DE112022001934T5

DE112022001934T5 - Kühlungssystem

Info

Publication number: DE112022001934T5
Application number: DE112022001934.4T
Authority: DE
Inventors: Nobuhide Hara; Yuichi Otani; Sumiu Uchida; Tadahiko Suzuta; Hiroko Kitamoto; Kentaro Hayashi; Atsushi Imai
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2024-03-14
Also published as: US20240172396A1; JP2022158103A; WO2022209359A1; CN117203481A

Abstract

Ein Kühlungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: einen Kühlmitteltank, der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt; eine Vielzahl von Wärmerohren, die so angeordnet sind, dass sie von dem Kühlmitteltank in Richtung eines Außenbereichs des Kühlmitteltanks verlaufen, und die jeweils Durchführungen aufweisen, durch die das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel bewegbar ist; sowie ein Lüftergebläse, welches Luft vom Außenbereich des Kühlmitteltanks zu der Vielzahl von Wärmerohren bläst, und zwar in einer Richtung, in der die Wärmerohre angeordnet sind, wobei eine Querschnittform senkrecht zu der Erstreckungsrichtung eines jeweiligen Wärmerohrs als eine flache Plattenform mit einer Anströmkante an einer stromaufwärtigen Seite einer Blasrichtung des Lüftergebläses und mit einer Ablaufkante an einer stromabwärtigen Seite der Blasrichtung ausgebildet ist, wobei die Blasrichtung als Längsrichtung ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kühlungssystem.
Die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP 2021-62776 , die am 1. April 2021 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme hier enthalten ist, wird in Anspruch genommen.
Technischer Hintergrund
Das Patentdokument 1 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein elektronisches Gerät mittels eines Arbeitsfluids kühlt und das verdampfte Arbeitsfluid über ein Wärmerohr kühlt.
Das Patentdokument 2 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein elektronisches Gerät in ein Kühlmittel eintaucht und das verdampfte Kühlmittel über Rippen kühlt.
Das Patentdokument 3 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein elektronisches Gerät mittels eines Kühlmittels kühlt und das verdampfte Kühlmittel über ein Wärmerohr transportiert sowie abkühlen und kondensieren lässt.
Das Patentdokument 4 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein elektronisches Gerät mittels eines Kühlmittels kühlt und das verdampfte, abzukühlende Kühlmittel in einem Kühlrohr kondensieren lässt.
Das Patentdokument 5 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein elektronisches Gerät in ein Kühlmittel eintaucht und das verdampfte Kühlmittel in einem Kühlungsrohr kondensieren lässt.
Das Patentdokument 6 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein Wärmerohr mit einem Computer verbindet und ein in dem Wärmerohr verdampftes Arbeitsfluid über einen Wärmetauscher am Boden eines Kamins kühlt.
Das Patentdokument 7 offenbart ein Kühlungssystem, welches ein primäres, einen Server kühlendes Kühlmittel mit einem sekundären Kühlmittel kühlt und das sekundäre Kühlmittel durch einen Wärmetausch mit der Außenluft kühlt.
Das Patentdokument 8 offenbart einen Wärmetauscher, bei dem Luft und ein Kühlmittel in der gleichen Richtung strömen.
Liste der zitierten Dokumente
Patentdokument(e)

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung H6-21279
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2016-54248
Patentdokument 3 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2018-88433
Patentdokument 4: Internationale PCT-Veröffentlichung WO 2015/128951
Patentdokument 5: Veröffentlichte japanische Übersetzung 2019-516195
Patentdokument 6: Japanisches Patent 5797758
Patentdokument 7: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2020-136335
Patentdokument 8: Japanisches Patent 4347990

Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
In den letzten Jahren hat die Wärmeerzeugungsdichte von elektronischen Geräten zugenommen, daher besteht Bedarf an weiterer Verbesserung einer Kühlungswirksamkeit.
Auch ist es mit Blick auf eine Energieersparnis vorzuziehen, wenn das verdampfte Kühlmittel an einen für Kühlung und Kondensation geeigneten Ort transferiert wird, das verdampfte Kühlmittel zu transportieren, ohne eine externe Energie von einer Pumpe oder dergleichen zu verwenden.
Des Weiteren ergibt sich, wenn das elektronische Gerät eine hohe Wärmeerzeugungsdichte aufweist, das Problem, dass durch das Kühlmittel der oben beschriebene Film ausgebildet wird und eine Wärmeableitungsfähigkeit an den Kontaktpunkten zwischen dem Kühlmittel und dem elektronischen Gerät verringert ist.
Auch ist vorzugsweise eine Apparatur zum Kühlen des verdampften Kühlmittels einfach zu warten.
Die vorliegende Offenbarung wurde erstellt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine erste Aufgabe besteht darin, ein Kühlungssystem bereitzustellen, welches imstande ist, eine Kühlungswirksamkeit zu verbessern.
Ferner besteht eine zweite Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein Kühlungssystem bereitzustellen, welches beim Transport eines Kühlmittels eine Energieersparnis realisieren kann.
Ferner besteht eine dritte Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein Kühlungssystem bereitzustellen, welches eine hohe Leistungsfähigkeit beim Abführen von Wärme von einem Heizelement über ein Kühlmittel aufrechtzuerhalten.
Ferner besteht eine vierte Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein Kühlungssystem mit guten Wartungseigenschaften bereitzustellen.
Lösung des Problems
Zur Lösung der im Vorhergehenden beschriebenen Probleme weist ein Kühlungssystem gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf:

einen Kühlmitteltank, der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt;
eine Vielzahl von Wärmerohren, die so angeordnet sind, dass sie von dem Kühlmitteltank in Richtung eines Außenbereichs des Kühlmitteltanks verlaufen, und die jeweils Durchführungen aufweisen, durch die das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel bewegbar ist; sowie
ein Lüftergebläse, welches Luft vom Außenbereich des Kühlmitteltanks zu der Vielzahl von Wärmerohren bläst, und zwar in einer Richtung, in der die Wärmerohre angeordnet sind,

Des Weiteren weist ein Kühlungssystem gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf:

eine Außenwandung, die einen Innenbereich und einen Außenbereich definiert;
einen Kühlmitteltank, der im Innenbereich angeordnet ist und der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt;
einen im Außenbereich angeordneten Wärmetauscher;
ein Gasphasenrohr, in dem das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel, nachdem es in dem Kühlmitteltank verdampft und in die Gasphase übergegangen ist, zu dem Wärmetauscher geführt wird; sowie
ein Flüssigphasenrohr, in dem das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel, nachdem es in dem Wärmetauscher von einer Gasphase in eine Flüssigphase übergegangen ist, zu dem Kühlmitteltank geführt wird.

Des Weiteren weist ein Kühlungssystem gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf:

einen Kühlmitteltank, der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt;
einen Wärmestrahler, der in das Kühlmittel in dem Kühlmitteltank eintauchbar ist und durch den von dem Heizelement übertragene Wärme aufgenommen wird; sowie
eine Wärmeübertragungsfördereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Wärmeübertragung von einer Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers zu dem Kühlmittel zu fördern.

Des Weiteren weist ein Kühlungssystem gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf:

eine Wärmetauschereinheit mit einer Gruppe von Wärmeübertragungsrohren, die eine Vielzahl von sich linear in vertikaler Richtung erstreckenden Wärmeübertragungsrohren umfasst, in der eine Luftpassage ausgebildet ist und bei der zwischen den Wärmeübertragungsrohren Kühlmitteldurchführungen ausgebildet sind, indem die Wärmeübertragungsrohre in Abständen gebündelt sind, wobei die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren so von einer Einhausung überdeckt ist, dass beide Enden jedes jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs nach außen geöffnet sind, wobei ein Kühlmittelzuführbereich der Einhausung ein Kühlmittel zuführt und ein Kühlmittelabführbereich das Kühlmittel aus dem Inneren der Einhausung abführt; sowie
ein unter der Wärmetauschereinheit vorgesehenes Luftgebläse, welches von unten Luft auf die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren bläst.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit der vorliegenden Offenbarung kann ein Kühlungssystem bereitgestellt werden, welches imstande ist, eine Kühlungswirksamkeit zu verbessern.
Des Weiteren ermöglicht die vorliegende Offenbarung ein Einsparen von Energie bei einem Transport eines Kühlmittels.
Des Weiteren ermöglicht die vorliegende Offenbarung ein Aufrechterhalten einer guten Wärmeableitung von einem Heizelement mittels eines Kühlmittels.
Außerdem ist es mit der vorliegenden Offenbarung möglich, das Kühlungssystem mit guten Wartungseigenschaften bereitzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Längsschnittansicht und zeigt den gesamten Aufbau eines ersten Kühlungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine schematische horizontale Querschnittansicht einer Gruppe von Wärmerohren des ersten Kühlungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine horizontale Querschnittansicht eines Wärmerohrs des ersten Kühlungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung und ist ein Diagramm zur Darstellung einer durch ein Gebläse verursachten Strömung von Luft und einer Strömung von Kühlmittel innerhalb des Wärmerohrs.
4 ist eine Längsschnittansicht des Wärmerohrs des ersten Kühlungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung und ist ein Diagramm zur Darstellung einer Kühlmittelströmung.
5 ist eine schematische horizontale Querschnittansicht einer Gruppe von Wärmerohren eines ersten modifizierten Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine horizontale Querschnittansicht eines Wärmerohrs eines zweiten modifizierten Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine Längsschnittansicht eines Wärmerohrs eines dritten modifizierten Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine Längsschnittansicht, die einen gesamten Aufbau eines vierten modifizierten Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines zweiten Kühlungssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
10 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines ersten modifizierten Beispiels des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Diagramm, welches einen Aufbau eines Wärmetauschers des ersten modifizierten Beispiels des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung zeigt.
12 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines zweiten modifizierten Beispiels des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
13 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines dritten Kühlungssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
14 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines ersten modifizierten Beispiels des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
15 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines zweiten modifizierten Beispiels des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
16 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines dritten modifizierten Beispiels des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
17 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines vierten modifizierten Beispiels des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
18 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines fünften modifizierten Beispiels des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
19 ist ein schematisches Diagramm des gesamten Aufbaus eines vierten Kühlungssystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
20 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie A-A von 19.
21 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie B-B von 19.
22 ist eine allgemeine vergrößerte Ansicht der 19 und 20 und stellt eine horizontale Querschnittansicht einer Gruppe von Wärmeübertragungsrohren dar.
23 ist eine horizontale Querschnittansicht einer Gruppe von Wärmeübertragungsrohren eines ersten modifizierten Beispiels des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
24 ist eine horizontale Querschnittansicht einer Wärmetauschereinheit eines zweiten modifizierten Beispiels des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der 1 bis 4 ausführlich beschrieben.
(Erstes Kühlungssystem)
Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist ein erstes Kühlungssystem 1 einen Server 2, einen Kühlmitteltank 3, ein Wärmerohr 10, eine plattenförmige Rippe 20, eine Abdeckung 25 und ein Lüftergebläse 27 auf.
(Server)
Der Server 2 ist ein in dem ersten Kühlungssystem 1 zu kühlendes Heizelement. Der Server 2 weist ein Gehäuse sowie eine Ausstattung, beispielsweise eine CPU, auf, welche einen in dem Gehäuse gelagerten Computer darstellt. Der Server 2 dieses Ausführungsbeispiels hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Parallelepiped-Form.
(Kühlmitteltank 3)
Der Kühlmitteltank 3 ist dazu vorgesehen, den Server 2 zu kontaktieren. Der Kühlmitteltank 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist auf der oberen Oberfläche des Servers 2 angeordnet. Der Kühlmitteltank 3 weist eine untere Tankwandung 3a, eine Tankseitenwandung 3b sowie eine obere Tankwandung 3c auf.
Die untere Tankwandung 3a weist eine sich in Horizontalrichtung erstreckende Plattenform auf und ist dazu vorgesehen, die obere Fläche des Servers 2 zu kontaktieren. Die untere Tankwandung 3a erstreckt sich, ausgehend von der oberen Fläche des Servers 2, und dann weiter in Horizontalrichtung. Die untere Tankwandung 3a besteht aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Metall, wie zum Beispiel einem aluminium- oder kupferhaltigen Material.
Die Tankseitenwandung 3b hat eine Wandungsform, die sich ausgehend vom Außenperipherierand der unteren Tankwandung 3a nach oben erstreckt. Der obere Teilbereich der Tankseitenwandung 3b ist so geneigt, dass er, sich nach oben erstreckend, von dem Außenperipherierand der unteren Tankwandung 3a zurückweicht.
Die obere Tankwandung 3c hat eine sich in Horizontalrichtung erstreckende Plattenform und ist dazu vorgesehen, die obere Endöffnung der Tankseitenwandung 3b abzuschließen.
Der Kühlmitteltank 3 hat eine hohle kistenartige Form, deren Inneres durch die untere Tankwandung 3a, die Tankseitenwandung 3b und die obere Tankwandung 3c abgeschlossen ist. Das Kühlmittel C ist in dem Kühlmitteltank 3 gelagert. Als Kühlmittel C kann eine Substanz verwendet werden, die flüchtig und bei Raumtemperatur flüssig ist (beispielsweise Wasser oder Klimaanlagenkühlmittel).
(Wärmerohr)
Eine Vielzahl von Wärmerohren 10 ist so angeordnet, dass die Wärmerohre 10 vom Kühlmitteltank 3 in Richtung eines Außenbereichs des Kühlmitteltanks 3 verlaufen. Das Wärmerohr 10 dieses Ausführungsbeispiels ist dazu vorgesehen, sich von der oberen Fläche des Kühlmitteltanks 3 nach oben zu erstrecken, das heißt, von der oberen Fläche der oberen Tankwandung 3c des Kühlmitteltanks 3.
Das Wärmerohr 10 besteht aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Metall. Das Wärmerohr 10 besteht beispielsweise aus einem kupfer- oder aluminiumhaltigen Material.
Das Wärmerohr 10 weist eine sich nach oben und nach unten erstreckende Hohlzylinderform auf. Das obere Ende des Wärmerohrs 10 ist geschlossen. Die Innenfläche des oberen Endes des Wärmerohrs 10 weist eine konkav gekrümmte Oberfläche auf, die nach oben konkav ist.
Das untere Ende, welches ein Ende des Wärmerohrs 10 ist, weist eine Verbindung nach unten auf und ist an der oberen Fläche der oberen Tankwandung 3c befestigt. Das Wärmerohr 10 steht über das untere Ende mit dem Inneren des Kühlmitteltanks 3 in Verbindung. Das heißt, zusätzlich zu dem inneren Raum des Kühlmitteltanks 3 ist der mit diesem in Verbindung stehende Innenraum des Wärmerohrs 10 ebenfalls ein von dem Außenbereich isolierter abgeschlossener Raum. Entsprechend wird das Innere des Wärmerohrs 10 eine Passage für das in das Wärmerohr 10 eingeströmte Kühlmittel C.
Vorzugsweise sind die Innenräume des Kühlmitteltanks 3 und des Wärmerohrs 10 evakuiert, während sie das Kühlmittel C enthalten. Das Kühlmittel C ist in dem Innenraum in einer Gasphase und einer Flüssigphase gelagert.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind derartige Wärmerohre 10 so angeordnet, dass die Horizontalrichtung die Anordnungsrichtung ist. Das heißt, die Vielzahl von Wärmerohren 10 ist in einer ersten Horizontalrichtung (der Links-Rechts-Richtung in den 1 und 2) und in einer zu der ersten Horizontalrichtung orthogonalen zweiten Horizontalrichtung (der Tiefenrichtung in 1 und der Vertikalrichtung in 2) angeordnet. Jedes Wärmerohr 10 weist den gleichen Aufbau auf.
Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, liegt hier die zu der Erstreckungsrichtung des Wärmerohrs 10 orthogonale Querschnittform, also die horizontale Querschnittform des Wärmerohrs 10, in der gleichen Ebene wie die als Längsrichtung ausgebildete erste Horizontalrichtung. Die horizontale Querschnittform des Wärmerohrs 10 weist eine Stromlinienform auf, bei der eine Seite in der ersten Horizontalrichtung (die linke Seite in den 1 bis 3) als Anströmkante 11 ausgebildet ist und die andere Seite in der ersten Horizontalrichtung (die rechte Seite in den 1 bis 3) als Ablaufkante 12 ausgebildet ist. Die horizontale Querschnittform des Wärmerohrs 10 kann als eine Ellipsenform mit einer größeren Achse in der ersten Horizontalrichtung und einer kleineren Achse in der zweiten Horizontalrichtung ausgebildet sein. Die horizontale Querschnittform des Wärmerohrs 10 kann als aerodynamisches Profil mit der oben beschriebenen Anströmkante 11 und der oben beschriebenen Ablaufkante 12 ausgebildet sein.
(Plattenförmige Rippe 20)
Wie in 1 gezeigt, weist die plattenförmige Rippe 20 eine sich in Horizontalrichtung erstreckende Plattenform auf und eine Vielzahl der plattenförmigen Rippen ist in Vertikalrichtung beabstandet angeordnet. Die Vielzahl von Wärmerohren 10 kontaktiert jeweils jede plattenförmige Rippe 20 und durchdringt diese nach oben und nach unten. Das heißt, jede jeweilige plattenförmige Rippe 20 ist an der Außenperipheriefläche eines jeden Wärmerohrs 10 befestigt, und zwar über den Innenperipherierand des Lochs, durch welches die Vielzahl von Wärmerohren 10 durchgeht. Die plattenförmige Rippe 20 besteht aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material, wie zum Beispiel einem kupfer- oder aluminiumhaltigen Metall.
(Abdeckung)
Wie in 1 gezeigt, ist die Abdeckung 25 dazu vorgesehen, die Vielzahl von Wärmerohren 10 und die Vielzahl von plattenförmigen Rippen 20 von oben und in der zweiten Horizontalrichtung zu umgeben. Dementsprechend ist in der Abdeckung 25 ein in der ersten Horizontalrichtung verlaufender Luftströmungspfad definiert. Das heißt, die Vielzahl von Wärmerohren 10 und die Vielzahl von plattenförmigen Rippen 20 sind in einem durch die Abdeckung 25 definierten Strömungspfad gelagert.
(Lüftergebläse)
Das Lüftergebläse 27 bläst Luft in die Horizontalrichtung, welche die Anordnungsrichtung der Vielzahl von Wärmerohren 10 ist. Das Lüftergebläse 27 ist seitlich in der ersten Horizontalrichtung des durch die Abdeckung 25 gebildeten Strömungspfads angeordnet. Das Lüftergebläse 27 bläst Luft entlang des Strömungspfads innerhalb der Abdeckung 25 von einer Seite nach der anderen Seite in der ersten Horizontalrichtung. Eine Seite in der ersten Horizontalrichtung ist die stromaufwärtige Seite der Luftströmung und die andere Seite in der ersten Horizontalrichtung ist die stromabwärtige Seite der Luftströmung.
(Betrieb und Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels)
Wenn der Server 2 aufgrund seines Betriebs Wärme erzeugt, wird wie in 1 gezeigt die Wärme des Servers 2 durch die untere Tankwandung 3a des Kühlmitteltanks 3 auf das in der Flüssigphase befindliche Kühlmittel C (Kondensat) in dem Kühlmitteltank 3 übertragen. Da diese Wärme das Kondensat durch Verdampfung und Sieden in Dampf umwandelt, wird die Wärme des Servers 2 abgeführt und der Server 2 wird gekühlt. Das in der Gasphase befindliche Kühlmittel C, welches zu Dampf wird, bewegt sich oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche des Kühlmittels C und wird vom unteren Ende des Wärmerohrs 10 aus in das Wärmerohr 10 eingeleitet. Das als Dampf in das Wärmerohr 10 eingeleitete Kühlmittel C bewegt sich innerhalb des Wärmerohrs 10 nach oben. Wenn das Kühlmittel C dann das obere Ende des Wärmerohrs 10 erreicht hat, folgt das Kühlmittel C der konkav gekrümmten Fläche des oberen Endes und wendet sich nach unten. Entsprechend bewegt sich das Kühlmittel C entlang der Innenfläche des Wärmerohrs 10 nach unten.
Wenn das Kühlmittel C sich entlang der Innenfläche des Wärmerohrs 10 bewegt, tauscht das Kühlmittel mit der von dem Lüftergebläse 27 geblasenen Luft über die plattenförmigen Rippen 20 und die Innenfläche des Wärmerohrs 10 Wärme aus. Da die Wärme des Kühlmittels C abgeführt wird, erfährt das Kühlmittel C entsprechend einen Phasenübergang von einer Gasphase in eine flüssige Phase, wird zu kondensiertem Wasser und tropft nach unten in den Kühlmitteltank 3. In dem ersten Kühlungssystem 1 wird auf diese Weise, aufgrund der Zirkulation des Kühlmittels C in dem Kühlmitteltank 3 und dem Wärmerohr 10, die Wärme des Servers 2 nach außen abgeführt. Also ist der Server 2 kontinuierlich kühlbar, ohne dass für die Zirkulation des Kühlmittels C eine Pumpenkraft oder dergleichen benötigt wird.
Wie in 3 gezeigt, weist in diesem Ausführungsbeispiel die horizontale Querschnittform eines jeweiligen Wärmerohrs 10 eine flache Form auf, mit der Anströmkante 11 auf der stromaufwärtigen Seite und der Ablaufkante 12 auf der stromabwärtigen Seite in der Blasrichtung des Lüftergebläses 27. So kann ein Luftdruckverlust an der Außenfläche des jeweiligen Wärmerohrs 10 reduziert werden und Luft kann zweckdienlich auch zu den sich auf der stromabwärtigen Seite der Blasrichtung befindenden Wärmerohren 10 geblasen werden.
Des Weiteren wird ein Wärmeaustausch zwischen der geblasenen Luft und dem Kühlmittel C innerhalb des Wärmerohrs 10 auf der Seite der Anströmkante 11 des Wärmerohrs 10 aktiv durchgeführt. Andererseits nimmt eine Wärmeübertragungsrate zwischen dem Wärmerohr 10 und der Luft ab, da die Luft sich auf der Seite der Ablaufkante 12 des Wärmerohrs 10 von der Außenfläche des Wärmerohrs 10 trennt. Daher erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen der geblasenen Luft und dem Kühlmittel C innerhalb des Wärmerohrs 10 weniger auf der Seite der Ablaufkante 12 des Wärmerohrs 10 als auf der Seite von dessen Anströmkante 11. Das heißt, auf der Seite der Anströmkante 11 des Wärmerohrs 10 wird eine Luftkühlung gefördert und auf der Seite der Ablaufkante 12 ist eine Luftkühlung eingeschränkt.
Daher ist, wie in den 3 und 4 gezeigt, in einem Bereich auf der Seite der Ablaufkante 12 innerhalb des Wärmerohrs 10 eine Kondensation des Kühlmittels C eingeschränkt, so dass sich eine Gasphasenströmung F1, d.h. eine Strömung des in der Gasphase befindlichen Kühlmittels C, ausbildet. Andererseits wird in einem Bereich auf der Seite der Anströmkante 11 innerhalb des Wärmerohrs 10 eine Kondensation des Kühlmittels C gefördert, so dass sich eine Flüssigphasenströmung F2, d.h. eine Strömung von kondensiertem Wasser, ausbildet.
Entsprechend ist in einem Bereich auf der Seite der Ablaufkante 12 innerhalb des Wärmerohrs 10 die nach oben gerichtete Gasphasenströmung F 1 vorherrschend und in einem Bereich auf der Seite der Anströmkante 11 ist die nach unten gerichtete Flüssigphasenströmung F2 vorherrschend. Somit sind die Durchführungen der Gasphasenströmung F1 und der Flüssigphasenströmung F2 innerhalb des Wärmerohrs 10 voneinander trennbar und eine Wechselwirkung zwischen der Gasphasenströmung F1 und der Flüssigphasenströmung F2 kann verhindert werden. So wird eine wirksame Wärmeübertragung durch das Wärmerohr 10 ermöglicht und die Kühlwirksamkeit des Servers 2 kann verbessert werden.
Während in diesem Ausführungsbeispiel das Innere des Wärmerohrs 10 einfach hohl ist und kein Docht vorgesehen ist, um eine Bewegung von kondensiertem Wasser durch Kapillarwirkung zu erleichtern, ist es auch möglich, dass innerhalb des Wärmerohrs 10 ein Docht vorgesehen ist. In einem solchen Fall kann ein Docht in einem Bereich auf der Seite der Anströmkante 11 innerhalb des Wärmerohrs 10 vorgesehen sein.
[Erstes modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels]
Wie in 5 gezeigt, kann die Vielzahl von Wärmerohren 10 auf der stromaufwärtigen Seite eher dicht angeordnet sein und auf der stromabwärtigen Seite eher spärlich angeordnet sein. Das heißt, ein Abstand zwischen benachbarten Wärmerohren 10 kann im stromaufwärtigen Bereich der Gruppe von Wärmerohren 10 relativ klein sein und ein Abstand zwischen benachbarten Wärmerohren 10 kann im stromabwärtigen Bereich der Gruppe von Wärmerohren 10 relativ groß sein.
Im Allgemeinen nimmt auf der stromabwärtigen Seite, wo die Lufttemperatur steigt, die Luftdichte ab und der Volumenstrom nimmt zu. Daher kann der Druckverlust optimiert werden, indem die Gruppen von Wärmerohren 10 in Richtung der stromabwärtigen Seite spärlicher angeordnet werden.
Es ist auch möglich, dass beispielsweise die Wärmerohre 10 auf der stromabwärtigen Seite dünner sind als die Wärmerohre 10 auf der stromaufwärtigen Seite, so dass die Wärmerohre 10 auf der stromabwärtigen Seite spärlicher angeordnet sind. Auch mit diesem Aufbau kann die gleiche Wirkung erzielt werden wie oben beschrieben.
[Zweites modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels]
Wie in 6 gezeigt, kann auf der Seite der Anströmkante 11ein Teilbereich der Außenfläche des Wärmerohrs 10, welcher die Anströmkante 11 aufweist, mit den plattenförmigen Rippen 20 in Kontakt gebracht werden und auf der Seite der Ablaufkante 12 kann ein Teilbereich der Außenfläche des Wärmerohrs 10, welcher die Ablaufkante 12 aufweist, frei von einem Kontakt mit den plattenförmigen Rippen 20 sein.
Das heißt, ein stromaufwärtiger Teilbereich eines Innenperipherierandbereichs eines Durchgangslochs 21, durch welches das Wärmerohr 10 die plattenförmige Rippe 20 durchdringt, ist als kontaktierender Randbereich 21a ausgebildet, der eine zu der Außenfläche des Wärmerohrs 10 passende Form aufweist. Andererseits ist ein stromabwärtiger Teilbereich des Innenperipherierandbereichs des Durchgangslochs 21 beispielsweise als einer Rechteckform ausgeschnitten. Somit ist der stromabwärtige Teilbereich des Innenperipherierandbereichs des Durchgangslochs 21 als ein Kontaktrandbereich 21b ausgebildet, welcher frei von einem Kontakt mit der Außenfläche des Wärmerohrs 10 ist.
Mit diesem Aufbau kann die Kühlung weiter beschleunigt werden und die Kondensation des Kühlmittels C kann in einem Teilbereich auf der Seite der Anströmkante 11 des Wärmerohrs 10, welcher die plattenförmige Rippe 20 kontaktiert, gefördert werden. Andererseits kann die Kondensation des Kühlmittels C eingeschränkt sein, da in dem Teilbereich auf der Seite der Ablaufkante 12 des Wärmerohrs 10, welcher nicht mit den plattenförmigen Rippen 20 in Kontakt ist, eine Kühlung eingeschränkt ist. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, die Zirkulationsbereiche der Gasphasenströmung F1 und der Flüssigphasenströmung F2 des Kühlmittels C entsprechend zu trennen, und die Wärmeübertragungseffizienz ist weiter verbesserbar.
[Drittes modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels]
Wie in 7 dargestellt, kann ein Trennwandbereich 15 vorgesehen sein, um eine Durchführung in einem jeweiligen Wärmerohr 10 in eine stromaufwärtige anströmkantenseitige Passage 16 und eine stromabwärtige ablaufkantenseitige Passage 17 aufzuteilen. Das obere Ende des Trennwandbereichs 15 ist frei von einem Kontakt mit dem oberen Ende der Innenfläche des Wärmerohrs 10. Daher kommunizieren die anströmkantenseitige Passage 16 und die ablaufkantenseitige Passage 17 am oberen Ende der Durchführung des Wärmerohrs 10 miteinander.
Auch mit diesem Aufbau sind die Zirkulationsbereiche der Gasphasenströmung F 1 und der Flüssigphasenströmung F2 des Kühlmittels C zweckdienlich trennbar und eine Wärmeübertragungeffizienz ist weiter verbesserbar.
[Viertes modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels]
Wie in 8 gezeigt, ist es beispielsweise möglich, dass das untere Ende des Wärmerohrs 10 (das Ende auf der Innenseite des Kühlmitteltanks 3) ebenso geschlossen ist, wie das bei dem oberen Ende des Wärmerohrs 10 (dem Ende außerhalb des Kühlmitteltanks 3) der Fall ist, und dass dieses untere Ende des Wärmerohrs 10 sich soweit nach unten in den Kühlmitteltank 3 erstreckt, dass es in das in der flüssigen Phase befindliche Kühlmittel C eintaucht. In diesem Fall kann das im Kühlmitteltank 3 gelagerte Kühlmittel C (das erste Kühlmittel C1) von dem in dem Wärmerohr 10 gelagerten Kühlmittel C (dem zweiten Kühlmittel C2) verschieden sein.
Bei einem derartigen Aufbau kondensiert das erste Kühlmittel C1, welches aufgrund der Wärme des Servers 2 zu Dampf wird, durch Wärmeaustausch mit dem in dem Wärmerohr 10 als kondensierte Flüssigkeit vorhandenen zweiten Kühlmittel C2. Nachdem es Wärme von dem ersten Kühlmittel C1 aufgenommen hat, bewegt sich das zweite Kühlmittel C2 als Dampf in dem Wärmerohr 10 aufwärts, tauscht mit der Außenluft Wärme aus, kondensiert und strömt wieder abwärts.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann der Server 2 auch bei diesem Aufbau durch die Zirkulation des ersten Kühlmittels C1 und des zweiten Kühlmittels C2 kontinuierlich gekühlt werden, ohne dass Pumpenkraft oder dergleichen benötigt wird.
Da es außerdem möglich ist, das Kühlmittel C entsprechend der Temperatur des Servers 2 und der Außenluft auszuwählen, kann die Wärmeaustauscheffizienz weiter verbessert werden.
Auch kann wie im ersten Ausführungsbeispiel das Wärmerohr 10 sich in Richtung des Außenbereichs des Kühlmitteltanks 3 erstrecken, das heißt in einer Richtung weg vom Kühlmitteltank 3. Das Wärmerohr 10 kann sich beispielsweise horizontal oder schräg nach oben erstrecken. In einem solchen Fall kann die Vielzahl von Wärmerohren 10 in Vertikalrichtung angeordnet sein. Luft kann durch das Lüftergebläse 27 in Vertikalrichtung geblasen werden.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Als nächstes wird anhand von 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bauteilen wie im ersten Ausführungsbeispiel zugeordnet, auf eine ausführliche Beschreibung derselben wurde verzichtet.
(Zweites Kühlungssystem)
Ein zweites Kühlungssystem 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ein System, welches den Server 2 kühlt. Das zweite Kühlungssystem 30 weist einen Behälter 31, den Server 2, den Kühlmitteltank 3, einen Wärmetauscher 40, ein Gasphasenrohr 47, ein Flüssigphasenrohr 48 und das Lüftergebläse 27 auf.
(Behälter)
Der Behälter 31 weist eine regelmäßige Parallelepiped-Kastenform auf, welche einen darin befindlichen Wohnraum oder Geräteraum definiert. Der Behälter 31 weist eine untere Wandung 32 auf, welche in Horizontalrichtung verläuft und auf einer Bodenfläche oder dem Untergrund installiert ist, eine Seitenwandung 33, die sich von der unteren Wandung 32 aus nach oben erstreckt, sowie eine obere Wandung 34, die mit dem oberen Ende der Seitenwandung 33 in Kontakt ist und das Innere des Behälters 31 von oben abschließt. Das heißt, der Behälter 31 weist eine Außenwandung auf, die sich aus der unteren Wandung 32, der Seitenwandung 33 und der oberen Wandung 34 zusammensetzt. Das Innere des Behälters 31 ist als Innenraum R ausgebildet und der Außenbereich des Behälters 31 ist als Außenraum E ausgebildet.
(Server und Kühlmitteltank)
Der Server 2 und der Kühlmitteltank 3 sind innerhalb des Behälters 31 installiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kühlmitteltank 3 so installiert, dass er mit der Seite des Servers 2 in Kontakt ist. Das Kühlmittel C ist in einem geschlossenen Raum innerhalb des Kühlmitteltanks gelagert. Durch einen Kontaktbereich zwischen dem Server 2 und dem Kühlmitteltank 3 führt das Kühlmittel C Wärme von dem Server 2 ab.
(Wärmetauscher)
Der Wärmetauscher 40 ist in dem Außenraum E oberhalb des Kühlmitteltanks 3 installiert. Der Wärmetauscher 40 tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel C und der Außenluft aus. Der Wärmetauscher 40 weist ein äußeres Wärmeübertragungsrohr 41, ein stromaufwärtiges Kopfstück 42 und ein stromabwärtiges Kopfstück 43 auf.
Das äußere Wärmeübertragungsrohr 41 weist beispielsweise eine Röhrenform auf und erstreckt sich in Vertikalrichtung; und eine Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41 sind in Horizontalrichtung beabstandet nebeneinander angeordnet. Das Innere eines jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 41 ist die sich in Vertikalrichtung erstreckende Durchführung des Kühlmittels C. In der Durchführung des Kühlmittels C ist die obere Seite die stromaufwärtige Seite und die untere Seite ist die stromabwärtige Seite.
Das stromaufwärtige Kopfstück 42 und das stromabwärtige Kopfstück 43 erstrecken sich in Horizontalrichtung und sind hohl ausgebildet.
Das stromaufwärtige Kopfstück 42 ist oberhalb der Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41 angeordnet. Das Innere des stromaufwärtigen Kopfstücks 42 kommuniziert jeweils mit dem oberen Ende von jedem äußeren Wärmeübertragungsrohr 41. Das heißt, das stromaufwärtige Kopfstück 42 verbindet die oberen Enden der Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41.
Das stromabwärtige Kopfstück 43 ist unterhalb der Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41 angeordnet. Das Innere des stromabwärtigen Kopfstücks 43 kommuniziert jeweils mit dem unteren Ende von jedem äußeren Wärmeübertragungsrohr 41. Das heißt, das stromabwärtige Kopfstück 43 verbindet die unteren Enden der Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41.
(Gasphasenrohr)
Das Gasphasenrohr 47 verbindet den Kühlmitteltank 3 und das stromaufwärtige Kopfstück 42 des Wärmetauschers 40. Ein Ende, nämlich das stromaufwärtige Ende, des Gasphasenrohrs 47 ist mit dem oberen Ende des Kühlmitteltanks 3 verbunden und kommuniziert so mit dem Inneren des Kühlmitteltanks 3. Das andere Ende, nämlich das stromabwärtige Ende, des Gasphasenrohrs 47 ist in einem Kommunikationszustand mit dem Inneren des stromaufwärtigen Kopfstücks 42 verbunden.
(Flüssigphasenrohr)
Das Flüssigphasenrohr 48 verbindet das stromabwärtige Kopfstück 43 des Wärmetauschers 40 und den Kühlmitteltank 3. Ein Ende, nämlich das stromaufwärtige Ende, des Flüssigphasenrohrs 48 ist mit dem stromabwärtigen Kopfstück 43 von unten verbunden. Ein Ende des Flüssigphasenrohrs 48 kommuniziert mit dem Inneren des stromabwärtigen Kopfstücks 43. Das Gasphasenrohr 47 erstreckt sich von dem einen Ende aus nach unten und horizontal und das andere Ende, nämlich ein anderes Ende, ist in einem Kommunikationszustand mit dem Kühlmitteltank 3 verbunden.
(Gebläselüfter)
Der Gebläselüfter 27 bläst Luft zu der Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41 des Wärmetauschers 40, um das äußere Wärmeübertragungsrohr 41 und das durch das äußere Wärmeübertragungsrohr 41 strömende Kühlmittel C zu kühlen.
(Betrieb und Wirkung des zweiten Ausführungsbeispiels)
Das in der flüssigen Phase befindliche Kühlmittel C im Kühlmitteltank 3 kühlt den Server 2, indem es Wärme von dem Server 2 abführt. Zu diesem Zeitpunkt verdampft und siedet das Kühlmittel C und wird zu Dampf, d.h. zu dem in der gasförmigen Phase befindlichen Kühlmittel C. Das in der gasförmigen Phase befindliche Kühlmittel C wird in das Gasphasenrohr 47 eingeleitet und wird in dem Gasphasenrohr 47 als Gasphasenströmung F1 zu dem Wärmetauscher 40 im Außenraum E geführt. Das Kühlmittel C erreicht den Wärmetauscher 40 als Gasphasenströmung F1 und wird durch das stromaufwärtige Kopfstück 42 jeweils in jedes äußere Wärmeübertragungsrohr 41 eingeleitet.
In dem Vorgang des Strömens von oben nach unten durch das äußere Wärmeübertragungsrohr 41 wird das Kühlmittel C durch Austausch von Wärme mit der durch das Lüftergebläse 27 eingeblasenen Luft gekühlt und kondensiert. Folglich strömt das Kühlmittel C als Flüssigphasenströmung F2 aus kondensiertem Wasser aufgrund der Schwerkraft durch das stromabwärtige Kopfstück 43 und das Flüssigphasenrohr 48 und wird zu dem Kühlmitteltank 3 zurückgeführt.
Wie oben beschrieben stellt das zweite Kühlungssystem 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Umlauf-Thermosiphon-Wärmerohr dar, welches keine Pumpe oder dergleichen benötigt, um das Kühlmittel C zu zirkulieren. Somit kann der Server 2 kontinuierlich gekühlt werden, ohne dass externe Energie benötigt wird.
[Erstes modifiziertes Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels]
Es ist beispielsweise möglich, wie in 10 gezeigt, an der Außenwandung des Behälters 31 einen kanalbildenden Bereich 49 anzuordnen, in dem der Wärmetauscher 40 aufgenommen ist. Der kanalbildende Bereich 49 bildet einen Kanal aus, der in Vertikalrichtung entlang der Außenwandung des Behälters 31 verläuft und offene obere und untere Enden aufweist.
Wie in 11 gezeigt, können die äußeren Wärmeübertragungsrohre 41 des Wärmetauschers 40 in diesem Fall so angeordnet sein, dass sie sich in Horizontalrichtung erstrecken, und sie können in Vertikalrichtung nebeneinander angeordnet sein; das stromaufwärtige Kopfstück 42 und das stromabwärtige Kopfstück 43 können in Horizontalrichtung auf beiden Seiten angeordnet sein. Jedes äußere Wärmeübertragungsrohr 41 kann mit einer Vielzahl von äußeren Rippen 44 versehen sein, die mit der Außenperipheriefläche des äußeren Wärmeübertragungsrohrs 41 in Kontakt stehen.
Aufgrund dieser Ausgestaltung verursacht die Einleitung des eine hohe Temperatur aufweisenden Kühlmittels C in den Wärmetauscher 40 eine nach oben gerichtete Luftströmung in dem Kanal. Dadurch bildet sich eine kontinuierliche Luftströmung vom unteren Ende zum oberen Ende des Kanals. Auf diese Weise ist das Kühlen des Kühlmittels C im Wärmetauscher 40 effizienter durchführbar und das Kühlen des Servers 2 ist effizienter durchführbar.
[Zweites modifiziertes Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise ist es möglich, wie in 12 gezeigt, dass der Wärmetauscher 40 einstückig mit der Außenwandung des Behälters 31 entlang der Außenfläche der Außenwandung ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Vielzahl von äußeren Wärmeübertragungsrohren 41 entlang der Außenwandung angeordnet, und das stromaufwärtige Kopfstück 42 und das stromabwärtige Kopfstück 43, welche die äußeren Wärmeübertragungsrohre 41 miteinander verbinden, sind ebenfalls entlang der Außenwandung angeordnet.
Da der Wärmetauscher 40 auf diese Weise einstückig mit der Außenwandung selbst des Behälters 31 ausgebildet ist, muss kein getrennter Lagerungsraum für den Wärmetauscher 40 freigehalten werden und eine kompakte Ausgestaltung ist als Ganzes realisierbar. Da außerdem die Außenwandung selbst als Wärmestrahlungsbereich nutzbar ist, kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel C und der Außenluft in dem Wärmetauscher 40 weiter gefördert werden und die Kondensationsleistung des Kühlmittels C kann verbessert werden. Dadurch ist das Kühlen des Servers 2 noch effizienter durchführbar.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Als nächstes wird eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung anhand von 13 beschrieben. Im dritten Ausführungsbeispiel sind den gleichen Komponenten die gleichen Bezugszeichen zugeordnet wie bei den anderen Ausführungsbeispielen; auf eine ausführliche Beschreibung derselben wurde verzichtet.
(Drittes Kühlungssystem)
Wie in 13 gezeigt, weist ein drittes Kühlungssystem 50 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den Server 2, den Kühlmitteltank 3, einen Wärmestrahler 51 sowie eine als Wärmeübertragungsfördereinheit ausgebildete Dampffilmentfernungseinheit 60 auf.
Der Server 2 und der Kühlmitteltank 3 weisen den gleichen Aufbau auf wie das zweite Ausführungsbeispiel. Das heißt, Wärme wird durch das Kühlmittel C im Kühlmitteltank 3 von dem Server 2 abgeführt.
(Wärmestrahler)
Der Wärmestrahler 51 besteht beispielsweise aus einem Material, welches Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer. Der Wärmestrahler 51 ist so in dem Kühlmitteltank 3 angeordnet, dass er in dem Kühlmittel C in dem Kühlmitteltank 3 eingetaucht ist. Der Wärmestrahler 51 ist dazu vorgesehen, in dem Kühlmitteltank 3 mit der den Server 2 kontaktierenden Innenwandfläche in Kontakt zu stehen. Das heißt, der Wärmestrahler 51 befindet sich durch die Innenwandfläche des Kühlmitteltanks 3 in thermischem Kontakt mit dem Server 2. Der Wärmestrahler 51 weist eine flache Plattenform auf, welche sich entlang der inneren Wandfläche des Kühlmitteltanks 3 erstreckt, also eine sich in Vertikalrichtung und Horizontalrichtung erstreckende Plattenform.
Eine Plattenfläche von dem Paar von Plattenflächen des Wärmestrahlers 51 ist an der inneren Wandfläche des Kühlmitteltanks 3 fixiert und in diese integriert. Die andere Plattenfläche von dem Paar von Plattenflächen des Wärmestrahlers 51 ist eine Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 und dem Kühlmittel C in dem Kühlmitteltank 3 zugewandt.
(Dampffilmentfernungseinheit)
Die Dampffilmentfernungseinheit 60 verhindert ein Anhaften des Dampffilms des Kühlmittels C an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51.
(Ultraschallgenerator)
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ultraschallgenerator 61 als Dampffilmentfernungseinheit 60 ausgebildet. Der Ultraschallgenerator 61 ist innerhalb des Kühlmitteltanks 3 angeordnet und ist beispielsweise gerade unterhalb des Wärmestrahlers 51 in der unteren Fläche des Kühlmitteltanks 3 angebracht. Der Ultraschallgenerator 61 versendet Ultraschallwellen nach oben, das heißt in Richtung der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51. Die versendeten Ultraschallwellen werden über das Kühlmittel C als Medium an die Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 übertragen.
(Betrieb und Wirkung des dritten Ausführungsbeispiels)
In dem oben beschriebenen dritten Kühlungssystem 50 wird durch den Server 2 erzeugte Wärme an den Wärmestrahler 51 übertragen und wird durch Verdampfen und Sieden des Kühlmittels C an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 abgeführt. Wenn hierbei aufgrund hoher Wärmeerzeugungsdichte des Servers 2 Bedingungen entstehen, bei denen der kritische Wärmestrom von dem Wärmestrahler 51 zu dem Kühlmittel C überschritten wird, bildet sich auf der gesamten Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 ein Film (Dampffilm) aus dem Dampf des Kühlmittels C. Wenn sich ein solcher Dampffilm bildet, führt dies zu einem raschen Absinken der Wärmeübertragungsrate von dem Wärmestrahler 51 zu dem Kühlmittel C und es kann sein, dass Wärme von dem Wärmestrahler 51 nicht in ausreichender Weise abgestrahlt wird.
Andererseits kann in diesem Ausführungsbeispiel, auch wenn sich auf der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 ein Dampffilm bildet, dieser Dampffilm entfernt werden, indem der als Dampffilmentfernungseinheit 60 ausgebildete Ultraschallgenerator 61 Ultraschallwellen auf die Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 versendet. Das heißt, durch das Versenden von Ultraschallwellen auf die Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 kann der Dampffilm verdünnt und zerstört werden. Da das Kühlmittel C nun also in direkten Kontakt mit der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 kommen kann, kann Wärme durch das Kühlmittel C effizient von dem Wärmestrahler 51 abgeleitet werden. Dadurch kann die Kühlung des Servers 2 wirksamer durchgeführt werden.
Ferner kann der kritische Wärmestrom erhöht werden, da der Dampffilm auf der Wärmestrahlungsfläche 51a durch die Dampffilmentfernungseinheit 60 entfernbar ist. Wird der kritische Wärmestrom verbessert, ist ein Betrieb mit dem Kühlmittel C bei einer höheren Temperatur möglich. Da der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel C und der Atmosphäre erhöht werden kann, ist es also möglich, die Größe der Vorrichtung, mit der das Kühlmittel C gekühlt wird, kompakter zu machen. Des Weiteren wird eine Rückgewinnung von Abwärme aus dem Kühlmittel C erleichtert und eine Wärmerückgewinnung kann effektiv durchgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Organic Rankine Cycle.
[Erstes modifiziertes Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann, wie in 14 gezeigt, ein Strahleinspritzgerät 62 als Dampffilmentfernungseinheit 60 ausgebildet sein. Das Strahleinspritzgerät 62 beaufschlagt die Wärmestrahlungsfläche 51a in dem Kühlmitteltank 3 von direkt unterhalb der Wärmestrahlungsfläche 51a aus mit einem Strahlstrom des Kühlmittels C. Das heißt, der Strahlstrom wird entlang der Wärmestrahlungsfläche 51a eingespritzt.
Dadurch kann wie im dritten Ausführungsbeispiel der Dampffilm ohne Weiteres von der Wärmestrahlungsfläche 51a entfernt werden.
[Zweites modifiziertes Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann, wie in 15 gezeigt, zusätzlich zu dem Strahleinspritzgerät 62 auf der Wärmestrahlungsfläche 51a ein Strömungspfadbildungsbereich 63 ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine sich über die Wärmestrahlungsfläche 51a erhebende, in Vertikalrichtung verlaufende rippenartige Struktur oder ein sich in Vertikalrichtung auf der Wärmestrahlungsfläche 51a erstreckendes abdeckungsartiges Element, wie zum Beispiel die den Strömungspfad ausbildende Abdeckung 25, als Strömungspfadbildungsbereich 63 verwendet werden. Dadurch kann ein mittels des Strahleinspritzgeräts 62 ein Strahlstrom lokal entlang der Oberfläche der Wärmestrahlungsfläche 51 a ausgegeben werden und der Dampffilm kann leicht entfernt werden. Außerdem kann ein Wärmeaustausch zwischen dem als Strahlstrom ausgebildeten Kühlmittel C und der Wärmestrahlungsfläche 51a gefördert werden und Wärme kann effizienter von dem Server 2 abgeführt werden.
[Drittes modifiziertes Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann, wie in 16 gezeigt, ein Wirbelströmungsgenerator 64 als Dampffilmentfernungseinheit 60 eingesetzt werden.
Der Wirbelströmungsgenerator 64 weist einen Propeller 64a auf, dieser ist rotierbar um eine Achse, die vertikal gerade unterhalb der Wärmestrahlungsfläche 51 a verläuft. Der Dampffilm der Wärmestrahlungsfläche 51a kann leicht entfernt werden, indem durch den Propeller 64a eine Wirbelströmung um die Vertikalachse O auf der Wärmestrahlungsfläche 51a erzeugt wird, und die Wärme des Servers 2 kann leichter abgeführt werden, indem der Wärmeaustausch zwischen dem als Wirbelströmung ausgebildeten Kühlmittel C und der Wärmestrahlungsfläche 51a gefördert wird.
[Viertes modifiziertes Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann, wie in 17 gezeigt, als Dampffilmentfernungseinheit 60 ein Bindemittel 65 entlang der Wärmestrahlungsfläche 51a vorgesehen sein. Das Bindemittel 65 kann beispielsweise aus eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Fasern und anderen Materialien, wie Metallen, bestehen. Beispielsweise kann ein Verbundwerkstoff aus Karbonfaser und Aluminium oder Kupfer als Bindemittel 65 verwendet werden.
Indem das Bindemittel 65, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Wärmestrahler 51, auf der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 angeordnet ist, kann der kritische Wärmestrom zwischen dem Wärmestrahler 51 und dem Kühlmittel C erhöht werden. Dadurch sind die im Vorhergehenden beschriebenen Vorteile erreichbar.
[Viertes modifiziertes Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann, wie in 18 gezeigt, eine Vielzahl von aus der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 hervorstehenden Rippen als Dampffilmentfernungseinheit 60 auf der Wärmestrahlungsfläche 51a vorgesehen sein. Die Rippen bestehen aus dem gleichen Material wie der Wärmestrahler 51. So lässt sich die Oberfläche der Wärmestrahlungsfläche 51a vergrößern und der kritische Wärmestrom kann erhöht werden.
Wenn der Wärmestrahler 51 mit Rippen versehen ist, kann zusätzlich das Bindemittel 65 zwischen den Rippen und dem Wärmestrahler 51 angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich der Wärmewiderstand an der Verbindungsfläche zwischen den Rippen und dem Wärmestrahler 51 reduzieren und die gleiche Wirkung wie in dem Fall, in dem das Bindemittel 65 vorgesehen ist, kann erzielt werden.
[Weitere modifizierte Beispiele des dritten Ausführungsbeispiels]
Zwar wurde bezüglich des dritten Ausführungsbeispiels und dessen modifizierter Beispiele ein Beispiel beschrieben, in dem die Dampffilmentfernungseinheit 60 als Wärmeübertragungsförderungseinheit bereitgestellt ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Auch wenn sich auf der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 kein Dampffilm bildet, kann die Strömung des Kühlmittels C entlang der Wärmestrahlungsfläche 51a gestört werden, indem eine jeweilige Ausgestaltung der Dampffilmentfernungseinheit 60, welche die oben beschriebene Ausgestaltung aufweist, als Wärmeübertragungsförderungseinheit verwendet wird. Da die Wärmeübertragungsrate der Wärmestrahlungsfläche 51a erhöht werden kann, ist es also möglich, ein Kühlen des Servers effizienter durchzuführen. Da außerdem die Ungleichförmigkeit bezüglich der Temperatur verringert ist, kann die Betriebstemperatur sinnvoll gesteuert werden.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der 19 bis 22 beschrieben.
(Viertes Kühlungssystem)
Ein viertes Kühlungssystem 70 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise verwendet, wenn das verdampfte Kühlmittel C gekühlt wird, wobei Wärme von dem Server 2 abgeführt wird. Das vierte Kühlungssystem 70 erstreckt sich vertikal entlang der Vertikalachse O. Das vierte Kühlungssystem 70 weist ein unteres Gehäuse 80, ein Luftgebläse 90, ein oberes Gehäuse 100, eine Ausrichteeinheit 110, eine Wassereinspritzvorrichtung 112 sowie eine Wärmetauschereinheit 120 auf.
(Unteres Gehäuse)
Das untere Gehäuse 80 ist ein Bereich, welcher den untersten Bereich des vierten Kühlungssystems 70 darstellt. Das untere Gehäuse 80 weist eine die Vertikalachse O umgebende röhrenförmige Gehäuseaußenperipheriewandung 81 auf. Die Gehäuseaußenperipheriewandung 81 weist beispielsweise eine zu der Vertikalachse O senkrechte rechteckige Querschnittform auf. Der obere Bereich der Gehäuseaußenperipheriewandung 81 ist mit einem Außenperipherieöffnungsbereich 81a versehen, welcher die Gehäuseaußenperipheriewandung 81 in Radialrichtung der Vertikalachse O durchdringt. Der Außenperipherieöffnungsbereich 81a ist als Lufteinlass für das vierte Kühlungssystem 70 ausgebildet.
Eine untere Gehäusewandung 82, welche sich von dem unteren Ende der Gehäuseaußenperipheriewandung 81 radial nach innen erstreckt, ist über den gesamten Umfang mit dem unteren Ende der Gehäuseaußenperipheriewandung 81 verbunden. Die untere Gehäusewandung 82 weist in einer Draufsicht eine Ringform auf.
Eine obere Gehäusewandung 83, welche sich von dem oberen Ende der Gehäuseaußenperipheriewandung 81 radial nach innen erstreckt, ist über den gesamten Umfang mit dem oberen Ende der Gehäuseaußenperipheriewandung 81 verbunden; die obere Gehäusewandung 83 weist in einer Draufsicht eine Ringform auf, hat im Wesentlichen die gleiche äußere Form wie die untere Gehäusewandung 82 und ist parallel zu dieser. Die obere Gehäusewandung 83 ist mit einem oberen Öffnungsbereich 83a versehen, welcher die obere Gehäusewandung 83 in Vertikalrichtung durchdringt. Der obere Öffnungsbereich 83a wird zu einem Lufteinlass für das vierte Kühlungssystem 70.
Eine innere Ringwandung 84 und eine äußere Ringwandung 85 sind innerhalb des unteren Gehäuses 80 vorgesehen.
Die innere Ringwandung 84 weist eine auf die Vertikalachse O zentrierte Kegelstumpfform auf, deren Durchmesser von unten nach oben allmählich abnimmt. Das untere Ende der inneren Ringwandung 84 ist über den gesamten Umfang mit dem Innenperipherierand der unteren Gehäusewandung 82 verbunden. Das obere Ende der inneren Ringwandung 84 hat liegt im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die obere Gehäusewandung 83.
Die äußere Ringwandung 85 ist auf der Außenperipherieseite der inneren Ringwandung 84 angeordnet und weist eine auf die Vertikalachse O zentrierte Kegelstumpfform auf, deren Durchmesser von unten nach oben allmählich abnimmt. Das obere Ende der äußeren Ringwandung 85 ist über den gesamten Umfang mit dem Innenperipherierand der oberen Gehäusewandung 83 verbunden. Ein Raum zwischen der äußeren Ringwandung 85 und der inneren Ringwandung 85 ist als ein Luftzuführungsströmungspfad ausgebildet, dessen Durchmesser von unten nach oben allmählich abnimmt.
Das einen derartigen Aufbau aufweisende untere Gehäuse 80 ist von unten durch Fußelemente 88 gestützt. Das heißt, das untere Gehäuse 80 ist mittels der Fußelemente 88 auf der Bodenfläche installiert.
(Luftgebläse)
Das Luftgebläse 90 weist eine Antriebseinheit 91, einen Wellenbereich 92 und einen Impeller 93 auf.
Die Antriebseinheit 91 ist beispielsweise ein Elektromotor und wird durch von außen bereitgestellte Energie um die Vertikalachse O rotierend angetrieben. Die Antriebseinheit 91 ist auf der radialen Innenseite der inneren Ringwandung 84 angeordnet. Die innere Ringwandung 84 deckt also die Antriebseinheit 91 von einer Außenperipherieseite ab.
Der Wellenbereich 92 erstreckt sich von der Antriebseinheit 91 entlang der Vertikalachse O nach oben. Der Wellenbereich 92 rotiert aufgrund eines Antriebs durch die Antriebseinheit 91 um die Vertikalachse O.
Der Impeller 93 weist einen Nabenbereich 94 und eine Vielzahl von Flügeln 95 auf. Der Nabenbereich 94 ist einstückig mit dem oberen Ende des Wellenbereichs 92 ausgebildet. Die Vielzahl von Flügeln 95 sind so angeordnet, dass sie sich von der Außenperipheriefläche des Nabenbereichs 94 radial nach außen erstrecken, und sie sind in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet. Die Vielzahl von Flügeln 95 sind auf der Auslassseite des durch die innere Ringwandung 84 and die äußere Ringwandung 85 ausgebildeten Zuführungsströmungspfads angeordnet, also gerade oberhalb des Zuführungsströmungspfads. Der Impeller 93 rotiert aufgrund eines rotierenden Antriebs der Antriebseinheit 91 und Luft wird von unten nach oben geblasen.
(Oberes Gehäuse)
Das obere Gehäuse 100 weist eine Röhrenform auf, die sich in Vertikalrichtung um eine Achse erstreckt. Das untere Ende des oberen Gehäuses 100 ist über den gesamten Umfang an der oberen Fläche der oberen Gehäusewandung 83 des unteren Gehäuses 80 befestigt. Das obere Gehäuse 100 umgibt den Impeller 93 des Luftgebläses 90 über den gesamten Umfang. Zwischen dem radial äußeren Ende des Impellers 93 und der Innenperipheriefläche des oberen Gehäuses 100 ist bildet sich ein Spiel. Der Innenraum des oberen Gehäuses 100 ist als Aufwärtsströmungspfad für durch das Luftgebläse 90 eingeblasene Luft ausgebildet.
Die Innenperipheriefläche des oberen Gehäuses 100 ist eine erste Innenperipheriefläche 100a, die sich mit einer einheitlichen Strömungspfadquerschnittfläche von dem unteren Ende bis zu einer vorgegebenen Höhe nach oben erstreckt. Ein Bereich oberhalb der ersten Innenperipheriefläche 100a in der Innenperipheriefläche des oberen Gehäuses 100 ist eine zweite Innenperipheriefläche 100b, deren Durchmesser nach oben allmählich zunimmt.
Dabei ist auf der Innenperipheriefläche des oberen Gehäuses 100 dieses Ausführungsbeispiels ein geräuschabsorbierendes Material angeordnet. Als geräuschabsorbierendes Material kann beispielsweise eine Akustikauskleidung, wie zum Beispiel eine akustische Dämpfung, eingesetzt werden. Es ist auch möglich, dass ein poröses Material, ein Schaummaterial oder dergleichen als geräuschabsorbierendes Material auf der Innenperipheriefläche des oberen Gehäuses 100 angeordnet ist.
(Ausrichteeinheit)
Die Ausrichteeinheit 110 ist in einer Höhenposition der Grenze zwischen der ersten Innenperipheriefläche 100a und der zweiten Innenperipheriefläche 100b in dem oberen Gehäuse 100 angeordnet. Die Ausrichteeinheit 110 weist eine zu der Vertikalachse O senkrechte flache Plattenform auf und erstreckt sich so, dass sie den Strömungspfad im oberen Gehäuse 100 abschließt. Eine Vielzahl von in Vertikalrichtung durchgehenden Ausrichtelöchern 110a sind in Horizontalrichtung beabstandet in der Ausrichteeinheit 110 angeordnet.
Die Ausrichteeinheit 110 kann außerdem eine Wabenstruktur sein, die in Vertikalrichtung eine bestimmte Dicke aufweist und eine Vielzahl von in Vertikalrichtung durchgehenden Löchern aufweist.
(Wassereinspritzvorrichtung)
Eine Vielzahl von Wassereinspritzvorrichtungen 112 sind auf der Innenperipheriefläche des oberen Gehäuses 100 in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet. Die Wassereinspritzvorrichtung 112 ist an der ersten Innenperipheriefläche 100a unterhalb der Ausrichteeinheit 110 innerhalb des oberen Gehäuses 100 angeordnet. Die Wassereinspritzvorrichtung 112 kann an der zweiten Innenperipheriefläche 100b oberhalb der Ausrichteeinheit 110 innerhalb des oberen Gehäuses 100 angeordnet sein. Jede Wassereinspritzvorrichtung 112 ist dazu vorgesehen, innerhalb des oberen Gehäuses 100 Wasser radial nach innen und diagonal nach oben einzuspritzen.
(Wärmetauschereinheit)
Als nächstes wird die Wärmetauschereinheit 120 beschrieben. Die Wärmetauschereinheit 120 ist im obersten Bereich des vierten Kühlungssystems 70 vorgesehen. Die Wärmetauschereinheit 120 ist fest mit dem oberen Ende des oberen Gehäuses 100 integriert. Die Wärmetauschereinheit 120 weist eine Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130, eine Einhausung 140, einen Kühlmittelzuführbereich 180 und einen Kühlmittelabführbereich 190 auf.
(Gruppe von Wärmeübertragungsrohren)
Wie in den 19 bis 22 gezeigt, ist die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 eine Anordnung der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 131. Jedes Wärmeübertragungsrohr 131 erstreckt sich in Vertikalrichtung. Der Innenraum eines jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 131 ist als Luftpassage P1 ausgebildet, die sich in Vertikalrichtung erstreckt und offene obere und untere Enden aufweist.
Bei der horizontalen Querschnittform eines jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 131 weisen die Innenperipheriefläche und die Außenperipheriefläche eine regelmäßige Sechseckform auf. Die horizontale Querschnittform eines jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 131 kann vieleckig oder kreisförmig sein. Die Dicke des Wärmeübertragungsrohrs 131 ist über den gesamten Umfang gleichförmig ausgebildet. Die Innenperipheriefläche eines jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 131 ist mit einer Innenflächenrippe 131a versehen, die in dem Wärmeübertragungsrohr 131 von der Innenperipheriefläche radial nach innen hervorsteht und sich im gesamten Bereich in Vertikalrichtung erstreckt. Eine jeweilige Innenflächenrippe 131a ist an jeder von sechs die Innenfläche des Wärmeübertragungsrohrs 131 darstellenden Innenflächen ausgebildet. Das heißt, eine Vielzahl von Innenflächenrippen 131a (im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Innenflächenrippen 131a) sind in Umfangsrichtung beabstandet an der Innenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs 131 angeordnet.
Eine derartige Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 131 ist als Gruppe in gleichen Abständen angeordnet. Die einander benachbarten Wärmeübertragungsrohre 131 sind regelmäßig angeordnet, wobei die die Außenperipherieflächen der Rohre 131 bildenden Ebenen einander zugewandt sind. Dadurch wird zwischen den Wärmeübertragungsrohren 131 eine sich in der Vertikalrichtung und in der Horizontalrichtung erstreckende Kühlmittelpassage P2 ausgebildet. In einer Draufsicht ist die Kühlmittelpassage P2 in einer Gitterform so ausgebildet, dass sie die regelmäßig sechseckigen Wärmeübertragungsrohre 131 vermeidet.
(Einhausung)
Wie in den 19 bis 21 gezeigt, ist die Einhausung 140 so angeordnet, dass sie die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 von der Außenperipherieseite her abdeckt. Die Einhausung 140 weist einen röhrenförmigen Bereich 150, eine obere Rohrplatte 155, eine untere Rohrplatte 156, ein oberes Kopfstück 160 und ein unteres Kopfstück 170 auf.
Der röhrenförmige Bereich 150 weist eine Röhrenform auf, die sich in Vertikalrichtung um die Vertikalachse O erstreckt, und weist in diesem Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form auf. Eine Erstreckung des röhrenförmigen Bereichs 150 in Vertikalrichtung ist im Wesentlichen gleich einer Erstreckung der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 in Vertikalrichtung. Somit deckt der röhrenförmige Bereich 150 die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 im gesamten Bereich in Vertikalrichtung von der Außenperipherieseite her ab.
Die obere Rohrplatte 155 ist dazu vorgesehen, die obere Endöffnung des röhrenförmigen Bereichs 150 abzuschließen. Die obere Rohrplatte 155 ist mit einer Vielzahl von in Vertikalrichtung durchgehenden Löchern versehen. Das obere Ende eines jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 131 der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 ist in das jeweilige Loch eingepasst. Die obere Endöffnung des Wärmeübertragungsrohrs 131 ist bündig mit der oberen Fläche der oberen Rohrplatte 155. Somit kommuniziert die obere Endöffnung des Wärmeübertragungsrohrs 131 mit dem oberen Raum und ist nicht durch die obere Rohrplatte 155 abgeschlossen.
Die untere Rohrplatte 156 ist so angeordnet, dass sie die untere Endöffnung des röhrenförmigen Bereichs 150 abschließt. Die untere Rohrplatte 156 ist mit einer Vielzahl von in Vertikalrichtung durchgehenden Löchern versehen. Das untere Ende des jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs 131 von der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 ist in das jeweilige Loch eingepasst. Die untere Endöffnung des Wärmeübertragungsrohrs 131 ist bündig mit der unteren Fläche der unteren Rohrplatte 156. Somit sind die Öffnungen an den unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 131 nicht durch die Rohrplatte abgeschlossen und kommunizieren mit dem oberen Raum.
Also lagern die obere Rohrplatte 155 und die untere Rohrplatte 156 die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130, in der die Wärmeübertragungsrohre 131 in Abständen zusammengefasst sind. Außerdem ist ein von dem röhrenförmigen Bereich 150, der oberen Rohrplatte 155 und der unteren Rohrplatte 156 umgebener Raum als Kühlmittelkammer ausgebildet, in welche das von außen zugeführte Kühlmittel C eingeleitet wird. Die Kühlmittelpassage P2 zwischen den Wärmeübertragungsrohren 131 in der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 befindet sich innerhalb der Kühlmittelkammer.
(Oberes Kopfstück)
Wie in 19 gezeigt, ist das obere Kopfstück 160 ringförmig an der Außenperipherie des oberen Endes des röhrenförmigen Bereichs 150 angeordnet. Ein den röhrenförmigen Bereich 150 umgebender ringförmiger Strömungspfad ist innerhalb des oberen Kopfstücks 160 definiert. Wie in 20 gezeigt, ist eine Vielzahl von oberen Kommunikationslöchern 151, welche den röhrenförmigen Bereich 150 durch den röhrenförmigen Bereich 150 in Radialrichtung durchdringen und in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet sind, in einer Höhenposition angeordnet, die dem oberen Kopfstück 160 in dem röhrenförmigen Bereich 150 entspricht. Somit kommunizieren der Innenraum des oberen Kopfstücks 160 und die Kühlmittelkammer innerhalb des röhrenförmigen Bereichs 150 durch die oberen Kommunikationslöcher 151 miteinander.
(Unteres Kopfstück)
Wie in 19 gezeigt, ist das untere Kopfstück 170 ringförmig an der Außenperipherie des unteren Endes des röhrenförmigen Bereichs 150 angeordnet. Ein den röhrenförmigen Bereich 150 umgebender ringförmiger Strömungspfad ist innerhalb des unteren Kopfstücks 170 definiert. Wie in 20 gezeigt, ist eine Vielzahl von unteren Kommunikationslöchern 152 in einer Höhenposition, die dem unteren Kopfstück 170 in dem röhrenförmigen Bereich 150 entspricht, so angeordnet, dass sie den röhrenförmigen Bereich 150 in Radialrichtung durchdringen und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Somit kommunizieren der Innenraum des unteren Kopfstücks 170 und die Kühlmittelkammer innerhalb des röhrenförmigen Bereichs 150 durch die unteren Kommunikationslöcher 152 miteinander.
(Kühlmittelzuführbereich)
Der Kühlmittelzuführbereich 180 führt das Kühlmittel dem oberen Kopfstück 160 zu. Eine Vielzahl von Kühlmittelzuführbereichen 180 sind an der Außenperipheriefläche des oberen Kopfstücks 160 in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet. (Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Kühlmittelzuführbereiche 180 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet.)
(Kühlmittelabführbereich)
Der Kühlmittelabführbereich 190 führt das Kühlmittel C dem unteren Kopfstück 170 zu. Eine Vielzahl von Kühlmittelabführbereichen 190 sind an der Außenperipheriefläche des unteren Kopfstücks 170 in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet. (Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Kühlmittelabführbereiche in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet.)
(Betrieb und Wirkung des vierten Ausführungsbeispiels)
Beispielsweise kühlt und kondensiert das vierte Kühlungssystem 70 das Kühlmittel C, welches beim Abführen von Wärme von dem Server 2 verdampft ist.
Wenn die Antriebseinheit 91 des Luftgebläses 90 rotierend angetrieben wird, so rotiert der Impeller 93 entsprechend. Dann wird mittels des Impellers 93 Luft von unten nach oben geblasen. Das heißt, Luft, die durch den Außenperipherieöffnungsbereich 81 a und den oberen Öffnungsbereich 83a des unteren Gehäuses 80 in das untere Gehäuse 80 einströmt, passiert den Zuführungsströmungspfad zwischen der inneren Ringwandung 84 und der äußeren Ringwandung 85, strömt zwischen den Flügeln 95 des Impellers 93 durch und wird innerhalb des oberen Gehäuses 100 nach oben geblasen. Mittels der Wassereinspritzvorrichtung 112 wird Luft mit Wasser gemischt, während sie durch das obere Gehäuse 100 strömt. Dann passiert die Luft die Ausrichtelöcher 110a der Ausrichteeinheit 110 und wird zu einer ausgerichteten Aufwärtsströmung, aus der eine Wirbelströmungskomponente entfernt wurde.
Eine solche Luftströmung wird am unteren Ende der Wärmetauschereinheit 120 von unten in die Luftpassage P1 innerhalb von jedem die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 bildenden Wärmeübertragungsrohr 131 eingeleitet. Die in das Wärmeübertragungsrohr 131 eingeleitete Luft strömt durch die Luftpassage P1 entlang der linearen Form des Wärmeübertragungsrohrs 131 von unten nach oben und wird aus dem oberen Ende des Wärmeübertragungsrohrs 131 nach außen abgegeben.
Andererseits wird das als Dampf ausgebildete Kühlmittel C durch den Kühlmittelzuführbereich 180 in das obere Kopfstück 160 in der Einhausung 140 der Wärmetauschereinheit 120 eingeleitet. Das in das obere Kopfstück 160 eingeleitete Kühlmittel C bewegt sich innerhalb des oberen Kopfstücks 160 in Umfangsrichtung und wird über ein beliebiges oberes Kommunikationsloch 151 von der Vielzahl von oberen Kommunikationslöchern 151 in die Kühlmittelkammer innerhalb des röhrenförmigen Bereichs 150 eingelassen. Das Kühlmittel C strömt horizontal und abwärts durch die Kühlmittelpassage P2 zwischen den Wärmeübertragungsrohren 131 in der Kühlmittelkammer. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Wärmeaustausch zwischen dem durch die Kühlmittelpassage P2 strömenden Kühlmittel C und der durch die Luftpassage P1 strömenden Luft über jedes jeweilige Wärmeübertragungsrohr 131 durchgeführt. Das heißt, das Kühlmittel C wird abgekühlt, wenn die Wärme des Kühlmittels C auf die Luft übertragen wird, und im Verlauf eines Strömens durch die Kühlmittelpassage P2 wird das Kühlmittel C kondensiert und wird zu in der flüssigen Phase befindlichem Kühlmittel C.
Das in dieser Weise kondensierte Kühlmittel C strömt aufgrund des Gewichts und des Zuführdrucks des Kühlmittels C weiter nach unten und wird durch das am unteren Ende des röhrenförmigen Bereichs 150 ausgebildete untere Kommunikationsloch 152 in das untere Kopfstück 170 ausgegeben. Dann wird das in dem unteren Kopfstück 170 befindliche Kühlmittel C während einer Bewegung in Umfangsrichtung aus einem von der Vielzahl von Kühlmittelabführbereichen 190 in einen Außenbereich der Wärmetauschereinheit 120 ausgegeben. Ein solches Kühlmittel C wird dann wieder dem Server 2 zugeführt, um den Server 2 zu kühlen.
In dem vierten Kühlungssystem 70 mit dem oben beschriebenen Aufbau sind die Luftpassagen P1 innerhalb der Wärmeübertragungsrohre 131 in einer linearen Form ausgebildet, die sich in allen Wärmeübertragungsrohren 131 in Vertikalrichtung erstreckt. Daher entweicht in die Luftpassage P1 eingedrungener Staub oder Schmutz aufgrund seines Gewichts nach unten oder aufgrund der durch das Luftgebläse 90 eingeblasenen Luft nach oben. Auf diese Weise kann Staub oder Schmutz daran gehindert werden, sich in der Luftpassage P1 anzusammeln.
Des Weiteren ist die Luftpassage P1 innerhalb von jedem Wärmeübertragungsrohr 131 aus einer Richtung einsehbar, beispielsweise für einen Wartungsarbeiter. Dadurch ist eine bestimmte Luftpassage P1, die Fremdsubstanz enthält, leicht ermittelbar. Aufgrund der linearen Form der Luftpassage P1 ist die Luftpassage einfach zu reinigen. Somit ist es möglich, Wartungseigenschaften zu verbessern.
Ferner ist die aus der Innenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs 131 herausstehende Innenflächenrippe 131a innerhalb des Wärmeübertragungsrohrs 131 ausgebildet. Dadurch ist der Kontaktbereich zwischen der durch die Luftpassage P1 strömenden Luft und dem Wärmeübertragungsrohr 131 modifizierbar und der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel C und der Luft kann gefördert werden. Somit kann das Kühlmittel C ausreichend gekühlt werden, auch wenn die Gesamtzahl an Wärmeübertragungsrohren 131 reduziert wird.
Da außerdem die Rippen einheitlich in Vertikalrichtung verlaufen, ist die gerade Ausrichtung der Luftpassage P1 nicht beeinträchtigt. Dadurch können gute Wartungseigenschaften aufrechterhalten werden.
Da außerdem die Einhausung 140 dazu vorgesehen ist, das Kühlmittel C aus dem gesamten Umfangsbereich durch das obere Kopfstück 160 zu der Kühlmittelkammer zu führen, kann eine unregelmäßige Einleitung des Kühlmittels C in einen Teil der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 in Umfangsrichtung verhindert werden. Da das Kühlmittel C nach einem Durchströmen der Kühlmittelkammer aus dem gesamten Umfangsbereich zu dem unteren Gehäuse 80 abgeführt wird, ist es auch in dem unteren Bereich der Kühlmittelkammer möglich, das Kühlmittel C daran zu hindern, dass es in einem Teilbereich in Umfangsrichtung ungleichmäßig wird. Entsprechend kann die Strömungsverteilung des Kühlmittels C zur Kühlmittelkammer gleichmäßig gemacht werden und ein Wärmeaustausch mit der Luft ist effizient durchführbar.
Ferner ist die Antriebseinheit 91 des Luftgebläses 90 an der radialen Innenseite der inneren Ringwandung 84, die den Zuführströmungspfad zu dem Impeller 93 definiert, angeordnet. Dadurch wird die Antriebseinheit 91 nicht zu einem Hindernis für die Luftströmung. So ist es möglich, eine ungleichmäßige Luftströmung zu verhindern und eine brauchbare Strömungsverteilung zu jedem Wärmeübertragungsrohr 131 der Wärmetauschereinheit 120 zu erhalten. Da die Antriebseinheit 91 in einem Totraum innerhalb der inneren Ringwandung 84 angeordnet ist, muss für die Antriebseinheit 91 kein spezieller Raum bereitgestellt werden. Damit kann eine Größenzunahme des vierten Kühlungssystems 70 insgesamt vermieden werden.
Da das obere Gehäuse 100 mit dem geräuschabsorbierenden Material ausgestattet ist, können durch den Antrieb des Impellers 93 erzeugte Geräusche durch das geräuschabsorbierende Material absorbiert werden. So kann der Einfluss von durch den Antrieb des vierten Kühlungssystems 70 erzeugten Geräuschen auf die Umgebung reduziert werden.
Außerdem kann das geräuschabsorbierende Material - zusätzlich zu dem oberen Gehäuse 100 oder anstelle des oberen Gehäuses 100 - in dem unteren Gehäuse 80 vorgesehen sein. Auch mit diesem Aufbau sind der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkung erreichbar.
Da die Ausrichteeinheit 110 innerhalb des oberen Gehäuses 100 angeordnet ist, kann Luft entlang der Luftpassage P1 des Wärmeübertragungsrohrs 131 in die Luftpassage P1 innerhalb des Wärmeübertragungsrohrs 131 eingeleitet werden, indem man Luft durch das Ausrichteloch 110a der Ausrichteeinheit 110 passieren lässt. Auf diese Weise lässt sich eine Kühlleistung ohne Beeinträchtigung durch Wind in der äußeren Umgebung stabilisieren.
Ferner kann mittels der Wassereinspritzvorrichtung 112 Wasser in die Luft gemischt werden, während die Luft das obere Gehäuse 100 passiert. So kann auch bei einer hohen Umgebungslufttemperatur die Verdunstungswärme von der Verdunstung von Wasser verwendet werden, um die gefühlte Lufttemperatur zu senken. Dadurch kann eine Kühlleistung des Kühlmittels C in der Wärmetauschereinheit 120 verbessert werden. Da das Wasser in das obere Gehäuse 100 eingespritzt wird, kann der Aufbau im Innenraum des vierten Kühlungssystems 70 fertiggestellt werden und es ist nicht erforderlich, einen getrennten Aufbau in großem Maßstab einzuführen. Somit ist die Kühlleistung mit einer Verringerung von Größe und Kosten verbesserbar.
[Erstes modifiziertes Beispiel des vierten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann, wie in 23 gezeigt, ein Widerstandskörper 200 innerhalb der Kühlmittelpassage P2 der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 vorgesehen sein. Eine Vielzahl von Widerstandskörpern 200 sind in Vertikalrichtung beabstandet angeordnet und weisen eine Plattenform auf, wobei die Vertikalrichtung die Dickenrichtung ist. In einer Draufsicht erstreckt sich der Widerstandskörper 200 in Horizontalrichtung entlang der Kühlmittelpassage P2. Der Widerstandskörper 200 erstreckt sich auf die gleiche Weise wie die Kühlmittelpassage P2 in einer ebenen Gitterform mit einem vorgegebenen Passagenabstand D von der Außenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs 131. Der Passagenabstand D ist auf beiden Seiten des sich durch die Kühlmittelpassage P2 erstreckenden Widerstandskörpers 200 ausgebildet.
Bei einem solchen Aufbau ist die Bewegung des Kühlmittels C in Vertikalrichtung durch den Widerstandskörper 200 eingeschränkt. Das heißt, da der Widerstand des Kühlmittels C in Vertikalrichtung erhöht ist, bewegt sich das Kühlmittel C eher in der Horizontalrichtung fort. Aufgrund dessen kann das Kühlmittel C auch innerhalb der Gruppe von Wärmerohren 130 geeignet in Radialrichtung verteilt werden und die Strömungsverteilung des Wärmetauschers 40 kann insgesamt gleichmäßig gemacht werden.
Außerdem kann beispielsweise die Größe des Passagenabstands D zwischen dem Widerstandskörper 200 und der Außenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs 131 in der Gruppe von Wärmerohren 130 nach innen, also in Radialrichtung nach innen, vergrößert werden.
So kann das Kühlmittel C aktiv dazu gebracht werden, dass es in den radial inneren Bereich der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 gelangt, den das Kühlmittel C eigentlich nicht ohne Weiteres erreicht. Dadurch kann die Strömungsverteilung noch gleichmäßiger gemacht werden.
[Erstes modifiziertes Beispiel des vierten Ausführungsbeispiels]
Beispielsweise kann wie in 24 gezeigt ein Verschlussbereich 210 vorgesehen sein, der den Raum zwischen der Innenperipheriefläche des röhrenförmigen Bereichs 150 der Einhausung 140 und der äußersten Oberfläche der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 abschließt. Der Verschlussbereich 210 ist beispielsweise eine Bürste mit Bürstenborsten, die von der Innenperipheriefläche des röhrenförmigen Bereichs 150 radial nach innen ragen und in Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Verschlussbereich 210 kann auch einen Raum zwischen der Innenperipheriefläche des röhrenförmigen Bereichs 150 der Einhausung 140 und der äußersten Oberfläche der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 ausfüllen und kann beispielsweise als ein elastischer Körper, wie Schwamm oder Gummi, ausgebildet sein.
So ist es möglich, zu verhindern, dass das Kühlmittel C durch den Spalt zwischen der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 und der Einhausung 140 strömt, was nicht zum Wärmeaustausch beitragen würde. Auf diese Weise kann das Kühlmittel C aktiv in die Kühlmittelpassage P2 zwischen den zum Wärmeaustausch fähigen Wärmeübertragungsrohren 131 eingeleitet werden und die Wärmeaustauscheffizienz kann verbessert werden.
[Weitere Ausführungsbeispiele] Während im Vorhergehenden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt und kann in geeigneter Weise abgewandelt werden, ohne dass von der technischen Idee der Erfindung abgewichen würde.
Beispielsweise kann der Kühlmitteltank 3 des ersten Kühlungssystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in dem Innenbereich R innerhalb des Behälters 31 des zweiten Kühlungssystems 30 angeordnet sein und ein Teil des Wärmerohrs 10 und der plattenförmigen Rippe 20 kann in dem Außenbereich E außerhalb des Behälters 31 angeordnet sein.
Das dritte Kühlungssystem 50 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann mit den Kühlmitteltanks 3 des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet werden.
Ferner kann das vierte Kühlungssystem 70 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel anstelle des Wärmetauschers 40 des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet werden.
<Anhang>
Die Beschreibungen der Ausführungsbeispiele sind beispielsweise so zu verstehen wie im Folgenden angegeben.
Das Kühlungssystem gemäß (1) weist auf:

den Kühlmitteltank 3, der das Kühlmittel C lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt;
die Vielzahl von Wärmerohren 10, die so angeordnet sind, dass sie von dem Kühlmitteltank 3 in Richtung des Außenbereichs des Kühlmitteltanks 3 verlaufen, und die jeweils Durchführungen aufweisen, durch die das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel bewegbar ist; sowie
das Lüftergebläse 27, welches Luft vom Außenbereich des Kühlmitteltanks 3 zu der Vielzahl von Wärmerohren 10 bläst, und zwar in einer Richtung, in der diese Wärmerohre 10 angeordnet sind,

Dadurch wird die Kühlung an der Anströmkante 11 des Wärmerohrs 10 gefördert und an der Ablaufkante 12 wird die Kühlung verhindert. Da das Kühlmittel C auf der Seite der Anströmkante 11 des Wärmerohrs 10 eher kondensiert, bildet sich eine Passage für das in der flüssigen Phase befindliche Kühlmittel C aus, und da das Kühlmittel C auf der Seite der Ablaufkante 12 eher kondensiert, bildet sich eine Passage für das in der Gasphase befindliche Kühlmittel C aus. So wird die Bewegung des Kühlmittels C innerhalb des Wärmerohrs 10 gefördert und Wärme ist wirksam übertragbar.
Das Kühlungssystem gemäß (2) ist das Kühlungssystem gemäß (1), wobei die Wärmerohre 10 auf der stromabwärtigen Seite spärlicher angeordnet sind als auf der in Blasrichtung stromaufwärtigen Seite.
Auf der stromabwärtigen Seite, wo die Lufttemperatur steigt, nimmt die Luftdichte ab und der Volumenstrom erhöht sich. Daher lässt sich der Druckverlust optimieren, indem die Gruppe von Wärmerohren 10 auf der stromabwärtigen Seite spärlicher anordenbar ist.
Das Kühlungssystem gemäß (3) ist das Kühlungssystem gemäß (1) oder (2) und weist weiter auf:

die plattenförmige Rippe 20, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Vielzahl von Wärmerohren 10 außerhalb des Kühlmitteltanks 3 erstreckt und das Durchgangsloch 21 aufweist, durch welches diese Wärmerohre 10 durchgehen,

Auf diese Weise kann die Kondensation des Kühlmittels C auf der Seite der Ablaufkante 12 verhindert werden, während die Kondensation des Kühlmittels C auf der Seite der Anströmkante 11 des Wärmerohrs 10 gefördert wird.
Das Kühlungssystem gemäß (4) ist das Kühlungssystem gemäß irgendeinem von (1) bis (3), wobei das Wärmerohr 10 den Trennwandbereich 15 aufweist, der die Durchführung innerhalb des Wärmerohrs 10 in die stromaufwärtige anströmkantenseitige Passage 16 und die stromabwärtige ablaufkantenseitige Passage 17 aufteilt.
Dadurch kann die Gasphasendurchführung (Dampfdurchführung) und die Flüssigphasendurchführung (Kondensatdurchführung) des Kühlmittels C in dem Wärmerohr 10 definiert werden und die Übertragungseffizienz kann verbessert werden.
Das Kühlungssystem gemäß (5) ist das Kühlungssystem gemäß irgendeinem von (1) bis (4), wobei das Wärmerohr 10 ein Ende aufweist, das sich innerhalb des Kühlmitteltanks 3 befindet und so mit dem Inneren des Kühlmitteltanks 3 kommuniziert, und wobei das Kühlmittel C innerhalb des Kühlmitteltanks 3 das gleiche Kühlmittel ist wie das Kühlmittel C innerhalb des Wärmerohrs 10.
So kann auf eine Pumpe oder dergleichen zum Zirkulieren des Kühlmittels C verzichtet werden.
Das Kühlungssystem gemäß (6) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (1) bis (4), wobei das Wärmerohr 10 an einem Ende innerhalb des Kühlmitteltanks 3 geschlossen ist, sich ins Innere des Kühlmitteltanks 3 erstreckt und so in das Kühlmittel C eintaucht, wobei das Kühlmittel C innerhalb des Kühlmitteltanks 3 das erste Kühlmittel C1 ist und wobei das Kühlmittel C innerhalb des Wärmerohrs 10 das zweite Kühlmittel C2 ist.
Auch bei diesem Aufbau kann auf eine Pumpe oder dergleichen zum Zirkulieren des Kühlmittels C verzichtet werden.
Das Kühlungssystem gemäß (7) ist das Kühlungssystem, welches aufweist:

die Außenwandung, die den Innenbereich R und den Außenbereich E definiert;
den Kühlmitteltank 3, der im Innenbereich R angeordnet ist und der das Kühlmittel C lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt;
den im Außenbereich E angeordneten Wärmetauscher 40;
das Gasphasenrohr 47, in dem das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel, nachdem es in dem Kühlmitteltank 3 verdampft und in die Gasphase übergegangen ist, zu dem Wärmetauscher 40 geführt wird; sowie
das Flüssigphasenrohr 48, in dem das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmitteln C, nachdem es in dem Wärmetauscher 40 von einer Gasphase in eine Flüssigphase übergegangen ist, zu dem Kühlmitteltank 3 geführt wird.

Das Kühlmittel C, das beim Abführen von Wärme von dem Heizelement im Kühlmitteltank 3 verdampft ist, wird in das Gasphasenrohr 47 eingeleitet und zu dem Wärmetauscher 40 im Außenbereich E geführt. Das Kühlmittel C wird in dem Wärmetauscher 40 kondensiert und wird zu kondensiertem Wasser, welches aufgrund seines Eigengewichts durch das Flüssigphasenrohr 48 strömt und in den Kühlmitteltank 3 eingeleitet wird. So kann das Heizelement effizient gekühlt werden, ohne dass eine Pumpe oder dergleichen zum Zirkulieren des Kühlmittels C bereitgestellt wird.
Das Kühlungssystem gemäß (8) ist das Kühlungssystem gemäß (7), welches weiter aufweist:

den kanalbildenden Bereich 49, der eine Kanaldurchführung ausbildet, die zusammen mit der Außenfläche der Außenwandung von unten nach oben verläuft, wobei der Wärmetauscher 40 in der Kanaldurchführung aufgenommen ist.

Ein Hochtemperatur-Kühlungsmittel C wird in den Wärmetauscher 40 eingeleitet, um in dem Kanal eine Luftströmung nach oben zu erzeugen, und Außenluft wird in den Kanal eingelassen. Dadurch kann die Kühlung des Kühlmittels C in dem Wärmetauscher 40 effizienter durchgeführt werden.
Das Kühlungssystem gemäß (9) ist das Kühlungssystem gemäß (7) oder (8), wobei der Wärmetauscher 40 entlang der und einstückig mit der Außenfläche der Außenwandung angeordnet ist.
Indem der Wärmetauscher einstückig mit der Außenwandung selbst ausgebildet ist, kann die Außenwandung selbst als Wärmestrahler 51 verwendet werden. So kann der Wärmetauscher 40, der kompakt ist und eine hohe Kondensationsleistung des Kühlmittels C aufweist, realisiert werden.
Das Kühlungssystem gemäß (10) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (1) bis (9) und weist weiter auf:

den Wärmestrahler 51, der so in dem Kühlmitteltank 3 angeordnet ist, dass er in das Kühlmittel C eintaucht und von dem Heizelement übertragene Wärme aufnimmt; sowie
die Wärmeübertragungsfördereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Wärmeübertragung von der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 zu fördern.

Da es also beispielsweise möglich ist, eine Anhaftung des Dampffilms an dem Wärmestrahler 51 zu verhindern, kann eine hohe Wärmeübertragungsrate zwischen dem Kühlmittel C und dem Wärmestrahler 51 aufrechterhalten werden.
Wenn sich auf der Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers eine Einphasenströmung des Kühlmittels ausbildet, kann eine Wärmeübertragung gefördert werden, indem die Einphasenströmung gestört wird.
Das Kühlungssystem gemäß (11) ist das Kühlungssystem, welches aufweist:

den Kühlmitteltank 3, der das Kühlmittel C lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt;
den Wärmestrahler 51, der in das Kühlmittel C in dem Kühlmitteltank 3 eintauchbar ist und durch den von dem Heizelement übertragene Wärme aufgenommen wird; sowie
die Dampffilmentfernungseinheit (Wärmeübertragungsfördereinheit) 60, die dazu eingerichtet ist, eine Wärmeübertragung von der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 zu fördern.

Zusätzlich dazu, dass der Dampffilm daran gehindert wird, an dem Wärmestrahler 51 anzuhaften, kann eine Wärmeübertragungsrate zwischen dem Kühlmittel C und dem Wärmestrahler 51 durch Stören der Strömung auf hohem Niveau gehalten werden.
Das Kühlungssystem gemäß (12) ist das Kühlungssystem gemäß (10) oder (11), wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit den Ultraschallgenerator 61 aufweist, der dazu vorgesehen ist, Ultraschallwellen auf die Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 zu versenden.
So kann ein Anhaften des Dampffilms an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 verhindert werden und die Strömung an der Wärmestrahlungsfläche kann gestört werden. Dies führt beispielsweise zu einem Übergang von einem Laminarströmungsbereich zu einem Turbulenzströmungsbereich.
Das Kühlungssystem gemäß (13) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (10) bis (12), wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit das Strahleinspritzgerät 62 aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 mit einem Strahlstrom des Kühlmittels C zu beaufschlagen.
So kann eine Anhaftung des Dampffilms an der Wärmestrahlungsfläche 51 a des Wärmestrahlers 51 verhindert werden und die Strömung an der Wärmestrahlungsfläche kann gestört werden.
Das Kühlungssystem gemäß (14) ist das Kühlungssystem gemäß (13), wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit des Weiteren aufweist:

den Strömungspfadbildungsbereich 63, der einen Strömungspfad ausbildet, der in der Strömungsrichtung des Strahlstroms auf der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 verläuft.

So kann ein Anhaften des Dampffilms an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 verhindert werden und die Strömung an der Wärmestrahlungsfläche kann gestört werden.
Das Kühlungssystem gemäß (15) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (10) bis (14), wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit den Wirbelströmungsgenerator 64 aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine Wirbelströmung aufgrund des Kühlmittels C auf der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 zu erzeugen.
So kann ein Anhaften des Dampffilms an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 verhindert werden und die Strömung an der Wärmestrahlungsfläche kann gestört werden.
Das Kühlungssystem gemäß (16) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (10) bis (15), wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit das Bindemittel 65 aufweist, das auf der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 angeordnet ist und eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Wärmestrahler 51.
So kann ein Anhaften des Dampffilms an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 verhindert werden und die Strömung an der Wärmestrahlungsfläche kann gestört werden.
Das Kühlungssystem gemäß (17) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (10) bis (15), wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit die Wärmestrahlungsrippe 66 aufweist, die dazu vorgesehen ist, aus der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 herauszustehen.
So kann ein Anhaften des Dampffilms an der Wärmestrahlungsfläche 51a des Wärmestrahlers 51 verhindert werden und die Strömung an der Wärmestrahlungsfläche kann gestört werden.
Das Kühlungssystem gemäß (18) ist das Kühlungssystem, welches aufweist:

die Wärmetauschereinheit 120 mit der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130, die eine Vielzahl von sich linear in Vertikalrichtung erstreckenden Wärmeübertragungsrohren 131 umfasst, in der die Luftpassage P1ausgebildet ist und bei der zwischen den Wärmeübertragungsrohren 131 die Kühlmittelpassagen P2 ausgebildet sind, indem diese Wärmeübertragungsrohre 131in Abständen gebündelt sind,

das unter der Wärmetauschereinheit 120 vorgesehene Luftgebläse 90, welches von unten Luft auf die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 bläst.

Die Luftpassagen P1 innerhalb der Wärmeübertragungsrohre 131 sind in einer linearen Form ausgebildet, die sich in allen Wärmeübertragungsrohren 131 in Vertikalrichtung erstreckt. Dadurch, dass Staub oder Schmutz sich somit nicht leicht in der Luftpassage P1 ansammelt und die Luftpassage P1 aus einer Richtung einsehbar ist, ist eine Durchführung von Reinigung oder dergleichen erleichtert.
Das Kühlungssystem gemäß (19) ist das Kühlungssystem gemäß (18), wobei das Wärmeübertragungsrohr 131 die Innenflächenrippe 131a aufweist, die aus der Innenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs 131 heraussteht und in Vertikalrichtung verläuft.
Auf diese Weise kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel C und der Luft gefördert werden. Somit kann das Kühlmittel C ausreichend gekühlt werden, auch wenn die Gesamtzahl an Wärmeübertragungsrohren 131 reduziert wird, und Verbesserungen hinsichtlich Herstellung und Wartung sind erreichbar.
Das Kühlungssystem gemäß (20) ist das Kühlungssystem gemäß (18) oder (19), wobei die Einhausung 140 aufweist:

den röhrenförmigen Bereich 150, der die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 von der Außenperipherieseite umgibt,
das obere Kopfstück 160, welches in einer Ringform ausgebildet ist, die den röhrenförmigen Bereich 150 von der Außenperipherieseite her im oberen Bereich des röhrenförmigen Bereichs 150 umgibt, und welches mit dem einen von dem Kühlmittelzuführbereich 180 oder dem Kühlmittelabführbereich 190 versehen ist, sowie
das untere Kopfstück 170, welches in einer Ringform ausgebildet ist, die den röhrenförmigen Bereich 150 von der Außenperipherieseite her in dem unteren Bereich des röhrenförmigen Bereichs 150 umgibt, und welches mit dem anderen von dem Kühlmittelzuführbereich 180 oder dem Kühlmittelabführbereich 190 versehen ist, und wobei der röhrenförmige Bereich 150 die Vielzahl von oberen Kommunikationslöchern 151 aufweist, die für eine Kommunikation zwischen dem Innenraum des oberen Kopfstücks 160 und dem Innenraum des röhrenförmigen Bereichs 150 in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet sind, sowie die Vielzahl von unteren Kommunikationslöchern 152 aufweist, die für eine Kommunikation zwischen dem Innenraum des unteren Kopfstücks 170 und dem Innenraum des röhrenförmigen Bereichs 150 in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet sind.

Auf diese Weise kann die Strömungsverteilung des Kühlungsmittels C auf die Kühlmittelpassage gleichförmig gemacht werden.
Das Kühlungssystem gemäß (21) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (18) bis (20), wobei die Wärmetauschereinheit 120 ferner aufweist:

den Widerstandskörper 200, der sich mit einem vorgegebenen horizontalen Spalt in Bezug auf die Außenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs 131 innerhalb der Kühlmittelpassage P2 in Horizontalrichtung erstreckt.

Aufgrund des Widerstandskörpers 200 kann das Kühlmittel C leicht nicht nur in Vertikalrichtung, sondern auch in Horizontalrichtung eingeleitet werden. Dadurch kann die Strömungsverteilung der Wärmetauschereinheit 120 insgesamt gleichförmiger gemacht werden.
Das Kühlungssystem gemäß (22) ist das Kühlungssystem gemäß (21), wobei der Widerstandskörper 200 so ausgebildet ist, dass ein Spalt zwischen dem Widerstandskörper 200 und dem Wärmeübertragungsrohr 131 in Radialrichtung der Wärmetauschereinheit 120 von außen nach innen größer wird.
So wird es für das Kühlmittel C leichter, das radial Innere zu erreichen, wohin das Kühlmittel C nicht so leicht gelangt. Somit kann die Strömungsverteilung noch gleichmäßiger gemacht werden.
Das Kühlungssystem gemäß (23) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (18) bis (22), wobei die Wärmetauschereinheit 120 ferner den Verschlussbereich 210 aufweist, welcher einen Raum zwischen der Innenfläche der Einhausung 140 und der äußersten Oberfläche der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 abschließt.
Damit ist es möglich, das Kühlmittel C daran zu hindern, durch den Spalt zwischen der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren 130 und der Einhausung 140 zu strömen, was nichts zu einem Wärmeaustausch beitragen würde.
Das Kühlungssystem gemäß (24) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (18) bis (23), wobei das Luftgebläse 90 aufweist:

den Impeller 93, der um eine in Vertikalrichtung verlaufende Achse rotierbar ist,
sowie die Antriebseinheit 91, die unterhalb des Impellers 93 angeordnet ist und den Impeller 93 rotierend antreibt, und wobei das Kühlungssystem weiter aufweist:
das obere Gehäuse 100, welches eine Röhrenform aufweist, die sich in Vertikalrichtung erstreckt und den Impeller 93 von der Außenperipherieseite umgibt, wobei das obere Gehäuse 100 in sich einen Luftströmungspfad ausbildet und ein oberes Ende aufweist, welches mit dem unteren Ende der Wärmetauschereinheit 120 verbunden ist, sowie
das untere Gehäuse 80, welches die innere Ringwandung 84 aufweist, die die Antriebseinheit 91 von der Außenperipherieseite abdeckt, wobei ihr Durchmesser nach oben abnimmt, und die äußere Ringwandung 85 aufweist, die die innere Ringwandung 84 von der Außenperipherieseite abdeckt, wobei ihr Durchmesser nach oben abnimmt, und die zusammen mit der inneren Ringwandung 84 einen Luftzuführströmungspfad zu dem Impeller 93 ausbildet.

So wird die Antriebseinheit 91 nicht zu einem Hindernis für die Luftströmung und eine Abdrift kann vermieden werden. Zudem ist insgesamt ein kompakter Aufbau realisierbar.
Das Kühlungssystem gemäß (25) ist das Kühlungssystem gemäß (24), wobei zumindest ein Teil des oberen Gehäuses 100 und des unteren Gehäuses 80 aus einem geräuschabsorbierenden Material ausgebildet ist.
Dadurch ist eine Geräuschbelastung für die Umgebung reduzierbar.
Das Kühlungssystem gemäß (26) ist das Kühlungssystem gemäß (24) oder (25), welches weiter aufweist:

die Ausrichteeinheit 110, die in einem Luftströmungspfad innerhalb des oberen Gehäuses 100 angeordnet ist und die Vielzahl von Ausrichtelöchern 110a aufweist, die in Horizontalrichtung angeordnet sind und in Vertikalrichtung durchgängig sind.

Auf diese Weise kann Luft entlang der Luftpassage P1 des Wärmeübertragungsrohrs 131 eingeleitet werden. Somit ist es möglich, die Kühlleistung zu stabilisieren, ohne dass diese durch Wind in der äußeren Umgebung beeinflusst wird.
Das Kühlungssystem gemäß (27) ist das Kühlungssystem gemäß einem von (24) bis (26), welches weiter aufweist:

die Wasserzuführeinheit, die einen Luftströmungspfad innerhalb des oberen Gehäuses 100 mit Wasser versorgt.

So kann die Kühlleistung des Kühlmittels C in der Wärmetauschereinheit 120 weiter verbessert werden.
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Kühlungssystem zur Verbesserung der Kühleffizienz des elektronischen Geräts.
Mit dem Kühlungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Kühlungssystem bereitgestellt werden, welches beim Transport des Kühlmittels Energie einspart, eine gute Fähigkeit zum Abführen von Wärme von dem Heizelement durch das Kühlungsmittel aufrechterhält und sehr gute Wartungseigenschaften aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Erstes Kühlungssystem
2: Server
3: Kühlmitteltank
3a: Untere Tankwandung
3b: Tankseitenwandung
3c: Obere Tankwandung
10: Wärmerohr
11: Anströmkante
12: Ablaufkante
13: Anströmkantenseitenfläche
14: Ablaufkantenseitenfläche
15: Trennwandbereich
16: Anströmkantenpassage
17: Ablaufkantenpassage
20: Plattenförmige Rippe
21: Durchgangsloch
21a: Kontaktierender Randbereich
21b: Kontaktrandbereich
25: Abdeckung
27: Lüftergebläse
30: Zweites Kühlungssystem
31: Behälter
32: Untere Wandung
33: Seitenwandung
34: Obere Wandung
40: Wärmetauscher
41: Äußeres Wärmeübertragungsrohr
42: Stromaufwärtiges Kopfstück
43: Stromabwärtiges Kopfstück
44: Äußere Rippe
47: Gasphasenrohr
48: Flüssigphasenrohr
49: Kanalbildender Bereich
50: Drittes Kühlungssystem
51: Wärmestrahler
51a: Wärmestrahlungsfläche Dampffilmentfernungseinheit
60: (Wärmeübertragungsfördereinheit)
61: Ultraschallgenerator
62: Strahleinspritzgerät
63: Strömungspfadbildender Bereich
64: Wirbelströmungsgenerator
64a: Propeller
65: Bindemittel
66: Wärmestrahlungsrippe
70: Viertes Kühlungssystem
80: Unteres Gehäuse
81: Gehäuseaußenperipheriewandung
81a: Außenperipherieöffnungsbereich
82: Untere Gehäusewandung
83: Obere Gehäusewandung
83a: Oberer Öffnungsbereich
84: Innere Ringwandung
85: Äußere Ringwandung
88: Fußelement
90: Luftgebläse
91: Antriebseinheit
92: Wellenbereich
93: Impeller
94: (vorspringender) Nabenbereich
95: Flügel
100: Oberes Gehäuse
100a: Erste Innenperipheriefläche
100b: Zweite Innenperipheriefläche
110: Ausrichteeinheit
110a: Ausrichteloch
112: Wassereinspritzvorrichtung
120: Wärmetauschereinheit
130: Gruppe von Wärmeübertragungsrohren
131: Wärmeübertragungsrohr
131a: Innenflächenrippe
140: Einhausung
150: Röhrenförmiger Bereich
151: Oberes Kommunikationsloch
152: Unteres Kommunikationsloch
155: Obere Rohrplatte
156: Untere Rohrplatte
160: Oberes Kopfstück
170: Unteres Kopfstück
180: Kühlmittelzuführbereich
190: Kühlmittelabführbereich
200: Widerstand
210: Verschlussbereich
C: Kühlmittel
C1: Erstes Kühlmittel
C2: Zweites Kühlmittel
R: Innenbereich
E: Außenbereich
F1: Gasphasenströmung
F2: Flüssigphasenströmung
O: Vertikalachse
P1: Luftpassage
P2: Kühlmittelpassage
D: Passagenabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 202162776 [0002]
JP 201654248 [0010]
JP 201888433 [0010]
WO 2015128951 [0010]
JP 2019516195 [0010]
JP 5797758 [0010]
JP 2020136335 [0010]
JP 4347990 [0010]

Claims

Kühlungssystem, aufweisend: einen Kühlmitteltank, der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einen Innenraum abführt; eine Vielzahl von Wärmerohren, die so angeordnet sind, dass sie von dem Kühlmitteltank in Richtung eines Außenbereichs des Kühlmitteltanks verlaufen, und die jeweils Durchführungen aufweisen, durch die das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel bewegbar ist; sowie ein Lüftergebläse, welches Luft vom Außenbereich des Kühlmitteltanks zu der Vielzahl von Wärmerohren bläst, und zwar in einer Richtung, in der die Wärmerohre angeordnet sind, wobei eine Querschnittform senkrecht zu der Erstreckungsrichtung eines jeweiligen Wärmerohrs als eine flache Plattenform mit einer Anströmkante an einer stromaufwärtigen Seite einer Blasrichtung des Lüftergebläses und mit einer Ablaufkante an einer stromabwärtigen Seite der Blasrichtung ausgebildet ist, wobei die Blasrichtung als Längsrichtung ausgebildet ist.
Kühlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wärmerohren auf der in Blasrichtung stromabwärtigen Seite spärlicher angeordnet sind als auf der in Blasrichtung stromaufwärtigen Seite.
Kühlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend: eine plattenförmige Rippe, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Vielzahl von Wärmerohren außerhalb des Kühlmitteltanks erstreckt und ein Durchgangsloch aufweist, durch welches diese Wärmerohre durchgehen, wobei die Anströmkante des Wärmerohrs einen Innenperipherierand des Durchgangslochs der plattenförmigen Rippe kontaktiert und wobei zwischen der Ablaufkante des Wärmerohrs und dem Innenperipherierand des Durchgangslochs ein Spalt ausgebildet ist.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wärmerohr ferner einen Trennwandbereich aufweist, der eine Durchführung innerhalb des Wärmerohrs in eine stromabwärtige Anströmkantenpassage und eine stromaufwärtige Ablaufkantenpassage aufteilt.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wärmerohr ein innerhalb des Kühlmitteltanks angeordnetes Ende zur Kommunikation mit dem Inneren des Kühlmitteltanks aufweist und das Kühlmittel innerhalb des Kühlmitteltanks das gleiche ist wie das Kühlmittel innerhalb des Wärmerohrs.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wärmerohr an einem Ende innerhalb des Kühlmitteltanks geschlossen ist, sich ins Innere des Kühlmitteltanks erstreckt und so in das Kühlmittel eintaucht, wobei das Kühlmittel innerhalb des Kühlmitteltanks ein erstes Kühlmittel ist und wobei das Kühlmittel innerhalb des Wärmerohrs ein zweites Kühlmittel ist.
Kühlungssystem, aufweisend: eine Außenwandung, die einen Innenbereich und einen Außenbereich definiert; einen Kühlmitteltank, der im Innenbereich angeordnet ist und der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt; einen im Außenbereich angeordneten Wärmetauscher; ein Gasphasenrohr, in dem das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel, nachdem es in dem Kühlmitteltank verdampft und in die Gasphase übergegangen ist, zu dem Wärmetauscher geführt wird; sowie ein Flüssigphasenrohr, in dem das als Arbeitsfluid ausgebildete Kühlmittel, nachdem es in dem Wärmetauscher von einer Gasphase in eine Flüssigphase übergegangen ist, zu dem Kühlmitteltank geführt wird.
Kühlungssystem nach Anspruch 7, weiter aufweisend: einen kanalbildenden Bereich, der eine Kanaldurchführung aufweist, die zusammen mit einer Außenfläche der Außenwand von unten nach oben verläuft, wobei der Wärmetauscher innerhalb der Kanaldurchführung angeordnet ist.
Kühlungssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Wärmetauscher entlang der und einstückig mit der Außenfläche der Außenwandung angeordnet ist.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter aufweisend: einen Wärmestrahler, der so in dem Kühlmitteltank angeordnet ist, dass er in das Kühlmittel eintaucht und von dem Heizelement übertragene Wärme aufnimmt; sowie eine Wärmeübertragungsfördereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Wärmeübertragung von einer Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers zu dem Kühlmittel zu fördern.
Kühlungssystem, aufweisend: einen Kühlmitteltank, der ein Kühlmittel lagert, das Wärme von einem Heizelement in einem geschlossenen Raum als einem Innenraum abführt; einen Wärmestrahler, der in das Kühlmittel in dem Kühlmitteltank eintauchbar ist und durch den von dem Heizelement übertragene Wärme aufgenommen wird; sowie eine Wärmeübertragungsfördereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Wärmeübertragung von einer Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers zu dem Kühlmittel zu fördern.
Kühlungssystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit einen Ultraschallgenerator aufweist, der dazu vorgesehen ist, Ultraschallwellen auf eine Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers zu versenden.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit ein Strahleinspritzgerät aufweist, welches dazu vorgesehen ist, die Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers mit einem Strahlstrom des Kühlmittels zu beaufschlagen.
Kühlungssystem nach Anspruch 13, wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit des Weiteren aufweist: einen Strömungspfadbildungsbereich, der einen Strömungspfad ausbildet, welcher in einer Strömungsrichtung des Strahlstroms auf der Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers verläuft.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit einen Wirbelströmungsgenerator aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Wirbelströmung aufgrund des Kühlmittels auf der Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers zu erzeugen.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Wärmeübertragungseinheit ein Bindemittel aufweist, das auf der Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers angeordnet ist und eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Wärmestrahler.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Wärmeübertragungsfördereinheit eine Wärmestrahlungsrippe aufweist, die dazu vorgesehen ist, aus der Wärmestrahlungsfläche des Wärmestrahlers herauszustehen.
Kühlungssystem, aufweisend: eine Wärmetauschereinheit mit einer Gruppe von Wärmeübertragungsrohren, die eine Vielzahl von sich linear in Vertikalrichtung erstreckenden Wärmeübertragungsrohren umfasst, in der eine Luftpassage ausgebildet ist und bei der zwischen den Wärmeübertragungsrohren Kühlmittelpassagen ausgebildet sind, indem diese Wärmeübertragungsrohre in Abständen gebündelt sind, wobei die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren so von einer Einhausung überdeckt ist, dass beide Enden jedes jeweiligen Wärmeübertragungsrohrs nach außen geöffnet sind, wobei ein Kühlmittelzuführbereich der Einhausung ein Kühlmittel zuführt und ein Kühlmittelabführbereich das Kühlmittel aus dem Inneren der Einhausung abführt; sowie ein unter der Wärmetauschereinheit vorgesehenes Luftgebläse, welches von unten Luft auf die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren bläst.
Kühlungssystem nach Anspruch 18, wobei das Wärmeübertragungsrohr eine Innenflächenrippe aufweist, die aus einer Innenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs heraussteht und in Vertikalrichtung verläuft.
Kühlungssystem nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Einhausung aufweist: einen röhrenförmigen Bereich, der die Gruppe von Wärmeübertragungsrohren von einer Außenperipherieseite umgibt, ein oberes Kopfstück, welches in einer Ringform ausgebildet ist, die den röhrenförmigen Bereich von einer Außenperipherieseite her in einem oberen Bereich des röhrenförmigen Bereichs umgibt, und welches mit einem von dem Kühlmittelzuführbereich oder dem Kühlmittelabführbereich versehen ist, sowie ein unteres Kopfstück, welches in einer Ringform ausgebildet ist, die den röhrenförmigen Bereich von einer Außenperipherieseite her in einem unteren Bereich des röhrenförmigen Bereichs umgibt, und welches mit dem anderen von dem Kühlmittelzuführbereich oder dem Kühlmittelabführbereich versehen ist, und wobei der röhrenförmige Bereich eine Vielzahl von oberen Kommunikationslöchern aufweist, die für eine Kommunikation zwischen einem Innenraum des oberen Kopfstücks und einem Innenraum des röhrenförmigen Bereichs in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet sind, sowie eine Vielzahl von unteren Kommunikationslöchern aufweist, die für eine Kommunikation zwischen einem Innenraum des unteren Kopfstücks und einem Innenraum des röhrenförmigen Bereichs in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet sind.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Wärmetauschereinheit weiter aufweist: einen Widerstandskörper, der sich mit einem vorgegebenen horizontalen Spalt in Bezug auf eine Außenperipheriefläche des Wärmeübertragungsrohrs innerhalb der Kühlmittelpassage in Horizontalrichtung erstreckt.
Kühlungssystem nach Anspruch 21, wobei der Widerstandskörper so ausgebildet ist, dass ein Spalt zwischen dem Widerstandskörper und dem Wärmeübertragungsrohr in Radialrichtung der Wärmetauschereinheit von außen nach innen größer wird.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei die Wärmetauschereinheit ferner einen Verschlussbereich aufweist, welcher einen Raum zwischen einer Innenfläche der Einhausung und einer äußersten Oberfläche der Gruppe von Wärmeübertragungsrohren abschließt.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei das Luftgebläse aufweist: einen Impeller, der um eine in Vertikalrichtung verlaufende Achse rotierbar ist, sowie eine Antriebseinheit, die unterhalb des Impellers angeordnet ist und den Impeller rotierend antreibt, und wobei das Kühlungssystem weiter aufweist: ein oberes Gehäuse, welches eine Röhrenform aufweist, die sich in Vertikalrichtung erstreckt und den Impeller von einer Außenperipherieseite umgibt, wobei das obere Gehäuse in sich einen Luftströmungspfad ausbildet und ein oberes Ende aufweist, welches mit einem unteren Ende der Wärmetauschereinheit verbunden ist, sowie ein unteres Gehäuse, welches eine innere Ringwandung aufweist, die die Antriebseinheit von einer Außenperipherieseite abdeckt, wobei ihr Durchmesser nach oben abnimmt, und eine äußere Ringwandung aufweist, die die innere Ringwandung von einer Außenperipherieseite abdeckt, wobei ihr Durchmesser nach oben abnimmt, und die zusammen mit der inneren Ringwandung einen Luftzuführströmungspfad zu dem Impeller ausbildet.
Kühlungssystem nach Anspruch 24, wobei zumindest ein Teil des oberen Gehäuses und des unteren Gehäuses aus einem geräuschabsorbierenden Material ausgebildet ist.
Kühlungssystem nach Anspruch 24 oder 25, welches weiter aufweist: eine Ausrichteeinheit, die in einem Luftströmungspfad innerhalb des oberen Gehäuses angeordnet ist und eine Vielzahl von Ausrichtelöchern aufweist, die in Horizontalrichtung angeordnet sind und in Vertikalrichtung durchgängig sind.
Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 26, welches weiter aufweist: eine Wasserzuführeinheit, die einen Luftströmungspfad innerhalb des oberen Gehäuses mit Wasser versorgt.