JP7025421B2 - 統合型精密エアーフローを利用するコンピューターサーバー熱制御及びそれに関連する応用 - Google Patents

Description

本出願は、２０１６年５月２日出願の米国特許出願番号１５／１４４、７８８および米国特許出願番号１５／４３９、６３１、同じタイトル「統合型精密エアーフローを利用するコンピューターサーバー熱制御」からの継続出願であり、米国連邦法３５条１２０項により優先権を主張する。

本開示はサーバーラックに関し、さらに特に、サーバーおよび他のネットワークデバイス等の電気装置に効率的熱消散のためのエアーフローを導くために使用され得るサーバーラックシステムに関する。

既存のラック取り付けサーバーシステムは、サーバーラックとサーバーラックが受け取る複数のサーバーユニットから構成される。通常、各サーバーユニットは、サーバーラックの反対側側壁の内側表面にそれぞれ固定されている一対の取り付けブラケットによってサーバーラックに取り付けられている。熱消散を助けるために電子機器のエアーと他の流動体を導くために非常に多くの努力が払われてきている。

発明に係るサーバーラックは、デバイスの正面側と後面側上の中空の筒状の支柱から構成される枠から成る。前方側面パネルと後方側面パネルは、正面および後側の柱の間にある。パネルは、レールを通してサーバーに入るカートリッジ中の通路を通して後方の空洞からのエアーを制御するためのバルブ部材であるカートリッジの補完物を受け取る。複数のサーバー受け取り側方レールが正面および後側の柱に取り付けられている。レールは、他のサーバーの側壁上に設けられた通路と対応する側壁を通過している。

実施例においては、空調エアーが上方と下方の表面に設けられた通路を通して前方の側面パネルに導かれる。次に、空気は、前方のパネルからカートリッジ部材を通って設けられた一つ以上の通路を通って流れ、さらに、サーバーの左右の側壁に設けられた通路を通ってサーバーの前方部に流れる。空気は、サーバーの前方部からサーバーを通って後方へ流れ、それから、後方パネルに設けられたカートリッジの左右の側壁中の通路を通って外にでる。次に、空気は、再循環のための空調ユニットに戻る。

実施例においては、サーバーラックは、約６フィート（１．８メートル）の高さであり、１．７５インチ（４．４５センチメートル）で増える４２のサーバーユニットを収容するように設計される。レール部材は、側面パネル上に各ユニットセグメント毎に設けられている。さらに、下記に述べる実施例においては、カートリッジを通る通路は、個々に電子機械的に、あるいは手動で制御可能である少なくても一つのバルブ部材を有している。サーバーが、特定のラックユニットに設けられていない場合、あるいは、さもなければ、温度が、特定のサーバーユニット内で適切に制御されている場合、開口部は閉じていても良い。実施例においては、制御器は、温度計からの信号に対応してカートリッジ内に備えられたバブル部材を自動的に開閉する。

従って、バルブまたは通路が、サーバーを冷却する必要性に応じて各サーバーのために可変的に開閉され得ることは望ましい。さらに、ここで述べるように、開口部を通るエアーフローの度合いは、ダンパーあるいは堰を配置することによって制御され得る。それ故、実施例においては、局所制御器が備えられ、サーバーの温度を読み取る温度計からの入力情報を受け取ることができ、そして、したがってバルブ開口部を開閉することを調節できる。代わりに、ダンパーが手動で調節されても良い。さらにその上、実施例においては、中央制御器が、複数のサーバーラックから信号を受け取る。

柱上の各開口部は、サーバーの特別な構造に応じて流れを止めるための解放可能型のシールを備えている。実施例においては、可撓性マニホールドが、流動体をサーバーに導くための柱から、およびサーバー上に設けられたアクセス領域から伸びている。好ましい実施例は、エアーフローを考慮しているが、実施例においては、枠は、流動体を受け取るように構成され、柱とマニホールドは、流動体を各サーバーと結合している熱交換部に導いている。

本発明は、さらに、コンピュータ支持面を有し、冷気貯留槽空間、排気貯留槽空間とそれらの間を走る境界壁を規定するサーバーラックスタンドから成るサーバーラックシステムを含んでいる。冷気貯留槽空間は、冷気入口と冷気出口を有している。排気貯留槽空間は、冷気貯留槽空間に隣接するラック内に配置され、排気入口と出口を有している。境界壁は、排気貯留槽空間から冷気貯留槽空間を分離し、冷気貯留槽空間と排気貯留槽空間の双方に接触しているペルチェ発電複合体を支持している。ラック回路は、負荷体に伝送され得るペルチェ発電複合体からの電流を受け取る。

さらにその上、実施例においては、ラックは、流動体フローとエアーフローの両方が可能となるように構成される。

発明のこのような構成は、限定されることを意味するものではない。さらに、特徴は、発明のあるバージョンに適用されても良く、他に適用されなくても良い、本発明の他の特徴、態様、利点は、以下の説明と図に関連して理解される場合、当業者に容易に分かるであろう。

従来技術のサーバーラックと側面パネルの透視図である。 発明の実施例に係る部分的ラック組立部品の透視図である。 発明の実施例に係る部分的ラック組立部品の透視図である。 発明の実施例に係る第一レール組立部品、サーバーおよび第二レール組立部品の透視分解図である。 発明の実施例に係る第一レール組立部品、サーバーと第二レール組立部品の平面分解立体図である。 発明の実施例に係る互いに接続されている第一レール組立部品、サーバーと第二レール組立部品の上面図である。 発明の実施例に係る組立前に配置された側面パネルとサーバーの透視分解立体図である。 互いに接続されている側面パネルとサーバーの透視図である。 発明の実施例に係る側面パネルレール、サーバーと第二パネルの透視分解立体図である。 組立られた図７の実施例に係る側面パネルレール、サーバーと第二パネルの透視図である。 組立部品中に摺動するサーバーを概略的に図示する側面パネル、レール、サーバーを含むラック組立部品の透視図である。 組立部品中に摺動するサーバーを図示する前方と後方の側面パネル中に受け取られるカートリッジをさらに含む側面パネル、レール、サーバーと第二パネルの透視図である。 デバイス内に固定されたサーバーを備える図１０に図示された実施例の透視図である。 前方のパネルからサーバーへのエアーフローの方向の概略的描写を含む発明の実施例の透視説明図である。 後方のパネルを通ってサーバーからのエアーフロー方向の概略的表現を含む発明の実施例の透視説明図である。 発明の実施例において用いられるレール組立部品の透視図である。 図１４に示されるレール組立部品の上面図である。 図１４に示される後方部分から伸びる正面部分を備えたレール組立部品の正面の透視図である。 後方部分から伸びる正面部分を備えたレール組立部品上面図である。 パネルの正面を描写する発明の実施例に係る前方側面パネルと前方柱の透視図である。 パネルの底面を描写する図１８に示される前方側面パネルと前方柱の透視図である。 図１８に示される前方側面パネルと前方柱の上面図である。 図１８に示される、同様にカートリッジとパネルに受け入れられる態様を描写する、前方側面パネルと前方柱の上部断面図である。 パネル内に保持されているカートリッジを備えた図１８に示される前方側面パネルと前方柱の上部断面図である。 発明において用いられる柱部材のたち立面正面図である。 発明の実施例に係る前方側面パネル、一連のカートリッジ、カバープレート、前方の柱の立面断片図である。 カートリッジの完全補完を有する前方パネルの立面正面図である。 上面を描写する後方パネルの透視図である。 下方面を描写する後方側面パネルの透視図である。 発明の実施例に係るカートリッジ中に用いられる虹彩エアーフロー制御弁の上面図である。 発明の実施例に係るカートリッジに用いられる虹彩バルブの側面図である。 発明の実施例に係るカートリッジ中に用いられる虹彩バルブの透視図である。 発明の実施例に係る部分開放位置にあるカートリッジ中に用いられる虹彩バルブの透視図である。 発明の実施例に係る完全開放位置にあるカートリッジに用いられる虹彩バルブの透視図である。 部分開放バルブを備えたカートリッジ組立部品の立面部分側面図である。 完全開放バルブを備えたカートリッジ組立部品の立面部分側面図である。 カートリッジ組立部品立面部分断面側面図である。 発明の実施例に係るカートリッジの部分断面側面図である。 発明のさらなる実施例に係るカートリッジの部分断面側面図である。 発明の実施例に係るカートリッジの部分透視図である。 ブロック部材によって妨げられた中央経路を描写する発明の実施例に係るカートリッジの部分透視図である。 調整可能シャッターによって部分的に妨げられていることと、デバイスを通るエアーフローを概略的に描写する中央経路を備えた、さらなる発明の実施例に係るカートリッジの透視図である。 デバイスを通るエアーフローを概略的に描写する図３６に描写された実施例に係るカートリッジの部分透視図である。 デバイスを通るエアーフローを概略的に描写する部分開放位置にある虹彩バルブを備えたさらなる発明の実施例に係る別のカートリッジの部分透視図である。 デバイスを通るエアーフローを概略的に描写する完全開放位置にある虹彩バルブを備えた図３９に描写された実施例に係る別のカートリッジの部分透視図である。 デバイスを通るエアーフローを概略的に描写する側面パネルとサーバーの部分正面透視図である。 デバイスを通るエアーフローを概略的に描写する側面パネル部材とサーバーの部分後面透視図である。 一連の循環経路を備えたさらなる発明の実施例に係るカートリッジの部分透視図である。 上面シール部材を備えていない図４３に描写されたカートリッジ実施例の側面断面図である。 前方パネル、カートリッジ、レールと構成部分を通るエアーフローの方向を図示するサーバーの断面図である。 前方パネル、カートリッジ、レールとさらなる発明の実施例に係る構成部分を通るエアーフローの方向を図示するサーバーの断面図である。 後方パネル、カートリッジ、レールと発明の実施例に係る構成部分を通るエアーフローの方向を図示するサーバーの断面図である。 遮断された通路を備えた発明の実施例に係るカートリッジの部分透視図である。 複数の異なるカートリッジを描写する前方側面パネルの部分透視図である。 複数の異なるカートリッジを描写する前方側面パネルの透視図である。 複数の異なるカートリッジを描写する別の実施例における前方側面パネルの透視図である。 全ての通路を欠いている複数の異なるカートリッジを描写する前方側面パネルの透視図である。 サーバーの全ての補足部品備えた発明に係るラックの実施例の透視図である。 発明に係るラックと外部パネル用材を描写する実施例の分解立体透視図である。 制御器と外部パネルを描写する発明の実施例の透視図である。 エアーフローシステムの概略的表現と共に空調機と空気ポンプを備えた発明の実施例の部分上面透視図である。 空調機と空気ポンプを備えたエアーフローシステムの概略的表現と共に発明の実施例の部分底面透視図である。 空気が側面パネルカートリッジからサーバーの正面に可撓性ホースを用いて送達される発明の実施例の部分正面透視図である。 図５４に描写される実施例の上面図である。 空気が側面パネルカートリッジからサーバーの上面開口部に可撓性ホースを用いて送達される発明の実施例の部分正面透視図である。 図５４に描写される実施例の上面図である。 空気がサーバーの後方から後方カートリッジのサーバーに可撓性ホースを用いて送達される発明の実施例の部分正面透視図である。 図５８に示される実施例の上面図である。 単一ラックユニットに二つのサーバーと別のエアーフロー構成を用いるさらなる実施例の透視図である。 従来技術に係る複数のブレードサーバーの透視図である。 従来技術に係る複数のブレードサーバーの別の配置の透視図である。 発明の実施例に係る多くのブレードサーバーを有するシャーシーの正面部分透視図である。 多重列におけるブレードサーバーを有するシャーシーの正面部分透視図である。 発明の実施例に係る多くのブレードサーバーを有するシャーシーの部分正面図である。 発明の実施例に係る多重列における多くのブレードサーバーを有するシャーシーの正面部分透視図である。 データセンターに関連して用いられるシステムの概略図である。 本発明のサーバーラックの部分透視図である。 本発明のサーバーラックの部分透視図である。 コンピュータを支持する本発明のサーバーラックスタンドの部分透視図である。 本発明のサーバーラックスタンドの透視図である。 本発明のサーバーラックスタンドの透視図である。 複数のコンピュータを収容する本発明のサーバーラックスタンドの透視図である。 複数のコンピュータを収容する本発明のサーバーラックスタンドの透視図である。 本発明のサーバーラックスタンドの透視図である。 本発明のサーバーラックスタンドとカートリッジの部分透視図である。 本発明のサーバーラックスタンドとカートリッジの部分透視図である。 本発明のサーバーラックの部分正投影図である。 本発明のカートリッジの透視図である。 本発明のカートリッジの透視図である。 本発明のカートリッジの透視図である。 本発明のカートリッジの透視図である。 本発明のサーバーラックの透視図である。 本発明のインサートの透視図である。 本発明のインサートの透視図である。 本発明のインサートの側面露出図である。 本発明のインサートの側面図である。 本発明のインサートの上面図である。 本発明のインサートの正面図である。 本発明のインサートの正面露出図である。 本発明のサーバーラックの透視図である。 本発明の方法を示す図である。

図を伴う先の説明は、例に従って説明され、発明に関する制限を構成するものではない。ここで、図１を参照して、従来技術のラックシステムは、垂直部材と側面部材を含んで描写され、複数のサーバーを受け入れるように構成される。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、前方側面パネル２０４、２０２と、後方側面パネル２０１、２０３を含む発明２００の実施例の態様を描写する。図２（ｂ）で最もよく分かるように、側面パネルは、内側に各空洞２１０、２１２を有する。反対側のパネルは、デバイスの反対側の側壁を橋渡しする後方部材もしくは後方パネルまたは他の横断部材によって互いに接続されてもよい。

ここで、図３を参照して、本発明の実施例のさらなる特徴は、サーバー３０５に接続されるように構成されるレール部材３０７の使用から成る。サーバーの反対側のレール３０９は、サーバー３０５の横断側壁３１２上に位置する通路３１０、３２０のような隣接通路に対応する通路３１５、３２２を含んでいる。図４（ａ）は、どのようにレール３０７、３０９が、一つの側の締め具４１０、４１１、４１２と反対側の４１４、４１５、４１６を用いてサーバー３０５に結合するかを図示する発明の上面図である。図４（ｂ）は、サーバー３０５に取り付けられたレールを描写している。

図５は、横断パネル５０５に固定されている複数のレール３０７、３０８、３０９を示している。これらのレールはサーバー３０５に結合する構成である。図６は、側面パネル５０５を描写し、サーバー３０５は、上部レールでパネルと結合している。

図７は、側面パネル５０５、レール３０７、３０９と反対側側面パネル７０２を含むラック組立コンポーネントの部品の分解図を描写している。

図８は、パネル５０５と７０２の間のサーバー３０５を保持している発明の実施例である。サーバー３０５は、側面パネル部分５０５、７０２に取り付けられているレール３０７、３０９に沿って摺動する。

図９は、発明の実施例において、サーバー３０５がパネル５０５、７０２に取り付けられた反対側レール３０７、３０９に沿って正面からラックシステムにどのように摺動するかを描写している。

図１０は、横断側面パネル中の空気通路１０１０、１０１１、１０１５、１０２０の描写を含む組立部品１０００を描写している。本実施例においては、カートリッジ１０２８、１０２５、１０３０等側面パネル中に組み込まれている複数のカートリッジがある。サーバーは、反対側レールに沿って示されている方向にそれを摺動することによってラック部材の中に受け取られる。

図１１は、適切な位置にあるレールと結合しているサーバー３０５を含むラックの発明を描写している。パネルは、カートリッジがサーバーパネルから空気の流れを制御するように設計されている、パネルに取り付け、嵌合されている一連のカートリッジを表現している。

図１２は、発明のラックを通るエアーフローを示している。エアーフローは、上面と底面に与えられた通路を通って左右のパネルに入り、カートリッジを通り、パネルの前面から側面を通り、サーバーの中へ通って行く。図１３において最もよく分かるように、サーバーからの空気は、後方に向い、側壁内で後方のパネル部分に戻るように通路を出る。空気は、パネルの上面と底面に設けられた直通の通路を通過する。

ここで図１４を参照して、二つの部品からなるレール部材は、レール部材前側に位置し、エアーフローを可能にする通路１４５０、１４５１および、反対側近くに通路１４６０、１４６１が描写されている。レールの二つの部品は、従来の引き出しに使われているようなレールが延びることができるように互いに沿って摺動する。実施例において、レールはベアリングおよびローラー部品を含んでも良い。レール１４００の各末端は、レール要素の長尺方向に垂直に配向している取付部分１４８０、１４８１を有し、垂直部材と結合するための固定手段を含んでいる。レールは、サーバーを結合する固定要素１４２０、１４２１、１４２２を含んでいる。図１５は、レール１４００の上面図であり、固定部材１４２０、１４２１、１４２２を描写している。図１６に示されるように、通路１４５０、１４５１、１４６０、１４６１はレールを通ってエアーフローを可能にしている。図１７は、完全に延びた前方部材を備えたレールを描写している。

図１８は、枠パネル１８２８を構成する前面中空垂直部材１８２５と後面垂直部材１８５０を含むパネル１８００を描写している。パネル１８００は、パネル部材中にエアーフローを可能にする通路１８３０を含んでいる。パネル内部面に沿って、カートリッジ部材を受け入れるように設計されている一連の電気接点ピン１８４０がある。図１９は、エアーフローをパネル中に可能にする通路１９１０、１９１１、１９１３、１９１４のような一連の通路を含む底面１９０５を示すパネル１８００を描写している。実施例において、パネルの内部水平面１９８０は、カートリッジの反対側を結合し、気密性を構築し得る表面に弾性材料を備えて構成される。垂直面１９４０は、カートリッジ部材と電気的な結合を構築し得る一連の接点ピン１９４５を有している。実施例において、表面１９８０と同じように、パネル表面１９４０は、カートリッジの反対側を結合し、気密性を構築し得る表面に弾性材料を備えて構成される。

図２０は、上面２１５０を通る開口部２１４０、２１４２、２１４３を示すパネル部材２１００の上面図である。開口部は、パネル部材の部分にエアーフローのための入口を提供する。

図２１、２２は、どのようにカートリッジがパネルの中に受け入れられるかを示すパネル２１００の断面図である。この関連で、カートリッジは、横断パネル中に位置する垂直部材２１６８、２１６９を結合するピン２１６５、２１６６によって定位置に保持される。組立部品は、カートリッジの背後に空洞２１５９を作り出す。図２２は、側面パネル部材２１００とカートリッジの嵌合の上面断面図である。

図２４は、異なる位置の各々の左右側を通る通路を有する異なる一連のカートリッジ２４１０、２４１２、２４１４、２４１６側面図を含んでいる。カートリッジは、ラックシステムに用いられ得る異なるサーバーが完全なものとなるように設計されている。カートリッジ２４１６は、側面パネル部材２４００と結合して描写されている。それは、パネル２４００の側面部分内の空洞を通っている制御ワイヤ２４５０によって中央バス２４５５に電気的に結合している。側面パネル内の空洞は、プレート２４２０またはプレート２４２５によってカバーされている。図２３は、レール部材の取付のために提供されている穴を描写する部材２４８２および表面２３０２の正面図である。フランジ部２４８０は、ラックシステムのための支持フレームに取り付けるために提供されている。

図２５は、カートリッジ２５１０、２５１１、２５１２、２５１３等の複数のカートリッジを含む典型的パネルの側面を描写する。さらに、図２５は、プレート２４２０から２４２５をカバーする別の構造を描写している。

図２６は、発明のラックシステムに用いられるように設計された後方側面パネル２６００を描写している。前面パネルと同様、後方パネルは、パネル２６００の上面２６０５を通って一連の垂直通路２６２０、２６２１、２６２２、２６２３を含んでいる。通路は、垂直部材２６３０、２６３１ならびに水平部材２６３５、２６３６および後方の平らな部分２６１８によって規定される凹所領域２６０８に至る。パネル２６００は、フランジ部材２６７５を用いて、ラックの支持フレームに取り付けられている。部分の後方において、垂直柱部材２６５０は、パネルを支持する追加の構造を提供する。図２７に示すように、同様にパネル２６００は、通路２６２０等の下部部材２６３５を通る通路を含んでいる。一連の結合ピン２６１５が、カートリッジに結合するために垂直部材２６３１上に提供される。

ここで図２８－３０を参照して、典型的な構成制御バルブが示される。バルブは、外周リング２８０２によって保持されている異なる大きさの開口部を規定するための開閉可能な可動式パネル２８０４を含んでいる。

図３１は、定位置にカートリッジをロックするためにピン部材を摺動してパネルに出し入れするために用いられ得る制御スイッチ１３０１を含むカートリッジ組立部品３１００を描写している。実施例において、制御バルブは、バルブ１３４０、１３４１、１３４２、１３４３．を選択的に開閉するために手動で操作される。さらに熟考された実施例において、バルブは、通路をカバーする摺動平面シートを用いて開閉されても良い。さらにその上、実施例において、カートリッジは、延長され、溝ロッドに取り付けられたパネルの上端の回転ハンドルによって制御され得る電動スクリューギアを用いてもよく、そしてロッドの回転運動が直線的運動に変換される。

さらにその上、実施例において、カートリッジは、結合ロッドによって虹彩バルブ切替弁アームに結合され得るサーボモーターを使用しても良い。実施例において、前方または後方パネル部材の横断内部側面に結合するように設計されたピン１３１０などのバネバイアス接触ピンがカートリッジ末端上にある。図３３に示すように、センサー１３９１は、隣接サーバーの存在を検出するように設計されている。実施例において、センサーは、赤外線１３２０と光検出器１３５６を含み、サーバー上の反射面から反射した光が検出され得る。サーバーが反対側にある場合、検出器赤外光はサーバー上の表面に反射し、光検出器に衝突する。光検出器は、続いて、反対側サーバーカートリッジ上のバルブ１３４０等のバルブを開き、空気が流れるようにするために順次信号を与え得る制御器１３４８にワイヤー１３７１を経て信号を送る。

さらにその上、熟考された実施例において、センサーは、サーバーコンポーネントの内部温度に関連する情報を含む信号などをサーバーによって送信されたサーバーと通信できる。このシグナルは、制御器に送達され、サーバーラックと関係するプロセッサーにさらに関係させても良い。サーバーラックプロセッサは、いろいろなサーバーからのデータおよびカートリッジに関係するバルブの状態を受け取る。下記のように、プロセッサは、遠隔監視と管理者による制御を可能にし、各々のサーバーの状態に関する情報を与える警報を出すディスプレイを含むことのできる遠隔コンピュータと通信するように構成されても良い。そのような通信は、イーサネット通信、ＵＳＢ通信、その他の有線、あるいは無線技術を用いて行うことができる。

図３３で良く分かるように、ピン１３１０は、外部資源からの出力（電力）をもたらし、信号を制御する制御器１３４８に同様に接続されている。接点部材１３４０は、ピン１３１０からカートリッジ３３００の反対側末端上にある。接点部材１３４０は、電力回路を完成するために隣接側面パネルを嵌合する。側面に沿った接触面と内部上面は、弾性材料で作られ、カートリッジがパネルと嵌合する位置にある場合、気密性が構成され、カートリッジの背後のパネル内に形成された空洞は加圧され得る。

制御器１３４８は、バルブ１３４０、１３４１、１３４２、１３４３に取り付けられる。実施例において、センサー１３１９は、赤外線光源および光検出器を含み、センサーの反対側サーバーの欠落していることを反映する制御信号を送ることができる。もしサーバーが存在すれば、バルブが開かれ得る。何らのサーバーがセンサーの反対側で検出されない場合、バルブは閉じられたままとなる。

ここで図３４を参照して、カートリッジ３３００は、対峙側面部材２１６８と２１６９と示される。図３４（ｂ）は、さらなる実施例を描写し、そこではカートリッジは火災予防に用いられ得る加圧下の不活性ガスを含有する貯留槽３４１２（スケールは示されていない）を含んでいる。貯留槽３４１２は、管状通路３４１３によってバルブ３４１４に結合されている。バルブ３４１４は、カートリッジ３４００を通る通路の一つ中への不活性ガスの調節を制御する。バルブ３４１４は、制御器３４０１によって制御され、実施例において、中央制御器と通信する温度制御センサーは温度表示信号を送ることができる。サーバー内の温度が急速に上昇し、それによって火災発生の可能性を反映する場合、中央制御器はワイヤー３４１５を通じて局所制御器３４０１に信号を送るようにプログラムされている。

図３５は、部分開放位置にあるバルブ３５０５、３５１１、３５１２、３５１３を含める典型的カートリッジ３５００を通るエアーフローを描写している。図３６に示されるように、カートリッジ３６００の別の実施例は、カートリッジを通るエアーフローをブロックするように機能する取り外し可能なインサート３６１０を受け取ることのできる空洞３６０８を描写している。さらに実施例において、図３７に描写されているカートリッジ３７００において、移動可能フラップ３７０９がエアーフローを規制するために提供されている。描写されているように、移動可能フラップ３７０９あるいはシャッターは、ピボット運動のために取り付けられ、単に隙間３７０７を通って流れるようになっている。実施例において、シャッター３７０９は、増加的にシャッターの位置を調節でき、対応して、増加的に開口部のサイズを調節できるステッパーモータを用いて増加的に開かれる。他の実施例において、シャッターは手動で調節され得る。典型的には、このカートリッジが（図示されていない）横断側壁上の対応する長方形の通路を有するサーバーと一緒に使われ得るように設計される。図３８を参照して、シャッタは、完全に開いた位置で描写され、空隙あるいは開口部は空間３８０９によって規定されている。この位置で、カートリッジを通るエアーフローは最大である。

図３９は、部分的に開いた位置にある一連のバルブ３９１０、３９１１、３９１２、３９１３を有するカートリッジ３９００の部分図を示し、バルブを通るエアーフローの方向を描写している。図４０は、エアーフローが増えるように、完全に開いているバルブ３９１０、３９１１、３９１２、３９１３を描写している。

図４１は、下部および上部からパネル４１００の受取空洞部分４１０５への最初のエアーフローを表してしているラックシステムとサーバーの正面の断面図である。空気は、レール（図示せず）通って通路４１２０に流れ、サーバー４１５０中に流れる。図示されている別のフロー経路は、カートリッジ４１０９を通って与えられる通路４１２５を通ってパネル空洞４１０５から進んでいる。正面サーバー４１５０、４１５１に正面に導入された空気は、サーバー内のコンポーネントを冷却し、後方へ流れる。図４２に示されるように、空気は、サーバー４１５０の正面からカートリッジ４１８５を通って供給され通路４１９５を通り、パネル空洞部分４２０５に流れる。後方空洞４２０５から、空気は、後方側面パネル部分の上端と底部の通路に向かって上方あるいは下方のどちらかに流れる。

図４３は、開放位置で描写されている複数の通路４３１０、４３１１、４３１２、４３１３を有するカートリッジ部材４３００の実施例を描写している。この実施例においては、カートリッジ部材４３００の上面に沿って与えられている溝４３２５に受け取られる密封部材４３７０がある。密封部材４３７０は、隣接カートリッジの底面またはパネルの上端水平部材に嵌合するように設計されている。密封部材４３７０は、部材４３８０との機械的な結合によって上下し得る。部材４３８０が待避位置にある場合、ピン４３８１、４３８２は、低くなるように密封部材４３７０に沿って待避する。部材４３８０が嵌合位置にある場合、ピン４３８１、４３８２は、前方に移動され、密封部材４３７０は上昇位置に来る。同様にカートリッジの底は、カートリッジ４３００の下に位置するカートリッジの上端で受け取られ得る下部溝４３３０が提供されている。この実施例において、平らなブロック部材４３３０は、通路をブロックする部材を横に摺動させ、それによってカートリッジを通り空気の流れを妨げるように部材４３４５の嵌合によって制御され得るカートリッジ４３００内に提供される。この実施例において、ピン４３８１、ピン４３８２は、バネ付勢され、摺動制御レバー４３８０によって横方向に待避され得る。レバーの解除時、ピンは、定位置にカートリッジ部材を保持するために側面パネル部材上に備えられた反対側開口部に受け取られる。図４３（ａ）において、ブロッキング部材４３３０は、カートリッジ４３００の内部上面４３７０と内部底面４３７２に備えられた反対側溝４３５１、４３５２内に保持されているように描写されている。

図４３（ｂ）は、カートリッジ４１１０の後方に空気が流れ込む空洞を規定する平らなシート部材４１０５を含む組立部品の断面領域を描写している。カートリッジは、隣接するカートリッジと共にシールを形成することに役立つために提供される弾力のある材料から構成される上端封止部材４３７０を含んでいる。エアーフローは、サーバー４１５０へのエアーフローを可能にする通路４３１０を開閉するために摺動する部材４３５１によって邪魔される。レール部材が、カートリッジ４１１０からサーバー４１５０にエアーフローが可能にするための通路を通る二つの部分部材３０７、３０８として描写されている。

図４３（ｃ）は、環状封止リング部材４３９８を含むさらなる実施例を描写している。本実施例において、環状布製覆いは空気通路合流点に備えられて環状リング４３９９から軸方向に延び、エアーフローに対応して、覆い４３９９は、コンポネント間の合流点を封止するために放射状に移動される。そのように空気が流れる場合、覆いは、カートリッジ、レール、サーバー間の空隙を埋める。

図４３（ｄ）は、概略的に空気がサーバー４１５０から後方に流れることを描写している。図４３（ｃ）に描かれている実施例のように、実施例は、サーバー４１５０、レール部材３０７、３０８とカートリッジ４１６２の間の界面を通って空気の損失を最小限にするために、エアーフローに対応して置き換えられる環状封止部材３４８８と覆い４３８９とを含んでいる。

図４４は、ブロッキング部材４３３０が通路４３１０、４３１１、４３１２、４３１３に近づくように動かされ、ピン４３８１、４３８２は待避位置で表されるカートリッジ４３００を描写している。実施例において、シールは、封止部材４３７０等の封止部材を交互に上下させるカム部材回転によって機械的に上げられる。さらに、別の実施例において、弾性部材は、バネ付勢であり、組み立て時に下方に移動可能である。さらにその上、実施例において、機械的スイッチは、Ｌ形開口部を通って接近可能なスイッチ延長の水平動によって弾性部材を持ち上げ、機械的にロックするように提供される。図４５は、垂直部材４５２１と垂直部材４５２０を橋渡しするカートリッジ４５５０、４５５１等の複数のカートリッジを含む側面組立部品４５００を示している。カートリッジの後面は、パネルの内部空洞の正面を規定する。垂直部材４５２１に隣接する垂直正面柱部材４５７５が、デバイスのサーバーおよびレールを支持するために提供されている。

図４６は、垂直正面柱部材４５７５、４５５８、４５５９、４５６０等の部分とカートリッジを含む完全に組み立てられた前方パネルを描写している。図４７は、バルブと通路を欠いているカートリッジ部材を含む別の組み立て品を描写している。図４８は、バルブと通路を含まないように選択されたカートリッジのさらに別の組み立て品を描写している。すなわち、図４７、４８は発明に用いられることのできるカートリッジの別の構造を示している。図４７で最もよく分かるように、カートリッジは、サーバーの垂直寸法に順応するように異なる垂直寸法を有しても良い。さらに、実施例において、カートリッジは、サーバーとネットワーク機器を異ならせる必要性に順じて虹彩バルブと通路が異なる横配置であっても良い。

図４９は、単一ラックユニットサーバーの完全な補完部品と一緒になっているサーバー組み立て品を描写している。図５０に示されるように、サーバーラック組立部品とサーバーは、外側パネル５００５、５００６、上面外側パネル５０２５、底面外側パネル５００８を含むキャビネット５０００でオプション的に囲まれている。全ての四分の一パネルは、完全に支持されるように中間フレームに取り付けられている。ラック全体は、脚５０２０、５０２１、または別にキャスター上に支持面から持ち上げられている。上面パネルは、外側パネル内に含まれる前方パネル５０１２と後方パネル５０１０に空気が流れることを可能にする通路が提供される。図示されない追加の通路は、電力、ネットワークケーブル、他のケーブルのために５００８、５０２５に加えられても良い。

図５１を参照して、組立られたラックスシステム５１００は、前方側面パネルと後方側面パネルを含む外側側面パネル５００８、５００９を含んでいる。

実施例において、ラック全体を閉めたり、ロックするために用いられ得る前後のドアーが備えられている。さらに実施例には、用いられるパネルは絶縁されている。再び図５１を参照して、デバイスの上端は、前方横側面パネルと通じている正面上端通路５１２１、５１３０を含んでいる。吸気通路５１２１、５１３０の続きには、圧力低下用バルブ５１２８、５１３１がある。システムの圧力が所定の圧力を超える場合、バルブは、エアーを大気に逃がし、システムのコンポーネントへの損傷を防止することができる。類似の圧力低下用バルブ５１３８、５１４２が後方パネルに配置されている。ワイヤー５１４０を経て、カートリッジと連通する制御器５１５０がパネルの上端にある。

ラックデバイス５２００の上面図５２が、導管５２２０、５２２３を通る前方パネル中の上部吸気通路に冷気を供給する空調機５２０４を含めて図５２に描写されている。サーバーを通った後、空気は、後方パネルに流れ、上部通路５２８２、５２８５を通って出て行く。パネル中に存在する空気は、排気システム中の圧力を維持するポンプ５２２９に導管５２２８、５２２９を通って向い、前方パネルからの空気はサーバーを通って後方パネルに移動する。ポンプからの空気は、システムを通って循環するように（図示されない）通路を通って空調機に戻るように移動されても良い。

図５３に示されるように、ラックシステム５３００の底面５３１０は、導管５３２５、空調機５３４０から冷気を受け取る。空気は、導管５３２９、５３３０を通ってシステムから放出される。ポンプ５３４５は、排気エアフローシステム中の負の圧力を産出し、維持するために提供され、（図示されない）通路を通って空調機に空気を戻しても良い。

実施例において、システムは、サーバー或いはサーバー群の温度に依然するフローパラメータを調節できる制御器とサーボモータを含んでいる。さらなる実施例において、システムは、サーバー、バルブ制御器、空調機、加熱ポンプと遠隔中央監視と位置制御と連通するためのイーサネット通信ポートを備えた小さな回路盤とを含む制御盤を含んでいる。

ここで図５４を参照して、さらなる実施例５４００において、空気は、可撓性管状部材５４２０、５４２１、５４２２を用いてカートリッジ部材５４１０からサーバー５４１５の前方パネル５４１２中に備えられた開口部に向かう。図は、ここで記述するカートリッジを受け取るパネル５４２８、５４２９を含み、図５５は上記のシステムの上面図であり、サーバー５４１７の正面縁を通って延びているように表されている可撓性管５４２０、５４２１、５４２２を含んでいる。

図５６に描写されている発明の別の実施例において、空気は、可撓性管部材５６２０、５６２１、５６２２を通ってカートリッジ部材５６０２からサーバー５６１５の上端開口部に分配される。この実施例において、サーバー５６１５は、単にサーバーラックから半分の距離だけ延びている。図５６に描写された実施例の上面図である図５７は、横パネル５６２７からサーバー５６１５の上端に延びる導管を示している。さて、図５８を参照して、発明の更なる態様が、後方パネル５９０８中のカートリッジ５９３０に可撓性ホース又は管状部材を用いてサーバー５９０５の後方から除かれるか排気されるものとして描写されている。図５９に示されるように、空気は、管状部材５９１７、５９１６、５９１５を用いてサーバー５９０５から後方パネル部分５９０８に向かう。

図６０は、発明のさらなる実施例における別のエアーフロー配向の概略的表現を描写している。この実施例において、サーバー６０１１、６０１２は、順次正面側面パネル６００５及び後方側面パネル６００６に取り付けられているのと同じ垂直位置に取り付けられている。同様に示されるように、サーバー６０１０、６００９は、従来のラック取り付け器具を用いて正面側面パネル反対側６００５、後方側面パネル反対側６００６に同様に取り付けられている。前方パネル６００５および後方パネル６００６に提供されているカートリッジからの空気は、サーバー６００９、６０１０、６０１１、６０１２に水平に流れ、開口部６０２５、６０７６、６０２７、６０７８等を通って出て行く。開口部は、サーバーの反対側にあり、反対側パネル６００５、６００６にある水平パネルに与えられた（図示されない）カートリッジ上を通って、サーバーから受け取り、パネルから空気を分配する。

図６１は、従来技術のブレードサーバーシステム６１００を表し、複数のサーバーブレード６１２１、６１２２、６１２３、６１２４、６１２５、６１２６、６１２７、６１２８が水平方向に配向され、外部筐体６１１０に収容されている。外部筐体６１１０は、サーバーラックの中に受け取られる。図６２は、さらに別のものであって、外部筐体６１２０が６２２１、６２２２等の複数サーバーを囲っている。ブレードサーバーシステム６２００は、二列の水平配向のサーバーを含んでいる。図６３は、垂直配向のブレードサーバーへ冷気を供給し、そしてそれから空気を除くために適合する発明の実施例を描写している。ここで導管６３２０は、上記発明の実施例の一つに係るカートリッジに結合され、サーバー６３０１の上面に提供される開口部に空気を向かわせる。空気は、上記の後方水平パネル中に提供されているカートリッジに空気を向かわせる中空管状導管６３２８を用いてサーバー６３０１から排気される。それゆえ、図６３は、各サーバー６３０１、６３０２、６３０３、６３０４、６３０７、６３０８、６３０９、６３１０はサーバーへ、そしてそれから流れる空気を提供されるサーバーデバイスを描写している。これらの導管は、サーバーを保持する外部ケーシング６３４０通り、それから空気を水平に方向づける。

図６４は、６４２０、６４２１等の中空管状冷却導管がサーバー６４０１、６４０２内に空気を供給する、さらなる実施例６４００を描写している。空気は、ここで描写される実施例６３００に関して記載される同様の態様でサーバーから排気される。

図６５は、空気が管状の導管６５３０、６５３１、６５３２、６５３３、６５３４、６５３５、６５３６、６５３７を通ってそれらの底面上の開口部を通ってサーバーに分配されるように、ブレードサーバー配列６５００を描写している。空気は、管状導管 ６５３８、６５３９、６５４０、６５４１、６５４２、６５４３、６５４４を用いてサーバーから排気され、水平方向に向かい、水平パネル状に提供されるように、ここで記載されるカードリッジ部材によって受け取られ得る。図６６に描写されるさらなる実施例６６００において、ブレードサーバーの列は、垂直に配列するサーバ―の複数の列を含んでいる。空気は、６６３０、６６３１等の管状導管を通って用いるより低い列状のサーバーに供給される。これらの導管は、デバイス６６００の水平側からエアーフローを供給し、サーバーの底面に空気を配送する。空気は、類似の導管を用いてサーバーから排気され、水平方向に向けられる。

さらなる実施例（図示されない）において、送風機が、サーバーへのエアーフローを助けるため、サーバーからの空気の除去を助けるためにカートリッジ内に提供される。さらにその上、他の実施例において、送風機は、パネル内の吸気開口部と排気開口部に関連して提供され、あるいはパネルへの、そしてそれからの空気の取扱いを提供する導管に沿って提供されても良い。

図６７は、複数のラック６７０５がサーバー施設あるいはデータセンターを構成するために建物構造６７０１内に配置されている実施例の概略図である。データセンターは、データセンターの周辺或いは遠隔通信内にあっても良い中央制御器６７３０を含んでいる。システムは、オプションとして、コンプレッサー、コンデンサー、送風機などの従来の外部コンポーネント６７１０を含む空調機システム、そして送風機、蒸発コイル、システム内に用いられる冷却材用の膨張デバイスを含む内部コンポーネント６７１１を含んでいる。システムは、ブロワー、膨張デバイス、外部コイルを含む（図示されていない）内部コンポーネント６７２１含み、コンプレッサー、チェックバルブ、膨張デバイスが、外部コイル、送風機を含んでいる従来の外部コンポーネント６７２０を含んでいる加熱ポンプ技術を含むことができる。

さらにその上、実施例において、いろいろなレール部材が、レールが異なるサーバー中の通路を補完するための異なる通路と一緒の異なる設計を有し、異なるサーバーモデルを受け取るためにラックシステムに関連して提供される。

さて、図６８－７１について、本発明は、ラックスタンド４９００周辺に取り付けられたカートリッジの実施例を特徴とする。本発明の従前のバージョンは気体を満たし、そこから気体を受け取る中空の垂直柱１８１５を利用した中央空洞を特徴としていた。代わりに図６８－７１の実施例は、集中型空洞に頼ることなく気体がサーバーコンピュータに入り、出て行くことを可能にする。図６８に示されるように、それを通って、気体が注入され、あるいは抜かれる垂直柱部材１８２５を含む中空領域２１７０を含んでいる。柱１８２５は、それを通って気体が出入りできる周辺取付点を含んでいる。図７６に関連して、本発明の実施例のスタンドは、単純な空洞（例えば、材料の欠落）あるいは周辺カートリッジの開口部に寸法的に対応するように構成された開口部に寸法的に対応するように構成された開口であっても良い周辺開口部９００２を含んでいる。好ましい周辺カートリッジは、周辺カートリッジの形に適応する寸法の凹所９００４の使用によって部材１８２５上の位置に摺動され得る。結合に際して、カートリッジ／部材システムは、好ましくは、部材とカートリッジの表面が略連続するように均一構成要素を示すものである。

図７４－７８をさらに参照して、本発明は、電力を出すことのできるカートリッジ３１００を含んでいる。カートリッジ３１００は、部材１９４５内、あるいはそれを通って電源と一緒に回路を形成するために適合した電気接点１９４５を含んでも良い。本発明の実施例の部材は、サーバーラック４９００の使用者が相対的に不便無くラック内でコンピュータを補修することができるようになっている。

部材開口部９００２は、コンピュータ３０５によって占有される領域から離れる方向に配向されている。離れる配向によって、コンピュータ即ちコンピュータ支持表面の直近（あるいは、そのような場所）の部材１８２５の表面が面する正確な方向から平行以外の一つの方向を開口部が向くことを意味する。開口部の好ましい配向は、コンピュータがコンピュータ表面に、あるいはその周辺に取り付けられる場合に開口部に近づけ得るようにコンピュータ表面に対して垂直である。カートリッジは、部材開口部９００２と共にカートリッジ開口部９００６が一列になる位置に取り付けられる。代わりに、カートリッジの表面は、カートリッジが固定の際に部材の外側表面を形成するように大部分は開放空間から構成されていても良い。気体は、開口部剤９００２からカートリッジ開口部９００６へ通過して、導管５１２２を経てカートリッジから出て行く。導管５１２２は、カートリッジに使用者が直ぐに近づける第二の開口を有するようにカートリッジ３１００に直接取り付けられているか、あるいは分離構造であっても良い。カートリッジの好ましい実施例は、部材からカートリッジにエアーフローが通過してから、コンピュータに伝達するための導管に至るようにカートリッジに統合された導管を含んでいる。カートリッジは、障害、例えばシャッター２８４を含む先に記述したカートリッジの任意の特徴を含んでも良い。本実施例は、ここで開示された先のラックシステムのように、マスター気体源から部材へ、それからコンピュータへのエアーフローの入る手段に関して主として記載されてきたが、カートリッジ／ラックは、同様に熱貯留槽に対する気体出口のための基礎としての役目を果たしている。図７１－７３に示されるように、本発明は、気体を移動し、コンピュータへ、そしてそれから気体を受け取ることの両方のカートリッジを含んでいる。周辺カートリッジに適合するラックシステム４９００は、コンピュータケース中の開口、カートリッジからの導管に対応するレール開口３１５、３２２と共に穴あきレール３０７を含め、ここで開示された先に開示されたラックシステムの任意のアクセサリーまたは特徴を備えて使用されることができる。

図７９について、本発明は、ラックスタンド４９００の発電機実施例を含んでいる。サーバー施設によって使用される電力量は、重要である。専門家は、５万平方フィート（４６４５平方メートル）のデータセンターは約５メガワットを連続して使用し、それは５０００件の家の需要を満足させるに等しいエネルギーだと計算している。データセンターに電力を供給に関して悪循環があり、コンピュータ３０５の論理装置（ＡＬＵ）の電力に使用される電気は、順次、ＡＬＵの効率を悪くする途方もない大量の熱を生成する。本発明以前の技術（周囲の環境を冷却）の状態として間接的であれ、あるいは閉鎖システムコンピュータケースを通して直接的であれ、次々に、より大きな電気がＡＬＵを冷却するために消費されなくてはならない。本発明は幾つかの閉鎖システムを利用するので、エアーフローは、複合施設のような電気を生成するために使用され得る温度差がある分離した場所に有利に切り替えられる。

本発明の複合サーバー施設は本発明のラックスタンド４９００を含んでいる。単に、第一垂直柱１８２５中に空気を付勢し、コンピュータ３０５の中にエアーフローを導き、それから第二の垂直柱１８２５に戻すよりもむしろ、本発明は、一つの空洞２１７０がコンピュータ３０５の内部とまだ接触するはずの冷気を含み、そして一つの空洞２１７０が温められた空気としてコンピュータ３０５からは排気された空気を受け取るように、ラックスタンド中の空洞２１７０を通るエアーフローを導く。本発明の好ましい実施例は、ここで先に記述した垂直スタンド部材１８２５を利用する。例えば、図６８－７８で特徴づけられるラックスタンドのバージョンでは、ラックスタンドは、所謂コンピュータブレードの水平方向の長さを延ばす大きな外部のものを含む必要はない。それゆえ、好ましい実施例は、スタンドインサート２１７１を含んでいる。インサートは、一般的に連続したラックスタンド面を形成するためのラックスタンド柱１８２５の間に嵌め込まれる。

図７９－８３に示されるように、好ましい複合ラックスタンド４９００は、柱１８２５の下部に形成された水平方向通路４００８と共に垂直スダンド柱１８２５を含んでいる。導管５３３０が離れたエアーフロー源からラックスタンド４９００の中に冷気を届けるので、（すなわち加熱コンピュータ内部に比べての）冷気が、導管５３３０が接触する頂点に形成された通路１８３０を通って、最初にインサート２１７１に入る。冷気は、垂直柱１８２５の外部の水平方向通路４００８に対応するインサートの外側に形成された水平通路４００８に対してインサート２１７１の中空内部２１７０を通って下方に付勢される。続いて、冷気は、図６８－７８の実施例を特徴とするあるいはさもなければ本開示を特徴とするような一つ以上のコンピュータ３０５への導管５１２２を経て分配するために垂直柱１８２５を通って上方に移動する。

コンピュータ３０５の内部に付勢された空気は、コンピューター３０５の稼働中のコンポーネントに接触し、熱せられる。本発明の空気付勢コンポーネント、例えばポンプ、送風機等は、コンピュータ内部ラックからコンピュータの離れた部分上の導管５１２２を経てラックスタンドの中に空気を付勢するために十分な圧力を供給する。コンピュータから排気される空気であるので、ここで排気として参照するこの熱い空気は、ラックスタンド４９００の中空柱１８２５に戻る。中空柱に戻る場合、空気は、下部水平通路４００８に向かい、それによって、インサート２１７１の第二空洞２１７０に再び入る。インサートの第二空洞２１７０は、下部の排気ガス通路４００８およびその頂点部に排気路６４２０を含んでいる。再度、エアーフローパターンは、コンポーネントの一つの先端から空気を他へ送る。インサート２１７１の排気空洞２１７０を通過する排気ガスは、サーバー施設設計によって決められた導管６４２０を経て熱貯留槽に戻る。

本発明のインサート２１７１は、コールドシンクに隣接するヒートシンクの場所を定める単に好ましい手段に過ぎない。ここで、インサート２１７０は、境界壁４０００によって少なくとも二つに分割されている空洞２１７０を含んでいる。本発明の目的のために、必要な多くの構造を取り得るものであって、何らの特別な処理に頼ることなく実施され得る。冷気を保持する空洞、低温空洞は、単に冷気を受け入れ、熱い空洞、排気空洞、空洞へエアーフローを移し、そこからエアーフローを受け取る空洞に隣接するように位置決めされる必要がある。境界壁は、冷気が排気空洞に移動する、あるいはその反対を防止する低温空洞と排気空洞の間の物理的障壁である。境界壁は断熱材或いは低熱伝導率を有する材料から構成されることが好ましい。ペルチェ発電機複合体４００２を形成しているペルチェ発電機４００４は、境界壁４０００によって、支持されている。ペルチェ発電機は、シーベック効果（Ｓｅｅｂｅｃｋ Ｅｆｆｅｃｔ）として知られているような手段を含めて、電気を生成するために差熱を利用する任意のデバイスを含んでいる。シーベック効果は、熱電気発電に直接関連する現象である。シーベック効果に係る熱電気発電は、第一温度における一つの接点と第二の異なる温度での第二接点を有する少なくとも二つの非類似材料を含んでいる回路である。シーベック効果に係る熱電気発電に発生をもたらす非類似材料は、一般的に、ｎ型とｐ型の半導体である。

なぜなら、実験的および理論的モデルは、完全に機能するサーバーラックが冷気として冷却空気が用いられた場合約摂氏４０度、室温空気が用いられた場合約摂氏２５度の本発明に従って温度差を生成することができることを示唆しているからである。発電機４００４は、の第一表面が低温空洞２１７０に接触し、発電機４００４の第二表面が排気空洞に接触するように境界壁４０００中のペルチェ発電機の位置決めにおいて、本質的量の電流が単に冷気と排気を隣接する空洞に有利に送ることによって生成されることが可能である。なぜなら、本発明は、細長く高いコンポーネントを利用しているので、少なくとも一つのペルチェ発電機を有するペルチェ発電機複合体４００２を有する狭い回廊に沿って通過するように相対的に、熱い空気が作られ得る。従って、ペルチェ発電機を有する長いコンポネントを利用することは、本発明の効果を最大にする。ペルチェ発電機複合体４００２は一つ以上のペルチェ発電機を含み、好ましいペルチェ発電機複合体４００２は境界壁４０００に嵌め込まれた直列のペルチェ発電機４００４を含んでいる。用いられる具体的ペルチェ発電機は本発明に対して特別なものではないが、出願人が行った実験的研究は、好ましいペルチェ発電機はＴＥＣＴＥＧ社によって製造されたＴＥＧ２－１２６ＬＤＴ発電機であることを示唆している。ＴＥＧ－１２６ＬＤＴは、低デルタ温度モジュールである。「モノのインターネット」体とミクロ収穫応用のために特別に設計されている。ペルチェ発電機複合体は、直接間接に電力を付加できるラック回路４０１２を経て接続されている。

排気空洞と低温空洞の好ましい構造は隣接して、ペルチェ発電機複合体は排気空洞と低温空洞の間に配置されているので、排気出口と排気入り口の好ましい位置決めは、出来るだけ多くのペルチェ発電機複合体を横切る加熱空気の通路を配列するものである。この課題を遂行する手段の一つは、サーバーラックスタンド上に排気出口の直接的な反対側に排気入口を配置することで、例えば、一つは上端に、一つは底にして、ペルチェ発電複合体をその間に配置することである。そのような実施例は、図１３のラックスタンドの実施例に適用するのに特に適している。図１３の実施例は、離れた垂直スタンドとインサートを欠き、単一側面部分を有し、代わって好ましいラックスタンドを含んでいる。そのような実施例では、境界壁は、適切な通路、出口、入口等の再配置とともに単純にスタンド側面部分に作られた単一空洞間に配置される。しかしながら、好ましい実施例は、ラック側面を分離部分、低温空洞と排気空洞を備えたインサートに分離する。そうすることによって、エアーフローをペルチェ発電機複合体全体を横切るように強制しつつラックスタンドの同じ側に排気入口と出口を配置可能にするＵ字型通路を横切るためのエアーフロー通路を必要とするインサート２１７１と柱の両方に水平通路４００８を位置決めする。

本発明の複合ラックによって生成された電力は、他の電気コンポーネントに電流を供給するために使われれることができる。電流は、各ラック付属、ラック内、ラックに隣接し得るラックに最も近い負荷体（ロード）４０２２に電力を供給するために利用されることができる。機能を提供するために電気を消費するコンポーネントは負荷体４０２２によって指定される。本発明の好ましい負荷体は、図６７に示されるような、空調ユニット６７１０、ポンプ６７２０、制御器６７２０を含む本発明で直接使用され得るコンポーネントを含む。図７９－８３に戻り、図８４－８６を含めて、本発明は、ラック回路４０１２に配線で接続される負荷体を有しても良い。ラックスタンドの二つの好ましいバージョンは、施設を通して空気の導入を助けるラック内部エアー発動機あるいは端子４０１６のどちらかを含む。端子４０１６が保護された回路リード線を経て回路４０１２に配線結合ができるようにするか、末端が標準化されたプラグを経てラックに結合するための負荷体を可能にするためのラックスタンドに配線された出口を形成をすることができるようにしても良い。本発明の実施例では、電力供給を必要とする施設の一般的なコンポーネントに電力を戻すためにデータセンター施設の一般回路にラックからの配線をすることができる。多くの例において、高効率建築物は、過剰電力またはオフピーク電力を貯蔵するバッテリを含む太陽光パネルを含んでいる。ラックは、好ましい負荷体としてバッテリーを充電するために使われることができる。

さて、図８６について、本発明は、積み重ねられたコンピュータ機器の使用によって生成された付随の熱から電力を生成するための方法９０００を含んでいる。方法９０００は、空調機５３４０または空気発動機であり得る推進された空気の発生を含む。低温、相対的あるいは人工的に冷却されたものであろうとなかろうと、サーバーラックの温度差の内部低温部分に導管を通して切り替えられる。この空気は、温度差の低温側を形成するためにペルチェ発電機複合体の低温側にラックを通して９００４に付勢される。好ましいペルチェ発電機は、発電機部分とラックに対するエアーフロー内部との間の接触を強調する羽根と他の表面領域エンハンサーを含む。ラックは、好ましく封止されたコンピュータ本体に本体を通して冷気を９００６に送達し続ける。サーバーコンピュータの内部で、冷気は内部温度、ＣＰＵと他のプロセッサーの温度を下げる。空気は９０１２、電子コンポーネント全体を通るので、空気は熱くなる。サーバーからの熱い排気はサーバーから９０１４をラック排気マニホールド中に進む。熱い排気は、ペルチェ発電機の高温側に取り付けられた銅製のブレードを加熱するサーバーラックの排気側を通って９０１６で進む。冷気と排気は、電流を産出するペルチェ発電機の適用側に９０１０で適用される。ペルチェ発電機複合体からの電流は、多くの負荷体あるいは、直接データセンターの電力需要に９００８で適用される。サーバーからの熱い排気は、直接データセンター空調機の吸気側あるいは、さもなければヒートシンクに排気され、導管を経て９０１８で供給される。

しかしながら、前述において、実施例の構造と機能の詳細と共に実施例の多くの特徴、利点が説明されているが、開示は、説明を目的のためだけであって、変更が詳細に成され、特に、付属請求項で説明された項目の広い一般的意味することによって示された完全な範囲に本開示の原理内で形、寸法と配列の問題として成される。

本発明は、ある好ましいバージョンに関連してかなり詳細に記述されているけれども、他のバージョンは当業者に容易に明らかである。それゆえ、付属請求項の精神と範囲はここで含まれる好ましいバージョンの説明に制限されるべきでない。

本発明は、コンピュータ機器、特に閉鎖空間に閉じ込められた集合コンピュータ機器の効果的冷却を可能にする。計算と記憶装置利用可能性を提供することに特化しているサーバー貯蔵所、共同コンピュータ施設、他のデータセンターは利用可能な電気を大きな割合で使用している。この電力使用の多くは、コンピュータ機器の操作のみならず、コンピュータ機器の冷却に関連している。本発明は、本質的な施設の変更を必要とせず、モジュール式のアップグレードソリューションを可能にするように、この機器を冷却の効果における本質的進歩を表している。

Claims (29)

1. 閉鎖された建築物の内部を規定し、前記建築物内の気体の密封移動のための建築物吸気導管と熱貯留槽に気体を排気するための建築物排気導管とを有する建築物と、
   コンピュータ支持表面配向を有するコンピュータ支持表面を有するサーバーラックスタンドであって、該サーバーラックスタンドは、内部空洞を規定する水平支持部材と、前記建築物吸気導管と流体連通するエアーフロー吸気通路と、前記建築物排気導管と流体連通するエアーフロー排気通路とを備える、サーバーラックスタンドと、
   前記コンピュータ支持表面配向から離れて前記気体を最初に方向づける一方、エアーフロー吸気通路から気体を受け取り、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な周辺カートリッジと、
   前記サーバーラックスタンドの水平支持部材間で解放可能となるような取り付けに適し、前記コンピュータ支持表面の方に配向されたエアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と前記エアーフロー排気通路の周辺にそれぞれ前記取り付け時に位置合わせされる寸法のエアーフロー排気開口部を規定するケースを有する密封されたコンピュータと、
   前記エアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と、前記エアーフロー排気開口部と前記エアーフロー排気通路との間の封止結合を形成するサーバー導管と、
   前記建築物吸気導管から前記熱貯留槽へ空気を付勢するためのエアーフロー源と、
   を備え、さらに、
   前記コンピュータ支持表面配向から離れた気体を受け入れる一方、エアーフロー排気通路から気体を受けとり、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な第二周辺カートリッジを備え、
   前記サーバーラックスタンドが複数のカートリッジを備える側壁を含み、
   前記カートリッジが、前記サーバーラックスタンドから前記ケースへのエアーフローを妨げるのに適した選択的に作動する妨害物を含む、
   サーバー施設。
2. 前記サーバー導管が、空気を前記コンピュータ支持表面以外のサーバースタンド表面に向かう配向から前記コンピュータ支持表面に向かう配向に方向に変えるために前記周辺カートリッジと前記コンピュータの間の角度のある結合を含む、請求項１に記載のサーバー施設。
3. 請求項１に記載のサーバー施設内のコンピュータ機器を冷却するための方法であって、前記方法が、
   複数のコンピュータを収容する建築物内でエアーフロー源からのエアーを付勢する工程と、
   コンピュータ支持表面を経て前記コンピュータを支持するスタンドである中空サーバースタンド部分の流入室に、封止された建築物導管内でエアーフローを導く工程と、
   最初は前記コンピュータから離れた配向にあって、前記建築物導管を経て角度をつけられた可撓性のサーバー導管を経た前記流入室からのエアーフローを各前記コンピュータの封止されたコンピュータケースに配向する工程と、
   前記建築物導管を経て前記コンピュータケースからのエアーフローを前記中空サーバースタンド部分に対して外部の熱貯留槽に移動する工程と、
   を含み、
   前記サーバー施設が、
   前記コンピュータ支持表面配向から離れて気体を最初に方向づける一方、エアーフロー吸気通路から気体を受け取り、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な周辺カートリッジと、
   前記サーバーラックスタンドの水平支持部材間で解放可能となるような取り付けに適し、前記コンピュータ支持表面の方に配向されたエアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と前記エアーフロー排気通路の周辺にそれぞれ前記取り付け時に位置合わせされる寸法のエアーフロー排気開口部を規定するケースを有する密封されたコンピュータと、
   前記エアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と、前記エアーフロー排気開口部と前記エアーフロー排気通路との間の封止結合を形成するサーバー導管と、
   前記建築物吸気導管から前記熱貯留槽へ空気を付勢するためのエアーフロー源と、
   を備え、さらに、
   前記コンピュータ支持表面配向から離れた気体を受け入れる一方、エアーフロー排気通路から気体を受けとり、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な第二周辺カートリッジを備え、
   前記サーバーラックスタンドが複数のカートリッジを備える側壁を含み、
   前記カートリッジが、前記サーバーラックスタンドから前記ケースへのエアーフローを妨げるのに適した選択的に作動する妨害物を含む、
   方法。
4. 前記コンピュータケースから前記中空サーバースタンド部分の脱出室の中にエアーフローを伝達する工程をさらに含み、
   前記配向する工程が、前記脱出室から前記熱貯留槽にエアーフローを配向する工程を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記コンピュータケースから補助中空サーバースタンド部分の脱出室へのエアーフローを伝達する工程を、さらに含み、
   前記配向する工程が、前記脱出室から前記熱貯留槽にエアーフローを配向する工程を含む、請求項４に記載の方法。
6. 複数のカートリッジと共に前記脱出室を組立てる工程をさらに含み、
   前記カートリッジはそれぞれ、前記サーバー導管と前記コンピュータ支持表面以外の前記脱出室の側壁との両方を構成する、請求項５に記載の方法。
7. さらに、前記サーバー導管と前記コンピュータ支持表面以外の前記流入室の側壁との両方を構成する各前記カートリッジである複数のカートリッジと共に前記流入室を組立てる工程を含む、請求項６に記載の方法。
8. コンピュータ支持表面を有し、柱高さと内部空洞を有し、コンピュータ支持表面から離れた配向の第一開口部と第二開口部を規定するコンピュータ表面以外のエアーフロー表面を含む垂直の支持柱と、
   前記内部空洞に気体を配向するための第二開口部と流体連通するマスターエアーフロー導管と、
   前記第一開口部と前記内部空洞の周辺境界を規定する前記支持柱に密封的に取り付けるのに適した前記支持柱の高さの半分以下の高さのカートリッジを有し、前記支持柱に脱着可能に取り付け可能な少なくとも一つのカートリッジと、
   前記第一開口部から前記コンピュータ支持表面に向かうように気体の方向を変えるのに適したサーバー導管と、
   前記内部空洞を密封するために前記内部空洞を橋掛けする複数の別のカートリッジと、
   を備え、
   前記内部空洞が、前記第二開口部から前記第一開口部へのエアーフローの通路用の封止された内部空洞を作る前記複数の別のカートリッジによって密封されている、
   サーバーラックスタンド部分。
9. 前記カートリッジと前記支持柱が嵌め込み摺動レール取付部分を含む、請求項８に記載のサーバーラックスタンド部分。
10. 前記カートリッジが前記サーバー導管が前記カートリッジを結合するコンピュータに略等価のカートリッジの高さを含む、請求項８に記載のサーバーラックスタンド部分。
11. 前記支持柱が電気接点と、カートリッジが前記支持柱から前記カートリッジに電気を送るための電気接点を含む、請求項８に記載のサーバーラックスタンド部分。
12. 前記カートリッジが選択的に前記第一開口部を塞ぐのに適した障害物を含む、請求項１０に記載のサーバーラックスタンド部分。
13. さらに、前記支持柱を水平に横断するように延び、コンピュータケースを支持するのに適し、前記コンピュータ支持表面に向かって配向しているプレート開口を規定し、前記サーバー導管にサイズ的に等価なプレートを備える、請求項８に記載のサーバーラックスタンド部分。
14. コンピュータ支持表面配向を有するコンピュータ支持表面を有するサーバーラックスタンドであって、該サーバーラックスタンドは、（１）低温吸気部と低温排気部を有する低温貯留槽空間と、（２）前記低温貯留槽空間に隣接し、排気吸気部と排気排気部を有する排気貯留槽空間と、（３）前記排気貯留槽空間から前記低温貯留槽空間を分離する境界壁と、を規定する、サーバーラックスタンドと、
    前記低温貯留槽空間と前記排気貯留槽空間に接触している前記境界壁によって支持されているペルチェ発電機複合体と、
    前記ペルチェ発電機複合体と電気的に連通し、ペルチェ発電機複合体から負荷体に電流を送るのに適したラック回路と、を備えた、サーバーラックシステムであって、
    前記サーバーラックスタンドは、内部空洞を規定する水平支持部材と、建築物吸気導管と流体連通するエアーフロー吸気通路と、建築物排気導管と流体連通するエアーフロー排気通路とを備え、
    前記サーバーラックシステムは、さらに
    前記コンピュータ支持表面配向から離れて気体を最初に方向づける一方、エアーフロー吸気通路から気体を受け取り、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な周辺カートリッジと、
    前記サーバーラックスタンドの水平支持部材間で解放可能となるような取り付けに適し、前記コンピュータ支持表面の方に配向されたエアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と前記エアーフロー排気通路の周辺にそれぞれ前記取り付け時に位置合わせされる寸法のエアーフロー排気開口部を規定するケースを有する密封されたコンピュータと、
    前記エアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と、前記エアーフロー排気開口部と前記エアーフロー排気通路との間の封止結合を形成するサーバー導管と、
    前記建築物吸気導管から前記低温貯留槽空間へ空気を付勢するためのエアーフロー源と、
    前記コンピュータ支持表面配向から離れた気体を受け入れる一方、エアーフロー排気通路から気体を受けとり、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な第二周辺カートリッジと、を備え、
    前記サーバーラックスタンドが複数のカートリッジを備える側壁を含み、
    前記カートリッジが、前記サーバーラックスタンドから前記ケースへのエアーフローを妨げるのに適した選択的に作動する妨害物を含む、
    サーバーラックシステム。
15. 前記負荷体が、前記サーバーラックスタンドに近接して配置されている、請求項１４に記載のサーバーラックシステム。
16. 前記負荷体が前記低温貯留槽空間からの空気を付勢するのに適したエアーフロー源を含む、請求項１５に記載のサーバーラックシステム。
17. 前記負荷体が前記排気貯留槽空間からの空気を付勢するのに適したエアーフロー源を含む、請求項１５に記載のサーバーラックシステム。
18. 密封されたコンピュータをさらに備え、
    前記コンピュータは、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な取付に適しており、前記低温排気部からの冷気を受け取るのに適したエアーフロー吸気開口部と、排気を前記排気吸気部に送るのに適したエアーフロー排気開口部を規定するケースを有する、請求項１４に記載のサーバーラックシステム。
19. 前記負荷体が前記低温貯留槽空間から前記排気貯留槽空間への空気を付勢するのに適したエアーフロー源を含む、請求項１８に記載のサーバーラックシステム。
20. 前記サーバーラックスタンドが電気的に前記ラック回路と連通し、前記ラック回路に解放可能に負荷体回路を取り付けるための外部末端を含む、請求項１４に記載のサーバーラックシステム。
21. 前記排気吸気部が、前記ペルチェ発電機複合体の少なくとも５０％が前記排気吸気部と前記排気排気部との間に配置されるように前記排気排気部から末端に配置されている、請求項１４に記載のサーバーラックシステム。
22. 前記排気吸気部が、前記ペルチェ発電機複合体の少なくとも８０％が前記排気吸気部と前記排気排気部との間に配置されるように前記排気排気部から末端に配置されている、請求項１４に記載のサーバーラックシステム。
23. 閉鎖された建築物の内部を規定する建築物であって、前記建築物は、前記建築物内の気体の密封移動のための建築物吸気導管とサーバーラックスタンドに気体を排気するための建築物排気導管とを有し、コンピュータ支持表面を有し、（１）低温吸気部と低温排気部を有する低温貯留槽空間と、（２）排気吸気部と排気排気部を有し、低温貯留槽空間に隣接する排気貯留槽空間と、（３）前記低温貯留槽空間を前記排気貯留槽空間から分離するための境界壁と、を規定する、建築物と、
    前記サーバーラックスタンドに解放可能に取り付けるのに適した、密封されたコンピュータであって、前記コンピュータは、前記低温排気部からの冷気を受け取るのに適したエアーフロー吸気開口部と、排気を前記排気吸気部に送るのに適したエアーフロー排気開口部とを規定するケースを有する、コンピュータと、
    前記低温貯留槽空間と前記排気貯留槽空間の両方に接触している前記境界壁によって支持されたペルチェ発電機複合体と、
    前記ペルチェ発電機複合体と電気的連通しているラック回路と、
    前記エアーフロー吸気開口部と前記低温排気部との間と、前記エアーフロー排気開口部と前記排気吸気部との間の封止結合を形成するサーバー導管と、
    前記建築物吸気導管から前記低温貯留槽空間へ空気を付勢するためのエアーフロー源と、
    前記ラック回路に電気的に連通し、前記建築物吸気導管から前記低温貯留槽空間へのエアーフローを付勢するのに適した負荷体と、を備え、
    前記エアーフロー源が前記サーバーラックスタンドに近接する負荷体を含み、
    前記サーバーラックスタンドの前記ラック回路が前記サーバーラックスタンドから離れた前記ペルチェ発電機複合体からの電流の送達に適した回路排気部を含む、
    サーバー施設。
24. 前記回路排気部が前記建築物の一般回路と電気的に連通している、請求項２３に記載のサーバー施設。
25. サーバーファーム施設内の電気を発電するための、方法であって、
    前記方法は、
    （１）低温吸気部と低温排気部を有する低温貯留槽空間と、（２）排気吸気部と排気排気部を有し、前記低温貯留槽空間に隣接する排気貯留槽空間と、（３）前記排気貯留槽空間から前記低温貯留槽空間を分離する境界壁と、を規定するサーバーラックスタンドであって、コンピュータ支持表面配向を有するコンピュータ支持表面を有する、サーバーラックスタンドの前記低温貯留槽空間に建築物導管を通して空気を付勢する工程と、
    前記低温排気部からの冷気を受け取るのに適したエアーフロー吸気開口部と、排気を前記排気吸気部に送るのに適したエアーフロー排気開口部を規定するケースを有する前記サーバーラックスタンドに解放可能に取り付けられ、密封されたコンピュータに空気を導く工程と、
    前記低温貯留槽空間と前記排気貯留槽空間の両方に接触する前記境界壁によって支持されたペルチェ発電機複合体を経てラック回路に電気を発電する工程と、
    を含み、
    前記サーバーラックスタンドは、内部空洞を規定する水平支持部材と、建築物吸気導管と流体連通するエアーフロー吸気通路と、建築物排気導管と流体連通するエアーフロー排気通路とを備え、
    前記サーバーファーム施設は、
    前記コンピュータ支持表面配向から離れて気体を最初に方向づける一方、エアーフロー吸気通路から気体を受け取り、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な周辺カートリッジと、
    前記サーバーラックスタンドの水平支持部材間で解放可能となるような取り付けに適し、前記コンピュータ支持表面の方に配向されたエアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と前記エアーフロー排気通路の周辺にそれぞれ前記取り付け時に位置合わせされる寸法のエアーフロー排気開口部を規定するケースを有する密封されたコンピュータと、
    前記エアーフロー吸気開口部と前記エアーフロー吸気通路と、前記エアーフロー排気開口部と前記エアーフロー排気通路との間の封止結合を形成するサーバー導管と、
    前記建築物吸気導管から前記低温貯留槽空間へ空気を付勢するためのエアーフロー源と、
    を備え、さらに、
    前記コンピュータ支持表面配向から離れた気体を受け入れる一方、エアーフロー排気通路から気体を受けとり、拡張するのに適し、前記サーバーラックスタンドに脱着可能な第二周辺カートリッジを備え、
    前記サーバーラックスタンドが複数のカートリッジを備える側壁を含み、
    前記カートリッジが、前記サーバーラックスタンドから前記ケースへのエアーフローを妨げるのに適した選択的に作動する妨害物を含む、
    方法。
26. さらに、ラック回路から前記サーバーラックスタンドに近接する負荷体に電流を送達する工程を含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記送達する工程がエアーフロー源を含む負荷体に電流を送達する工程を含む、請求項２６に記載の方法。
28. さらに、前記サーバーラックスタンドから離れた負荷体に前記ラック回路から電流を送達する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記送達する工程が前記サーバーファーム施設内の一般回路に電流を送達する工程を含む、請求項２８に記載の方法。

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