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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-15
(45)【発行日】2024-04-23
(54)【発明の名称】発熱デバイスのためのラックマウントボックス
(51)【国際特許分類】
C25B 1/04 20210101AFI20240416BHJP
C25B 9/77 20210101ALI20240416BHJP
C25B 15/00 20060101ALI20240416BHJP
C25B 15/021 20210101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
C25B1/04
C25B9/77
C25B15/00 302Z
C25B15/021
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021534965
(86)(22)【出願日】2019-09-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-09
(86)【国際出願番号】 EP2019075483
(87)【国際公開番号】W WO2020126135
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-09-26
(31)【優先権主張番号】18214709.0
(32)【優先日】2018-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】520100103
【氏名又は名称】ハイメット アーペーエス
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ビシュワス， サモン
【審査官】長谷部 智寿
(56)【参考文献】
【文献】特開平０３－１７７０９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６３２４０５６（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】米国特許第０５４６０４４１（ＵＳ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２７６７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１２２２８３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２００７－５０５９９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２５Ｂ １／００－ ９／７７
Ｃ２５Ｂ １３／００－１５／０８
Ｂ０１Ｌ ９／００
Ｈ０５Ｋ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラックマウントボックス組立体と、
各ラックマウントボックス（１”）について、発熱デバイス保持構造（７）によって支持されるかまたは前記発熱デバイス保持構造（７）から懸下される発熱デバイスと
を備える高圧電解槽システムであって、
ラックマウントボックス組立体が、各発熱デバイスのための、第１のラックマウントボックス（１”）および第２のラックマウントボックス（１”）を備え、各ラックマウントボックス（１”）が、
発熱デバイスチャンバを形成するハウジング（３’）と、
前記発熱デバイスチャンバ内に配置され、発熱デバイスを支持するように構成された発熱デバイス保持構造（７７）と、ここで、発熱デバイス保持構造（７７）は、前記ハウジング（３’）から滑り出すようにレール組立体に沿って摺動するように構成されたトレイと当該トレイを支持または懸下するように構成されたレール組立体とを備えるか、或いは前記発熱デバイス保持構造（７７）は、前記発熱デバイスが直接載せられるか懸下され得るレール組立体を備え、
前記発熱デバイス保持構造（７７）の垂直下方に配置され、冷気が前記発熱デバイスチャンバに流入することを可能にするように構成された、冷気入口（７１）であって、前記発熱デバイス保持構造（７７）が、冷気が前記発熱デバイス保持構造（７７）を通過して垂直に流れることを可能にするように構成されている、冷気入口（７１）と、
を備え、
前記ハウジング（３’）が、前記冷気入口（７１）を介して冷気として前記発熱デバイスチャンバ内に受け入れられた加熱空気が前記発熱デバイスチャンバから出ることを可能にするために、前記発熱デバイス保持構造（７７）の垂直上方に配置された熱気出口（７３）が設けられた壁（３ａ’；３ｂ’；３ｃ’；３ｄ’）を有し、
前記ハウジング（３’）が、前記発熱デバイスチャンバ内で内側へ延在する屋根構造（７９）を有し、前記屋根構造（７９）が、前記発熱デバイスチャンバ内の加熱空気を前記熱気出口（７３）の方へ向かわせるように構成され、
前記第１のラックマウントボックス（１”）および前記第２のラックマウントボックス（１”）が並んで配置され、前記第１のラックマウントボックスと前記第２のラックマウントボックスの間の側壁が取り外されており、前記第１のラックマウントボックス（１”）の前記発熱デバイスチャンバおよび前記第２のラックマウントボックス（１”）の前記発熱デバイスチャンバが互いに向かって開口することによって共通の単一の発熱デバイスチャンバを形成し、前記発熱デバイスが、高圧電解槽スタック（９）である、高圧電解槽システム。
【請求項2】
前記屋根構造（７９）が、ピラミッド形状とされるか、Ｖ字形状とされるか、または直角三角形の形状を有する、請求項１に記載の高圧電解槽システム。
【請求項3】
前記屋根構造が、加熱空気を前記熱気出口（７３）の方へ向かわせるように構成された傾斜表面を有する、請求項１または２に記載の高圧電解槽システム。
【請求項4】
前記屋根構造（７９）が、ピラミッド形状であり、前記ハウジング（３’）のいくつかの非平行な壁（３ａ’；３ｂ’；３ｃ’；３ｄ’）に、熱気出口が設けられ、前記ピラミッド形状の屋根構造（７９）が、加熱空気を前記熱気出口（７３）の方へ向かわせるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧電解槽システム。
【請求項5】
前記ハウジング（３’）の１つの壁（３ａ’；３ｂ’；３ｃ’；３ｄ’）のみに、熱気出口（７３）が設けられ、前記屋根構造（７９）が、前記熱気出口（７３）に面する斜辺面の形態でその傾斜表面（７９ａ）を有している直角三角形の形状を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の高圧電解槽システム。
【請求項6】
前記冷気入口（７１）が、前記ハウジング（３’）の下面に配置されるか、または、前記ハウジングの壁に設けられる、請求項１から５のいずれか一項に記載の高圧電解槽システム。
【請求項7】
前記冷気入口（７１）が、前記壁（３ａ’；３ｂ’；３ｃ’；３ｄ’）に設けられ、前記壁（３ａ’；３ｂ’；３ｃ’；３ｃ’）が、前壁（３ｃ’）、後壁（３ｄ’）、または側壁（３ａ’、３ｂ’）である、請求項６に記載の高圧電解槽システム。
【請求項8】
前記冷気入口（７１）、および前記熱気出口（７３）が、前記ハウジング（３’）の対向する壁（３ａ’、３ｂ’；３ｃ’、３ｄ’）に設けられる、請求項６または７に記載の高圧電解槽システム。
【請求項9】
前記ハウジング（３’）が、ポリマーまたは木材を含む断熱材で作られる、請求項１から８のいずれか一項に記載の高圧電解槽システム。
【請求項10】
前記高圧電解槽スタック（９）が、複数の電解セルを備え、各電解セルが、２つの電極板（２３）を備え、各電極板（２３）が、ヒートフィン（４３）が設けられた周辺部（４１）を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の高圧電解槽システム。
【請求項11】
前記高圧電解槽スタック（９）が、電解槽冷却チャネル入口（４７ａ）および電解槽冷却チャネル出口（４７ｂ）を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の高圧電解槽システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、高圧電解槽などの発熱デバイスの冷却に関する。
【背景技術】
【0002】
水の電気分解は、水分子が分解されて水素ガスおよび酸素ガスを形成するプロセスである。このプロセスは、水中に沈められた２つの電極間に電流が流れる結果として起こる。
【0003】
特定の用途では、電気分解プロセスにおいて生成された水素ガスおよび酸素ガスを圧縮することが望ましい場合がある。伝統的に、このガス圧縮は、ガスが電解槽システムから排出された後に行われてきた。
【0004】
さらに最近では、電気分解中に早くもガス圧縮を行うことが提案されている。高圧電解槽システムの一例が、米国特許出願公開第２００５００７２６８８Ａ１号で開示されている。そのシステムは、水を電解セル内に圧送するためのポンプと、水がポンプに逆流するのを防ぐ逆止弁と、電解セルを備える電解槽スタックと、を含む。
【0005】
電解槽内の高圧のために、電解槽の内側において追加の熱発生が存在することになる。したがって、電気抵抗率が高められ、結果として、電解槽の効率が低下する。
【発明の概要】
【0006】
一部の用途では、電解槽をラックマウントすることが望ましい場合がある。ラックマウント式電解槽は、特定の標準寸法を満たす必要があり得る。例えば、電解槽は、標準的な１９インチのラックに適合する幅寸法を有する必要があり得る。この小さなサイズは、電解槽の冷却に関する課題を提供し得る。
【0007】
上記に鑑みて、本開示の一般的な目的は、従来技術の問題を解決するかまたは少なくとも軽減する、発熱デバイスのためのラックマウントボックスを提供することである。
【0008】
したがって、本開示の第１の態様によれば、発熱デバイスのためのラックマウントボックスが提供され、このラックマウントボックスは、発熱デバイスチャンバを形成するハウジングと、発熱デバイスチャンバ内に配置され、発熱デバイスを支持するように構成された、発熱デバイス保持構造と、発熱デバイス保持構造の垂直下方に配置され、発熱デバイスチャンバ内に冷気が流入することを可能にする冷気入口であって、冷気が発熱デバイス保持構造を通過して垂直に流れることを可能にするようにトレイが構成されている、冷気入口と、を備え、ハウジングは、冷気入口を介して冷気として発熱デバイスチャンバ内に受け入れられた加熱空気が発熱デバイスチャンバから出ることを可能にするために、発熱デバイス保持構造の垂直上方に配置された熱気出口が設けられた壁を有し、ハウジングは、発熱チャンバ内で内側へ延在する屋根構造を有し、屋根構造は、発熱デバイスチャンバ内の加熱空気を熱気出口の方へ向かわせるように構成されている。
【0009】
したがって、周囲空気が、ラックマウントボックスのハウジングの内側に配置された発熱デバイスの外部表面を冷却するために使用される。ハウジングを通る冷気の連続的な循環により、ファンなどの余分な電動冷却は必要とされない。したがって、冷却は、エネルギー消費をより少なくされ、かつ、騒音をより少なくされ得る。さらに、ラックマウントボックスは、よりコンパクトにされ、ファンがほこりを吸い込み、ファンを備えたボックスが清掃を必要とするので、保守がより容易になり、かつ、よりコスト効率を良くされ得る。
【0010】
発熱デバイスは、例えば、高圧電解槽スタック、高圧電解槽スタックのための電源ユニット、またはポンプであり得る。
【0011】
１つの実施形態によれば、屋根構造は、ピラミッド形状とされるか、Ｖ形状とされるか、または、直角三角形の形状を有する。
【0012】
１つの実施形態によれば、屋根構造は、加熱空気を熱気出口の方へ向かわせるように構成された傾斜表面を有する。
【0013】
したがって、ピラミッド形状の屋根構造、Ｖ形状の屋根構造、または直角三角形の形状の屋根構造は、加熱空気を熱気出口の方へ向かわせるように構成された傾斜表面を有する。傾斜表面は、水平面に対して傾斜していてよく、この水平面は、発熱デバイス保持構造によって画定されるか、または、ハウジングの平坦な外側屋根によって画定される平面である。
【0014】
発熱デバイス保持構造は、トレイ、およびトレイを支持するレール組立体を備え得る。トレイは、ハウジングから引き出され得るように、レール組立体に沿って摺動するように構成され得る。
【0015】
ラックマウントボックスは、スタンドを備え得る。レール組立体は、トレイがハウジングから引き出されるときにレール組立体を支持するための支持車輪を備え得る。支持車輪は、ラックマウントボックスの側面または側壁に対して、中央平面に沿って中央に配置され得る。
【0016】
あるいは、発熱デバイス保持構造は、発熱デバイスが直接載せられ得るレール組立体を備えてもよい。この場合、レール組立体は、発熱デバイスのための支持物／トレイとして機能する。
【0017】
１つの実施形態によれば、屋根構造は、ピラミッド形状とされ、ハウジングのいくつかの非平行な壁には、熱気出口が設けられ、ピラミッド形状の屋根構造は、加熱空気を熱気出口へ向かわせるように構成される。
【0018】
１つの実施形態によれば、ハウジングの１つの壁にのみ熱気出口が設けられ、屋根構造は、熱気出口に面する斜辺面の形態でその傾斜表面を有する直角三角形の形状を有する。
【0019】
１つの実施形態によれば、冷気入口は、ハウジングの下面に配置されるか、または、ハウジングの壁に設けられる。
【0020】
１つの実施形態によれば、冷気入口は、壁に設けられ、壁は、前壁、後壁、または側壁である。
【0021】
１つの実施形態によれば、冷却空気入口および熱気出口は、ハウジングの対向する壁に設けられる。
【0022】
１つの実施形態によれば、ハウジングは、断熱材で作られる。それにより、加熱空気は、ハウジング自体を加熱せず、代わりに、単に熱気出口を通って外に出ることになる。
【0023】
１つの実施形態によれば、断熱材は、ポリマーまたは木材を含む。
【0024】
本開示の第２の態様によれば、並んで配置された第１の態様による第１のラックマウントボックスと第２のラックマウントボックスとを含むラックマウントボックス組立体が提供され、第１のラックマウントボックスおよび第２のラックマウントボックスのそれぞれは、前壁、後壁、および一方の側壁のみを有し、第１のラックマウントボックスの発熱デバイスチャンバ、および第２のラックマウントボックスの発熱デバイスチャンバは、互いに向かって開口し、それにより、単一の発熱デバイスチャンバを形成する。
【0025】
本開示の第３の態様によれば、第１の態様によるラックマウントボックスと、発熱デバイス保持構造によって支持されるかまたは発熱デバイス保持構造から懸下される発熱デバイスとを備える、発熱デバイスシステムが提供される。
【0026】
発熱デバイスは、例えば、高圧電解槽スタック、ポンプ、または、高圧電解槽スタックのためのもしくはポンプのための電源などの電源であり得る。
【0027】
１つの実施形態によれば、発熱デバイスシステムは、高圧電解槽システムであり、発熱デバイスは、高圧電解槽スタックである。
【0028】
１つの実施形態によれば、電解槽スタックは、複数の電解セルを備え、各電解セルは、２つの電極板を備え、各電極板は、ヒートフィンが設けられた周辺部を有する。
【0029】
１つの実施形態によれば、電解槽スタックは、電解槽冷却チャネル入口と、電解槽冷却チャネル出口とを有する。
【0030】
したがって、本開示の第４の態様によれば、発熱デバイスのためのラックマウントボックスが提供され、ラックマウントボックスは、発熱デバイスチャンバを形成するハウジングと、発熱デバイスチャンバ内に配置され、高圧電解槽スタックを支持するように構成された、熱伝導冷却トレイと、を備え、冷却トレイは、冷却トレイ内に冷却流体を流すことにより冷却トレイの冷却を実現するための、冷却流体チャネル入口および冷却流体チャネル出口を有する冷却流体チャネルを備える。
【0031】
ラックマウントボックスは、また特に電解槽スタックを支持する冷却トレイは、発熱デバイスの冷却を促進する。特に、冷却トレイは、電解槽スタックなどの発熱デバイスのための熱シンクとして機能する。それにより、発熱デバイスの内部冷却システムに関する要件を、したがって発熱デバイスの内部冷却システムのサイズを小さくすることができ、それにより、電解槽スタックなどの発熱デバイスを、標準化されたラックに適合するように小さくすることができる。
【0032】
１つの実施形態によれば、ハウジングは、第１の側壁に沿って分散され、かつ、発熱デバイスチャンバ内に周囲空気を提供するように構成された複数の第１の空気入口開口部が設けられた、第１の側壁を有する。
【0033】
第１の空気入口開口部を介した周囲空気冷却は、発熱デバイスチャンバ内の電解槽スタックの冷却をさらに提供し得る。
【0034】
１つの実施形態によれば、ハウジングは、第２の側壁に沿って分散され、かつ、発熱デバイスチャンバ内に周囲空気を提供するように構成された複数の第２の空気入口開口部が設けられた、第１の側壁に対向する第２の側壁を有する。
【0035】
１つの実施形態によれば、冷却トレイは、積み重ね構成で配置されそれにより冷却トレイを形成する、複数のトレイセグメントを備える。
【0036】
したがって、冷却流体チャネルを含む冷却トレイの製造が容易になり得る。例えば、製造中にレーザによりモノリシック構造を切断して冷却トレイセグメントを形成することができ、次いで、冷却流体チャネルの一部を形成するチャネルセグメントを冷却トレイセグメントに設けることができる。
【0037】
１つの実施形態によれば、トレイセグメントは、冷却流体チャネルの主延長部と平行な方向に積み重ねられる。
【0038】
１つの実施形態によれば、冷却トレイは、２つの最外トレイセグメントと、２つの最外トレイセグメントの間に配置された複数のトレイセグメントとを有し、２つの最外トレイセグメントは、他のトレイセグメントとは異なる材料で作られる。
【0039】
２つの最外トレイセグメントは、それらの間に配置されたトレイセグメントを保持する圧迫板であってよい。トレイセグメントは、例えば、圧迫ねじまたはボルトによって保持され得る。最外トレイセグメントは、例えば、炭素繊維などの軽量誘電材料で作られ得る。２つの最外トレイセグメントの間に配置されるトレイセグメントは、例えばアルミニウム、銅、もしくは鋼といった金属などの高い熱伝導性を有する材料で作られるか、または、熱伝導性ポリマーで作られることが、好ましい。
【0040】
１つの実施形態によれば、冷却流体チャネルは、コイル構造を有する。それにより、冷却流体は、冷却トレイの内側で数回回転することになり、冷却をより効率的にする。
【0041】
１つの実施形態によれば、ハウジングは、発熱デバイスチャンバの屋根を形成する屋根構造を有し、第１の側壁は、屋根構造と第１の空気入口開口部との間に配置された開口窓を有し、第２の側壁は、屋根構造と第２の空気入口開口部との間に配置された開口窓を有し、屋根構造は、第１の入口開口部および第２の入口開口部を介して発熱デバイスチャンバ内に受け入れられた空気を開口窓から外へ向かわせるように構成される。
【0042】
屋根構造は、第１の空気入口開口部および第２の空気入口開口部を通して発熱デバイスチャンバに入る空気の自然対流を促進する。したがって、電解槽スタックの冷却は、より効率的にされ得る。
【0043】
空気を横方向に導く屋根構造により、効率的な周囲空気冷却を維持しながら、いくつかのラックマウントボックスをラック内に積み重ねることができる。
【0044】
１つの実施形態によれば、屋根構造は、発熱デバイスチャンバ内で内側へ延在するピラミッド形状を有する。ピラミッド形状は、発熱デバイスチャンバ内の冷気を開口窓の方へ偏向させる／進ませる。
【0045】
屋根構造は、ピラミッド形状を形成する４つのファセットを有し得る。各ファセットは、空気をそれぞれの開口窓の方へ向かわせるように構成され得る。ここで、ハウジングは、ハウジングの各側に１つずつ、４つの開口窓を備え得る。各開口窓は、屋根構造の領域に、特に屋根構造の垂直下方に配置され得る。したがって、ピラミッド構造は、空気流を４つの開口窓の方へ進ませる。
【0046】
１つの実施形態は、冷却トレイを支持するように、また、冷却トレイの振動を減衰させるように構成された、少なくとも１つの弾性支持要素を備える。したがって、水を高圧下で電解槽スタック内へ圧送するポンプ／モータによって生じる振動は、ラックマウントボックスへの振動伝搬を低減するために、吸収され得る。したがって、振動によって引き起こされる騒音が、減少され得る。
【0047】
１つの実施形態は、外側屋根と、外側屋根の下方に配置された内側屋根と、冷却流体チャネル出口に接続されたチューブと、チューブに接続されたホッパとを備え、外側屋根は、空気出口窓を有し、内側屋根は、周囲熱気のための内側窓を有し、ホッパは、発熱デバイスチャンバと、内側屋根と外側屋根との間の空間との間の流体接続を提供し、それにより冷却流体チャネル出口からの空気流と内側窓を通って流れる周囲熱気とを混合するために、内側屋根に接続されている。
【0048】
混合することにより、周囲熱気は、ある程度の運動量を得ることになり、それにより、周囲熱気は、空気出口窓に接続されたパイプラインを通って移動することができる。したがって、熱気は、加熱目的に使用され得る。
【0049】
本開示の第５の態様によれば、第１または第４の態様によるラックマウントボックスと、冷却トレイであるトレイ上の発熱デバイスチャンバ内に配置された高圧電解槽スタックとを備える、高圧電解槽システムが提供される。
【0050】
１つの実施形態によれば、電解槽スタックは、複数の電解セルを備え、各電解セルは、２つの電極板を備え、各電極板は、ヒートフィンが設けられた周辺部を有する。
【0051】
１つの実施形態によれば、第１の空気入口開口部および第２の空気入口開口部は、ヒートフィンの冷却を実現するように構成される。したがって、その横方向ヒートフィンを有する電解槽スタックは、その第１の空気入口開口部を有する第１の側壁とその第２の空気入口開口部を有する第２の側壁とに沿って設けられ得る。
【0052】
ヒートフィンは、電解槽スタックのさらなる冷却を実現する。具体的には、ヒートフィンと第１の空気入口開口部および第２の空気入口開口部からの周囲空気との相互作用が、電解槽スタックの下面上の冷却トレイの熱だめ機能によって実現される冷却に加えて、電解槽スタックの効率的な空気冷却を実現する。
【0053】
１つの実施形態によれば、電解槽スタックは、ラックマウントボックスの冷却流体チャネル入口と流体接続している電解槽冷却チャネル入口と、ラックマウントボックスの冷却流体出口と流体接続している電解槽冷却チャネル出口とを有する。
【0054】
１つの実施形態によれば、電解槽冷却チャネル入口および電解槽冷却チャネル出口は、電解槽スタックの上部領域内に配置される。
【0055】
本開示の第６の態様によれば、電解槽スタックのための電極板が提供され、この電極板は、フレームであって、水素ガスチャネルおよび酸素ガスチャネルを含み、電極板の中央貫通開口部を区切り、水素ガスチャネルおよび酸素ガスチャネルのうちの一方のみが中央貫通開口部に接続される、フレームと、中央貫通開口部に接続される水チャネルと、貫通開口部の一方の側から貫通開口部のもう一方の側へ延在する複数の電極素子と、を備え、フレームは、複数のヒートフィンが設けられた周辺部を有する。
【0056】
１つの実施形態によれば、ヒートフィンは、周辺部の一部分に沿って延在する。
【0057】
１つの実施形態によれば、フレームは、冷却流体のための流体入口および流体出口を備え、ヒートフィンは、流体入口および流体出口の領域内で周辺部に沿って延在する。
【0058】
１つの実施形態によれば、ヒートフィンは、フレームの周辺部全体に沿って延在する。
【0059】
ヒートフィンは、例えば、アルミニウムまたは銅などの金属で作られ得る。
【0060】
本開示の第４の態様によれば、電解セルを形成する、本明細書において提示された第３の態様の複数の電極板を備える電解槽スタックが提供される。
【0061】
一般に、特許請求の範囲において使用される全ての用語は、本明細書においてそうでないことが明確に定義されていない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ要素、装置、構成要素、手段、ステップ、等」への言及は全て、そうでないことが明確に述べられていない限り、要素、装置、構成要素、手段、ステップ、等の少なくとも１つの例に言及するものとして広く解釈されるべきである。本明細書において開示される任意の方法のステップは、明確に述べられていない限り、開示された正確な順序で行われる必要はない。
【0062】
次に、例として添付の図面を参照しながら、本発明の概念の例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】電解槽スタックのためのラックマウントボックスの例の斜視図を概略的に示す図である。
【図3】冷却トレイの例の斜視図を概略的に示す図である。
【図4】電解槽スタックを支持する冷却トレイの斜視図を概略的に示す図である。
【図6】屋根構造の正面図を概略的に示す図である。
【図7】冷却トレイを保持する支持部材の拡大図である。
【図9】ラックマウントボックスの別の例の斜視図である。
【図11】電極板の例の正面図を概略的に示す図である。
【図14】電解槽スタックの斜視図を概略的に示す図である。
【図15a-15b】ラックマウントボックスの別の例の一例の斜視図を概略的に示す図である。
【図16a】ラックマウントボックスの例の断面側面図である。
【図16b】屋根構造の例の斜視図を概略的に示す図である。
【図16c-16d】ラックマウントボックスの例の断面側面図である。
【図16e】屋根構造の例の斜視図を概略的に示す図である。
【図17】ラックマウントボックス組立体の正面図を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0064】
次いで、本発明の特定の実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、本発明を以下により詳細に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてよく、また、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、かつ、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように、例として提供されるものである。説明全体を通して、同様の番号は、同様の要素を指す。
【0065】
図１は、例えば電動モータ／ポンプ、電源、または高圧電解槽スタックといった電気式、液圧式、または電気化学的なデバイスなどの発熱デバイスのためのラックマウントボックス１の例の斜視図である。以下では、発熱構成要素は、電解槽スタックによって例示される。
【0066】
ラックマウントボックス１は、ラック内にラックマウントされるように構成される。ラックマウントボックス１は、例えば、標準的な１９インチのラック内に取り付けられるように設計され得る。
【0067】
ラックマウントボックス１は、発熱デバイスチャンバ、特に電解槽スタックのための電解槽スタックチャンバを形成する、ハウジング３を備える。ハウジング３は、第１の側壁３ａと、第１の側壁３ａに対向して配置された第２の側壁３ｂとを有する。ハウジング３は、前壁３ｃと、前壁３ｃに対向して配置された後壁３ｄとをさらに有し得る。例示されたハウジング３はまた、屋根３ｅを有する。
【0068】
第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂは、ラックマウントボックス１が標準的なラック内に取り付けられ得るように、寸法決めされ得る。第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂは、１つの例によれば、１９インチまたはおおよそ１９インチの幅を有し得る。
【0069】
第１の側壁３ａには、複数の第１の空気入口開口部５ａが設けられている。第１の空気入口開口部５ａは、第１の側壁３ａに沿って分散されている。第１の空気入口開口部５ａは、例えば、第１の側壁３ａに沿って複数の列に配置され得る。第１の空気入口開口部５ａは、周囲空気を発熱デバイスチャンバ内に供給するように構成される。
【0070】
図２に示されるように、第２の側壁３ｂには、複数の第２の空気入口開口部５ｂが設けられる。第２の空気入口開口部５ｂは、第２の側壁３ｂに沿って分散されている。第２の空気入口開口部５ｂは、例えば、第２の側壁３ｂに沿って複数の列に配置され得る。第２の空気入口開口部５ｂは、周囲空気を発熱デバイスチャンバ内に供給するように構成される。
【0071】
第１の側壁３ａ、第２の側壁３ｂ、および屋根３ｅは、金属などの熱伝導性材料から作られてよく、または、例えばポリマー、さらには木材で作られてもよい。第１の側壁３ａ、第２の側壁３ｂ、および屋根３ｅは、熱を伝導する必要はない。
【0072】
例示されたハウジング３は、複数の開口窓３ｆをさらに有する。具体的には、第１の側壁３ａ、第２の側壁３ｂ、前壁３ｃ、および後壁３ｄのそれぞれに、それぞれの開口窓３ｅが設けられ得る。開口窓３ｆは、第１の空気入口開口部５ａおよび第２の空気入口開口部５ｂを通って発熱デバイスチャンバに入った空気が自然対流により発熱デバイスチャンバから漏出することを可能にするように構成される。発熱デバイスチャンバ内に設置された電解槽スタックは、発熱デバイスチャンバ内の空気を加熱する。開口窓３ｆは、屋根３ｅの領域内、具体的には屋根３ｅの下方に配置される。第１の側壁３ａの開口窓３ｆは、第１の空気入口開口部５ａと屋根３ｅとの間に配置される。第２の側壁３ｂの開口窓３ｆは、第２の空気入口開口部５ｂと屋根３ｅとの間に配置される。
【0073】
図２は、ラックマウントボックス１の内部を見せるために前壁３ｃが取り除かれたラックマウントボックス１を示す。ラックマウントボックス１は、冷却トレイ７を備える。冷却トレイ７は、ハウジング３の内側に配置される。冷却トレイ７は、熱伝導性材料で作られる。冷却トレイ７は、電解槽スタック９を支持するように構成される。電解槽スタック９およびラックマウントボックス１は、高圧電解槽システム８を一緒に形成する。発熱デバイスチャンバは、この例では、第１の側壁３ａ、第２の側壁３ｂ、前壁３ｃ、後壁３ｄ、屋根３ｅの内側屋根構造１１、および冷却トレイ７の内側表面によって画定される。
【0074】
ラックマウントボックス１は、支持部材１３を有することができ、冷却トレイ７は、支持部材１３の上に載っていてもよい。支持部材１３は、例えば、第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂに取り付けられるか、または第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂの一部を形成し得る。支持部材１３は、例えば、第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂに沿って延在する棚部であってもよい。
【0075】
図３は、冷却トレイ７の一例の斜視図である。冷却トレイ７は、冷却トレイ７の内側に延在する冷却流体チャネルを備える。冷却トレイ７は、冷却流体チャネルの入口である冷却流体チャネル入口と、冷却流体チャネルの出口である冷却流体チャネル出口１５ｂとを有する。冷却流体チャネルは、例えば、コイル構造を有し得る。したがって、冷却流体チャネルは、冷却トレイ７の対向する端部間で冷却トレイ７の長さに沿って数倍に延在し得る。それにより、冷却流体チャネルは、冷却流体チャネル入口１５ａと冷却流体チャネル出口１５ｂとの間に延在するときに、複数の巻きを有し得る。冷却流体チャネルは、冷却トレイ７の冷却、したがって冷却トレイ７によって支持された電解槽スタックの冷却を実現するために、液体、例えば水などの冷却流体が冷却トレイ７に流入することを可能にするように構成される。
【0076】
例示された冷却トレイ７は、複数のトレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎを含む。トレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎは、積み重ね構成で配置される。それにより、トレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎは、冷却トレイ７を形成する。トレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎは、例えば、圧迫棒およびボルトによって一緒に保持され得る。トレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎは、冷却トレイ７の製造中に、例えばモノリシック構造のレーザ切断によって製造され得る。冷却流体チャネルは、その後で、各トレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎが組み立てられる前に、各トレイセグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、…７ｎ内に設けられ得る。
【0077】
１つの例によれば、最外トレイセグメント７ａおよび７ｎは、他のトレイセグメントとは異なる材料で作られ得る。最外トレイセグメント７ａおよび７ｎは、例えば、高機械的強度かつ軽量の材料で作られ得る。最外トレイセグメント７ａおよび７ｎは、例えば、炭素繊維で作られ得る。冷却流体チャネル入口１５ａおよび冷却流体チャネル出口１５ｂのための圧迫棒、ボルト、および取付具は、炭素繊維最外トレイセグメント７ａおよび７ｎの表面とともにフラッシュされる。他のトレイセグメントは、好ましくは、例えばアルミニウム、銅、鋼といった金属、または熱伝導性ポリマーなどの、高い熱伝導性を有する材料で作られ得る。
【0078】
あるいは、冷却トレイは、モノリシック構造であってもよい。
【0079】
図４は、冷却トレイ７上に配置された電解槽スタック９の斜視図を示す。電解槽スタック９の底部は、冷却トレイ７の上に載っている。
【0080】
図５は、ラックマウントボックス１の側面図を示す。例示されたラックマウントボックス１の屋根３ｅは、第１の空気入口開口部５ａおよび第２の空気入口開口部５ｂを介して発熱デバイスチャンバ内に入った空気を開口窓３ｆから外へ向かわせるように構成された屋根構造３ｇを有する。図５に示された例では、屋根構造３ｆは、ハウジング３の内側へ延在するピラミッド形状を有する。したがって、ピラミッド形状は、その基部および屋根３ｅに対して垂直下方にその先端を有する。
【0081】
図６は、屋根構造３ｇの正面図を示す。屋根構造３ｇは、複数のファセット１７ａ～１７ｄを有する。本例では、屋根構造３ｇは、屋根構造３ｇのピラミッド形状を画定する４つのファセット１７ａ～１７ｄを有する。各ファセット１７ａ～１７ｄは、第１の空気入口開口部５ａおよび第２の空気入口開口部５ｂからの加熱された吸気をそれぞれの開口窓３ｆへ向かわせる。それにより、発熱デバイスチャンバ内の自然対流が促進され得る。
【0082】
図７は、冷却トレイ７を担持する領域の拡大図を示す。支持構造１３は、冷却トレイ７を支持する。支持構造１３には、弾性支持要素１３ａが設けられる。冷却トレイ７は、弾性支持要素１３ａの上に載る。弾性支持要素１３ａは、冷却トレイ７の振動を吸収するように構成される。振動は、電気分解のために冷却トレイ７上に配置された電解槽スタック９内に高圧で水を圧送するポンプ／モータによって生じる場合があり、その振動は、電解槽スタック９に伝搬し得る。支持構造１３のそれぞれに、それぞれの弾性支持要素１３ａが設けられ得る。弾性支持要素１３ａは、例えば、ポリマー、ゴム、またはセルロースベースの材料で作られ得る。
【0083】
図８は、電解槽スタック９が発熱デバイスチャンバ内に設置されたときにラックマウントボックス１によって実現される冷却の機能を示す。示された例によれば、ラックマウントボックス１は、ラックマウントボックス１の内側に配置されたガスシリンダを備え得る。ラックマウントボックス１は、それぞれ酸素ガスシリンダおよび水素ガスシリンダを保持するように構成されたガスシリンダ保持器１９および２１を備え得る。したがって、ラックマウントボックス１の内側で、電気分解に由来する加圧酸素ガスを酸素ガスシリンダ内に貯蔵し、電気分解に由来する加圧水素ガスを水素ガスシリンダ内に貯蔵することができる。ガスシリンダ保持器１９および２１は、本例では、冷却トレイ７の下方に配置されている。
【0084】
冷却動作に関しては、電解槽スタック９が動作されているときに、水などの冷却流体が、矢印Ａ１によって示されるように、冷却流体チャネル入口１５ａを介して冷却トレイ７および冷却流体チャネル内に導かれる。冷却流体は、最終的に、矢印Ａ２によって示されるように、冷却流体チャネル出口１５ｂを介して冷却トレイ７から流出する。同時に、周囲空気が、矢印Ａ３によって示されるように第１の空気入口開口部５ａを介して、また、矢印Ａ４によって示されるように第２の空気入口開口部５ｂを介して、発熱デバイスチャンバに流入する。このようにして発熱デバイスチャンバに入る周囲空気が、電解槽スタック９の側面を冷却する。自然対流により、加熱空気は上昇して、矢印Ａ５およびＡ６によって示されるように、加熱空気がハウジング３から出て行く場所である開口窓３ｆの方へ屋根構造９によって偏向される。したがって、電解槽スタック９の冷却は、ラックマウントボックス１により、１）冷却流体が冷却トレイ７を流れることによる冷却トレイ７の熱だめ機能によること、ならびに２）第１の空気入口開口部５ａおよび第２の空気入口開口部５ｂを介して提供される周囲空気および自然対流によることの、２つの方法で実現され得る。
【0085】
図９は、ラックマウントボックスの別の例を示す。ラックマウントボックス１’は、ラックマウントボックス１とは異なる屋根３ｅ’を有する。図には示されていないが、第１の側壁３ａには、第１の空気入口開口部が設けられてもよく、第２の側壁３ｂには、第２の空気入口開口部が設けられてもよい。屋根３ｅ’は、外側屋根を形成し、かつ、第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂのうちの一方と直角にまたは実質的に直角に配置された平面部分５３を有する。平面部分５３は、ラックマウントボックス１’の前壁と後壁との間に延在する。屋根３ｅ’はまた、平面部分５３に対して傾斜部分５５を有する。傾斜部分５５は、前壁と後壁との間に延在する。例えば、屋根３ｅ’の半分が平面部分５３で形成され、もう半分が傾斜部分５５で形成されてもよい。平面部分５３と傾斜部分５５との間に折り線が設けられてもよい。図９に示された例では、平面部分５３には、空気出口窓５７が設けられている。
【0086】
さらに、ラックマウントボックス１’は、発熱デバイスチャンバを屋根３ｅ’から分離する内側屋根または内側レベル５９を備える。内側屋根５９は、冷却トレイ７と外側屋根３ｅ’との間に配置される。内側屋根５９は、ラックマウントボックス１’の前壁と後壁との間に延在する、屋根３ｅ’の傾斜部分５５の下方に配置された平面部分６１を有する。内側屋根５９はまた、屋根３ｅ’の平面部分５３の下方に配置された、第１の側壁３ａおよび第２の側壁３ｂのうちの一方に対する傾斜部分６３を有する。傾斜部分６３は、前壁と後壁との間に延在する。平面部分６１および傾斜部分６３は、折り線によって分離されてもよい。したがって、屋根３ｅ’および内側屋根５９は、互いに対して全体的に反転した構造を有し得る。内側屋根６１には、内側窓６５が設けられる。具体的には、平面部分６１に内側窓６５が設けられる。したがって、内側窓６５は、第１の側壁３ａから第２の側壁３ｂへ向かう方向において空気出口窓５７からオフセットして配置される。
【0087】
屋根３ｅ’および内側屋根５９の両方が、ラックマウントボックス１’の前壁および後壁に対して傾斜する。傾斜は、内側屋根５９と屋根３ｅ’とで同じであるかまたは実質的に同じであってもよい。内側窓６５および空気出口窓５７は、傾斜屋根３ｅ’および内側屋根５９の最上領域に配置される。したがって、内側窓６５および空気出口窓５７はどちらも、前壁または後壁のいずれかの領域に配置される。
【0088】
図１０は、ラックマウントボックス１’の断面側面図を示す。ラックマウントボックス１’は、ホッパ６７、およびホッパ６７に接続されたチューブ６９をさらに備え得る。ホッパ６７は、電解槽スタック９の上方の内側屋根５９の最下部にある開口部に取り付けられる。したがって、ホッパ６７は、発熱デバイスチャンバと、内側屋根５９と屋根３ｅ’との間の空間との間の流体接続を提供する。チューブ６９は、電解槽スタック９の流体冷却システムの出力部と、冷却トレイ７の冷却流体チャネル出口１５ｂとに接続され得る。チューブ６９は、流体冷却システムおよび冷却流体チャネル出口１５ｂからホッパ６７へ高温蒸気を運ぶように構成される。この蒸気／熱気は、内側屋根５９と屋根３ｅ’との間の空間内で、内側窓６５を通って流れる熱気と混ざり合うことになる。この混合により、周囲熱気は、ある程度の運動量を得ることになり、それにより、周囲熱気は、空気出口窓５７に接続されたパイプラインを通って移動することができる。したがって、熱気は、加熱目的に使用され得る。
【0089】
電解槽スタック９は、１つの例によれば、周囲空気冷却に特に適合され得る。具体的には、電解槽スタック９の電解セルを形成する電極板は、第１の空気入口開口部５ａおよび第２の空気入口開口部５ｂを介して発熱デバイスチャンバに入る周囲空気とより効率的に相互作用するために、横方向ヒートフィン構造を有して設計され得る。図１１は、電解槽のための電極板２３の例を示す。２つの電極板２３が、電解セルを形成し、一方は陽極として作用し、もう一方は陰極として作用する。電解槽スタック９を形成するために、複数の電解セルが積み重ねられ得る。
【0090】
電極板２３は、中央貫通開口部２５を区切るフレーム２３ａを備える。フレーム２３ａは、水素ガスチャネル２７および酸素ガスチャネル２９を含む。各電極板２３につき、水素ガスチャネル２７および酸素ガスチャネル２９のうちの一方のみが、中央貫通開口部２５と流体接続している。水素ガスチャネル２７および酸素ガスチャネル２９は、電極板２３の上方領域に配置される。電極板２３は、中央貫通開口部２５に接続された酸素ガスチャネル２９を有する陽極として作用する全ての電極板２３と、中央貫通開口部２５に接続された水素ガスチャネル２７を有する陰極として作用する全ての電極板２３とを交互にして配置される。
【0091】
フレーム２３ａは、水チャネル３１および３３をさらに含み、各電極板２３につき、水チャネル３１および３３のうちの一方のみが、中央貫通開口部２５と流体接続している。水チャネルのうちの一方３１は、陽極を形成する電極板のためのものであり、他方の水チャネル３３は、陰極を形成する電極板のためのものである。
【0092】
電極板２３は、複数の電極素子３５をさらに備え得る。電極素子３５は、平行に配置され、かつ、中央貫通開口部２５の片側から中央貫通開口部２５の反対側まで垂直に延在する。各電極素子３５は、例えば、中心の直線状または基本的に直線状のワイヤと、中心ワイヤの周りに配置されたコイルとを備え得る。
【0093】
電極板２３は、流体入口３７および流体出口３９をさらに備える。流体入口３７および流体出口３９のそれぞれは、電極板２３およびフレーム２３ａの上方領域に配置された貫通開口部である。流体入口３７および流体出口３９は、電解槽スタック９を通して水などの冷却流体を提供するためのものである。具体的には、冷却流体は、流体入口３７を通って電解槽スタック９に入り、流体出口３９を通って電解槽スタック９から出ることができる。
【0094】
流体入口３７は、１つの例によれば、複数のヒートフィン構造３７ａを備え得る。ヒートフィン構造３７ａは、例えば、流体入口３７の内周に沿って分散された複数の径方向要素を含み得る。流体出口３９は、１つの例によれば、複数のヒートフィン構造３９ａを備え得る。ヒートフィン構造３９ａは、例えば、流体出口３９の内周に沿って分散された複数の径方向要素を含み得る。
【0095】
フレーム２３ａは、電極板２３の外部冷却を実現するために、複数のヒートフィンが設けられた外周部４１を有する。図１２は、電極板２３の側面図を示す。ヒートフィン４３は、フレーム２３の周辺部４１に沿って中央貫通開口部２５の軸方向に順々に配置される。ヒートフィン４３は、例えば、周辺部４１の一部分のみに沿って、例えば電極板２３の上部領域または上半分にのみ設けられてもよく、または、ヒートフィン４３は、周辺部４１全体に沿って延在してもよい。図１３は、ヒートフィン４３の拡大図を示す。
【0096】
ヒートフィン４３は、例えばアルミニウムもしくは銅といった金属または熱伝導性ポリマーなどの熱伝導性材料で作られることが好ましい。
【0097】
ヒートフィン４３の外部位置により、第１の空気入口開口部５ａおよび第２の空気入口開口部５ｂを通ってラックマウントボックス１に入る周囲空気は、電解槽スタック９のより良好な冷却を実現し得る。
【0098】
図１４は、積み重ね構成で配置された複数の電極板２３を備える電解槽スタック９を、より詳細に示す。電解槽スタック９は、端板４５などの端板を含む。端板４５は、電極板２３の流体入口３７に接続された電解槽冷却チャネル入口４７ａと、電極板２３の流体出口３９に接続された電解槽冷却チャネル出口４７ｂと、酸素ガス出口４９ａと、水素ガス出口４９ｂと、水チャネル３１および３３に接続された電気分解のための水入口５１と、を有する。水は、ポンプにより高圧で水入口５１を介して電解槽スタック９内に提供され得る。
【0099】
端板は、例えば、金属または炭素繊維で作られ得る。炭素繊維は、金属よりも軽量であり、かつ、高圧に耐える強度がある。端板が炭素繊維で作られている場合、電解槽冷却チャネル入口４７ａおよび出口４７ｂ、水入口５１、ならびに酸素ガス出口４９ａおよび水素ガス出口４９ｂのための取付具は、炭素繊維端板の表面とともにフラッシュされ得る。電解槽スタック９は、圧迫棒およびボルトによって一緒に保持されてよく、圧迫棒およびボルトもまた、炭素繊維端板の表面に対してフラッシュされ得る。
【0100】
電解槽冷却チャネル入口４７ａは、ラックマウントボックス７の冷却流体チャネル入口１５ａと流体接続し得る。したがって、同じ流体源が、電解槽冷却チャネル入口４７ａと冷却流体チャネル入口１５ａとに接続され得る。電解槽冷却チャネル出口４７ｂは、ラックマウントボックス１の冷却流体チャネル出口１５ｂと流体接続し得る。したがって、電解槽スタック９および冷却トレイ７から出る加熱された流体は、一体化され得る。したがって、同じ流体、例えば水、冷却システムが、電解槽スタック９の内部流体冷却、および冷却トレイ７によって実現される外部冷却のために使用され得る。
【0101】
電解槽スタック９は、電解セル間および／または電解セルと端板との間に設置された追加の冷却板を備え得る。より多くの冷却板は、より良好な冷却効率を実現するが、冷却板の数は一般に、電解槽スタック９のラック適合サイズに起因して制限される。
【0102】
図１５ａは、ラックマウントボックス１”の別の例を示す。ラックマウントボックス１”は、ハウジング３’を備える。ハウジング３’は、高圧電解槽スタック９、ポンプ、モータ、または電源などの発熱デバイスを受け入れるように構成された発熱デバイスチャンバを画定する。ハウジング３は、１つの例によれば、断熱材で作られ得る。断熱材は、例えば、プラスチックもしくはセルロースなどのポリマー材料、または木材を含むか、あるいはそれらで構成され得る。
【0103】
ハウジング３’は、２つの側壁３ａ’および３ｂ’を有する。側壁３ａ’および３ｂ’は、取外し可能であってもよい。ハウジング３’はまた、前壁３ｃ’および後壁３ｄ’を備える。前壁３ｃ’および後壁３ｄ’は、１９インチなどの特定のラック幅で寸法決めされ得る。
【0104】
ラックマウントボックス１”は、発熱デバイスを支持または懸下するように構成された発熱デバイス保持構造（図示せず）を含む。発熱デバイス保持構造は、例えば、トレイを含み得る。トレイは、すでに説明されたような冷却トレイであってもよく、または、重い発熱デバイスを支持することができる任意の種類のトレイなどの、特別に適合された冷却能力を持たないトレイであってもよい。
【0105】
発熱デバイス保持構造は、トレイを支持するように構成されるかまたはトレイを懸下するように構成された、レール組立体を備え得る。トレイは、レール組立体と摺動可能に係合され得る。トレイは、レール組立体に沿って摺動し、それによりハウジング３’から少なくとも部分的に引き出されるように、構成され得る。したがって、トレイは、ハウジング３’内にキャリッジとして配置され得る。あるいは、発熱デバイス保持構造は、その上に発熱デバイスが直接載せられ得るかまたは発熱デバイスがそこから直接にすなわちトレイを用いることなしに懸下され得るレール組立体を備え得る。
【0106】
前壁３ｃ’および／または後壁３ｄ’には、冷気入口７１が設けられ得る。あるいは、またはさらに、ハウジング３’の下面には、冷気入口７１が設けられ得る。冷気入口７１は、ハウジング３’および発熱デバイスチャンバ内への冷気のための入口を提供するように構成される。１つの変形形態によれば、側壁３ａ’および３ｂ’のうちの一方または両方に、冷気入口が設けられ得る。
【0107】
冷気入口７１は、発熱デバイス保持構造の垂直下方に配置される。したがって、冷気入口７１は、底部からハウジング３’の屋根に向かう方向においてハウジング３’の底部と発熱デバイス保持構造との間に配置される。例えば、冷気入口７１は、トレイが存在する場合にはトレイの垂直下方に、かつ／またはレール組立体の垂直下方に配置される。
【0108】
発熱デバイス保持構造は、冷気入口７１を通って発熱デバイスチャンバに入った冷気が発熱デバイス保持構造を通過してハウジング３’内を垂直上方に流れることができるように構成される。したがって、発熱デバイス支持体は、開口構造を有して、空気が上昇して開口構造を通過して流れることを可能にする。例えば、トレイを含む例では、トレイには、冷却空気が通って流れるための、ハウジング３’の頂部に向かう方向に延在する１つまたは複数の貫通開口部が設けられ得る。したがって、冷気は、発熱デバイス保持構造上に配置された発熱デバイスを空冷するために、発熱デバイス保持構造上に配置された発熱デバイスを通過して流れることができる。貫通開口部または複数の貫通開口部は、発熱デバイス保持構造上に配置された発熱デバイスを十分な空気が通過して流れ発熱デバイスを冷却することができるように配置されることが好ましい。貫通開口部は、例えば、発熱デバイスの下部にあり、かつ、発熱デバイスの全ての側面に沿っていてもよい。
【0109】
１つの例によれば、冷気入口７１が設けられてない前壁３ｃ’および後壁３ｄ’の壁には、熱気出口７３が設けられ得る。例えば、前壁３ｃ’に冷気入口７１が設けられている場合、後壁３ｄ’に熱気出口７３が設けられてもよい。あるいは、前壁および後壁の両方にそれぞれの熱気出口が設けられてもよい。１つの例によれば、側壁３ａ’および３ｂ’のうちの一方または両方に、熱気出口が設けられ得る。
【0110】
熱気出口７３は、発熱デバイス保持構造の垂直上方に配置され得る。したがって、熱気出口７３は、ハウジング３’の屋根領域に配置される。冷却空気入口７１は、ハウジング３’の底部領域に配置され得る。熱気出口７３は、冷気入口７１から発熱デバイスチャンバに入って発熱デバイスによって加熱された冷気が発熱デバイスチャンバから出ることを可能にするように構成される。
【0111】
ハウジング３’は、発熱デバイスチャンバ内で内側へ延在する屋根構造を有する。したがって、屋根構造は、ハウジング３’の底部に向かって延在する。屋根構造は、冷気入口から熱気出口７３への空気流を促進し、したがって空気循環および冷却を強化するように構成される。屋根構造は、加熱空気を熱気出口７３へ向かわせるかまたはそらすように構成される。
【0112】
図１６ａは、ラックマウントボックス１”の１つの変形形態の横からの断面図を示す。この図は、発熱デバイス保持構造７７を示す。ラックマウントボックス１”には、ハウジング３’を地面から持ち上げるスタンドまたは脚部７４が設けられている。さらに、ハウジング３’の底部７５は開いていて、発熱デバイス保持構造７７の下に冷気入口７１を形成する。したがって、冷気は、ハウジング３’の下を流れて、冷気入口７１から発熱デバイスチャンバに流入することができる。
【0113】
例示された屋根構造７９は、この場合、その傾斜表面７９ａ、つまり斜辺面を熱気出口７３に向けることにより加熱空気を熱気出口７３の方へ向かわせる、直角三角形の形状を有する。図１６はｂ、直角三角形の形状の屋根構造７９の斜視図を示す。直角三角形は、前壁３ｃ’から後壁３ｄ’に向かう方向に先細りになる状態で、前壁３ｃ’と後壁３ｄ’との間の全距離にわたって延在し得る。傾斜表面７９ａは、平面を形成し得る。
【0114】
図１６ｃは、図１６ａに示されたラックマウントボックス１”の変形形態を示す。この変形形態では、前壁３ｄ’に冷気入口７１が設けられている。前壁３ｄ’に設けられる冷気入口７１は、ハウジング３’の底部に設けられている冷気入口の代わりにまたはそれに加えてそこに配置され得る。発熱デバイスチャンバの内側の空気流７６は、概略的に示されている。典型的には、発熱デバイスチャンバ内側の冷気の加熱は、明瞭さの理由から図１６ｃのラックマウントボックス１”の内側には示されていない発熱デバイスによってもたらされる。
【0115】
図１６ｄは、図１６ｃに示されたラックマウントボックス１”の別の変形形態を示す。この場合、前壁３ｃ’および後壁３ｄ’の両方に熱気出口７３が設けられている。冷気入口７１は、前壁３ｃ’に設けられているが、あるいは、またはさらに、例えば図１６ａに示されているのと同様にハウジング３の底部に設けられてもよい。屋根構造７９は、この例ではＶ字形状である。したがって、屋根構造７９は、側断面図において二等辺三角形または正三角形の形状を有する。Ｖ字の各脚は、それぞれの熱気出口７３に面している。したがって、Ｖ字の各脚は、頂点から前壁３ｃ’および後壁３ｄ’のそれぞれに向かって延在する。図１６ｅは、Ｖ字形状の屋根構造７９の斜視図を示す。「Ｖ」の頂点は、中心に配置されてもよいし、前壁３ｃ’と後壁３ｄ’との間の垂直中心軸からオフセットして配置されてもよい。
【0116】
直角三角形の形状およびＶ字形状の屋根構造の代案として、屋根構造は、例えば、図５および図６に示されるタイプのピラミッド形状であってもよい。この場合、やはり有利には、ピラミッド形状の屋根構造の全てのファセット面が空気をそれぞれの熱気出口の方へ向かわせるように、側壁に熱気出口が設けられ得る。
【0117】
ラックマウントボックス１”は、有利には、そのようなシステムの正面図を示す図１７に示されるように、互いに積み重ねられ、かつ／または、互いに隣接しかつ互いに並んで接触して配置されて、ラックマウントボックス１”のシステムまたはラックマウントボックス組立体を形成し得る。ラックマウントボックス１”は、互いに接続され得る。例えば、互いに積み重ねられたラックマウントボックス１”が機械的に接続されてよく、かつ／または、並んで配置されたラックマウントボックス１”が互いに接続されてもよい。発熱デバイスが電解槽スタックである場合、システムの容量は、単一の電解槽と比較して増加され、コンパクトな態様で、工業規模で使用され得る。
【0118】
２つのラックマウントボックス１”が互いに積み重ねられる場合、下側のラックマウントボックス１”－１には、地面上でのラックマウントボックス１”－１の設置のためのスタンド７４が設けられ得る。下側のラックマウントボックス１”は、スタンド７４間に配置された支持車輪８１を有し得る。支持車輪８１は、例えば、発熱デバイス保持構造の一部を形成し得る。支持車輪８１は、例えば、トレイに接続されて、トレイが前壁３ｃ’を通ってハウジング３’から引き出されるときに、トレイとともに移動され得る。したがって、支持車輪は、トレイがハウジング３’から引き出されるときに、中央平面支持を提供し得る。
【0119】
下側のラックマウントボックス１”は、例えば、図１６ａに示されているのと同様に、ハウジング３’の底部に冷気入口７１を有し得る。中間のラックマウントボックス１”－２は、スタンドを伴わずに、下側のラックマウントボックス１”－１の上に直接設置され得る。中間のラックマウントボックス１”－２は、その発熱デバイス保持構造の垂直下方の前壁３ｃ’に設けられたその冷気入口を有し得る。中間のラックマウントボックス１”－２は、補助脚または支持デバイスを備えることができ、この補助脚または支持デバイスは、中間のラックマウントボックス１”－２のトレイが中間のラックマウントボックス１”－２のハウジング３’から引き出されまた下側のラックマウントボックス１”のトレイがそのハウジングから引き出されているときに展開され、かつ、下側のラックマウントボックス１”－１のトレイに接続され得る。この場合、下側のラックマウントボックス１”－１のトレイは、最初に引き出されなければならず、中間のラックマウントボックス１”－２のトレイは、部分的に引き出されてよく、支持デバイスは、中間のトレイをさらに引き出す前に中間のラックマウントボックス１”－２のトレイの支持を提供するために、下側のラックマウントボックス１”－１のトレイに接続され得る。１つの例によれば、同様の支持デバイスが、最上部のラックマウントボックス１”－３のために想定される。この場合、シーケンスは、最初に下側のラックマウントボックス１”－１のトレイを引き出し、次いで中間のラックマウントボックス１”－２のトレイを引き出して、上記のように中間のトレイの支持を確保することになる。最後に、最上部のラックマウントボックス１”－３のトレイが引き出され、その支持デバイスが中間のラックマウントボックス１”－２のトレイに接続される。これは、電解槽スタック、ポンプ、および電源などの非常に重い発熱デバイスがトレイによってなおも支持されたままでそれらのハウジングから引き出され得ることを確実にする。典型的なセットアップでは、ラックマウントボックスのサイズは、その中に収容される発熱デバイスに依存し得る。例えば、スタック内の１つのラックマウントボックスが電解槽スタックを収容し、１つのラックマウントボックスがポンプおよび／またはガス容器を収容し、１つのラックマウントボックスが電解槽スタックおよびポンプのための電源を収容する場合がある。
【0120】
ラックマウントボックスはまた、互いに並んで隣接して配置されてもよい。この場合、隣接するラックマウントボックス間の側壁は、取り外され得る。したがって、これらのラックマウントボックスは、互いに向かって開口している対向面を有し得る。それにより、いくつかのラックマウントボックスが、共通の空冷を有する複数の発熱デバイスを含む共通の単一の発熱デバイスチャンバを本質的に形成し得る。並んで配置されたラックマウントボックス１”の屋根構造は、互いに接続され得る。この場合、屋根構造は、有利には、Ｖ字形状または直角三角形の形状である。したがって、接続されたラックマウントボックス１”の屋根構造は、単一の共通の接続された屋根構造を形成する。１つの例では、隣接する屋根構造は、それらの間に空間を伴わずに、互いに物理的に接触して配置される。
【0121】
１つの変形形態によれば、最上部のラックマウントボックス１”ではない任意のラックマウントボックスの屋根構造は、取り外され得る。具体的には、ハウジングの屋根は、最上部のラックマウントボックス１”を除いて、取り外されてよい。さらに、１つの例によれば、冷却空気入口は、底部のラックマントボックスのみに、例えば最下部のハウジングの底部に、設けられ得る。
【0122】
本発明の概念は、主にいくつかの実施形態を参照して上述された。しかし、当業者には容易に理解されるように、上記に開示されたもの以外の他の実施形態も、添付の特許請求の範囲によって定められるように、本発明の概念の範囲内で等しく可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15a】
【図15b】
【図16a】
【図16b】
【図16c】
【図16d】
【図16e】
【図17】