JP7311647B2 - 浸漬環境での局所的な流体の加速 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［関連出願］
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０２１年１月８日に出願した米国仮特許出願第６３／１３５，３４９号、および、２０２１年１月２０日に出願した米国特許出願第１７／１５３，５３２号の利益を主張するものである。

［技術分野］
本発明の実施形態は概してデータ・センタに関する。より詳細には、本発明の実施形態はデータ・センタのための浸漬冷却に関する。

［背景技術］
熱除去はコンピュータ・システムおよびデータ・センタ・デザインの重要な要素である。サーバ内部にパッケージングされる高性能プロセッサなどの高性能電子部品の数は定常的に増加しており、それにより、サーバの通常の動作中に発生して放散される熱の量が増大している。データ・センタ内で使用されるサーバの信頼性は、その動作環境が経時的な温度の上昇を容認する場合に低下する。データ・センタ内のこれらのサーバの通常動作のためには、さらにはサーバの性能および寿命のためには、適切な熱環境を維持することが重要である。そのことは、これらの高性能サーバを冷却する場合は特に、より効果的かつ効率的な熱除去の解決策を必要とする。

浸漬冷却テクノロジは近年より注目されている。流体選択、情報技術（ＩＴ）側のデザイン、材料適合性、および試験・検査などに多くの労力が集中させられている。これらの解決策の多くは既存の冷却インフラ（冷却水／冷水）または冷却システムを利用する。これらの解決策のいくつかでは、冷媒分配ユニット（ＣＤＵ：ｃｏｏｌａｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）が、外部冷却ループおよび内部浸漬冷却流体ループを形成するのに使用される。外部冷却ループは、任意の種類の既存のデータ・センタ冷却インフラに合うように適合され得る。これらの解決策は浸漬冷却の利点を完全に活用することができるとは限らない。

本開示の一態様は、冷却システムであって、複数のＩＴチャンバを有する情報技術（ＩＴ）コンテナあって、各ＩＴチャンバが、浸漬冷却のために、流体を保管し、かつ、前記流体に浸漬されるＩＴ装置を収容するためのものである、情報技術（ＩＴ）コンテナと、冷却ユニットから前記流体を受け取り、前記ＩＴチャンバに前記流体を供給するための、前記ＩＴコンテナの底部に配置される流体供給チャンネルと、前記ＩＴチャンバから受け取った前記流体を前記冷却ユニットに戻すための、前記ＩＴチャンバの頂部上に配置される流体リターン・チャンネルと、加速する態様で前記流体の少なくとも一部を前記冷却ユニットに戻すための、前記流体リターン・チャンネルとは別に配置される流体加速チャンネルと、前記流体加速チャンネルを介して、対応する前記ＩＴチャンバから前記冷却ユニットまでの前記流体の流速を増大させるための、前記ＩＴチャンバのうちの少なくとも一部と前記流体加速チャンネルとの間に配置される１つまたは複数のポンプとを備える冷却システムである。

添付図面に、本発明の実施形態が、限定的ではなく、例として示される。添付図面中、同様の参照符号により同様の要素を示す。

一実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの一部分の実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの一部分の実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの一部分の実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの一部分の実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの頂部セクションの実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による、通常動作モード下の、浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による、単一加速モード下の、浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの実施例を示すブロック図である。 別の実施形態による、多重加速モード下の、冷却浸漬を備えるデータ・センタ・システムの実施例を示すブロック図である。

以下で考察される細部を参照して本発明の種々の実施形態および態様を説明する。添付図面がこれらの種々の実施形態を示している。以下の記述および図面は本発明を例示するものであり、本発明を限定するものとしては解釈されない。本発明の種々の実施形態を完全に理解することを可能にするために多くの具体的な細部が説明される。しかし、ある例においては、本発明の実施形態の簡潔な考察を実現するために、よく知られている細部または従来通りの細部は説明されない。

本明細書における「一実施形態」または「実施形態」への言及は、当該実施形態と併せて説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書の種々の箇所における「一実施形態では」というフレーズの出現は必ずしもすべてが同じ実施形態に言及しているわけではない。

ＩＴハードウェア産業は多くの理由で重要な市場である。すなわち、ＩＴハードウェア産業は、企業競争力、サービス品質、および入手可能性において重要な役割を担っており、さらに、インフラＴＣＯにおいて重大な役割を担っている。ＩＴハードウェアは組織の収益に密接に関連する。ＩＴハードウェアは、巨大インターネット企業、クラウド・コンピューティング・サービスの提供業者、さらには、他のＩＴハードウェア・プラットフォームおよびＩＴハードウェア・インフラを構築したり、運営したり、計算したり、保存したり、管理したりする、高性能コンピューティングおよびＡＩコンピューティング関連のビジネス・サービスのユーザおよび提供業者の、中核能力のうちの１つである。ハイパー・スケール・オーナーの大多数はこれらのハードウェア・システムのフル・スタックをカスタマイズしている。例えば、急成長しているクラウド・コンピューティング・ビジネスでは、コンピューティング－ストレージ・ハードウェア・システム、クラスタ、およびインフラの性能およびコスト（資本コストおよび運営コストの両方）のすべてにおいて、サービス提供業者がそれらの個別の要求に最良に適合するカスタマイズされたシステムを作ることが必要となる。これらの市場は継続的なイノベーションを必要とする。効率的なシステムの設計および動作が、長期間でみると、複数の側面でサービス提供業者の利益となる。これに関して重要なことは、より高い弾力性、効率性、およびコスト効率性を有する解決策およびアーキテクチャを用いて継続的な開発を行うことである。ハイエンドのプロセッサの電力密度を向上させることにより、高電力のコンポーネントと低電力のコンポーネントとの間の電力差が広がっており、したがって、実現可能でありかつ効率的である解決策を、熱管理に携わる産業界が継続的に提供することが必要となる。

現在の解決策が解決を目指す第１の課題は高電力密度の電子機器の熱管理である。ＩＴ装置の電力およびシステムの電力密度が増大すると、熱管理の難易度がより上昇する。従来の空冷システムが、チップを含めた、より高電力のコンピューティングおよびより高性能のコンピューティングをベースとする電子機器の開発および配備のボトル・ネックとなっている。

現在の研究課題において焦点が当てられている別のものとして、浸漬冷却の動作効率およびシステム能力を向上させることがある。浸漬冷却は高電力密度の熱管理のための適切な解決策となり得るが、浸漬冷却システムを備えるシステムの効率および能力は依然として要求基準を満たすに至っていない。本開示は、冷却システムの性能および能力を向上させるために内部の流体管理および流体力学を変更することである。流体がより効率的に管理されることにより、特に同じシステムで一緒にパッケージングされる高電力密度および低電力密度の場合において、システム能力が向上することになる。

浸漬冷却の解決策では、単一フェーズの解決策は依然として、高電力密度のコンポーネントのための熱伝達面積を拡大して最大にするためには、ヒート・シンクなどの冷却ハードウェアの実装を必要とする。これは純粋な浸漬環境での流体循環の性質のためであり、該環境では、このような高電力密度のコンポーネントの冷却要求のためには循環が不十分である可能がある。本発明で提案される解決策はこれらのコンポーネントのための局所的な流体の加速および冷却の促進を可能にする。

浸漬冷却が高電力のシステムのために設計されるため、通常、浸漬タンクまたは浸漬コンテナの一部が非常に高い電力密度に到達する。このような高電力のシステム（タンクまたはコンテナ）では、電力分配が非常に一様な分布となる。これはＩＴの電力散逸ならびに熱的要件が完全に異なることを意味する。このようなシナリオのために進化したデザインが必要となる。

現代のＩＴハードウェアでは解決策の多用途性および弾力性も重要な要求事項である。本研究は、多様な場合さらにはＩＴの世代アップグレードに適合し得るように解決策の多用途性および弾力性を向上させることを狙いとする。

浸漬冷却のための以前のデザインは効率的な流体管理も局所的な流体管理も提供しない。以前の解決策は、大部分は、浸漬冷却環境での高電力密度の課題をやはり解決するための高性能のヒート・シンクを特徴とする。この解決策は、大きなヒート・シンクなどを実装するため、負荷のパワーエンベロープおよび空間によって制限される。

本デザインは、高電力密度の装置のために特に有用であることが分かっている、ＩＴのための局所的な高精度の冷却促進を導入する。本デザインは以下の特徴を可能にする。すなわち、高熱負荷領域のための局所的な流体管理および流体の加速、分離した領域のための進化した制御デザイン、浸漬環境における複層の流体管理および流体力学、多様なＩＴ装置のための柔軟な再構成性を有する、ＩＴおよびＩＴコンテナのためのハードウェア・デザイン、ならびにデータ・センタおよび末端側のコンピューティング・システムの両方で可能な使用事例である。

実施形態では、冷却システムが、複数のＩＴチャンバを有する情報技術（ＩＴ）コンテナと、冷却ユニットから流体を受け取り、ＩＴチャンバに流体を供給するための、ＩＴコンテナの底部に配置される流体供給チャンネルと、ＩＴチャンバから受け取った流体を冷却ユニットに戻すための、ＩＴチャンバの頂部上に配置される流体リターン・チャンネルと、加速する態様で流体の少なくとも一部を冷却ユニットに戻すための、流体リターン・チャンネルとは別に配置される流体加速チャンネルと、流体加速チャンネルを介して対応するＩＴチャンバから冷却ユニットまでの流体の流速を増大させるための、ＩＴチャンバのうちの少なくとも一部と流体加速チャンネルとの間に配置される１つまたは複数のポンプと、を備える。例えば、各ＩＴチャンバは、流体を保管し、浸漬冷却のために流体に浸漬されるＩＴ装置を収容する。

実施形態では、１つまたは複数のポンプの各々が、流体供給チャンネルから対応するＩＴチャンバを通して流体加速チャンネルまで流体を圧送するように構成される。

実施形態では、少なくとも１つのＩＴ装置が、熱を発するＩＴコンポーネントを収容するレギュラー・セクション、およびＩＴコンポーネントに取り付けられる局所熱交換要素を収容する加速セクションを有し、レギュラー・セクションおよび加速セクションの両方が１つの完全なシステムとして一体化される。

実施形態では、ＩＴ装置に関連付けられるポンプが、加速セクション内の流体の流速を増大させるために加速セクション内に配置される。

実施形態では、局所熱交換要素が、加速セクションまで上昇させられるヒート・シンクを有する。例えば、冷却システムが、高電力密度のコンポーネントのための熱伝達面積を拡大して最大にするための、ヒート・シンクなどの冷却ハードウェアを備える。

実施形態では、流体加速チャンネルが流体リターン・チャンネルの頂部上に配置される。実施形態では、加速チャンネルおよび流体リターン・チャンネルの両方が１つのリターン・チャンネルに接続される。

実施形態では、ＩＴチャンバ内の流体の流速が、対応するＩＴチャンバ内の流体の局所温度に基づいて、対応するポンプによって制御される。

実施形態では、各ポンプが流体加速チャンネルに取り付けられ、ＩＴコンテナの流体リターン・チャンネルと結合および分離可能である。

実施形態では、流体加速チャンネルおよびポンプが蓋に取り付けられ、蓋が持ち上げられるとき、流体加速チャンネルおよびポンプが持ち上げられてＩＴチャンバから除去される。実施形態では、ポンプがＩＴチャンバから持ち上げられる／除去されるとき、流体の主要な再循環が継続して機能してもよい。しかし、加速ポンプが流体から持ち上げられる／除去されるため、加速が機能しなくなる。

図１は、一実施形態によるデータ・センタ・システムを示すブロック図である。図１を参照し、データ・センタ浸漬冷却システム１００は、浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムと称される。一実施形態では、データ・センタ浸漬冷却システム１００は、外部冷却ユニット１０２と結合されるデータ・センタまたはデータ・センタ・ユニット１０１を有する。外部冷却ユニット１０２は間接蒸発冷却（ＩＤＥＣ：ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ）ユニットであってもよい。冷却ユニット１０２は、液体－液体熱交換器または空気－液体熱交換器であってもよい熱交換器１０５を有する。通常、熱交換器１０５は主ループ１０６および副ループ１０７を有する。主ループ１０６は、外部空気または外部液体などの外部冷却ソースを循環させるのに利用される。副ループ１０７は、主ループ１０６の外部冷却材料と熱交換するために内部冷却液を循環させるのに利用される。

一実施形態では、データ・センタ１０１は、内部冷却液つまり浸漬冷却液が充填される浸漬タンク１０３を有する。本明細書では１つの浸漬タンクが示されるが、より多くの浸漬タンクがデータ・センタ１０１内に含まれてもよい。浸漬タンク１０３は１つまたは複数のサーバ・システム１０４を収容し、各サーバ・ブレードは１つまたは複数のＩＴコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ・デバイス）を有する。サーバ・システム１０４は内部冷却液に浸漬される。内部冷却液は、サーバ・システムから熱を抽出するように設計される熱伝導性の誘電液体である。このような冷却技術は浸漬冷却と称される。

サーバ浸漬冷却は、コンピュータ・コンポーネントまたはサーバが熱伝導性の誘電液体に浸漬されるコンピュータ冷却の実践である。例えば、浸漬冷却に適する典型的な誘電体は、通常、オイル・ベースである。サーバ浸漬冷却はグリーン・データ・センタのための一般的なサーバ冷却の解決策となる可能性を有する。その理由は、サーバ浸漬冷却により、グリーン・データ・センタは、そのＰＵＥに関わらず、そのエネルギー負荷を劇的に低減できるためである。浸漬冷却によって冷却されるサーバおよび他のＩＴハードウェアはファンを必要とせず、したがってファンは取り除かれる。

再び図１を参照して、一実施形態によれば、データ・センタ１０１は、液体供給ライン１１１および液体リターン・ライン１１２を有する。液体供給ライン１１１および液体リターン・ライン１１２は、冷却システム１０２の熱交換器１０５の二次側に結合され、副ループを形成する。さらに、液体供給ライン１１１は浸漬タンク１０３の吸入口に結合され、液体リターン・ライン１１２は浸漬タンク１０３の排出口に結合される。液体供給ライン１１１は、熱交換器１０５から冷却液を受け取り、冷却液を浸漬タンク１０３に分配するように構成される。液体リターン・ライン１１２は、サーバ・ブレード１０４から交換される熱を運ぶ冷却液を浸漬タンク１０３から受け取り、熱交換のために冷却液を熱交換器１０５へ戻すように構成される。

また、副ループ内を流れるように冷却液を圧送して循環させるために、液体ポンプ１１５を液体リターン・ライン１１２上に配置してもよい。さらに、冗長性のために本システムでは複数のポンプが（主供給ライン１１１または主リターン・ライン１１２上に）設計されてもよい。データ・センタ１０１内に複数の浸漬タンクが存在する場合、各浸漬タンクを冷却システム１０２の熱交換器１０５に結合するための、複数対の液体供給ラインおよび液体リターン・ラインが存在するようになることに留意されたい。従来の冷却システムとは異なり、液体供給ライン１１１と、浸漬タンク１０３と、液体リターン・ライン１１２とを介する副ループ１０７は、それらの間にＣＤＵを使用しない単一の熱伝達ループである。通常、ＣＤＵは、主ループおよび副ループを中に有する熱交換器をさらに有し、それにより冷却システム１０２と浸漬タンク１０３との間に複数のループを形成することになる。さらに、液体ポンプ１１５を液体供給ライン１１１上に配置するか、あるいは、複数の液体ポンプを存在させてもよく、１つの液体ポンプを液体供給ライン１１１上に配置し、別の１つの液体ポンプを液体リターン・ライン１１２上に配置してもよい。

図２は、別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム２００の実施例を示すブロック図である。例えば、図２は正面からのシステム・デザインの図を示す。浸漬冷却システム２００は、図１に示されるように、データ・センタ１０１の冷却システム１００の一部として利用され得る。実施形態では、流体供給チャンネル２１３はコンテナ２０９の底部上に設計される。実施形態では、流体供給チャンネル２１３が、このアーキテクチャ内の、システムに流体を供給するための唯一のソースである。実施形態では、主セクションが複数のＩＴチャンバ（例えば、２０９ａ、２０９ｂ）を有する。例えば、ＩＴチャンバ（例えば、２０９ａ、２０９ｂ）には浸漬冷却流体が充填され、ＩＴ装置（例えば、２１１ａ、２１１ｂ）を実装するのに使用される。図２では、例えば、ＩＴ装置（例えば、２１１ａ、２１１ｂ）がＩＴチャンバ（例えば、２０９ａ、２０９ｂ）内に実装されて位置合わせされて示されている。実施形態では、流体リターン・チャンネル２０７がシステム流体の主要な還送のために使用される。実施形態では、ＩＴ装置（例えば、２１１ａ、２１１ｂ）の頂部上に、ポンプ（例えば、２１５ａ、２１５ｂ）がパッケージングされるセクション（例えば、２０５ａ、２０５ｂ）が存在する。実施形態では、ポンプ（例えば、２１５ａ、２１５ｂ）は、対応するＩＴ装置（例えば、２１１ａ、２１１ｂ）を加速するのに使用される局在ポンプであり、ポンプは、対応するＩＴ装置のために設計され組み付けられる。実施形態では、局在ポンプ（例えば、２１５ａ、２１５ｂ）は流体加速チャンネル２０３に接続される。例えば、流体加速チャンネル２０３はチャンネルまたはループとして理解され得る。実施形態では、冷却システム２００は流体加速チャンネル２０３の頂部上にある蓋２０１を有する。例えば、蓋２０１はシステム２００の最上部のカバーである。

図３は、実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム３００の実施例を示すブロック図である。図３は、実施形態による別のシステム構成を示す。実施形態では、このデザインはＩＴ装置３０１と高度に組み合わされるデザインである。例えば、基本のセクションは図２に示されるものと同じであることが理解されるだろう。しかし、ＩＴ装置３０１は２つの層／セクション３０３、３０５として設計される。それでも、実施形態によると、これらの２つのセクション３０３、３０５の両方が１つの完全なシステムとして共に一体化される。実施形態では、加速セクション３０５は部分３０３の冷却エリアの延長部分として理解され得る。実施形態では、加速セクション３０５内で、ヒート・シンクなどの主要な冷却デバイス３０９がこのセクション３０５まで上昇させられる。実施形態では、他のセクション３０３は、電子機器をパッケージングする通常のセクションである。実施形態では、システムが２つのセクション３０３、３０５として設計されるため、ＩＴ装置３０１のために加速セクション３０５を設計および実装することがより好都合となる。実施形態では、したがって、加速セクション３０５のみが加速ポンプ３０７を有するように設計される。例えば、加速セクション３０５を、浸漬システムの中に実装されるＩＴに基づいてカスタム設計することができ、システム・デザインおよび動作の効率のための可能性を提供することができる。

実施形態では、加速ポンプ３０７は、加速セクション３０５内の主要な冷却デバイス３０９専用のものである。いくつかの実施形態では、加速ポンプ３０７の位置を、加速チャンネル３１１との関連で調整することができる。いくつかの実施形態では、加速ポンプ３０７はレギュラー・リターン・チャンネル３１３に結合することができるとともに、レギュラー・リターン・チャンネル３１３から分離することができる。

実施形態では、加速ポンプ３０７は加速チャンネル３１１に一体化され得る。実施形態では、加速チャンネル３１１は主要な浸漬環境内にはなく、加速ポンプ３０７が一旦装着されると、加速ポンプ３０７が浸漬流体を加速チャンネル３１１に接続する。

実施形態では、加速チャンネル３１１が雄部分などの流体用のブラインド結合ポートを有する。実施形態では、加速ポンプ側が、接続のために、加速チャンネル３１１側の雄部分に接続される雌部分を有することができる。実施形態では、接続部は、ブラインド結合クイック分離方式のものである。

実施形態では、加速ポンプ３０７が、主要な浸漬環境と加速チャンネル３１１との間の接続構成要素として構成されることが理解されよう。

実施形態では、加速ポンプ３０７が追加のチャンネル３１５内にパッケージングされ、追加のチャンネル３１５が加速チャンネル３１１に接続される。実施形態では、追加のチャンネル３１５内の加速ポンプ３０７が、対応する領域３０９を加速するために流体を圧送する。実施形態では、追加のチャンネル３１５が、内部にパッケージングされる加速ポンプ３０７を有する。実施形態では、１つまたは複数の追加のチャンネルが加速チャンネルに接続され、それにより、浸漬タンクと集束チャンネルとの間に完全な加速ループを形成する。

実施形態では、加速チャンネルを、個別に専用のものとして、集束チャンネルに接続することができる。実施形態では、加速チャンネル３１１がレギュラー・チャンネルと（流体の流れに関して）平行に一体に合流し、さらに集束チャンネルに集束し得る。例えば、流体が主供給から浸漬システムに供給され、流体が電子機器を通って流れて集束チャンネルに戻ることになり、最終的に冷却ユニットに到達することになる。実施形態では、１つまたは複数の加速チャンネルが存在する場合、流体の一部がより早い流速で加速されることになり、その対応する加速チャンネルを通過して集束チャンネルに集束することになる。これは平行の概念の例である。

図４は、別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム４００の実施例を示すブロック図である。図４は実施形態によるデザインの１つの側を示す。システムの主供給４１１および主還送４１７が底部および頂部の左側に設計される。例えば、これらのデザインはシステム内での位置が異なっていてもよく、主要な機能は供給および還送であることに言及しておく必要がある。実施形態では、局在ポンプ４１９および対応するチャンネルはサーバの頂部上に位置し、流体加速チャンネル４０３に接続される。例えば、こうすることにより、局在ポンプ・セクションに対するより良い構造的なレベル適合を行うために、サーバのシャシーについて何らか最適化が必要となる可能性があることに留意すべきである。

実施形態では、矢印４１１、４１３、４１７が流体流れ方向を示す。例えば、これらの流れが示すように、流体は供給チャンネル４０９を通って浸漬コンテナ４１１の中に入り、すべてのチップ４０７を含むＰＣＢ４０５を通過し、その後コンテナから出る。実施形態では、流体４１７は、通常、流体リターン・チャンネル４１５を通ってコンテナから出る。さらに、実施形態によると、流体４１３はポンプ４１９によって局所的に加速されることができ、流体加速チャンネル４０３をより速く通過してコンテナから出る。

図５は、別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム５００の実施例を示すブロック図である。例えば、図５は、加速チャンネル５０３および一つまたは複数の加速ポンプ５０５を浸漬コンテナ／タンクの頂部の蓋５０１に一体化した１つのデザインを示す。実施形態では、異なる加速構成に伴い異なる蓋５０１を切り換えることができる。例えば、これは、システムの頂部セクション５０１、５０３、５０５として理解され得る。実施形態では、加速ポンプ５０５の位置が、蓋５０１の下のチャンネル５０３に結合されるように変更され得る。いくつかの実施形態では、加速ポンプ５０５、加速チャンネル５０３、頂部の蓋５０１、および／または頂部セクションの全体が動的に再構成されてもよい。

図６は、別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システムの頂部セクション６００の実施例を示すブロック図である。例えば、図６は、頂部セクション６００が、システム内に実装されるＩＴ特性に基づいて柔軟に構成され得ることを示す。例えば、コンテナに、何らかのＧＰＵベースの高性能システムおよびストレージ・システムが実装され得る。実施形態では、ＧＰＵシステムを実装する専用のスペースのみに局在ポンプ６０１、６０３、６０５が組み付けられる。例えば、各加速ポンプ（例えば、６０１、６０３、６０５）の位置は対応する加速セクションに基づいて調整され得る。実施形態では、加速ポンプ６０１、６０３、６０５が蓋の下の加速チャンネルに結合される。いくつかの実施形態では、加速ポンプ６０１、６０３、６０５、加速チャンネル、頂部の蓋、および／または頂部セクションの全体が、動的に再構成され得る。実施形態では、１つまたは複数の加速ポンプ（例えば、６０１、６０３、６０５）が冷却促進の要求に基づいて待機状態になることができる。実施形態では、冷却促進が必要ではない場合、すべての加速ポンプが待機状態になることができる。

図７は、別の実施形態による浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム７００の実施例を示すブロック図である。例えば、図７は、本システムおよび制御デザインの概略図を示す。実施形態では、浸漬タンク７０３が冷却ユニット７０１に接続される。実施形態では、冷却ユニット７０１は、主ループ７２５、７０7または副ループ７２５、７０９のいずれかの中にある、任意の流体源または冷却ユニットとして理解され得る。実施形態では、システム・ポンプ７０５が主供給ループ７０５上で使用され、ポンプ速度が、定格電力または実際の動作電力のいずれかである浸漬システムの電力（例えば、７２１）によって制御される。実施形態では、ポンプ速度はシステムの特性に基づいて一定の速度として設定され得る。実施形態では、１つまたは複数の加速ポンプ７１３、７１５が、浸漬タンク７０３および冷媒ユニット７０１の別個のループ７１７、７１９を形成する。実施形態では、ポンプ７１３、７１５が、正確に特定の領域または位置から、浸漬タンク７０３からの流体を圧送し、これらの加速ポンプ７１３、７１５によって圧送される流体７１７、７１９が流体加速チャンネル７１１、７１９内を共に流れる。実施形態では、局在加速ポンプ７１３、７１５が、ＧＰＵ温度または他の高電力密度の電子機器の温度などの局所温度（例えば、Ｔ７２３）の測定を介して制御される。各々の個別の加速ポンプ（例えば、７１３、７１５）が異なるセンサ７２３ａ、７２３ｂまたは入力制御信号７２１に接続され得ることに留意する必要がある。

図８は、実施形態による、通常動作モード下の、浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム８００の実施例を示すブロック図である。例えば、図８は、通常動作モード中の流体８０１、８０３の流れ方を示している。実施形態では、通常動作モード下で、供給流体８０１が冷却ユニット７０１から浸漬タンク７０３まで流れ、還送流体８０３が浸漬タンク７０３から冷却ユニット７０１まで流れる。

図９は、別の実施形態による、単一加速モード下の、浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム９００の実施例を示すブロック図である。例えば、図９は、１つの加速９０７が機能しているときの流体の流れの図を示す。実施形態では、単一加速モード下で、供給流体９０１が冷却ユニット７０１から浸漬タンク７０３まで流れ、還送流体９０３が浸漬タンク７０３から冷却ユニット７０１まで流れ、第１の加速流体９０７、９０５がさらに浸漬タンク７０３から冷却ユニット７０１まで流れる。

図１０は、別の実施形態による、多重加速モード下の、浸漬冷却を備えるデータ・センタ・システム１０００の実施例を示すブロック図である。例えば、図１０は、複数の局所流体加速１００７、１００９がアクティブ・モードである場合のシステム流体の流れの図を示す。実施形態では、多重加速モード下で、供給流体１００１が冷却ユニット７０１から浸漬タンク７０３まで流れる。いくつかの実施形態では、還送流体１００３が浸漬タンク７０３から冷却ユニット７０１まで流れる。実施形態では、第１の加速流体１００７および第２の加速流体１００９が浸漬タンク７０３から加速チャンネル１０１１、１００５を通って冷却ユニット７０１まで流れる。

以上の明細書では、本発明の実施形態が、特定の例示の実施形態を参照して説明された。以下の特許請求の範囲に記載される本発明のより広い趣旨および範囲から逸脱することなく、実施形態に対して種々の修正が行われ得ることは明らかである。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味でのものとみなされる。

Claims (20)

1. 冷却システムであって、
   複数のＩＴチャンバを有する情報技術（ＩＴ）コンテナであって、各ＩＴチャンバが、浸漬冷却のために、流体を保管し、かつ、前記流体に浸漬されるＩＴ装置を収容するためのものである、情報技術（ＩＴ）コンテナと、
   冷却ユニットから前記流体を受け取り、前記ＩＴチャンバに前記流体を供給するための、前記ＩＴコンテナの底部に配置される流体供給チャンネルと、
   前記ＩＴチャンバから受け取った前記流体を前記冷却ユニットに戻すための、前記ＩＴチャンバの頂部上に配置される流体リターン・チャンネルと、
   加速する態様で前記流体の少なくとも一部を前記冷却ユニットに戻すための、前記流体リターン・チャンネルとは別に配置される流体加速チャンネルと、
   前記流体加速チャンネルを介して、対応する前記ＩＴチャンバから前記冷却ユニットまでの前記流体の流速を増大させるための、前記ＩＴチャンバのうちの少なくとも一部と前記流体加速チャンネルとの間に配置される１つまたは複数のポンプと
   を備える冷却システム。
2. 前記１つまたは複数のポンプの各々が、前記流体供給チャンネルから対応する前記ＩＴチャンバを通して前記流体加速チャンネルまで前記流体を圧送するように構成される、請求項１に記載の冷却システム。
3. 少なくとも１つのＩＴ装置が、熱を発するＩＴコンポーネントを収容するレギュラー・セクション、および前記ＩＴコンポーネントに取り付けられる局所熱交換要素を収容する加速セクションを有し、前記レギュラー・セクションおよび前記加速セクションの両方が１つの完全なシステムとして一体化される、請求項１に記載の冷却システム。
4. 前記ＩＴ装置と関連付けられるポンプが、前記加速セクション内の前記流体の流速を増大させるために前記加速セクション内に配置される、請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記局所熱交換要素が、前記加速セクションまで上昇させられるヒート・シンクを有する、請求項３に記載の冷却システム。
6. 前記流体加速チャンネルが前記流体リターン・チャンネルの頂部上に配置される、請求項１に記載の冷却システム。
7. ＩＴチャンバ内の前記流体の流速が、対応する前記ＩＴチャンバ内の前記流体の局所温度に基づいて、対応するポンプによって制御される、請求項１に記載の冷却システム。
8. 各ポンプが前記流体加速チャンネルに一体化され、前記ＩＴコンテナの前記流体リターン・チャンネルと結合および分離できる、請求項１に記載の冷却システム。
9. 蓋をさらに備え、前記流体加速チャンネルおよび前記ポンプが前記蓋を有する蓋セクションに一体化され、前記蓋セクションが持ち上げられるとき、前記流体加速チャンネルおよび前記ポンプが持ち上げられて前記ＩＴチャンバから除去される、請求項８に記載の冷却システム。
10. 蓋をさらに備え、前記ポンプが、前記蓋に取り付けられる前記流体加速チャンネルに一体化され、各ポンプの位置が対応する前記ＩＴ装置に基づいて調整可能である、請求項８に記載の冷却システム。
11. データ・センタの電子機器ラックであって、
    １つまたは複数のサーバとして動作する１つまたは複数の情報技術（ＩＴ）装置と、
    前記ＩＴ装置に結合される冷却システムであって、前記冷却システムは
    複数のＩＴチャンバを有するＩＴコンテナであって、各ＩＴチャンバは、浸漬冷却のために、流体を保管し、かつ、前記流体に浸漬されるＩＴ装置を収容するためのものである、ＩＴコンテナと、
    冷却ユニットから前記流体を受け取り、かつ、前記ＩＴチャンバに前記流体を供給するための、前記ＩＴコンテナの底部に配置される流体供給チャンネルと、
    前記ＩＴチャンバから受け取った前記流体を前記冷却ユニットに戻すための、前記ＩＴチャンバの頂部上に配置される流体リターン・チャンネルと、
    加速する態様で前記流体の少なくとも一部を前記冷却ユニットに戻すための、前記流体リターン・チャンネルとは別に配置される流体加速チャンネルと、
    前記流体加速チャンネルを介して対応する前記ＩＴチャンバから前記冷却ユニットまでの前記流体の流速を増大させるための、前記ＩＴチャンバのうちの少なくとも一部と前記流体加速チャンネルとの間に配置される１つまたは複数のポンプと
    を有する冷却システムと
    を備える電子機器ラック。
12. 前記１つまたは複数のポンプの各々が、前記流体供給チャンネルから対応する前記ＩＴチャンバを通して前記流体加速チャンネルまで前記流体を圧送するように構成される、請求項１１に記載の電子機器ラック。
13. 少なくとも１つのＩＴ装置が、熱を発するＩＴコンポーネントを収容するレギュラー・セクション、および前記ＩＴコンポーネントに取り付けられる局所熱交換要素を収容する加速セクションを有し、前記レギュラー・セクションおよび前記加速セクションの両方が１つの完全なシステムとして一体化される、請求項１１に記載の電子機器ラック。
14. 前記ＩＴ装置と関連付けられるポンプが、前記加速セクション内の前記流体の流速を増大させるために前記加速セクション内に配置される、請求項１３に記載の電子機器ラック。
15. 前記局所熱交換要素が、前記加速セクションまで上昇させられるヒート・シンクを有する、請求項１３に記載の電子機器ラック。
16. 前記流体加速チャンネルが前記流体リターン・チャンネルの頂部上に配置される、請求項１３に記載の電子機器ラック。
17. ＩＴチャンバ内の前記流体の流速が、対応する前記ＩＴチャンバ内の前記流体の局所温度に基づいて、対応するポンプによって制御される、請求項１１に記載の電子機器ラック。
18. 各ポンプが前記流体加速チャンネルに一体化され、前記ＩＴコンテナの前記流体リターン・チャンネルと結合および分離可能である、請求項１１に記載の電子機器ラック。
19. 蓋をさらに備え、前記流体加速チャンネルおよび前記ポンプが前記蓋を有する蓋セクションに一体化され、前記蓋セクションが持ち上げられるとき、前記流体加速チャンネルおよび前記ポンプが持ち上げられて前記ＩＴチャンバから除去される、請求項１８に記載の電子機器ラック。
20. データ・センタ・システムであって、
    複数の電子機器ラックであって、各電子機器ラックが
    １つまたは複数のサーバとして動作する１つまたは複数の情報技術（ＩＴ）装置と、
    前記サーバに対して液体冷却を提供するために前記ＩＴ装置に結合される冷却システムであって、前記冷却システムは
    複数のＩＴチャンバを有する情報技術（ＩＴ）コンテナであって、各ＩＴチャンバは、浸漬冷却のために、流体を保管し、かつ、前記流体に浸漬されるＩＴ装置を収容するためのものである、情報技術（ＩＴ）コンテナと、
    冷却ユニットから前記流体を受け取り、かつ、前記ＩＴチャンバに前記流体を供給するための、前記ＩＴコンテナの底部に配置される流体供給チャンネルと、
    前記ＩＴチャンバから受け取った前記流体を前記冷却ユニットに戻すための、前記ＩＴチャンバの頂部上に配置される流体リターン・チャンネルと、
    加速する態様で前記流体の少なくとも一部を前記冷却ユニットに戻すための、前記流体リターン・チャンネルとは別に配置される流体加速チャンネルと、
    前記流体加速チャンネルを介して対応する前記ＩＴチャンバから前記冷却ユニットまでの前記流体の流速を増大させるための、前記ＩＴチャンバのうちの少なくとも一部と前記流体加速チャンネルとの間に配置される１つまたは複数のポンプと
    を有する冷却システムと
    を有する、複数の電子機器ラックを備えるデータ・センタ・システム。

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