KR20090094267A

KR20090094267A - 언인터럽터블 냉각수용 모듈형 얼음 저장소

Info

Publication number: KR20090094267A
Application number: KR1020097011596A
Authority: KR
Inventors: 존 에이치. 빈
Original assignee: 어메리칸 파워 컨버젼 코포레이션
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-09-04
Also published as: CA2670838A1; WO2008077028A2; US7681404B2; WO2008077028A3; EP2092254A2; CN101563574A; AU2007333781A1; US20100170663A1; CN101563574B; KR101454265B1; US20130232994A1; CA2670838C; JP5535644B2; AU2007333781B2; US8424336B2; JP2010513845A; US20080141703A1; US9080802B2

Abstract

백업 냉장 시스템은 리퀴드 서플라이의 메인 칠러가 작동하지 않는 경우에 다량의 냉각 물질을 사용하여 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 하나 이상의 냉장 유닛과, 리퀴드 서플라이의 메인 칠러가 작동하는 경우에 하나 이상의 냉장 유닛을 위해 다량의 냉각 물질을 생성하도록 구성된 하나 이상의 칠링 요소를 포함한다. 추가적인 실시형태와 방법은 더 개시되어 있다.

Description

언인터럽터블 냉각수용 모듈형 얼음 저장소{MODULAR ICE STORAGE FOR UNINTERRUPTIBLE CHILLED WATER}

본 발명의 실시형태는 통상적인 백업 냉각 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시형태는 리퀴드 서플라이(liquid supply)의 메인 액체 칠러(main liquid chiller)가 동작하지 않을 때 액체를 냉각시킬 수 있는 모듈형 및 스케일러블 백업 냉장 시스템(modular and scalable backup cooling storage system)에 관한 것이다.

서버 및 블레이드 서버(blade server)와 같은 전자 장비에 의해 발생된 열은 전자 장비의 성능, 신뢰성, 및 수명에 약영향을 줄 수 있다. 전자 장비가 더욱 고속화되고, 소형화되며, 더 많은 전원을 소비함에 따라 이 전자 장비도 더 많은 열을 발생시키고, 열 제어가 전자 장비의 신뢰성있는 동작에 대하여 더 중요하게 되었다.

열 제어가 중요하게 될 수 있는 통상적인 환경은 전자 장비의 랙(rack)을 포함하는 데이터 센터를 포함한다. 전자 장비의 사이즈가 감소됨에 따라 각 랙내의 전자 장비의 양과 랙 내의 전자 장비에 의해 발생된 열이 증가한다. 또한, 처리 능력에 대한 요구가 증가함에 따라 데이터 센터의 사이즈가 증가하여 통상적인 데이터 센터는 현재 수백개의 랙을 포함할 수 있다.

이러한 전자 장비를 보관하기 위해 사용된 예시적인 공업 표준 랙은 거의 높이가 6 내지 6.5 피트, 폭이 약 24 인치, 및 깊이가 약 40인치이다. 이러한 랙은 통상적으로, Electronics Industries Association's EIA-310-D 표준에 의해 규정된 바와 같이, "19인치" 랙으로 불리운다.

이 랙에 저장된 전자 장비의 열관련 이슈에 대처하기 위해 컴퓨터 룸 에어 컨디셔너(CRAC) 유닛이 데이터 센터내에 다양한 배열로 배치되어 랙에 공급된 공기를 냉각시키는데 도움을 줄 수 있다. 랙은 하나 이상의 팬(fan)을 사용하여 냉각된 공기를 제어하여 랙에 저장된 전자 장비를 냉각시킬 수 있다.

특히, 히트-덴스 데이터 센터(heat-dense data center)에서는 전자 장비 랙에 대한 냉각 공기의 공급을 발생시키는데 사용하기 위해 냉각된 액체가 CRAC 유닛에 공급된다. 이러한 액체 기반 냉각 시스템에서는 메인 액체 칠러가 냉각된 액체의 흐름을 데이터 센터내의 CRAC 유닛에 공급할 수 있다. 파이핑 시스템은 데이터 센터에 배치되어 전자 장비를 냉각하는데 사용하기 위해 메인 액체 칠러로부터 CRAC 유닛으로 냉각된 액체를 파이핑하고, 랙으로부터 메인 액체 칠러로 다시 냉각하기 위해 따뜻한 액체를 후방으로 파이핑한다. 예컨대, 일부의 배열에 있어서, 액체는 CRAC 유닛으로의 오버헤드 파이핑을 통해 펌핑될 수 있다. CRAC 유닛에서, 전자 장비 랙내의 전자 장비를 냉각시키기 위해 공급되는 공기를 냉각시키기 위해 열 교환기에 의해 액체가 사용될 수 있다.

통상적으로 액체 기반 냉각 시스템을 보증하는 히트 덴스 데이터 센터는 연장된 기간동안 냉각 손실을 허용할 수 없기 때문에 이러한 액체 기반의 칠링 시스템(liquid-based chilling system)의 메인 액체 칠러는 통상적으로 메인 액체 칠러에 대한 메인 전원 공급이 실패하는 경우에 메인 액체 칠러에 전원을 공급할 수 있는 백업 전원 생성기에 접속된다. 이러한 백업 전원 공급은 비교적 많은 양의 전원을 생성하여 리퀴드 서플라이를 냉각시키는데 필요한 전원을 메인 액체 칠러에 공급하는데 필요할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 냉각 유닛의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 냉각 시스템의 부분 개략도이다.

도 3은 본 발명의 일부의 실시형태에 사용될 수 있는 얼음 모니터의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 의한 백업 냉장 시스템의 도면이다.

도 5(A) 및 도 5(B)는 본 발명의 실시형태에 의한 두개의 대체 냉각 시스템의 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시형태에 의한 백업 냉장 시스템에 의해 수행될 수 있는 처리도이다.

도 7은 본 발명의 실시형태에 의한 얼음 결빙 모드에서 백업 냉장 시스템을 통한 액체 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 실시형태에 의한 감시 모드에서 백업 냉장 시스템을 통한 액체 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 실시형태에 의한 긴급 모드에서 백업 냉장 시스템을 통한 액체 흐름도이다.

본 발명의 일실시형태는 백업 냉장 시스템을 포함한다. 일부의 실시형태는 리퀴드 서플라이의 메인 칠러가 작동되지 않는 경우에 다량의 냉각 물질을 사용하여 리퀴드 서플라이를 냉각하도록 구성된 하나 이상의 냉장 유닛과, 리퀴드 서플라이의 메인 칠러가 작동되는 경우에 하나 이상의 냉장 유닛에 대하여 다량의 냉각 물질을 생성하도록 구성된 하나 이상의 칠링 요소를 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 리퀴드 서플라이는 글리콜을 포함하는 조성물과 물을 포함하는 조성물 중 하나 이상을 포함한다. 일부의 실시형태는 리퀴드 서플라이의 파라미터를 감시하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 센서는 리퀴드 서플라이의 온도를 감시하도록 구성된 하나 이상의 온도 센서를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉장 유닛은 온도가 문턱값보다 높은 경우에 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된다. 일부의 실시형태 있어서, 문턱값은 약 화씨 48도이다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 센서는 리퀴드 서플라이의 압력을 감시하도록 구성된 하나 이상의 압력 센서를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉장 유닛은 압력이 문턱값보다 낮은 경우에 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된다.

일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉장 유닛은 다량의 냉각 물질을 저장하도록 구성된 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 다량의 냉각 물질은 다량의 냉각 물질의 제 1 부분과, 다량의 냉각 물질의 제 2 부분을 포함하고, 제 1 부분은 냉각 물질의 액체 부분이고, 제 2 부분은 냉각 물질의 고체 부분이다. 일부의 실시형태에 있어서, 제 1 부분은 물을 포함하고, 제 2 부분은 얼음을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크는 복수의 냉각 물질 저장 탱크를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크의 각 냉각 물질 저장 탱크는 약 15 내지 30분간 약 10 내지 약 50 킬로와트에 의해 리퀴드 서플라이를 냉각시킬 수 있는 다량의 냉각 물질을 저장하도록 구성된다.

일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉장 유닛은 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크를 통해 일부의 리퀴드 서플라이를 안내하여 일부의 리퀴드 서플라이와 다량의 냉각 물질 사이에 열을 전달하도록 구성된 하나 이상의 액체 전달 요소를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 액체 전달 요소는 하나 이상의 동관(copper pipe)을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 동관은 일부의 리퀴드 서플라이와 다량의 냉각 물질 사이에 열을 전달하도록 구성된 복수의 열 전달 핀(heat transfer fin)을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 칠링 요소는 하나 이상의 열전 칠러를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 칠링 요소는 리퀴드 서플라이 부분을 냉각시키도록 하나 이상의 열전 칠러를 작동시키는 것과, 하나 이상의 냉장 유닛을 통한 방향에 대하여 하나 이상의 액체 전달 요소로 리퀴드 서플라이 부분을 안내하는 것에 의해 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하도록 구성된다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 열전 칠러는 하나 이상의 냉장 유닛내에 존재하는 물의 결빙 온도 아래로 리퀴드 서플라이 부분을 냉각시키도록 구성된다.

일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 칠링 요소는 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하여 다량의 냉각 물질 중 적어도 소정량이 결빙되도록 구성된다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 소정량은 소정 비율을 포함하여 냉각 물질의 약 90%가 결빙된다. 일부의 실시형태에 있어서, 칠링 요소는 다량의 냉각 물질 중 현재 결빙된 양을 감시하도록 구성된 냉각 물질 감시 요소를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 냉각 물질 감시 요소는 상기로부터 다량의 냉각 물질로 서브머징(submerging)되고, 가스 버블(gas bubble)을 다량의 냉각 물질로 릴리징(releasing)하도록 구성된 에어레이션 장치(aeration device)를 포함하고, 냉각 물질 감시 요소는 가스 버블을 다량의 냉각 물질로 릴리징하는데 사용된 압력에 의거한 현재 양을 판정하도록 구성된다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉각 시스템은 하나 이상의 칠링 요소와 하나 이상의 냉장 유닛을 저장하도록 구성된 표준 랙 하우징을 더 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은 리퀴드 서플라이가 제공되고, 백업 냉장 시스템으로부터 배출되는 제 1 및 제 2 액체 연결 요소를 더 포함하고, 제 1 및 제 2 액체 연결 요소는 액체 기반 냉각 시스템의 표준 액체 연결 요소이다. 일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은 다른 백업 냉장 시스템과 함께 냉각양과 냉각 시간 중 하나 이상을 스케일링(scaling)하도록 구성된다.

본 발명의 일실시형태는 냉각 시스템을 포함한다. 일부의 실시형태는 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 메인 칠링 유닛, 및 이 메인 칠링 유닛이 작동되는 경우에 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하고, 메인 칠링 요소가 작동하지 않는 경우에 다량의 냉각 물질을 사용하여 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 하나 이상의 백업 냉각 유닛을 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 리퀴드 서플라이는 글리콜을 포함하는 조성물과 물을 포함하는 조성물 중 하나 이상을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 리퀴드 서플라이의 온도가 문턱값보다 낮은 경우에 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하도록 구성되고, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 리퀴드 서플라이의 온도가 문턱값보다 높은 경우에 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 다량의 냉각 물질을 저장하도록 구성된 하나 이상의 저장 탱크를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 다량의 냉각 물질은 다량의 냉각 물질의 제 1 부분과, 다량의 냉각 물질의 제 2 부분을 포함하고, 제 1 부분은 냉각 물질의 액체 부분이고, 제 2 부분은 냉각 물질의 고체 부분이다. 일부의 실시형태에 있어서, 제 1 부분은 물을 포함하고, 제 2 부분은 얼음을 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 일부의 리퀴드 서플라이를 더 냉각시켜서 메인 칠링 요소가 작동되는 경우에 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하도록 구성된 하나 이상의 칠러를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 칠러는 하나 이상의 열전 칠러를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 하나 이상의 백업 냉각 유닛을 통해 일부의 리퀴드 서플라이를 안내하여 일부의 리퀴드 서플라이와 다량의 냉각 물질 사이에서 열을 전달하도록 구성된 하나 이상의 액체 안내 요소를 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 메인 칠링 요소와 백업 냉각 유닛은 냉각 시스템에 리퀴드 서플라이를 제공하도록 더 구성된다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 하나 이상의 표준 랙에 수납된다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 냉각 유닛 중 각 백업 냉각 유닛은 냉각 기간에 걸쳐 냉각 출력을 생성하도록 구성된다. 일부의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 소망하는 전체 냉각 출력과 소망하는 전체 냉각 기간에 대응하는 소망하는 수의 얼음 저장 요소를 포함한다.

본 발명의 일실시형태는 긴급 냉각을 제공하는 방법을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 상기 방법은 메인 칠러가 작동되는 경우에 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 저장 및 냉각된 물질을 유지하는 단계와, 메인 칠러가 작동하지 않는 경우에 다량의 저장 및 냉각된 물질을 사용하여 리퀴드 서플라이를 냉각시키는 단계를 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 리퀴드 서플라이는 글리콜을 포함하는 조성물과 물을 포함하는 조성물 중 하나 이상을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 메인 칠러가 작동하는 경우에 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 저장 및 냉각된 물질을 유지하는 단계는 다량의 냉각 물질의 적어도 제 1 부분을 결빙시키는 단계와 이어서, 다량의 냉각 물질을 냉각시켜서 제 1 부분을 결빙 상태로 유지시키는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 결빙된 제 1 부분은 얼음을 포함하고, 다량의 냉각 물질 중 결빙되지 않은 제 2 부분은 물을 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 메인 칠러가 작동되는 경우에 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 저장 및 냉각된 물질을 유지하는 단계는 표준 랙에 수납된 냉각 물질 저장 유닛내에 다량의 냉각 물질을 유지하는 단계를 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 메인 칠러가 작동하는 경우에 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 저장 및 냉각된 물질을 유지하는 단계는 다량의 저장 및 냉각된 물질의 하나 이상의 파라미터를 감시하는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 다량의 저장 및 냉각된 물질의 하나 이상의 파라미터를 감시하는 단계는 하나 이상의 버블을 다량의 저장 및 냉각된 물질로 릴리징하도록 가해진 압력을 감시하는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 제인 칠러가 작동하는 경우에 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 저장 및 냉각된 물질을 감시하는 단계는 리퀴드 서플라이 부분을 냉각시키고, 냉각 물질 저장 유닛을 통해 리퀴드 서플라이 부분을 안내하여 다량의 냉각 무질과 리퀴드 서플라이 사이에서 열을 전달하는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 메인 칠러가 작동하는 경우에 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 저장 및 냉각된 물질을 감시하는 단계는 리퀴드 서플라이 부분을 열전기적으로 냉각시키는 단계를 포함한다.

일부의 실시형태에 있어서, 메인 칠러가 작동하지 않는 경우에 다량의 저장 및 냉각된 물질을 사용하여 리퀴드 서플라이를 냉각시키는 단계는 냉각 물질 저장 유닛을 통해 리퀴드 서플라이 부분을 안내하여 다량의 냉각 물질과 리퀴드 서플라이 사이에 열을 전달하는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태는 리퀴드 서플라이를 감시하여 메인 칠러가 작동하는지의 여부를 판정하는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태에 있어서, 리퀴드 서플라이를 감시하여 메인 칠러가 작동하는지의 여부를 판정하는 단계는 리퀴드 서플라이의 온도와 리퀴드 서플라이의 압력 중 하나 이상을 감시하는 단계를 포함한다. 일부의 실시형태는 리퀴드 서플라이를 하나 이상의 냉각 장비에 제공하는 단계를 더 포함한다.

참조 도면은 일정한 비율로 도시되지 않았다. 여러 도면에 있어서, 도시된 각각의 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 번호로 표시된다. 명확함을 위해 모든 구성요소가 모든 도면에서 라벨링되지 않을 수 있다.

본 발명은 적용에 있어서 이하에 설명하거나 도면에 도시된 상세한 구성과 구성요소의 배치에 한정되지 않는다. 본 발명은 다른 실시형태가 가능하고, 다양한 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 여기서 사용된 표현과 용어는 설명을 위한 것이며, 한정으로 간주되지 않아야 한다. "포함하다", "이루어지다", "갖는다", "내포한다", "수반하다" 등의 사용은 후술하는 아이템, 추가적 아이템뿐만 아니라 그 동등물을 포함하는 의미이다.

본 발명의 일실시형태에 의하면, 종래의 액체 기반 냉각 시스템은 메인 액체 칠러의 실패로부터 충분한 긴급 보호를 가질 수 없다는 것을 인식해야 한다. 상기한 바와 같이, 종래의 액체 기반 냉각 시스템에 있어서, 메인 액체 칠러의 실패로부터의 보호는 메인 액체 칠러에 대한 메인 전원 공급이 실패하는 경우에 사용되는 백업 전원 생성기를 포함할 수 있다.

이러한 백업 전원 생성기에 관련된 지연으로 인해 현대 히트-덴스 데이터 센터내의 열로부터 손상 또는 실패를 방지할 수 없을 것이다. 예컨대, 이러한 데이터 센터에 있어서, 열적 실패는 메인 액체 칠러가 실패한 후 약 2분이 되기 전에 발생할 수 있다. 그러나, 백업 생성기는 메인 전원 공급의 실패 후에 메인 액체 칠러가 리터닝되어 작동되기 전에 약 5 내지 7분이 필요할 수 있다. 또한, 메인 액체 칠러는 전원 실패(예컨대, 기계적 실패)와 다른 다수의 원인으로 인해 실패하거나 및/또는 셧 다운(shut down)될 메인 액체 칠러를 필요로하는 수리 또는 보수가 필요할 수 있다. 백업 전원 생성기는 이러한 추후 상황에 어떠한 긴급 보호를 제공하지 않는다.

통상적으로, 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 액체 기반 냉각 시스템에 대하여 긴급 백업 냉각을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 액체 기반 냉각 시스템의 메인 액체 칠러가 작동하는 경우에 냉각된 액체의 흐름을 이용하여 다량의 얼음을 생성 및 유지하고, 메인 액체 칠러가 작동하지 않는 경우에 액체의 흐름을 칠링(chilling)하여 냉각 유닛(예컨대, CRAC 유닛)에 공급하도록 구성된 백업 냉장 시스템을 지향한다.

액체 흐름이 파이프를 통해 냉각 유닛(예컨대, CRAC 유닛)에 제공되는 액체 기반 냉각 시스템의 관점에서 본 발명을 설명하지만, 긴급 백업 냉각이 요망될 수 있는 모든 냉각 시스템을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 본 발명의 실시형태는 물을 포함하는 조성물 및/또는 글리콜을 포함하는 조성물을 공급하는 액체 기반 냉각 시스템을 포함하는 모든 액체 기반 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태는 파이프 또는 다른 모든 액체 안내 장치(liquid directing device)를 포함하는 임의의 수단을 통해 냉각 유닛에 액체가 제공되는 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태는 전자 장비가 채워진 랙 또는 전자 장비를 냉각하는데 사용되는 냉각 시스템에 한정되지 않고, 다른 오브젝트(object) 및/또는 공간을 냉각시키는데 사용될 수도 있다.

도 1은 액체 기반 냉각 시스템과 함께 사용될 수 있는 냉각 유닛(100)을 나타낸다. 냉각 유닛(100)은 입구/출구의 연결을 통해 냉각 시스템으로부터 냉각된 액체의 공급을 흡입할 수 있다. 냉각 유닛(100)은 냉각된 액체를 사용하여 공기 및/또는 다른 유체의 흐름을 냉각시키고 가열된 액체를 배출시킬 수 있는 하나 이상의 열 교환기에 냉각된 액체를 안내할 수 있다. 공기 및/또는 다른 유체의 냉각된 흐름은 하나 이상의 전자 장비 랙에 공급되어 하나 이상의 전자 장비 랙에 수납된 전자 장비를 냉각시킬 수 있다. 이어서, 냉각 유닛(100)은 냉각 시스템으로 다시 배출될 액체 입구/출구로 냉각 유닛(100)으로부터 가열된 액체를 안내할 수 있다. 본 발명의 일부의 실시형태에 의한 냉각 유닛의 예는 "COOLING SYSTEM AND METHOD"라는 발명의 명칭으로 2006년 1월 19일에 출원된 미국 특허 출원 11/335,874호, "METHOD AND APPARATUS FOR COOLING"이라는 발명의 명칭으로 2006년 8월 15일에 출원된 미국 특허 출원 11/504,382호, 및 "METHOD AND APPARATUS FOR COOLING"이라는 발명의 명칭으로 2006년 8월 15일에 출원된 미국 특허 출원 11/504,370호에 더 상세히 개시되어 있다.

본 발명의 일부의 실시형태에 있어서, 냉각 유닛은 West Kingston, RI의 APC, Corp.로부터 입수 가능한 InRow RP Chilled Water Systems, West Kingston, RI의 APC, Corp.로부터 입수 가능한 Network AIR IR 20 KW Chilled Water Systems, West Kingston, RI의 APC, Corp.로부터 입수 가능한 FM CRAC Series Systems 및/또는 다른 정밀 냉각 장비 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시형태에 있어서, 냉각 시스템은 하나 이상의 데이터 센터 룸에 배치된 복수의 전자 장비 랙을 냉각시키도록 구성될 수 있다. 냉각 시스템은 냉각 유닛이 연결된 데이터 센터 룸에 배치된 복수의 입구/출구 연결을 포함하여 리퀴드 서플라이가 냉각 유닛으로 안내되어서 전자 장비 랙에 수납된 전자 장비를 냉각시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 냉각 시스템(200)의 일부 개략도를 도시한다. 상기한 바와 같이, 냉각 시스템(200)은 하나 이상의 냉각 유닛(203)에 공급된 액체를 냉각시키도록 구성된 하나 이상의 메인 액체 칠러(201)를 포함할 수 있다. 메인 액체 칠러(201)는 냉각 유닛(203)에 의해 배출된 따뜻한 액체를 흡입할 수 있고, 따뜻한 액체를 냉각시킬 수 있고, 그리고 현재 냉각된 액체를 냉각 유닛(203)에 다시 공급할 수 있다. 메인 액체 칠러(201)는 냉각 유닛(203)에 수납된 전자 장비의 소망하는 온도를 유지하기에 충분한 온도와 부피로 냉각 유닛(203)에 액체를 공급하도록 구성될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 메인 액체 칠러(201)는 약 화씨 45도의 온도에서 액체를 공급할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 메인 액체 칠러(201)는 적어도 냉각된 냉각 유닛(203)과 백업 냉장 시스템에 의해 취해진 액체의 조합된 부피만큼 큰 부피의 냉각된 액체를 공급할 수 있다.

메인 액체 칠러(201)는 하나 이상의 메인 액체 칠러 전원 공급기(도시되지 않음)에 의해 전원이 공급될 수 있다. 하나 이상의 메인 액체 칠러 전원 공급기는 메인 액체 칠러가 배치된 빌딩의 유틸리티 파워(utility power), 언인터럽터블 파워 서플라이(uninterruptible power supply), 및/또는 다른 파워 서플라이를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시형태에 있어서, 냉각 시스템(200)은 하나 이상의 파이프(207, 208)을 포함할 수 있다. 파이프(207, 208)는 냉각 시스템(200)의 구성 요소를 연결하도록 구성되어 액체가 구성 요소의 사이에서 흐를 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 파이프(207, 208)는 메인 액체 칠러(201)로부터 냉각 시스템(200)에 의해 냉각된 냉각 유닛(203)으로 냉각된 액체를 안내하도록 구성될 수 있다. 파이프(207, 208)는 냉각 유닛(203)으로부터 메인 액체 칠러(201)로 따뜻한 액체를 역으로 안내하도록 구성될 수도 있다. 특히, 도시된 바와 같이, 파이프(207)는 메인 액체 칠러(201)로부터 냉각 유닛(203)으로 냉각된 액체를 안내하도록 구성되고, 다른 파이프(208)는 냉각 유닛으로부터 메인 액체 칠러(201)로 따뜻한 액체를 안내하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시형태에 있어서, 냉각 시스템(200)은 하나 이상의 백업 냉장 시스템(205)을 포함할 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 파이프(207, 208)를 통해 냉각 시스템(200)에 연결될 수 있다. 파이프(207, 208)와 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 입구/출구 연결(209)을 사용하여 서로 유체를 연통하여 액체가 백업 냉장 시스템(205), 액체 기반 냉각 시스템(200)의 나머지, 및 냉각 유닛(203) 사이에서 흐를 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 입구/출구 연결(209)은 표준 연결(예컨대, CRAC 유닛을 리퀴드 서플라이에 연결하는데 사용되는 것과 같은 산업 표준 연결 타입)이 될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은, 상기한 바와 같이, 데이터 센터 룸에 배치된 입구/출구 연결(209)을 사용하여 파이프(207, 208)에 연결될 수 있다.

백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 센서(211)를 포함할 수 있다. 센서(211)는 백업 냉장 시스템(205)으로 및/또는 백업 냉장 시스템(205)으로부터[예컨대, 메인 액체 칠러(201)로 및/또는 메인 액체 칠러(201)로부터, 그리고 냉각 유닛(203)으로 및/또는 냉각 유닛(203)으로부터] 공급되는 액체의 파라미터를 감시하도록 구성될 수 있다. 센서(211)는 온도 센서 및/또는 압력 센서를 포함할 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)은 메인 액체 칠러(201)의 실패를 나타내는 실패 조건을 센서(211)가 측정하는 경우에, 상세히 후술하는 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)이 액체를 냉각하도록 되고, 액체를 냉각 유닛(203)으로 공급하도록 구성될 수 있다. 실패 조건은 액체의 고온 및/또는 액체는 저압을 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 실패 조건은 약 화씨 48도보다 높은 메인 액체 칠러(201)에 의해 출력된 액체의 온도를 포함할 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 외부 신호가 수신(예컨대, 후술하는 바와 같이, 리모트 칠러 모니터, 메인 액체 칠러, 냉각 제어 시스템 등으로부터)될 때까지 액체를 냉각 및 공급하도록 구성될 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 작동 상태로 리턴되는 때를 확인하기 위해 외부 신호에 의존하는 이러한 실시형태는 메인 액체 칠러(201)가 작동하는 경우에 경험된 정상 작동 범위내에 있는 냉각 유닛(203)으로 액체의 압력 및 액체의 온도를 제공할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 메인 액체 칠러(201)의 정상 작동보다 낮은 액체의 온도 및/또는 압력을 제공할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 센서(211)는 메인 액체 칠러(201)가 작동하는 것을 나타내는 작동 조건에 대하여 액체의 감시를 계속할 수 있다. 센서(211)가 작동 조건[예컨대, 메인 액체 칠러(201)의 올바른 작동을 나타내는 액체의 온도 및/또는 압력]을 측정하면 백업 냉장 시스템(205)은, 상세히 후술하는 바와 같이, 액체의 냉각을 중단하고, 얼음의 생성 및/또는 유지를 하도록 구성될 수 있다.

얼음의 생성 및 유지를 용이하게 하기 위해 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 액체 쿨러(예컨대, 213)를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 액체 쿨러(예컨대, 213)는, 후술하는 바와 같이, 하나 이상의 냉장 탱크(215)의 일부가 될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 액체 쿨러(예컨대, 213)는 냉장 탱크(215)내에 저장된 얼음 및/또는 물을 직접 냉각시키도록 구성될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 액체 쿨러(예컨대, 213)는 얼음을 생성 및 유지하기 위해 메인 액체 칠러(201)로부터 공급된 액체를 냉각시키고, 냉각된 액체를 냉장 탱크(215)로 공급하도록 구성될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 액체 쿨러(예컨대, 213)는 액체를 냉각시키도록 구성된 콜드 사이드(cold side)(213) 및 액체를 따뜻하게 하도록 구성된 웜 사이드(warm side)(233)[예컨대, 쿨 사이드로부터 전달된 에너지와 소비된 전기 에너지로부터의 열을 사용하여]를 포함할 수 있다. 열전 칠러(213)는 냉장 탱크(215)내의 물을 결빙시키기에 충분한 레벨로 액체의 온도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)으로 공급된 액체의 제 1 부분은 열전 칠러(213)에 의해 따뜻하게 될 열전 칠러(213)의 웜 사이드(233)를 따라 안내되고, 백업 냉장 시스템(205)에 의해 메인 액체 칠러(201)로 다시 배출될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 메인 액체 칠러(201)로 배출된 액체의 온도는 약 화씨 48도가 될 수 있다. 액체의 제 2 부분은 냉장 탱크(215)내의 물을 결빙시키기에 충분한 온도로 열전 칠러에 의해 냉각될 열전 칠러(213)의 콜드 사이드(231)를 따라 안내되고, 이어서 액체의 제 2 부분은 냉장 탱크(215)로 안내되어 냉장 탱크(215)내에 얼음을 생성 및/또는 유지할 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 액체의 제 2 부분은 메인 액체 칠러(201)로 다시 배출될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 액체는 더 많은 얼음의 생성 및 유지에 사용하기 위해 열전 칠러(213)의 콜드 사이드(231)로 다시 안내될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 냉장 탱크(215)에 공급된 액체의 온도는 약 화씨 27도가 될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 열전 칠러(213) "DIRECT THERMOELECTRIC CHILLER ASSEMBLY"를 발명의 명칭으로 하여 인스턴트 애플리케이션(instant application)으로 동시 출원된 Bean 등의 미국 특허 출원에 개시된 바와 같은 다이렉트 열전 칠러를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)의 실시형태는 각기 215로 나타낸 하나 이상의 냉장 탱크를 포함할 수 있다. 냉장 탱크(215)는 냉각 유닛(203)에 공급된 액체를 냉각시키는데 사용될 수 있는 다량의 얼음 및/또는 다량의 얼음을 감시하는데 사용되고, 다량의 얼음을 생성하기 위해 결빙될 수 있는 다량의 물을 저장하도록 구성될 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 다량의 얼음과 물은 소망하는 부피의 얼음 및/또는 물 및/또는 소망하는 무게의 얼음 및/또는 물을 포함할 수 있다. 다량의 얼음은 소망하는 전체 냉각 출력을 공급할만큼 충분히 클 수 있다. 다량의 얼음의 전체 냉각 출력은 다량의 얼음을 녹이는데 필요한 전체 열(예컨대, 얼음의 파운드당 152 킬로주울)에 대응할 수 있다. 다량의 물은 다량의 얼음을 커버링할만큼 충분히 클 수 있고, 상세히 후술하는 바와 같이, 다량의 물 내에 배치될 얼음 모니터(217)의 적어도 일부를 허용할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 3개의 냉장 탱크(215)를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 각 냉장 탱크(215)는 약 28 갤론의 물을 저장할만큼 충분히 클 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 각 냉장 탱크(215)는 거의 34 인치 × 거의 20 인치 × 거의 19 인치의 크기가 될 수 있다.

도시된 실시형태는 다량의 얼음 및/또는 물을 저장하는데 사용되는 냉장 탱크(215)를 포함하지만 본 발명의 실시형태는 이러한 냉장 탱크에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명의 실시형태는 액체, 가스 및/또는 고체를 포함하는 모든 조성물을 저장하도록 구성된 저장 탱크를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 도시된 실시형태는 고체로부터 액체로의 상태 변화를 이용하여 열적 에너지를 저장하지만 본 발명의 다른 실시형태는 고체에서 가스로 및/또는 액체에서 가스로의 상태 변화를 사용하거나 아무런 상태 변화 없이 열적 에너지를 저장할 수 있다.

메인 액체 칠러(201)가 작동하는 경우에 얼음을 생성 및 유지하기 위하여, 그리고/또는 메인 액체 칠러(201)가 작동하지 않는 경우에 액체가 냉각 유닛(203)에 제공되기 전에 냉각시키기 위하여 냉장 탱크(215)에 저장된 다량의 얼음 및/또는 물(또는 다른 모든 물질)과 냉장 탱크(215)에 공급된 액체 사이의 열 전달을 용이하게 하기 위해 열전도 파이프(219)는 냉장 탱크(215)를 통해 액체를 안내할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 열전도 파이프(219)는 다량의 얼음과 물 및 액체 사이에서 열교환이 최대가 되도록 설계될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에 있어서, 열전도 파이프(219)는 동파이프 및/또는 다른 모든 열전도재로 이루어진 파이프를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 열전도 파이프(219)는 하나 이상의 핀(fin)이나 열전도 파이프(219)의 표면 영역을 확장시키도록 구성된 다른 돌출부를 포함함으로써 열전도 파이프(219)에 의해 전달된 액체와 냉장 탱크(215)에 저장된 다량의 얼음 및 물 사이의 열교환을 증가시킬 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 열전도 파이프(219)는 간접 경로내의 냉장 탱크(215)를 통해 액체를 안내하도록 배열되어 다량의 얼음과 물 및 액체 사이에서 열이 교환될 수 있는 시간을 증가시킬 수 있다.

냉장 탱크(215)의 실시형태는 액체와 다량의 얼음 및 물 사이의 열교환이 최대가 되도록 열전도 파이프(219)가 설계되는 것으로 설명되었지만 다른 실시형태는 비도전 재료를 사용하고, 파이프의 표면 영역을 한정하고, 그리고/또는 냉장 탱크(215)를 통한 경로를 최소화함으로써 열 전달을 한정할 수 있다. 소망하는 열교환율을 생산하는 열전도 파이프(219)를 위해 일련의 특징이 선택되어 냉각 출력(즉, 액체가 냉각되는 양) 및 냉각 시간(즉, 냉각 출력이 유지되는 시간의 양)이 냉장 탱크(215)에 의해 생성될 수 있다. 열교환율의 증가는 냉각 출력을 증가시키지만 냉각 시간을 감소시킬 수 있다. 마찬가지로, 열교환율의 감소는 냉각 시간을 증가시키지만 냉각 출력을 감소시킬 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 열전도 파이프(219)와 각 냉장 탱크(215)는 각 냉장 탱크(215)가 약 15분과 약 30분 사이의 냉각 시간동안 약 10 킬로와트와 약 15 킬로와트 사이의 냉각 출력을 생성하도록 구성될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 열전도 파이프(219)와 각 냉장 탱크(215)는 각 냉장 탱크(215)가 거의 17분의 냉각 시간동안 거의 25 킬로와트의 냉각 출력을 생성하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 냉장 탱크(215)는 얼음 모니터(217)를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 얼음 모니터(217)는 냉장 탱크(215)에 현재 저장된 물의 양에 대한 얼음의 양의 비율을 감시하도록 구성될 수 있다. 본 발명에 의한 얼음 모니터(217)의 일실시형태는 도 3에 도시되어 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 얼음 모니터(217)는 유리, 고무, 금속, 및/또는 플라스틱 에어 튜브 등의 에어레이션 장치(221)를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 얼음 모니터(217)는 에어 펌프(224)를 포함할 수 있다. 에어레이션 장치(221)의 출구는, 도 2에 도시된 바와 같이, 물 위로부터 다량의 물에 잠겨서 에어 펌프(224)로부터의 에어를 에어레이션 장치(221)를 통해 에어레이션 장치(221)를 종료시키고 다량의 물 내에 버블을 생성하기 전의 물에 잠길 수 있다. 에어레이션 장치(221)의 출구는 다량의 얼음이, 라인 301로 표시된 바와 같이, 완전히 녹은 경우에 다량의 물에 약 ¾인치가 잠길 수 있다. 다량의 물의 부분이 다량의 얼음을 생성하기 위해 결빙됨에 따라 얼음의 부피가 물보다 크기 때문에 냉장 탱크(215)내의 물의 레벨이 증가할 수 있다. 물의 레벨이 증가됨에 따라 에어레이션 장치(221)의 출구가 증가된 간격만큼 잠기게 될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 에어레이션 장치(221)의 출구는 다량의 물이, 라인 303으로 나타낸 바와 같이, 완전히 결빙되는 경우에 다량의 물에 약 1.75인치 잠길 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 다량의 물이 유지되어 다량의 물이 완전히 결빙되지 않고, 최대량의 얼음[즉, 백업 얼음 저장 시스템(205)이 얼음 생성을 중단한 때의 얼음의 양]이 얼음 저장 탱크(215)에 저장되는 경우에 물의 레벨이 라인 301과 라인 303 사이에 있게 된다.

제 1 실시형태에 있어서, 에어레이션 장치(221)는 에어레이션 채널(aeration channel)(305)에 배치될 수 있다. 에어레이션 채널(305)은 결빙이 에어레이션 장치(221) 주위에 국한되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 국한된 결빙은 예컨대, 얼음으로 에어레이션 장치(221)를 블록킹함으로써 에어레이션 장치(221)를 방해할 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서, 얼음 모니터(217)는 압력 센서(223)를 포함할 수 있다. 압력 센서(223)는 에어 펌프(224)에 의해 가해진 압력의 양을 측정하여 에어레이션 장치(221)의 출구의 출력으로부터 가스를 다량의 물을 향하여 하방으로 배출시키도록 구성될 수 있다. 얼음이 형성되고, 에어레이션 장치(221)의 출구 위로 물의 레벨이 증가됨에 따라 다량의 물을 향하여 하방으로 가스를 배출시키는데 더 큰 압력이 필요하게 된다. 제 1 실시형태에 있어서, 얼음 모니터(217)는 가스를 배출시키는데 필요한 압력에 의거하여 물의 양에 대한 얼음의 양의 비율을 판정하도록 구성될 수 있다. 얼음 모니터(217)는 물의 양에 대한 얼음의 양의 비율로 가스를 배출시키기 위해 가해진 압력에 관련된 방정식, 맵핑된 값의 테이블 등의 하나 이상의 저장된 값에 의거하여 비율을 판정할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 얼음 모니터는 물의 양에 대한 얼음의 양의 비율을 마찬가지로 판정할 수 있는 하나 이상의 컨트롤러(237)에 압력의 표시를 전송하도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 얼음 모니터는 얼음 및/또는 물의 양을 감시하도록 구성된 다른 모든 장치를 포함할 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 내부 파이프(225)를 포함할 수 있다. 내부 파이프(225)는 입구/출구 연결(209)와 백업 냉장 시스템(205)의 구성 요소[예컨대, 냉장 탱크(215) 및 액체 쿨러(213)] 사이에서 액체를 안내하도록 구성될 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)는 파이프(225)에 연결되고, 각기 227로 나타낸 하나 이상의 밸브를 포함할 수도 있다. 밸브(227)는, 후술하는 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)을 통한 액체의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 밸브(227)는, 후술하는 바와 같이, 하나 이상의 컨트롤러(237)에 의해 제어될 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 백업 냉장 시스템(205)을 통해 액체를 펌핑하도록 구성된 하나 이상의 액체 펌프(229)를 포함할 수 있다. 펌프(229)는 메인 액체 칠러(201)가 작동하지 않는 경우에 파이프(225)를 통해 액체를 펌핑하도록 구성될 수 있다. 펌프(229)는, 후술하는 바와 같이, 얼음 결빙 모드 중에 냉장 탱크내에 얼음을 생성하는데 사용되는 것과 같은 폐루프(closed loop)를 통해 액체를 펌핑하도록 구성될 수도 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 펌프(229)는 양방향 펌프가 될 수 있다. 펌프(229)는, 후술하는 바와 같이, 하나 이상의 컨트롤러(237)에 의해 제어될 수 있다.

본 발명의 일부 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 파워 서플라이(도시되지 않음)를 포함 및/또는 이것에 연결될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 파워 소스는 백업 냉장 시스템(205)의 구성 요소에 전원을 공급할 수 있다. 파워 소스는 유틸리티 파워 소스, 언인터럽터블 파워 서플라이, 및/또는 다른 모든 파워 서플라이를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 파워 서플라이는 메인 파워 서플라이와 백업 파워 서플라이를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)의 메인 파워 서플라이는 메인 액체 칠러(201)에 전원을 제공하는데 사용되는 동일한 파워 서플라이가 될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 메인 파워 서플라이와 메인 액체 칠러(201)가 실패하면 백업 냉장 시스템(205)의 백업 파워 서플라이가 백업 냉장 시스템(205)에 전원을 공급할 수 있다. 메인 액체 칠러(201)내에서와 마찬가지로 작동중에 생성되는 것보다 얼음의 형성에 있어서 백업 냉장 시스템(205)에 열 에너지가 저장되기 때문에 백업 냉장 시스템(205)에 의해 사용된 전원은 메인 액체 칠러(201)에 의해 사용된 전원보다 실질적으로 작게 될 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)에 의한 적은 전원 사용으로 인해 메인 액체 칠러(201)에 백업 전원을 제공하기에 불충분할 수 있는 다른 백업 파워 소스의 배터리에 의해 충분한 전원이 공급될 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)에 전원을 공급하는데 사용되는 백업 파워 서플라이는 백업 냉장 시스템(205)에 의해 요구되는 더 적은 전원의 양으로 인해 지연 시간 없이 또는 메인 액체 칠러(201)에 의해 사용되는 백업 파워 서플라이보다 실질적으로 더 짧은 지연 시간에 전원을 공급할 수 있다.

본 발명에 의한 일부 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 하우징(235)을 포함할 수 있다. 하우징은 백업 냉장 시스템(205)의 구성 요소를 저장하도록 구성될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 하우징(235)은 표준 19인치 랙 등의 컴퓨터 룸 전자 장비 랙과 거의 동일한 사이즈 및 형상이 될 수 있다. 도 4는 표준 19인치 랙을 포하하는 하우징(235)을 구비한 백업 냉장 시스템(205)의 사시도이다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 파이프(225)에 연결된 여과기(239)를 포함할 수 있다. 여과기는 파이프(225)를 통해 이동하는 액체로부터 모든 고체 오염물을 제거하도록 구성된 표준 y-여과기를 포함할 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 필/드레인 밸브(fill/drain valve)(241)를 포함할 수 있다. 필/드레인 밸브는 백업 냉장 시스템(205)의 설치시에 액체로 파이프(225)를 채우는데 사용될 수 있다. 필/드레인 밸브는 파이프에서 액체를 비우는데 사용되어 백업 냉장 시스템(205)을 제거 또는 유지할 수도 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 자동 공기 제거기(243)를 포함할 수 있다. 자동 공기 제저기(243)는 파이프(225)를 통해 이동하는 리퀴드 서플라이내의 공기 및/또는 모든 가스를 제거하도록 구성될 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 확장 탱크(245)를 포함할 수 있다. 확장 탱크는 파이프(225)내의 초과 액체를 위한 저장 탱크로서 기능할 수 있다. 예컨대, 파이프(225)내의 액체의 온도가 변경되는 경우에 액체는 확장(예컨대, 액체가 따뜻하게 되는 경우) 및/또는 파이프에 수축(예컨대, 액체가 냉각되는 경우)될 수 있다. 확장 탱크(245)는 파이프(225)내의 액체가 확장되는 경우에 파이프(225)로부터의 초과 액체를 수용하거나 및/또는 파이프(225)내의 액체가 수축되는 경우에 파이프(225)에 저장된 액체를 출력시킬 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 플로우 모니터(flow monitor)(247)를 포함할 수 있다. 플로우 모니터(247)는 액체의 흐름에 관한 정보를 컨트롤러(237)와 통신할 수 있다. 이 정보는 액체 흐름의 압력 및/또는 온도를 포함할 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 이러한 정보는 백업 냉장 시스템의 기능(예컨대, 압력이 존재하는지, 액체 냉각이 충분한지?)을 감시하는데 사용될 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 이러한 정보는 냉각 출력의 양 및/또는 냉장 탱크내의 잔존 냉각 시간을 판정하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 이 정보는 유체 모니터(fluid monitor)를 통과한 액체의 부피에 의거하여 냉장 탱크로부터의 냉각 출력(예컨대, 에너지 전달) 및 냉장 탱크(215)를 통한 액체 흐름의 온도 변화를 판정하는데 사용될 수 있다. 냉각 출력은 냉각 탱크내에 원래 저장된 냉각 물질의 전체 냉각 출력과 비교 및 감시하여 냉각 출력의 양 및/또는 잔존 냉각 시간을 판정할 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 모듈형이 될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은, 상기한 바와 같이, 표준 하우징을 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에 의한 입구/출구 연결(209)은, 싱기한 바와 같이, 데이터 센터 룸을 위해 액체 기반 냉각 시스템(200)의 표준 입구/출구 연결에 의해 연결되도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 액체 기반 냉각 시스템(200)에 연결된 제 1 백업 냉장 시스템은 제 2 백업 저장 시스템을 액체 기반 냉각 시스템(200)의 입구/출구 연결로 연결하고, 액체 기반 냉각 시스템의 입구/출구 연결로부터 제 1 냉각 시스템의 연결을 해제함으로써 제 2 백업 냉장 시스템으로 교체될 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 다른 백업 냉장 시스템에 의해 스케일링(scaling)할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 멀티플 백업 냉장 시스템(예컨대, 205)은 액체 기반 냉각 시스템(200)에 연결되어 소망하는 양의 추가 긴급 백업 냉각을 제공할 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 추가 긴급 백업 냉각은 싱글 백업 냉장 시스템(205)보다 더 큰 냉각 출력(예컨대, 백업 냉장 시스템이 동시에 액체를 냉각시키는데 사용되는 경우) 및/또는 더 긴 냉각 시간(예컨대, 백업 냉장 시스템이 순차적으로 액체를 냉각시키는데 사용되는 경우)을 제공할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 추가 긴급 백업 냉각은 추가적인 냉각 출력 및 추가적인 냉각 시간의 조합을 제공할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 관리자는 컨트롤 패널 또는 다른 컨트롤 인터페이스를 사용해서 멀티플 백업 냉장 시스템을 제어하여 추가적인 냉각 출력과 추가적인 냉각 시간 사이에 추가적인 긴급 백업 냉각을 배치할 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은 모든 양의 냉각 시간을 위해 모든 양의 냉각 출력을 생성하도록 스케일링될 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은 약 10 킬로와트 이하의 냉각 출력 내지 약 10 메가와트 이상의 냉각 출력 사이에서 스케일링될 수 있다.

일부의 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 통신 네트워크를 통해 다수의 다른 백업 냉장 시스템 또는 다른 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 통신 네트워크는 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 복수의 백업 냉장 시스템 사이에서의 통신은 메인 액체 칠러가 작동하지 않는 경우에 긴급 백업 냉각을 준비하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 제 1 실시형태에 있어서, 복수의 백업 냉장 시스템 중 제 1 백업 냉장 시스템은 메인 액체 칠러(201)가 실패한 후 긴급 냉각을 제공하도록 구성될 수 있다. 제 1 백업 냉장 시스템은 저장된 다수의 얼음을 배출시킨 경우에 제 1 냉장 시스템은 복수의 백업 냉장 시스템 중 제 2 백업 냉장 시스템에 알려서 긴급 백업 냉각의 제공을 개시하게 할 수 있다. 이러한 프로세스는 모든 백업 냉장 시스템에 대하여 연속되어 복수의 백업 냉장 시스템 중 오직 하나만이 한번에 긴급 백업 냉각을 제공할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 복수의 냉장 시스템은 소망하는 수의 백업 냉장 시스템이 한번에 긴급 백업 냉각을 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서, 복수의 백업 냉장 시스템 중 제 1 백업 냉장 시스템은 나머지 백업 냉장 시스템에 대하여 메인 컨트롤러로서 기능하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태의 제 1 실시에 있어서, 제 1 백업 냉장 시스템은 각 백업 냉장 시스템내에 저장된 열 에너지(예컨대, 얼음의 잔존양, 잔존 얼음이 액체를 냉각시키는데 사용될 수 있는 시간의 양, 액체를 냉각시키는데 이용할 수 있는 에너지의 양)를 식별하여 다른 백업 냉장 시스템으로부터 통신을 수신할 수 있다.소망하는 냉각 출력과 냉각 시간 및 각 백업 냉장 시스템에 저장된 잔존 열 에너지에 의거하여 제 1 백업 냉장 시스템은 각 백업 냉장 시스템에 대하여 제어 신호를 생성할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 메인 냉각 시스템 컨트롤러는 제 1 백업 냉장 시스템보다는 복수의 냉장 시스템을 제어할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 메인 냉각 시스템은 West Kingston, RI의 APC, Corp.로부터 입수 가능한 InfaStruXure Manager를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 복수의 백업 냉장 시스템은 냉각 유닛에 공급된 액체에 백업 냉각을 공급하기 위해 시간에 사용될 백업 냉장 시스템의 수를 나타내는 쿨링 팬에 따라 제어될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 한번에 사용되는 냉장 시스템의 수는 소망하는 냉각 시간동안 전자 장비에 대한 열적 손상을 방지하도록 액체에 충분한 냉각을 제공하는데 필요한 수가 될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 복수의 백업 냉장 시스템은 후술하는 바와 같은 외부 통신 네트워크를 통해, 예컨대 데이터 센터의 냉각 시스템에 의해 통신할 수 있다.

백업 냉장 시스템(205)의 구성 요소에 대한 제어를 용이하게 하기 위해 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 컨트롤러(237)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(237)는 센서(211), 얼음 모니터(217), 다른 백업 냉장 시스템, 메인 액체 칠러(201), 냉각 유닛(203), 유저 인터페이스, 메인 냉각 시스템 컨트롤러, 및/또는 다른 모든 소장하는 소스중 하나 이상으로부터 입력을 수신할 수 있다. 컨트롤러(237)는 제어 신호를 생성 및 전송하여 적어도 일부의 입력에 의거하여 백업 냉장 시스템(205)의 구성 요소와 다양한 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(237)는 내부 통신 네트워크에 의해 백업 냉장 시스템(205)의 다양한 구성 요소에 그리고 외부 통신 네트워크를 통한 모든 입력의 외부 소스에 연결될 수 있다. 내부 및/또는 외부 통신 네트워크는 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 외부 통신 네트워크와 통신할 수 있다. 외부 통신 네트워크상의 통신은 제어 신호, 감시된 조건의 표현, 알람, 및 긴급 백업 냉각을 용이하게 하도록 소망되는 다른 모든 정보를 포함할 수 있다. 외부 통신 네트워크는 백업 냉장 시스템(205)을 다른 백업 냉장 시스템, 메인 액체 칠러(201), 냉각 유닛(203), 원격 모니터(후술함), 유저 인터페이스, 메인 냉각 제어 시스템, 컴퓨터, 및/또는 인터넷 등의 광대역 네트워크를 연결할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 메인 냉각 제어 시스템은 외부 통신 네트워크를 통해 백업 냉장 시스템(205)으로 제어 신호를 전송하여 백업 냉장 시스템을 작동(예컨대, 긴급 백업 냉각을 제공) 및/또는 구성(예컨대, 온도 및/또는 압력의 문턱값으로 설정, 알람 조건을 설정)할 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)은 하나 이상의 감시된 이벤트가 발생하면 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 이벤트는 냉장 탱크(215)에 의해 저장된 다량의 얼음이 배출되는 경우를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 이벤트는 메인 액체 칠러(201)가 실패하는 경우를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서의 관리자는 백업 냉장 시스템(205)의 소망하는 모든 조건에 의거하여 알람을 프로그래밍할 수 있다. 일부의 실시형태에 있어서, 알람은 관리자 또는 SNMP 트랩 등의 메인 냉각 제어 시스템 및/또는 전자우편으로 전송된 정보를 포함할 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서, 메인 액체 칠러(201)는 그 작동 상태 또는 외부 통신 네트워크를 통한 작동 상태에 있어서의 변경을 나타내는 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 신호는 작동을 나타내는 메인 액체 칠러(201)로부터 주기적으로 전송된 "심박(heart beat)" 신호를 포함할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 제어 신호 또는 명령은 메인 액체 칠러(201)가 정비 상태 등의 비작동 상태로 들어가고 있다는 것을 나타내는 작동 상태 업데이트를 포함할 수 있다.

도 5(A) 및 도 5(B)는 본 발명에 의한 액체 기반 냉각 시스템(501, 503)의 2개의 추가 실시형태를 나타낸다. 냉각 시스템(501, 503)은 각기 리모트 칠러 모니터(505)를 포함한다. 리모트 칠러 모니터(505)는 백업 냉장 시스템(205)의 외측 액체에 의거하여 메인 액체 칠러(201)의 작동 상태를 감시하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 리모트 칠러 모니터(505)는 메인 액체 칠러(201)에 의해 공급된 백업 냉장 시스템(205) 및 냉각 유닛(203)보다는 메인 액체 칠러(201)에 근접하여 배치될 수 있다. 리모트 칠러 모니터(505)는 상기 통신 네트워크를 사용하여 백업 냉장 시스템(205)과 통신[예컨대, 백업 냉장 시스템(205)의 컨트롤러(237)와의 통신]하도록 구성될 수 있다. 이러한 통신은 작동 상태를 도 2에 도시된 센서(211)의 대체 또는 추가로서 백업 냉장 시스템에 나타내는데 사용될 수 있다.

도 5(A)에 도시된 바와 같이, 액체 기반 냉각 시스템(501)은 서플라이 파이프(509)를 리턴 파이프(511)에 연결하는 3방향 밸브(507)를 포함할 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 작동되는 경우에 3방향 밸브(507)는 서플라이 파이프(509)를 통해 공급될 메인 액체 칠러(201)로부터 냉각 유닛(203), 백업 냉장 시스템(205) 및 액체 기반 냉각 시스템(501)에 연결된 다른 모든 장치로 냉각된 액체를 허용하도록 구성될 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 작동을 중단하면 3방향 밸브(507)는 메인 액체 칠러(201)를 나머지 액체 기반 냉각 시스템(501)으로부터 분리시키도록 구성될 수 있다. 이어서, 백업 냉장 시스템(205)은 작동하지 않는 메인 액체 칠러로 공급된 액체를 냉각시키지 않고 냉각 유닛(203)으로 공급된 액체를 냉각시킬 수 있다. 리모트 칠러 모니터(505)는 메인 액체 칠러(201)의 상태를 감시하도록 분리된 액체 루프에 배치되어 메인 액체 칠러(201)가 다시 작동하는 경우에 3방향 밸브(507)가 다시 개방될 수 있다. 3방향 밸브(507)는 상기 통신 네트워크에 연결되어 통신 네트워크[예컨대, 리모드 모니터(505), 메인 냉각 시스템 컨트롤러(도시되지 않음)]를 통해 또는 컨트롤러(237)로부터 수신된 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.

도 5(B)에 도시된 바와 같이, 액체 기반 냉각 시스템(503)은 바이패스 밸브(517)와 두개의 체크 밸브(check valve)(513, 515)를 포함할 수 있다. 제 1 체크 밸브(513)는 냉각 유닛(203)과 백업 냉장 시스템(205)보다 메인 액체 칠러에 근접하여 액체 냉각 시스템(503)의 서플라이 파이프(509)내에 배치될 수 있다. 제 2 체크 밸브(515)는 냉각 유닛(203)과 백업 냉장 시스템(205)보다 메인 액체 칠러(201)에 근접하여 액체 냉각 시스템(503)의 리턴 파이프(511)내에 배치될 수 있다. 바이패스 밸브(517)는 제 1 및 제 2 체크 밸브보다 칠러에 근접하여 배치되어 서플라이 파이프(509)와 리턴 파이프(511)를 연결할 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 작동하는 경우에 바이패스 밸브(517)는 폐쇄될 수 있고, 두개의 체크 밸브(513, 515)는 메인 액체 칠러(201)로 및 메인 액체 칠러(201)로부터의 액체의 흐름을 허용하도록 배치될 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 작동하지 않는 경우에 체크 밸브(513, 515)가 폐쇄되어 메인 액체 칠러(201)를 분리시킬 수 있고, 바이패스 밸브(517)가 개방되어 분리된 폐쇄 루프를 생성할 수 있다. 리모트 칠러 모니터(505)는 폐쇄 루프내의 액체를 감시하여 메인 액체 칠러(201)의 상태를 판정함으로써 바이패스 밸브(517)와 체크 밸브(513, 515)가 냉각 유닛(203)에 액체를 다시 공급하도록 조정될 수 있다. 바이패스 밸브(517)와 두개의 체크 밸브(513, 515)는 상기 3방향 밸브와 마찬가지로 통신 네트워크로부터의 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.

작동중에 본 발명에 의한 일부 실시형태는 도 6에 도시된 바와 같은 프로세스(600)를 수행할 수 있다. 프로세스(600)는 블록(601)에서 개시될 수 있다. 블록(603)으로 나타낸 바와 같이, 백업 냉장 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)의 냉장 탱크(215)에 저장된 다량의 얼음을 생성 및 유지할 수 있다.

최초로 설치되는 때 및 저장된 다량의 얼음을 배출하여 긴급 백업 냉각을 제공하면 냉장 탱크(215)는 물에 의해서만 채워질 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)은 백업 냉장 시스템(205)이 물을 결빙시켜서 다량의 얼음을 생성하는 얼음 결빙 모드로 들어갈 수 있다. 도 2에 도시된 저장 시스템(205)을 통한 액체의 흐름은 도 7에서 화살표 A1 및 A2에 의해 표시된다. 이러한 모드에 있어서, 도 7에 도시된 밸브(701, 707, 709)는 백업 냉장 시스템(205)의 액체 쿨러(213)로 액체 흐름을 공급하도록 배치될 수 있다. 특히, 밸브(701)는, 화살표 A1에 의해 나타낸 바와 같이, 제 1 입구/출구 연결(73)으로부터 열전 칠러(213)의 웜 사이드(233)로 그리고 제 2 입구/출구 연결(705)의 밖으로 액체를 허용하도록 배치될 수 있다. 밸브(707)는 제 1 입구/출구 연결(73)로부터 칠러의 콜드 사이드(231)로 액체를 최초로 공급하도록 배치될 수 있다. 밸브(709)는 칠러에 의해 냉각된 액체를 수용하여 냉장 탱크로 안내하도록 배치될 수 있다. 냉장 탱크로 공급된 액체가 밸브(707)에 도달하면 밸브(707)는 칠러의 쿨 사이드로 역으로 이것을 안내하여 제 1 입구/출구 연결(703)로부터 온 액체를 차단할 수 있다. 펌프(229)는, 화살표 A2에 의해 나타낸 바와 같이, 냉장 탱크(215)와 열전 칠러(213)의 콜드 사이드(231) 사이에서 현재 폐쇄된 루프를 통해 액체의 흐름을 생성하도록 작동될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 펌프(229)는 얼음 생성 모드에서 분당 약 3 내지 4 갤론의 액체를 펌핑할 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 밸브(709, 707)는 얼음 생성 모드로 들어간 즉시 냉장 탱크로 제 1 연결로부터 액체의 흐름을 함께 작동시키고 차단하도록 배치될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 폐쇄 루프는 3개의 작동 모드 각각에 있어서 액체로 채워질 수 있어서 루프를 채우는데 딜레이가 필요치 않을 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 탱크로 공급된 액체의 온도가 약 화씨 45도(예컨대, 메인 칠러에 의해 공급된 온도)에서 시작될 수 있지만, 온도는 약 화씨 31도의 거의 안정 상태로 하강될 수 있고, 냉장 탱크(215)에 공급된 온도는 약 화씨 27도가 될 수 있다.

얼음 모니터(217)는, 상기한 바와 같이, 얼음 결빙 모드중에 냉장 탱크(215)에서 생성된 다량의 얼음을 감시할 수 있다. 다량의 얼음이 생성되어 물에 대한 얼음의 비율이 소망하는 레벨에 도달하면 백업 냉장 시스템(205)은 얼음 생성을 중단하여 감시 모드로 들어갈 수 있다.

감시 모드중에 도 8에 도시된 백업 냉장 시스템(205)의 밸브(701, 707, 709)는 감시 목적을 위해 백업 냉장 시스템(205)을 통한 비교적 적은 액체의 흐름을 허용하여 열전 칠러(213)에 공급된 전원을 무력하게 하도록 배치될 수 있다. 얼음 저장 모드에서 작동되는 도 2에 도시된 백업 냉장 시스템(205)을 통한 액체 흐름은 도 8에서 화살표 B에 의해 표시된다. 도시된 바와 같이, 밸브(701)는 제 1 입구/출구 연결(703)로부터 열전 칠러(213)의 웜 사이드(233)로 액체 흐름을 차단하도록 배치될 수 있다. 밸브(707)는 제 1 입구/출구 연결(703)로부터 열전 칠러(213)의 콜드 사이드(231)로 액체의 흐름을 허용하도록 배치될 수 있다. 밸브(709)는 열전 칠러(213)의 콜드 사이드(231)로부터 제 2 입구/출구 연결(705)로 액체를 안내하도록 배치될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 밸브(701, 707, 709)와 펌프(229)는, 예컨대 밸브(707)에 의해 펌프(229)와 저장 탱크(215)로부터 수신된 액체를 열전 칠러(213)의 콜드 사이드(231)로 안내함으로써 폐쇄 루프를 나타도록 얼음 결빙 모드에서 생성된 액체를 폐쇄 루프로 허용하도록 배치될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 루프내의 액체가 유지되어 작동 모드가 변경되는 경우에 폐쇄 루프를 액체가 채울 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 상기한 바와 같이, 밸브 상태를 변경하기 전에 액체가 폐쇄 루프를 채우는데 딜레가 필요치 않다. 얼음 감시 모드에서 백업 냉장 시스템(205)은 얼음 모니터(217)를 사용하여 얼음의 모티너링을 계속할 수 있다. 이러한 감시 모드동안 물에 대한 얼음의 배율이 소망하는 레벨 이하로 감소되면 백업 냉장 시스템(205)은 얼음 결빙 모드로 다시 들어가서 물의 결빙을 재개시하여 소망하는 양의 얼음을 유지할 수 있다.

백업 냉장 시스템(205)이 감시 모드 및 얼음 결빙 모드에 있는 동안 백업 냉장 시스템(205)은, 블록 605에 나타낸 바와 같이, 액체의 흐름을 사용하여 메인 얼음 칠러(201)의 작동 상태를 감시할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 메인 액체 칠러(201), 메인 냉각 시스템 컨트롤러, 통신 네트워크, 리모드 칠러 모니터(505), 및/또는 관리자로부터의 제어 신호 또는 명령은 메인 액체 칠러(201)의 작동 상태를 나타낼 수 있다.

메인 액체 칠러(201)가 작동하는 동안 백업 냉장 시스템(205)은 다량의 얼음의 생성 및/또는 유지를 계속할 수 있다. 그러나, 백업 냉장 시스템(205)이 얼음 결빙 모드 또는 감시 모드에서 작동하는 동안 메인 액체 칠러(201)가 작동을 중단하면 백업 냉장 시스템(205)은 긴급 모드에서 작동을 개시할 수 있다. 긴급 모드에 있어서, 블록 607에 나타낸 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)은 냉장 탱크(215)에 저장된 얼음을 사용하여 액체를 냉각하도록 구성될 수 있다. 액체의 냉각을 용이하게 하기 위해 백업 냉장 시스템(205)의 밸브(701, 707, 709)는 냉각 유닛(203)으로부터 액체 흐름을 수용하고, 냉장 탱크(215)를 통해 액체 흐름을 안내하여 냉장 탱크(215)에 저장된 다량의 얼음에 의해 냉각되도록 배치될 수 있다.

도 2에 도시된 백업 냉장 시스템을 통해 액체 흐름은 도 9에서 화살표 C에 의해 표시된다. 긴급 모드에 있어서, 밸브(709)는 제 2 입구/출구 연결(75)로부터 냉장 탱크(215)로 액체를 안내하도록 배치될 수 있다. 밸브(707)는 냉장 탱크(215)로부터 제 1 입구/출구 연결(73)로 액체를 안내하도록 배치될 수 있다. 밸브(701)는 열전 칠러(213)의 웜 사이드(233)로 액체 흐름을 차단하도록 배치될 수 있다. 펌프(229)는 냉장 탱크(215)를 통한 제 2 입구/출구 연결(705)로부터 백업 냉장 시스템(205)을 통해 그리고 냉각 유닛(203)에 공급될 제 1 입구/출구 연결(703)을 통해 밖으로 액체의 흐름을 생성하도록 작동될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 펌프(229)는 긴급 상태에서 분당 약 50 갤론의 액체를 펌핑할 수 있다.

긴급 모드 중에 액체는 감시 및 얼음 결빙 모드에서보다 대향 입구/출구 연결(703, 705)을 통해 입력 및 출력될 수 있다. 백업 냉장 시스템(205)이 얼음 결빙 및 감시 모드에서 메인 액체 칠러(201)로/로부터 리퀴드 서플라이를 수용 및 배출시킬 수 있지만 백업 냉장 시스템(205)은 긴급 모드에서 냉각 유닛(203)으로/으로부터 리퀴드 서플라이를 수용 및 배출시킬 수 있기 때문에 리퀴드 서플라이의 이러한 반전이 필요할 수 있다.

긴급 모드 중에 백업 냉장 시스템(205)은, 블록 609에 의해 나타낸 바와 같이, 메인 액체 칠러의 작동 상태의 감시를 계속할 수 있다. 이러한 감시는, 상기한 바와 같이, 센서(211)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 제 1 실시형태에 있어서, 센서(211)는 메인 액체 칠러(201)가 작동하는 것을 나타내는 냉각 유닛으로부터 공급된 액체 온도에 있어서의 감소 및/또는 압력에 있어서의 증가에 대하여 감시할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 리모트 칠러 모니터(505)는 메인 액체 칠러(201)의 상태를 감시하고, 백업 냉장 시스템(205)의 컨트롤러와 상기 상태를 통신할 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 다시 작동하게 되면 백업 냉장 시스템(205)은 블록 601에서 다량의 얼음을 생성 및 유지하도록 리터닝될 수 있다. 메인 액체 칠러(201)가 작동하지 않는 경우에 백업 냉장 시스템(205)은, 블록 611에서 나타낸 바와 같이, 얼음의 레벨을 감시하는 동안 액체의 냉각을 계속할 수 있다.

메인 액체 칠러(201)가 여전히 작동하지 않는 동안 얼음이 녹으면 백업 냉장 시스템(205)은 액체의 냉각을 중단할 수 있다. 이러한 이벤트는 열적 이벤트가 냉각 유닛(203)에 저장된 전자 장비에 실패 또는 손상을 야기하는 결과를 초래한다. 블록 613에 나타낸 바와 같이, 내재하는 열정 이벤트를 관리자에게 경고하기 위해 백업 냉장 시스템(205)은 상기한 바와 같은 하나 이상의 알람을 생성할 수 있다. 또한, 블록 613에 나타낸 바와 같이, 백업 냉장 시스템(205)은 메인 액체 칠러(201)가 작동을 다시 개시하는 경우에 메인 액체 칠러(201)의 작동 상태의 감시를 계속하여 프로세스를 다시 개시할 수 있다.

도시된 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템(205)내의 냉장 탱크(215)는 하나의 냉장 탱크로서 간주하지만, 냉장 시스템(215)은 각 냉장 탱크를 개별적으로 작동시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 각 냉장 탱크는 내부 파이프(225)에 연결하는 개별적으로 제어 가능한 밸브를 포함할 수 있다. 개별적으로 제어 가능한 밸브는 각 냉장 탱크(25)를 통해 액체의 흐름을 개별적으로 제어할 수 있다. 냉장 탱크(215)를 통해 개별적으로 액체 흐름을 제어함으로써 메인 액체 칠러(201)가 작동하지 않는 경우에 한번에 하나의 냉장 탱크(215)에서 얼음이 생성되고 및/또는 하나의 냉장 탱크가 한번에 백업 긴급 냉각을 제공하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태는 냉각 시스템에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명의 실시형태는 백업 가열 저장 또는 백업 가열과 냉장의 조합을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 백업 냉장 시스템은 백업 가열 저장 시스템에 의해 교체 및/또는 보충될 수 있다. 이러한 백업 가열 저장 시스템은 가열 저장 탱크를 포함할 수 있다. 백업 냉장 탱크와 마찬가지로, 가열 저장 탱크는 메인 가열 요소가 작동하는 동안 가열되는 조성물을 저장하고, 가열된 조성물을 사용하여 메인 가열 요소가 작동하지 않는 동안 가열을 공급하도록 구성될 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 이러한 가열 저장 탱크에 사용된 조성물은 물이 될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 조성물은 메인 가열 요소에 의해 통상적으로 생성된 온도에서 액체 또는 고체 상태에 있는 다른 물질이 될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 조성물은 메인 히터가 작동하는 경우에 가스 또는 액체 상태에서 저장될 수 있다. 상기한 얼음으로부터 물로의 상태 변경과 마찬가지로, 열을 생성하기 위해 메인 가열 요소가 작동하지 않는 경우에 가스 또는 액체는 액체 또는 고체로 상태가 변경될 수 있다.

본 발명에 의한 하나 이상의 실시형태의 몇가지 형태를 설명했지만, 다양한 변경, 수정, 및 개선이 당업자에 의해 용이하게 발생될 것으로 인식된다. 이러한 변경, 수정, 및 개선은 본 명세서의 일부가 되는 것으로 의도되고, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 상기 설명과 도면은 오직 예시의 방법에 의한 것이다.

Claims

리퀴드 서플라이의 메인 칠러가 작동하지 않는 경우에 다량의 냉각 물질을 사용하여 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 하나 이상의 냉장 유닛; 및

상기 리퀴드 서플라이의 메인 칠러가 작동하는 경우에 상기 하나 이상의 냉장 유닛을 위해 상기 다량의 냉각 물질을 생성하도록 구성된 하나 이상의 냉각 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 리퀴드 서플라이는 물을 포함하는 조성물과 글리콜을 포함하는 조성물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 리퀴드 서플라이의 파라미터를 감시하도록 구성된 하나 이상의 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 하나 이상의 센서는 상기 리퀴드 서플라이의 온도를 감시하도록 구성된 하나 이상의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉장 유닛은 상기 온도가 문턱값보다 높은 경우에 상기 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 문턱값은 약 화씨 48도 인 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 하나 이상의 센서는 상기 리퀴드 서플라이의 압력을 감시하도록 구성된 하나 이상의 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉장 유닛은 상기 압력이 문턱값보다 낮은 경우에 상기 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉장 유닛은 상기 다량의 냉각 물질을 저장하도록 구성된 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 다량의 냉각 물질은 상기 냉각 물질의 다량의 제 1 부분과 상기 냉각물질의 다량의 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 냉각 물질의 액체 부분이고, 상기 제 2 부분은 상기 냉각 물질의 고체 부분인 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 부분은 물을 포함하고, 상기 제 2 부분은 얼음을 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크는 복수의 냉각 물질 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크 중 각 냉각 물질 저장 탱크는 약 15분 내지 약 30분 동안 약 10 킬로와트 내지 약 15 킬로와트에 의해 상기 리퀴드 서플라이를 냉각시킬 수 있는 다량의 냉각 물질을 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉장 유닛은 상기 하나 이상의 냉각 물질 저장 탱크를 통해 상기 리퀴드 서플라이의 적어도 일부를 안내하여 상기 리퀴드 서플라이의 적어도 일부와 상기 다량의 냉각 물질 사이에서 열을 전달하도록 구성된 하나 이상의 액체 전달 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 하나 이상의 액체 전달 요소는 하나 이상의 동관을 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 하나 이상의 동관은 상기 리퀴드 서플라이의 적어도 일부와 상기 다량의 냉각 물질 사이에서 열을 전달하도록 구성된 복수의 열 전달 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 하나 이상의 칠링 요소는 하나 이상의 열전 칠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 하나 이상의 칠링 요소는 상기 하나 이상의 열전 칠러를 작동시켜서 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 냉각시키고, 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 상기 하나 이상의 냉장 유닛을 통한 방향을 향해 상기 하나 이상의 액체 전달 요소로 안내함으로써 상기 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 18 항에 있어서,

상기 하나 이상의 열전 칠러는 상기 하나 이상의 냉장 유닛에 존재하는 물의 결빙 온도 아래로 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 하나 이상의 칠링 요소는 상기 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하여 상기 다량의 냉각 물질 중 적어도 소정량을 결빙시키는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 20 항에 있어서,

상기 하나 이상의 소정량은 소정 비율을 포함하여 상기 냉각 물질의 약 90 퍼센트가 결빙되는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 20 항에 있어서,

상기 칠링 요소는 상기 다량의 냉각 물질 중 현재 결빙된 양을 감시하도록 구성된 냉각 물질 감시 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 냉각 물질 감시 요소는 위로부터 상기 다량의 냉각 물질속으로 잠기고, 상기 다량의 냉각 물질 속으로 가스 버블을 릴리징하도록 구성된 에어레이션 장치를 포함하고, 상기 냉각 물질 감시 요소는 상기 다량의 냉각 물질 속으로 상기 가스 버블을 릴리징하는데 사용되는 압력에 의거하여 현재 양을 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 백업 냉각 시스템은 상기 하나 이상의 칠링 요소와 상기 하나 이상의 냉장 유닛을 저장하도록 구성된 표준 랙 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 리퀴드 서플라이가 상기 백업 냉장 시스템으로 제공 및 이 시스템으로부터 배출되고, 액체 기반 냉각 시스템의 표준 액체 연결 요소인 제 1 및 제 2 액체 연결 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
제 1 항에 있어서,

다른 백업 냉장 시스템에 의해 냉각량과 냉각 시간 중 하나 이상을 스케일링하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백업 냉장 시스템.
리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 메인 칠링 유닛; 및

상기 메인 칠링 유닛이 작동하는 경우에 상기 리퀴드 서플라이를 사용하여 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하고, 상기 메인 칠링 요소가 작동하지 않는 경우에 상기 다량의 냉각 물질을 사용하여 상기 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 하나 이상의 백업 냉각 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 리퀴드 서플라이는 물을 포함하는 조성물과 글리콜을 포함하는 조성물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 상기 리퀴드 서플라이의 온도가 문턱값보다 낮은 경우에 상기 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하도록 구성되고, 상기 리퀴드 서플라이의 온도가 상기 문턱값보다 높은 경우에 상기 리퀴드 서플라이를 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 상기 다량의 냉각 물질을 저장하도록 구성된 하나 이상의 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 30 항에 있어서,

상기 다량의 냉각 물질은 상기 냉각 물질의 다량의 제 1 부분과 상기 냉각 물질의 다량의 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 냉각 물질의 액체 부분이고, 상기 제 2 부분은 상기 냉각 물질의 고체 부분인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 31 항에 있어서,

상기 제 1 부분은 물을 포함하고, 상기 제 2 부분은 얼음을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 상기 메인 칠링 요소가 작동하는 경우에 상기 리퀴드 서플라이의 적어도 일부를 더 냉각시켜서 상기 다량의 냉각 물질을 생성 및 유지하도록 구성된 하나 이상의 칠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 33 항에 있어서,

상기 하나 이상의 칠러는 하나 이상의 열전 칠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛을 통해 상기 리퀴드 서플라이의 적어도 일부를 안내하여 상기 리퀴드 서플라이의 적어도 일부와 상기 다량의 냉각 물질 사이에서 열을 전달하도록 구성된 하나 이상의 액체 안내 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 메인 칠링 요소와 상기 백업 냉각 유닛은 상기 리퀴드 서플라이를 냉각 시스템에 제공하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 하나 이상의 표준 랙에 수납되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 냉각 유닛 중 각 백업 냉각 유닛은 냉각 기간동안 냉각 출력을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제 38 항에 있어서,

상기 하나 이상의 백업 냉각 유닛은 소망하는 전체 냉각 출력과 소망하는 전체 냉각 기간에 대응하는 소망하는 수의 얼음 저장 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
A) 메인 칠러가 작동하는 경우에 상기 메인 칠러로부터 리퀴드 서플라이를 사용하여 저장된 냉각 물질의 양을 유지하는 단계; 및

B) 상기 메인 칠러가 작동하지 않는 경우에 상기 저장된 다량의 냉각 물질을 사용하여 상기 리퀴드 서플라이를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 리퀴드 서플라이는 물을 포함하는 조성물과 글리콜을 포함하는 조성물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 A 단계는 상기 디량의 냉각 물질의 적어도 제 1 부분을 결빙시키는 단계와, 이어서 상기 다량의 냉각 물질을 냉각시켜서 상기 제 1 부분을 결빙 상태로 남아있게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 42 항에 있어서,

상기 결빙된 제 1 부분은 얼음을 포함하고, 상기 다량의 냉각 물질 중 결빙되지 않은 제 2 부분은 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 A 단계는 표준 랙에 수납된 냉각 물질 저장 유닛내에 상기 다량의 냉각 물질을 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 44 항에 있어서,

상기 A 단계는 상기 저장된 냉각 물질의 하나 이상의 파라미터를 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 45 항에 있어서,

상기 저장된 다량의 냉각 물질의 하나 이상의 파라미터를 감시하는 단계는 하나 이상의 버블을 상기 저장된 다량의 냉각 물질로 릴리징하도록 가해진 압력을 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 A 단계는 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 냉각시키는 단계와 상기 냉각 물질 저장 유닛을 통해 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 안내하여 상기 다량의 냉각 물질과 상기 리퀴드 서플라이 사이에서 열을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 47 항에있어서,

상기 A 단계는 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 열전기적으로 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 B 단계는 상기 냉각 물질 저장 유닛을 통해 상기 리퀴드 서플라이의 일부를 안내하여 상기 다량의 냉각 물질과 상기 리퀴드 서플라이 사이에서 열을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

C) 상기 리퀴드 서플라이를 감시하여 상기 메인 칠러의 작동 여부를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 50 항에 있어서,

상기 C 단계는 상기 리퀴드 서플라이의 온도와 상기 리퀴드 서플라이의 압력 중 하나 이상을 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.
제 40 항에 있어서,

C) 하나 이상의 냉각 장비에 상기 리퀴드 서플라이를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 냉각 제공 방법.