JP2023537294A - アクティブ蒸気管理付き二相浸漬冷却装置 - Google Patents

アクティブ蒸気管理付き二相浸漬冷却装置 Download PDF

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Abstract

二相浸漬冷却装置は、主凝縮器が浸漬槽の内容積と熱連通した浸漬槽、および浸漬槽に流体接続される蒸気管理システムを含んでよい。蒸気管理システムは、本装置が浸漬槽のヘッドスペースから蒸気および他のガスを除去し、蒸気を液体に凝縮し、そして浸漬槽に液体を戻すことによって高蒸気生成の期間を効果的に管理することを可能にし得る。

Description

本開示は、電子デバイスを冷却するための二相浸漬冷却装置および方法に関する。
データセンタは、データおよびアプリケーションを記憶、処理および配布する目的で情報技術(IT)機器を収容する。IT機器には、サーバ、記憶システム、配電ユニット、ルータ、スイッチおよびファイアウォールなどの、電子デバイスを含んでよい。
使用中には、IT機器は、電気を消費して副産物として熱を生成する。何千ものサーバを含むデータセンタは、専用のIT冷却システムが生成した熱を管理することを必要とする。熱は、捕獲されてデータセンタから排除されなければならない。熱が除去されなければ、データセンタ内の雰囲気温度が許容閾値を上回ることになり、電子デバイス(例えばマイクロプロセッサ)の温度誘発性能制限が生じ得る。
データセンタは、エネルギー集約型施設である。データセンタが典型的な商業オフィスビルより平方フィート当たり50倍を超えるエネルギーを消費することは珍しくない。集合的に、データセンタは、世界の電気使用の約3%を占める。
データセンタでの電気使用は、IT機器、空気管理システム、機械システム、電気システム(例えば電力調節システム)、およびIT機器のための冷却システムを含む、各種のシステムに起因する。IT冷却システムの例には、精密空調システム、直接膨張システム、冷水システム、フリークーリングシステム、加湿システムおよび直接液体冷却システムを含む。一部のデータセンタでは、IT冷却および電力調節システムが全ての電気使用の半分以上を占める。
大部分のデータセンタは、IT冷却のために精密空調システムを利用する。精密空調機は、住宅空調機と同様に、蒸気圧縮サイクルを利用する。オフィス空間を快適冷却するには空調技術がよく適しているが、それは、大規模データセンタにわたって分散される何千もの比較的小さく、熱いデバイスを冷却するにはあまり適していない。空気は熱容量が比較的低く、IT機器を冷却するためには大量の空気の移動および調和を要する。結果的に、空調機は熱力学的効率の劣化を生じるため、高運転費となる。運転費を削減するために、サーバをより効率的に冷却する必要性がある。
したがって、IT冷却システムの効率、性能、信頼性および持続可能性を改善する進歩が必要とされる。
第1の態様において、本発明は、二相浸漬冷却装置に関する。一部の実施形態において、二相浸漬冷却装置は、各々内容積を形成する1つまたは複数の浸漬槽を含む浸漬槽アセンブリと、浸漬槽アセンブリに流体接続される蒸気管理システムと、を含む。一部の応用例では、各浸漬槽は、上部と、下部と、浸漬槽の内容積と熱連通した主凝縮器とを含んでよく、そして蒸気管理システムは、凝縮室であって、内容積を形成し、かつ入口と、出口と、凝縮室の内容積と熱連通した補助凝縮器とを含む、凝縮室と、凝縮室の入口に浸漬槽の上部を流体接続する蒸気供給流路と、浸漬槽の上部と凝縮室の入口との間で蒸気供給流路に設けられる弁と、浸漬槽アセンブリに凝縮室の出口を流体接続する液体戻り流路とを含んでよい。
一部の実装例では、二相浸漬冷却装置は、以下の1つまたは複数も含んでよい:蒸気供給流路に流体接続されかつ浸漬槽アセンブリの上部と凝縮室の入口との間に設けられる可変容積室、凝縮室に流体接続される圧力逃し弁、浸漬槽アセンブリ内の圧力を検出するセンサであって、浸漬槽アセンブリにおよび/または蒸気供給流路に位置する、センサ、凝縮室に流体接続される排出流路、排出流路に流体接続される圧力逃し弁、蒸気管理システム内の圧力を検出する、蒸気管理システムに位置するセンサ、凝縮室の出口と浸漬槽アセンブリへの入口との間で液体戻り流路に流体接続される水分離器、液体戻り流路に流体接続されかつ凝縮室の出口と浸漬槽アセンブリへの入口との間に設けられる液体ポンプ、液体戻り流路に流体接続されかつ凝縮室の出口と浸漬槽アセンブリへの入口との間に設けられる乾燥フィルタ、液体戻り流路に流体接続されかつ凝縮室の出口と浸漬槽アセンブリへの入口との間に設けられる不純物フィルタ、ならびに蒸気供給流路に流体接続されかつ浸漬槽の上部と凝縮室の入口との間に設けられる蒸気ポンプ。
第2の態様において、本発明は、二相浸漬冷却装置に関する。一部の実施形態において、二相浸漬冷却装置は、各々内容積を形成する1つまたは複数の浸漬槽を含む浸漬槽アセンブリと、浸漬槽アセンブリに流体接続される蒸気管理システムとを含む。一部の応用例では、各浸漬槽は、上部と、下部と、内容積と熱連通した主凝縮器とを含んでよく、そして蒸気管理システムは、凝縮室であって、内容積を形成し、かつ入口と、出口と、凝縮室の内容積と熱連通した補助凝縮器とを備える、凝縮室と、凝縮室の入口に浸漬槽の上部を流体接続する蒸気供給流路と、浸漬槽の上部と凝縮室の入口との間で蒸気供給流路に設けられる弁と、浸漬槽アセンブリへの入口に凝縮室の出口を流体接続する液体戻り流路と、浸漬槽アセンブリにおける圧力を検出するようにおよび測定圧力に基づいて信号を発生させて送信するように構成されるセンサと、センサから信号を受信するようにおよび弁に指令信号を送るように構成される電子制御ユニットとを含んでよい。
一部の実装例では、センサは、弁と浸漬槽アセンブリとの間で浸漬槽アセンブリおよび/または蒸気供給流路に設けられてよい。一部の変形例では、凝縮室は、浸漬槽のヘッドスペース容積の少なくとも10%の大きさの容積を有してよい。一部の応用例では、凝縮室は、補助凝縮器に流体接続されるチラーも含んでよい。一部の実施形態において、本装置は、主凝縮器に流体接続される熱交換器も含んでよい。
第3の態様において、本発明は、熱生成デバイスを浸漬冷却する方法に関する。一部の実施形態において、本方法は、二相浸漬冷却装置を用意するステップと、浸漬槽内の圧力を検出するステップと、浸漬槽アセンブリでの測定圧力が所定の閾値設定(例えば、-0.9psigと0.9psigとの間)より大きい場合に弁を開き、そのため浸漬槽アセンブリからの誘電蒸気および他のガスが凝縮室内に入れられるステップか、浸漬槽アセンブリでの測定圧力が所定の閾値設定より小さい場合に弁を閉じるステップかの少なくとも一方と、凝縮室において誘電蒸気および他のガスを液体状態に凝縮するステップと、液体戻り流路を通して浸漬槽アセンブリに凝縮誘電液体を戻すステップとを含む。
一部の実装例では、用意される二相浸漬冷却装置は、各々内容積を形成する1つまたは複数の浸漬槽を含む浸漬槽アセンブリと、浸漬槽アセンブリに流体接続される蒸気管理システムとを含んでよい。一部の応用例では、各浸漬槽は、上部と、下部と、浸漬槽の内容積と熱連通した主凝縮器とを含んでよく、そして蒸気管理システムは、凝縮室であって、内容積を形成し、かつ入口と、出口と、凝縮室の内容積と熱連通した補助凝縮器とを含む、凝縮室と、凝縮室の入口に浸漬槽の上部を流体接続する蒸気供給流路と、浸漬槽の上部と凝縮室の入口との間で蒸気供給流路に設けられる弁と、浸漬槽アセンブリに凝縮室の出口を流体接続する液体戻り流路とを含んでよい。
一部の変形例では、本方法は、主凝縮器を通して、雰囲気温度以上の温度を有する、冷却材を循環させるステップ、および/または主凝縮器を通して第1の冷却材を循環させかつ補助凝縮器を通して第2の冷却材を循環させ、第1の冷却材の温度が第2の冷却材の温度より大きいステップも含んでよい。
一部の実装例では、本方法は、蒸気供給流路に流体接続されかつ浸漬槽アセンブリと凝縮室の入口との間に設けられる蒸気ポンプを用意するステップと、弁が開いている間、蒸気ポンプを動作させて、浸漬槽のヘッドスペースからガスをパージしかつ浸漬槽内の圧力を大気圧より低下させるステップも含んでよい。
本発明の一部の実施形態に従って、モジュラデータセンタの斜視図を示す。 本発明の一部の実施形態に従って、容器内の複数の浸漬冷却槽アセンブリを露出させた図1のモジュラデータセンタの部分切欠図を示す図である。 本発明の一部の実施形態に従って、浸漬冷却槽アセンブリの斜視図を示す図である。 本発明の一部の実施形態に従って、従来のデータセンタに配設された複数の浸漬冷却槽アセンブリの斜視図を示す図である。 本発明の一部の実施形態に従って、蒸気管理システム付き二相浸漬冷却装置の概要図を示す図である。 本発明の一部の実施形態に従って、流量制御弁が開いた図5の装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、流量制御弁が開きかつベローズが伸長した図5の装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、浸漬槽圧力および電子デバイス電力消費対時間のプロットを示す図である。 本発明の一部の実施形態に従って、圧力逃し弁が開いた図5の装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、重力ベースの水分離器および濾過アセンブリを図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、水分離器の代替の実施形態を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、チラーおよび補助凝縮器を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、蒸気管理システムに蒸気ポンプが含まれた図5の装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、電子デバイスに給電する前に槽圧力が大気圧よりも引き下げられる場合の浸漬槽圧力および電子デバイス電力消費対時間のプロットを示す図である。 先行技術による主凝縮器付き浸漬冷却システムを図示する図である。 先行技術による主凝縮器およびフリーボード凝縮器付き浸漬冷却システムを図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、中央蒸気管理システムに流体接続された2つの浸漬槽付き二相浸漬冷却装置の一実施形態を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、各浸漬槽と中央蒸気管理システムとの間に蒸気ポンプが流体接続された図17の装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、蒸気処理装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、2つの蒸気供給入口付き蒸気処理装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、蒸気ポンプ付き蒸気処理装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、2つの蒸気供給入口および2つの蒸気ポンプ付き蒸気処理装置を図示する図である。 本発明の一部の実施形態に従って、蒸気管理システムに液面センサが含まれかつ水分離器および濾過アセンブリに液体ポンプが含まれた図5の装置を図示する図である。
直接液体冷却システムが、データセンタ用途のための空調システムの有望な代替法を提示する。直接液体冷却の1つの形態が浸漬冷却である。浸漬冷却システムでは、電子デバイスが誘電流体に浸漬される。電子デバイスからの廃熱が流体に伝達され、次いでデータセンタ外に排除される。廃熱がデータセンタの雰囲気中に放出されないので、精密空調システムは一般に必要とされない。
浸漬冷却システムは、単相または二相技術を利用してよい。単相浸漬冷却システムでは、電子デバイスは、鉱油などの流体に浸漬される。電子デバイスからの廃熱が流体に伝達されて、それを暖める。暖められた流体は、浸漬冷却システムから、流体から廃熱を捕獲してデータセンタ外に熱を排除する、蒸発冷却塔、乾燥冷却器または冷水ループなどの、熱排除システムに圧送される。
単相浸漬冷却技術の欠点は、鉱油が溶媒として作用し、時間とともに、マザーボード、プロセッサおよび他の構成部品から識別情報を取り去ることがあるということである。例えば、製品ラベル(例えばシリアルナンバーおよびバーコードを含むステッカ)ならびに他の標識(例えばコンデンサおよび他のデバイス上のスクリーン印刷情報および型番)が、デバイス表面上の鉱油の連続流により溶けて流れ落ち得る。ラベルおよびインクがサーバから流れ落ちるので、鉱油が汚染されることがありかつ交換される必要があり得、支出および定期的なダウンタイムに至る。単相浸漬冷却の別の欠点は、サーバを槽から引き出した直後に点検できないということである。典型的に、サーバは、槽から取り出して、点検前に数時間滴下乾燥させなければならない。この乾燥期間中、サーバは循環空気中の汚染物質に曝され得、そしてサーバ上の鉱油の存在により、敏感な回路網上に汚染物質(例えば塵または微粒子)を引き付けて捕らえ得るため、短絡および故障の危険性を増し得る。
二相浸漬冷却システムでは、電子デバイスが、槽内の、ハイドロフルオロエーテルなどの流体に浸漬される。流体は直ちに蒸発して残留物を残さないので、二相システムは、上述した単相の鉱油ベースのシステムの欠点を生じない。使用中には、電子デバイスからの廃熱が流体によって吸収されて、流体の局所化された気化に至る。蒸気が槽のヘッドスペース内に上昇し、そして凝縮器によって凝縮される。蒸気からの熱が、凝縮器を通って循環する冷却材に伝達され、それによって冷却材を暖める。暖められた冷却材は、次いで、凝縮器から、流体から廃熱を捕獲してデータセンタ外に熱を排除する、蒸発冷却塔、乾燥冷却器または冷水ループなどの、熱排除システムに圧送される。
二相浸漬冷却システムは、相変化熱伝達の利点を活かしており、それらが、複数グラフィックス処理ユニット(GPU)付き高性能計算(HPC)サーバなどの、高熱流束の電子デバイスを冷却するのを、単相浸漬冷却システムよりも効率的かつ可能にする。しかしながら、相変化熱伝達の利点に加えて課題がある。実際には、システム内に蒸気を保持することは、先行技術の二相システムでは困難であると判明した。時間とともに、既存の二相浸漬冷却システムは、必然的に環境への流体損失を生じる。失われた流体は、循環ベースで補充するには高コストであり得る。先行技術の二相冷却システムの例ならびにそれらの流体損失のモードおよび他の欠点が以下に記載される。
図15は、基本的な二相浸漬冷却装置1500の先行技術例を図示する。装置1500は、液相の誘電流体620で部分的に満たされる浸漬槽201を含む。本装置は、槽201のヘッドスペースに装着される凝縮器235を含む。誘電流体に電子デバイス800が浸漬される。電子デバイスは、1つまたは複数のマイクロプロセッサ801を含むサーバでよい。槽201は、蓋225によって閉じられる。給電されて機能すると、電子デバイス800は熱を生成する。熱は誘電流体620に伝達されて、流体の一部分を沸騰させて誘電蒸気615を形成させる。蒸気615は、誘電液体620の浴を通じて上昇して槽201のヘッドスペースに入る。蒸気615が凝縮器235に接触すると、それは液体に凝縮して、受動的に液浴に再循環し、それによって蒸発、凝縮、沈殿および回収のサイクルを完成させる。動作中には、比較的高密度の誘電流体620の沸騰が比較的低密度の蒸気615を生成し、それが膨張して、非凝縮性ガスによって占められるヘッドスペースに入る。誘電流体620は液体よりも蒸気として多くの容積を占めるので、より多くの蒸気615が生成されてヘッドスペースに入るにつれて、槽圧力は上昇する。槽圧力が不安全レベルに達するのを防止するために、圧力逃し弁460が槽201に設けられ、圧力が所定の閾値を超えると開かれる。圧力逃し弁460の作動に応じて、誘電蒸気615は、槽201から放出されて環境に失われる。時間とともに、周期的な弁作動および流体損失が流体620を減少させて、補充を余儀なくさせる。
図15に図示される例の変形例では、二相浸漬冷却装置1500は、常に雰囲気圧力(例えば、1気圧)に近い槽圧力を維持するように構成できる。それぞれシステム接合部または材料を通じた漏れまたは拡散によって引き起こされる流体損失を最小化するために大気圧でまたはその近くで動作することが望ましいであろう。電子デバイス800からの熱負荷が増加すると、誘電蒸気生成率が増加し、そして槽201内に圧力が蓄積する。圧力蓄積を回避するために、槽圧力が大気圧を上回るときはいつでも圧力逃し弁460が作動されてよい。集中計算の期間中には、これは、環境への蒸気615の頻繁な通気に至り得る。休止期間中には、デバイス800からの熱負荷は減少することになり、そして蒸気生成率は減少または中断さえするであろう。いかなる残留蒸気615も凝縮器235によって凝縮され、続いて、ヘッドスペース内の空気が凝縮器235によって更に冷却されて、槽圧力が雰囲気圧力を下回ることに至る。槽201内の負圧を軽減するために、圧力逃し弁460が開いて、雰囲気が槽201に入るようにしてよい。時間とともに、この周期的なガス交換は流体損失に至る。
図15に図示される例の別の変形例では、二相浸漬冷却装置1500には、電子デバイス800の最大熱負荷を超える冷却能力を有する高容量凝縮器235を備えることができる。凝縮器235は、誘電流体620の蒸気温度を有意に下回る温度で動作してよく、それによって蒸気615が即座に凝縮されることを保証し、それによって蒸気蓄積による過圧を回避する。この手法は流体損失を削減するが、凝縮器235が大型かつエネルギー非効率的であり、それは、大規模データセンタ用途には高コストかつ非実用的となる。
図15に図示される例の別の変形物では、二相浸漬冷却装置1500は密封できる。槽201は、圧力容器であることができ、故障の危険性なしに高い正または負圧に耐えることが可能である。残念ながら、圧力容器は、構築および維持するのが高コストである。製造物責任のために、独自のサーバモデルへの高圧動作の作用であれば、使用前の評価および承認が必要となり、継続的確認および責任負担に至る。高動作圧力は、流体の拡散損失を促進しかつガスケットおよび他のシステム構成部品の経年変化を加速し得る。封止システムでは、日常的なサーバメンテナンスに、冷却システムをシャットダウンし、そしてサーバにアクセスするために蓋を開封することを必要としており、時間を浪費する。これらの理由で、密封槽201は、大部分のデータセンタ、特に高アップタイム要件のものには実用的なオプションでない。
図16は、二相浸漬冷却装置1600の第2の先行技術例を図示する。装置1600は、液相の誘電流体620で部分的に満たされる浸漬槽201を含む。誘電流体620に電子デバイス800が浸漬される。電子デバイス800は、1つまたは複数のマイクロプロセッサ801を含むサーバでよい。浸漬槽201は、蓋225によって閉じられる。装置1600は、2つの凝縮器を含むことができる。例えば、装置1600は、浸漬槽201内に装着される主凝縮器235およびフリーボード凝縮器250を含んでよい。主凝縮器235は、槽201のヘッドスペース内で液体ライン605より上に位置してよい。フリーボード凝縮器250は、ヘッドスペース206内で主凝縮器235より或る距離上に位置してよい。1つの例では、主凝縮器235は、約5℃～15℃の温度で動作してよい。フリーボード凝縮器250は、約-28℃～-2℃の低温度で動作してよい。装置1600は、高フリーボード比を有しており、フリーボード比は、主凝縮器235の上部から蓋225の裏側まで測定される距離割る浸漬槽201の内のり幅として定義される。
装置1600の定常状態動作中には、電子デバイス800からの熱が槽201内の流体620を気化させるにつれて蒸気615が発生される。蒸気615は空気705より重いので、飽和蒸気615を含む第1の領域1605が液体ライン605より上に沈降し得る。混合した蒸気615および空気705を含む第2の領域1610が飽和蒸気615より上に形成し得る。大部分は空気705を含む第3の領域1615が蒸気615および空気705の混合物より上に形成し得る。飽和蒸気領域1605は、液体ライン605と主凝縮器235との間に位置してよい。混合蒸気および空気領域1610は、主凝縮器235とフリーボード凝縮器250との間に位置してよい。大部分は空気705を含む第3の領域1615は、フリーボード凝縮器250と蓋225との間に位置してよい。主凝縮器235は、定常状態動作中に生成される蒸気615の大部分を凝縮するように適切にサイズ設定されてよい。フリーボード凝縮器250は、主凝縮器235より上昇して第2の領域1610に入る蒸気615を凝縮し得る。定常状態動作中には、蒸気生成および凝縮の平衡が存在してよい。
高マイクロプロセッサ801利用率の期間中には、より多くの電力がデバイス800によって消費されて、より多くの熱が生成されて、より高い蒸気生成率に至る。ヘッドスペース206内の蒸気615の量が増加するにつれて、飽和蒸気領域1605の深さが増す。フリーボード凝縮器250は、主凝縮器235より非常に低温度に維持されており、それに達する蒸気615を効果的に凝縮し得る。
効果的であるが、図16における装置1600は或る欠点を有する。第1に、フリーボード凝縮器250は、適切に冷えた温度を維持するためにチラーが連続的に動作することを必要とするので、装置1600は非効率的である。第2には、装置1600は、コンパクトまたはユーザフレンドリでない。効果的であるために、装置1600は高フリーボード比を有しなければならず、比較的高い槽201を要する。高い槽201は、天井が高く、かつ電子機器を槽201に挿入するおよびそこから取り出すためのホイストまたは梯子へのアクセスがある従来のデータセンタに受け入れ可能でよいのに対して、それは、高さ制限があり、空頭が最小の限定空間(例えば輸送コンテナ1005(図1および図2)またはユーティリティエンクロージャ)にシステム1600が設置される、エッジまたはモバイルデータセンタ用途などの、コンパクト用途には適切でない。これらの実際的制限に加えて、図16における冷却システム1600は、図15に図示されかつ上記された冷却システム1500と同様のモードを通じた流体損失も生じ得る。
上記の例に鑑みて、コンパクト、エネルギー効率的、安価で、かつ環境への最小限の流体損失を被る二相浸漬冷却装置を提供することが望ましい。
アクティブ蒸気管理付き二相浸漬冷却装置
図5は、本発明の或る実施形態に従ってアクティブ蒸気管理付き二相浸漬冷却装置100の一実施形態を図示する。二相浸漬冷却装置100は、図1に図示されるように、モジュラデータセンタ1000から、図4に図示されるように、従前のデータセンタ2000にわたる、各種の用途に使用されてよい。図1の実施形態において、浸漬冷却装置100は、容器1005(図1および図2)内に配設され、そして容器1005の上に装着される外部熱排除システム240に流体接続されてよい。
装置100は、浸漬槽アセンブリ200を含んでよい。浸漬槽アセンブリ200は、蓋225(図3)で選択的に封止可能である浸漬槽201を含んでよい。浸漬槽201は上下にコンパクトでよく、それが、モジュラまたはエッジデータセンタ用途と関連付けられた輸送コンテナ1005またはユーティリティエンクロージャなどの、限定空間に置かれるようにする。浸漬槽201は、槽201の長さまたは幅より小さい高さを有してよい。浸漬槽201は、槽201の長さより小さくかつ幅より小さい高さを有してよい。
浸漬槽201は、上部205および下部210を有してよい。上部205は、液体ライン605より上に位置する浸漬槽201の一部でよい。下部210は、液体ライン605より下に位置する浸漬槽201の一部でよい。液体ライン605は、ヘッドスペース内の気体(例えば空気および誘電蒸気)と浸漬槽201の下部210内の誘電液体620との間に形成される界面でよい。浸漬槽201は、上部205に開口220を有してよい。槽201は、内面に電気絶縁層230を有してよい。浸漬槽は、蓋225を有してよい。開いていると、蓋225は、電子デバイス800(例えばサーバ、スイッチまたはパワーエレクトロニクス)の挿入および取外しを容易にするために浸漬槽201の内容積215へのアクセスを提供してよい。閉じていると、蓋225は、開口220を閉じて蒸気損失を防止してよい。蓋225は、開口220を(例えば、気密)封止してよい。
浸漬槽201は、(例えば、誘電)流体620で部分的に満たされてよい。流体620は、マイクロプロセッサ801などの熱発生電子デバイス800の動作温度より低い沸点を有するように選択されても、または2つ以上の流体を混合することによって調製されてもよい。電子デバイス800が動作していると、デバイス800と接触している流体620が局所的に沸騰して蒸気615を生成し得る。蒸気615は、流体浴を通じて浸漬槽201のヘッドスペース206内に上昇してよい。蒸気615は、液体ライン605の上に沈降してよく、飽和蒸気のブランケット625を形成する。
浸漬槽アセンブリ200は、主凝縮器235を含んでよい。主凝縮器235は、槽201のヘッドスペース206に位置してよい。主凝縮器235は、浸漬槽201内の蒸気615を凝縮してよい。一部の実装例において、主凝縮器235は、冷却コイル、より詳細には、蒸発冷却塔、乾燥冷却器または冷水ループなどの熱排除システム240から、冷水、水-グリコール混合物、冷媒等などの冷却材を受ける冷却コイルでよい。熱排除システム240は、図1および図5に図示されるように、冷却材ポンプ245を含んでよい。冷却材ポンプ245は、主凝縮器235および熱排除システム240を通して冷却材を循環させてよい。
エネルギー消費を最小化するために、主凝縮器235は、室温の温度でまたは僅かに上で動作してよい。1つの実施形態において、主凝縮器235は、雰囲気温度が30℃であるときに約33℃の温度で冷却材を受けて循環させてよい。別の実施形態において、主凝縮器235は、約25℃～40℃の温度で冷却材を受けて循環させてよい。更に別の実施形態において、主凝縮器235は、約30℃～36℃の温度で冷却材を受けて循環させてよい。更に別の実施形態において、主凝縮器235は、雰囲気温度より約0～10度上の温度で冷却材を受けて循環させてよい。更に別の実施形態において、主凝縮器235は、雰囲気温度より約0～15度上の温度で冷却材を受けて循環させてよい。
装置100は、蒸気管理システム400を含んでよい。蒸気管理システム400は、浸漬槽201に流体接続されてよい。蒸気管理システム400は、槽201の過圧を回避する必要があるときに浸漬槽201から蒸気615を受け、蒸気615を液体620に凝縮し、そして再使用のために液体620を浸漬槽201に戻してよい。蒸気管理システム400は、少なくとも部分的に浸漬槽201のヘッドスペース206外に位置してよい。
蒸気管理システム400は、補助蒸気管理システム、例えば外部蒸気管理システムでよい。蒸気管理システム400は、高、可変または持続的蒸気生成の期間中に稼動してよい。蒸気管理システム400は、1つまたは複数のシステム変数(例えば槽圧力、槽温度またはデバイス電力)に基づいて稼動または停止されてよい。蒸気管理システム400は、増加した熱負荷および蒸気生成の期間を管理する余剰凝縮能力を提供してよく、それによって、必要とされるときに主凝縮器235の凝縮能力を補足する。
蒸気管理システム400は、装置100内で測定または決定される条件に基づいてアクティブに制御されてよい。実施形態として、蒸気管理システム400は、圧力、温度、デバイス電力、蒸気濃度、または浸漬槽201内の不透明度などの、1つまたは複数の変数の入力に基づいて制御されてよい。変数は、電子センサで測定されても、機械的に検出されても、相関変数に基づいて推定されても、または任意の他の適切な技法およびその組合せを通して決定されてもよい。
蒸気管理システム400は、蒸気供給流路405を含んでよい。蒸気供給流路405は、浸漬槽201の上部205に蒸気管理システム400を流体接続してよい。蒸気供給流路405は、例えばチューブ、パイプ、一体形成された流路またはその組合せなどの、任意の適切な種類の流体流路でよい。
蒸気管理システム400は、液体戻り流路470を含んでよい。液体戻り流路470は、浸漬槽201の下部210に蒸気管理システム400を流体接続してよい。液体戻り流路470は、チューブ、パイプまたは一体形成された流路、およびその組合せなどの、任意の適切な種類の流体流路でよい。共に、蒸気供給流路405および液体戻り流路470は、浸漬槽201からのおよびそれへの流体循環を可能にしてよい。例えば、蒸気管理システム400は、浸漬槽201から誘電蒸気615を受け、そして浸漬槽201に液体誘電流体620を戻してよい。
蒸気管理システム400は、蒸気供給流路405に弁410を含んでよい。(例えば、流量制御)弁410は、蒸気供給流路405を通る蒸気の流れを制御してよい。開いていると、弁410は、蒸気供給流路405を通る、浸漬槽201から蒸気管理システム400への蒸気流を許可してよい。弁410は、手動または自動弁でよい。弁410は、閾値(例えば、固定または可変)圧力設定を有してよい。1つの実施形態において、閾値圧力設定は約0.15psigでよい。本実施形態において、浸漬槽内の圧力が0.15psig以上であると、弁410は開くことになる。弁410は、浸漬槽201内の蒸気圧力が0.15psigを下回るまで開いたままでよく、その時点で弁410は閉じてよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、-0.15psigおよび0.15psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、-0.25psigおよび0.25psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、-0.9psigおよび0.9psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、0psigおよび0.25psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、-0.25psigおよび0psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、1psigおよび5psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、4psigおよび10psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、-1psigおよび-5psigでまたはその間でよい。別の実施形態において、閾値圧力設定は、-4psigおよび-10psigでまたはその間でよい。
一部の実施形態において、閾値圧力設定は、固定の代わりに可変でよい。可変圧力設定は、過渡動作中の蒸気生成の予期されたサージに対処する際に有用でよい。例えば、デバイス電力消費が急増すると、圧力測定を通して蒸気圧力の上昇が検出される前にタイムラグが生じ得る。蒸気生成の上昇は、デバイス電力消費を監視することによって正確に予測され得る。デバイス電力消費の増加を検出した上で、閾値設定は、固定閾値設定が使用された場合より早く蒸気管理システム400を稼動させるために、一時的に下げられてよい。
一部の応用例では、蒸気管理システム400は、凝縮室430を含んでよい。凝縮室は、固定容積凝縮室でよい。凝縮室430は、入口435と出口440との間に設けられる内容積を有してよい。蒸気供給流路405は、凝縮室430の入口435に流体接続してよい。蒸気供給流路405は、凝縮室430の入口435に弁410の出口を流体接続してよい。蒸気供給流路405は、弁410が開いているときに浸漬槽201から凝縮室430に蒸気615を輸送してよい。凝縮室430は、浸漬槽201のヘッドスペース容積の少なくとも10%の大きさの容積を有してよい。凝縮室430は、浸漬槽201のヘッドスペース容積の少なくとも30%の大きさの容積を有してよい。凝縮室430は、浸漬槽201のヘッドスペース容積の少なくとも50%の大きさである容積を有してよい。凝縮室430は、浸漬槽201のヘッドスペース容積の少なくとも70%の大きさである容積を有してよい。ヘッドスペース容積は、液体ライン605と蓋225の内面との間で測定されかつ浸漬槽201の側壁によって囲まれる容積でよい。
凝縮室430は、補助凝縮器451を含んでよい。補助凝縮器451は、凝縮室430と熱連通していてよい。補助凝縮器451は、蒸気615から熱を抽出して凝縮室430内の蒸気615を凝縮してよい。補助凝縮器451は、凝縮室430の内容積内に延びても、または凝縮室430の少なくとも1つの表面と接触していてもよい。補助凝縮器451は、主凝縮器235より低い温度で動作してよい。1つの実施形態において、補助凝縮器451は、液体チラー446に接続される冷却コイルを含んでよい。液体チラー446は、補助凝縮器451を通して冷えた冷却材を循環させてよい。1つの実施形態において、液体チラー446は、約5～15℃の温度で液体を循環させてよい。別の実施形態において、液体チラー446は、約-2～10℃の温度で液体を循環させてよい。別の実施形態において、液体チラー446は、約-10～-5℃の温度で液体を循環させてよい。別の実施形態において、液体チラー446は、約-28～-2℃の温度で液体を循環させてよい。
1つの変形例では、液体チラー446は、図12に図示されるように、冷凍システムでよい。チラー446は、冷却コイルを雰囲気温度より低い温度(Tc)に維持するためにリザーバ453と冷却コイル451との間で流体を循環させるポンプ452を含んでよい。流体は、誘電流体でよい。流体は、漏れまたは拡散からの相互汚染の危険性を低下させるために浸漬槽201に使用される同じ種類の流体でよい。同じ種類の流体を使用することで、メンテナンス作業も単純化し得る。液体チラー446は、圧縮機449、凝縮器447、膨張弁450および蒸発器448を含んでよい。液体チラー446は、リザーバ453内の流体から熱を抽出し、そして凝縮器447を通して熱を排除するために、冷凍サイクルを利用してよい。
蒸気管理システム400は、可変容積室415(例えば、ベローズ)を含んでよい。可変容積室415は、内容積が膨張可能な、金属化ポリエステルフィルム(例えば、マイラ)などの耐蒸気材料から作られてよい。可変容積室415は、蒸気管理システム400内の圧力が1気圧以下であるときに収縮されてよい。可変容積室415は、蒸気管理システム400内の圧力が1気圧より大きいときに膨張してよい。可変容積室415は、蒸気管理システム400の全容積が膨張して全蒸気容量を増加させるようにしてよく、それによってシステム400が過渡期間中により多くの蒸気615を受けるようにする。可変容積室415の膨張は、入力蒸気615の圧力を低下させて蒸気615の凝縮を促進してよい。
蒸気管理システム400は、圧力逃し弁460を含んでよい。圧力逃し弁460は、安全装置でよい。圧力逃し弁460は、蒸気管理システム400の過圧を防止するために所定の圧力閾値で開いてよい。圧力逃し弁460は、排出流路462を介して凝縮室430に流体接続されてよい。1つの実施形態において、圧力逃し弁460は、蒸気管理システム400内の圧力が約0.15psig以上であるときに開くように構成されてよい。別の実施形態において、圧力逃し弁460は、蒸気管理システム400内の圧力が約0.20psig以上であるときに開くように構成されてよい。更に別の実施形態において、圧力逃し弁460は、蒸気管理システム400内の圧力が約0.25psig以上であるときに開くように構成されてよい。
蒸気管理システム400は、図13に図示されるように、蒸気ポンプ420を含んでよい。蒸気ポンプ420は、浸漬槽201から凝縮室430に空気および誘電蒸気615の混合物をパージするように構成されてよい。蒸気ポンプ420は、凝縮室430の上流に位置してよい。蒸気ポンプ420は、入口および出口を有してよい。蒸気ポンプ420の入口は、可変容積室415の出口に流体接続されてよい。蒸気ポンプ420の出口は、凝縮室430の入口435に流体接続されてよい。蒸気ポンプ420は、浸漬槽201内の圧力を大気圧よりも低下させることが可能でよい。蒸気ポンプ420は、流体流への重力効果を克服し、そして蒸気管理システム400がヘッドスペース206に対する高さまたは向きにかかわりなく配設されるようにし、それによって蒸気管理システム400を、容器1005(図1および図2)またはユーティリティボックスなどの、限定空間に実装するときに必要とされ得るより大きな設計自由度を提供する。
蒸気ポンプ420は、予期された高い蒸気生成の期間に先制して対処するために有用でよい。1つの実施形態において、高い蒸気生成に至るであろうデバイス電力消費の増加を検出した上で、弁410が開かれてよく、そして蒸気ポンプ420が稼動されてヘッドスペース206から蒸気615をパージしてよく、それによって予期された圧力上昇より先に槽201内の蒸気圧力を引き下げる。この手法は、増加した電力消費および蒸気生成から生じる浸漬槽201内の圧力上昇率を減少させ得る。
蒸気管理システム400は、電子制御されてよい。蒸気管理システム400は、電子制御ユニット480を含んでよい。電子制御ユニット480は、センサ412から受信される信号または他の入力信号に基づいて流量制御弁410を開閉するように構成できる。例えば、電子制御ユニット480は、センサ412から入力信号(例えば、圧力信号)を受信し、そして入力信号に基づいて、開閉すべき流量制御(例えば、ソレノイド)弁410に指令信号を送ってよい。センサ412は、浸漬槽201内の圧力を測定するように構成される圧力センサであることができる。センサ412は、浸漬槽201内の圧力に対応して電子制御ユニット480に信号を送信するように構成できる。信号は、有線または無線接続を通して送信できる。
電子制御ユニット480は、センサから受信される信号または他の入力に基づいて圧力逃し弁460を開閉するように構成できる。センサ463は、蒸気管理システム400内の圧力を測定するように構成される圧力センサであることができる。センサ463は、蒸気管理システム400内の圧力に対応して電子制御ユニット480に信号を送信するように構成できる。信号は、有線または無線接続を通して送信できる。
電子制御ユニット480は、(例えば、圧力)センサ412から受信される信号に基づいて蒸気ポンプ420(図13)を稼動または停止させるように構成できる。例えば、図14にプロットされる実施形態において、電子制御ユニット480は、冷却サイクルを開始する前に槽圧力を大気圧よりも低下させるために、蒸気ポンプ420を稼動させてヘッドスペース206から蒸気615をパージしてよい。浸漬槽201内の圧力を低下させることで、流体620の沸騰温度を低下させ得るため、或る用途で望ましいであろう。図14の実施形態において、槽圧力は大気圧よりも引き下げられ、そして弁410の閾値圧力設定は大気圧より上に設定され、それによって槽201の動作圧力が大気圧より上下の値を含む範囲で変動するようにする。この方法は、大気圧からの槽圧力逸脱の範囲および期間を最小化し得、それによって圧力誘発拡散または漏れによる流体損失を最小化する。別の実施形態において、槽圧力は大気圧よりも引き下げられてよく、そして弁410の閾値圧力設定は大気圧より下に設定されてよく、それによって槽201の動作圧力が負圧範囲で変動するようにする。この方法は、流体620の沸騰温度を低下させるために望ましいであろう。
一部の実施形態において、装置100は、水分離および濾過システム500(図5)を含んでよい。図5、図10および図11に図示されるように、水分離および濾過システム500は、以下の構成部品の1つまたは複数のアセンブリを含んでよい:水分離器565および-限定よりむしろ例示の目的で-液体ポンプ585、乾燥フィルタ590、不純物フィルタ580等を含んでよい濾過システム575。
例えば、図10を参照して、一部の実施形態において、装置100は、水分離器565を含んでよい。水分離器565は、入口440および出口574を含んでよい。水分離器565は、凝縮室430から凝縮液体を受けてよい。水分離器565は、誘電流体620から水715または他の望ましくない流体を分離するように構成されてよい。水分離器565は、水715または他の望ましくない流体を捕獲し、そして誘電流体620が通過するようにしてよい。水分離器565に蓄積される水715または他の望ましくない流体は、定期的に排出されてよい。蓄積される水715または他の望ましくない流体の量は、雰囲気湿度、どれくらいうまく装置が封止されているか、およびどれくらい頻繁に浸漬槽201の蓋225が開けられるかに依存してよい。
1つの実施形態において、水分離器565は、重力ベースの水分離器でよい。水715または他の望ましくない流体は、誘電液体620より低密度でよい。結果的に、捕獲された水715または他の望ましくない流体は、水分離器565内で誘電液体620の上に沈降してよい。水715または他の望ましくない流体は、ドレン弁573を通して定期的に水分離器565からパージされてよい。脱水された誘電液体620は、水分離器565の下部を占めてよい。脱水された誘電液体620は、水分離器565の下部に位置する出口574を通して水分離器565から引き出されてよい。
代替の実施形態において、水分離器565は、ポンプベースの水分離器でよい。図23に図示されるように、補助凝縮器451は、蒸気615および水蒸気710から熱を抽出して凝縮室430内の蒸気615および水蒸気710を凝縮してよい。凝縮室430と水分離器565との間に液体ポンプ576が流体結合されてよい。蒸気615および水蒸気710を凝縮したことから生じた凝縮物は、次いで通気室に蓄積されてよく、凝縮室430内の液面を上昇させる。凝縮室430に動作的に設けられる液面センサ577は、液面を測定するように構成されてよい。測定された液面が好ましい液面を超える場合、制御デバイスが液体ポンプ576を始動させるように適合されてよく、その結果、凝縮室430内の液体の全てまたは一部の部分が水分離器565内に圧送されることになる。この代替の実施形態の1つの利点は、ポンプ576により、水分離器565が、もはや凝縮室430との重力ポテンシャル差が十分な位置に置かれる必要がないということである。
更に別の実施形態において、水分離器565は、図11に図示されるように、容器564に傾斜多孔板566を含んでよい。容器564は、入口571、誘電流体室567、誘電流体ドレン569、水室568および水ドレン570を含むように構築および配置されてよい。一部の実装例において、水分離器565は、異なる表面張力などの液体の特性に基づいて水715から誘電流体620を分離するように構成されてよい。例えば、HFE-7100が13.6ダイン/cmの典型的な表面張力を有する一方で、水は72ダイン/cmの典型的な表面張力を有する。結果として、誘電流体および水混合物は傾斜多孔板566にわたって流れ得るが、表面張力差により、表面張力が低い誘電流体620が孔または穴572を通って傾斜多孔板566の下の流体室567に流れ込むことになる一方で、表面張力が高い水は、傾斜多孔板566の端まで流れて水室568に入ることになる。一例としてHFE-7100が使用されるが、水とは異なる動粘度を有する任意の種類の誘電流体で、そのような特性を活かすことができる。
傾斜多孔板566における孔または穴572のサイズは、誘電流体の表面張力に基づいて異ならせてよい。例えば、水からHFE-7100を分離するためには約60～200のメッシュサイズが効果的でよい。80のメッシュサイズとは、平方インチ面積にわたって80の穴があることを意味する。80のメッシュサイズは、約0.18mmの直径を有する穴を含んでよい。別の実施形態において、傾斜多孔板566は、篩と交換されてよい。篩は、金属線から作られてよい。篩は、約60～200のメッシュサイズを有してよい。
装置100は、濾過システム575も含んでよい。濾過システム575は、一部の変形例では、液体戻り流路470に流体接続されかつ凝縮室430の出口440と浸漬槽201の入口との間に設けられる乾燥フィルタ590を含んでよい。好ましくは、乾燥フィルタ590は、デシカント材を含んでよい。
装置100は、炭素鋼などの金属から構築されてよい。浸漬槽201は、溶接継目により金属から構築されてよい。金属材料は雰囲気環境から槽201内の誘電流体620への水分移動を効果的に防止し得るので、金属材料がプラスチック材料に比べて好ましくあり得る。誘電流体620への水分移動を最小化することは、水分離器565に出される脱水需要を削減するために望ましく、かつ乾燥フィルタ590内のデシカント材への脱水需要も削減し得る。
一部の応用例では、濾過システム575は、不純物フィルタ580を含んでよい。不純物フィルタ580は、液体戻り流路470に流体接続されかつ乾燥フィルタ590の出口と浸漬槽201の入口との間に設けられてよい。不純物フィルタ580は、活性炭、木炭等を含んでよい。不純物フィルタ580は、任意の不純物または破片を捕獲してよい。
一部の変形例では、装置100は、液体戻りシステムを含んでよい。液体戻りシステムは、浸漬槽201に、誘電蒸気から凝縮された、誘電液体620を戻すように構成されてよい。液体戻りシステムは、液体ポンプ585を含んでよい。液体ポンプ585は、液体戻り流路470に流体接続されかつ水分離器565の出口574と浸漬槽201への入口との間に設けられてよい。例えば、液体ポンプ585は、フィルタ580、590の上流に位置してよく、または代替的に、フィルタ580、590の下流に位置してよい。
その効率的な設計により、二相浸漬冷却装置100は、適切に機能するために過冷却流体の比較的大きな内部または外部のリザーバに依存する競合する設計より有意に少ない誘電流体を必要としてよい。流体量を削減することは、流体コスト、システム重量およびシステムサイズを減少させるために望ましい。サイズおよび重量を最小化することは、装置100を支持するために特別設計の床が利用可能でないモバイル用途および固定用途で特に重要であり得る。
一部の実施形態において、蒸気管理システム400は、定期的に必要とされるだけでよい。例えば、電子デバイス800がアイドル状態である、その最大電力定格より下で動作する、ほとんど変動なく比較的一定の電力で動作する、等の場合、蒸気管理システム400は、電子デバイス電力が増加するまで必要とされなくてよい。他の実施形態において、蒸気管理システム400は、頻繁に必要とされてよいが、同時に複数の浸漬槽201に対応するのに十分な冷却能力を有してよい。いずれのシナリオでも、中央蒸気管理システム400が2つ以上の浸漬槽201、201'に対応してよい。図17は、第1の浸漬槽アセンブリ200および第2の浸漬槽アセンブリ200'に流体接続される中央蒸気管理システム400を有する二相浸漬冷却装置1700の一実施形態を図示する。中央蒸気管理システム400を利用することは、各浸漬槽201、201'に別々の蒸気管理システム400を備えるより安価でよい。中央蒸気管理システム400を利用することは、データセンタ2000(図4)における床面積を節約し得る。中央蒸気管理システム400を利用することは、メンテナンスを削減または単純化し得る。各浸漬槽201、201'は、対応する蒸気供給流路405、405'によって蒸気管理システム400に流体接続されてよく、かつ液体戻り流路470によって水分離および濾過アセンブリ500に流体接続されてよい。
中央蒸気管理システム400は、各浸漬槽201、201'内の槽圧力を監視し(例えば、(例えば、圧力)センサ412を使用して)、そして槽圧力を許容範囲内に維持する必要があると、1つの槽201、両方の槽201、201'から誘電蒸気615を受ける、またはいずれの槽からも受けない。例えば、中央蒸気管理システム400は、第1の浸漬槽圧力が第1の閾値圧力以上であるときに第1の浸漬槽201から蒸気を受けてよい。中央蒸気管理システム400は、第2の浸漬槽圧力が第2の閾値圧力以上であるときに第2の浸漬槽201'から蒸気を受けてよい。
図18は、対応する浸漬槽201、201'と中央蒸気管理システム400との間に流体接続される蒸気ポンプ420、420'を含むことによって図17の装置1700から異なる二相浸漬冷却装置1800を図示する。各蒸気ポンプ420、420'は、各浸漬槽201、201'から空気および誘電蒸気の混合物をパージし、そしてそれを凝縮室430内に圧入するように構成されてよい。各蒸気ポンプ420、420'は、凝縮室430の上流に位置してよい。各蒸気ポンプ420、420'は、入口および出口を有してよい。各蒸気ポンプ420、420'の入口は、対応する可変容積室415、415'の出口に流体接続されてよい。各蒸気ポンプ420、420'の出口は、凝縮室430の入口435に流体接続されてよい。有利には、各蒸気ポンプ420は、それぞれの浸漬槽内の圧力を大気圧よりも低下させることが可能でよい。
一部の実施形態において、蒸気管理システム400は、二相浸漬冷却装置100内に組み込まれ、そして共通の筐体に位置してよい。他の実施形態において、蒸気管理システム400は、図19～図22に図示されるように、1つまたは複数の浸漬槽アセンブリ200、200'に流体接続する別の蒸気処理装置900に含まれてよい。蒸気処理装置900は、蒸気管理能力を高めるために既存の二相浸漬冷却装置100に後付けしてよい。例えば、データセンタ2000における電子デバイス800がアップグレードされて、交換される電子デバイス800より多くの電力を消費することになれば、二相浸漬冷却装置100の冷却能力は、追加の熱負荷を管理するためにアップグレードされる必要があり得る。装置100を交換するよりむしろ、代替的に、より高い蒸気生成率を管理するために蒸気管理システム400が装置100に加えられてよく、既存の浸漬槽アセンブリ200、200'が再使用されるようにする。
一部の実装例において、蒸気処理装置900は、図19に図示されるように、筐体905を含んでよい。蒸気処理装置900は、蒸気管理システム400を含んでよい。蒸気管理システム400は、蒸気供給入口401を有する蒸気供給流路405を含んでよい。蒸気管理システム400は、入口、出口、および凝縮室430の内容積と熱連通した補助凝縮器451を有する凝縮室430を含んでよい。蒸気供給流路405は、凝縮室430の入口435に蒸気供給入口401を流体接続してよい。蒸気管理システム400は、蒸気供給入口401と凝縮室430の入口435との間で蒸気供給流路405に流量制御弁410を含んでよい。蒸気管理システム400は、液体戻り出口471に凝縮室430の出口440を流体接続する液体戻り流路470を含んでよい。蒸気管理システム400は、蒸気供給入口401と凝縮室430の入口435との間で蒸気供給流路405に流体接続される可変容積室415を含んでよい。蒸気管理システム400は、蒸気供給流路405に位置しかつ、流体接続されると、浸漬槽201内の圧力を検出するように構成される(例えば、圧力)センサ412も含んでよい。蒸気管理システム400は、凝縮室430に流体接続される圧力逃し弁460を更に含んでよい。
蒸気処理装置900は、水分離および濾過アセンブリ500を含んでよい。蒸気処理装置900は、図10に図示されるように、水分離器565および/または濾過システム575を含んでよい。濾過システム575は、液体ポンプ585、乾燥フィルタ590、不純物フィルタ580等の1つまたは複数を含んでよい。
図19は、単一の蒸気供給入口401を有する蒸気処理装置900を図示する。図20は、2つの蒸気供給入口401、401'を有する蒸気処理装置900を図示する。他の実施形態において、蒸気処理装置900は、装置900が3つ以上の浸漬槽201、201'から蒸気を受けるようにするために、3つ以上の蒸気供給入口401、401'を有してよい。一部の実施形態において、蒸気処理装置900は、一群の浸漬槽から蒸気を受けてよい。例えば、蒸気処理装置900は、図2または図4に図示されるように、複数の槽アセンブリ200、200'に設けられる一群の浸漬槽201、201'から蒸気を受けてよい。中央蒸気処理装置900を有することは、各浸漬槽200に対して蒸気処理装置900を有するより効率的かつコスト効果的であり得る。
一部の変形例では、蒸気処理装置900は、装置900が浸漬槽200のヘッドスペース206(図5)から誘電蒸気615および空気705(図5)をアクティブにパージするようにするために蒸気ポンプ420を含んでよい。図21は、単一の蒸気供給入口401および単一の蒸気ポンプ420が蒸気管理システム400に流体接続された蒸気処理装置900を図示する。図22は、2つの蒸気供給入口401、401'および対応する蒸気ポンプ420、420'が蒸気管理システム400の対応する蒸気供給流路405、405'に流体接続された蒸気処理装置900を図示する。
動作方法
使用前に、浸漬槽201は、図5に図示されるように、液体誘電流体620で部分的に満たされてよい。浸漬槽201の残りは、およそ大気圧(例えば、1気圧)の空気705で満たされてよい。液体誘電流体620と空気705との間の界面が液体ライン605を定めてよい。一部の実装例において、流体620は非毒性でよい。更には、一部の変形例では、流体620は、非導電性で電子デバイスに危険をもたらさなくてよい。
サーバ、スイッチ、ルータ、ファイアウォール等などの、冷却を必要とする電子デバイス800が、図5に図示されるように、浸漬槽201内の流体620に浸漬されてよい。例えば、電子デバイス800は、液体ライン605より下に完全に浸漬および配設されてよい。電力および通信ケーブル(図示せず)が電子デバイス800から浸漬槽201外の接続位置に延びてよい。ケーブルは、蓋225または槽壁における開口を貫通してよい。別の実施形態において、浸漬槽201は、ケーブル管理を単純化するために槽201内に統合コネクタを含んでよい。一部の応用例では、電子デバイス800は、浸漬槽201内で収納ラックに配置されてよい。
浸漬槽201内の誘電流体620は、最初はおよそ室温でよい。電子デバイス800が流体に浸漬されて給電された後、デバイス800は、電力消費の副産物として廃熱を発生し始めてよい。熱は、誘電流体620によって吸収されてよい。デバイス800からの熱流束が十分に高ければ、誘電流体620の局所化された沸騰が生じ得る。沸騰は、浮力を通じて液体ライン605に上昇して浸漬槽201のヘッドスペース206に入る蒸気泡を生成し得る。誘電蒸気615は空気705より高密度であり得るため、結果的に、図5に図示されるように、飽和蒸気領域625が液体ライン605の上に形成され得る。蒸気の層は、蒸気ブランケット625と称されてよい。蒸気生成率が凝縮率を超えると、蒸気ブランケット625の深さは増すことになる。最終的に、蒸気レベルは、主凝縮器235に接近するであろう。蒸気615から主凝縮器235への熱伝達が、液体620への蒸気615の凝縮を促進してよい。凝縮液体620は、次いで受動的に液浴に戻るであろう。
電子デバイス800が定常状態で動作しているとき、蒸気生成率および主凝縮器235による凝縮率は平衡に達してよく、浸漬槽201内の比較的一定の蒸気圧力に至る。HFE-7100に対する蒸気圧力は、以下に示されるアントワン式を使用して計算でき、式中Pは蒸気圧力であり、Tは摂氏温度である:
lnPvapor=22.415-3641.9(1/(T+273))
電子デバイス800による電力消費が増加すると、廃熱および蒸気生成も増加するであろう。高い電力消費が持続すれば、或る時点で、蒸気生成率が主凝縮器235の凝縮能力を圧倒し得る。浸漬槽201内の蒸気圧力が次いで上昇し始めるであろう。浸漬槽201内の圧力が所定の閾値に達すると、図6に図示されるように、弁410が開いてよく、そして蒸気615は、浸漬槽201から蒸気管理システム400内に逃げるであろう。蒸気管理システム400が浸漬槽201のヘッドスペース206から誘電流体蒸気615、空気705および水蒸気710を受けるにつれて、図7に図示されるように、可変容積室415が膨張するであろう。
図8は、浸漬槽201圧力およびデバイス800電力消費対時間のプロットを示す。本実施形態において、電子デバイス800は、一時期アイドルまたは低い電力で動作する。その時間中には、蒸気生成は主凝縮器235によって完全に管理されてよく、そして蒸気管理システム400はスタンバイモードのままであり得る。最終的に、デバイス電力消費は増加してよい。増加した電力消費は、より多くの廃熱を生成してよく、次いで、より多くの誘電蒸気615を生成してよい。蒸気生成が増加するにつれて、主凝縮器235の凝縮能力は最終的に超えられてよい。蒸気615、空気705および水蒸気710がヘッドスペース206に蓄積するにつれて、浸漬槽201圧力は、それが所定の閾値圧力設定に達するまで上昇し始める。所定の閾値圧力設定に達した上で、図6に図示されるように、流量制御弁410が作動されてよく(例えば、(例えば、圧力)センサ412からの信号によって)、それによって蒸気615、空気705および水蒸気710が浸漬槽201から逃げて蒸気管理システム400に入るようにする。流量制御弁410の作動により、蒸気管理システム400をスタンバイモードからアクティブモードに切り替えさせ、そしてチラー446をオンにさせるか、またはその設定温度を入れられた蒸気615および水蒸気710を凝縮するのに適切なレベルに下げさせてよい。蒸気615、空気705および水蒸気710が浸漬槽201を出るにつれて、槽圧力は減少してよい。最終的に、槽圧力は流量制御弁410の閾値圧力設定を下回ってよく、図5に図示されるように、流量制御弁410を閉じさせて、浸漬槽201から受けた蒸気615、空気705および水蒸気710を蒸気管理システム400に閉じ込めさせる。蒸気615および水蒸気710は、次いで凝縮室430内で凝縮され、任意選択で水分離器565内で脱水され、更に浸漬槽201に誘電液体620として戻される前に、乾燥フィルタ590および不純物フィルタ580を通して、それぞれ乾燥および濾過されてよい。蒸気管理システム400は、浸漬槽201から蒸気615および水蒸気710を受けて凝縮し、それによって浸漬槽201内の圧力を所望の動作圧力以下に維持するために、必要に応じてオン/オフ循環してよい。
1つの実施形態において、蒸気管理システム400の稼動を要することになる蒸気生成の上昇を予期することが望ましいであろう。蒸気生成の上昇は、デバイス電力消費を監視することによって予期され得る。デバイス電力消費が所定のレベルを上回る、または代替的に、所定の期間にわたって所定のレベルを上回ると、蒸気管理システム400はスタンバイモードからアクティブモードに切り替わってよい。スタンバイモードからアクティブモードへの切替えは、チラー446を稼動させること、または入れられた蒸気615および水蒸気710を凝縮するのに適切なレベルにチラー446の設定温度を下げることを伴ってよい。この事前の稼動は、弁410が開かれて浸漬槽201から蒸気615、空気705および水蒸気710が入れられる前に、チラー446(図6)が所望の作業温度に達するのに十分な時間を与えてよい。この手法は、チラー温度およびチラー電力消費を削減できるので、蒸気管理システム400がスタンバイモードであるときにエネルギー節約を可能にする。
一部の事例では、浸漬槽201内に予想外の熱負荷が存在し得るため、安全に軽減されなければならない。例えば、電子デバイス800が誤動作して最大電力消費定格を超えれば、予想外の熱負荷が生じ得る。これが発生すると、発生される熱量ならびに蒸気615および水蒸気710は蒸気管理システム400の凝縮能力を超え得る。実際には、槽圧力が流量制御弁410の所定の閾値設定に達すると、流量制御弁410が開くことになる(図6)。蒸気615、空気705および水蒸気710が蒸気管理システム400を満たすので、ベローズ415は、図7に図示されるように、追加の蒸気615、空気705および水蒸気710を収容するために伸長するように構成されてよい。ベローズ415が完全に伸長した後、蒸気生成が増加し続ければ、蒸気管理システム400内の圧力(例えば、(圧力)センサ463によって測定されるように)は上昇し続けるであろう。過圧による機械的故障を回避するために、圧力逃し弁460は、図9に図示されるように、蒸気管理システム400内の圧力が最大許容圧力を超えると作動するように構成されてよい。蒸気615、空気705および水蒸気710は、次いで雰囲気環境に放出されることになり、それによって蒸気管理システム400および浸漬槽201内の圧力を低下させかつ機械的故障の危険性を緩和する。雰囲気環境に蒸気615、空気705および水蒸気710を排気することは流体損失に至り、望ましくないが、流体損失は過圧と関連付けられた安全性リスクより好ましい。
本明細書で使用される場合、用語「流体」は、気体状、液体状、または気体および液体の二相混合物の物質を指してよい。流体は、液体から蒸気へのまたはその逆の相変化を経ることが可能でよい。液体は、それが存在する容器によって作成されない自由表面を形成してよい一方で、気体はそうでなくてよい。
本明細書で使用される場合、用語「蒸気」は、物質の臨界温度より低い温度で気相の物質を指してよい。したがって、蒸気は、温度を低下させることなく圧力を増加させることによって、液体に凝縮されてよい。
本明細書で使用される場合、用語「二相混合物」は、物質の液相と共存する物質の蒸気相を指してよい。これが生じると、気体分圧が液体の蒸気圧力に等しくてよい。
誘電流体620は、動作圧力、温度、沸点、コスト、または設置を管理する安全規制(例えば占められた建築空間の体積当たりの流体の許容量に関するASHRAE規格15に定められる規制など)を含む各種の要因に基づいて浸漬冷却装置で使用するために選択されてよい。
一部の事例では、流体選択は、所望の誘電特性、所望の沸点、または浸漬冷却システム100および冷却されるべき電子デバイス800を製造するために使用される材料との適合性によって影響され得る。例えば、流体は、システム構成部品への透過性をほとんどまたは全くおよびデバイス800構成部品への悪影響を全く確保しないように選択されてよい。
ハイドロフルオロカーボン(HFC)またはハイドロフルオロエーテル(HFE)などの誘電流体620が、浸漬冷却装置100内の流体として使用できる。水と異なり、誘電流体は、電気接続を短絡させる危険性なしに、マイクロプロセッサ801、メモリモジュール、電力インバータ等などの電子デバイス800と直接接触して使用できる。
誘電流体の非限定的な例には、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン(R-245faとして知られている)、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、1-メトキシヘプタフルオロプロパン(HFE-7000として知られている)、メトキシ-ノナフルオロブタン(HFE-7100として知られている)を含む。HFE-7000、HFE-7100、HFE-7200、HFE-7300、HFE-7500およびHFE-7600を含む、ハイドロフルオロエーテルが、Mapleton, Minnesotaに本部を置く3M CompanyからNOVEC Engineered Fluidsとして商業的に入手可能である。FC-40、FC-43、FC-72、FC-84、FC-770、FC-3283およびFC-3284も、3M CompanyからFLUOROINERT Electronic Liquidsとして商業的に入手可能である。
NOVEC 7100は、61℃の沸点、250g/molの分子量、195℃の臨界温度、2.23MPaの臨界圧力、27kPaの蒸気圧力、112kJ/kgの気化熱、1510kg/m3の液体密度、1183J/kg-Kの比熱、0.069W/m-Kの熱伝導率、および0.1インチギャップに対して約40kVの絶縁耐力を有する。NOVEC 7100は、高熱負荷を生成しかつ約80℃より上の温度で安全に動作できるパワー電子デバイス800などの、或る電子デバイス800に対してうまく機能する。
NOVEC 7100は、約60～70℃の好ましい動作コア温度を有するマイクロプロセッサ801を冷却するために使用できる。マイクロプロセッサ801がアイドル状態でありかつ61℃より下の表面温度を有する場合、マイクロプロセッサ801に近い過冷却されたNOVEC 7100は局所沸騰を経験しない場合がある。マイクロプロセッサ801が完全に利用されかつ61℃以上の表面温度を有する場合、NOVEC 7100は、マイクロプロセッサの近くで活発な局所沸騰および蒸気生成を経験してよい。
NOVEC 649 Engineered Fluidが3M Companyから入手可能である。それは、地球温暖化ポテンシャル(GWP)が低いフルオロケトン流体(C6-フルオロケトン)である。それは、49℃の沸点、0.059の熱伝導率、316g/molの分子量、169℃の臨界温度、1.88MPaの臨界圧力、40kPaの蒸気圧力、88kJ/kgの気化熱および1600kg/m3の液体密度を有する。
NOVEC 649は、約60～70℃の好ましい動作コア温度を有するマイクロプロセッサ801を冷却するために使用されてよい。マイクロプロセッサ801がアイドル状態でありかつ49℃より下の表面温度を有する場合、マイクロプロセッサ801に近い過冷却されたNOVEC 649は局所沸騰を経験しなくてよい。マイクロプロセッサ801が完全に利用されかつ49℃以上の表面温度を有する場合、NOVEC 649は、マイクロプロセッサ801の近くで活発な局所沸騰および蒸気生成を経験し得る。
本明細書に記載される要素および方法ステップは、明記されたか否かを問わず、任意の組合せで使用できる。本明細書に記載される方法ステップの全ての組合せは、参照された組合せがなされる文脈によってそうでない旨を指定または明示されない限り、任意の順で行うことができる。
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、内容がそうでない旨を明示しない限り、複数の指示対象を含む。
本明細書で使用される場合、単位「psig」は、ポンド/平方インチでゲージ圧力を表す。正値は、大気圧より上の圧力を示す。負値は、大気圧より下の圧力を示す。
本明細書で使用される場合、用語「流体接続される」は、第2の構成部品に直接接続される第1の構成部品、または1つもしくは複数の介在構成部品を経由して第2の構成部品に間接的に接続される第1の構成部品を記述でき、ここで気体状、液体状、または二相混合物の流体は、大気に逃げることなく第1の構成部品から第2の構成部品に移り得る。
本明細書で使用される数値範囲は、詳細に開示されたか否かを問わず、その範囲内に含まれる数のあらゆる数および部分集合を含むと意図される。更に、これらの数値範囲は、その範囲内の数の任意の数または部分集合に向けた主張に支持を提供するとして解釈されるべきである。例えば、1～10の開示は、2～8、3～7、5～6、1～9、3.6～4.6、3.5～9.9等の範囲を支持するとして解釈されるべきである。
本発明の方法および組成物は、本明細書に記載される構造要素およびプロセスステップ制限の他に、本明細書に記載されるまたはさもなければ当該技術で有用な任意の追加または任意選択のステップ、構成部品または制限を備える、それらから成る、または本質的にそれらから成ることができる。
本発明が本明細書に例示および記載される部品の特定の構成および配置に限定されず、請求項の範囲内に収まるその変更形態を包含することが理解される。
上記の説明は、例示および説明の目的で提示された。それは、網羅的であるまたは開示した実施形態に請求項を制限するとは意図されない。以上の教示に鑑みて他の変更例および変形例が可能であり得る。実施形態は、当業者が本発明を様々な実施形態および、企図される特定の使用に適した様々な変更例で最善に利用することを可能にするために、本発明の原理およびその実際的応用を説明するように選ばれて記載された。請求項が先行技術によって制限される場合を除いて本発明の他の代替の実施形態を含むと解釈されることが意図される。
100 二相浸漬冷却装置
200 浸漬槽アセンブリ
200' 浸漬槽アセンブリ
201 浸漬槽、密封槽
201' 浸漬槽
205 上部
206 ヘッドスペース
210 下部
215 内容積
220 開口
225 蓋
230 電気絶縁層
235 主凝縮器
240 熱排除システム
245 冷却材ポンプ
250 フリーボード凝縮器
400 蒸気管理システム、中央蒸気管理システム
401 蒸気供給入口
401' 蒸気供給入口
405 蒸気供給流路
405' 蒸気供給流路
410 流量制御弁
412 センサ
415 可変容積室、ベローズ
415' 可変容積室
420 蒸気ポンプ
420' 蒸気ポンプ
430 凝縮室
435 入口
440 出口、入口
446 液体チラー
447 凝縮器
448 蒸発器
449 圧縮機
450 膨張弁
451 補助凝縮器、冷却コイル
452 ポンプ
453 リザーバ
460 圧力逃し弁
462 排出流路
463 センサ
470 液体戻り流路
471 液体戻り出口
480 電子制御ユニット
500 水分離および濾過システム、濾過アセンブリ
564 容器
565 水分離器
566 傾斜多孔板
567 誘電流体室
568 水室
569 誘電流体ドレン
570 水ドレン
571 入口
572 孔または穴
573 ドレン弁
574 出口
575 濾過システム
576 液体ポンプ
577 液面センサ
580 不純物フィルタ
585 液体ポンプ
590 乾燥フィルタ
605 液体ライン
615 蒸気
620 誘電流体、誘電液体
625 蒸気ブランケット
705 空気
710 水蒸気
715 水
800 電子デバイス
801 マイクロプロセッサ
900 蒸気処理装置、中央蒸気処理装置
905 筐体
1000 モジュラデータセンタ
1005 容器、輸送コンテナ
1500 二相浸漬冷却装置
1600 二相浸漬冷却装置
1605 領域
1610 領域
1700 二相浸漬冷却装置
1800 二相浸漬冷却装置
2000 従前のデータセンタ

Claims (20)

  1. 浸漬槽アセンブリであって、
    少なくとも1つの浸漬槽であり、各々内容積を形成しかつ
    上部と、
    下部と、
    前記浸漬槽の前記内容積と熱連通した主凝縮器とを備える、浸漬槽を備える、浸漬槽アセンブリと、
    前記浸漬槽アセンブリに流体接続される蒸気管理システムであって、
    凝縮室であり、内容積を形成しかつ
    入口と、
    出口と、
    前記凝縮室の前記内容積と熱連通した補助凝縮器とを備える、凝縮室と、
    前記凝縮室の前記入口に前記浸漬槽の前記上部を流体接続する蒸気供給流路と、
    前記浸漬槽の前記上部と前記凝縮室の前記入口との間で前記蒸気供給流路に設けられる弁と、
    前記浸漬槽アセンブリに前記凝縮室の前記出口を流体接続する液体戻り流路とを備える、蒸気管理システムと
    を備える、二相浸漬冷却装置。
  2. 前記蒸気供給流路に流体接続されかつ前記浸漬槽アセンブリの前記上部と前記凝縮室の前記入口との間に設けられる可変容積室を更に備える、請求項1に記載の二相浸漬冷却装置。
  3. 前記凝縮室に流体接続される圧力逃し弁を更に備える、請求項1または2に記載の二相浸漬冷却装置。
  4. 前記浸漬槽アセンブリ内の圧力を検出するセンサであって、前記浸漬槽アセンブリまたは前記蒸気供給流路の少なくとも一方に位置する、センサを更に備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  5. 前記凝縮室に流体接続される排出流路と、
    前記排出流路に流体接続される圧力逃し弁と、
    前記蒸気管理システム内の圧力を検出する、前記蒸気管理システムに位置するセンサと
    を更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  6. 前記凝縮室の前記出口と前記浸漬槽アセンブリへの入口との間で前記液体戻り流路に流体接続される水分離器を更に備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  7. 前記液体戻り流路に流体接続されかつ前記凝縮室の前記出口と前記浸漬槽アセンブリへの入口との間に設けられる液体ポンプを更に備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  8. 前記液体戻り流路に流体接続されかつ前記凝縮室の前記出口と前記浸漬槽アセンブリへの入口との間に設けられる乾燥フィルタを更に備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  9. 前記液体戻り流路に流体接続されかつ前記凝縮室の前記出口と前記浸漬槽アセンブリへの入口との間に設けられる不純物フィルタを更に備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  10. 前記蒸気供給流路に流体接続されかつ前記浸漬槽の前記上部と前記凝縮室の前記入口との間に設けられる蒸気ポンプを更に備える、請求項1から9のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  11. 浸漬槽アセンブリであって、
    少なくとも1つの浸漬槽であり、各々内容積を形成しかつ
    上部と、
    下部と、
    前記内容積と熱連通した主凝縮器とを備える、浸漬槽を備える、浸漬槽アセンブリと、
    前記浸漬槽アセンブリに流体接続される蒸気管理システムであって、
    凝縮室であり、内容積を形成しかつ
    入口と、
    出口と、
    前記凝縮室の前記内容積と熱連通した補助凝縮器とを備える、凝縮室と、
    前記凝縮室の前記入口に前記浸漬槽の前記上部を流体接続する蒸気供給流路と、
    前記浸漬槽の前記上部と前記凝縮室の前記入口との間で前記蒸気供給流路に設けられる弁と、
    前記浸漬槽アセンブリへの入口に前記凝縮室の前記出口を流体接続する液体戻り流路と、
    前記浸漬槽アセンブリにおける圧力を検出するようにおよび測定圧力に基づいて信号を発生させて送信するように構成されるセンサと、
    前記センサから前記信号を受信するようにおよび前記弁に指令信号を送るように構成される電子制御ユニットとを備える、蒸気管理システムと
    を備える、二相浸漬冷却装置。
  12. 前記センサが、前記弁と前記浸漬槽アセンブリとの間で前記浸漬槽アセンブリまたは前記蒸気供給流路の少なくとも一方に設けられる、請求項11に記載の二相浸漬冷却装置。
  13. 前記凝縮室が、前記浸漬槽のヘッドスペース容積の少なくとも10%の大きさの容積を有する、請求項11または12に記載の二相浸漬冷却装置。
  14. 前記凝縮室が、前記補助凝縮器に流体接続されるチラーを更に備える、請求項11から13のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  15. 前記主凝縮器に流体接続される熱交換器を更に備える、請求項11から14のいずれか一項に記載の二相浸漬冷却装置。
  16. 熱生成デバイスを浸漬冷却する方法であって、
    二相浸漬冷却装置を用意するステップであり、前記二相浸漬冷却装置が、
    浸漬槽アセンブリであり、
    少なくとも1つの浸漬槽であり、各々内容積を形成しかつ
    上部と、
    下部と、
    前記浸漬槽の前記内容積と熱連通した主凝縮器とを備える、浸漬槽を備える、浸漬槽アセンブリと、
    前記浸漬槽アセンブリに流体接続される蒸気管理システムであり、
    凝縮室であり、内容積を形成しかつ
    入口と、
    出口と、
    前記凝縮室の前記内容積と熱連通した補助凝縮器とを備える、凝縮室と、
    前記凝縮室の前記入口に前記浸漬槽の前記上部を流体接続する蒸気供給流路と、
    前記浸漬槽の前記上部と前記凝縮室の前記入口との間で前記蒸気供給流路に設けられる弁と、
    前記浸漬槽アセンブリに前記凝縮室の前記出口を流体接続する液体戻り流路とを備える、蒸気管理システムとを備える、ステップと、
    前記浸漬槽内の圧力を検出するステップと、
    前記浸漬槽アセンブリでの測定圧力が所定の閾値設定より大きい場合に前記弁を開き、そのため前記浸漬槽アセンブリからの誘電蒸気および他のガスが前記凝縮室内に入れられるステップか、
    前記浸漬槽アセンブリでの前記測定圧力が前記所定の閾値設定より小さい場合に前記弁を閉じるステップか
    の少なくとも一方と、
    前記凝縮室において前記誘電蒸気および他のガスを液体状態に凝縮するステップと、
    前記液体戻り流路を通して前記浸漬槽アセンブリに凝縮誘電液体を戻すステップとを含む、方法。
  17. 前記主凝縮器を通して、雰囲気温度以上の温度を有する、冷却材を循環させるステップを更に備える、請求項16に記載の方法。
  18. 前記主凝縮器を通して第1の冷却材を循環させるステップと、
    前記補助凝縮器を通して第2の冷却材を循環させるステップとを更に備え、
    前記第1の冷却材の温度が前記第2の冷却材の温度より大きい、
    請求項16または17に記載の方法。
  19. 前記蒸気供給流路に流体接続されかつ前記浸漬槽アセンブリと前記凝縮室の前記入口との間に設けられる蒸気ポンプを用意するステップと、
    前記弁が開いている間、前記蒸気ポンプを動作させて、前記浸漬槽のヘッドスペースからガスをパージしかつ前記浸漬槽内の圧力を大気圧より低下させるステップと
    を更に備える、請求項16から18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記所定の閾値設定が-0.9psigと0.9psigとの間である、請求項16から19のいずれか一項に記載の方法。
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