JP5535644B2 - 無停止冷却水のための氷蓄熱モジュラ - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明の態様は、一般にバックアップ冷却装置に関する。特に、本発明の態様はモジュラ、及び主冷却機が稼働していないとき、液体供給物を冷却することのできる、拡張性のあるバックアップ冷却貯蔵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１．関連技術の検討
複数のサーバ、及び複数のブレードサーバのような電子機器から発生する熱は、機器構成部品の性能、信頼性、及び耐用寿命に悪影響を及ぼすことがある。電子機器の処理をより早く、サイズをより小さく、より電力を消費するようになることで、これらの電子機器もまたより多く熱を発生するため、電子機器が確実に稼働するように、発生した熱を制御する温調節が一層重要となる。
【０００３】
温調節が重大である典型的な環境には、電子機器のラックを有するデータセンターを含む。電子機器のサイズが縮小するにつれて、各ラック内の電子機器の量、及びラック内の電子機器から発生する熱も増大する。さらに、処理能力への要求が増加するので、複数のデータセンターのサイズが大きくなった結果、現在、典型的なデータセンターは数百のラックを含むことができる。
【０００４】
電子機器に格納されるような代表的な業界標準ラックは、高さが約6乃至6.5フィート、幅が約24インチ、奥行きが約40インチである。こうしたラックは一般的に「19インチ」ラックと呼ばれ、電子工業協会のEIA-310-D規格により定義されている。
【０００５】
これらのラックに格納された電子機器の熱に関する問題点に対処するように、精密空調装置（CRAC）ユニットは、ラックを冷却、又はラックへ冷気の供給を補助するように複数のデータセンターの内に様々な形態で配置されてもよい。これらの精密空調装置（CRAC）ユニットは、一般にCRACユニットの片側一方向から温気を取り入れ、CRACユニットのもう一方側別方向から冷気を出す。ラックに格納された電子機器を冷やすように、1つ以上のファンを使って、複数のラックに冷気を向けてもよい。
【０００６】
特に複数の熱密度データセンター（heat-dense data centers）では、電子機器ラックに提供する冷気を発生するためのCRACユニットに冷却した液体を提供している。これらの液体ベース冷却装置では、主冷却機は、データセンターにあるCRACユニットに、冷却液体の流れを供給することができる。配管システムは、電子機器を冷却するように使用する冷却水を主冷却機からCRACユニットに供給するため、また再び冷却するように温められた液体をラックから主冷却機に戻すように、データセンターに配置することができる。例えばいくつかの形態において、液体は頭上の配管を通って、CRACユニットへ供給することができる。CRACユニットでは、液体は熱交換器によって空気を冷却するように使用され、その後、電子機器ラックにある電子機器を冷却するように供給される。
【０００７】
典型的な液体ベース冷却装置を請け合うような熱密度データセンターは、延長時間の冷却損失に耐えることができないため、もし主冷却機に電力を供給するのに失敗したら、そのような液体ベース冷却装置の主冷却機は、一般に、主冷却機に動力を供給することのできるバックアップ用発電機に接続される。そのようなバックアップ用電力供給機は、主冷却機が液体供給物を冷却するのに必要な電力を供給するように、比較的たくさんの電力を生産する必要があってもよい。
【０００８】
発明の概要
本発明の1つの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置が含まれている。いくつかの態様では、主冷却機が稼働しないとき、少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットは、冷却材を使用する液体供給物を冷却するように構成されており、また主冷却機が稼働するとき、少なくとも1つの冷却要素は、前記の少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットのための冷却材を発生するように構成されている。
【０００９】
いくつかの態様では、前記の液体供給物は少なくとも水を含む組成物、またはグリコールを含む組成物のうち1つを含んでいる。いくつかの態様では、前記の液体供給物の状態を監視（記録）するように構成されている、少なくとも1つのセンサーを含む。いくつかの態様では、少なくとも1つのセンサーは、前記の液体供給物の温度を監視（記録）するように構成されている、少なくとも1つの温度センサーを含んでいる。いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットが、前記の温度がしきい値よりも高いときに、前記の液体供給物を冷却するように構成されている。いくつかの態様では、前記のしきい値は、摂氏で約8.9度である。いくつかの態様では、少なくとも1つのセンサーが、前記の液体供給物の圧力を監視（記録）するように構成されている、少なくとも1つの圧力センサーを含む。いくつかの態様では、前記の圧力が、しきい値よりも小さいときに、前記の液体供給物を冷却するように、少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットが構成されている。
【００１０】
いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットが、冷却材を格納するように構成されている、少なくとも1つの冷却材貯蔵タンクを含む。いくつかの態様では、冷却材は、冷却材の第1の部分の量、及び冷却材の第2の部分の量を含み、第1の部分は、冷却材の液体部分になり、第2の部分は、冷却材の固体部分になる。いくつかの態様では、第1の部分は、水を含み、第2の部分は、氷を含む。いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却材貯蔵タンクは、多数の冷却材貯蔵タンクを含む。いくつかの態様では、各々の冷却材貯蔵タンクの少なくとも1つの冷却材貯蔵タンクは、冷却された液体供給物を有する冷却材を、約15分間から約30分間で、約10キロワットから約15キロワットで格納するように構成されている。
【００１１】
いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットは、少なくとも1の液体供給物の一部が、少なくとも1つの冷却材貯蔵タンクを通過するように指示するように構成されている少なくとも1つの液体転移部品を含んでいるため、熱が、少なくとも1つの液体供給物の一部と、冷却材の間で移動する。いくつかの態様では、液体転移部品は、少なくとも1つの銅管を含む。いくつかの態様では、少なくとも1つの銅管は、熱が少なくとも1つの液体供給物の一部と、冷却材の間で移動するよう構成されている複数の伝熱フィンを含む。いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却要素は、液体供給物の一部を冷却するための少なくとも1つの熱電気の冷凍機を稼働させること、及び液体供給物の一部が、少なくとも1つの液体転移部品が少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットを通過するよう指示させることによって、冷却材が発生、及び維持するように構成されている。いくつかの態様では、少なくとも1つの熱電気の冷凍機は、少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットにある水の氷結温度を下げ、液体供給物の一部を冷却するように構成されている。
【００１２】
いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却要素は、冷却材を発生、及び維持するように構成されているため、少なくともあらかじめかなりの冷却材を凍らせておくこと。いくつかの態様では、少なくとも1つの予定量は、約90%の冷却材を凍らせる予定比率を含む。いくつかの態様では、冷却貯蔵ユニットは、現在の冷却材を凍らせることを監視するように構成された冷却材監視部品を含む。いくつかの態様では、冷却材監視部品は、上方から冷却材に沈められ、冷却材監視部品は、冷却材にガス泡を放出するように形成されたエアレーション装置を含み、冷却材監視部品は、冷却材にガス泡を放出するために使用する圧力に基づいて現在の量を決定するように形成されている。
【００１３】
いくつかの態様で、バックアップ冷却装置はさらに、少なくとも1つの冷却要素、及び少なくとも1つの冷却貯蔵ユニットを格納する構成されている標準ラックケースを含む。いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置はさらに、第1、及び第2液体連結部品を経由して、液体供給物はバックアップ冷却貯蔵装置に供給され、また液体供給物はバックアップ冷却貯蔵装置から排出される。ここで云う第1、及び第2液体連結部品は、液体ベース冷却装置の標準液体連結部品である。いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置は、少なくとも1つの冷却量と他のバックアップ冷却貯蔵装置の冷却時間を計るように構成されている。
【００１４】
本発明の1つの態様は、冷却装置を含む。いくつかの態様は、液体供給物を冷却するように構成されている主冷却ユニット、及び少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットを含む。主冷却ユニットが稼働しているとき、冷却供給材に使用する冷却材を発生、及び維持するように構成され、また主冷却機が稼働していないときに、液体供給物に使用する冷却材を冷却するように構成されている。
【００１５】
いくつかの態様では、液体供給物は、水を含む組成物及びグリコールを含む組成物の少なくとも1つを含む。いくつかの態様では、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットが、液体供給物の温度がしきい値より低いとき、冷却材を生成及び維持するように構成され、一方液体供給物の温度がしきい値より高い場合、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットが液体供給物を冷却するように構成されている。いくつかの態様では、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットが、冷却材を格納するよう構成されている少なくとも1つの貯蔵タンクを含む。いくつかの態様では、冷却材は、冷却材の第1の部分の量と第2の部分の量を含み、第1の部分は冷却材の液体部分であり、第2の部分は冷却材の固体の部分である。いくつかの態様では、第1の部分は水を含み、第2の部分は氷を含む。
【００１６】
いくつかの態様では、主冷却機が稼働しているとき、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットは、少なくとも液体供給物の一部をさらに冷却し、冷却材を生成、及び維持するように構成された少なくとも1つの冷却機を含む。いくつかの態様では、少なくとも1つの冷凍機は、少なくとも1つの熱電気の冷凍機を含む。いくつかの態様では、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットは、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットを通って、少なくとも液体供給物の一部を制御するように構成されている少なくとも1つの液体制御部品を含む。よって、熱は、少なくとも液体供給物の一部と冷却材の間で伝導する。
【００１７】
いくつかの態様では、主冷却機、及びバックアップ冷却ユニットは、更に液体供給物が冷却装置に供給するように構成されている。いくつかの態様では、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットは、少なくとも1つの標準ラックに収納されている。いくつかの態様では、少なくとも1つの冷却ユニットの各バックアップ冷却ユニットは、冷却時間にわたり冷却出力が発生するように構成されている。いくつかの態様では、少なくとも1つのバックアップ冷却ユニットは、望ましい総冷却出力、及び望ましい総冷却時間に見合った氷貯蔵部品の望ましい台数を含む。
【００１８】
本発明の一つの態様では、緊急に冷却が必要となった場合の冷却を供給する方法を含む。いくつかの態様では、主冷却機が稼働しているときに、主冷却機からの液体供給物を使用して格納した冷却材を維持するステップを含む。また、主冷却機が稼働していないとき、格納した冷却材を使用して液体供給物を冷却するステップを含む。
【００１９】
いくつかの態様では、液体供給物は、水を含む組成物及びグリコールを含む組成物の少なくとも1つを含む。いくつかの態様では、少なくとも第1部分の冷却材が氷結することを含む、主冷却機が稼働しているとき、主冷却機からの液体供給物を使用して格納された冷却材を維持するステップは、少なくとも少量の冷却材の第1の部分を凍結するステップ、ついで冷却材を冷却し、第1の部分の凍結状態を維持するステップを含む。いくつかの態様では、凍った第1の部分は、氷を含み、そして氷っていない冷却材の第2の部分は水を含む。いくつかの態様では、主冷却機が稼働しているときに、主冷却機からその液体供給物を使用して収納された冷却材を維持するステップは、標準ラックに収納された、冷却材の格納ユニットの中の冷却材の量を維持するステップを含む。
【００２０】
いくつかの態様では、主冷却機が稼働しているときに、主冷却機からの液体供給物を使用して貯蔵された冷却材の量を維持するステップは、格納した冷却材の量の少なくとも1つの状態を監視するステップを含む。いくつかの態様では、格納した冷却材の少なくとも1つの状態を監視するステップが、格納した冷却材に入った少なくとも1つの泡を放出するように作用する圧力を監視するステップを含む。いくつかの態様では、主冷却機が稼働しているときに主冷却機からの液体供給物を使用して、貯蔵された冷却材の量を維持するステップを、液体供給物の一部を冷却するステップ、及び冷却材貯蔵ユニットを制御して、熱が冷却材の量と液体供給物の間を伝導するステップを含む。いくつかの態様では、主冷却機が稼働しているときに主冷却機から給液を使用して、貯蔵された冷却材の量を維持するステップは、液体供給物の一部を熱電気的に冷却するステップを含む。
【００２１】
いくつかの態様では、主冷却機が稼働していないときに貯蔵された冷却材の量を使用して液体供給物を冷却するステップは、冷却材貯蔵ユニットを通して液体供給物の一部を制御して冷却材と液体供給物との間で熱が伝導するステップを含む。いくつかの態様は、主冷却機が稼働しているかどうか決定するように液体供給物を監視するステップを含む。いくつかの態様では、冷凍機が稼働するかどうかを決定するように液体供給物を監視するステップは、液体供給物の温度、及び液体供給物の圧力の少なくとも1つを監視するステップを含む。いくつかの態様は、さらに少なくとも1つの冷却機器の一部に液体を供給するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
添付の図面は一定の縮尺を意図して描かれてはいない。図面中では、図面中に描かれたそれぞれの同一或いはほぼ同一の構成要素は、類似番号で示した。明確性のため、全ての図面において全ての構成要素に対して参照番号を付加しているわけではない。図面は次の通り。
【図１】図１は、本発明の態様の冷却ユニットの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の態様に関連する冷却装置の一部の回路図である。
【図３】図３は、本発明のいくつかの態様で使用できる氷結モニターの回路図である。
【図４】図４は、本発明の態様に関連するバックアップ冷却貯蔵装置の図である。
【図５】図５A、及び図５Bは、本発明の態様に関連する２つの代替冷却装置の図である。
【図６】図６は、本発明の態様に関連する、バックアップ冷却貯蔵装置により実行することができる処理の回路図である。
【図７】図７は、本発明の態様に関連するバックアップ冷却貯蔵装置の氷結モードによる液体の流れの図である。
【図８】図８は、本発明の態様に関連するバックアップ冷却貯蔵装置の監視モードによる液体の流れの図である。
【図９】図９は、本発明の態様に関連するバックアップ冷却貯蔵装置の緊急モードによる液体の流れの図である。
【００２３】
発明の詳細な説明
本発明は、本明細書において以下の記載で説明し、又は図面で示した構成の細部や構成要素の配置に限定されるものではない。本発明はそれ以外の態様形態も可能であり、様々な様態で態様又は実行できる。また、本明細書で使用する語句及び用語は説明のためであり、限定的に考慮されるべきではない。「含む」、「包含する」、「備える」、「収容する」、「伴う」、及び本明細書でのそれらの変形は、それらの目的語となる部材とその等価物や付加的部材も含むことを意図している。
【００２４】
本発明の1つの態様に関連して、従来の液体ベース冷却装置は、主液体冷凍機の停止に対して、緊急保護が十分ではないと認識されている。上記したように、従来の液体ベース冷却装置では、主液体冷凍機の誤作動の保護機能は、主液体冷凍機への主電源供給が停電したときに使用するバックアップ電力発電機を含んでもよい。
【００２５】
従来の熱密度データセンター（heat-dense data center）内の熱が原因による、阻止できないダメージ、又は誤作動は、そのようなバックアップ発電機の遅延によるものである。例えば、前記のデータセンター内には、主液体冷凍機が停止したあと、約2分未満で、熱破壊が発生するかもしれない。しかしながら、バックアップ発電機は、主電源供給の停止のあと、主液体冷凍機が稼働状態に戻る前に、約5分から約7分必要であってもよい。さらに、停電以外のたくさんの理由（例えば機械的破損）から主液体冷凍機が停止する、及び／又は主液体冷凍機を停止する必要がある修理又は保全を必要とする。複数のバックアップ発電機は、これらの後者の状況において、緊急保護機能を提供しない。
【００２６】
一般に、本発明の少なくとも1つの態様は、液体ベース冷却装置のための緊急バックアップ冷却を供給することに向けられることである。特に、本発明の少なくとも1つの態様は、液体ベース冷却装置の主液体冷凍機が稼働しているとき、流動する液体を冷却するのに使用する氷を生成及び維持するように、または主液体冷凍機が稼働していないとき、流動する液体を冷却するように、及び冷却した液体を冷却ユニット（例えばCRACユニット）に供給するように構成されたバックアップ冷却貯蔵装置である。
【００２７】
本発明は、液体ベース冷却装置の液体の流れが、パイプ（管）を通って冷却ユニット（例えばCRACユニット）に供給されることに関して記述されているが、緊急バックアップ冷却を提供する様々な冷却装置を含むことを理解されるべきである。特に、本発明の態様は、水を含む組成物、及び／又はグリコールを含む組成物を供給する液体ベース冷却装置を含む様々な液体ベース冷却装置を含んでもよい。さらに、本発明の態様は、パイプ、又は他の液体を制御する機器を含む様々な方法で液体が冷却ユニットに供給される冷却装置を含んでもよい。また、本発明の態様は、電子機器又は電子機器で満たされたラックを冷却するために使用される冷却システムに限定されるものではないが、また物体及び／又はスペースを冷却するために使用する冷却装置に使用されてもよいと理解されるべきである。
【００２８】
図１で示されている冷却ユニット100は、液体ベース冷却装置と共に使用される。冷却ユニット100は、注入口／排出口接続を介して冷却装置から冷却した液体の供給を取り入れてもよい。
冷却ユニット100は、冷却した液体を、冷却した液体を空気、及び／又は他の液体の流れ及び熱せられた液体を排出する1つ以上の複数の熱交換器へ向けてもよい。冷却した空気、及び／又は他の液体の流れは、1つ以上の電子機器ラックの中に配置した電子機器を冷却するために1つ以上の複数の電子機器ラックへ供給されてもよい。ついで、冷却ユニット100は、加熱された液体を、冷却ユニット100から液体注入口／排出口に向けて排出させ、冷却装置に戻すことができる。本発明の態様に関連する冷却ユニットの例は、2006年1月16日提出の米国特許出願第11/335,874号「冷却システムとその使用方法」、2006年8月15日提出の米国特許出願11/504,382号「冷却方法及び装置」、及び2006年8月15日提出の米国特許出願11/504,370号の発明の名称「冷却方法及び装置」に開示されている。
【００２９】
本発明のいくつかの態様では、冷却ユニットは1つ以上の、ロードアイランド州ウェストキングストン所在のAPC社が販売しているInRow RP Chilled Water Systems、Network AIR IR
20 KW Chilled Water Systems、FM CRAC Series Systems、及び／又は他の精密冷却機器を含んでもよい。
【００３０】
本発明の少なくとも1つの態様では、冷却装置は、データセンターの空間に配置した1つ以上の複数の電子機器ラックを冷却するように構成されてもよい。冷却装置は、冷却ユニットが接続されていてもよいデータセンターの空間に配置された複数の注入／排出接続を含んでいるため、電子機器ラック内の電子機器を冷却するために、液体供給物は冷却ユニットへ向けられてもよい。
【００３１】
図2は、少なくとも1つの本発明の態様に関連した冷却装置200の一部の概略図を示している。上記のように、冷却装置200は少なくとも1つの、1つ以上の冷却ユニット203に提供する液体を冷却するように構成されている主液体冷凍機201を含む。主液体冷凍機201は冷却ユニット203によって排出された温められた液体を吸入してもよく、温められた液体を冷却し、冷却された液体を冷却ユニット203に戻し、供給する。主液体冷凍機201は、液体を冷却ユニット203に冷却ユニット203内の電子機器の望ましい温度を十分維持する温度、及び量で供給するように構成されてもよい。1つの態様では、主液体冷凍機201は、摂氏約7.2度の液体を供給してもよい。1つの態様では、主液体冷凍機201は、少なくとも冷却された冷却ユニット203、及びバックアップ冷却貯蔵装置をあわせただけの最大限の液体量と同じくらいの冷却された液体の量を供給してもよい。
【００３２】
主冷却機201は、1つ以上の主冷却機電源装置によって稼働することができる（示されていない）。1つ以上の主冷却機電源装置は、主液体冷凍機が配置された建物のユーティリティ電力、無停電電源装置、及び／又は他の電源装置を含む。
【００３３】
本発明の少なくとも1つの態様では、冷却装置200は、1つ以上のパイプ（管）207、208を含むことができる。パイプ（管）207、208は、冷却装置200のコンポーネントを結合するよう構成されているため、液体はコンポーネントの中／間を流れる。1つの態様では、パイプ（管）207、208は、冷却装置200によって冷却された冷却ユニット203に主液体冷凍機からの冷やした液体を流すように構成されてもよい。パイプ（管）207、208はまた、冷却ユニット203から主冷却機201まで温められた液体を戻すように構成されてもよい。特に、図に示しているように、片方のパイプ（管）207は、主冷却機201から冷却ユニット203まで冷液を流すように構成されてもよく、またもう一方のパイプ（管）208は、前記の冷却ユニットから主冷却機201まで温められた液体を流すように構成されてもよい。
【００３４】
本発明の少なくとも1つの態様では、冷却装置200は、少なくとも1つのバックアップ冷却貯蔵装置205を含むことができる。バックアップ冷却貯蔵装置205は、図2に示したように、1つ以上のパイプ（管）207、208を通って、冷却装置205と結合することができる。パイプ（管）207、208、及びバックアップ冷却貯蔵装置205は、1つ以上の注入／排出接続209を使用した流体コミュニケーションにあるものと連結することができるので、液体がバックアップ冷却貯蔵装置205、残りの液体ベース冷却装置200、及び冷却ユニット203の間を液体が流れ得るパイプ（管）207、208、及びバックアップ冷却貯蔵装置205は、1つの態様では、注入／排出接続209は標準的な連結をすることができる。（例えば、CRACユニットと液体供給物を連結するように使用される工業標準連結タイプ）そのような態様では、バックアップ冷却貯蔵装置は、上記のようにデータセンタールームに配置された複数の注入／排出接続209を使用したパイプ（管）207、208と連結することができる。
【００３５】
バックアップ冷却貯蔵装置205は、1つ以上のセンサー211を含むことができる。センサー211は、バックアップ冷却貯蔵装置205へ供給される液体及び／又はバックアップ冷却貯蔵装置205から排出される液体の状態（例えば、主冷却機へ供給される液体及び／又は主冷却機から排出される液体、及び冷却ユニットへ供給される液体及び／又は冷却ユニットから排出される液体）を監視するように構成することができる。センサー211は、温度、及び／又は圧力センサーを含むことができる。下記に詳細に記載するように、バックアップ冷却貯蔵装置205は、センサー211が主液体冷凍機201の作動不良を示す不良状態を測定すると、バックアップ冷却貯蔵装置205が液体を冷却し始め、液体を冷却ユニット203へ供給するように設計されている。不良状態は、液体の高い温度、及び／又は液体の低い圧力を含むことができる。1つの態様では、不良状態は、主冷却機201による排出液体の温度が上限摂氏約8.9度であることを含むことができる。
【００３６】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、外部の信号を受信するまで液体を冷却、及び供給するように構成されてもよい（例えば、下記で論じた遠隔冷凍機モニターから、主冷却機から、冷却コントロール装置からの信号等。）。前記の態様では、いつ主液体主冷却機201が稼働状態に復帰したかを特定するために外部からその信号に依存する前記の態様では、主液体冷凍機が稼働しているときに蓄積された、正常な可動範囲内にある冷却ユニット203に対して、液体の圧力及び液体の温度が提供される。
【００３７】
他の態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、主冷却機201の標準稼働している間よりも低い温度、及び／又は低い液体の圧力を供給することができる。前記の態様では、センサー211は、主冷却機201が稼働していることを示す稼働状態の液体を監視し続けることができる。センサー211が稼働状態を計測する場合（例えば、正確な機能をする主冷却機201の液体の温度、及び／又は圧力の指示）、バックアップ冷却貯蔵装置205は、下記に詳細を示したように、液体を冷却することを停止し、氷の維持、及び／又は生成するように構成される。
【００３８】
氷の生成及び維持を促進するため、バックアップ冷却貯蔵装置205は少なくとも1つの液体冷却器を含むことができる。1つの態様では、下記のように、液体冷却器（例えば213）は、1つ以上の冷却貯蔵タンク215の一部であることができる。前記の態様では、液体冷却器（例えば213）は、冷却貯蔵タンク215に格納された氷、及び／又は水を直接冷却するよう構成され得る。
【００３９】
他の態様では、図2に示したように、液体冷却器（例えば213）は、主冷却機201から供給された液体を冷却するように構成され、また氷を生成、及び／又は維持するために、冷却した液体を冷却貯蔵タンク215へ供給するように構成されている。1つの態様では、液体冷却器（例えば213）は、冷却した液体を構成する低温側231、及び温められた液体を構成する高温側233を含む熱電気冷凍機213を含むことができる（例えば、低温側から移転されたエネルギー、及び消費された電気エネルギーからの熱を使用する）。熱電気冷凍機213は、液体の温度を冷却貯蔵タンク215の水が凍る十分なレベルまで下げるように構成され得る。前記の態様では、図2に示したように、バックアップ冷却貯蔵装置205に供給された液体の第1の部分が、熱電気冷凍機213の高温側223に沿って流れることができ、熱電気冷凍機213によって温まり、主冷却機201のバックアップ冷却貯蔵装置205によって排出される。 1つの態様では、主冷却機201への液体の温度が消耗して、それは摂氏約8.9度であるだろう。
液体の第2部分は、熱電気冷凍機213の低温側231に沿って流れることができ、熱電気冷凍機によって冷却され、冷却貯蔵タンク215の中にある水を凍らせるための十分な温度であって、そして液体の第2部分は、冷却貯蔵タンク215の氷を生成、及び／又は維持ために冷却貯蔵タンク２１５に流れることができる。いくつかの態様では、液体の第2部分は、主冷却機201に戻って排出することができる。 他の態様では、液体は、氷をさらに生成、又は維持に使用するための熱電気冷凍機213の低温側231に戻るよう流れることができる。 1つの態様では、冷却貯蔵タンク215に供給される液体の温度が、摂氏約−2.8度であってよい。1つの態様では、熱電気冷凍機213は、同時に出願された「直接的熱電気冷凍機組み立て」と題するBeanらによる米国特許出願に開示されたような直接的電気冷凍機を含んでもよい。
【００４０】
上記のように、バックアップ冷却貯蔵装置205の態様は、それぞれ215で示される、1つ以上の複数の冷却貯蔵タンクを含むことができる。 冷却貯蔵タンク215は、冷却ユニット203へ供給される液体を冷却するように使用され得る氷、及び／又は氷を監視するように使用する、及び氷を作るように凍らせることができる水を格納するように構成され得る。いくつかの態様では、氷、及び水は、氷、及び／又は水の所期量、及び／又は所期重量を含むことができる。氷は、所期の総冷却出力を供給するのに十分な量であり得る。氷の総冷却出力は、氷が溶けるのに必要な熱の総計と一致するであろう。（例えば氷1ポンドにつき152キロジュール）水は、氷を覆うのに十分な量であってもよく、より詳細に示すように、水の範囲内に少なくとも氷モニター217の一部が配置することができる。1つの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、3つの冷却貯蔵タンク215を含んでもよい。1つの態様では、各冷却貯蔵タンク215は、約28ガロンの水を格納するのに十分な大きさであってもよい。1つの態様では、各冷却貯蔵タンク215の大きさは、約34インチ×約20インチ×約19インチであってもよい。
【００４１】
前記の説明した態様は、氷、及び／又は水を格納するように使用される冷却貯蔵タンク215を含み、本発明の態様は、前記の冷却貯蔵タンクに限定されていないことと、理解されるべきである。 むしろ、本発明の態様は、液体、ガス、及び／又は固体を含む、多くの組成物を格納するように構成されている貯蔵タンクを含んでもよい。更に、説明した本発明の態様は、熱エネルギーを保存するのに、固体から液体への相変化を利用するのに対し、他の本発明の態様は熱エネルギーを保存するのにガス及び／又は液体からガスの相変化、又は全く相変化なしを利用することができる。
【００４２】
冷却貯蔵タンク215に格納されている氷、及び／又は水（又は他の物質）と冷却貯蔵タンク215へ供給する液体の間の熱転移を容易にするために、主液体冷凍機201が稼働しているとき、氷を維持及び生成するために、及び／又は主液体冷凍機201が稼働していないとき、液体を冷却ユニット203に供給する前に液体を冷却するために、熱伝導パイプ219は、液体が冷却貯蔵タンク215を通るために向けてもよい。1つの態様では、熱伝導パイプは、氷及び水と液体の間の熱交換を最大にするように設計されてもよい。少なくとも1つの態様では、熱伝導パイプ219は、銅管、及び／又は他の熱伝導材から成るパイプを含んでもよい。1つの態様では、熱伝導パイプ219は、1つ以上の複数のフィン、又は熱伝導パイプ219の表面積が増加するよう構成された他の突起物を含み、そしてその結果、熱伝導パイプ219を通る液体と冷却貯蔵タンク215内に格納した氷及び水の間の熱交換が増加する。 1つの態様では、図2に示したように、熱伝導パイプ219は、液体が、熱が氷及び水と、液体との間で交換されている時間が増加する間接的な経路において冷却貯蔵タンク215を通るよう向けるように構成されていてもよい。
【００４３】
熱伝導パイプ219が液体と氷及び水の間を最大に熱交換するように設計されている冷却貯蔵タンク215の態様が記載されたが、他の態様では、非伝導性の材料を使用した熱転移が限界であってもよく、パイプの表面積が限界であって、又は／及び冷却貯蔵タンク215を通る経路の最小に限定してもよい、と描写されている望ましい熱交換率を具備する熱伝導パイプについて、冷却出力（例えば液体が冷却された量）及び冷却時間（すなわち、冷却出力が維持される時間）が冷却貯蔵タンク215より発生される具合に一組の特性が選ばれる。熱交換率が高くなると、冷却出力も高くなるが、冷却時間は短縮される。同様に、熱転移率が減ると、冷却時間が長くなるが、冷却出力が減る。いくつかの態様では、熱伝導パイプ219及び各冷却貯蔵タンク215は、次のように構成されている。すなわち、各冷却貯蔵タンク215は、約10キロワットと約15キロワットの冷却出力を生成し、約15分から約30分の冷却時間を示す。1つの態様では、熱伝導パイプ219及び各冷却貯蔵タンク215は、次のように構成されている。すなわち、各冷却貯蔵タンク215は、冷却出力が約25キロワットで、冷却時間が約17分である。
【００４４】
本発明の1つの態様では、冷却貯蔵タンク215は氷モニター217を含んでもよい。1つの態様では、氷モニター217は、測定時における冷却貯蔵タンク215に格納されている氷と水の比率を監視するように構成されている。本発明に関連する氷モニター217の1つの態様は、図3に示されている。1つの態様では、氷モニター217は、ガラス、ゴム、金属、及び／又はプラスチック製エアーチューブのようなエアレーション装置221を含んでもよい。1つの態様では、氷モニター217はエアポンプ224を含んでもよい。エアレーション装置221の排出口は、図2に示されたように水の上からの水に沈められてもよいため、エアポンプ224からの空気は、エアレーション装置221を通り抜けてエアレーション装置から出る前に水に入り、そして水中に泡を生ずる。エアレーション装置221の排出口は、ライン301によって示されるように氷が完全に溶けたとき、水の中の約4分の3インチの深さに沈めてもよい。水の一部が、凍って氷になるので、氷は水の量よりも体積が大きいので、冷却貯蔵タンク215内の水のレベルが上昇してもよい。水のレベルが上昇すると、エアレーション装置221の排出口が、増加した距離の分だけ多く沈むことになる。1つの態様では、エアレーション装置221の排出口は、ライン303により示されるように水が完全に凍ったとき、水の中に約1.75インチの深さまで沈められてもよい。いくつかの態様では、水は維持されるため、水は完全に凍ることはなく、そのため氷貯蔵タンク215内に格納された氷の最大量（すなわち、バックアップ氷貯蔵装置205が氷を生成するのを止める氷の量）は、水のレベルはライン301からライン303の間である。
【００４５】
1つの態様では、エアレーション装置221は、エアレーションチャンネル305に配置することができる。エアレーションチャンネル305は、エアレーション装置221の周囲に局部的に氷ができることを予防することができる。前記のような氷は、氷によってエアレーション装置221をブロックするなどの干渉を生ずることがあり得る。
【００４６】
いくつかの態様では、氷モニター217は、圧力センサー223を含むことができる。圧力センサー223は、エアレーション装置221の排出口の出力から水へガスを放出するエアポンプ224により発揮される、圧力の量を計るように構成され得る。圧力センサー223は、エアレーション装置221の排出口の出力から水へガスを追い出すためのエアポンプ224に、圧力の量を計るように構成され得る。氷が形成され、及び上記のエアレーション装置221の排出口の水の上のレベルが上昇すると、水へガスを放出するために更なる圧力が必要になる可能性がある。1つの態様にて、氷モニター217は、ガスを放出するのに必要な圧力に基づいて氷と水の割合を決定するように構成され得る。氷モニター217は、氷と水の割合に対して、ガスを放出することができる圧力に関連する1つ以上の保存された値、例えば方程式、マップ化された値の表に基づいて割合を決定できる。1つの態様では、氷モニターは、氷と水の割合を同じように決定した1つ以上の複数のコントローラー237に圧力の表示を送信するように構成することができる。他の態様では、氷モニターは、氷／又は水を監視するよう構成された他の装置を含むことができる。
【００４７】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は1つそれ以上の複数の内部パイプ225を含むことができる。内部パイプ225は、液体が、注入／排出接続209、及びバックアップ冷却貯蔵装置205のコンポーネント（例えば、冷却貯蔵タンク215と液体冷却器213）の間を流れるように構成することができる。バックアップ冷却貯蔵装置205はまた、1つ以上の複数のバルブ、227で示され、パイプ225に連結されているバルブを含むことができる。バルブ227は、下記のように、バックアップ冷却貯蔵装置205を通る液体の流れを制御するように構成することができる。いくつかの態様では、下記のように、バルブ227は、1つ以上の複数のコントローラー237によって制御され得る。
【００４８】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、バックアップ冷却貯蔵装置205を通って液体をポンプするように構成されている、少なくとも１つの液体ポンプ229を含むことができる。ポンプ229は、主冷却機201が稼働していないとき、パイプ225を通って液体をポンプするように構成することができる。下記のように、ポンプ229はまた、氷結モードの間冷却貯蔵タンクで氷を生成するために必要とされるような閉鎖回路を通って、液体をポンプするようにも構成することができる。いくつかの態様では、ポンプ229は双方向のポンプにすることができる。ポンプ229は、下記のように1つ以上の複数のコントローラー237によって制御され得る。
【００４９】
本発明のいくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、少なくとも1つの電力供給源（図示せず）を含むこと、及び／又は連結することができる。1つの態様では、電源は、電力をバックアップ冷却貯蔵装置205のコンポーネントに供給することができる。電源は、ユーティリティ電源、無停電電源、及び／又は他の電源を含むことができる。1つの態様では、電源は、主電源、及びバックアップ電源を含むことができる。1つの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205の主電力供給源は、主冷却機201に電力を供給するのに使用される電源と同じにすることができる。そのような態様では、もし主電源、及び主冷却機201が故障した場合、バックアップ冷却貯蔵装置205のバックアップ電源は、電力をバックアップ冷却貯蔵装置205に供給することができる。主冷却機201のように、稼働している間に生成されるよりもむしろ、氷の形態で、熱エネルギーがバックアップ冷却貯蔵装置205に格納されるため、バックアップ冷却貯蔵装置205で使用される電力は、実質上、主冷却機201で使用される電力よりも少ないであろう。バックアップ冷却貯蔵装置205のよりこの低い電力使用量のため、主冷却機201にバックアップ電力を提供するには不十分である他のバックアップ電源のバッテリーによって、十分な電力が提供され得る。バックアップ冷却貯蔵装置205に提供するように使用される複数のバックアップ電源は、遅延時間なしか、又はバックアップ冷却貯蔵装置205が必要とする、より少ない電力のため主冷却機201により使用されるバックアップ電源よりも十分短い遅延時間で、電力を供給することができる。
【００５０】
本発明のいくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、少なくとも1つのハウジング235を含むことができる。前記のハウジングは、バックアップ冷却貯蔵装置205のコンポーネントを格納するように構成することができる。1つの態様では、ハウジング235は、実質上、標準の19インチラックのようなコンピュータールーム電子装置ラック（computer room electronic equipment rack）と同じサイズ、及び形状であることができる。図4では、標準の19インチラックを含むハウジング235を有するバックアップ冷却貯蔵装置205の斜視図が示されている。
【００５１】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205はパイプ225と連結されているストレーナー239を含むことができる。前記のストレーナーは、パイプ225を通った液体からすべての固体の汚染物質を除去するように構成されている標準的なY字型ストレーナーを含むことができる。
【００５２】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、充填／排出バルブ241を含むことができる。前記の充填／排出バルブは、バックアップ冷却貯蔵装置205の設置と同時に、液体によりパイプ225を満たすように使用され得る。前記の充填／排出バルブもまた、複数の液体のパイプを空にするように使用されていたため、バックアップ冷却貯蔵装置205は削除され得る、又は維持され得る
【００５３】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、自動エアエリミネーター243を含むことができる。自動エアエリミネーター243は、空気、及び／又はパイプ225を通って移動する液体供給物中のガスを排除するように構成され得る。
【００５４】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、拡張タンク245を含むことができる。前記の拡張タンクは、パイプ225にある過剰な液体のための貯蔵タンクと同じように機能することができる。例えば、パイプ225にある液体の温度が変化したとき、液体はパイプの中で膨張する（例えば液体が温まったとき）、及び／又は収縮する（例えば液体が冷却したとき）。拡張タンク245は、パイプ225の液体が膨張したときパイプ225から受け入れることができ、及び／又はパイプ225の液体が収縮したとき、格納した液体をパイプ225へ放出することができる。
【００５５】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、流れモニター247を含むことができる。流れモニター247は、冷却貯蔵タンク215からの液体の流れを監視するように構成され得る。いくつかの態様では、流れモニター247は、コントローラー237への液体の流れに関する情報を送信できる。前記の情報は液体の流れの圧力、及び／又は温度を含むことができる。いくつかの態様では、前記の情報は、バックアップ冷却貯蔵装置の機能を監視するように使用され得る（例えば、そこに圧力はあるか？液体は十分冷却されているか？）。いくつかの態様では、前記の情報は、冷却貯蔵タンクに残存している総冷却出力量、及び／又は冷却時間を決定するように使用され得る。例えば、前記の情報は、流れモニターを通過した液体の量と複数の冷却貯蔵タンク215を通った液体の流れの温度変化に基づいて、冷却貯蔵タンクからの冷却出力（例えばエネルギー移動）を決定するために使用され得る。冷却出力は、監視され、そして残りの冷却出力、及び／又は冷却時間を決定するために、もともと冷却タンクに格納されていた冷却材の総冷却出力と比較され得る。
【００５６】
1つの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、モジュラでもよい。このような態様では、バックアップ冷却貯蔵装置は、上記した標準ハウジングを含むことができる。このような態様での注入口／排出口接続209は、上記したデータセンターのための液体ベース冷却装置200の標準の注入口／排出口接続と接続するように構成され得る。そのような態様では、液体ベース冷却装置200と接続された第1バックアップ冷却貯蔵装置が、第2バックアップ冷却貯蔵装置が液体ベース冷却装置200の注入口／排出口接続へ接続すること、及び液体ベース冷却装置の注入口／排出口接続から第1冷却装置を切断することにより、第2バックアップ冷却貯蔵装置と置き換えることができる。
【００５７】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は他の複数のバックアップ冷却貯蔵装置により拡張することができる。そのような態様では、マルチプルバックアップ冷却貯蔵装置（例えば205）は、追加緊急バックアップ冷却の所期の量を供給するように液体ベース冷却装置200と接続することができる。いくつかの態様で、追加緊急バックアップ冷却は、より大きい冷却出力（例えば、バックアップ冷却貯蔵装置が同時に液体を冷却するように使用されるとき）、及び／又はシングルバックアップ冷却貯蔵装置205より長い冷却時間（例えば、バックアップ冷却貯蔵装置が連続的に液体を冷却するように使用されるとき）を供給することができる。さらに他の態様では、追加緊急バックアップ冷却が、追加の冷却出力と追加の冷却時間の組み合わせを供給することができる。1つの態様では、アドミニストレーターは追加緊急バックアップ冷却を追加の冷却出力と追加の冷却時間の間に割り当てるように、コントロールパネル、又は他のコントロールインターフェイスを使って、マルチプルバックアップ冷却貯蔵装置を操作することができる。様々な態様では、バックアップ冷却貯蔵装置は、長い冷却時間のためのたくさんの冷却出力を生成するように拡張させることができる。いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置は、冷却出力の約10キロワット以下から冷却出力の約10メガワット以上の間で拡張させることができる。
【００５８】
いくつかの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205はいくつかの他のバックアップ冷却貯蔵装置、又は他の装置と少なくとも1つの通信ネットワークを経由して通信するように構成されてもよい。通信ネットワークは、有線及び／又は無線部分を含むことができる。1つの態様では、多数のバックアップ冷却貯蔵装置との間／中との通信は、主冷却機が稼働していないときに、緊急バックアップ冷却を組み込むように使用され得る。例えば、1つの態様では、多数のバックアップ冷却貯蔵装置の第1バックアップ冷却貯蔵装置は、主冷却機201が作動しなかった後、緊急冷却を供給するように構成され得る。第1バックアップ冷却貯蔵装置が格納された氷を使い果たしたとき、多数のバックアップ冷却貯蔵装置の第2バックアップ冷却貯蔵装置へ緊急バックアップ冷却を供給し始めるように、第1冷却貯蔵装置が合図することができる。この手順は、複数のバックアップ冷却貯蔵装置について続行することができるため、多数のバックアップ冷却貯蔵装置のうちのただ1つが、いつでも1回だけ緊急バックアップ冷却を供給することができる。他の態様では、多数の冷却貯蔵装置が構成され得るため、バックアップ冷却貯蔵装置の所期の数がいつでも1回だけ緊急バックアップ冷却を供給することができる。
【００５９】
1つの態様では、多数のバックアップ冷却貯蔵装置の第1バックアップ冷却貯蔵装置は、残りのバックアップ冷却貯蔵装置を停止するための主コントローラーとして機能するように構成され得る。そのような態様の1つの態様では、第1バックアップ冷却貯蔵装置は、各バックアップ冷却貯蔵装置の格納された熱エネルギー（例えば、氷の残存量、液体を冷却するように使用される氷の残存時間、液体を冷却することができるだけの量のエネルギー）を確認する他のバックアップ冷却貯蔵装置からの通信を受信することができる。各バックアップ冷却貯蔵装置の所期冷却出力と冷却時間と残存する格納された熱エネルギーに基づいて、第1バックアップ冷却貯蔵装置は、各バックアップ冷却貯蔵装置に制御合図を発生することができる。
【００６０】
他の態様では、主冷却装置コントローラーは、第1バックアップ冷却貯蔵装置もむしろ、複数の冷却貯蔵装置を制御する。1つの態様では、主冷却装置は、ロードアイランド州ウェストキングストン所在のAPC社が販売しているInfaStruXure Managerを含むことができる。1つの態様では、複数のバックアップ冷却貯蔵装置は、冷却ユニットに供給された液体にバックアップ冷却に供給する、一時に使用される複数のバックアップ冷却貯蔵装置を示す、冷却プランに従って制御され得る。 1つの態様では、同時に使用される冷却貯蔵装置の台数は、所期冷却時間で電子機器への熱ダメージを防止するために液体に十分な冷却を供給するのに必要とされる台数である。1つの態様では、複数のバックアップ冷却貯蔵装置は、下記の、例えばデータセンターのクーリングシステムによるように外部通信ネットワークを通して交信できる。
【００６１】
バックアップ冷却貯蔵装置205のコンポーネントの制御を促進するため、バックアップ冷却貯蔵装置205は少なくとも1つのコントローラー237を含んでもよい。コントローラー237は、少なくとも1つのセンサー211、氷モニター217、他のバックアップ冷却貯蔵装置、主液体冷凍機201、冷却ユニット203、ユーザーインターフェース、主冷却装置コントローラー、及び／又は他の所期の供給源からの信号を受信してもよい。コントローラー237は、様々な作業、及び少なくとも信号の一部を元としたバックアップ冷却貯蔵装置205のコンポーネントを制御するための操作信号を生成、又は伝達してもよい。コントローラー237は、内部通信ネットワークを経由して、バックアップ冷却貯蔵装置205の様々なコンポーネントと連結されてもよく、外部通信ネットワークを経由してあらゆる外部資源からの信号と連結されてもよい。内部、及び／又は外部通信ネットワークは、有線及び／又は無線を含んでもよい。
【００６２】
1つの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、外部通信ネットワークと交信できる。外部通信ネットワークを介した交信は、操作信号、監視した状況の表示、アラーム、及び緊急バックアップ冷却を促進するために必要とされる他の情報を含むことができる。
外部通信ネットワークは、バックアップ冷却貯蔵装置205と、他のバックアップ冷却貯蔵装置、主冷却機201、冷却ユニット203、複数のリモートモニター（下記参照）、複数のユーザーインターフェース、主冷却制御装置、複数のコンピュータ、及び／又はインターネットのような広範囲ネットワーク（WAN）を含むあらゆる他の装置とを連結するであろう。1つの態様では、主冷却操作装置は、バックアップ冷却貯蔵装置を稼働させるために（例えば、緊急バックアップ冷却を供給する）、及び／又は設定するために（例えば、温度、及び／又は圧力のしきい値を設定し、アラーム条件を設定する）外部通信ネットワークを通してバックアップ冷却貯蔵装置205を通って、操作信号を送信することができる。
【００６３】
1つの態様では、バックアップ冷却貯蔵装置205は、少なくとも1つのイベントの発生を探知したとき、アラームを発するように構成され得る。 1つの態様では、イベントは、冷却貯蔵タンク215によって格納されている氷が劣化した場合を含むことができる。1つの態様では、イベントは主冷却機201が稼働しなかった場合を含むことができる。 アドミニストレーターは、いくつかの態様で、バックアップ冷却貯蔵装置205の所期の状態をもとに、アラームを設定することができる。いくつかの態様では、アラームは、SNMPトラップ、及び／又は電子メールとして、アドミニストレーター、又は主冷却操作装置に送信される情報を含むことができる。
【００６４】
1つの態様では、主冷却機201が、稼働状態、又は稼働状態における変化を示す信号を外部通信ネットワークを通して送信するように構成され得る。
信号は、主冷却機201から定期的に送られる、主冷却機が稼働していることを示す「枢要部」信号を含むことができる。1つの態様では、制御信号、又はコマンドは、維持状態のような主冷却機201が機能しない状態に入っていることを示す稼働状態アップデートを含むことができる。
【００６５】
図5A、及び5Bは本発明に関連する液体ベース冷却装置501、503の2つの追加の態様を示している。冷却装置501、及び503は、それぞれリモート冷却モニター505を含む。 リモート冷却モニター505は、バックアップ冷却貯蔵装置205の外部の液体に基づいた主冷却機201の稼働状態を監視するように構成され得る。
図で示されているように、リモート冷却モニター505は、バックアップ冷却貯蔵装置205、及び主冷却機201によって供給される冷却ユニット203より主冷却機201の近くに配置することができる。 リモート冷却モニター505は、上記の通信ネットワークを使用して、バックアップ冷却貯蔵装置205（例えば、バックアップ冷却貯蔵装置205のコントローラー237と交信する）と交信するよう構成され得る。上記の交信は、図2のセンサー211に対する代替、又は追加としてバックアップ冷却貯蔵装置に稼働状態を示すために使用され得る。
【００６６】
図5Aに示されているように、液体ベース冷却装置501は、供給パイプ509を、戻りパイプ511に戻るよう連結している3方バルブ507を含むことができる。 主冷却機201が稼働しているとき、3方バルブ507は主冷却機201からの冷却された液体を、供給パイプ509を通って冷却ユニット203、バックアップ冷却貯蔵装置205、そして液体ベース冷却装置501に連結されている他の装置に供給されるように構成され得る。主冷却機201が、稼働を止める場合、3方バルブ507は、液体ベース冷却装置501の残りから主冷却機201を分離するように構成され得る。ついで、バックアップ冷却貯蔵装置205は、冷却した液体のない冷却ユニット203に供給され、そして機能のない主冷却機へも供給される液体を冷却することができる。 リモート冷却モニター505は、主冷却機201の状態を監視するように分離された液体ループに配置させることができるため、主冷却機が稼働を再開するとき、3方バルブ507は、再び開くことができる。3方バルブ507は、上記したように通信ネットワークと連結されることができ、また通信ネットワーク（例えば、リモートモニター505、主冷却装置コントローラー（図示せず）から）を通して、又はコントローラー237から受信された操作信号により操作され得る。
【００６７】
図5Bに示されているように、液体ベース冷却装置503は、バイパスバルブ517、及び2つのチェックバルブ513、515を含んでもよい。第1チェックバルブ513は、冷却ユニット203、及びバックアップ冷却貯蔵装置205より主冷却機に近い液体冷却装置503の供給パイプ509に配置されてもよい。第2チェックバルブ515は、冷却ユニット203、及びバックアップ冷却貯蔵装置205よりも主冷却機201に近い液体冷却装置503のリターンパイプ511に配置されてもよい。バイパスバルブ517は、供給パイプ509とリターンパイプ511と連結されている第1、及び第2チェックバルブより冷却装置に近くに配置されてもよい。主冷却機201が稼働しているとき、バイパスバルブ517は閉じられてもよく、及びチェックバルブ513、515の両方は、液体を主冷却機201から、及び主冷却機201へと流せるように配列されてもよい。主冷却機201が稼働していないとき、チェックバルブ513、515は、主冷却機201から分離するように閉じられてもよく、またバイパスバルブ517は、分離されたクローズドループを引き起こすように開いてもよい。リモート冷却機モニター505は、主冷却機201の状態を決定するためのクローズドループにある液体を監視してもよいため、バイパスバルブ517、及びチェックバルブ513、515は、再び冷却ユニット203のための液体を供給するように調整されてもよい。バイパスバルブ517、及び2つのチェックバルブ513、515は、上述した3方バルブと同様な通信ネットワークからの操作信号によって操作されてもよい。
【００６８】
稼働中では、本発明のいくつかの態様は、図6で図解したように、プロセス600を処理してもよい。プロセス600は、ブロック601から始まる。ブロック603で示したように、バックアップ冷却貯蔵装置は、図2に表されているように、バックアップ冷却貯蔵装置205の冷却貯蔵タンク215に格納した氷を生成、及び維持してもよい。
【００６９】
最初に導入したとき、及び格納された緊急バックアップ冷却に供給するために氷を使用した後、冷却貯蔵タンク215は、水のみで満たされてもよい。 バックアップ冷却貯蔵装置205は、バックアップ冷却貯蔵装置205が氷を生成するための前記の水を凍らせる氷フリーズモードを開始してもよい。図2の貯蔵装置205を通る液体の流れは、図7にある矢印A1、及びA2によって示されている。 このモードでは、図7に示されたバルブ701、707、709は、液体流れがバックアップ冷却貯蔵装置205の液体冷却器213に供給するように配列されてもよい。特にバルブ701は、第1の注入口／排出口接続703から熱電気冷凍機213の高温側233へ液体を流入し、そして矢印A1で示されているように、第2の注入口／排出口接続705から液体を排出するように配列されてもよい。バルブ707は、最初に液体を第1注入口／排出口接続703から冷却機の低温側231に供給するように配列してもよい。バルブ709は、冷却機により冷却された液体を受け入れ、そして冷却した液体を冷却貯蔵タンクへ流すように配列してもよい。冷却貯蔵タンクに供給された液体が、バルブ707に到達したとき、バルブ707は、液体を冷却機の低温側に戻してもよく、そして第1注入口／排出口接続703からの液体を止めてもよい。ポンプ229は、矢印A2により示されている冷却貯蔵タンク215と熱電気冷凍機213の間にある現時点のクローズドループを通して液体の流れを発生するように操作されてもよい。1つの態様では、ポンプ229は、氷生成モードで1分間に約3ガロンから約4ガロンの液体を送液する。1つの態様では、バルブ709、及びバルブ707は、一緒に稼働するよう配列されてもよいし、すぐに氷生成モードを開始した際に、第1接続から冷却貯蔵タンクへの流れをすみやかに止めるように配列してもよい。そのような態様では、クローズドループは3つのオペレーションモードそれぞれの液体で満たされてもよいので、遅延なしで前記のループを満たされることが必要である。1つの態様では、タンクへ供給される液体の温度が、摂氏約7.2度から始まっても良く（例えば、前記の温度は主冷却機によって供給される）が、温度は摂氏約−0.6度という大体安定した状態にまで下げられてもよく、冷却貯蔵タンク215に供給される温度は、摂氏約−2.8度であってもよい。
【００７０】
氷モニター217は、上記のように氷フリーズモードの間に冷却貯蔵タンク215で作られる氷を監視してもよい。氷が生成し、氷と水の比率が所期レベルに到達したとき、バックアップ冷却貯蔵装置205は、氷の生成を停止し、そして監視モードを開始してもよい。
【００７１】
監視モードの間、図8に示されたバックアップ冷却貯蔵装置205のバルブ701、707、709は、比較的小さな液体の流れを、監視の目的のためにバックアップ冷却貯蔵装置205を通すようにし、そして熱電気冷凍機213に供給される微弱な電力に与えるように配列されてもよい。氷貯蔵モードで稼働している、図2のバックアップ冷却貯蔵装置205を通る液体の流れは、図8の矢印で示されている。図面に示したように、バルブ701は、第1注入口／排出口接続703から熱電気冷凍機213の高温側233への水の流れを止めるように配列されてもよい。バルブ707は、第1注入口／排出口接続703から熱電気冷凍機213の低温側231への液体が流れるように配列されてもよい。バルブ709は、熱電気冷凍機213の低温側231から第2注入口／排出口接続705へ液体が流れるように配列されてもよい。1つの態様では、バルブ701、707、709及びポンプ229は、例えばバルブ707により貯蔵タンク215及びポンプ229から送られた液体を、熱電気冷凍機213の低温側213に流すことにより、氷結モードで生成したクローズドループの液体が、クローズドループから排出されるように配列されてもよい。他の態様では、クローズドループの液体は、維持されてもよいため、稼働モードが変わるとき、液体がクローズドループを満たしてもよい。そのような態様では、上記のように、バルブの状態が変わる前にクローズドループは液体で瞬時に満たされてもよい。氷監視モードでは、バックアップ冷却貯蔵装置205は、氷モニター217を使用して氷を監視することを続行してもよい。もし、この監視モードで、水に対する氷の比率が所期レベル以下まで下がると、バックアップ冷却貯蔵装置205は、再度氷結モードを開始して、所期の氷を維持するために水を凍らせ始める。
【００７２】
バックアップ冷却貯蔵装置205が監視モード、及び氷結モードにある場合、バックアップ冷却貯蔵装置205はブロック605で示したように、主冷却機201の稼働状態を監視するために液体の流れを使用しても良い。他の態様では、主冷却機からの操作信号、又は操作コマンド、主冷却装置コントローラー、通信ネットワーク、リモート冷却機モニター505、及び／又はアドミニストレーターは、主冷却機201の稼働モードを示してもよい。
【００７３】
主冷却機201が稼働しているとき、バックアップ冷却貯蔵装置205は氷を維持、及び／又は生成するように続行してもよい。しかしながら、もし、主冷却機201が停止し、一方バックアップ冷却貯蔵装置205が氷結モード、又は監視モードで稼働している場合、バックアップ冷却貯蔵装置205は、緊急モードで稼働し始めることができる。緊急モードでは、ブロック607で示したように、バックアップ冷却貯蔵装置205は、冷却貯蔵タンク215にその時格納された、どのような氷をも使用して液体を冷却するように構成されてもよい。前記の液体の冷却を促進するように、バックアップ冷却貯蔵装置205のバルブ701、707、709は、冷却ユニット203からの液体流れを受け入れ、及び液体の流れが冷却貯蔵タンク215を通り流れるように制御するように配列されてもよいため、冷却貯蔵タンク215に格納された氷によって冷却される。
【００７４】
図2のバックアップ冷却貯蔵装置を通る液体の流れは、図9に図示された矢印Cにより示されている。緊急モードでは、バルブ709は、第2注入口／排出口接続705から冷却貯蔵タンク215へ液体が流れるように配列されてもよい。バルブ707は、冷却貯蔵タンク215から第1注入口／排出口接続703へ液体が流れるように配列されてもよい。バルブ701は、熱電気冷凍機213の高温側233への液体流動を止めるように配列されてもよい。ポンプ229は、冷却貯蔵タンク215を通る第2の注入口／排出口接続705からバックアップ冷却貯蔵装置205を通って、液体の流れを発生し、冷却ユニット203に供給される第1の注入口／排出口接続を通って液体の流れを出すように機能してもよい。1つの態様では、ポンプ229は、緊急モードでは、1分間に約50ガロンの液体を送液することができる。
【００７５】
監視、及び氷結モードの時に比べて、緊急モードの間、液体は、反対側の注入口／排出口接続703、705を通って、注入、及び排出するようにしてもよい。前記の液体の逆戻り供給は、バックアップ冷却貯蔵装置205は、緊急モードにおいて冷却ユニット203から液体供給物を受け入れ、冷却ユニット203へ液体供給物を排出することがなければ、バックアップ冷却貯蔵装置205が氷結、及び監視モードにおいて主冷却機201から液体供給物を受け入れ、及び主冷却機201へ液体供給物を排出するので、前記の冷媒逆流は必要である。
【００７６】
緊急モードの間、バックアップ冷却貯蔵装置205は、ブロック609で示されているように、主冷却機の稼働状態を継続して監視するようにしてもよい。この監視は、上記のセンサー211によって実行されてもよい。例えば、1つの態様では、センサー211は、主冷却機201が稼働していることを示している冷却ユニットから供給される圧力の増加、及び／又は液体の温度の低下を監視してもよい。他の態様では、リモート冷却モニター505は、主冷却機201の状態を監視して、そしてバックアップ冷却貯蔵装置205のコントローラーにその状態を送信してもよい。もし主冷却機201が、再び稼働したら、バックアップ冷却貯蔵装置205がブロック601の氷を生成、及び維持するように戻ってもよい。主冷却機201が稼働していないとき、バックアップ冷却貯蔵装置205は、ブロック611で示されているように、氷のレベルを監視する間、液体を継続して冷却してもよい。
【００７７】
もし、主冷却機201がまだ稼働していない間に氷が溶けた場合、バックアップ冷却貯蔵装置205が液体を冷却するのを停止してもよい。前記の場合、冷却ユニット203に格納されている電子機器への故障又は損傷を引き起こす熱的な異常が生ずる。ブロック613で示されているように、内在する熱的な異常のアドミニストレーターに警告するため、バックアップ冷却貯蔵装置201は、上記に示したとおり、1つ以上の複数のアラームを発報してもよい。また、ブロック613に示しているように、バックアップ冷却貯蔵装置205は、主冷却機201の稼働状態を継続して監視するようにしてもよく、主冷却機201が再び稼働し始めると、前記のプロセスを再開する。
【００７８】
しかしながら、バックアップ冷却貯蔵装置205にある、図に示した冷却貯蔵装置215の態様では、1つの冷却貯蔵タンクとして扱われ、冷却貯蔵装置215は、各冷却貯蔵タンクを個々に稼働するように構成されてもよい。そのような態様では、各冷却貯蔵タンクが、内部パイプ225に接続されている個々の操作可能なバルブを含んでもよい。個々の操作可能なバルブは、各冷却貯蔵タンク215個々を通る、液体の流れを操作することができる。冷却貯蔵タンク215を通る、個々の液体の流れを操作することによって、氷は1つの冷却貯蔵装置215で一度に生成してもよく、及び／又は主冷却機201が稼働していないとき、1つの冷却貯蔵タンクがバックアップ緊急冷却を一度に供給するように使用されてもよい。
【００７９】
本発明の態様は、冷却装置に限定されないことを理解してもらいたい。むしろ、本発明の態様は、バックアップ熱貯蔵、並びにバックアップ熱及び冷却貯蔵の組み合わせを供給するように構成されてもよい。そのような態様では、バックアップ冷却貯蔵装置は、バックアップ熱貯蔵装置によって置き換え、及び／又は追加されてもよい。そのようなバックアップ熱貯蔵装置は、熱貯蔵タンクを含んでもよい。バックアップ冷却貯蔵タンクと同様に、熱格納タンクは、主加熱部品が稼働している間、加熱された組成物を格納するように構成されてもよく、主加熱部品が稼働していないとき、熱を供給するように加熱した組成物を使用するように構成されてもよい。1つの態様では、前記の加熱貯蔵タンクで使用される組成物は水であってもよい。他の態様では、組成物は、主加熱部品によって通常に生産される温度である、液体又は固体の状態の他の物質でもよい。そのような態様では、メインヒーターが稼働しているとき、組成物は、気体、又は液体の状態で格納されてもよい。熱を発生させるために、ガス、又は液体が、メインヒーター部品が稼働していないとき、上記したように、氷から水へと状態を変えるのと同様に、液体、又は固体の状態へ変化してもよい。
【００８０】
本発明の少なくとも1つの態様形態の幾つかの様態を説明してきたが、当業者であれば様々な変更、修正、及び改善を容易に思いつくことができることには注目すべきである。こうした変更、修正、及び改善は本開示の一部となることが意図されており、本発明の精神及び範囲に入ることが意図されている。従って、上述の記載と図面は例示を目的としているにすぎない。

Claims (34)

1. バックアップ冷却貯蔵装置であって、主冷却機が稼働していないとき、冷却材を使用して液体供給物を冷却する少なくとも１つの冷却貯蔵ユニットと、主冷却機が稼働しているとき、前記液体供給物を冷却するための冷却材を生成する少なくとも１つの冷却要素とを備え、
   前記冷却要素が予め定められた量の冷却材を凍結させ、前記冷却貯蔵ユニットが凍結状態の冷却材の現在量を監視するための冷却材監視要素を備え、
   前記冷却材監視要素が、冷却材中に沈められた状態で冷却材中に気泡を発生させるエアレーション装置を含むとともに、気泡を発生させるために用いた空気の圧力に基づいて冷却材の現在量を求めるように構成されている、バックアップ冷却貯蔵装置。
2. 前記液体供給物は、水を含む組成物及びグリコールを含む組成物の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
3. 前記液体供給物の状態を監視する少なくとも１つのセンサーをさらに含む、請求項１に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
4. 前記センサーが、液体供給物の温度を監視する少なくとも１つの温度センサーを含む、請求項３に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
5. 前記液体供給物の温度がしきい値よりも高いとき、前記冷却貯蔵ユニットが液体供給物を冷却する、請求項４に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
6. 前記しきい値が摂氏８．９度である、請求項５に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
7. 前記センサーが、液体供給物の圧力を監視する少なくとも１つの圧力センサーを含む、請求項３に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
8. 前記液体供給物の圧力がしきい値よりも低いとき、前記冷却貯蔵ユニットが液体供給物を冷却する、請求項７に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
9. 前記冷却貯蔵ユニットが、冷却材を貯蔵する少なくとも１つの冷却材貯蔵タンクを含む、請求項1に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
10. 前記冷却材貯蔵タンク内の冷却材が第１部分と第２部分を含み、第１部分が液体であり、第２部分が固体である、請求項９に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
11. 前記第１部分が水を含み、前記第２部分が氷を含む、請求項１０に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
12. 前記冷却材貯蔵タンクが複数の冷却材貯蔵タンクを含む、請求項９に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
13. 前記複数の冷却材貯蔵タンクが、それぞれ、１５分から３０分の間に、１０キロワットから１５キロワットの間で液体供給物を冷却することができる量の冷却材を貯蔵するように構成されている、請求項９に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
14. 前記冷却貯蔵ユニットが、少なくとも一部の液体供給物と冷却材との間で熱転移が実現するように、液体供給物を冷却材貯蔵タンクに向かわせる少なくとも１つの配管部品を含む、請求項９に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
15. 前記配管部品が、少なくとも1つの銅管を含む、請求項１４に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
16. 前記銅管が、前記液体供給物と冷却材との間で熱転移を実現する複数の熱転送フィンを含む、請求項１５に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
17. 前記冷却要素が、少なくとも1つの熱電気冷凍機を含む、請求項１４に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
18. 前記冷却要素が、前記熱電気冷凍機によって液体供給物の少なくとも一部を冷却し、冷却された液体供給物を配管部品に通して冷却材貯蔵タンクに向かわせることにより、冷却材を生成し維持するように構成されている、請求項１７に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
19. 前記熱電気冷凍機が、冷却材貯蔵タンク内の水が凍結温度以下となるように、液体供給物の少なくとも一部を冷却する、請求項１８に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
20. 前記冷却要素が、冷却材の９０％を凍結させるために必要な量の冷却材を生成し維持するように構成されている、請求項１に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
21. 前記冷却貯蔵ユニットおよび前記冷却要素を格納するための標準ラックをさらに備える、請求項1に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
22. 前記バックアップ冷却貯蔵装置を液体ベース冷却システムに接続するための第１及び第２液体接続部品をさらに備え、前記液体供給物が第１液体接続部品を介して液体ベース冷却システムからバックアップ冷却貯蔵装置に供給され、第２液体接続部品を介してバックアップ冷却貯蔵装置から液体ベース冷却システムに排出される、請求項１に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
23. 前記バックアップ冷却貯蔵装置が、冷却量と冷却時間の少なくとも1つを他のバックアップ冷却貯蔵装置と協調制御するように構成されている、請求項1に記載のバックアップ冷却貯蔵装置。
24. 少なくとも１つの冷却ユニットと、冷却ユニットを液体供給物で冷却する少なくとも１つの主冷却機と、液体供給物を冷却するための冷却材を生成して貯蔵する少なくとも１つのバックアップ冷却貯蔵装置とを備えた冷却システムにおいて、前記冷却ユニットを緊急冷却する方法であって、
    Ａ）前記主冷却機が稼働しているとき、主冷却機により冷却ユニットを連続的に冷却するステップと、
    Ｂ）前記主冷却機が稼働しているとき、前記バックアップ冷却貯蔵装置により予め定められた量の冷却材を凍結させて貯蔵するステップと、
    Ｃ）前記主冷却機が稼働していないとき、凍結状態の冷却材を用いて液体供給物を冷却するステップと、
    Ｄ）前記凍結状態の冷却材の現在量を監視するステップとを備え、
    前記監視するステップにおいて、エアレーション装置により冷却材中に気泡を発生させ、気泡を発生させるために用いた空気の圧力に基づいて冷却材の現在量を求める、方法。
25. 前記液体供給物は少なくとも水を含む組成物、またはグリコールを含む組成物のうち1つを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記ステップＢ）において、少なくとも一部の冷却材を凍結状態に維持する、請求項２４に記載の方法。
27. 前記ステップＢ）において、凍っていない残りの冷却材を水の状態に維持する、請求項２６に記載の方法。
28. 前記ステップＢ）おいて、凍結状態の冷却材を標準ラックに収納された冷却材貯蔵タンク内に貯蔵する、請求項２４に記載の方法。
29. 前記ステップＢ）おいて、前記液体供給物の一部を冷却した後に、冷却材貯蔵タンクに通過させることにより、凍結状態の冷却材と液体供給物との間で熱転移を実現する、請求項２８に記載の方法。
30. 前記ステップＢ）おいて、液体供給物の一部を熱電気冷凍機によって冷却する、請求項２９に記載の方法。
31. 前記ステップＣ）において、前記液体供給物の一部を冷却材貯蔵タンクに通過させることにより、凍結状態の冷却材と液体供給物との間で熱転移を実現する、請求項２８に記載の方法。
32. Ｅ）前記主冷却機が稼働しているかどうかを判定するために、前記液体供給物の状態を監視するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
33. 前記ステップＥ）において、前記液体供給物の温度及び圧力の少なくとも１つを監視する、請求項３２に記載の方法。
34. Ｆ）前記主冷却機が、前記冷却ユニットとは別の少なくとも１つの冷却機器に前記液体供給物を供給するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。

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