JP2020528217A - 電子装置冷却システム - Google Patents

Abstract

密閉された電子装置の筐体（４０）を備えた電子装置冷却システム（４２）。システム（４２）は、電子装置の筐体（４０）内の第１の冷却流体（１０８）と蒸気圧縮システム（１４）の第２の冷却流体（１１８）との間で熱を交換する熱交換器（１１６）を備える。ファン（１２４）が電子装置の筐体（４０）内の第１の冷却流体（１０８）を循環させる。電子装置冷却システム（４２）はまた、電子装置の筐体（４０）内に配置された１つ又は複数の電子部品（１１４）を冷却するために、１つ又は複数の電子部品（１１４）上に第１の冷却流体（１０８）を差し向けるバッフルシステム（１２６）を電子装置の筐体（４０）内に備え得る。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年７月１９日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯＯＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国仮特許出願第６２／５３４，６２７号の優先権及び利益を主張するものであり、同仮特許出願は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。

本出願は、一般に、電子装置を収容する筐体を冷却するためのシステムに関する。

冷凍システムは、住宅用、商業用、及び産業用の空調システムなどの様々な環境で使用されている。これらのシステムは、電動機、圧縮機、バルブなどの様々なコンポーネントを備え得る。これらのコンポーネントの一部又はすべては電子装置で制御され得る。電子装置は、抵抗、トランジスタ、デジタルシグナルプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラ、アナログデジタル変換器、インダクタ、変圧器、ＩＧＢＴ、ダイオード、及び集積回路などの電子部品を使用して、電気エネルギー及び信号の流れを制御する。悪いことに、これらの電子部品の動作及び寿命は、熱、水分、工場排ガス／産業用ガス及び／又は塵埃によって悪影響を受ける場合がある。

１つの一般的な態様では、密閉された電子装置の筐体を備えた電子装置冷却システム。システムは、電子装置の筐体内の第１の冷却流体と蒸気圧縮システムの第２の冷却流体との間で熱を交換する熱交換器を備える。ファンが電子装置の筐体内の第１の冷却流体を循環させる。電子装置冷却システムはまた、電子装置の筐体内に配置された１つ又は複数の電子部品を冷却するために、１つ又は複数の電子部品上に第１の冷却流体を制御された形で差し向けるバッフルシステムを電子装置の筐体内に備え得る。

別の態様では、電子装置冷却システムを備えたシステム。電子装置冷却システムは、密閉された電子装置の筐体を備える。システムは、電子装置の筐体内の第１の冷却流体と蒸気圧縮システムの第２の冷却流体との間で熱を交換する熱交換器を備える。ファンが電子装置の筐体内の第１の冷却流体を循環させる。電子装置冷却システムはまた、電子装置の筐体内に配置された１つ又は複数の電子部品を冷却するために、１つ又は複数の電子部品上に第１の冷却流体を差し向けるバッフルシステムを電子装置の筐体内に備え得る。システムは、第２の冷却流体を生成する蒸気圧縮システムを備える。熱交換器は、第１の冷却流体と第２の冷却流体との間で熱を交換する。いくつかの実施形態では、第２の冷却流体は第３の冷却流体により補強される。

別の態様では、蒸気圧縮システム（例えば、電動機）を制御するために使用される１つ又は複数の電子部品を格納する電子装置の筐体を備えた電子装置冷却システム。電子装置の筐体は密閉される。電子装置冷却システムは、バッフルシステムを電子装置の筐体内に備える。バッフルシステムは、１つ又は複数の電子部品を冷却するために、１つ又は複数の電子部品上に第１の冷却流体を差し向ける。

本開示の一態様による、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを利用し得る建物の斜視図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムに結合された蒸気圧縮システムの斜視図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムに結合された蒸気圧縮システムの概略図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムに結合された蒸気圧縮システムの概略図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムの断面図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムの断面図である。 本開示の一態様による、図６の線７−７内の電子装置冷却システムの部分断面図である。 本開示の一態様による、図６の線７−７内の電子装置冷却システムの部分断面図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムの断面図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムの断面図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムのバッフルシステムの正面図である。 本開示の一態様による、電子装置冷却システムのバッフルシステムの正面図である。

本開示の実施形態は、電子装置を冷却するとともに、水分、産業用ガス／工場排ガス及び塵埃から電子装置を保護する電子装置冷却システムを含む。電子装置冷却システムは、筐体の周囲の流体と相互作用しないように、電子装置の筐体内で循環する第１の冷却流体を閉じ込めるために密閉された（又は略密閉された）電子装置の筐体を備える。例えば、第１の冷却流体は空気であってよく、電子装置の筐体は、この空気を閉じ込め、電子装置の筐体の内側の空気と電子装置の筐体の外側の湿気又は汚れた空気との相互作用を排除又は低減する。第１の冷却流体が電子装置の筐体内を循環すると、第１の冷却流体は強制対流により熱を除去することにより電子装置を冷却する。第１の冷却流体は、熱交換器でこのエネルギーを第２の冷却流体（例えば、水、冷媒）に放出する。第２の冷却流体は、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの一部を形成するチラーなどの蒸気圧縮システムによってもたらされ得る。電子装置冷却システムは密閉されているため、電子装置冷却システムは、様々な環境（例えば、産業、海洋、砂漠、熱帯、沿岸地域など）において外気に直接さらされることなく電子装置を冷却及び保護する。

第２の冷却流体は、差圧によって熱交換器を介して駆動され得る、及び／又はポンプによって駆動され得る。例えば、圧力差は、蒸発器チューブバンドルの両端の間に電子装置冷却システムを流体的に結合することにより生じ得る。このようにして、蒸発器を流れるより高い圧力の第２の冷却流体のごく一部が、電子装置冷却システムに迂回される。次いで、第２の冷却流体は、第１の冷却流体を冷却するために電子装置冷却システムの熱交換器を通って流れ、その後、より低い圧力の第２の冷却流体が蒸発器チューブバンドルから出ることによって電子装置冷却システムから引き出される。いくつかの実施形態では、電子装置冷却システムの供給ライン及び戻りラインがＨＶＡＣ＆Ｒシステムの他の場所に結合して、電子装置冷却システムを通して第２の冷却流体をポンプなしで駆動する差圧を生じさせることができる。したがって、電子装置冷却システムは、第２の冷却流体を熱交換器に通して駆動するのにポンプを使用しないため、潜在的な製造コスト及び／又は運用コストを削減すると同時に、電子装置冷却システムの信頼性を高め得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、第２の冷却流体は、ポンプにより電子装置冷却システムを通して駆動される場合もある。さらに他の実施形態では、ポンプは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの差圧によって補助される場合もある。

ここで図面を参照すると、図１は、建物１２の暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０のための環境の一実施形態の斜視図である。同様の構成は外航船にも適用可能である。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る冷却した液体を供給する蒸気圧縮システム１４（例えば、チラー）を備え得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を加熱する温かい液体を供給するボイラー１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システム１８とを備え得る。空気分配システム１８はまた、空気戻りダクト２０、空気供給ダクト２２、及び／又は空気調和機２４を備えることができる。いくつかの実施形態では、空気調和機２４は、導管２６によってボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に接続された熱交換器を備え得る。空気調和機２４の熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の動作モードに応じて、ボイラー１６からの加熱された液体又は蒸気圧縮システム１４からの冷却された液体のいずれかを受けることができる。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２の各フロア２８に個別の空気調和機２４を備えて示されているが、他の実施形態では、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、フロア２８間で共有され得る空気調和機２４及び／又は他のコンポーネントを備え得る。

図２及び図３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０で使用され得る蒸気圧縮システム１４の実施形態を示している。具体的には、図２は蒸気圧縮システム１４の斜視図であり、図３は蒸気圧縮システム１４の概略図である。蒸気圧縮システム１４は、圧縮機３２から始まる回路に冷媒を循環させることができる。回路はまた、凝縮器３４、膨張弁又は膨張装置３６、及び蒸発器３８を備え得る。蒸気圧縮システム１４は、蒸気圧縮システム１４を動作させるための様々な電子装置を格納する電子装置の筐体４０をさらに備え得る。電子装置の筐体４０に格納され得る電子装置のいくつかとしては、デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、インターフェースボードなどが挙げられる。以下により詳細に説明するように、電子装置の筐体４０は、上で説明した電子装置を冷却する電子装置冷却システム４２の一部を形成する。いくつかの実施形態では、電子装置の筐体４０は、電子装置が湿気及び塵埃のある環境にさらされるのを低減及び／又は阻止する密閉された容器である。いくつかの実施形態では、電子装置の筐体４０は、電動機の可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２を収容する筐体又は電動機の磁気軸受を制御するコンポーネントを収容する筐体と同じであり得る。

蒸気圧縮システム１４において冷媒として使用され得る流体のいくつかの例としては、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、Ｒ１２３３ｚｄ、Ｒ１２３４ｚｅなどのハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系の冷媒、アンモニア（ＮＨ_３）Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ_２）、Ｒ−７４４、若しくは炭化水素系の冷媒、水蒸気などの「自然系」冷媒、又は任意の他の適切な冷媒が挙げられる。いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ−１３４ａなどの中圧冷媒に対して低圧冷媒とも呼ばれる１気圧の圧力で摂氏約１９度（華氏８６度）の標準沸点を有する冷媒を効率的に利用するように構成され得る。本明細書で使用される場合、「標準沸点」は、１気圧の圧力で測定された沸点温度を指し得る。

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、以下のコンポーネント、すなわち、可変速ドライブ５２、電動機５０、圧縮機３２、凝縮器３４、膨張弁若しくは膨張装置３６、及び／又は蒸発器３８のうちの１つ又は複数を使用し得る。電動機５０は、圧縮機３２を駆動し、可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２により駆動され得る。ＶＳＤ ５２は、ＡＣ電源から特定の固定ライン電圧及び固定ライン周波数を有する交流（ＡＣ）電力を受け、可変電圧及び周波数を有する電力を電動機５０に提供する。他の実施形態では、電動機５０は、ＡＣ又は直流（ＤＣ）電源から直接電力を供給され得る。電動機５０は、スイッチドリラクタンスモータ、誘導電動機、電子整流永久磁石電動機、又は別の適切な電動機など、ＶＳＤ ５２によって駆動され得る、又はＡＣ若しくはＤＣ電源から直接電力を供給され得る任意のタイプの電動機を含み得る。いくつかの実施形態では、圧縮機３２及び／又は電動機５０は、動作中の摩擦及び／又は雑音を低減し、圧縮機／電動機の信頼性を高めるために磁気軸受５４を使用し得る。磁気軸受５４は、電子装置の筐体４０内に収容された電子装置で制御され得る。上で説明したように、電子装置冷却システム４２が蒸気圧縮システム１４によって供給される冷却流体（例えば、水、冷媒）を使用して電子装置を冷却する際に、電子装置の筐体４０は電子装置を塵埃及び水分から保護し得る。

圧縮機は、冷媒蒸気を圧縮し、蒸気を放出通路を介して凝縮器３４に送達する容積式装置３２であり得る。いくつかの実施形態では、圧縮機３２は遠心圧縮機であり得る。圧縮機３２によって凝縮器３４に送達される冷媒蒸気は、凝縮器３４内の冷却流体（例えば、水又は空気）に熱を伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却流体との熱伝達の結果、凝縮器３４で凝縮して冷媒液になり得る。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８に流れ得る。図３に示された実施形態では、凝縮器３４は、水冷され、且つ冷却塔５６（又は容器を取り囲む水体）に接続されたチューブバンドル５５を備え、チューブバンドル５５が冷却流体を凝縮器３４に供給する。

蒸発器３８に送達された液体冷媒は別の冷却流体からの熱を吸収することもでき、この別の冷却流体は凝縮器３４で使用される冷却流体と同じであってもそうでなくてもよい。蒸発器３８内の液体冷媒は、液体冷媒から冷媒蒸気への相変化を経ることもできる。図３に示された実施形態に示されるように、蒸発器３８は、冷却流体供給ライン６０Ｓ及び戻りライン６０Ｒに結合するチューブバンドル５８を備え得る。供給ライン６０Ｓ及び戻りライン６０Ｒは、チラー１４を冷却負荷６２に接続する。蒸発器３８の冷却流体（例えば、水、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン、又は任意の他の適切な流体）は、戻りライン６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、冷媒との熱伝達によりチューブバンドル５８内の冷却流体の温度を下げることができる。蒸発器３８のチューブバンドル５８は、複数のチューブ及び／又は複数のチューブバンドルを備え得る。いずれにせよ、蒸気冷媒は蒸発器３８を出て、吸引ラインにより圧縮機３２に戻って、サイクルを完了する。

図示のように、電子装置冷却システム４２は、蒸発器３８内のチューブバンドル５８に結合して、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０からの冷却流体の流れを受けることができる。電子装置冷却システム４２は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０からの冷却流体（例えば、水）を使用して、電子装置の筐体４０内の電子装置を冷却する。上で説明したように、電子装置冷却システム４２はポンプを備えなくてもよく、代わりにＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０における圧力の差を使用して、電子装置冷却システム４２を通して冷却流体の流れを駆動できる。例えば、電子装置冷却システム４２の供給ライン６４は、戻りライン６０Ｒを通って流れる冷却流体を受けるチューブバンドル５８の端部に入り込むことができる。電子装置冷却システム４２を通過した後、冷却流体は電子装置の筐体４０内に配置された電子装置からエネルギーを吸収するため、冷却流体の温度及び圧力が上昇する。次いで、冷却流体は、戻りライン６６を介してチューブバンドル５８の供給ライン側に戻される。蒸発器３８内のこの位置では、蒸発器３８内の冷却流体の圧力は、蒸発器３８から供給ライン６４を通って迂回した冷却流体の圧力よりも低い。この圧力の差により、電子装置冷却システム４２を通して冷却流体の流れがポンプなしで駆動される。

いくつかの実施形態では、電子装置冷却システム４２の供給ライン６４及び戻りライン６６が蒸気圧縮システム１４の他の場所に結合して、電子装置冷却システム４２を通して冷却流体を駆動する差圧を形成することができる。例えば、供給ライン６４（すなわち、破線の供給ライン６４）は、膨張弁／膨張装置６８を通過した後に凝縮器３４を出る冷却流体（例えば、冷媒）を受けることができる。供給ライン６４は、冷却流体が戻りライン６６（すなわち、破線の戻りライン６６）を通って出る前にチルプレート／コールドプレートを通して第１の流体又は電子装置を冷却する電子装置冷却システム４２を通して、冷却流体を差し向ける。次いで、戻りライン６６は冷却流体（すなわち、冷媒）を蒸発器３８に戻すことができるが、それは、膨張弁６８を出る冷却流体が蒸発器３８内の冷却流体よりも高い圧力であり、圧力差がポンプなしで電子装置冷却システム４２を通る冷却流体の流れを駆動するためである。

しかしながら、いくつかの実施形態では、冷却流体は、１つ又は複数のポンプ７２により電子装置冷却システム４２を通して駆動される場合もある。さらに他の実施形態では、ポンプ７２は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の差圧によって補助され得る。

図４は、凝縮器３４と蒸発器３８との間に組み込まれた中間回路８４を備えた蒸気圧縮システム１４の概略図である。中間回路８４は、凝縮器３４に直接流体接続される入口ライン８８を有し得る。他の実施形態では、入口ライン８８は、凝縮器３４に間接的に流体的に結合され得る。図４に示された実施形態に示されるように、入口ライン８８は、中間容器９０の上流に配置された第１の膨張装置８６を備える。いくつかの実施形態では、中間容器９０はフラッシュタンク（例えば、フラッシュインタークーラー）であり得る。他の実施形態では、中間容器９０は直接膨張式熱交換器又はエコノマイザとして構成され得る。図４に示された実施形態では、中間容器９０はフラッシュタンクとして使用され、第１の膨張装置８６は、凝縮器３４から受けた液体冷媒の圧力を下げる（例えば、膨張させる）ように構成される。膨張プロセスの間、液体の一部が蒸発することができ、したがって、中間容器９０を使用して、第１の膨張装置８６から受けた液体から蒸気を分離できる。加えて、中間容器９０は、中間容器９０に入るときに液体冷媒が経る圧力低下（例えば、中間容器９０に入るときに経る体積の急激な増加に起因する圧力低下）のために、液体冷媒のさらなる膨張をもたらすことができる。中間容器９０内の蒸気は、圧縮機３２によって、入口ライン９４を介して圧縮機３２の中間圧力ポートに引き込まれ得る。他の実施形態では、中間容器９０内の蒸気は、圧縮機３２の中間段に引き込まれ得る。中間容器９０に集まる液体は、膨張装置８６及び／又は中間容器９０における膨張のために、凝縮器３４を出る液体冷媒よりも低いエンタルピーにあり得る。次いで、中間容器９０からの液体は、ライン９２を流れて、第２の膨張装置３６を通って蒸発器３８に流れ得る。

図示のように、電子装置冷却システム４２は蒸気圧縮システム１４からの冷却流体を受ける。電子装置冷却システム４２は、熱交換器を使用して電子装置の筐体４０内の電子装置を冷却するために冷却流体を使用する。上で説明したように、電子装置冷却システム４２はポンプを備えなくてもよく、代わりに蒸気圧縮システム１４における圧力の差を使用して、電子装置冷却システム４２を通して冷却流体の流れを駆動できる。例えば、電子装置冷却システム４２への供給ライン９６は、中間容器９０から蒸発器３８へ液体冷却流体（すなわち、冷媒）を運ぶライン９２に入り込むことができる。電子装置冷却システム４２を通過した後、冷却流体の温度が上昇する。冷却流体はライン９８を通って蒸発器３８に戻され、蒸発器３８はライン９２を通って流れる冷却流体よりも低い圧力にある。図示のように、戻りライン９８は蒸発器３８に結合する。ライン９２を出る冷却流体が蒸発器３８内の圧力よりも高い圧力にあるため、圧力差により、ポンプなしで電子装置冷却システム４２を通して冷却流体の流れが駆動される。しかしながら、いくつかの実施形態では、ポンプ７２が、供給ライン９５を介して電子装置冷却システム４２に冷却流体（すなわち、蒸発器３８からの液体冷媒）を補助及び／又は駆動し、冷却流体を戻りライン９７を介して蒸発器３８に戻すことができる。

図５は、電子装置冷却システム４２の一実施形態の断面図である。上で説明したように、電子装置の筐体４０は電子装置冷却システム４２の一部を形成する。電子装置の筐体４０は、電子装置が環境中の水分、工場排ガス／産業用ガス、及び塵埃にさらされるのを低減及び／又は阻止する密閉された容器である。図示のように、電子装置の筐体４０は、第２の筐体１０２に結合された第１の筐体１００を備える。第１の筐体１００及び第２の筐体１０２は、出口１０４及び入口１０６により互いに流体結合される。いくつかの実施形態では、複数の入口１０６及び出口１０４があり得る（例えば、２、３、４、５、又はそれ以上）。出口１０４及び入口１０６により、冷却流体１０８（例えば、空気）が第１の筐体１００の第１の空洞１１０と第２の筐体１０２の第２の空洞１１２との間を循環して電子装置１１４を冷却できる。電子装置１１４は、マイクロチップ、集積回路、電源、トランジスタ、抵抗、インダクタ、変圧器、ＩＧＢＴなどを含むことができる。好都合にも、電子装置冷却システム４２は、冷却流体１０８と電子装置の筐体４０の外側の流体との間の直接の相互作用を制限及び／又は阻止する。このようにして、電子装置の筐体４０は、電子装置１１４が環境中の水分、工場排ガス／産業用ガス、及び／又は塵埃にさらされるのを阻止及び／又は低減することができる。例えば、冷却流体１０８（例えば、空気）は、電子装置の筐体４０の外側を循環する湿った／湿気の多い空気にさらされないでいられる。

冷却流体１０８から熱を除去するために、電子装置冷却システム４２は熱交換器１１６（例えば、気体−液体式熱交換器）を備える。熱交換器１１６は、供給ライン１２０を介して第２の冷却流体１１８を受ける。第２の冷却流体１１８は、蒸気圧縮システム１４から来ており、冷媒、水などであり得る。熱交換器１１６では、第２の冷却流体１１８は、電子装置の筐体４０内で循環する第１の冷却流体１０８とエネルギーを交換する。熱交換器１１６でエネルギーを交換した後、第２の冷却流体１１８はより高い温度で熱交換器１１６を出る。次いで、第２の冷却流体１１８は、電子装置冷却システム４２から戻りライン１２２を通ってＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０に運ばれる。

熱交換器１１６を出た後、第１の冷却流体１０８は、ファン１２４を使用して第２の筐体１０２内に駆動される。より具体的には、ファン１２４は、第１の冷却流体１０８を熱交換器１１６を通して引き出し、次に、第１の冷却流体１０８を出口１０４を通して入口プレナム１５２に吹き込む。出口１０４を通過した後、第１の冷却流体１０８はバッフルシステム１２６に接触する。図示のように、バッフルシステム１２６は、第２の筐体１０２を通る冷却流体１０８の流れを方向転換及び制御する。バッフルシステム１２６は、バッフルプレート１２８と分離板１３０とを備える。分離板１３０は、第２の筐体１０２に結合し、バッフルプレート１２８を筐体壁１３４から距離１３２だけ離して配置させる。特定の実施形態では、距離１３２は、冷却流体１０８の流れ及び圧力低下を最適化するように選択され得る。バッフルプレート１２８を筐体壁１３４から離して配置することに加えて、分離板１３０はまた、出口１０４を入口１０６から隔てて、入口プレナム１５２及び出口プレナム１５４を形成する。したがって、冷却流体１０８が出口１０４を通って第１の筐体１００を出ると、分離板１３０は、第１の冷却流体１０８がバッフルプレート１２８及び取り付けられた電子装置１１４を通過することなく直接入口１０６に流れるのを阻止する。

第１の冷却流体１０８が出口１０４を出ると、第１の冷却流体１０８はバッフルプレート１２８の後面１３６に接触する。したがって、第１の冷却流体１０８は、入口プレナム１５２内で軸方向１３８（例えば、垂直）に上向きに差し向けられる。第１の冷却流体１０８が上向きに流れると、第１の冷却流体１０８はバッフルプレート１２８を通過する。バッフルプレート１２８を通過した後、第１の冷却流体１０８は軸方向１４０（例えば、下向き）に流れる。このことにより、第１の冷却流体１０８が方向１４０に流れるときに電子装置１１４を冷却するカスケード冷却効果が生み出される。次いで、第１の冷却流体１０８は、バッフルプレート１２８の底部の周りを流れ、そこで第１の冷却流体１０８が第２の筐体１０２の壁１３４と接触する。壁１３４及びバッフルプレート１２８は、第１の冷却流体１０８を、出口プレナム１５４を通して軸方向１３８に上向きに差し向ける。上で説明したように、分離板１３０は、出口１０４と入口１０６との間の直接的な流体の流れを阻止する。したがって、第１の冷却流体１０８は、入口１０６を通って熱交換器１１６内に駆動され、熱交換器１１６において第２の冷却流体１１８とエネルギーを再び交換する。

電子装置の筐体４０は密閉されているため、第１の冷却流体１０８の水分は増加しない場合もある。しかしながら、第１の冷却流体１０８中の元の水分は、熱交換器１１６及び供給ライン１２０が最も冷たい表面を作り出す空洞１１０内で凝縮し得る。電子装置の筐体４０からの液体の除去を促進するために、電子装置冷却システム４２は凝縮液ブリーザーバルブ１４２を備える。凝縮液ブリーザーバルブ１４２は、電子装置の筐体４０内への外部（周囲）の流体の流れを阻止及び／又は低減しながら、液体が電子装置の筐体４０から出ることができるようにする。凝縮液ブリーザーバルブ１４２は、第１の冷却流体１０８が熱交換器１１６を出るときに第１の冷却流体１０８において凝縮する液体を捕らえるために、第１の筐体１００に配置され得る。換言すれば、第１の冷却流体１０８が熱交換器１１６を出ると、液体が第１の冷却流体１０８から凝縮し、重力により方向１４０に第１の筐体１００の底部へ落下し得る。次いで、液体は凝縮液ブリーザーバルブ１４２に流れ、そこで第１の筐体１００の外へ方向１４０に差し向けられる。したがって、このプロセスは、空洞１１０及び１１２内に乾燥した冷たい空気を生成し、これが電子装置１１４を冷却して水分から保護する。さらに、電子装置１１４からの凝縮の排除並びに電子装置１１４から形成される凝縮液の分離を促進するために、熱交換器１１６は第１の筐体１００内に配置される。上で説明され、図５からわかるように、第１の筐体１００及び第２の筐体１０２は、第１の筐体１００で形成された最小限の凝縮液が第２の筐体１０２に流入するのを阻止する壁１３４によって分離される。

いくつかの実施形態では、第１の筐体１００と第２の筐体１０２とは互いに結合する別個の筐体である。例えば、第１の筐体１００と第２の筐体１０２とは留め具１４４で互いに結合されてもよい。結合されると、第１の筐体１００及び第２の筐体１０２は、外部（周囲）流体が電子装置の筐体４０に入るのを阻止及び／又は低減する流体密封シールを形成し得る。流体密封シールは、ガスケット、溶接、ポリマーシール（例えば、Ｏリングなど）、ろう付け、接着剤などのシール要素１５６を使用して形成され得る。いくつかの実施形態では、第１の筐体１００及び第２の筐体１０２は、互いに一体（例えば、ワンピース）であってもよい。図示の第１の筐体１００及び第２の筐体１０２は異なるサイズを有しているが、いくつかの実施形態では、それらは同じサイズであってもよい。

空洞１１０及び１１２へのアクセスを容易にするために、第１の筐体１００及び第２の筐体１０２はアクセスパネルを有し得る。例えば、第１の筐体１００はファンアクセスパネル１４６を備え得る。ファンアクセスパネル１４６は、１つ又は複数の留め具１４８（例えば、ボルト、ねじなどのねじ式留め具）で第１の筐体１００に結合する。ファンアクセスパネル１４６は、ファン１２４の交換及び／又はメンテナンスのためのアクセスを可能にする。筐体４０に結合されると、ファンアクセスパネル１４６は、ガスケット、ろう付け、接着剤などを使用して第１の筐体１００と流体密封シールを形成して、電子装置の筐体４０の外部の周囲の流体との接触を阻止及び／又は低減する。電子装置１１４はまた、第２の筐体１０２に結合する筐体パネル１５０を介してアクセスされ得る。筐体パネル１５０は、留め具（例えば、ボルト、ねじなどのねじ式留め具）で第２の筐体１０２に同様に結合し得る。筐体パネル１５０はまた、ガスケット、ろう付け、接着剤などを使用して、電子装置の筐体４０の外部の周りの流体との接触を阻止及び／又は低減するために、第２の筐体１０２と流体密封シールを形成し得る。

図６は、電子装置冷却システム４２の一実施形態の断面図である。図６の電子装置冷却システム４２は、第１の冷却流体１０８を第１の筐体１００及び第２の筐体１０２を通して循環させて、電子装置１１４を冷却する。しかしながら、追加的な冷却を提供するために、電子装置冷却システム４２は１つ又は複数のチルプレート（コールドプレート）１７０を備え得る。チルプレート（コールドプレート）１７０は、１つ又は複数の電子部品１１４からの熱伝達を高め得る。例えば、いくつかの電子部品１１４は、他のものよりも多くの熱を発生する場合がある。したがって、これらの電子部品１１４は、電子装置冷却システム４２の熱伝達要件を増やし得る。したがって、電子装置冷却システム４２は、電子装置から第２の冷却流体１１８へのより直接的な熱伝達を可能にするために、チルプレート（コールドプレート）１７０を備えることができる。チルプレート（コールドプレート）１７０は、図６に示されるように、第２の冷却流体１１８を直接受けて循環させることができる。供給ライン１２０及び戻りライン１２２は、それぞれＴ継手１７２及び１７４を備え得る。Ｔ継手１７２、１７４は、図６に示されるように、第２の冷却流体１１８が熱交換器１１６及びチルプレート（コールドプレート）１７０との間で流れることを可能にする。第２の冷却流体１１８は水又は冷媒であり得る。

チルプレート（コールドプレート）１７０は第２の筐体１０２内に位置するため、チルプレート（コールドプレート）１７０は第２の筐体１０２内で凝縮液を形成し得る。チルプレート（コールドプレート）１７０によって形成される凝縮液と電子装置１１４との間の接触の可能性を減らすために、チルプレート（コールドプレート）１７０をバッフルプレート１２８の底部に方向１４０で配置できる。したがって、チルプレート（コールドプレート）１７０上に凝縮液が形成される場合、凝縮液は、いかなる他の電子装置１１４とも接触することなく、方向１４０に第２の筐体１０２の底部へ落下し得る。凝縮液を除去するために、第２の筐体１０２は第２の凝縮液ブリーザーバルブ１４２、１７６を備えることができる。上で説明したように、凝縮液ブリーザーバルブ１７６は、電子装置冷却システム４２が第１の筐体１００及び／又は第２の筐体１０２から液体を除去することを可能にする。しかしながら、いくつかの実施形態では、熱交換器１１６及び供給ライン１２０が第２の筐体１０２に到達する前に冷却流体１０８から水分を凝縮するため、チルプレート（コールドプレート）１７０が第２の筐体１０２内に凝縮液を形成しない場合がある。

いくつかの実施形態では、電子装置冷却システム４２は、より多くの電子部品１１４を収容して冷却するために追加のバッフルシステム１２６を備え得る。図６に示されるように、電子装置冷却システム４２は、第２の筐体１０２の壁１３４に結合された第１のバッフルシステム１２６と、筐体パネル１５０に結合された第２のバッフルシステム１２６とを備える。第１及び第２のバッフルシステム１２６のそれぞれのバッフルプレート１２８は、第１の冷却流体１０８が電子装置１１４上を流れるのを容易にするために距離１７８だけ離して配置され得る。距離１７８は、電子装置１１４から冷却流体１０８への必要な熱伝達を促進するように最適化され得る。

図７は、図６の線７−７内の電子装置冷却システム４２の一実施形態の部分断面図である。上で説明したように、図７の電子装置冷却システム４２は、第１の冷却流体１０８を第１の筐体１００及び第２の筐体１０２を通して循環させて、電子装置１１４を冷却する。追加的な冷却を提供するために、電子装置冷却システム４２は１つ又は複数のチルプレート（コールドプレート）１７０を備え得る。チルプレート（コールドプレート）１７０は、１つ又は複数の電子部品１１４からの熱伝達を高め得る。例えば、いくつかの電子部品１１４は、他のものよりも多くの熱を発生する場合がある。したがって、電子装置冷却システム４２は、電子装置から第２の冷却流体１１８へのより直接的な熱伝達を可能にするために、チルプレート（コールドプレート）１７０を備えることができる。しかしながら、第２の冷却流体１１８の流れを分割する代わりに。電子装置冷却システム４２は、第２の冷却流体１１８を熱交換器１１６を通して流れるように方向転換する前に、第２の冷却流体１１８をチルプレート（コールドプレート）１７０にまず差し向けることができる。

図８は、図６の線７−７内の電子装置冷却システム４２の一実施形態の部分断面図である。上で説明したように、追加的な冷却を提供するために、電子装置冷却システム４２は１つ又は複数のチルプレート（コールドプレート）１７０を備え得る。チルプレート（コールドプレート）１７０は、１つ又は複数の電子部品１１４からの熱伝達を高め得る。しかしながら、第２の冷却流体１１８をチルプレート（コールドプレート）１７０にまず差し向ける代わりに。電子装置冷却システム４２は、第２の冷却流体１１８を熱交換器１１６にまず差し向け、その後、第２の冷却流体１１８をチルプレート（コールドプレート）１７０に差し向けることができる。第２の冷却流体１１８を熱交換器１１６にまず差し向けることにより、電子装置冷却システム４２は、第２の冷却流体１１８を加熱し、第２の筐体１０２内の凝縮を減らしながら１つ又は複数の電子部品１１４を冷却できる。

図９は、電子装置冷却システム４２の一実施形態の断面図である。上で説明したように、電子装置冷却システム４２は１つ又は複数のチルプレート（コールドプレート）１７０を備え得る。チルプレート（コールドプレート）１７０は、１つ又は複数の電子部品１１４からの熱伝達を高め得る。例えば、いくつかの電子部品１１４は、他のものよりも多くの熱を発生する場合がある。したがって、これらの電子部品１１４は、電子装置冷却システム４２の熱伝達要件を増やし得る。しかしながら、チルプレート（コールドプレート）１７０は、第３の冷却流体２００が別々に供給されてもよい。第３の冷却流体２００は、それぞれの供給ライン２０２及び戻りライン２０４を通ってチルプレート（コールドプレート）１７０との間で流れる。いくつかの実施形態では、第２の冷却流体１１８と第３の冷却流体２００とは同じ冷却流体であり得る。例えば、第２の冷却流体１１８及び第３の冷却流体２００は、水、冷媒などであり得る。別の実施形態では、第２の冷却流体１１８と第３の冷却流体２００とは異なり得る。例えば、第２の冷却流体１１８は水とすることができ、第３の冷却流体２００は冷媒とすることができ、その逆もまた同様である。

図１０は、電子装置冷却システム４２の一実施形態の断面図である。いくつかの実施形態では、バッフルシステム１２６は１つ又は複数の追加の案内板２２０を備え得る。案内板２２０は、第２の筐体１０２を通る第１の冷却流体１０８の流れを制御するのを補助する。図示のように、案内板２２０は、第２の筐体１０２の上板２２４の内面２２２に結合する。案内板２２０は内面２２２から方向１４０に延びる。案内板２２０は、第１の冷却流体１０８の流れを案内するために、バッフルプレート１２８の一部又は全体にわたって延びていてもよい。図示のように、第１の冷却流体１０８は上向きに流れバッフルプレート１２８を通過する。バッフルプレート１２８を通過した後、第１の冷却流体１０８は案内板２２０の表面２２６に接触する。案内板２２０は、第１の冷却流体１０８を方向１４０に下向きに電子装置１１４の上に差し向ける。このようにして、案内板２２０は、第１の冷却流体１０８の流れを電子装置１１４上に集中させて、熱伝達を促進する。いくつかの実施形態では、案内板２２０の表面２２６とバッフルプレート１２８との間の距離２２８は、電子装置１１４上の流体の流れの特性を制御するために増やしたり減らしたりされ得る。流速が増加すると乱流が増加し、電子装置１１４からの熱伝達を大きくさせ得る。例えば、距離２２８を減らすことにより、案内板２２０は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流速を増加させることができる。同様に、距離２２８が大きくなると、案内板２２０は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流速を減少させることができる。このようにして、電子装置冷却システム４２は、案内板２２０を使用して、第１の冷却流体１０８と電子装置１１４との間の熱伝達を指示及びカスタマイズできる。

図示のように、案内板２２０の表面２２６は平坦であるが、いくつかの実施形態では、案内板２２０に沿った異なる位置での熱伝達を促進するために、表面２２６を湾曲させたり他の形状にしたりできる。例えば、案内板２２０とバッフルプレート１２８との間の距離２３０は、長さ２３０に沿った異なる点で増加及び／又は減少して、異なる電子装置１１４にわたる熱伝達をカスタマイズ及び／又は最適化する（例えば、異なる電子装置１１４上の流速を増加又は減少させる）ことができる。いくつかの実施形態では、案内板２２０の長さ２３０に沿った異なる点で案内板２２０の曲率を変更する代わりに、案内板２２０は突出部２３２及び／又は陥凹部２３４を備えることもできる。突出部２３２及び陥凹部２３４は、特定の電子部品１１４上の第１の冷却流体１０８の流速及び流量、したがって熱伝達特性を同様に制御できる。

電子装置１１４にアクセスするために、案内板２２０は第２の筐体１０２から取り外し可能に結合され得る。例えば、案内板２２０は、スナップ嵌め接続、バヨネット接続などで第２の筐体１０２に結合できる。いくつかの実施形態では、案内板２２０は留め具（例えば、ねじ式留め具）を使用して取り外し可能に結合され得る。

図１１は、バッフルシステム１２６の一実施形態の正面図である。図示のように、バッフルプレート１２８は、長方形又は正方形以外の別の形状を有してもよい。例えば、バッフルプレート１２８は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流れを制御するために不規則な形状を有していてもよい。図１１では、プレート１２８は、バッフルプレート１２８のそれぞれの端部２５４及び２５６に長方形の切り欠き２５０及び２５２を備える。しかしながら、切り欠き２５０、２５２は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流れをカスタマイズ／制御するために、バッフルプレート１２８の長さ２５８に沿った異なる位置にあり得る、異なるサイズを有し得る、及び／又は異なる形状（例えば、半円形、三角形、正方形など）を有し得る。図示のように、切り欠き２５２は切り欠き２５０よりも大きいため、バッフルプレート１２８は、バッフルプレート１２８の端部２５６又はその付近の電子装置１１４上に第１の冷却流体１０８をより多く差し向ける。切り欠き２５０、２５２は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流れを制御するために、分離板１３０の上方及び／又は下方のバッフルプレート１２８上の任意の位置に配置され得ることに留意されたい。

いくつかの実施形態では、バッフルプレート１２８はまた開口部２６０を備え得る。開口部２６０により、第１の冷却流体１０８は、上向きに流れバッフルプレート１２８を通過して流れる代わりに、開口部２６０を通過できる。これにより、特定の電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８のカスタマイズ及び／又は最適化された流体の流れが可能になる。図１１では２つの開口部２６０が示されているが、他の実施形態では、１、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上など、異なる数の開口部２６０が存在してもよい。さらに、開口部２６０は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流れをカスタマイズ及び／又は最適化するために、異なる形状及び／又はサイズを有し得る。

図１２は、バッフルシステム１２６の一実施形態の正面図である。図示のように、バッフルシステム１２６は、バッフルプレート１２８と分離板１３０とを備える。図１１からわかるように、不規則な形状のバッフルプレート１２８及び／又は開口部２６０を使用して第１の冷却流体１０８の流れを制御する代わりに、バッフルシステム１２６は調整可能なバッフル２８０を備える。調整可能なバッフル２８０は、バッフルプレート１２８のそれぞれの端部２５４及び２５６に結合する。調整可能なバッフル２８０は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流れをカスタマイズするために、方向１３８及び１４０に垂直方向に再配置され得る。図１２では調整可能なバッフル２８０を使用して第１の冷却流体１０８の流れを制御するが、いくつかの実施形態では、バッフルシステム１２６は、電子装置１１４上の第１の冷却流体１０８の流れを制御するために、調整可能なバッフル２８０、開口部２６０、並びに切り欠き２５０及び２５２の組み合わせを備えることができる。

本開示の特定の特徴及び実施形態のみを図示及び説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された発明の主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなしに、多くの修正及び変更（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び比率、パラメータの値（例えば、温度、圧力など）、取り付け構成、素材の使用法、色、向きなどの変形形態）を想到し得る。任意のプロセス又は方法ステップの順番又は順序は、代替的な実施形態に従って変更又は再順序付けされ得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内にあるものとして、そのようなすべての修正及び変更を包含することが意図されていることを理解されたい。さらに、例示的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実施形態のすべての特徴が説明されていない場合がある（つまり、現在企図される本発明の最良の実施形態に関係しないもの、又は特許請求の範囲に記載された発明を実現するのに関係しないものが説明されていない場合がある）。そのような実際の実施形態の開発において、エンジニアリング又は設計プロジェクトにおけるように、実施形態固有の多数の決定が行われ得ることを理解されたい。そのような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者にとっては、過度の実験を伴わない設計、製作、及び製造の日常的な仕事である。

Claims (20)

1. 密閉された電子装置の筐体と、
   前記電子装置の筐体内の第１の冷却流体と蒸気圧縮システムの第２の冷却流体との間で熱を交換するように構成された熱交換器と、
   前記電子装置の筐体内の前記第１の冷却流体を循環させるように構成されたファンと、
   前記電子装置の筐体内に配置された１つ又は複数の電子部品を冷却するために、前記１つ又は複数の電子部品上に前記第１の冷却流体を差し向けるように構成された、前記電子装置の筐体内のバッフルシステムと、
   を備える、電子装置冷却システム。
2. 前記電子装置の筐体に結合された凝縮液ブリーザーバルブを備え、前記凝縮液ブリーザーバルブが、前記電子装置の筐体内で凝縮する液体を放出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電子装置の筐体が第１の筐体を備え、前記第１の筐体が前記熱交換器及び前記ファンを保持するように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電子装置の筐体が第２の筐体を備え、前記第２の筐体が、前記バッフルシステムを支持し、且つ前記１つ又は複数の電子部品を保持するように構成される、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第１の筐体及び前記第２の筐体が入口及び出口を介して互いに流体的に結合し、前記入口及び出口により、前記第１の冷却流体を前記第１の筐体と前記第２の筐体との間で循環させることができる、請求項４に記載のシステム。
6. 前記バッフルシステムが、バッフルプレートと、前記バッフルプレートに結合された分離板とを備え、前記分離板が、前記第１の冷却流体を前記バッフルプレート上に強制的に流すために前記入口と前記出口との間に配置される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記バッフルシステムが前記バッフルプレートに結合された調整可能なバッフルを備え、前記調整可能なバッフルが、前記１つ又は複数の電子部品上の前記第２の冷却流体の流れを調整するために前記バッフルプレートに対して移動するように構成される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記バッフルシステムに結合されたチルプレートを備え、前記チルプレートが、前記１つ又は複数の電子部品に結合してこれを冷却するように構成される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記チルプレートが、前記１つ又は複数の電子部品を冷却するために前記蒸気圧縮システムからの第３の冷却流体を受けるように構成される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１の冷却流体と前記第３の冷却流体とが異なる、請求項９に記載のシステム。
11. 密閉された電子装置の筐体と、
    熱交換器と、
    前記電子装置の筐体内の第１の冷却流体を循環させるように構成されたファンと、
    １つ又は複数の電子部品を冷却するために、前記１つ又は複数の電子部品上に前記第１の冷却流体を差し向けるように構成された、前記電子装置の筐体内のバッフルシステムと、
    を備える、電子装置冷却システムと、
    第２の冷却流体を生成するように構成された蒸気圧縮システムと、
    を備える、システムであって、
    前記熱交換器が、前記第１の冷却流体と前記第２の冷却流体との間で熱を交換するように構成される、システム。
12. 前記蒸気圧縮システムがチラーである、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第２の冷却流体が水である、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記第２の冷却流体が冷媒である、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記１つ又は複数の電子部品を備え、前記１つ又は複数の電子部品が、前記蒸気圧縮システムの動作を制御するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
16. 蒸気圧縮システムを制御するために使用される１つ又は複数の電子部品を格納するように構成された、密閉された電子装置の筐体と、
    前記１つ又は複数の電子部品を冷却するために、前記１つ又は複数の電子部品上に第１の冷却流体を差し向けるように構成された、前記電子装置の筐体内のバッフルシステムと、
    を備える、電子装置冷却システム。
17. 前記バッフルシステムが、前記バッフルシステムを前記電子装置の筐体に結合する分離板を備える、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記分離板に結合されたバッフルプレートを備え、前記バッフルプレートが前記電子部品を支持するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記バッフルプレートに結合された調整可能なバッフルを備え、前記調整可能なバッフルが、前記電子部品上の前記第１の冷却流体の流れを制御するために異なる位置で前記バッフルプレートに結合するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記バッフルプレートが、前記第１の冷却流体を前記電子部品上に差し向ける１つ又は複数の開口部を画定する、請求項１８に記載のシステム。
    

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