JP2009529237A - System and method for cooling a server-based data center - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施例に従って、発熱構造物のための冷却システムは、複数の熱交換器、実質的に液体形態である流体クーラントの流れをその複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物、及び、その流体クーラントがその発熱構造物の温度未満の沸騰温度を有するところの圧力までその流体クーラントの圧力を低減させる構造物を有する。複数の熱交換器のそれぞれは、その発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、入口及び出口を有する。その発熱構造物からの熱エネルギーは、実質的に液体形態にあるその流体クーラントをその複数の熱交換器のそれぞれで沸騰させ且つ蒸発させ、その流体クーラントが状態を変えたときに、その流体クーラントがその発熱構造物からの熱エネルギーを吸収できるようにする。In accordance with one embodiment of the present invention, a cooling system for a heat generating structure includes a plurality of heat exchangers, a structure that directs a flow of fluid coolant in a substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers, and A structure that reduces the pressure of the fluid coolant to a pressure at which the fluid coolant has a boiling temperature less than that of the exothermic structure. Each of the plurality of heat exchangers is in thermal communication with at least one of its exothermic structures and has an inlet and an outlet. The thermal energy from the heat generating structure causes the fluid coolant in substantially liquid form to boil and evaporate in each of the plurality of heat exchangers, and the fluid coolant changes when the fluid coolant changes state. Makes it possible to absorb the heat energy from the heating structure.

Description

この発明は、概して、冷却システムの分野に関し、より詳細には、準大気冷却によるサーバーベースデータセンタを冷却するためのシステム及び方法に関する。   The present invention relates generally to the field of cooling systems, and more particularly to systems and methods for cooling server-based data centers with sub-atmospheric cooling.

バラエティに富んだタイプの構造物が、運転中に熱又は熱エネルギーを発生させ得る。   A variety of types of structures can generate heat or heat energy during operation.

そのような構造物がオーバーヒートするのを防止するために、空調システムを含むバラエティに富んだタイプの冷却システムが、その熱エネルギーを消散させるために利用され得る。   To prevent such structures from overheating, a variety of types of cooling systems, including air conditioning systems, can be utilized to dissipate the thermal energy.

本発明の一実施例に従った、発熱構造物のための冷却システムは、複数の熱交換器、実質的に液体形態である流体クーラントの流れをその複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造、及び、その流体クーラントがその発熱構造物の温度未満の沸点を有するところの圧力までその流体クーラントの圧力を低減させる構造を有する。その複数の熱交換器のそれぞれは、少なくとも一つの発熱構造物と熱的に連通しており、また、インレット及びアウトレットを有する。その発熱構造物からの熱エネルギーは、実質的に液状である流体クーラントをその複数の熱交換器のそれぞれで沸騰させ且つ蒸発させる。その流体クーラントが状態を変化させるときにその発熱構造物からの熱エネルギーをその流体クーラントが吸収できるようにするためである。   In accordance with one embodiment of the present invention, a cooling system for a heating structure includes a plurality of heat exchangers, a structure that directs a flow of fluid coolant that is substantially in liquid form to each of the plurality of heat exchangers, And a structure that reduces the pressure of the fluid coolant to a pressure at which the fluid coolant has a boiling point less than the temperature of the heat generating structure. Each of the plurality of heat exchangers is in thermal communication with at least one heat generating structure and has an inlet and an outlet. The thermal energy from the heat generating structure causes the substantially liquid fluid coolant to boil and evaporate in each of the plurality of heat exchangers. This is because the fluid coolant can absorb the heat energy from the heat generating structure when the fluid coolant changes state.

本発明の特定の実施例は、多数の技術的有利点を提供し得る。例えば、一実施例の技術的有利点は、低減されたエネルギー消費でデータセンタの冷却性能を高める能力を含み得る。別の実施例における別の技術的有利点は、冷却システムにおける調整空気の必要性を極小化させる能力を含み得る。別の実施例における更に別の技術的有利点は、その冷却システムで漏れが発生した場合の潜在的な影響を極小化させる能力を含み得る。   Certain embodiments of the present invention may provide a number of technical advantages. For example, a technical advantage of one embodiment may include the ability to increase data center cooling performance with reduced energy consumption. Another technical advantage in another embodiment may include the ability to minimize the need for conditioned air in the cooling system. Yet another technical advantage in another embodiment may include the ability to minimize the potential impact if a leak occurs in the cooling system.

具体的な有利点が上で列挙されたが、種々の実施例は、その列挙された有利点の全て又は一部を含んでもよく、或いは、何れをも含まなくてもよい。更に、別の技術的有利点は、以下の図及び説明を再検討した後で、当業者にとって容易に明らかとなり得る。   Although specific advantages are listed above, various embodiments may include all, some, or none of the listed advantages. Furthermore, other technical advantages may be readily apparent to those skilled in the art after reviewing the following figures and description.

本発明の実施例及びその有利点のより完全な理解のために、ここで、添付図面と共に採用される以下の説明に言及する。   For a more complete understanding of embodiments of the present invention and its advantages, reference is now made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings.

本発明の実施例が以下で説明されるが、本発明は、現在公知であるか或いは既に存在しているかにかかわらず、様々な技術を用いて実施され得る点が最初に理解されるべきである。本発明は、本書で説明され記載される実施例及び実装例を含め、以下で説明される実施例、図面及び技術に決して限定されるべきではない。更に、図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているものではない。   While embodiments of the present invention are described below, it should first be understood that the present invention can be implemented using a variety of techniques, whether currently known or already exists. is there. The present invention should in no way be limited to the examples, drawings, and techniques described below, including the examples and implementations described and described herein. Further, the drawings are not necessarily drawn to scale.

従来型のサーバーベースデータセンタは、通常、冷却空気によって冷却される。米国暖房冷凍空調学会(ASHRAE)は、一つおきの列の間の空間における冷却調整された空気と共に列を成してサーバーキャビネットをまとめることを提案した。その冷気は、その内部の電子機器を冷却するためにそのキャビネットの前を通って引き込まれ、そして、その後ろにそれが排気される天井に向けて吹き出される。更に、ASHRAEの文書は、その熱を集中させるためのヒートパイプと個々のキャビネットの頂上に熱を持っていくためのループ熱サイホンとの使用を提案した。   Conventional server-based data centers are typically cooled by cooling air. The American Society for Heating, Refrigerating and Air-Conditioning (ASHRAE) proposed grouping server cabinets in a row with conditioned air in the space between every other row. The cold air is drawn through the front of the cabinet to cool the electronics inside and then blows out behind it towards the ceiling where it is exhausted. In addition, the ASHRAE document proposed the use of heat pipes to concentrate the heat and loop thermosyphons to bring heat to the top of individual cabinets.

その後、その熱又は熱エネルギーは、冷たい調整空気によって、個々のキャビネットの頂上から取り除かれる。   The heat or heat energy is then removed from the top of the individual cabinets by cold conditioned air.

そのような構成で問題が生じ得る。(例えば、1300のサーバーキャビネットを有する)約40000平方フィートにもなり得る最新のデータセンタにとって、冷却要求は、補助的な冷却負荷(照明、ファンヒート、UPS等)を含め、約1000トン(3513kW)の冷却にもなり得る。これらの冷却要求を満たすため、冷房システムは、可変速度の圧縮器を備えた二つの500トン冷却機、及び、40個の30トン冷水系コンピュータルーム空調ユニットを必要とし得る。言い換えれば、これらのシステムは、多くのエネルギー消費を必要とする。従って、本発明のいくつかの実施例の教えるのは、低減されたエネルギー消費でデータセンタの冷却性能を効率的に高める冷却システムであることが分かる。また、本発明のいくつかの実施例の教えるのは、調整空気の必要性を極小化させる冷却システムであることが分かる。更に、本発明のいくつかの実施例の教えるのは、その冷却システムで漏れが発生した場合のサーバーへの影響を極小化させる構成であることが分かる。   Problems can arise with such a configuration. For modern data centers (eg, with 1300 server cabinets) that can be about 40000 square feet, the cooling requirements include about 1000 tons (3513 kW), including auxiliary cooling loads (lighting, fan heat, UPS, etc.). ) Can also be cooled. To meet these cooling requirements, the cooling system may require two 500 ton chillers with variable speed compressors and 40 30 ton chilled water computer room air conditioning units. In other words, these systems require a lot of energy consumption. Accordingly, it can be seen that some embodiments of the present invention teach a cooling system that efficiently increases the cooling performance of a data center with reduced energy consumption. It can also be seen that some embodiments of the present invention teach a cooling system that minimizes the need for conditioned air. Further, it can be seen that some embodiments of the present invention teach a configuration that minimizes the impact on the server when a leak occurs in the cooling system.

図1は、本書で開示される他の実施例(すなわち、図3〜5Bを参照して説明される実施例である。)と共に利用され得る冷却システム10の実施例のブロック図である。一つの冷却システムの詳細が以下で説明されるが、図2を参照して説明される冷却システム100を含め、別の冷却システムも本発明の実施例と共に用いられ得ることが明確に理解されるべきである。   FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a cooling system 10 that may be utilized with other embodiments disclosed herein (ie, the embodiments described with reference to FIGS. 3-5B). Details of one cooling system are described below, but it is clearly understood that other cooling systems may be used with embodiments of the present invention, including the cooling system 100 described with reference to FIG. Should.

図1の冷却システム10は、熱エネルギーに晒される、或いは、熱エネルギーを発生させる構造物12を冷却することを示す。構造物12は、電子構成要素、回路、コンピュータ及びサーバーを含むがそれに限定されない、様々な構造物のうちの何れであってもよい。構造物12は大きく異なり得るので、構造物12の詳細は、図解も説明もされていない。   The cooling system 10 of FIG. 1 illustrates cooling a structure 12 that is exposed to or generates heat energy. The structure 12 may be any of a variety of structures, including but not limited to electronic components, circuits, computers, and servers. Since the structure 12 can vary greatly, the details of the structure 12 are not illustrated or described.

図1の冷却システム10は、蒸気ライン61、液体ライン71、熱交換器23及び24、ポンプ46、インレットオリフィス47及び48、凝結熱交換器41、膨張リザーバ42、並びに、圧力コントローラ51を含む。   The cooling system 10 of FIG. 1 includes a vapor line 61, a liquid line 71, heat exchangers 23 and 24, a pump 46, inlet orifices 47 and 48, a condensation heat exchanger 41, an expansion reservoir 42, and a pressure controller 51.

構造物12は、熱又は熱エネルギーを熱交換器23、24に伝導するよう配置され且つ設計され得る。この熱エネルギー又は熱を受けるために、熱交換器23、24は、構造物12(例えば、熱サイホン、ヒートパイプ又は他のデバイスである。)の縁に置かれ、或いは、構造物12の一部を通じて(例えば、構造物12の熱平面を通じて)延在してもよい。特定の実施例では、熱交換器23、24は、構造物12の構成要素まで延在する場合があり、その構成要素からの熱エネルギーを直接的に受けるようにする。二つの熱交換器23、24が図1の冷却システム10で示されるが、一つの熱交換器又は二以上の熱交換器が別の冷却システムで構造物12を冷却するために用いられてもよい。   The structure 12 may be arranged and designed to conduct heat or heat energy to the heat exchangers 23,24. In order to receive this thermal energy or heat, the heat exchangers 23, 24 are placed on the edge of the structure 12 (eg, a thermosiphon, heat pipe or other device) or one of the structures 12. It may extend through the section (eg, through the thermal plane of the structure 12). In certain embodiments, the heat exchangers 23, 24 may extend to a component of the structure 12 so that they receive thermal energy directly from that component. Although two heat exchangers 23, 24 are shown in the cooling system 10 of FIG. 1, one heat exchanger or two or more heat exchangers may be used to cool the structure 12 in another cooling system. Good.

運転中、流体クーラントは、熱交換器23、24のそれぞれを通って流れる。以下で述べられるように、この流体クーラントは、二相流体クーラントであってもよく、熱交換器23、24の入口導管25に液体形態で入る。構造物12からの熱の吸収は、その流体クーラントの一部又は全部が気相で熱交換器23、24の出口導管27から出られるように、その液体クーラントの一部又は全部を、沸騰させ且つ蒸発させる。熱エネルギーのそのような吸収又は移動を容易にするために、熱交換器23、24は、ピンフィン、又は、とりわけ、その流体クーラントと熱交換器23、24の壁との間の表面接触を増加させる他の同様のデバイスを立ち並べるようにしてもよい。また、特定の実施例において、その流体クーラントは、その流体クーラントと熱交換器23、24の壁との間の流体接触を確かなものとするために、熱交換器23、24に押し付けられ、或いは、噴霧されてもよい。   During operation, fluid coolant flows through each of the heat exchangers 23, 24. As will be described below, this fluid coolant may be a two-phase fluid coolant and enters the inlet conduit 25 of the heat exchangers 23, 24 in liquid form. Absorption of heat from the structure 12 causes some or all of the liquid coolant to boil so that some or all of the fluid coolant exits the outlet conduit 27 of the heat exchangers 23, 24 in the gas phase. And evaporate. In order to facilitate such absorption or transfer of thermal energy, the heat exchangers 23, 24 increase the surface contact between the pin fins or, inter alia, its fluid coolant and the walls of the heat exchangers 23, 24. Other similar devices may be arranged side by side. Also, in certain embodiments, the fluid coolant is pressed against the heat exchangers 23, 24 to ensure fluid contact between the fluid coolant and the walls of the heat exchangers 23, 24; Alternatively, it may be sprayed.

その流体クーラントは、出口導管27を出て、そして、熱交換器23、24の入口導管25に再び到達するために、蒸気ライン61、凝結熱交換器41、膨張リザーバ42、ポンプ46、液体ライン71、及び、二つのオリフィス47及び48のそれぞれのものを通って流れる。ポンプ46は、図1で示されるループの回りでその流体クーラントを循環させる。特定の実施例では、ポンプ46は、時間と共に摩耗し或いは漏れを生じさせ得る軸シールが存在しない磁気ドライブを用いてもよい。蒸気ライン61は、用語“蒸気”を用い、液体ライン71は、用語“液体”を用いるが、個々のラインのそれぞれは、異なる相の流体を有していてもよい。例えば、液体ライン71は、いくらかの蒸気を含んでいてもよく、また、蒸気ライン61は、いくらかの液体を含んでいてもよい。   The fluid coolant exits the outlet conduit 27 and reaches the inlet conduit 25 of the heat exchangers 23, 24 again to reach the steam line 61, condensation heat exchanger 41, expansion reservoir 42, pump 46, liquid line. 71 and each of the two orifices 47 and 48 flow. The pump 46 circulates its fluid coolant around the loop shown in FIG. In certain embodiments, the pump 46 may use a magnetic drive that does not have a shaft seal that can wear or leak over time. Vapor line 61 uses the term “vapor” and liquid line 71 uses the term “liquid”, although each of the individual lines may have a different phase of fluid. For example, the liquid line 71 may contain some vapor and the vapor line 61 may contain some liquid.

特定の実施例におけるオリフィス47及び48は、個々の熱交換器23、24間の流体クーラントの適切な分離を促進してもよく、また、ポンプ46の出力とその流体クーラントが蒸発するところである熱交換器23、24との間の大きな圧力降下を作り出すのを促進してもよい。オリフィス47及び48は、同じサイズを有していてもよく、或いは、所望の冷却プロファイルを促進する比例態様でそのクーラントを分離すべく異なるサイズを有していてもよい。   The orifices 47 and 48 in certain embodiments may facilitate proper separation of the fluid coolant between the individual heat exchangers 23, 24, and the heat at which the output of the pump 46 and the fluid coolant evaporates. It may be helpful to create a large pressure drop between the exchangers 23,24. Orifices 47 and 48 may have the same size, or may have different sizes to separate their coolant in a proportional manner that facilitates the desired cooling profile.

流体(気体又は液体の何れかである。)の流れ56は、例えば、ファン(図示せず。)又は他の適切なデバイスによって、凝結熱交換器41を通って流れるよう強制され得る。特定の実施例では、流体の流れ56は、周囲流体であってもよい。凝結熱交換器41は、その流体クーラントから周囲流体の流れ56に熱を移動させ、それによって、気相である流体クーラントの何れかの部分を液相に凝結させる。特定の実施例では、熱交換器23、24を出た、或いは、凝結熱交換器41への移動中に蒸気の流体クーラントから凝結した液体の流体クーラントのために、液体バイパス49が提供され得る。特定の実施例では、凝結熱交換器41は、冷却塔であってもよい。   The fluid (either gas or liquid) stream 56 may be forced to flow through the condensation heat exchanger 41 by, for example, a fan (not shown) or other suitable device. In certain embodiments, fluid flow 56 may be ambient fluid. The condensation heat exchanger 41 transfers heat from its fluid coolant to the ambient fluid stream 56, thereby condensing any portion of the fluid coolant that is in the gas phase to the liquid phase. In certain embodiments, a liquid bypass 49 may be provided for liquid fluid coolant that has exited heat exchangers 23, 24 or condensed from vapor fluid coolant during transfer to condensation heat exchanger 41. . In certain embodiments, the condensation heat exchanger 41 may be a cooling tower.

凝結熱交換器41を出る液体の流体クーラントは、膨張リザーバ42に供給され得る。流体は、典型的には、それらが液相であるときよりも気相にあるときのほうがより多くの体積を占めるので、そのシステムにおけるクーラントの一部又は全部がその液相からその気相に変化したときに置き換えられる液体の流体クーラントの体積を受け入れるために、膨張リザーバ42が備えられ得る。部分的には、構造物12のシステムが様々な運転モードで動作するので、構造物12によって産出される熱又は熱エネルギーの量が時間と共に変化するという事実のために、気相にある流体クーラントの量は、時間と共に変化する。   Liquid fluid coolant exiting the condensation heat exchanger 41 may be supplied to the expansion reservoir 42. Because fluids typically occupy more volume when they are in the gas phase than when they are in the liquid phase, some or all of the coolant in the system moves from the liquid phase to the gas phase. An expansion reservoir 42 may be provided to receive a volume of liquid fluid coolant that is replaced when changed. In part, due to the fact that the amount of heat or thermal energy produced by structure 12 varies over time as the system of structure 12 operates in various modes of operation, fluid coolant in the gas phase. The amount of changes with time.

ここで、その流体クーラントの更なる詳細を熟考すると、表面から熱を取り除くための一つの極めて効率的な技術は、表面に接触している液体を沸騰させ蒸発させることである。このプロセスでその液体が蒸発すると、それは、そのような蒸発をもたらすために本質的に熱を吸収する。液体の単位体積当たりに吸収され得る熱量は、液体の蒸発潜熱として一般に知られている。蒸発潜熱が高くなると、蒸発させられる液体の単位体積当たりに吸収され得る熱量は大きくなる。   Considering now further details of the fluid coolant, one very efficient technique for removing heat from the surface is to boil and evaporate the liquid in contact with the surface. As the liquid evaporates in this process, it inherently absorbs heat to effect such evaporation. The amount of heat that can be absorbed per unit volume of liquid is commonly known as the latent heat of vaporization of the liquid. As the latent heat of vaporization increases, the amount of heat that can be absorbed per unit volume of the liquid to be evaporated increases.

図1の実施例で用いられる流体クーラントは、不凍液と水との混合物又は水単体を含み得るがそれらに限定されることはない。特定の実施例では、その不凍液は、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、又は、他の適切な不凍液であってもよい。他の実施例では、その混合物はまた、フルオロイナートを含んでいてもよい。特定の実施例では、その流体クーラントは、蒸発のときにかなりの量の熱を吸収でき、それ故に、極めて高い蒸発潜熱を有し得る。   The fluid coolant used in the embodiment of FIG. 1 may include, but is not limited to, a mixture of antifreeze and water, or water alone. In certain embodiments, the antifreeze may be ethylene glycol, propylene glycol, methanol, or other suitable antifreeze. In other embodiments, the mixture may also contain a fluoroinert. In certain embodiments, the fluid coolant can absorb a significant amount of heat during evaporation and therefore can have a very high latent heat of vaporization.

水は、14.7PSIA(ポンド/平方インチ絶対圧力)の大気圧で約100℃の温度で沸騰する。特定の実施例では、その流体クーラントを約2〜3PSIAの準大気圧の下に置くことで、その流体クーラントの沸騰温度は、55〜65℃の間にまで低減され得る。その結果、図1の冷却システム10において、オリフィス47及び48は、それらの下流における流体クーラント圧が、ポンプ46とオリフィス47及び48との間の流体クーラント圧(この実施例では約12PSIAとして示される。)よりも実質的に低くなるようにする。圧力コントローラ51は、オリフィス47及び48からポンプ46まで、特に、熱交換器23及び24、凝結熱交換器41、並びに、膨張リザーバ42を通じて延びるループの部分に沿って、約2〜3PSIAの圧力でそのクーラントを維持する。特定の実施例では、金属ベローズが膨張リザーバ42で用いられ、ろう付けされたジョイントを用いてループに接続されてもよい。特定の実施例では、圧力コントローラ51は、膨張リザーバ42の金属ベローズの一部であるモーター駆動のリニアアクチュエータを用いることによって、或いは、そのループを所望の圧力レベルまで空にするための小さなギアポンプを用いることによって、ループ圧を制御してもよい。取り除かれた流体クーラントは、その流体接続がろう付けされた金属ベローズ内に保管される。他の構成では、圧力コントローラ51は、圧力を制御できる他の適切なデバイスを利用してもよい。   Water boils at a temperature of about 100 ° C. at atmospheric pressure of 14.7 PSIA (pounds per square inch absolute pressure). In certain embodiments, by placing the fluid coolant under a sub-atmospheric pressure of about 2-3 PSIA, the boiling temperature of the fluid coolant can be reduced to between 55-65 ° C. As a result, in the cooling system 10 of FIG. 1, the orifices 47 and 48 have fluid coolant pressures downstream of them that are shown as fluid coolant pressure between the pump 46 and the orifices 47 and 48 (in this example about 12 PSIA). )) To be substantially lower. The pressure controller 51 is at a pressure of about 2-3 PSIA from the orifices 47 and 48 to the pump 46, particularly along the portions of the loop extending through the heat exchangers 23 and 24, the condensation heat exchanger 41, and the expansion reservoir 42. Maintain that coolant. In certain embodiments, a metal bellows may be used in the expansion reservoir 42 and connected to the loop using a brazed joint. In certain embodiments, the pressure controller 51 uses a motor driven linear actuator that is part of the metal bellows of the expansion reservoir 42 or a small gear pump to empty the loop to the desired pressure level. By using it, the loop pressure may be controlled. The removed fluid coolant is stored in a metal bellows whose fluid connection is brazed. In other configurations, the pressure controller 51 may utilize other suitable devices that can control pressure.

特定の実施例では、ポンプ46から液体ライン71を通ってオリフィス47及び48に流れる流体クーラントは、上述のように、約55〜65℃の温度、及び、約12PSIAの圧力を有し得る。オリフィス47及び48を通過した後も、その流体クーラントはそのまま、約55〜65℃の温度を有し得るが、約2〜3PSIAの範囲の低い圧力を有し得る。この低減された圧力のおかげで、その流体クーラントの一部又は全部は、熱交換器23及び24を通過しそれらからの熱を吸収したときに、沸騰し、或いは、蒸発する。   In certain embodiments, fluid coolant flowing from pump 46 through liquid line 71 to orifices 47 and 48 may have a temperature of about 55-65 ° C. and a pressure of about 12 PSIA, as described above. After passing through orifices 47 and 48, the fluid coolant may still have a temperature of about 55-65 ° C, but may have a low pressure in the range of about 2-3 PSIA. Thanks to this reduced pressure, some or all of the fluid coolant will boil or evaporate as it passes through the heat exchangers 23 and 24 and absorbs heat from them.

熱交換器23、24の出口ポート27を出た後、準大気クーラント蒸気は、蒸気ライン61を通って、熱又は熱エネルギーが準大気の流体クーラントから流体の流れ56に移され得るところである凝結熱交換器41に移動する。特定の実施例における流体の流れ56は、50℃未満の温度を有し得る。他の実施例では、フロー56は、40℃未満の温度を有していてもよい。その流体クーラントから熱が取り除かれたときに、気相にある流体の何れかの部分は、それが凝結熱交換器41を出るときに、実質的に全ての流体クーラントが液体形態となるように、凝結する。この時点において、その流体クーラントは、約55〜65℃の温度、及び、約2〜3PSIAの準大気圧を有し得る。その流体クーラントは、その後、特定の実施例においてその流体クーラントの圧力を上述のように約12PSIAの範囲の値にまで増大させ得るポンプ46に流れ得る。ポンプ46より前に、圧力コントローラ51と共に使用された場合にその冷却ループ内の圧力を制御できる膨張リザーバ42への流体接続が存在してもよい。   After exiting the outlet port 27 of the heat exchangers 23, 24, the subatmospheric coolant vapor condenses where heat or thermal energy can be transferred from the subatmospheric fluid coolant to the fluid stream 56 through the vapor line 61. Move to heat exchanger 41. The fluid flow 56 in certain embodiments may have a temperature of less than 50 ° C. In other examples, the flow 56 may have a temperature of less than 40 ° C. When heat is removed from the fluid coolant, any portion of the fluid that is in the gas phase will cause substantially all of the fluid coolant to be in liquid form as it exits the condensation heat exchanger 41. , Set. At this point, the fluid coolant may have a temperature of about 55-65 ° C. and a sub-atmospheric pressure of about 2-3 PSIA. The fluid coolant may then flow to a pump 46 that in certain embodiments may increase the pressure of the fluid coolant to a value in the range of about 12 PSIA as described above. Prior to pump 46 there may be a fluid connection to expansion reservoir 42 that can control the pressure in its cooling loop when used with pressure controller 51.

図1の実施例が冷凍システムなしに動作し得る点には留意すべきである。構造物12で用いられ得るような電子回路との関連で、冷凍システムの不在は、結果として、構造物12の回路構成要素を冷却するために準備される構造物のサイズ、重量、及び、電力消費における顕著な低減をもたらし得る。   It should be noted that the embodiment of FIG. 1 can operate without a refrigeration system. In the context of an electronic circuit such as may be used in structure 12, the absence of a refrigeration system results in the size, weight, and power of the structure being prepared to cool the circuit components of structure 12. It can lead to a significant reduction in consumption.

図2は、本書で開示される他の実施例(すなわち、図3〜5Bを参照して説明される実施例である。)と共に利用され得る冷却システム100の別の実施例のブロック図である。図2の冷却システム100は、図1の冷却システム10と同様に動作し得る。しかしながら、図2の冷却システム100はまた、空気除去システム190を組み込む。種々の理由のために、意図せず空気又は他の流体が冷却システム100内に導入され得る。例えば、準大気圧で動作する実施例において、外側の周囲流体は、そのシステムにおける漏れ口の存在の下で、準大気システム内に(すなわち、高圧から低圧に)漏れ入る傾向にある。従って、冷却システム100は、冷却システム100から空気又は他の流体を取り除くために空気除去システム190を利用し得る。図2の実施例における空気除去システム190は、空気ポンプ192、再生熱交換器194、空気トラップ196、及び、再生充填バルブ198を含む。   FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of a cooling system 100 that may be utilized with other embodiments disclosed herein (ie, the embodiments described with reference to FIGS. 3-5B). . The cooling system 100 of FIG. 2 may operate similarly to the cooling system 10 of FIG. However, the cooling system 100 of FIG. 2 also incorporates an air removal system 190. For various reasons, unintentional air or other fluids can be introduced into the cooling system 100. For example, in embodiments operating at sub-atmospheric pressure, the outer ambient fluid tends to leak into the sub-atmospheric system (ie, from high pressure to low pressure) in the presence of leaks in the system. Accordingly, the cooling system 100 may utilize the air removal system 190 to remove air or other fluid from the cooling system 100. The air removal system 190 in the embodiment of FIG. 2 includes an air pump 192, a regenerative heat exchanger 194, an air trap 196, and a regenerative charge valve 198.

図2を参照すると、冷却システム100の冷却ループは、例えば、図1の冷却システム10の冷却ループと同様であり、熱交換器123、ポンプ160、液体ライン171、蒸気ライン161、膨張リザーバ142、圧力コントローラ151、及び、凝結熱交換器141を含む。しかしながら、流体又は空気漏れ112は、構造物112の熱交換器123のところで、或いは、他の位置でシステムに入り、蒸気ライン161内を凝結熱交換器141まで移動し得る。凝結熱交換器141で、凝結されたクーラント液は、通過し、一方で、空気(及びその中に存在し得る全ての関連するクーラント蒸気)は、空気ポンプ192を用いて再生熱交換器194に送り込まれ得る。再生熱交換器194は、空気/クーラント蒸気の組み合わせを冷却することができ、凝結熱交換器141の底から取り除かれた空気の流れから蒸気を凝結する。クーラントは、トラップ196内の空気から分離し、一方で、空気は、ベント195を通って出る。レベルスイッチ197は、回収されたクーラントが存在する場合に再生充填バルブ198を開くことができるように、再生充填バルブ198に連通し得る。回収されたクーラントは、再生充填バルブ198とポンプ146に連通する導管とを通じてそのループに再導入され得る。   Referring to FIG. 2, the cooling loop of the cooling system 100 is similar to the cooling loop of the cooling system 10 of FIG. 1, for example, the heat exchanger 123, the pump 160, the liquid line 171, the vapor line 161, the expansion reservoir 142, A pressure controller 151 and a condensation heat exchanger 141 are included. However, the fluid or air leak 112 may enter the system at the heat exchanger 123 of the structure 112 or at other locations and travel within the steam line 161 to the condensation heat exchanger 141. In the condensation heat exchanger 141, the condensed coolant liquid passes while air (and any associated coolant vapor that may be present therein) is passed to the regenerative heat exchanger 194 using an air pump 192. Can be sent. The regenerative heat exchanger 194 can cool the air / coolant steam combination and condenses the steam from the air stream removed from the bottom of the condensation heat exchanger 141. The coolant separates from the air in the trap 196 while the air exits through the vent 195. A level switch 197 can be in communication with the regeneration fill valve 198 so that the regeneration fill valve 198 can be opened when recovered coolant is present. The recovered coolant can be reintroduced into the loop through the regeneration fill valve 198 and a conduit communicating with the pump 146.

図2を参照しながら空気除去システム190の一例が示されたが、他の空気除去システムが、より多い、より少ない、或いは、代替的な構成部品を持つ、本発明の他の実施例で用いられてもよい。また、冷却システム10及び100における実施例の構成要素が図1及び図2で示されたが、当然のことながら、冷却システム10の他の実施例がより多い、より少ない、或いは、異なる構成部品を含んでいてもよい。例えば、特定の温度及び圧力が冷却システム10及び100の一実施例のために説明されたが、冷却システム10及び100の他の実施例が異なる温度及び圧力で動作するようにしてもよい。また、実施例によっては、クーラント充填ポート及び/又はクーラント流出ポートは、それらを密閉するための金属間キャップと共に活用されてもよい。更に、実施例によっては、種々の構成要素の間のジョイントの全部又は一部は、金属管密閉キャップを用いてろう付けされてもよく、はんだ付けされてもよく、或いは、溶接されてもよい。   Although an example of an air removal system 190 is shown with reference to FIG. 2, other air removal systems may be used in other embodiments of the present invention with more, fewer, or alternative components. May be. Also, although the components of the embodiment in the cooling systems 10 and 100 are shown in FIGS. 1 and 2, it will be appreciated that other embodiments of the cooling system 10 have more, fewer, or different components. May be included. For example, while specific temperatures and pressures have been described for one embodiment of cooling systems 10 and 100, other embodiments of cooling systems 10 and 100 may operate at different temperatures and pressures. Also, in some embodiments, the coolant fill port and / or the coolant outflow port may be utilized with an intermetallic cap to seal them. Further, in some embodiments, all or part of the joints between the various components may be brazed using a metal tube sealing cap, soldered, or welded. .

図3A及び3Bは、ブロック図において、本発明の実施例に従った、構造物212から冷却システムへの熱エネルギーの移動を図解する。図3Aにおいて、熱交換器223は、構造物212の端に配置された。そのような実施例では、熱交換器223は、熱サイホン、ヒートパイプ、又は、他の同様のデバイスであってもよい。明示的に示されてはいないが、構造物212は、熱交換器223への熱エネルギーの移動を高めるための種々の特徴を含んでいてもよい。流体は、液体ライン271を通じて実質的に液相状態で受け入れられ、そして、熱交換器223内で蒸発する。その流体は、実質的に気相状態で熱交換器223から蒸気ライン261に出る。   3A and 3B illustrate in a block diagram the transfer of thermal energy from the structure 212 to the cooling system, according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3A, the heat exchanger 223 is disposed at the end of the structure 212. In such embodiments, the heat exchanger 223 may be a thermosiphon, a heat pipe, or other similar device. Although not explicitly shown, the structure 212 may include various features to enhance the transfer of thermal energy to the heat exchanger 223. The fluid is received in a substantially liquid phase through the liquid line 271 and evaporates in the heat exchanger 223. The fluid exits heat exchanger 223 to vapor line 261 in a substantially gaseous state.

図3Bでは、熱エネルギーの移動を高めるために複数の熱交換器223が構造物212中に広がっている。それら熱交換器のそれぞれでは、流体が、液体ライン271を通じて実質的に液相状態で受け入れられ、そして、熱交換器223で蒸発する。その流体は、実質的に気相状態で熱交換器223から蒸気ライン261に出る。   In FIG. 3B, a plurality of heat exchangers 223 are spread in the structure 212 to enhance the transfer of thermal energy. In each of these heat exchangers, fluid is received in a substantially liquid phase through liquid line 271 and evaporates in heat exchanger 223. The fluid exits heat exchanger 223 to vapor line 261 in a substantially gaseous state.

図4は、本発明の実施例に従った冷却システム300のブロック図である。冷却システム300のための冷却ループは、図1の冷却システム10及び図2の冷却システム100のための冷却ループと同様の方法で動作することができ、例えば、熱交換器323、ポンプ346、液体ライン371、蒸気ライン361、及び、凝結熱交換器341を含む。冷却システム300は、複数の構造物312(例えば、データセンタにおけるサーバーである。)を冷却するために使用され得る。   FIG. 4 is a block diagram of a cooling system 300 according to an embodiment of the present invention. The cooling loop for the cooling system 300 can operate in a manner similar to the cooling loop for the cooling system 10 of FIG. 1 and the cooling system 100 of FIG. 2, for example, heat exchanger 323, pump 346, liquid Line 371, steam line 361, and condensation heat exchanger 341. The cooling system 300 can be used to cool a plurality of structures 312 (eg, servers in a data center).

動作中、サーバー又は構造物312のそれぞれにおける構成要素は、熱交換器323に対して放散される熱エネルギーを発生させ得る。サーバー又は構造物312における熱交換器323のそれぞれは、共通の液体ライン371及び供給の蒸気ライン361と相互に作用する。熱交換器323のそれぞれは、液体ライン371を通じて実質的に液相状態で流体を受け入れ、そして、熱交換器323でその流体を蒸発させる。その流体は、実質的に気相状態で熱交換器323から蒸気ライン361に出る。   During operation, components in each of the servers or structures 312 may generate thermal energy that is dissipated to the heat exchanger 323. Each heat exchanger 323 in the server or structure 312 interacts with a common liquid line 371 and a supply vapor line 361. Each of the heat exchangers 323 receives fluid in a substantially liquid phase through the liquid line 371 and evaporates the fluid in the heat exchanger 323. The fluid exits the heat exchanger 323 to the vapor line 361 in a substantially gaseous state.

図3A及び図3Bにおいて簡潔に上述されたように、実施例によっては、熱交換器323は、サーバー又は構造物312の端に、例えば、熱サイホン、ヒートパイプ又は他の同様のデバイスとして配置されてもよい。他の実施例では、熱交換器323は、熱エネルギーの移動を高めるために、構造物312の一部に及んでいてもよい。これらの実施例の何れかにおいて、サーバー又は構造物312は、それら熱交換器323への熱エネルギーの移動を高めるためのバラエティに富んだ特徴を含み得る。   As briefly described above in FIGS. 3A and 3B, in some embodiments, the heat exchanger 323 is disposed at the end of a server or structure 312, for example, as a thermosyphon, heat pipe, or other similar device. May be. In other embodiments, the heat exchanger 323 may span a portion of the structure 312 to enhance heat energy transfer. In any of these embodiments, the server or structure 312 may include a variety of features to enhance the transfer of thermal energy to the heat exchangers 323.

特定の実施例では、サーバー又は構造物312は、建造物の内側に置かれ、一方で、凝結熱交換器341及び/又はポンプ346は、建造物の外側に置かれ得る。   In certain embodiments, the server or structure 312 may be located inside the building, while the condensation heat exchanger 341 and / or the pump 346 may be located outside the building.

図5A及び図5Bは、本発明の実施例に従った、構造物412から冷却システムへの熱エネルギーの移動のためのサブシステム400を図解する。図5A及び5Bのサブシステム400は、図1、2及び4の冷却システム10、100及び300、又は、他の冷却システムと共に利用され得る。構造物412は、サーバータワーとして示され、棚488又は他の適切な構成要素上に複数の回路カードアセンブリ492及びそれらに関連するシャーシ462を保持し得る。サブシステム400は、冷却システムの液体ライン471と連通する液体マニホールドライン482と、冷却システムの蒸気ライン461と連通する気相マニホールドライン484とを含む。液体クーラントを供給し、かつ、気相クーラントを受け入れるために、液体マニホールドライン482及び気相マニホールドライン484は、種々の構造で配置され得る。特定の実施例では、液体マニホールドライン482及び気相マニホールドライン484は、ラック480の後部に垂直に配置される。   5A and 5B illustrate a subsystem 400 for the transfer of thermal energy from the structure 412 to the cooling system, according to an embodiment of the present invention. The subsystem 400 of FIGS. 5A and 5B may be utilized with the cooling systems 10, 100, and 300 of FIGS. 1, 2, and 4, or other cooling systems. The structure 412 is shown as a server tower and may hold a plurality of circuit card assemblies 492 and their associated chassis 462 on a shelf 488 or other suitable component. Subsystem 400 includes a liquid manifold line 482 that communicates with liquid line 471 of the cooling system and a gas phase manifold line 484 that communicates with vapor line 461 of the cooling system. To supply liquid coolant and receive gas phase coolant, the liquid manifold line 482 and the gas phase manifold line 484 can be arranged in various configurations. In certain embodiments, the liquid manifold line 482 and the gas phase manifold line 484 are disposed vertically at the rear of the rack 480.

一以上の電子シャーシ462はそれぞれ、電子シャーシ462に対する冷却機能を得るために、液体マニホールドライン482及び気相マニホールドライン484に差し込まれ得る。シャーシ462は、その壁に熱交換器423を有していてもよく、それは、(例えば、実質的に液体である流体クーラントのための)入口ポート425と(例えば、実質的に気相である流体クーラントのための)出口ポート427とを含む。シール、Oリング及び他のデバイスを利用する技術を含むがそれに限定されない種々の流体結合技術を用いて、入口ポート425は、液体マニホールドライン482に流体的に結合され、また、出口ポート427は、気相マニホールドライン484に流体的に結合され得る。   One or more electronic chassis 462 may each be plugged into a liquid manifold line 482 and a gas phase manifold line 484 to obtain a cooling function for the electronic chassis 462. The chassis 462 may have a heat exchanger 423 on its wall that includes an inlet port 425 (eg, for fluid coolant that is substantially liquid) and a (eg, substantially gas phase). Outlet port 427 (for fluid coolant). The inlet port 425 is fluidly coupled to the liquid manifold line 482 using various fluid coupling techniques, including but not limited to techniques utilizing seals, O-rings and other devices, and the outlet port 427 is A gas phase manifold line 484 may be fluidly coupled.

この実施例における構造物412でシャーシ462は液体マニホールドライン482及び気相マニホールドライン484に流体的に結合するものとして記載されたが、他の実施例では、構造物412は、例えば、図3Bを参照して説明されるものと同様の方法でラック412の壁に配管された一連のクーラントチャネル又は熱交換器を提供してもよい。それに応じて、シャーシ462のそれぞれは、そのクーラントチャネル又は熱交換器に結合され或いはクランプされ得るところのその割り当てられたスロットに、簡単に滑るように入る。そのような実施例の有利点は、その冷却システムが密閉され得るという点にある。その結果、そのような密閉されたシステムへの極小化された乱れは、シャーシ462の挿入又は取り外しの間に生じる。   Although the chassis 462 in the structure 412 in this example has been described as fluidly coupled to the liquid manifold line 482 and the gas phase manifold line 484, in other examples, the structure 412 can be shown, for example, in FIG. A series of coolant channels or heat exchangers piped to the walls of the rack 412 in a manner similar to that described with reference may be provided. In response, each of the chassis 462 easily slides into its assigned slot where it can be coupled or clamped to its coolant channel or heat exchanger. The advantage of such an embodiment is that the cooling system can be sealed. As a result, minimal disruption to such a sealed system occurs during insertion or removal of the chassis 462.

本発明は複数の実施例で説明されたが、無数の変更、バリエーション、修正、変形及び改良が当業者に対して示唆され得、また、本発明は、添付される請求項の範囲内に入るような変更、バリエーション、修正、変形及び改良を包含することが意図されている。   Although the invention has been described in several embodiments, myriad changes, variations, modifications, variations and improvements may be suggested to one skilled in the art and the invention falls within the scope of the appended claims. Such changes, variations, modifications, variations and improvements are intended to be encompassed.

他の実施例と共に利用され得る冷却システムの一実施例のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of one embodiment of a cooling system that can be utilized with other embodiments. 他の実施例と共に利用され得る冷却システムの別の実施例のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of another embodiment of a cooling system that may be utilized with other embodiments. 本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動を図解するブロック図である。2 is a block diagram illustrating the transfer of thermal energy from a structure to a cooling system in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動を図解するブロック図である。2 is a block diagram illustrating the transfer of thermal energy from a structure to a cooling system in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施例に従った冷却システムのブロック図である。1 is a block diagram of a cooling system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動のためのサブシステムの説明図である。FIG. 3 is an illustration of a subsystem for transfer of thermal energy from a structure to a cooling system in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に従った、構造物から冷却システムへの熱エネルギーの移動のためのサブシステムの説明図である。FIG. 3 is an illustration of a subsystem for transfer of thermal energy from a structure to a cooling system in accordance with an embodiment of the present invention.

Claims (20)

環境気圧を有する環境に配置される発熱構造物のための冷却システムであって:
流体クーラントの圧力を、前記発熱構造物の温度未満の沸騰温度を該流体クーラントが有するところの準大気圧まで低減させる構造物;
複数の熱交換器であり、該複数の熱交換器のそれぞれは前記発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、該複数の熱交換器のそれぞれは入口及び出口を有し、各入口は、実質的に液体の形態で各熱交換器に流体クーラントを受け入れるよう機能し、また、各出口は、実質的に気相の形態で各熱交換器から外に流体クーラントを出すよう機能するところの複数の熱交換器;
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物であって、前記発熱構造物からの熱エネルギーは、前記複数の熱交換器のそれぞれで実質的に液体形態である前記流体クーラントを沸騰させかつ蒸発させて、前記流体クーラントが状態を変化させるときに、前記流体クーラントが前記発熱構造物からの熱エネルギーを吸収できるようにするところの構造物;及び
前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物;
を有する冷却システム。
A cooling system for an exothermic structure located in an environment having an ambient pressure comprising:
A structure that reduces the pressure of the fluid coolant to a sub-atmospheric pressure where the fluid coolant has a boiling temperature below the temperature of the exothermic structure;
A plurality of heat exchangers, each of the plurality of heat exchangers being in thermal communication with at least one of the heat generating structures, each of the plurality of heat exchangers having an inlet and an outlet, wherein each inlet is Where each heat exchanger functions to receive fluid coolant in a substantially liquid form and each outlet functions to eject fluid coolant out of each heat exchanger in a substantially gas phase form. Multiple heat exchangers;
A structure that directs a flow of the fluid coolant that is substantially in liquid form to each of the plurality of heat exchangers, wherein thermal energy from the heat generating structure is substantially equal to each of the plurality of heat exchangers. A structure in which the fluid coolant in liquid form is boiled and evaporated to allow the fluid coolant to absorb thermal energy from the heat generating structure when the fluid coolant changes state; And a structure that receives the flow of fluid coolant from each of the plurality of heat exchangers in a substantially gas phase form;
Having a cooling system.
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物と前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物との間に流体的に結合される凝結熱交換器であり、該凝結熱交換は、実質的に気相形態である流体クーラントを実質的に液体形態である流体クーラントに凝結するよう機能する凝結熱交換器を更に有する、
請求項1の冷却システム。
A structure for directing a flow of the fluid coolant in a substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers and a flow of the fluid coolant in a substantially gas phase form from each of the plurality of heat exchangers. A condensing heat exchanger fluidly coupled to a receiving structure such that the condensing heat exchange condenses a fluid coolant in a substantially gas phase form into a fluid coolant in a substantially liquid form. Further comprising a functioning heat exchanger,
The cooling system of claim 1.
前記凝結熱交換器は給水塔である、
請求項2の冷却システム。
The condensation heat exchanger is a water tower;
The cooling system of claim 2.
前記発熱構造物は、サーバーである、
請求項1の冷却システム。
The heat generating structure is a server.
The cooling system of claim 1.
前記流体は、水である、
請求項1の冷却システム。
The fluid is water;
The cooling system of claim 1.
前記複数の熱交換器の少なくともいくつかは、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物、及び、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に対して、取り外し可能に結合可能である、
請求項1の冷却システム。
At least some of the plurality of heat exchangers are configured to direct the flow of fluid coolant in a substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers, and from each of the plurality of heat exchangers Removably connectable to a structure that receives the flow of fluid coolant in substantially gas phase form;
The cooling system of claim 1.
前記発熱構造物は、当該発熱構造物からの熱エネルギーを受け入れる熱サイホンを含み、且つ、
前記複数の熱交換器は、前記熱サイホンからの熱エネルギーを受け入れるよう機能する、
請求項1の冷却システム。
The heat generating structure includes a thermosyphon that receives heat energy from the heat generating structure; and
The plurality of heat exchangers function to receive thermal energy from the thermosyphon;
The cooling system of claim 1.
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器;
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される液体マニホールドラインであり、該液体マニホールドラインは:
流体クーラントを、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物から受け入れ、且つ、
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに向けるよう機能するところの液体マニホールドライン;
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される気相マニホールドラインであり、該気相マニホールドラインは:
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れ、且つ、
実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に向けるよう機能するところの気相マニホールドライン;を更に含む、
請求項1の冷却システム。
A plurality of heat exchangers for at least one of the heating structures;
A liquid manifold line coupled to each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures, the liquid manifold line:
Receiving fluid coolant from a structure that directs the flow of fluid coolant in substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers; and
A liquid manifold line operative to direct a flow of the fluid coolant in substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures;
A gas phase manifold line coupled to each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures, the gas phase manifold line:
Receiving the flow of fluid coolant in substantially gaseous form from each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures; and
A gas functioning to direct the flow of fluid coolant in a substantially gaseous form to a structure that receives the flow of fluid coolant in a substantially gaseous form from each of the plurality of heat exchangers. A phase manifold line;
The cooling system of claim 1.
前記複数の熱交換器は、前記液体マニホールドライン及び前記気相マニホールドラインに取り外し可能に結合可能である、
請求項8の冷却システム。
The plurality of heat exchangers can be removably coupled to the liquid manifold line and the gas phase manifold line.
The cooling system of claim 8.
発熱構造物のための冷却システムであって:
複数の熱交換器であり、該複数の熱交換器のそれぞれは前記発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、該複数の熱交換器のそれぞれは入口及び出口を有し、各入口は、実質的に液体の形態で各熱交換器に流体クーラントを受け入れるよう機能し、また、各出口は、実質的に気相の形態で各熱交換器から外に流体クーラントを出すよう機能するところの複数の熱交換器;
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物であって、前記発熱構造物からの熱エネルギーは、前記複数の熱交換器のそれぞれで実質的に液体形態である前記流体クーラントを沸騰させかつ蒸発させて、前記流体クーラントが状態を変化させるときに、前記流体クーラントが前記発熱構造物からの熱エネルギーを吸収できるようにするところの構造物;
を有する冷却システム。
A cooling system for a heating structure comprising:
A plurality of heat exchangers, each of the plurality of heat exchangers being in thermal communication with at least one of the heat generating structures, each of the plurality of heat exchangers having an inlet and an outlet, wherein each inlet is Where each heat exchanger functions to receive fluid coolant in a substantially liquid form, and each outlet functions to eject fluid coolant out of each heat exchanger in a substantially gas phase form. Multiple heat exchangers;
A structure that directs a flow of the fluid coolant that is substantially in liquid form to each of the plurality of heat exchangers, wherein thermal energy from the heat generating structure is substantially equal to each of the plurality of heat exchangers. A structure in which the fluid coolant in liquid form is boiled and evaporated to allow the fluid coolant to absorb heat energy from the heat generating structure when the fluid coolant changes state;
Having a cooling system.
前記流体クーラントが前記発熱構造物の温度未満の沸騰温度を有するところの圧力まで前記流体クーラントの圧力を低減させる構造物を更に有する、
請求項10の冷却システム。
Further comprising a structure for reducing the pressure of the fluid coolant to a pressure at which the fluid coolant has a boiling temperature less than the temperature of the exothermic structure.
The cooling system of claim 10.
前記発熱構造物は、環境気圧を有する環境に配置され、且つ、前記流体クーラントの前記圧力は、準大気圧まで低減される、
請求項11の冷却システム。
The heat generating structure is disposed in an environment having an atmospheric pressure, and the pressure of the fluid coolant is reduced to a sub-atmospheric pressure;
The cooling system of claim 11.
前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造を更に有する、
請求項10の冷却システム。
Further comprising a structure for receiving a flow of the fluid coolant in a substantially gas phase form from each of the plurality of heat exchangers;
The cooling system of claim 10.
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物と前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物との間に流体的に結合される凝結熱交換器であり、該凝結熱交換は、実質的に気相形態である流体クーラントを実質的に液体形態である流体クーラントに凝結するよう機能する凝結熱交換器を更に有する、
請求項13の冷却システム。
A structure for directing a flow of the fluid coolant in a substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers and a flow of the fluid coolant in a substantially gas phase form from each of the plurality of heat exchangers. A condensing heat exchanger fluidly coupled to a receiving structure such that the condensing heat exchange condenses a fluid coolant in a substantially gas phase form into a fluid coolant in a substantially liquid form. Further comprising a functioning heat exchanger,
The cooling system of claim 13.
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器;
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される液体マニホールドラインであり、該液体マニホールドラインは:
流体クーラントを、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物から受け入れ、且つ、
実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに向けるよう機能するところの液体マニホールドライン;
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに結合される気相マニホールドラインであり、該気相マニホールドラインは:
前記発熱構造物の前記少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れ、且つ、
実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に向けるよう機能するところの気相マニホールドライン;を更に含む、
請求項13の冷却システム。
A plurality of heat exchangers for at least one of the heating structures;
A liquid manifold line coupled to each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures, the liquid manifold line:
Receiving fluid coolant from a structure that directs a flow of the fluid coolant in substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers; and
A liquid manifold line that functions to direct a flow of the fluid coolant that is substantially in liquid form to each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures;
A gas phase manifold line coupled to each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures, the gas phase manifold line:
Receiving the flow of fluid coolant in substantially gaseous form from each of the plurality of heat exchangers for the at least one of the heating structures; and
A gas functioning to direct the flow of fluid coolant in a substantially gaseous form to a structure that receives the flow of fluid coolant in a substantially gaseous form from each of the plurality of heat exchangers. A phase manifold line;
The cooling system of claim 13.
前記複数の熱交換器の少なくともいくつかは、実質的に液体形態である前記流体クーラントの流れを前記複数の熱交換器のそれぞれに向ける構造物、及び、前記複数の熱交換器のそれぞれからの実質的に気相形態である前記流体クーラントの流れを受け入れる構造物に対して、取り外し可能に結合可能である、
請求項13の冷却システム。
At least some of the plurality of heat exchangers are configured to direct the flow of fluid coolant in a substantially liquid form to each of the plurality of heat exchangers, and from each of the plurality of heat exchangers Removably connectable to a structure that receives the flow of fluid coolant in substantially gas phase form;
The cooling system of claim 13.
発熱構造物を冷却するための方法であって:
複数の熱交換器を提供するステップであり、該複数の熱交換器のそれぞれは前記発熱構造物の少なくとも一つと熱的に連通し、該複数の熱交換器のそれぞれは、該複数の熱交換器のそれぞれは入口及び出口を有し、各入口は、実質的に液体の形態で各熱交換器に流体クーラントを受け入れるよう機能し、また、各出口は、実質的に気相の形態で各熱交換器から外に流体クーラントを出すよう機能するところのステップ;
前記流体クーラントが前記発熱構造物の温度未満の沸騰温度を有するところの圧力まで前記流体クーラントの圧力を低減させるステップ;及び
前記流体クーラントが前記複数の熱交換器のそれぞれからの熱を吸収できるよう、構造物を通じて、前記流体クーラントを前記複数の熱交換器のそれぞれと熱的に連通させるステップ;
を有する方法。
A method for cooling an exothermic structure comprising:
Providing a plurality of heat exchangers, each of the plurality of heat exchangers being in thermal communication with at least one of the exothermic structures, wherein each of the plurality of heat exchangers is the plurality of heat exchanges. Each of the vessels has an inlet and an outlet, each inlet functioning to receive a fluid coolant in each heat exchanger in a substantially liquid form, and each outlet in a substantially gas phase form. A step that functions to pump fluid coolant out of the heat exchanger;
Reducing the pressure of the fluid coolant to a pressure at which the fluid coolant has a boiling temperature less than that of the heat generating structure; and the fluid coolant can absorb heat from each of the plurality of heat exchangers. Thermally communicating the fluid coolant with each of the plurality of heat exchangers through a structure;
Having a method.
前記発熱構造物は、環境気圧を有する環境に配置され、且つ、前記流体クーラントの前記圧力は、準大気圧まで低減される、
請求項17の方法。
The heat generating structure is disposed in an environment having an atmospheric pressure, and the pressure of the fluid coolant is reduced to a sub-atmospheric pressure;
The method of claim 17.
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器を提供するステップ;
前記発熱構造物の少なくとも一つのための複数の熱交換器のそれぞれに結合される液体マニホールドラインのところで、実質的に液体形態である前記流体クーラントを受け入れるステップ;及び
前記液体マニホールドラインから、実質的に液体形態にある流体クーラントを、前記発熱構造物の少なくとも一つのための前記複数の熱交換器のそれぞれに向けるステップ;
を更に含む請求項17の方法。
Providing a plurality of heat exchangers for at least one of the heating structures;
Receiving the fluid coolant in a substantially liquid form at a liquid manifold line coupled to each of a plurality of heat exchangers for at least one of the heat generating structures; and from the liquid manifold line substantially Directing fluid coolant in liquid form to each of the plurality of heat exchangers for at least one of the heating structures;
18. The method of claim 17, further comprising:
前記複数の熱交換器は、前記構造物から取り外し可能に結合可能である、
請求項17の方法。
The plurality of heat exchangers can be removably coupled from the structure.
The method of claim 17.
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