項１６の何れかに記載の、垂直に積層された複数からなる積層可能なデータセンタＩＴモジュールと；
−請求項１７乃至請求項３２の何れかに記載の、積層可能なデータセンタＩＴモジュール間に設置される少なくとも１つの積層可能なデータセンタ空気処理モジュールと；
からなり、少なくとも複数のデータセンタ部のうちの２つが、積層可能なデータセンタアクセスモジュールの追加部とともに相互に並置されることを特徴とするモジュール式データセンタ。
【請求項３６】
請求項３５に記載のモジュール式データセンタにおいて、モジュールの気象耐性外壁が、複数の並置された部の上に設置されることを特徴とする請求項３５に記載のモジュール式データセンタ。
【請求項３７】
請求項３５または請求項３６に記載の複数のモジュール式データセンタからなることを特徴とするモジュール式データセンタ複合施設。
【請求項３８】
請求項３７記載のモジュール式データセンタ複合施設において、少なくとも１つのモジュール式データセンタが、他のモジュール式データセンタの最上部に積層されることを特徴とする請求項３７記載のモジュール式データセンタ複合施設。
【請求項３９】
請求項３７または請求項３８記載のモジュール式データセンタ複合施設において、少なくとも１つのモジュール式データセンタが、他のモジュール式データセンタと並置されることを特徴とする請求項３７または請求項３８記載のモジュール式データセンタ複合施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、“鉛直型データセンタの空調システムおよび複数床建造物への方法”の名称で、２０１６年２月１７日に米国特許商標局に出願された米国仮特許出願第６２／１１７，３８８の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般的にデータセンタに関し、特に、コンピュータ基盤施設を冷却するためのフロア間鉛直（vertical）空気循環を包含する（組み込んだ）、高密度（high density）多層（高層）データセンタを構築するためのデータセンタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、モジュール式のデータセンタの市場の殆どが、輸送コンテナのフォームファクタ（form factor）を中心に展開している。このフォームファクタ（form factor）の主な利点は、コンピュータ機器と同様にそれらの電源（電力）および冷却サブシステムを備えた、プレハブ式の（prefabricated）データセンタモジュールであって容易な輸送を可能とすることである。このアプローチは、自己完結型のコンピュータ基盤施設の迅速かつ費用効果のよい配備を可能にする。それは、例えば軍事オペレーションなど、特にこの基盤施設が複数回移転する必要がある場合には、実利的であり、効果的である。しかしながら、標準的な輸送コンテナの寸法が、モジュール内部のコンピュータ機器のレイアウトを大きく制約し、個々のコンピュータキャビネットおよびサブシステムへのアクセスを困難にし、同様に、モジュール式データセンタの一般的な保守性に影響を与えるという欠点がある。
【０００４】
これらのデータセンタモジュールの中において、コンピュータキャビネットが整列して配置される際に、標準的な輸送コンテナの幅（典型的には８フィート）が、隣り合って並置された典型的には奥行４２インチのキャビネットを一列にすることが可能となる。この典型的なキャビネットのサイズは、かろうじて、列の両側に、装置にアクセスするための通路を設けるための２フィートが残る。この限定制約を回避する方法の１つは、メンテナンスのためにコンピュータキャビネットを前後に動かすスライド・レールの上に置くことであるが、例え可能であっても、ほとんど実用的ではない。
【０００５】
この限定制約を回避する他の方法は、２つの隣り合う輸送コンテナを並置し、２つのコンテナを隔てる仕切り壁を取り除くという方法である。この方法によると、２つの対向するキャビネットの列は、典型的には両側面が２つの低温通路（コールドアイル  cold-aisle）で中央の１つが高温通路（ホットアイル  hot-aisle）である３フィート幅の通路のための充分なスペースを設け得る。しかし、次の問題は、比較的小さなスペースの中で、他の空気処理、エアコンディショニングサブシステムのすべてに適合するようにすることである。小さなスペースのため、多くのより小さい電源（電力）および冷却サブシステムの統合が必要となり、それにより（in turn）、データセンタを、より高価で、非効率かつ信頼性を低くすることになる。
【０００６】
他の一般的な考え方としては、単位地面（real-estate）あたりのコンピュータの積載量を最大にするため、輸送コンテナ内の複数のデータセンタを、一つを他の上に乗せるようにして（one on top of the other）積み重ねることである。しかしながら、このアプローチは、アクセス可能性に係る問題を悪化させ、それに起因し得るコンポーネントおよび信頼性に係る問題の数を減らすことには全くならない。冗長性については優れているが、より小数の大きなコンポーネントの代わりにあまりに多くの小さな構成要素を持つことは、効率性と信頼性に有害となり得る。更に、小さなデータセンタを積層することは、一つの大きなデータセンタを持つことと同じ柔軟性を提供しない。
【０００７】
最後に、高性能コンピューティングのための高電力密度のコンピュータキャビネット（high power density computing cabinets）との関連で、しばしば、幅広くメインボードおよびプロセッサーにも、水がコンピュータキャビネットに幅広くもたらされる必要がある、という考えについての特定の誤解がある。たとえ、水中の熱伝導（carrying heat）が空気に同じ熱量をもたらすより、よりエネルギー効率がよいのは事実であるが、高性能コンピュータに水冷を使うことはまた、主にコストと液漏れのリスクという欠点を有する。
【特許文献１】米国仮特許出願第６２／１１７，３８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の本旨に従ったデータセンタモジュールは、二方向の垂直気流を利用する複数からなる同一のモジュールを垂直に積み重ねることによって、および、ゆったりとし、コスト効果があり、エネルギー効率がよく、高密度で高復元性のある多層（高層）データセンタを構築するため、複数からなるこれらのモジュールの積層を隣り合わせて並置することによって、一般的に、少なくとも従前のデータセンタモジュールの欠点のいくつかを軽減するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示におけるいくつかの側面において、本開示に従ったデータセンタモジュールは、輸送コンテナのように容易に運搬され得る。前記データセンタモジュールは、それらの輸送コンテナと同じ寸法を有し得るが、スタンドアローンの完全な（完備された  complete）データセンタではない。本格的な多層（高層）のデータセンタの構築を可能にするのは、広々とした通路と高い天井を装備した、あらゆるサイズのコンピュータキャビネットや、あらゆる電力（電源）分配および調節装置に適用する能力のある、より従来型のデータセンタにおいて通常みられる、主要なレンガ（塊）（main brick）である。
【００１０】
本開示におけるいくつかの側面（特徴）において、データセンタモジュールは、基本的に、一般に入手可能な金属製梁および柱を用いて組み立てられ得る耐重量構造であるため（a weight-bearing structure）、コスト効果を高くすることを目的とするものである。データセンタモジュールの構造は、全てのモジュールで同じかかなり似ており、シリーズとして製造され得る。該データセンタモジュールは、冷却コイル、ダンパー（緩衝器）、フィルター、および格子のような単純な工業用部品を有するＨＶＡＣコンポーネントからなり、例えば、それらの全ては、多数の異なる製造業者からのカタログによって低価格で注文できる。
【００１１】
該データセンタモジュールは、空気の流れが大きな横断面を通して（through large cross-sections）管理され、かつ、高効率かつ高能力である可変ドライブ工業用送風機（variable drive industrial blowers）を使用して動作するため、先行技術に係るシステムおよび方法と比較してエネルギー消費の縮小を目的とするものである。エネルギー消費は、更に、大きな多重列、高効率コイルを介して、空気から水へ熱が効果的に伝導されるにつれて減少する。
【００１２】
データセンタモジュールは、更に、データセンタが高能力送風機で移動する、大きな横断面を通して比較的低速度である多量の空気で構成され得ることから、高電力密度（high power densities）をサポートすること目的とするものである。データセンタモジュールは、更に、大きな横断面（large cross-section）の高効率冷却コイルを用いることでモジュールから排除される多量の熱で構成され得る。更に、それが方法の全てではないが、水をコンピュータキャビネットの近くに持ってくることにより、より高い電力密度（higher power densities）が実現され得る。
【００１３】
データセンタモジュールは、また、復元性の改善を目的とする。復元性は、全てのモジュールにおいて冗長とするべきである全てまたは殆どのＨＶＡＣコンポーネントを可能とするため充分なスペースを有するようにデータセンタを構成することによって、および、相互に流体が流通するように（to be in fluid communication with one another）隣接したモジュールを構成することによって改善され得る。そのような構成は、一つのモジュールの冗長能力が隣接するモジュールの部分的な故障を補うことを可能とする。
【００１４】
本発明に係る他の特徴は、高層モジュール式データセンタを構築するための、複数の多層（高層）モジュール式データセンタの重積、および、高層モジュール式データセンタ複合施設（complexes）によって共用基盤を構築するための複数のモジュール式高層データセンタの並置である。
【００１５】
新規であると考えられる本発明の特徴は、添付された特許請求の範囲において詳細に明記されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は、以下の説明より、より容易に明確となる。添付した図面は以下の通りである：
【００１７】
【図１ａ】図１ａは、本発明の本旨にしたがって、複数のコンピュータキャビネットの列を提供するよう構成されたデータセンタ（ＩＴ）モジュールの側面断面図である。
【００１８】
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａに示すデータセンタモジュールの平面断面図である。
【００１９】
【図２ａ】図２ａは、本発明の本旨に従って、少なくとも１つのデータセンタモジュールに用いられるように構成された空気処理モジュール（air-handling module）の側面断面図である。
【００２０】
【図２ｂ】図２ｂは、図２ａに示すデータセンタモジュールの平面断面図である。
【００２１】
【図３】図３は、２つのデータセンタモジュールおよび１つの空気処理モジュールからなり、本発明の本旨に従って、一つを他の上部へ積み重ねてデータセンタ部（data center slice）を形成する、３つのモジュールからなる実施例を示す側面断面図である。
【００２２】
【図４】図４は、本発明の本旨に従った、隣り合って並置された３つのデータセンタモジュールからなる実施例を示す平面断面図である。
【００２３】
【図５】図５は、本発明の本旨に従った、隣り合って並置された３つの空気処理モジュールからなる実施例を示す平面断面図である。
【００２４】
【図６】図６は、図１ａおよび図１ｂに示すデータセンタモジュールの斜視図である。
【００２５】
【図７】図７は、図２ａおよび図２ｂに示す空気処理モジュールの斜視図である。
【００２６】
【図８】図８は、本発明の本旨に従った、合計１２個のデータセンタモジュールからなる４階の高さの完成した（完全な）データセンタの実施例を示す斜視図である。
【００２７】
【図９】図９は、外壁を除いた図８に示す４階からなるデータセンタの実施例を示す斜視図である。
【００２８】
【図１０】図１０は、本発明の本旨に従った高層データセンタの実施例を示す斜視図である。
【００２９】
【図１１】図１１は、本発明の本旨に従った、大規模データセンタ複合施設を形成するために隣り合って並置された複数の高層データセンタの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
新規な鉛直型（縦方向へ延びる  vertical）データセンタモジュールおよびそれら高層データセンタの構築を可能とする大規模配置のための方法は、以下に説明される。本発明は、説明に役立つ具体的な実施例という観点から説明されるが、ここで説明される実施例は、例示する目的のみであり、発明の範囲は、それによって限定されることを意図したものではないと理解されるべきである。
【００３１】
さて、図１ａおよび図１ｂを参照すると、２列のコンピュータキャビネット１１０を収容するのに充分な大きさのデータセンタ（ＩＴ）モジュール１００の実施例が示されている。更に具体的に言うと、図１ａは、モジュールの側面断面図であり、一方、図１ｂは、同じモジュールの平面断面図である。データセンタモジュール１００は、長軸（long axis）１３０と狭軸（narrow axis）１４０を有する。そのような実施例において、複数のキャビネット１１０の列（典型的には２列）は、データセンタモジュールの狭軸に沿って整列される。具体的に説明される実施例において、データセンタモジュールの狭軸（narrow axis）は、１列あたり標準幅（２４インチ）からなる５つのキャビネットを収容するため、約１０フィート幅からなるが、それでも輸送を実用的とするのに十分な狭さである。他の実施例では、データセンタモジュールは、より狭くすることが可能であり、例えば、通常の輸送コンテナの幅として、典型的には８インチ幅である。しかしながら、その場合において、キャビネット１１０の列は、１列あたり４つのキャビネットのみを可能とする。データセンタモジュールは、より幅広にすることも可能であるが、望ましい実施例は、図４に示すように、所望する列の長さに近づけるため、複数のデータセンタモジュールを隣り合って並置することである。
【００３２】
データセンタモジュール１００は、５つの異なる領域１０１、１０２、１０３、１０４および１０５から構成される。中央領域１０３は、データセンタモジュール１００を、第一および第二の部分または領域、典型的には左右の部分（領域）に分離する。第一および第二の部分（領域）は、典型的には、他の鏡像（鏡対称：mirror image）であるように構成される。領域１０１および１０５において、気流は、かなり垂直に、かつ、かなり下向きとなる。
【００３３】
望ましい実施例において、気流は、第一モジュールから、第一モジュールの下に位置する第二モジュールへ向けて巡回する（流れる  travel）。下降気流の一部は、コンピュータキャビネット１１０に冷気の一部（冷気を含む空気）を送り込むために、領域１０２および１０４へ水平に迂回し、それらコンピュータキャビネットの製造業者によって特定される温度幅のようなコンピュータが予め定められた温度幅で可動することを可能とする。領域１０２および１０４は、コンピュータキャビネット１１０に冷気を送り込む、２つの低温の通路空間（cold aisle plenums）を形成する。領域１０３は、領域１０１および１０５中の垂直気流と反対向きとなる、一般的に上昇する垂直気流であるコンピュータハードウェアから発せられる熱を排気するように構成された、共有される高温の通路である。
【００３４】
データセンタモジュール１００の他の実施例において、垂直気流は、領域１０１および１０５における概ね上方向、および領域１０３における概ね下方向のように、反転することが可能である。
【００３５】
データセンタモジュール１００の更に他の実施例において、垂直気流より迂回する水平気流もまた、低温通路領域１０２および１０４が高温通路となり、高温通路領域１０３が低温通路となるように、反転することが可能である。
【００３６】
データセンタモジュール１００の中では、領域１０１および１０５は、それぞれ、コイル１１１、ダンパー１１２、およびオプションとしてフィルター１１３の機構を介して、領域１０２および１０４に流体連通（fluid communication）している。コイル１１１は、気流中の熱を取り出し、空気温度を動作中のコンピュータ機器が要求する水準まで持って行くために使用される。フィルター１１３は、気流中に存在する混入物質（汚染物質）からコイルとコンピュータ機器の両方を保護するように構成されている。
【００３７】
更なる実施例において、ダンパー１１２は電動とすることが可能である。通常、全開の状態である電動ダンパー１１２は、圧力低下（pressure drop）をもたらすために用いられ、その結果として、垂直気流から水平気流へ迂回する空気量をコントロールし得る。データセンタモジュールは、更に、領域１０２および１０３間、および領域１０４および１０３間に差圧センサ１１７を備え得る。そのような差圧センサ１１７は、低温通路１０２および１０４中に常に小さい正圧（positive pressure）が存在するように、ダンパーの開放を調整するように構成されている。
【００３８】
データセンタモジュール１００は、一つを他の上に乗せるようにして複数のモジュールを垂直積層することを可能とする支持構造物（support structure）を装備する。この構造物は、典型的には、荷重を４つの主耐荷重柱１２０に分配するように形成された梁と柱とからなる。いくつかの実施例では、データセンタモジュール１００の床は、領域１０１、１０３および１０５において、格子１１５で作られる。そのような床材（flooring）は、垂直気流を可能とし最適化することを狙いとしている。更なる実施例では、電源をコンピュータキャビネット１１０に分配するため、電気母線路（エレクトリカルバスウェイ  electrical busway）が梁構造に装着されている。
【００３９】
さて、図２ａおよび図２ｂを参照すると、空気処理モジュール（air-handling module）２００が示されている。空気処理モジュール２００は、複数のデータセンタモジュール１００と連結して使用され得るものであり、空気処理モジュール２００の上部か下部に積み重ねられる。空気処理モジュール２００は、３つの異なる領域２０１、２０３および２０５から成る。領域２０３は、空気処理モジュール２００の下部（または、気流が反転の場合には上部）にあるデータセンタモジュール１００の領域１０３に直ちに流体が流通するようになっている。空気処理モジュール２００の領域２０１および２０５は、それぞれ、下部（または、気流が反転の場合には上部）にあるデータセンタモジュール１００の領域１０１および１０５に直ちに流体が流通するようになっている。空気処理モジュール２００の目的は、２つある：下部のモジュールからの上昇する垂直気流を下降して下に戻す垂直気流に移すため（または気流が反転の場合にはその逆）、および、領域２０１および２０５の夫々に１つからなる、送風機２１１の２つのファンウォール（fan walls）を用いて、気流が各階を渡るようにする強力で制御可能な正圧（positive pressure）を作り出すため、である。これらファンウォール（fan walls）の各送風機２１１は、少なくとも、典型的には、全開の状態である１つのダンパー２１２を装備している。ダンパー２１２は、送風機２１１の停止が必要となった場合に、送風機２１１を通しての空気の再循環に係るあらゆる可能性を抑制するため、閉じられ得る。好ましい実施例として、耐荷重柱１２０を含む、支持構造物および空気処理モジュール２００の寸法は、大体データセンタモジュール１００のものと同じであり、それ故、あらゆる種類のモジュールを、一つを他の上に乗せるようにして垂直積層することが可能となる。
【００４０】
図３は、一つを他の上に乗せるようにして積層した３つのモジュールからなるデータセンタ部の実施例の側面断面図を示す。そのような実施例において、データセンタ部は、２つのデータセンタモジュール１００および１つの空気処理モジュール２００からなる。空気処理を共有するデータセンタモジュール１００の数は、典型的には、３つか４つであると理解すべきである。当業者は、データセンタモジュール１００の数は、要求される配置（構成）に応じて、より多くまたはより少なくなり得ることを理解すべきである。実際には、各垂直気流の空気の速さに影響を及ぼす領域１０１、１０３および１０５の横断面の表面、低温通路１０２および１０４の気流の速さに影響を及ぼす冷却コイル１１１の横断面の表面、およびデータセンタモジュール１００内に装備されたコンピュータキャビネット１１０の電力要求によって、低電力密度の構成であるため、データセンタモジュールの数は、ファンウォール２１１のＣＦＭ能力に応じてより多く（高く）なる。
【００４１】
図３より、当業者は、データセンタモジュール１００の領域１０１、１０３および１０５における垂直気流の反転（モジュール内における水平気流の反転をも暗示しており、実際上は、低温通路と高温通路の位置の入れ替え）を確認し得る。
【００４２】
図４は、より長い列のコンピュータキャビネットを構成するための、隣り合って並置された３つのデータセンタモジュール１００からなるデータセンタ部に係る実施例の平面断面図を示す。本開示は、並置されたあらゆる数のデータセンタモジュール１００は垂直または水平の何れの気流にも影響を及ぼさないため、並置されたデータセンタモジュール１００の数に限定されるものではないと理解すべきである。実際のところ、並置可能なデータセンタモジュール１００の数は、各列の最も遠いキャビネットへの歩行距離や、更に電源をキャビネットに分配する電気母線路（エレクトリカルバスウェイ）の最大定格電流（amp rating）のように、実施上の考慮事項のみにより限定される。
【００４３】
図５は、隣り合って並置された３つの空気処理モジュール２００を装備したデータセンタ部に係る実施例の平面断面図を示す。先と同様に、あらゆる数の空気処理モジュールは、垂直または水平の何れの気流にも影響を及ぼすことなく並置され得ると理解すべきである。並置された空気処理モジュール２００の数は、単純に、その下部または上部に並置されたデータセンタモジュール１００の数と同じである。言い換えれば、それは、完全に垂直であるデータセンタを形成する、隣り合って並置された、図３に示すデータセンタ部である。
【００４４】
図６および図７は、それぞれ、データセンタモジュール１００および空気処理モジュール２００の斜視図である。該斜視図は、耐荷重柱１２０または２２０を有する典型的な支持構造物（support structure）を示している。
【００４５】
さて、図８を参照すると、一つを他の上部へ積み重ねた各々３つのモジュールを４つの部分に配列し（arranged in four slices of three modules each）、最上部に４つの空気処理モジュール２００を並置した、合計１２個のデータセンタモジュール１００からなる４階の高さの完成した（完全な）データセンタの実施例８００が示されている。図３に示されているものと似ているこれらの４つのデータセンタ部は、積層されたアクセスモジュール（通路用モジュール）の５部は、データセンタモジュール１００の各階の領域１０１、１０２、１０３、１０４および１０５、および上階の空気処理モジュール２００である領域２０１、２０３および２０５への人間のアクセスを可能にする（provide human access）ために追加される。これらのアクセスモジュール８０１および８０２は、典型的には、他の２つの種類のモジュールと同じ寸法を持ち、同じ支持構造物（support structure）と耐荷重柱（weight-bearing columns）を共有する。それらは、入口を供給し、アクセス制限を提供する。それらは、足場設備またはスペア部品の保管に使用され得る。それらは主に、データセンタの各階の各領域にアクセスするための内部アクセスドア（internal access doors）を提供する。示された実施例において、アクセスモジュール８０１は、１つがデータセンタモジュール１００の５つの領域各々へ通じる（one for each of five areas of the data center module 100）５つの内部アクセスドア（internal access doors）を装備し、一方で、アクセスモジュール８０２は、１つが空気処理モジュール２００の３つの領域各々へ通じる（one for each of the three areas of the air-handling module 200）３つの内部アクセスドア（internal access doors）を装備している。完全に気象耐性を有する建造物とする外壁を有する４階建データセンタ８００が、図８に示されている。あらゆる手段、方法、または建築当業者が外壁を構築するために用いられると理解するべきである。
【００４６】
図９は、外壁を除いた図８の４階建データセンタに係る実施例を示す。
【００４７】
さて、図１０を参照すると、高層データセンタ１０００に係る実施例が示されている。高層データセンタ１０００は、図８に示すデータセンタ８００と類似する、一つを他の上部へ積み重ねた２つの独立したデータセンタ８００からなる。高層データセンタ１０００は、高層データセンタの各階にアクセスする階段および貨物用エレベータを提供するための追加で並置されたモジュール構造体１０１０からなる。積層可能なデータセンタ８００の最大数は２つに限定されないが、主に下層のモジュールの耐荷重能力に左右されることを理解すべきである。この構造体の強度は、到達する必要のある高さに応じて調整する必要がある。
【００４８】
複数の高層データセンタ１０００もまた、図１１に示すような、（モジュール構造体）１０１０にアクセスするための階段、廊下、貨物用エレベータ、および、集中アクセス制御、配電所、ディーゼル式非常用発電装置、冷却水生成設備１１２０を共有する大規模データセンタ複合施設を構成するために、隣り合って並置することが出来ることもまた理解すべきである。
【００４９】
発明の実例となる現在の好ましい実施例が先に詳述されたが、該発明の概念が別な方法で色々と具体化され、使用され得ることとなり、先行技術によって制限される限りにおけること以外は、添付の特許請求の範囲がそのようなバリエーションを含むと解釈されることを目的とすることを理解するべきである。
【図１ａ】
2018512649.tif 000003
【図１ｂ】
2018512649.tif 000004
【図２ａ】
2018512649.tif 000005
【図２ｂ】
2018512649.tif 000006
【図３】
2018512649.tif 000007
【図４】
2018512649.tif 000008
【図５】
2018512649.tif 000009
【図６】
2018512649.tif 000010
【図７】
2018512649.tif 000011
【図８】
2018512649.tif 000012
【図９】
2018512649.tif 000013
【図１０】
2018512649.tif 000014
【図１１】
2018512649.tif 000015
【国際調査報告】
2018512649.tif 000016
2018512649.tif 000017