特許 6285058 サーバファーム冷却システムのための冷気列封入

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285058

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】サーバファーム冷却システムのための冷気列封入

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20180215BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20180215BHJP

   F28D 1/047 20060101ALN20180215BHJP

【ＦＩ】

   G06F1/20 B

   G06F1/20 C

   G06F1/20 D

   H05K7/20 U

   !F28D1/047 B

【請求項の数】17

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-11049(P2017-11049)

(22)【出願日】2017年1月25日

(62)【分割の表示】特願2015-87722(P2015-87722)の分割

【原出願日】2008年3月27日

(65)【公開番号】特開2017-117475(P2017-117475A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2017年2月16日

(31)【優先権主張番号】11/757,864

(32)【優先日】2007年6月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516193380

【氏名又は名称】エクスカリバー アイピー リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ノートブーム スコット

(72)【発明者】

【氏名】デル ロビソン アルバート

(72)【発明者】

【氏名】スアレス ヘスス

(72)【発明者】

【氏名】ホルト ノーマン

【審査官】 田川 泰宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５６１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３４６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０１７５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２８Ｄ １／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが内部空間を形成し、ラックに係合するように構成されたサーバラックポートを含む、部屋の内側に位置する１つ以上の筐体と、
それぞれが、前記それぞれの筐体の上面からそれぞれの筐体によって形成された前記内部空間へ冷却空気を供給するように作動する、１つ以上の冷却モジュールと、
前記１つ以上の冷却モジュールに空気を供給するように作動する混合モジュールと、
それぞれが、装着された１つ以上のラック装着ユニットを含む１つ以上のラックであって、それぞれのラックはそれぞれの筐体の前記サーバラックポート中に、前記１つ以上のラック装着ユニットのそれぞれの前面がそれぞれの筐体によって形成される前記内部空間とインタフェースで連結するように係合し、前記ラック装着ユニットの少なくとも１つ以上が前記それぞれの筐体によって形成される前記内部空間から空気を引き込むように作動する冷却ファンを含むものである、１つ以上のラックと、
空気を前記部屋の内側と前記部屋の外側の間で交換するための１つ以上のダンパーと、
前記１つ以上のダンパーと動作的に接続された、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側で観察された温度に基づいて前記１つ以上のダンパーを選択的に作動させる制御システムと、
を含むことを特徴とするサーバ冷却システム。

【請求項2】

前記混合モジュールは、前記１つ以上のダンパーに接続され、前記１つ以上の冷却モジュールに接続されており、前記制御システムは、前記混合モジュールが、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側の前記温度に基づいて、前記１つ以上のダンパーを通して外側の空気を、又は前記部屋の前記内側からの空気を受け取るように作動する、請求項１に記載のサーバ冷却システム。

【請求項3】

前記筐体は、前記部屋の床に取り付けられている、請求項２に記載のサーバ冷却システム。

【請求項4】

前記部屋は、１つ以上の排気ファンを含んでいる、請求項２に記載のサーバ冷却システム。

【請求項5】

前記１つ以上の排気ファンは、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側の前記温度に基づいて前記制御システムによって選択的に作動させられる、請求項４に記載のサーバ冷却システム。

【請求項6】

前記１つ以上の排気ファンは、前記部屋の天井に接続されている、請求項４に記載のサーバ冷却システム。

【請求項7】

部屋の内側にある複数の筐体であって、前記筐体の１つは、１つ以上のサーバラックを受け取るように構成されたサーバラックポートを含む、筐体と、
複数の冷却モジュールであって、前記冷却モジュールの１つは、前記筐体の前記１つの上面に位置し、前記筐体の前記１つによって形成される内部空間に冷却空気を供給するように作動する、冷却モジュールと、
前記複数の冷却モジュールの上方に位置する混合モジュールであって、前記複数の冷却モジュールに空気を供給するように作動する混合モジュールと、
空気を前記部屋の内側と前記部屋の外側の間で交換するための１つ以上のダンパーと、
前記１つ以上のダンパーと動作的に接続された、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側で観察された温度に基づいて前記１つ以上のダンパーを選択的に作動させる制御システムと、
を含むことを特徴とするサーバ冷却システム。

【請求項8】

前記混合モジュールは、前記１つ以上のダンパーに接続され、前記複数の冷却モジュールに接続されており、前記制御システムは、前記混合モジュールが、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側の前記温度に基づいて、前記１つ以上のダンパーを通して外側の空気を、又は前記部屋の前記内側からの空気を受け取るように作動する、請求項７に記載のサーバ冷却システム。

【請求項9】

前記筐体の前記１つは、前記部屋の床に取り付けられている、請求項８に記載のサーバ冷却システム。

【請求項10】

前記部屋は、１つ以上の排気ファンを含んでいる、請求項９に記載のサーバ冷却システム。

【請求項11】

前記１つ以上の排気ファンは、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側の前記温度に基づいて前記制御システムによって選択的に作動させられる、請求項１０に記載のサーバ冷却システム。

【請求項12】

前記１つ以上の排気ファンは、前記部屋の天井に接続されている、請求項１０に記載のサーバ冷却システム。

【請求項13】

天井、床、及び壁と、
前記床の上に位置する複数の筐体であって、前記筐体の１つは、１つ以上のサーバラックを受けるように構成されたサーバラックポートを含む、筐体と、
複数の冷却モジュールであって、前記冷却モジュールの１つは前記筐体の前記１つの上面に位置し、前記筐体の前記１つによって形成される内部空間に冷却空気を供給するように作動する、冷却モジュールと、
前記複数の冷却モジュールの上方に位置し、それに接続された混合モジュールであって、前記複数の冷却モジュールに空気を供給するように作動する混合モジュールと、
空気を部屋の内側と前記部屋の外側の間で交換するための１つ以上のダンパーであって、前記部屋は前記天井、前記床、及び前記壁の組み合わせによって形成されるものである、ダンパーと、
前記１つ以上のダンパーと動作的に接続された、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側の温度に基づいて前記１つ以上のダンパーを選択的に作動させる制御システムと、
を含むことを特徴とするデータセンター。

【請求項14】

前記制御システムは、前記混合モジュールが、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側で観察された前記温度に基づいて、前記１つ以上のダンパーを通して外側の空気を、又は前記部屋の前記内側からの空気を受け取るように作動する、請求項１３に記載のデータセンター。

【請求項15】

前記筐体の前記１つは、前記部屋の床に取り付けられている、請求項１４に記載のデータセンター。

【請求項16】

前記部屋は、１つ以上の排気ファンを含んでいる、請求項１３に記載のデータセンター。

【請求項17】

前記１つ以上の排気ファンは、前記部屋の前記内側及び前記部屋の前記外側の前記温度に基づいて前記制御システムによって選択的に作動させられる、請求項１６に記載のデータセンター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の開示は、一般的には、データセンターのための冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

「ウェブ」電子メール、「ウェブ」検索、「ウェブ」サイトホスティング、及び「ウェブ」ビデオシェアリングのような「インターネット」サービスの急成長は、データセンターのサーバからの計算及び記憶機能に対して益々高い要求をもたらしている。サーバの性能は改善しているが、サーバの電力消費も、集積回路の低電力設計の努力にも関わらず上昇している。例えば、最も広範に用いられるサーバプロセッサの１つであるＡＭＤのＯｐｔｅｒｏｎプロセッサは、９５ワットまでで作動する。インテルのＸｅｏｎサーバプロセッサは、１１０から１６５ワットで作動する。プロセッサは、サーバの部品に過ぎないが、冷却ファン及びストレージデバイスのようなサーバにおける他の部品は、付加的な電力を消費する。

【0003】

サーバは、典型的には、データセンターにラックの形で置かれる。ラックのための様々な物理的構成がある。典型的なラック構成は、サーバブレードのような機器の複数ユニットが装着されてラック内に垂直に積み重ねられた装着レールを含む。最も広範に用いられる１９インチラックの１つは、１Ｕ又は２Ｕサーバのような機器を装着するための標準化されたシステムである。このタイプのラックに対する１ラックユニットは、典型的には、高さ１．７５インチ及び幅１９インチである。１ラックユニットに設置することができるサーバは、一般的に１Ｕサーバと称される。データセンターでは、標準ラックは、通常は、サーバ、ストレージデバイス、スイッチ、及び／又は通信機器が密に装着されている。

【0004】

データセンター室は、サーバの信頼できる作動のために許容温度及び湿度に維持する必要があり、これは、典型的には、冷却するためのシャーシを通じて空気を引き込む冷却ファンを有する。Ｏｐｔｅｒｏｎ又はＸｅｏｎプロセッサで電力供給されるサーバを密に積み重ねたラックの電力消費は、７、０００から１５、０００ワットになる場合がある。その結果、サーバラックは、非常に集中した熱負荷を生成する可能性がある。ラック内のサーバによって浪費された熱は、データセンター室に排出される。密に装着されたラックによって集合的に発生した熱は、機器が冷却するのに周囲の空気に依存するので、ラック内の機器の性能及び信頼性に悪影響を与える可能性がある。従って、加熱、換気、空調（ＨＡＶＣ）システムは、多くの場合、効率的なデータセンターの設計の重要な部分である。

【0005】

典型的なデータセンターは、１０から４０メガワットの電力を消費する。エネルギ消費の大部分は、サーバとＨＶＡＣシステムの作動の間で分けられる。ＨＶＡＣシステムは、データセンターにおける電力使用の２５から４０パーセントの割合を占めると推定されている。４０メガワットの電力を消費するデータセンターに対して、ＨＡＶＣシステムは、１０から１６メガワットの電力を消費する場合がある。大幅な費用節約は、エネルギ使用を低下させる効率的な冷却システム及び方法を利用することによって達成することができる。例えば、ＨＶＡＣシステムの電力消費をデータセンターで用いる電力の２５パーセントから１０パーセントまで低減することにより、何千もの居住住宅に電力を与えるのに十分な６メガワットの電力の節約になる。

【0006】

データセンター室では、サーバラックは、典型的には、冷気通路と暖気通路を間に交互に置いた列で並べられる。全てのサーバは、ラック内に設けられ、ラックの前に位置する冷気列から調整空気を吸い込んでラックの背後の暖気列を通って外に熱を放出する前部から後部への空気流パターンを達成する。上げ床室設計が、冷却された空気が冷気通路に沿った上げ床内の排気口を通って供給される床下空気分配システムに適合させるために一般的に用いられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

データセンターの効率的な冷却における重要な因子は、データセンターの内側の空気流及び循環を管理することである。「コンピュータ室空調（ＣＲＡＣ）」ユニットは、ラック間の通気口を含む床タイルを通って冷気を供給する。サーバに加えて、ＣＲＡＣユニットは、有意な量の電力も消費する。１つのＣＲＡＣユニットは、３つまでの５馬力モータを有することができ、１５０までのＣＲＡＣユニットが、データセンターを冷却するのに必要な場合がある。ＣＲＡＣユニットは、データセンターにおいて有意な量の電力を集合的に消費する。例えば、暖気及び冷気列構成を有するデータセンター室では、暖気列からの暖気は、暖気列の外に移動されてＣＲＡＣユニットまで循環される。ＣＲＡＣユニットは、その空気を冷却する。ＣＲＡＣユニットのモータで動力供給されるファンは、上げ下張り床によって形成された床下プレナムに冷却された空気を供給する。冷却された空気を床下プレナム内に追い込むことによって作り出された圧力は、冷却された空気を床下の通気口を通って上方に追い込み、それをサーバラックが面している冷気通路へ供給する。十分な空気流量を達成するために、何百もの強力なＣＲＡＣユニットを典型的なデータセンター室にわたって設置することができる。しかし、ＣＲＡＣユニットは、一般的には、データセンター室のコーナに設けられるので、空気流量を効率的に増大させるこれらの機能は、悪影響を受ける。上げ床を構築する費用は、一般的に高く、冷却効率は、データセンター室の内側の非効率的な空気移動によって一般的に低い。更に、床通気口の位置は、供給空気の短絡を防止するために、データセンターの設計及び構成を通じて注意深い計画を必要とする。ホットスポットに対処するためにタイルを除去することにより、システムにわたって問題を引き起こす可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、データセンターの効率的な冷却のためのシステム及び方法を提供する。特定的な実施形態では、本発明は、１つ又はそれよりも多くのサーバラックとインタフェースで連結するように構成された少なくとも１つのサーバラックポートを含む冷気列封入構造と、冷気列封入構造の上面に接続した冷却モジュールとを提供する。サーバラックポートは、サーバラックの前面が、冷気列封入構造によって形成された内部空間とインタフェースで連結するように、サーバラックに係合するように構成される。一部の実施形態では、サーバラックポート及びサーバラックは、クランプ及び／又は密封ガスケットによって緊密に接続され、冷気列封入構造内へ及びそこから出る空気漏れを低減する。

【0009】

本発明の一部の実施形態は、ラック上に設けられたサーバの冷却ファンを利用して冷気列封入構造からの冷気をサーバラックの前面から引き込み、サーバラックの背面から暖気を放出する。本発明の一部の実施形態は、上げ下張り床、並びに冷却された空気を床下プレナム内に押し出すためのファン及び他の機器を不要なものにする。冷気列封入構造の上に設けられた冷却モジュールは、冷却モジュールの内側に設けられた冷却コイルを通して暖気を冷却する。一部の実施形態では、冷水をコイルの内側に用いて、冷却モジュール内で暖気と熱交換する。

【0010】

本発明の一実施形態では、システム及び方法は、外気を導入することなくデータセンターサーバ冷却室の内側の暖気を冷却することに関する。サーバファンによって放出された暖気は、冷気列封入構造の上に位置することができる冷却モジュールに入る。暖気は、冷却モジュールの内側の水性冷却コイルによって冷却されて、冷却された空気は、重力と冷気列封入構造の内部空間内に作り出されたより低い圧力とによって冷気列封入構造に入る。サーバファンは、冷気列封入構造に接続したサーバラックポートから冷気を引き込んでサーバを冷却し、サーバラックの背面から暖気を放出する。

【0011】

本発明の他の実施形態では、システム及び方法は、サーバを冷却するために外側の冷気を混合する段階を伴っている。一実施形態では、データセンターの天井ダンパーが温度制御ユニットによって制御され、外側の温度がある一定の閾値に達した時に開放することができる。外気は、データセンターに入って冷気列封入構造の上に設けられた冷却モジュールを通過する。サーバファンは、冷気列封入構造から冷気を引き込む。暖気は、天井排気ファンによって外側に排出される。一部の実施形態では、データセンターサーバ冷却室の空気中の水分を制御するために、特に、外気がサーバ及び他の機器の作動要件を満たすことができない時に、加湿器を用いて外気を調整することができる。しかし、近年では、サーバ機器の製造業者は、技術的進歩によって湿度要件を著しく緩和している。

【0012】

添付の図面と共に以下の詳細説明は、本発明の様々な実施形態の性質及び利点のより良い理解を提供するであろう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】例示的冷気列封入構造及び例示的冷却モジュールを示す図である。

【図2】一体型サーバラックを有する例示的冷気列封入構造及び例示的冷却モジュールを示す図である。

【図3】一体型サーバラックを有する例示的冷気列封入構造、サーバラックの１つに置かれた例示的サーバ、及び例示的冷却モジュールを示す図である。

【図4】例示的冷却モジュールによって調整された冷気を引き込むサーバファンを有する例示的サーバを示す図である。

【図5】冷気列封入構造、冷却モジュール、屋根上の排気ファン、並びに屋内及び屋外空気循環を制御するダンパーを備えた混合チャンバを有する例示的データセンターサーバ冷却室を示す図である。

【図6】混合チャンバに一体化された冷却モジュールを有する例示的データセンターサーバ冷却室を示す図である。

【図7】複数冷気列封入構造及び複数冷却モジュール、屋根上の排気ファン、並びに屋内及び屋外空気循環を制御するダンパーを備えた混合チャンバを有する例示的データセンターサーバ冷却室を示す図である。

【図8】複数冷気列封入構造及びダンパーを備えた混合チャンバに一体化された冷却モジュールを有する例示的データセンターサーバ冷却室を示す図である。

【図9】複数冷気列封入構造及び複数冷却モジュール、屋根上の排気ファン、並びに冷却モジュールに一体化されたダンパーを備えた混合チャンバを有する例示的データセンターサーバ冷却室を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の例示的実施形態及びそれらの態様は、範囲を限定することなく例示的な実施例を意味する装置、方法、及びシステムに関連して説明かつ示される。

【0015】

図１は、例示的冷却モジュール１００及び例示的冷気列封入構造１０６を示している。冷気列封入構造１０６は、フレーム、パネル、ドア、及びサーバラックポートを有することができる。サーバラックポートは、サーバラックに接続することができる冷気列封入構造１０６上の開口部である。冷気列封入構造１０６は、ラック装着ユニットが内部空間とインタフェースで連結することを可能にする少なくとも１つのサーバラックポートを含む内部空間を形成するハウジングを作り出す鋼、複合材料、又は炭素材料のような様々な材料で作ることができる。一部の実施形態では、冷気列封入構造１０６は、床面に直接装着することができ、上げ床は、冷却された空気のためのデータセンター冷却室には必要ない。

【0016】

冷却モジュール１００は、冷気列封入構造１０６の上に位置し、かつそこに位置決めすることができ、冷気列封入構造１０６の上面に接続することができる。冷却モジュール１００は、１つ又はそれよりも多くの冷却コイル１０２を含む。冷却コイル１０２の内側を通る液体を用いて、冷却モジュール１００を通って流れる相対的に高温の空気と熱を交換し、それによって空気を冷却する。一実施形態では、冷却モジュール１００は、冷却コイル１０２が位置する筐体を更に含む。冷却モジュール筐体は、空気が筐体に入る１つ又はそれよりも多くの開口部１０４を有することができる。一部の実施形態では、開口部１０４は、空気フィルタを含むことができる。冷却モジュール筐体は、開口部の冷気が冷却モジュールを出て冷気列封入構造によって形成された内部空間に入る、冷気列封入構造１０６の上面に接続した１つ又はそれよりも多くの開口部を有することができる。

【0017】

一部の実施形態では、水は、熱交換体として冷却コイル１０２の内側に用いられる。送水ポンプ、水冷却機器、及び関連配管（図示せず）は、冷却された水を冷却コイル１０２へ供給する。他の実施形態では、水グリコール溶液、蒸気、又は冷凍剤のような他のタイプの液体を熱交換体として冷却コイル１０２の内側に用いることができる。

【0018】

一部の実施形態では、冷却コイル１０２は、蛇行形状線の配管とすることができる。他の実施形態では、冷却コイル１０２は、直線の配管のような他の形状にすることができる。冷気列封入構造１０６のサイズ、冷却要件、空気流の速度、及び冷却コイル１０２の物理特性に応じて、冷却モジュール１００内の冷却コイルの数は異なる場合がある。一実施形態では、２つの冷却コイルが、冷却モジュール１００の内側に用いられる。

【0019】

冷気は、一般的には、暖気よりも重いので、冷却コイル１０２によって冷却された冷気は、一般的には、冷却モジュール１００の下に位置して冷却モジュール１００に接続することができる冷気列封入構造１０６によって形成された内部空間内へ下方に移動する。冷気列封入構造１０６は、内部空間を形成する筐体を含む。筐体は、複数のサーバラックとインタフェースで連結するように構成された少なくとも１つのサーバラックポート１１０を含む。サーバラックポート１１０は、サーバラックの前面が冷気列封入構造１０６の内部空間と交差するように、サーバラックとインタフェースで連結するように構成される。一実施形態では、６つの標準サーバラックが、サーバラックポート１１０に接続することができる。別の実施形態では、１２個の標準サーバラックが、サーバラックポート１１０に接続することができる。一部の実施形態では、サーバラック及びサーバラックポート１１０は、１つ又はそれよりも多くのクランプ１１２を通じて互いに接続することができる。他の実施形態では、サーバラック及びサーバラックポート１１０は、隣同士に置くことができる。一部の他の実施形態では、ガスケットのような密封材料を用いて、サーバラックポート１１０及びサーバラックを密に接続することができる。サーバは、ラック内に設けられ、前方の冷気列封入構造１０６から調整空気を吸い込んで、ラックの背後から外に熱を放出する前部から後部への空気流パターンを達成する。

【0020】

一実施形態では、冷気列封入構造１０６は、１つよりも多いサーバラックポート１１０を含むことができる。サーバラックポート１１０は、サーバ又はサーバに設けられた他のデバイスの前面が、冷気列封入構造１０６によって形成された内部空間とインタフェースで連結するように、サーバラックと係合することができる。この構成は、前部から後部への空気流パターンを達成し、ここでサーバ又は他のラック装着ユニットの冷却ファンは、図４に示すように、内部空間から空気を引き込んで、バックパネルの外のプロセッサ及び他の構成要素によって加熱された空気を排出する。一部の実施形態では、サーバラック及び冷気列封入構造は、実質的に密封することができ、冷気列封入構造１０６の内部空間内の調整冷気は、サーバの内側のサーバファンによって引き込まれてサーバを冷却する。他の実施形態では、サーバラック及び冷気列封入構造１０６は、冷気列封入構造１０６の内部空間内の調整冷気がサーバの内側のサーバファンによってサーバに引き込むことができるように隣同士に置かれる。相対的に高温の空気は、冷気列封入構造１０６の上の冷却モジュール１００まで循環され、冷却コイル１０２と熱を交換する。冷却モジュール１００からの冷気は、冷気列封入構造１０６まで下がって、サーバの内側のサーバファンによってサーバの後部に引き込まれる。一部の実施形態では、サーバラックは、サーバ及び他の機器がまばらに装着される。サーバ及び他の機器は、ラック内に垂直に積み重ねられるので、それが不足すると、冷気列封入構造の内部空間への開いた間隙を作り出す場合がある。冷気は、冷気列封入構造１０６の内部空間から漏れる場合があり、かつ暖気は、内部空間に戻って循環する場合があり、それによって冷却効率を低下させる。空気漏れを防止するために、間隙は、空気が逃げて間隙を通って冷気列封入構造に入るのを阻止するサーバラックに装着されたパネルによって遮断することができる。

【0021】

一実施形態では、冷気列封入構造１０６は、底に安定性制御ユニット１１４を更に含むことができる。安定性制御ユニット１１４は、地震のような自然災害中に地震の動きに耐えるように構築された構成要素を含むことができる。一部の実施形態では、安定性制御ユニット１１４は、急速に解除して容易に冷気列封入構造１０６を移動させることができるスクローリングのためのデバイスを有することができる。安定性制御ユニット１１４が用いられる時に、冷気列封入構造１０６は、地面から上げることができる。その結果、冷気が漏れて、暖気が冷気列封入構造１０６の底部側から入る場合がある。空気漏れを防止するために、一実施形態では、冷気列封入構造１０６の底部側は、安定性制御ユニット１１４を取り付けることができる底面を密封するパネルによって封入することができる。

【0022】

一実施形態では、１つ又はそれよりも多くのドア１０８を冷気列封入構造１０６の筐体に設置することができる。ドア１０８は、データセンター関係者がサーバ保守のような様々な作業のために冷気列封入構造に入ることができるように開閉することができる。ドア１０８を絶縁して、冷気が冷気列封入構造１０６の外に漏れるのを阻止することができる。

【0023】

冷気列封入構造１０６の寸法は、サーバラックの望ましい数及びサーバの冷却要件などに応じてかなり異なる可能性がある。一実施形態では、６から１２個の標準サーバラックを冷気列封入構造１０６のそれぞれのサーバラックポート１１０に接続することができる。別の６から１２個の標準サーバラックは、冷気列封入構造の反対側のサーバラックポートに接続することができる。対向するサーバラックポート間の距離は、４フィートとすることができる。冷気列封入構造１０６の高さは、１２フィートとすることができ、かつ深さも１２フィートとすることができる。

【0024】

図２は、例示的冷却モジュール２００、冷気列封入構造２０６、並びに一体型サーバラック２０８及び２１０を示している。この例のシステムは、サーバラックがシステムの一体型部品であることを除いては、図１に示すものに類似している。この実施形態では、冷気列封入構造２０６とサーバラック２０８及び２１０との間の接続及び密封は、サーバラックが冷気列封入構造２０６の一部であるので、もはや必要ない。サーバは、一体型サーバラック２０８及び２１０内に設けられて前部から後部への空気流パターンを達成することができる。一体型サーバラック２０８及び２１０の前面は、冷気列封入構造２０６の内部空間と交差する。サーバの内側のサーバファンは、サーバを冷却するために冷気列封入構造２０６から冷気を引き込んで、サーバラックの後部から相対的に高温の空気を吹き出す。暖気は、次に、１つ又はそれよりも多くの開口部２０４を通って冷却モジュール２００まで循環され、１つ又はそれよりも多くの冷却コイル２０２と熱を交換する。冷却モジュール２００は、冷気列封入構造２０６の上に位置することができ、冷気列封入構造２０６の上部側及び冷却モジュール２００の底部側上の開口部を通って冷気列封入構造２０６の上面に接続することができる。冷気は、特に、サーバファンが、冷気列封入構造から冷気を引き込んで冷気列封入構造２０６の内部空間内により低い空気圧を作り出す時に、一般的に下方に移動する。

【0025】

図３は、例示的冷却モジュール３００、冷気列封入構造３０２、サーバラック３０４、及びサーバラック上に置かれた例示的サーバ３０６を示している。この例のシステムは、図２に示すものに類似している。調整冷気は、冷気列封入構造３０２の上に置かれた冷却モジュール３００を通って冷気列封入構造３０２に入る。サーバ３０６の内側のサーバファンは、冷気列封入構造３０２の内部空間から調整冷気を引き込んでサーバ３０６を冷却する。

【0026】

図４は、例示的冷却モジュール４００、冷却コイル４０２、サーバ４０４、及びサーバ４０４の内側のサーバファン４０６示している。冷却モジュール４００及び冷却コイル４０２からの調整冷気は、サーバファン４０６によって引き込まれて、サーバを冷却するためにサーバ４０４を通って流れる。相対的に高温の空気は、次に、サーバファン４０６によってサーバ４０４の外に吹き出される。

【0027】

図１及び２に示す冷却システムは、上記に開示したようにデータセンターサーバ冷却室によって形成された内部空間で作動し、内部空間から空気を引き込んで、冷却された空気を冷気列封入構造１０６内に提供することができる。しかし、一部の実施では、冷却システムも、外気を用いることを可能にする空気流制御器を含むデータセンター冷却室に関連して作動させることができる。図５は、１つ又はそれよりも多くの天井排気ファン５１６、外気取り入れ口を制御する天井ダンパー５１４、混合チャンバ５１８、及び混合チャンバ５１８内に入る空気の循環を制御するダンパー５１２を有する例示的データセンターサーバ冷却室５００を示している。冷却モジュール５０２は、１つ又はそれよりも多くの冷却コイル５０４を含んで混合チャンバ５１８に接続される。冷気列封入構造５０６の上面は、冷却モジュール５０２に接続される。冷気列封入構造５０６の筐体上のサーバラックポート５０８は、サーバラック５１０に接続される。サーバは、サーバラック内に設けられて前部から後部への空気流パターンを達成することができる。サーバラックの前面は、冷気列封入構造５０６の内部空間と交差する。サーバの内側のサーバファンは、サーバを冷却するために冷気列封入構造５０６から冷気を引き込んで、サーバラックから暖気を放出する。

【0028】

サーバ冷却室５００は、２つのモードで作動させることができる。１つのモードでは、外気は、サーバ冷却室５００に導入されず、サーバから放出された暖気は、混合チャンバ５１８及び冷却モジュール５０２まで戻るように循環される。別のモードでは、外側の冷気は、サーバ冷却室５００に導入される。天井ダンパー５１４は、混合チャンバ上のダンパー５１２が閉じている間は開いている。外側の冷気は、冷却モジュール５０２を通って流れ、冷気列封入構造５０６に入る。

【0029】

一実施形態では、天井ダンパー５１４は閉じて、混合チャンバ上のダンパー５１２は開いている。サーバによって放出された暖気の一部は、１つ又はそれよりも多くの天井排気ファン５１６によってサーバ冷却室５００の外側に排出され、暖気の一部は、開放ダンパー５１２を通って混合チャンバ５１８に入る。混合チャンバの内側の暖気は、冷却モジュール５０２に引き込まれて冷却コイル５０４と熱を交換する。冷気は、次に、重力と冷気列封入構造５０６の内部空間内のより低い空気圧とによって冷気列封入構造５０６に入る。

【0030】

別の実施形態では、天井ダンパー５１４は開いて、混合チャンバ上のダンパー５１２は閉じている。外側の冷気は、開放ダンパー５１４を通って混合チャンバ５１８に入り、冷却モジュール５０４を通って流れ、冷気列封入構造５０６の内部空間まで下がる。

【0031】

一部の実施形態では、ダンパー５１２及び５１４の開放及び閉鎖は、温度制御ユニットによって制御することができる。外側の温度が適切なレベルに達した時に、温度制御ユニットは、天井ダンパー５１４を開放して外気が室に入ることを可能にし、混合チャンバ上のダンパー５１２を閉じて、サーバから放出された暖気が混合チャンバに入るのを阻止する。外側の空気がサーバ冷却室５００に対して熱すぎる時に、温度制御ユニットは、天井ダンパー５１４を閉じて高温の外気の屋内への導入を阻止し、サーバから放出された暖気が混合チャンバに戻ることを可能にするようにダンパー５１２を開放する。外側の自然な冷気を利用することにより、それが、冷却モジュール１００を通って循環する液体を冷却する必要性を低下させるので、データセンターのエネルギ消費を大幅に低減する。一部の実施形態では、ダンパー５１２及び５１４の開放及び閉鎖、並びに天井排気ファン５１６の作動は、サーバ冷却室の内側及び外側の温度をモニタして室を冷却するのに最適効率を達成するようにダンパー及びファンを作動する温度制御ユニットのような電子デバイスによって全て制御される。

【0032】

データセンターの位置に応じて、外側の冷気の湿度は異なる場合がある。外側の冷気の湿度が低い時には、外気は、湿度レベルがサーバの信頼できる作動の要件を満たすように調整する必要がある。サーバ製造業者は、サーバ機器の信頼できる作動のために湿度に対する要件を著しく緩和しているが、データセンターサーバ冷却室の内側の周囲空気の適切な湿度は、依然としてデータセンターの機器の性能及び信頼性に対して重要である。一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くの加湿器を混合チャンバ５１８に設置して、混合チャンバを通って流れる空気の湿度を調整することができる。

【0033】

図６は、１つ又はそれよりも多くの天井排気ファン６１６、外気取り入れ口を制御する天井ダンパー６１４、混合チャンバ６０２、及び混合チャンバ６０２内に入る暖気の循環を制御するダンパー６１２を有する別の例示的データセンターサーバ冷却室６００を示している。この実施形態では、冷却コイル６０４は、混合チャンバ６０２の内側に設けられる。混合チャンバ６０２は、接続筐体６１８を通じて冷気列封入構造６０６に接続される。冷気列封入構造６０６上のサーバラックポート６１０は、サーバラック６０８に接続される。サーバは、サーバラック内に設けられて前部から後部への空気流パターンを達成することができる。サーバラック６０８の前面は、冷気列封入構造６０６の内部空間と交差する。サーバの内側のサーバファンは、サーバを冷却するために冷気列封入構造６０６から冷気を引き込んで、サーバラックの後部から暖気を放出する。

【0034】

この実施形態では、サーバ冷却室は、外側の温度に応じて空気流の２つのモードを有することができる。１つのモードでは、外側の冷気は、開放天井ダンパー６１４を通って混合チャンバ６０２に入り、冷却コイル６０４によって調整される。一部の実施形態では、加湿器が、混合チャンバ６０２に設けられて水分を外気に加えることができる。調整冷気は、重力と冷気列封入構造６０６の内部空間内の一般的により低い圧力とによって冷気列封入構造６０６に入る。ラック上に設けられたサーバ内のサーバファンは、サーバを冷却するために冷気列封入構造６０６から冷気を引き込む。外気が熱くて冷却目的に適さない時には、システムは別のモードで作動し、それによって天井ダンパーが閉じて高温の外気が混合チャンバ６０２に入るのを阻止する。しかし、ダンパー６１２は開いている。サーバ冷却室の内側の暖気は、ダンパー６１２を通って混合チャンバに入り、冷却コイル６０４と熱を交換する。一部の実施形態では、電子デバイスが、サーバ冷却室６００の内側及び外側の両方の温度をモニタし、内側及び外側の温度に応じてダンパー６１２及び６１４、並びに天井排気ファン６１６を開くか又は閉じることができる。同じ電子デバイスは、サーバ冷却室の内側及び外側の両方の空気の湿度レベルを更にモニタし、混合チャンバ６０２の内側に設置することができる加湿器を制御することができる。

【0035】

図７は、図６に示すデータセンターサーバ冷却室に類似したサーバ冷却室７００を示している。しかし、サーバ冷却室７００は、複数冷却モジュール７０２及び複数冷気列封入構造７０６、１つ又はそれよりも多くの天井排気ファン７２０、１つ又はそれよりも多くの天井ダンパー７１８、１つ又はそれよりも多くのダンパー７２４を有する１つ又はそれよりも多くの混合チャンバ７１６、並びに複数サーバラック７１０を含む。複数冷却モジュール７０２は、筐体７２２を通じて混合チャンバ７１６に接続される。冷気列封入構造７０６の筐体上のサーバラックポート７０８は、サーバ７１０に接続する。システムは、図４に示すように２つのモードで作動する。混合チャンバからの空気は、各個々の冷気列封入構造７０６に入る前に冷却モジュールの各々の冷却コイル７０４によって冷却される。

【0036】

図８は、１つの混合チャンバ８０２及び複数冷気列封入構造８０６を有するサーバ冷却室８００を示している。冷却コイル８０４は、混合チャンバ８０２に設けられる。システムは、図６に示すように２つのモードで作動する。１つ又はそれよりも多くの天井ダンパー８１８は、外気の温度に応じて開くか又は閉じることができる。１つ又はそれよりも多くのダンパー８１６は、サーバ冷却室８００の内側で暖気循環を制御するように開くか又は閉じることができる。冷気列封入構造８０６の各々の上面は、筐体８２２を通じて混合チャンバ８０２に接続される。混合チャンバからの空気は、筐体８２２を通って各個々の冷気列封入構造８０６に入る前に冷却コイル８０４によって冷却される。しかし、図７に示すサーバ冷却室と異なって、個々の冷却モジュールは、各冷気列封入構造８０６の上に設けられない。冷気列封入構造８０６の筐体上のサーバラックポート８０８は、サーバラック８１０に接続される。サーバは、サーバラック８１０内に設けられて前部から後部への空気流パターンを達成することができる。サーバの内側のサーバファンは、サーバを冷却するために各個々の冷気列封入構造８０６から冷気を引き込んで、サーバラックの後部から暖気を放出する。

【0037】

図９は、複数冷却モジュール９０２及び複数冷気列封入構造９０６、１つ又はそれよりも多くの天井排気ファン９２０、１つ又はそれよりも多くの天井ダンパー９１８、ダンパー９１４を有する１つ又はそれよりも多くの混合チャンバ９１６、並びに複数サーバラック９１０を有する更に別のサーバ冷却室９００を示している。システムは、図８に示すように２つのモードで作動する。しかし、図８に示すサーバ冷却室と異なり、各冷却モジュール９０２内の冷却コイル９０４に加えて、混合チャンバ９１６に設けられた１つ又はそれよりも多くの冷却コイル９２４もある。冷却モジュールは、筐体９２２を通じて１つの混合チャンバ９１６に接続される。混合チャンバからの空気は、混合チャンバ９１６内の冷却コイル９２４によって冷却され、各個々の冷気列封入構造９０６に入る前に冷却モジュール９０２の各々によって更に冷却される。

【0038】

本発明を特定の実施形態に関して説明した。例えば、本発明の実施形態を特定の構成要素及び構成に関して説明したが、当業者は、構成要素及び構成の異なる組合せを用いることもできることを認めるであろう。他の実施形態は、当業者には明らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲によって示されるものを除いて限定的であることを意図していない。

【符号の説明】

【0039】

３００ 冷却モジュール
３０２ 冷気列封入構造
３０４ サーバラック
３０６ サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】