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特許7317927コンピュータシステムを冷却するための冷却回路およびその流量制御方法
(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】
(24)【登録日】2023-07-21
(45)【発行日】2023-07-31
(54)【発明の名称】コンピュータシステムを冷却するための冷却回路およびその流量制御方法
(51)【国際特許分類】
G06F 1/20 20060101AFI20230724BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20230724BHJP
【ＦＩ】
G06F1/20 C
G06F1/20 A
H05K7/20 M
H05K7/20 U
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021185096
(22)【出願日】2021-11-12
(65)【公開番号】P2022171537
(43)【公開日】2022-11-11
【審査請求日】2021-11-12
(31)【優先権主張番号】63/182,360
(32)【優先日】2021-04-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/380,845
(32)【優先日】2021-07-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】508018934
【氏名又は名称】廣達電腦股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｎｔａ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１８８，Ｗｅｎｈｕａ ２ｎｄ Ｒｄ．，Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３３３，Ｔａｉｗａｎ
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】陳 逸傑
(72)【発明者】
【氏名】呉 岳璋
(72)【発明者】
【氏名】王 得權
(72)【発明者】
【氏名】徐 子軒
【審査官】征矢 崇
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２４６６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２１６３４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２８４８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２７４０６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ１／２０
Ｈ０５Ｋ７／２０
Ｆ２４Ｈ１／００；１／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンピュータシステムを冷却するための冷却回路であって、前記冷却回路は、並列に配置された複数の冷却モジュールであって、各冷却モジュールは、冷却導管が通過する冷却板と、前記冷却導管に流体的に結合されたポンプとを含む、冷却モジュールと、
１つまたは複数のバルブであって、前記１つまたは複数のバルブの各々は、オンにされると、任意の２つの隣接する冷却モジュールの冷却導管同士を流体的に接続する、バルブと、
を含み、
前記１つまたは複数のバルブが、（ｉ）四路式作動ボールバルブ、（ｉｉ）３つの二路式ソレノイドバルブによって形成される四路式バルブ、または（ｉｉｉ）それらの任意の組み合わせであることを特徴とする、冷却回路。
【請求項2】
各冷却モジュールはさらに、第１のクイックコネクタに結合された第１の端部と、前記冷却導管の入口に結合された第２の端部とを有する入口管と、
前記冷却導管の出口に結合された第１の端部と、第２のクイックコネクタに結合された第２の端部とを有する出口管と、
を含み、
前記複数の冷却モジュールの各々は、前記コンピュータシステムの発熱部品の上方に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の冷却回路。
【請求項3】
サーバのラックのための冷却システムであって、複数の冷却回路を含み、各冷却回路は、前記ラックのサーバに結合され、各冷却回路は、
並列に配置された複数の冷却モジュールであって、各冷却モジュールは、冷却導管が通過する冷却板と、前記冷却導管に流体的に結合されたポンプとを含む、冷却モジュールと、
１つまたは複数のバルブであって、前記１つまたは複数のバルブの各々は、オンにされると、任意の２つの隣接する冷却モジュールの冷却導管同士を流体的に接続する、バルブと、
を含み、
前記冷却システムはまた、
入口パイプを介して複数のサーバの各々における前記冷却回路に流体的に接続された第１の冷却分配マニホールドと、
出口パイプを介して複数のサーバの各々における前記冷却回路に流体的に接続された第２の冷却分配マニホールドと、
を含み、
前記１つまたは複数のバルブが、（ｉ）四路式作動ボールバルブ、（ｉｉ）３つの二路式ソレノイドバルブによって形成される四路式バルブ、または（ｉｉｉ）それらの任意の組み合わせであることを特徴とする、冷却システム。
【請求項4】
各冷却モジュールはさらに、第１のクイックコネクタに結合された第１の端部と、前記冷却導管の入口に結合された第２の端部とを有する入口管と、
前記冷却導管の出口に結合された第１の端部と、第２のクイックコネクタに結合された第２の端部とを有する出口管と、
を含み、
前記複数の冷却モジュールの各々は、対応するサーバの発熱部品の上方に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項5】
冷却システムはさらに、前記サーバのラック上に配置され、前記第１の冷却分配マニホールドに冷却流体を分配し、前記第２の冷却分配マニホールドから前記冷却流体を受け取る冷却分配ユニットを含み、前記冷却分配ユニットは、
前記冷却流体の１つまたは複数の流量パラメータを検出するように構成された１つまたは複数のセンサと、
前記冷却流体を制御可能に分配するように構成された冷却分配ポンプと、
前記冷却流体の前記１つまたは複数の流量パラメータについて受領されたデータに基づいて、前記冷却分配ポンプからの前記冷却流体の流速を制御するように構成されたプログラマブルロジックコントローラと、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項6】
各冷却回路は、対応するサーバ内のコントローラに通信可能に結合され、前記コントローラは、前記複数の冷却モジュール内の前記ポンプのうちの１つまたは複数が故障したかどうかを検出し、
そのような検出に応じて、１つまたは複数の故障したポンプの各々を有する冷却モジュールの冷却導管を、隣接する冷却モジュールの冷却導管と流体的に接続する、前記１つまたは複数のバルブをオンにする
ように構成されることを特徴とする、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項7】
前記コントローラはさらに、前記冷却板に熱的に接続された発熱部品の温度情報を、対応するサーバ内の温度センサから受領し、
前記複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つまたは複数が故障したことを検出したことに応じて、前記発熱部品による電力負荷を調整する
ように構成されることを特徴とする、請求項６に記載の冷却システム。
【請求項8】
前記コントローラはさらに、１つまたは複数の前記ポンプの毎分回転数（ＲＰＭ）に関する情報を受領し、
１つまたは複数の前記ポンプのいずれかのもののＲＰＭが所定の値の範囲外であるかどうかを判定する
ことによって、
１つまたは複数の前記ポンプが故障したかどうかを検出するように構成されることを特徴とする、請求項６に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は概して、コンピュータシステムを冷却するためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、コンピュータシステムを冷却するための冷却回路およびその流量制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンピュータ装置（サーバなど）は、典型的には中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）などの１つまたは複数の発熱部品（熱を発生する構成要素）を含む。これらの発熱部品の冷却を補助するために、冷却流体を駆動し、発熱部品から熱を移動させるためのポンプを収容する冷却モジュールが使用されてもよい。しかしながら、冷却モジュールのいずれか１つのポンプが故障した場合、少なくとも故障したポンプを有する冷却モジュールはそれに熱的に結合された発熱部品を冷却することができなくなり、直列に接続された任意の冷却モジュールに影響を及ぼすこともある。
【0003】
米国特許第７，３１０，７３７号は、コンピュータシステム用の冷却システムを開示している。コンピュータシステムを冷却するための冷却システムは、コンピュータシステムによって放散される熱を検出する。コンピュータシステムによって放散される熱が閾値を超える場合、コンピュータシステムの少なくとも１つの構成要素は、熱放散（放熱）を低減するために低電力状態に置かれる。
【0004】
したがって、コンピュータ装置の全ての部分の発熱部品からの熱を効果的に除去し続けることができるように、動作中にポンプの冗長性を確保できる、より良い冷却策を有することが望ましい。
【発明の概要】
【0005】
実施形態および、例えば実施態様、構成、態様、実施例、および選択肢などの同様の用語は、本発明の主題および以下の特許請求の範囲のすべてを広く指すことが意図される。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載された主題を限定するものではなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものではないと理解されるべきである。本明細書に含まれる本開示の実施形態は、この概要ではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される。この概要は本開示の様々な態様の高レベルの概要であり、以下の詳細な説明セクションでさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この概要は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を識別することを意図していない。この概要は、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図されていない。主題は、本開示の明細書全体、任意のまたはすべての図面、および各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【0006】
本開示の特定の態様によれば、コンピュータシステムを冷却するための冷却回路が開示される。冷却回路は、並列に配置された複数の冷却モジュールを含む。各冷却モジュールは、冷却導管が通過する冷却板と、冷却導管に流体的に結合されたポンプとを含む。冷却回路はさらに、複数の冷却モジュールを流体的に相互接続する１つまたは複数のバルブをさらに含む。１つ以上のバルブの各々は、オンにされると、任意の２つの隣接する冷却モジュールの冷却導管同士を流体的に接続する。
【0007】
本開示の特定の態様によれば、サーバのラックのための冷却システムが開示される。冷却システムは複数の冷却回路を含み、各冷却回路はラックのサーバに結合されている。各冷却回路は、並列に配置された複数の冷却モジュールを含む。各冷却モジュールは、冷却導管が通過する冷却板と、冷却導管に流体的に結合されたポンプとを含む。冷却回路はさらに、複数の冷却モジュールを流体的に相互接続する１つまたは複数のバルブを含む。１つ以上のバルブの各々は、オンにされると、任意の２つの隣接する冷却モジュールの冷却導管同士を流体的に接続する。冷却システムはさらに、入口管を介して複数のサーバの各々における冷却回路に流体的に接続された第１の冷却分配マニホールドと、出口管を介して複数のサーバの各々における冷却回路に流体的に接続された第２の冷却分配マニホールドとを含む。
【0008】
本開示の特定の態様によれば、各冷却モジュールはさらに、入口管および出口管を含む。入口管は、第１のクイックコネクタに結合された第１の端部と、冷却導管の入口に結合された第２の端部とを有する。出口管は、冷却導管の出口に結合された第１の端部と、第２のクイックコネクタに結合された第２の端部とを有する。
【0009】
本開示の特定の態様によれば、１つまたは複数のバルブは、四路式作動ボールバルブ、または３つの二路式ソレノイドバルブによって形成される四路式バルブである。
【0010】
本開示の特定の態様によれば、冷却回路は、１つのバルブによって相互接続された２つの冷却モジュールを含む。
【0011】
本開示の特定の態様によれば、複数の冷却モジュールの各々は、対応するサーバの発熱部品の上方に配置される。
【0012】
本開示の特定の態様によれば、冷却システムはさらに、サーバのラック上に配置され、第１の冷却分配マニホールドに冷却流体を分配し、第２の冷却分配マニホールドから冷却流体を受け取る冷却分配ユニットを含む。
【0013】
本開示の特定の態様によれば、冷却分配ユニットはさらに、１つまたは複数のセンサと、冷却分配ポンプと、プログラマブルロジックコントローラとを含む。センサは、冷却流体の１つまたは複数の流量パラメータを検出するように構成される。冷却分配ポンプは、冷却流体を制御可能に分配するように構成される。プログラマブルロジックコントローラは、冷却流体の１つまたは複数の流量パラメータについて受領されたデータに基づいて、冷却分配ポンプからの冷却流体の流速を制御するように構成される。
【0014】
本開示の特定の態様によれば、各冷却回路は、対応するサーバ内のコントローラに通信可能に結合される。コントローラは、複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つまたは複数が故障したかどうかを検出するように構成される。コントローラはさらに、そのような検出に応じて、１つまたは複数の故障したポンプの各々を有する冷却モジュールの冷却導管を、隣接する冷却モジュールの冷却導管と流体的に接続する、１つまたは複数のバルブをオンにするように構成される。
【0015】
本開示の特定の態様によれば、コントローラはさらに、対応するサーバ内の温度センサから、冷却板と熱的に接続された発熱部品の温度情報を受信するように構成される。コントローラはさらに、複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つまたは複数が故障したことを検出したことに応じて、発熱部品による電力負荷を調整するように構成される。
【0016】
本開示の特定の態様によれば、コントローラはさらに、少なくとも、複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つを除く全てが故障したことを検出することに応じて、操作者に警報を送信するように構成される。
【0017】
本開示の特定の態様によれば、コントローラはさらに、１つまたは複数のポンプの毎分回転数（ＲＰＭ）に関する情報を受領し、１つまたは複数のポンプのいずれかのもののＲＰＭが所定の値の範囲外であるかどうかを判定することによって、１つまたは複数のポンプが故障したかどうかを検出するように構成される。
【0018】
本開示の特定の態様によれば、コンピュータシステムの冷却回路のための流量制御方法が開示される。本方法は、複数の冷却モジュールを介してコンピュータシステムを冷却するステップを含み、各冷却モジュールは、冷却モジュールの冷却板を通過する冷却導管に流体的に接続されたポンプを有する。この方法はさらに、複数の冷却モジュールのうちの１つまたは複数の冷却モジュール内のポンプの故障を検出するステップを含む。この方法はさらに、故障を検出することに応じて、故障したポンプの各々に流体的に接続された冷却導管と、隣接する冷却モジュールの冷却導管との間に、冷却剤を流すためにバルブをオンにするステップを含む。
【0019】
本開示の特定の態様によれば、本方法はさらに、故障の検出に応じて、冷却回路に熱的に結合された発熱部品による電力負荷を調整するステップを含む。
【0020】
本開示の特定の態様によれば、本方法はさらに、少なくとも、複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つを除く全てが故障したことを検出することに応じて、操作者に警報を送信するステップを含む。
【0021】
本開示の特定の態様によれば、本方法は、１つまたは複数のポンプの毎分回転数（ＲＰＭ）に関する情報を受領し、１つまたは複数のポンプのいずれかのもののＲＰＭが所定の値の範囲外であるかどうかを判定することによって、複数の冷却モジュールのうちの１つまたは複数におけるポンプの故障を検出する。
【0022】
上記の概要は、本開示の各実施形態またはすべての態様を表すことを意図するものではない。むしろ、前述の概要は、本明細書に記載される新規な態様および特徴のいくつかの例を単に提供するに過ぎない。本発明の上記の特徴および利点、ならびに他の特徴および利点は、添付の図面および添付の特許請求の範囲に関連して、本発明を実施するための代表的な実施形態およびモードの以下の詳細な記載から容易に明らかになるであろう。本開示のさらなる態様は、以下に簡単な説明が提供される図面を参照してなされる様々な実施形態の詳細な説明を考慮して、当業者には明らかであろう。
【0023】
本開示、ならびにその利点および図面は、添付の図面を参照しながら、代表的な実施形態の以下の説明からより良く理解されるであろう。これらの図面は代表的な実施形態のみを示し、したがって、様々な実施形態または特許請求の範囲に対する限定と見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本開示の特定の態様による、複数の冷却回路を有する冷却システムを備えたサーバのラックの模式図の側面図を示す。
【図3A】本開示の特定の態様による、オフになっている１つのバルブによって相互接続された２つの隣接する冷却回路の模式図の上面図を示す。
【図3B】本開示の特定の態様による、冷却回路間に冷却流体を流すことを可能にするためにオンになっている１つのバルブによって相互接続された２つの隣接する冷却回路の模式図の上面図を示す。
【図4A】本開示の特定の態様による、オフになっている２つのバルブによって相互接続された３つの隣接する冷却回路の模式図の上面図を示す。
【図4B】本開示の特定の態様による、隣接する冷却回路の間で冷却流体を流すことを可能にするためにオンになっている２つのバルブによって相互接続された３つの隣接する冷却回路の模式図の上面図を示す。
【図5A】本開示の特定の態様による、隣接する冷却回路を相互接続するために使用されるバルブの第１の実施形態の斜視図を示す。
【図6A】本開示の特定の態様による、隣接する冷却回路を相互接続するために使用されるバルブの第２の実施形態の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明はさまざまな修正および代替形態が可能であり、いくつかの典型的な実施形態が実施例として図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図していないことが理解されるべきである。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲内にあるすべての修正、均等物、および代替物を網羅するものである。
【0026】
本開示の実施形態は、コンピュータシステムを冷却するための冷却回路およびその流量制御方法を対象とする。冷却回路は、並列に配置されて１つまたは複数のバルブによって相互接続された複数の冷却モジュールを含んでおり、この１つまたは複数のバルブは、オンにされると、隣接する冷却モジュール同士を流体的に接続する。これにより、複数の冷却モジュールのいずれかにおいて冷却流体を駆動するためのポンプが故障した場合に、冷却流体が複数の冷却モジュールを横切って流れることができるようになる。冷却回路の流量制御方法は、故障したポンプを検出し、冷却流体が流れることができるように、隣接する冷却モジュール間のバルブをオンにする、コントローラによって実行される。このような検出に応じて、コントローラは、故障したポンプを有する冷却モジュールに熱的に結合された発熱部品の電力負荷を調整することもできる。コントローラはまた、複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つを除く全てが故障した場合に、操作者に警報を送信するように構成される。
【0027】
様々な実施形態が、添付の図面を参照して説明され、同様の参照番号が同様のまたは同等の要素を指定するために、図面全体にわたって使用される。図面は、必ずしも縮尺通りに描かれておらず、単に本開示の態様および特徴を例示するために提供されているに過ぎない。多数の特定の詳細、関係、および方法が本開示の特定の態様および特徴の完全な理解を提供するために記載されるが、当業者は、これらの態様および特徴が、特定の詳細のうちの１つまたは複数なしで、他の関係で、または他の方法で実施され得ることを認識するであろう。いくつかの例では、周知の構造または動作が例示目的のために詳細に示されていない。いくつかの動作が異なる順序で、および／または他の動作または事象と同時に起こり得るので、本明細書で開示される様々な実施形態は、動作または事象の図示された順序によって必ずしも限定されない。さらに、本開示の特定の態様および特徴を実装するために、必ずしもすべての例示された動作または事象が必要とされるわけではない。
【0028】
本発明の詳細な説明の目的のために、特に断りのない限り、また適切な場合には、単数は複数を含み、逆もまた同様である。「含む」語は、「含むが限定しない」を意味する。さらに、「約」、「ほぼ」、「実質的に」などの概算の語は、「ちょうど」、「ほぼ」、「ほぼちょうど」、「３～５％以内の」、「許容可能な製造公差以内の」、またはそれらの任意の論理的組み合わせを意味するように本明細書で使用することができる。同様に、「垂直」または「水平」という語は、それぞれ垂直または水平方向の「３～５％以内」をさらに含むことを意図する。さらに、「上」、「下」、「下」、「左」、「右」、「上」および「下」などの方向の語は、参照図に示されるような、または、参照される物体または要素から、例えば物体または要素のための一般的に使用される位置から、文脈的に理解されるような、または、そうでなければ、本明細書に記載されたような、同等の方向に関連することを意図する。
【0029】
図１は、「ｎ」個のサーバ１０５ａ、１０５ｂ、…、１０５ｎのラック（棚）１００の模式図の側面図を示す。文字「ｎ」は、複数の構成要素を示すために本明細書全体を通して使用され、２より大きい整数を表す。ラック１００は、複数の冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎを備えた冷却システム１１０を有する。各冷却回路１２０ｎは、ラック１００の各サーバ１０５ｎに結合されて各サーバ１０５ｎの中に配置される。複数の冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎの各々は、それぞれのサーバ１０５ａ、１０５ｂ、…、１０５ｎ内の対応するコントローラ（制御部、制御装置）１０６ａ、１０６ｂ、…、１０６ｎに通信可能に結合される。各コントローラ１０６ｎは、対応する冷却回路１２０ｎを通る冷却流体（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ）の流れを制御して、それによって実行される冷却の連続性および有効性を保証するための行動をとるように構成される。
【0030】
冷却システム１１０は、冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎの各々に冷却流体を分配するための入口管１２４ａ、１２４ｂ、…、１２４ｎを介して、それぞれのサーバ１０５ａ、１０５ｂ、…、１０５ｎの冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎに流体的に接続された第１の冷却分配マニホールド１２２を含む。冷却システム１１０はさらに、冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎの各々から冷却流体を除去するための出口管１２８ａ、１２８ｂ、…、１２８ｎを介して、それぞれのサーバ１０５ａ、１０５ｂ、…、１０５ｎの冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎに流体的に接続された第２の冷却分配マニホールド１２６を含む。いくつかの実施形態では、第１の冷却分配マニホールド１２２および第２の冷却分配マニホールド１２６は、アルミニウム、ステンレス鋼などから作製されてもよい。各サーバ１０５ａ、１０５ｂ、…、１０５ｎの中の出口管１２８ａ、１２８ｂ、…、１２８ｎに隣接して、温度センサ１０８ａ、１０８ｂ、…、１０８ｎが配置される。
【0031】
冷却システム１１０は、ラック１００上に配置された冷却分配ユニット１９０を含む。冷却分配ユニット１９０は、第１の冷却分配マニホールド１２２に冷却流体を分配し、第２の冷却分配マニホールド１２６から冷却流体が供給される。冷却分配ユニット１９０は、１つまたは複数のセンサ１９８と、冷却分配ポンプ１９６と、プログラマブルロジックコントローラ１９５とを含む。センサ１９８は、冷却流体の１つまたは複数の流量パラメータを検出するように構成される。非限定的な例として、流量パラメータは、圧力、流速（流量）などであってもよい。冷却分配ポンプ１９６は、冷却流体を制御可能に分配するように構成される。プログラマブルロジックコントローラ１９５は、センサ１９８からの冷却流体の流量パラメータについて受領されたデータに基づいて、冷却分配ポンプ１９６からの冷却流体の流速を制御するように構成される。
【0032】
図２Ａ～図２Ｂは、複数の冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎ（図１）のそれぞれに配置された冷却モジュール２３０の第１の実施形態および第２の実施形態の側面図を示す。冷却モジュール２３０は、サーバ１０５ｎの発熱部品２３５（例えばプロセッサ、メモリカード等）に熱的に結合されるように、配置（例えば上方に配置、下方に配置等）される。冷却モジュール２３０は、冷却板２３２を通過する冷却導管２３４を有する冷却板２３２を含む。冷却導管２３４は、入口２３８ａと出口２３８ｂとを有する。冷却流体は、入口２３８ａを通って冷却モジュール２３０に入り、出口２３８ｂを通って冷却モジュール２３０から出る。冷却モジュール２３０へおよびそこから冷却流体を分配するために、ポンプ２３６が、冷却導管２３４に流体的に結合されている。ポンプ２３６は、図２Ａの第１の実施形態に示すように、冷却板２３２と流体接触していてもよい。また、ポンプ２３６は、図２Ｂの第２の実施形態に示されるように、冷却導管２３４と流体接触していてもよい。
【0033】
各冷却回路１２０ｎ内の複数の冷却モジュール２３０は、図３Ａ～図３Ｂおよび図４Ａ～図４Ｂにさらに詳細に示されている。複数の冷却モジュール２３０は、１つまたは複数のバルブ（例えば図３Ａ～図３Ｂのバルブ３４０）によって相互接続され、この１つまたは複数のバルブは、オンにされると、隣接する冷却モジュール２３０の冷却導管２３４同士を流体的に接続する。図３Ａ～図３Ｂは、並列に配置されて１つのバルブ３４０によって相互接続された２つの隣接する冷却モジュール２３０１、２３０２の実施例配置の模式図の上面図を示し、この１つのバルブ３４０は、最初はオフにされ（図３Ａ）、次いでオンにされて、隣接する冷却モジュール２３０１、２３０２の間を冷却流体が流れることを可能にする（図３Ｂ）。冷却モジュール２３０１は、発熱部品（図示せず）に熱的に結合される。図３Ａに示されるように、冷却モジュール２３０１は、入口２３８ａ１と出口２３８ｂ１とを備えた冷却導管２３４１に流体的に接続されたポンプ２３６１を含む。第１の端部３５２１と第２の端部３５４１とを有する入口管３５０１は、冷却モジュール２３０１に冷却流体を搬送する。入口管３５０１の第１の端部３５２１は第１のクイックコネクタ３７０ａ１に結合され、入口管３５０１の第２の端部３５４１は冷却導管２３４１の入口２３８ａ１に結合される。第１の端部３６２１と第２の端部３６４１とを有する出口管３６０１は、冷却モジュール２３０１から冷却流体を搬送する。出口管３６０１の第１の端部３６２１は冷却導管２３４１の出口２３８ｂ１に結合され、第２の端部３６４１は第２のクイックコネクタ３７０ｂ１に結合される。いくつかの実施形態では、第１のクイックコネクタ３７０ａ１および第２のクイックコネクタ３７０ｂ１は、アルミニウム、ステンレススチール、銅、ニッケルなどから作られたプラグ・アンド・ソケット構造である。入口管３５０１、冷却導管２３４１、および出口管３６０１を通る矢印は、冷却モジュール２３０１を通る冷却流体の流れの方向を示す。
【0034】
同様に、冷却モジュール２３０２は、発熱部品（図示せず）に熱的に結合される。図３Ａに示されるように、冷却モジュール２３０２は、入口２３８ａ２と出口２３８ｂ２とを備えた冷却導管２３４２に流体的に接続されたポンプ２３６２を含む。第１の端部３５２２と第２の端部３５４２とを有する入口管３５０２は、冷却モジュール２３０２に冷却流体を搬送する。入口管３５０２の第１の端部３５２２は第１のクイックコネクタ３７０ａ２に結合され、入口管３５０２の第２の端部３５４２は冷却導管２３４２の入口２３８ａ２に結合される。第１の端部３６２２と第２の端部３６４２とを有する出口管３６０２は、冷却モジュール２３０２から冷却流体を搬送する。出口管３６０２の第１の端部３６２２は冷却導管２３４２の出口２３８ｂ２に結合され、第２の端部３６４２は第２のクイックコネクタ３７０ｂ２に結合される。いくつかの実施形態では、第１のクイックコネクタ３７０ａ２および第２のクイックコネクタ３７０ｂ２は、アルミニウム、ステンレススチール、銅、ニッケルなどから作られたプラグ・アンド・ソケット構造である。入口管３５０２、冷却導管２３４２、および出口管３６０２を通る矢印は、冷却モジュール２３０２を通る冷却流体の流れの方向を示す。
【0035】
図３Ａ～図３Ｂの実施例配置では、冷却モジュール２３０１、２３０２は、４つのポート３４２、３４４、３４６、および３４８を有する単一のバルブ３４０によって相互接続されている。以下に示され説明されるように、バルブ３４０は、四路式作動ボールバルブ、３つの二路式ソレノイドバルブ（図６Ａ～図６Ｂ参照）によって形成される四路式バルブなどであってもよい。２つのポート３４２、３４６は、冷却モジュール２３０１の出口管３６０１に流体的に結合され、２つのポート３４４、３４８は、冷却モジュール２３０２の入口管３５０２に流体的に結合される。図３Ａに示すように、バルブ３４０は最初はオフにされ、冷却流体は、冷却モジュール２３０１、２３０２の各々を通って独立して流れる。以下に説明するように、ある事象（例えばポンプ２３６１または２３６２のうちの１つが故障した）によってトリガされて、図３Ｂに示すようにバルブ３４０がオンにされると、冷却モジュール２３０１の出口管３６０１からの冷却流体が、バルブ３４０のポート３４２および３４４を通って、隣接する冷却モジュール２３０２の入口管３５０２に案内される。これにより、冷却モジュール２３０１、２３０２に熱的に結合された発熱部品からの熱を効果的に除去し続けることができる。
【0036】
図４Ａ～図４Ｂは、並列に配置されて２つのバルブ３４０１、３４０２によって相互接続された３つの隣接する冷却モジュール２３０１、２３０２、２３０３の別の実施例配置の模式図の上面図を示す。バルブ３４０１、３４０２は、最初はオフにされ（図４Ａ）、次いで、両方がオンにされ（ただし、必要に応じてバルブの一方のみがオンにされてもよい）、冷却流体が、隣接する冷却モジュール２３０１、２３０２、２３０３を通って流れる（図４Ｂ）ことを可能にする。冷却モジュール２３０１、２３０２は、図３Ａ～図３Ｂに関して上述したように、構造および機能において類似している。冷却モジュール２３０３は、発熱部品（図示せず）に熱的に結合される。図４Ａに示されるように、冷却モジュール２３０３は、入口２３８ａ３と出口２３８ｂ３とを備えた冷却導管２３４３に流体的に接続されたポンプ２３６３を含む。第１の端部３５２３と第２の端部３５４３とを有する入口管３５０３は、冷却モジュール２３０３に冷却流体を搬送する。入口管３５０３の第１の端部３５２３は第１のクイックコネクタ３７０ａ３に結合され、入口管３５０３の第２の端部３５４３は冷却導管２３４３の入口２３８ａ３に結合される。第１の端部３６２３と第２の端部３６４３とを有する出口管３６０３は、冷却モジュール２３０３から冷却流体を搬送する。出口管３６０３の第１の端部３６２３は冷却導管２３４３の出口２３８ｂ３に結合され、第２の端部３６４３は第２のクイックコネクタ３７０ｂ３に結合される。いくつかの実施形態では、第１のクイックコネクタ３７０ａ３および第２のクイックコネクタ３７０ｂ３は、アルミニウム、ステンレススチール、銅、ニッケルなどから作られたプラグ・アンド・ソケット構造である。入口管３５０３、冷却導管２３４３、および出口管３６０３を通る矢印は、冷却モジュール２３０３を通る冷却流体の流れの方向を示す。
【0037】
図４Ａ～図４Ｂの実施例配置では、冷却モジュール２３０１、２３０２、２３０３は、バルブ３４０と同様に、２つのバルブ３４０１、３４０２によって相互接続されている。バルブ３４０１は、４つのポート３４２１、３４４１、３４６１、３４８１を有する。２つのポート３４２１、３４６１は、冷却モジュール２３０１の出口管３６０１に流体的に結合され、２つのポート３４４１、３４８１は、冷却モジュール２３０２の入口管３５０２に流体的に結合される。同様に、バルブ３４０２は、４つのポート３４２２、３４４２、３４６２、３４８２を有する。２つのポート３４２２、３４６２は、冷却モジュール２３０２の出口管３６０２に流体的に結合され、２つのポート３４４２、３４８２は、冷却モジュール２３０３の入口管３５０３に流体的に結合される。
【0038】
図４Ａに示されるように、バルブ３４０１、３４０２は、最初はオフにされ、冷却流体は、冷却モジュール２３０１、２３０２、２３０３の各々を通って独立して流れる。以下に説明するように、ある事象（例えばポンプ２３６１、２３６２、または２３６３のうちの１つが故障した）によってトリガされて、図４Ｂに示すようにバルブ３４０１、３４０２がオンにされると、冷却モジュール２３０１の出口管３６０１からの冷却流体が、バルブ３４０１のポート３４２１および３４４１を通って、冷却モジュール２３０２の入口管３５０２に案内される。同様に、冷却モジュール２３０２の出口管３６０２からの冷却流体が、バルブ３４０２のポート３４２２および３４４２を通って、冷却モジュール２３０３の入口管３５０３に案内される。これにより、冷却モジュール２３０１、２３０２、２３０３３に熱的に結合された発熱部品からの熱を効果的に除去し続けることができる。図３Ａ～図３Ｂおよび図４Ａ～図４Ｂを通して図示するように、冷却回路１２０ｎにおけるポンプ冗長性を達成するために、複数の冷却モジュール２３０を１つまたは複数のバルブ３４０を介して相互接続することができ、これにより、サーバ１０５ｎの各々の冷却の連続性および有効性が確保される。
【0039】
図５Ａ～図５Ｂは、隣接する冷却回路を相互接続するために使用されるバルブ３４０の第１の実施形態の斜視図および上面図をそれぞれ示す。図５Ａに示されるように、バルブ３４０は、四路式作動ボールバルブである。バルブ３４０は、４チャネル構造５８０と、コネクタ５８２を介して４チャネル構造５８０に結合された制御ユニット５８５とを有する。４チャネル構造５８０は、図５Ｂに示すように、４つのポート３４２、３４４、３４６、および３４８を有する（図３Ａ～図３Ｂも参照）。いくつかの実施態様において、４チャネル構造５８０は、ステンレス鋼から構成される。
【0040】
いくつかの実施形態では、制御ユニット５８５は、ポリカーボネート材料から作製される。制御ユニット５８５は、コントローラ（例えば各サーバ１０５ｎのコントローラ１０６ｎ）からの入力信号を受領して、ポート３４２、３４４、３４６、３４８の位置を調整し、バルブ３４０を通って流れる流体（例えば各サーバ１０５ｎの冷却回路１２０ｎにおける冷却流体）の方向を変更するように構成される。したがって、一例として、バルブ３４０は、冷却流体を、図３Ｂの冷却モジュール２３０１から冷却モジュール２３０２に案内するように構成される。
【0041】
図５Ｃは、図５Ａ～図５Ｂのバルブ３４０の「オン」および「オフ」状態の概略構成を示す。図５Ｃの表においてそれぞれ「１」、「２」、「３」、および「４」として表されるポート３４２、３４４、３４６、および３４８の位置を調整するために、制御ユニット５８５によって、４チャネル構造５８０（図５Ａ）の中心における図示しないボールが回転されてもよい。したがって、図５Ｃに示すように、第１および第３のカラム（列）におけるポート１、２、３、４の構成はバルブ３４０の「オフ」状態を表し、第２および第４のカラムにおけるポート１、２、３、４の構成はバルブ３４０の「オン」状態を表す。
【0042】
図６Ａ～６Ｂは、隣接する冷却回路を相互接続するために使用されるバルブ６４０の第２の実施形態の斜視図および概略図をそれぞれ示す。図６Ａに示されるように、バルブ６４０は、２チャネル構造６８０と、コネクタ６８２を介して２チャネル構造６８０に結合された制御ユニット６８５とを有する二路式ソレノイドバルブである。図６Ｂに示すように、３つの二路式ソレノイドバルブ６８４、６８６、６８８は、四路式バルブ３４０が４つのポート３４２、３４４、３４６、および３４８を有するように、コネクタを介して四路式バルブ３４０（図３Ａ～３Ｂも参照）を形成する。二路式ソレノイドバルブ６８４が閉じられて二路式ソレノイドバルブ６８６、６８８が開いているときに、バルブ３４０はオフ状態になり、それによって、ポート３４２がポート３４６に接続され、ポート３４４がポート３４８に接続されるようになる。ソレノイドバルブ６８４が開いていてソレノイドバルブ６８６、６８８が閉じているときに、バルブ３４０はオンになり、それによって、ポート３４２がポート３４４に接続するようになる。
【0043】
図７は、ラック１００（図１）のそれぞれのサーバ１０５ｎにおけるコントローラ１０６ｎの動作の模式図を示す。コントローラ１０６ｎは、各サーバ１０５ｎのマザーボードに組み込まれた特殊なマイクロコントローラであるベースボード管理コントローラ（ＢＭＣ）（ｂａｓｅｂｏａｒｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。コントローラ１０６ｎには独自のファームウェアとランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）がある。コントローラ１０６ｎはサーバ１０５ｎのシステム管理ソフトウェアとプラットフォームハードウェアとのインターフェースを管理し、図７に示されるようにサーバ１０５ｎ内の多くの機能を実行する。コントローラ１０６ｎは、センサ（例えば、温度センサ、冷却ファン速度センサ、冷却ポンプ速度センサ等）からのデータを受領し、対応するシステムパラメータ（例えば、温度、冷却ファン速度、冷却ポンプ速度）が所定の範囲内で動作しているか否かを判定する。コントローラ１０６ｎは、システムパラメータが所定の範囲外であると判定すると、是正（改善）措置（ｒｅｍｅｄｉａｌ ａｃｔｉｏｎ）をとる。是正措置は、操作者に通知することを含むことができ、操作者は、次いで、コントローラ１０６ｎと遠隔通信して修正措置をとることができる。
【0044】
一例として、コントローラ１０６ｎは、受領した情報から、１つ以上のポンプ２３６１、２３６２（例えば、図３Ａ～３Ｂの冷却モジュール２３０１、２３０２それぞれのポンプ２３６１、２３６２）の１分当たりの回転数（ＲＰＭ）が所定の値の範囲外であると判定した場合、ポンプ２３６１、２３６２のうちの対応するものが故障したと判定する。その結果、ポンプ２３６１、２３６２のいずれか１つが故障したことを検出したことに応じて、コントローラ１０６ｎは、故障したポンプを有する冷却導管（例えば、図３Ａ～図３Ｂの冷却モジュール２３０１の冷却導管２３４１）を、隣接する冷却モジュールの冷却導管（例えば、図３Ａ～図３Ｂの冷却モジュール２３０２の冷却導管２３４２）に接続するバルブ３４０をオン状態にする。いくつかの実施形態では、コントローラ１０６ｎはまた、少なくとも、複数の冷却モジュール２３０内のポンプ２３６のうちの１つを除く全てが故障したことを検出することに応じて、警報または警告を操作者に送信するようにも構成される。
【0045】
別の実施例として、コントローラ１０６ｎは、対応するサーバ１０５ｎ内の温度センサ１０８ｎ（図１）から、冷却板２３２（図２Ａ～図２Ｂ）と熱的に接続された発熱部品２３５（図２Ａ～図２Ｂ）の温度情報を受領することができる。発熱部品２３５の温度が所定の範囲を超えていること、または、ポンプ２３６１、２３６２２のうちの１つが故障していることを検出することに応じて、コントローラ１０６ｎは、発熱部品２３５による電力負荷を調整することができる。
【0046】
図８は、サーバ１０５ｎ（図１）内のコントローラ１０６ｎによって実行される流量制御方法８００のフロー図を示す。流量制御方法８００はステップ８１０で開始し、ここで、ポート３４２がポート３４６に接続され（図３Ａに示される）、ポート３４４がポート３４８に接続される（図３Ａに示される）ように、バルブ３４０をオフにする。流量制御方法８００は判断ポイント８２０に移動し、ポンプ２３６１（図３Ｂに示す）が故障したかどうかを検出する。判断ポイント８２０でポンプ２３６１が故障したと判定されなかった場合、ポンプ２３６２が故障したかどうかを検出するために、流量制御方法８００は判断ポイント８３０に移動する。判断ポイント８３０でポンプ２３６２が故障したと判定されなかった場合、流量制御方法８００はステップ８１０に戻り、バルブ３４０をオフにしたままにする。判断ポイント８３０でポンプ２３６２が故障したと判定された場合、流量制御方法８００はステップ８５０に移動し、バルブ３４０をオンにして、ポート３４２がポート３４６から切断され、ポート３４４がポート３４８から切断され、ポート３４２がポート３４４に接続されるようにする。
【0047】
ポンプ２３６が判断ポイント８２０で故障したと判定された場合、ポンプ２３６２が故障したかどうかを検出するために、流量制御方法８００は判断ポイント８４０に移動する。判断ポイント８４０でポンプ２３６２が故障していないと判定された場合、流量制御方法８００はステップ８５０に移動し、バルブ３４０をオンにして、ポート３４２がポート３４６から切断され、ポート３４４がポート３４８から切断され、ポート３４２がポート３４４に接続されるようにする。判断ポイント８４０でポンプ２３６２が故障したと判定された場合、流量制御方法８００はステップ８６０に移動し、操作者に警報を送信し、是正措置を講じる。いくつかの実施形態では、警報はまた、バルブ３４０をオンにした後にステップ８５０から送信されて、ポンプ２３６１、２３６２のうちの１つが故障したことを操作者に通知してもよい。
【0048】
図９は、冷却回路（例えば、図１の各サーバ１０５ａ、１０５ｂ、…、１０５ｎの冷却回路１２０ａ、１２０ｂ、…、１２０ｎ）の流量制御方法のブロック図９００を示す。ブロック９１０において、本方法は、複数の冷却モジュールを介してコンピュータシステムを冷却し、ここで、各冷却モジュールは、冷却モジュールの冷却板を通過する冷却導管に流体的に接続されたポンプを有する。
【0049】
ブロック９２０において、本方法は、複数の冷却モジュールのうちの１つまたは複数の冷却モジュールにおけるポンプの故障を検出する。いくつかの実施態様では、故障を検出することは、１つまたは複数のポンプの毎分回転数（ＲＰＭ）に関する情報を受領し、その１つまたは複数のポンプのいずれかのＲＰＭが所定の値の範囲外であるかどうかを判定することに基づくことができる。
【0050】
ブロック９３０では、故障の検出に応じて、バルブがオンにされて、故障した各ポンプに流体的に接続された冷却導管と、隣接する冷却モジュールの冷却導管との間に、冷却剤（冷却液）（ｃｏｏｌａｎｔ）を流す。いくつかの実施態様では、故障の検出に応じて、冷却回路に熱的に結合された発熱部品による電力負荷が調整される。いくつかの実施態様では、少なくとも、複数の冷却モジュール内のポンプのうちの１つを除く全てが故障したことを検出したことに応じて、操作者に警報を送信することができる。
【0051】
有利には、本明細書に記載される冷却機構は、動作中にポンプの冗長性を提供し、その結果、冷却流体を不必要に加熱することなく、コンピュータ装置のすべての部分の発熱部品からの熱を効果的に除去し続けることができる。冷却モジュール内の冷却流体を駆動するように構成された１つまたは複数のポンプの故障を検出すると、隣接する冷却モジュールを相互接続するバルブを開くことによって、冷却流体の流れが自動的に調整される。冷却モジュールが発熱部品から熱を継続的に除去する能力に影響を及ぼす可能性のある重大なポンプ故障が発生した場合には、操作者に警報も送信される。
【0052】
開示された実施形態は１つまたは複数の実施態様に関して図示され、説明されてきたが、他の当業者には、本明細書および添付の図面を読み、理解すると、同等の変更および修正が想起されるか、または知られるであろう。さらに、本発明の特定の特徴はいくつかの実施態様のうちの１つのみに関して開示されているが、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定のアプリケーションに対して所望され、有利であり得るように、他の実施態様の１つまたは複数の他の特徴と組み合わせることができる。
【0053】
本発明の様々な実施形態が上述されたが、それらは限定ではなく、単なる実施例として提示されたことが理解されるべきである。開示の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書の開示に従って、開示された実施形態に対する多数の変更を行うことができる。したがって、本開示の幅および範囲は、上述の実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。むしろ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従って定義されるべきである。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】