知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-24
(54)【発明の名称】サーバラックからの熱除去のためのシステム
(51)【国際特許分類】
H05K 7/18 20060101AFI20240517BHJP
【ＦＩ】
H05K7/18 K
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023571837
(86)(22)【出願日】2022-03-14
(85)【翻訳文提出日】2024-01-17
(86)【国際出願番号】 IB2022052247
(87)【国際公開番号】W WO2022248945
(87)【国際公開日】2022-12-01
(31)【優先権主張番号】10202105627X
(32)【優先日】2021-05-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SG
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522224922
【氏名又は名称】クールロジックス プライベート リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＯＬＬＯＧＩＸ ＰＴＥ．ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】９９８ ＴＯＡ ＰＡＹＯＨ ＮＯＲＴＨ，＃０２－１８／１９，ＳＩＮＧＡＰＯＲＥ ３１８９９３，ＳＩＮＧＡＰＯＲＥ
(74)【代理人】
【識別番号】110003487
【氏名又は名称】弁理士法人東海特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チェン，チュン キート
(72)【発明者】
【氏名】リー，セリ
(57)【要約】
本明細書に記載の本発明の実施形態は、総じて、データセンタのサーバラックからの熱除去のためのシステムに関し、前記システムは、背面パネルと、前記背面パネル内に設けられた少なくとも１つの熱交換器と、少なくとも１つの排気ファンと、前記背面パネルを覆う少なくとも１つの第２層と、を備え、前記第２層は、サーバを収納するために使用される前記サーバラックからの前記背面パネルを通した空気の分散を許容する複数の穿孔を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）であって、内壁（２０７）と、複数の側壁（２０９）と、外壁（２１１）と、少なくとも１つの排気ファン（２０５）と、を備えた背面パネル（２０３）を備え、
前記背面パネル（２０３）は、前記背面パネル（２０３）を覆う少なくとも１つの第２層（２１７）を更に備え、
前記第２層（２０７）は、前記サーバラック（１０２）からの前記背面パネル（２０３）を通した空気の分散を許容する複数の穿孔（２０７ａ）を備える、サーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項2】
サーバを収納するために用いられるサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）であって、背面パネル（２０３）の前記外壁（２１１）は、前記排気ファン（２０５）を取り付けるための少なくとも１つの凹部（２１１ａ）を備え、前記排気ファン（２０５）は、前記凹部（２１１ａ）において前記側壁（１０３ａ）から伸びるフレーム（１０３ｃ）に取り付けられている、請求項１に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項3】
サーバを収納するために用いられるサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）であって、前記内壁および前記側壁（２０７，２０９）が少なくとも１つの熱交換器（２１５）を囲んでいる、請求項１または請求項２に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項4】
一定の間隔で、または不規則な間隔で、前記背面パネル（２０３）の前記内壁（２０７）に角度付けして取り付けられた複数の空気案内手段（２２７）を更に備える、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項5】
前記空気案内手段（２２７）は、手動または自動で旋回可能であり、前記背面パネル（２０３）の前記内壁（２０７）に対する案内角度を提供して前記サーバラック（１０２）からの気流を前記排気ファン（２０５）に向かって流れるように案内する、請求項４に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項6】
複数の前記空気案内手段（２２７）の各空気案内手段（２２７）は、前記背面パネル（２０３）に対して異なる案内角度を有する、請求項４または請求項５に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項7】
複数の前記空気案内手段（２２７）は、通気口、ルーバ、カーテン、ブラインド、フィン、翼、もしくはスラット、またはそれらの任意の組み合わせ、或いは任意の空気案内手段（２２７）を含むが、これらに限定されない、請求項４から請求項６の何れか一項に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項8】
前記第２層（２１７）の前記穿孔（２１７ａ）は、任意の適切な形状、サイズおよび量である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【請求項9】
前記システム（２０１）は、少なくとも１つのヒンジ機構（２２３）を介してサーバラック（１０２）に接続される、請求項１から請求項８の何れか一項に記載のサーバラック（１０２）からの熱除去のためのシステム（２０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、総じて、データセンタのサーバラックからの熱除去のためのシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
ビジネスモデル、組織、企業、更には個人でさえ、様々な情報源から様々な形式の大量の情報データを生成し、創出し、収集する傾向にある。このようなデータは、巨大であるにも関わらず時間とともに指数関数的に増加し、従来のデータ管理ツールでは効率的にデータを保存または処理できないため、日常的にビジネスに溢れている。そこで、技術の進歩やグローバル化のペースに合わせて大量の情報データを処理するだけでなく、業務全体の効率化をを加速させて企業組織が直面する課題を解決するために、サーバシステムが開発された。
【0003】
サーバシステムは、その性質上、長時間に亘って継続的に、または特定の組織では停止または一時停止することさえなく運転されるため、大量の熱を生成し、熱、湿度、埃に敏感である。厳しい精度要件内で安定した温度、湿度、および気流を維持することは、サーバシステムにとって非常に重要である。しかしながら、従来のサーバシステムには、通常、サーバシステム全体を冷却するための優れた放熱システムも、データセンタ内の気流の分布および循環を管理するための気流管理システムもなく、サーバシステムやデータセンタの運転に影響を与えている。従来のサーバシステムの例を、図１－Ａおよび図１－Ｂに示すが、これらのサーバシステムの背面パネルには従来の熱除去システムが設けられており、これらは熱交換器であるか、背面パネルに固定取り付けされたいくつかの排気ファンである。
【0004】
従来のサーバシステム、特に図１－Ｂに示すような排気ファンを備えた熱除去システムの問題点は、気流環境を妨げる密なパネルで背面が覆われるか遮蔽されるため、気流を促進し、サーバラックの背面から熱を除去して前記サーバラックの温度を下げるために、大容量で強力な排気ファンを必要とすることであり、このような排気ファンは消費電力が高く、必然的に電気代が高くなってしまう。更に、このような排気ファンは壊れやすく、定期的なメンテナンスが必要であるために、コストが更に増加していた。しかも、このタイプの熱除去システムでは、排気ファンの上流または下流からの気流が妨げられるため、非常に非効率的である。
【0005】
従来のサーバシステム、特に図１－Ａに示すような熱交換器を備えたシステムの別の問題は、気流管理システムがないことである。この種のシステムは熱交換器に依存して熱を除去するが、効果的な気流管理がされないために空気の移動が妨げられる。熱気が生成されサーバラックの空間の隅々にまで分散されるが、熱交換器はこれらに最も近い空間からしか熱を除去することができず、構造的かつ完全に、または効率的に、サーバラックの空間の各部分から熱や熱気を除去することができないため、最悪の気流環境となる。熱がサーバラック内で再循環し、サーバが過熱して破壊される可能性がある。
【0006】
従来のサーバシステムの別の問題として、メンテナンスや点検のためにサーバラックの背面パネルを開いているときに、背面パネルを閉じているときほど熱が放散されないことが挙げられる。これは、背面パネルを開くと熱除去システムがサーバラックから遠く離れ、サーバから生成された熱気が熱除去システムを通って流れずに直接環境に漏れるためである。これにより、サーバラックから出る熱気が熱除去システムを迂回するため、背面パネルを開いているときに、サーバルームのデータセンタの温度上昇が引き起こされ得る。
【0007】
従って、以下の開示を有して上記の欠点を軽減することが、強く希求されている。
【発明の概要】
【0008】
従って、本発明の第１の目的は、システムがサーバラックから効果的に熱を除去できる、サーバラックからの熱除去のためのシステムを提供することである。
【0009】
本発明の更に別の目的は、システムが効率的な気流を与えるか、気流を補完することができる、サーバラックからの熱除去のためのシステムを提供することである。
【0010】
本発明の更に別の目的は、システムが大きな空気流量を維持しながらも低消費電力である、サーバラックからの熱除去のためのシステムを提供することである。
【0011】
本発明の更に別の目的は、メンテナンスのためにサーバラックが開かれたときに、サーバラックからの熱が環境に流れる前に熱除去システムを通るように案内できる、サーバラックからの熱除去のためのシステムを提供することである。
【0012】
本発明の更なる目的は、以下の発明の詳細な説明の理解によって、または実践における発明の適用に際して、明らかになるであろう。
【0013】
本発明の好ましい実施形態によれば、以下が提供される：
サーバラックからの熱除去のためのシステムであって、
内壁と、複数の側壁と、外壁と、少なくとも１つの排気ファンと、を備えた背面パネルを備え、
前記背面パネルは、前記背面パネルを覆う少なくとも１つの第２層を更に備え、
前記第２層は、前記サーバラックからの前記背面パネルを通した空気の分散を許容する複数の穿孔を備える。
サーバラックからの熱除去のためのシステムであって、
内壁と、複数の側壁と、外壁と、少なくとも１つの排気ファンと、を備えた背面パネルを備え、
前記背面パネルは、前記背面パネルを覆う少なくとも１つの第２層を更に備え、
前記第２層は、前記サーバラックからの前記背面パネルを通した空気の分散を許容する複数の穿孔を備える。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の他の態様およびそれらの利点は、添付の図面と併せて詳細な説明を検討した後に認識されるであろう。
【0015】
【図面の詳細な説明】
【0016】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記述されている。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくとも本発明が実施され得ることは、当業者には理解されるであろう。他の例示では、本発明を不明瞭にしないよう、周知の方法、手順および／または構成要素については詳細には説明しない。
【0017】
本発明は、縮尺に合わせて描かれていない添付の図面を参照しつつ、あくまで実施例として挙げた実施形態の以下の説明から、より明確に理解されるであろう。
【0018】
本開示および本明細書に添付された特許請求の範囲で使用する場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈において明確な別段の指示または示唆のない限り、複数の指示対象を含む。
【0019】
この明細書の開示および特許請求の範囲全体を通じて、「備える（comprise）」という語と、「備えている（comprising）」および「備える（comprises）」のようなこの語の変形は、「含むが、これらに限定されない」ことを意味し、例えば他の構成要素、整数またはステップを排除することを意図するものではない。「例示的な（exemplary）」とは、「の一実施例である（an example of）」を意味し、好ましいまたは理想的な実施形態の示唆を伝えることを意図するものではなく、「のような（such as）」は、限定的な意味で使用するのではなく、説明の目的で使用する。
【0020】
本発明は、サーバラック（１０２）から熱を除去するためのシステム（２０１）を開示し、前記サーバラックは、サーバのような電子機器を収納するために用いられる。図２、図３、図４－Ａを参照すると、前記システム（１）は、背面パネル（２０３）を備え、前記背面パネル（２０３）は、少なくとも１つの排気ファン（２０５）と、空気の通過を許容する複数の穿孔（２０７ａ）を備えた内壁（２０７）と、複数の側壁（２０９）と、前記排気ファン（２０５）を取り付けるための少なくとも１つの凹部（２１１ａ）を備えた外壁（２１１）と、を備え、前記排気ファン（２０５）は、前記凹部（２１１ａ）において側壁（２０９）から延びるフレーム（２１３）に取り付けられている。前記排気ファン（２０５）は、取り外し可能な排気ファン（２０５）であって、前記フレーム（２１３）から取り外すか取り除くことができる。これは、図１－Ｂに示されるような従来技術が直面する重大な問題、つまり排気ファン（１０５）のうちの１つが故障した場合に、ユーザは背面パネル全体（１０３）または熱除去システム（１０１）全体を交換することさえ強いられる、という問題を解決するであろう。取り外し可能な排気ファン（２０５）を有することにより、ユーザは、熱除去システム全体（１０１）または背面パネル全体（１０３）を交換する代わりに、故障した排気ファン（２０５）を交換するだけでよい。背面パネル（２０３）は、場合によっては、凹部（２１１ａ）やフレーム（２１３）を備えず、排気ファン（２０５）を背面パネル（２０３）に直接取り付けてもよいことが企図される。
【0021】
本技術分野では、気流がサーバラック（１０２）の前面からサーバラック（１０２）の背面に流れることが知られており、その気流を創出するか気流を増加させるために、１つまたは複数のファンがサーバラック（１０２）内のサーバに関連付けられてもよい。よって、本発明の排気ファン（２０５）の目的は、サーバファンを支援して、サーバラック（１０２）の背面から環境への気流を維持および補完することである。排気ファン（２０５）の目的は気流を支援、維持、または補完することであるため、排気ファンは、図１－Ｂに適用されているような従来の強力な排気ファン（２０５）よりも容量が少なく耐久性があり、従って消費する電力も少ない。本発明の排気ファン（２０５）を有することにより、後述するように、空気流量を維持しながらも消費電力が低減される。
【0022】
前記背面パネル（２０３）は、背面パネル（２０３）内に設けられた少なくとも１つの熱交換器（２１５）を更に備え、特に前記熱交換器（２１５）は、前記内壁および側壁（２０７，２０９）によって囲まれ、冷水、冷媒、または空気のような冷却流体を受容して、前記冷却流体が各サーバラック（１０２）に供給される。内壁（２０７）の複数の穿孔（２０７ａ）は、場合によっては、凹部または開口に置き換えられ得ることが想定されるが、このシナリオでは、内壁（２０７）は、前記熱交換器（２１５）を収容するフレームである。図４－Ｂは、穿孔（２０７ａ）を示すために、図４－Ａの拡大図を示している。図４－Ｃは、熱交換器（２１５）を示すために、穿孔を取り除いた内壁の図を示している。
【0023】
前記背面パネル（２０３）は、少なくとも１つのヒンジ（２１９）備えて前記背面パネル（２０３）を覆う少なくとも１つの第２層（２１７）を更に備え、前記第２層（２１７）は、前記サーバラック（１０２）から環境への前記背面パネル（２０３）を通した空気の分散を許容する複数の穿孔（２１７ａ）を備える。背面パネル（２０３）および第２層（２１７）は、サーバラック（１０２）の背面部分からの空気が、前記背面パネル（２０３）の内壁（２０７）を通って、熱交換器（２１５）へ、排気ファン（２０５）へ、そして最終的に第２層（２１７）へと流れてから環境に流れるように、配置されている。図３は、背面パネル（２０３）から第２層（２１７）が開かれた様子を示している。第２層（２１７）の穿孔（２１７ａ）は、前記サーバラック（１０２）からの空気の流出を許容できる限り、任意の適切な形状、サイズおよび量とされる。好ましくは、穿孔（２０５）は、前記第２層（２１７）上に十分に分布しており、穿孔された第２層（２１７）が、ファン周囲およびファン間領域、または円形のファンブレードの外側の（図３において文字Ｘで画定されているような）「オフブレード領域」を遮蔽しないように、背面パネル（２０３）を覆うことにより、図２に示すように、排気ファン（２０５）、凹部（２１１ａ）、および熱交換器（２１５）が視認可能となる。第２層（２１７）は、サーバラック（１０２）全体の空気流量を最大化し、気流の勢いを維持するように設計されており、それによって、ファン周囲およびファン間領域、または円形のファンブレードの外側の（図３において文字Ｘで画定されているような）「オフブレード領域」に気流があり、気流は妨げられることなく穿孔された第２層（２１７）を通って環境に流れることが許容される。よって、穿孔された第２層（２１７）は、これらの「オフブレード領域」（Ｘ）における気流の自由な通過を許容する排気口または通気口として作用する。背面パネル（２０３）の第２層（２１７）はまた、監視およびセキュリティ目的にも使用され、これによって作業員は排気ファン（２０５）の状態を視認可能であって、作業員の安全を確保でき、また、排気ファン（２０５）を損傷から保護することもできる。また、背面パネルは、場合によっては第２層（２１７）を備えず、前記第２層（２１７）の穿孔（２１７ａ）が前記背面パネル（２０３）に統合または組み合わされることにより、穿孔された第２層（２１７）を有する場合と同じ気流効果を達成しながら、ファン周囲およびファン間領域、または円形のファンブレードの外側の（図において文字Ｘで画定されているような）「オフブレード領域」を覆ってもよいことが想定される。
【0024】
これは、図１－Ａに適用されているような従来の熱除去システム（１０１）が直面する重大な問題、つまり気流管理システムがないために気流環境が妨げられる、という問題を解決するであろう。これはまた、図１－Ｂに適用されているような従来の熱除去システム（１０１）が直面する重大な問題、つまり密閉されるか覆われた背面パネル（１０３）によって気流環境が妨げられる、という問題も解決するであろう。密閉パネル（１０３）は、ファン周囲およびファン間領域、または円形のファンブレードの外側の「オフブレード領域」を遮蔽し、気流の勢いを鈍らせて気流全体がファン（１０５）のみを通過しなければならないようにしている。「オフブレード領域」（Ｘ）を遮蔽するパネル（１０３）は、気流が再循環する可能性を排除するのに有用であり得るが、上述したように、そのようなシステム（１０１）では気流全体がファンブレード領域を通過しなければならないので、強力で大容量のファンを必要とする。それでも、調査の結果、依然として気流は妨げられることが示されている。
【0025】
図１－Ｂに適用されている熱除去システム（１０１）を備えたサーバラック（１０２）と、本発明の熱除去システム（２０１）を備えたサーバラック（１０２）と、の気流の量を決定し比較する目的で、調査を行った。この調査を図５－Ａから図５－Ｃに示すが、ここで、図５－Ａは、熱除去モジュールを備えないサーバシステムを示し、図５－Ｂは、図１－Ｂに適用されているような従来の熱除去システム（１０１）を備えたサーバシステムを示し、図５－Ｃは、本発明の熱除去システム（２０１）を備えたサーバシステムを示している。ファンの力率（ｐ）を１．００とすると、図１－Ｂに適用されているような従来の熱除去システム（１０１）を備えたサーバシステムは、３０００ｍ３／ｈの速度分布を示したが、これは熱除去モジュールを備えないサーバシステムの均一な速度３４５２ｍ３／ｈと比較して１３．１％減少していることが観察される。一方、本発明は３１７０ｍ３／ｈの速度分布を示し、これは熱除去モジュールを備えないサーバシステムの均一な速度３４５２ｍ３／ｈと比較して僅か８．２％の減少に過ぎない。本発明は、従来の熱除去システム（１０１）よりも約５％多い気流を与えると更に推測できる。更に、本発明では気流の再循環は観察されない。更に、調査全体を通して消費電力も監視したが、それによれば、本発明の消費電力は、図１－Ｂに適用されているような排気ファン（１０５）を備えた従来の熱除去システム（１０１）と比較して、約５０％削減される。
【0026】
図６－Ａおよび図６－Ｂは、本発明の別の実施形態をそれぞれ上面図および等角図で示しており、ここで、前記背面パネル（２０３）は、サーバラック（１０２）から排気ファン（２０５）に向かって気流を案内するか方向付ける複数の空気案内手段（２２７）を更に備えてもよい。前記複数の空気案内手段（２２７）は、背面パネル（２０３）の内壁（２０７）に、略鉛直、略水平、もしくは斜め等、またはそれらの任意の組み合わせで、一定間隔もしくは不規則間隔で、角度付けして、固定されるか吊り下げられるか取り付けられる。前記複数の空気案内手段（２２７）は、通気口、ルーバ、カーテン、ブラインド、仕切り、フィン、翼、もしくはスラット、またはそれらの任意の組み合わせ、或いは、システム（２０１）に適合すると判断された任意の空気案内手段（２２７）を含むが、これらに限定されない。複数の空気案内手段（２２７）は調整可能であって、前記背面パネル（２０３）の内壁（２０７）に対する案内角度を提供するために、手動または自動で旋回可能であることが企図される。前記複数の空気案内手段（２２７）の各空気案内手段（２２７）は、前記背面パネル（２０３）に対して異なる案内角度を有していてもよい。案内角度は、前記サーバラック（１０２）を基準とする前記背面パネル（２０３）の角度に可変比例し、前記サーバラック（１０２）からの気流が前記排気ファン（２０５）に向かって流れることを許容する。背面パネル（２０３）を開いているとき、空気案内手段（２２７）の１つが一の案内角度で突出し、他の空気案内手段（２２７）が他の案内角度または同じ案内角度で突出してもよい。これには、排気ファン（２０５）の１つが故障したときに、複数の空気案内手段（２２７）の案内角度を手動または自動で調整して、良好な状態にある排気ファン（２０５）に向かって気流を案内または方向付けできる、という利点がある。
【0027】
空気案内手段（２２７）は、モータまたはギア（図示せず）に連結または制御され、次いで、モータまたはギアはコントローラ（図示せず）によって調整されることを理解されたい。モータまたはギアは、各空気案内手段（２２７）に専用であってもよい。或いは、複数の空気案内手段（２２７）が単一のモータまたはギアによって制御されてもよい。
【0028】
システム（２０１）は、前記システム（２０１）をサーバラック（１０２）に対して開閉可能にするために、少なくとも１つのヒンジ機構（２２３）を介して任意のサーバラック（１０２）に接続可能であることを理解されたい。
【0029】
本発明を通じて得られる結果および従来技術に対する利点を説明すると考えられる好適な実施形態を本明細書に示して本発明を説明したが、本発明はそれらの具体的な実施形態に限定されるものではない。従って、本明細書に示され説明された本発明の形態は例示に過ぎないと見なされるべきであり、本明細書に添付の特許請求の範囲に記載される通りの本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が選択され得る。本発明の範囲は、多数の代替物、改変物、および均等物を包含する。当然、特定の設備および環境に合わせて異なる設計の生物学的結果を提供するように、本発明を構成し実施する多くの代替方法がある。
【図1-A】
【図1-B】
【図2】
【図3】
【図4-A】
【図4-B】
【図4-C】
【図5-A】
【図5-B】
【図5-C】
【図6-A】
【図6-B】
【国際調査報告】