JP4127834B2

JP4127834B2 - 電子機器サブシステムを液体冷却するための冷却システムと冷却方法

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Publication number: JP4127834B2
Application number: JP2004347678A
Authority: JP
Inventors: リチャード・シー・チュー; マイケル・ジェイ・エルスワース・ジュニア; ロジャー・アール・シュミット; ロバート・イー・サイモンズ; ランディ・ジェイ・ズードスマ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: CN100345473C; JP2005167248A; US20050122685A1; CN1625329A; TWI316382B; TW200533276A; US7106590B2

Description

本発明は一般に、電子装置、電子モジュール、および電子システムから熱を放散させるために使用される、冷却アセンブリおよびその他の装置に関する。特に、本発明は、複数の専用冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）を用いて電子機器サブシステム（たとえば電子機器ラック）を液体冷却（液冷）するための冷却システムと冷却方法に関する。

電子機器サブシステム（たとえばマイクロプロセッサなど）が放散する熱流束は、コンポーネントの温度を制御する手段として、単純な空冷以外の冷却手段を必要とする程度にまで再度到達しつつある。液冷（たとえば水冷）は、これらの熱流束を制御するのに魅力的な技術である。液体はコンポーネント／モジュールが放散する熱を、効率的にすなわち当該液体から、冷却対象のコンポーネントへの温度上昇を最小限にしながら吸収する。通常、熱は終極的には液体から外部環境へ伝達される。さもなくば、液体冷却剤の温度が上昇し続けてしまう。

１９７０年代から１９９０年代初頭まで、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション（International Business Machines Corporation)は、
冷却剤分配ユニット１００（図１）を介して冷却用液体を循環させることによりこの目的を達成していた。この冷却剤分配ユニット１００は、単一かつ大型のコンピュータルーム用水温調節ユニット（computer room water conditioning unit:ＣＲＷＣＵ）１１０であった。
ＣＲＷＣＵ１１０は、冷却対象のメインフレーム・コンピュータを構成する様々な電子機器ラック（図中では「電子ラック」と略して表記）１２０に温度調節済みの冷水を分配していた。従来、メインフレーム・コンピュータの電子機器ラックとしてはメモリ・フレーム、プロセッサ・フレーム、入出力フレーム、電力フレームなどがあった。
動作中、ＣＲＷＣＵ１１０は、コンピュータのユーザ顧客の下で利用可能な冷水を受け取った後、温度調節済みの冷水をコンピュータルーム内の個々の電子機器ラックに対して供給するのに用いていた。

図２に示されるように、ＣＲＷＣＵ１１０は、上りの（building）冷水を供給し（２１０）、モータ２２５で駆動された単一の制御弁２２０を通過させるための、第１冷却ループを備えていた。この制御弁２２０は、熱交換器２３０を通過する上りの冷水の量を決めていた。上りの冷水の一部は、バイパス開口２３５を経由して直接に帰路に戻っていた。ＣＲＷＣＵはさらに、貯蔵槽２４０を備えた第２冷却ループを備えていた。この貯蔵槽２４０からポンプ１およびポンプ２のうちの一方によって、熱交換器２３０へ水が汲み上げられ、そこから温度調節済みの供給水としてコンピュータ室内の冷却対象の電子機器ラックへ出力されていた。コンピュータルームの水温調節ユニットは通常、電子機器フレームから離して設けられていたが、その場合でも（通常約２２℃に保たれる）システム冷却用水をコンピュータルームのすべての電子フレームに供給していた。

冷却剤分配ユニット、特に図１および図２に示すコンピュータルーム冷却用水温度調節ユニット（ＣＲＷＣＵ）は、熱交換器を唯１つ、貯蔵槽を唯１つ、制御弁を唯１つ、そして予備のポンプをいくつか備えている。したがって、ポンプが故障した場合、ＣＲＷＣＵは予備のポンプに自動的に切り換えるが、冷却剤分配ユニットに他の機能不全が生じた場合、コンピュータルームのメインフレーム・システムの全体が停止してしまっていた。たとえば、熱交換器または制御弁または上りの冷水施設冷却剤源が故障すると、コンピュータルーム内のメインフレーム・システム全体も故障してしまう。このため、停止したメインフレームを修理するまで（機能低下した態様で）処理を継続しうるようにするために、コンピュータルームのフロアには予備のメインフレーム・コンピュータを備えていた。

今日、１９７０年代および１９８０年代に存在したような複数フレーム型メインフレーム・システムは、単一プロセッサ型のフレーム群すなわちラック群によって置き換えられている。したがって、現在では、ハイエンドからミッドレンジ、ロウエンドにわたる複数のプロセッサ・フレームに、図１および図２に示すような単一のコンピュータルーム冷却用水温度調節ユニットから冷却水を供給している。しかし、これには問題がある。たとえば、任意のプロセッサ・フレームにおいて漏れが発生すると、すべてのフレームが温度調節された水を失う可能性がある。すなわち、唯１つの漏れが発生しただけでコンピュータルームのフロア全体が停止する可能性がある。また、唯１つの熱交換器の故障または唯１つの制御弁の故障または冷水施設冷却剤源の損傷によって、コンピュータルームのフロア全体が停止する可能性もある。

これらの弱点は、複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）を備えた冷却システムを提供することにより克服できるとともに、さらなる利点が得られる。前記複数個のＣＣＵのうちの少なくとも数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）の各ＣＣＵは、冷却対象の複数個の電子機器サブシステムのうちの個々の電子機器サブシステムであって、各ＣＣＵに関係付けられている電子機器サブシステムにシステム冷却剤を供給する。前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵは、熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、第２冷却ループとを備えている。前記第１冷却ループは、施設冷却剤を施設冷却剤源から受け取り、その少なくとも一部分を、前記制御弁を介して前記熱交換器に通過させる。前記第２冷却ループは、システム冷却剤を、前記関連する電子機器サブシステムに供給し、前記熱交換器において、前記関連する電子機器サブシステムから、前記第１冷却ループ中の前記施設冷却剤に対して熱を放散する。前記制御弁によって、前記熱交換器中を流れる施設冷却剤の流れを規制することが可能になり、それにより、前記関連する電子機器サブシステムを冷却する前記第２冷却ループ中のシステム冷却剤の温度を所望の値に独立して制御することが可能になる。

別の側面では、冷却可能な電子システムを提供する。この冷却可能な電子システムは、複数個の電子機器サブシステムと、複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）とを備えている。各ＣＣＵは、前記複数個の電子機器サブシステムのうちの、前記ＣＣＵと関係付けられている個々の電子機器サブシステムにシステム冷却剤を供給している。各ＣＣＵは熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、第２冷却ループとを備えている。前記第１冷却ループは、施設冷却剤を施設冷却剤源から受け取り、その少なくとも一部分を、前記制御弁を介して前記熱交換器に通過させる。前記第２冷却ループは、システム冷却剤を前記関連する電子機器サブシステムに対して供給し、前記熱交換器において、前記関連する電子機器サブシステムから、前記第１冷却ループ中の施設冷却剤に対して熱を放散する。前記制御弁によって、前記熱交換器中を流れる施設冷却剤の流れを規制することが可能になり、それにより、ＣＣＵに関連する電子機器サブシステムを冷却する、前記第２冷却ループ中のシステム冷却剤の温度を独立して制御することが可能になる。

さらに別の側面では、複数個の電子機器サブシステムを冷却する方法を提供する。前記方法は複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）を準備するステップであって、前記複数個のＣＣＵの少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵは、冷却対象の前記複数個の電子機器サブシステムに含まれ、各ＣＣＵに関連付けられている各々の電子機器サブシステムに対してシステム冷却剤を供給している、ステップを備えている。そして、前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵは、熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、その中にシステム冷却剤を含む第２冷却ループとを備えている。前記方法はさらに、前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵ毎に、第１冷却ループに施設冷却剤を施設冷却剤源から供給し、その少なくとも一部分を、前記制御弁を介して前記熱交換器中に通過させるステップと、前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵ毎に、第２冷却ループ内のシステム冷却剤をＣＣＵに関連する電子機器サブシステムに供給し、前記熱交換器において、前記関連する電子機器サブシステムから、前記第１冷却ループ内の施設冷却剤に対して熱を放散するステップとを備え、前記ＣＣＵの前記制御弁によって前記熱交換器を通過する施設冷却剤の流れを規制することを可能にし、それにより、前記ＣＣＵに関連する電子機器サブシステムを冷却する、前記第２冷却ループ内の前記システム冷却剤の温度を所望の値に独立に制御することを可能にしている。

本発明の手法によって、さらなる特徴および利点が提供される。本発明の他の実例および側面をここに詳述するが、それらは特許請求の範囲に記載した発明の一部であると考えられる。

本明細書において、「電子機器サブシステム」は、冷却を必要とするコンピュータ・システム、またはその他の電子システム内の、発熱コンポーネントを少なくとも１つ備えた筐体、フレーム、ラック、コンパートメントなどを備えている。用語「電子機器ラック」には、コンピュータ・システムまたは電子機器システム内の、発熱コンポーネントを備えたフレームまたはラックが含まれる。たとえば、電子機器ラックは、ハイエンド、ミッドエンド、またはロ―エンドの処理能力を備えたスタンドアローン型コンピュータ・プロセッサである。一実施形態では、電子機器ラックは、複数の電子機器ドロワーを備えている。各電子機器ドロワーは、冷却を必要とする発熱コンポーネントを少なくとも１つ備えている。

冷却剤分配ユニット、特にここで説明する複数の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）内に含まれる冷却剤の一例として、水が挙げられる。しかし、本明細書に開示される概念によれば、コンピュータが設置される施設の状況およびシステム自体の状況の双方に鑑み、他の種類の冷却剤を使用することもできる。たとえば、冷却剤は、ブライン（冷媒として用いる塩化ナトリウムまたは塩化カルシウム）、フッ化炭化水素液、または他の同様の化学冷却剤すなわち冷媒から成るものでも良いが、これら冷却剤も本発明の利点および独自の特徴を保持している。

上で短く述べたように、コンピュータ機器（主としてプロセッサ）の消費電力レベルは、もはや単純に空冷できないレベルにまで上昇している。これらのコンポーネントは、水冷することになると思われる。そうすれば、プロセッサが放散する熱は、水冷した冷却板を介して水に伝達させることができる。コンピュータのユーザ顧客の事業場（すなわちデータ・センタ）において、普通に利用され得る水は、これらの冷却板での使用に適していない。第１に、凝縮の発生が問題になる。なぜなら、データ・センタの水の温度（７℃〜１５℃）は、室内露点（通常１８〜２３℃）よりもはるかに低いからである。第２に、データ・センタの水は、その品質（その化学的性質や清浄度など）が比較的悪いから、システムの信頼性に悪影響を与える場合がある。したがって、冷却すべき電子機器に対して高品質の水を循環させ、データ・センタの水が出す熱を除去する水冷却／温度調節ユニットを使用するのが望ましい。ここで使用しているように、「施設の水」、「施設で利用され得る水」または「施設で利用され得る冷却剤」はこのデータ・センタで利用可能な水または冷却剤を指す。一方、「システム水」または「システム冷却剤」は、冷却剤分配ユニットと冷却すべき電子機器サブシステムとの間を循環する冷却／温度調節した水または冷却剤をそれぞれ指す。

本発明により提供提供されるものは、一般的には、一セットの専用冷却剤温度調節ユニット（専用ＣＣＵ）から、複数の電子機器ラックに対して、システム冷却剤を供給するスケーラブル冷却剤分配ユニットである。各電子機器ラックは、関連するＣＣＵに接続されている。ＣＣＵは、特定の電子機器ラックに専用のものである。したがって、プロセッサ・フレームにおいて漏れが発生しても、特定のフレームしか機能を停止しない。これにより、複数のラックを冷却するコンピュータ環境において冷却剤漏れの影響を顕著に低減することができる。下で詳述するように、予備のＣＣＵを設けることにより、性能と信頼性をさらに改善することができる。これにより、たとえば熱交換器の故障、制御弁の故障、または施設冷却剤の損失などに対するさらなる対処が可能になる。

図３は本発明の一側面に従う冷却剤分配ユニット３００の一実施形態を示す図である。冷却剤分配ユニット３００は２揃いの専用冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）３１０Ａ、・・・３１９Ａを備えている。専用ＣＣＵ３１０Ａ、・・・３１９Ａの各揃いは施設冷却剤用の個別の供給・帰路管路３２０ａ、３２０ｂが面倒を見ている。図示するように、各専用ＣＣＵ３１０Ａ、・・・３１９Ａはシステム冷却剤供給管路３１５とシステム冷却剤帰路管路３１６を介して、付随する電子機器ラック（図中では「電子ラック」と略して表記）３３０、・・・３３９に接続されている。また、各専用ＣＣＵ３１０Ａ、・・・３１９Ａは冷却剤導入管路３１７と冷却剤排出管路３１８を介して施設冷却剤供給・帰路管路３２０ａ、３２０ｂにそれぞれ接続されている。留意点を挙げると、図３には１０個の電子機器ラック３３０、・・・３３９が示されているが、それは単なる例示にすぎない。尚、図３において、専用ＣＣＵ３１８Ａは１０個の電子機器ラック３３０、・・・３３９のうちの電子機器ラック（９）３３８の専用であり、専用ＣＣＵ３１９Ａは１０個の電子機器ラック３３０、・・・３３９のうちの電子機器ラック（１０）３３９の専用である。

このような構成の利点は、電子機器ラックの任意の１つにおいて冷却剤が漏洩しても、あるいは任意の１つの専用ＣＣＵが故障しても、関連する電子機器ラックが１つだけ機能を停止するだけで済む。また、専用ＣＣＵ中の冷却剤の量は、図１に示すようなＣＲＷＣＵの実施形態の冷却剤の量よりはるかに少ないから、ラック内の電子回路およびコンピュータルームのフロアにある電子回路を損傷させる程度の量ではない。この結果、複数のラックを冷却するコンピュータ利用環境において、冷却剤漏れの影響をきわめて小さくすることが可能になる。

図４は冷却剤分配ユニット４００が複数対の専用ＣＣＵを備えた、本発明の一側面に基づく冷却システムの、別の実施形態を示す図である。各ＣＣＵは、主専用ＣＣＵ４１０ａ、４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａ、４１５ａ、４１６ａ、４１７ａ、４１８ａ、４１９ａと、予備の専用ＣＣＵ４１０ｂ、４１１ｂ、４１２ｂ、４１３ｂ、４１４ｂ、４１５ｂ、４１６ｂ、４１７ｂ、４１８ｂ、４１９ｂとを備えている。主専用ＣＣＵ４１０ａ〜４１９ａと、施設冷却剤用、主供給・帰路４２０ａとの間、および予備の専用ＣＣＵ４１０ｂ〜４１９ｂ用の導入管路と予備の施設冷却剤用、主供給・帰路４２０ｂとの間に設けられた、施設冷却剤導入口と直列に制御弁４４０が設けられている。制御弁４４０は、一実施形態では、ソレノイド駆動の遮断弁から成るが、冷却剤分配ユニットの内部また外部に設けられたコントローラ（図１０参照）によって制御することができる。主専用ＣＣＵが故障した場合には、予備の専用ＣＣＵに切り替えて動作させることができる。
また、システム冷却剤供給管路４６５、およびシステム冷却剤帰路管路４６６と直列に適切に配向されたチェック弁４５０も設けられている。これにより、ＣＣＵ対を構成する専用ＣＣＵと、予備の専用ＣＣＵとの間に、液体による連結が実現している。チェック弁４５０によって、待機中のＣＣＵを通じる再循環を防止することもできる。

図３または図４における各ＣＣＵは、図２に示すＣＲＷＣＵと同様の構造をしているが、その構成要素がはるかに小さいので小さく示されている。図５は複数のＣＣＵ対を有する、図４の冷却剤分配ユニットの実施形態に特に適用可能な、冷却剤温度調節ユニットの、別の実施形態を示す図である。図５において、符号５００によって一般的に示されている水温度調節ユニットは、第１冷却ループ５０５、熱交換器５２０、および第２冷却ループ５２５を備えている。施設冷却剤（たとえば水）は、第１冷却ループ５０５を通じて供給され帰還させられる。第１冷却ループ５０５は、モータ５１５によって駆動する温度制御弁５１０を備えている。温度制御弁５１０は、熱交換器５２０を通過する施設冷却剤の量を決める。施設冷却剤の一部分は、バイパス開口５３５を通じて帰路へ直接に帰還させるようになっている。

第２冷却ループ５２５は、それと直列に設けられた貯蔵槽５３０とポンプ５４０を備えている。ポンプ５４０は、熱交換器５２０と関連する冷却対象の電子機器ラックとの間でシステム冷却剤（たとえば水）を循環させる。図５に示すＣＣＵは、ＣＣＵペア内の予備の専用ＣＣＵであるから、図５のＣＣＵ内には唯１つのポンプ５４０しか設けられていないことに留意されたい。上述したように、特定の専用ＣＣＵ内の任意のポンプ、熱交換器、または制御弁が故障すると、コントローラは特定の電子機器ラックを担当するＣＣＵペア内の、予備のＣＣＵに切り替える。図４の実施形態では、ＣＣＵペア内の各ＣＣＵは、それぞれの施設冷却剤源に接続されているから、ある施設冷却剤源が失われると、コントローラは（たとえば予備のＣＣＵを使用することにより）、予備の施設冷却剤源に切り替える。このように構成することにより、冷却剤分配ユニットによって冷却されているすべての電子機器サブシステムにとって冷却の利用可能性が向上する。

図５には、施設冷却剤の供給管路および帰路管路、ならびにシステム冷却剤の供給管路および帰路管路に対する継手も示されている。これらの継手によって、たとえば保守、修理、冷却剤分配ユニットに対する付加などのために冷却剤分配ユニットに対して特定の専用ＣＣＵを抜去および／または挿入するのが可能になる。（「Ａおよび／またはＢ」は「ＡおよびＢ、Ａ、またはＢ」を表わす。）一実施形態では、これらの継手は迅速結合／切断装置（quick connects/disconnects）から成る。そして、ＣＣＵの挿入および抜去を容易にするために、迅速結合／切断装置の両側に適切な分離弁を設けてもよい。留意点を挙げると、たとえば事業の拡大によって冷却すべき電子機器ラックの個数が増大した場合には、専用のＣＣＵまたはＣＣＵ対を付加することにより冷却剤分配ユニットを拡張するのが望ましい。したがって、ここで説明する概念は冷却剤分配ユニットのスケーラビリティを開示するものである。

図６は、図３または図４に示すような冷却剤分配ユニットで使用しうる、冷却剤温度調節ユニット６００の別の実施形態を示す図である。図５の冷却剤温度調節ユニットでは、各専用ユニットの内部に貯蔵槽５３０が設けられている。貯蔵槽５３０は実現方法にもよるが、過大なスペースを必要とする。図６では、ＣＣＵから内部貯蔵槽を取り除き、共通外部システム冷却剤貯蔵槽６３０が設けられている。共通外部システム冷却剤貯蔵槽６３０は、冷却剤分配ユニット中のすべてのまたは一部の専用ＣＣＵに余分のシステム冷却剤（たとえば水）を供給することができる。図６に示すように、ＣＣＵ６００は第１冷却ループ６０５を備えている。第１冷却ループ６０５では、施設冷却剤（たとえば水）を供給し、モータ６２５によって駆動する単一の制御弁６１０を通過させている。制御弁６１０は熱交換器６２０を通過する施設冷却剤の量を決める。施設冷却剤の一部分は、バイパス開口６３５を通じて帰路へ直接に帰還させるようになっている。第２冷却ループ６２５はポンプ６４０を備えている。ポンプ６４０は、熱交換器６２０と関連する冷却対象の電子機器ラック（図示せず）との間でシステム冷却剤（たとえば水）を循環させる。好都合なことに、共通外部システム冷却剤貯蔵槽は複数の専用ＣＣＵを備えた冷却剤分配ユニット用に、充満貯蔵槽（fill reservoir）および冷却剤補給貯蔵槽の双方として機能することができる。貯蔵槽６３０は、専用ＣＣＵの第２冷却ループにおいて膨張したシステム冷却剤を収容することもできる。図６のＣＣＵの実施形態を用いて、１つのＣＣＵにおいて漏れが発生しても貯蔵槽に接続されたすべてのＣＣＵが枯渇するわけではないということを保証するために、共通外部システム冷却剤貯蔵槽を専用ＣＣＵから成る様々な第２冷却ループに接続する方法を考察する必要がある。

たとえば図７は、共通システム冷却剤貯蔵槽７００が共通供給管路７１０を用いて、複数の第２冷却ループに冷却剤を供給する一実施形態を示す図である。いま、時刻０において、部分的に示す第３のＣＣＵ用の第２冷却ループが漏れ始めるものと仮定する。後の時刻Ｘにおいて、余分なシステム冷却剤が貯蔵槽７００から枯渇するが、共通供給管路７１０内にはまだ残っている。しかし、引き続く時刻Ｙにおいて、システム冷却剤は共通供給管路７１０および部分的に示す３つのＣＣＵから枯渇する。この結果、関連する電子機器ラックが、冷却剤の欠乏に起因して機能を停止する。

外部システム冷却剤貯蔵槽を、個別のＣＣＵに接続する別の構成を図８に示す。この実施形態では、複数の供給管路８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃによって、外部システム冷却剤貯蔵槽８００と各専用ＣＣＵとが接続されている。そのポイントは、外部システム冷却剤貯蔵槽と各ＣＣＵとの間に、冷却剤供給管路が存在する点である。この場合にも、時刻０において、部分的に示す第３のＣＣＵで漏れが発生するものと仮定する。この結果、時刻Ｘにおいて、外部システム冷却剤貯蔵槽８００が枯渇する。そして、後の時刻Ｙにおいて、冷却剤は冷却剤供給管路８１０ｃおよび第３のＣＣＵ内の第２冷却ループからも枯渇する。そして、後の時刻Ｙにおいて、冷却剤は第３のＣＣＵに冷却剤を供給している冷却剤供給管路８１０ｃおよび第３のＣＣＵ内の第２冷却ループからも枯渇する。しかし、供給管路８１０ａ、８１０ｂ内には冷却剤が残っている。したがって、故障を処置している間、第１のＣＣＵと第２のＣＣＵは動作を継続することができる。

図９は、外部システム冷却剤貯蔵槽と図６に示すような複数のＣＣＵとを接続する、さらに別の実施形態を示す図である。この実施形態では、外部システム冷却剤貯蔵槽９００は、共通供給管路９１０を介して複数のＣＣＵに冷却剤を供給している。しかし、共通供給管路９１０はタップ供給管路すなわち分岐供給管路９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃを介して、個別のＣＣＵに個別に接続されている。図示されるように、これらの分岐供給管路９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃは、各ＣＣＵの第２冷却ループから共通供給管路９１０に向かって上向きの角度を有する。これにより、共通供給管路において故障が発生した場合に、分岐供給管路が枯渇するのを防止することが可能になる。この場合にも、時刻０において、部分的に図示する第３のＣＣＵの第２冷却ループにおいて故障が発生するものと仮定する。引き続く時刻Ｘにおいて、冷却剤は外部システム冷却剤貯蔵槽９００から枯渇しているが、共通供給管路９１０内には残っている。後の時刻Ｙにおいて、冷却剤は共通供給管路９１０と第３のＣＣＵ内の漏れが発生している第２冷却ループとから枯渇している。ただし、共通供給管路９１０からの枯渇の程度は冷却剤のレベルが共通供給管路９１０と分岐供給管路９２０ｃとの接続部を下回るレベルにまで低下する程度である。図示するように、分岐供給管路９２０ａ、９２０ｂ内には水が残っている。その量は第１の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）と第２の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）が動作を継続するのに十分な程度である。この結果、関連する電子ラック（図示せず）は動作を継続することが可能になる。

上述したように、コントローラが、図３および図４に示すような冷却剤分配ユニット内の様々なＣＣＵに電力を供給するとともに、それらを制御するのが望ましい。そのコントローラは高度のインテリジェンスを備えている。そして、そのコントローラは、図１０に示すように、冗長性を持って実現されているのが望ましい。図１０において、冷却剤分配ユニット１０００は、複数の専用ＣＣＵ１０２０ａ、１０２０ｂを備えている。各専用ＣＣＵ１０２０ａ、１０２０ｂはコントローラ１０３０ａによって制御可能な制御カードを備えている。予備の電力／フレーム・コントローラ１０３０ｂも設けられている。コントローラ１０３０ａ、１０３０ｂは、各電子機器ラック（図中では「電子ラック」と略して表記）１０１０と接続されており、たとえば電子機器ラック１０１０内の様々な電子装置、または電子機器ラック１０１０を通過する冷却剤の動作パラメータを少なくとも１つ検知している。図４に示す例と同様に、専用ＣＣＵ１０２０ａ、１０２０ｂの対と付随する電子機器ラック１０１０とを接続するシステム冷却剤供給管路と、電子機器ラック１０１０から動作中の専用ＣＣＵへ冷却剤を帰還させるシステム冷却剤帰路とが設けられている。所定のＣＣＵ対内で動作中の専用ＣＣＵは現在動作中のコントローラ１０３０ａ、１０３０ｂの制御下にある。

図１０の例では、冷却剤分配ユニット内の個別の専用ＣＣＵへの電力はコントローラ１０３０ａおよびコントローラ１０３０ｂの双方から供給することができることに留意されたい。したがって、電源／コントローラの一方が失われても、個別のＣＣＵ
対が電力を失うことはない。さらに留意点を挙げると、専用ＣＣＵ１０２０ａ、１０２ｂ内の制御カードは、ＣＣＵの動作の検知とＣＣＵの規制との双方のために使用することができる。たとえば、制御カードは、ＣＣＵ内の温度制御弁とポンプの速度とを制御するために使用することができる。また、制御カードは、システム冷却剤を検知して、それを所定の温度に規制することもできるし、フレーム・コントローラ１０３０ａおよび予備のフレーム・コントローラ１０３０ｂに何らかの問題点を報告することもできる。コントローラ１０３０ａ、１０３０ｂは所定のＣＣＵ対のどちらのＣＣＵをＯＮにするかを決めるとともに、システム冷却剤を規制すべき目標温度を決める。コントローラは故障が発生するとそれを検知し、当該故障発生の検知に基づいて処置、たとえばＣＣＵ対のうちの予備のＣＣＵに切り替える処置を講じることができる。したがって、冷却剤分配ユニット内の電力接続または通信経路が１つ失われても冷却システム全体が機能を停止することはない。

以上、ここでは、好適な実施形態を示すとともに詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明の本旨の内で様々な変更、付加、削除などをなすことができる。したがって、それらは特許請求の範囲に規定する本発明の範囲内のものであると考えられる。

コンピュータ室用の既存の冷却剤分配ユニットを示す図である。図１の冷却剤分配ユニットが使用するような既存のコンピュータルーム用冷却水温度調節ユニット（ＣＲＷＣＵ）の模式図である。本発明の一側面に従う、複数の冷却剤温度調節ユニットを用いる冷却剤分配ユニットの一実施形態を示す図である。本発明の一側面に従う、複数の冷却剤温度調節ユニットを用いる冷却剤分配ユニットの別の実施形態を示す図である。本発明の一側面に従う、専用冷却剤温度調節ユニットの一実施形態を示す図である。本発明の一側面に従う、冷却剤温度調節ユニットの別の実施形態を示す図である。共通供給管路を備えた共通外部システム冷却剤貯蔵槽を用いて問題例を示す部分冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）を示す図である。本発明の一側面に従う、共通外部システム冷却剤貯蔵槽と複数の専用冷却剤温度調節ユニットへの複数の供給管路とを備えた部分ＣＣＵの別の実施形態を示す図である。本発明の一側面に従う、共通外部システム冷却剤貯蔵槽と複数の専用冷却剤温度調節ユニットへの共通供給管路とを備えた部分ＣＣＵの別の実施形態を示す図である。本発明の一側面に従う、ＣＣＵ対、電子ラック、および電力／フレーム・コントローラの間の通信経路と制御経路を備えた電力／フレーム・コントローラの一実施形態の模式図である。

符号の説明

１００冷却剤分配ユニット
１１０コンピュータルーム用冷却水温度調節ユニット（ＣＲＷＣＵ）
１２０電子機器ラック
２２０制御弁
２２５モータ
２３０熱交換器
２３５バイパス開口
２４０貯蔵槽
３００冷却剤分配ユニット
３１０Ａ、・・・３１９Ａ専用冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）
３１５システム冷却剤供給管路
３１６システム冷却剤帰路管路
３１７冷却剤導入管路
３１８冷却剤排出管路
３２０ａ、３２０ｂ施設冷却剤供給・帰路管路
３３０、・・・３３９電子機器ラック
４００冷却剤分配ユニット
４１０ａ、４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａ、４１５ａ、４１６ａ、
４１７ａ、４１８ａ、４１９ａ主専用ＣＣＵ
４１０ｂ、４１１ｂ、４１２ｂ、４１３ｂ、４１４ｂ、４１５ｂ、４１６ｂ、
４１７ｂ、４１８ｂ、４１９ｂ予備の専用ＣＣＵ
４２０ａ施設冷却剤用・主供給・帰路
４２０ｂ施設冷却剤用・予備供給・帰路
４３０、・・・４３９電子機器ラック
４４０制御弁
４５０チェック弁
４６５システム冷却剤供給管路
４６６システム冷却剤帰路管路
５００水温度調節ユニット
５０５第１冷却ループ
５１０温度制御弁
５１５モータ
５２０熱交換器
５２５第２冷却ループ
５３０貯蔵槽
５４０ポンプ
６００水温度調節ユニット
６０５第１冷却ループ
６１０温度制御弁
６１５モータ
６２０熱交換器
６２５第２冷却ループ
６３０共通外部貯水槽
６４０ポンプ
７００共通システム冷却剤貯蔵槽
７１０共通供給管路
８００外部システム冷却剤貯蔵槽
８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ供給管路
９００外部システム冷却剤貯蔵槽
９１０共通供給管路
９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ分岐供給管路
１０００冷却剤分配ユニット
１０１０電子機器ラック
１０２０ａ、１０２０ｂ専用ＣＣＵ
１０３０ａ電力／フレーム・コントローラ
１０３０ｂ予備の電力／フレーム・コントローラ

Claims

複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）であって、前記複数個のＣＣＵのうちの少なくとも数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）の各ＣＣＵは冷却すべき複数個の電子機器サブシステムのうちの異なるとともに付随する１つの電子機器サブシステムにシステム冷却剤を供給する、複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）を備え、
前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵは熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、第２冷却ループとを備え、
前記第１冷却ループは施設冷却剤を施設冷却剤源から受け取り、その少なくとも一部分をして前記制御弁を介して前記熱交換器を通過させ、
前記第２冷却ループはシステム冷却剤を前記付随する電子機器サブシステムに供給し、前記熱交換器において、前記付随する電子機器サブシステムから前記第１冷却ループ中の前記施設冷却剤に熱を放散し、
前記制御弁によって前記熱交換器中を流れる施設冷却剤の流れを規制することを可能にし、それにより、前記付随する電子機器サブシステムを冷却する前記第２冷却ループ中のシステム冷却剤の温度を所望の値に独立して制御することを可能にし、
前記少なくとも数個のＣＣＵの少なくとも２つのＣＣＵが共用する外部システム冷却剤貯蔵槽を備え、前記少なくとも２つのＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループ中を流れるシステム冷却剤が十分に供給されることを保証し、
前記外部システム冷却剤貯蔵槽は必要に応じて前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループにシステム冷却剤を供給し、
前記外部システム冷却剤貯蔵槽と前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループとは異なる供給管路によって接続されており、
供給管路の１つまたは第２冷却ループの１つにおいて液体輸送経路が故障しても、その影響は供給管路または第２冷却ループが故障しているＣＣＵにしか及ばない、
冷却システム。
複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）であって、前記複数個のＣＣＵのうちの少なくとも数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）の各ＣＣＵは冷却すべき複数個の電子機器サブシステムのうちの異なるとともに付随する１つの電子機器サブシステムにシステム冷却剤を供給する、複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）を備え、
前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵは熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、第２冷却ループとを備え、
前記第１冷却ループは施設冷却剤を施設冷却剤源から受け取り、その少なくとも一部分をして前記制御弁を介して前記熱交換器を通過させ、
前記第２冷却ループはシステム冷却剤を前記付随する電子機器サブシステムに供給し、前記熱交換器において、前記付随する電子機器サブシステムから前記第１冷却ループ中の前記施設冷却剤に熱を放散し、
前記制御弁によって前記熱交換器中を流れる施設冷却剤の流れを規制することを可能にし、それにより、前記付随する電子機器サブシステムを冷却する前記第２冷却ループ中のシステム冷却剤の温度を所望の値に独立して制御することを可能にし、
前記少なくとも数個のＣＣＵの少なくとも２つのＣＣＵが共用する外部システム冷却剤貯蔵槽を備え、前記少なくとも２つのＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループ中を流れるシステム冷却剤が十分に供給されることを保証し、
前記外部システム冷却剤貯蔵槽は必要に応じて前記少なくとも数個のＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループにシステム冷却剤を供給し、
前記外部システム冷却剤貯蔵槽から伸びる共通供給管路が前記少なくとも２つのＣＣＵに追加のシステム冷却剤を供給してその第２冷却ループに行き渡らせており、
前記少なくとも２つのＣＣＵの各第２冷却ループは上方に伸びる分岐管路を介して前記共通供給管路に接続されており、前記上方に伸びる分岐管路は前記共通供給管路からシステム冷却剤が除去されてもシステム冷却剤を保持し続ける、
冷却システム。
複数個の電子機器サブシステムと、
複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）であって、前記複数個のＣＣＵの各ＣＣＵは前記複数個の電子機器サブシステムの異なるとともに付随する１つの電子機器サブシステムにシステム冷却剤を供給している、複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）とを備え、
前記複数個のＣＣＵの各ＣＣＵは熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、第２冷却ループとを備え、
前記第１冷却ループは施設冷却剤を施設冷却剤源から受け取り、その少なくとも一部分をして前記制御弁を介して前記熱交換器を通過させ、
前記第２冷却ループはシステム冷却剤を前記付随する電子機器サブシステムに供給し、前記熱交換器において、前記付随する電子機器サブシステムから前記第１冷却ループ中の前記施設冷却剤に熱を放散し、
前記制御弁によって前記熱交換器中を流れる施設冷却剤の流れを規制することを可能にし、それにより、付随する電子機器サブシステムを冷却する前記第２冷却ループ中のシステム冷却剤の温度を独立して制御することを可能にし、
前記少なくとも数個のＣＣＵの少なくとも２つのＣＣＵが共用する外部システム冷却剤貯蔵槽を備え、前記少なくとも２つのＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループ中を流れるシステム冷却剤が十分に供給されることを保証し、
前記外部システム冷却剤貯蔵槽と前記少なくとも２つのＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループとは異なる供給管路によって接続されており、
供給管路の１つまたは第２冷却ループの１つにおいて液体輸送経路が故障しても、その影響は供給管路または第２冷却ループが故障しているＣＣＵにしか及ばない、
被冷却電子システム。
複数個の電子機器サブシステムと、
複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）であって、前記複数個のＣＣＵの各ＣＣＵは前記複数個の電子機器サブシステムの異なるとともに付随する１つの電子機器サブシステムにシステム冷却剤を供給している、複数個の冷却剤温度調節ユニット（ＣＣＵ）とを備え、
前記複数個のＣＣＵの各ＣＣＵは熱交換器と、制御弁を備えた第１冷却ループと、第２冷却ループとを備え、
前記第１冷却ループは施設冷却剤を施設冷却剤源から受け取り、その少なくとも一部分をして前記制御弁を介して前記熱交換器を通過させ、
前記第２冷却ループはシステム冷却剤を前記付随する電子機器サブシステムに供給し
、前記熱交換器において、前記付随する電子機器サブシステムから前記第１冷却ループ中の前記施設冷却剤に熱を放散し、
前記制御弁によって前記熱交換器中を流れる施設冷却剤の流れを規制することを可能にし、それにより、付随する電子機器サブシステムを冷却する前記第２冷却ループ中のシステム冷却剤の温度を独立して制御することを可能にし、
前記少なくとも数個のＣＣＵの少なくとも２つのＣＣＵが共用する外部システム冷却剤貯蔵槽を備え、前記少なくとも２つのＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループ中を流れるシステム冷却剤が十分に供給されることを保証し、
前記外部システム冷却剤貯蔵槽から伸びる共通供給管路が前記少なくとも２つのＣＣＵの各ＣＣＵの第２冷却ループにシステム冷却剤を供給し、
前記少なくとも２つのＣＣＵの各第２冷却ループは上方に伸びる分岐管路を介して前記共通供給管路に接続されており、前記上方に伸びる分岐管路は前記共通供給管路からシステム冷却剤が除去されてもシステム冷却剤を保持し続ける、
被冷却電子システム。