JP5244058B2 - モジュラーデータセンタ及びそのエアの混合を制限するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、モジュラーデータセンタ及びそのエアの混合を制限するためのシステムに関する。

通信及び情報技術機器は、ラックに取り付けられると共に囲い内に収納されるように設計されている。機器ラック及び囲いは、機器ルーム及び大きなデータセンタと同様、小さな電気配線室内においても、たとえば、サーバー、ＣＰＵ、インターネット構築機器及び記憶装置のような通信情報機器を収納しかつ配設するために用いられている。機器ラックは開放状態で使用することも、囲い内に収納された状態で使用することもできる。標準的なラックは、一般に、サーバー及びＣＰＵのような複数の機器ユニットを、ラック内に取り付け、かつ、垂直方向に積み重ねることができるように、前側取付式レールを備えている。ラックの標準的な機器収納容量は、前記取付レールの高さに関係している。ラック高さは、１．７５インチを基準単位（１ユニット”Ｕ”）として規定されており、「”Ｕ”ユニット」又は「”Ｕ”高さ容量のラック」のようにラックの機器収納容量が表現されている。ラックの一般的なＵ高さは、４２Ｕ（ユニット）である。標準ラック内には、異なる製造元による構成部品を収納する場合と同様に、様々な種類の構成部品を、高密度に、または低密度に配設することができる。

ラックに取り付けられている通信及び情報技術機器は、電力を消費すると共に発熱する。ラックに取り付けられている機器から発生する熱は、機器の構成部品の性能、信頼性及び耐用期間に悪い影響を与える。特に、囲い内に収納されると共にラックに取り付けられている機器は、作動中、囲いよって閉ざされた空間内で発生する高熱及びホットスポットによる影響が大きい。ラックから発生する熱量は、ラック内の機器の作動中の使用電力量に左右される。ラックの熱出力は、ラックに取り付けられている機器の構成部品の数量及び種類によって、１Ｕユニットのラック容量当たり数ワットから１Ｕユニットのラック容量当たり２５０ワットまで様々である。通信及び情報技術機器のユーザーは、ラックに取り付けられている構成部品の必要性が変化し、新たな必要性が生じた時に、構成部品を、追加し、取り除き、そして再配置しなければならない。そのとき、ラック又は囲いから発生する可能性のある熱量は、数十ワットから概ね１０，０００ワットまで、著しい範囲で変化する。

ラックに取り付けられている機器は、一般に、ラック又は囲いの前面側又はエア入口側からエアを導入し、機器の構成部品の周囲を通過させ、その後、ラック又は囲いの後面側又はエア出口側からエアを排出することにより、冷却される。それらの機器を十分に冷却するために必要とされるエア流量は、ラックに取り付けられた機器の数量及び種類並びにラック及び囲いの形状により、著しく変化する。

機器ルーム及びデータセンタは、一般に、空調システム又は冷却システムを備えており、ラックに取り付けられた機器及び囲いにエアを供給し、循環させるようになっている。空調システム又は冷却システムの多くは、特許文献１に記載されているように、機器ルーム又はデータセンタを高床式構造とすることにより、システムの空調機能及び冷却機能を促進させている。これらのシステムは、機器ルームの高床の下側に配置された冷却通路から冷却エアを供給するために、開口したフロアタイル及びフロア格子又は通気孔を用いている。開口したフロアタイル及びフロア格子又は通気孔は、一般的に、ラックに取り付けられると共に囲いに収納されている機器の前に配置されると共に、隣り合わせに配置されたラック及び囲いの列に沿って配置されている。

米国特許出願公開Ｎｏ．Ｕ．Ｓ．２００１／００２９１６３Ａ１公報

高床式構造を用いている冷却システム及び冷却方法では、一般に、ラックに取り付けられている機器を十分に冷却することはできない。特に、温度の高い排出エア出力を有する５，０００ワットから１０，０００ワットの高出力の機器を取り付けているラックでは、前述のシステム及び方法を実施するためには、特別な難題を解決しなければならない。高床式構造は、一般に、約１２インチ×１２インチ四方の換気エリアを有する開口したフロアタイル及びフロア格子又は通気孔を備えると共に、流量が約２００ｃｆｍ〜約５００ｃｆｍの冷却エアを供給するように造られている。１０，０００ワットに達する電力を要し、流量１，８００ｃｆｍの適切な冷却エアの流れが必要な高出力機器を収納したラックでは、約３．５から約５個の開口したフロアタイル、格子又は通気口を、ラックの周辺に配置することにより、必要冷却量に十分に対応する量の冷却エアを供給しなければならない。そのような床形状を、ラック及び囲いが詰め込まれた機器ルーム内に造ることは困難であり、ラック及び囲いが隣り合わせに列状に配置されている場合に実施することは不可能である。従って、高床式構造を組み込んでいる空調システム及び方法は、一般的に、複数の開口したフロアタイル、格子又は通気口を配置するのに十分なフロアスペースを確保するために、ラック及び囲いを相互に一定間隔をおいて配置している場合のみに適用することができる。標準的なラックを一定の間隔で配置するためには、ラックは、達成可能な機器配置密度の限界内で配置される。高床を用いない場合には、１つ又は複数の中央空調システムから供給される冷却エアは、複数のラックの列を有する部屋を横切ることになるが、前記ラックの列によりエアの流れが妨げられ、冷却エアの循環が良好に行えないと言う課題が生じる。

機器ルーム及びデータセンタは、各種ラック及び囲いを、新しい物に取り換えたり、配置換えしたりする際に、それらラック及び囲いに適用できるようにする必要性からしばしば改装される。このような状況において、高床式冷却システム及び方法では対応が困難であり、通常、配列換え、配置換え及び／又は新しく設置する機器ラックを設置するためには、非常に高コストで高床式冷却システムを再構築又は改造しなければならない。高床式構造では、機器ラックを配設すると共に機器の新しい又は変化した必要性に適合するように機器ルーム及びデータセンタを再構築する場合に、それらの作業をユーザーが容易に且つ廉価に行うことは不可能である。

加えて、高床式構造を必要とする冷却システム及び方法は、機器ルーム内の各種異なったラック及び囲いの間、特に、同じ列に配置されたラック及び囲いの間の広範囲の電力消費の変化に対応するような物理的な対応性及び軽便性に欠けている。高床式エア通路、開口したフロアタイル、格子又は通気口を利用している冷却システム及び方法では、相当大きな電力を消費すると共に、高熱エアの排気出力を有している高出力ラックに対して、簡単かつ廉価に冷却エアを変化させ、前記高出力ラックに集中させることはできない。さらに、新しく取り付けられた機器は、取り換え前は既存の機器よりも高い電力を使うかも知れず、作動中の機器ルーム内において熱的に問題なエリアを作り出すことにもなる。

さらに、現存の空調システムにおける特別の課題は、ラックから室内空調機の戻り側へ排気エアが適切に循環されないことにより、室内のホットスポットが拡張することである。これにより、ラック内に、望まざる暖かいエアが流れ込むことになる。

エアの循環の問題に対処する試みとして、約５８度Ｆの非常に冷たいエアを供給すると共に、約７８度Ｆの通常の温度を有する戻りエアを受け入れるように多くの室内空調機が設計されている。上記のように約５８度Ｆの出力エアを有する空調機の問題の一つは、データセンタ内の湿気を増加させるために、しばしば加湿システムが必要になることである。そのような加湿システムを据え付けて作動させると、高いコストがかかる。

したがって、ラックに取り付けられた通信及び情報技術機器を冷却するためのシステム及び方法として、高床を有しているデータセンタ又は高床を有していないデータセンタに拘わらず、機器冷却の必要条件に効率的及び経済的に適したものであることが望まれる。

高価にならず、そして特別に高出力のラック及び又は囲いのグループにも対応でき、また、機器ルーム又はデータセンタ内に部分的に高熱箇所が生じるのを防ぐことが望まれる。

本発明の第１の態様は、基準寸法化されたモジュラーデータセンタに関するものである。該モジュラーデータセンタは、前面と後面を含む複数のラックであって、第１列と第２列に配列されると共に、前記第１列のラックの後面が前記第２列のラックの後面に面し、前記ラックの前面を通してエアを受け入れると共に前記ラックの後面を通してエアを放出する、複数のラックと、前記第１列及び前記第２列の一方に配置されると共に、前記第１列及び第２列の他方に配置されたラックの一又は二以上の後面に対向する後面を有する冷却ユニットであって、該冷却ユニットの後面を通してエアを吸引すると共に前記冷却ユニットの前面を通して冷却後のエアを前記複数のラックの前記前面に供給する冷却ユニットと、前記複数のラックから排出されたエアを集めるホットルームを囲む囲いであって、前記第１列と前記第２列により前記囲いの一部を構成している囲いと、前記囲いの屋根に設けられ、前記囲い内のエアの温度が予め設定され限界温度を超えた時、又は前記囲い内のエア圧が予め設定された限界圧力を超えた時に、前記囲いから前記エアを排出するように構成されたファンと、を備えている。

本発明の第１の態様において、前記第１列の第１のラックと前記第２列の第１のラックとの間を連結すると共に、下端縁と上端縁とを有する第１の端部パネルと、前記第１列の第２のラックと前記第２列の第２のラックとの間を連結すると共に、下端縁と上端縁とを有する第２の端部パネルと、前記第１の端部パネルの上端縁と前記第２の端部パネルの上端縁との間を連結する屋根パネルと、を備えることができる。この場合、前記冷却ユニットは、前記排出されたエアを集めた囲いからエアを吸引し、そのエアを冷却し、冷却後のエアを冷却ユニットの前面の外側に供給することができる。また、前記第１の端部パネル及び前記第２の端部パネルのうちの少なくとも１つのパネルにドアを設けることができる。さらに、前記屋根パネルの少なくとも一部が半透明にすることができる。

本発明の第１の態様において、前記複数のラックのうちの少なくとも１つのラックは、他のラックのうちの少なくとも１つのラック内の機器に無停電電力を供給する無停電電力供給装置を内蔵することができる。この場合、前記第１列のラックは前記第２列のラックと略平行に配設されることができる。

本発明の第２の態様は、前面と後面とを含む複数のラックを含むモジュラーデータセンタ内のエアの混合を制限するためのシステムであって、前記複数のラックが、第１列と第２列に配列されると共に、前記第１列のラックの後面が前記第２列のラックの後面に面しているシステムにおいて、前記システムは、複数の前記ラックの前面にエアを供給するための冷却ユニットであって、前記第１列及び前記第２列の一方に配置されると共に、前記第１列及び第２列の他方のラックの一又は二以上の後面に対向する後面を有する冷却ユニットと、前記複数のラックの後面から放出されたエアを集めるホットルームを囲む囲いとを備えており、前記囲いは、前記第１列と第２列とで囲まれたホットルームにエアを収容すると共に、前記第１列のラックと前記第２列のラックとが一定の間隔で隔てるように両列の前記ラックに結合された屋根パネルを含み、前記屋根パネルは、前記囲い内のエアの温度が予め設定され限界温度を超えた時、又は前記囲い内のエア圧が予め設定された限界圧力を超えた時に、前記囲いから前記エアを排出するように構成されたファンを、有している。

上記本発明の第２の態様において、前記囲いは、さらに、第１列の第１のラックと第２列の第１のラックとの間に結合された第１の端部パネルと、第１列の最後のラックと第２列の最後のラックとの間に結合された第２の端部パネルと、を備えることができる。
ている。この場合、第１の端部パネルと第２の端部パネルの少なくとも一方は、ドアを含むことができる。

また、本発明の第２の態様において、前記屋根パネルの少なくとも一部は、第１の端部パネルと第２の端部パネルの少なくとも一方は、半透明とすることができる。また、前記複数のラックのうちの少なくとも１つのラックは、他のラックのうちの少なくとも１つのラック内の機器に無停電電力を供給する無停電電力供給装置を内蔵することができる。さらに、前記囲いに集められたエアは、冷却ユニットが前記複数のラックの前面に供給するための供給エアを構成することができる。

本発明の第２の態様によると、データセンタ内で排気エアと冷たい空気とが混合することを少なくすることができる。高出力ラック群の周りに生じるホットスポットを、ここで説明したような手段でモジュラーデータセンタ内に高出力ラックを配置することにより、減らすことができる。そして、特定の場所に冷却を集中させることにより、複数のモジュラーデータセンタ内に含まれる空調ユニットも含み、モジュラーデータセンタ内に収納されている空調ユニットを、より効率良く作動させると共に、より高い温度にても冷たいエアを効率良く作り出すことができ、それにより、システムを加湿する必要性を無くすこともできる。

本発明の一実施の形態であり、ラックに取り付けられている機器用のモジュラーデータセンタ冷却システムの斜視図である。 図１のシステムに類似した本発明の別のモジュラーデータシステムの平面図である。 本発明の一実施形態において、モジュラーデータセンタに設置された冷却機器の冷却方法を示すフロー図である。

［発明の実施の形態］
本発明の実施の形態は、ラックに取り付けられている電子機器を冷却するための冷却システムを有するデータセンタ施設を提供する。本発明の実施の形態は、ラックに取り付けられている機器用のモジュラーデータセンタを提供するものであって、ラックに取り付けられている機器のための電力の分配、冷却及び構造上の支持を提供する。電力分配ユニット及びその冷却は、電気的又は機械的な不具合によって作動が停止するのを防止するための追加機能を有するシステムを備えた実施の形態に備えられる。当業者によって理解できるように、電気機器以外の機器を収容する施設にも、本発明は適用できる。

本発明の実施の形態に用いられるラックに取り付けられている機器の電力分配を行うシステムは、米国特許出願ＮＮｏ．１０／０３８，１０６「調節可能かつ大きさ変更可能なラックパワーシステム及び方法」に記載されており、その内容を参照することにより、この明細書に組み込まれる。

図１は、モジュラーデータセンタ１０の斜視図を示している。モジュラーデータセンタ１０は、電力分配ユニット１４，電力保護ユニット１２，フロアに取り付けられた冷却ユニット１６，機器ラック１８及びホットルーム２２を有している。このモジュラーデータセンタ１０は、また、ドア５２，窓５４，屋根（屋根パネル）５６、冷却水供給戻し装置６０及び電圧供給装置５８を有している。冷却水供給戻し装置６０は、仮に、冷却ユニット１６が、冷却された液体の直接膨張変化により熱交換する構造の場合には、凝縮水が用いられ、仮に、冷却ユニット１６が、０度Ｃ近くまで冷却された水の温度変化を利用して熱交換する場合には、０度Ｃ近くまで冷却された水が用いられ、また、冷却ユニット１６が、冷却されたエアの直接膨張変化により熱交換する構造の場合には、冷媒が供給されると共に戻される。データセンタ１０は、電力分配ユニット１４と、電力保護ユニット１２と、フロアに取り付けられた冷却ユニット１６と、機器ラック１８とから構成されると共に、各ユニットが２つの列３２及び列３４を構成するように相互に隣接配置されているモジュラーユニットである。列３２と列３４は略平行に配置されている。電力分配ユニット１４と電力保護ユニット１２とは、相互に直接隣り合うように配置すると共に、一方の列の端に配置されている。フロアに取り付けられた冷却ユニット１６は、電力分配ユニット１４に隣接した位置に配置されている。データセンタ１０内に少なくとも一つの追加の列を形成する残りのラックは、機器ラック１８である。ホットルーム２２は、モジュラーデータセンタ１０内で二つの境界壁を構成する列３２と列３４との間に形成されている。

電力分配ユニット１４は、通常は、変圧器を備えると共に、モジュラーデータセンタ１０内の各ラックにそれぞれ電力分配するために、回路ブレーカーのような電力分配回路を備えている。電力分配ユニット１４は、ラック１８に豊富な電力を分配すると共に、総電流量を監視することができる。無停電電力供給装置により、電力分配ユニット１４に無停電電力を供給するようにすることができる。好ましくは、電力分配ユニット１４は、Ｎ＋１の豊富な（余剰の）電力を有する４０ｋＷの無停電電力供給装置を内蔵することができるが、Ｎ＋１の豊富な電力を有する別の新たなモジュールの電力供給装置を追加することも可能である。１つの実施の形態において、電圧供給装置５８は、電力分配ユニット１４に結合された２４０ボルトの電圧供給装置であり、屋根パネル５６を通過して電力分配ユニット１４に入っている。別の例として、入力電力を、高床の下側を通すように、ラックの下側から取り入れる構成とすることも、ラックの後面から取り入れる構成とすることも可能である。

電力保護ユニット１２は、機器ラック１８内に集約的に収納されている情報技術機器を保護することができる。電力保護ユニット１２は、それぞれ独自の電力モジュール及びバッテリモジュールを有することができ、それらのモジュールは、負荷を変更した時に対応できるように、追加したり、取り除いたりすることができる。たとえば、電力保護ユニット１２として、ロードアイランド、ウエストキングストンのアメリカン パワー コンバーション コーポレーション（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で製造されているシンメトラ ＰＸ（Ｓｙｍｍｅｔｒａ ＰＸ、登録商標）「三段階の入力と三段階の出力を有する無停電電力供給装置」を利用することができる。また、電力保護ユニット１２として、米国特許Ｎｏ．５，９８２，６５２、「無停電電力供給方法及び電力供給装置」に記載されている無停電電力供給装置の１つを利用することもできる。

フロアに取り付けられた冷却ユニット１６は、０度Ｃ近くまで冷却された冷却水を用いることにより、熱を取り除くことができ、前記冷却水は供給ライン６０を通して取り入れられる。別の例として、冷却ユニット１６は、直接膨張式冷媒基礎ユニットを使用し、ＤＸガス圧縮冷却を使用することより、熱を除去する構成とすることもできる。冷却ユニット１６は、また、同一フレーム内に、第１の冷却水コイルと第２の直接膨張コイルとを有する構成とすることもできる。冷却ユニットは、エア、水又はグリコールを使用する構成とすることもできる。冷却されたエアは、ユニットの下端部又はユニットの上端部を通して放出される。本発明の１つの実施の形態としては、冷却エアを、冷却ユニット１６の前面の外側に放出し、それにより、ラックの後面からラックの前面の外に前記エアが流れるように構成することもできる。冷却ユニット１６は、モジュールとして、１個、２個又は３個備えることが可能であるが、図１に示す実施の形態では、３個の冷却ユニット（３モジュール）１６が使用されている。

図１の実施の形態において、各列３２，３４は、それぞれ６個のラックから構成されているが、本発明の実施の形態においては、ラックの数量及びラック内の機器の種類は、適宜変更することができる。本発明の１つの実施の形態において、ラック１８は、変更された標準の１９インチのラックであり、このラック１８も、ロードアイランド、ウエストキングストンのアメリカン パワー コンバーション コーポレーション（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で製造されているシンメトラ ＰＸ（Ｓｙｍｍｅｔｒａ ＰＸ、登録商標）で製造されており、商標名が「ＮＥＴＳＨＥＬＴＥＲ ＶＸ Ｅnclosure」である。

電力分配ユニット１４、電力保護ユニット１２，フロアに取り付けられた冷却ユニット１６及び機器ラック１８の各後面は、モジュラーデータセンタ１０の内側、又はホットルーム２２に面している。必然的に、列３２のラックの後面は、列３４のラックの後面に対面している。１つの実施の形態において、機器ラック１８の後面のドアは取り外されており、それにより各ラック１８はホットルーム２２内に開放された状態となっている。図示された実施の形態において、モジュラーデータセンタ１０は、７個の機器ラック１８を備えている。別の実施の形態として、６個の機器ラック１８で列を完成させているが、７個以上のラック１８によってデータセンタ１０内に複数のラックの列を構成させることもできると共に、それらラックを、互いに隣接し合うようにあるいはデータセンタ１０内の他の囲い、たとえば、電力分配ユニット１４、電力保護ユニット１２又はフロアに取り付けられた冷却ユニット１６と相互に隣接し合うように配置することもできる。

ラックの列の端に位置するドア５２は、着脱可能なフレーム５５にヒンジ５３により取り付けられている。着脱可能なフレーム５５は、電力保護ユニット１２の後側に配置されている。着脱可能なフレーム５５は、データセンタ１０内のラックの列の端に位置するユニットによって、電力保護ユニット１２，電力分配ユニット１４又は機器ラック１８のいずれかの後側に配置することも可能である。着脱自在なフレーム５５は、電力保護ユニット１２の交換の際に、もし必要ならば、速やかにドア５２を取り外すことができるようになっている。ホットルーム２２は、ドア５２を介して出入り可能であり、また、観察窓５４から内部を観察することもできる。好ましくは、ドア５２は、ホットルーム２２のいずれかの端部に設置される。ドア５２は、通常、２×３６インチの絶縁された観察窓５４を有する施錠可能な絶縁性の鋼製ドアである。

水又は冷媒の供給戻り装置６０は、屋根５６内に挿通された供給管を介してホットルーム２２内に入るように構成されるが、ラックの屋根から直接ラック内に入るように構成することもできる。また、別の例として、水又は冷媒の供給戻り装置６０と電圧供給装置５８は、モジュラーデータセンタ１０が設置されている高床を通してホットルーム内に入るように構成することもできる。さらに別の例として、ラックの側面のように、ホットルームの外側の別の位置からラック内に入るように構成することもできる。

屋根パネル５６は、好ましくは、鋼製の支持部材６２により支持された半透明のプレキシガラス製の屋根パネルとすることができ、前記鋼製の支持部材６２は、データセンタ１０の長さ７２方向に間隔をおいて配置されている。屋根パネル５６は、ラックの列の間に形成されたホットルーム２２の上端を覆うように広がっている。屋根パネル５６は、必要な時に、ラック１８又は電力保護ユニットの取り外しができるように、簡単に取り外すことができるようになっている。

屋根パネル５６は、ホットルーム２２内の空間に光を取り入れることができるように、半透明のプレキシガラスでできている。プレキシガラス製の屋根パネル５６は、実質的に気密性を有していることが好ましい。ホットルーム２２は、ラック１８の後面によって形成された壁とホットルーム２２の各端部に取り付けられたドア５２からなる壁により、完全に囲まれている。別の例として、ドア５２を有しないパネルにより、ホットルームを囲む壁を形成することもできる。ホットルーム２２は、屋根パネル５６を所定位置に設置することにより、実質的に気密状態の通路となっている。このように、モジュラーデータセンタ１０は、各ラック１８、電力保護ユニット１２及び冷却ユニット１６の各前面によって外周の輪郭が定義され、かつ、内側にホットルーム２２を有する囲まれたコンピュータ施設として構成されている。ドア５２によって形成されたホットルーム２２の外側壁は、モジュラーデータセンタ１０の外側壁の２つの部分を構成している。

［別の実施の形態］
図２は、本発明の１つの実施の形態によるモジュラーデータセンタ１０の平面図である。図２のモジュラーデータセンタ１０は図１の構造と類似しているが、図１の構造が６個のラックによりそれぞれ列を構成しているのに対し、図２の構造では、列３２と列３４に、それぞれ５個のラックを配設している。図１と同様な部材には同じ符号を付してある。図２のモジュラーデータセンタ１０は、電力分配ユニット１４と、電力保護ユニット１２と、フロアに取り付けられた冷却ユニット１６と、機器ラック１８と、ホットルーム２２を備えている。電力保護ユニット１２は、電力分配ユニット１４の一方側に直接隣接配置されており、一方、フロアに取り付けられた冷却ユニット１６は、電力分配ユニット１４の他方側に位置している。モジュラーデータセンタ１０の周囲には、サービスクリアランス空間２０が設けられている。図２には、６個の機器ラック１８と２個のモジュールを有する１セットの冷却ユニット１６が配置されている本発明の１つの実施の形態が示されている。

モジュラーデータセンタ１０の面積は、ラックの列を構成するラックの数量によって決定される。たとえば、図２の構造では、６個の機器ラック１８を有しており、矢印２８で示すデータセンタ１０の幅は１２０インチであり、矢印２９で示すデータセンタ１０の長さも１２０インチであり、矢印２４で示すホットルームの幅が３６インチである。データセンタ１０の幅２４を３６インチとしている場合、サービスクリアランス２０の幅も３６インチとすることが好ましい。サービスクリアランス２０を設置することに伴い、データセンタ１０の床の表面積は、１９２インチの長さ３０と、１９２インチの幅３０とにより決定される。別の例として、図１の構造において、７個の機器ラック１８を有するデータセンタ１０の幅７０を１２０インチとし、長さ７２を１４４インチとし、データセンタ１０のホットルームの幅を３６インチとすることができる。サービスクリアランス２０を設置することに伴い、データセンタ１０の床の表面積は、１９２インチ×２１６インチとなる。前記モジュラーデータセンタ１０の表面積は、単に例示しているだけであり、データセンタを設計するために用いられるラックの寸法や種類によって、各種変化するものである。

モジュラーデータセンタ１０は、０度Ｃ近くまで冷却された水、凝縮水又は冷媒が冷却水供給戻し装置６０のパイプを介して供給されると共に、電圧供給装置５８が作動しているときに、運転可能となる。データセンタは、多くの異なった種類の電力入力装置を含むことができるが、好ましくは、４０ｋＷの容量を有し、６個の機器ラック１８を備えたシステムのラック毎に、それぞれ６．７ｋＷの電力を供給できるようにするか、あるいは、７個の機器ラック１８を備えたシステムのラック毎に、それぞれ５．７ｋＷの電力を供給できるようにする。冷却水又は冷媒は、冷却水供給戻し装置６０のパイプを介して、フロアに取り付けられた冷却ユニット１６内に流入する。複数の冷却ユニット１６は、着脱が容易な可撓性ホースによって共通の冷却水供給戻し装置６０に接続されているので、該共通の供給装置６０により、１つ又は複数のユニットに対して同時に冷却水を供給することができる。

モジュラーデータセンタ１０では、以下のように、データセンタ内の機器を冷却することができる。データセンタの外周側ルームから又は該ルーム外部からのエアは、ラック１８内の機器を冷却するために、ラック１８の前面を通過し、浄化される。エアは、ラック１８の前面を通ってラック１８内に流入し、ラック１８の後面の外側へ排出される。エアは、機器ラック１８を通過するので、エアの温度は上昇する。ラック１８内でそれぞれ暖められたエアは、ホットルーム２２内に排出される。ホットルーム２２は、暖められたエアを収納すると共にその暖められたエアがホットルーム２２の外側のエアと混ざり合うのを防いでいる。暖められたエアはホットルーム２２から直接冷却ユニット１６に取り入れられる。冷却ユニット１６は、前記エアの温度を低下させるように作動し、冷却されたエアは、その後、データセンタ１０の外周側ルーム（空間）内に戻される。該エアは、略冷却された温度で再利用される。たとえば、冷却ユニット１６は、通常、ホットルーム２２から９５度Ｆのエアを取り入れ、約７２度Ｆまで前記エアを冷却し、その後、データセンタ１０の外周側ルーム（空間）内に冷却されたエアを放出する。フロアに取り付けられた冷却ユニット１６は、潜熱を奪うことのない高い容量を有していることにより、実質的には、より高い供給及び戻し温度で作動する。

図３において、図１及び図２も共に参照して、データセンタ１０は、独立した電力及び冷却液（水）供給装置を有する施設を使用して、囲まれたラック内に保管された機器を冷却する方法を達成するように形成されている。方法１００は、図示されたような各種ステージを含んでいるが、図示された各ステージに関連するステージを追加したり、削除したり、あるいは移動することにより、別の方法を実施することも可能である。

図３に示す方法は、電力分配ユニットから複数の機器ラック１８に電力が供給されるステージ１０２を含んでいる。前記機器ラック１８は、システムの作動停止を避ける安定した電力供給を必要とする各種電子機器を収納することができる。電圧供給装置５８は、電力分配ユニット１４に接続され、電力保護ユニット１２は、豊富な電力供給を確実にするために、電力分配ユニット１４に隣接配置されている。

ステージ１０４において、ラック１８は外周側ルームからラックの前面を介して冷却エアを取り入れる。ラック１８内及び／又はラック内に収納された機器内には、たとえばエア分配ユニットを設けおくことができる。該エア分配ユニットは、前記外周側ルームのエアを取り入れると共に、そのエアを、ラック内に収納されている構成部材を冷却するために、ラック内の至る所に分配する。そのエアはラックを通過するので、エアの温度は上昇する。

ステージ１０６において、ラックは、温度が上昇した前記エアをホットルーム２２内に排出する。そのエアは、ラック１８の後面の外側に排出される。上述したように、１つの実施の形態において、ラック１８は後側のドアを有していない。他の実施の形態においては、ラックの後側にドアを設けることができ、その場合は、ドアに設けられた通気口を介してホットルーム内に前記暖められたエアを排出する。エアは温度が上昇した状態でホットルーム内に保持され、それにより、外周側ルームのエアに暖かいエアが混ざるのを防止することができる。本発明の１つの実施の形態においては、モジュラーデータセンタは、ホットルーム内のエア圧を、ホットルーム外のエア圧と略同じエア圧に維持されるように設計することができる。これにより、ホットルーム内に冷却エアを流入させることなく、ドアの一つを開けることが可能となる。そのような実施の形態においては、冷却ユニットは１６０ｃｆｍ／ｋＷを供給できる。

ステージ１０８において、冷却ユニットはホットルーム２２から暖かい空気を取り入れる。冷却ユニットは、冷水供給装置６０からの冷水により、ホットルームからのエアを冷却する。ステージ１１０において、冷却されたエアは冷却ユニットから外周側ルーム内に放出され、冷却サイクルを完成させる。外周側ルームのエアは、その後、再び、ラック１８内に取り入れられ、そして循環が続けられる。

従属する請求項の範囲及び精神には、その他の実施の形態が含まれる。たとえば、エアを機器ラック１８内に強制的に押し込むようにすることもできる。ラック内を通過するエアは、暖かいエアを含む範囲で、その温度を変化させることができる。データセンタ１０は、エア以外のガスを分配する構造とすることもできる。また、冷媒又は他の冷却液として、冷却水以外のものを使用することも可能である。さらに、適切な電力を安定してラックに供給できる電力供給装置と同様に、エアの温度及び流量を監視するために、データセンタ１０にコントローラを接続することができる。データセンタとして、独立したデータセンタを創設する単一の冷却ユニット１６を有する単一の機器ラック１８を含む構造とすることができ、それより、電力は、単一のデータセンタ又は複数の単一ラックデータセンタに同時に分配される。

本発明の１つの実施の形態として、１つ又は複数の冷却ユニットをモジュラーデータセンタの中央に配置して、各ラックから冷却ユニット内への熱いエアの取り入れを均一化させることもできる。他の実施の形態として、冷却ユニットを、他の場所に配置することも可能であり、そして、１つに実施の形態として、１つ又は複数の冷却ユニットを、モジュラーデータセンタ内で最も発熱する１つ又は複数のラックに可及的に近付けて配置することも可能である。

さらに、本発明において、ホットルームを覆う屋根は、モジュラーデータセンタ内の空調ユニットに不具合が生じた時、及び／又はホットルーム内のエアの温度が予め設定され限界温度を超えた時、又はホットルーム内のエア圧が予め設定された限界圧力を超えた時に、ホットルームからエアを排出するように制御されるファンを備えることができる。

前述の本発明の実施の形態において、モジュラーデータセンタ内のラックは、２列に配置された構造として説明している。しかし、別の実施の形態において、ラックは、他の幾何学的な配列とすることも可能である。さらに、モジュラーデータセンタの両端部に、一方又は両側の端部パネルに加えて、あるいはそれらは端部パネルの代わりに、一つ又は複数のラックを配置することもできる。

本発明の実施の形態によると、一つ又は複数の以下の利点を有する。データセンタ内で排気エアと冷たい空気とが混合することを少なくすることができる。高出力ラック群の周りに生じるホットスポットを、ここで説明したような手段でモジュラーデータセンタ内に高出力ラックを配置することにより、減らすことができる。そして、特定の場所に冷却を集中させることにより、複数のモジュラーデータセンタ内に含まれる空調ユニットも含み、モジュラーデータセンタ内に収納されている空調ユニットを、より効率良く作動させると共に、より高い温度にても冷たいエアを効率良く作り出すことができ、それにより、システムを加湿する必要性を無くすこともできる。図で説明した少なくとも１つの本発明の実施の形態は、当業者によって、各種変形例、別の例及び改良例が考えられる。そのような変形例、別の例及び改良例は、本発明の範囲及び精神に含まれる。したがって、前述の各実施の形態の説明は、例示的な説明であり、それらの構造に本発明が限定されることはない。本発明の制限は、特許請求の範囲に記載した請求項及びその関連事項内のみで定義される。

１０ モジュラーデータセンタ
１２ 電力保護ユニット
１４ 電力分配ユニット
１６ 冷却ユニット
１８ 機器ラック
２２ ホットルーム
３２、３４ 列
５２ ドア
５５ フレーム
５６ 屋根（屋根パネル）
５８ 電圧供給装置
６０ 冷却水供給戻し装置
７２ データセンタの長さ
１０８，１１０ ステージ

Claims (13)

1. 前面と後面を含む複数のラックであって、第１列と第２列に配列されると共に、前記第１列のラックの後面が前記第２列のラックの後面に面し、前記ラックの前面を通してエアを受け入れると共に前記ラックの後面を通してエアを放出する、複数のラックと、
   前記第１列及び前記第２列の一方に配置されると共に、前記第１列及び第２列の他方に配置されたラックの一又は二以上の後面に対向する後面を有する冷却ユニットであって、該冷却ユニットの後面を通してエアを吸引すると共に前記冷却ユニットの前面を通して冷却後のエアを前記複数のラックの前記前面に供給する冷却ユニットと、
   前記複数のラックから排出されたエアを集めるホットルームを囲む囲いであって、前記第１列と前記第２列により前記囲いの一部を構成している囲いと、
   前記囲いの屋根に設けられ、前記囲い内のエアの温度が予め設定され限界温度を超えた時、又は前記囲い内のエア圧が予め設定された限界圧力を超えた時に、前記囲いから前記エアを排出するように構成されたファンと、
   を備えているモジュラーデータセンタ。
2. 請求項１に記載のモジュラーデータセンタにおいて、
   前記第１列の第１のラックと前記第２列の第１のラックとの間を連結すると共に、下端縁と上端縁とを含む第１の端部パネルと、
   前記第１列の第２のラックと前記第２列の第２のラックとの間を連結すると共に、下端縁と上端縁とを含む第２の端部パネルと、を備えており、
   前記屋根は、前記第１の端部パネルの上端縁と前記第２の端部パネルの上端縁との間を連結する屋根パネルを有している、モジュラーデータセンタ。
3. 請求項２に記載のモジュラーデータセンタにおいて、
   前記冷却ユニットは、前記排出されたエアを集めた囲いからエアを吸引し、そのエアを冷却し、冷却後のエアを前記冷却ユニットの前面の外側に供給するモジュラーデータセンタ。
4. 請求項２に記載のモジュラーデータセンタにおいて、
   前記第１の端部パネル及び前記第２の端部パネルのうちの少なくとも１つのパネルにドアを設けているモジュラーデータセンタ。
5. 請求項２に記載のモジュラーデータセンタにおいて、
   前記屋根パネルの少なくとも一部が半透明になっているモジュラーデータセンタ。
6. 請求項１に記載のモジュラーデータセンタにおいて、
   前記複数のラックのうちの少なくとも１つのラックは、他のラックのうちの少なくとも１つのラック内の機器に無停電電力を供給する無停電電力供給装置を内蔵しているモジュラーデータセンタ。
7. 前記第１列のラックは前記第２列のラックと略平行に配設されている請求項６記載のモジュラーデータセンタ。
8. 前面と後面とを含む複数のラックを含むモジュラーデータセンタ内のエアの混合を制限するためのシステムであって、前記複数のラックが、第１列と第２列に配列されると共に、前記第１列のラックの後面が前記第２列のラックの後面に面しているシステムにおいて、
   前記システムは、複数の前記ラックの前面にエアを供給するための冷却ユニットであって、前記第１列及び前記第２列の一方に配置されると共に、前記第１列及び第２列の他方のラックの一又は二以上の後面に対向する後面を有する冷却ユニットと、
   前記複数のラックの後面から放出されたエアを集めるホットルームを囲む囲いとを備えており、
   前記囲いは、前記第１列と第２列とで囲まれたホットルームにエアを収容すると共に、前記第１列のラックと前記第２列のラックとが一定の間隔で隔てるように両列の前記ラックに結合された屋根パネルを含み、
   前記屋根パネルは、前記囲い内のエアの温度が予め設定され限界温度を超えた時、又は前記囲い内のエア圧が予め設定された限界圧力を超えた時に、前記囲いから前記エアを排出するように構成されたファンを、有している、システム。
9. 請求項８に記載のシステムにおいて、
   前記囲いは、さらに、前記第１列の第１のラックと前記第２列の第１のラックとの間に結合された第１の端部パネルと、前記第１列の最後のラックと前記第２列の最後のラックとの間に結合された第２の端部パネルと、を備えているシステム。
10. 請求項９に記載のシステムにおいて、
    前記第１の端部パネルと前記第２の端部パネルの少なくとも一方は、ドアを含んでいる、システム。
11. 請求項８に記載のシステムにおいて、
    前記屋根パネルの少なくとも一部は、半透明である、システム。
12. 請求項８に記載のシステムにおいて、
    前記複数のラックのうちの少なくとも１つのラックは、他のラックのうちの少なくとも１つのラック内の機器に無停電電力を供給する無停電電力供給装置を内蔵しているシステム。
13. 請求項８に記載のシステムにおいて、
    前記囲いに集められたエアは、前記冷却ユニットが前記複数のラックの前面に供給するための供給エアを構成しているシステム。

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