(57)【要約】  Ａ／Ｖ機器を所望の状態に維持するための、視聴覚支持および冷却システムである。システムは、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを支持するように構成された筐体ユニットを備える。筐体は、冷媒流入口、冷媒排出口、および筐体の構造を定めるように構成された複数の構成要素を含み、複数の構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、冷媒流入口と冷媒排出口との間の少なくとも１つの構成要素を通るように冷媒を案内するように構成された冷媒経路を含む。
2010533979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ／Ｖ機器を所望の状態に維持するための、視聴覚（Ａ／Ｖ）支持および冷却システムであって、
少なくとも１つのＡ／Ｖ機器ユニットを支持するように構成された筐体ユニットを備え、
前記筐体ユニットは、
冷媒流入口と、
冷媒排出口と、
前記筐体の構成を定めるように構成された複数の構成要素とを含み、
前記複数の構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、
前記冷媒流入口と前記冷媒排出口との間で、前記少なくとも１つの構成要素を通るように冷媒を案内するように構成された冷媒経路を含む、システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの構成要素は、
前記筐体ユニットの壁部、前記筐体ユニットの天井部、前記筐体ユニットの床部、前記筐体ユニットの棚部、および前記筐体ユニットの扉部のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の構成要素は、
天井部および床部を含み、
前記天井部は、
少なくとも１つの空気排出口を含み、
前記床部は、
少なくとも１つの空気流入口を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記筐体ユニット内の前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを支持するように構成された少なくとも１つの支持部をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の構成要素の少なくとも一部は、その中に前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが配置され得る収納部を形成するように配列される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記冷媒経路は、
冷媒が前記冷媒経路を通って流れるときに、前記筐体ユニット内の気流が、前記筐体ユニット内で動作するＡ／Ｖ機器から対流を通して熱が伝達されるように構成された冷媒案内要素を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記気流は、
前記筐体ユニットの床部の第１のベントと、前記筐体ユニットの天井部の第２のベントとの間の空気の流れを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記筐体ユニットの外部に配置され、冷媒を冷却し、冷却された冷媒を前記冷媒経路内での使用のために前記冷媒流入口に供給し、再冷却のために前記冷媒排出口から温められた冷媒を受けるように構成された少なくとも１つの熱交換器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記冷媒流入口を前記少なくとも１つの熱交換器に結合するように構成された供給路と、
前記冷媒排出口を前記少なくとも１つの熱交換器に結合するように構成された帰還路と
をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記供給路はおよび前記帰還路は、前記筐体ユニットと前記熱交換器との間に配置された少なくとも１つの絶縁材を横断する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに電力を供給するように構成される少なくとも１つの電力分配要素をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電力分配要素は、前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに供給された電力を測定するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記Ａ／Ｖ冷却システムを操作するように構成された少なくとも１つの制御システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記制御システムは、前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが動作中であることを示す少なくとも１つの第１の指示を受けるとともに、冷媒を供給するために熱交換器を操作するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの指示は、
前記筐体ユニット内の空気の温度の指示および前記筐体ユニット内の電力消費の指示のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御システムは、前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットがもはや運転中でないことを示す少なくとも第２の指示を受けるとともに、冷媒の供給を停止するために前記熱交換器を操作するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記制御システムは、前記Ａ／Ｖ冷却システムが、前記筐体ユニット内で動作している前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するようにさらに構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するために、前記制御システムは、
最大安全空気温度の指示を受け、
前記Ａ／Ｖ機器の動作電力の指示を受け、
前記動作電力に基づいて、前記筐体ユニット内の予測空気温度を決定し、
前記予測空気温度を前記最大安全空気温度と比較するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記制御システムは、前記予測空気温度が前記最大安全空気温度を超過するときに、警報を発すること、前記動作電力を減少させること、および前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを遮断することのうちの少なくとも１つを行なうように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記動作電力に基づいて前記筐体ユニット内の前記予測空気温度を決定するために、前記制御システムは、漏洩、対流および放射のうちの少なくとも１つによる熱伝達を考慮するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記Ａ／Ｖ冷却システムの少なくとも１つの状態を測定するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの状態は、
温度、湿度、圧力および電力消費のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記冷媒経路は、
前記少なくとも１つの構成要素の平面と、前記少なくとも１つの構成要素を通る開口部との間に配置された少なくとも１つの配管を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
Ａ／Ｖ機器を冷却する方法であって、
Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを支持するように構成されたＡ／Ｖ筐体ユニットの流入口へ、冷媒の流れを供給するために熱交換器を制御するステップと、
前記流入口から、前記Ａ／Ｖ筐体ユニットの少なくとも１つの構成要素の冷媒経路を通って、前記Ａ／Ｖ筐体ユニットの排出口へ前記冷媒の流れを案内するステップと、
前記排出口から前記熱交換器へ前記冷媒の流れを戻すステップとを備える、方法。
【請求項２５】
前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが動作中であることを示す指示を受けるステップをさらに備え、
前記Ａ／Ｖ筐体ユニットの前記流入口へ前記冷媒の流れを供給するために前記熱交換器を制御するステップは、
受け取った前記指示に応じて、前記Ａ／Ｖ筐体ユニットの前記流入口へ前記冷媒の流れを供給するように前記熱交換器を制御するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記指示は、
前記筐体ユニット内の空気の温度、および前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットによる電力消費のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記温度および前記電力消費のうちの少なくとも１つを測定するステップをさらに備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの構成要素は、
前記筐体ユニットの壁部、前記筐体ユニットの天井部、前記筐体ユニットの床部、前記筐体ユニットの棚部、および前記筐体ユニットの扉部のうちの少なくとも１つを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記筐体ユニットの下部ベントと、前記筐体ユニットの上部ベントとの間で少なくとも１つの気流を生成するステップを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記流入口から前記冷媒経路を通って前記冷媒の流れを案内するステップは、前記筐体ユニット内の空気を、冷媒と空気との間の熱伝達によって冷却する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記筐体ユニットが、前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するステップをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記筐体ユニットが、十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するステップは、
最大安全空気温度の指示を受けるステップと、
前記Ａ／Ｖ機器の動作電力の指示を受けるステップと、
前記動作電力に基づいて、前記筐体ユニット内の予測空気温度を決定するステップと、
前記予測空気温度を前記最大安全空気温度と比較するステップとを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記予測空気温度が前記最大安全空気温度を超過するときに、警報を発するステップ、前記動作電力を減少させるステップ、および前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを遮断するステップのうちの少なくとも１つを行なうステップをさらに備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記動作電力に基づいて前記筐体ユニット内の前記予測空気温度を決定するステップは、
漏洩、対流および放射のうちの少なくとも１つによる熱伝達を考慮するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記筐体ユニットに関する少なくとも１つの状態を測定するステップをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの状態は、
温度、湿度、圧力および電力入力のうちの少なくとも１つを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが動作していないことを示す少なくとも１つの指示を受けるステップと、
前記少なくとも１つの指示を受け取ったことに応じて、前記冷媒の流れの供給を停止するために前記熱交換器を制御するステップとをさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの指示は、
前記筐体ユニット内の空気の温度の指示および前記Ａ／Ｖ機器の電力消費の指示のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
Ａ／Ｖ冷却システムであって、
冷媒流入口と、
冷媒排出口と、
筐体ユニットの配置を定めるように構成された複数の構成要素とを備え、
前記複数の構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、
冷媒が流れるときに、前記筐体ユニット内で動作するＡ／Ｖ機器から対流を通して熱が伝達されるように前記筐体ユニット内の気流が生成され得るように、前記冷媒流入口と前記冷媒排出口との間で前記少なくとも１つの構成要素を通るように冷媒を案内する手段を含む、Ａ／Ｖ冷却システム。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの構成要素は、
前記筐体ユニットの壁部、前記筐体ユニットの天井部、前記筐体ユニットの床部、前記筐体ユニットの棚部、および前記筐体ユニットの扉部のうちの少なくとも１つを含む、請求項３９に記載のＡ／Ｖ冷却システム。
【請求項４１】
前記筐体ユニットの外部に配置され、冷媒を冷却し、冷却された冷媒を冷媒経路内での使用のために前記冷媒流入口に供給し、再冷却のために前記冷媒排出口から使用された冷媒を受けるように構成された少なくとも１つの熱交換器をさらに備える、請求項３９に記載のＡ／Ｖ冷却システム。
【請求項４２】
前記Ａ／Ｖ冷却システムを操作するように構成された少なくとも１つの制御システムを
さらに備える、請求項３９に記載のＡ／Ｖ冷却システム。
【請求項４３】
前記制御システムは、前記Ａ／Ｖ冷却システムが、前記筐体ユニット内で動作している前記Ａ／Ｖ機器に対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するようにさらに構成される、請求項４２に記載のＡ／Ｖ冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
実施例は、一般的に電気機器の冷却のための装置および方法に関する。特定的には、実施例は、許容し難いノイズを生成することのない、視聴覚（audio-visual）機器の冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の考察
多くの電気機器と同様に、民生および専門家用の視聴覚（Ａ／Ｖ）機器（たとえば、ステレオ受信器、メディアプレーヤ／レコーダ、拡声（public address：ＰＡ）装置、ＤＶＤ、ＣＤ、ＤＡＴ（デジタル・オーディオ・テープ）、特殊効果エンコード／デコード、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換、フラッシュおよびハードディスク記憶機器、編集／マスタリング機器）は、熱、たとえばＡ／Ｖ機器の動作によって生成される熱によって、逆に悪影響を受け得る。このような逆効果は、より典型的な高性能（high-end）な民生および専門家用のＡ／Ｖ機器となる、高密度および高出力使用機器において特に関心事となる。複数のＡ／Ｖ機器のための典型的な格納構成は、複数のＡ／Ｖ機器が一緒に格納および動作される、棚構造またはラックタイプの筐体ユニットを含む。このような結合動作は、Ａ／Ｖ機器に付随する問題に関連した潜在的な熱を増加する。
【０００３】
このようなＡ／Ｖ機器によって生じる熱を緩和するために、１つのアプローチは、機器から周囲のラックやラック外の周囲の空間に十分な熱を放散させるための、Ａ／Ｖ機器内部のファンおよび／またはヒートシンクに頼ることである。しかしながら、このような方法は、最終的に熱を除去するために、ラックが設置された室内の壁を通した熱伝導に実質的に頼っている。構造物の壁は、空調および暖房負荷を最小化する目的のために、意図的に高い熱抵抗を有するようにしばしば設計されるので、冷却されるＡ／Ｖ機器から熱を伝導して取り去るための壁の能力は制限され得る。したがって、この方法は、低密度構成での、ある程度低出力のＡ／Ｖ機器（たとえば、最大数百Ｗ）については、うまく採用され得るが、大きな熱負荷（たとえば、数千Ｗ）および／または高密度構成への適合はうまくいかないかもしれない。この冷却方法が、そのような高出力および／または高密度のＡ／Ｖ機器について試みられるとき、その結果は、Ａ／Ｖ機器が配置された室内の周囲温度が、室内の壁を通る熱損失がＡ／Ｖ機器からの熱導入比（ratio of heat introduction）と一致する点まで徐々に増加し得る。この温度は、Ａ／Ｖ機器に対して、一時的な故障や恒久的なダメージを与え得るほど非常に高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この熱の問題に取り組むために、一部の人々によって、熱い空気を室内から取り除くために、冷たい空気をＡ／Ｖ機器が含まれる室内に導入するための構造物冷却システム、および構造物の他の場所に設けられた空気搬送ユニットや他の熱移動機器が用いられてきた。このような方法は、熱は、室内空気の移動によってＡ／Ｖ機器から持ち去られ、そして、冷水、冷媒または凝縮水などの、熱い空気を冷やす他の媒体によって、最終的に屋外に廃棄される。このような構造体冷却システムは、一般的には、従業員（personnel occupancy）、環境および照明から生成された熱負荷以上に適合するためには設計されない。したがって、構造物内で動作するＡ／Ｖ機器からの追加の熱負荷の配置は、構造体冷却システムの過負荷、保護動作として回路のトリップ（tripping offline）、および／または恒久的なダメージや故障を引き起こす原因になり得る。さらにＡ／Ｖ機器は１年のうちの全
ての季節において使用可能である期待がほぼ常にあるものの、構造体冷却システムは、しばしば、１年中動作されるようには設計されていない。さらに、高機能Ａ／Ｖ機器が動作可能な非常に高い音声ダイナミックレンジのために、他のＡ／Ｖ媒体自体の源からのどんなノイズも、機器のユーザによって好ましくない、そしてしばしば受け入れがたいものとしてみなされ、空気の強制移動に関するノイズも同様であり、したがって、そのような構造体冷却システムは、過度のかつ望ましくないノイズ源と判断され、それによってＡ／Ｖ機器が配置された室内において、冷却のための使用が禁じられ得る。
【０００５】
他の人々によって、ファンやコンプレッサのような、Ａ／Ｖ機器の近辺に配置され、冷水、空気、冷媒または凝縮水を手段として室外に熱を搬送する、Ａ／Ｖ機器からの熱を除去するための専用の機器を用いることによって、そのようなＡ／Ｖ機器の冷却が取り組まれてきた。冷却の観点におけるこのようなファンおよび／またはコンプレッサは、Ａ／Ｖ機器の近くでノイズを生成する。Ａ／Ｖ機器に対するこのようなシステムの接近のために、冷却システムによって生成された音は、Ａ／Ｖ機器のユーザによって受け入れがたいものと、しばしば判断され得る。
【０００６】
また、他の人々によって、Ａ／Ｖ機器が設置された室内に配置された排気ファンを用いることによってＡ／Ｖ機器の熱について取り組んできた。熱は、単なるファンおよびダクト配置を用いることによって、Ａ／Ｖ機器を格納している空間から取除かれ得る。しかしながら、この方法は、空気の動きによって引き起こされる、Ａ／Ｖ機器のユーザに受け入れられがたいノイズに悩まされる。また、空気が冷却されるために空間から引き出されるとき、その空気は、他の源からの空気によって置換される。システムは、その源が同じ構造物内、屋外または他のどこかの他の隣接する空間から来るように配置され得る。この方法の有する問題は、空気を置換する源がしばしば無条件であり、したがって、排気ファンの動作は、構造物冷却システムの重大な負荷の増大をもたらすことである。構造物冷却システムが存在しない、あるいは過負荷とされる場合には、Ａ／Ｖ機器室内は、望ましい温度および湿度の状態から非常にかけ離れた状態となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の要約
１つの側面は、Ａ／Ｖ機器を所望の状態に維持するための、視聴覚支持および冷却システムを含む。ある実施例においては、システムは、少なくとも１つのＡ／Ｖ機器ユニットを支持するように構成された筐体ユニットを備える。ある実施例においては,筐体ユニットは、冷媒流入口と、冷媒排出口と、筐体の構成を定めるように構成された複数の構成要素とを備え、複数の構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、冷媒流入口と冷媒排出口との間で、少なくとも１つの構成要素を通るように冷媒を案内するように構成された冷媒経路を含む。
【０００８】
ある実施例においては、少なくとも１つの構成要素は、筐体ユニットの壁部、筐体ユニットの天井部、筐体ユニットの床部、筐体ユニットの棚部、および筐体ユニットの扉部のうちの少なくとも１つを含む。ある実施例においては、複数の構成要素は、天井部および床部を含み、天井部は少なくとも１つの空気排出口を含み、床部は少なくとも１つの空気流入口を含む。ある実施例においては、筐体ユニット内のＡ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを支持するように構成された少なくとも１つの支持部をさらに備える。
【０００９】
ある実施例においては、複数の構成要素の少なくとも一部は、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが配置され得る収納部を形成するように配列される。ある実施例においては、冷媒経路は、冷媒が冷媒経路を通って流れるときに、筐体ユニット内の気流が、筐体ユニット内で動作するＡ／Ｖ機器から対流を通して熱が伝達されるように構成された冷媒案内要素を含む。ある実施例においては、気流は、筐体ユニットの床部の第１のベントと
、筐体ユニットの天井部の第２のベントとの間の空気の流れを含む。
【００１０】
ある実施例は、筐体ユニットの外部に配置され、冷媒を冷却し、冷却された冷媒を冷媒経路内での使用のために冷媒流入口に供給し、再冷却のために冷媒排出口から温められた冷媒を受けるように構成された少なくとも１つの熱交換器をさらに備える。ある実施例は、冷媒流入口を少なくとも１つの熱交換器に結合するように構成された供給路と、冷媒排出口を前記少なくとも１つの熱交換器に結合するように構成された帰還路とをさらに備える。ある実施例においては、供給路はおよび帰還路は、筐体ユニットと熱交換器との間に配置された少なくとも１つの絶縁材を横断する。ある実施例は、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに電力を供給するように構成された少なくとも１つの電力分配要素をさらに備える。ある実施例においては、電力分配要素は、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに供給された電力を測定するように構成される。
【００１１】
ある実施例は、Ａ／Ｖ冷却システムを操作するように構成された少なくとも１つの制御システムをさらに備える。ある実施例においては、制御システムは、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが動作中であることを示す少なくとも１つの第１の指示を受けるとともに、冷媒を供給するために熱交換器を操作するように構成される。ある実施例においては、少なくとも１つの指示は、筐体ユニット内の空気の温度の指示および筐体ユニット内の電力消費の指示のうちの少なくとも１つを含む。ある実施例においては、制御システムは、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットがもはや運転中でないことを示す少なくとも第２の指示を受けるとともに、冷媒の供給を停止するために熱交換器を操作するように構成される。ある実施例においては、制御システムは、Ａ／Ｖ冷却システムが、筐体ユニット内で動作しているＡ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するようにさらに構成される。
【００１２】
ある実施例においては、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するために、制御システムは、最大安全空気温度の指示を受け、Ａ／Ｖ機器の動作電力の指示を受け、動作電力に基づいて筐体ユニット内の予測空気温度を決定し、予測空気温度を最大安全空気温度と比較するように構成される。ある実施例においては、制御システムは、予測空気温度が最大安全温度を超過するときに、警報を発すること、動作電力を減少させること、およびＡ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを遮断することのうちの少なくとも１つを行なうように構成される。ある実施例においては、動作電力に基づいて筐体ユニット内の予測空気温度を決定するために、制御システムは、漏洩、対流および放射の少なくとも１つによる熱伝達を考慮するように構成される。
【００１３】
ある実施例は、Ａ／Ｖ冷却システムの少なくとも１つの状態を測定するように構成される少なくとも１つのセンサをさらに備える。ある実施例においては、少なくとも１つの状態は、温度、湿度、圧力および電力消費のうちの少なくとも１つを含む。ある実施例においては、冷媒経路は、少なくとも１つの構成要素の平面と、少なくとも１つの構成要素を通る開口部との間に配置された少なくとも１つの配管を含む。
【００１４】
他の側面は、Ａ／Ｖ機器を冷却する方法を含む。ある実施例においては、方法は、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを支持するように構成されたＡ／Ｖ筐体ユニットの流入口へ、冷媒の流れを供給するための熱交換器を制御するステップと、流入口からＡ／Ｖ筐体ユニットの少なくとも１つの構成要素の冷媒経路を通ってＡ／Ｖ筐体ユニットの排出口へ冷媒の流れを案内するステップと、排出口から熱交換器へ冷媒の流れを戻すステップとを備える。
【００１５】
ある実施例は、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが動作中であることを示す指示
を受けるステップをさらに備え、Ａ／Ｖ筐体ユニットの流入口へ冷媒の流れを供給するための熱交換器を制御するステップは、受け取った指示に応じて、Ａ／Ｖ筐体ユニットの流入口へ冷媒の流れを供給するように熱交換器を制御するステップを含む。ある実施例においては、指示は、筐体ユニット内の空気の温度、およびＡ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットによる電力消費のうちの少なくとも１つを含む。ある実施例は、温度および電力消費のうちの少なくとも１つを測定するステップをさらに備える。ある実施例においては、少なくとも１つの構成要素は、筐体ユニットの壁部、筐体ユニットの天井部、筐体ユニットの床部、筐体ユニットの棚部、および筐体ユニットの扉部のうちの少なくとも１つを含む。
【００１６】
ある実施例は、筐体ユニットの下部ベントと、筐体ユニットの上部ベントとの間で少なくとも１つの気流を生成するステップを備える。ある実施例においては、流入口から冷媒経路を通って冷媒の流れを案内するステップは、筐体ユニット内の空気を、冷媒と空気との間の熱伝達によって冷却する。ある実施例は、筐体ユニットが、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットに対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するステップをさらに備える。ある実施例においては、筐体ユニットが、十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するステップは、最大安全空気温度の指示を受けるステップと、Ａ／Ｖ機器の動作電力の指示を受けるステップと、動作電力に基づいて、筐体ユニット内の予測空気温度を決定するステップと、予測空気温度を最大安全空気温度と比較するステップとを含む。
【００１７】
ある実施例は、予測空気温度が最大安全温度を超過するときに、警報を発するステップ、動作電力を減少させるステップ、およびＡ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットを遮断するステップのうちの少なくとも１つを行なうステップをさらに備える。ある実施例においては、動作電力に基づいて筐体ユニット内の予測空気温度を決定するステップは、漏洩、対流および放射のうちの少なくとも１つによる熱伝達を考慮するステップを含む。ある実施例は、筐体ユニットに関する少なくとも１つの状態を測定するステップをさらに備える。ある実施例においては、少なくとも１つの状態は、温度、湿度、圧力および電力入力の少なくとも１つを含む。ある実施例は、Ａ／Ｖ機器の少なくとも１つのユニットが動作していないことを示す少なくとも１つの指示を受けるステップと、少なくとも１つの指示の受信に応じて冷媒の流れの供給を停止するように熱交換器を制御するステップとをさらに備える。ある実施例においては、少なくとも１つの指示は、筐体ユニット内の空気の温度の指示および前記Ａ／Ｖ機器の電力消費の指示のうちの少なくとも１つを含む。
【００１８】
さらに他の側面は、Ａ／Ｖ冷却システムを含む。システムは、冷媒流入口と、冷媒排出口と、筐体ユニットの配置を定めるように構成された複数の構成要素とを備え、複数の構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、冷媒が流れるときに、筐体ユニット内で動作するＡ／Ｖ機器から対流を通して熱が伝達されるように筐体ユニット内の気流が生成され、冷媒流入口と冷媒排出口との間で少なくとも１つの構成要素を通るように冷媒を案内する手段を含む。
【００１９】
ある実施例においては、少なくとも１つの構成要素は、筐体ユニットの壁部、筐体ユニットの天井部、筐体ユニットの床部、筐体ユニットの棚部、および筐体ユニットの扉部のうちの少なくとも１つを含む。ある実施例は、筐体ユニットの外部に配置され、冷媒を冷却し、冷却された冷媒を冷媒経路内での使用のために冷媒流入口に供給し、再冷却のために冷媒排出口から使用された冷媒を受けるように構成された少なくとも１つの熱交換器をさらに備える。ある実施例は、Ａ／Ｖ冷却システムを操作するように構成された少なくとも１つの制御システムをさらに備える。ある実施例においては、制御システムは、Ａ／Ｖ冷却システムが、筐体ユニット内で動作しているＡ／Ｖ機器に対して十分な冷却を提供するように構成されているかどうかを決定するようにさらに構成される。
【００２０】
本発明は、以下の図面、詳細な説明および特許請求の範囲の参照の後に、より完全に理解されるであろう。
【００２１】
図面の簡単な説明
添付の図面は、縮尺通りに描かれることが意図されていない。図面においては、様々な図に示された同一またはほぼ同一の各要素は、同様の番号によって表わされる。明確とする目的のために、全ての図面において、全ての要素に番号が付されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】１つの実施例による冷却システムの外観図である。
【図２】１つの実施例によるＡ／Ｖ筐体ユニットの外観図である。
【図３】１つの実施例によるＡ／Ｖ筐体ユニットの構成要素の一部の断面図である。
【図４】１つの実施例により実行され得るプロセスの一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
詳細な説明
実施例は、その用途において、以下の説明に記載されまたは図面に示された、構成の詳細および要素の配置に限定されるものではない。実施例は、様々な方法で実現され、または実行されることが可能である。また、ここで使用される語句および用語は、説明の目的のためであって限定とみなされるべきではない。「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」、「伴う」およびここでのそれに関する変形の使用は、追加の事項と同様にそれ以降に挙げられた事項およびその均等物を網羅することが意味される。
【００２４】
１つの側面においては、Ａ／Ｖ冷却システムは、民生および専門家用Ａ／Ｖ機器のための、静粛かつ効果的な冷却を提供するように配置され得ることが理解される。ある実施例においては、Ａ／Ｖ冷却システムは、Ａ／Ｖ機器を冷却するためにＡ／Ｖ筐体ユニット構成要素を通る冷媒の流れで補完された、Ａ／Ｖ筐体ユニット内の自然対流を使用する。自然対流は、強制対流と比較して、気流を作り出すためのファンを必要としないが、気流を生成するために、温度差のような自然対流機構に依存してしまう。自然対流は、一部では、空気によって、Ａ／Ｖ筐体ユニットの構成要素を通って流れる冷媒およびＡ／Ｖ筐体ユニット内の空気に含まれる冷媒熱の交換を容易にし得る。対流および他の熱伝達方法によって引き起こされる熱低減は、Ａ／Ｖ機器が用いられる空間から実質的にノイズレスの熱の除去をもたらすことができ、それによって、空間内にかなりの量の望ましくない音を導入することなく、確実にＡ／Ｖ機器を冷却することができる。
【００２５】
図１は、ある実施例によるＡ／Ｖ冷却システムの一例を示す図である。Ａ／Ｖ冷却システム１００は、１つまたはより多い数のＡ／Ｖ機器が格納され得るＡ／Ｖ筐体ユニット１０１と、Ａ／Ｖ筐体ユニット１０１に供給する冷媒を冷却し得る熱交換器１０３と、Ａ／Ｖ筐体ユニット１０１および熱交換器１０３との間で冷媒を運び得る供給路１０５および帰還路１０７とを含む。実施例においては、冷媒はＲ１３４ａのような周知の冷媒を含み得る。冷媒は、特定の実行例のための望ましい熱特性を提供するどのような流体（すなわち、液体および／または気体）をも含み得ることが理解されるべきである。
【００２６】
動作中においては、熱交換器１０３は、供給路１０５を通して筐体ユニット１０１へ、冷却された冷媒の流れを供給し得る。筐体ユニット１０１は、以下により詳細に説明するように、その中に格納されたＡ／Ｖ機器を冷却するために、冷却された冷媒の流れを用い得る。筐体ユニット１０１は、使用済みの冷媒を再冷却するために、帰還路１０７を通って熱交換器１０７へ戻し得る。そして、熱交換器１０３は、使用済みの冷媒を再冷却し、
再び筐体ユニット１０１へ供給し得る。
【００２７】
熱交換器１０３は、温められた気体状の冷媒の流れを受け、温められた冷媒を冷却そして凝縮し、冷却された液体の冷媒の流れを供給するように構成されたどのような熱交換器をも含み得る。このような熱交換器は、この技術分野においてよく知られている。実施の一例においては、熱交換器１０３は、冷媒をコイル配列１１１に通すように構成されたポンプまたはコンプレッサ１０９を含み得る。さらに、熱交換器ユニット１０３は、コイル配列１１１に渡って気流を生成するように構成されたファン１１３を含み得る。コイル配列１１１上の気流は、冷媒がコイル配列を出て、熱交換器１０３によって供給されるときに、Ａ／Ｖ機器を冷却するために筐体ユニット１０１による使用のために十分な温度および状態になるように、コイル配列１１１を通して供給される冷媒を冷却しかつ凝縮し得る。
【００２８】
ある実行例においては、熱交換器１０３は、圧力センサ１１５を含み得る。圧力センサは、熱交換器１０３内の冷媒の温度を測定し得る。圧力センサ１１５は、このように測定された圧力を、ファン１１３、および／または、以下により詳細に説明する冷却システムのコントローラに通信する。そして、ファン１１３は、圧力が所望のレベルに達するように、ファン自らを調整するか、またはコントローラによって調整される。
【００２９】
ファン１１３、および／または、ポンプあるいはコンプレッサ１０９は、圧力センサ１１５によって測定しながら、熱交換器１０３内の冷媒を所望の圧力に維持するように制御され得る。圧力は、用いられる冷媒のタイプに基づいて選択され得る。Ｒ１３４ａのような相変化冷媒が用いられるある実行例においては、圧力は、冷媒が熱交換器１０３を通って流れるにつれて空気によって冷却されるときに、冷媒が液相に変化するような圧力とされ得る。コントローラは、以下でより詳細に議論されるが、このような望ましい圧力を決定するとともに、それに従って動作するように熱交換器１０３を制御する。Ｒ１３４ａが用いられるある実行例においては、圧力は、（たとえば、−２０〜１３０°Ｆの間の屋外設定では）およそ２００ｐｓｉｇである。
【００３０】
ある実施例においては、熱交換器１０３は、筐体ユニット１０１から離れて配置され得る。図示されるように、熱交換器１０３は、温度および／またはノイズ絶縁材１１７によって、筐体ユニット１０１から分離され得る。温度および／またはノイズ絶縁材１１７は、Ａ／Ｖ筐体ユニット１０１内のＡ／Ｖ機器を、熱交換器１０３によって生成される音、および熱交換器１０３によって冷媒から取り除かれる熱から絶縁し得る。ある実行例においては、温度および／またはノイズ絶縁材１１７は、構造物の壁を含み得る。たとえば、筐体ユニット１０１は構造物の室内に配置され、熱交換器１０３は構造物の外側または構造物の筐体ユニット１０１から離れた室内に配置され得る。
【００３１】
供給路１０５および帰還路１０７は、熱交換器１０３および筐体ユニット１０１との間で冷媒の搬送が可能などのような所望の要素をも含み得る。たとえば、ある実施例においては、供給路１０５および帰還路１０７の各々は、絶縁材１１７を横断するように配置された配管を含み得る。ある実行例においては、配管は銅製配管を含み得る。ある実施例においては、供給路および帰還路の各々の少なくとも一方端は、取付要素を含み、各々は１１９で示される。取付要素１１９は、容易に筐体ユニット１０１に結合できるように構成され得る。取付要素は、本技術分野で周知の、着脱可能などのような望ましい取付具を含み得る。
【００３２】
筐体ユニット１０１のより詳細な外観図が図２に示される。筐体ユニット１０１は、今日タイ１０１の配置を定め、かつ以下でより詳細に議論される、側壁部２０１、天井部２０３、床部２０５、１つまたはより多くの扉部２０７、および／または、１つまたはより
多くの棚部２０９のような複数の構成要素を含み得る。
【００３３】
筐体ユニット１０１は、供給口２１１および帰還口２１３を含み得る。供給口および帰還口は、各々、供給口２１１および帰還口２１３を供給路１０５および帰還路１０７にそれぞれ脱着可能に結合するように構成された取付要素（たとえば、対応する取付要素１１９）を含み得る。このような結合は、冷媒を供給路１０５から筐体ユニット１０１に流入させるとともに、筐体ユニット１０１から帰還路１０７へ流入させる。
【００３４】
筐体ユニット１０１は、冷媒が筐体ユニット１０１内の空気を冷却しながら供給口２１１から帰還口２１３へ流れるような、１つまたはより多くの構成要素によって定められる冷媒経路２１５を含み得る。１つまたはより多くの数のＡ／Ｖ機器２１７は、動作中に、Ａ／Ｖ機器によって生成される熱が冷媒経路２１５に沿った冷媒の流れによって、一部分、筐体ユニット１０１から取り除かれるように筐体ユニット１０１の内部に収納され得る。冷媒経路および構成要素については、以下に詳細に説明される。
【００３５】
ある実施例においては、筐体ユニット１０１は、概して２１９で示される、複数の取付点を含み得る。取付点２１９は、たとえば、図２に示されるように、対向する平行な壁部２０１の１つまたはより多くの表面に沿った、締結材（ファスナー）、ネジ、またはタブホールを含む。ある実行例においては、このような取付点２１９は、前部扉（たとえば、図２に示される２０７）および後部扉（図示せず）を通してアクセス可能なように、筐体ユニット１０１の前部および後部の両方に配置され得る。このような取付点２１９は、Ａ／Ｖ機器２１７が、それを通してファスナー、ネジ、またはタブホールがＡ／Ｖ機器２１７を筐体ユニット１０１へ取付ける、対応するファスナー、ネジ、またはタブホールを含む前部および／または後部のフェースプレートのような取付点に適合するように構成される場合に、Ａ／Ｖ機器２１７の取付けを可能とし得る。
【００３６】
取付点２１９は、追加的にまたは選択的に、１つまたはより多くの棚部２０９の取付けを可能とする。このような棚部２０９は、Ａ／Ｖ機器２１７の説明例と同様に、ファスナーまたはネジ穴のような取付点２１９に適合し、かつＡ／Ｖ機器２１７を収納する位置に棚部が取り付け可能とするフェースプレートまたは他の取付部を含み得る。
【００３７】
ある実行例においては、タブは、取付システムをベースとしたタブと穴とを用いた取付に関して、棚部２０９、および／または、Ａ／Ｖ機器２１７に結合され得る。ある実行例においては、１つまたはより多くの構成要素の内面の取付点、または他の様々な所望の取付機構のような、追加的なまたは選択的な取付機構が用いられ得る。
【００３８】
筐体ユニット１０１のある実施例は、１つまたはより多くのベント２２１，２２３を含み得る。図２に示されるように、吸気ベント２２１は、筐体ユニット１０１の床部２０５に配置され得る。吸気ベント２２１は、筐体ユニット１０１の下部から空気が筐体ユニット１０１の内部へ入ることを可能とし得る。一般的に、冷たい空気は温かい空気よりも密度が濃いので、筐体ユニット１０１下部の空気は、一般的に、筐体ユニット１０１の他の場所の空気よりも冷たい。そのような気流を容易にするために、筐体ユニット１０１は、筐体ユニット１０１が配置される室内の地面の位置より床部２０５を高くするための、１つまたはより多くの支持要素２２５を含み得る。支持要素２２５は、車輪、脚、キャスター、および／または他のどのような所望のタイプの支持要素をも含み得る。図２にさらに示されるように、排気ベント２２３が、筐体ユニット１０１の天井部２０３に配置され得る。排気ベント２２３は、筐体ユニット１０１内からの空気を、筐体ユニット１０１より逃がすことを可能にし得る。温かい空気は一般的に冷たい空気よりも密度が薄いので、筐体ユニット内部の最も温かい空気は、筐体ユニット１０１の最上部まで上がり、排気ベント２２３から逃げ得る。ベント２２１，２２３の位置および寸法は例として与えられるに
過ぎず、他の実施例では他の位置，数および寸法のベントが含まれたり、あるいはベントが全く含まれなかったりすることが理解されるべきである。
【００３９】
筐体ユニット１０１のある実施例は、１つまたはより多くの電力分配要素２２７を含み得る。電力分配要素２２７は、筐体ユニット１０１内のＡ／Ｖ機器２１７に電力を供給するように構成され得る。電力分配要素２２７は、たとえば、ロード・アイランド州、ウェスト・キングストンのアメリカン・パワー・コンバージョン社（American Power Conversion, Corp., West Kingston, RI）から利用可能なＳ型の汎用電源が含まれ得る。電力分配要素２２７は、この技術分野で周知であり、筐体ユニット内のＡ／Ｖ機器２１７によって消費される電力の量をモニタするように構成された消費電力センサ（図示せず）を含み得る。このような情報は、冷却システムと関連するコントローラを通信され、以下により詳細に説明される。
【００４０】
ある実施例においては、筐体ユニットは、配線要素（図示せず）を含み得る。このような配線要素は、たとえば、配線がそこを通って配置される、筐体ユニットの後部の開口部を含み得る。配線は、たとえば、筐体ユニット内のＡ／Ｖ機器を、スピーカーやディスプレイなどの筐体ユニット外部のＡ／Ｖ機器に接続するケーブルを含み得る。
【００４１】
上述のように、筐体ユニットは、壁部２０１，天井部２０３、床部２０５、扉部２０７、および／または棚部２０９のような、複数の構成要素を含み得る。構成要素は、筐体ユニット１０１の配置を決定し得る。図２に示されるように、１つの実施例においては、このような配置は、その中にＡ／Ｖ機器が設置される収納部を含み得る。筐体ユニット１０１は、２つの側壁部２０１、天井部２０３、床部２０５、前部扉２０７および後部扉（図示せず）を含み得る。ある実施例は、１つの扉のみを含むが、前部および後部扉含むことは、典型的なＡ／Ｖ機器のように、前面から操作可能であり、かつ背面部からの配線や他のセットアップが要求される機器に対しては望ましい。配置は、また、Ａ／Ｖ機器２１７を収納するためカスタム配置が可能なように移動可能とされたり、あるいは既定（デフォルト）配置に恒久的に位置決めされる、１つまたはより多くの棚部２０９を含み得る。ある実行例においては、構成要素は、アルミニウムのような、放射によって熱の搬送を増加するために相対的に高い放熱放射率を有する、１つまたはより多くの金属により作られ、以下に説明される。
【００４２】
ある実施例においては、筐体ユニット１０１の大きさは、Ａ／Ｖ機器が筐体ユニット１０１内にフィットするように選択され得る。ケーブルおよび／または他の付属物もまた筐体ユニット１０１内にフィットするように、大きさは、Ａ／Ｖ機器２１７より幅が広く、および／または、長さがより長いものとされ得る。ある実行例においては、筐体ユニット１０１は、筐体ユニット１０１内の棚部２０９および／またはＡ／Ｖ機器、ケーブルおよび付属物が、筐体ユニット１０１の垂直軸方向の全てを満たさず、それによって、下部ベント２２１から上部ベント２２３へ筐体ユニット１０１を通って空気が動く空間を残すように十分に大きくされる。
【００４３】
上述のように、構成要素の少なくとも１つは、冷媒経路２１５を含み得る。冷媒経路２１５は、供給口２１１（すなわち吸気口）から帰還口２１５（すなわち排気口）へ冷媒が通って流れる、流体案内要素を含み得る。流体案内要素は、たとえば、構成要素内に配置された配管（たとえば銅配管）を含み得る。図２では、２つの側壁部２０１、天井部２０３および棚部２０９が、冷媒経路２１５を定める。熱交換器１０３から供給口２１１へ供給された冷媒は、上述のように、筐体ユニット１０１内の空気と熱を交換しながら冷媒経路２１５に沿って帰還口２１３へ流れ、それによって、以下により詳細に説明されるように、筐体ユニット１０１内で動作するＡ／Ｖ機器２１７を冷却する。そして、冷媒は、再冷却のために、熱交換器１０３と筐体ユニット１０１との間で閉ループを形成する帰還口
２１３を通って熱交換器１０３へ返流され得る。
【００４４】
図３は、筐体ユニット１０１の構成要素３００の一部の断面図を示す。図示されるように、構成要素３００は、第１の要素３０１、第２の要素３０３、および流体案内要素３０５を含み得る。ある実施例においては、第１の要素３０１は、棚部の最上部要素、または壁部、天井部、床部あるいは扉部の内側の要素である。ある実施例においては、第２の要素３０３は、棚部の最下部要素、または壁部、天井部、床部あるいは扉部の外側の要素を含み得る。
【００４５】
ある実行例においては、第１の要素３０１および第２の要素３０３の各々は、その間に流体案内要素３０５が配置され得る空間が形成される、金属または他の板を含み得る。このような実行例においては、流体案内要素３０５は、第１の要素３０１と第２の要素３０３との間に配置された、１つまたはより多くの配管を含み得る。このような配管は、接着剤、ブラケット、および／または他の機構を用いて、１つまたはより多くの要素に貼付される。他の実行例においては、第１の要素３０１および第２の要素３０３は、単一の金属または他の材質の板の対向する表面を含み得る。このような実行例においては、流体案内要素は、構成要素３００を通る溝または他の穴を含み得る。たとえば、流体案内要素３０５は、金属板または他の材料の板に型打ちされた、あるいは切り込みを入れた溝を含み得る。
【００４６】
再び図２を参照して、冷媒経路２１５は、冷媒が供給口２１１から排出口２１５へ筐体ユニット１０１の１つまたはより多くの構成要素を通って流れるもののような、どのような配置にも構成され得る。１つの実行例においては、冷媒経路２１５は、筐体ユニット１０１の前部から後部へ向かうジグザグのパターンを含み得る。冷媒経路は、図２に示されるように、冷媒が一方の壁部を上がり、天井部２０３に沿って流れ、そして他方の壁部を下りてくるように流れるように配置され得る。冷媒経路２１５は、冷媒が、第２の壁部を上がり、天井部１０３を横断し、第１の壁部を下りて帰還口２１３へ移動する冷媒経路２１５の帰還部分によって帰還口２１３に向かって流れるように配置され得る。他の実行例においては、帰還口２１３はおよび供給口２１１は、このような帰還部分が用いられないように、筐体ユニット１０１の異なる側に配置され得る。
【００４７】
ある実施例においては、冷媒経路２１５は、複数の補助経路を含み得る。各補助経路は、冷媒の流れの一部を、供給口２１１から帰還口２１３までの間の少なくとも一部の途中経路に案内する。たとえば、図２の実施例においては、冷媒経路２１５は、２つの補助経路を含み、１つ目は上述のように筐体ユニット１０１の壁部２０１および天井部２０３に沿ったものであり、２つ目は棚部２０９に沿ったものである。
【００４８】
このような補助経路を容易とするために、棚部２０９は、筐体ユニット１０１の１つまたはより多くの壁部２０１に、冷媒経路２１５にアクセス可能な１つまたはより多くの経路タップ（path tap）を用いて接続され得る。棚部２０９が恒久的に配置されるある実施例においては、このようなタップは、棚部２０９の補助経路と冷媒経路２１５の残部との間で恒久的な接続を生成し得る。タップは、たとえば、冷媒経路２１５の残部に接続するように構成された、銅配管やゴム配管のような配管を含み得る。カスタム配置を作り出すために、棚部２０９が１つの位置から他の位置へ移動可能なある実施例においては、タップは、棚部２０９の補助経路と冷媒経路２１５の残部との間で一時的な接続を生成し得る。このようなタップは、棚部の補助経路が、筐体ユニット１０１内の所望の位置（たとえば、取付点２１９に対応する位置）において、冷媒経路２１５の残部と接続可能とされ得る。
【００４９】
ある実施例においては、筐体ユニット１０１は、実質的に棚部２０９と同等な、複数の
棚を含み得る。各棚は、冷媒がＡ／Ｖ機器２１７の動作中に流れ、かつそれぞれの冷媒タップによって筐体ユニット１０１と結合される冷媒補助経路を含み得る。ある実行例においては、いくつかのＡ／Ｖ機器からの熱放散を改善するために、１つまたはより多くの棚によっていくつかのＡ／Ｖ機器が分離されるように、棚が配置され得る。ある実行例においては、特に高い熱を生成するＡ／Ｖ機器に対しては、このような棚の１つが高熱Ａ／Ｖ機器の下部に配置されるとともに、このような棚の１つが高熱Ａ／Ｖ機器の上部に配置され、両方の棚によって高温Ａ／Ｖ機器から熱を放散できるようにし得る。
【００５０】
ある実施例においては、膨張弁２２９または他の流量調節器が、冷媒経路２１５に沿って配置される。膨張弁２２９は、一般的に、供給口２１１またはその付近において、熱交換器１０３から供給される高圧の冷媒を、冷媒経路２１５および熱交換器１０３に戻す帰還路１０７の大部分の低圧の冷媒と分離する。
【００５１】
膨張弁２２９は、Ａ／Ｖ機器２１７の動作中に冷媒の圧力が沸騰し得るレベルになるように、冷媒経路２１５内の冷媒の圧力を制御するように構成される。たとえば、Ｒ１３４ａについては、筐体内の温度が、その圧力におけるＲ１３４ａの沸点に対応する、およそ９０°Ｆと１２０°Ｆとの間の場合に、冷媒はおよそ１８０ｐｓｉｇの圧力より低く維持され得る。このことによって、冷媒が沸騰させることができ、それによって、冷媒の質量流量と冷媒の蒸発の比熱との積に比例する比率で熱を吸収する。この圧力、温度および冷媒は制限のない例に過ぎないことが理解されるべきである。ある実行例においては、筐体ユニット内の温度は１つまたはより多くのセンサによって測定され、膨張弁２２９はそれに従って（たとえば、１つまたはより多くのコントローラによって）、冷媒が沸騰し得るレベルに冷媒経路２１５の圧力がなるように調整され得る。このような圧力値は、冷媒のタイプおよび温度に基づいた既知の値であり、コントローラによって、参照表（ルックアップ・テーブル）または他の記憶された値から得られ、または他の方法で定められ、以下により詳細に説明される。
【００５２】
ある実施例においては、筐体ユニット１０１は、圧力センサ２３１を含み得る。圧力センサは、冷媒経路２１５内の冷媒の圧力を測定し得る。このような測定は、たとえば、膨張弁２２９が適切な冷媒の圧力を供給しているかどうかを決定するために、およびそれに従って圧力を増加または減少するように膨張弁２２９を調整するために用いられる。
【００５３】
再び図１を参照して、冷却システム１００は、動作中に冷媒経路２１５を通って冷媒が流れることを容易にするために、１つまたはより多くの要素を制御するように構成された制御システム１２１を含み得る。制御システムは、コントローラ１２３と、筐体ユニットを（たとえば、絶縁物１１７を通して）熱交換器に結合する制御ネットワーク１２５とを含み得る。制御ネットワーク１２５は、図１に示されるような配線ネットワーク、および／またはＷｉＦｉネットワークのような無線ネットワークを含み得る。１つの実施例においては、コントローラ１２３は、ニューヨーク州ニューヨークのフィリップス・エレクトロニック・コーポレーション・ノースアメリカ（Philips Electronic Corporation North
America, New York, NY）から市販されているフィリップスＸＡＧ４９マイクロプロセッサを含み得る。Ａ／Ｖ機器は、間欠的な使用および負荷レベルの変動を伴うので、制御システム１２１は、Ａ／Ｖ機器の動作に対応して冷却システム１００の動作を制限し、かつ、たとえば、冷媒経路２１５および／または熱交換記１０３内の圧力を制御することによって、充分な冷却を提供するように冷却システムを動作させることによって、エネルギを節約し得る。
【００５４】
制御システムは、さらに、キーボードやスライダなどのような、または室内に提供されるマスタコントローラを通した、１つまたはより多くの入力機器（図示せず）を含み得る。このような入力機器を通して、ユーザは１つまたはそれより多くの冷却パラメータを入
力し得る。このような冷却パラメータは、たとえば、冷却設定点を含み、その設定点より上では、冷却システム１００が筐体ユニットを冷却するために動作するように構成され、その設定点より下では、冷却システム１００は、冷却システム１００が筐体ユニット１０１を冷却するために動作されないように構成される。他のこのような冷却パラメータは、最大温度を含み、この最大温度は、それより上の温度では、Ａ／Ｖ機器が逆に熱によって悪影響をおよぼされ得る温度を示し得る。ある実行例においては、ユーザがこのような値を入力しない場合には、デフォルト値が用いられ得る。ある実行例においては、このような最大温度は、１０９°Ｆを含み、このような冷却設定点は８０°Ｆを含み得る。
【００５５】
ある実施例においては、冷却システムの制御を容易にするために、上述のように、１つまたはより多くのセンサが、冷却システムの内部および周囲に配置され得る。たとえば、圧力センサ１１５，２３１は冷媒圧力を測定するために配置され得る。温度センサ（図示しない）は、筐体ユニット１０１内の空気の温度を測定するために、筐体ユニット１０１内に配置され得る。ある実行例においては、温度センサは、筐体ユニット１０１の外部、筐体ユニットの構成要素の内部、Ａ／Ｖ機器の中、および／または他の所望の位置に配置され得る。このようなセンサは、測定した状態を制御システム１２１（たとえば、制御ネットワーク１２５を渡るコントローラ１２３）へ通知する。
【００５６】
ある実施例においては、第２の圧力センサ２３１は、さらに供給ライン１０７内の吸込圧を監視し得る。この情報は、コントローラへ伝達され、過負荷状態の事象においてポンプまたはコンプレッサ１０９を保護するために、（たとえば、膨張弁２３１または他の調節器によって、筐体ユニット１０１を通って取り出す冷媒の量を制御する）冷却システム１００のパラメータを変化させるために用いられる。このような圧力センサの使用は、この分野において周知であり、典型的な家庭の冷却システムで用いられるもののような、さまざまな熱交換器で用いられる。
【００５７】
図４は、ある実施例によって（たとえば冷却システム１００によって）実行され得るプロセスの一例を示す。プロセス４００は例として与えられているに過ぎず、他の実施例において、選択的なおよび／または追加的な部分を有する他のプロセスが実行され得ることが理解されるべきである。プロセス４００は、ブロック４０１で開始され得る。
【００５８】
ブロック４０３で示されるように、プロセス４００は、Ａ／Ｖ機器が動作中であることを示す指示を受け取るステップを含み得る。この指示は、筐体ユニット１０１内部の空気の温度を測定する温度センサのような１つまたはより多くのセンサからの入力、Ａ／Ｖ機器からの入力、ユーザからの入力、電力分配要素２２７からの入力、および／または他のどのような源からの他の所望のタイプの指示を含み得る。ある実行例においては、指示は、筐体ユニット１０１内部の温度が設定点に到達した、または設定点に近づいていることを示す指示、あるいは電力が電力分配要素２２７から引き出されていることを示す指示を含み得る。
【００５９】
ブロック４０５に示されるように、プロセス４００は、冷却された冷媒の流れを筐体ユニット１０１へ供給するために熱交換器１０３を制御するステップを含み得る。熱交換器１０３を制御するステップは、流量調節器１０９を動作させるために、制御信号を（たとえば、制御ネットワーク１２５をわたるコントローラ１２３から）熱交換器１０３へ伝達するステップを含み得る。１つまたはより多くの入力機器、および１つまたはより多くのセンサからの入力に基づいて、上述のように、制御システム１２１は、Ａ／Ｖ機器の所望の冷却を提供するために、冷却システム１００の制御を調整し得る。たとえば、制御システム１２１は冷媒経路２１５内部の冷媒の圧力が、１つまたはより多くの温度センサによって測定された温度に近い温度において冷媒が沸騰するように充分低くなるように、筐体ユニット１０１の膨張弁２２９を調整し得る。制御システム１２１は、１つまたはより多
くのセンサによって測定された温度に基づいて、膨張弁の位置を示す１つまたはより多くのルックアップテーブルまたは他の記憶された値を参照して、そのような調整を決定し得る。このような記憶された値は、冷却システムの設置に先立って決定され、たとえば、１つまたはより多くの機械で読み込み可能な媒体に記憶され得る。ある実行例においては、さらに制御システム１２１は、たとえば、上述のように流量調節器１０９を調整することによって、冷媒が熱交換器１０３において冷却されるための所望のトータル圧力に対応するレベルで動作するように熱交換器１０３を調整し得る。
【００６０】
ブロック４０７に示されるように、プロセス４００は、冷却された冷媒の流れが冷媒経路２１５を通るように案内するステップを含み得る。熱交換器１０３が冷却された冷媒を供給口２１１へ供給し、かつ膨張弁２２９が冷媒経路２１５内の一部を冷媒経路２１５内の所望の圧力に維持させた後、上述のように、筐体ユニット１０１内部の空気を冷却するために、冷媒は冷媒経路２１５を通るように案内される。一旦冷媒によって空気が冷却されると、冷媒は熱交換器１０３によって再冷却されるために、帰還口２１３を通って戻される。
【００６１】
動作中は、Ａ／Ｖ機器２１７は、筐体ユニット１０１内部の空気を熱する。熱せられた空気は、自然対流の空気の流れを作り出し、それによって、熱い空気は筐体ユニット１０１の最上部に向けて移動し、そして排気ベント２２３を通って漏れ出し、冷たい空気が排気された空気と置換するために、吸気ベント２２１を通って引き込まれ得る。さらに、温められた空気は、筐体ユニット１０１内部の空気から伝導を通して熱を除去する冷媒経路２１５の部分を形成する構成要素の内部要素を通って熱を搬送し得る。このような方法で冷却された空気は、ラックの下部に向かって流れることによってラック内の対流による空気の流れに寄与し、最も熱い空気を排気ベント２２３を通して逃がす。
【００６２】
ブロック４０９に示されるように、プロセス４００は、Ａ／Ｖ機器の冷却が充分であるかどうかを決定するステップと、冷却が充分でなさそうであると決定された場合に適切な予防動作を行なうステップとを含み得る。筐体ユニット１０１が、筐体ユニット１０１内で動作するＡ／Ｖ機器を充分に冷却するように構成されているかどうかを決定するために、制御システム１２１は、現在の動作電力において、予想される内部空気温度を演算し得る。このような演算は、たとえば、筐体ユニットが、動作電力におけるＡ／Ｖ機器の動作によって生成される熱と同じ大きさの熱を放散することができるかどうかを決定するために有効である。ある実行例においては、Ａ／Ｖ機器によって消費される電力によって生成される熱は、筐体ユニット１０１の電力分配要素２２７または他の機器によって測定され、制御システム１２１へ通信され得る。
【００６３】
ある実行例においては、制御システム１２１（たとえば、コントローラ１２３）は、漏洩、対流および放射を含む３つの方法の各々による熱伝達を考慮し得る。漏洩は（たとえば、ベント２２３，２２１を通って）筐体ユニットに流れ込み、そして流れ出る空気からの熱伝達を含み、対流はラック内の温かい空気と冷媒経路を通る冷媒の流れによって冷却された冷たい構成要素との間での熱伝達を含み、そして放射は筐体および／またはヒートシンクのようなＡ／Ｖ機器の表面から筐体ユニット１０１の構成要素の内側表面への熱放射による熱伝達を含み得る。
【００６４】
対流に関しては、Ａ／Ｖ機器製造者によるこのような機器におけるノイズ低減の重要性の認識の結果として、Ａ／Ｖ機器はファンを含んでいないので、ラック内部の気流は、大いにまたは完全に対流作用に起因し得る。Ａ／Ｖ機器の筐体および／またはヒートシンクを通過して流れる空気は、熱を吸収し、かつ周囲の冷たい空気と比較して浮かびやすくなり、同様に、冷却された筐体ユニット１０１の構成要素の内部要素に沿って通過して流れる空気は、要素および冷媒経路２１５に熱を捨てさり、それによって、周囲の空気よりも
密度が大きくなり、かつ筐体ユニット１０１の下部へ向かって沈降する。これらの対流の流れは、Ａ／Ｖ機器と周囲の構成要素との間で、筐体ユニット１０１内の空気の継続的な循環をもたらし、したがって、冷媒経路２１５に残る冷媒によって筐体ユニットの外部へ運ばれる熱伝達の継続率をもたらす。
【００６５】
漏洩に関しては、筐体ユニット１０１のある実行例においては、上述のように、筐体ユニットは、最上部に１つまたはより多くのベント２２３を、そして最下部付近に１つまたはより多くのベント２２１を含み得る。この構成は、筐体ユニット１０１の内部からの熱い空気の一部を、筐体ユニット１０１内の対流作用によって推進されて（たとえば、上部のベント２２３を通して）筐体ユニットから逃がすことができる。流出する熱い空気は、筐体ユニット１０１の外装表面の近傍に残存する傾向にあり、特に筐体ユニット１０１が小さい空間に設置されている場合には、それによって、筐体ユニット１０１の外装表面を通して冷媒経路２１５へ熱エネルギの一部を引き渡す。そして、このような空気は、より冷たくなりその結果として密度がより大きくなるので、床に向かって沈降していく。このような冷たい空気、および／または周囲環境からの他の冷たい空気は、下部ベント２２１によって筐体ユニット１０１の内部へ導入され得る。熱い空気が上部ベント２２３から逃げるので、流れまたは真空は、下部ベント２２１付近の冷たい空気を、筐体ユニット１０１の中に引き込み得る。
【００６６】
ある実行例においては、漏洩を通して運ばれる熱量を増加するために、１つまたはより多くのファンが、筐体ユニット１０１内に含まれ得る。このようなファンは、強制的な空気の移動によって引き起こされるノイズを導入し得るが、漏洩によって引き起こされる熱伝達の量もまた増加し得る。ある実行例においては、このようなファンは、使用しないと、熱伝達が動作しているＡ／Ｖ機器の冷却に不十分である場合に動作され得る。
【００６７】
放射に関しては、熱は、構成要素の表面を冷却するために、Ａ／Ｖ機器の熱い表面からの電磁赤外線放射によって伝達され得る。熱伝達の比率は、これら表面間の温度差の１／４乗に比例し、また表面の材料特性に依存する。
【００６８】
上述の１つまたはより多くの機構による熱放散を定めるために、１つまたはより多くの演算が実行され得る。最大熱放散は、
【００６９】
【数１】
2010533979.tif 000003
【００７０】
に等しくなり、ここでｑ1は放射により出力される熱および対流により出力される熱を示し、ｑ2は漏洩により出力される熱を示し、そしてｑtotは冷却システムによる熱放散の量を示す。
【００７１】
放射および対流により出力される熱は、以下のように定義される。
【００７２】
【数２】
2010533979.tif 000004
【００７３】
ここで、ｈは、以下でより詳細に説明されるが、熱伝達係数を推定するための変数を示しており、Ｔairは推定された筐体ユニット内の空気の温度を示し、Ｔwは構成要素の内部表面の温度示し、これは１つまたはより多くのセンサによって測定され、推定され、または
他の所望の方法によって定められ、そしてＡ2は構成要素の表面の内部の面積を示しており、これは特定の筐体ユニットの設置前に測定された既知の値である。ある実行例においては、Ｔwはおよそ５０°Ｆ付近と予測され、Ａ2はおよそ５０ｆｔ2である。
【００７４】
漏洩により出力される熱は、以下のように定義され得る。
【００７５】
【数３】
2010533979.tif 000005
【００７６】
式１，２および３を結合させることにより、Ｔairを定義する式は、
【００７７】
【数４】
2010533979.tif 000006
【００７８】
として示される。
ｑ1は、放射によって出力される熱に関するｑradと、対流によって出力される熱に関するｑCの項に分離され得る。ｑradは以下のように定義され得る。
【００７９】
【数５】
2010533979.tif 000007
【００８０】
ここで、σは、ステファン・ボルツマン定数（すなわち、５．６６６９×１０-8・ｗ／ｍ2Ｋ4）を示し、Ｔairは再び筐体ユニット１０１内の空気の予測温度を示し、Ｔwは再び構成要素の内部表面の温度を示し、ε1はＡ／Ｖ機器の放射率を示し、Ａ1はＡ／Ｖ機器の外部表面の面積を示し、ε2は構成要素の内部表面の放射率を示し、そして、Ｆ12は構成要素の内部表面とＡ／Ｖ機器の外部表面との間のビューファクタ（view factor）を示す。
【００８１】
ε1は、筐体ユニットの設置前に測定された、内部構成要素の表面のために用いられる特定の材料および色について既知の値である。ε2は、Ａ／Ｖ機器の各々について異なり得る。ε1およびε2の両方についての妥当な仮定としては、両方はおよそ０．７に等しい。Ａ1は各電子機器および機器の数によって変化し得る。Ａ1は、上述のように、スライダ
やキーボードのような、１つまたはより多くの入力機器を通して入力され、推定され、または他の方法によって定められ得る。ある実行例においては、Ａ1はおよそ１５ｆｔ2である。Ｆ12は１つの構造と隣り合う構造によって変化し得る。しかしながら、妥当な仮定としては、Ｆ12は、筐体ユニット１０１がＡ／Ｖ機器全体を囲んでいるので、およそ１と等しくされ得る。
【００８２】
式５および上述の妥当な推定から、線形化された熱伝達係数ｈrは、上述のｈの一部であるが、
【００８３】
【数６】
2010533979.tif 000008
【００８４】
として定義され得る。式６は似ていない実行例においては異なっているように、他の推定された値または測定された値が用いられ、例示の式６は制限のない一例を与えるに過ぎないことが理解されるべきである。そして、式５は、
【００８５】
【数７】
2010533979.tif 000009
【００８６】
のように簡略化され得る。
ｈを上述から等しいｈr＋ｈcに分離し、ここでｈcは、周知の方法によって筐体ユニットの設置前に定められた筐体ユニットの構造における対流についての線形熱伝達係数を示し、ｈrは上述より放射についての線形化された熱伝達係数を示し、式４は、
【００８７】
【数８】
2010533979.tif 000010
【００８８】
となる。
【００８９】
【数９】
2010533979.tif 000011
【００９０】
一旦Ｔairが決定されると、決定された値は、最大温度値（たとえば上述した値）と比較され得る。ある実効例においては、このような値は、およそ１０９°Ｆである。予測されたＴairの値が最大値より大きい場合は、筐体ユニット１０１は現在のレベルで動作しているＡ／Ｖ機器を十分に冷却することができず、予防処置がとられ得る。このような処置としては、電力入力の制限、１つまたはより多くの数のＡ／Ｖ機器の遮断、警報の報知、および／または他の所望の処置がとられ得る。
【００９１】
ある実行例においては、上述の３つの熱伝達方法の各々によって出力される熱の割合を決定することが望ましい。このような割合は以下によって決定され得る。
【００９２】
【数１０】
2010533979.tif 000012
【００９３】
ここで、ｆleakageは漏洩によって出力される割合を示し、ｆconvectionは対流によって出力される割合を示し、ｆradiationは放射によって出力される割合を示す。ある実行例においては、このような情報は、ユーザ（管理者，操作者，設置者，設計者など）に対して、ディスプレイ、通信ネットワークまたは他の方法を通して与えらる。
【００９４】
図４には示されていないが、プロセス４００のある実施例は、筐体ユニットの表面において結露（凝縮）を形成しそうかどうかを決定するステップを含み得る。ある実施例においては、制御システムは、筐体ユニットでの結露を防止するように構成され得る。たとえば、筐体ユニットの外部および／または内部の空気の測定された温度（たとえば、１つまたはより多くのセンサによる測定値）に基づいて、制御システムは、（たとえば、湿度の測定または不変湿度（conservative humidity）レベルの仮定を含む周知の露点演算法や参照法によって）筐体ユニットについての対応する露点を決定し得る。
【００９５】
ある状況下では、Ａ／Ｖ機器の動作によって生成される熱は、冷媒経路２１５を通って流れる冷媒が結露を形成する点に構成要素の温度を減少するレベルまで、温度を増加するであろう。ある実行例においては、制御システムは、このような状況が発生することを防止し得る。たとえば、状況は、（たとえば、膨張弁２２９および／または熱交換器１０３を調整して）冷媒経路２１５を通って流れる冷媒を制限することによって防止され、警報が報知され、および／または（たとえば、Ａ／Ｖ機器の遮断などの）他の所望の処置がとられ得る。このような処置は、構成要素の温度が露点温度の余裕幅（たとえば、３℃）内に達したか、あるいは達することが予測される場合に起こり得る。警報に応じて、ユーザは、Ａ／Ｖ機器の動作を継続するために、室内湿度を低下させたり、Ａ／Ｖ機器の動作によってかけられる熱負荷を減少させたりし得る。
【００９６】
ブロック４１１に示されるように、プロセス４００は、Ａ／Ｖ機器がもはや運転中でないことを示す指示を受け取るステップと、それにしたがって冷媒の流れを停止させるために熱交換器１０３を制御するステップとを含む。たとえば、筐体ユニット１０１内部の空気の温度が設定点より低い、または電力が電力供給要素２２７からもはや引出されていないことを示す指示が、制御システム１２１によって受け取られ、制御システム１２１は熱交換器１０３を停止するように操作し得る。設定点は、ある実行例においては、冷媒経路２１５内部で冷媒を沸騰させるために、熱交換器が十分に低い圧力を生成するように動作できない点より低い点、または膨張弁２２９が十分に低い圧力を供給できない点より低い点に相当し得る。それに応じて、制御システムは、（たとえば、流量調節器１０９を停止するために熱交換器１０３に制御信号を伝達することによって）動作を停止するように熱交換器を制御する。熱交換器からの冷媒の流れを停止することは、冷媒経路２１５、帰還路１０７、供給路１０５および熱交換器１０３内の冷媒の圧力を喪失させるとともに、熱交換器１０３が再び動作を開始するまで流れを停止させる。
【００９７】
実施例はＡ／Ｖ機器に関連して説明されたが、Ａ／Ｖ機器に加えて、あるいはＡ／Ｖ機器に代えて、ある実施例によって他のタイプの電子機器や他の物がさらに冷却され得ることが理解されるべきである。さらに、筐体ユニット１０１は、所望の形体で所望に形成され得ることが理解されるべきである。
【００９８】
すなわち、少なくとも１つの実施例の説明されたさまざまな側面を有することによって、様々な変更、修正および改良が、当業者に容易に想起されることが明らかである。このような、変更、修正および改良は、この開示の一部であることが意図され、そして本発明の精神と範囲に含まれることが意図される。したがって、前述の説明および図面は例示にすぎない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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