JP5243929B2 - 液冷式電子機器ラックの冷却を促進する装置及び方法、並びにこれらを含むデータ・センタ - Google Patents
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Description
980 MCU制御器1
990 MCU制御器2
Claims (20)
- 電子機器の冷却を促進するシステムであって、
前記システムは、
少なくとも一つの発熱電子サブシステムを含む電子機器ラックと、
前記電子機器ラックと関連付けられ、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムの冷却を促進するため、これらに、システム冷却剤を並行して供給するよう構成された少なくとも二つのモジュール式冷却ユニット(MCU)と、
前記電子機器ラックを流通するエアの少なくとも一部を冷却するため、前記電子機器ラックと関連付けられているエア/液体熱交換器と、
前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを、選択的に遮断するように連結された、少なくとも一つの遮断バルブと、
前記少なくとも二つのMCUの一つのMCUの故障を検知したとき、前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを自動的に遮断するため、前記少なくとも一つの遮断バルブに連結された少なくとも一つのコントローラと、
を含み、
前記電子機器ラックは、それぞれ外部エアの流入と流出とを可能にする、エア取入れ口側面とエア放出口側面とを含み、
前記少なくとも二つのMCUの各MCUは、液体/液体熱交換器と第一冷却剤ループと第二冷却剤ループとを含み、作動時に、各MCUの前記第一冷却剤ループは、供給源から冷やされた冷却剤を受取り、前記液体/液体熱交換器を通して少なくともその一部を伝達し、前記第二冷却剤ループは、冷やされたシステム冷却剤を、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムに供給し、前記液体/液体熱交換器の中で、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムからの熱を前記第一冷却剤ループ中の前記冷やされた冷却剤中に放熱し、
前記エア/液体熱交換器は、前記少なくとも二つのMCUからシステム冷却剤を受取り、前記少なくとも二つのMCUにシステム冷却剤を排出するよう連結され、
作動時に、前記少なくとも二つのMCUは並行して、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムに対しその液体冷却のために、さらに、前記エア/液体熱交換器に対し前記電子機器ラックを流通するエアの少なくとも一部を冷却するために、冷やされたシステム冷却剤を供給し、加えて、前記少なくとも一つのコントローラは、少なくとも前記二つのMCUの一つのMCUの故障が検知されたのに応答して、残った作動可能な少なくとも一つのMCUを介し前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへのシステム冷却剤の流れを継続させその液体冷却を続けさせながら、前記少なくとも一つの遮断バルブを用いて、システム冷却剤が前記エア/液体熱交換器を通るのを自動的に遮断する、
システム。 - 前記電子機器ラックと関連付けられたシステム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドをさらに含み、前記システム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドは、各々、前記少なくとも二つのMCUと流体連通して連結されて前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへのシステム冷却剤の供給を円滑化し、加えて、前記エア/液体熱交換器は、前記システム冷却剤供給マニホルドからシステム冷却剤を受取るため、冷却剤供給ラインを介して前記システム冷却剤供給マニホルドに連結され、さらに、前記システム冷却剤回収マニホルドにシステム冷却剤を排出するため、冷却剤回収ラインを介して前記システム冷却剤回収マニホルドに連結されており、加えて、作動時に、前記少なくとも二つのMCUは並行して、冷やされたシステム冷却剤を前記システム冷却剤供給マニホルドに供給し、前記システム冷却剤回収マニホルドから排出されたシステム冷却剤を並行して受取り、前記システム冷却剤供給マニホルドは、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムと前記エア/液体熱交換器とに並行して冷やされたシステム冷却剤を供給する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも二つのモジュール式冷却ユニットは、第一モジュール式冷却ユニットと第二モジュール式冷却ユニットとを含み、前記少なくとも一つのコントローラは、第一モジュール式冷却ユニット制御器と第二モジュール式冷却ユニット制御器とを含み、前記第一モジュール式冷却ユニット制御器及び前記第二モジュール式冷却ユニット制御器は、それぞれ、前記第一モジュール式冷却ユニット及び前記第二モジュール式冷却ユニットのオペレーションをモニタする、請求項2に記載のシステム。
- 前記第一モジュール式冷却ユニットの前記第二冷却剤ループ中の、前記液体/液体熱交換器と前記システム冷却剤供給マニホルドとの間に、システム冷却剤の温度を感知するため配置された第一温度センサと、前記第二モジュール式冷却ユニットの前記第二冷却剤ループ中の、前記液体/液体熱交換器と前記システム冷却剤供給マニホルドとの間に、システム冷却剤の温度を感知するため配置された第二温度センサとをさらに含み、規定された温度範囲から外れるシステム冷却剤温度は、前記第一モジュール式冷却ユニット制御器又は前記第二モジュール式冷却ユニット制御器によって、それぞれ、前記第一モジュール式冷却ユニット又は第二モジュール式冷却ユニットの故障として識別される、請求項3に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの遮断バルブは、第一遮断バルブと第二遮断バルブとを含み、前記第一遮断バルブは、前記第一モジュール式冷却ユニット制御器によって制御され、前記第二遮断バルブは、前記第二モジュール式冷却ユニット制御器によって制御されており、前記第一モジュール式冷却ユニット制御器は、前記第一温度センサを介してシステム冷却剤温度の前記規定温度範囲からの外れを検知を容易にし、これに応答して、前記第一遮断バルブを閉鎖して前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを遮断し、前記第二モジュール式冷却ユニット制御器は、前記第二温度センサを介してシステム冷却剤温度の前記規定温度範囲からの外れを検知を容易にし、これに応答して、前記第二遮断バルブを閉鎖して前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを遮断する、請求項4に記載のシステム。
- 前記第一遮断バルブは、前記第一温度センサによって前記規定温度範囲を外れるシステム冷却剤温度が検知されるのに応答し、前記エア/液体熱交換器へのシステム冷却剤の流れを自動的に遮断することを容易にするため、前記冷却剤供給ラインに連結されており、前記第二遮断バルブは、前記第二温度センサによって前記規定温度範囲を外れるシステム冷却剤温度が検知されるのに応答し、前記エア/液体熱交換器へのシステム冷却剤の流れを自動的に遮断することを容易にするため、前記冷却剤供給ラインに連結されている、請求項5に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つのコントローラは、システム・コントローラを含み、前記システム・コントローラは、前記第一モジュール式冷却ユニット制御器と前記第二モジュール式冷却ユニット制御器とに連結されており、前記システム・コントローラは、前記少なくとも二つのMCU中の少なくとも一つの故障したMCUの遮断を容易にする、請求項3に記載のシステム。
- 前記エア/液体熱交換器は、前記電子機器ラックから流出するエアを冷却するため、前記電子機器ラックの前記エア放出口側面に配置されており、前記電子機器ラックは、前記電子機器ラックを通る外部エア流を促進するための少なくとも一つの送風装置をさらに含み、前記エア/液体熱交換器は、前記電子機器ラックを収容するデータ・センタの中に流れ出るエアの温度を低下させ、これにより前記データ・センタに対する空調要求レベルを軽減し、加えて、前記電子機器ラックは、複数の発熱電子サブシステムをさらに含み、各発熱電子サブシステムは少なくとも一つの発熱電子部品を含み、加えて、前記システムは複数の冷却サブシステムをさらに含み、各冷却サブシステムは少なくとも一つの液冷冷却プレートを含み、各液冷冷却プレートは、前記複数の発熱電子サブシステムのそれぞれの発熱電子サブシステムのそれぞれの発熱電子部品に、これら部品の冷却を容易にするため関連付けられている、請求項1に記載のシステム。
- 前記電子機器ラックに支持され、その前記エア取入れ口側面に配置された、システム冷却剤供給マニホルドとシステム冷却剤回収マニホルドとをさらに含み、前記システム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドは、各々、前記少なくとも二つのMCUと流体連通して連結されて、前記複数の冷却サブシステムへのシステム冷却剤の供給を円滑化し、加えて、前記エア/液体熱交換器は、前記システム冷却剤供給マニホルドからシステム冷却剤を受取るため、冷却剤供給ラインを介して前記システム冷却剤供給マニホルドに連結され、さらに、前記システム冷却剤回収マニホルドにシステム冷却剤を排出するため、冷却剤回収ラインを介して前記システム冷却剤回収マニホルドに連結されており、加えて、前記少なくとも二つのMCUは、前記電子機器ラックの低位部分に配置されており、作動時に、前記少なくとも二つのMCUは並行して、冷やされたシステム冷却剤を前記システム冷却剤供給マニホルドに供給し、前記システム冷却剤回収マニホルドから排出されたシステム冷却剤を並行して受取り、前記システム冷却剤供給マニホルドは、前記複数の冷却サブシステムと前記エア/液体熱交換器とに並行に冷やされたシステム冷却剤を供給する、請求項8に記載のシステム。
- 複数の電子機器ラックと、
複数の冷却システムと、
を含むデータ・センタであって、
各電子機器ラックは、少なくとも一つの発熱電子サブシステムと、外部エアの流入及び流出をそれぞれ可能にするエア取入れ口側面及びエア放出口側面とを含み、
各冷却システムはそれぞれの電子機器ラックと関連付けられており、
前記冷却システムは、
前記電子機器ラックと関連付けられ、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムの冷却を促進するため、これらに、システム冷却剤を並行して供給するよう構成された少なくとも二つのモジュール式冷却ユニット(MCU)と、
前記電子機器ラックを流通するエアの少なくとも一部を冷却するため、前記電子機器ラックと関連付けられたエア/液体熱交換器と、
前記エア/液体熱交換器を通る前記システム冷却剤の流れを、選択的に遮断するよう連結された、少なくとも一つの遮断バルブと、
前記少なくとも二つのMCUの一つのMCUの故障を検知したとき、前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを自動的に遮断するため、前記少なくとも一つの遮断バルブに連結された少なくとも一つのコントローラと、
を含み、
前記少なくとも二つのMCUの各MCUは、液体/液体熱交換器と第一冷却剤ループと第二冷却剤ループとを含み、作動時に、各MCUの前記第一冷却剤ループは、供給源から冷やされた冷却剤を受取り、前記液体/液体熱交換器を通して少なくともその一部を伝達し、前記第二冷却剤ループは、冷やされたシステム冷却剤を、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムに供給し、前記液体/液体熱交換器の中で、前記関連する電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムからの熱を前記第一冷却剤ループ中の前記冷やされた冷却剤中に放熱し、
前記エア/液体熱交換器は、前記少なくとも二つのMCUからシステム冷却剤を受取り、前記少なくとも二つのMCUにシステム冷却剤を排出するよう連結され、
作動時に、前記少なくとも二つのMCUは並行して、前記関連する電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムに対しその液体冷却のために、さらに、前記エア/液体熱交換器に対し、前記関連する電子機器ラックを流通するエアの少なくとも一部を冷却するために、冷やされたシステム冷却剤を供給し、加えて、前記少なくとも一つのコントローラは、少なくとも前記二つのMCUの一つのMCUの故障が検知されたのに応答して、残った作動可能な少なくとも一つのMCUを介する前記関連する電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへのシステム冷却剤の流れを継続させその液体冷却を続けさせながら、前記少なくとも一つの遮断バルブを用いて、システム冷却剤が前記エア/液体熱交換器を通るのを自動的に遮断する、
データ・センタ。 - 各冷却システムの前記少なくとも二つのモジュール式冷却ユニットは、第一モジュール式冷却ユニットと第二モジュール式冷却ユニットとを含み、各冷却システムは、第一温度センサと第二温度センサとをさらに含み、前記第一温度センサは、前記第一モジュール式冷却ユニットの前記第二冷却剤ループ中の冷却剤温度を感知するため、その前記液体/液体熱交換器の放出口近辺に配置され、前記第二温度センサは、前記第二モジュール式冷却ユニットの前記第二冷却剤ループ中の冷却剤温度を感知するため、その前記液体/液体熱交換器の放出口近辺に配置されており、規定の温度範囲を外れて感知されたシステム冷却剤温度は、前記第一モジュール式冷却ユニット又は第二モジュール式冷却ユニットそれぞれの故障を表す、請求項10に記載のデータ・センタ。
- 各冷却システムの前記少なくとも一つの遮断バルブは、第一遮断バルブと第二遮断バルブとを含み、前記第一遮断バルブ及び前記第二遮断バルブは、各々、前記少なくとも一つのコントローラが前記第一モジュール式冷却ユニット又は第二モジュール式冷却ユニットの故障を検知したのに応答して、前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れの遮断を容易にするため配置される、請求項11に記載のデータ・センタ。
- 各冷却システムは、システム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドを含み、前記システム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドは、各々、前記関連する電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへのシステム冷却剤の供給を容易にするため、前記少なくとも二つのMCUと流体連通して連結され、加えて、前記エア/液体熱交換器は、前記システム冷却剤供給マニホルドからシステム冷却剤を受取るため、冷却剤供給ラインを介して前記システム冷却剤供給マニホルドに連結され、さらに、前記システム冷却剤回収マニホルドにシステム冷却剤を排出するため、冷却剤回収ラインを介して前記システム冷却剤回収マニホルドに連結されており、加えて、作動時に、前記少なくとも二つのMCUは並行して、冷やされたシステム冷却剤を前記システム冷却剤供給マニホルドに供給し、前記システム冷却剤回収マニホルドから排出されたシステム冷却剤を並行して受取り、前記システム冷却剤供給マニホルドは、前記関連する電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムと前記エア/液体熱交換器とに並行して冷やされたシステム冷却剤を供給し、加えて、前記第一遮断バルブ及び第二遮断バルブは、前記冷却剤供給ライン又は冷却剤回収ラインの少なくとも一つに流体連通している、請求項12に記載のデータ・センタ。
- 電子機器の冷却を促進する方法であって、
前記方法は、
電子機器ラックの少なくとも一つの発熱電子サブシステムを冷却するステップと、
少なくとも二つのMCUの一つのMCUの故障をモニタ(monitoring)し、前記少なくとも二つのMCUの一つのMCUの故障が検知されたとき、残った作動可能な少なくとも一つのMCUを介し、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへのシステム冷却剤の流れを継続させその液体冷却を続けさせながら、エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを自動的に遮断する、ステップとを含み、
前記電子機器ラックは、外部エアの流入及び流出をそれぞれ可能にする、エア取入れ口側面及びエア放出口側面を含み、
前記冷却するステップは、
前記電子機器ラックに関連する少なくとも二つのモジュール式冷却ユニット(MCU)を用い(employing)、前記ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムに、システム冷却剤を並行して供給するステップと、
前記電子機器ラックに関連させて配置された前記エア/液体熱交換器を使って(utilizing)、前記電子機器ラックを流通するエアの少なくとも一部を冷却するステップと、
を含み、
前記少なくとも二つのMCUの各MCUは、液体/液体熱交換器と第一冷却剤ループと第二冷却剤ループとを含み、作動時に、各MCUの前記第一冷却剤ループは、供給源から冷やされた冷却剤を受取り、前記液体/液体熱交換器を通して少なくともその一部を伝達し、前記第二冷却剤ループは、冷やされたシステム冷却剤を、前記電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへの供給を容易にし、前記液体/液体熱交換器の中で、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムからの熱を前記第一冷却剤ループ中の前記冷やされた冷却剤中に放熱し、
前記エア/液体熱交換器は、前記少なくとも二つのMCUからシステム冷却剤を受取り、前記少なくとも二つのMCUにシステム冷却剤を排出するよう連結される、方法。 - 前記少なくとも二つのMCUのどのMCUが故障しているのかを自動的に判定し、前記少なくとも一つの残った作動可能なMCUを作動させ、前記電子機器ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムにシステム冷却剤を供給してその液体冷却を続けながら、前記故障しているMCUを自動的に作動停止させるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記ラックの前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムに、システム冷却剤を並行して供給するステップは、前記電子機器ラックに関連付けられたシステム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドを用いるステップをさらに含み、前記システム冷却剤供給マニホルド及びシステム冷却剤回収マニホルドは、前記少なくとも一つの発熱電子サブシステムへのシステム冷却剤の供給を容易にするため、各々前記少なくとも二つのモジュール式冷却ユニットに流体連通して連結され、加えて、前記電子機器ラックを流通するエアの少なくとも一部を冷却するステップは、前記システム冷却剤供給マニホルドから冷却剤供給ラインを介して前記エア/液体熱交換器にシステム冷却剤を供給するステップと、前記エア/液体熱交換器から冷却剤回収ラインを介して前記システム冷却剤回収マニホルドにシステム冷却剤を排出するステップとをさらに含み、前記冷却剤供給ライン又は冷却剤回収ラインの少なくとも一つは、それに関連付けられた少なくとも一つの遮断バルブを有し、前記少なくとも二つのMCUの一つのMCUの故障が検知されたのに応答して、前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れの前記自動的遮断を容易にする、請求項14に記載の方法。
- 前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを自動的に遮断するステップは、前記少なくとも二つのMCUの第一MCUの第二冷却剤ループ中の、前記液体/液体熱交換器と前記システム冷却剤供給マニホルドとの間で第一システム冷却剤温度をモニタするステップと、前記少なくとも二つのMCUの第二MCUの第二冷却剤ループ中の、前記液体/液体熱交換器と前記システム冷却剤供給マニホルドとの間で第二システム冷却剤の温度をモニタするステップとをさらに含み、前記第一システム冷却剤温度又は前記第二システム冷却剤温度が、規定された温度範囲から外れている場合、前記少なくとも二つのMCUの前記第一又は第二MCUは、それぞれに故障として識別されて自動的に遮断され、同時に前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れも遮断される、請求項16に記載の方法。
- 自動的に遮断するステップは、第一遮断バルブ又は第二遮断バルブの少なくとも一つを用いるステップを含み、前記第一遮断バルブは前記少なくとも二つのMCUの第一MCUに関連付けられていて、前記第二遮断バルブは前記少なくとも二つのMCUの第二MCUに関連付けられていて、前記自動的に遮断するステップは、前記第一MCUの故障が検知されたとき、前記第一遮断バルブを自動的に閉鎖、又は前記第二MCUの故障が検知されたとき、前記第二遮断バルブを自動的に閉鎖するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第一MCU及び前記第二MCUの両方が故障したとき、冷却作用の作動停止を表すアラーム信号を発信するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れを自動的に遮断するステップは、前記エア/液体熱交換器を通るシステム冷却剤の流れの遮断の後t時間待って、しかる後、前記少なくとも二つのMCUの少なくとも一つの第二冷却剤ループ中のシステム冷却剤温度を感知し、前記感知されたシステム冷却剤温度が規定された温度範囲内にあるかどうかを判定し、範囲内にない場合、前記感知されたシステム冷却剤温度を包含する前記少なくとも一つの第二冷却剤ループを含む、前記少なくとも一つのMCUを作動停止させるための信号伝達をするステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
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