特表 2023-538331 中間チャンバを有する冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-07

(54)【発明の名称】中間チャンバを有する冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/24 20110101AFI20230831BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20230831BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

F24F1/24

F25B1/00 321K

H05K7/20 H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023510400

(86)(22)【出願日】2021-08-11

(85)【翻訳文提出日】2023-03-13

(86)【国際出願番号】 US2021045587

(87)【国際公開番号】W WO2022035985

(87)【国際公開日】2022-02-17

(31)【優先権主張番号】63/064,311

(32)【優先日】2020-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521301840

【氏名又は名称】ジョンソン・コントロールズ・タイコ・アイピー・ホールディングス・エルエルピー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100119426

【弁理士】

【氏名又は名称】小見山 泰明

(72)【発明者】

【氏名】ネルソン，キャメロン・スチュアート

(72)【発明者】

【氏名】コプコ，ウィリアム・レスリー

【テーマコード（参考）】

5E322

【Ｆターム（参考）】

5E322BA01

5E322BA05

5E322BB03

5E322BB08

5E322EA11

(57)【要約】

本開示は、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの冷却システムに関する。冷却システムは、流体チャンバを画定する筐体を含み、筐体は、流体チャンバ内の液体流体と熱連通し、かつ筐体に結合された電子部品と熱連通するように構成された蒸発面であって、液体流体が流体チャンバ内で蒸気流体に遷移するように、電子部品から液体流体に熱エネルギーを伝達するように構成されている、蒸発面を含み、かつ蒸気流体が流体チャンバ内で液体流体に凝縮するように、蒸気流体から熱エネルギーを吸収するように構成された凝縮面を含む。冷却システムはまた、筐体の外面に結合された排熱システムを含み、排熱システムは、凝縮面から熱エネルギーを吸収するように構成されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの冷却システムであって、
流体チャンバを画定する筐体であって、
前記流体チャンバ内の液体流体と熱連通し、かつ前記筐体に結合された電子部品と熱連通するように構成された蒸発面であって、前記液体流体が前記流体チャンバ内で蒸気流体に遷移するように、前記電子部品から前記液体流体に熱エネルギーを伝達するように構成されている、蒸発面、及び
前記蒸気流体が前記流体チャンバ内で前記液体流体に凝縮するように、前記蒸気流体から熱エネルギーを吸収するように構成された凝縮面を備える、筐体と、
前記筐体の外面に結合された排熱システムであって、前記排熱システムが、前記凝縮面から熱エネルギーを吸収するように構成されている、排熱システムと、を備える、冷却システム。

【請求項2】

前記排熱システムが、複数のフィンを備える、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記複数のフィンにわたって空気を強制するように構成されたファンを備える、請求項２に記載の冷却システム。

【請求項4】

前記複数のフィンにわたって空気を案内するように構成された追加の筐体を備え、前記冷却システムの少なくとも一部が、前記追加の筐体内に配設されている、請求項２に記載の冷却システム。

【請求項5】

前記筐体内に位置決めされた複数のバッフルを備え、前記複数のバッフルが、前記蒸気流体を前記凝縮面に向けて誘導するように構成されている、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項6】

前記複数のバッフルの各バッフルが、前記凝縮面に向かって下向きの角度で傾斜している、請求項５に記載の冷却システム。

【請求項7】

前記流体チャンバ内に位置決めされており、前記流体チャンバ内に前記液体流体のカラムを作り出し、かつ前記液体流体を前記蒸発面に向けて誘導するように構成されている、バッフルを備える、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項8】

前記バッフルが、重力に対して前記筐体の底面の上方に配設されて、前記バッフルと前記底面との間に間隙を形成する、請求項７に記載の冷却システム。

【請求項9】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの冷却システムであって、
排熱システムと、
内部に流体を包有するように構成された流体チャンバを画定する筐体と、を備え、前記筐体が、
前記筐体に結合された電子部品と熱連通するように構成された第１の表面であって、前記第１の表面が、前記電子部品から前記流体に熱エネルギーを伝達して、前記筐体内で前記流体を気化させるように構成されている、第１の表面と、
前記排熱システムと熱連通している第２の表面であって、前記第２の表面が、前記流体から前記排熱システムに熱エネルギーを伝達して、前記筐体内で前記流体を凝縮するように構成されている、第２の表面と、を備える、冷却システム。

【請求項10】

前記排熱システムが、前記筐体の横側面上の前記筐体の外面に結合された複数のフィンを備える、請求項９に記載の冷却システム。

【請求項11】

前記複数のフィンにわたって空気流を誘導するように構成されたファンを備え、前記冷却システムが、前記流体チャンバ内で気化された流体を第１の方向に誘導するように構成されており、前記冷却システムが、前記第１の方向とは反対の第２の方向に、前記流体チャンバ内で凝縮された流体を誘導するように構成されており、前記ファンが、前記第１の方向に前記複数のフィンにわたって前記空気流を誘導するように構成されている、請求項１０に記載の冷却システム。

【請求項12】

前記流体チャンバ内の前記流体の動作パラメータを検出し、かつ前記動作パラメータを示すフィードバックを出力するように構成されたセンサと、
前記センサ及び前記ファンに通信可能に結合されたコントローラであって、前記コントローラが、前記フィードバックに応答して前記ファンの動作を調整するように構成されている、コントローラと、を備える、請求項１１に記載の冷却システム。

【請求項13】

前記第１の表面が、前記筐体の底面であり、前記第２の表面が、前記第１の表面に対して交差方向に延在する、請求項９に記載の冷却システム。

【請求項14】

前記筐体に結合された前記電子部品を備え、前記第１の表面が、開口部を備え、前記電子部品は、前記電子部品の少なくとも一部が、前記第１の表面の少なくとも一部を形成して、前記電子部品と前記流体との間の直接接触を可能にするように、前記開口部と整列している、請求項９に記載の冷却システム。

【請求項15】

前記筐体が、前記流体チャンバに対して前記第２の表面に対向する第３の表面を備え、前記第３の表面が、前記第１の表面から前記第２の表面に向けて蒸気流体を誘導するように、前記第２の表面に向けて角度が付けられている、請求項９に記載の冷却システム。

【請求項16】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの動作中に熱を発生させるように構成された電子部品と、
前記電子部品に結合された冷却システムと、を備え、前記冷却システムが、
液体流体を包有するように構成された流体チャンバを画定する筐体と、
前記電子部品と熱連通している前記筐体の蒸発面であって、前記蒸発面が、前記電子部品から前記流体チャンバ内の前記液体流体に熱エネルギーを伝達して、前記液体流体を蒸気流体に気化させるように構成されている、蒸発面と、
前記冷却システムの排熱システムと熱連通するように構成された前記筐体の凝縮面であって、前記凝縮面が、前記蒸気流体から前記排熱システムに熱エネルギーを伝達して、前記蒸気流体を前記液体流体に凝縮するように構成されている、凝縮面と、
前記筐体内に配設されており、前記蒸発面から前記凝縮面に向けて前記蒸気流体を誘導するように構成されているバッフルと、を備える、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。

【請求項17】

前記蒸発面が、前記筐体の第１の側面上に配設されており、前記凝縮面が、前記筐体の前記第１の側面に対向する第２の側面上に配設されている、請求項１６に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項18】

前記筐体内、かつ前記蒸発面と前記凝縮面との間に位置決めされた追加のバッフルを備え、前記追加のバッフルが、前記追加のバッフルと前記凝縮面との間に前記液体流体のカラムを作り出し、かつ前記凝縮面から前記蒸発面に向けて前記液体流体を誘導するように構成されている、請求項１７に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項19】

前記筐体が、所定の閾値を超える前記筐体内の圧力に応答して作動するように構成された圧力解放装置を備える、請求項１６に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項20】

前記排熱システムを備え、前記排熱システムが、前記筐体に結合された複数のフィンを備え、前記複数のフィンが、前記凝縮面から、前記複数のフィンにわたって誘導される空気流に熱エネルギーを伝達するように構成されている、請求項１６に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、あらゆる目的のために全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年８月１１日に出願された、「ＨＥＡＴ ＳＩＮＫ ＷＩＴＨ ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥ ＣＨＡＭＢＥＲ」と題する米国仮特許出願第６３／０６４，３１１号からの優先権及びその利益を主張する。

【背景技術】

【0002】

本項は、以下に記載される本開示の様々な態様に関連し得る、当該技術の様々な態様を読者に紹介することを意図する。本考察は、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするために、読者に背景情報を提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記載は、この観点から読むべきものであって、先行技術を承認するものとして読むべきものではないと、理解すべきである。

【0003】

熱を発生させる電子機器は、例えば、様々な熱交換器（例えば、コイル、シェル及びチューブ、ラウンドチューブプレートフィン、マイクロチャネル、ヒートシンク、ヒートパイプ、並びに／又はフィン付き熱交換器）と併せて、空気、冷媒、水、及びグリコールなどの様々な流体のうちのいずれかを使用して冷却され得る。熱交換器の設計は、コスト、熱交換器のサイズ、及び効率などの他の要因に加えて、除去される熱量に基づき得る。ヒートシンクは、比較的コンパクトな設計及び低コストであり得るため、ヒートシンクは小型電子部品で利用される一般的なタイプの熱交換器である。多くのヒートシンクは、対流冷却のためにフィンを利用している。しかしながら、ヒートシンクを形成するために典型的に使用される金属材料は、所望の効率レベルで電子部品を動作させることも可能にする一方、熱の拡散を可能にするのに十分な熱伝導性特性を有さない場合がある。

【0004】

冷却電子機器のための他の熱交換器ソリューションには、伝導によって電子部品からの熱の拡散を可能にするチューブ又はパイプを通して冷却流体の流れを誘導するヒートパイプが含まれる。典型的には、冷却流体は、ヒートパイプの内面上のウィック構造によって生成され得る毛管効果によってチューブ又はパイプを通って流れる。しかしながら、ヒートパイプソリューションは、冷却流体に作用する摩擦及びせん断力のために制限され得、これは、ヒートパイプによって電子部品から除去される熱の量を減少させ得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示されるある特定の実施形態の概要が、以下に記載されている。これらの態様は、これらのある特定の実施形態の簡潔な概要を読者に提供するために提示されているだけであり、これらの態様は、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。実際、本開示は、以下に記載されない可能性のある様々な態様を包含し得る。

【0006】

一実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの冷却システムは、流体チャンバを画定する筐体を含み、筐体は、流体チャンバ内の液体流体と熱連通し、かつ筐体に結合された電子部品と熱連通するように構成された、蒸発面を含み、ここで、蒸発面は、液体流体が流体チャンバ内で蒸気流体に遷移するように、電子部品から液体流体に熱エネルギーを伝達するように構成されており、かつ筐体は、蒸気流体が流体チャンバ内で液体流体に凝縮するように、蒸気流体から熱エネルギーを吸収するように構成された凝縮面を含む。冷却システムはまた、筐体の外面に結合された排熱システムを含み、ここで、排熱システムは、凝縮面から熱エネルギーを吸収するように構成されている。

【0007】

別の実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの冷却システムは、排熱システムと、内部に流体を包有するように構成された流体チャンバを画定する筐体と、を含む。筐体は、筐体に結合された電子部品と熱連通するように構成された第１の表面であって、第１の表面が、電子部品から流体に熱エネルギーを伝達して、筐体内で流体を気化させるように構成されている、第１の表面と、排熱システムと熱連通している第２の表面であって、第２の表面が、流体から排熱システムに熱エネルギーを伝達して、筐体内で流体を凝縮するように構成されている、第２の表面と、を含む。

【0008】

更なる実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの動作中に熱を発生させるように構成された電子部品と、電子部品に結合された冷却システムと、を含む。冷却システムは、液体流体を包有するように構成された流体チャンバを画定する筐体と、電子部品と熱連通している筐体の蒸発面であって、蒸発面が、電子部品から流体チャンバ内の液体流体に熱エネルギーを伝達して、液体流体を蒸気流体に気化させるように構成されている、蒸発面と、冷却システムの排熱システムと熱連通するように構成された筐体の凝縮面であって、凝縮面が、蒸気流体から排熱システムに熱エネルギーを伝達して、蒸気流体を液体流体に凝縮するように構成されている、凝縮面と、筐体内に配設されており、蒸発面から凝縮面に向けて蒸気流体を誘導するように構成された、バッフルと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の様々な態様は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照することによってより良く理解され得る。

【0010】

【図1】本開示の一態様による、商業的環境において暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを利用し得る建物の一実施形態の斜視図である。

【図2】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の斜視図である。

【図3】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の概略である。

【図4】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の概略である。

【図5】本開示の一態様による、中間流体チャンバを有する冷却システムの一実施形態の概略斜視図である。

【図6】本開示の一態様による、中間流体チャンバを有する冷却システムの一実施形態の概略断面側面図である。

【図7】本開示の態様による、電子部品を冷却するように構成された冷媒回路を含む冷却システムの一実施形態の概略である。

【図8】本開示の一態様による、電子部品を冷却するように構成された熱交換器の一実施形態の斜視図である。

【図9】本開示の一態様による、電子部品と結合されており、電子部品を冷却するように構成された、熱交換器の一実施形態の斜視図である。

【図10】本開示の一態様による、電子部品に結合された中間流体チャンバを冷却するように構成された冷媒回路を含む冷却システムの一実施形態の概略である。

【図11】本開示の一態様による、電子部品に結合されたヒートパイプを冷却するように構成された冷媒回路を含む冷却システムの一実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の１つ以上の特定の実施形態について以下で説明する。説明するこれらの実施形態は、本開示の技術の例である。加えて、これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装例のある特定の特徴が本明細書で説明されていない場合がある。任意のそのような実際の実装例の開発においては、任意のエンジニアリング又は設計プロジェクトにおけるように、開発者固有の目標を達成するためには、システム関連及び業界関連の制約への準拠など、実装例ごとに異なり得る多くの実装例固有の決定が行われることを理解されたい。更に、そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、及び製造の決まりきった仕事となることを理解されたい。

【0012】

本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、要素のうちの１つ以上が存在することを意味することが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。加えて、本開示の「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、列挙された特徴を同様に組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではないことを理解されたい。

【0013】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、建物、住居、又は他の好適な構造内の空間を熱的に調整するために使用され得る。例えば、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムは、冷媒などの熱伝達流体と、空気又は水などの調整される流体との間で熱エネルギーを伝達する蒸気圧縮システムを含み得る。蒸気圧縮システムは、導管を介して互いに流体結合された凝縮器及び蒸発器を含み得る。圧縮器を使用して、導管を通して流体を循環させ、したがって、凝縮器と蒸発器との間の熱エネルギーの伝達を可能にし得る。

【0014】

多くの場合、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの圧縮器は、モータによって駆動され得る。モータは、可変速ドライブ（ＶＳＤ）を含み得る制御システムに通信可能に結合され得る。各ＶＳＤは、比較的高い熱流束（例えば、１平方メートル当たり１メガワット（ＭＷ／ｍ２））を生成し得る、プリント回路基板などの複数の電子部品を含み得る。これらの電子部品を効率的に動作させるために、冷却システムを利用して、電子部品からの、及び電子部品によって発生した熱を除去し、それによって電子部品の過熱を回避し得る。典型的な冷却システムは、それぞれ液体及び空気の流れを介して電子部品からの熱を排除する、液冷構成及び空冷構成を含む。例えば、液冷冷却システムは、電子部品と熱連通しているチューブを通して流体を循環させるヒートパイプを含み得る。空冷冷却システムは、電子部品の表面にわたって空気流を強制するファン、及び／又は電子部品に取り付けられたヒートシンクを含み得る。したがって、異なる冷却システムを使用して、ＶＳＤ内の個々の電子部品を冷却し得る。残念ながら、従来の冷却システムには、サイズ、冷却容量、及び／又はコストに関連する欠点がある。

【0015】

本開示の実施形態は、流体チャンバ及びフィンなどの排熱システム（例えば、ヒートシンク）を含む改善された冷却システムを対象とする。例えば、改善された冷却システムは、電子部品に結合された流体チャンバを含み得、電子部品は、流体チャンバ内に配設された流体（例えば、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの冷媒、専用又は隔離された冷媒、水など）と熱連通している。加えて、排熱システムは、流体と熱連通して流体を冷却し得る。ある特定の実施形態では、排熱システム（例えば、ヒートシンク）は、流体チャンバの一部に結合されたフィンを含み、流体を（例えば、フィンを取り囲む）流体チャンバの外部の空気又は他の流体流と熱連通するように流体を位置付けし得る。いくつかの実施形態では、空気は、フィンにわたって（例えば、ファンを介して）流れるように強制されて、流体の冷却を促進し、したがって、冷却システムの流体によって提供される冷却量を増加させ得る。流体チャンバは、蒸発面（例えば、電子部品と熱連通している）及び凝縮面（例えば、フィンと熱連通している）を含み得る。よって、流体チャンバ内の流体は、蒸発面で電子部品から熱（例えば、熱エネルギー）を吸収し得る。流体が熱を吸収するにつれて、流体は蒸発して流体チャンバ内で凝縮面に向かって流れ得る。特に、液体流体は、蒸発面を介して電子部品から熱を吸収し、蒸気流体に蒸発し、かつ流体チャンバ内で上昇して凝縮面に向かって流れ得る。蒸気流体は、凝縮面に接触して、蒸気流体からフィンに熱を伝達し、それによって液体流体に戻って凝縮し得る。加えて、フィンは、外部空気（例えば、流体チャンバを取り囲む空気）に熱を伝達し得、それによって、冷却システムからの熱を排除する。フィンは、自然又は強制対流を介して外部空気に熱を伝達し得る。よって、改善された冷却システムは、伝導及び対流の両方を利用して、従来の冷却システムと比較して、電子部品の冷却を改善し得る。

【0016】

追加的又は代替的な実施形態では、冷却システムは、流体チャンバ内の流体を冷却するように構成された異なる排熱システムを含み得る。例として、冷却システムは、追加の流体（例えば、冷媒、水）を循環させ得る冷媒システム（例えば、蒸気圧縮システム、冷媒回路、空冷チラー）を含み得る。冷媒システムは、追加の流体を冷却し、追加の流体を、凝縮面においてなど、流体チャンバ内の流体と熱連通するように位置付けし得る。このようにして、冷却システムは、流体チャンバ内の流体に対して、フィン又は他のヒートシンクによって提供される冷却以外の、追加的又は代替的な冷却を提供し得る。

【0017】

ここで図面に目を向けると、図１は、典型的な商業的環境のための建物１２内の暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０の環境の一実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る、冷やされた液体を供給する蒸気圧縮システム１４（例えば、チラー、ヒートポンプ、空気ハンドリングユニット、空調機、冷却機、冷凍機）を含み得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を暖房するために暖かい液体を供給するためのボイラ１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムと、を含み得る。空気分配システムはまた、空気戻りダクト１８、空気供給ダクト２０、及び／又は空気ハンドラ２２を含み得る。いくつかの実施形態では、空気ハンドラ２２は、導管２４によってボイラ１６及び蒸気圧縮システム１４に接続されている熱交換器を含み得る。空気ハンドラ２２内の熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の動作モードに応じて、ボイラ１６からの加熱された液体、又は蒸気圧縮システム１４からの冷やされた液体のいずれかを受容し得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２の各フロアに別個の空気ハンドラを伴って示されているが、他の実施形態では、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、フロア間で共有され得る空気ハンドラ２２及び／又は他の構成要素を含み得る。

【0018】

図２及び図３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０内で使用され得る蒸気圧縮システム１４の実施形態を示している。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２から始まる回路を通して冷媒を循環させ得る。回路はまた、凝縮器３４と、膨張バルブ又は膨張装置３６と、液体チラー又は蒸発器３８と、を含み得る。蒸気圧縮システム１４は、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６、及び／又はインターフェースボード４８を有する、制御パネル４０を更に含み得る。

【0019】

蒸気圧縮システム１４内で冷媒として使用され得る流体のいくつかの例は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒、例えば、Ｒ－４１０Ａ、Ｒ－４０７、Ｒ－１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ－７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ－７４４、若しくは炭化水素系冷媒のような「天然」冷媒、水蒸気、又は任意の他の好適な冷媒である。いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ－１３４ａなどの中圧冷媒と比較して、低圧冷媒とも称される、１大気圧で摂氏約１９度（華氏６６度）の標準沸点を有する冷媒を効率的に利用するように構成され得る。本明細書で使用される場合、「標準沸点」は、１大気圧で測定される沸点温度を指し得る。

【0020】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮器３２、凝縮器３４、膨張バルブ若しくは膨張装置３６、及び／又は蒸発器３８のうちの１つ以上を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動し得、可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２によって電力を供給され得る。ＶＳＤ５２は、交流（ＡＣ）電源からの特定の固定回線電圧及び固定回線周波数を有するＡＣ電力を受電し、可変電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に提供する。他の実施形態では、モータ５０は、ＡＣ電源又は直流（ＤＣ）電源から直接電力供給され得る。モータ５０は、ＶＳＤによって、又はＡＣ若しくはＤＣ電源から直接電力供給され得る任意のタイプのモータ、例えば、スイッチトリラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流式永久磁石モータ、又は別の好適なモータを含み得る。

【0021】

圧縮器３２は、冷媒蒸気を圧縮し、蒸気を、排出通路を通して凝縮器３４に送達する。いくつかの実施形態では、圧縮器３２は、遠心式圧縮器であり得る。圧縮器３２によって凝縮器３４に送達される冷媒蒸気は、凝縮器３４内の冷却流体（例えば、水又は空気）に熱を伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却流体との熱伝達の結果として、凝縮器３４内の冷媒液に凝縮し得る。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８に流れ得る。図３の例示される実施形態では、凝縮器３４は水冷式であり、冷却流体を凝縮器３４に供給する冷却塔５６に接続されたチューブ束５４を含む。

【0022】

蒸発器３８に送達された液体冷媒は、別の冷却流体からの熱を吸収し得、この冷却流体は、凝縮器３４で使用されるのと同じ冷却流体であってもなくてもよい。蒸発器３８内の液体冷媒は、液体冷媒から冷媒蒸気への相変化を受け得る。図３の例示される実施形態に示されるように、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓ及び戻りライン６０Ｒを有する、チューブ束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却流体（例えば、水、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン、又は任意の他の好適な流体）は、戻りライン６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、冷媒との熱伝達を介して、チューブ束５８内の冷却流体の温度を低減させ得る。蒸発器３８内のチューブ束５８は、複数のチューブ及び／又は複数のチューブ束を含み得る。いずれにしても、蒸気冷媒は、蒸発器３８を出て、吸込みラインによって圧縮器３２に戻り、サイクルを完了する。

【0023】

図４は、凝縮器３４と膨張装置３６との間に組み込まれた中間回路６４を有する蒸気圧縮システム１４の一実施形態の概略である。中間回路６４は、凝縮器３４に直接流体接続された入口ライン６８を有し得る。他の実施形態では、入口ライン６８は、凝縮器３４に間接的に流体結合され得る。図４の例示される実施形態に示されるように、入口ライン６８は、中間容器７０の上流に位置決めされた第１の膨張装置６６を含む。いくつかの実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えば、フラッシュインタークーラ）であり得る。他の実施形態では、中間容器７０は、熱交換器又は「表面エコノマイザ」として構成され得る。図４の例示される実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用されており、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受容した液体冷媒の圧力を低下させる（例えば、膨張させる）ように構成されている。膨張プロセス中、液体の一部を気化させることができ、ひいては、中間容器７０を使用して、第１の膨張装置６６から受容された液体から蒸気を分離することができる。

【0024】

加えて、中間容器７０は、液体冷媒が中間容器７０に入るときに経る圧力低下のために（例えば、中間容器７０に入るときに経る容積の急激な増加のために）、液体冷媒の更なる膨張をもたらし得る。中間容器７０内の蒸気は、圧縮器３２の吸込みライン７４を通して、圧縮器３２によって引き出され得る。他の実施形態では、中間容器内の蒸気は、（例えば、吸込みステージではなく）圧縮器３２の中間ステージに引き込まれ得る。中間容器７０に集まる液体は、膨張装置６６及び／又は中間容器７０内での膨張のために、凝縮器３４を出る液体冷媒よりも低いエンタルピーであり得る。次いで、中間容器７０からの液体が、ライン７２内を、第２の膨張装置３６を通して蒸発器３８に流れ得る。

【0025】

本明細書に記載の特徴のうちのいずれかは、蒸気圧縮システム１４の一実施形態又は任意の他の好適なＨＶＡＣ＆Ｒシステムに組み込まれ得ることを理解されたい。上で考察されるように、様々な電子部品は、ＶＳＤ５２内に位置し得る。実際、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の他の部分はまた、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０のコントローラなどの電子部品を含み得る。本実施形態によれば、改善された冷却システムは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の電子部品から熱を除去するため、及びＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０から電子部品によって発生した熱を排除するために含まれる。

【0026】

例えば、図５は、排熱システム１０１と、排熱システム１０１と熱連通している流体チャンバ１０８（例えば、中間流体チャンバ、コンテナ、容器、タンクなど）と、を有する冷却システム１００の一実施形態の概略である。図示の実施形態では、排熱システム１０１は、流体チャンバ１０８に結合（例えば、熱結合）されたフィン１１０（例えば、ヒートシンク）を含む。冷却システム１００は、上述のＶＳＤ５２の電子部品などのＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の電子部品１１２から熱を除去するように構成されている。流体チャンバ１０８は、一般に、その中に流体１０６を包有するように構成された容器、ハウジング、又は他の筐体１０５によって画定されている。以下で考察されるように、いくつかの実施形態では、流体１０６は冷媒であり得る。筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８は、筐体１０５上に、又は筐体１０５によって（例えば、流体チャンバ１０８の内部中に）形成された蒸発面１０２及び凝縮面１０４を含む。フィン１１０は、凝縮面１０４の背中合わせ側にある筐体１０５の外面１１１上に配設されている。凝縮面１０４及びフィン１１０は、（例えば、筐体１０５の）冷却システム１００の特定の側面上に図示されているが、凝縮面１０４及びフィン１１０は、冷却システム１００の任意の他の好適な側面上に位置決めされ得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、凝縮面１０４及び／又はフィン１１０は、冷却システム１００の頂部側面又は上側面など、蒸発面１０２に対向する冷却システム１００（例えば、筐体１０５）の側面上に配設され得る。

【0027】

図示の実施形態では、筐体１０５は、流体チャンバ１０８を一般に画定する長方形の箱又はコンテナ（例えば、長方形のプリズム）として形成されており、銅、アルミニウム、鋼、又は別の好適な金属などの金属材料から形成され得る。他の実施形態では、筐体１０５は、任意の他の好適な形状又はプロファイルを有し得る。例えば、筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８は、球形、立方体、円筒形、三角形、台形、六角形、又は任意の他のタイプの形状であり得る。いずれにしても、筐体１０５のサイズ、内部容積、及び／又は形状は、電子部品１１２によって拒絶される予想される熱密度、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０のサイズ制約、流体チャンバ１０８内に包有される流体１０６のタイプ、流体チャンバ１０８内に包有される流体１０６の量、又は他の動作パラメータに基づいて、流体チャンバ１０８内に維持される流体の目標圧力に基づいて選ばれかつ／又は選択され得る。実際、流体チャンバ１０８及び／又は筐体１０５のサイズは、流体チャンバ１０８の容積（例えば、連続容積、開放容積）内で流体１０６が循環して（例えば、凝縮面１０４と蒸発面１０２との間で）、流体チャンバ１０８内で流体１０６（例えば、液体流体）を誘導するために毛管構造（例えば、ウィック）及び導管などのある特定の追加の特徴を組み込むことなく、電子部品１１２を冷却することを可能にするように選択され得る。よって、流体１０６によって提供される冷却量は、流体チャンバ１０８内（例えば、筐体１０５の容積内で）での流体１０６の循環中に流体１０６に付与される摩擦力又はせん断力によって制限されないこととなり得る。

【0028】

筐体１０５は、流体チャンバ１０８内から筐体１０５を取り囲む環境への流体１０６の流れを遮断するための密閉された（例えば、ハーメチックシールされた）コンテナであり得る。理解されるように、流体チャンバ１０８内の流体１０６の隔離は、（例えば、流体チャンバ１０８内で流体１０６を循環させるためのポンプに電力を供給するために）追加の電力を利用することなく、冷却システム１００が動作することを可能にする。いくつかの実施形態では、筐体１０５は、流体チャンバ１０８内への流体１０６の流れを選択的に可能にする（例えば、流体チャンバ１０８を流体１０６で満たす、かつ／又はそれ以外の場合、流体チャンバ１０８内の流体１０６の量を調節する）充填ポート１１３を含み得る。例えば、充填ポート１１３は、凝縮面１０４及び／又はフィン１１０を含まない筐体１０５の側面上に位置し得る。充填ポート１１３の位置はまた、流体１０６（例えば、液体状態の流体１０６）が蒸発面１０２の全体又は実質的に全体の表面積を覆い、被さり、かつ／又は完全に接触するように、流体チャンバ１０８が流体１０６で少なくとも部分的に満たされる（例えば、充填ポート１１３を介した流体チャンバ１０８から出る流体１０６の望ましくない流れを遮断する）、ことを可能にするように選択され得る。

【0029】

いくつかの実施形態では、流体チャンバ１０８は、最初に、充填ポート１１３を介して流体１０６で満たされ得、その後、充填ポート１１３は、流体１０６が流体チャンバ１０８から流出するのを遮断するために、ろう付けされるか、又はそうでなければ機械的にシールされて封鎖され得る。他の実施形態では、充填ポート１１３は、流体チャンバ１０８（例えば、筐体１０５の内部容積）への将来の選択的アクセスを可能にするバルブ又はプラグなどのシーリング要素を含み得る。このようにして、充填ポート１１３は、例えば、流体チャンバ１０８を追加の流体１０６で定期的に満たすため、及び／又はそれ以外の場合、流体チャンバ１０８内の流体１０６の量を調節するために利用され得る。更に、筐体１０５は、例えば、追加の流体１０６を追加すべきかどうか、かつ／又は流体１０６が流体チャンバ１０８に追加されるときに充填ポート１１３が閉鎖されるべきか、又はシールされるべきかどうかを判定するために、流体チャンバ１０８内の流体１０６の量を観察し、監視するためのサイトグラス（図示せず）を含み得る。

【0030】

１つ以上の実施形態では、筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８は、圧力解放装置１１５（例えば、圧力解放バルブ）を含み得る。圧力解放装置１１５は、流体チャンバ１０８内の流体１０６の圧力がある特定の圧力閾値（例えば、閾値圧力値）に達するか、又はそれを超えるときなどに、流体チャンバ１０８からの流体１０６の排出を自動的に可能にするように構成されたバルブ、ディスク、又は任意の他のタイプの圧力解放装置であり得る。例えば、圧力解放装置１１５は、筐体１０５の側面又は表面（例えば、筐体１０５の頂面並びに／又は凝縮面１０４及び／若しくはフィン１１０を含まない側面表面）上に配設されたバーストディスクを含み得る。そのような実施形態では、バーストディスクは、流体チャンバ１０８内の圧力が所定の閾値を超えたときに作動（例えば、バースト）し得、それによって、流体チャンバ１０８からの流体１０６の排出を可能にし、流体チャンバ１０８内の圧力を減少させる。換言すれば、圧力解放装置１１５は、流体チャンバ１０８（例えば、筐体１０５の内部容積）に流体結合又はさらされ得、また、筐体１０５を取り囲む環境に流体結合又はさらされ得る。結果として、圧力解放装置１１５が作動されたとき、流体チャンバ１０８は、圧力解放装置１１５を介して、筐体１０５を取り囲む環境に流体結合されることになり、それによって、流体チャンバ１０８内の圧力を減少させるために、流体チャンバ１０８から出る流体１０６の流れを可能にする。

【0031】

流体チャンバ１０８内の流体１０６は、水、グリコール、アルコール、Ｒ－１２３３ｚｄ、Ｒ－１２３、Ｒ－１２３４ｚｅ、Ｒ－１２３４ｙｆ、Ｒ－１３４ａ、Ｒ－４１０Ａ、Ｒ－３２などの任意の好適なタイプの流体、又はＨＶＡＣ＆Ｒシステム及び／又は熱伝達のために使用される別の好適なタイプの冷媒であり得る。冷却システム１００の動作中、流体１０６は、液体状態、気体状態又は蒸気状態、二相状態などの様々な状態の間で交互に変化し得る。流体チャンバ１０８内の流体１０６は、沸点温度及び／又は圧力などの流体１０６の動作パラメータに基づいて選択され得る。追加的又は代替的に、流体１０６は、電子部品１１２によって発生する熱の目標又は予想される量に基づいて、並びに筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８の１つ以上のパラメータ、例えば、筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８のサイズ、形状、及び／又は材料に基づいて選択され得る。一部の場合では、比較的低い温度及び／又は比較的低い圧力で蒸発（例えば、沸騰）する流体が、流体チャンバ１０８内で利用され得る。実際には、流体１０６が冷却システム１００の動作中に熱を伝達するように機能するときに、流体１０６の実質的に均一な圧力を達成するために、流体１０６のタイプ及び／又は量が選択され得る。いずれにしても、流体１０６は、冷却システム１００の動作中に流体チャンバ１０８内の様々な相（例えば、液体及び蒸気）間で繰り返し遷移し得る。

【0032】

上述のように、筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８は、筐体１０５の側面１１４（例えば、底面）上の蒸発面１０２を含む。蒸発面１０２は、流体チャンバ１０８内部の流体１０６と部分的又は完全に接触している。このようにして、電子部品１１２と流体１０６との間の熱連通は、蒸発面１０２を介して可能にされる。より具体的には、筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８は、（例えば、流体チャンバ１０８内に液体プール１０７を形成する）流体チャンバ１０８内の液相中の流体１０６が、電子部品１１２が熱的に接続されている（例えば、伝導による）蒸発面１０２を部分的又は完全に覆い得るように配置又は構成されている。この目的のために、蒸発面１０２は、流体チャンバ１０８の（例えば、重力に対して）底部又は下部に形成又は位置決めされている。電子部品１１２は、側面１１４上において筐体１０５に結合（例えば、装着）され得、流体チャンバ１０８の外部に配設され得る。

【0033】

いくつかの実施形態では、蒸発面１０２は、銅又は別の導体材料を含む。実際、いくつかの実施形態では、蒸発面１０２は、筐体１０５の他の部分とは異なる材料を含み得る。更に、蒸発面１０２は、電子部品１１２と流体１０６との間の熱伝達を促進するテクスチャ、溝、フィン、空洞、細孔、又は他のタイプの表面強化によって強化され得る。例えば、蒸発面１０２は、電子部品１１２に対してシールされ得、電子部品１１２と液体流体１０６との間の何らかの直接接触を可能にするために、多孔質であり得る（例えば、１つ以上の穴を含む）。このようにして、電子部品１１２と液体流体１０６との間の熱伝達の抵抗が減少するのは、液体流体１０６が、蒸発面１０２を通って全ての熱を伝達するのではなく、電子部品１１２と直接熱を交換し得るためである。

【0034】

動作中、蒸発面１０２は、電子部品１１２から流体１０６に熱を伝達し、それによって、流体１０６に温度の上昇、蒸発、及び液体状態から蒸気状態への遷移をもたらす。次いで、蒸気流体１０６は、蒸発面１０２から、及び蒸発面１０２に隣接する流体チャンバ１０８内に収集された液体プール１０７から、方向１１６（例えば、重力に対して上方向）に流れ得る。実際、蒸気流体１０６は、流体チャンバ１０８の底部にある液体プール１０７内の液体流体１０６と比較して、より密度が低く、したがって浮力があるため、蒸気流体１０６は方向１１６に流れ得る（例えば、流体チャンバ１０８内で上昇し得る）。

【0035】

上述のように、流体チャンバ１０８は、電子部品１１２に隣接している。つまり、筐体１０５及び電子部品１１２は、互いに結合されている（例えば、装着されている、固定されている）。電子部品１１２は、熱を発生させる又は放出するＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の任意のタイプの電子装置であり得る。例えば、電子部品１１２は、ＶＳＤ５２又はその構成要素（例えば、マイクロプロセッサ又は制御基板）であり得る。他の実施形態では、電子部品１１２は、電源パネル、制御パネル、ソリッドステートスタータ、及び／又は他の装置若しくはシステムであり得る。いずれにしても、電子部品１１２は、流体チャンバ１０８の蒸発面１０２と接触している。例えば、蒸発面１０２は、重力の結果として液体流体１０６が集まる筐体１０５の側面１１４（例えば、底面）上に位置し得る。いくつかの実施形態では、筐体１０５は、電子部品１１２を受容するか、又は電子部品１１２と流体連通する（例えば、直接流体連通している）ように構成された開口部１２６を含み得る。例えば、電子部品１１２は、電子部品１１２が（例えば、重複する配置で）開口部１２６と整列するように、筐体１０５に装着され得る。そのような実施形態では、電子部品１１２の少なくとも一部は、電子部品１１２が流体チャンバ１０８内の流体１０６（例えば、液体流体）と直接接触しているときに、蒸発面１０２の一部又は全部を形成し得る。

【0036】

加えて、筐体１０５及び／又は流体チャンバ１０８は、筐体１０５の側面１１８（例えば、横側面）上に配設された凝縮面１０４を含む。しかしながら、凝縮面１０４及び／又は追加の凝縮面はまた、頂面などの筐体１０５の別の表面上に位置してもよい。１つ以上の実施形態では、凝縮面１０４は、蒸発面１０２と同じ側面１１４上にはない。凝縮面１０４は、流体１０６と冷却システム１００のフィン１１０との間の熱伝達の増加を可能にするために、蒸発面１０２よりも大きくてもよい（例えば、より大きな表面積を有する）。流体１０６（例えば、蒸気流体）が凝縮面１０４に接触し、凝縮面１０４（したがって、フィン１１０）に熱を伝達すると、蒸気流体１０６は、液体流体１０６に凝縮し得る。例えば、蒸気流体１０６は、凝縮面１０４に接触し、液相に遷移し得、それによって、熱が流体１０６から凝縮面１０４に伝達されると、流体１０６の密度を増加させる。いくつかの実施形態では、凝縮された流体１０６は、凝縮面１０４上に集まり得、凝縮面１０４に沿って流れ得る。実際、液体流体１０６は、液体流体１０６の密度の増加及び液体流体１０６に付与される重力のために、方向１１６と反対の方向１１７に流れ得る。いくつかの実施形態では、凝縮面１０４は、流体１０６と凝縮面１０４との間の熱伝達を強化し得る、テクスチャ、溝、フィン、空洞、細孔、及び／又は任意の他のタイプの表面特徴を含み得る。例えば、凝縮面１０４は、凝縮面１０４上に凝縮された流体１０６を、流体チャンバ１０８及び／又は筐体１０５のベース部分１２０（例えば、下部領域、液体流体部分）に向かって再誘導する排水チャネルとして機能するように配置されたフィン又は溝を含み得る。

【0037】

上述のように、冷却システム１００の排熱システム１０１は、流体チャンバ１０８にさらされた凝縮面１０４と背中合わせ側にある筐体１０５の外面１１１上に配設されたフィン１１０を含み得る。フィン１１０は、平面、長方形、三角形、オフセットストリップ、ピン、スタッド、環状、波状、ルーバ、穿孔、並びに／又は外面１１１から延在する任意の他のタイプの突起及び／若しくは延在部などの任意の好適な幾何学的形状を有し得る。いくつかの実施形態では、フィン１１０は、筐体１０５と同じ材料から形成されている。他の実施形態では、フィン１１０は、筐体１０５とは異なる材料（例えば、筐体１０５の材料よりも高い熱伝導性を有する材料）を含み得る。フィン１１０は、凝縮面１０４の背中合わせ側の外面１１１上に位置決めされているため、フィン１１０は、凝縮面１０４からの熱（例えば、流体１０６から凝縮面１０４に伝達される熱）を吸収し得る。強制対流又は自然対流を使用して、フィン１１０を介して流体１０６及び凝縮面１０４から吸収された熱を、筐体１０５の外側にある外部空気に伝達し得る。例えば、ファン１４８又は他の空気移動装置は、フィン１１０を通る、わたる、かつ／又はフィン１１０に向かうように空気を強制して、強制対流を介してフィン１１０から外部空気への熱伝達を強化し得る。いくつかの実施形態では、ファン１４８は、凝縮面１０４上で凝縮され、かつ重力によって液体プール１０７に向かって流れる液体流体１０６の過冷却を可能にするために、方向１１６（例えば、上向き）にフィン１１０にわたって空気を強制し得る。そのような配置では、フィン１１０からの空気吸収熱は、それがフィン１１０を通って流れるにつれて浮力が増加し得、それによって、方向１１６における空気のより効率的な流れを容易にする。

【0038】

別の例では、冷却システム１００及び／又は排熱システム１０１は、フィン１１０がＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の空気流経路（例えば、別の空気流がそこを通るように誘導されるＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の既存の空気流経路）内に配設されるように位置決めされ得る。例として、ファン１４８は、冷却システム１００のフィン１１０に加えて、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の別の熱交換器又は電子部品などの別の装置にわたって空気を誘導するように構成され得る。追加的又は代替的に、冷却システム１００は、冷却システム１００のいくつか又は全ての構成要素の周りに配設された、シュラウド又は筐体１４６を含み得る。例えば、シュラウド又は筐体１４６は、フィン１１０に隣接して配設され得、冷却システム１００の冷却容量を増加させるために、フィン１１０を通ってかつ／若しくはフィン１１０の間で空気の増加した又は集中した流れを誘導するように構成され得る。他の実施形態では、フィン１１０は、冷却システム１００を取り囲む周囲環境など、比較的低温を有する環境内に位置決めされ得る。そのような実施形態では、シュラウド又は筐体１４６の一部は、一般に、フィン１１０が周囲環境内に配設され、かつ筐体１０５及び／又は電子部品１１２が、筐体１０５及び／又は電子部品１１２を環境から保護するためにシュラウド又は筐体１４６内に位置決めされるように、筐体１０５（例えば、凝縮面１０４）とフィン１１０との間及び／又は電子部品１１２とフィン１１０との間に延在し得る。このようにして、フィン１１０は、自然対流を介して環境に熱を伝達し得る。他の実施形態では、筐体１４６（例えば、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０のハウジング又はセクション）は、フィン１１０を含む冷却システム１００を取り囲んでもよく、周囲空気の流れを受容し、周囲空気の流れをフィン１１０にわたって誘導し、かつ周囲空気の流れを筐体１４６から排出するように構成されてもよい。

【0039】

図６に目を向けると、冷却システム１００の一実施形態の断面側面立面図が示されている。図示の実施形態に示すように、冷却システム１００は、多角形状又はプロファイルを有し、流体チャンバ１０８を画定しかつ凝縮面１０４及び蒸発面１０２を有する、筐体１０５を含む。図示の実施形態では、凝縮面１０４及び蒸発面１０２は、流体チャンバ１０８に対して互いに反対側に配設されており、電子部品１１２は示されていない。冷却システム１００はまた、筐体１０５に取り付けられたフィン１１０を有する排熱システム１０１を含む。図６の冷却システム１００はまた、筐体１０５の流体チャンバ１０８内に配設された、複数の第１のバッフル１３０と、第２のバッフル１３２と、を含む。バッフル１３０、１３２は、筐体１０５に結合され得、又はそれ以外の場合、筐体１０５によって支持され得、バッフル１３０、１３２は、流体チャンバ１０８内の流体１０６の流れを誘導又は再誘導して、流体１０６によってもたらされる冷却を促進し得る。バッフル１３０、１３２は、図示の冷却システム１００内で実質的に直線的であるが、バッフル１３０、１３２のうちのいずれかは、湾曲及び／又は多区分化されたプロファイルを有するなど、追加的又は代替的な実施形態では異なる形状を有し得る。これらの構成要素は、以下で更に詳細に説明される。

【0040】

複数の第１のバッフル１３０は、凝縮面１０４に近接して（例えば、液体プール１０７を包有する下部に対向する流体チャンバ１０８の上部内で）流体チャンバ１０８内（例えば、筐体１０５内）に配設され得る。上記のように、冷却システム１００は、蒸発面１０２を介して、電子部品１１２から吸収された熱によって流体１０６を蒸発させ得る（例えば、液体流体から蒸気流体への遷移）。複数の第１のバッフル１３０は、流体チャンバ１０８内の蒸気流体１０６の流れを凝縮面１０４に向けて誘導するために流体チャンバ１０８に含まれ得る。すなわち、複数の第１のバッフル１３０は、蒸気流体１０６の流れ方向を方向１１６から凝縮面１０４に向かう方向１３３に再誘導し得る。複数の第１のバッフル１３０は、蒸発面１０２から流れる蒸気流体１０６と、凝縮面１０４で凝縮する液体流体１０６との間の混合量を減少させ得る。複数の第１のバッフル１３０は、筐体１０５又は任意の他の好適な材料と同じ材料であり得る。

【0041】

いくつかの実施形態では、複数の第１のバッフル１３０は、蒸気を（例えば、筐体１０５の表面１３６から）凝縮面１０４に向けて誘導するために、角度１３４（例えば、水平、凝縮面１０４、筐体１０５の別の表面などに対して下向きの角度）に位置決めされたプレートを含み得る。いくつかの実施形態では、複数の第１のバッフル１３０の角度１３４は、（例えば、重力によって）蒸発面１０２に向かう、蒸気流体１０６と混合された若しくは蒸気流体１０６中に取り込まれた液体流体１０６の任意の液滴の流れを促進するために、かつ／又は蒸気流体１０６中の液体流体１０６の取り込みを減少させるために、凝縮面１０４に向かって下向きに傾斜し得る。いくつかの実施形態では、複数の第１のバッフル１３０は、筐体１０５の１つ以上の側面（例えば、横側面）から流体チャンバ１０８に結合され得、かつ／又はそれ以外の場合、流体チャンバ１０８内に延在し得る。例えば、流体チャンバ１０８は、筐体１０５の第１の側面１３８（例えば、横側面）から、筐体１０５の第１の側面１３８に対向する第２の側面（例えば、横側面）まで延在する複数の第１のバッフル１３０を含み得る。ある特定の実施形態では、筐体１０５の表面１３６は、複数の第１のバッフル１３０に向かって蒸気流体１０６を偏向させ、かつ蒸気流体１０６を凝縮面１０４に向けて誘導することを促進するように、（例えば、垂直に対して）角度１３７で位置決めされ得る。上で考察されるように、液相と気相との間の流体１０６の密度の変化は、流体チャンバ１０８内の流体１０６の流れ（例えば、方向１１６、方向１３３、方向１１７、及び方向１４９）を駆動し得る。したがって、流体１０６は、流体チャンバ１０８内の圧力差又は毛管力によって駆動されることなく、浮力、動的推進力、表面張力、表面接着、及び／又は重力に起因して、流体チャンバ１０８内を流れ得る。

【0042】

冷却システム１００はまた、流体チャンバ１０８内（例えば、複数の第１のバッフル１３０を有する上部と反対の下部内）に配設された第２のバッフル１３２を含み得る。第２のバッフル１３２は、筐体１０５又は任意の他の好適な材料と同じ材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、第２のバッフル１３２は、筐体１０５の凝縮面１０４及び／又は筐体１０５の蒸発面１０２と共通軸に沿って延在するプレートである。例えば、図示の実施形態では、第２のバッフル１３２は、凝縮面１０４と同様に、実質的に垂直向きに配置されている。更に、第２のバッフル１３２は、筐体１０５の２つの対向する側面１４０、１４２（例えば、横側面、垂直側面）に沿って（例えば、平行に）延在し得る。加えて、第２のバッフル１３２は、筐体１０５の底面１４４に対して実質的に交差方向であり得、底面１４４の上方に（例えば、重力に対して）吊り下げられ得る）。他の実施形態では、第２のバッフル１３２は、２つの対向する側面１４０、１４２、凝縮面１０４、底面１４４、及び／又は蒸発面１０２に対して角度を付けて位置決めされ得る。更に、第２のバッフル１３２は、筐体１０５の第１の側面１３８と、第１の側面１３８に対向する筐体１０５の第２の側面（図示せず）との間に延在するプレートであり得る。いずれにしても、第２のバッフル１３２は、凝縮面１０４から排水される液体流体１０６が、底面１４４の近くの流体チャンバ１０８内に蓄積する（例えば、液体プール１０７を形成する）ことを可能にし得、かつ流体１０６を蒸発面１０２に向けて誘導し得る。より具体的には、底面１４４の近くに集まる液体流体１０６は、第２のバッフル１３２と側面１４２との間に蓄積して、凝縮面１０４を介して凝縮された液体流体１０６のカラム又は「スタック」を作り出すことができる。次いで、この流体１０６は、（例えば、第２のバッフル１３２と底面１４４との間に形成された隙間又は開口部１５０を介して）方向１４９で、液体プール１０７から蒸発面１０２に向けて誘導され得る。図６に示されるように、第２のバッフル１３２は、主に液体流体１０６（例えば、凝縮面１０４を介して凝縮された流体１０６）を包有する第１の部分と、主に蒸気流体１０６（例えば、蒸発面１０２を介して気化された流体１０６）を包有する第２の部分との、流体チャンバ１０８の分離を可能にする。

【0043】

本明細書に記載の冷却システム１００の実施形態は、電子部品１１２のより効率的な冷却を可能にするための追加の特徴を含み得る。例えば、冷却システム１００は、電子部品１１２に結合され、流体チャンバ１０８内に配設され、フィン１１０に結合された、又はそれらの任意の組み合わせの、温度及び／又は圧力センサ１５２を含み得る。１つ以上のセンサ１５２からのフィードバックに基づいて、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０及び／又は冷却システム１００の動作が制御され得る。例えば、センサ１５２は、流体１０６の動作パラメータ（例えば、温度、圧力など）、蒸発面１０２の温度、筐体１０５の温度、又は冷却システム１００の別の構成要素の他の動作パラメータを検出するように構成され得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、メモリ１５６及び処理回路１５８を含み得るコントローラ１５４（例えば、制御パネル４０、電子コントローラ、自動化コントローラ）を含み得る。メモリ１５６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリ、並びに／又は読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光学ドライブ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、若しくは実行されたときに、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０及び／又は冷却システム１００の動作を制御する命令を格納する任意の他の非一時的コンピュータ可読媒体などの不揮発性メモリを含み得る。処理回路１５８（例えば、マイクロプロセッサ）は、メモリ１５６に格納された命令を実行するように構成され得る。一例として、処理回路１５８は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、１つ以上の汎用プロセッサ、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１５４は、（例えば、流体１０６、筐体１０５などの動作パラメータを示す）センサ１５２によって出力されたフィードバックに基づいて、ファン１４８又は他の装置の動作を調整して電子部品１１２の熱交換又は冷却の速度を制御し得る。実際、いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０及び／又は冷却システム１００のコントローラ（例えば、コントローラ１５４）は、センサ１５２フィードバックに基づき、例えば、閾値レベル又は値を超える流体チャンバ１０８内の圧力に基づいて、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０又はその構成要素の動作を一時停止し得る。センサ１５２フィードバックはまた、流体チャンバ１０８の充填レベル（例えば、流体チャンバ１０８内に包有された流体１０６の量）を判定するために利用され得る。

【0044】

排熱システム１０１は、フィン１１０に加えて、又はフィン１１０の代替としての特徴を含み得ることに留意されたい。例えば、排熱システム１０１は、冷媒回路（例えば、蒸気圧縮システム）、冷やされた流体回路（例えば、水、空気、又はグリコールを循環させるように構成された）、熱サイフォン、ヒートパイプ、及び／又は筐体１０５内の流体１０６の冷却を可能にするように構成された任意の他の好適なシステムを含み得る。追加的又は代替的に、筐体１０５は、電子部品１０２から排熱システム１０１に熱を伝達し、それによって電子部品１０２を冷却するために、電子部品１０２と排熱システム１０１との間で流体１０６を受動的に循環させるように構成された別の構成要素（例えば、熱サイフォン、ヒートパイプ）の配置を含み得る。本明細書では、電子部品を冷却するための本技術を組み込んだ代替的特徴の様々な実施形態について更に考察する。

【0045】

例えば、本明細書に開示される技術は、１つ以上の空冷チラーを有する実施形態でも利用され得る。一例として、図７は、電子部品２２８（例えば、パワーエレクトロニクス）を冷却するために冷媒を循環させる冷媒システム１９８（例えば、蒸気圧縮システム１４、冷媒回路、熱サイフォン）を利用する冷却システム１００の一実施形態の概略である。いくつかの実施形態では、冷媒システム１９８はまた、同じ冷媒を循環させて、冷媒システム１９８によってサービスされる空間を冷却するために供給される調整空気流及び／又は調整流体（例えば、水）を冷却し得る。つまり、冷媒システム１９８は、冷媒を介して空間及び電子部品２２８の両方を冷却するために使用され得る。よって、ある特定の追加の構成要素（例えば、専用の圧縮器、専用のポンプ、関連する配管及び配線）は、電子部品２２８の適切な冷却を提供するために冷却システム１００に組み込まれ得ず、それによって、例えば、他の従来のシステム（例えば、関連するポンプ、配管、及び配線を伴うグリコール冷却コイルに伴う）と比較して、電子部品２２８を冷却することに関連する複雑さ及び／又はコストを低減する。更なる実施形態では、冷媒システム１９８は、電子部品２２８を冷却するための専用の冷房システム（例えば、空間を冷却するために使用される冷房システムから流体的に分離している）であり得る。

【0046】

冷媒システム１９８は、凝縮器コイル２３２（例えば、ラウンドチューブプレートフィン凝縮器コイル、マイクロチャネル凝縮器コイル、シェルアンドチューブ熱交換器）を含み得る。例えば、凝縮器コイル２３２は、電子部品２２８（例えば、電子部品２２８を含む電気パネル）に隣接して位置決めされて、導管の長さ又は量及び／又は電子部品２２８を冷却するための冷媒システム１９８の動作中の冷媒の圧力低下を低減し、それによって、冷媒システム１９８及び／又は冷却システム１００の効率的な製造及び／又は動作を改善し得る。いくつかの実施形態では、冷媒システム１９８の動作中に、冷媒蒸気２００は、冷媒システム１９８内の圧力差（例えば、凝縮器コイル２３２の比較的高い圧力上流、凝縮器コイル２３２の比較的低い圧力下流）によって、圧縮器１９９又は冷媒システム１９８のポンプの排出から凝縮器コイル２３２に駆動される。冷媒システム１９８内の圧力差は、（例えば、冷媒システム１９８を介して別の作動流体を冷却するための圧縮器１９９の動作と比較して）圧縮器１９９の動作能力（例えば、加圧）の実質的な増加なしに、冷媒の流れを駆動して電子部品２２８を冷却し得、それによって、圧縮器１９９の動作に関連する電力消費を低減する。他の実施形態では、圧縮器１９９は省略されてもよく、冷媒システム１９８は、凝縮器コイル２３２を有する熱サイフォンであってもよい。そのような実施形態では、冷媒は、熱サイフォン効果又はサイクルを介して、凝縮器コイル２３２から電子部品２２８に向けて誘導され得る。更なる実施形態では、冷媒システム１９８は、エコノマイザ、フラッシュタンク、他の熱交換器など、冷媒システム１９８内で冷媒圧力差を生成するように構成された他の構成要素を含み得る。

【0047】

冷媒蒸気２００は、凝縮器コイル２３２の第１のヘッダ２０２に入り、凝縮器コイル２３２の第１のパス２１０を通って流れて、少なくとも部分的に液体２１４に凝縮し得る。すなわち、液体２１４は、単相であり得、又は液体が豊富な二相冷媒であり得る。例えば、凝縮器コイル２３２は、第１のパス２１０を通って流れる冷媒蒸気２００を冷却し、冷媒蒸気２００を液体２１４に凝縮するために、第１のパス２１０にわたって空気流を誘導するように構成されたファン２１５を含み得る。液体２１４は、第１のパス２１０から、電子部品２２８と熱連通している（例えば、電子部品２２８に取り付けられている）第１の蒸発器２１６（例えば、熱交換器、ヒートパイプ）に流れる。液体２１４は、第１の蒸発器２１６を介して電子部品２２８から熱を吸収し得、それによって電子部品２２８を冷却し、液体２１４を加熱する。例えば、液体２１４は、電子部品２２８からの熱を吸収すると部分的に気化し得、それによって、第１の二相冷媒２３４（例えば、液体が豊富な二相冷媒２３４）を形成する。

【0048】

第１の二相冷媒２３４は、第１の蒸発器２１６から第２の蒸発器２１８（例えば、熱交換器、ヒートパイプ）に流れ、第２の蒸発器２１８は、第２の蒸発器２１８にわたって誘導された空気流２２６と熱連通している。空気流２２６はまた、電子部品２２８が冷媒システム１９８の他の構成要素（例えば、ファン２１５）から分離又は隔離され得るように、電子部品２２８を収容又は包有する筐体２３０（例えば、電気筐体）内を流れ得る。筐体２３０は、電子部品２２８を冷媒システム１９８のある特定の構成要素から遮蔽又は覆い隠して、電子部品２２８の動作に対する冷媒システム１９８内の冷媒流の潜在的な望ましくない影響を低減し得る。例えば、蒸発器２１６、２１８は、筐体２３０内に配設され得、圧縮器１９９及び／又は凝縮器コイル２３２は、筐体２３０の外側に配設され得る。第１の二相冷媒２３４は、第２の蒸発器２１８を介して空気流２２６から熱を吸収し得、それによって空気流２２６を冷却し、第１の二相冷媒２３４を加熱する。空気流２２６は、筐体２３０内の電子部品２２８及び／又は他のパワーエレクトロニクスなどの他の電子部品を冷却するために使用され得る。第１の二相冷媒２３４の加熱は、冷媒を更に気化させ、第２の二相冷媒２２０（例えば、蒸気が豊富な二相冷媒２２０）を形成し得る。

【0049】

第２の蒸発器２１８から、第２の二相冷媒２２０は、凝縮器コイル２３２の第２のパス２１２を通って流れる。第２のパス２１２では、二相冷媒２２０は凝縮して、過冷却液２２２を形成する。例として、ファン２１５及び／又は追加のファンは、第２のパス２１２を通って流れる第２の二相冷媒２２０を冷却するために、第２のパス２１２にわたって空気流を誘導し得る。次いで、過冷却液２２２は、凝縮器コイル２３２を出て、冷媒システム１９８の他の構成要素に向かって流れ得る。いくつかの実施形態では、凝縮器コイル２３２は、電子部品２２８に対して（例えば、共通の高さで、より高い高さで）位置決めされて、低負荷状態の間など、冷媒の所望の流れを可能にし得る。例えば、凝縮器コイル２３２は、液体２１４が重力を介して第１のパス２１０から第１の蒸発器２１６及び電子部品２２８に流れるように、第１の蒸発器２１６及び／又は電子部品２３２に対して物理的に高くにあってもよく、液体２１４よりも浮力が高くあり得る第２の二相冷媒２２０は、第２の蒸発器２１８から凝縮器コイル２３２の第２のパス２１２により容易に流れ得る。

【0050】

ある特定の実施形態では、過冷却液２２２は、他の構成要素を冷却するように（例えば、空間を冷却するための調整流体及び／又は空気流と熱連通している熱交換器に）誘導され得、それによって、過冷却液２２２を加熱及び蒸発させる。次いで、気化した冷媒は、加圧及び第１のパス２１０への排出のために（例えば、冷媒蒸気２００として）冷媒システム１９８の圧縮器１９９に戻るように誘導され得る。追加的又は代替的な実施形態では、圧縮器１９９は省略されてもよく、蒸気冷媒は、冷媒蒸気２００として凝縮器コイル２３２に戻るように循環され得る。冷媒システム１９８は、例えば、冷媒システム１９８によって循環される追加の冷媒流を使用することによって、他の構成要素を冷却するためにも使用され得る追加の凝縮器コイルを含み得る。例として、冷媒システム１９８によって循環される冷媒の全量又は全流れの一部を使用して、電子部品２２８を冷却し得、冷媒システム１９８によって循環される冷媒の全量の残りを使用して、他の構成要素を冷却し得る。したがって、凝縮器コイル２３２を出る過冷却液２２２は、圧縮器１９９への、又は凝縮器コイル２３２の第１のパス２１０への吸入のためなど、冷媒システム１９８を通って更に循環する前に、冷媒システム１９８の追加の凝縮器を出る、又は通過する冷媒流と合流するように誘導され得る。

【0051】

図示の実施形態では、凝縮器コイル２３２の第１のヘッダ２０２は、第１のバッフル２０６を含み、凝縮器コイル２３２の第２のヘッダ２０４は、第２のバッフル２０８を含み、これらは各々、冷媒が第１及び第２のヘッダ２０２及び２０４を通って流れるときに、第１及び第２のパス２１０及び２１２を通って流れる冷媒を分離するように構成されている。図示された冷却システム１００は、冷媒のための直列流配置を有するが、他の配置又は構成、例えば、平行流配置（例えば、冷媒は、第１のパス２１０から蒸発器２１６、２１８を通って平行流で流れる）、又は図示された直列流配置に沿って、示された方向とは反対の方向に冷媒を誘導する流れ配置が利用され得る。加えて、冷却システム１００は、電子部品２２８を冷却するための冷媒システム１９８の動作を促進するために、換気目的のための追加のファン（例えば、筐体２３０内に位置決めされ、パス２１０、２１２に隣接して位置決めされている）、凝縮器コイル２３２のための追加のパスなどの他の構成要素を含み得る。

【0052】

ある特定の実施形態では、冷却システム１００は、電子部品の各サブセットのための専用の冷媒流など、様々な電子部品を冷却するための別個の冷媒流を利用し得る。例えば、冷却システム１００（例えば、冷媒システム１９８）は、それぞれの電子部品を冷却するように構成された別個の蒸発器（例えば、熱交換器、ヒートパイプ）を含み得、蒸発器の各々は、同一の凝縮器コイル２３２（例えば、同一の凝縮器コイル２３２の同一の又は異なるパス）からの冷媒流（例えば、平行冷媒流）、及び／又は異なる凝縮器コイルからの冷媒流など、別個の冷媒流を受容するように構成され得る。各蒸発器が異なる凝縮器コイルから冷媒流を受容するように構成された実施形態では、別個のファンを使用して、それぞれの凝縮器コイル内の冷媒流（例えば、冷媒蒸気２００）を冷却し得、冷却システム１００の制御システムは、それぞれのファンの各々を動作させ（例えば、独立して動作させ）て、冷媒流を冷却し、冷媒流によって電子部品に提供される所望の冷却を可能にし得るように構成され得る。したがって、冷却システム１００は、複数の冷媒流を使用して電子部品の適切な冷却をもたらし得る。

【0053】

更に、冷却システム１００は、互いに流体的に分離されている複数の冷媒システム１９８（例えば、独立して動作可能な蒸気圧縮システム、熱サイフォンなど）を含み得る。各冷媒システム１９８は、その関連する電子部品２２８を冷却するように動作し得る。いくつかの実施形態では、冷媒システム１９８のサブセットは、共通の若しくは共有電子部品２２８を含み得るか、又は共通の若しくは共有電子部品２２８を介して動作され得る。この理由から、共通の電子部品２２８に関連付けられた各冷媒システム１９８からのそれぞれの冷媒は、共通の電子部品２２８を冷却するように誘導され得る。したがって、任意の１つ以上の冷媒システム１９８が動作していないとき、動作している冷媒システム１９８からの冷媒を使用して、共通の電子部品２２８の冷却をもたらし得る。したがって、動作している電子部品２２８は、冷媒システム１９８のうちのいずれかが動作している間に適切に冷却され得る。

【0054】

また更に、冷媒システム１９８は、電子部品２２８を冷却するための冷媒システム１９８の動作を促進し得る追加の装置を含み得る。例えば、冷媒システム１９８は、（例えば、蒸発器２１６、２１８内への）冷媒の流れを駆動するように構成された専用のポンプ（例えば、圧縮器１９９の代わりに、又はそれに加えて）、及び冷媒を冷媒システム１９８の異なる構成要素（例えば、冷媒を介して調整流体又は空気流を冷却するように構成された蒸発器）から蒸発器２１６、２１８のうちのいずれかの中に誘導するように構成された追加の導管などを含み、冷媒システム１９８によって電子部品２２８にもたらされる冷却を促進し得る。実際、冷媒システム１９８は、冷媒システム１９８によって循環される冷媒が、冷媒システム１９８の起動中など、電子部品２２８の適切な冷却をもたらす状態にない（例えば、冷媒が十分に低温にない）ときに、電子部品２２８の冷却を促進するための特徴を含み得る。いくつかの実施形態では、冷媒システム１９８は、冷媒システム１９８の起動中などに、冷媒システム１９８が電子部品２２８をより容易に冷却することを可能にするために、電子部品２２８の冷却をもたらすように構成された熱サイフォン又はヒートパイプ、並びに冷媒液体流内に蒸気又は他の流体を生成又は注入して、（例えば、蒸発器２１６、２１８に向かう）冷媒液体の圧力及び流量を増加させるように構成された装置（例えば、ジェットポンプ）などを含み得る。冷媒システム１９８は、追加的又は代替的に、冷媒が凝縮器２３２の第１のパス２１０から蒸発器２１６、２１８内に十分に流れていないとき（例えば、起動中）など、別の構成要素（例えば、別の熱交換器）から蒸発器２１６、２１８のうちのいずれかの中に冷媒を誘導するように構成された特徴を含み得る。

【0055】

冷媒システム１９８は、冷媒システム１９８を通る冷媒の流れを調節するように構成された排水バルブ及び導管を更に含み得る。一例として、排水バルブ及び導管は、電子部品２２８の冷却を促進又は可能にしない冷媒システム１９８のある特定の構成要素（例えば、冷媒を介して調整流体又は空気流を冷却するように構成された蒸発器）をバイパスするように冷媒を蒸発器２１６、２１８から誘導するように構成され得る。したがって、排水バルブ及び導管は、電子部品２２８を冷却するための専用の冷媒流の供給を可能にし得る。別の例として、排水バルブ及び導管は、電子部品２２８の冷却をバイパスするように（例えば、筐体２３０を通る流れをバイパスするように）冷媒を誘導するように構成され得る。例えば、排水バルブ及び導管は、筐体２３０内での凝縮の生成を回避するなど、筐体２３０から離れた冷媒流を迂回して、電子部品２２８を過剰に冷却することを回避するように作動され得る（例えば、電子部品２２８がセンサによって検出された閾値温度未満であるとき、センサによって検出された周囲温度が閾値温度未満であるとき、電子部品２２８の動作を開始する際の所定の時間枠中）。冷媒システム１９８の排水バルブのうちのいずれかの動作は、周囲温度、電子部品２２８の温度、冷却システム１００の動作時間などの冷却システム１００の動作パラメータに基づいて制御され得る。

【0056】

図示された冷媒システム１９８は、電子部品２２８を冷却するために、冷媒システム１９８の動作中に蒸発し、かつ凝縮するように構成された冷媒を循環させるように構成されているが、冷媒システム１９８は、電子部品２２８を冷却するために、異なる冷やされた流体（例えば、水、グリコール）を使用してもよい。例えば、冷媒システム１９８は、電子部品２２８と熱連通している熱交換器又は導管（例えば、ヒートパイプ又は熱サイフォン）を含み得、冷媒システム１９８は、（例えば、冷却塔からの、冷やされた流体源からの、チラーからの、ポンプからの）冷やされた流体を熱交換器に誘導し得る。冷やされた流体は、熱交換器を介して電子部品２２８から熱を吸収して、電子部品２２８を冷却し得る（例えば、物質の相を変化させることなく）。

【0057】

図８は、冷媒システム（例えば、冷媒システム１９８）を介して電子部品３０２の冷却及び／又は電子部品３０２からの排熱を可能にするように構成された蒸発器３００（例えば、熱交換器、ヒートパイプ）の一実施形態を示す、冷却システム１００の一実施形態の斜視図である。例として、電子部品３０２は、チラーの圧縮器を駆動するための三相インバータとして機能するように構成された電子機器モジュールであり得る。しかしながら、上で考察されるように、電子部品３０２は、冷却システム１００によって排除される熱を発生させる任意の電子装置又は部品であり得る。蒸発器３００（例えば、第１の蒸発器２１６）は、冷媒流（例えば、液体２１４）を、凝縮器（例えば、凝縮器コイル２３２）などから受容するように構成され得る蒸発器コイル３０４（例えば、チューブ、パイプ）を含み得る。図示の実施形態では、支持体３０６（例えば、中間支持体、ブロック、ベース、装着セグメント）が、蒸発器コイル３０４に結合されている。例えば、支持体３０６は、蒸発器コイル３０４を捕捉する（例えば、個別に捕捉する）ように構成された複数の部分及びセグメント３０８を含み得る。支持体３０６は、電子部品３０２に結合し、かつ電子部品３０２を、蒸発器３００を通って流れる冷媒と熱連通するように位置付けするように構成され得る。支持体３０６は、その中に形成された第１の穴３１０を含み得、これは、電子部品３０２の第２の穴３１２と整列するように構成されている。例えば、第２の穴３１２は、電子部品３０２を支持するように構成されたベース構造（例えば、基板）内に形成され得る。次いで、それぞれの締結具が、電子部品３０２と支持体３０６とを互いに固定し、蒸発器コイル３０４、支持体３０６、及び電子部品３０２の間の熱連通を確立するために、整列された穴３１０、３１２内に挿入され得る。

【0058】

いくつかの実施形態では、蒸発器３００（例えば、ヒートパイプ、熱サイフォン）は、圧縮器又はポンプの動作なしに、蒸発器３００内で冷媒又は他の作動流体を受動的に循環させるように構成され得る。例えば、冷媒は、入口導管３１４を介して蒸発器コイル３０４内に流入する、及び出口導管３１６を介して蒸発器コイル３０４から流出するなど、浮力、毛管力、動的推進力、及び／又は重力に起因して、蒸発器３００内で流れ得る。実際、蒸発器３００は、蒸発器コイル３０４の反対側の蒸発器３００の一部又は端部などで冷媒を冷却するように構成された排熱システム（例えば、排熱システム１０１）を含み得るか、又はそれと熱連通し得る。排熱システムは、能動的に動作される排熱システム（例えば、蒸気圧縮システム、冷やされた流体回路、ファン）及び／又は受動的な排熱システム（例えば、フィン、熱サイフォン）を含み得る。蒸発器コイル３０４で電子部品３０２を介して冷媒を加熱することにより、冷媒が（例えば、自然な力を介して）蒸発器コイル３０４から冷媒が冷却され得る排熱システムに向かって離れるように移動し得る。次いで、排熱システムを介して冷媒を冷却することにより、冷却された冷媒が蒸発器コイル３０４に向かって（例えば、自然な力を介して）移動して電子部品３０２を冷却し得る。したがって、冷媒は、冷媒を誘導する別の構成要素（例えば、ポンプ又は圧縮器）の能動的な動作なしに、排熱システムと蒸発器コイル３０４との間を継続的に循環し得る。しかしながら、冷媒は、追加的又は代替的に、圧縮器及び／又はポンプを介してなど、蒸発器３００を通じて能動的に循環され得る。一例として、蒸発器３００は、冷媒回路又は冷やされた流体回路の一部であり得、冷媒は、（例えば、圧縮器を介して、ポンプを介して）蒸発器コイル３０４、及び別の冷却流体（例えば、冷媒、水、グリコール）と熱連通するように冷媒を位置付けし、次に蒸発器コイル３０４に戻るように構成された他の構成要素に能動的に誘導され得る。

【0059】

図９は、電子部品３０２を、蒸発器３００を通って流れる冷媒と熱連通するように位置付けするために、支持体３０６を介して蒸発器３００（例えば、熱交換器、ヒートパイプ）に結合された電子部品３０２を示す、冷却システム１００の一実施形態の斜視図である。一例として、電子部品３０２（例えば、電子部品３０２の基板又はベース構造）は、電子部品３０２が支持体３０６に固定されているときに、蒸発器コイル３０４に当接し得る。図示の構成における蒸発器３００の動作中、熱は、電子部品３０２から蒸発器コイル３０４及び／又は支持体３０６に、並びに蒸発器コイル３０４を通って流れる冷媒に伝達され得、それによって電子部品３０２を冷却する。支持体３０６は、電子部品３０２からの熱吸収を増加させるために導体材料で作製され得る。このようにして、支持体３０６は、追加の熱質量を提供して、電子部品３０２から熱を吸収し、したがって電子部品３０２を冷却し得る。例えば、蒸発器３００が、冷媒を介して電子部品３０２を実質的に冷却していないとき（例えば、蒸発器３００が動作していないとき、蒸発器コイル３０４を通って流れる冷媒の温度が上昇したとき、蒸発器コイル３０４を通って流れる冷媒が一時停止されているとき）、例えば、蒸発器３００を通って冷媒が流れる前の冷却システム１００の起動中に、支持体３０６は、ヒートシンクとして動作して、電子部品３０２から熱を吸収し、（例えば、対流を介して）周囲環境に熱を排出することによって、電子部品３０２の冷却量を提供し得る。

【0060】

冷媒システム１９８はまた、フィン１１０を介して提供される流体１０６の冷却に加えて、又はそれに代わるものとして、流体チャンバ１０８内の流体１０６を冷却するように構成され得る。例えば、冷媒システム１９８の第１の蒸発器２１６は、筐体１０５の凝縮面１０４と熱連通し得る。このようにして、冷媒システム１９８によって循環される冷媒は、流体チャンバ１０８内の流体１０６を冷却するように構成され得、したがって、流体チャンバ１０８内の流体１０６は、電子部品２２８を冷却するように調整され得る。

【0061】

これを念頭に置いて、図１０は、流体チャンバ１０８内の流体１０６を冷却するように構成された冷媒システム１９８を示す、冷却システム１００の一実施形態の概略である。このようにして、冷媒システム１９８は、上述した排熱システム１０１のシステムとして組み込まれ得る。図示の冷却システム１００では、第１の蒸発器２１６は、同様に上述した筐体１０５の凝縮面１０４と熱連通している（例えば、結合されている、当接している、装着されている）。したがって、第１の蒸発器２１６を通るように誘導される冷媒（例えば、液体２１４）は、流体チャンバ１０８内の流体１０６から熱を吸収して流体１０６を冷却し得る。実際、図示の冷媒システム１９８は、上記の技術のうちのいずれかを使用して動作し得る。更に、筐体１０５の蒸発面１０２は、電子部品２２８と熱連通していてもよい。このようにして、流体チャンバ１０８内の流体１０６（例えば、第１の蒸発器２１６を通るように誘導された冷媒によって冷却された流体１０６）は、蒸発面１０２を介して電子部品２２８を冷却するように構成され得る。

【0062】

凝縮面１０４は、蒸発面１０２の側面に対向する筐体１０５の側面に位置決めされているが、凝縮面１０４及び／又は蒸発面１０２は、流体チャンバ１０８内に流体１０６を包有する筐体１０５の任意の好適な側面に位置決めされてもよい。例えば、凝縮面１０４は、筐体１０５の頂部側面に、又はその上に配設され得、蒸発面１０２は、筐体１０５の底部側面に、又はその上に配設され得る、などである。更に、第１の蒸発器２１６は、流体チャンバ１０８内の流体１０６の流れ方向に対する特定の流れ方向に、冷媒（例えば、液体２１４）を第１の蒸発器２１６を通して誘導する（例えば、凝縮面１０４に沿って、流体１０６を蒸気から液体に遷移させる）ために、流体チャンバ１０８及び／又は筐体１０５に対して、任意の好適な様式で配向され得る。例えば、第１の蒸発器２１６内の冷媒の流れ方向は、流体チャンバ１０８内の凝縮面１０４に沿った流体１０６の流れ方向と実質的に同じ方向（例えば、平行に）であってもよく、第１の蒸発器２１６内の冷媒の流れ方向は、流体チャンバ１０８内の凝縮面１０４に沿った流体１０６の流れ方向と反対であってもよく（例えば、逆流配置で）、かつ第１の蒸発器２１６内の冷媒の流れ方向は、流体チャンバ１０８内の凝縮面１０４に沿った流体１０６の流れ方向に対して交差方向であってもよい、などである。

【0063】

冷媒システム１９８はまた、電子装置２２８を冷却するように構成された別の構成要素を冷却するように構成され得る。一例として、図１１は、電子部品２２８を冷却するように構成されたヒートパイプ３３０（例えば、蒸発器３００）を含む、冷却システム１００の一実施形態の概略である。例えば、ヒートパイプ３３０は、蒸発器２１６に結合し、蒸発器２１６に固定し、かつ／又は蒸発器２１６に当接し得る凝縮面３３２を含み得る。例えば、ヒートパイプ３３０は、蒸発器２１６との接触及び熱連通を維持するために、蒸発器２１６の一部に（例えば、物理的に接触して）埋め込まれ得る。したがって、蒸発器２１６を通って流れる冷媒（例えば、液体２１４）は、凝縮面３３２を介してヒートパイプ３３０内で循環される流体（例えば、冷媒）から熱を吸収するように構成され得、それによって、ヒートパイプ３３０内で流体を冷却し、流体を液体に凝縮させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ヒートパイプ３３０は、凝縮された流体を吸収し得る毛管構造（例えば、ウィック）を含み得る。毛管構造は毛管力によって、ヒートパイプ３３０の蒸発面３３６に向かう第１の方向３３４に毛管構造を通って流れるように、冷却した液体流体を駆動し得る。蒸発面３３６は、電子部品２２８と熱連通していてもよい。したがって、冷却した液体流体は、蒸発面３３６を介して電子部品２２８から熱を吸収し得、それによって電子部品２２８を冷却する。結果として、流体は加熱され得、蒸発面３３６から（例えば、ヒートパイプ３３０によって画定された開放容積を介して）凝縮面３３２に第２の方向３３８に流れ得、流体は、上記の様式で再冷却され得る。したがって、ヒートパイプ３３０内の流体は、冷媒システム１９８の動作中に凝縮面３３２と蒸発面３３６との間を継続的に循環して電子部品２２８を冷却し得る。実際、流体は、ヒートパイプ３３０内を受動的に循環し得（例えば、流体の移動を駆動する圧縮器又はポンプの動作なしで）、それによって、例示された冷却システム１００を動作することに関連するコストを削減する。

【0064】

図示の冷却システム１００では、凝縮面３３２から蒸発面３３６へのヒートパイプ３３０内の流体流の第１の方向３３４は、第１の蒸発器２１６を通る冷媒の流れの方向と反対であり得る（例えば、逆流配置）。しかしながら、追加的又は代替的な実施形態では、凝縮面３３２から蒸発面３３６へのヒートパイプ３３０を通る流体の流れは、第１の蒸発器２１６を通る冷媒の流れに対して、実質的に同じ方向（例えば、平行な流れ配置）又は交差方向などの任意の好適な方向であり得る。更に、ヒートパイプ３３０は、凝縮面３３２が第１の蒸発器２１６と熱連通するように、任意の好適な様式で配向され得る。例えば、凝縮面３３２は、第１の蒸発器２１６の横側面、頂部側面、及び／又は底部若しくは下側上に配設され得る。実際、ヒートパイプ３３０は、任意の好適な様式で第１の蒸発器２１６に結合されて、浮力、重力、毛管力、及び／又は動的推進力を利用してヒートパイプ３３０内で流体を循環させ得、流体は、冷媒との熱交換を促進するために、垂直方向及び／又は水平方向など、重力に対して任意の好適な方向にヒートパイプ３３０を通って流れ得る。この目的のために、凝縮面３３２はまた、長さに沿って（例えば、軸方向に）又は長さに対して交差方向に（例えば、横断して）など、第１の蒸発器２１６の長さに対して任意の好適な方向に延在し得る。また更に、図示のヒートパイプ３３０の凝縮面３３２は直線的に延在するが、追加的又は代替的な実施形態では、凝縮面３３２は、任意の好適な様式で延在し得る。例として、凝縮面３３２は、第１の蒸発器２１６に沿った方向を湾曲又は変更し得（例えば、ジグザグ）、かつ／又は凝縮面３３２は、第１の蒸発器２１６（例えば、第１の蒸発器２１６の円筒プロファイル）を捕捉するように構成された複数のループ又はコイルを形成し得る。

【0065】

更なる実施形態では、凝縮面３３２は、第１の蒸発器２１６の内部に挿入され、第１の蒸発器２１６の内部を通って延在し得る。よって、ヒートパイプ３３０の一部は、液体２１４のプールなど、第１の蒸発器２１６内に包有された液体２１４内に浸漬されて、自由対流又はプール沸騰を介してヒートパイプ３３０を冷却し得る。そのような実施形態では、バッフルは、蒸発器２１６内に配設され得、かつ／又は蒸発器２１６の表面（例えば、内面）は、冷媒を第１の蒸発器２１６内の凝縮面３３２にわたって誘導するために、強化された表面（例えば、フィン付き表面）を含み得る。更に、冷却システム１００は、電子部品２２８を冷却するための任意の好適な数のヒートパイプ３３０を含み得る。例えば、ヒートパイプ３３０は、平行な配置（例えば、ヒートパイプ３３０の各々の流体が、電子部品２２８及び第１の蒸発器２１６を通って流れる冷媒と並んで又はエンドツーエンドの配置で熱連通している）、又は直列の配置（ヒートパイプ３３０のサブセット内の流体が、互いに熱連通している）で位置決めされ得る。ヒートパイプ３３０はまた、異なる量及び／又はタイプの流体を利用して、互いをかつ／又は電子部品２２８を冷却し得る。

【0066】

ある特定の特徴及び実施形態のみを図示及び説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲に列挙された主題の新規の教示及び利点から実質的に逸脱することなく、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状、及び比率、温度及び圧力などのパラメータの値、装着配置、材料の使用、色、並びに向きなどにおける変形形態などの多くの修正及び変更を想到し得る。任意のプロセス又は方法ステップの順番又はシーケンスは、代替実施形態に従って、変更又は再順序付けされ得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨に収まる全てのそのような修正及び変更を包含することが意図されていることを理解すべきである。更に、例示的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、現在考えられている最良の形態に関係しないもの、又は有効化に関係しないものなど、実際の実装例の全ての特徴が説明されていない場合がある。任意のエンジニアリング又は設計プロジェクトにおけるように、任意のそのような実際の実装例の開発では、多くの実装例固有の決定がなされ得ることを理解されたい。そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、過度の実験をすることなく、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、及び製造の決まりきった仕事となる。

【0067】

本明細書に提示及び特許請求される技術は、本技術分野を明らかに改善する実用的な性質の材料物体及び具体的な例に参照及び適用され、よって、抽象的、無形的、又は純粋に理論的ではない。更に、本明細書の最後に添付された任意の請求項が、「［機能］を［実行］するための手段」又は「［機能］を［実行］するためのステップ」として指定された１つ以上の要素を包有する場合、そのような要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきであることが意図される。しかしながら、他の様式で指定された要素を包有する任意の請求項については、そのような要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきではないことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】