JP2023511264A - 浸漬冷却装置用スロッシング防止装置 - Google Patents

Abstract

浸漬冷却タンク（１０２）内の物体を冷却するための浸漬冷却システム（１００）であって、浸漬冷却タンク（例えば、浸漬冷却タンクの内面（１２１））に取り付けられるか取り付け可能であるように適合されたスロッシング防止装置（１２７）を含み、スロッシング防止装置（１２７）は、接続装置と、接続装置（１２８）に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた第１のプレート（１２９）と、接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレート（１３０）とを含む、浸漬冷却システム。

Description

本発明は、浸漬冷却装置に関し、より具体的には、スロッシング防止装置を備えた浸漬冷却タンクに関する。

関連出願への相互参照
本出願は、２０２０年１月８日に出願された米国仮特許出願第６２／９５８，３８０号の優先権及び利益を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとする。

浸漬冷却は、コンピュータシステム、電子デバイスなどのための冷却技術であり、これにより、完全なサーバを含むＩＴコンポーネント及び他の電子機器が、伝熱流体として知られる熱伝導性の誘電性液体又は冷却剤に沈められる。ＩＴコンポーネントによって生成された熱は、伝熱流体を循環させて高温のコンポーネントと直接接触させ、次に冷却熱交換器を通して、伝導によってシステムから除去することができる。浸漬冷却は、オンボードファン、コンプレッサ、必要なダクト工事、及び除湿機などの他のアクティブ補助システムを含む、高価な空気冷却インフラストラクチャを排除することによって、オペレータがエネルギー使用量を大幅に削減できるため、一般的なＩＴ冷却ソリューションになる可能性がある。

通常、浸漬冷却システムでは、効果的な熱除去を確実にするために、伝熱流体が電子機器の発熱領域を覆う間、電子機器は浸漬冷却タンク内に配置される。不都合なことに、浸漬冷却タンクからの伝熱流体の漏出及び損失により、伝熱流体に沈められたＩＴコンポーネントが有害又は危険な状態にさらされる可能性がある。その結果、浸漬冷却システムのＩＴコンポーネントは、地震や輸送の際に損傷を受けやすい可能性がある。実際、より具体的には、大きな振幅の振動を生成し、かつ特定の浸漬冷却タンクの物理的特性に適合する周波数成分を有する運動又は外力は、共振として知られる振動エネルギーの効果的な伝達をもたらす可能性がある。これが発生すると、タンク内の伝熱流体が大きな振幅で揺れ動くことがあり、これはスロッシングとして知られている。スロッシングが発生すると、ＩＴコンポーネントの一部が、継続的な冷却を提供する伝熱流体によって一時的に覆われない場合がある。ＩＴコンポーネントがそのように露出し、覆われていない場合、熱除去の効果が低下する可能性があり、その結果、ＩＴコンポーネントの熱暴走、損傷、又は破壊が生じる可能性があり、これは望ましくない。

これに対抗する１つの方法は、伝熱流体の液面をＩＴコンポーネントより上に上げ、スロッシング中であっても、ＩＴコンポーネントがスロッシングする伝熱流体に完全に又は実質的に完全に沈められたままになるようにすることである。しかしながら、伝熱流体の液面を上げることは、場合によっては伝熱流体が非常に高価であり得るため、浸漬冷却システムのコストを増加させる可能性がある。さらに、地震又は浸漬冷却タンクに加えられる他の力の振幅及び共振が十分大きい場合、依然としてスロッシングが発生する可能性がある。

スロッシングが発生するイベント中にＩＴコンポーネントが露出する可能性を最小限に抑えるための別の従来の方法は、重大な状況が発生した場合にシステムを直ちに又は迅速にシャットダウンすることである。しかしながら、このような応答は、生産性の損失及び／又は潜在的なデータ損失をもたらす可能性があり、これも望ましくない結果である。

化石燃料及び石油貯蔵タンクに関連するスロッシングを防止するための従来の方法は、化石燃料及び石油貯蔵タンク内の液面に応じて上昇及び下降する浮き屋根機構を設けることを含み得る。不都合なことに、浮き屋根機構が伝熱流体の表面を覆い、誘電性の蒸気が液体表面から適切に離れるのを防ぎ、それによって熱伝達プロセスを妨害する。他の従来の方法は、バッフルシステムを用いてスロッシング流体からエネルギーを除去することを含み得る。

したがって、例えば、地震、輸送、又は、浸漬冷却タンク及び浸漬冷却タンク内に含まれる伝熱流体に力を加える可能性があるその他の発生時に、浸漬冷却タンク内の伝熱流体及び伝熱流体中のＩＴコンポーネントに対するスロッシングの影響を抑制する装置を提供することが望ましい。さらに、浸漬冷却タンク内で利用可能なスペースを最大にすることが望ましい。したがって、本発明の１つの目的は、スロッシング防止装置を備えた浸漬冷却タンクを含む浸漬冷却装置又はシステムを提供することである。

第１の態様では、本発明は、浸漬冷却タンク内の物体を冷却するための浸漬冷却システムに関する。いくつかの実施形態では、システムは、浸漬冷却タンク（例えば、その内面）に取り付けられるように適合されたスロッシング防止装置を含む。いくつかの用途では、装置は、接続装置と、接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた第１のプレートと、接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートとを含む。いくつかの変形例では、スロッシング防止装置は、それぞれが接続装置と、接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた第１のプレートと、接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートとを含む装置の組み合わせを含む。

いくつかの用途では、開口が第１のプレート及び／又は第２のプレートを貫通して形成され得る。開口の形状は、円形、実質的に円形、楕円形、長円形、長方形、丸みを帯びた長方形、正方形、及びそれらの組み合わせを含むことができる。さらに他の用途では、システムは、少なくとも第１のプレートの回転を制限するための停止装置を含むことができる。

いくつかの実施形態では、システムはまた、第１のプレート及び／又は第２のプレートに取り付けられるか又は第１のプレート及び／又は第２のプレートによって形成される湾曲部分を含む。いくつかの変形例では、第１のプレート及び第２のプレートはそれぞれ、それぞれの近位端で接続装置に取り付けられ、湾曲部分は、第１のプレート及び／又は第２のプレートのそれぞれの遠位端に配置される。

いくつかの実施形態では、第２のプレートは回転可能であり、第２のプレートに外力が加えられたときに第１のプレートに接触するようにさらに適合される。いくつかの変形例では、第２のプレートは、加えられた外力が閾値を超えたときに第１のプレートに接触するように適合される。

第２の態様では、本発明は、内面を有し、物体を冷却するための伝熱流体を入れるように適合された浸漬冷却タンクに関する。いくつかの実施形態では、浸漬冷却タンクは、浸漬冷却タンク（例えば、その内面）に取り付けられるように適合されたスロッシング防止装置を含む。いくつかの用途では、装置は、接続装置と、接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた第１のプレートと、接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートとを含む。いくつかの変形例では、スロッシング防止装置は、それぞれが接続装置と、接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた第１のプレートと、接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートとを含む装置の組み合わせを含む。

いくつかの用途では、開口が第１のプレート及び／又は第２のプレートを貫通して形成され得る。開口の形状は、円形、実質的に円形、楕円形、長円形、長方形、丸みを帯びた長方形、正方形、及びそれらの組み合わせを含むことができる。さらに他の用途では、システムは、少なくとも第１のプレートの回転を制限するための停止装置を含むことができる。

いくつかの実施形態では、システムはまた、第１のプレート及び／又は第２のプレートに取り付けられるか又は第１のプレート及び／又は第２のプレートによって形成される湾曲部分を含む。いくつかの変形例では、第１のプレート及び第２のプレートはそれぞれ、それぞれの近位端で接続装置に取り付けられ、湾曲部分は、第１のプレート及び／又は第２のプレートのそれぞれの遠位端に配置される。

いくつかの実施形態では、第２のプレートは回転可能であり、第２のプレートに外力が加えられたときに第１のプレートに接触するようにさらに適合される。いくつかの変形例では、第２のプレートは、加えられた外力が閾値を超えたときに第１のプレートに接触するように適合される。

第３の態様では、本発明は、浸漬冷却タンク内の伝熱流体のスロッシングを最小限に抑える方法に関し、方法は、浸漬冷却タンク（例えば、その内面）にスロッシング防止装置を取り付けることと、浸漬冷却タンクに伝熱流体を所定のレベルまで充填することとを含む。いくつかの実施形態では、スロッシング防止装置は、接続装置と、接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた第１のプレートと、接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートとを含む。いくつかの変形例では、所定のレベルは、取り付けられたスロッシング防止装置以下である。

図面において、同様の符号は一般に、様々な図の全体にわたって同じ部分を指す。ただし、わかりやすくするために、すべての図面ですべての構成要素に符号が付けられているわけではない。また、図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに全体として本発明の特定の原理を説明することに重点が置かれている。以下の説明では、本発明の様々な実施形態について、以下の図面を参照して説明する。

本発明のいくつかの実施形態による、スロッシング防止装置を有する浸漬冷却システムの側面図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、浸漬冷却タンクに沈められた物体に吊り上げ装置が取り付けられている、図１の浸漬冷却システムの側面図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、浸漬冷却タンクから持ち上げられた物体に吊り上げ装置が取り付けられている、図１の浸漬冷却システムの側面図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、スロッシングが発生するイベント中のスロッシング防止装置を備えた浸漬冷却タンクの側面図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、断面図Ａ－Ａ及びＢ－Ｂを含む、長方形の浸漬冷却タンクに連結されたスロッシング防止装置の平面図（上面図）を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、断面図Ａ－Ａ及びＢ－Ｂを含む、円形の浸漬冷却タンクに結合されたスロッシング防止装置の第１の実施形態の平面図（上面図）を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、図６Ａのスロッシング防止装置の円弧状グループの１つの（上面）等角図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、断面図Ａ－Ａ及びＢ－Ｂを含む、円形の浸漬冷却タンクに結合されたスロッシング防止装置の第２の実施形態の平面図（上面図）を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、図６Ｃのスロッシング防止装置の円弧状グループの１つの（上面）等角図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、円形の打抜き穴が第１のプレートに形成されているスロッシング防止装置の等角図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、円形の打抜き穴が第１のプレート及び第２のプレートの両方に形成されているスロッシング防止装置の等角図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、長方形の打抜き穴が第１のプレートに形成されているスロッシング防止装置の等角図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、長方形の打抜き穴が第１のプレート及び第２のプレートの両方に形成されているスロッシング防止装置の等角図を示す。

図１１Ａ及び図１１Ｂはそれぞれ、本発明のいくつかの実施形態による、湾曲部分を有するスロッシング防止装置の上面等角図及び側面図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、円形の打抜き穴が第１のプレートに形成されかつ調節可能な取り付けブラケットを有するスロッシング防止装置の等角図を示す。

本発明のいくつかの実施形態による、円形の打抜き穴が第１のプレートに形成されかつ調節可能な取り付けブラケットを有するスロッシング防止装置の等角図を示す。

浸漬冷却システム
図１から図３は、動作の様々な段階の間の、物体１０１、例えば、電子機器又は電子デバイス又は電気機器又は電気デバイスなどの浸漬冷却のためのシステム１００の例示的な実施形態を示す。このようなシステムは、「浸漬冷却用ホットスワップ凝縮器」と題して２０１９年１１月１４日に出願された米国特許出願第１６／６８３，９５８号に記載されており、上記米国特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとする。より詳細には、図１は、物体１０１が伝熱流体１０３の溶液槽を含む浸漬冷却タンク１０２内に配置され又は沈められているシステム１００を示す。図２は、昇降装置１１２が沈められた物体１０１に取り付けられているシステム１００を示す。図３は、昇降装置１１２が浸漬冷却タンク１０２から物体１０１を引き出したシステム１００を示す。

いくつかの実施形態では、システム１００は、ある量の伝熱流体１０３を保持することができる浸漬冷却タンク１０２を含むことができ、伝熱流体１０３の中に、１つ以上の、例えば、熱を発生する物体１０１（例えば、電子システム又は電子デバイス又は電気システム又は電気デバイスなど）を浸漬し又は沈めることができる。いくつかの実施形態では、システム１００は、選択的に浸漬冷却タンク１０２内に挿入されかつ／又は浸漬冷却タンク１０２から取り出され得る凝縮装置１０４を含むことができ、一方、他の実施形態では、図１に示すように、凝縮装置１０４は、タンク１０２に不動に固定され得る。

浸漬冷却タンク１０２の側壁部分１２０の内面１２１に結合、取り付け、貼り付け、接着などされた少なくとも１つのスロッシング防止装置１２７を備えた浸漬冷却タンク１０２の例示的な実施形態を図４に示す。スロッシング防止装置１２７が、側壁部分１２０の内面１２１に永久的に又は固定的に結合、取り付け、貼り付け、接着などされ得る本発明の実施形態を説明するが、代わりに、例えば、スロッシング防止装置１２７が取り付けられ、浸漬冷却タンク１０２のリムの上に配置されかつリムから除去され得る装置を用いて、スロッシング防止装置１２７が側壁部分１２０に取り外し可能に取り付けられ得ることを当業者は理解することができる。いくつかの実施形態では、浸漬冷却タンク１０２は、例えば、側壁部分１２０に密閉された底部分１１９を含むことができる。２つの部分１１９、１２０は、内面１２１を形成する。様々な実施形態では、浸漬冷却タンク１０２の側壁部分１２０は単一の連続した壁を有することができ、代わりに、いくつかの側壁部分１２０が（例えば、角で）互いに接合され得る。例えば、図５及び図６に示すように、浸漬冷却タンク１０２の形状又は断面は、正方形（例えば、図５）、円形（図６Ａ及び図６Ｃ）、実質的に円形、楕円形、実質的に楕円形などであり得る。

結果として、浸漬冷却タンク１０２の形状により、スロッシング防止装置１２７は、（例えば、円形タンクの）単一の連続壁を取り囲むことができる連続的なすなわち単一の装置として、又は個々に及び集合的にスロッシング防止機能を果たす複数の部分の組み合わせとして、構造化及び配置することができる。実際、スロッシング防止装置１２７は、複数の方向からのスロッシングを防止するために、異なる形状及び配置のアレイで使用することができる。

スロッシング防止装置
図４を参照すると、いくつかの用途では、スロッシング防止装置１２７は、浸漬冷却タンク１０２の内面１２１に結合、取り付け、貼り付け、接着などすることができる。いくつかの変形例では、スロッシング防止装置１２７は、浸漬冷却タンク１０２の内面１２１に物理的に結合、取り付け、貼り付け、接着などされる少なくとも１つの接続装置１２８（例えば、ヒンジ）、ならびに第１の（例えば、固定された又は回転可能な）プレート１２９及び第２の（例えば、回転可能な）プレート１３０を含むことができる。いくつかの変形例では、第１及び第２のプレート１２９、１３０は、金属で具現化することができるが、プレート１２９、１３０は、浸漬冷却タンク１０２で使用される伝熱流体１０３と物理的及び化学的に適合する任意の材料で具現化することができる。

本発明は、第１のプレート１２９が接続装置１２８に対して堅固に固定される（すなわち、非回転関係にある）ように構造化及び配置され、第２のプレート１３０が接続装置１２８の周りを回転できるよう適合されるように説明されるが、他の実施形態では、両方のプレート１２９、１３０が接続装置１２８の周りを回転するように構造化及び配置され得、かつ／又はいずれのプレート１２９、１３０も接続装置１２８の周りを回転することができないように、両方のプレート１２９、１３０が所望又は所定の角度で接続装置１２８に固定的に取り付けられ得ることを、当業者は理解することができる。さらに、図は形状が長方形のプレート１２９、１３０を示しているが、これは限定ではなく例示の目的で行われている。当業者は、プレート１２９、１３０が任意の形状及びサイズで製造され得ることを理解することができる。

いくつかの実施形態では、第１のプレート１２９及び第２の回転可能なプレート１３０は、接続装置１２８によって（例えば、ヒンジを介して）、浸漬冷却タンク１０２の側壁部分１２０に結合され得る。図面はヒンジ状の接続装置１２８を示し、本発明はヒンジ状の接続装置を有するものとして説明されているが、これは限定ではなく例示の目的で行われている。いくつかの用途では、装置１２７は、回転ヒンジを必要とせずに（例えば、一定の角度で）固定的に接続された第１のプレート１２９及び穴のあいた第２のプレート１３０を含むことができる。図７～図１３に示すように、いくつかの実施形態では、装置１２７は、接続装置１２８に固定的に取り付けられる（例えば、固定角度の）制限ピン１３４を含むことができる。好ましくは、制限ピン１３４は、接続装置１２８の第２のプレート１３０と共に回転する部分に固定的に取り付けられる。いくつかの変形例では、図１１Ｂに示すように、制限ピン１３４は、第１のプレート１２９と第２のプレート１３０との間に所望又は所定の角度を提供するように構造化及び配置される（例えば、固定角度の）制限ピン１３４であり得る。単一の円筒形の制限ピン１３４が図７～図１３に示されているが、これは限定ではなく例示の目的で行われている。第１のプレート１２９及び第２のプレート１３０の回転又はさらなる回転を制限するために、任意の合理的な形状及びサイズの複数の制限ピン１３４を接続装置１２８に固定的に取り付け得ることを当業者は理解することができる。

接続装置１２８は、第１のプレート１２９及び第２のプレート１３０が、プレート１２９、１３０の１つ以上に力（例えば、スロッシングする伝熱流体の力）を加えることによってのみ変更することができる所望又は所定の角度（例えば、鋭角）だけ互いに離されるように構成又は製造することができる。さらに、第２のプレート１３０は、第２のプレート１３０に加えられる力がある一定の閾値を超えると、第１のプレート１２９と結合するように調整され得る。例えば、ある一定の大きさの力がスロッシング防止装置１２７の一部に加えられると、その力は、第２のプレート１３０が第１のプレート１２９に接触するか、さもなければ物理的に接触するまで、第２のプレート１３０を接続装置１２８の周りで回転させ、第１のプレート１２９及び第２のプレート１３０を結合させる。

図５は、４つの台形形状１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、１２９ｄのスロッシング防止装置１２７のグループが長方形のタンク１０２の側壁部分１２０に設置された例示的な実施形態を示す。それぞれのグループ１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、１２９ｄを長方形状タンク１０２のそれぞれの側に配置することにより、様々な方向へのスロッシング１５０が減少する。例えば、浸漬冷却タンク１０２の左右の側壁１２０に設置されたグループ１２９ｂ、１２９ｄは、左右方向のスロッシング１５０に抵抗する。浸漬冷却タンク１０２の前後の側壁１２０に設置されたグループ１２９ｂ、１２９ｄは、前後方向のスロッシング１５０に抵抗する。

図６Ａは、四つの円弧状の１２９ｅ、１２９ｆ、１２９ｇ、１２９ｈのスロッシング防止装置１２７’のグループが円形の浸漬冷却タンク１０２’の側壁部分１２０に（例えば、円弧状の縁の短い部分に沿って）設置された例示的な実施形態を示す。それぞれのグループ１２９ｅ、１２９ｆ、１２９ｇ、１２９ｈを円形のタンク１０２’の１／４に配置することにより、本実施形態は、あらゆる方向からのスロッシング１５０に効果的に対処することができる。

図６Ｂは、図６Ａに示される円弧状のスロッシング防止装置１２７’のそれぞれのグループ１２９ｅ、１２９ｆ、１２９ｇ、１２９ｈがどのように機能するかを示す。一実施形態では、円弧状の第１のプレート１２９’は、（例えば、プレート１２９’、１３０’の対向する遠位端及び近位端に配置されたそれぞれの穴１４０に動作可能に配置された１対のボルト１３８及びナット１３９を使用して）円弧状の第２のプレート１３０’に垂直方向に直線状に結合されている。有利なことに、ボルト１３８のそれぞれのヘッド１４１は、第１のプレート１２９’（例えば、その上面）に強固に取り付ける（例えば、溶接する、はんだ付けする、接着するなど）ことができる。ナット１３９は、それぞれのボルト１３８に取り外し可能に取り付けることができ、ボルト１３８が穴１４０に保持されるように、第２のプレート１３０’を支持するように適合される。有利なことに、（例えば、スロッシングする伝熱流体１５０からの）力が第２のプレート１３０’に加えられると、第２のプレート１３０’が第１のプレート１２９’に接触するまで第２のプレート１３０’がボルト１３８のシャフト１４２の上方に平行移動するように構成されるように、第２のプレート１３０’は（例えば、ボルト１３８のシャフト１４２の長手方向軸に沿って）垂直方向に自由に平行移動可能である。

いくつかの変形例では、第２のプレート１３０’は、第２のプレート１３０’に加えられる力がある一定の閾値を超えたときに、第１のプレート１２９’と結合するように適合され得る。例えば、ある一定の大きさの力がスロッシング防止装置１２７’の一部に加えられると、その力は、第２のプレート１３０’が第１のプレート１２９’に当たるか又は物理的に接触するまで、第２のプレート１３０’をボルト１３８のシャフト１４２の上方に平行移動させ、第１のプレート１２９’及び第２のプレート１３０’を結合させる。

第２のプレート１３０’を第１のプレート１２９’に向かって押す駆動力がない場合、重力により第２のプレート１３０’が第１のプレート１２９’から離され、第２のプレート１３０’が元の位置又は静止位置に戻る。

図は円弧状のプレート１２９’、１３０’を示しているが、これは限定ではなく例示の目的で行われている。ボルト１３８を使用して配置されるプレート１２９’、１３０’を任意の形状及びサイズで製造することができ、したがって、円形、長方形、又は他の任意の形状の浸漬冷却タンク１０２’と組み合わせて使用することができることを当業者は理解することができる。

図６Ｃは、四つの円弧状１２９ｉ、１２９ｊ、１２９ｋ、１２９ｌのスロッシング防止装置１２７”のグループが円形の浸漬冷却タンク１０２’の側壁部分１２０に（例えば、円弧状の縁の短い部分に沿って）設置された代替的な実施形態を示す。グループ１２９ｉ、１２９ｊ、１２９ｋ、１２９ｌのそれぞれの部分を円形タンク１０２’の４分の１に配置することにより、本実施形態は、あらゆる方向からのスロッシングする伝熱流体１５０に効果的に対処することができる。図６Ｄは、いくつかの実施形態では、スロッシング防止装置１２７”のそれぞれの円弧状部分１２９ｉがどのように機能するかを示す。例えば、スロッシング防止装置１２７”は、第１のプレート１２９ｉを貫通して形成された複数の開口又は打抜き穴１３１を有する円弧状の第１のプレート１２９ｉを含むことができる。それぞれの開口又は打抜き穴１３１の下に、１つ以上の（例えば、長方形の）第２のプレート１３０”が、（例えば、少なくとも１つの対応する接続装置１２８を使用して）第１のプレート１２９ｉ の下面に固定的に取り付けられ得る。任意選択で、装置１２７”は、１つ以上の接続装置１２８に固定的に取り付けられた１つ以上の（例えば、固定角度の）制限ピン１３４を含むことができる。

いくつかの実施形態では、円弧状の第１のプレート１２９”は、浸漬冷却タンク１０２’の側壁部分１２０の内面１２１に直接取り付ける（例えば、溶接する、はんだ付けする、接着するなど）ことができる。１つ以上の長方形状の第２のプレート１３０”が、例えば、１つ以上の接続装置１２８を使用して、円弧状の第１のプレート１２９”に回転結合される。好ましくは、第２のプレート１３０”は、スロッシングが発生して第２のプレート１３０”の下面に力が加えられたときに開口又は打抜き穴１３１を（例えば、完全又は部分的に）覆うように構造化及び配置される。有利なことに、第１のプレート１２９”と第２のプレート１３０”の形状は、スロッシングが発生したときに第２のプレート１３０”が開口又は打抜き穴１３１を（例えば、完全又は部分的に）覆うことができる限り、異なることができる。

図６Ｄに示す第２のプレート１３０”は形状が長方形であるが、これは例示の目的でのみ行われている。例えば、いくつかの変形例では、第２のプレート１３０”は、互いに重ならない範囲で第２のプレート１３０”が覆う面積を最大にするように、先細りするか又はパイ形状であることができる。

いくつかの用途では、第２のプレート１３０”は、第２のプレート１３０”（例えば、その下面）に加えられる力がある一定の閾値を超えたときに、第１のプレート１２９”と結合するように適合され得る。例えば、ある一定の大きさの力がスロッシング防止装置１２７”の一部に加えられたときに、その力は、それぞれの第２のプレート１３０”がその対応する第１のプレート１２９”に当たるか又は物理的に接触するまで第２のプレート１３０”を接続装置１２８の周りで回転させ、第１のプレート１２９”と第２のプレート１３０”を結合させるのに十分な大きさであり得る。プレート１２９”、１３０”は、円形、長方形、又は他の任意の形状である浸漬冷却タンク１０２’を使用する用途のために、任意の形状及びサイズで製造することができることを当業者は理解することができる。

図７～図１０に示すように、プレート１２９、１３０の１つ以上が開口又は打抜き穴１３１、１３１’を含むことができ、又はより詳細には、打抜き穴１３１、１３１’はプレート１２９、１３０の１つ以上に形成され得る。打抜き穴１３１、１３１’の形状は、円１３１（図７及び図８）、長方形１３１’（図９及び図１０）、正方形、楕円形、長円形、実質的に円形、丸みを帯びた長方形、丸みを帯びた正方形などであることができる。さらに、例えば図９及び図１０に示すように、打抜き穴１３１、１３１’は、様々なパターン及び打抜き穴１３１、１３１’間の間隔を有することができる。実際、打抜き穴１３１、１３１’の形状、サイズ、パターン、及び分布は、任意の組み合わせでプレート１２９、１３０の１つ以上に形成することができる。さらに、打抜き穴１３１、１３１’が両方のプレート１２９、１３０に形成される場合、それらの対応するプレート１２９、１３０の打抜き穴１３１、１３１’の位置は、互いに重なり合わないか、完全に重なり合うか、又は部分的に互いに重なり合うことができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、プレート１２９、１３０の１つ以上が湾曲部分１３２を含むことができる。例えば、一実施形態では、スロッシング防止装置１２７は、第２のプレート１３０が近位端で接続装置１２８に取り付けられ、湾曲部分１３２が第２のプレート１３０の遠位端に一体化されるように、湾曲部分１３２を有する第２のプレートを含むことができる。有利なことに、この配置は、スロッシングが発生したときに伝熱流体の上向きの力が依然として押し上げることができる鋭角で第２のプレート１３０を設置することを可能にする。さらに、湾曲部分１３２は、浸漬冷却タンク１０２内で伝熱流体１０３がスロッシング１５０を開始する際に伝熱流体１０３と接触するための増大した接触面積を提供することによって、第２のプレート１３０により良いダイナミクスを提供する。この大きな表面積は、スロッシング防止装置１２７をスロッシング１５０の力に対してより敏感にするため、湾曲部分１３２を有する第２のプレート１３０は、湾曲部分１３２を有さない第２のプレート１３０が回転する前に接続装置１２８の周りを回転し始めることができる。

図１２及び図１３に示すように、第１のプレート１２９及び第２のプレート１３０の両方が接続装置１２８の周りで回転可能である実施形態では、接続装置１２８は、取り付けブラケット１３５に（例えば、ねじピン１３６を使用して）回転可能に取り付けることができる。さらに、両方のプレート１２９、１３０が回転するように適合されている場合、停止又は阻止装置１３３を取り付けブラケット１３５に取り付けて、第１のプレート１２９及び／又は結合された第１のプレート１２９及び第２のプレート１３０の更なる回転を停止又は阻止することができる。有利なことに、取り付けブラケット１３５は、接続装置１２８の向きを変えること及び／又はスロッシング防止装置１２７全体を取り外すことを可能にする。

図１２及び図１３に示すように、停止又は阻止装置１３３と第１のプレート１２９との間に形成される角度を制限又は規定する目的で、第１の（例えば、固定角度の）制限ピン１３４を接続装置１２８の第１の部分（例えば、接続装置１２８の、第２のプレート１３０が回転するときに回転するように適合された部分）に固定的に取り付けることができる。図１３に示すように、停止又は阻止装置１３３と第１のプレート１２９との間に形成される角度を制限又は規定する目的で、第２の（例えば、固定角度の）制限ピン１３７を接続装置１２８の第２の部分（例えば、接続装置１２８の、第２のプレート１３０が回転するときに回転しない部分及び／又は第１のプレート１２９が回転するときに回転する部分）に固定的に取り付けることができる。

スロッシング防止装置の動作
スロッシング防止装置１２７、スロッシング防止装置１２７を含む浸漬冷却タンク１０２、及びスロッシング防止装置１２７を備えた浸漬冷却タンク１０２を含む浸漬冷却システム１００の様々な実施形態を説明したので、次に、スロッシング防止装置１２７の動作について説明する。図４は、物体１０１（例えば、熱を発生する電子デバイス）が通常の動作条件下で伝熱流体１０３内に沈められている例示的な浸漬冷却タンク１０２を示す。スロッシング防止装置１２７は、伝熱流体１０３のレベルより上に設置するか、伝熱流体１０３に部分的に沈めるか、又は伝熱流体１０３に完全に沈めることができる。しかしながら、スロッシング防止装置１２７は、伝熱流体１０３の表面レベルより上に設置される場合に最も効果的であるが、スロッシング防止装置１２７は、伝熱流体１０３に部分的に沈められるか又は完全に沈められる場合でも依然として機能する。いくつかの実施形態では、スロッシング防止装置１２７は、第１のプレート１２９が伝熱流体１０３の表面レベルに対して平行又は実質的に平行に配向されるべく、（例えば、取り付けブラケット１３５を使用して）浸漬冷却タンク１０２に取り付けられるように設置され得る。第２のプレート１３０は、近位端で、例えば接続装置１２８を介して、第１のプレート１２９に取り付けられ得る。一方、遠位端では、第２のプレート１３０は、傾斜角に向けられた鋭角、すなわち、概ね伝熱流体１０３の表面レベルの方向を指す鋭角によって第１のプレート１２９から離され得る。

浸漬冷却タンク１０２内の伝熱流体１０３（例えば、流動性誘電体）は、物体１０１によって生成及び放出された熱を吸収する。伝熱流体１０３が吸収した熱が伝熱流体１０３の沸点を超えると、加熱された流体は蒸発する（例えば、誘電性蒸気１１０になる）。通常の動作条件下では、誘電性蒸気１１０は、第１のプレート１２９及び／又は第２のプレート１３０の打抜き穴１３１、１３１’を通過し、凝縮装置１０４に到達する。有利なことに、その後、誘電性蒸気１１０は凝縮し、液体として浸漬冷却タンク１０２内に逆流する。

特別な状況で、例えば、地震が発生した場合又は浸漬冷却タンク１０２に過度の力が加えられた場合、非常に大きな振幅を有する振動が伝熱流体１０３に伝達され、その結果、浸漬冷却タンク１０２内の伝熱流体１０３のスロッシング１５０が生じる。図４の斜線部分に示すように、スロッシング１５０が発生すると、物体１０１の一部１６０はもはや伝熱流体１０３に沈められず、一方、スロッシング１５０の一部１７０が、スロッシング防止装置１２７のレベルよりも上に押し上げられる。より具体的には、スロッシングする伝熱流体１７０は、スロッシング防止装置１２７の第２のプレート１３０の下に上向きの力を加える。第１のプレート１２９と接触するか又は別の方法で結合される第２のプレート１３０、及び全体としてのスロッシング防止装置１２７は、スロッシング１５０の大きさを減衰させるための効果的な一時的バッフルとして機能し、これにより、浸漬冷却タンク１０２内の伝熱流体１７０が垂直方向にさらにスロッシングするのを防止する。プレート１２９、１３０の１つ以上に形成された打抜き穴１３１、１３１’は、スロッシングする伝熱流体１７０が打抜き穴１３１、１３１’を通過する間にその運動エネルギーを失うので、緩衝作用を高める。いくつかの変形例では、打抜き穴１３１、１３１’は、重なり合うことなく又は部分的に重なり合うことなくプレート１２９、１３０に構造化及び配置することができる伝熱流体１０３のレベルが変動しない場合（例えば、通常の動作状態の間）、重力が回転可能な第２のプレート１３０を第１の固定されたプレート１２９から離し、任意選択で、制限ピン１３４がさらなる分離を阻止し、第１のプレート１２９と第２のプレート１３０との間の角度を規定する。さらに、スロッシングする伝熱流体１７０の周期的な頂点又はピークが谷に向かって遷移するとき、引いていく伝熱流体１０３の重力及び／又は抗力によって、回転可能な第２のプレート１３０が第１の固定されたプレート１２９から離れる。任意選択で、制限ピン１３４は、第２のプレート１３０の第１のプレート１２９からのさらなる分離を限定又は制限し、第２のプレート１３０を第１のプレート１２９に対してその所定又は所望の固定角度に戻す。

スロッシングする伝熱流体１７０によって第２のプレート１３０に加えられる力がある一定の閾値を超える場合、第２のプレート１３０は上向きに（すなわち、第１のプレート１２９に向かって）回転し、その後、固定された又は部分的に回転可能な第１のプレート１２９に接触するか、さもなければ当たる。この接触又は当接の結果として第１のプレート１２９と第２のプレート１３０とが結合されると、結合されたアセンブリ１２７は、さらなるスロッシング１５０を防止しかつ／又は浸漬冷却タンク１０２内の既存のスロッシング１５０を垂直方向に減少させる効果的なバッフルとして機能する。いくつかの変形例では、湾曲部分１３２が、第２のプレート１３０の遠位端に形成され又は取り付けられ得、第２のプレート１３０がより大きな角度で配置されかつ湾曲部分１３２を有しない第２のプレート１３０と比較してより長いストロークを提供し得るように構成され得る。有利なことに、湾曲部分１３２は、スロッシングする伝熱流体１５０との接触面を増大させるように適合される。湾曲部分１３２を有する第２のプレート１３０は依然として、スロッシング１５０が発生したときに伝熱流体１０３の上向きの力によって押し上げられ得る。

図１２に示すように、いくつかの用途では、第１のプレート１２９が回転可能である場合、スロッシング防止装置１２７は、第１のプレート１２９の動き（すなわち、回転の範囲）を効果的に制限するように構造化及び配置された剛性の停止装置１３３を含むこともできる。この実施形態では、両方のプレート１２９、１３０は、停止装置１３３によって阻止されるまで上方に回転する。

本発明は、その主旨又は本質的特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化することができる。したがって、前述の実施形態は、本明細書に記載される発明を限定するのではなく、あらゆる点で例示的であると見なされるべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲内にある全ての変更は、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (22)

1. 浸漬冷却タンク内の物体を冷却するための浸漬冷却システムであって、前記浸漬冷却システムは、
   前記浸漬冷却タンクの一部に取り付けられるように適合されたスロッシング防止装置
   を含み、前記スロッシング防止装置は、
   少なくとも１つの接続装置と、
   前記接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた少なくとも１つの第１のプレートと、
   前記接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートと
   を含む、システム。
2. 前記第１のプレート又は前記第２のプレートの少なくとも一方を貫通して複数の開口が形成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記開口は、円形、実質的に円形、楕円形、長円形、長方形、丸みを帯びた長方形、正方形、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される形状を含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記第１のプレート又は前記第２のプレートのうちの少なくとも一方に取り付けられ又は前記第１のプレート又は前記第２のプレートのうちの少なくとも一方によって形成された湾曲部分をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記第１のプレート及び前記第２のプレートのそれぞれが、それぞれの近位端で前記接続装置に取り付けられ、前記湾曲部分は、前記第１のプレート又は前記第２のプレートのそれぞれの遠位端に配置される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記第２のプレートは、回転可能であり、さらに前記第２のプレートに外力が加えられたときに前記第１のプレートに接触するように適合される、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記第２のプレートは、加えられた外力が閾値を超えたときに前記第１のプレートに接触するように適合される、請求項６に記載のシステム。
8. 少なくとも前記第１のプレートの回転を制限するための停止装置をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記スロッシング防止装置は、それぞれの装置が少なくとも１つの接続装置と第１のプレートと第２のプレートとを含む複数の装置を含み、前記複数の装置は、前記浸漬冷却タンクの個別の部分に取り付けられる、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記装置は、前記浸漬冷却タンクの内面の一部に取り付けられる、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 内面を有し、物体を冷却するための伝熱流体を入れるように適合された浸漬冷却タンクであって、前記浸漬冷却タンクは、
    浸漬冷却タンクの一部に取り付けられるように構成されたスロッシング防止装置
    を含み、前記スロッシング防止装置は、
    少なくとも１つの接続装置と、
    前記接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた少なくとも１つの第１のプレートと、
    前記接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートと
    を含む、浸漬冷却タンク。
12. 前記第１のプレート又は前記第２のプレートの少なくとも一方貫通して複数の開口が形成される、請求項１１に記載の浸漬冷却タンク。
13. 前記開口は、円形、実質的に円形、楕円形、長円形、長方形、丸みを帯びた長方形、正方形、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される形状を含む、請求項１２に記載の浸漬冷却タンク。
14. 前記第１のプレート又は前記第２のプレートの少なくとも一方に取り付けられ又は前記第１のプレート又は前記第２のプレートの少なくとも一方によって形成された湾曲部分をさらに含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の浸漬冷却タンク。
15. 前記第１のプレート及び前記第２のプレートのそれぞれが、それぞれの近位端で前記接続装置に取り付けられ、前記湾曲部分は、前記第１のプレート又は前記第２のプレートのそれぞれの遠位端に配置される、請求項１４に記載の浸漬冷却タンク。
16. 前記第２のプレートは、回転可能であり、さらに前記第２のプレートに外力が加えられたときに前記第１のプレートに接触するように適合される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の浸漬冷却タンク。
17. 前記第２のプレートは、加えられた外力が閾値を超えたときに前記第１のプレートに接触するように適合される、請求項１６に記載の浸漬冷却タンク。
18. 少なくとも前記第１のプレートの回転を制限するための停止装置をさらに含む、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の浸漬冷却タンク。
19. 前記スロッシング防止装置は、それぞれの装置が少なくとも１つの接続装置と第１のプレートと第２のプレートとを含む複数の装置を含み、前記複数の装置は、前記浸漬冷却タンクの個別の部分に取り付けられる、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の浸漬冷却タンク。
20. 前記装置は、前記浸漬冷却タンクの内面の一部に取り付けられる、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の浸漬冷却タンク。
21. 浸漬冷却タンク内の伝熱流体のスロッシングを最小限に抑える方法であって、前記方法は、
    前記浸漬冷却タンクの内面の一部にスロッシング防止装置を取り付けることと、
    前記浸漬冷却タンクに伝熱流体を所定のレベルまで充填することと
    を含み、
    前記スロッシング防止装置は、少なくとも１つの接続装置と、前記接続装置に固定的に取り付けられ又は回転可能に取り付けられた少なくとも１つの第１のプレートと、前記接続装置に回転可能に取り付けられた第２のプレートとを含む、方法。
22. 前記所定のレベルは、取り付けられた前記スロッシング防止装置のレベル以下である、請求項２１に記載の方法。

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