特許 7561972 冷却装置およびシステム

(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】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】冷却装置およびシステム

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20240927BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G06F1/20 C

G06F1/20 D

H05K7/20 Q

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023512695

(86)(22)【出願日】2021-08-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-07

(86)【国際出願番号】 EP2021072211

(87)【国際公開番号】W WO2022037991

(87)【国際公開日】2022-02-24

【審査請求日】2023-03-20

(31)【優先権主張番号】20191745.7

(32)【優先日】2020-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】522448702

【氏名又は名称】アクセルシウス エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＡＣＣＥＬＳＩＵＳ，ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】７８００ Ｓｈｏａｌ Ｃｒｅｅｋ Ｂｌｖｄ． Ｓｕｉｔｅ １２０Ｗ Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ７８７５７，ＵＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ラファエレ・ルカ・アマルフィ

(72)【発明者】

【氏名】ライアン・エンライト

(72)【発明者】

【氏名】ヴァシレイオス・カファンタリス

【審査官】田中 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８５２７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０６５２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１８８８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１５１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２５Ｄ １／００－９／００

Ｆ２５Ｄ １１／００－１６／００；２７／００－３１／００

Ｆ２５Ｄ １７／００－１７／０２

Ｆ２５Ｂ １／００－７／００

Ｆ２５Ｂ ３１／００－３１／０２；３９／００－４１／４８

Ｆ２８Ｄ １５／００－１５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の熱サイフォンループと複数のセンサを備える装置であって、
複数の電子機器を冷却するための１つまたは複数の前記熱サイフォンループのそれぞれは、少なくとも１つのエバポレーターと、少なくとも１つのコンデンサーとを備え、
前記熱サイフォンループ内の複数の前記センサは、少なくとも１つの前記エバポレーターの入口および出口内の蒸気品質、少なくとも１つの前記熱サイフォンループの下降管における液体レベルのうち１つまたは複数を測定するように構成される、装置。

【請求項2】

前記装置は、熱サイフォンループを備え、前記熱サイフォンループは、複数の前記エバポレーターを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記装置は、複数の前記熱サイフォンループを備え、各前記熱サイフォンループは、少なくとも１つの前記エバポレーターを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記センサは、少なくとも１つの前記熱サイフォンループの下降管におけるアキュムレータ内の液面レベルを測定するように構成される、請求項１～３のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

複数の前記エバポレーターは、熱サイフォンループ内に直列に配置され、蒸気品質を測定できるように構成される前記センサは、直列のエバポレーターのうち最後のエバポレーターの出口に設けられる、請求項１～４のいずれかに記載の装置。

【請求項6】

複数の前記エバポレーターは、熱サイフォンループ内に並列に配置され、前記センサは、複数のエバポレーターの出口における蒸気品質を測定できるように構成される、請求項１～４のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記装置は、前記熱サイフォンループ内の質量流量を測定するように構成される少なくとも１つの質量流量センサ、及び／または少なくとも１つの前記熱サイフォンループ内の作動流体の圧力を測定するように構成される少なくとも１つの圧力センサ、及び／または少なくとも１つの前記熱サイフォンループの下降管内の異なる位置に設けられる複数の温度センサを備える、請求項１～６のいずれかに記載の装置。

【請求項8】

前記装置は、少なくとも１つの熱サイフォンループの下降管内に複数の分岐を有し、１つまたは複数のバルブが異なる分岐を通る流れを制御するように構成される、請求項１～７のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

拡張可能部は、少なくとも１つの熱サイフォンループの下降管内に設けられる、請求項１～８のいずれかに記載の装置。

【請求項10】

少なくとも１つの熱サイフォンループの前記下降管は、前記下降管の底部が頂部より広くなるように、前記下降管の長さに沿って変化する直径を有する、請求項１～９のいずれかに記載の装置。

【請求項11】

前記熱サイフォンループは、二次冷却システムに熱的に結合される、請求項１～１０のいずれかに記載の装置。

【請求項12】

前記装置によって冷却される複数の前記電子機器は、サーバ、ルータ、スイッチ、光電機器のうち１つまたは複数で構成される、請求項１～１１のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

複数の前記電子機器は、データセンター、コンピュータ室、通信機器室、ネットワーク室のうち１つ以上内の１つまたは複数のラックに設けられる、請求項１～１２のいずれかに記載の装置。

【請求項14】

前記装置は、コントローラによって制御されるように構成され、前記コントローラが１つまたは複数のセンサからの出力を使用して装置の制御に関する効率を向上させることができ、前記コントローラが、前記装置の部分を制御し、且つ前記熱サイフォンループに伝達された熱と前記熱サイフォンループから伝達された熱とを決定するように構成される、請求項１～１３のいずれかに記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願の実施例は、冷却装置およびシステムに関する。一部の実施例は、サーバなどの複数の電子機器を備えるデータセンターを冷却するための装置およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

冷却はデータセンターが機能するには不可欠である。従って、エネルギー消費が少なく、且つ能動的制御を削減する、データセンターを冷却するための効率的な装置およびシステムが有利である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本願の様々な実施例（必ずしも全てではない）によれば、１つまたは複数の熱サイフォンループと複数のセンサを備える装置が提供され、複数の電子機器を冷却するための１つまたは複数の前記熱サイフォンループのそれぞれは、少なくとも１つのエバポレーターと、少なくとも１つのコンデンサーとを備え、前記熱サイフォンループ内の複数の前記センサは、少なくとも１つの前記エバポレーターの入口および出口内の蒸気品質、少なくとも１つの前記エバポレーターの総熱負荷、少なくとも１つの前記熱サイフォンループの下降管における液体レベルのうち１つまたは複数を測定するように構成される。

【0004】

前記装置は、熱サイフォンループを備え、熱サイフォンループは、複数のエバポレーターを備えてもよい。

【0005】

前記装置は、複数の熱サイフォンループを備え、各熱サイフォンループは、少なくとも１つのエバポレーターを備えてもよい。

【0006】

前記センサは、少なくとも１つの熱サイフォンループの下降管におけるアキュムレータ内の液面レベルを測定するように構成されてもよい。

【0007】

複数の前記エバポレーターは、熱サイフォンループ内に直列に配置されてもよい。蒸気品質を測定できるように構成される前記センサは、直列のエバポレーターのうち最後のエバポレーターの出口に設けられてもよい。

【0008】

複数の前記エバポレーターは、熱サイフォンループ内に並列に配置されてもよい。前記センサは、複数のエバポレーターの出口における蒸気品質を測定できるように構成される。

【0009】

前記装置は、熱サイフォンループ内の質量流量を測定するように構成される少なくとも１つの質量流量センサを備えてもよい。

【0010】

前記装置は、少なくとも１つの熱サイフォンループ内の作動流体の圧力を測定するように構成される少なくとも１つの圧力センサを備えてもよい。

【0011】

前記装置は、少なくとも１つの熱サイフォンループの下降管内の異なる位置に設けられる複数の温度センサを備えてもよい。

【0012】

前記装置は、少なくとも１つの熱サイフォンループの下降管内に複数の分岐を有し、１つまたは複数のバルブが異なる分岐を通る流れを制御するように構成されてもよい。

【0013】

異なる前記分岐は、異なる直径を有してもよい。

【0014】

拡張可能部は、少なくとも１つの熱サイフォンループの下降管内に設けられてもよい。

【0015】

少なくとも１つの熱サイフォンループの前記下降管は、前記下降管の頂部が底部より広くなるように、前記下降管の長さに沿って変化する直径を有してもよい。

【0016】

前記装置は、熱サイフォンループの使用中に、１つ以上のエバポレーターを熱サイフォンループから取り外すことができるように構成されてもよい。

【0017】

前記熱サイフォンループは、二次冷却システムに熱的に結合されてもよい。

【0018】

前記装置によって冷却される複数の電子機器は、サーバ、ルータ、スイッチ、光電機器のうち１つまたは複数で構成されてもよい。

【0019】

複数の前記電子機器は、データセンター、コンピュータ室、通信機器室、ネットワーク室のうち１つ以上内の１つまたは複数のラックに設けられてもよい。

【0020】

前記エバポレーターは、ウィック構造、マイクロチャネル、フィンのアレイ、チューブの蛇行配列のうち１つまたは複数から構成されてもよい。

【0021】

本装置は、コントローラによって制御されるように構成されてもよく、コントローラが１つまたは複数のセンサからの出力を使用して装置の効率を向上させることができる。

【0022】

本願の様々な実施例（必ずしも全てではない）は、熱サイフォンループ間に流体経路が提供されないように互いに分離されるように構成される複数の熱サイフォンループを備える冷却システムであって、第１熱サイフォンループが第２熱サイフォンループから独立して電子機器を冷却するために使用されるように、複数の熱サイフォンループが単一の電子機器に熱的に結合される冷却システムを提供することができる。

【0023】

前記冷却システムは、複数の二次冷却システムを有し、第１二次冷却システムが第２二次冷却システムから独立して使用されるように、各熱サイフォンループが複数の二次冷却システムに熱的に結合できるように構成されてもよい。

【0024】

各前記二次冷却システムは、複数の熱サイフォンループに結合されてもよい。

【0025】

前記冷却システムは、前記二次冷却システム間に流体経路が設けられないように、前記二次冷却システムが互いに隔離されるように構成されてもよい。

【0026】

以下では、図面を参照して本願の具体的な実施形態に対して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】熱サイフォンループを概略的に示す図である。

【図2】直列に冷却される複数の電子機器からなるラックに適用される装置の一例を示す図である。

【図3】並列に冷却される複数の電子機器からなるラックに適用される装置の一例を示す図である。

【図4】下降管部に流量の調整用バルブを設ける装置の一例を示す図である。

【図5】下降管の断面図である。

【図6A】散逸電力の変動に伴う液体ヘッドの変動を管理するように設計されるプロファイルを有する例示的なアキュムレータを示す図である。

【図6B】散逸電力の変動に伴う液体ヘッドの変動を管理するように設計されるプロファイルを有する例示的なアキュムレータを示す図である。

【図7】データセンター及び／又は電気通信室及び／又はネットワーク／通信室における複数のラックを冷却するための装置の一例を示す図である。

【図8】一次ラックレベル冷却システムと二次冷却システムとからなる複数のラックを冷却するための装置の一例を示す図である。

【図9】コンデンサーの一例を示す。

【図10】直列に冷却される複数の電子機器からなるラックに適用され、オーバーヘッドラックコンデンサーを使用する装置の一例を示す図である。

【図11】並列に冷却される複数の電子機器からなるラックに適用され、オーバーヘッドラックコンデンサーを使用する装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図に示される前記装置２０１は、複数の電子機器２０３を冷却するための１つ以上の熱サイフォンループ１０１と、熱サイフォンループ１０１内に設けられる複数のセンサとを備え、１つ以上の前記熱サイフォンループ１０１のそれぞれが、少なくとも１つのエバポレーター１０３と少なくとも１つのコンデンサー１０５から構成され、前記センサが、蒸気品質、総熱負荷、液面レベルのうち１つ以上を測定できるように構成され、前記蒸気品質が少なくとも１つのエバポレーター１０３の入口および出口内の蒸気品質であり、前記総熱負荷が少なくとも１つのエバポレーターの総熱負荷であり、前記液面レベルが少なくとも１つの熱サイフォンループ１０１の下降管１０７の液面レベルである。

【0029】

図１に熱サイフォンループを概略的に示す。熱サイフォンループ１０１は、受動二相重力駆動冷却システムを備える。熱サイフォンループ１０１は、エバポレーター１０３、コンデンサー１０５、下降管１０７、上昇管１０９を備える。作動流体１１３は、熱サイフォンループ１０１内に設けられる。熱サイフォンループ１０１が使用されると、作動流体１１３は熱サイフォンループ１０１の部材を循環する。

【0030】

エバポレーター１０３は、矢印１１５で示す重力により下降管１０７に沿ってエバポレーター１０３に作動流体が流入するように、熱サイフォンループ１０１の底部に設けられる。下降管１０７の高さ及び内径は、下降管１０７内の流体の静的ヘッドがエバポレーター１０３、上昇管１０９及びコンデンサー１０５に流体を流すように選択される。作動流体１１３は下降管１０７内にある時、液相１１７である。

【0031】

エバポレーター１０３は、熱を熱源１１１から作動流体１１３に伝達するための任意の手段を備える。エバポレーター１０３は熱源１１１と熱的に結合される。熱界面材料は、エバポレーター１０３を熱源１１１に熱結合させるために使用される。熱源１１１は、使用中に不要な熱を発生する電子機器を備えてもよい。電子機器は光電機器であってもよい。電子機器は、サーバ、ルータ、ネットワークスイッチ、ストレージデバイス、または任意の他の適切なタイプの機器であってもよい。一部の実施例では、熱源は、データセンター、電気通信装置室、またはネットワーク、通信室、コンピュータ室、ネットワーク室、またはその他任意の適切な配置を提供することができる複数の電子装置を含んでもよい。

【0032】

矢印１１９で示すように、熱源１１１からエバポレーター１０３内の作動流体１１３に熱が伝達される。この熱伝達により、エバポレーター１０３内で作動流体１１３が部分的に蒸発し、作動流体１１３を液相１１７から液相と気相の混合物に変換する。特に、エバポレーター１０３は、エバポレーター１０３の出口から排出される流体が二相混合物であるように、一部の作動流体１１３を気相１２１に変換し、一部は液相１１７に保持する。二相混合物は、熱サイフォンループ１０１の設計、熱負荷、充填比、および任意の他の適切な要素に応じて、液体または他の流動状態に介在される蒸気液滴を含んでもよい。

【0033】

エバポレーター１０３は、エバポレーター１０３から排出された作動流体がエバポレーター１０３から上昇管１０９に流入するように上昇管１０９に連結される。作動流体は、気相１２１の密度が液相１１７の密度よりも小さい二相混合物を含む。矢印１２３で示すように、熱サイフォンループ１０１内の作動流体１１３は、浮力（エバポレーター１０３から流出する二相混合物に関連する）と重力（コンデンサー１０５から流出する液体に関連する）とのバランスにより上昇管１０９を通って上昇する。

【0034】

エバポレーター１０３は、エバポレーター１０３から作動流体１１３に効率的に伝達することができる構造を備えてもよい。例えば、エバポレーター１０３は、芯構造、マイクロチャネル、フィンのアレイ、蛇行管の配置、またはこれらの任意の適切な組み合わせを備えてもよい。

【0035】

コンデンサー１０５は、熱サイフォンループ１０１の上部に設けられる。コンデンサー１０５はエバポレーターの上方に位置し、作動流体１１３がエバポレーターからコンデンサー１０５に上向きに流れるようになる。

【0036】

コンデンサー１０５は、二相混合物（気相１２１及び液相１１７）中の作動流体１１３が上昇管１０９からコンデンサー１０５に流入するように上昇管１０９に接続される。コンデンサー１０５は、作動流体１１３を冷却するための任意の手段を含んでもよい。

【0037】

コンデンサー１０５は、冷却剤１２５と熱的に結合される。熱界面材料は、コンデンサー１０５を冷却剤１２５に熱結合させるために使用される。他の実施例では、冷却剤１２５は、熱サイフォン作動流体１１３の流れと冷却剤１２５の流れとを分離する壁界面を有するコンデンサー１０５に直接統合される。壁界面は、銅、アルミニウム、黄銅、または他の適切な金属などの高導電性金属または金属合金を含んでもよい。一部の実施例では、壁界面は、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）などの高導電性セラミックス、またはポリマー、例えば充填ポリマー複合材料を含んでもよい。コンデンサー１０５は、水冷却コンデンサーまたは任意の他の適切なタイプのコンデンサーであってもよい。コンデンサーは、熱を作動流体から効率的に除去することができる任意の適切な幾何学的形状を含んでもよい。

【0038】

矢印１２７で示すように、コンデンサー１０５は、熱を作動流体１１３から冷却剤に伝達することができるようにする。この熱伝達により、作動流体１１３が液相１１７に凝縮する。従って、コンデンサー１０５の出口における作動流体１１３は液相１１７である。

【0039】

コンデンサー１０５は、液相１１７である作動流体１１３が重力によって下降管１０７に下流し、エバポレーター１０３の入口に戻ることができるように下降管１０７に接続される。

【0040】

本願の実施例によれば、熱サイフォンループ１０１（図１に示されるループ）を装置２０１に使用することができる。

【0041】

図２は、本願の実施例の装置２０１の一例を示す。装置２０１は、データセンターまたは任意の他の適切な環境で複数の電子機器２０３を冷却できるように構成される。装置２０１は、熱サイフォンループ１０１と、複数のセンサとを備える。複数のセンサは、熱サイフォンループ１０１の異なるパラメータが監視されるように、熱サイフォンループ１０１全体に分布する。

【0042】

図２に示される実施例では、熱サイフォンループ１０１は、各エバポレーター１０３が電子機器２０３に熱結合される複数のエバポレーター１０３を備える。電子機器２０３は、サーバ、ルータ、スイッチ、または他の任意の光電機器であってもよい。エバポレーター１０３は、電子機器２０３からの熱がエバポレーター１０３内の作動流体１１３を蒸発させることができるように、電子機器２０３に結合される。図２に６つの電子機器２０３と対応するエバポレーター１０３が示されるが、本願の他の実施例では他の数の電子機器２０３またはエバポレーター１０３を使用することができることを理解すべきである。

【0043】

図２に示される実施例では、エバポレーター１０３は熱サイフォンループ１０１内に直列に配置され、第１エバポレーター１０３から排出された作動流体１１３を直列内の次のエバポレーター１０３の入口に供給する。この直列配置では、作動流体１１３は各エバポレーター１０３を順次通過する。エバポレーター１０３を作動流体１１３が通過すると、蒸発中により多くの熱が吸収されるため、気相１２１中の作動流体１１３の量が増加する。

【0044】

図２の装置２０１の一例は、下降管１０７内に配置されるアキュムレータ２０５を備える。アキュムレータ２０５は、液体アキュムレータまたはレシーバであってもよい。アキュムレータ２０５は、液相１１７である作動流体１１３を貯蔵し、液相１１７である作動流体１１３がコンデンサー１０５に進入するのを防止するのに役立つ。これにより、コンデンサー１０５のオーバーフローが回避され、熱サイフォンループ１０１の熱特性が低下する可能性がある。

【0045】

コンデンサー１０５は、コンパクトな熱交換器を備える。他のタイプのコンデンサー１０５は、本願の他の実施例で使用することができる。熱サイフォンループ１０１によって冷却される電子機器２０３の数により、使用するコンデンサー１０５の種類は、熱サイフォンループ１０１から排出される予期される熱量に基づいて選択される。

【0046】

図２に示される実施例では、二次冷却システム２０７は、熱を熱サイフォンループ１０１とデータセンター環境から伝達できるようにコンデンサー１０５に接続される。この実施例では、水は冷却剤であり、矢印２１１で示すように入口２０９に供給される。コンデンサー１０５は、熱を次いで熱サイフォンループ１０１の作動流体１１３から二次冷却システム２０７の水に伝達するように構成される。そして、加熱された水は矢印２１５で示すように出口２１３から排出される。

【0047】

装置２０１は複数のセンサをさらに備える。センサは、熱サイフォンループ１０１内に設置され、熱サイフォンループ１０１の１つ以上のパラメータの測定を監視できるように構成される。監視されるパラメータは、熱サイフォンループ１０１の効率と熱サイフォンループ１０１によって伝達される熱とに関してもよい。

【0048】

装置２０１は少なくとも１つのセンサを備え、該センサが少なくとも１つのエバポレーター１０３の出口内で蒸気品質の測定２１７を得るように構成される。図２に示される実施例では、複数のエバポレーター１０３が直列に配置され、蒸気品質の測定２１７が直列における最後のエバポレーター１０３の出口に配置される。

【0049】

蒸気品質の測定２１７は、エバポレーター１０３の出口内の蒸気品質に関する情報を提供するので、熱サイフォンループ１０１によって除去された熱の測定を提供する。エネルギーバランスへの顕著かつ潜在的な寄与を考慮して蒸気品質を計算することができる。蒸気品質は次の式で計算できる：

【数1】

式中：ｃ_ｐは一定圧力下の作動流体の液相中の比熱（Ｊ／ｋｇ／ｋ）であり、Ｔ_ｆｌは作動流体の液相中のケルビン温度であり、Ｔ_ｓａｔは作動流体のケルビン飽和温度であり、Ｈ_ｖとＨ_ｌの差は作動流体の蒸発の潜熱（Ｊ／ｋｇ）を表し、ｍは質量の流量（ｋｇ／ｓ）である。

【0050】

質量の流量センサ２１９は、熱サイフォンループ１０１内に配置されてもよい。図２に示される実施例では、質量の流量センサ２１９は、エバポレーター１０３のシリーズの第１エバポレーター１０３の入口に設けられる。質量の流量センサ２１９は、エバポレーター１０３の上流の作動流体１１３の流量を測定するように構成される。本願の他の実施例では、質量の流量センサ２１９は、熱サイフォンループ１０１内の他の位置に配置されてもよいを理解されたい。

【0051】

図２に示される実施例では、質量の流量センサ２１９は、非侵襲的な測定を可能にする超音波センサであってもよい。他のタイプの質量の流量センサ２１９を本願の他の実施例に用いることができる。使用される質量の流量センサ２１９のタイプは、熱サイフォンループ１０１の設計、測定位置、およびその他任意の適切な要素によって決定されてもよい。

【0052】

装置２０１はさらに圧力センサ２２１を備え、前記圧力センサ２２１が熱サイフォンループ１０１内の作動流体１１３の圧力を測定するように構成される。図２に示される装置２０１は、３つの圧力センサ２２１を備える。本願の他の実施例では、他の数の圧力センサ２２１を使用してもよい。

【0053】

図２に示される実施例では、第１圧力センサ２２１はコンデンサー１０５とアキュムレータ２０５との間の下降管１０７に設けられ、第２圧力センサ２２１はエバポレーター１０３のシリーズの上流に位置し、第３圧力センサ２２１はエバポレーター１０３のシリーズの下流の上昇管１０９に設けられる。圧力センサ２２１の他の配置は、本願の他の実施例で使用されてもよいを理解すべきである。

【0054】

圧力センサ２２１は、熱サイフォンループ１０１内の作動流体の蒸発の潜熱と作動流体の飽和温度を決定するために使用されるように、熱サイフォンループ１０１内の圧力を測定する。

【0055】

装置２０１はさらに温度センサ２２３を備え、前記温度センサ２２３が下降管１０７とアキュムレータ２０５内の複数の異なる位置に設けられる。図２に示される実施例では、装置２０１は、下降管１０７とアキュムレータ２０５内の異なる位置に設けられる９つの温度センサ２２３を備える。温度センサ２２３は、作動流体１１３の温度を測定することができる。第１エバポレーター１０３の入口に近い作動流体１１３の温度は、圧力センサ２２１の位置における入口蒸気品質を決定するために使用されてもよい。

【0056】

エバポレーター１０３の出口における蒸気品質の測定２１７は、圧力センサ２２１の位置における入口の蒸気品質、光電素子２０３が散逸した総電力、及び作動流体１１３の特性から算出される。

【0057】

また、複数の温度センサ２２３により、熱サイフォンループ１０１の下降管１０７内の液位高さを決定することができる。液位の測定は、下降管１０７内のどの点で作動流体１１３が気相であるかを示す。電子機器２０３から伝達する熱が多すぎると、作動流体１１３の密度がより多くの蒸気を発生するにつれて低下、そして、過剰な液体が下降管の上方の限界にに到達すると、より多くの液体が下降管１０７に貯蔵される。これにより、コンデンサー１０５が貯まれ、熱サイフォンループ１０１の動作を阻止することができ、下降管１０７内の液位を監視するのに役に立つ。

【0058】

複数の温度センサ２２３は、下降管１０７内の作動流体１１３の温度が作動流体の飽和温度に達する点の指示を与える。具体的には、下降管１０７内の作動流体１１３が気相である点を示す。複数の圧力センサ２２１によって提供される測定値は、熱サイフォンループ１０１内の作動流体１１３の飽和温度を決定するために使用されてもよい。

【0059】

これらのセンサの出力は、装置２０１の制御を支援するために使用されてもよい。一部の実施例では、センサの出力は、熱サイフォンループ１０１にどれだけの熱が伝達され、熱サイフォンループ１０１からどれだけの熱が伝達されたかを決定することができるコントローラ装置または他の回路に提供される。

【0060】

一部の実施例では、装置２０１は、熱サイフォンループ１０１の自動制御を実現するように構成される。コントローラは、１つまたは複数のセンサからの出力を使用して、熱サイフォンループ１０１またはシステムの他の任意の部分の効率を高めることができる。例えば、コントローラは、装置２０１の部分を制御し、且つ熱サイフォンループ１０１に伝達された熱と熱サイフォンループ１０１から伝達された熱とを決定するように構成されてもよい。１つまたは複数の電子機器２０３の機能を制御することによって、熱サイフォンループ１０１を通る流体の流れを制御することによって、アキュムレータ２０５内の液位を制御することによって、または任意の他の適切な手段によって熱伝達を制御してもよい。

【0061】

一部の実施例では、コントローラは、装置２０１を手動で制御できるように構成されてもよい。これにより、ユーザは通知を受信することができ、そして、例えば、バルブをオンにする、あるいは１つまたは複数の電子機器２０３を制御することにより、システムをどう制御するのかを決定することができる。

【0062】

図３は、本願の装置２０１の他の一例を示す。装置２０１はさらに、データセンターまたは任意の他の適切な環境で複数の電子機器２０３を冷却できるように構成される。電子機器２０３は、サーバ、ルータ、スイッチ、または他の任意の光電デバイスであってもよい。装置２０１は熱サイフォンループ１０１と、図２で説明したような複数のセンサとをさらに備える。しかし、図３に示される実施例では、熱サイフォンループ１０１の複数のエバポレーター１０３は直列ではなく並列に配置される。

【0063】

図３の装置２０１は、７つの電子機器２０３を冷却するように構成される７つのエバポレーター１０３を備える。本願の他の実施例では、他の数の電子機器２０３及びエバポレーター１０３が使用されてもよいことを理解すべきである。下降管１０７は、各エバポレーター１０３に異なる入口を提供する分岐マニホールドを備える。エバポレーター１０３の各出口は上昇管１０９に設けられる。作動流体１１３が熱サイフォンループ１０１を循環すると、作動流体１１３はエバポレーター１０３の１つのみを通過する。

【0064】

図３の装置２０１の一例は、下降管１０７内に配置されるアキュムレータ２０５をさらに備える。アキュムレータ２０５は、液相１１７である作動流体１１３を貯蔵するように構成可能な任意の装置を備えてもよい。アキュムレータ２０５は、コンデンサー１０５の出口と第１エバポレーター１０３の入口との間に位置する。

【0065】

図３に示される実施例のコンデンサー１０５は、コンパクトな熱交換器をさらに備える。他のタイプのコンデンサー１０５は、本願の他の実施例で使用されてもよい。二次冷却システム２０７は、熱を熱サイフォンループ１０１から伝達できるようにコンデンサー１０５に接続される。図２に示される実施例のように、水は冷却剤であり、矢印２１１で示すように、水は入口２０９に供給される。コンデンサー１０５は、熱を次いで熱サイフォンループ１０１の作動流体１１３から二次冷却システム２０７の水に伝達するように構成される。次いで、加熱された水は矢印２１５で示すように出口２１３から排出される。

【0066】

図３に示される実施例の装置２０１は、複数のセンサをさらに備える。センサは、熱サイフォンループ１０１内に設置され、熱サイフォンループ１０１の１つ以上のパラメータの測定を監視できるように構成される。監視されるパラメータは、熱サイフォンループ１０１の効率と熱サイフォンループ１０１によって伝達される熱とに関してもよい。

【0067】

図３の装置２０１は、複数の蒸気品質の測定２１７を行うことができる１つまたは複数のセンサをさらに備える。蒸気品質の測定２１７は、上昇管１０９に設けられる。エバポレーター１０３の各出口の後に蒸気品質の測定２１７が提供される。これにより、エバポレーター１０３の各出口について蒸気品質を測定することができる。エネルギーバランスへの顕著かつ潜在的な寄与を考慮して蒸気品質を計算することができる。

【0068】

図３の装置２０１は、複数の質量の流量センサ２１９を備える。質量の流量センサ２１９は、各エバポレーター１０３の入口内に設けられる。質量の流量センサ２１９は、各エバポレーター１０３の上流の作動流体１１３の流量を測定するように構成される。

【0069】

装置２０１は、熱サイフォンループ１０１内の作動流体１１３の圧力を測定するように構成される圧力センサ２２１をさらに備える。図３に示される装置２０１は、熱サイフォンループ１０１内の３つの圧力センサ２２１を備える。図３に示される実施例では、第１圧力センサ２２１はコンデンサー１０５とアキュムレータ２０５との間の下降管１０７に設けられ、第２圧力センサ２２１は下降管１０７の下部に位置し、第３圧力センサ２２１はエバポレーター１０３の下流の上昇管１０９設けられる。圧力センサ２２１の他の配置は、本願の他の実施例で使用されてもよいを理解すべきである。

【0070】

図３の装置２０１では、圧力センサ２２１も二次冷却システム２０７内に設けられる。特に、第１圧力センサ２２１はコンデンサー１０５の入口２０９に設けられ、第２圧力センサ２２１は出口２１３に設けられる。圧力センサ２２１の他の数及び配置は、本願の他の実施例で使用されてもよい。

【0071】

図２に示される実施例と同様に、圧力センサ２２１は、熱サイフォンループ１０１内の作動流体の蒸発の潜熱と作動流体の飽和温度を決定するために使用されるように、熱サイフォンループ１０１内の圧力を測定する。

【0072】

装置２０１は、下降管１０７と上昇管１０９内の複数の異なる位置に設けられる複数の温度センサ２２３をさらに備える。図３の実施例では、装置２０１は、下降管１０７とアキュムレータ２０５内の異なる位置に設けられる１１つの温度センサ２２３を備える。温度センサ２２３の他の数及び配置は、本願の他の実施例で使用されてもよい。例えば、２つの温度センサ２２３は、光電機器２０３によって散逸される総熱を定量化するために、二次冷却システム２０７の入口及び出口に設けられてもよい。温度センサ２２３は、作動流体１１３の温度を測定することができる。温度測定は、入口蒸気の品質及び下降管１０７内の液位を測定するために使用されてもよい。これらのセンサの出力は、装置２０１を自動的にまたは手動介入によって制御するのを助けるために使用されてもよい。

【0073】

図４に、本願の装置２０１の他の一例を示す。分かりやすくするために、図４にはエバポレーター１０３及び電子機器２０３は示されていない。図４の実施例では、複数のエバポレーター１０３は、図２に示されるように直列に配置されてもよいし、図３に示されるように並列に配置されてもよいし、あるいは両者の組み合わせによって配置されていてもよいことを理解されたい。図４にも二次冷却システム２０７と複数のセンサは示されていない。

【0074】

図４に示される装置２０１の一例では、熱サイフォンループ１０１の下降管１０７は、改善された熱性能と作動流体１１３の流動安定性を提供するように構成される。下降管１０７は、複数の分岐４０１Ａ、４０１Ｂを備える。各分岐４０１Ａ、４０１Ｂは、コンデンサー１０５とエバポレーター１０３のシリーズとの間に管路または導管を提供する。各分岐４０１Ａ、４０１Ｂは、作動流体１１３に流路を提供するように構成される。分岐４０１Ａ、４０１Ｂは、液相１１７である作動流体１１３に流路を提供するように構成される。

【0075】

図４に示される実施例では、２つの分岐４０１Ａ、４０１Ｂが設けられる。本願の他の実施例では、異なる直径を有する他の数の分岐４０１Ａ、４０１Ｂが設けられてもよいことを理解されたい。

【0076】

第１バルブ４０３Ａは、第１分岐４０１Ａを通る流体の流れを制御するために使用することができるように、第１分岐４０１Ａに設けられる。第２バルブ４０３Ｂは、第２分岐４０１Ｂを通る流体の流れを制御するために使用することができるように、第２分岐４０１Ｂに設けられる。一部の実施例では、バルブ４０３Ａと４０３Ｂは、作動流体１１３第１分岐４０１Ａまたは第２分岐４０１Ｂを流れるように制御される。図４に示される実施例では、第１分岐４０１Ａは第２分岐４０１Ｂよりも大きな直径を有する。分岐４０１Ａと４０３Ｂの中にどれを使用して作動流体１１３をエバポレーター１０３に供給するかを制御することにより、下降管１０７内の液面を調整することができ、これにより熱サイフォンループ１０１を通る作動流体１１３の流れを制御できる。

【0077】

一部の実施例では、熱サイフォンループ１０１は、作動流体１１３が分岐４０１Ａと４０３Ｂの両者を流れるように構成されてもよい。第１構成では、第１分岐４０１Ａのみが使用され、第２構成では、第２分岐４０１Ｂのみが使用され、第３構成では、第１分岐４０１Ａと第２分岐４０１Ｂが使用される。これにより、３つの異なる構成が、熱サイフォンループ１０１を通る作動流体１１３の流れを制御することができる。

【0078】

装置２０１は、下降管１０７内に位置する第３バルブ４０３Ｃをさらに備える。第３バルブ４０３Ｃはアキュムレータ２０５と分岐点の間に設けられ、該分岐点で下降管１０７は２つ以上の分岐４０１に分割される。第３バルブ４０３Ｃは、下降管１０７の分岐部に流入する作動流体１１３の量を制御するために使用することができる。

【0079】

図４に示される実施例では、装置２０１は、リザーバ４０５をさらに備える。リザーバ４０５は、作動流体１１３を貯蔵するように構成される任意の装置を備えてもよい。リザーバ４０５は、液相１１７である作動流体１１３を貯蔵するように構成されてもよい。

【0080】

リザーバ４０５は、作動流体１１３がリザーバ４０５からアキュムレータ２０５までに流れるように、下降管１０７のアキュムレータ２０５に接続される。第４バルブ４０３Ｄは、リザーバ４０５とアキュムレータ２０５との間に設けられ、リザーバ４０５からアキュムレータ２０５までの流れが制御される。第４バルブ４０３Ｄは、熱サイフォンループ１０１内に追加の作動流体１１３が必要ない場合にオフにされることができ、作動流体１１３が必要する場合にオンにされることができる。

【0081】

装置２０１の異なる変形例は、異なる分岐４０１の異なる構成を有してもよいことを理解されたい。例えば、一部の実施例では、２つ以上の分岐４０１を提供してもよい。且つ分岐４０１は異なる直径を有してもよい。このような実施例では、作動流体１１３を１つの分岐４０１を通過させ、または２つの異なる分岐４０１を通過させることによって作動流体１１３の流れを制御してもよい。

【0082】

一部の実施例では、バルブ４０３は、図２に示されるセンサによる測定に応じて動作することができる。例えば、蒸気品質の測定２１７は蒸気品質が閾値よりも高いことを示す場合、高熱負荷が作動流体１１３に伝達されると判断することができる。この場合、下降管１０７内の高静的ヘッドがコンデンサー１０５を水没させることが予想される。これを防止するために、第１バルブ４０３Ａと第３バルブ４０３Ｃをオンにして、作動流体１１３が第１分岐４０１Ａを流れることができるようにする。

【0083】

蒸気品質が閾値を下回ると、熱サイフォンループ１０１内に低熱負荷が存在することが示される。この場合、下降管１０７内の液位の静的ヘッドが低すぎてエバポレーター１０３内の間欠的な流れを引き起こす可能性があるため、第２バルブ４０３Ｂと第３バルブ４０３Ｃがオンにされ、作動流体１１３が第２分岐４０１Ｂを流れることができるようになる。この実施例では、より小さな直径の第２分岐４０１Ｂは、低熱負荷の場合に十分な静的ヘッドを提供する。他の実施例では、バルブの他の配置、分岐、分岐の直径、またはその他の要素が使用されてもよい。

【0084】

一部の実施例では、バルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄは、ユーザからの入力なしに自動的に動作することができる。例えば、熱サイフォンループ１０１内のセンサは、液位及び／または蒸気品質が閾値範囲内にあるかどうかを検出し、且つバルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄに制御信号を供給し、バルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄが必要に応じてオンまたはオフにされる。一部の実施例では、これは手動介入なしに発生してもよい、従って、受動的なシステムを提供することができる。他の実施例では、バルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄの１つ以上は手動で動作してもよい。

【0085】

バルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄは、任意の適切なタイプのバルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄであってもよい。一部の実施例では、バルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄは、印加される電気信号を用いてオンオフにすることができるバネ定数のバルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄを備えてもよい。他のタイプのバルブ４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄは、本願の他の実施例で使用されてもよい。

【0086】

図４に示される実施例では、エバポレーター１０３の入口４０７の直径は上昇管１０９の直径よりも小さい。この実施例は熱サイフォンループ１０１内に圧力を提供するように構成される。これにより、熱サイフォンループ１０１内に一方向の流れが提供され、エバポレーター１０３の入口４０７に気泡が形成されることが防止される。

【0087】

図５は、装置２０１の一部の実施例において、開示される下降管１０７の一部の断面を示す。図５に示される下降管１０７の一例は、図２～図４のいずれかに示される熱サイフォンループ１０１内に設けられる。矢印５０１で示すように、コンデンサー１０５からの作動流体１１３は、下降管１０７の頂部に流入する。矢印５０３で示すように、作動流体１１３は重力により下降管１０７に沿って流下し、下降管１０７から１つまたは複数のエバポレーター１０３に流れ落ちる。

【0088】

図５に示される実施例では、下降管１０７は膨張可能部５０５を備える。膨張可能部５０５は、液相１１７である作動流体１１３を下降管１０７内に貯蔵できるように分散アキュムレータ２０５の役割を果たす。

【0089】

下降管１０７は剛性外部５０７を備える。剛性外部５０７は、熱サイフォンループ１０１の通常の使用中に屈曲または収縮しない。剛性外部５０７は、膨張可能部５０５が膨張可能である程度に制約を与える。

【0090】

膨張可能部５０５は、剛性外部５０７内に設けられる。膨張可能部５０５は、下降管１０７内の作動流体１１３の体積に応じて膨張または収縮するように構成される弾性壁５０９を備える。

【0091】

弾性壁は、ゴムまたは任意の他の適切な材料で形成されても良い。図５に示される実施例では、膨張可能部５０５の底部直径は頂部直径よりも大きい。液相１１７である作動流体１１３は、下降管１０７の膨張可能部５０５内に提供される。

【0092】

図５に示される実施例では、弾性壁５０９と剛性外部５０７との間に設けられる。これにより、弾性壁５０９が膨張できる空間を提供することができる。図５に示される実施例では、気相１２１である作動流体１１３は、弾性壁５０９と剛性外部５０７との間に設けられる空間内に設けられてもよい。弾性壁５０９が該空間に膨張すると、蒸気が圧縮される。

【0093】

下降管１０７の膨張可能部５０５は、熱サイフォンループ１０１内に低熱負荷が存在する場合に静的ヘッドが十分に高いことを確保する。重要なことは、作動流体１１３内の二相不安定を回避し、エバポレーター１０３内の間欠的な流れを防止するために、作動流体１１３の静的ヘッドが十分に高いことである。熱負荷が低い場合、上昇管１０９内のボイド率は減少し、熱サイフォンループ１０１内の蒸気は少なくなる。これにより、下降管１０７の液圧ヘッドが減少する。

【0094】

下降管１０７の膨張可能部５０５は、膨張可能部５０５の直径が熱サイフォンループ１０１内の圧力条件に応じて調整できるので、静的ヘッドの位置を維持するのに役立つ。膨張可能部５０５は、熱サイフォンループ１０１内の圧力ヘッドが減少するにつれて、膨張可能部の直径も減少するように構成される。これにより、より低い熱負荷下でより大きな静的ヘッドを提供することができる。

【0095】

膨張可能部５０５の直径の変化は、弾性壁５０９の機械的特性及び応力ひずみによって制御される。これらは、より低い熱負荷のために静的ヘッドが十分に高いことを保証するように選択される。一部の実施例では、異なる機械的特性及び応力ひずみを有する異なるタイプの弾性壁５０９が下降管１０７の異なる部分に使用されてもよい。これにより、下降管１０７内の静的ヘッド位置のより大きな制御を提供することができる。

【0096】

図６Ａおよび６Ｂは、一部の装置２０１の実施例に提供されるアキュムレータ２０５の一例を示す。アキュムレータ２０５は、熱サイフォンループ内に作動流体１１３を貯蔵するための液体アキュムレータ、受器、または他の適切な装置であってもよい。

【0097】

図６Ａは、アキュムレータ２０５の断面を示す。この実施例では、アキュムレータ２０５はアキュムレータ２０５の長さに沿って変化する直径を有する。アキュムレータ２０５は、アキュムレータが底部よりも頂部に広がるように、底部において頂部Ｄ２よりも小さな直径Ｄ１を有する。アキュムレータ２０５は図６Ａに断面で示されるが、アキュムレータ２０５は円錐台を形成することが理解されるべきである。

【0098】

図６Ｂは、一定の内部容積を維持するために、アキュムレータ２０５の上部直径が、アキュムレータ２０５の高さの関数としてどのように変化しなければならないかを示す図である。この実施例では、３０００ｃｍ^３の体積が選択される。他の体積は、本願の他の実施例で使用されてもよい、これにすると、より小さな直径Ｄ１とより大きな直径Ｄ２の異なるになる。

【0099】

図６Ｂに示されるように、アキュムレータ２０５の上部直径とアキュムレータ２０５の高さの間には、体積を一定に維持するための逆相関が存在することを示している。アキュムレータ維持の直径と高さを選択する際には、性能の考慮と空間的制限を考慮しなければならない。

【0100】

図６Ａ及び図６Ｂで使用されるアキュムレータ２０５の異なる直径は、エバポレーター１０３を通過する間欠的な流れを防止するために、低熱負荷下で十分に高い液圧ヘッドを確保する。この形状は、高熱負荷下では、アキュムレータ２０５が作動流体１１３を貯蔵するのに十分な容量を有し、コンデンサー１０５のオーバーフローを防止することをさらに確保する。

【0101】

このタイプのアキュムレータ２０５は、アクティブ制御なしにアキュムレータ内の液位を制御できるので有利である。

【0102】

図７は、複数のラック７０３を冷却するためのシステム７０１を概略的に示す。各ラック７０３は、複数の電子機器２０３を備えてもよい。この実施例では、電子機器２０３はサーバを備える。本願の他の実施例では、他のタイプの電子機器が使用されてもよい。図７に示されるシステム７０１は、二次冷却システム２０７に空気冷却コンデンサーを使用し、電子機器２０３のラック７０３が５台程度までの小規模なデータセンターに使用されてもよい。

【0103】

この実施例では、複数の電子機器２０３を備える２つのラック７０３が示される。本願の他の実施例では、他の数のラック７０３が使用されてもよいことを理解すべきである。

【0104】

前記システムは、複数の熱サイフォンループ１０１を備える。図２及び図３に示されるように、熱サイフォンループ１０１は、各ラック７０３内の複数の電子機器２０３を冷却するように構成される複数のエバポレーター１０３を備えてもよい。複数の熱サイフォンループ１０１は、熱サイフォンループ１０１間に流体経路が提供されないように互いに隔離される。図７に示されるように、複数の熱サイフォンループ１０１は、第１熱サイフォンループ１０１が第２熱サイフォンループ１０１とは独立して電子機器を冷却することができるように、単一の電子機器に熱結合することができる。

【0105】

各熱サイフォンループ１０１は、下降管１０７と上昇管１０９とを備える。前記熱サイフォンループ１０１は互いに独立しており、１つの熱サイフォンループ１０１を流れる作動流体１１３が他の熱サイフォンループ１０１に流入しないようになっている。熱サイフォンループ１０１間には流体経路が設けられていない。

【0106】

図２及び図３に示されるように、熱サイフォンループ１０１は、複数のセンサを備えてもよいことを理解されたい。図４～６Ｂに示されるように、一部の実施例では、熱サイフォンループ１０１は、分岐および／または可変アキュムレータ２０５を備えてもよい。

【0107】

図７に示される実施例では、バルブ７０５は、エバポレーター１０３の入口及び出口における熱サイフォンループ１０１内に設けられる。これらのバルブ７０５は、エバポレーター１０３に流れる流体をオフにすることができ、これによりエバポレーター１０３が熱サイフォンループ１０１から取り外される。エバポレーター１０３は、維持の目的のために、または他の適切な理由で取り外されてもよい。

【0108】

図７に示される実施例では、各ラック７０３は、少なくとも２つの独立する熱サイフォンループ１０１に熱結合される。前記熱サイフォンループ１０１は、任意の熱サイフォンループ１０１を介して総熱量（等価の量）を伝達できるように、互いに同じである。これにより、サーバラック７０３は、利用可能な熱サイフォンループ１０１を介して効率的に冷却することができる。この構成により、主な熱サイフォンループ１０１は障害が発生する場合、熱サイフォンループ１０１の１つが維持のためにオフにすることができる。これにより、電子機器１０３は、維持及び／または熱サイフォンループ１０１の１つは障害が発生する場合のために、中断せずに冷却装置７０１上で連続的に動作させることができる。

【0109】

下降管１０７及び上昇管１０９上のバルブ７１１は、エバポレーター２０３及び熱サイフォンループ１０１を制御することができる。これにより、冷却システムが維持されている場合でも、熱サイフォンループ１０１を電子機器２０３の動作時に切り替えることができる。

【0110】

図７に示される実施例では、圧力センサ７０９及びバルブ７１１は、各熱サイフォンループ１０１の上昇管１０９及び下降管１０７内に設けられる。圧力センサ７０９は、使用中に上昇管１０９及び下降管１０７内の圧力を監視できるように構成される。

【0111】

バルブ７１１は、熱サイフォンループ１０１を取り外すことができるように構成されてもよい。一部の実施例では、熱サイフォンループ１０１は、ラック内の異なる電子機器２０３に結合するように構成される複数の分岐を備えてもよい。このような実施例では、バルブ７１１は、他の分岐が機能を維持したまま、１つまたは複数の分岐が切断されることを可能にしてもよい。従って、バルブ７１１は、分岐の熱サイフォンループ１０１の一部をオフにすることができる。

【0112】

図７の実施例では、各熱サイフォンループ１０１は、アキュムレータ２０５と圧力センサ７０９とバルブ７１１との間の下降管１０７に設けられるバルブ７１３をさらに備える。バルブ７１３は、熱サイフォンループ１０１が使用される時にオンオフバルブである。

【0113】

システム７０１の一例は、コンデンサー１０５の各熱サイフォンループ１０１内の上昇管１０９及び下降管１０７内に設けられる圧力センサ７１５及びバルブ７１７をさらに備える。圧力センサ７１５及びバルブ７１７は、上昇管１０９及び下降管１０７の頂部近傍に設けられる。下降管１０７では、圧力センサ７１５及びバルブ７１７がコンデンサー１０５とアキュムレータ２０５の間に設けられる。圧力センサ７１５は、使用中に上昇管１０９及び下降管１０７の頂部に接近する圧力を監視できるように構成される。

【0114】

バルブ７１７は、コンデンサー１０５を取り外すことができるように構成されてもよい。これにより、コンデンサー１０５または熱サイフォンループ１０１の他の任意の部分を維持することができる。従って、バルブ７１７は、熱サイフォンループ１０１の全体をオフにすることができる。

【0115】

図７に示される実施例では、システム７０１は、コンデンサー１０５を備える。他のタイプのコンデンサー１０５は、本願の他の実施例で使用されてもよい。例えば、より多くの数のラック７０３を冷却する場合、コンデンサー１０５は二次冷却システム２０７に接続することができる。二次冷却システム２０７は、図８に示される水冷却システム、または任意の他の適切なタイプの放熱システムであってもよい。

【0116】

図８は、複数のラック７０３を冷却するための他のシステム８０１を概略的に示す。各ラック７０３は、サーバなどの複数の電子機器２０３を備えてもよい。図８に示されるシステム８０１は、二次冷却システム２０７が複数の水冷システム８０３を使用しており、５つ以上の電子機器２０３を備えるラック７０３の大型データセンターで使用することができる。

【0117】

図８に示されるシステム８０１の一例は、複数の熱サイフォンループ１０１を備える。前記複数の熱サイフォンループ１０１は、電子機器２０３のラック７０３に熱結合される分岐の熱サイフォンループ１０１であってもよい。図８のシステム８０１におけるサーマル熱サイフォンループ１０１は、図７におけるサーマル熱サイフォンループ１０１と同様であってもよい。サーマル熱サイフォンループ１０１は、維持または他の目的のためにサーマル熱サイフォンループ１０１またはサーマル熱サイフォンループ１０１の一部をオフにすることができるようにする分岐およびバルブを備えてもよい。

【0118】

図８のシステム８０１は、図８の熱サイフォンループ１０１で使用されるコンデンサー１０５が水冷却コンデンサー１０５を備える点で図７のシステムと異なる。これにより、より高い熱負荷を熱サイフォンループ１０１から取り外すことができるので、システム８０１をより大きなデータセンターを冷却するために使用することができる。

【0119】

図８に示される実施例では、各熱サイフォンループ１０１は、少なくとも２つの水冷却システム８０３に接続される。各水冷却システム８０３は、熱サイフォンループ１０１に独立する二次冷却システムを提供する。第１水冷却システム８０３からの水は他の水冷却システム８０３に流入しないように、水冷却システム８０３は互いに独立している。図８は、異なる水冷却システム８０３間に流体の流れがないように、異なる水冷却システム８０３間に経路分離８０５を提供することを概略的に示す。

【0120】

図８に示される水冷却システム８０３の一例では、各水冷却システム８０３は、熱サイフォンループ１０１から同じ熱負荷を除去することができる。これは、熱サイフォンループ１０１から排出できる熱量は、水冷却システム８０３のいずれが二次冷却に使用されるかに決定されないことを意味する。

【0121】

水冷却システム８０３内には、１つ以上のバルブ８０７が設けられてもよい。図８の実施例では、バルブ８０７は、熱サイフォンループ１０１のコンデンサー１０５の入口及び出口に設けられてもよい。前記バルブ８０７は、コンデンサー１０５への流れを制御するように構成されてもよい。水冷却システム８０３の１つが維持を必要とする場合、または障害がある場合、前記バルブ８０７は、熱サイフォンループ１０１に接続される水冷却システム８０３を交換可能にすることができる。

【0122】

各水冷却システム８０３は、１つ以上のポンプ８０９をさらに備える。ポンプ８０９は、水冷却システム８０３を通じて水をポンプするように構成される任意の装置を備えてもよい。各水冷却システム８０３は、１つの水冷却システム８０３内の水の流れが他の水冷却システム８０３内の水の流れとは独立するように、独自のポンプシステムを有する。

【0123】

水冷却システム８０３は、二次コンデンサー８１１をさらに備える。二次コンデンサー８１１は、空気冷却の乾式冷却器または任意の他の適切なタイプのコンデンサーを備えてもよい。

【0124】

従って、図８のシステムは、各熱サイフォンループ１０１が複数の二次水冷却システム８０４に熱結合できるように構成される複数の二次水冷却システム８０３を備える。

【0125】

図９は、本願の実施例において熱サイフォンループ１０１内に設けられるコンデンサー１０５の一例を示す。図９のコンデンサー１０５の一例では、アキュムレータ２０５はコンデンサー１０５内に設置される。図９のコンデンサー１０５は、上述の装置２０１及びシステム８０１の熱サイフォンループ１０１のいずれかに使用されてもよい。

【0126】

この実施例では、コンデンサー１０５は水冷却コンデンサーである。水は入口９０１を流れ、温水は出口９０３から二次冷却システム２０７に流入する。コンデンサー１０５内の流れは図９には示されていないが、熱サイフォンループ１０１の作動流体１１３に関して逆流、平行流、または交差流であってもよい。

【0127】

コンデンサー１０５は、任意の適切なタイプのコンデンサー１０５であってもよい。例えば、コンデンサー１０５は、マイクロスケール式熱交換器、プレート式熱交換器、チューブインチューブ式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、または任意の他の適切なタイプの熱交換器を備えてもよい。

【0128】

放散可能な熱量は、コンデンサー１０５の設計および／または寸法を変更することによって制御されることができる。例えば、プレート式熱交換器におけるプレートの数は、必要とされる放熱量、より大きな熱交換器に対応するための全体の寸法などに応じて選択されてもよい。

【0129】

コンデンサー１０５の総内部容積は、アキュムレータ２０５の内部容積の２倍～５倍であってもよい。コンデンサー１０５とアキュムレータ２０５の相対体積は、熱サイフォンループ１０１内の他の部材の体積に決定されることができる。

【0130】

図１０は、本願の装置２０１の一例を示す。この実施例では、熱サイフォンループ１０１はサーバキャビネット１００１内に位置する。図２に示されるように、熱サイフォンループ１０１は、６つの直列接続されるエバポレーター１０３を備え、６つの電子機器２０３を冷却するように構成されてもよい。この実施例では、電子機器２０３はサーバを備える。熱サイフォンループ１０１は、図１０に示されていない複数のセンサを備えてもよい。

【0131】

この実施例では、コンデンサー１０５は水冷式コンデンサー１０５である。水は入口２０９を流れ、温水は出口２１３から二次冷却システム２０７に流出する。データセンターが二次冷却システム２０７のための部屋段ポンプ駆動回路を備えていない場合、塔頂部凝縮器は空気冷却でもよいことを理解すべきである。

【0132】

図１０の実施例では、熱サイフォンループ１０１内に複数のクイックジョイント１００３が設けられている。特に、アキュムレータ２０５のいずれかの側には、維持やその他の目的のためにアキュムレータを取り外すことができるように、カプラ１００３が設けられている。

【0133】

クイックカップリング１００３は、コンデンサー１０５が熱サイフォンループ１０１から除去できるように、コンデンサー１０５の両側の降液管１０７とリフト管１０９にも設けられている。また、コンデンサー１０５の入口２０９及び出口２１３には、二次冷却システム２０７のためにクイックカップリング１００３が設けられている。これにより、熱サイフォンループ１０１を二次冷却システム２０７から切断することができる。さらに、バルブ７０５は、電子機器２０３を維持または他の目的のために熱サイフォンループ１０１に接続するように、図１０に図示されていないクイックジョイントであってもよい。

【0134】

図１１は、本願の他の実施例による装置２０１の一例を示す。この実施例では、熱サイフォンループ１０１はサーバキャビネット１００１内に位置している。図３に示されるように、熱サイフォンループ１０１は、７つの電子機器２０３を冷却するように、並列に接続される７つのエバポレーター１０３を備えてもよい。この実施例では、電子機器２０３はサーバを備える。熱サイフォンループ１０１は、蒸気品質の測定するように、質量流量センサ２１９、温度センサ２２３、圧力センサ２２１などの複数のセンサをさらに備えてもよい。前記複数のセンサは、図３または他の任意の適切な構成に関して構成されてもよい。

【0135】

図１１の実施例では、コンデンサー１０５は水冷式コンデンサー１０５である。水は入口２０９を流れ、温水は出口２１３から二次冷却システム２０７に流入する。

【0136】

図１１の実施例では、熱サイフォンループ１０１内に複数の高速結合１００３が設けられる。特に、エバポレーター１０３を維持またはその他の目的のために取り外すことができるように、各エバポレーター１０３のいずれかの側に高速結合１００３が設けられる。

【0137】

従って、本願の実施例は、データセンターまたはサーバなどのデバイスを冷却するために使用できる冷却システムを提供する。熱サイフォンループ１０１に分布する複数のセンサの使用により、冷却システムの異なるパラメータを監視することができる。これにより、これらのデバイス２０１およびシステムを受動的に制御することができる。

【0138】

システムとデバイス２０１の部分が、システムとデバイスの他の部分の機能に影響を与えることなく除去されるように、システムが分割されることもできる。これにより、システムとデバイスは「熱交換可能」になり、これにより、電子機器２０３とデータセンターは、冷却システムの一部が他の目的で維持されたりオフにされたりするときに動作を継続することができる。

【0139】

上記の説明において、「結合」という用語は、動作上の結合を意味する。一部の実施例では、構成要素は、作動流体などの流体が構成要素間を流れることができるように結合されていてもよい。一部の実施例では、結合は、部品間で熱を伝達できるように熱結合を意味することができる。

【0140】

本願に言及される「備える」とは、排他的な意味ではなく包括的な意味を持つことである。つまり、ＸにＹを備えるすべての参照は、Ｘが１つまたは複数のＹを備えることを意味する。排他的な意味を持つ「備える」を使用しようとする場合、「１つだけを備える…」を参照することにより明確にされ、または「からなる」を使用することで文脈上明示する。

【0141】

本明細書によれば、様々な実施例を参照することができる。実施例に関する特徴または機能の説明は、その実施例にそれらの特徴または機能があることを示す。本願に言及される「実施例」、「例えば」、「…てもよい」、または「…可能」とは、明示的に記載されているか否かにかかわらず、そのような特徴や機能は、例として記載されているか否かにかかわらず、少なくとも記載されている例に存在し、他の例の一部又は全ての例に存在し得るが、必ずしも存在する必要はないことを示す。従って、本願に言及される「実施例」、「例えば」、「…てもよい」、または「…可能」は、例のクラスにおける特定の例を示す。例のプロパティは、該例にのみ属するプロパティ、該クラスのプロパティ、または該クラスのサブクラス（該クラスの一部を含むが、すべての例ではない）のプロパティであってもよい。従って、ある実施例を参照して説明され、他の実施例を参照して説明されない特徴は、可能な限り、作業上の組み合わせの一部としてその他の実施例で使用されることができるが、必ずしもその他の実施例で使用される必要はないことを暗黙的に示す。

【0142】

上記の段落のように、本願の実施形態について詳細に説明したが、本願は上記の実施形態に限られない。本願の思想と原則下でなされた修正、均等な代替、改良などはいずれも本願の保護範囲に含まれることを理解すべきである。

【0143】

上記の説明で説明された特徴は、上記で明示的に説明された組み合わせ以外の組み合わせで使用されてもよい。

【0144】

特定の機能を参照して機能を説明したが、それらの機能は、説明されているか否かにかかわらず、他の機能によって実行可能であってもよい。

【0145】

特定の実施例を参照して特徴を説明したが、それらの特徴は、説明されているか否かにかかわらず、他の実施例にもあってもよい。

【0146】

本願に言及される「ａ」または「Ｔｈｅ」とは、排他的な意味ではなく包含的な意味を持つことである。つまり、本願に言及される「ＸがＹ／前記Ｙを備える」は、文脈が明確に反対のことを示さない限り、Ｘが１つのＹのみを備えてもよいし、２つ以上のＹを備えてもよいことを示す。排他的な意味を持つ「ａ」または「ｔｈｅ」を使用しようとする場合、文脈上明示する必要がある。場合によっては、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を使用して包含的な意味を強調することができるが、これらの用語の欠落を排他的な意味を推定するものと見なすべきではない。

【0147】

請求項における特徴（または特徴の組み合わせ）は、その特徴または（特徴の組み合わせ）自体、および実質的に同じ技術効果を実現できる特徴（等価特徴）である。等価特徴は、例えば、実質的に同じ結果を実質的に同じ方法で実現する変形特徴を含む。等価特徴は、例えば、実質的に同じ結果を実現するために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を実行する特徴を含む。

【0148】

本願の明細書では、実施例の特徴を説明するために形容詞または形容詞的なフレーズを使用して、様々な実施例が参照されることができる。実施例に関するその特性の記載は、その特性が、ある実施例では明確に記載されるとおりにあるし、他の実施例では記載されるとおりに実質的にあることを示す。

【0149】

上記の明細書では、重要な特徴と考えられるものに注意を払うよう努力しているが、出願人は、強調されているかどうかにかかわらず、上記の図面および／または図面に示される任意の特許可能な特徴または特徴の組み合わせを保護するために、特許請求の範囲を通じて保護を求めることができることを理解すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】