JP2019519847A - データセンタキャビネット及びその重力スプレーシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、キャビネット本体、油分配器、及び複数の液分配器を含むデータセンタキャビネットを提供する。キャビネット本体には、複数のサーバハウジングが上から下まで順に取り付けられ、各サーバハウジングの上方に液分配器が設置される。本発明はまた、重力スプレーシステムにかかわり、一方では、冷却液体油を上方に設置された油分配タンクに集中し、重力の働きで油が油道に沿って自動的に流れるため、油道に圧力をかけることを必要としないため、オイルポンプの消費電力を低下させ、放熱システムの効率（ＣＯＰ）が向上し、データセンタの全体のＰＵＥが低減する。他方では、キャビネット内においてサーバが上から下へ順に配列されることにより、高低差に起因する重力による各層の油量分配が不一致の問題に対し、油分配ユニット内の油量調節器を用いることで、各層のサーバに分配する流量の同一性を確保する。本発明は、巧みな設計及び合理的な構造を実現しており、革新的な方法を用いて、従来の大型サーバの冷却方法の限界を突破すると同時に、実用性が高く、普及しやすい特徴を備える。【選択図】図２

Description

本発明は大型サーバの冷却設備に関するもので、具体的には、データセンタキャビネット及びその重力スプレーシステムにかかわる。

データセンタで使用されているさまざまなサーバやブレードマシンは、ビッグデータサービスと市場によって駆動され、その消費電力が大幅に増加し、配置密度がますます高くなっている。このため、高熱流速での放熱の問題が非常に注目され、データセンタの建設、運営及びメンテナンス作業におけるポイント及び技術的ボトルネックとなっている。間接的又は直接的な液体冷却方式は、全体的な熱伝達効率が高いため、データセンタの放熱において必然的なトレンドであると考えられている。特に、熱源に直接に接触し吸熱するため、液体冷却の総合的熱交換係数が高く、熱伝達の熱抵抗が非常に小さいという利点から、直接液体冷却方式は理論的に最も効果的な放熱方式である。

従来のキャビネットでは空冷式の放熱方式を採用するものが多かったが、冷却性能には限界があるため、キャビネット内における機器の配置密度が高くなると機器の内部温度が急激に上昇し、効果的に冷却できなくなる。さらに、従来のキャビネットは開放構造であるため、ＩＰ等級が低く、局所的な乱流及び放熱のデッドスポットが存在し、放熱効率が低く、エネルギー消費が高い。

現存する技術はまだ成熟しておらず、実際の応用では、液体冷却における重要なポイントの１つは液体供給システムであり、どうのように液体供給効率を高めると同時に、供給循環システムのエネルギー消費量を削減するかは、応用につなぐ鍵となる。一方では、放熱システムが正常な動作を維持するために、液体供給システムは、ポンピング能力及びバックアップ圧力を提供する液体ポンプを装備する必要がある。放熱システムにおいて、ポンプの構造とポンプの電力消費は、システムのハードウェアの構成とソフトウェア制御の大部分を占めるため、ポンプの使用、特に高圧ポンプの使用を減らすことができれば、この種類の放熱システムの総合的なエネルギー効率が大幅に向上すると同時に、エンジニアリングコストと運営及びメンテナンスコストが低減できる。このプロセスにおけるポンプの消費電力が大きすぎると、放熱システムの総消費電力が増加することにより、放熱システムの効率（ＣＯＰ）及びデータセンタ全体のＰＵＥが低下し、省エネルギー及び環境保護の効果を低下させる。他方では、キャビネット内のサーバは通常上から下まで順に配置されている。液体供給ポートが各層のサーバに循環液を提供する過程において異なる圧力損失が存在するため、液体供給量や放熱温度、放熱効率にも違いが生じ、各層のサーバの放熱効果に支障をもたらす。

本発明は、現存する技術における以上の問題を克服するため、データセンタキャビネット及びその重力スプレーシステムを提供し、放熱システムの効率（ＣＯＰ）を向上させ、データセンタ全体のＰＵＥを低下させることを目的とする。

上記技術的目的を実現し、上記技術的効果を達成するため、本発明は以下の技術的解決手段によって実現される。

データセンタキャビネットは、キャビネット本体、油分配器、及び複数の液分配器から構成される。前記キャビネット本体には複数の取り付けフレームが含まれる。前記キャビネット本体に、複数のサーバハウジングが上から下まで順に取り付けられる。前記サーバハウジング内にサーバが配置され、各前記サーバハウジングの上方に前記液分配器が設置され、前記油分配器は、すべての前記液分配器の上方に取り付けられ、前記油分配器と前記液分配器は、給油装置を介して接続される。冷却液体油は、前記油分配器により前記液分配器まで分配させ、前記液分配器は冷却液体油をサーバ上にスプレーし冷却させる。

さらに、前記油分配器は、ケーシング、少なくとも１つの油分配供給管、及び複数の油分配ユニットを含み、前記複数の油分配ユニットは、前記ケーシング内に取り付けられ、前記油分配ユニットは、油分配排出管を含み、冷却液体油は、前記油分配供給管から前記油分配器に入り、前記油分配排出管から前記液分配器に接続される。

さらに、前記油分配ユニットはさらに通気管、油量調節器、及び分流導流板を含み、前記油量調節器は前記油分配排出管と正対し、前記油量調節器は前記油分配排出管の排油量を制御し、前記分流導流板は各前記油分配ユニットを独立したユニットに仕切り、前記通気管は前記油分配排出管に連通し、前記油量調節器はコーン、弾性部材、及び押さえ棒を含み、前記押さえ棒は前記ケーシングの片側に固定的に取り付けられ、前記コーンは前記押さえ棒の下端に固定され、前記コーンは油分配排出管と正対し、前記弾性部材は前記コーンと前記油分配排出管との間の距離を調整する。

さらに、前記油分配器はさらに給油調節弁、気泡除去装置、リリーフ管、及び空気弁を含み、前記給油調節弁は配管を介して前記油分配供給管に接続され、前記給油調節弁は給油弁体、リンク、及びフロートを含み、前記フロートは浮上して、前記リンクを移動するように駆動して、前記給油弁体を閉め、前記気泡除去装置は前記油分配ユニットに隣接した位置に取り付けられ、前記リリーフ管は少なくとも一つのリリーフ給油口、少なくとも一つのリリーフ排油口、及び複数のリリーフ孔を含み、前記リリーフ給油口は前記給油調節弁に接続され、前記複数のリリーフ孔はリリーフ管の管壁に位置し、前記空気弁は前記ケーシングの上蓋に取り付けられ、前記空気弁は前記油分配器の内部空気と外界空気を連通させる。

さらに、前記液分配器は油戻り室、油スプレー室、液分配給油口、及び油戻り口を含み、前記油戻り室は前記油スプレー室の上方に位置し、前記液分配給油口は前記油スプレー室内に位置し、前記油スプレー室の下底面にスプレー孔が設置され、前記スプレー孔は前記サーバと正対し、前記油戻り室は前記液分配器の上方にあるサーバを流れる冷却液体油を受け取り、前記油戻り口は前記油戻り室内の冷却液体油を排出するために用いられる。
さらに、前記液分配器はさらにオーバーフロー孔を含み、前記オーバーフロー孔は前記油スプレー室の下底面に設置され、前記オーバーフロー孔は前記油スプレー室の下底面より高く、前記油戻り室は水平面に対して角度をなす。

さらに、前記サーバハウジングは上蓋と、筐体とを含み、前記上蓋は前記筐体に固定され、前記上蓋は冷却液入口管、少なくとも１つのスプレー圧力室、少なくとも１つのスプレー孔、及び上蓋ケーシングを含み、前記筐体は筐体ケーシング、冷却液出口管を含み、前記上蓋ケーシングの内表面に前記スプレー圧力室が設置され、前記冷却液入口管は前記スプレー圧力室に接続され、各前記スプレー圧力室にいずれも前記スプレー孔が設置され、前記スプレー孔はサーバの発熱チップエリアと正対する。

さらに、前記筐体内にフローラインが設置され、前記冷却液出口管はフローラインに連通し、サーバハウジングはさらに密封部材を含み、前記上蓋は前記密封部材によって前記筐体に密封して取り付けられ、前記筐体ケーシングの内表面にさらに仕切り板が設置され、前記フローラインとサーバの発熱チップエリアとは、前記仕切り板の同じ側に位置する。
さらに、前記データセンタキャビネットはさらに給油スイッチバルブを含み、前記給油スイッチバルブは前記サーバハウジングと前記給油装置との接続箇所、前記液分配器と前記給油装置との接続箇所に取り付けられ、前記給油スイッチバルブは弁給油口、弁トリム、弁箱、スイッチ、及び伸縮排油口を含み、前記弁給油口は前記給油装置に接続され、前記スイッチは前記弁トリム、前記伸縮排油口を制御する。

データセンタキャビネットの重力スプレーシステムには、メインオイルタンク、ポンプ、ラジエータ、データセンタキャビネット、給油装置、油戻り装置、及び冷却液体油を含み、前記メインオイルタンク、ポンプ、ラジエータ、及びデータセンタキャビネットは、給油装置、油戻り装置を介して接続されて閉鎖オイルサイクルとなり、前記ポンプは、冷却液体油を前記メインオイルタンクからポンピングし、前記ラジエータによって熱を交換して配管を介して前記データセンタキャビネットにおける油分配器に入らせ、前記油分配器は前記データセンタキャビネットの上部に位置し、前記油分配器は油を分配し、前記液分配器は液を分配スプレーし前記サーバを冷却させ、冷却処理を完了した冷却液体油は、前記油戻り装置により前記メインオイルタンクに戻る。

さらに、前記データセンタキャビネットの重力スプレーシステムはさらに濾過器、補助オイルタンクを含み、前記濾過器は前記閉鎖オイルサイクルに接続される。前記給油装置は給油配管、給油タンク、及び給油枝管を含み、前記給油タンクの上端は前記油分配器に接続され、下端は前記補助オイルタンクに接続され、前記給油タンクの片側は前記給油枝管に接続され、前記給油枝管の他端は前記サーバハウジング又は前記液分配器に接続され、前記給油タンクと前記給油枝管との接続箇所にさらに給油調節弁が設置され、前記油戻り装置は油戻りタンク、油戻り配管を含み、前記補助オイルタンクは油戻り配管を介して前記メインオイルタンクと接続され、前記液分配器の油戻り口は前記油戻りタンクに連通する。
さらに、前記冷却液体油は絶縁性液体油であり、天然鉱物油、シリコンオイル、植物油、変圧器油、伝熱油のうちの少なくとも１種を含み、前記サーバハウジング内に冷却液体油が貯蔵され、前記冷却液体油が前記サーバハウジングの空間を占める割合は０％〜５０％である。

本発明のメリットは以下のとおりである：
１． 液冷スプレーシステムを採用し、冷却液体油の比熱が大きく、かつ発熱素子と直接接触するため、熱伝達効率が高い。
２． この装置は、標準化されたモジュール設計を採用し、使用上のニーズを満たすだけでなく、取り付け及び組立てのニーズも満たす。実際の使用で、すべてのキャビネットサーバに対応できる。
３． この装置は標準化されたモジュール設計を採用するため、量産及びメンテナンスに関して大きな優位性を有する。
４． マクロな視点から見ると、オイルの全体的な流動性が良く、すべて上から下に流れるため、より速い熱伝達を実現できる。
５． オイルは全過程にわたって流動状態にあり、オイルの溜まりによる局所的な高温現象が発生しない。
６． 実際の大規模な工学的応用において、システム全体は重力による流動の設計を採用し、ポンプは液体を高い位置までポンピングするだけで良い。各サーバのノズルに加圧液体を供給するために余分なポンピング仕事を費やす必要がないに加えて、配管とエルボでポンピング仕事を消費する必要もないためポンピング仕事を大幅に低減する。ポンプのコストを削減し、省エネルギーかつ経済的である。
７． 油分配器を採用することにより、スプレーする冷却液体油の流速が均一で、圧力が一定であり、システムの安定性が保証され、パーツの耐用年数も延長される。
以上の説明は本発明の技術的解決手段の概要にすぎず、本発明の技術的解決手段をより明確に理解し、明細書の内容に従って実施できるようにするため、以下は、本発明の好ましい実施形態及び図面で詳細に説明する。本発明の具体的な実施形態は以下の実施例及びその図面によって与えられる。

ここで説明する図面は、本発明をさらに理解させるためのものであり、本願の一部となるが、本発明の例示的な実施例及びその説明は、本発明を説明するためのものであり、本発明を不適切に限定するものではない。図面において：
は本発明の重力スプレーシステムの原理の模式図である。 は本発明の別の重力スプレーシステムの原理の模式図である。 は液分配器とサーバの液分配模式図である。 は液分配器の平面構造の模式図である。 は本発明の給油スイッチバルブの内部構造模式図である。 は本発明の給油スイッチバルブの平面図である。 は本発明の油分配装置の全体模式図である。 は本発明の油分配装置の内部構造模式図１である。 は本発明の油分配装置の内部構造上面図である。 は本発明の油分配装置の内部構造模式図２である。 は本発明の油分配ユニットの構造模式図である。 は本発明の油分配調節器の原理の模式図である。 は本発明のリリーフ管の構造模式図である。 は本発明のサーバサブラックの構造模式図である。 は本発明のサーバサブラックの内部模式図１である。 は本発明のサーバサブラックの内部模式図２である。

メインオイルタンク１、ポンプ２、ラジエータ３、油分配器４、ケーシング４１、給油調節弁４２、給油弁体４２１、リンク４２２、フロート４２３、油分配供給管４３、油分配ユニット４４、通気管４４１、油分配排出管４４２、油量調節器４４３、分流導流板４４４、気泡除去装置４５、リリーフ管４６、リリーフ給油口４６１、リリーフ排油口４６２、リリーフ孔４６３、濾過器５、給油装置６、液分配器７、油戻り室７１、油スプレー室７２、液分配給油口７３、油戻り口７４、オーバーフロー孔７５、スプレー孔７６、油戻り装置８、給油枝管９、サーバハウジング１０、上蓋１０１、締め具１０２、密封部材１０３、筐体１０４、中継ボード１０５、冷却液入口管１０６、閉鎖ライン１０７、スプレー圧力室１０８、スプレー孔１０９、上蓋ケーシング１１０、ジャック１１１、発熱チップエリア１１２、仕切り板１１３、筐体ケーシング１１４、取り付けポスト１１５、冷却液出口管１１６、給油枝管１１、給油調節弁１２、補助オイルタンク１３、給油スイッチバルブ１６、弁給油口１６１、弁トリム１６２、弁箱１６３、スイッチ１６４、伸縮排油口１６５。

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図１−１６に示すように、データセンタキャビネットの重力スプレーシステムは、図１、図２に示すように、メインオイルタンク１、ポンプ２、ラジエータ３、データセンタキャビネット、給油装置６、油戻り装置８、及び冷却液体油を含み、前記メインオイルタンク１、ポンプ２、ラジエータ３、及びデータセンタキャビネットは、給油装置６、油戻り装置８を介して接続されて閉鎖オイルサイクルとなり、前記ポンプ２は、冷却液体油を前記メインオイルタンク１からポンピングし、前記ラジエータ３によって熱を交換して配管を介して前記データセンタキャビネットにおける油分配器４に入らせ、前記油分配器４は前記データセンタキャビネットの上部に位置し、前記油分配器４は油を分配し、前記液分配器７は液を分配しスプレーし前記サーバを冷却させ、冷却処理を完了した冷却液体油は、前記油戻り装置８により前記メインオイルタンク１に戻る。

好ましくは、前記データセンタキャビネットの重力スプレーシステムはさらに濾過器５、補助オイルタンク１３を含み、前記濾過器５は前記閉鎖オイルサイクルに接続され、前記給油装置６は給油配管、給油タンク９、及び給油枝管１１を含み、前記給油タンク９の上端は前記油分配器４に接続され、下端は前記補助オイルタンク１３に接続され、前記給油タンク９の片側は前記給油枝管１１に接続され、前記給油枝管１１の他端は前記サーバハウジング１０又は前記液分配器７に接続され、前記給油タンク９と前記給油枝管１１との接続箇所にさらに給油調節弁１２が設置され、前記油戻り装置８は油戻りタンク、油戻り配管を含み、前記補助オイルタンク１３は油戻り配管を介して前記メインオイルタンク１と接続され、前記液分配器７の油戻り口７４は前記油戻りタンクに連通する。図１、図２に示すように、濾過器５の位置は制限されず、ポンプ２の前又はポンプ２の後ろ又はラジエータ３の後ろに配置することは、いずれも本発明の保護範囲内に属するべきである。

データセンタキャビネットは、図２に示すように、キャビネット本体、油分配器４、及び複数の液分配器７から構成される。前記キャビネット本体には複数の取り付けフレームが含まれ、前記キャビネット本体には、複数のサーバハウジング１０が上から下まで順に取り付けられ、前記サーバハウジング１０内にサーバが配置され、各前記サーバハウジング１０の上方に前記液分配器７が設置され、前記油分配器４は、すべての前記液分配器７の上方に取り付けられ、前記油分配器４と前記液分配器７は、給油装置６を介して接続され、冷却液体油は、前記油分配器４により分配され前記液分配器７に流れ、前記液分配器７は冷却液体油をサーバ上にスプレーし冷却させる。一般に、キャビネットの全体的な構造強度を確保するために、キャビネット本体は金属材料で製造され、特別には、フレキシブル材料はキャビネット本体の製造に導入することもできる。
好ましくは、図３、図４に示すように、前記液分配器７は油戻り室７１、油スプレー室７２、液分配給油口７３、及び油戻り口７４を含み、前記油戻り室７１は前記油スプレー室７２の上方に位置し、前記液分配給油口７３は前記油スプレー室７２内に位置し、前記油スプレー室７２の下底面にスプレー孔７６が設置され、前記スプレー孔７６は前記サーバと正対し、前記油戻り室７１は前記液分配器７の上方にあるサーバを流れる冷却液体油を受け取り、前記油戻り口７４は前記油戻り室７１内の冷却液体油を排出するために用いられる。好ましくは、前記液分配器７はさらにオーバーフロー孔７５を含み、前記オーバーフロー孔７５は前記油スプレー室７２の下底面に設置され、前記オーバーフロー孔７５は前記油スプレー室７２の下底面より高く、前記油戻り室７１は水平面に対して角度をなす。図２に示すように、油戻り口７４は油戻り装置８の油戻りタンクと正対し、油戻り口７４から戻った冷却液体油は油戻りタンクを経てメインオイルタンク１に流れる。各層のサーバに対応する液分配器７に複数のオーバーフロー孔７５が設置され、オーバーフロー孔７５の高さはオイル注出板より５〜２０ ｍｍ高く、油スプレー室７２内のオイルレベルの深さを保証する。給油量がオイル注出量より大きい場合（例えば単層のサーバを点検する時）、余計な油量はオーバーフロー孔７５を通してサーバに入り、オーバーフロー孔７５の位置は発熱素子が集中しているエリアに設置され、サーバの放熱効率を向上させる。

理解すべきこととして、液分配器７は、油分配器４から分配された冷却液体油を冷却する必要のある実際の部位に応じて実際に分配するように作用し、一般には液分配器７とサーバハウジング１０は別々で製造され、液分配器７は図３、図４の構造のようにサーバハウジング１０に取り付けられ、サーバハウジング１０は開放構造である。

他の実施例において、好ましくは、図１４〜１６に示すように、前記サーバハウジング１０は具体的に実施する場合、サーバサブラックであリ、製造プロセスでは、液分配器７の液分配機能又はオーバーフロー機能がサーバサブラック構造と組み合わせられ、前記サーバサブラックは上蓋１０１と、筐体１０４とを含み、前記上蓋１０１は前記筐体１０４に固定され、前記上蓋１０１は冷却液入口管１０６、少なくとも１つのスプレー圧力室１０８、少なくとも１つのスプレー孔１０９、及び上蓋ケーシング１１０を含み、前記筐体１０４は筐体ケーシング１１４、冷却液出口管１１６を含み、前記上蓋ケーシング１１０の内表面に前記スプレー圧力室１０８が設置され、前記冷却液入口管１０６は前記スプレー圧力室１０８に接続され、各前記スプレー圧力室１０８にいずれも前記スプレー孔１０９が設置され、前記スプレー孔１０９はサーバの発熱チップエリア１１２と正対する。好ましくは、前記筐体１０４内にフローラインが設置され、前記冷却液出口管１１６はフローラインに連通し、サーバサブラックはさらに密封部材１０３を含み、前記上蓋１０１は前記密封部材１０３によって前記筐体１０４に密封して取り付けられ、前記筐体ケーシング１１４の内表面にさらに仕切り板１１３が設置され、前記フローラインとサーバの発熱チップエリア１１２とは、前記仕切り板１１３の同じ側に位置し、本実施例は、サーバサブラックにおいて仕切り板１１３でサーバを発熱チップエリア１１２と非主要発熱エリアに分け、即ちサーバサブラック内の液体フローラインを計画することによって、さらに発熱エリアに対する集中的な放熱を保証し、放熱効率を向上させる。好ましくは、図１４に示すように、前記筐体ケーシング１１４の外側に中継ボード１０５を設置してもよい。前記中継ボード１０５に、記憶機器又は他のサーバを接続するための各種のソケット又はポートが設置される。

好ましくは、図１５に示すように、前記上蓋１０１はさらに閉鎖ライン１０７を含み、前記冷却液入口管１０６は前記閉鎖ライン１０７を介して前記スプレー圧力室１０８に接続される。前記閉鎖ライン１０７の使用は、前記冷却液入口管１０６と前記スプレー圧力室１０８とのより確実な接続を保証することができ、前記スプレー圧力室１０８の前記上蓋ケーシング１１０の内表面での合理的な配置を容易にすることができる。

好ましくは、図１４〜１６に示すように、前記サーバサブラックはさらに締め具１０２を含み、前記上蓋ケーシング１１０の縁部に複数のジャック１１１が設置され、前記密封部材１０３の縁部に複数の貫通孔が設置され、前記貫通孔は前記ジャック１１１に対応し、前記筐体ケーシング１１４の縁部に複数の取り付けポスト１１５が設置され、前記取り付けポスト１１５は前記ジャック１１１、貫通孔に対応し、前記締め具１０２は、前記ジャック１１１、貫通孔、及び取り付けポスト１１５に嵌合し、前記上蓋１０１、密封部材１０３及び筐体１０４は前記締め具１０２によって固定的に接続される。前記締め具は、取り付けポスト１１５とピン接続するか又は螺着することができ、前記上蓋ケーシング、前記密封部材１０３の縁部にジャック又は貫通孔が設置されその内部の重要な構造の配置に影響することがなく、しかも着脱しやすい。好ましくは、前記冷却液入口管１０６は前記上蓋ケーシング１１０の片側に水平に設置され、前記冷却液出口管１１６は前記筐体ケーシング１１４の片側に水平に設置され、前記冷却液入口管１０６は前記冷却液出口管１１６の上方に位置する。前記冷却液出口管１１６は前記冷却液入口管１０６の下方に位置し、冷却液を重力の作用で上から下へ排出することに有利であり、前記冷却液入口管１０６は前記冷却液出口管１１６の上方に位置し、冷却液が筐体に入ることは重力によって妨げられることがない。好ましくは、前記筐体１０４の底部に少量の冷却液残留があることを保証するために、前記冷却液出口管１１６は前記筐体ケーシング１１４の底部より高い。前記冷却液残留量はサーバを部分的に浸漬し、冷却するために用いることができるが、スプレー効果に影響を与えないように、前記冷却液残留量はサーバの上表面を没してはいけない。好ましくは、冷却液をスムーズかつ迅速に前記サーバサブラックから流し出すために、重力の原理に基づき、前記筐体ケーシング１１４の内側の底面と水平面は角度をなす。

好ましくは、図５、図６に示すように、前記データセンタキャビネットはさらに給油スイッチバルブ１６を含み、前記給油スイッチバルブ１６は前記サーバハウジング１０と前記給油装置６との接続箇所、前記液分配器７と前記給油装置６との接続箇所に取り付けられ、前記給油スイッチバルブ１６はスイッチバルブ給油口１６１、弁トリム１６２、弁箱１６３、スイッチ１６４、及び伸縮排油口１６５を含み、前記スイッチバルブ給油口１６１は前記給油装置６に接続され、前記スイッチ１６４は前記弁トリム１６２、前記伸縮排油口１６５を制御する。給油スイッチバルブは液分配器７に入る冷却液体油の開閉を制御すると共に、伸縮排油口１６５の伸縮を実現し、動作時に、給油スイッチバルブ１６は開状態にあり、スイッチバルブのプラグ１６２と給油孔との間に一定の距離があり、この時に伸縮排油口１６５も伸び出し状態にあり、冷却液体油は給油口１６１と伸縮排油口１６５を通して液分配器７内に流れ込み、サーバはメンテナンス点検を行う必要がある場合、ハンドルスイッチ１６４を回転し、スイッチバルブのプラグ１６２を回転して給油口１６１の方向へ移動するように駆動し、給油口１６１を閉鎖し、それと同時に伸縮給油口１６５は戻って、液体の流動空間を閉鎖し、サーバを引き出してメンテナンスする時に液体の影響を受けないように確保する。

図７−１０に示すように、油分配器４を含み、前記油分配器４はケーシング４１、少なくとも１つの油分配供給管４３、及び複数の油分配ユニット４４を含み、前記複数の油分配ユニットは、前記ケーシング４１内に取り付けられ、前記油分配ユニット４４は、油分配排出管４４２を含み、冷却液体油は、前記油分配供給管４３から前記油分配器４に入り、前記油分配排出管４４２から各冷却枝管に流れる。

好ましくは、図１０〜１２に示すように、前記油分配ユニット４４はさらに通気管４４１、油量調節器４４３、及び分流導流板４４４を含み、前記油量調節器４４３は前記油分配排出管４４２と正対し、前記油量調節器４４３は前記油分配排出管４４２の排油量を制御し、前記分流導流板４４４は、各前記油分配ユニット４４を独立したユニットに仕切り、分流導流板４４４は、流れている油を分岐させ案内して、ケーシング内においてそれぞれ一つの油分配口に対応する複数の単独した通路を形成することにより、最終的にこの油分配口に流れ込む油量が一致し、各油分配ユニット４４の油量調節器４４３が各油分配ユニット４４の排油圧力と排油量を単独で制御出来るようにし、前記通気管４４１は、油分配排出管４４２の排油圧力のバランスを取るために、前記油分配排出管４４２に連通する。好ましくは、前記油量調節器４４３はコーン、弾性部材、及び押さえ棒を含み、前記押さえ棒は前記ケーシング４１の片側に固定的に取り付けられ、前記コーンは前記押さえ棒の下端に固定され、前記コーンは前記油分配排出管４４２と正対し、前記弾性部材は前記コーンと前記油分配排出管４４２との間の距離を調整する。図１２に示すように、押さえ棒の高さを調整することにより、油分配排出管４４２とコーンとの角度αが適切な角度になり、冷却液体油はこの空間角度の開口に沿ってサーバまで流れ、図２に示すように、油分配器４全体は冷却機器の上部に取り付けられ、油分配器４内の冷却液体油は重力作用で冷却対象のサーバに入り、油分配排出管４４２と冷却対象のサーバの高さの差に応じて、αを調整し、各油分配ユニット４４の油分配排出管４４２から流出した冷却液体油が同じ速度と同じ圧力で流れることを保証する。

好ましくは、図９に示すように、前記油分配器４はさらに給油調節弁４２を含み、前記給油調節弁４２は配管を介して前記油分配供給管４３に接続され、前記給油調節弁４２は給油弁体４２１、リンク４２２、及びフロート４２３を含み、前記フロート４２３は浮上して、前記リンク４２２を移動するように駆動して、前記給油弁体４２１を閉める。

好ましくは、図８に示すように、前記油分配器４はさらに気泡除去装置４５を含み、前記気泡除去装置４５は前記油分配ユニット４４に隣接した位置に取り付けられ、好ましくは、前記気泡除去装置４５はシルクスクリーン又は多孔板である。ポンピングされた冷却液体油に混ぜた気泡はシルクスクリーン又は多孔板の阻止で、油分配ユニット４４に入ることができず、各油分配ユニット４４の油分配排出管４４２から流出した冷却液体油の純粋を確保する。

好ましくは、図１３に示すように、前記油分配器４はさらにリリーフ管４６を含み、前記リリーフ管４６は少なくとも一つのリリーフ給油口４６１、少なくとも一つのリリーフ排油口４６２、及び複数のリリーフ孔４６３を含み、前記リリーフ給油口４６１は前記給油調節弁４２に接続され、前記複数のリリーフ孔４６３はリリーフ管４６の管壁に位置し、リリーフ管４６に設置された複数のリリーフ孔４６３はポンピングした冷却液体油の圧力が高すぎることで、油分配器４及び他の配管ならびに素子への余計な衝撃を形成し、機器を損なうことを防止する。

好ましくは、図７に示すように、前記油分配器４はさらに空気弁４７を含み、前記空気弁４７は前記ケーシング４１の上蓋に取り付けられ、前記空気弁４７は前記油分配器４の内部空気と外部空気を連通させる。空気弁の設計は油分配器に密閉高圧を形成し、配管及び他の機器を損なうことを防止する。

重力スプレー冷却の油分配方法は、以下のステップを含む。

冷却液体油を油分配器４内にポンピングする給油ステップ；
前記給油調節弁４２によって油分配器４内の冷却液体油の貯蔵量を制御し、前記リンク４２２の位置を調整し、前記フロート４２３が浮上した時に給油調節弁４２を閉める位置を調整する油量調節ステップ、
前記リリーフ管４６に設置された複数のリリーフ孔４６３によってポンピングした冷却液体油の油圧を和らげるリリーフ調節ステップ、
前記気泡除去装置４５における小孔によって、冷却液体油における気泡を隔離させる気泡処理ステップ、
弾性部材を調整することによって前記コーンと前記油分配排出管４４２との間の距離を調整し、油分配排出管４４２と冷却対象の機器との間の様々な高低差に適合させる油分配処理ステップ。

好ましくは、前記冷却液体油は絶縁性液体油であり、天然鉱物油、シリコンオイル、植物油、変圧器油、伝熱油のうちの少なくとも１種を含み、前記サーバハウジング１０内に冷却液体油が貯蔵され、前記冷却液体油が前記サーバハウジング１０の空間を占める割合が０％〜５０％であり、より高い冷却効果を達成するために、サーバハウジング１０内の冷却液体油は一定の液位高さを保ち、冷却液体油はサーバの主要発熱体と十分に接触しかつ熱量を吸収し、油戻り配管により合流し、各層のサーバから流れ戻った冷却液体油は改めてメインオイルタンク１に戻る。

本発明において、一方では、冷却液体油を上方に設置された油分配タンクに集中し、重力の作用で油が油道に沿って自動的に流れるため、油道に圧力を設けることを必要としないため、オイルポンプの消費電力を低下させ、放熱システムの効率（ＣＯＰ）が向上し、データセンタの全体ＰＵＥが低減し、他方では、キャビネット内においてサーバが上から下へ順に配列されることによる高低差に起因する重力による各層の油量分配が不一致の問題に対し、油分配ユニット内の油量調節器を用いて、各層のサーバに分配する流量の同一性を確保する。本発明は、巧みな設計及び合理的な構造を実現しており、革新的な方法を用いて、従来における大型サーバの冷却方法の限界を突破すると同時に、実用性が高く、普及しやすい。
１． 本発明は液冷スプレーシステムを採用し、冷却液体油の比熱が大きく、かつ発熱素子と直接接触するため、熱伝達効率が高い。
２． この装置は、標準化されたモジュール設計を採用し、使用上のニーズを満たすだけでなく、取り付け及び組立てのニーズも満たす。実際の使用で、すべてのキャビネットサーバに対応できる。

３． 本発明は標準化されたモジュール設計を採用するため、量産及びメンテナンスに関して大きな優位性を有する。
４． マクロな観点から見ると、オイルの全体的な流動性が良く、すべて上から下に流れるため、より速い熱伝達を実現できる。

５． 本発明の冷却液体油は、全過程にわたって流動状態にあり、オイルの溜まりによる局所的な高温現象が発生しない。
６． 本発明は実際の大規模な工学的応用において、システム全体は重力による流動の設計を採用し、ポンプは液体を高い位置までポンピングするだけで良い。各サーバのノズルに加圧液体を供給するために余分なポンピング仕事を費やす必要がないに加えて、配管とエルボでポンピング仕事を消費する必要もないため、ポンピング仕事を大幅に低減する。ポンプのコストを削減し、省エネルギーかつ経済的である。
７． 本発明は油分配器を採用し、スプレーする冷却液体油の流速が均一で、圧力が一定であり、システムの安定性が保証され、パーツの耐用年数も延長される。

上記の説明は、本発明の好ましい実施形態のみであり、本発明をいかなる形態にも限定するものではなく、当業者であれば、本明細書の図面の図示及び以上の記載の通りに本発明を円滑に実施することが可能であり、しかし、当業者であれば、本発明の技術的範囲を逸脱することなく、上記の技術内容を利用して達成した多少の修正、修飾及び改良は、いずれも本発明の同等の実施例であり、また、本発明の本質的な技術に従って上記の実施例に対して行ういかなる同等変更の修正、修飾及び改良は、依然として本発明の技術的解決手段の保護範囲内に属する。

Claims (12)

1. キャビネット本体、油分配器（４）、及び複数の液分配器（７）を含むデータセンタキャビネットであって、前記キャビネット本体には複数の取り付けフレームが含まれ、前記キャビネット本体には、複数のサーバハウジング（１０）が上から下まで順に取り付けられ、前記サーバハウジング（１０）内にサーバが配置され、各前記サーバハウジング（１０）の上方に前記液分配器（７）が設置され、前記油分配器（４）は、すべての前記液分配器（７）の上方に取り付けられ、前記油分配器（４）と前記液分配器（７）は、給油装置（６）を介して接続され、冷却液体油は、前記油分配器（４）により分配され前記液分配器（７）に流れ、前記液分配器（７）は冷却液体油をサーバ上にスプレーし冷却させることを特徴とするデータセンタキャビネット。
2. 前記油分配器（４）は、ケーシング（４１）、少なくとも１つの油分配供給管（４３）、及び複数の油分配ユニット（４４）を含み、前記複数の油分配ユニットは、前記ケーシング（４１）内に取り付けられ、前記油分配ユニット（４４）は、油分配排出管（４４２）を含み、冷却液体油は、前記油分配供給管（４３）から前記油分配器（４）に入り、前記油分配排出管（４４２）から前記液分配器（７）に接続されることを特徴とする請求項１に記載のデータセンタキャビネット。
3. 前記油分配ユニット（４４）はさらに通気管（４４１）、油量調節器（４４３）、及び分流導流板（４４４）を含み、前記油量調節器（４４３）は前記油分配排出管（４４２）と正対し、前記油量調節器（４４３）は前記油分配排出管（４４２）の排油量を制御し、前記分流導流板（４４４）は各前記油分配ユニット（４４）を独立したユニットに仕切り、前記通気管（４４１）は前記油分配排出管（４４２）に連通し、前記油量調節器（４４３）はコーン、弾性部材、及び押さえ棒を含み、前記押さえ棒は前記ケーシング（４１）の片側に固定的に取り付けられ、前記コーンは前記押さえ棒の下端に固定され、前記コーンは前記油分配排出管（４４２）と正対し、前記弾性部材は前記コーンと前記油分配排出管（４４２）との間の距離を調整することを特徴とする請求項２に記載のデータセンタキャビネット。
4. 前記油分配器（４）はさらに給油調節弁（４２）、気泡除去装置（４５）、リリーフ管（４６）、及び空気弁（４７）を含み、前記給油調節弁（４２）は配管を介して前記油分配供給管（４３）に接続され、前記給油調節弁（４２）は給油弁体（４２１）、リンク（４２２）、及びフロート（４２３）を含み、前記フロート（４２３）は浮上して、前記リンク（４２２）を移動するように駆動して、前記給油弁体（４２１）を閉め、前記気泡除去装置（４５）は前記油分配ユニット（４４）に隣接した位置に取り付けられ、前記リリーフ管（４６）は少なくとも一つのリリーフ給油口（４６１）、少なくとも一つのリリーフ排油口（４６２）、及び複数のリリーフ孔（４６３）を含み、前記リリーフ給油口（４６１）は前記給油調節弁（４２）に接続され、前記複数のリリーフ孔（４６３）はリリーフ管（４６）の管壁に位置し、前記空気弁（４７）は前記ケーシング（４１）の上蓋に取り付けられ、前記空気弁（４７）は前記油分配器（４）の内部空気と外界空気を連通させることを特徴とする請求項３に記載のデータセンタキャビネット。
5. 前記液分配器（７）は油戻り室（７１）、油スプレー室（７２）、液分配給油口（７３）、及び油戻り口（７４）を含み、前記油戻り室（７１）は前記油スプレー室（７２）の上方に位置し、前記液分配給油口（７３）は前記油スプレー室（７２）内に位置し、前記油スプレー室（７２）の下底面にスプレー孔（７６）が設置され、前記スプレー孔（７６）は前記サーバと正対し、前記油戻り室（７１）は前記液分配器（７）の上方にあるサーバを流れる冷却液体油を受け取り、前記油戻り口（７４）は前記油戻り室（７１）内の冷却液体油を排出するために用いられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデータセンタキャビネット。
6. 前記液分配器（７）はさらにオーバーフロー孔（７５）を含み、前記オーバーフロー孔（７５）は前記油スプレー室（７２）の下底面に設置され、前記オーバーフロー孔（７５）は前記油スプレー室（７２）の下底面より高く、前記油戻り室（７１）は水平面に対して角度をなすことを特徴とする請求項５に記載のデータセンタキャビネット。
7. 前記サーバハウジング（１０）は上蓋（１０１）と、筐体（１０４）とを含み、前記上蓋（１０１）は前記筐体（１０４）に固定され、前記上蓋（１０１）は冷却液入口管（１０６）、少なくとも１つのスプレー圧力室（１０８）、少なくとも１つのスプレー孔（１０９）、及び上蓋ケーシング（１１０）を含み、前記筐体（１０４）は筐体ケーシング（１１４）、冷却液出口管（１１６）を含み、前記上蓋ケーシング（１１０）の内表面に前記スプレー圧力室（１０８）が設置され、前記冷却液入口管（１０６）は前記スプレー圧力室（１０８）に接続され、各前記スプレー圧力室（１０８）にいずれも前記スプレー孔（１０９）が設置され、前記スプレー孔（１０９）はサーバの発熱チップエリア（１１２）と正対することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデータセンタキャビネット。
8. 前記筐体（１０４）内にフローラインが設置され、前記冷却液出口管（１１６）はフローラインに連通し、サーバハウジング（１０）はさらに密封部材（１０３）を含み、前記上蓋（１０１）は前記密封部材（１０３）によって前記筐体（１０４）に密封して取り付けられ、前記筐体ケーシング（１１４）の内表面にさらに仕切り板（１１３）が設置され、前記フローラインとサーバの発熱チップエリア（１１２）とは、前記仕切り板（１１３）の同じ側に位置することを特徴とする請求項７に記載のデータセンタキャビネット。
9. 前記データセンタキャビネットはさらに給油スイッチバルブ（１６）を含み、前記給油スイッチバルブ（１６）は前記サーバハウジング（１０）と前記給油装置（６）との接続箇所、前記液分配器（７）と前記給油装置（６）との接続箇所に取り付けられ、前記給油スイッチバルブ（１６）はスイッチバルブ給油口（１６１）、弁トリム（１６２）、弁箱（１６３）、スイッチ（１６４）、及び伸縮排油口（１６５）を含み、前記スイッチバルブ給油口（１６１）は前記給油装置（６）に接続され、前記スイッチ（１６４）は前記弁トリム（１６２）、前記伸縮排油口（１６５）を制御することを特徴とする請求項６又は８に記載のデータセンタキャビネット。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のデータセンタキャビネットの、メインオイルタンク（１）、ポンプ（２）、ラジエータ（３）、データセンタキャビネット、給油装置（６）、油戻り装置（８）、及び冷却液体油を含む重力スプレーシステムであって、前記メインオイルタンク（１）、ポンプ（２）、ラジエータ（３）、データセンタキャビネットは給油装置（６）、油戻り装置（８）を介して接続されて閉鎖オイルサイクルとなり、前記ポンプ（２）は、冷却液体油を前記メインオイルタンク（１）からポンピングし、前記ラジエータ（３）によって熱を交換して配管を介して前記データセンタキャビネットにおける油分配器（４）に入らせ、前記油分配器（４）は前記データセンタキャビネットの上部に位置し、前記油分配器（４）は油を分配し、前記液分配器（７）は液を分配しスプレーし前記サーバを冷却させ、冷却処理を完了した冷却液体油は、前記油戻り装置（８）により前記メインオイルタンク（１）に戻ることを特徴とするデータセンタキャビネットの重力スプレーシステム。
11. 前記重力スプレーシステムはさらに濾過器（５）、補助オイルタンク（１３）を含み、前記濾過器（５）は前記閉鎖オイルサイクルに接続され、前記給油装置（６）は給油配管、給油タンク（９）、及び給油枝管（１１）を含み、前記給油タンク（９）の上端は前記油分配器（４）に接続され、下端は前記補助オイルタンク（１３）に接続され、前記給油タンク（９）の片側は前記給油枝管（１１）に接続され、前記給油枝管（１１）の他端は前記サーバハウジング（１０）又は前記液分配器（７）に接続され、前記給油タンク（９）と前記給油枝管（１１）との接続箇所にさらに給油調節弁（１２）が設置され、前記油戻り装置（８）は油戻りタンク、油戻り配管を含み、前記補助オイルタンク（１３）は油戻り配管を介して前記メインオイルタンク（１）と接続され、前記液分配器（７）の油戻り口（７４）は前記油戻りタンクに連通することを特徴とする請求項１０に記載のデータセンタキャビネットの重力スプレーシステム。
12. 前記冷却液体油は絶縁性液体油であり、天然鉱物油、シリコンオイル、植物油、変圧器油、伝熱油のうちの少なくとも１種を含み、前記サーバハウジング（１０）内に冷却液体油が貯蔵され、前記冷却液体油が前記サーバハウジング（１０）の空間を占める割合は０％−〜５０％であることを特徴とする請求項１１に記載のデータセンタキャビネットの重力スプレーシステム。