JP6228228B2 - 機器浸漬冷却システム - Google Patents

Description

本出願は、以下の仮出願、すなわち、
１．２０１２年１２月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／７３７２００号（「第１の親仮出願」）、および
２．２０１３年６月７日に出願された米国特許仮出願第６１／８３２２１１号（「第２の親仮出願」）
に関連し、連邦規則法典第３７巻１．７８（ａ）（４）に基づく上記出願日の利益をここに主張するものである。（まとめて「親仮出願」と呼ぶ）。親仮出願の主題は、それぞれその全体が、参照によって明示的に本明細書に組み込まれている。

本発明は、一般に、電気機器冷却システムに関し、特に、改良された機器浸漬冷却システムおよび動作方法に関する。

以下の説明では、一般に、浸漬冷却システムの当業者によく知られている各専門用語の初出時には、その語はイタリック体で示されている。さらに、新しいと考えられる用語が初めて導入される際、あるいは新しいと考えられる文脈で使用される用語が初めて導入される際には、その語は太字で示され、その語に適用される定義が与えられている。

Ｃｒａｙの「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｏｌｅｄ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」という米国特許第４５９０５３８号明細書（１９８１年１１月１８日出願、１９８６年５月２０日発行）（「Ｃｒａｙ」）は、通常動作中の電子部品を冷却する浸漬システムの初期の例である。情報と信念により、この特許に開示された装置は、ウィスコンシン州チペワフォールズのクレイ・リサーチ社（「クレイ・リサーチ」）によって製造されたＣｒａｙ−２スーパーコンピュータ（「Ｃｒａｙ−２」であった。本出願にとって特に興味深いのは、非導電性流体または誘電性流体を使用して通常動作中の電子回路アセンブリから熱を抽出することによる顕著な利点についての説明である（例えば、第１欄第６６行〜第２欄第２９行参照）。

情報と信念により、クレイ・リサーチは、１９８５年にＣｒａｙ−２について説明する「Ｔｈｅ ＣＲＡＹ−２ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ」（写しを本明細書と共に提出）と題したマーケティング用パンフレットを発表した。このパンフレットで特に興味深いのは、誘電性流体を使用して通常動作中の電子回路アセンブリから熱を抽出することによる顕著な利点についての説明である（１０頁および１３頁参照）。

Ｋｒａｊｅｗｓｋｉらの「Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」という米国特許第５１６７５１１号明細書（１９９２年１１月２７日発行）（「Ｋｒａｊｅｗｓｋｉ」）は、通常動作中の電子部品を冷却する浸漬システムの別の例を開示している（例えば、第２欄第４３〜５１行参照）。情報と信念により、Ｋｒａｊｅｗｓｋｉのシステムを実装した装置も、クレイ・リサーチによってＣｒａｙ−２の後続のスーパーコンピュータとして販売された。

上述した文献で開示された垂直積層型システムにおけるある特定の問題は、電子モジュールに物理的にアクセスする必要が生じるたびに、冷却液を排出する必要があることである。そのような工程は、一般に、時間がかかるだけでなく、特に、注意を要する部品が中央演算処理装置（「ＣＰＵ」）などのシステムアーキテクチャ内の重要な構成要素である場合、システム全体のスイッチオフを必要とする。この問題に対する１つの考えられる解決手段は、冷却液を含むタンク内に回路アセンブリを垂直方向に浸漬させることであって、修理、交換、アップグレードなどのために、そのタンクから様々なアセンブリのそれぞれを独立に引き出せるようにすることである。そのようなシステムの１つの興味深い例は、Ｎｉｌａｙ Ｐａｔｅｌによる「Ｐｕｇｅｔ Ｃｕｓｔｏｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ’ｓ ｍｉｎｅｒａｌ−ｏｉｌ−ｃｏｏｌｅｄ ＰＣ」（「Ｐｕｇｅｔ」）（２００７年５月１２日午前１１時５７分に投稿；写しを本明細書と共に提出）と題したウェブ記事に開示されている。著者が指摘しているように、Ｐｕｇｅｔのシステムにはオイルから廃熱を抽出する補助装置がなく、そのことが、本質的に動作能力を制限していた。

クレイ・リサーチのシステムに関する別の問題は、特に、選ばれた冷却液、すなわちフッ化炭素液体の性質およびコストである。知られているように、鉱油などの他の誘電性流体は、より優れた伝熱特性を有しているが、もちろん、油であり、それを使用すると、修理できる可能性のあるモジュールに対するより重大な残留物問題が伴うことになる。それにもかかわらず、Ｐｕｇｅｔのシステムでは、この設計上の選択がまさに実行されていた。

Ｂｅｓｔらの「Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ，Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ Ｒａｃｋ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｓｕｃｈ ａ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ Ｒａｃｋ」という米国特許出願公開第２０１１／０１３２５７９号明細書（「Ｂｅｓｔ」）は、タンクの冷却液から廃熱を抽出し、そのように抽出された熱を環境に放出する支援装置を含む機器浸漬タンクシステムを開示している。このシステムは、上述した従来技術に対していくつかの点で改良されているが、とりわけ以下の問題、すなわち、タンク内のいくつかの機器用スロットを通る流れパターンがほぼ不均一であり、そのことで、スロット全体にわたって冷却が均等でなくなる可能性がある；誘電性流体の供給ポートおよび戻りポートが狭窄していることで、タンクへの接続部の各点で不必要に高い流体流速が生じる；スケーラビリティが十分でない；フェイルソフト動作への対応が不十分である、という問題を有している。

上述した従来技術文献のすべての主題は、それぞれその全体が、参照によって明示的に本明細書に組み込まれている。

改良された機器タンク浸漬システムおよび動作方法が必要であると考えられる。特に、そのようなシステムは、最良の従来技術にほぼ匹敵する性能であるが、そのような従来技術の知られた実装例よりも効率的かつ効果的な性能を実現すべきであると考えられる。

本発明の好ましい実施態様によれば、・・・。

本発明に従って構成された機器浸漬冷却システムのタンクモジュールの一部を切り欠いて示す正面斜視図である。 図１に示すタンクモジュールの背面斜視図である。 図２の細部Ａの拡大斜視図である。 図２の細部Ｂの拡大斜視図である。 タンクの長い背面壁に組み込まれた誘電性流体の回収堰部を特に強調した、図１に示すタンクのいくつかの細部を示す斜視図である。 図５の断面Ｃ−Ｃを示す断面図である。 図１に示すプレナム装置を示す斜視図である。 図７に示すプレナム装置のオリフィスプレート部を示す上面図である。 図７に示すプレナム装置のチャンバ部を示す斜視図である。 図１のタンクの長軸を横切って延びるとともに長軸に沿って垂直方向に分布した複数の機器用スロットを示す上面図である。 図１のタンクの長軸を横切って延びるとともに長軸に沿って垂直方向に分布した複数の機器用スロットを示す縦断面図である。 本発明を実施するのに適した流れ構成の一実例を示すフロー概略図である。 本発明を実施するのに適した流れ制御装置の一実例を示す制御概略図である。

添付の図面に関連して特定の好ましい実施形態を説明することで、本発明をより十分に理解することができる。

各図面において、可能な限り、同様の構成要素には同様の参照番号を付している。しかしながら、これは、単に参照の都合上のためであって、不必要に参照番号を増やすのを回避するためのものであり、本発明がいくつかの実施形態において機能または構造のいずれかの点で同一性を要求することを暗示または示唆することを意味するものではない。

図１（正面図）および図２（背面図）には、本発明の好ましい実施形態に従って構成された機器浸漬冷却システムでの使用に適応したタンクモジュール１０が示されている。参照の都合上、図１では、浸漬モジュール１０のタンク装置１２は、いくつかの重要な内部装置を強調するために、一部が切り欠いて示されており、図５では、タンク装置１２が単独で示されている。一般に、タンク装置１２は、タンク１４であって、タンク１４の長軸を横切って延びるとともにその長軸に沿って垂直方向に分布した各機器用スロット１８ａ内で、それぞれ複数の電気機器１６、例えば現代的なコンピュータサーバ（例えば、図１１参照）を誘電性流体に浸漬させるように構成されたタンク１４（大まかには図１０参照）と、各機器用スロット１８（図１０参照）内に機器１６（例えば、図１１参照）を吊り下げるように構成された従来設計の機器用ラック装置２０と、すべての機器用スロット１８に隣接する位置でタンク１４の１枚の長い壁に水平方向に組み込まれた堰部２２であって、各機器用スロット１８を通って流れる誘電性流体を実質的に均一に回収するのを容易にするように構成された堰部２２（図５および図６に単独で最も良く図示）と、タンク１４の上部後端部に取り付けられ、様々な機器配電器具やケーブル相互接続パネルなど（いずれも図示せず）を搭載するように構成された相互接続パネル装置２４と、タンク１４の正面から開閉されるように構成された（閉位置にあるときにタンク１４の内部が見えるように半透明部分を含んでいてよい）カバー２６と、を有している。タンク装置１２に加えて、浸漬モジュール１０は、一次循環装置２８（その一部が図１および図２の両方に図示）と、二次流体循環装置３０（冗長熱交換器３２ａ，３２ｂのみが図２に図示）と、一次循環装置２８ａ，２８ｂ（図１３参照）のそれぞれに関連付けられたモジュール状況・制御機器を収容するようにそれぞれが構成された制御機器キャビネット３４ａ，３４ｂと、を有している。

図２から最も明らかなように、（冗長予備装置２８ａ，２８ｂを有する）一次循環装置２８は、受動部品（導管、連結器など）と能動部品（弁、ポンプ、センサなど）の両方を有し、受動部品の一部が共用されているのに対して、能動部品は、一般に、繰り返し使用され、別個の冗長予備装置として協働するように構成されている。タンク１４を除いて、一次共用部品は、オリフィスプレート３６ａ（図８参照）とプレナムチャンバ３６ｂ（図９参照）とを有するプレナム装置３６（図１および図７参照）である。図１から明らかなように、冷却された誘電性流体は、共用分配ヘッダ３８（図２および図３参照）を介してプレナム装置３６の両端部へと送り込まれる。一般に、プレナムプレート３６ａは、各機器用スロット１８ａに対して垂直に揃えられた少なくとも１列のオリフィスを有し、各組の寸法および流量は、誘電性流体が各機器用スロット１８ａ内を実質的に等しく上向きに流れるように構成されている。各機器用スロット１８ａは、数列のオリフィスを与えられていることが好ましく、それにより、概ね、各オリフィスから流出する誘電性流体の体積が低減しやくなり、機器用スロット１８ａを上向きに通る誘電性流体の流れをより均一にさせやすくなる。もう１つの共用部品は、誘電性流体回収容器４２（図３、図４、および図１３参照）を有する誘電性流体回収装置４０（図２）であり、誘電性流体回収容器４２は、堰部２２のオーバフローリップの垂直方向下方に位置し、誘電性流体が堰部２２を越えて流れるときに誘電性流体を円滑に受け入れるように構成されている。さらに、誘電性流体回収容器４２は、回収された流体を冗長回収ポート４４ａ，４４ｂを通じて容器４２から除去するのを可能にするように構成されている（ポート４４ｂは熱交換器３２ａで見えなくなっているため、ポート４４ａのみが図２に図示、図１２参照）。図３および図４の両方から明らかなように、各回収ポート４４の入口に渦防止装置が設けられていることが望ましいと考えられる。同様に、分配ヘッダ３８の大部分も覆うように構成された取り外し可能な回収容器カバー４６が設けられている。図２および図３では共に、カバー４６が部分的に持ち上げられた姿勢で図示され、それにより、そうしないと見えなくなる細部がより良く示されていることに留意されたい。また、容器４２は、回収ポート４４よりも上方の誘電性流体の平均高さがポンプ４８の要件を満たすのに十分な水圧ヘッドを生じさせる一方で、通常動作中に吸引中断が生じる可能性も最小限に抑えやすくなるように構成されていることに留意されたい。

この時点で、一次循環装置２８には、完全に冗長な予備装置２８ａ，２８ｂが設けられ、各予備装置は、一次循環ポンプ（４８ａ，４８ｂ）と、共用部品およびタンク１４を通して誘電性流体を循環させる原動力を集合的に提供する、関連する受動部品および能動部品と、を有している。概略的に図示されているように、これら予備装置２８ａ，２８ｂのそれぞれは、堰部２２を通じてタンク１４から流出する誘電性流体を回収し、回収された流体を再加圧し、再加圧された流体を熱交換器３２ａ，３２ｂのそれぞれに通した後、ヘッダ３８を通じてプレナム装置３６に戻すように構成されている。

図１２には、一次循環装置２８と二次流体循環装置３０とを有し、完全に冗長な機器浸漬冷却システムに対してタンクモジュール１０を組み込むのに適した１つの流れ構成が示されている。一般に、二次流体循環装置３０は、冗長な二次流体循環予備装置３０ａ，３０ｂを有し、これら予備装置のそれぞれは、各熱交換器３２ａ，３２ｂを通して冷却液（例えば処理水）を循環させ、それとは反対方向に循環する誘電性流体から熱を抽出し、そのように抽出された熱を環境に放出するように構成されている。図示した実施形態では、二次流体予備装置３０ａ，３０ｂのそれぞれが、（ファン装置５２ａ，５２ｂを含む）従来型の冷却塔５０ａ，５０ｂと、二次循環ポンプ５４ａ，５４ｂとを有している。複数の二次循環予備装置３０と組み合わされた複数の浸漬モジュール１０を含む装置における柔軟な運用を容易にするために、既知の重要な流量制御点に流量制御弁が配置された二次流体循環ループにおいて、共通のヘッダ構成を図示したように実現することができる。

図１３には、（一次循環装置２８のすべての能動部品を含む）浸漬モジュール１０と二次流体循環装置３０の両方の動作を監視および制御するように構成された制御装置５６が示されている。当業者には明らかなように、浸漬モジュール１０の効率的な動作のためには、一次循環ループおよび二次循環ループのいくつかの場所で、流体温度、圧力、伝導度、およびｐＨを含むいくつかの基本的な動作パラメータを連続的に監視および制御する必要がある。いくつかのセンサ機能および制御機能は従来の専用ハードウェア部品を使用して実行可能であるが、多くの有名なメーカーのいずれかから市販されている少なくとも１つのプログラマブルロジックコントローラ（「ＰＬＣ」）、例えば、ロックウェル・オートメーション社によるアレン・ブラドリーというブランドのＰＬＣを使用することが好ましい。図１３に示す実例では、一次循環予備装置２８ａの動作をタンク１４内の誘電性流体の温度の関数として監視および制御するように構成された一次コントローラ５８ａと、二次流体循環予備装置３０ａの動作を、熱交換器３２を通って流れる誘電性流体の温度の関数として監視および制御するように構成された二次コントローラ６０ａと、一次コントローラ５８ａおよび二次コントローラ６０ａの動きを調整するように構成されたマスターコントローラ６２とが図示されている。図に示すように、一次循環予備装置２８ａには、各戻りポート４４ａに隣接して容器４２の底部に設置されたサーモウェル（図示せず）に挿入された温度プローブＴを含む供給センサおよび戻りセンサ（図４では、サーモウェルを受け入れる穴の一方しか示されていないが、図１２では、両方の穴が示されていることに留意されたい）と、必要に応じて温度、圧力、および伝導度を検知可能な一対のセンサ装置Ｓと、一次循環ポンプ４８ａ用の戻り流量制御弁（および必要に応じて供給流量調節弁）および制御部とが組み込まれている。もちろん、一次循環予備装置２８ｂには、これらの部品の冗長な一式が存在している。一般に、目標は、タンク１４内の誘電性流体の温度を所定の最低温度と所定の最高温度との間に維持することである。

上述したように、別個の制御機器キャビネット３４ａ，３４ｂが設けられ、それぞれのキャビネットは、一次コントローラ５８ａ，５８ｂのそれぞれを有するいくつかの部品を収容するように構成されている。アクセスの都合上、各冷却塔５０と各二次コントローラ６０用の保護ハウジング（図示せず）とを同じ場所に配置することが好ましい。もちろん、制御装置５６の実例として、特定の装置に最も適切であるとみなされる監視装置の同様の組み合わせまたは他の組み合わせを備えた単一のマルチモジュールＰＬＣ装置を挙げることができる。あるいは、コントローラ５８，６０，６２によって実行される機能の１つ以上、おそらくはそのすべてを、適切なリソースを有する従来型のコンピュータプラットフォーム上で実行される専用の特定用途向けソフトウェアの形態で実装することができる。実際に、タンク１４に設置されたサーバ１６上に制御装置５６の全体を実装することは完全に実行可能であろう。

推奨される１つの望ましい機能強化は、システム状況の遠隔監視（例えば、温度、圧力など）と一次コントローラ５８および二次コントローラ６０に対するシステム制御パラメータ（例えば、温度限界および圧力限界など）の制御とを容易にするように構成された、例えばマスターコントローラ６２を介して（またはコントローラごとの直接的なインターフェースによって）実行される遠隔制御装置である。例えば、従来型のデータ通信ハードウェアモジュール６４（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを実行するイーサネットカード）を使用すると、現代のウェブブラウザは、遠隔位置からの装置全体の監視および制御を容易にするのに十分な機能を備えたグラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）を提供するように構成されていてよい。そのようなＧＵＩは、多くのプログラミングパラダイム（例えば、ＰＨＰ、ＮＥＴなど）のいずれかを使用して実行されていてよい。

冗長で連続的なプロセスフローシステムの動作制御が一般的によく知られている。いくつかの冗長な予備装置のそれぞれは、定期的に作動して、現在の機能を確実に実行するとともに、作動していない予備装置を確立されたスケジュールに従って使用可能にすることが好ましい。システムリソースのこの連続的なローテーションは非常に重要であると考えられるため、予備装置を１日に少なくとも１回、好ましくは数回切り替えることが推奨される。これは手動で実施することができるが、マスターコントローラ６２がいくつかの切り替え動作の順序付けを制御できるようにすることが好ましい。このような制御高度化のもう１つの側面は、リアルタイムの緊急事態に対する適切な応答を確実に行うように、制御された条件下でいくつかのサブシステムのストレス試験を実行する能力である。

第１の親仮出願には、機器浸漬タンク装置を有する代替実施形態であって、プレナム装置３６の機能が、それぞれが各機器用スロットに誘電性流体を供給するはしご構成の管状スプレーバーを有するマニホールド装置によって実行される代替実施形態が開示されている。指摘されているように、この構成の１つの特定の利点は、各機器用スロットが占有されていない場合に個々のスプレーバーを遮断することができ、したがって、エネルギーを節約できることである。エネルギー効率をさらに向上させるために、タンクを作動している機器を有する作動部分と作動していない機器を有する滞留部分とに区画するように構成された任意の垂直流れ障壁が設けられている。開示されたもう１つの機能強化は、各スプレーバーを通る流量を各スロットから流出する誘電性流体の温度の関数として動的に変化させることができるように、機器用スロットごとに温度センサが設けられていることである。当業者には他の作動構成が容易に認識されるであろう。

第１の親仮出願に記載された実施形態と同様に、エネルギーの観点からは、プレナム装置３６の上部に取り付けられ、それにより、少なくとも機器用スロット１８ａのそれぞれに対応するプレナムプレート３６ａのオリフィスの列を通る誘電性流体の流れを実質的に遮断することができるようにそれぞれが構成された複数の流れ障壁プレート６６を設けることが有利であろう。シール効果を高めるために、プレート６６の界面に弾性層（図示せず）が設けられていてもよい。そのような構成により、プレナム装置３６を通る全流量を、ここではタンク１４内で動作している機器の実数の関数として調整することができる。さらに、この構成は、タンク１４を作動している機器１６を含む作動部分１４ａと機器を含んでいない（または少なくとも作動している機器１６を含んでいない）非作動部分１４ｂとに実質的に区画するように構成された再配置可能な垂直バッフルプレート６８（図１１参照）を含んでいてよい。バッフルプレート６８は、実際の機器１６と同様に機器用ラック装置２８に取り付けられるように構成されていることが好ましい（バッフルプレート６８は、作動部分１４ａと非作動部分１４ｂとの間の誘電性流体の流れを完全に遮断する必要はなく、２つの部分の間の流れを著しく妨げるだけでよい）。図１１に示す例示的なシナリオでは、１６個の機器用スロット１８ａに対して合計８個の作動している機器１６を分布させて、全熱負荷を隣接する空のスロット１８ａに拡散させることができる１つの考えられる構成が示されている。このような最適な構成は、作動している機器１６によって利用可能な機器用スロット１８ａの過半数未満が占められている場合にのみ可能になる。明らかなことに、そのような任意の付属装置によって、動作の柔軟性が向上し、変化する熱負荷の下での一次循環予備装置２８ａ，２８ｂにおける流量の動的調整が行われる一方で、そうしないとタンク１４の非作動部分１４ｂに誘電性流体が流れることに費やされてしまうことになるエネルギーを節約する機会が与えられる。当業者には他の作動構成が容易に認識されるであろう。

第２の親仮出願には、適切な流れ装置および制御装置を備えた、より従来型であってモジュール化の程度がより低い実例を有する別の実施形態が開示されている。この実施形態では、例えば４つの機器浸漬タンク装置を有し、実質的にすべての他の機器が市販の独立型部品から構成されたタンク群を実現することが選択されている。そのような構成により、初期設置後の必要に応じて、改良された部品を選択して設置する機会、または装置に機能強化を追加する機会がより多く与えられている。当業者には他の作動構成が容易に認識されるであろう。

図１２に示す実施形態を参照して上述したように、二次流れヘッダ装置は、任意の二次循環予備装置３０を作動している任意の熱交換器３２に接続するのを可能にするように十分に構成されている。そのような装置により、特に、二次循環予備装置３０ａ，３０ｂのそれぞれが一群のタンクモジュール１０を支持するサイズを有する装置において、異常なシステム条件に対処する高い柔軟性が提供される。例えば、１つの二次循環装置３０（例えば予備装置３０ａ）を修理している間、一群内の１つのタンク１４において一連の機器１６の活動が通常よりも高くなることで、そのタンク１４内の温度が所望の最高値を超えて上昇すると仮定する。それに応じて、マスターコントローラ６２は、タンク１４に割り当てられた一次コントローラ５８ａ，５８ｂに指示して、一次循環予備装置２８ａ，２８ｂの両方を同時に、すなわち並行に動作させることができる。二次流れヘッダ装置を使用すると、熱交換器３２ａ，３２ｂの両方によって抽出された熱を単一のオンライン二次循環予備装置３０ｂのリソースを用いて放出することができる。したがって、この代替実施形態の明確な１つの利点は、システムリソース全体にわたって負荷バランシングを動的に実行する能力である。サブシステムの負荷バランシングを支援する他の作動構成が当業者には容易に認識されるであろう。

一次循環装置２８全体を通過する際に誘電性流体によって取り込まれる可能性がある任意の微粒子または他の望ましくない異物を除去するために、一次循環予備装置２８ａ，２８ｂのそれぞれを通る流路に１つ以上のフィルタ（図示せず）が含まれていることが好ましい。１つの機器１６の内部にある従属部品の故障を示すことが可能な予期せぬ薬品の存在を検出する薬品センサが設けられていてもよい。二次流体循環装置３０にｐＨセンサなどの同様の部品が含まれていてもよい。

図１から概ね明らかなように、何らかの理由でタンク１４内の誘電性流体の液位が所定の最低液位よりも低くなった場合にアラーム信号を発生させるように構成された一対の低誘電性流体液位センサ７０ａ，７０ｂが設けられている。加えて、応答性の高い一次コントローラ５８が、オーディオアラームの起動や電子警告信号の伝送などを含む他の処置を開始して、検出された問題に対処することができる。

相互問題、すなわち、タンク１４内の誘電性流体にプレナム装置３６を通じた逆サイフォン現象を生じさせる、一次循環ループ２８の外部からの漏れを解決するために、プレナム装置３６よりもかなり上方であるが堰部２４の位置よりはやや低い所定の位置において供給管内にサイフォンブレーカー７２（図１参照）を組み込むことが推奨される。そのようなサイフォンブレーカーは、選択された位置において供給管に開けられた、比較的小さい直径を有する穴７２のような単純なものであってよい。誘電性流体の粘度が比較的高いため、加熱時であっても、通常動作中に生じるいかなる漏れも相対的に重要ではなくなる。このような異常な流体条件および他の異常な流体条件に対処する他の作動応答が当業者には容易に認識されるであろう。

知られているように（例えば、Ｂｅｓｔ参照）、多くの従来型の市販の電気／電子機器は、誘電性流体、特に鉱油と同程度の粘度を有する流体に浸漬されたときに正しく動作しなくなる部品、例えば、冷却ファンおよび回転型メディアディスクドライブを含んでいる。一般に、すべての冷却ファンは、浸漬冷却システムでは不要であり、単に取り外されていてよい。しかしながら、メディアドライブは、機器を正常に動作させるのに通常必要である。１つの選択肢は、各ドライブを取り外し、それを流体の進入に対して完全に密封し、密封されたドライブを再設置することである（事前に密封されたドライブも利用可能である）。別の選択肢は、ドライブを取り外して相互接続パネル装置２４に搭載することであるが、通常、ドライブを内部機器ソケットに取り付け直すためには特殊な配線が必要となる。さらに別の選択肢は、回転型メディアドライブを、移動部品を有さないソリッドステートドライブに置き換えることである。当業者には他の作動構成が容易に認識されるであろう。

本明細書に記載された実施形態のすべてにおいて、各浸漬モジュール１０全体を循環する誘電性流体の総量を最小限に抑えることが強調されていることが理解されよう。ここでの重要な概念は、一次流体を二次流体との熱交換点まで移動させることではなく、二次流体を一次流体との熱交換点まで移動させることであると考えられる。したがって、好ましい実施形態では、一次循環装置２８の基本的な部品のすべては、タンク１４と同じ場所に密接に配置され、高度に集積されたモジュールを形成することができる。さらに、容器４２がタンク１４の外側に（ただし直接隣接して）位置していることで、（タンク１４内に回収槽が配置された第１の仮出願で提案された代替構成とは異なり）誘電性流体の総量は減少する傾向にある。そして、一次循環予備装置２８ａを有する部品が、容器４２のフットプリントの垂直方向下方に位置するように配置されている。典型的なデータセンター装置における貴重な設置面積を節約することに加えて、得られるモジュール構成によって、初期設置が容易になるとともにその後のアップグレードが容易になり、増大するデータセンターの仕事量を効率的に満足させる。実際、本発明によって、データセンターのオペレータにとって重要な問題であるシステムスケーラビリティが大幅に向上することになる。最終的に、システム全体の冗長性によって、異常な環境条件、すなわち、インフラの不安定性または政情不安の期間中のフェイルソフト動作がしっかりと確実に実施される。

特定の実施形態との関連において本発明を説明したが、当業者には、そのような実施形態において多くの修正を施して特定の実装例に適応させることができることが容易に理解されるであろう。一例として、現代的なサーバ以外の電子機器に使用するように本発明を適応させ、それに応じて機器収容スロットの寸法を調整するために、ほとんど労力を要することはない。同様に、当業者には、強制空気、蒸気圧縮システム、地球と水のシンクループ、廃熱の回収・再利用システムなどを含む、他の知られた二次循環装置（例えば、Ｂｅｓｔで述べられたいくつかの代替例参照）が効果的に使用可能であることが容易に理解されるであろう。さらに、上述したいくつかの構成要素は、様々な既知の製造方法のいずれかを使用して実現可能であるとともに、一般に、当技術分野で知られているように、ハードウェア制御、ソフトウェア制御、および、その何らかの組み合わせのいずれかの下で動作可能であるように適応可能である。

したがって、機器などの浸漬冷却を行う改良されたシステムおよび動作方法が提供されていることは明らかである。特に、そのような方法および装置は、最良の従来技術に概ね匹敵する性能であるが、そのような従来技術の知られた実装例よりも効率的かつ効果的な性能を実現していると考えられる。

Claims (10)

1. タンクであって、前記タンクの長い壁を横切って延びるとともに該長い壁に沿って垂直方向に分布した各機器用スロット内で、それぞれ複数の電気機器を誘電性流体に浸漬させるように構成され、前記タンクが、すべての機器用スロットに隣接する位置で前記タンクの前記長い壁に水平方向に組み込まれ、各機器用スロットを通って流れる前記誘電性流体を実質的に均一に回収するのを容易にするように構成された堰部を有する、タンクと、
   前記タンクを通して前記誘電性流体を循環させるように構成された一次循環装置であって、前記タンクの底部に隣接して位置し、前記誘電性流体を、各機器用スロットを通って上向きに、かつ実質的に均一に供給するように構成されたプレナムを有する一次循環装置と、
   前記一次循環装置内を循環する前記誘電性流体から熱を抽出し、そのように抽出された前記熱を環境に放出するように構成された二次流体循環装置と、
   前記一次循環装置の動作と前記二次流体循環装置の動作とを前記タンク内の前記誘電性流体の温度の関数として調整するように構成された制御装置と、
   を有する機器浸漬冷却システム。
2. 前記タンクおよび前記一次循環装置が、同じ場所に密接に配置されたモジュールを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記タンクが、機器支援器具を搭載するように構成された相互接続パネル装置をさらに有する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記一次循環装置が、前記タンクを通して前記誘電性流体を循環させるようにそれぞれが独立して動作するように構成された、少なくとも第１および第２の一次循環予備装置をさらに有し、
   前記制御装置が、前記第１および第２の一次循環予備装置の動作と前記二次流体循環装置の動作とを調整して、前記タンク内の前記誘電性流体の温度を実質的に所定の最低温度と所定の最高温度との間に維持するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記制御装置が、遠隔位置からの前記制御装置の監視および制御を容易にするように構成された通信装置をさらに有する、請求項１に記載のシステム。
6. タンクであって、前記タンクの長い壁を横切って延びるとともに該長い壁に沿って垂直方向に分布した各機器用スロット内で、それぞれ複数の電気機器を誘電性流体に浸漬させるように構成され、前記タンクが、すべての機器用スロットに隣接する位置で前記タンクの前記長い壁に水平方向に組み込まれ、各機器用スロットを通って流れる前記誘電性流体を実質的に均一に回収するのを容易にするように構成された堰部を有する、タンクと、
   前記タンクを通して前記誘電性流体を循環させるように構成された一次循環装置であって、前記タンクの底部に隣接して位置し、前記誘電性流体を、各機器用スロットを通って上向きに、かつ実質的に均一に供給するように構成されたプレナムを有する一次循環装置と、
   前記一次循環装置の動作を前記タンク内の前記誘電性流体の温度の関数として制御するように構成された制御装置と、
   を有する、機器浸漬冷却システムにおいて使用できるように構成されたタンクモジュール。
7. 前記タンクおよび前記一次循環装置が、同じ場所に密接に配置されたモジュールを有する、請求項６に記載のモジュール。
8. 前記タンクが、機器支援器具を搭載するように構成された相互接続パネル装置をさらに有する、請求項６に記載のモジュール。
9. 前記一次循環装置が、前記タンクを通して前記誘電性流体を循環させるようにそれぞれが独立して動作するように構成された、少なくとも第１および第２の一次循環予備装置をさらに有し、
   前記制御装置が、前記第１および第２の一次循環予備装置の動作を調整して、前記タンク内の前記誘電性流体の温度を実質的に所定の最低温度と所定の最高温度との間に維持するようにさらに構成されている、請求項６に記載のモジュール。
10. 前記制御装置が、遠隔位置からの前記制御装置の監視および制御を容易にするように構成された通信装置をさらに有する、請求項６に記載のモジュール。

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