JP2022522003A - 単一マイクロチャネルコイルを有する受動的熱交換器 - Google Patents

Abstract

本開示は、受動的冷却システムに関連する材料および方法を提供する。特に、本開示は、蒸発器および凝縮器を１つのアセンブリに一体化する、単一のマイクロチャネルコイルを備えたコンデンソレイタ熱交換器を提供する。本開示の受動的熱交換器システムは、屋外電子エンクロージャから商業ビルおよび住居ビルにおよぶ環境において、強化された冷却能力および気流を提供する。

Description

発明の詳細な説明

［関連出願への相互参照］
本出願は、２０１９年２月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／８１１，２４８号の優先権および利益を主張し、この仮特許出願は、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本開示は、受動的冷却システムに関連するシステム、材料、装置、および方法を提供する。特に、本開示は、蒸発器および凝縮器を１つのアセンブリに一体化する単一のコイルを有する熱交換器を提供する。本開示の受動的熱交換器システムは、屋外電子エンクロージャから商業ビルおよび住居ビルに及ぶ環境において、強化された冷却能力および空気流を提供する。

［背景］
太陽から自然に発生する、または電子機器および産業機器の使用によって生じる熱がもたらす課題および非効率性に対処し、軽減するために、冷却システムの２つの主要なカテゴリ、すなわち能動的冷却システムおよび受動的冷却システムが一般に認識されている。受動的冷却技術の利点には、エネルギー効率および、比較的低い金銭的コストが含まれ、当該利点が、これらのシステムを、建物および電子製品の両方の熱管理において、特に有用なものにしている。受動的冷却は、放射および対流熱伝達モードを最大化するためにヒートシンクを利用することにより、高レベルの自然対流および熱放散を達成する。このことは、電子製品の適切な冷却、および家庭またはオフィスビルディングにおける熱的快適性を、それらを最大許容動作温度以下に保つことによってもたらすことができる。

一方、能動的冷却とは、熱伝達を高めるために外部装置に依存する冷却技術を指す。能動的冷却技術を通じ、対流が起こっている間に流量が増加し、熱除去の速度を劇的に増加させる。能動的冷却ソリューションには、ファンまたはブロワを介した強制空気、強制液体、および熱電冷却器（ＴＥＣ）があり、それらはすべてのレベルで熱管理を最適化するために使用できる。ファンは、自然対流が熱を除去するには不十分な場合に使用される。それらは一般に、コンピュータケースなどの電子機器に組み込まれるか、またはＣＰＵ、ハードドライブ、またはチップセットに取り付けられて、熱状態を維持し、故障リスクを低減する。能動的熱マネージメントの主な欠点は、電力の使用を必要とすることである（受動ソリューションはファンなどの一部の電力を使用しうるが、能動熱マネージメントでは、一般にファンに加えてポンプまたはコンプレッサを使用する）。したがって、受動的冷却と比較してコストが高くなる。

繊細で高価なコンピュータおよび電子機器（例えば、テレコム、工業、天然資源精製、中央および地方政府、または他の産業が使用する機器）を収容し、かつ、保護するように設計されたシステムを一般に含む電子エンクロージャの場合、当該エンクロージャの内部領域は気候制御（例えば、温湿度の制御）され、かつ、外部環境からの埃および破片の侵入から保護されなければならない。しばしば、電子エンクロージャの環境を制御するために、空調ユニット（ＣＣＵ）が使用される。ＣＣＵは、埃、水、塩等の屋外汚染物質の侵入を減少させる一方で、保護されている装置の温度を制御するように設計されている。能動的冷却ＣＣＵの例には、空調機、ヒートポンプ、水源地中熱ＨＶＡＣシステムが含まれる。受動的冷却ＣＣＵの例には、空気対空気熱交換器、ヒートパイプ、および熱サイフォンが含まれる。受動的冷却は通常、能動的冷却ユニットと比較して、熱除去能力が小さく、電気消費量が少ない。

電子エンクロージャ、ならびに商業ビルおよび住宅ビルにおける熱負荷要件を増加させることから、現在利用可能な受動的冷却技術は、その利点にもかかわらず、広く実施されていない。能動的冷却技術は冷却能力の増加をもたらすが、コストの増加とエネルギー消費の増加が運用上の負担となる。したがって、受動的冷却技術と能動的冷却技術との間のギャップを効果的に埋め、より高い熱除去を提供し、かつ低エネルギー消費で動作するＣＣＵが求められている。

［発明の概要］
本開示の実施形態は、単一コイル受動的熱交換器装置を含む。これらの実施形態によれば、コイルは、複数のチャネルおよび飽和状態の作動流体を含む。一部の実施形態において、コイルは、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。

一部の実施形態では、装置は、コイルを上部コイルの部分と下部コイルの部分とに分割する実質的に気密の密閉部を生成する仕切り板をさらに含む。一部の実施形態では、上部コイルは、実質的に気体状態の作動流体を含み、下部コイルは、実質的に液体状態の作動流体を含む。一部の実施形態では、仕切り板は、上部コイルの部分と下部コイルの部分とが実質的に同等の長さになるように、配置される。一部の実施形態では、仕切り板は、上部コイルと下部コイルとを合わせた部分がコイルの全長の約１％から約９９％になるように、配置される。一部の実施形態では、仕切り板は、密封化合物で固定位置に溶接、ろう付け、または機械的にフィッティングされる。一部の実施形態では、仕切り板は、コイルの丈に沿って垂直方向に調整または拡張可能である。

一部の実施形態では、装置は、コイルの各終端に配置されるヘッダおよびフッタをさらに備える。一部の実施形態では、ヘッダおよびフッタは、コイルの各端末で密封されたヘッダ区画およびフッタ区画を生成し、作動流体は、ヘッダ区画およびフッタ区画の両方の内部、および複数のチャネルの内部を自由に移動可能である。一部の実施形態では、ヘッダは実質的に気体状態の作動流体を含み、フッタは実質的に液体状態の作動流体を含む。一部の実施形態では、ヘッダは、作動流体が装置に加えられる際に通過する、供給口をさらに備える。一部の実施形態では、ヘッダおよびフッタは複数のコイル回路を形成する複数の密封されたヘッダ区画とフッタ区画とに分割され、ヘッダ区画およびフッタ区画の各々は、少なくとも１つのチャネルおよび少なくとも１つの供給口を備える。

一部の実施形態では、複数のチャネルは、それぞれ複数のマイクロチャネルを含む。一部の実施形態において、複数のマイクロチャネルはそれぞれ、熱伝達のために表面積を増加させる複数のマイクロチャネルから延在する複数のフィンを備える。一部の実施形態において、複数のフィンは、マイクロチャネルの一方または両方の側面から延在する。一部の実施形態では、複数のフィンは、複数のマイクロチャネルに接着される。一部の実施形態では、複数のフィンは、複数のマイクロチャネルと同じ材料から形成される。

また、本開示の実施形態は、上述の単一コイル受動的熱交換器装置と、少なくとも１つのファンと、ハウジングユニットと、を備える受動的冷却システムを含む。

一部の実施形態では、システムは、１つ以上の外部ファンおよび１つ以上の内部ファンを備える。一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンは、仕切り板に結合された密封区画内におけるハウジングユニットの底部に配置される。一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンは、密閉区画内に外部空気を引き込み、さらに、気体状態の作動流体の凝縮を引き起こすのに十分な実質的に気体状態の作動流体を含む上部コイルに向かって外部空気を上方に引き込む。一部の実施形態では、１つ以上の内部ファンは、仕切り板に結合された密閉区画内におけるハウジングユニットの上端部に配置される。一部の実施形態では、１つ以上の内部ファンは、対象エンクロージャから密閉区画内に内部空気を引き込み、さらに、液体作動流体の蒸発を引き起こすのに十分な、実質的に液体状態の作動流体を含む下部コイルに向かって内部空気を下に引き込む。一部の実施形態では、コイルの角度は、地面に対して１～９０度である。

一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンは、仕切り板に結合された密閉区画内におけるハウジングユニットの上端に配置される。一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンは、気体状態の作動流体の凝縮を引き起こすのに十分な実質的な気体状態の作動流体を含む外部空気を密閉区画内に、かつ上部コイルに対して引き込む。一部の実施形態では、１つ以上の内部ファンは、仕切り板に結合された密閉区画内におけるハウジングユニットの底部に配置される。一部の実施形態では、１つ以上の内部ファンは、液体状態の作動流体の蒸発を引き起こすのに十分な実質的に液体状態の作動流体を含む下部コイルに対して、対象エンクロージャから内部空気を引き込む。一部の実施形態では、コイルの角度は、地面に対して１～９０度である。

一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンは、仕切り板に結合された密封区画内におけるハウジングユニットの上端に配置される。一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンは、外部空気を密閉区画内に引き込み、さらに気体作動流体の凝縮を引き起こすのに十分な実質的に気体状態の作動流体を含む上部コイルに向かって外部空気を引き込む。一部の実施形態では、１つ以上の内部ファンは、仕切り板に結合された密封区画内におけるハウジングユニットの底部に配置される。一部の実施形態では、１つ以上の内部ファンは、内部空気を対象エンクロージャから密閉区画内に引き込み、さらに、液体作動流体の蒸発を引き起こすのに十分な実質的に液体状態の作動流体を含む下部コイルに対して内部空気を引き込む。一部の実施形態では、コイルの角度は、地面に対して１～９０度である。

一部の実施形態では、システムは、電気機器またはコンピュータ機器を収容する対象エンクロージャに取り付けられる。一部の実施形態では、システムは、熱負荷を生成する１つ以上のバッテリ、ドライブ、リレー、スイッチ、変圧器、電気機器、コンピュータ、またはそれらの任意の組み合わせを収容する対象エンクロージャに取り付けられる。一部の実施形態では、システムは、商業ビルまたは住宅ビルであるか、あるいはそれらの内部に収容された空気管理システムである対象エンクロージャに取り付けられる。一部の実施形態では、１つ以上の外部ファンおよび１つ以上の内部ファンの速度は、１つ以上のシステムパラメータに基づいて調整可能である。一部の実施形態では、１つ以上のシステムパラメータは、外部空気温度、内部空気温度、内部湿度、内部気流、外部湿度、時刻、日付、外部風速、外部降水量、作動流体の静圧、およびシステムの機能的能力のうちの少なくとも１つを含む。

一部の実施形態では、１つ以上のシステムパラメータは、少なくとも１つのセンサを使用して測定される。一部の実施形態では、少なくとも１つのセンサによって提供されるデータは、ユーザによって読み取り可能な計算装置に転送可能である。一部の実施形態では、仕切り板は、コイルの丈に沿って垂直方向に調整または拡張可能であり、コイル上の仕切り板の位置を調整すると、１つ以上の内部ファンを収容する密閉区画と、１つ以上の外部ファンを収容する密閉区画との構成が変更される。一部の実施形態では、仕切り板の位置は、少なくとも１つのセンサによって読み取られる１つ以上のシステムパラメータからの情報に基づいて調整可能である。

また、本開示の実施形態は、１つ以上のシステムパラメータに基づいて、単一コイル受動的熱交換器装置／システムを動作させる方法を含む。一部の実施形態では、方法は、内部温度および／または外部温度が温度設定点または閾値よりも高いかまたは低い場合に、システムの制御部に送電することを含む。一部の実施形態では、温度が所定の設定値に達しない場合、内部ファンまたは外部ファンへの送電を除去することが可能である。他の実施形態では、温度が所定の設定点に達する場合、外部ファンおよび／または内部ファンに電力を供給することができ、また、電力を例えば連続的な温度測定に基づいて制御することもできる。

［図面の簡単な説明］
図１Ａおよび図１Ｂは、本開示の一実施形態に係る、単一コイル受動的熱交換器の代表的な斜視図（図１Ａ）および内部領域を見るためのヘッダの破断図を含めた分解図（図１Ｂ）を含む。

図２Ａ～図２Ｆは、内部領域を見るためのヘッダの破断図を含めた、本開示の熱交換器のヘッダの様々な構成の代表的な破断図を含む。図２Ａは、ヘッダ区画内に含まれる複数のチャネルの末端の斜視図を提供し、一方で図２Ｂは、各チャネル内の複数のマイクロチャネルの斜視図を提供する。図２Ｃおよび図２Ｄは、内部領域を見るためのヘッダの切欠き図を含めた、異なる深さでヘッダ区画内に延在するチャネルの斜視図を提供する。図２Ｅは、供給口に加えて、ヘッダ区画内のチャネル間の作動流体の流れを示す。図２Ｆは、仕切り板を参照して、作動流体が上部コイルの部分（例えば、凝縮器）において実質的に気体状態であり、かつ下部コイルの部分（実施例では蒸発器）において実質的に液体状態である、単一コイルアセンブリ設計の代表的な模式図を提供する。

図３Ａおよび図３Ｂは、単一のヘッダ区画および単一の供給口を有する単一コイル受動的熱交換器（図３Ａ）と、ヘッダ内に複数の供給口を有する複数のヘッダ区画を有する単一コイル受動的熱交換器（図３Ｂ）とを示す、代表的な破断図を含む。

図４は、作動流体の流れ（小さな矢印）、下部コイル部分を横切って循環する対象エンクロージャ内の内部気流（キャビネット気流を示す大きな矢印）、および上部コイル部分を横切って流れるシステムの外部からの外部気流（外気流を示す大きな矢印）の代表的な模式図を含む。仕切り板の存在により、２つの空気流路は交差または混合せず、対象エンクロージャからの熱の除去を容易にし、外部環境からの汚染物質が内部空気と混合するのを防止する。

図５Ａ～図５Ｆは、複数のヘッダ区画およびマイクロチャネルから延在するフィンを有する単一コイル受動的熱交換器の代表的な図を含む。図５Ａは、装置の斜視図（仕切り板は図示せず）を提供し、図５Ｂは、分解図を提供する。図５Ｃ～図５Ｅは、個々のコイル回路内の複数のマイクロチャネル、およびマイクロチャネルの両側面から延在するフィンの拡大図を提供する。図５Ｆは、同じ方向を向きかつ重なりがないフィンを有する代表的な実施形態である。

図６Ａ～図６Ｅは、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの代表的な破断図を含む。図６Ａおよび図６Ｂは、ハウジングユニット内で角度を付けた構成で配置され、対象エンクロージャ（例えば、電気機器を収容するキャビネット）に取り付けられた単一コイル受動的熱交換器の、異なる破断斜視図を提供する。外部ファンと内部ファンも表示される（単一ファン設計）。図６Ｃ～図６Ｅは、対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの図を提供する。図６Ｃは、システムの破断正面図を提供し、図６Ｄは、システムの破断横方向図を提供し、図６Ｅは、システムの破断斜視図を提供する。

図７Ａ～図７Ｅは、図６Ａ～図６Ｅと比較して異なる角度の構成で配置される、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの代表的な破断図を含む。図７Ａおよび図７Ｂは、ハウジングユニット内においてある角度で配置され、対象エンクロージャ（例えば、電気機器を収容するキャビネット）に取り付けられた単一コイル受動的熱交換器の、異なる破断斜視図を提供する。２つの外部ファンおよび２つの内部ファンも図示される（デュアルファン設計）。図７Ｃ～図７Ｅは、対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの図を提供する。図７Ｃは、システムの破断正面図を提供し、図７Ｄはシステムの破断横方向図を提供し、図７Ｅは、システムの破断斜視図を提供する。

図８は、対象エンクロージャに取り付けられた、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの、代表的な破断斜視図を含む。破線矢印は、対象エンクロージャの外部の外部気流を表し、暗い矢印は比較的暖かい空気を表し、明るい矢印は比較的冷たい空気を表す。小さい矢印は対象エンクロージャ内の気流を表し、暗い矢印は比較的暖かい空気を表し、明るい矢印は比較的冷たい空気を表す。

図９Ａ～図９Ｃは、住宅エンクロージャおよび商業エンクロージャ用に設計された、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステム内の気流の、代表的な模式図を含む。図９Ａにおいて、熱交換器の上端および左向きの（左から右に流れる）矢印は、上部コイルの部分（例えば、凝縮器）を横切って移動する、比較的冷たい外気流を表す。一方、熱交換器の下部および右向きの（右から左に流れる）矢印は、下部コイル部分（例えば、蒸発器）を横切って移動する、エンクロージャからの比較的暖かい気流を表す。図９Ｂおよび図９Ｃは、空気流の方向を反転させるためのダンパを含む、住宅ビルまたは商業ビルの配管に一体化された本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの代表的な模式図を含む。

図１０は、種々のシステムパラメータに応じて内部ファンおよび外部ファンの両方を操作するためのコマンドを含む、本開示の単一コイル受動的熱交換器装置／システムに対するコマンド／制御操作の代表的なフローチャートである。

［詳細な説明］
本開示は、受動的冷却システムに関連するシステム、装置、材料および方法を提供する。特に、本開示は、凝縮器および蒸発器の両方として作用する単一アセンブリシステム（コンデンソレイタ）を提供する。本明細書に記載される単一アセンブリシステムは、蒸発器および凝縮器を単一のアセンブリに一体化する、単一マイクロチャネルコイルを備える熱交換器を含む。本開示の受動的熱交換システムは、屋外電子エンクロージャから商業ビルおよび住宅ビルにおよぶ環境、または熱交換が望ましいか、もしくは有用である任意の適用環境において、向上した冷却能力および気流を提供する。

本開示の実施形態は、一般に、共有された流体通路を有する単一のマイクロチャネルコイルアセンブリと、アセンブリの領域に露出される別個の空気通路を形成する仕切りとを有する、単一のアセンブリ熱交換器を含む。一部の実施形態において、ファンを使用して分離された空気経路（例えば、内部気流路対外部気流路）を通って空気を循環させる。水（または他の流体）冷却を、一方または両方の経路の代わりに用いることができる。これらの実施形態に従って、単一アセンブリ設計は、熱除去能力を増加させることによって、受動的冷却システムの効率を改善する。一部の実施形態において、アセンブリは、熱伝達のための表面積を増加させるように、複数のチャネルまたはマイクロチャネルを含む。本開示のシステムは、気候制御ユニットに見出される現在利用可能な技術に関連する限定事項の多くを解決する。例えば、典型的な熱サイフォンシステムは２つのコイル（凝縮器および蒸発器）を利用し、典型的なヒートパイプシステムは、単一のパイプ／経路を利用する。

一部の実施形態において、本開示の単一アセンブリ熱交換システムは、仕切り板を備える。仕切り板の目的は、内部環境の内容物を保護するために、内部および外部の空気流路を分離することである。仕切り板は、組み立て処理中に、適所に溶接またはろう付けすることができる。経路を分離することによって、水、埃、および破片による内部環境の汚染が防止される。対照的に、ループ状の熱サイフォンは、２つのコイルを接続する丸いパイプにシール（ケーブルグランド）を使用し、コイルが組み立てられた後に取り付けられる。加えて、本開示の実施例は、作動液（例えば、環境に優しい冷媒）を使用することによって、熱の除去を増加させる。コイル内部の作動流体の熱移動を利用することにより、現在利用可能な他の受動的冷却技術よりも冷却能力が著しく大きくなる。

本開示の単一アセンブリ熱交換システムの実施形態は、２つ以上のコイルと比較して単一コイルの使用による製造コストの低減、別工程で仕切り板を追加することと比較して最初の製造ステップ中に所定の位置に仕切り板を溶接／ろう付けすること、外部気流路と内部気流路との間の密封の改善、および凝縮器と蒸発器との間の制約を排除することによる性能の向上を含むが、これらに限定されない。

明細書の本項および明細書の開示全体で使用される項の見出しは、単に明細書の編成のためのものにすぎず、限定することを意図するものではない。

［１．定義］
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先する。好ましい方法および材料を以下に記載するが、本明細書に記載されるものと類似または均等の方法および材料を、本開示の実施または試験において使用することができる。本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。本明細書に開示される材料、方法、および実施例は、例示にすぎず、限定を意図するものではない。

本明細書で使用される「備える）」、「含む)」、「有している」、「有する」、「してもよい」、および「含有する」の用語、およびその変形例は、追加の行為または構造の可能性を排除しない、オープンエンドの移行句、用語、または単語であることが意図される。定冠詞または不定冠詞を有する単数形の表現は、文脈に合わないことが明確でない限り、複数形の表現の意味も含む。本開示は、明示的に記載されているか否かに関わらず、本明細書で提示される他の実施形態「を備えて」おり、「から構成」され、および「から本質的に構成」される実施形態を想定する。

本明細書における数値範囲の記載に関して、同程度の精度を有する、それらの間の各介在数が明示的に想定される。実施例として、６～９の範囲については、６および９に加えて数字７および８が想定され、６．０～７．０の範囲については、数字６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、および７．０が明示的に想定される。

本明細書における数値範囲の記載に関して、同程度の精度を有する、それらの間の各介在数が明示的に想定される。実施例として、６～９の範囲については６および９に加えて数字７および８が想定され、６．０～７．０の範囲については数字６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、および７．０が明示的に想定される。

本明細書で使用される際、「プロセッサ」および「中央処理装置」または「ＣＰＵ」という用語は同じ意味で使用され、コンピュータメモリ（例えばＲＯＭまたは他のコンピュータメモリ）からプログラムを読み取り、プログラムに従って一連のステップを実行することができる装置を指す。

本明細書で使用される際、「コンピュータメモリ」および「コンピュータメモリ装置」という用語は、コンピュータプロセッサで読取り可能なあらゆる記憶媒体を意味する。コンピュータメモリの例としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンピュータチップ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、光ディスク、および磁気テープが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、コンピュータメモリおよびコンピュータプロセッサは、非一時的なコンピュータの一部である（例えば制御ユニット内）。特定の実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体が使用されるが、ここでいう非一時的なコンピュータ可読媒体は、唯一の例外である一時的な伝播信号を除いた、すべてのコンピュータ可読媒体を含む。

本明細書で使用される際、「コンピュータ読み取り可能な媒体」という語は情報（例えば、データおよび指令）を記憶し、当該情報をコンピュータプロセッサに提供するための任意の装置またはシステムを指す。コンピュータ読み取り可能媒体の例としては局所か遠隔（例えばクラウドベース）かは問題ではなく、ＤＶＤ、ＣＤ、ハードディスクドライブ、磁気テープおよびネットワーク上のストリーミング媒体のサーバが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本明細書で使用される際、「電子通信において」という表現は、直接的または間接的な信号伝達を介して互いに通信するように構成された電気機器（例えば、コンピュータ、プロセッサなど）を指す。同様に、別のコンピュータまたは機器に（例えばケーブル、ワイヤ、赤外信号、電話線、電波などを介して）情報を送信するように構成されたコンピュータは、他のコンピュータまたは機器と電子通信している。

本明細書で使用される際、「送信する」という表現は、任意の好適な方法を使用して、ある位置から別の位置への（例えば、ある機器から別の機器への）情報の動きを指す。

本明細書で別段の定義がない限り、本開示に関連して使用される科学用語および技術用語は、当業者によって一般に理解される意味を有するものとする。例えば、本明細書に記載される、細胞および組織培養、分子生物学、免疫学、微生物学、遺伝学および蛋白質ならびに核酸化学およびハイブリダイゼーションに関連して、およびそれらの技術において使用されるいかなる名称も、当技術分野で周知であり、一般に使用されるものである。用語の意味および範囲は、明確であるべきである。しかしながら、潜在的な曖昧さを含む場合には、本明細書に提供される定義は任意の辞書または外部定義よりも先行する。さらに、文脈によって特に必要とされない限り、単数形の用語は複数形の意味を含むものとし、複数形の用語は、単数形の意味を含むものとする。

［２．熱交換器］
本開示の実施形態は、単一コイル受動的熱交換器装置を含む。図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本開示の熱交換器装置は、一般的に凝縮器と呼ばれるコイルと、一般的に蒸発器と呼ばれるコイルとが、配管によって接続された別個のコイル（ループ状の熱サイフォン設計）ではなく、図１Ａ（１００）に示されるように、単一の連続構成（例えば、「コンデンソレータ」）であるように、単一コイルアセンブリを備える。図１Ｂは、単一コイル熱交換器装置１００が、作動流体（例えば、冷媒）をコイルの内側に含む複数のチャネル１１０をさらに備えることを示す。コイルは、仕切り板１２０を用いて上部と下部とに分割される。仕切り板は、コイルの下部にわたる内部気流路から、コイルの上部にわたる外部気流路を分離することを容易にする。このようにして、本開示の単一コイル熱交換器装置は、対象エンクロージャの外部環境からの埃、デブリ、ほこり、塩、および降水などによる、対象エンクロージャの内部環境の汚染を防止しながら、対象エンクロージャの冷却を強化する。

複数のチャネル１１０は、熱伝達のための表面積を増加させる。一部の実施形態では、本開示の熱交換器装置は、コイル内に、２本以上のチャネルを含む。２本以上のチャネルは、３本、４本、５本、６本、７本、８本、９本、１０本、１２本、１４本、１６本、１８本、２０本、３０本、４０本、５０本、６０本、７０本、８０本、９０本、１００本またはそれ以上の別個のチャネルを含むが、これらに限定されない。チャネルの数は、システムパラメータ、作動流体、対象エンクロージャの大きさおよび空間制限、対象エンクロージャの熱負荷、外部環境等のような種々の要素に基づいて決定してもよい。一部の実施形態では、図２Ｂに示されるように、コイル内のチャネルは複数のマイクロチャネル１１５を含む。一部の実施形態では、本開示の熱交換器装置は、コイル内の単一チャネル１１０内に２本以上のマイクロチャネル１１５を含む。２本以上のマイクロチャネル１１５は、３本、４本、５本、６本、７本、８本、９本、１０本、１２本、１４本、１６本、１８本、２０本、３０本、４０本、５０本、６０本、７０本、８０本、９０本、１００本またはそれ以上の別個のマイクロチャネル１１５を含むが、これらに限定されない。チャネルと同様に、マイクロチャネルの数は、システムパラメータ、作動流体、対象エンクロージャの大きさおよび空間制限、対象エンクロージャの熱負荷、外部環境等のような種々の要素に基づいて決定してもよい。

チャネル１１０およびマイクロチャネル１１５の構成（例えば、大きさ、形状、深さ）も、これらおよび他の要素に応じて変化し得る。一般に、チャネルおよびマイクロチャネルは、所与の領域内で熱伝達を最大化するように構成され、したがって、より大きな熱伝達に寄与する任意の構成を使用することができる。一部の実施形態では、チャネル１１０およびマイクロチャネル１１５は、熱交換器内の他のチャネル１１０およびマイクロチャネルに対して対称的に構成され、かつ／または均一な形状および大きさである。他の実施形態では、チャネル１１０およびマイクロチャネル１１５は非対称に構成され、かつ／または熱交換器内の他のチャネル１１０およびマイクロチャネルに対して可変の形状および大きさである。

一部の実施形態では、コイル自体を製造するために使用される材料および方法によって、チャネルおよびマイクロチャネルの構成が決まる。例えば、チャネル１１０およびマイクロチャネル１１５は、押出し工程を用いて形成することができる。押出工程は、材料が特定の断面パターンの鋳型または金型を通して押し出されるか、または引っ張られ、均一なプロファイルを作り出す工程である。アルミニウム、チタン、銅、鋼、またはそれらの任意の合金、ならびにプラスチック、ＰＶＣパイプ、ゴム、炭素繊維、または適切な熱伝達特性を有する任意の他の材料を含むがこれらに限定されない任意の適切な材料を使用することができる。

一部の実施形態では、仕切り板１２０は、対象エンクロージャの内部環境の汚染を防止するために、コイルの下部にわたる内部気流路から、コイルの上部にわたる外部気流路を分離することを容易にする。仕切り板１２０は、図１Ａに示すように、コイルを下部コイルの部分と上部コイルの部分とに分割する実質的に気密なシールを形成する。一般に、仕切り板１２０の上方の上部コイルの部分は、実質的に気体状態の作動流体を含み、仕切り板１２０の下方の下部コイル部分は、実質的に液体状態の作動流体を含む。仕切り板１２０の使用により、従来の熱サイフォンで使用される凝縮器と蒸発器との間の制限が排除され、本開示の熱交換器装置および熱交換器システムの性能を向上させる。コイルに沿った仕切り板１２０の位置は、変化させることができる。例えば、仕切り板は、上部コイルの部分と下部コイルの部分とが実質的に均等の長さになるように配置してもよい。他の実施形態では、上部コイルの部分および下部コイルの部分がコイルの全長の約１％から約９９％になるように、仕切り板を配置してもよい。例えば、熱交換器装置および熱交換器システムおよび／または対象エンクロージャの全体構成に応じて、仕切り板１２０を、上部コイルの部分がコイルの長さの約４０％である一方、下部コイルの部分がコイルの長さの約６０％であるように配置することができる。構成が何であれ、仕切り板１２０は、外部気流路および内部気流路を分離する、実質的に気密のシールを生成する。

一部の実施形態では、仕切り板１２０が一般に固定位置にあるように、熱交換器装置の組み立て中に、密封化合物を用いて仕切り板１２０を所定の位置に溶接、ろう付け、または機械的に取り付けることができる。溶接は、例えばＴＩＧ溶接またはレーザ溶接であってもよいが、本開示に基づいて当業者に認識されるように、他の適切なタイプの溶接も使用してよい。他の実施形態では、仕切り板１２０は、コイルの丈に沿って垂直に調節可能である。例えば、調節可能な仕切り板１２０を使用して、対象のエンクロージャ内で発生する熱負荷に適応させることができる。調節可能な仕切り板１２０を使用して対処することができる他のシステムパラメータには、外部気温、内部気温、内部湿度、内部気流、外部湿度、時間、日付、外部風速、外部降水量、作動流体の静圧、およびシステムの機能的な能力が含まれるが、これらに限定されない。これらおよびその他のパラメータは、調節可能な仕切り板１２０と通信するように設計された１つ以上のセンサを使用して、測定または評価することができる。調節可能な仕切り板１２０は、１つ以上のセンサからの情報に基づいて、コイルに沿ってその垂直位置を変化させることができる。このようにして、調節可能な仕切り板は、内部ファンを収容する密閉区画および外部ファンを収容する密閉区画の構成を変更することができる（例えば、図８を参照）。一部の実施形態では、調節可能な仕切り板は、仕切り板の位置が変わるときに気密シールを確実にするために、内部ファンおよび外部ファンを収容する密閉区画の１つ以上の部分に結合される。

チャネル１１０およびマイクロチャネル１１５、ならびに仕切り板１２０に加えて、本開示の単一コイル熱交換器装置の実施形態は、ヘッダ１３０およびフッタ１４０も含む（図１Ｂ）。ヘッダ１３０およびフッタ１４０は、コイルの末端部に配置され、作動流体が一つのチャネルから他のチャネルへ通過して、システム内のチャネル間の圧力を均等にすることができる密閉区画を作る（図２Ｅ）。例えば、図２Ａ～図２Ｅに示すように、ヘッダ１３０は、密封区画内の上部コイルの部分のチャネル１１０の末端部を囲む。ヘッダ１３０は一般に、作動流体を実質的な気体状態で収容する。実質的に気体状の作動流体は、比較的冷たい外部空気に曝されると凝縮物を形成する（図２Ｆおよび図８参照）。同様に、フッタ１４０は、密閉区画内の下部コイルの部分内のチャネル１１０の末端部を囲んでいる。フッタ１４０は概して、実質的に液体状態の作動液を収容し、当該作動液は、対象エンクロージャの内環境からの比較的暖かい空気に曝されたときに蒸発する（図２Ｆおよび図８参照）。図２Ｃおよび図２Ｄは、異なる深さでヘッダ区画内に延在するチャネル１１０の斜視図を提供する。チャネル１１０の末端部がヘッダ１３０およびフッタ１４０内に延在する正確な深さは、本開示に基づいて当業者によって認識されるように、チャネルの数、作動流体のタイプ、密閉区画の大きさなどの要素に応じて変化し得る。

本開示の熱交換器装置１００の実施形態では、所与の目的、位置、および対象エンクロージャに適した様々な方法で大きさおよび形状を決定してもよい。例えば、図２Ａに示すように、ヘッダ１３０内に延びるチャネル１１０の深さを表す寸法「Ａ」は、２ｍｍ～５０ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ａは、５ｍｍ～５０ｍｍ、１０ｍｍ～５０ｍｍ、１５ｍｍ～５０ｍｍ、２０ｍｍ～５０ｍｍ、３０ｍｍ～５０ｍｍ、または４０ｍｍ～５０ｍｍである。一部の実施形態では、Ａは２ｍｍ～４０ｍｍ、２ｍｍ～３５ｍｍ、２ｍｍ～３０ｍｍ、２ｍｍ～２５ｍｍ、５ｍｍ～４０ｍｍ、１０ｍｍ～４０ｍｍ、１５ｍｍ～３５ｍｍ、または２０ｍｍ～３０ｍｍである。一部の実施形態では、Ａは２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、または５０ｍｍである。当業者によって認識されるように、本明細書で提供される寸法は代表的な実施形態に対応し、限定することを意図しない。すなわち、本明細書に記載される装置の寸法は、独立的にも、比例的にも大きさを変更可能である（拡張または縮小できる）。

一部の実施形態では、図２Ａに示すように、ヘッダ１３０の深さを表す寸法「Ｂ」は、２０ｍｍ～１００ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ｂは、３０ｍｍ～１００ｍｍ、４０ｍｍ～１００ｍｍ、５０ｍｍ～１００ｍｍ、６０ｍｍ～１００ｍｍ、７０ｍｍ～１００ｍｍ、８０ｍｍ～１００ｍｍ、または９０ｍｍ～１００ｍｍである。一部の実施形態では、Ｂは、２０ｍｍ～９０ｍｍ、３０ｍｍ～８０ｍｍ、４０ｍｍ～７０ｍｍまたは５０ｍｍ～６０ｍｍである。一部の実施形態では、Ｂは、３０ｍｍ、３１ｍｍ、３２ｍｍ、３３ｍｍ、３４ｍｍ、３５ｍｍ、３６ｍｍ、３７ｍｍ、３８ｍｍ、３９ｍｍ、４０ｍｍ、４１ｍｍ、４２ｍｍ、４３ｍｍ、４４ｍｍ、４５ｍｍ、４６ｍｍ、４７ｍｍ、４８ｍｍ、４９ｍｍ、または５０ｍｍである。

一部の実施形態では、図２Ａに示されるように、チャネル１１０の幅を表す寸法「Ｃ」は、２０ｍｍ～２００ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ｃは、３０ｍｍ～２００ｍｍ、４０ｍｍ～２００ｍｍ、５０ｍｍ～２００ｍｍ、６０ｍｍ～２００ｍｍ、７０ｍｍ～２００ｍｍ、８０ｍｍ～２００ｍｍ、または９０ｍｍ～２００ｍｍである。一部の実施形態では、Ｃは２０ｍｍ～１９０ｍｍ、３０ｍｍ～１８０ｍｍ、４０ｍｍ～１７０ｍｍ、または５０ｍｍ～１６０ｍｍである。一部の実施形態では、Ｃは、３０ｍｍ～１００ｍｍ、４０ｍｍ～１００ｍｍ、５０ｍｍ～１００ｍｍ、６０ｍｍ～１００ｍｍ、７０ｍｍ～１００ｍｍ、８０ｍｍ～１００ｍｍ、または９０ｍｍ～１００ｍｍである。一部の実施形態では、Ｃは、２０ｍｍ～９０ｍｍ、３０ｍｍ～８０ｍｍ、４０ｍｍ～７０ｍｍまたは５０ｍｍ～６０ｍｍである。一部の実施形態では、Ｂは、３０ｍｍ、３１ｍｍ、３２ｍｍ、３３ｍｍ、３４ｍｍ、３５ｍｍ、３６ｍｍ、３７ｍｍ、３８ｍｍ、３９ｍｍ、４０ｍｍ、４１ｍｍ、４２ｍｍ、４３ｍｍ、４４ｍｍ、４５ｍｍ、４６ｍｍ、４７ｍｍ、４８ｍｍ、４９ｍｍ、または５０ｍｍである。当業者によって認識されるように、本明細書で提供される寸法は、代表的な実施形態に対応し、限定することを意図しない。すなわち、本明細書に記載される装置の寸法は、独立的にも、比例的にも大きさを変更可能である（拡張または縮小できる）
さらに、一部の実施形態では、ヘッダ１３０およびフッタ１４０は、対称に構成され、かつ／または互いに対して均一な形状および大きさである。一部の実施形態では、ヘッダ１３０およびフッタ１４０は、非対称に構成され、かつ／または互いに対して様々に異なる形状および大きさである。ヘッダ１３０およびフッタ１４０の形状は、丸みを帯びた形状、楕円形、正方形、八角形などであってもよい。一部の実施形態では、ヘッダ１３０およびフッタ１４０が一般に固定位置にあるように、熱交換器装置の組み立て中に、密封化合物を用いてヘッダ１３０およびフッタ１４０を所定の位置に溶接、ろう付け、または機械的に取り付ける。溶接は、例えばＴＩＧ溶接またはレーザ溶接であってよいが、本発明に基づいて当業者に認識されるように、他の適切なタイプの溶接も使用してもよい。

一部の実施形態では、ヘッダ１３０は、図２Ａ～図２Ｅに示すように、供給口１５０を含む。供給口１５０は、作動流体をコイルに注入するための注入口を提供する。一般に、一旦作動流体がコイルに注入され、適切に加圧されると、供給口１５０は永久的に塞がれる。一部の実施形態において、単一コイル熱交換器は、単一ヘッダ区画および供給口１５０を含む（図３Ａ）。他の実施形態では、単一コイル熱交換器が複数のヘッダおよびフッタ区画と、複数の供給口１５０とを含み（図３）、様々な数のチャネル１１０がヘッダおよびフッタ区画内に延在する。複数の供給口１５０をヘッダおよびフッタ内の１つ以上の仕切りと共に使用すると、単一のコイルアセンブリ内に複数のコイル回路が生成され、各ヘッダおよびフッタ区画は、少なくとも１つのチャネルおよび少なくとも１つの供給口を有する（図３Ｂおよび図５Ａ～図５Ｅ参照）。この構成は、個々のコイル回路の無効化または除去を容易にすることによって、コイルに与えられた損傷（例えば、作動流体の漏れ、シールの破損など）によって引き起こされる潜在的な能力／性能の損失を軽減する。こうすることで、装置またはシステム全体を交換する必要なく、過剰な能力損失を防止するのに役立つ。

上述したように、ヘッダ１３０を含む仕切り板１２０の上方の上部コイルの部分は、実質的に気体状態の作動流体を含み、一方、フッタ１４０を含む仕切り板１２０の下方の下部コイルの部分は、実質的に液体状態の作動流体を含む。図４に示されるように、本開示の単一コイル熱交換器装置および単一コイル熱交換器システムのこの一般的な構成は、作動流体の流れ（図４の小さな矢印）、下部コイルの部分を横切って循環する対象エンクロージャ内の内部気流（図４のキャビネット気流を示す大きな矢印）、および上部コイルの部分を横切って流れる、システムの外側からの外部気流（図４、周囲気流を示す大きな矢印）の流れを容易にし、対象エンクロージャから熱を除去しながら内部気流および外部気流の汚染を防止する。

本明細書で使用される際、「作動流体」という用語は、一般に、チャネル／マイクロチャネル、ヘッダ、およびフッタ内部の流体を指し、エネルギーを吸収および／または伝達することができる任意の流体または気体であってよい。作動流体は、一般に、飽和状態にあり（すなわち、液相および気相が同時に平衡状態にある）、熱の獲得または損失による相変化を受ける。作動流体は、対象のエンクロージャの内部から発生する熱を吸収するにつれて、熱交換器の下部コイルの部分で気化され、熱交換器の上部コイルの部分へ気体状態で上昇し、次いで、比較的冷たい外部空気に曝される。比較的冷たい外部空気は、作動流体を凝縮させ、液体状態で下部コイルの部分に戻す。この工程の結果、対象エンクロージャから熱が受動的に除去される。

一部の実施形態では、作動流体は、環境適合性の冷媒である。一部の実施形態では、作動流体は、毒性が低い誘電性の非可燃性流体である。一部の実施形態では、作動流体は、アセトン、エチレン、イソブタン、メタノール、エタノール、テトロフルオロエタン、ヒドロフルオロエーテル、および／またはそれらの組み合わせなどの炭化水素の一種であるが、これらに限定されない。一部の実施形態では、単一コイル熱交換器システムの作動流体の組成物および内圧は、対象エンクロージャ内の電子機器の所望の作動温度付近で、下部コイルの部分内の作動流体の沸点を提供するように選択することができる（例えば、約３０℃～約１００℃）。作動流体の例には、ベクストラルＸＦ（２，３－ジヒドロデカ－フルオロペンタン、デュポン）、フロリナート電子液体ＦＣ－７２（３Ｍ）、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２－テトロフルオロエタン、ハネウェル）、Ｒ１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロプロペン－１－エン、ハネウェル）、Ｎｏｖｅｃ７１００（メトキシノナフルオロブタン；３Ｍ）、ＨＦＣ２４５ｆａ（１，１，１，３，３－ペンタフルオロプロパン、ハネウェル製）、Ｒ４１０ａ（ジフルオロメタン（Ｒ－３２）およびペンタフルオロエタン（Ｒ－１２５）の混合物、ハネウェル）、および様々な水／グリコール混合物が含まれるが、これらに限定されない。

また、本開示の単一コイル熱交換器装置およびシステムの実施形態は、マイクロチャネル１１５から延在する複数のフィン１１７をマイクロチャネル１１５が備えて構成されるコイルを含む（図５Ａ～図５Ｆ）。熱伝達のために、フィン１１７の表面積を拡大してもよい。これらの実施形態に従って、フィン１１７は、マイクロチャネル１１５の一方または両方の横方向側面から延在してもよく（図５Ｂ～図５Ｆ）、マイクロチャネル１１７間の空間を占有してもよい。フィン１１７は、溶接またはろう付けの工程を介してマイクロチャネル１１５に直接接合してもよく、または、押出工程の一部として、フィン１１７を構成してもよい。さらに、図５Ｆに示されるように、フィンは、重複する方向または重複しない方向（またはそれらの組み合わせ）を含む、同じ方向に方位されてもよい。

単一コイル受動的熱交換器は、図５Ａ～図５Ｆに示すように、マイクロチャネルから延びる複数のヘッダ区画およびフィンを含んでもよい。図５Ａは、装置の斜視図（仕切り板は図示せず）を提供し、図５Ｂは分解図を提供する。図５Ｃ～図５Ｅは、個々のコイル回路内の複数のマイクロチャネルおよび複数のマイクロチャネルの両側面から延在するフィンの拡大図を提供する。

本開示の実施形態はまた、本開示の単一コイル熱交換器装置および単一コイル熱交換器システムを製造する方法を含む。一実施形態では、ろう付け工程または溶接工程を用いて熱交換器装置を組み立ててよい。ろう付けは、体積が小さい場合には手作業で、より体積が大きい場合には例えば制御雰囲気ろう付け炉で行うことができる。より体積が大きい場合には、制御された雰囲気ろう付け炉で行うことができる。ＴＩＧ溶接は、体積が小さい場合には手作業で行うことができ、レーザ溶接は、一般に、体積が大きい場合により適している。

一部の実施形態では、本開示の熱交換器装置の構成要素の様々な内面および／または外面をコーティングすることができる。コーティングは、これらの構成要素の作業寿命を延ばし、および／または腐食を低減することによって性能を改善することができる。腐食は、ガルバニック、応力亀裂、全般的な腐食、局部的な腐食、および腐食剤腐食を含む種々の形態をとりうるが、これらに限定されない。各種金属の耐腐食コーティングは、使用する金属の種類および必要な腐食抑制の種類によって異なる。例えば、鉄鋼合金中のガルバニ腐食を防止するためには、亜鉛とアルミニウムから作られたコーティングが有用である。より大きな構成要素は、信頼性のある長期的な腐食抑制を施すという理由から、亜鉛およびアルミニウム耐腐食コーティングでしばしば処理される。鋼と鉄のファスナー、ねじ式ファスナー、およびボルトは、カドミウムの薄い層でコーティング可能である。カドミウムの薄層は、応力亀裂につながり得る水素吸収を阻止するのに役立つ。カドミウムコーティング、亜鉛コーティング、およびアルミニウムコーティングに加えて、ニッケル－クロムおよびコバルト－クロムは、間隙率が低水準であるために腐食性コーティングとして使用することができる。これらのコーティングは耐湿性に極めて優れ、したがって錆の拡大および最終的な金属の劣化を抑制するのに役立つ。酸化物セラミックスやセラミックスメタル混合物は、耐腐食性に加え、耐摩耗性の強いコーティングの、別の例である。

一部の実施例では、熱交換器アセンブリ（例えば、チャネル、ヘッダ、フッタ、および仕切り板を備える単一コイル）の組み立ては、手動または簡単な工具で行う。一部の実施形態では、熱交換器装置が一旦組み立てられると、受動的冷却システム（例えば、ハウジングユニットおよびファンを備えるシステム）に挿入され、リベット留め、またはねじ留めされてよい。組み立てた熱交換器をハウジングユニットに結合するために、ガスケットおよびシール材を使用することもできる。

［３．システム］
また、本開示の実施形態は、上述した単一コイル熱交換器装置（「コンデンソレータ」）を備える受動的冷却システムを含む。これらの実施形態によれば、システム２００は図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本明細書に記載の単一コイル受動的熱交換器装置１００、少なくとも１つのファン２０５／２１０、ならびに熱交換器装置１００および少なくとも１つのファン２０５／２１０を収容するハウジングユニット２２０のいずれかを含むことができる。一部の実施形態では、システムは、システム内に冷たい外部空気をもたらす外部ファン２０５と、対象エンクロージャ内の空気を循環させる内部ファン２１０とを含む（図６Ａ～図６Ｅ）。一部の実施形態では、外部ファン２０５は、熱交換器装置１００の底部に配置され、内部ファン２１０は、熱交換器装置１００の頂部に配置される（図６Ａ～６Ｅ）。他の実施形態では、外部ファン２０５は、熱交換器装置１００の上端に配置され、内部ファン２１０は、熱交換器装置１００の底部に配置される。いずれの実施形態においても、外部ファン２０５は、外部環境から熱交換器装置１００の上端（仕切り板の上方のコイルの上部）に空気を循環させるように構成され、内部ファン２１０は、内部キャビネット２３０／２３５から熱交換器装置１００の底部（仕切り板の下方のコイルの下部）に空気を循環させるように構成される。

一部の実施形態では、熱交換器装置１００は、隣り合う対象エンクロージャの片側に向かって、または離れるように角度を付けられた構成で配置される（例えば、図６Ａ～図６Ｅ）。システム２００は、一般に、電子機器もしくはコンピュータ機器２３５を収容するエンクロージャ２３０（例えば、キャビネット）、または商業ビルもしくは住宅ビルなどの対象エンクロージャに取り付けられるが、システム２００の取り付け先は、これらに限定されない。当業者に認識されるように、本開示の受動的冷却システムは、１つ以上の能動的冷却技術と連携して作動して、所与の対象エンクロージャの熱負荷を低減することができる。

一部の実施形態では、システム２００は、図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、本明細書に記載される単一コイル受動的熱交換器１００、少なくとも２つのファン２０５／２１０、ならびに熱交換器装置１００および少なくとも２つのファン２０５／２１０を収容するハウジングユニット２２０のいずれかを含むことができる。一部の実施形態では、システムは、冷たい外部空気をシステムにもたらす２つの外部ファン２０５と、対象エンクロージャ内で空気を循環させる２つの内部ファン２１０とを含む（図７Ａ～図７Ｅ）。一部の実施形態では、２つの内部ファン２１０は、熱交換器装置１００の底部に配置され、２つの外部ファン２０５は、熱交換器装置１００の上端に配置される（図７Ａ～図７Ｅ）。他の実施形態では、２つの外部ファン２０５は、熱交換器装置１００の底部に配置され、２つの内部ファン２１０は、熱交換器装置１００の上端に配置される。いずれの実施形態においても、外部ファン２０５は、外部環境から熱交換器装置１００の上端（仕切り板の上方のコイルの上部）に空気を循環させるように構成され、内部ファン２１０は、内部キャビネット２３０／２３５から熱交換器装置１００の底部（仕切り板の下方のコイルの下部）に空気を循環させるように構成される。

一部の実施形態では、熱交換器装置１００は、隣り合う対象エンクロージャの片側に向かって、または離れるように角度を付けられた構成で配置される（例えば、図７Ａ～図７Ｅ）。システム２００は、一般に、電子機器もしくはコンピュータ機器２３５を収容するエンクロージャ２３０（例えば、キャビネット）、または商業ビルもしくは住宅ビルなどの対象エンクロージャに取り付けられるが、システム２００の取り付け先は、これらに限定されない。当業者に認識されるように、本開示の受動的冷却システムは、１つ以上の能動的冷却技術と連携して作動して、所与の対象エンクロージャの熱負荷を低減することができる。

本開示の熱交換システム２００の実施形態は、所与の目的および場所に適した様々な方法で大きさおよび形状を決定することができる。例えば、図６Ｂに示されるように、ハウジングユニット２２０の幅を表す寸法「Ａ」は、１００ｍｍ～１０００ｍｍまでであってよい。一部の実施形態では、Ａは、２００ｍｍ～９００ｍｍ、３００ｍｍ～８００ｍｍ、４００ｍｍ～７００ｍｍまたは４００ｍｍ～６００ｍｍである。一部の実施形態では、Ａは４００ｍｍ、４１０ｍｍ、４２０ｍｍ、４３０ｍｍ、４４０ｍｍ、４５０ｍｍ、４６０ｍｍ、４７０ｍｍ、４８０ｍｍ、４９０ｍｍ、５００ｍｍ、５１０ｍｍ、５２０ｍｍ、５３０ｍｍ、５４０ｍｍ、または５５０ｍｍである。

一部の実施形態では、図６Ｂに示されるように、ハウジングユニット２２０の高さを表す寸法「Ｂ」は、５００ｍｍから２０００ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ｂは、７５０ｍｍ～１７５０ｍｍ、８５０ｍｍ～１６５０ｍｍ、９５０ｍｍ～１５５０ｍｍ、１０５０ｍｍ～１４５０ｍｍ、または１１５０ｍｍ～１３５０ｍｍである。一部の実施形態では、Ｂは１０００ｍｍ、１０１０ｍｍ、１０２０ｍｍ、１０３０ｍｍ、１０４０ｍｍ、１０５０ｍｍ、１０６０ｍｍ、１０７０ｍｍ、１０８０ｍｍ、１０９０ｍｍ、１１００ｍｍ、１１１０ｍｍ、１１２０ｍｍ、１１３０ｍｍ、１１４０ｍｍ、１１５０ｍｍ、１１６０ｍｍ、１１７０ｍｍ、１１８０ｍｍ、１１９０ｍｍ、１２００ｍｍ、１２１０ｍｍ、１２２０ｍｍ、１２３０ｍｍ、１２４０ｍｍ、または１２５０ｍｍである。

一部の実施形態では、図６Ｂに示されるように、ハウジングユニット２２０の深さを表す寸法「Ｃ」は、１００ｍｍ～１０００ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ｃは、２００ｍｍ～９００ｍｍ、２５０ｍｍ～８００ｍｍ、３００ｍｍ～７００ｍｍまたは３５０ｍｍ～６００ｍｍである。一部の実施形態では、Ｃは２００ｍｍ、２１０ｍｍ、２２０ｍｍ、２３０ｍｍ、２４０ｍｍ、２５０ｍｍ、２６０ｍｍ、２７０ｍｍ、２８０ｍｍ、２９０ｍｍ、３００ｍｍ、３１０ｍｍ、３２０ｍｍ、３３０ｍｍ、３４０ｍｍ、３５０ｍｍ、３６０ｍｍ、３７０ｍｍ、３８０ｍｍ、３９０ｍｍ、または４００ｍｍである。

一部の実施形態では、図６Ｂに示されるように、エンクロージャ２３０の幅を表す寸法「Ｄ」は、５００ｍｍ～１０００ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ｄは、６００ｍｍ～９００ｍｍ、６５０ｍｍ～９５０ｍｍ、７００ｍｍ～９００ｍｍ、または７５０ｍｍ～８５０ｍｍである。一部の実施形態では、Ｄは、７００ｍｍ、７１０ｍｍ、７２０ｍｍ、７３０ｍｍ、７４０ｍｍ、７５０ｍｍ、７６０ｍｍ、７７０ｍｍ、７８０ｍｍ、７９０ｍｍ、８００ｍｍ、８１０ｍｍ、８２０ｍｍ、８３０ｍｍ、８４０ｍｍ、８５０ｍｍ、８６０ｍｍ、８７０ｍｍ、８８０ｍｍ、８９０ｍｍまたは９００ｍｍである。

一部の実施形態では、図６Ｂに示されるように、エンクロージャ２３０の深さを表す寸法「Ｅ」は、５００ｍｍ～１０００ｍｍであってよい。一部の実施形態において、Ｅは、６００ｍｍ～９００ｍｍ、６５０ｍｍ～９５０ｍｍ、７００ｍｍ～９００ｍｍまたは７５０ｍｍ～８５０ｍｍである。一部の実施形態では、Ｅは、７００ｍｍ、７１０ｍｍ、７２０ｍｍ、７３０ｍｍ、７４０ｍｍ、７５０ｍｍ、７６０ｍｍ、７７０ｍｍ、７８０ｍｍ、７９０ｍｍ、８００ｍｍ、８１０ｍｍ、８２０ｍｍ、８３０ｍｍ、８４０ｍｍ、８５０ｍｍ、８６０ｍｍ、８７０ｍｍ、８８０ｍｍ、８９０ｍｍまたは９００ｍｍである。

一部の実施形態では、図６Ｂに示されるように、エンクロージャ２３０の幅を表す寸法「Ｆ」は、１５００ｍｍから３０００ｍｍであってよい。一部の実施形態では、Ｆは、１７５０ｍｍ～２７５０ｍｍ、２０００ｍｍ～２５００ｍｍ、または２１５０ｍｍ～２４００ｍｍである。一部の実施形態では、Ｆは、１７００ｍｍ、１７１０ｍｍ、１７２０ｍｍ、１７３０ｍｍ、１７４０ｍｍ、１７５０ｍｍ、１７６０ｍｍ、１７７０ｍｍ、１７８０ｍｍ、１７９０ｍｍ、１８００ｍｍ、１８１０ｍｍ、１８２０ｍｍ、１８３０ｍｍ、１８４０ｍｍ、１８５０ｍｍ、１８６０ｍｍ、１８７０ｍｍ、１８８０ｍｍ、１８９０ｍｍ、または１９００ｍｍである。

一部の実施形態では、システム２００内の熱交換器装置１００は、地面に対してある角度で配置される。一部の実施形態では、熱交換器１００は、地面に対して１度から９０度までの任意の角度にある。一部の実施形態では、熱交換器１００は、５度の角度、１０度の角度、１５度の角度、２０度の角度、２５度の角度、３０度の角度、３５度の角度、４０度の角度、４５度の角度、５０度の角度、５５度の角度、６０度の角度、６５度の角度、７０度の角度、７５度の角度、８０度の角度、または８５度の角度にある。一部の実施形態では、熱交換器１００は、隣り合う対象エンクロージャの片側に向かって、または離れるように角度が付けられた構成で配置される（例えば、図７Ａ～図７Ｅ）。一部の実施形態では、熱交換器装置１００は、隣り合う対象エンクロージャの片側に向かって、または離れるように角度を付けられた構成で配置される（例えば、図６Ａ～図６Ｅ）。

当業者に認識されるように、上述されたシステムの寸法は、システムおよび装置の代表的な実施形態に対応し、限定することを意図しない。すなわち、本明細書に記載される装置の寸法は、独立的にも、比例的にも大きさを変更可能である（拡張または縮小できる）。

一部の実施形態では、システム２００の外部ファン２０５は、密閉区画内におけるハウジングユニット２２０の底部に配置され、一方、内部ファン２１０は、密閉区画内におけるハウジングユニット２２０の上端部に配置される（図６Ａおよび図６Ｂ）。外部ファン２０５は、気体状の作動流体の凝縮を引き起こすのに十分な、実質的に気体状の作動流体を含む上部コイルに向かって、密閉区画内に外部空気を引き込む。同時に、内部ファン２１０は、対象のエンクロージャから密閉区画内に内部空気を引き込み、液体作動流体の蒸発を引き起こすのに十分な、実質的に液体状態の作動流体を含む下部コイルに向かって内部空気を下方に引き出す。一部の実施形態では、ファンが空気を循環させる際に内部気流路および外部気流路の汚染を防止するために、密閉区画の少なくとも一部が仕切り板１２０に結合される。ハウジングユニット２２０はまた、外部空気がシステムを通って循環することを可能にするために、内部ファン２１０とは反対側の、システムの上端に通気孔を含んでもよい（図８）。

当業者であれば本開示に基づいて認識するように、図８は、図６Ａ～図６Ｅに示す実施形態で行われる気流の表現であるが、図７Ａ～図７Ｅに示す実施形態で行われる気流は、上述したように外部ファンと内部ファンとを交互に配置することによって変更される。

一部の実施形態では、上述したように、仕切り板１２０は、一般に仕切り板１２０が固定位置にあるように、熱交換器装置の組み立て中に、所定位置にろう付けまたは溶接してよい。他の実施形態では、仕切り板１２０は、コイルの丈に沿って垂直に調節可能である。例えば、調節可能な仕切り板１２０を使用して、対象のエンクロージャ内で発生する熱負荷に適応させることができる。調節可能な仕切り板１２０を使用して対処することができる他のシステムパラメータには、外部気温、内部気温、内部湿度、内部気流、外部湿度、時間、日付、外部風速、外部降水量、作動流体の静圧、およびシステムの機能的な能力が含まれるが、これらに限定されない。加えて、本開示の熱交換器は、凝縮器部分から蒸発器部分を分画するための単一の仕切りまたは複数の仕切りを含んでよい。複数の仕切り板は、上述のシステムパラメータのうちの１つ以上を調整する場合に、適切であり得る。

これらおよび他のパラメータは、調節可能な仕切り板１２０と通信するように設計された１つ以上のセンサを用いて測定または評価することができる。調整可能な仕切り板は、１つ以上のセンサから得られた情報に基づいて、コイルに沿ってその垂直位置を変化させることができる。このようにして、調節可能な仕切り板は、内部ファンを収容する密閉区画および外部ファンを収容する密閉区画の構成を変更することができる（図８参照）。一部の実施形態では、調節可能な仕切り板は、仕切り板の位置が変わるときに気密シールを確実にするために、内部ファンおよび外部ファンを収容する密閉区画の１つ以上の部分に結合される。

また、本開示の熱交換器システムの実施形態は、システム２００内の複数の熱交換器装置１００、および／または複数の熱交換器システム２００を直列もしくは並列に連結して、協調ユニットとして機能させることを含む。これらの実施形態によれば、冷却能力および／または性能およびシステム効率を最大化するために、ファン速度および仕切り板の位置などのシステムパラメータを熱交換器装置／システムの１つ以上において調整してよい。一部の実施形態では、システムは、マスタおよび２つ以上のスレーブと、熱交換器システム２００からファンおよび／または仕切り板への送電を制御するように構成されたコンピュータプロセッサとをさらに備える。一部の実施形態では、複数の機器または複数のシステムに含まれる単一のシステム内の各熱交換器装置１００が、スレーブのうちの１つによって個別に制御される。

［コマンド／制御］
本明細書で説明される（例えば、ファンの速度または仕切り板の位置を調節するための）特定のステップ、操作、またはプロセスは、１つ以上のハードウエアまたはソフトウェアモジュールを用いて、単独で、または他の機器と組合せて、実行または実施されてもよい。一実施形態では、ソフトウェアモジュールは、コンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体を備えたコンピュータプログラム製品を用いて実行される。コンピュータプログラムコードは、記載されたステップ、操作、またはプロセスのいずれか、もしくはこれらのすべてを実行するために、コンピュータプロセッサによって実行することができる。

また、本発明の実施形態は、本開示の操作を実行するための装置（例えば、ファンの速度または仕切り板の位置を調整するための装置）に関連してもよい。この装置は、必要とされる目的のために特別に構築されてもよく、および／またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用計算装置を備えてもよい。このようなコンピュータプログラムは、一時的でない有形のコンピュータ可読記憶媒体、または電子命令を記憶するのに適した任意のタイプの媒体に記憶することが可能で、当該媒体はコンピュータシステムバスに結合してもよい。さらに、本明細書で言及される任意のコンピューティングシステムは、単一のプロセッサを含んでもよく、または計算能力を増強するための、複数プロセッサ設計を採用するアーキテクチャであってもよい。

本発明の実施形態はまた、本明細書に記載される計算プロセスによって生成される製品に関連してもよい。そのような製品は、計算プロセスから得られる情報を含んでもよく、情報は、一時的でない有形のコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、本明細書で説明されるコンピュータプログラム製品または他のデータ組み合わせの任意の実施形態を含んでよい。

一実施形態では、図１０の代表的なフローチャートに示されるように、本開示の単一コイル受動的熱交換器／熱交換システムのための指令／制御操作プロセスは、種々のシステムパラメータに応じて、内部ファンおよび外側ファンの両方を操作するためのコマンドを含んでよい。例えば、内部および／または外部の温度が温度設定値または閾値よりも高い、または低い場合のように、システムの制御部に送電するためのコマンドを実行してよい。温度が所定の設定値に達しない場合は、内部ファンまたは外部ファンへの電力を除去してよい（「ＮＯ」）。あるいは、温度が所定の設定値に達した場合は、外部ファンおよび／または内部ファンへの電力を供給してよく（「ＹＥＳ」）、また、例えば継続的な温度測定に基づいて制御してもよい。一部の実施形態では、この例示的な指令プロセス／制御プロセスを、本開示の装置およびシステムの他の構成要素に対して（例えば、仕切り板の調節）、および温度に加えて他のシステムパラメータに基づいて実施してよい。

［実施例および使用方法］
本明細書に記載されるように、本開示の単一コイル熱交換器および熱交換システムの実施形態は、任意の対象エンクロージャに取り付け可能で、当該対象エンクロージャ内で発生する熱負荷（例えば、コンピュータまたは電気機器、バッテリ、ドライブ、リレー、スイッチ、変圧器、電気機器、コンピュータ、またはそれらの任意の組み合わせによって発生する熱負荷）を低減する。これらの実施形態に従って、本開示の装置およびシステムは、内部気流路および外部気流路を汚染することなく、所与のエンクロージャに対して、強化された、または改善された冷却能力および／または冷却性能を提供することができる。表１（下記）に示すように、本開示の単一コイル熱交換器受動的冷却システムは、同じ空気流（１０００ＣＦＭ）に関して、全体的な大きさ、コスト、および作動流体を低減させた状態において、能力（Ｗ／Ｆ、またはワット／°Ｆ）が著しく改善されたことを示した。

一部の実施形態では、本開示の単一コイル熱交換受動的冷却システムは、商業ビルまたは住宅ビルの受動的冷却を提供するために、これらのエンクロージャに取り付けることができる（例えば、空気交換ユニットに一体化された状態）。例えば、図９Ａに示すように、システム３００は、上述のシステム２００と比較して、より水平に配置することができる。図９Ａを参照すると、熱交換器の上端および左向き（左から右に流れる）の矢印は、上部コイルの部分（例えば、凝縮器）を横切って移動する比較的冷たい外部気流を表し、一方、熱交換器の下部および右向き（右から左に流れる）の矢印は、下部コイル部分（実施例として、蒸発器）を横切って移動するエンクロージャからの、比較的暖かい気流を表す。この構成では、本明細書でさらに説明するように、本開示の単一コイル熱交換器は外部環境からの埃、デブリ、汚れ、塩、降水などによる内部環境の汚染を防止しながら、住宅ビルまたは商業ビル内の１つ以上のエンクロージャの冷却を強化する。

一実施形態では、システム３００は、約１８インチ×１２インチ×１４インチの大きさとすることができ、約４，０００ｆｔ^２のエンクロージャに対して約５０～５００ＣＦＭを提供することができる。これは、約４，５００ＣＦＭ／時間の空気流に相当する。システム３００の他の構成は、本開示に基づいて当業者に認識されるように、システムパラメータ、使用される作動流体、対象エンクロージャの大きさおよび空間的制限、対象エンクロージャの熱負荷、外部環境などの様々な要素に基づいて構築してよい。

現在利用可能な受動的冷却システムの一つの制限は、熱を逆に伝達する能力である。図９Ｂおよび図９Ｃは、住宅ビルまたは商業ビルの配管に一体化された、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステム４００の、代表的な模式図を含む。当該住宅ビルまたは商業ビルの配管は、気流の方向を逆向きにするダンパを含む。例えば、外部温度が上昇すると、システム４００は外部からの熱を排気に移動させ、冷たい新鮮な空気のみを内部に入らせる。これは、例えば、住宅ビルの配管にダンパを使用することで、容易にすることができる。他の実施形態では、これはシステム４００をダンパの一部にすることによって対処することができる。例えば、ダンパの位置がずれると、新鮮な空気は必要に応じて加熱または冷却される。一実施形態では、システム４００は約４０インチ×３６インチ×１２インチの寸法を有する。別の実施形態ではシステム４００がより小さな熱交換器１００を含み、最大約３０インチ×２７インチ×１２インチの寸法を有する。

当業者には容易に明らかであるように、例えば、システムの大きさを変更可能であることを含む、本開示の装置およびシステムへの他の適切な修正は、実現可能である。前述の詳細な説明および添付の実施例は、単に例示的なものであり、添付の特許請求の開示およびそれらの均等物によってのみ定義される本発明の開示を限定するものと解釈されるべきではないことも理解される。開示された実施形態に対する種々の変更および修正は、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、本開示の装置およびシステムの寸法、材料、構成、および／または使用方法に関するものを含むが、これらに限定されず、本開示の精神および範囲から逸脱することなく行われ得る。

本開示の一実施形態に係る単一コイル受動的熱交換器の代表的な斜視図である。 本開示の一実施形態に係る単一コイル受動的熱交換機の内部領域を見るためのヘッダの破断図を含めた分解図である。 ヘッダ区画内に含まれる複数のチャネルの末端の斜視図である。 各チャネル内の複数のマイクロチャネルの斜視図である。 内部領域を見るためのヘッダの切欠き図を含めた、ヘッダ区画内に延在するチャネルの斜視図である。 内部領域を見るためのヘッダの切欠き図を含めた、図２Ｃとは異なる深さでヘッダ区画内に延在するチャネルの斜視図である。 供給口に加えて、ヘッダ区画内のチャネル間の作動流体の流れを示す図である。 仕切り板を参照して、作動流体が上部コイルの部分（例えば、凝縮器）において実質的に気体状態であり、下部コイルの部分（実施例の場合、蒸発器）において実質的に液体状態である、単一コイルアセンブリデザインの代表的な模式図である。 単一のヘッダ区画および単一の供給口を有する単一コイル受動的熱交換器を示す、代表的な破断図である。 ヘッダ内に複数の供給口を有する複数のヘッダ区画を有する単一コイル受動的熱交換器を示す、代表的な破断図である。 作動流体の流れ（小さな矢印）、下部コイル部分を横切って循環する対象エンクロージャ内の内部気流（キャビネット気流を示す大きな矢印）、および上部コイル部分を横切って流れるシステムの外部からの外部気流（外気流を示す大きな矢印）の代表的な模式図である。 複数のヘッダ区画およびマイクロチャネルから延在するフィンを有する単一コイル受動的熱交換器の代表的な斜視図である（仕切り板は図示せず）。 複数のヘッダ区画およびマイクロチャネルから延在するフィンを有する単一コイル受動的熱交換器の代表的な分解図である。 個々のコイル回路内の複数のマイクロチャネル、およびマイクロチャネルの両側面から延在するフィンの拡大図である。 個々のコイル回路内の複数のマイクロチャネル、およびマイクロチャネルの両側面から延在するフィンの拡大図である。 個々のコイル回路内の複数のマイクロチャネル、およびマイクロチャネルの両側面から延在するフィンの拡大図である。 同じ方向を向き、重なりがないフィンを有する代表的な実施形態の図である。 ハウジングユニット内で角度を付けた構成で配置され、対象エンクロージャ（例えば、電気機器を収容するキャビネット）に取り付けられた単一コイル受動的熱交換器の、破断斜視図である。 ハウジングユニット内で角度を付けた構成で配置され、対象エンクロージャ（例えば、電気機器を収容するキャビネット）に取り付けられた単一コイル受動的熱交換器の、図６Ａとは異なる破断斜視図である。 対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの破断正面図である。 対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの破断横方向図である。 対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの破断斜視図。 ハウジングユニット内にある角度を付けて配置され、対象エンクロージャ（例えば、電気機器を収容するキャビネット）に取り付けられた単一コイル受動的熱交換器の、破断斜視図である。 ハウジングユニット内にある角度を付けて配置され、対象エンクロージャ（例えば、電気機器を収容するキャビネット）に取り付けられた単一コイル受動的熱交換器の、図７Ａとは異なる破断斜視図である。 対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの破断正面図である。 対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの破断横方向図である。 対象エンクロージャから取り外され、熱交換器装置が取り外された状態のシステムの破断斜視図である。 対象エンクロージャに取り付けられた、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの、代表的な破断斜視図である。 住宅エンクロージャおよび商業エンクロージャ用に設計された、本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステム内の気流の、代表的な模式図である。 空気流の方向を反転させるためのダンパを含む、住宅ビルまたは商業ビルの配管に一体化された本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの、代表的な模式図である。 空気流の方向を反転させるためのダンパを含む、住宅ビルまたは商業ビルの配管に一体化された本開示の単一コイル受動的熱交換器を備えるシステムの、代表的な模式図である。 本開示の単一コイル受動的熱交換器装置／システムに対する指令／制御操作の代表的なフローチャートである。

Claims (40)

1. 単一コイル受動的熱交換器装置。
2. 前記コイルは、複数のチャネルを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記コイルは、飽和状態の作動流体を含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記コイルは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
5. 仕切り板をさらに含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記仕切り板は、前記コイルを上部コイルの部分と、下部コイルの部分とに分割する実質的に気密の密閉部を生成する、請求項５に記載の装置。
7. 前記上部コイルは、実質的に気体状態の作動流体を含み、前記下部コイルは、実質的に液体状態の作動流体を含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記仕切り板は、前記上部コイルの部分と、前記下部コイルの部分の部分とが、長さにおいて実質的に同等になるように配置される、請求項６または７に記載の装置。
9. 前記仕切り板は、前記上部コイルと前記下部コイルとを合わせた部分が、前記コイルの全長の約１％から約９９％になるように配置される、請求項６に記載の装置。
10. 前記仕切り板は、密封化合物で固定位置に溶接、ろう付け、または機械的に取り付けられる、請求項５～９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記仕切り板は、前記コイルの丈に沿って垂直方向に調節可能である、請求項５～９のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記コイルの各終端に配置されるヘッダおよびフッタをさらに備える、請求項１～１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記ヘッダおよび前記フッタは、前記コイルの各端末で密封されたヘッダ区画およびフッタ区画を生成し、前記作動流体は、前記ヘッダ区画および前記フッタ区画の両方の内部、および前記複数のチャネルの内部を自由に動くことができる、請求項１２に記載の装置。
14. 前記ヘッダは、実質的に気体状態の作動流体を含み、前記フッタは、実質的に液体状態の作動流体を含む、請求項１２または１３に記載の装置。
15. 前記ヘッダは、作動流体が前記装置に加えられる際に通過する供給口をさらに備える、請求項１２～１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記ヘッダおよび前記フッタは、複数のコイル回路を形成する複数の密封されたヘッダ区画とフッタ区画とに分割され、前記ヘッダ区画および前記フッタ区画の各々は、少なくとも１つのチャネルおよび少なくとも１つの供給口を備える、請求項１２～１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記複数のチャネルが、それぞれ複数のマイクロチャネルを含む、請求項２～１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記複数のマイクロチャネルはそれぞれ、熱伝達のために表面積を増加させる前記複数のマイクロチャネルから延在する複数のフィンを備える、請求項１７に記載の装置。
19. 前記複数のフィンは、マイクロチャネルの一方または両方の側面から延在する、請求項１７または１８に記載の装置。
20. 前記複数のフィンは、前記複数のマイクロチャネルに接着される、請求項１７～１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記複数のフィンは、前記複数のマイクロチャネルと同じ材料から形成される、請求項１７～１９のいずれか１項に記載の装置。
22. 請求項１に記載の単一コイル受動的熱交換器装置と、
    少なくとも１つのファンと、
    ハウジングユニットと、
    を備える受動的冷却システム。
23. １つ以上の外部ファンおよび１つ以上の内部ファンを備える、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記１つ以上の外部ファンが、前記仕切り板に結合された密封区画内の、前記ハウジングユニットの底部に配置される、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記１つ以上の外部ファンは、前記密閉区画内に外部空気を引き込み、前記気体状態の作動流体の凝縮を引き起こすのに十分な、実質的に気体状態の作動流体を含む前記上部コイルに向かって外部空気を上方に引き込む、請求項２４に記載のシステム。
26. 前記１つ以上の内部ファンは、前記仕切り板に結合された密封区画内の前記ハウジングユニットの上端に配置される、請求項２３に記載のシステム。
27. 前記１つ以上の内部ファンは、対象エンクロージャから前記密閉区画内に内部空気引き込み、さらに前記液体作動流体の蒸発を引き起こすのに十分な、実質的に液体状態の作動流体を含む前記下部コイルに向かって内部空気を下に引き込む、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記１つ以上の外部ファンは、前記仕切り板に結合された密封区画内における前記ハウジングユニットの上端に配置される、請求項２３に記載のシステム。
29. 前記１つ以上の外部ファンは、前記密閉区画内に外部空気を引き込み、さらに前記気体作動流体の凝縮を引き起こすのに十分な実質的に気体状態の作動流体を含む上部コイルに向かって外部空気を引き込む、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記１つ以上の内部ファンは、前記仕切り板に結合された密封区画内における前記ハウジングユニットの底部に配置される、請求項２３に記載のシステム。
31. 前記１つ以上の内部ファンは、対象エンクロージャから前記密閉区画内に内部空気を引き込み、さらに前記液体作動流体の蒸発を引き起こすのに十分な実質的に液体状態の作動流体を含む前記下部コイルに対して内部空気を引き込む、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記コイルの角度は、地面に対して１～９０度である、請求項２２～３１のいずれか１項に記載のシステム。
33. 前記システムは、対象エンクロージャに取り付けられ、前記対象エンクロージャは、熱負荷を生成する１つ以上のバッテリ、ドライブ、リレー、スイッチ、変圧器、電気機器、コンピュータ、またはそれらの任意の組み合わせを収容する、請求項２２～３２のいずれか１項に記載のシステム。
34. 前記システムは、対象エンクロージャに取り付けられ、前記対象エンクロージャは、商業ビルまたは住宅ビルである、請求項２２～３２のいずれか１項に記載のシステム。
35. 前記１つ以上の外部ファンおよび前記１つ以上の内部ファンの速度は、１つ以上のシステムパラメータに基づいて調整可能である、請求項２２～３４のいずれか１項に記載のシステム。
36. 前記１つ以上のシステムパラメータは、外部空気温度、内部空気温度、内部湿度、内部気流、外部湿度、時刻、日付、外部風速、外部降水量、前記作動流体の静圧、および前記システムの機能的能力のうちの少なくとも１つを含む、請求項３５に記載のシステム。
37. 前記１つ以上のシステムパラメータは、少なくとも１つのセンサを使用して測定される、請求項３５または３６に記載のシステム。
38. 前記少なくとも１つのセンサによって提供されるデータは、ユーザによって読み取り可能な計算装置に転送可能である、請求項３７に記載のシステム。
39. 前記仕切り板は、前記コイルの丈に沿って垂直方向に調整可能であり、前記コイル上の前記仕切り板の位置を調整すると、前記１つ以上の内部ファンを収容する前記密閉区画と、前記１つ以上の外部ファンを収容する前記密閉区画との構成が変更される、請求項２２～３８のいずれか１項に記載のシステム。
40. 前記仕切り板の位置は、前記少なくとも１つのセンサによって読み取られる前記１つ以上のシステムパラメータからの情報に基づいて調整可能である、請求項３９に記載のシステム。
    
    

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