(57)【要約】【課題】電子ラックの冷却を促進するための蒸気圧縮熱交換システムを提供する。【解決手段】このシステム３００は、ラック３１０の空気出口側に蝶番式に付加された出口扉３３０に取り付けられたエバポレータ・コイル３４０、ならびに、やはり出口扉に取り付けられ、エバポレータ・コイルと流体連通した冷媒入口プレナム、冷媒出口プレナムおよび膨張弁３４１を使用することを含む。エバポレータ・コイルは、少なくとも１つの熱交換管セクションおよびそこから延びる複数のフィンを含む。それぞれの接続継手は、入口および出口プレナムを、出口扉から分離されて配置された圧縮機３５１と凝縮器３５２とを含む蒸気圧縮ユニット３５０と流体連通するように接続する。蒸気圧縮ユニットは、その中を循環する冷媒から熱を排出する。【選択図】図４
2009081439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ラックの冷却を促進するための装置であって、
電子ラックの出口扉に部分的に取り付けられた蒸気圧縮熱交換システムであって、前記電子ラックの中を、その空気入口側から空気出口側へ空気が移動し、前記出口扉が、前記電子ラックの前記空気出口側において、一縁に沿って前記電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された蒸気圧縮熱交換システムを含み、前記蒸気圧縮熱交換システムが、
前記出口扉に取り付けられ、前記出口扉の開口の少なくとも一部分を覆うエバポレータ・コイルであって、少なくとも１つの熱交換管セクションおよび前記少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含む、エバポレータ・コイルと、
前記電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された前記出口扉の前記縁に隣接して配置された冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムであって、前記冷媒入口プレナムおよび前記冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記蒸気圧縮熱交換システムのそれぞれの接続継手と流体連通し、さらに前記少なくとも１つの熱交換管セクションと流体連通した、冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムと、
前記冷媒入口プレナムと流体連通し、前記出口扉に取り付けられた膨張弁と、
前記出口扉から分離されて配置された圧縮機と凝縮器とを含む蒸気圧縮ユニットであって、前記出口扉に取り付けられた前記冷媒入口プレナム、膨張弁、エバポレータ・コイルおよび冷媒出口プレナムと流体連通して、その中を循環する冷媒から熱を排出する、蒸気圧縮ユニットとを含む、装置。
【請求項２】
前記エバポレータ・コイルが、前記少なくとも１つの熱交換管セクションによって少なくとも部分的に画定された蛇行冷媒流路を含み、さらに、前記出口扉の中に存在し、前記出口扉とともに軸回転し、前記出口扉の前記開口を覆うように前記出口扉に取り付けられており、前記装置がさらに、
前記エバポレータ・コイルの主要な第１の側を覆う穴のあいた第１の平面と、前記エバポレータ・コイルの第２の主要な側を覆う穴のあいた第２の平面とを含み、当該穴のあいた平面がそれぞれ、前記電子ラック内の空気入口側から空気出口側への空気流が、前記穴のあいた第１および第２の平面ならびに前記蒸気圧縮熱交換システムの前記エバポレータ・コイルを通過することを可能にする空気流開口を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記出口扉の中に取り付けられ、前記膨張弁と連絡した、前記膨張弁の動作を制御するコントローラをさらに含み、前記コントローラが、前記膨張弁の動作を制御することによって、前記エバポレータ・コイルの中を流れる冷媒の温度を制御する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記エバポレータ・コイルの中を通る冷媒の温度を、前記電子ラックを収容したデータ・センタの環境露点よりも高い温度に維持するように、前記膨張弁を制御する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記蒸気圧縮ユニットが、前記電子ラックを含むデータ・センタの外側に配置されるように構成され、前記蒸気圧縮ユニットの前記凝縮器が、空冷凝縮器ユニットと液冷凝縮器ユニットのうちの一方である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記膨張弁が、前記電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された前記出口扉の前記縁に隣接して配置され、前記装置がさらに、前記出口扉の中に配置され、前記エバポレータ・コイルの中を通る冷媒の温度を監視する温度センサと、前記出口扉の中に取り付けられ、前記膨張弁と連絡した、前記膨張弁の動作を制御するコントローラとを含み、前記コントローラが、前記温度センサに結合され、前記膨張弁を介して、前記エバポレータ・コイルの中を流れる冷媒の温度を、前記電子ラックを収容したデータ・センタの環境露点よりも高い温度に制御する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記出口扉、前記電子ラック、前記冷媒入口プレナム、前記膨張弁、前記エバポレータ・コイルおよび前記冷媒出口プレナムがそれぞれ、第１の出口扉、第１の電子ラック、第１の冷媒入口プレナム、第１の膨張弁、第１のエバポレータ・コイルおよび第１の冷媒出口プレナムであり、前記蒸気圧縮熱交換システムが、第２の電子ラックの第２の出口扉に部分的に取り付けられており、前記蒸気圧縮熱交換システムが、
前記第２の出口扉に取り付けられ、前記第２の出口扉の開口の少なくとも一部分を覆う第２のエバポレータ・コイルであって、少なくとも１つの熱交換管セクションおよび前記少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含む、第２のエバポレータ・コイルと、
前記第２の電子ラックに蝶番式に取り付けられた前記第２の出口扉の縁に隣接して配置された第２の冷媒入口プレナムおよび第２の冷媒出口プレナムであって、前記第２の冷媒入口プレナムおよび前記第２の冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記蒸気圧縮熱交換システムのそれぞれの接続継手と流体連通し、前記それぞれの接続継手も、前記第２の電子ラックに蝶番式に取り付けられた前記第２の出口扉の前記縁に隣接して存在し、前記第２の冷媒入口プレナムおよび前記第２の冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記第２のエバポレータ・コイルの前記少なくとも１つの熱交換管セクションのそれぞれの熱交換管セクションと流体連通した、第２の冷媒入口プレナムおよび第２の冷媒出口プレナムと、
前記第２の冷媒入口プレナムと流体連通し、前記第２の出口扉に取り付けられた第２の膨張弁とをさらに含み、
前記蒸気圧縮ユニットが、前記第２の出口扉から分離されており、前記第２の出口扉に取り付けられた前記第２の冷媒入口プレナム、第２の膨張弁、第２のエバポレータ・コイルおよび第２の出口プレナムと流体連通して、その中を循環する冷媒から熱を排出する、  請求項１に記載の装置。
【請求項８】
電子ラックを含み、前記電子ラックが、
それぞれ外気の進入および退出を可能にする空気入口側および空気出口側と、
冷却を必要とする少なくとも１つの電子工学サブシステムと、
前記電子ラックの前記空気入口側から、前記少なくとも１つの電子工学サブシステムを横切って、前記電子ラックの前記空気出口側まで外気が流れるようにする能力を有する少なくとも１つの空気移動装置と、
前記電子ラックの前記空気出口側において、一縁に沿って前記電子ラックに蝶番式に取り付けられた出口扉であって、前記電子ラックからの空気の退出を許す開口をその中に有する出口扉とを含み、さらに、
前記電子ラックの冷却を促進するための装置を含み、前記装置が、
前記電子ラックの前記出口扉に部分的に取り付けられた蒸気圧縮熱交換システム
を含み、前記蒸気圧縮熱交換システムが、
前記出口扉に取り付けられ、前記出口扉の開口の少なくとも一部分を覆うエバポレータ・コイルであって、少なくとも１つの熱交換管セクションおよび前記少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含む、エバポレータ・コイルと、
前記電子ラックに蝶番式に取り付けられた前記出口扉の前記縁に隣接して配置された冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムであって、前記冷媒入口プレナムおよび前記冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記蒸気圧縮熱交換システムのそれぞれの接続継手と流体連通し、前記エバポレータ・コイルがさらに、少なくとも１つの熱交換管セクションおよび前記少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含み、前記冷媒入口プレナムおよび前記冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記少なくとも１つの熱交換管セクションと流体連通した冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムと、
前記冷媒入口プレナムと流体連通し、前記出口扉に取り付けられた膨張弁と、
前記出口扉から分離されて配置された圧縮機と凝縮器とを含む蒸気圧縮ユニットであって、前記出口扉に取り付けられた前記冷媒入口プレナム、膨張弁、エバポレータ・コイルおよび冷媒出口プレナムと流体連通して、その中を循環する冷媒から熱を排出する、蒸気圧縮ユニットとを含む、被冷却電子工学システム。
【請求項９】
前記エバポレータ・コイルが、前記少なくとも１つの熱交換管セクションによって少なくとも部分的に画定された蛇行冷媒流路を含み、前記エバポレータ・コイルが、前記出口扉の中に存在し、前記出口扉とともに軸回転し、前記出口扉の前記開口を覆うように前記出口扉に取り付けられており、前記被冷却電子工学システムがさらに、前記エバポレータ・コイルの主要な第１の側を覆う穴のあいた第１の平面と、前記エバポレータ・コイルの第２の主要な側を覆う穴のあいた第２の平面とを含み、穴のあいた平面がそれぞれ、前記電子ラック内の空気入口側から空気出口側への空気流が、前記穴のあいた第１および第２の平面ならびに前記蒸気圧縮熱交換システムの前記エバポレータ・コイルを通過することを可能にする空気流開口を含む、請求項８に記載の被冷却電子工学システム。
【請求項１０】
前記出口扉の中に取り付けられ、前記膨張弁と連絡した、前記膨張弁の動作を制御するコントローラをさらに含み、前記コントローラが、前記膨張弁の動作を制御することによって、前記エバポレータ・コイルの中を流れる冷媒の温度を制御する、請求項８に記載の被冷却電子工学システム。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記エバポレータ・コイルの中を通る冷媒の温度を、前記電子ラックを収容したデータ・センタの環境露点よりも高い温度に維持するように、前記膨張弁を制御する、請求項１０に記載の被冷却電子工学システム。
【請求項１２】
前記蒸気圧縮ユニットが、前記電子ラックを含むデータ・センタの外側に配置されるように構成され、前記蒸気圧縮ユニットの前記凝縮器が、空冷凝縮器ユニットと液冷凝縮器ユニットのうちの一方である、請求項８に記載の被冷却電子工学システム。
【請求項１３】
前記膨張弁が、前記電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された前記出口扉の前記縁に隣接して配置され、前記被冷却電子工学システムがさらに、前記出口扉の中に配置され、前記エバポレータ・コイルの中を通る冷媒の温度を監視する温度センサと、前記出口扉の中に取り付けられ、前記膨張弁と連絡した、前記膨張弁の動作を制御するコントローラとを含み、前記コントローラが、前記温度センサに結合され、前記膨張弁を介して、前記エバポレータ・コイルの中を流れる冷媒の温度を、前記電子ラックを収容したデータ・センタの環境露点よりも高い温度に制御する、請求項８に記載の被冷却電子工学システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの電子ラックであって、電子ラックがそれぞれ、空気入口側および空気出口側を含み、前記空気入口および空気出口側がそれぞれ、前記電子ラックを通過する空気の進入および退出を可能にし、電子ラックがそれぞれさらに、その前記空気出口側において、一縁に沿って前記電子ラックに蝶番式に取り付けられた出口扉を含む、少なくとも１つの電子ラックと、
前記少なくとも１つの電子ラックの少なくとも１つの出口扉に部分的に取り付けられた、前記少なくとも１つの電子ラックの冷却を容易にする蒸気圧縮熱交換システムと
を含み、前記蒸気圧縮熱交換システムが、前記少なくとも１つの電子ラックのそれぞれの電子ラックに対して、
前記出口扉に取り付けられ、前記出口扉の開口の少なくとも一部分を覆うエバポレータ・コイルであって、少なくとも１つの熱交換管セクションおよび前記少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含む、エバポレータ・コイルと、
前記電子ラックに蝶番式に取り付けられた前記出口扉の前記縁に隣接して配置された冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムであって、前記冷媒入口プレナムおよび前記冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記蒸気圧縮熱交換システムのそれぞれの接続継手と流体連通し、前記冷媒入口プレナムおよび前記冷媒出口プレナムがそれぞれ、前記少なくとも１つの熱交換管セクションと流体連通した、冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムと、
前記冷媒入口プレナムと流体連通し、前記出口扉に取り付けられた膨張弁とを含み、
前記蒸気圧縮熱交換システムがさらに、前記少なくとも１つの出口扉から分離されて配置された圧縮機と凝縮器とを含む蒸気圧縮ユニットであって、前記それぞれの接続継手によって、前記少なくとも１つの電子ラックの前記少なくとも１つの出口扉に取り付けられたそれぞれの冷媒入口プレナム、膨張弁、エバポレータ・コイルおよび出口プレナムと流体連通して、その中を循環する冷媒から熱を排出する蒸気圧縮ユニットを含む、データ・センタ。
【請求項１５】
前記エバポレータ・コイルが、前記少なくとも１つの熱交換管セクションによって少なくとも部分的に画定された蛇行冷媒流路を含み、前記エバポレータ・コイルが、前記出口扉の中に存在し、前記出口扉とともに軸回転し、前記出口扉の前記開口を覆うように前記出口扉に取り付けられており、前記蒸気圧縮熱交換システムがさらに、前記エバポレータ・コイルの主要な第１の側を覆う穴のあいた第１の平面と、前記エバポレータ・コイルの第２の主要な側を覆う穴のあいた第２の平面とを含み、穴のあいた平面がそれぞれ、前記電子ラック内の空気入口側から空気出口側への空気流が、前記穴のあいた第１および第２の平面ならびに前記蒸気圧縮熱交換システムの前記エバポレータ・コイルを通過することを可能にする空気流開口を含む、請求項１４に記載のデータ・センタ。
【請求項１６】
前記膨張弁が、前記電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された前記出口扉の前記縁に隣接して配置され、前記蒸気圧縮熱交換システムがさらに、前記出口扉の中に配置され、前記エバポレータ・コイルの中を通る冷媒の温度を監視する温度センサと、前記出口扉の中に取り付けられ、前記膨張弁と連絡した、前記膨張弁の動作を制御するコントローラとを含み、前記コントローラが、前記温度センサに結合され、前記膨張弁を介して、前記エバポレータ・コイルの中を流れる冷媒の温度を、前記電子ラックを収容したデータ・センタの環境露点よりも高い温度に制御する、請求項１４に記載のデータ・センタ。
【請求項１７】
前記蒸気圧縮ユニットが、前記電子ラックを含むデータ・センタの外側に配置されるように構成され、前記蒸気圧縮ユニットの前記凝縮器が、空冷凝縮器ユニットと液冷凝縮器ユニットのうちの一方である、請求項１４に記載のデータ・センタ。
【請求項１８】
複数の電子ラックをさらに含み、前記蒸気圧縮熱交換システムが、前記複数の電子ラックの複数の出口扉に部分的に取り付けられており、前記蒸気圧縮熱交換システムが、動作中に前記複数の電子ラックの前記空気出口側から出て行く空気を同時に冷却する、請求項１７に記載のデータ・センタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ラック搭載型（ｒａｃｋ−ｍｏｕｎｔｅｄ）コンピュータ・サーバ・ユニットなどのラック搭載型の個々の電子（ラック）ユニットの冷却を促進するための装置（システム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理装置の性能を向上させるため、集積回路チップおよび集積回路チップを含むモジュールの消費電力は増大し続けている。この傾向は、モジュール・レベルとシステム・レベルの両方において冷却を難しくしている。高電力モジュールを効果的に冷却し、コンピュータ・センタ内へ排出される空気の温度を制限するためには、空気の流量を増大させる必要がある。
【０００３】
多くの大型サーバ応用では、処理装置およびその関連電子部品（例えばメモリ、ディスク・ドライブ、電源など）が、ラックまたはフレームの中に積み重ねられた取外し可能なドロワ（ｄｒａｗｅｒ）構成としてパッケージ化される。別の場合には、これらの電子部品が、ラックまたはフレーム内の固定された位置に置かれることもある。一般に、これらの構成要素は、１つまたは複数の空気移動装置（例えばファンまたはブロワ）によって推進された、通常は前面から背面へ向かう方向の、平行な空気流通路に沿った空気の移動によって冷却される。場合によっては、単一のドロワ内の消費電力の増大は、より強力な空気移動装置を使用し、または既存の空気移動装置の回転速度（すなわちＲＰＭ）を増大させることにより空気流をより大きくすることによって、処理することができるかもしれない。しかしながら、この方法は、コンピュータ・インストレーション（例えばデータ・センタ）の文脈のラック・レベルでは問題になりつつある。
【特許文献１】米国特許出願第１１／１０８３０６号（米国特許出願公開第ＵＳ２００６／０２３２９４５Ａ１号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラックを出た空気によって運ばれる顕熱負荷は、この負荷を効果的に処理する室内空気調和の能力にストレスを与えている。これは、「サーバ・ファーム（ｓｅｒｖｅｒ  ｆａｒｍ）」、すなわち互いに近接したコンピュータ・ラックの多数の列を有する大きなインストレーションでは特にそうである。このようなインストレーションでは、室内空気調和に負荷がかかるだけでなく、この状況ではさらに、１つのラック・ユニットを出た熱気のある部分が、同じラックまたは近くのラックの空気吸込み口の中へ引き込まれる再循環の問題が生じる可能性がある。この再循環流は事実、しばしば極めて複雑であり、予想されるよりもかなり高いラック入口温度をもたらすことがある。冷却空気温のこの上昇の結果、構成要素の温度がその許容動作温度を超え、または構成要素の長期信頼性が低下する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電子ラックの冷却を促進するための装置を提供することによって、従来技術の上記の短所は克服され、追加の利点が提供される。この装置は、電子ラックの出口扉に部分的に取り付けられた蒸気圧縮熱交換システムを含む。電子ラックの中を、その空気入口側から空気出口側へ空気が移動し、出口扉は、電子ラックの空気出口側において、一縁に沿ってラックに蝶番式に取り付くように構成されている。この蒸気圧縮熱交換システムは、エバポレータ・コイルと、冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムと、膨張弁と、蒸気圧縮ユニットとを含む。エバポレータ・コイルは、出口扉に取り付けられ、出口扉の開口の少なくとも一部分を覆う。冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムは、電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された出口扉の前記縁に隣接して配置され、それぞれが、蒸気圧縮熱交換アセンブリのそれぞれの接続継手と流体が流れるように結合（以下、流体連通と呼ぶ）している。エバポレータ・コイルは、少なくとも１つの熱交換管セクションおよびこの少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含む。冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムはそれぞれ、この少なくとも１つの熱交換管セクションと流体連通している。膨張弁は、冷媒入口プレナムと流体連通し、やはり出口扉に取り付けられている。蒸気圧縮ユニットは、出口扉から分離されて配置された圧縮機と凝縮器とを含む。蒸気圧縮ユニットは、それぞれの接続継手を介して、出口扉に取り付けられた冷媒入口プレナム、膨張弁、エバポレータ・コイルおよび冷媒出口プレナムと流体連通し、その中を循環する冷媒から熱を排出する。
【０００６】
他の態様では、電子ラックと、電子ラックの冷却を促進するための装置とを含む被冷却電子工学システムが提供される。電子ラックは、それぞれ外気の進入および退出を可能にする空気入口側および空気出口側と、冷却を必要とする少なくとも１つの電子工学サブシステムと、電子ラックの空気入口側から、少なくとも１つの電子工学サブシステムを横切って、電子ラックの空気出口側まで外気が流れるようにする能力を有する少なくとも１つの空気移動装置と、電子ラックの空気出口側において、一縁に沿って電子ラックに蝶番式に取り付けられた出口扉であって、電子ラックからの空気の退出を許す開口をその中に有する出口扉とを含む。前記装置は、電子ラックの出口扉に部分的に取り付けられた蒸気圧縮熱交換システムを含む。この蒸気圧縮熱交換システムは、エバポレータ・コイルと、冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムと、膨張弁と、蒸気圧縮ユニットとを含む。エバポレータ・コイルは、出口扉に取り付けられ、出口扉の開口の少なくとも一部分を覆う。冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムは、電子ラックに蝶番式に取り付けられた出口扉の前記縁に隣接して配置され、それぞれが、蒸気圧縮熱交換システムのそれぞれの接続継手と流体連通している。エバポレータ・コイルは、少なくとも１つの熱交換管セクションおよびこの少なくとも１つの熱交換管セクションから延びる複数のフィンを含み、入口および出口プレナムは、この少なくとも１つの熱交換管セクションと流体連通している。膨張弁は、冷媒入口プレナムと流体連通し、出口扉に取り付けられている。蒸気圧縮ユニットは、出口扉から分離されて配置された圧縮機と凝縮器とを含む。蒸気圧縮ユニットは、出口扉に取り付けられた冷媒入口プレナム、膨張弁、エバポレータ・コイルおよび冷媒出口プレナムと流体連通して、その中を循環する冷媒から熱を排出する。
【０００７】
他の態様では、少なくとも１つの電子ラックと、この少なくとも１つの電子ラックを冷却する蒸気圧縮熱交換システムとを含むデータ・センタが提供される。電子ラックはそれぞれ、電子ラックを通過する空気の進入および退出を可能にする空気入口側および空気出口側と、その空気出口側において、一縁に沿って電子ラックに蝶番式に取り付けられた出口扉とを含む。蒸気圧縮熱交換システムは、少なくとも１つの電子ラックのそれぞれの電子ラックに対して、エバポレータ・コイルと、冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムと、膨張弁とを含む。エバポレータ・コイルは、それぞれの電子ラックの出口扉に取り付けられ、出口扉の開口の少なくとも一部分を覆う。冷媒入口プレナムおよび冷媒出口プレナムは、電子ラックに蝶番式に取り付けられた出口扉の前記縁に隣接して配置される。入口および出口プレナムはそれぞれ、蒸気圧縮熱交換システムのそれぞれの接続継手と流体連通している。エバポレータ・コイルは、少なくとも１つの熱交換管セクションおよびそこから延びる複数のフィンを含む。冷媒入口および出口プレナムはそれぞれ、この少なくとも１つの熱交換管セクションと流体連通している。膨張弁は、冷媒入口プレナムと流体連通し、やはり出口扉に取り付けられている。蒸気圧縮熱交換システムはさらに、少なくとも１つの電子ラックの少なくとも１つの出口扉から分離されて配置された蒸気圧縮ユニットを含む。この蒸気圧縮ユニットは、少なくとも１つの電子ラックのそれぞれの出口扉に取り付けられた冷媒入口プレナム、膨張弁、エバポレータ・コイル、出口プレナムと流体連通して、その中を循環する冷媒から熱を排出する、圧縮機と凝縮器とを含む。
【０００８】
さらに、本発明の技法によって追加の特徴および利点が実現される。本発明の他の実施形態および態様は本明細書に詳細に記載されており、それらは特許請求された発明の一部とみなされる。
【０００９】
本発明の内容は、本明細書に添付された特許請求の範囲に具体的に指示され、明確に主張されている。本発明の以上の目的、特徴および利点、ならびに他の目的、特徴および利点は、添付図面に関して記載された以下の詳細な説明から明白である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書で使用されるとき、用語「電子ラック」、「ラック搭載型電子機器」および「ラック・ユニット」は相互に交換可能に使用され、これらは、コンピュータ・システムまたは電子システムの１つまたは複数の発熱構成要素を有する任意のハウジング、フレーム、ラック、コンパートメント、ブレード・サーバ・システムなどを含み、例えば、ハイ、ミッドまたはロー・エンド処理能力を有するスタンド・アローン型コンピュータ・プロセッサとすることができる。一実施形態では、電子ラックが、その中に配置され、冷却を必要とする１つまたは複数の発熱構成要素をそれぞれが有する複数の電子工学サブシステムまたはドロワを含むことができる。「電子サブシステム」は、その中に配置された１つまたは複数の発熱電子工学構成要素を有する任意のサブハウジング、ブレード、ブック、ドロワ、ノード、コンパートメントなどを指す。電子ラックの電子サブシステムは、電子ラックに対して移動可能でも、または固定されていてもよく、ラック搭載型電子ドロワおよびブレード・センタ・システムのブレードは、冷却すべき電子ラックのサブシステムの２つの例である。
【００１１】
「蒸気圧縮熱交換システム」は、その中を冷媒が循環することができ、本明細書に記載された特徴を有する任意の熱変換機構を意味し、直列または並列に結合された１つまたは複数の別個の空気−液体エバポレータ・コイルを含む。エバポレータ・コイルは例えば、複数の空冷式冷却フィンと熱的にまたは機械的に接触した熱伝導管（銅管または他の管など）から形成された１つまたは複数の冷媒流路を含むことができる。本明細書に記載された蒸気圧縮熱交換システムの諸構成要素のサイズ、構成および構造は、本発明の範囲から逸脱することなく変更することができる。また、「データ・センタ」は、冷却すべき１つまたは複数の電子ラックを含むコンピュータ・インストレーションを指す。具体的な例として、データ・センタは、サーバ・ユニットなどのラック搭載型コンピュータ・ユニットの１つまたは複数の列を含むことができる。
【００１２】
本明細書に記載されたシステムなどの蒸気圧縮熱交換システムにおいて使用することができる冷媒の一例は、ＨＦＣ  Ｒ４１０ａなどのヒドロフルオロカーボンである。しかしながら、本明細書に開示された着想は、本発明の利点および固有の特徴をなおも保持しながら他のタイプの冷媒とともに使用するように容易に適合される。
【００１３】
次に、図面を参照する。図面は、一律の尺度では描かれておらず、理解しやすくするために単純化されている。さまざまな図の全体を通じて使用される同じ参照符号は、同じ構成要素または同様の構成要素を示す。
【００１４】
図１に示されているように、従来技術において一般的な空冷コンピュータ・インストレーション１００の上げ床（ｒａｉｓｅｄ  ｆｌｏｏｒ）レイアウトでは、複数の電子ラック１１０が１つまたは複数の列として配置される。図１に示されているようなコンピュータ・インストレーションは、数百ないし数千のマイクロプロセッサを収容することができる。図１の配置では、冷却された空気が、コンピュータ・ルームの上げ床１４０とベースすなわち下張り床１６５との間に画定された給気プレナム１４５から床通気口を通してコンピュータ・ルームに入る。冷却された空気は、電子ラックの空気入口側１２０のよろい戸を通して取り込まれ、電子ラックの背面（すなわち空気出口側１３０）から排出される。電子ラック１１０はそれぞれ、ラックのドロワ（１つまたは複数）の中の電子構成要素を冷却するための強制された入口−出口空気流を提供する空気移動装置（例えばファンまたはブロワ）を有することができる。給気プレナム１４５は、コンピュータ・インストレーションの「冷」通路に配置された穴のあいた床タイル１６０を通して、調和され冷却された空気を、電子ラックの空気入口側に供給する。この調和され冷却された空気は、やはりコンピュータ・インストレーション１００内に配置された１つまたは複数の調和空気ユニット１５０によって、プレナム１４５に供給される。室内空気は、その上部に近い位置から、それぞれの調和空気ユニット１５０に取り込まれる。この室内空気は、電子ラック１１０の反対側の空気出口側１３０によって画定されたコンピュータ・インストレーションの「熱」通路から排出された空気を部分的に含む。
【００１５】
図２は、複数の列として配置された複数の電子ラック１１０が、頭上のダクトおよびディフューザ１７０から室内に入った調和され冷却された空気によって冷却される代替コンピュータ・ルーム構成を示す。空気は、室内のさまざまな位置に置くことができる通気口１８０を通してこの部屋を出る。ダクトおよびディフューザ１７０は、これらの複数の列の冷通路と整列するように配置され、電子ラックの空気入口側１２０に冷却された空気を供給する。ラック内の空気移動装置は、ラックの中の発熱構成要素を冷却するために、この冷却された空気を、ラックを横切ってラックの入口側から出口側へ移動させる。熱せられた空気は、電子ラック１１０の空気出口側１３０からラックの熱通路に再び排出される。一実施形態では、戻り口１８０を、電子ラックの反対側の空気出口側１３０によって画定された熱通路と整列させることができる。
【００１６】
増大し続ける電子ラックを流れる空気流の必要量、および一般的なコンピュータ・ルーム・インストレーション内の空気分配の限界のため、この室内において再循環問題が起こる可能性がある。上げ床レイアウトでの再循環問題が図３に示されており、そこでは、電子ラックの空気出口側１３０から、電子ラックの反対側の空気入口側１２０によって画定された冷空気通路へ戻る熱空気の再循環２００が起こる。この再循環が起こるのは、タイル１６０を通して供給される調和空気が一般に、電子ラックの中に配置された空気移動装置によって電子ラック内に強制通気される空気流量の一部でしかないためである。これは例えば、タイル・サイズ（またはディフューザ流量）の限界にその原因を求めることができる。空気入口側への供給の残りの部分はしばしば、再循環２００による環境室内空気からなる。この再循環流は事実、しばしば極めて複雑であり、予想されるよりもかなり高いラック・ユニット入口温度をもたらすことがある。
【００１７】
コンピュータ・ルーム・インストレーションの熱通路から冷通路への熱排気の再循環は、ラック内のコンピュータ・システム（１つまたは複数）あるいは電子システム（１つまたは複数）の性能および信頼性にとって不利益となりうる。データ・センタ機器は一般に、１８〜３５℃の範囲のラック空気入口温度で動作するように設計されている。しかしながら、図１に示されているような上げ床レイアウトでは、この温度が、冷却された空気が投入される床通気口に近いラックの下部の１５〜２０℃から、電子ラックの上部の４５〜５０℃までにわたることがあり、電子ラックの上部では、その熱空気が、自続型の再循環ループを形成することができる。ラックの許容される熱負荷は、この「熱」部分におけるラック入口空気温度によって限定されるため、この温度分布は、低い処理容量と相関する。さらに、コンピュータ・インストレーション機器はほとんど常に、顧客にとっては高い設備投資である。したがって、製品の信頼性および性能の観点、および顧客満足およびビジネス上の観点から、ラック・ユニットの空気入口側全体にわたって実質的に均一な温度を確立することがかなり重要である。このようなコンピュータ・システムおよび電子システムの効率的な冷却、および空気流の再循環による１つまたは複数のラック・ユニットの局所的に高い空気入口温度の改善は、本明細書に開示される装置および方法によって対処される。
【００１８】
図４は、全体が３００で示された、本発明の一態様に基づく被冷却電子システムの一実施形態を示す。この実施形態では、電子システム３００が、入口扉３２０および出口扉３３０を有する電子ラック３１０を含み、入口扉３２０および出口扉３３０は、電子ラック３１０の入口側から出口側への外気の進入および退出を許す開口を有する。このシステムはさらに、電子ラックの中に配置された少なくとも１つの電子サブシステム３１４を横切って外気を移動させる少なくとも１つの空気移動装置３１２を含む。出口扉３３０の中には、エバポレータ・コイル３４０と、蒸気圧縮ユニット３５０と、少なくとも１つの膨張弁３４１とを含む蒸気圧縮熱交換システムのエバポレータ・コイル３４０が配置されている。示されているように、膨張弁３４１も出口扉３３０の中にある。エバポレータ・コイル３４０は、電子ラックから排出された入口−出口空気流から熱を取り出して、冷媒を介して蒸気圧縮ユニット３５０に伝達し、図４の実施形態では、ここで、蒸気圧縮ユニット３５０の圧縮機３５１および空冷凝縮器３５２によって冷媒から熱が排出される。エバポレータ・コイル３４０と蒸気圧縮ユニット３５０との間の冷媒ループ３４５は、凝縮器３５２とエバポレータ・コイル３４０とを（後に論じる入口プレナムを介して）流体連通した状態に接続する第１の冷媒管路３４４と、エバポレータ・コイル３４０と蒸気圧縮ユニット３５０の圧縮機３５１とを（後に論じる出口プレナムを介して）流体連通した状態に接続する第２の冷媒管路３４６とによって画定される。この蒸気圧縮熱交換システムは冷媒ベースであるため、有利には、冷媒管路３４４、３４６を比較的に長くすること、例えば最長１５０メートルにすることができ、これによって、蒸気圧縮ユニット３５０を、電子ラック３１０を収容したデータ・センタ内またはデータ・センタ外に置くことができる。図４の空冷蒸気圧縮ユニット実施態様では、データ・センタの外側に蒸気圧縮ユニットを配置することによって、データ・センタ内の音響雑音が有利に低減する。
【００１９】
図５は、図４の蒸気圧縮熱交換システムおよび電子ラックの動作概略図である。この蒸気圧縮熱交換システムは、電子ラックから出て行く空気から熱を吸収、除去し、続いて蒸気圧縮ユニットによって熱を放出する媒質として、循環する液体冷媒を使用する。循環する冷媒は、飽和蒸気として知られている熱力学的状態で圧縮機３５１に入り、より高い圧力に圧縮され、その結果、より高い温度を有することにもなる。この高温の圧縮蒸気はこのとき、過熱蒸気として知られている熱力学的状態にあり、一般に使用可能な冷却水または冷却空気で凝縮させることができる温度および圧力を有する。この熱蒸気は凝縮器３５２に送られ、そこで、この熱蒸気は、冷水または冷気が流れるコイルまたは管を横切って流れることによって冷却、凝縮されて液体となる。凝縮器３５２は、循環する冷媒がシステムから熱を放出し、放出された熱が、その蒸気圧縮ユニット実施態様に従って水または空気によって運び去られる場所である。
【００２０】
飽和液体として知られている熱力学的状態にあるこの凝縮された液体冷媒は次に、膨張弁３４１に送られる。膨張弁３４１は、図４に関して以前に述べたとおり、出口扉３３０の中に配置されている（出口扉３３０はエバポレータ・コイル３４０も含む）。膨張弁３４１を通過する際、冷媒は、急激な圧力の低下を経験する。この圧力低下は、液体冷媒の一部分の断熱的なフラッシュ蒸発を引き起こす。この断熱フラッシュ蒸発の自己冷却効果が、液体／蒸気冷媒混合物の温度をさらに低下させる。この冷混合物は次いで、エバポレータ・コイルに送られる。後にさらに説明するように、一実施形態では、エバポレータ・コイルが、１つまたは複数の別個の熱交換管セクションを含むことができる。ファン３１２は、電子工学サブシステム３１４から出て行く冷却すべき暖空気流３０１を確立する。この暖かい空気は、エバポレータ・コイル３４０の中を通る冷媒によって冷却され、冷却された空気３０２が、エバポレータ・コイルから出て行く。エバポレータ・コイルを横切るこの暖かい空気は、エバポレータ・コイル内の冷えた冷媒混合物の液体部分を蒸発させる。同時に、この循環している空気が冷却され、したがってエバポレータ・コイルから出て行く空気の温度が低下する。したがって、エバポレータ・コイルは、循環する冷媒が熱を吸収、除去する場所であり、吸収、除去された熱は続いて凝縮器で放出され、凝縮器で使用される水または空気によって別の場所へ運ばれる。次いで、エバポレータ・コイルからの冷媒蒸気は再び圧縮機へ戻され、この冷却サイクルが繰り返される。
【００２１】
図６は、本明細書に開示された本発明の一態様に基づく電子ラック・フレーム４００、これに蝶番式に取り付けられた出口扉３３０、および蒸気圧縮熱交換システム４５０の一実施形態の追加の詳細を示す。この実施形態では、エバポレータ・コイルが、出口扉３３０の中にあり、出口扉３３０の開口（図示せず）を覆うように構成される。さらに、出口扉３３０は、（一実施態様では）変更された出口扉であると仮定される。この変更された出口扉は、電子ラックの既存の音響出口扉（図示せず）の代わりに使用されるように設計され、その場合には、本明細書に開示された変更された出口扉およびエバポレータ・コイルを、従来のデータ・センタ内の既存の電子ラックに組み込むことができる。後にさらに説明するが、本発明の１つの特徴は、電子ラックに取り付けられた変更された出口扉およびエバポレータ・コイルの空気流インピーダンス（ａｉｒ  ｆｌｏｗ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が、電子ラックの既存の出口扉の空気流インピーダンスよりも小さいか、またはこれに等しいことである。これは、一態様において、エバポレータ・コイルの空気流インピーダンスとシステムの空気−液体熱交換効率のバランスが取れるように、エバポレータ・コイルを設計することによって達成される。熱交換効率をトレードオフすることによって、エバポレータ・コイルの空気流インピーダンスを制御することができる。有利には、これは、電子ラック内の追加の空気移動装置またはエバポレータ・コイルに関連づけられた追加の空気移動装置を必要とすることなく、本明細書に開示されたエバポレータ・コイルなどのエバポレータ・コイルを使用して、コンピュータ・ルームの空気調和ユニットにかかる熱負荷を軽減する所望の目標を達成することを可能にする。
【００２２】
図６の分解構成要素４１０として示されているように、熱交換システム４５０は、エバポレータ・コイルの他に、冷媒制御弁ないし膨張弁３４１に結合された制御盤４１１および遠隔コントローラ４１２を含む。一実施形態では、コントローラおよび制御盤を含む構成要素４１０が、出口扉３３０の内部、例えば図７に示されているように出口扉３３０の下部に配置される。構成要素４１０はさらに接続継手４２０を含み、一実施形態では、接続継手４２０が、電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された出口扉の縁に隣接して配置される。これらの接続継手は、市販のさまざまなタイプの継手のうちの任意の継手とすることができる。例えば、機械的なフレア（ｆｌａｒｅ）接続を、接続継手４２０として使用することができる。
【００２３】
有利には、蒸気圧縮熱交換システムは冷媒ベースであるため、配管３４４、３４６は、蒸気圧縮ユニット３５０と（出口扉３３０に取り付けられた）接続継手４２０との間の距離の大部分にわたって延び、比較的に長い、固定された配管とすることができる。例えば、蒸気圧縮ユニット３５０と出口扉３３０または出口扉３３０の近くに配置された継手４２０との間の最長１５０メートルの銅管を使用することができる。一実施形態では、可撓性のステンレス鋼ホース（図示せず）を使用して、固定された配管３４４、３４６を接続継手４２０に結合することができる。これらの可撓性ホースは、蝶番軸を軸とした出口扉の回転運動を可能にし、可撓性ホースのサイズは比較的に小さくすることができ、例えば１から３メートル程度とすることができる。したがって、蒸気圧縮熱交換システム内で冷媒を循環させるのに必要な可撓性ホースの量は最小限に抑えられ、それによって信頼性が高まる。
【００２４】
制御盤４１１用の電力線４１３も提供され、電力線４１３はさらに、エバポレータ・コイルの中を通る冷媒の温度を例えば１８℃＋／−１℃に維持するため、例えば冷媒入口プレナム（後に論じる）と連通して配置された温度センサ４１４にも電力を供給する。冷媒をその部屋の露点温度よりも高い所望の設定点に維持することによって、電子ラックの空気出口側から出て行く空気から、エバポレータ・コイル上で凝縮を生じることなく、潜熱を除去することができる。さらに、有利には、本明細書に開示された蒸気圧縮熱交換システムは、高密度データ・センタにおけるラック冷却の補足的な解決策として、電子ラックを冷却する冷却された施設水または他の水を必要とすることなく、したがって冷却システム（１つまたは複数）からの水漏れの可能性を回避しつつ、電子ラックを出る空気の局所的な空気冷却を可能にする。
【００２５】
図７は、本明細書に開示された発明に基づく蒸気圧縮熱交換システムの出口扉およびエバポレータ・コイルの一実施形態の追加の詳細を示す。図の左側部分に示されているように、エバポレータ・コイル３４０はエバポレータ管３３９を含み、一実施形態では、エバポレータ管３３９が、エバポレータ管から突き出た複数のフィン（図８参照）を有することができる。この実施態様に従って、エバポレータ管３３９は、単一の蛇行流路を含むことができ、または、電子ラックの空気出口側において電子ラックに蝶番式に取り付くように構成された出口扉の縁に配置された入口および出口プレナム５０１、５０２を介して互いに結合された複数の別個の熱交換管セクションを含むことができる。一実施形態では、２つの別個の熱交換管セクション（例えば上管セクションおよび下管セクション）が、エバポレータ・コイルとして使用される。示されているように、１つまたは複数の熱交換管セクションのサイズは、出口扉のフレーム５２０の開口５２１の全体を実質的に覆うように決められる。
【００２６】
示された実施形態では、エバポレータ・コイルの２つの熱交換管セクションに冷媒入口プレナム５０１によって冷媒が供給され、これらの熱交換管セクションは、冷媒出口プレナム５０２を介して冷媒を排出する。冷媒入口プレナム５０１と流体連通して、１つまたは複数の冷媒膨張弁３４１がある。例えば、膨張弁３４１は、接続継手４２０と冷媒入口プレナム５０１との間に配置することができ、または、冷媒入口プレナムとエバポレータ・コイルの個々の熱交換管セクションとの間の接続部に、複数の膨張弁を配置することができる。複数の膨張弁の使用は、異なる熱交換管セクションの中を通る冷媒の温度を別々に制御することを容易にするであろう。前述のとおり、電子ラックの近くに配置された硬い配管に接続するために可撓性のホース（図示せず）を使用することができる。これらのホースは、扉の蝶番軸に隣接したところから出口扉３３０の中へ引き込まれるであろう。
【００２７】
図７の実施形態では、ホースが、床タイルの切抜き部（図示せず）を通して出口扉３３０の中へ導かれて接続継手４２０に接続する上げ床実施形態が想定されている。上げ床以外の環境では、出口扉の底部で冷媒が鋭く向きを変えることを可能にするため、それぞれのホースの端に直角アダプタを取り付けることができる。これらのホースは、業界標準の液圧迅速接続継手を介してそれぞれのマニホルドにはまるように構成される。それぞれの継手にホースが接続され、固定されると、出口扉３３０が軸回転して開閉されたときに、ホース（またはアダプタ）は互いの周りを回転し、ホースに対して最小限の移動を提供する（図９および１０参照）。
【００２８】
図７をさらに参照すると、穴のあいた１つの平面５３０の一実施形態が示されている。エバポレータ・コイルの主要な第１および第２の側を覆うため、このような穴のあいた第１および第２の平面５３０が提供されるであろう。一実施形態では、これらの穴のあいた平面が、電子ラック内の入口−出口空気流がエバポレータ・コイルを容易に通過することを可能にする適当な空気流開口を有する金属板を含む。穴のあいたこれらの平面の空気流開口の一実施形態が図７に示されている。この実施形態では、穴のあいたそれぞれの平面が、板の全面に配置された複数の開口を有する。一例として、これらの開口は、穴のあいた表面を通過する空気流を最大化し、同時にエバポレータ・コイルの所望の隔離を依然として提供する六角形型の開口を含むことができる。
【００２９】
図７に示された熱交換管セクションはそれぞれ、連続した管と、互いに接続されて１つの連続した蛇行冷却流路を形成する複数の管とのうちの少なくとも一方を含むことができる。示されたこの実施形態では、それぞれの熱交換管セクションが第１の直径を有する連続管、それぞれのプレナム５０１、５０２が第２の直径を有する管であり、第２の直径が第１の直径よりも大きい。第１および第２の直径は、複数の管セクションに冷媒流が十分に供給されることを保証するように選択される。一実施形態では、それぞれの熱交換管セクションを、電子ラックのそれぞれの電子工学サブシステムと整列させることができる。
【００３０】
図７には示されていないが、電子ラックの背面から排出される空気から、個々の熱交換管セクションの蛇行冷却流路の中を流れる冷媒への熱伝達を容易にするために、熱交換管セクションはさらに、管（１つまたは複数）３３９から延びる複数のフィン（図８のフィン６００など）を含む。一実施形態では、これらの複数のフィンが、銅管から構築することができる個々の管から延びるアルミニウムのフィンを含む。さらに、一実施態様では、これらのフィンが管にろう付けされる。以前に説明したとおり、フィンの位置、密度、厚さおよび深さは、結果としてのエバポレータ・コイルの空気流インピーダンスを制御するように選択される。さらに、個々の熱交換管セクションの管の数および直径、ならびに、穴のあいた第１および第２の平面の空気流開口のサイズ、構成および配置は、エバポレータ・コイルの全体的な空気流インピーダンスを制御するように選択される。空気流インピーダンスをそのように制御することによって、結果として生じるエバポレータ・コイルの熱交換効果は最適にはならないと予想される。例えば、このアセンブリの所望の空気流インピーダンスを達成するためには、５０％〜６０％の熱交換効果（エバポレータ・コイルによって除去される熱と電子ラック内で放散される熱の比と定義される）が要求される。
【００３１】
前述のとおり、エバポレータ・コイルの１つの設計目標は、エバポレータ・コイルが出口扉に取り付けられたときに、コイルの空気流インピーダンスが、このアセンブリが取り付けられる既存の電子ラック・インストレーションの既存の任意の背扉の空気流インピーダンスと一致するか、またはそれよりも小さいことである。空気流インピーダンスをそのように一致させまたは低減させることによって、追加の空気移動装置の必要性が回避される。具体的な例として、電子ラックが１５００ｃｆｍ（立方フィート毎分）（約４２．４８立方メートル毎分）の全空気流を有し、その空気流における既存の背扉の前後の圧力降下が０．０３インチ（約０．７６ｍｍ）（水）である場合、エバポレータ・コイルは、１５００ｃｆｍ（約４２．４８立方メートル毎分）において０．０３インチ（約０．７６ｍｍ）（水）以下の空気出口側圧力降下を有するように設計される。この条件では、熱交換効果は５０％〜６０％であるかもしれないが、それでも、コンピュータ・ルーム・インストレーションの室内空気調和機（１つまたは複数）にかかる熱負荷を軽減するのには十分以上である。材料および壁厚は、この空気インピーダンス設計に適合するように選択される。丈夫な制御された構成要素製造の構築プロセスにおいては、厳格なろう付処理デフィニション（ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）および制御が、複数の試験点とともに使用される。これらの考慮事項は、組み合わさって、設計目標を満たす漏れのない非常に信頼性の高い製品に貢献し、このような製品を保証する。
【００３２】
図９は、電子ラック・フレーム４００に対して閉位置にある出口扉３３０を示し、例えば上げ床（図示せず）の下に延びる管３４４、３４６を示す。図１０には、電子ラック・フレーム４００の空気出口側に接近することができる開位置まで軸回転した出口扉３３０が示されている。
【００３３】
図１１は、１列に並んだ複数の電子ラック８１０を有するデータ・センタ８００の一実施態様を示す。これらの電子ラックもそれぞれ、図６〜１０に関して以前に説明したように構成された出口扉３３０を含む。配管３４４、３４６が、出口扉内に配置された前述の熱交換システム構成要素と１つまたは複数の蒸気圧縮ユニットとの間で冷媒を運ぶ。この図には、ともにデータ・センタ８００の外側に配置された２つの代替蒸気圧縮ユニット実施態様が示されている。一実施態様では、蒸気圧縮ユニット内の凝縮器の中を通る過熱蒸気を空気が冷却する空冷屋外蒸気圧縮ユニット８２０が使用される。代替実施形態では、１つまたは複数の蒸気圧縮ユニット８３０内の凝縮器の中を通る過熱蒸気を冷却するために、施設冷却ループ８３１内の冷水などの液体が使用される。
【００３４】
有利には、複数の電子ラック８１０が、１つまたは複数の蒸気圧縮ユニットを使用して冷却される。示されたこの実施形態では、データ・センタ内の６つの電子ラックから出て来る空気を冷却するために、３つの蒸気圧縮ユニットが使用される。データ・センタの外側に蒸気圧縮ユニットを配置することによって、従来の室内空気調和機を用いて同じ量の熱を除去するのと比べて、データ・センタ内の音響が改善される。
【００３５】
図１２は、蒸気圧縮熱交換システムを水ベースの熱交換システムと比較した冷却性能のグラフであり、両システムとも、熱交換器は電子ラックの出口扉に取り付けられている。図１２に示されているように、冷媒の使用は、水ベースの実施態様に比べて、空気流量１５００ｃｆｍ（約４２．４８立方メートル毎分）で、約１０％高い性能を達成する。
【００３６】
図１３に示されているように、この性能の向上を達成することができる一方で、冷媒エバポレータ・コイルの空気圧力降下は、空気流量１５００ｃｆｍ（約４２．４８立方メートル毎分）において、水ベースの実施態様に比べて低下する。
【００３７】
本明細書では、好ましい実施形態を示し、詳細に説明したが、本発明の趣旨から逸脱することなくさまざまな変更、追加、置換えなどを実施することができること、したがって、それらの変更、追加、置換えなどは、上記特許請求の範囲に定義された本発明の範囲に含まれるとみなされることは、当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】空冷コンピュータ・インストレーションの従来の上げ床レイアウトの一実施形態を示す図である。
【図２】冷却された空気流を電子ラックへ分配する際に頭上空気ダクトおよびディフューザが使用される、空冷コンピュータ・インストレーションの従来の上げ床以外のレイアウトの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明が対処する１つの問題を示す図であり、空冷コンピュータ・インストレーションの上げ床レイアウトの一実施態様における再循環空気流パターンを示す図である。
【図４】本発明の一態様に基づく、蒸気圧縮熱交換システムが動作可能に結合された電子ラックの一実施形態の上面図である。
【図５】本発明の一態様に基づく、図４の蒸気圧縮熱交換システムおよび電子ラックの動作概略図である。
【図６】本発明の一態様に基づく、電子ラック・フレーム、出口扉および蒸気圧縮熱交換システムの一実施形態の等角図である。
【図７】本発明の一態様に基づく、蒸気圧縮熱交換システムのエバポレータ・コイル、入口および出口プレナムならびに膨張弁を含む出口扉の一実施形態の部分分解等角図である。
【図８】本発明の一態様に基づく、心管セクションを取り囲み、心管セクションから延びる複数のフィンを含むエバポレータ・コイルの一実施形態の部分切取り部分等角図である。
【図９】出口扉の中に取り付けられたエバポレータ・コイルと、電子工学フレームに蝶番式に固定された、電子工学フレームに対して閉位置にある出口扉とを示す、本発明の一態様に基づく、図６の部分的に組み立てられた構造の等角図である。
【図１０】その中にエバポレータ・コイルが取り付けられた、電子工学フレームに対して開位置にある出口扉を示す、本発明の一態様に基づく、図９の構造の等角図である。
【図１１】本発明の一態様に基づく、蒸気圧縮熱交換システムのエバポレータ・コイルを有する複数の電子ラックを含むデータ・センタを示す図である。
【図１２】電子ラックの出口扉に取り付けられた水冷熱交換アセンブリの冷却性能と、出口扉にエバポレータ・コイルが取り付けられた蒸気圧縮熱交換システムの冷却性能との比較を示す、本発明の一態様に基づくグラフである。
【図１３】蒸気圧縮熱交換システムのエバポレータ・コイルを使用した電子ラックの出口扉を介した圧力降下を、水ベースの熱交換アセンブリの空気−液体熱交換器と比較した、本発明の一態様に基づくグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１００  空冷コンピュータ・インストレーション
１１０  電子ラック
１２０  空気入口側
１３０  空気出口側
１４０  上げ床
１４５  給気プレナム
１５０  調和空気ユニット
１６０  穴のあいた床タイル
１６５  下張り床
１７０  頭上ダクトおよびディフューザ
１８０  通気口
２００  熱空気の再循環
３００  被冷却電子システム
３０１  暖空気流
３０２  冷却された空気
３１０  電子ラック
３１２  空気移動装置
３１４  電子サブシステム
３２０  入口扉
３３０  出口扉
３３９  エバポレータ管
３４０  エバポレータ・コイル
３４１  膨張弁
３４４  第１の冷媒管路
３４５  冷媒ループ
３４６  第２の冷媒管路
３５０  蒸気圧縮ユニット
３５１  圧縮機
３５２  空冷凝縮器
４００  電子ラック・フレーム
４１１  制御盤
４１２  遠隔コントローラ
４１３  電力線
４１４  温度センサ
４２０  接続継手
４５０  熱交換システム
５０１  冷媒入口プレナム
５０２  冷媒出口プレナム
５２０  出口扉のフレーム
５２１  出口扉のフレームの開口
５３０  穴のあいた平面
６００  フィン
８００  データ・センタ
８１０  電子ラック
８２０  空冷屋外蒸気圧縮ユニット
８３０  蒸気圧縮ユニット
８３１  施設冷却ループ
【図１】
2009081439.tif 000003
【図２】
2009081439.tif 000004
【図３】
2009081439.tif 000005
【図４】
2009081439.tif 000006
【図５】
2009081439.tif 000007
【図６】
2009081439.tif 000008
【図７】
2009081439.tif 000009
【図８】
2009081439.tif 000010
【図９】
2009081439.tif 000011
【図１０】
2009081439.tif 000012
【図１１】
2009081439.tif 000013
【図１２】
2009081439.tif 000014
【図１３】
2009081439.tif 000015