(57)【要約】本発明の一実施例に従って、発熱構造物のための冷却システムは、複数の熱交換器、実質的に液体形態である流体クーラントの流れをその複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物、及び、その流体クーラントがその発熱構造物の温度未満の沸騰温度を有するところの圧力までその流体クーラントの圧力を低減させる構造物を有する。複数の熱交換器のそれぞれは、その発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、入口及び出口を有する。その発熱構造物からの熱エネルギーは、実質的に液体形態にあるその流体クーラントをその複数の熱交換器のそれぞれで沸騰させ且つ蒸発させ、その流体クーラントが状態を変えたときに、その流体クーラントがその発熱構造物からの熱エネルギーを吸収できるようにする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境気圧を有する環境に配置される発熱構造物のための冷却システムであって：
流体クーラントの圧力を、前記発熱構造物の温度未満の沸騰温度を該流体クーラントが有するところの準大気圧まで低減させる構造物；
複数の熱交換器であり、該複数の熱交換器のそれぞれは前記発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、該複数の熱交換器のそれぞれは入口及び出口を有し、各入口は、実質的に液体の形態で各熱交換器に流体クーラントを受け入れるよう機能し、また、各出口は、実質的に気相の形態で各熱交換器から外に流体クーラントを出すよう機能するところの複数の熱交換器；
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物であって、前記発熱構造物からの熱エネルギーは、前記複数の熱交換器のそれぞれで実質的に液体形態である前記流体クーラントを沸騰させかつ蒸発させて、前記流体クーラントが状態を変化させるときに、前記流体クーラントが前記発熱構造物からの熱エネルギーを吸収できるようにするところの構造物；及び
前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物；
を有する冷却システム。
【請求項２】
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物と前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物との間に流体的に結合される凝結熱交換器であり、該凝結熱交換は、実質的に気相形態である流体クーラントを実質的に液体形態である流体クーラントに凝結するよう機能する凝結熱交換器を更に有する、
請求項１の冷却システム。
【請求項３】
前記凝結熱交換器は給水塔である、
請求項２の冷却システム。
【請求項４】
前記発熱構造物は、サーバーである、
請求項１の冷却システム。
【請求項５】
前記流体は、水である、
請求項１の冷却システム。
【請求項６】
前記複数の熱交換器の少なくともいくつかは、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物、及び、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に対して、取り外し可能に結合可能である、
請求項１の冷却システム。
【請求項７】
前記発熱構造物は、当該発熱構造物からの熱エネルギーを受け入れる熱サイホンを含み、且つ、
前記複数の熱交換器は、前記熱サイホンからの熱エネルギーを受け入れるよう機能する、
請求項１の冷却システム。
【請求項８】
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器；
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される液体マニホールドラインであり、該液体マニホールドラインは：
流体クーラントを、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物から受け入れ、且つ、
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに向けるよう機能するところの液体マニホールドライン；
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される気相マニホールドラインであり、該気相マニホールドラインは：
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れ、且つ、
実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に向けるよう機能するところの気相マニホールドライン；を更に含む、
請求項１の冷却システム。
【請求項９】
前記複数の熱交換器は、前記液体マニホールドライン及び前記気相マニホールドラインに取り外し可能に結合可能である、
請求項８の冷却システム。
【請求項１０】
発熱構造物のための冷却システムであって：
複数の熱交換器であり、該複数の熱交換器のそれぞれは前記発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、該複数の熱交換器のそれぞれは入口及び出口を有し、各入口は、実質的に液体の形態で各熱交換器に流体クーラントを受け入れるよう機能し、また、各出口は、実質的に気相の形態で各熱交換器から外に流体クーラントを出すよう機能するところの複数の熱交換器；
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物であって、前記発熱構造物からの熱エネルギーは、前記複数の熱交換器のそれぞれで実質的に液体形態である前記流体クーラントを沸騰させかつ蒸発させて、前記流体クーラントが状態を変化させるときに、前記流体クーラントが前記発熱構造物からの熱エネルギーを吸収できるようにするところの構造物；
を有する冷却システム。
【請求項１１】
前記流体クーラントが前記発熱構造物の温度未満の沸騰温度を有するところの圧力まで前記流体クーラントの圧力を低減させる構造物を更に有する、
請求項１０の冷却システム。
【請求項１２】
前記発熱構造物は、環境気圧を有する環境に配置され、且つ、前記流体クーラントの前記圧力は、準大気圧まで低減される、
請求項１１の冷却システム。
【請求項１３】
前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造を更に有する、
請求項１０の冷却システム。
【請求項１４】
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物と前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物との間に流体的に結合される凝結熱交換器であり、該凝結熱交換は、実質的に気相形態である流体クーラントを実質的に液体形態である流体クーラントに凝結するよう機能する凝結熱交換器を更に有する、
請求項１３の冷却システム。
【請求項１５】
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器；
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される液体マニホールドラインであり、該液体マニホールドラインは：
流体クーラントを、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物から受け入れ、且つ、
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに向けるよう機能するところの液体マニホールドライン；
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される気相マニホールドラインであり、該気相マニホールドラインは：
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れ、且つ、
実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に向けるよう機能するところの気相マニホールドライン；を更に含む、
請求項１３の冷却システム。
【請求項１６】
前記複数の熱交換器の少なくともいくつかは、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物、及び、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に対して、取り外し可能に結合可能である、
請求項１３の冷却システム。
【請求項１７】
発熱構造物を冷却するための方法であって：
複数の熱交換器を提供するステップであり、該複数の熱交換器のそれぞれは前記発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、該複数の熱交換器のそれぞれは、該複数の熱交換器のそれぞれは入口及び出口を有し、各入口は、実質的に液体の形態で各熱交換器に流体クーラントを受け入れるよう機能し、また、各出口は、実質的に気相の形態で各熱交換器から外に流体クーラントを出すよう機能するところのステップ；
前記流体クーラントが前記発熱構造物の温度未満の沸騰温度を有するところの圧力まで前記流体クーラントの圧力を低減させるステップ；及び
前記流体クーラントが前記複数の熱交換器のそれぞれからの熱を吸収できるよう、構造物を通じて、前記流体クーラントを前記複数の熱交換器のそれぞれと熱的に連通させるステップ；
を有する方法。
【請求項１８】
前記発熱構造物は、環境気圧を有する環境に配置され、且つ、前記流体クーラントの前記圧力は、準大気圧まで低減される、
請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器を提供するステップ；
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器のそれぞれに結合される液体マニホールドラインのところで、実質的に液体形態である前記流体クーラントを受け入れるステップ；及び
前記液体マニホールドラインから、実質的に液体形態にある流体クーラントを、前記発熱構造物の少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに向けるステップ；
を更に含む請求項１７の方法。
【請求項２０】
前記複数の熱交換器は、前記構造物から取り外し可能に結合可能である、
請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概して、冷却システムの分野に関し、より詳細には、準大気冷却によるサーバーベースデータセンタを冷却するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラエティに富んだタイプの構造物が、運転中に熱又は熱エネルギーを発生させ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような構造物がオーバーヒートするのを防止するために、空調システムを含むバラエティに富んだタイプの冷却システムが、その熱エネルギーを消散させるために利用され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例に従った、発熱構造物のための冷却システムは、複数の熱交換器、実質的に液体形態である流体クーラントの流れをその複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造、及び、その流体クーラントがその発熱構造物の温度未満の沸点を有するところの圧力までその流体クーラントの圧力を低減させる構造を有する。その複数の熱交換器のそれぞれは、少なくとも一つの発熱構造物と熱的に連通しており、また、インレット及びアウトレットを有する。その発熱構造物からの熱エネルギーは、実質的に液状である流体クーラントをその複数の熱交換器のそれぞれで沸騰させ且つ蒸発させる。その流体クーラントが状態を変化させるときにその発熱構造物からの熱エネルギーをその流体クーラントが吸収できるようにするためである。
【０００５】
本発明の特定の実施例は、多数の技術的有利点を提供し得る。例えば、一実施例の技術的有利点は、低減されたエネルギー消費でデータセンタの冷却性能を高める能力を含み得る。別の実施例における別の技術的有利点は、冷却システムにおける調整空気の必要性を極小化させる能力を含み得る。別の実施例における更に別の技術的有利点は、その冷却システムで漏れが発生した場合の潜在的な影響を極小化させる能力を含み得る。
【０００６】
具体的な有利点が上で列挙されたが、種々の実施例は、その列挙された有利点の全て又は一部を含んでもよく、或いは、何れをも含まなくてもよい。更に、別の技術的有利点は、以下の図及び説明を再検討した後で、当業者にとって容易に明らかとなり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施例及びその有利点のより完全な理解のために、ここで、添付図面と共に採用される以下の説明に言及する。
【０００８】
本発明の実施例が以下で説明されるが、本発明は、現在公知であるか或いは既に存在しているかにかかわらず、様々な技術を用いて実施され得る点が最初に理解されるべきである。本発明は、本書で説明され記載される実施例及び実装例を含め、以下で説明される実施例、図面及び技術に決して限定されるべきではない。更に、図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているものではない。
【０００９】
従来型のサーバーベースデータセンタは、通常、冷却空気によって冷却される。米国暖房冷凍空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）は、一つおきの列の間の空間における冷却調整された空気と共に列を成してサーバーキャビネットをまとめることを提案した。その冷気は、その内部の電子機器を冷却するためにそのキャビネットの前を通って引き込まれ、そして、その後ろにそれが排気される天井に向けて吹き出される。更に、ＡＳＨＲＡＥの文書は、その熱を集中させるためのヒートパイプと個々のキャビネットの頂上に熱を持っていくためのループ熱サイホンとの使用を提案した。
【００１０】
その後、その熱又は熱エネルギーは、冷たい調整空気によって、個々のキャビネットの頂上から取り除かれる。
【００１１】
そのような構成で問題が生じ得る。（例えば、１３００のサーバーキャビネットを有する）約４００００平方フィートにもなり得る最新のデータセンタにとって、冷却要求は、補助的な冷却負荷（照明、ファンヒート、ＵＰＳ等）を含め、約１０００トン（３５１３ｋＷ）の冷却にもなり得る。これらの冷却要求を満たすため、冷房システムは、可変速度の圧縮器を備えた二つの５００トン冷却機、及び、４０個の３０トン冷水系コンピュータルーム空調ユニットを必要とし得る。言い換えれば、これらのシステムは、多くのエネルギー消費を必要とする。従って、本発明のいくつかの実施例の教えるのは、低減されたエネルギー消費でデータセンタの冷却性能を効率的に高める冷却システムであることが分かる。また、本発明のいくつかの実施例の教えるのは、調整空気の必要性を極小化させる冷却システムであることが分かる。更に、本発明のいくつかの実施例の教えるのは、その冷却システムで漏れが発生した場合のサーバーへの影響を極小化させる構成であることが分かる。
【実施例】
【００１２】
図１は、本書で開示される他の実施例（すなわち、図３〜５Ｂを参照して説明される実施例である。）と共に利用され得る冷却システム１０の実施例のブロック図である。一つの冷却システムの詳細が以下で説明されるが、図２を参照して説明される冷却システム１００を含め、別の冷却システムも本発明の実施例と共に用いられ得ることが明確に理解されるべきである。
【００１３】
図１の冷却システム１０は、熱エネルギーに晒される、或いは、熱エネルギーを発生させる構造物１２を冷却することを示す。構造物１２は、電子構成要素、回路、コンピュータ及びサーバーを含むがそれに限定されない、様々な構造物のうちの何れであってもよい。構造物１２は大きく異なり得るので、構造物１２の詳細は、図解も説明もされていない。
【００１４】
図１の冷却システム１０は、蒸気ライン６１、液体ライン７１、熱交換器２３及び２４、ポンプ４６、インレットオリフィス４７及び４８、凝結熱交換器４１、膨張リザーバ４２、並びに、圧力コントローラ５１を含む。
【００１５】
構造物１２は、熱又は熱エネルギーを熱交換器２３、２４に伝導するよう配置され且つ設計され得る。この熱エネルギー又は熱を受けるために、熱交換器２３、２４は、構造物１２（例えば、熱サイホン、ヒートパイプ又は他のデバイスである。）の縁に置かれ、或いは、構造物１２の一部を通じて（例えば、構造物１２の熱平面を通じて）延在してもよい。特定の実施例では、熱交換器２３、２４は、構造物１２の構成要素まで延在する場合があり、その構成要素からの熱エネルギーを直接的に受けるようにする。二つの熱交換器２３、２４が図１の冷却システム１０で示されるが、一つの熱交換器又は二以上の熱交換器が別の冷却システムで構造物１２を冷却するために用いられてもよい。
【００１６】
運転中、流体クーラントは、熱交換器２３、２４のそれぞれを通って流れる。以下で述べられるように、この流体クーラントは、二相流体クーラントであってもよく、熱交換器２３、２４の入口導管２５に液体形態で入る。構造物１２からの熱の吸収は、その流体クーラントの一部又は全部が気相で熱交換器２３、２４の出口導管２７から出られるように、その液体クーラントの一部又は全部を、沸騰させ且つ蒸発させる。熱エネルギーのそのような吸収又は移動を容易にするために、熱交換器２３、２４は、ピンフィン、又は、とりわけ、その流体クーラントと熱交換器２３、２４の壁との間の表面接触を増加させる他の同様のデバイスを立ち並べるようにしてもよい。また、特定の実施例において、その流体クーラントは、その流体クーラントと熱交換器２３、２４の壁との間の流体接触を確かなものとするために、熱交換器２３、２４に押し付けられ、或いは、噴霧されてもよい。
【００１７】
その流体クーラントは、出口導管２７を出て、そして、熱交換器２３、２４の入口導管２５に再び到達するために、蒸気ライン６１、凝結熱交換器４１、膨張リザーバ４２、ポンプ４６、液体ライン７１、及び、二つのオリフィス４７及び４８のそれぞれのものを通って流れる。ポンプ４６は、図１で示されるループの回りでその流体クーラントを循環させる。特定の実施例では、ポンプ４６は、時間と共に摩耗し或いは漏れを生じさせ得る軸シールが存在しない磁気ドライブを用いてもよい。蒸気ライン６１は、用語“蒸気”を用い、液体ライン７１は、用語“液体”を用いるが、個々のラインのそれぞれは、異なる相の流体を有していてもよい。例えば、液体ライン７１は、いくらかの蒸気を含んでいてもよく、また、蒸気ライン６１は、いくらかの液体を含んでいてもよい。
【００１８】
特定の実施例におけるオリフィス４７及び４８は、個々の熱交換器２３、２４間の流体クーラントの適切な分離を促進してもよく、また、ポンプ４６の出力とその流体クーラントが蒸発するところである熱交換器２３、２４との間の大きな圧力降下を作り出すのを促進してもよい。オリフィス４７及び４８は、同じサイズを有していてもよく、或いは、所望の冷却プロファイルを促進する比例態様でそのクーラントを分離すべく異なるサイズを有していてもよい。
【００１９】
流体（気体又は液体の何れかである。）の流れ５６は、例えば、ファン（図示せず。）又は他の適切なデバイスによって、凝結熱交換器４１を通って流れるよう強制され得る。特定の実施例では、流体の流れ５６は、周囲流体であってもよい。凝結熱交換器４１は、その流体クーラントから周囲流体の流れ５６に熱を移動させ、それによって、気相である流体クーラントの何れかの部分を液相に凝結させる。特定の実施例では、熱交換器２３、２４を出た、或いは、凝結熱交換器４１への移動中に蒸気の流体クーラントから凝結した液体の流体クーラントのために、液体バイパス４９が提供され得る。特定の実施例では、凝結熱交換器４１は、冷却塔であってもよい。
【００２０】
凝結熱交換器４１を出る液体の流体クーラントは、膨張リザーバ４２に供給され得る。流体は、典型的には、それらが液相であるときよりも気相にあるときのほうがより多くの体積を占めるので、そのシステムにおけるクーラントの一部又は全部がその液相からその気相に変化したときに置き換えられる液体の流体クーラントの体積を受け入れるために、膨張リザーバ４２が備えられ得る。部分的には、構造物１２のシステムが様々な運転モードで動作するので、構造物１２によって産出される熱又は熱エネルギーの量が時間と共に変化するという事実のために、気相にある流体クーラントの量は、時間と共に変化する。
【００２１】
ここで、その流体クーラントの更なる詳細を熟考すると、表面から熱を取り除くための一つの極めて効率的な技術は、表面に接触している液体を沸騰させ蒸発させることである。このプロセスでその液体が蒸発すると、それは、そのような蒸発をもたらすために本質的に熱を吸収する。液体の単位体積当たりに吸収され得る熱量は、液体の蒸発潜熱として一般に知られている。蒸発潜熱が高くなると、蒸発させられる液体の単位体積当たりに吸収され得る熱量は大きくなる。
【００２２】
図１の実施例で用いられる流体クーラントは、不凍液と水との混合物又は水単体を含み得るがそれらに限定されることはない。特定の実施例では、その不凍液は、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、又は、他の適切な不凍液であってもよい。他の実施例では、その混合物はまた、フルオロイナートを含んでいてもよい。特定の実施例では、その流体クーラントは、蒸発のときにかなりの量の熱を吸収でき、それ故に、極めて高い蒸発潜熱を有し得る。
【００２３】
水は、１４．７ＰＳＩＡ（ポンド／平方インチ絶対圧力）の大気圧で約１００℃の温度で沸騰する。特定の実施例では、その流体クーラントを約２〜３ＰＳＩＡの準大気圧の下に置くことで、その流体クーラントの沸騰温度は、５５〜６５℃の間にまで低減され得る。その結果、図１の冷却システム１０において、オリフィス４７及び４８は、それらの下流における流体クーラント圧が、ポンプ４６とオリフィス４７及び４８との間の流体クーラント圧（この実施例では約１２ＰＳＩＡとして示される。）よりも実質的に低くなるようにする。圧力コントローラ５１は、オリフィス４７及び４８からポンプ４６まで、特に、熱交換器２３及び２４、凝結熱交換器４１、並びに、膨張リザーバ４２を通じて延びるループの部分に沿って、約２〜３ＰＳＩＡの圧力でそのクーラントを維持する。特定の実施例では、金属ベローズが膨張リザーバ４２で用いられ、ろう付けされたジョイントを用いてループに接続されてもよい。特定の実施例では、圧力コントローラ５１は、膨張リザーバ４２の金属ベローズの一部であるモーター駆動のリニアアクチュエータを用いることによって、或いは、そのループを所望の圧力レベルまで空にするための小さなギアポンプを用いることによって、ループ圧を制御してもよい。取り除かれた流体クーラントは、その流体接続がろう付けされた金属ベローズ内に保管される。他の構成では、圧力コントローラ５１は、圧力を制御できる他の適切なデバイスを利用してもよい。
【００２４】
特定の実施例では、ポンプ４６から液体ライン７１を通ってオリフィス４７及び４８に流れる流体クーラントは、上述のように、約５５〜６５℃の温度、及び、約１２ＰＳＩＡの圧力を有し得る。オリフィス４７及び４８を通過した後も、その流体クーラントはそのまま、約５５〜６５℃の温度を有し得るが、約２〜３ＰＳＩＡの範囲の低い圧力を有し得る。この低減された圧力のおかげで、その流体クーラントの一部又は全部は、熱交換器２３及び２４を通過しそれらからの熱を吸収したときに、沸騰し、或いは、蒸発する。
【００２５】
熱交換器２３、２４の出口ポート２７を出た後、準大気クーラント蒸気は、蒸気ライン６１を通って、熱又は熱エネルギーが準大気の流体クーラントから流体の流れ５６に移され得るところである凝結熱交換器４１に移動する。特定の実施例における流体の流れ５６は、５０℃未満の温度を有し得る。他の実施例では、フロー５６は、４０℃未満の温度を有していてもよい。その流体クーラントから熱が取り除かれたときに、気相にある流体の何れかの部分は、それが凝結熱交換器４１を出るときに、実質的に全ての流体クーラントが液体形態となるように、凝結する。この時点において、その流体クーラントは、約５５〜６５℃の温度、及び、約２〜３ＰＳＩＡの準大気圧を有し得る。その流体クーラントは、その後、特定の実施例においてその流体クーラントの圧力を上述のように約１２ＰＳＩＡの範囲の値にまで増大させ得るポンプ４６に流れ得る。ポンプ４６より前に、圧力コントローラ５１と共に使用された場合にその冷却ループ内の圧力を制御できる膨張リザーバ４２への流体接続が存在してもよい。
【００２６】
図１の実施例が冷凍システムなしに動作し得る点には留意すべきである。構造物１２で用いられ得るような電子回路との関連で、冷凍システムの不在は、結果として、構造物１２の回路構成要素を冷却するために準備される構造物のサイズ、重量、及び、電力消費における顕著な低減をもたらし得る。
【００２７】
図２は、本書で開示される他の実施例（すなわち、図３〜５Ｂを参照して説明される実施例である。）と共に利用され得る冷却システム１００の別の実施例のブロック図である。図２の冷却システム１００は、図１の冷却システム１０と同様に動作し得る。しかしながら、図２の冷却システム１００はまた、空気除去システム１９０を組み込む。種々の理由のために、意図せず空気又は他の流体が冷却システム１００内に導入され得る。例えば、準大気圧で動作する実施例において、外側の周囲流体は、そのシステムにおける漏れ口の存在の下で、準大気システム内に（すなわち、高圧から低圧に）漏れ入る傾向にある。従って、冷却システム１００は、冷却システム１００から空気又は他の流体を取り除くために空気除去システム１９０を利用し得る。図２の実施例における空気除去システム１９０は、空気ポンプ１９２、再生熱交換器１９４、空気トラップ１９６、及び、再生充填バルブ１９８を含む。
【００２８】
図２を参照すると、冷却システム１００の冷却ループは、例えば、図１の冷却システム１０の冷却ループと同様であり、熱交換器１２３、ポンプ１６０、液体ライン１７１、蒸気ライン１６１、膨張リザーバ１４２、圧力コントローラ１５１、及び、凝結熱交換器１４１を含む。しかしながら、流体又は空気漏れ１１２は、構造物１１２の熱交換器１２３のところで、或いは、他の位置でシステムに入り、蒸気ライン１６１内を凝結熱交換器１４１まで移動し得る。凝結熱交換器１４１で、凝結されたクーラント液は、通過し、一方で、空気（及びその中に存在し得る全ての関連するクーラント蒸気）は、空気ポンプ１９２を用いて再生熱交換器１９４に送り込まれ得る。再生熱交換器１９４は、空気／クーラント蒸気の組み合わせを冷却することができ、凝結熱交換器１４１の底から取り除かれた空気の流れから蒸気を凝結する。クーラントは、トラップ１９６内の空気から分離し、一方で、空気は、ベント１９５を通って出る。レベルスイッチ１９７は、回収されたクーラントが存在する場合に再生充填バルブ１９８を開くことができるように、再生充填バルブ１９８に連通し得る。回収されたクーラントは、再生充填バルブ１９８とポンプ１４６に連通する導管とを通じてそのループに再導入され得る。
【００２９】
図２を参照しながら空気除去システム１９０の一例が示されたが、他の空気除去システムが、より多い、より少ない、或いは、代替的な構成部品を持つ、本発明の他の実施例で用いられてもよい。また、冷却システム１０及び１００における実施例の構成要素が図１及び図２で示されたが、当然のことながら、冷却システム１０の他の実施例がより多い、より少ない、或いは、異なる構成部品を含んでいてもよい。例えば、特定の温度及び圧力が冷却システム１０及び１００の一実施例のために説明されたが、冷却システム１０及び１００の他の実施例が異なる温度及び圧力で動作するようにしてもよい。また、実施例によっては、クーラント充填ポート及び／又はクーラント流出ポートは、それらを密閉するための金属間キャップと共に活用されてもよい。更に、実施例によっては、種々の構成要素の間のジョイントの全部又は一部は、金属管密閉キャップを用いてろう付けされてもよく、はんだ付けされてもよく、或いは、溶接されてもよい。
【００３０】
図３Ａ及び３Ｂは、ブロック図において、本発明の実施例に従った、構造物２１２から冷却システムへの熱エネルギーの移動を図解する。図３Ａにおいて、熱交換器２２３は、構造物２１２の端に配置された。そのような実施例では、熱交換器２２３は、熱サイホン、ヒートパイプ、又は、他の同様のデバイスであってもよい。明示的に示されてはいないが、構造物２１２は、熱交換器２２３への熱エネルギーの移動を高めるための種々の特徴を含んでいてもよい。流体は、液体ライン２７１を通じて実質的に液相状態で受け入れられ、そして、熱交換器２２３内で蒸発する。その流体は、実質的に気相状態で熱交換器２２３から蒸気ライン２６１に出る。
【００３１】
図３Ｂでは、熱エネルギーの移動を高めるために複数の熱交換器２２３が構造物２１２中に広がっている。それら熱交換器のそれぞれでは、流体が、液体ライン２７１を通じて実質的に液相状態で受け入れられ、そして、熱交換器２２３で蒸発する。その流体は、実質的に気相状態で熱交換器２２３から蒸気ライン２６１に出る。
【００３２】
図４は、本発明の実施例に従った冷却システム３００のブロック図である。冷却システム３００のための冷却ループは、図１の冷却システム１０及び図２の冷却システム１００のための冷却ループと同様の方法で動作することができ、例えば、熱交換器３２３、ポンプ３４６、液体ライン３７１、蒸気ライン３６１、及び、凝結熱交換器３４１を含む。冷却システム３００は、複数の構造物３１２（例えば、データセンタにおけるサーバーである。）を冷却するために使用され得る。
【００３３】
動作中、サーバー又は構造物３１２のそれぞれにおける構成要素は、熱交換器３２３に対して放散される熱エネルギーを発生させ得る。サーバー又は構造物３１２における熱交換器３２３のそれぞれは、共通の液体ライン３７１及び供給の蒸気ライン３６１と相互に作用する。熱交換器３２３のそれぞれは、液体ライン３７１を通じて実質的に液相状態で流体を受け入れ、そして、熱交換器３２３でその流体を蒸発させる。その流体は、実質的に気相状態で熱交換器３２３から蒸気ライン３６１に出る。
【００３４】
図３Ａ及び図３Ｂにおいて簡潔に上述されたように、実施例によっては、熱交換器３２３は、サーバー又は構造物３１２の端に、例えば、熱サイホン、ヒートパイプ又は他の同様のデバイスとして配置されてもよい。他の実施例では、熱交換器３２３は、熱エネルギーの移動を高めるために、構造物３１２の一部に及んでいてもよい。これらの実施例の何れかにおいて、サーバー又は構造物３１２は、それら熱交換器３２３への熱エネルギーの移動を高めるためのバラエティに富んだ特徴を含み得る。
【００３５】
特定の実施例では、サーバー又は構造物３１２は、建造物の内側に置かれ、一方で、凝結熱交換器３４１及び／又はポンプ３４６は、建造物の外側に置かれ得る。
【００３６】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施例に従った、構造物４１２から冷却システムへの熱エネルギーの移動のためのサブシステム４００を図解する。図５Ａ及び５Ｂのサブシステム４００は、図１、２及び４の冷却システム１０、１００及び３００、又は、他の冷却システムと共に利用され得る。構造物４１２は、サーバータワーとして示され、棚４８８又は他の適切な構成要素上に複数の回路カードアセンブリ４９２及びそれらに関連するシャーシ４６２を保持し得る。サブシステム４００は、冷却システムの液体ライン４７１と連通する液体マニホールドライン４８２と、冷却システムの蒸気ライン４６１と連通する気相マニホールドライン４８４とを含む。液体クーラントを供給し、かつ、気相クーラントを受け入れるために、液体マニホールドライン４８２及び気相マニホールドライン４８４は、種々の構造で配置され得る。特定の実施例では、液体マニホールドライン４８２及び気相マニホールドライン４８４は、ラック４８０の後部に垂直に配置される。
【００３７】
一以上の電子シャーシ４６２はそれぞれ、電子シャーシ４６２に対する冷却機能を得るために、液体マニホールドライン４８２及び気相マニホールドライン４８４に差し込まれ得る。シャーシ４６２は、その壁に熱交換器４２３を有していてもよく、それは、（例えば、実質的に液体である流体クーラントのための）入口ポート４２５と（例えば、実質的に気相である流体クーラントのための）出口ポート４２７とを含む。シール、Ｏリング及び他のデバイスを利用する技術を含むがそれに限定されない種々の流体結合技術を用いて、入口ポート４２５は、液体マニホールドライン４８２に流体的に結合され、また、出口ポート４２７は、気相マニホールドライン４８４に流体的に結合され得る。
【００３８】
この実施例における構造物４１２でシャーシ４６２は液体マニホールドライン４８２及び気相マニホールドライン４８４に流体的に結合するものとして記載されたが、他の実施例では、構造物４１２は、例えば、図３Ｂを参照して説明されるものと同様の方法でラック４１２の壁に配管された一連のクーラントチャネル又は熱交換器を提供してもよい。それに応じて、シャーシ４６２のそれぞれは、そのクーラントチャネル又は熱交換器に結合され或いはクランプされ得るところのその割り当てられたスロットに、簡単に滑るように入る。そのような実施例の有利点は、その冷却システムが密閉され得るという点にある。その結果、そのような密閉されたシステムへの極小化された乱れは、シャーシ４６２の挿入又は取り外しの間に生じる。
【００３９】
本発明は複数の実施例で説明されたが、無数の変更、バリエーション、修正、変形及び改良が当業者に対して示唆され得、また、本発明は、添付される請求項の範囲内に入るような変更、バリエーション、修正、変形及び改良を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】他の実施例と共に利用され得る冷却システムの一実施例のブロック図である。
【図２】他の実施例と共に利用され得る冷却システムの別の実施例のブロック図である。
【図３Ａ】本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動を図解するブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動を図解するブロック図である。
【図４】本発明の実施例に従った冷却システムのブロック図である。
【図５Ａ】本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動のためのサブシステムの説明図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動のためのサブシステムの説明図である。
【図１】
2009529237.tif 000002
【図２】
2009529237.tif 000003
【図３Ａ】
2009529237.tif 000004
【図３Ｂ】
2009529237.tif 000005
【図４】
2009529237.tif 000006
【図５Ａ】
2009529237.tif 000007
【図５Ｂ】
2009529237.tif 000008
【国際調査報告】
2009529237.tif 000009
2009529237.tif 000010
2009529237.tif 000011