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(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】2024-05-08
(54)【発明の名称】非常電力アプリケーションのための熱伝達システム
(51)【国際特許分類】
F02C 1/05 20060101AFI20240426BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20240426BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20240426BHJP
F02C 6/18 20060101ALI20240426BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240426BHJP
【ＦＩ】
F02C1/05
H01M8/04 Z
H01M8/00 Z
F02C6/18 Z
H05K7/20 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023568015
(86)(22)【出願日】2022-05-06
(85)【翻訳文提出日】2023-11-06
(86)【国際出願番号】 US2022072171
(87)【国際公開番号】W WO2022236321
(87)【国際公開日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】63/201,631
(32)【優先日】2021-05-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/662,184
(32)【優先日】2022-05-05
(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】523134037
【氏名又は名称】ケリ、エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】コールナー、マシュー ダグラス
(72)【発明者】
【氏名】マクダニエル、ブランドン
(72)【発明者】
【氏名】ムシッリ、ジェーアール．、ジョン エー．
【テーマコード（参考）】
5E322
5H127
【Ｆターム（参考）】
5E322AA11
5E322AB10
5E322BA05
5E322BB03
5E322BB04
5E322BB06
5H127AB28
5H127AC04
5H127AC15
5H127GG03
(57)【要約】
システム（２００）は、空気流（２０４）を排気するように構成されたタービン（２０３）を含む。このシステムはまた、タービンの下流にあり、空気流が通過又は通るときに、熱エネルギーを空気流に伝達するように構成された第１のコイル（２１２）を含む。このシステムはまた、第１のコイルの下流にあり、空気流が通過又は通るときに、熱エネルギーを空気流に伝達するように構成された第２のコイル（２１３）を含む。このシステムはまた、第２のコイルの下流にあり、空気流が通過又は通るときに、空気流に熱エネルギーを伝達するように構成された第３のコイル（２１４）を含む。空気流は、第３のコイルの下流にあるデータセンタ（２１６）の１以上の電子構成要素（１２２）を冷却するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気流（２０４）を排気するように構成されたタービン（２０３）と、前記タービンの下流にあり、空気流が通過するときに熱エネルギーを前記空気流に伝達するように構成された第１のコイル（２１２）と、
前記第１のコイルの下流にあり、前記空気流が通過するときに熱エネルギーを前記空気流に伝達するように構成された第２のコイル（２１３）と、
前記第２のコイルの下流にあり、前記空気流が通過するときに熱エネルギーを前記空気流に伝達するように構成された第３のコイル（２１４）と、を備え、
前記空気流が前記第３のコイルの下流にあるデータセンタ（２１６）の１以上の電子構成要素（１２２）を冷却するように構成されている、システム（２００）。
【請求項2】
前記第１のコイルは、前記データセンタに関連付けられた密結合冷却コイル（ＣＣＣコイル）（２２２）を含む第１の流体ループの一部である、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第２のコイルは、前記データセンタに関連付けられた１以上のエアハンドラ（２２０）を含む第２の流体ループの一部である、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記第３のコイルは第３の流体ループの一部であり、前記第３の流体ループは、当該第３の流体ループ内を搬送される流体を加熱するように構成された１以上の熱源（２０６、２５６）を含んでいる、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記１以上の熱源が、太陽熱ヒータ、水素燃料ヒータ、及び内燃機関からの排気又は排熱のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１の流体ループ内を搬送されて前記第１のコイルを通過する流体の一部が前記第２のコイルも通過するように、前記第１の流体ループの一部が前記第２の流体ループの一部と共通である、請求項３に記載のシステム。
【請求項7】
前記第１の流体ループ内を搬送される流体からの熱エネルギーを地域冷暖房システムに伝達するように構成された熱交換器（２２４）をさらに備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項8】
タービンから排出された空気流の少なくとも一部を受け取るように構成されたダクト（５０４）と、前記ダクト内に配置され、前記空気流の少なくとも一部から電力を生成するように構成された１以上の発電機（５０８、５１０）と、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
タービン（２０３）から空気流（２０４）を排出すること（７０１）と、前記空気流が前記タービンの下流にある第１のコイル（２１２）を通過又は通るとき、前記第１のコイルから前記空気流に熱エネルギーを伝達すること（７０３）と、
前記空気流が前記第１のコイルの下流にある第２のコイル（２１３）を通過又は通るときに、前記第２のコイルから前記空気流に熱エネルギーを伝達すること（７０５）と、
前記空気流が前記第２のコイルの下流にある第３のコイル（２１４）を通過又は通るときに、前記第３のコイルから前記空気流に熱エネルギーを伝達すること（７０７）と、
前記第３のコイルの下流にあるデータセンタ（２１６）の１つ以上の電子部品（１２２）を、前記空気流を使用して冷却すること（７０９）と、を含む、方法。
【請求項10】
前記第１のコイルは、前記データセンタに関連付けられた密結合冷却コイル（ＣＣＣコイル）（２２２）を含む第１の流体ループの一部である、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第２のコイルは、前記データセンタに関連付けられた１以上のエアハンドラ（２２０）を含む第２の流体ループの一部である、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記第３のコイルは第３の流体ループの一部であり、前記第３の流体ループは、当該第３の流体ループ内を搬送される流体を加熱するように構成された１以上の熱源（２０６、２５６）を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記１以上の熱源が、太陽熱ヒータ、水素燃料ヒータ、及び内燃機関からの排気又は排熱のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の流体ループ内を搬送されて前記第１のコイルを通過する流体の一部が前記第２のコイルも通過するように、前記第１の流体ループの一部が前記第２の流体ループの一部と共通である、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
熱交換器（２２４）を使用して、前記第１の流体ループ内を搬送される流体から地域冷暖房システムに熱エネルギーを伝達することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、非常電源アプリケーションに関し、特に、非常電源システムにおける熱伝達のためのシステム、及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
非常電力アプリ―ケーションを動作させる施設は、一定、又は略一定の電力供給を必要とし、非常電力アプリケーションが常に動作可能であることを保証する。これらの施設は、典型的には電力の一次供給源として公益電力網を使用し、一次公益電力網から電力損失がある場合に、それらのアプリケーションに電力を提供するために、１以上の無停電電源又は発電システムに頼るものである。このような設備で使用するための電力生成において、無停電電源又は発電システムは、かなりの量の低温又は高温の液体又は気体を使用又は生成し得るが、そのうちのいくらかは、典型的には廃棄物として廃棄される。しかしながら、そのような廃液又は廃ガスの熱特性は、他の有益な用途を有し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本開示は、非常電源システムにおける熱伝達のためのシステム、及び方法を提供する。
【0004】
第１の実施形態では、システムが空気流を排出するように構成されたタービンを含む。このシステムはまた、タービンの下流にあり、空気流が通過又は通るときに、熱エネルギーを空気流に伝達するように構成された第１のコイルを含む。このシステムはまた、第１のコイルの下流にあり、空気流が通過又は通るときに、熱エネルギーを空気流に伝達するように構成された第２のコイルを含む。このシステムはまた、第２のコイルの下流にあり、空気流が通過又は通るときに、空気流に熱エネルギーを伝達するように構成された第３のコイルを含む。空気流は、第３のコイルの下流にあるデータセンタの１以上の電子構成要素を冷却するように構成される。
【0005】
第２の実施形態では、方法は、タービンから空気流を排出することを含む。本方法はまた、空気流がタービンの下流にある第１のコイルを通過又は通るとき、第１のコイルから空気流に熱エネルギーを伝達することを含む。本方法はまた、空気流が第１のコイルの下流にある第２のコイルを通過又は通るとき、第２のコイルから空気流に熱エネルギーを伝達することを含む。本方法はまた、空気流が第２のコイルの下流にある第３のコイルを通過又は通るとき、第３のコイルから空気流に熱エネルギーを伝達することを含む。本方法はまた、空気流を使用して第３のコイルの下流にあるデータセンタの１以上の電子構成要素を冷却することを含む。
【0006】
第３の実施形態では、システムは、第１の温度で第１の排気流を生成して送出するように構成された第１のタービンを含む。本システムはまた、第１の温度よりも高い第２の温度で第２の排気流を生成して送出するように構成された第２のタービンを含む。本システムはまた、第１のタービンによって送出された第１の排気流を搬送するように構成された第１のダクトを含む。本システムはまた、第２のタービンによって送出された第２の排気流を運ぶように構成された第２のダクトを含む。本システムはまた、第１のダクト及び第２のダクトに結合され、第１の排気流及び第２の排気流の少なくとも一部分を受け取って混合して第３の温度で第３の排気流にするように構成された第３のダクトを含み、第３のダクトは第１の排気流及び第２の排気流の少なくとも一部の混合を促進するように構成された１以上の羽根板又は阻流板を有しており、第３のダクトは１以上の発熱装置の冷却のために第３の排気流を送出するようにさらに構成されている。
【0007】
第４の実施形態では、システムは、排気流を生成して送出するように構成されたタービンを含む。本システムはまた、タービンから排気流を受け取り、排気流を導出口に搬送するように構成された第１のダクトを含む。本システムはまた、第１のダクトに結合され、第１のダクトを通る排気流の圧力及び速度によって第１のダクト内に誘導される周囲空気を搬送するように構成された第２のダクトを含む。本システムはまた、第１のダクトに結合され、第１のダクトを通る排気流の圧力及び速度によって第１のダクト内に誘導されるデータセンタからの戻り空気を搬送するように構成された第３のダクトを含む。第１のダクトは、排気流、周囲空気、及び戻り空気を混合して、排気流の温度を所定の温度範囲内に変化させるように構成される。
【0008】
他の技術的特徴は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかであり得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下で論じられる図面、及び本特許文書において本開示の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、例示のためだけのものであり、決して本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。当業者は、本開示の原理が任意の適切に配置されたシステム又はデバイスにおいて実施され得ることを理解されるであろう。
【0011】
簡略化及び明瞭化するために、いくつかの特徴及び構成要素は、他の図面に関連して例示されるものを含め、すべての図に明示的に示されているわけではない。図面に例示された全ての特徴は、記載された実施形態のいずれかにおいて使用されてもよいことを理解されたい。ある特徴又は構成要素を特定の図から省略することは、簡略化及び明瞭化の目的のためのものであり、その特徴又は構成要素が、その図に関連して説明される実施形態において使用され得ないことを暗示することを意味してはいない。本開示の実施形態は、本明細書に記載される特徴のうちのいずれか１つ、２つ以上、又はすべてを含み得ることを理解されたい。また、本開示の実施形態は、本明細書に列挙されていない他の特徴を、追加又は代替として含んでもよい。
【0012】
上述のように、無停電電源システムは公益電力網からの電力の損失がある場合に、非常電力アプリケーションを動作させる設備に電力を供給するために使用されることが多い。このような設備による使用のための発電では、無停電電源又は発電システムがかなりの量の低温又は高温の液体又は気体を使用又は生成することがある。例えば、原動機（すなわち、タービン）からの排気は、動作中の電源システムのタイプに応じて、高温又は低温ガスを含み得る。多くの場合、液体又は気体の副生成物の一部は、典型的には廃棄物として廃棄される。しかしながら、そのような廃液又は廃ガスの熱特性は、他の有益な用途を有し得る。
【0013】
これらの問題及び他の問題に対処するために、本開示の実施形態は、電源システムからの廃棄物流を様々な用途で使用するため、再使用、再捕捉、再利用、又は改変してもよいことを認識している。例えば、廃棄物流からの熱エネルギーは、非常電源アプリケーションを動作させる設備を冷却する際に使用することができる。別の例としては、廃棄物流からの熱エネルギーは、地域暖房、地域冷房、又はこれらの組み合わせに使用できる。さらに別の例としては、廃棄物流からの熱エネルギーを使用して、全体的な化石燃料消費の低減、二酸化炭素発生の低減、熱汚染の低減、システム効率の改善、又はこれらの組み合わせに使用することができる。その他の利点は当業者には明らかであろう。
【0014】
図１は、本開示の様々な実施形態による、熱伝達のための１以上の方法が採用され得る、電源及び冷却システム１００を例示している。図１に示されるシステム１００の実施形態は単に例示のためだけのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、システム１００の他の実施形態が使用可能である。
【0015】
システム１００は、電気エネルギーを生成又は受電する電力源１０１を含んでもよい。電力源１０１は、再生可能エネルギー源から電気エネルギーを生成又は受電してもよい。電力源１０１は風力、太陽光、潮力／波力、又は任意の他の再生可能エネルギー源から電気エネルギーを生成又は受電してもよい（同じ入力を通して公益電力網が電力を提供してもよい）。システム１００はまた、公益電力網から電気エネルギーを受電してもよい。公益電力網及び電力源１０１は、システム１００の同じ入力を介して、システム１００に電気エネルギーを提供し得る。
【0016】
システム１００は計量装置１０３を含んでもよい。計量装置１０３は例えば、電気エネルギーが容易に利用可能であり、及び／又はコスト効率が高い期間中に、電力源１０１によって生成又は受電された電気エネルギーを受電し、そのエネルギーをシステム１００内の様々な箇所に分配することができる。例えば、システム１００は、システム１００の全体的な動作を制御するコンピューティングデバイス１０４を含む。コンピューティングデバイス１０４は、計量デバイス１０３及び／又は電力源１０１に接続されてもよく、電気エネルギーの利用可能性、信頼性、及び／又は価格を監視する。例えば、電気エネルギーの利用可能性、信頼性、及び／又は価格を１以上のベースライン又は閾値レベルと比較することに基づいて、コンピューティングデバイス１０４は、潜在的な機械エネルギーとして貯蔵するために電気エネルギーを変換することを決定する。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１０４が個人又は会社などの第三者によって運営されるサービスであってもよい。コンピューティングデバイス１０４は、システム１００の残りの部分が位置する箇所とは別の箇所に収容し、動作させてもよい。すなわち、コンピューティングデバイス１０４は、具体的な箇所に拘束されない。
【0017】
計量装置１０３は、電気的負荷１２０に電力を供給することができる。電気的負荷１２０については、以下でより詳細に説明する。計量装置１０３は、電気エネルギーを電気－機械エネルギー変換装置１０５に供給してもよい。計量装置はまた、電力源１０１によって生成された電気エネルギーを計量装置１０３が供給することができる、又は電気的負荷１２０又は電気－機械エネルギー変換装置１０５に供給するための電気エネルギーを計量装置１０３が受電できる、電力網に接続されてもよい。
【0018】
電気－機械エネルギー変換装置１０５は、計量装置１０３から電気エネルギーを受け取り、電気エネルギーを機械エネルギーに変換することができる。例えば、電気－機械エネルギー変換装置１０５は、気体－液体変換システムを含むことができる。気体－液体変換システムは、電気エネルギーを使用して気体を液体に変換するように構成されてもよい。気体－液体変換システムは、任意の公知の気体液化システムを組み込んでよい。例えば、気体－液体変換システムは、ハンプソン・リンデサイクルを動作させて、気体を液体に変換してもよい。気体－液体変換システムは、気体を圧縮、冷却、膨張させて気体の温度を低下させ、液体に変換するサイクルを繰り返してもよい。したがって、気体－液体変換システムは、圧縮機、冷却器、熱交換器、分離器、膨張器、及び気体を液体に変換するために必要な他の設備を含むことができる。気体－液体変換システムは、任意の数（number）の気体を液体に変換するために使用され得る。様々な実施形態において、気体－液体変換システムは、システム１００の周囲空気を液化空気に変換するために使用される。
【0019】
他の実施形態では、電気－機械エネルギー変換装置１０５は、電気エネルギーを使用して空気を大気圧よりも高い圧力を有するよう圧縮するように構成された空気圧縮機を備えてもよい。
【0020】
電気－機械エネルギー変換装置１０５は、気体－液体変換システム、又は空気圧縮機に限定されない。本開示の範囲から逸脱することなく、電気－機械エネルギー変換装置１０５の他の実施形態を使用可能である。
【0021】
いくつかの実施形態では、空気液化プロセスは、空気を少なくとも酸素及び二酸化炭素（ＣＯ２）成分に分離する空気分離プロセスを含むことができる。空気分離プロセスで生成された酸素は、化学元素（例えば、鉄（Ｆｅ））床中の酸化剤として使用され、システム１００の加熱に使用することができる熱エネルギーを生成することができる。酸化プロセスにおける炭素の隔離は、急速に酸化する化学元素床において発熱性の化学反応を生じさせることがある。いくつかの実施形態では、酸化による熱エネルギーを、天然ガス又は他の炭素依存性加熱源の代わりに使用することができる。
【0022】
いくつかの実施形態では、空気分離プロセスは、複数の段階を含むことができる。１つの段階では、空気はフィルタされ、圧縮され、モレキュラーシーブに通されて、水蒸気を除去し、ＣＯ２を分離する。別の段階では、ＣＯ２が捕捉され、圧縮された空気が圧縮システムに送出される。このプロセスは、ＣＯ２を捕捉し、圧縮システムを動作させるために略エネルギー中立性であってもよい。ＣＯ２捕捉の廃棄物流は、圧縮システムが圧縮の第２段階に到達するのに必要なエネルギーを除去する。これは、次に、システム１００の動作の総コストを低減するか、又は炭素捕捉のコストを低減するか、又はその両方を行うことができる。
【0023】
いくつかの実施形態では、空気圧縮プロセスが複数の段階を含むことができる。１つの段階では、空気はフィルタされ、圧縮され、モレキュラーシーブに通されて、水蒸気を除去し、ＣＯ２を分離する。別の段階では、ＣＯ２が捕捉され、圧縮された空気が圧縮システムに送出される。このプロセスは、ＣＯ２を捕捉し、圧縮システムを動作させるために略エネルギー中立性であってもよい。ＣＯ２捕捉の廃棄物流は、圧縮システムが圧縮の第２段階に到達するのに必要なエネルギーを除去する。これは、次に、システム１００の動作の総コストを低減するか、又は炭素捕捉のコストを低減するか、又はその両方を行うことができる。
【0024】
システム１００は、機械的電池１０７（又は機械的エネルギー貯蔵デバイス）をさらに含む。機械的電池は、電気－機械エネルギー変換装置１０５によって生成された機械的エネルギーを蓄積できる。例えば、電気－機械エネルギー変換装置１０５が気体－液体変換システムを備える場合、機械的電池１０７は、気体－液体変換システムによって生成された液化ガスを収容することができる絶縁容器であってもよい。容器は、液化ガスを収容するのに適した任意の容器であってもよい。機械的電池１０７は気体－液体変換システムによって生成される液化ガスの所望の温度を維持するために、断熱され冷蔵された貯蔵タンクであってもよい。電気－機械エネルギー変換装置１０５が空気圧縮機である実施形態において、機械的電池１０７は加圧空気を収容するように構成された貯蔵タンクであってもよい。いくつかの実施形態では、機械的電池１０７は、液化空気及び圧縮空気の両方を収容するように構成された貯蔵タンクであり得る。いくつかの実施形態では、機械的電池１０７は、電気－機械エネルギー変換装置１０５からの（又はそれによって使用するための）熱エネルギー（又は冷熱又は蓄熱）を熱化学的に貯蔵することができる１以上の液体又は固形材料（例えば、液化ＣＯ２、ドライアイス、ゼオライト結晶など）を含むことができる。本開示の範囲から逸脱することなく、機械的電池１０７の他の実施形態が使用可能である。
【0025】
システム１００は、ヒータ又は熱交換器１０８（以下、単に「ヒータ」と称する）を含んでもよい。ヒータ１０８は、機械的電池１０７からヒータ１０８に供給される空気を加熱することができる。例えば、機械的電池１０７が液化空気を貯蔵する実施形態では、ヒータ１０８は、機械的電池１０７からの液化空気を加熱し、液化空気を気化させて気体状態に戻すことができる。ヒータ１０８は、空気が電源システム１０９に入る前に、電池１０７からの液化空気の気化を改善することによって、システム１００をより効率的にするように構成される。様々な実施形態において、電池１０７に貯蔵された液化空気を気化するためにヒータ１０８を必要としなくてもよい。それらの実施形態では、液化空気が電池１０７から電源システム１０９に移動するときに液化空気に作用する大気熱が液化空気を気体状態に変換するのに十分であり得る。例えば、液化空気は、液化空気がその気体状態（例えば、大気圧又は大気圧付近で約－３２０°Ｆ）に変換する温度未満で、電池１０７に貯蔵され得る。周囲空気からの熱は、液化空気をその気体状態に変換させることができる。この実施例では、ヒータ１０８は、液化ガスの液体から気体への変換を加速するように構成されている。したがって、当業者は、ヒータ１０８がシステム１００に必要ではなく、システム１００の動作をより効率的にするように構成されるものであることを理解されるであろう。
【0026】
ヒータ１０８は、いくつかの異なる源のいずれかを使用して空気を加熱することができる。ヒータ１０８は、特に空気を加熱するための熱を発生させてもよい。いくつかの実施形態では、ヒータ１０８が、電池１０７からの空気を加熱するように構成されたガス燃焼式ヒータ、又は電気式ヒータであってもよい。他の実施形態では、ヒータ１０８は、システム１００の熱源１２２からの熱を供給してもよい。システム１００の熱源１２２については、以下でさらに詳細に説明する。ヒータ１０８が熱源１２２によって生成された熱を使用するとき、当該ヒータは、そうでなければ無駄になったはずのエネルギーを利用する。以下でさらに詳細に説明するように、熱源１２２は、動作中に熱を出力する、データセンタのサーバ、コンピュータシステム、及び他の電子デバイスであってもよい。そのような熱源による熱出力は、典型的にはデータセンタの動作中に失われる。ヒータ１０８は熱源１２２によって生成された熱を使用して液化空気を加熱してもよく、減圧中に液化空気を気体状態又は熱圧縮空気に変換する。したがって、ヒータ１０８は、システムの、そうでなければ失われるはずであったエネルギーを効果的に使用することによって、システム１００をより効率的にするように構成されている。
【0027】
機械的電池１０７が液化空気を貯蔵する実施形態では、液化空気のガス化は、液体が気体状態に膨張することにより、気体空気の圧力の増加をもたらす。電池１０７から放出される空気は、略大気圧の液化空気として放出される。次いで、液化空気は、加熱されて、大気熱のみによって、又はヒータ１０８によって、気体状態に変換される。この加熱プロセスの間、液化空気は気体状態に変わり、大気圧を超えて加圧される。加圧された又は圧縮された気体空気が、次いで電源システム１０９に供給される。
【0028】
電源システム１０９は機械的電池１０７から機械的エネルギーを受け取り、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する。様々な実施形態では、電源システム１０９は、無停電又は略無停電の電源を電気的負荷１２０に提供する。無停電又は略無停電、及びその派生語は、本明細書で使用される場合、バックアップ電源が必要とされ、及び／又は起動されたときから数ミリ秒程度の時間期間内に一定の電力レベルを提供する電源を指す。様々な実施形態では、電源システム１０９は、負荷１２０に一貫した電力を提供するとともに、機械的エネルギー蓄積機構を含むが、例えば、電力喪失の場合に、無停電又は略無停電の電源又は発電を提供するための略瞬間的な電力のバックアップ事例として、フライホイール又は化学電池などを組み合わせて又は個別に含んでいる。いくつかの実施形態では、電気エネルギーが容易に利用できなくて、及び／又は費用効率が高くない期間中、又は一次エネルギー源の故障があるとき、コンピューティングデバイス１０４は電池１０７内の蓄積された機械エネルギーを放出して電気エネルギーに変換し、電気的負荷１２０に電力を供給する（及び、いくつかの実施形態では電気的負荷１２０を冷却する）ことを決定し得る。例えば、コンピューティングデバイス１０４は、電気エネルギーの利用可能性、信頼性、及び／又は価格を１以上のベースライン又は閾値レベルと比較することに基づいて、蓄積された潜在的機械エネルギーを電気エネルギーに変換して負荷１２０に電力供給することを決定することができる。例えば、コンピューティングデバイス１０４は、電源システム１０９に接続されて、電源システム１０９に機械エネルギーを放出させて電気エネルギーに変換させ、負荷１２０に供給させてもよい。
【0029】
様々な実施形態では、電源システム１０９が圧縮空気を使用して電気エネルギーを生成するように構成された圧縮空気駆動式発電ユニットを含む。様々な実施形態では、電源システム１０９は、発電機に結合されたターボエキスパンダ、又はエキスパンダタービンを含み、圧縮空気の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する。電源システム１０９は、上述の実施形態に限定されない。本開示の範囲から逸脱することなく、電源システム１０９の他の実施形態が使用可能である。
【0030】
電気的負荷１２０は、電源システム１０９から電気エネルギーを供給され得る。前述のように、電気的負荷１２０はまた、電力源１０１によって計量装置１０３から、又は公益電力網から直接生成される電気エネルギーを供給されてもよい。電気的負荷１２０は、電気エネルギーを消費する任意の構成要素であってもよい。電気的負荷１２０は、データセンタなどの電子デバイスを収容する建物であってもよい。本開示の範囲から逸脱することなく、電気的負荷１２０の他の実施形態を使用可能である。
【0031】
熱源１２２は、熱を放出する電力密度の高い環境であってもよい。電力密度の高い環境は、電気的負荷１２０の一部であってもよい。例えば、電気的負荷１２０がデータセンタである場合、上述のように、熱源１２２は、動作中に熱を出力するデータセンタのサーバ、コンピュータシステム、及び他の電子デバイスであってもよく、それらは適切な動作を保証するためには冷却される必要があり得る。本開示の範囲から逸脱することなく、熱源１２２の他の実施形態が使用可能である。
【0032】
熱源１２２は、電源システム１０９の排気によって冷却されてもよい。例えば、電源システム１０９が上述のように圧縮空気駆動式タービンであるとき、当該タービンは、機械的電池１０７からの圧縮空気を電気エネルギーに変換する。圧縮空気を電気エネルギーに変換するプロセスにおいて、タービンは、冷却空気を排出する。タービンによって排気された冷却空気は、熱源１２２に供給されて熱源１２２を冷却できる。冷却は、直接的又は間接的に行うことができる。直接的冷却の一例は、タービン排気からの空気を、１以上の空気ダクトを通してデータセンタに単に噴射することである。間接冷却の一例は、データセンタの冷却システムに圧送されるコイル内の流体を冷却するものであるが、これは、タービン排気から液体熱交換に循環する流体による冷却で、既設のファンを使用してデータセンタを冷却する。いくつかの実施形態では、流体は、例えば－２２０°Ｆから－６°Ｆの非凍結流体である。データセンタのホットアイル空気からの熱エネルギーは、非凍結流体に伝達することができる。したがって、流体は、熱導管として使用することができる。熱源１２２を冷却するための熱伝達システムのさらなる詳細は、以下でより詳細に説明される。
【0033】
図２Ａは、本開示の様々な実施形態による、電源及び冷却システム２００において使用するための熱伝達システムの一例を例示している。説明を容易にするために、熱伝達システム２００は、図１の電源及び冷却システム１００と併せて使用されるものとして説明される。もちろん、これは一例に過ぎない。熱伝達システム２００は、任意の他の適切なシステムと共に使用することができる。また、図２Ａに示される熱伝達システム２００の実施形態は、単なる例示のためのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、熱伝達システム２００の他の実施形態が使用可能である。
【0034】
図２Ａに例示するように、熱伝達システム２００は、図１の電源システム１０９などの発電システムのタービン２０３からの冷却空気排気流２０４を含む。例えば、電源システム１０９が圧縮空気エネルギーシステムの一部であるとき、空気流２０４は約－１５０°Ｆの温度の場合があるが、より高い又はより低い温度も本開示の範囲内である。コイル２１２－２１４を含む複数のコイルが、空気流２０４内に連続して配置される。コイル２１２－２１４は、空気流２０４が通過する大きな空気ダクト内に配置することができる。いくつかの実施形態では、ダクト径は８－１０フィートであるが、より大きい又はより小さいダクトサイズも本開示の範囲内である。コイル２１２－２１４のそれぞれは、空気流２０４よりも高温で流れる流体を有している。したがって、コイル２１２－２１４は、コイル２１２－２１４を流れる流体からの熱エネルギーが、熱エネルギーを空気流２０４に与える熱交換器として作用し、それにより、それぞれのコイル２１２－２１４にて空気流２０４が温められる。次いで、暖められた空気流２０４は、冷却空気としてデータセンタ２１６に提供され得る。データセンタ２１６は、図１の電気的負荷１２０を表すことができる（又は表されてもよい）。ここで、この熱交換プロセスをより詳細に説明する。
【0035】
コイル２１２は空気流２０４が遭遇する第１のコイルであり、したがって、コイル２１２は、空気流２０４をその最低温度、例えば－１５０°Ｆで受け取るが、これは空気流２０４の流入空気温度（entering air temperature：ＥＡＴ）を表す。コイル２１２を通過するのは、密結合冷却（close coupled cooling：ＣＣＣ）コイル２２２から出る流体である。いくつかの実施形態では、流体は、グリコール混合物、又は別の好適な流体を含む。ＣＣＣコイル２２２は、データセンタ２１６内のコイルを表している。いくつかの実施形態ではコイル２１２に流入する流体の温度（すなわち、流入流体温度（entering fluid temperature：ＥＦＴ））は約１２０°Ｆである。比較的温かい流体がコイル２１２を通過すると、流体からの熱エネルギーが（例えば、伝導、対流、又はこれらの組合せを介して）空気流２０４に伝達され、これにより空気流２０４はより暖かくなり、流体はより冷たくなる。いくつかの実施形態では、コイル２１２を流出する流体の温度（すなわち、流出流体温度（leaving fluid temperature：ＬＦＴ））は約８０°Ｆである。いくつかの実施形態では、流体は流体貯蔵部２１０に排出されるが、これは流体のためのリザーバとして作用する。以下に説明するように、流体貯蔵部２１０内の流体は、コイル２１３への送達（及びそれを通すこと）に利用可能とすることができる。コイル２１２での空気の加温により、空気流２０４の排出空気温度（leaving air temperature：ＬＡＴ）は、 流入空気温度ＥＡＴの－１５０°Ｆよりも著しく高い。例えば、コイル２１２を出る空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴは、約－５０°Ｆであり得る。
【0036】
コイル２１３は、空気流２０４が遭遇する次のコイルである。すなわち、空気流２０４がコイル２１２を通過した後、空気流２０４はコイル２１３に到達する。コイル２１３における空気流２０４の流入空気温度ＥＡＴは、コイル２１２における空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴと略同じ、例えば、約－５０°Ｆである。コイル２１３を通過するのは、流体貯蔵部２１０から出る流体である。コイル２１３における流体の流入流体温度ＥＦＴは約８０°Ｆである。比較的温かい流体がコイル２１３を通過すると、流体からの熱エネルギーが空気流２０４に伝達され、空気流２０４はより暖かくなり、流体はより冷たくなる。いくつかの実施形態では、コイル２１３を出る流体の流出流体温度ＬＦＴは約４０°Ｆ－６０°Ｆである。したがって、コイル２１３を出る流体は、データセンタ２１６内の冷房に使用することができる、冷却された流体であると考えられる。いくつかの実施形態では、冷却された流体は冷却流体貯蔵部２１８（例えば、貯蔵槽）に排出されるが、これは冷却された流体のためのリザーバとして作用する。コイル２１３における空気の加温のため、空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴは、－５０°Ｆの流入空気温度ＥＡＴよりも著しく高い。例えば、コイル２１３を出る空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴは、約１０°Ｆであり得る。
【0037】
コイル２１４は、コイル２１３を通過した後に空気流２０４が遭遇する次のコイルである。コイル２１４における空気流２０４の流入空気温度ＥＡＴは、コイル２１３における空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴと略同じ、例えば、約１０°Ｆである。コイル２１４を通過するのは、加熱流体リザーバ２０８から出る流体である。コイル２１４における流体の流入流体温度ＥＦＴは、周囲温度（例えば、約２００°Ｆ）よりも著しく高い。比較的温かい流体がコイル２１４を通過すると、流体からの熱エネルギーが空気流２０４に伝達され、空気流２０４はより暖かくなり、流体はより冷たくなる。いくつかの実施形態では、コイル２１４を出る流体の流出流体温度ＬＦＴは約１３０°Ｆである。いくつかの実施形態では、流体は１以上のヒータ２０６に送出されるが、これらは流体を再加熱するように作用する。コイル２１４における空気の加温のため、空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴは、１０°Ｆの流入空気温度ＥＡＴよりも著しく高い。例えば、コイル２１４を出る空気流２０４の排出空気温度ＬＡＴは約７０°Ｆ－１０４°Ｆであり得るが、これはデータセンタ２１６への送達に適した温度範囲である。データセンタ２１６に入力されると、空気流２０４は、データセンタ２１６に直接的な冷却を提供できる。例えば、空気流２０４はデータセンタ２１６内の１以上の発熱構成要素（例えば、サーバ）の周囲を循環させることができる。
【0038】
コイル２１４を通過する流体は、コイル２１４、加熱流体リザーバ２０８、及びヒータ２０６を含む加熱流体ループの一部である。いくつかの実施形態では、ヒータ２０６は、太陽から受け取った熱エネルギーを使用して流体を加熱する（例えば、約２００°Ｆまで）太陽熱流体ヒータである。そのような太陽熱流体ヒータは、１以上のソーラーパネル、熱交換器などを含むことができる。いくつかの実施形態では、ヒータ２０６の動作を、集光ミラー、反射面、又は反射ウェルを用いて向上させ、流体温度を増すことができる。もちろん、ヒータ２０６には、水素燃料加熱器のような（太陽光以外の）他の加熱方法を使用することができる。流体は、まず、加熱流体リザーバ２０８に貯蔵され、その後、コイル２１４に供給される。次いで、流体がコイル２１４を通過する際に、空気流２０４によって流体が冷却される。コイル２１４から出た流体は、ヒータ２０６に戻される。ヒータ２０６は、流体を加熱するのに適した任意の個数及び構成の太陽熱ヒータを含むことができる。いくつかの実施形態では、加熱流体リザーバ２０８内の流体がヒータ２０６を通して時折又は規則的に再循環されて、流体温度を上昇又は維持することができる。
【0039】
いくつかの実施形態では、加熱された流体リザーバ２０８からの流体の一部はまた、コイル２１２に入るその流体がまだ適切に加熱されていない場合に、コイル２１２に入る流体を加熱するために使用され得る。例えば、ＣＣＣコイル２２２を出る流体はわずか１１０°Ｆであるが、コイル２１２における所望の流入流体温度ＥＦＴが１２０°Ｆである場合、加熱流体リザーバ２０８からの加熱流体を使用して、ＣＣＣコイル２２２から所望の１２０°Ｆの流入流体温度ＥＦＴまで流体を加温し、その後、流体をコイル２１２に流入させることができる。
【0040】
コイル２１２、２１３を通過する流体は、コイル２１２、２１３、流体貯蔵部２１０、流体貯蔵部２１８、及びデータセンタ２１６に関連する１以上のエアハンドラ（空気調和機）２２０を含む別の流体ループの一部である。上述のように、流体は、コイル２１２内で約８０°Ｆ の流出流体温度ＬＦＴまで冷却され、流体ループの様々な部分の流量が一貫しないことがあるため、一時的に流体貯蔵部２１０に貯蔵される。流体の一部は、後にコイル２１３に入り、４０°Ｆ－６０°Ｆの冷却流体に冷却される。冷却流体は、流体貯蔵部２１８に一時的に貯蔵され、エアハンドラ２２０に送出することができるが、これは、データセンタ２１６に直接空気冷却を提供するか、又は直接空気冷却に液体を提供するように動作する。エアハンドラ２２０において、冷却流体は、エアハンドラ２２０を通過する温かい空気を冷却するように作用する。これは、次いで、冷却流体を高温（例えば、１００°Ｆ－１２０°Ｆ）に加熱する。次いで、流体はＣＣＣコイル２２２からの流体と混合され、混合流体は、コイル２１２に送達される。
【0041】
ＣＣＣコイル２２２を通過する流体は、コイル２１２、流体貯蔵部２１０、及びＣＣＣコイル２２２を含む追加の流体ループの一部である。上述のように、流体は、コイル２１２内で約８０°Ｆの流出流体温度ＬＦＴまで冷却され、流体貯蔵部２１０内に一時的に貯蔵される。流体貯蔵部２１０内の流体の一部は、後にＣＣＣコイル２２２に送られるが、ここで、その流体はデータセンタ２１６の冷却のために使用される。ＣＣＣコイル２２２における伝熱プロセスによって、ＣＣＣコイル２２２を流出する流体の流出流体温度ＬＦＴは、より高温（例えば、１００°Ｆ－１２０°Ｆ）である。そして、加熱された流体は、コイル２１２に戻される。
【0042】
空気流を加熱するための任意の適切な方法又はプロセスが、タービン２０３に入る前の貯蔵された圧縮空気送出経路に適用されてもよい。例えば、図２Ｂは、本開示の様々な実施形態による、熱伝達システム２００と共に使用するための圧縮空気減圧加熱サイクル２５０の幾つかの部分を例示している。いくつかの実施形態では、加熱サイクル２５０が熱伝達システム２００内のタービン２０３の質量流量の効率を改善するために使用することができる。
【0043】
図２Ｂに示すように、加熱サイクル２５０は、圧縮空気貯蔵部２５４から圧縮空気を受け取り、熱源２５６から熱エネルギー（熱）を受け取る熱交換器２５２を含む。圧縮空気貯蔵部２５４は、図１の機械的電池１０７（加圧空気を収容するように構成された貯蔵タンクの形態をとる）を表し得る(又は表されてもよい)。熱源２５６は、任意の適切な熱エネルギー源、例えば、水素燃料ヒータ、太陽熱ヒータ、別の可燃性燃料ヒータ、内燃機関の排気及び／又は冷却システムからの熱伝達などを含むことができる。いくつかの実施形態では、熱源２５６が図１のヒータ１０８を表すことができる（又は表されてもよい）。熱源２５６からの熱エネルギーを用いて、圧縮空気貯蔵部２５４からの減圧空気を昇温し、その後、暖められた空気をタービン２０３に供給する。これは、３２°Ｆを超える高温空気温度でタービン２０３を動作させるためのより高い効率を提供することができる。
【0044】
いくつかの実施形態では、熱伝達システム２００はまた、地域冷暖房システム２０２を含む。地域冷暖房システム２０２は、水を使用する施設（例えば、発電施設）に提供され得る、公益事業体によって供給される温水及び／又は冷水と、施設から戻って来る調整された水とを含んでいる。地域冷暖房システム２０２は、いくつかの実施形態では、周囲温度（例えば、約６０°Ｆ）であり得る地域家庭用水２３１、約４０°Ｆ－５０°Ｆであり得る地域冷水２３２、約１８０°Ｆであり得る地域熱供給水２３３、約９０°Ｆ－１２０°Ｆであり得る地域熱戻り水２３４を含む。もちろん、これらの温度は例にすぎず、他の実施形態は、より高温又はより低温を含むことができる。
【0045】
いくつかの実施形態では、地域冷暖房システム２０２は、熱伝達システム２００内のヒートシンク又は熱源として使用することができる。例えば、ＣＣＣコイル２２２からの流体の熱エネルギーを、熱交換器２２４を用いて地域熱戻り水２３４に供給することができる。図２Ａに示すように、熱交換器２２４の一方の側には、地域熱戻り水２３４と熱交換器２２４との間に流体ループが形成されている。熱交換器２２４の他方の側は、熱交換器２２４と、ＣＣＣコイル２２２とコイル２１２との間の流体ラインと、の間の流体ループを含む。ＣＣＣコイル２２２からの流体は地域熱戻り水２３４における温度よりも高い温度（例えば、約９０°Ｆ－１２０°Ｆに対して約１２０°Ｆ）にあるので、熱交換器２２４は、ＣＣＣコイル２２２から地域熱戻り水２３４に流体から熱エネルギーを伝達するように動作することができる。
【0046】
幾つかの実施形態では、熱交換器２２４の入力及び出力熱量は、コンピュータアルゴリズムへのセンサデータ入力から計算される。熱交換器２２４は、地域冷暖房システム２０２及び／又は熱交換器２２４上の１以上のセンサを使用して監視され、１以上の弁及びアクチュエータの自動コンピュータ制御を通して、地域冷暖房システム２０２への熱量の正確な送達を提供できる。
【0047】
いくつかの実施形態では、システム２００は、当該システム２００の１以上の構成要素の動作を制御するために提供される少なくとも１つのコンピューティングデバイス２３０を含む。例えば、コンピューティングデバイス２３０は、コイル２１２－２１４のうちの１つにおける流入空気温度ＥＡＴ、流入流体温度ＥＦＴ、及び空気流及び流体流量を決定し、所望の排出空気温度ＬＡＴ又は流出流体温度ＬＦＴを決定し、所望の排出空気温度ＬＡＴ又は流体流出温度ＬＦＴを達成するための１以上の流量の変化を計算し、及び／又は流量の変化をもたらすために１以上の弁、三方弁、アクチュエータ、ダンパ、マニホールドなどを制御する。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス２３０が個人又は会社などの第三者によって運営されるサービスであってもよい。コンピューティングデバイス２３０は、システム２００の残りの部分が位置する箇所とは別の箇所に収容し、動作させてもよい。すなわち、コンピューティングデバイス２３０は、具体的な箇所又は構成に拘束されない。図２Ａでは１つのコンピューティングデバイス２３０のみが示されているが、システム２００は、実際には複数のコンピューティングデバイス２３０を含むことができ、それぞれがシステム２００の異なる部分に制御を提供する。
【0048】
図３は、本開示の様々な実施形態による、電源及び冷却システムにおいて使用するための熱伝達システム３００の別の例を例示している。説明を容易にするために、熱伝達システム３００は、図１の電源及び冷却システム１００と併せて使用されるものとして説明される。もちろん、これは一例に過ぎない。熱伝達システム３００は、任意の他の適切なシステムと共に使用することができる。また、図３に示される熱伝達システム３００の実施形態は、単なる例示のためのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、熱伝達システム３００の他の実施形態が使用可能である。
【0049】
図３に例示するように、熱伝達システム３００は、図１の電源システム１０９などの発電システムのタービン３０３からの加熱空気排気流３０４を含む。例えば、電源システム１０９が液化空気エネルギーシステムの一部であるとき、空気流は約１５０°Ｆの温度の場合があるが、より高い又はより低い温度も本開示の範囲内である。コイル３１２－３１４を含む複数のコイルが、空気流３０４内に連続して配置される。コイル３１２－３１４は、空気流３０４が通過する大きな空気ダクト内に配置することができる。いくつかの実施形態では、ダクト径は８－１０フィートであるが、より大きい又はより小さいダクトサイズも本開示の範囲内である。コイル３１２－３１４のそれぞれは、空気流３０４よりも低温でコイルを流れる流体を有している。したがって、コイル３１２－３１４は、空気流３０４からの熱エネルギーがコイル３１２－３１４を通過する流体に熱エネルギーを加え、それにより、それぞれのコイル３１２－３１４で空気流３０４を冷却する熱交換器として作用する。次いで、冷却された空気流３０４は、冷却空気としてデータセンタ３１６に提供され得る。データセンタ３１６は、図１の電気的負荷１２０を表すことができる（又は表されてもよい）。ここで、この熱交換プロセスをより詳細に説明する。
【0050】
コイル３１２は空気流３０４が遭遇する第１のコイルであり、したがって、コイル３１２は、空気流３０４をその最高温度、例えば１５０°Ｆで受け取るが、これは空気流３０４の流入空気温度ＥＡＴを表す。コイル３１２を通過するのは、流体貯蔵部３２０及び／又は冷却器３２２から受け取る流体である。いくつかの実施形態では、コイル３１２に流入する流体の流入流体温度ＥＦＴは約１２０°Ｆである。比較的低温の流体がコイル３１２を通過すると、より高温の空気流３０４からの熱エネルギーが（例えば、伝導、対流、又はこれらの組合せを介して）流体に伝達され、これにより空気流３０４はより低温になり、流体はより温かくなる。いくつかの実施形態では、コイル３１４を出る流体の流出流体温度ＬＦＴは約１４０°Ｆである。いくつかの実施形態では、流体は流体貯蔵部３２０に排出されて戻されるが、これは流体のためのリザーバとして作用する。リザーバ内の流体は底部付近よりもリザーバの頂部付近で温かくなり得るので、温かい流体は流体貯蔵部３２０の頂部に入れられ得、一方、コイル３１２に向かったより冷たい流体は 貯蔵部３２０の底部から取り出され得る。コイル３１２における空気の冷却により、空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴは、１５０°Ｆの流入空気温度ＥＡＴよりも低い。例えば、コイル３１２を出る空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴは、約１４０°Ｆであり得る。
【0051】
コイル３１３は、空気流３０４が遭遇する次のコイルである。すなわち、空気流３０４がコイル３１２を通過した後、空気流３０４はコイル３１３に到達する。コイル３１３における空気流３０４の流入空気温度ＥＡＴは、コイル３１２における空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴと略同じ、例えば、約１４０°Ｆである。コイル３１３を通過するのは、熱交換器３０６から出る流体である。コイル３１３における流体の流入流体温度ＥＦＴは、空気流３０４の流入空気温度ＥＡＴよりも低い。いくつかの実施形態では、流体の流入流体温度ＥＦＴは約９０°Ｆであり得る。比較的低温の流体がコイル３１３を通過すると、より高温の空気流３０４からの熱エネルギーが流体に伝達され、これにより空気流３０４がより低温になり、流体はより温かくなる。いくつかの実施形態では、コイル３１３を出る流体の流出流体温度ＬＦＴは約１１０°Ｆである。いくつかの実施形態では、以下でより詳しく説明するように、流体は熱交換器３０６に排出されて戻されるが、これは別の流体ループの一部である。コイル３１３における空気の冷却により、空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴは、１４０°Ｆの流入空気温度ＥＡＴよりも低い。例えば、コイル３１３を出る空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴは、約１３０°Ｆであり得る。
【0052】
コイル３１４は、空気流３０４が遭遇する次のコイルである。コイル３１４における空気流３０４の流入空気温度ＥＡＴは、コイル３１３における空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴと略同じ、例えば、約１３０°Ｆである。コイル３１４を通過するのは、熱交換器３０８から出る流体である。コイル３１４における流体の流入流体温度ＥＦＴは、空気流３０４の流入空気温度ＥＡＴよりも低い。いくつかの実施形態では、流体の流入流体温度ＥＦＴは約６０°Ｆ－７０°Ｆであり得る。比較的低温の流体がコイル３１４を通過すると、より高温の空気流３０４からの熱エネルギーが流体に伝達され、これにより空気流３０４がより低温になり、流体はより温かくなる。いくつかの実施形態では、コイル３１４を出る流体の流出流体温度ＬＦＴは約９０°Ｆである。いくつかの実施形態では、以下でより詳しく説明するように、流体は熱交換器３０８に排出されて戻されるが、これは別の流体ループの一部である。コイル３１４における空気の冷却により、空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴは、１３０°Ｆの流入空気温度ＥＡＴよりも低い。例えば、コイル３１４を出る空気流３０４の排出空気温度ＬＡＴは約７０°Ｆ－１０４°Ｆであり得るが、これはデータセンタ３１６への送達に適した温度範囲である。データセンタ３１６に入力されると、空気流３０４は、データセンタ３１６に直接的な冷却を提供できる。例えば、空気流３０４はデータセンタ３１６内の１以上の発熱構成要素（例えば、サーバ）の周囲を循環させることができる。
【0053】
いくつかの実施形態では、熱伝達システム２００はまた、地域冷暖房システム２０２を含むが、これは、 地域家庭用水２３１、地域冷水２３２、地域熱供給水２３３、地域熱戻り水２３４を含む。いくつかの実施形態では、地域冷暖房システム２０２は、熱伝達システム３００内のヒートシンク又は熱源として使用することができる。
【0054】
例えば、図３に示すように、熱交換器３０６の一方の側には、地域熱戻り水２３４と熱交換器３０６との間に流体ループが形成されている。熱交換器３０６の他方の側は、熱交換器３０６とコイル３１３との間の流体ループを含む。コイル３１３からの流体は地域熱戻り水２３４における温度よりも高い温度（例えば、約９０°Ｆに対して約１１０°Ｆ）にあるので、熱交換器３０６は、コイル３１３から地域熱戻り水２３４に流体から熱エネルギーを伝達するように動作することができる。
【0055】
別の例として、熱交換器３０８の一方の側には、地域家庭用水２３１、熱交換器３０８、及び地域熱戻り水２３４の間の流体ループを含む。熱交換器３０６の他方の側は、熱交換器３０８とコイル３１４との間の流体ループを含む。一方の側では、熱交換器３０８は、家庭用水２３１から比較的低温の水（例えば、約６０°Ｆ）を受け取ることができる。上述のように、熱交換器３０８はコイル３１４から比較的温かい流体（例えば、約９０°Ｆ）を受ける。熱交換器３０８において熱エネルギーが交換された後、地域冷暖房システム２０２に戻される水は、家庭用水２３１よりも温かい。したがって、温かい水は、わずかに高い温度で、地域熱戻り水２３４又は家庭用水２３１ループに戻すことができる。
【0056】
熱交換器３０８と地域冷暖房システム２０２との間の流体ループに加えて、又はその代わりに、熱交換器３０８と地域地表水３１０との間の流体ループを使用することができる。地表水３１０（例えば、河川、湖沼、海洋、又は人工池であり得る）は、熱交換器３０８において使用されるべき比較的低温の水を提供し得る。
【0057】
上述のように、コイル３１２を通過する流体は、少なくとも部分的に冷却器３２２から受け取ることができる。冷却器３２２は、データセンタ３１６に関連付けられた１以上のエアハンドラ３２４に送達される冷却流体を生成するように動作する。エアハンドラ３２４は、冷却器３２２からの冷却流体を使用して、データセンタ３１６に直接空気冷却を提供するように、又は直接空気冷却に液体を提供するように動作する。冷却器３２２は、流体を冷却するための任意の好適な装置又はシステムを含む。いくつかの実施形態では、冷却器３２２は、吸収式冷却器、吸着式冷却器、又はこれらの組み合わせを含む。
【0058】
いくつかの実施形態では、システム３００は、当該システム３００の１以上の構成要素の動作を制御するために提供される少なくとも１つのコンピューティングデバイス３３０を含む。例えば、コンピューティングデバイス３３０は、コイル３１２－３１４のうちの１つにおける流入空気温度ＥＡＴ、流入流体温度ＥＦＴ、及び流量を決定し、所望の排出空気温度ＬＡＴ又は流出流体温度ＬＦＴを決定し、所望の排出空気温度ＬＡＴ又は流体流出温度ＬＦＴを達成するための１以上の流量の変化を計算し、及び／又は流量の変化をもたらすために１以上の弁、アクチュエータ、マニホールドなどを制御する。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス３３０が個人又は会社などの第三者によって運営されるサービスであってもよい。コンピューティングデバイス３３０は、システム３００の残りの部分が位置する箇所とは別の箇所に収容し、動作させてもよい。すなわち、コンピューティングデバイス３３０は、具体的な箇所又は構成に拘束されない。図３では１つのコンピューティングデバイス３３０のみが示されているが、システム３００は、実際には複数のコンピューティングデバイス３３０を含むことができ、それぞれがシステム３００の異なる部分に制御を提供する。
【0059】
図２Ａ及び図３は電源及び冷却システムで使用するための熱伝達システムのいくつかの例と、関連する詳細とを例示しているが、図２Ａ及び図３には様々な変更を加えてもよい。例えば、図２Ａ及び図３に記載される様々な温度は単なる例に過ぎず、他の実施形態は、異なる温度を含むことができる。また、コイル及び他の構成要素の数及び配置も、単なる例に過ぎない。熱伝達システム２００、３００内の様々な構成要素が、組み合わされ、さらに細分化され、複製され、再構成され、又は省略され得、追加の構成要素が特定の必要性に従って追加され得る。
【0060】
加えて、様々な熱源を単一の経路又は任意の段階の組合せで使用して、システム２００、３００の１以上の部分（例えば、熱交換器２２４、３０６、３０８のうちの１つ）で使用するために利用可能な総熱量を改善することができる。そのような熱源の例としては、液化プラントからの圧縮熱、空気圧縮からの圧縮熱、水素又は別の可燃性燃料の燃焼、内燃機関からの排気、内燃機関冷却システムからの排熱、周囲空気気化器、可燃性燃料容器からの排気などが挙げられる。
【0061】
いくつかの実施形態では、燃料電池からの廃熱を捕捉し、再利用することができる。例えば、そのような廃熱は、タービン２０３、３０３に入る空気に、タービン２０３、３０３の１以上の段における空気に、又はタービン２０３、３０３を出る排気空気に適用することができる。タービンの中間段階における空気を温めることは、早期の設備故障を防止し、設備効率を改善し、又はこれらの組合せを可能にする。炭素系燃料を燃焼させる代わりに、このような廃熱を使用することができる。
【0062】
いくつかの実施形態では、非炭素可燃性燃料熱源として液体又は気体の形態の水素を使用して、圧縮空気を、直接的に又は減圧中に熱交換器を通して、加熱することができる。そのようなプロセスは空気流のより高い効率の使用を生じさせ、より高い流入空気温度を生じさせることができ、熱衝撃によって引き起こされる内部構成要素の劣化、及び／又は損傷、又はこれらの組み合わせを低減する。また、タービンサイクル中に液化空気を直接的又は熱交換器を通して加熱するために、水素を使用して、ターボエキスパンダに流入する液化空気をタービン段の間でより効率的に使用することもできる。
【0063】
１以上の既存のディーゼル発電機を含むいくつかの実施形態では、発電機遠隔ラジエータを熱源として使用することができる。例えば、ラジエータは、液化空気エネルギーシステム内の液体－液体伝達における熱源として使用することができる。別の例として、ラジエータは、圧縮空気エネルギーシステム内の液体－空気伝達における熱源として使用することができる。発電機排気も同様に使用することができる。いくつかの実施形態では、排気積層炭素捕捉を使用して、二酸化炭素の生成を低減又は除去することができる。
【0064】
図４は、本発明の様々な実施形態による、ハイブリッド圧縮空気／液化空気電源及び冷却システム４００の一例を例示している。説明を容易にするために、システム４００は、図１の電源及び冷却システム１００と併せて使用されるものとして説明される。もちろん、これは一例に過ぎない。システム４００は、任意の他の適切なシステムと共に使用することができる。図４に示されるシステム４００の実施形態は単に例示のためだけのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、システム４００の他の実施形態が使用可能である。
【0065】
図４に例示するように、システム４００は、２つの原動機（又はタービン）４０２、４０４を含む。タービン４０２、４０４の各々は、図１の電源システム１０９を表す（又は表される）ことができる。タービン４０２は圧縮空気エネルギーシステムの一部であり、３０°Ｆ未満の温度の比較的低温の排気を生成する。いくつかの実施形態では、タービン４０２の排気流は約－１５０°Ｆの温度である。低温排気流は、最初に高圧廃気ゲート４１０を含むダクト４０６を通って流れ、過剰な排気を排出する。ダクト４０６に関連するセンサは、ダクト４０６内の低温排気流の温度、圧力、及び流量をそれぞれ測定するための温度センサ４１４、圧力センサ４１６、及び流量センサ４１８を含む。
【0066】
タービン４０４は、液化空気エネルギーシステムの一部であり、３０°Ｆを超える温度の比較的温かい排気を生成する。いくつかの実施形態では、タービン４０２の排気流は約１５０°Ｆの温度である。温かい排気流は、最初に高圧廃気ゲート４１２を含むダクト４０８を通って流れ、過剰な排気を排出する。ダクト４０８に関連するセンサは、ダクト４０８内の温かい排気流の温度、圧力、及び流量をそれぞれ測定するための温度センサ４２０、圧力センサ４２２、及び流量センサ４２４を含む。
【0067】
ダクト４０６、４０８の経路は単一のダクト４２５に収束し、それによって「Ｙ」字状の配置を形成する。ダクト４２５では、ダクト４０６からの低温排気流とダクト４０８からの温かい排気流とが混合して、単一の排気流が形成される。ダクト４０６と４２５との間の境界、及びダクト４０８と４２５との間の境界におけるダンパは、各ダクト４０６、４０８からダクト４２５への空気流を制御するように動作させることができる。ダクト４２５内に配置された１以上の羽根板４２６及び阻流板４２８は空気流を攪乱し、さらに、低温排気流及び温かい排気流の混合を引き起こす。ダクト４２５に関連するセンサは、ダクト４２５内の混合された排気流の温度、圧力、及び流量をそれぞれ測定するための温度センサ４３０、圧力センサ４３２、及び流量センサ４３４を含む。測定された特性（すなわち温度、圧力、又は流量）のいずれかが所望の範囲内にない場合、ダンパは、温かい排気及び低温排気の比率を変更するように動作され得る。加えて、廃気ゲート４３６は、ダクト４２５から仕様外の排気を放出するように動作させることができる。所望の温度、圧力、及び流量範囲内にある排気は、導出口４４０を通って出力され、冷房のためにデータセンタ（例えば、図１の電気的負荷１２０）に送達され得る。
【0068】
いくつかの実施形態では、システム４００は、当該システム４００の１以上の構成要素の動作を制御するために提供される少なくとも１つのコンピューティングデバイス４５０を含む。例えば、コンピューティングデバイス４５０はセンサ４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４３０、４３２、４３４のうちの１以上から測定値を取得し、所望の温度及び／又は空気流量を決定し、１以上のダンパ、廃気ゲートなどの動作を制御して所望の変化をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス４５０が個人又は会社などの第三者によって運営されるサービスであってもよい。コンピューティングデバイス４５０は、システム４００の残りの部分が位置する箇所とは別の箇所に収容し、動作させてもよい。すなわち、コンピューティングデバイス４５０は、具体的な箇所又は構成に拘束されない。図４では１つのコンピューティングデバイス４５０のみが示されているが、システム４００は、実際には複数のコンピューティングデバイス４５０を含むことができ、それぞれがシステム４００の異なる部分に制御を提供する。
【0069】
いくつかの実施形態では、（例えば、図２Ａのヒータ２０６と同様の）太陽熱流体ヒータを、タービン４０４において１以上の液体－液体熱交換器に接続して、タービン４０４の段の間、及び／又は段と段の間に入ってくる液体を加熱し、原動機効率を改善することができる。
【0070】
図５は、本開示の様々な実施形態による、タービン排気を使用して発電するための一例示的システム５００を例示している。システム５００は、図１－図４に説明されるシステムのうちの１以上と併せて使用されるものとして説明される。もちろん、これは一例に過ぎない。システム５００は、任意の他の適切なシステムと共に使用することができる。図５に示されるシステム５００の実施形態は単に例示のためだけのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、システム５００の他の実施形態が使用可能である。
【0071】
図５に示すように、システム５００はタービン５０２を含む。タービン５０２は、図１の電源システム１０９を表す（又は表される）ことができる。いくつかの実施形態では、タービン５０２は、図４のタービン４０２と同様の圧縮空気エネルギーシステムの一部である。他の実施形態では、タービン５０２は、図４のタービン４０４と同様の液化空気エネルギーシステムの一部である。動作中、タービン５０２は、ダクト５０４を通って流れる排気流５０６を生成する。システムのタイプに応じて、排気流５０６は、５０マイル／時（ＭＰＨ）を超える速度、及び２０ポンド／平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）を超える圧力を有することができる。もちろん、これらの値は単なる例に過ぎず、他の値は、より高くてもより低くてもよく、本開示の範囲内である。
【0072】
ダクト５０４の内部、及び排気流５０６の経路内には、１以上のピンホイール発電機５０８、及び１以上のタービン発電機５１０を含む、複数の発電装置がある。排気流５０６が発電機５０８、５１０の各々によって流れると、発電機５０８、５１０が回転し、それによって少量の電力が発生する。そのような電力は、アクチュエータ、弁、センサなどのような、ほとんど電力を必要としない制御デバイスを動作させるために使用され得る。追加の利点として、発電機５０８、５１０は、排気流５０６の速度及び圧力を低下させることができる障害物として作用する。これは、コイル（例えば、図２Ａ及び図３のコイル２１２－２１４、３１２－３１４）、又は１以上の下流ダクト（例えば、図４のダクト４０６、４０８、４２５）を通過する流れなど、圧力及び空気流を所望の範囲内に変化させるために有用であり得る。加えて、又は代替として、ダクト５０４は、排気流５０６の移動によって移動、振動、又は回転する１以上の車輪、羽根板、ブレードなどを含むことができる。そのような車輪、羽根板、ブレードなどは、次いで、１以上のシャフト、ギア、ポンプ、又は移動可能な他のデバイスを作動又は動作させることができる。例えば、ダクト５０４内の回転羽根板は、図２Ａ及び図３に記載される流体のうちの１以上を移動させる液圧ポンプを動作させることができる。
【0073】
図６は、本開示の様々な実施形態による、電源及び冷却システムにおけるコンピューティングデバイス６００の一例を例示している。コンピューティングデバイス６００は、図１－図４で上述したコンピューティングデバイス１０４、２３０、３３０、４５０のいずれかを表すことができる。コンピューティングデバイス６００は、以下で説明する方法における動作を含む、本明細書で説明する動作のいずれかを制御するように構成され得る。
【0074】
図６に示すように、コンピューティングデバイス６００は、バスシステム６０５を含むが、これはプロセッサ６１０、記憶デバイス６１５、通信インタフェース（又は回路）６２０、及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット６２５の間の通信をサポートする。プロセッサ６１０は、メモリ６３０に読み込まれ得る命令を実行する。プロセッサ６１０は、任意の適切な数及びタイプのプロセッサ、又は任意の適切な構成の他のデバイスを含んでもよい。プロセッサ６１０の例示的なタイプは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、及び個別回路を含む。
【0075】
メモリ６３０及び永続的記憶装置６３５は、記憶デバイス６１５の例であるが、それらは情報（データ、プログラムコード、及び／又は一時的又は永続的な他の適切な情報など）を記憶し、検索を容易にすることができる任意の構造を表している。メモリ６３０は、ランダムアクセスメモリ、又は任意の他の適切な揮発性、若しくは不揮発性記憶装置（複数可）を表し得る。永続的記憶装置６３５は、読み取り専用メモリ、ハードドライブ、フラッシュメモリ、又は光ディスクなどの、データの長期記憶をサポートする１以上の構成要素又はデバイスを含み得る。例えば、永続的記憶装置６３５は、データ、標準データ、結果、データ、クライアントアプリケーションなどの１以上のデータベースを記憶することができる。
【0076】
通信インタフェース６２０は、他のシステム又はデバイスとの通信をサポートする。例えば、通信インタフェース６２０は、システム２００又はシステム１００を介した通信を容易にするネットワークインタフェースカード又は無線トランシーバを含むことができる。通信インタフェース６２０は、（１以上の）任意の適切な物理又はワイヤレス通信リンクを介した通信をサポートし得る。Ｉ／Ｏユニット６２５は、データの入出力を行う。例えば、Ｉ／Ｏユニット６２５は、キーボード、マウス、キーパッド、タッチスクリーン、又は他の適切な入力デバイスを介してユーザ入力のための接続を提供することができる。Ｉ／Ｏユニット６２５はまた、出力をディスプレイ、プリンタ、又は他の適切な出力デバイスに送出することができる。
【0077】
図６はコンピューティングデバイス６００の一例を示すが、図６には様々な変更を加えることができる。例えば、図６の様々な構成要素は、組み合わされ、さらに細分され、又は省略され得、追加の構成要素が特定の必要に従って追加され得る。特定の例として、１つのシステムとして示されてはいるが、コンピューティングデバイス６００は遠隔に配置され得る複数のコンピューティングシステムを含んでもよい。別の例では、コンピューティングデバイス６００が電話、タブレット、又はラップトップなどのパーソナル電子デバイスであってもよく、又は制御、管理、情報、及び／又はコンピューティングデバイス６００及び／又は本明細書で開示されるシステムの任意の態様へのアクセスのために、例えば、ソフトウェアアプリケーション、又はパーソナル電子デバイスへの他の通信インタフェースを介して、ユーザインタフェースを提供又は更新してもよい。
【0078】
図７は、本開示の様々な実施形態による、電源及び冷却システムにおける熱伝達動作を実行するための例示的方法７００を例示している。説明を容易にするために、方法７００は、図１及び図２のシステム１００、２００を使用して実行されるものとして説明される。しかしながら、方法７００は、任意の他の適切なデバイス又はシステムとともに使用してもよい。図７に示された実施形態は、単に例示のためだけのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、方法７００の他の実施形態が使用可能である。
【0079】
図７を参照すると、動作７０１において、タービンは、低温で空気流を排出する。これは、例えば、タービン２０３が空気流２０４を排出することを含むことができる。
【0080】
動作７０３において、空気流は第１のコイルを通過するか又は通り、第１のコイルを通過する比較的高温の流体により、第１のコイルから熱エネルギーを受け取る。いくつかの実施形態では、流体は、データセンタに関連付けられたＣＣＣコイルを含む流体ループ内を移動する。これは、例えば、流体がＣＣＣコイル２２２を含むループ内で移動する、コイル２１２を通過する又は通る空気流２０４を含むことができる。
【0081】
動作７０５では、空気流は第２のコイルを通過するか又は通り、第２のコイルを通過する比較的高温の流体により、第２のコイルから熱エネルギーを受け取る。いくつかの実施形態では、流体は、データセンタに関連付けられた１以上のエアハンドラを含む冷却流体ループ内を移動する。これは例えば、空気流２０４がコイル２１３を通過又は通ることを含むことができ、これを通って、流体はエアハンドラ２２０を含む冷却流体ループ内を移動する。
【0082】
動作７０７において、空気流は第３のコイルを通過又は通り、第３のコイルを通過する比較的高温の流体により、第３のコイルから熱エネルギーを受け取る。いくつかの実施形態では、この流体は、太陽熱ヒータなどの１以上のヒータを含む流体ループ内で加熱される。これは例えば、空気流２０４がコイル２１４を通過又は通ることを含むことができ、これを通って、加熱流体はヒータ２０６を含む加熱流体ループ内を移動する。
【0083】
動作７０９において、空気流はデータセンタに提供され、空気流はデータセンタに直接的な冷却を提供することができる。これは、例えば、直接的な冷却のためにデータセンタ２１６に供給される空気流２０４を含むことができる。
【0084】
図８は、本開示の様々な実施形態による、電源及び冷却システムにおける熱伝達動作を実行するための他の例示的方法８００を例示している。説明を容易にするために、方法８００は、図１及び図３のシステム１００、３００を使用して実行されるものとして説明される。しかしながら、方法８００は、任意の他の適切なデバイス又はシステムとともに使用してもよい。図８に示された実施形態は、単に例示のためだけのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、方法８００の他の実施形態が使用可能である。
【0085】
図８を参照すると、動作８０１において、タービンは、比較的高温で空気流を排出する。これは、例えば、タービン３０３が空気流３０４を排出することを含むことができる。
【0086】
動作８０３において、空気流は第１のコイルを通過するか又は通り、第１のコイルを通過する比較的低温の流体により、熱エネルギーを第１のコイルに伝達する。いくつかの実施形態では、流体は、冷却器に結合された流体ループ内を移動するが、冷却器は、データセンタに関連付けられた１以上のエアハンドラに送達される冷却流体を生成するように動作する。これは、例えば、流体が冷却器３２２に結合されたループ内で移動する、コイル３１２を通過する又は通る空気流３０４を含むことができる。冷却装置３２２は、エアハンドラ３２４に供給される冷却流体を生成するように動作する。
【0087】
動作８０５では、空気流は第２のコイルを通過するか又は通り、第２のコイルを通過する比較的低温の流体により、熱エネルギーを第２のコイルに伝達する。いくつかの実施形態では、流体が熱交換器を含む流体ループ内を移動するが、熱交換器の他方の側は、地域冷暖房システムに流体結合される。これは例えば、空気流３０４がコイル３１３を通過又は通ることを含むことができ、これを通って、流体は熱交換器３０６を含む流体ループ内を移動する。
【0088】
動作８０７において、空気流は第３のコイルを通過又は通り、第３のコイルを通過する比較的低温の流体により、熱エネルギーを第３のコイルに伝達する。いくつかの実施形態では、流体が熱交換器を含む流体ループ内を移動するが、熱交換器の他方の側は、地域冷暖房システム、及び／又は地表水源に流体結合される。これは例えば、空気流３０４がコイル３１４を通過又は通ることを含むことができ、これを通って、流体は熱交換器３０８を含む流体ループ内を移動する。
【0089】
動作８０９において、空気流はデータセンタに提供され、空気流はデータセンタに直接的な冷却を提供することができる。これは、例えば、直接的な冷却のためにデータセンタ３１６に供給される空気流３０４を含むことができる。
【0090】
図７及び図８に関連して上記で説明した方法は、本開示の原理に従って実施され得る例示的な動作を示すものである。様々な変更が、本明細書に例示される方法に対してなされ得る。例えば、一連のステップとして示されているが、各図における様々なステップは重複するか、並行して生じるか、異なる順序で生じるか、又は複数回生じるようにできる。別の例では、それらステップは、省略されてもよく、又は他のステップによって置き換えられてもよい。
【0091】
図９は、本開示の様々な実施形態による、原動機排気を調整するための空気導入を使用する一例示的システム９００を例示している。空気－流体伝達を介した原動機の空気流を加熱又は冷却するため共通の流体を使用することなく、データセンタを冷却するための正しい給気温度を達成するために、ベンチュリ効果を介した空気導入を用いることが採用され得る。以下に説明するように、利用可能なデータセンタの戻り空気と周囲外気との計算された比率での混合は、システム９００からデータセンタへの所定の排出空気温度ＬＡＴを生成することができる。
【0092】
説明を容易にするために、システム９００は、図１の電源及び冷却システム１００と併せて使用されるものとして説明される。もちろん、これは一例に過ぎない。システム９００は、任意の他の適切なシステムと共に使用することができる。図９に示されるシステム９００の実施形態は単に例示のためだけのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、システム９００の他の実施形態が使用可能である。
【0093】
図９に例示するように、システム９００は、原動機（又はタービン）９０２を含む。タービン９０２は、図１の電源システム１０９を表す（又は表される）ことができる。実施形態に応じて、タービン９０２は、圧縮空気エネルギーシステム、又は液化空気エネルギーシステムの一部とすることができる。タービン９０２が圧縮空気エネルギーシステムの一部である場合、タービン９０２は、３０°Ｆ未満の温度の比較的低温の排気を生成する。いくつかの実施形態では、タービン９０２の排気流は約－１５０°Ｆの温度である。タービン９０２が液化空気エネルギーシステムの一部である場合、タービン９０２は、３０°Ｆを超える温度の比較的温かい排気を生成する。いくつかの実施形態では、タービン９０２の排気流は約１５０°Ｆの温度である。
【0094】
排気流は、最初に高圧廃気ゲート９０６を含む第１のダクト９０４を通って流れ、過剰な排気を排出する。いくつかの実施形態では、廃気ゲート９０６は重力によって開位置に付勢されており、必要時に電力を与えて閉じることができる。次いで、排気流は第２のダクト９０８に入るが、ここで、排気は、以下で説明するように、他の空気と混合される。第２のダクト９０８の入口付近に配置された１以上の羽根板又は阻流板９１０は、気流を抑制し、流体圧の低下及び流体速度の上昇（すなわちベンチュリ効果）を引き起こす。第２のダクト９０８の入口付近に配置されたセンサは、第２のダクト９０８に流入する排気流の温度、圧力、及び流量をそれぞれ測定するための温度センサ９１２、圧力センサ９１４、及び流量センサ９１６を含む。
【0095】
追加の空気が、誘導された流れを通して第２のダクト９０８に導入される。すなわち、タービン９０２からの排気流は高圧かつ高速であるので、追加の空気を第２のダクト９０８内に引き込む（又は誘導する）ことができる。追加の空気源は、データセンタの戻り空気９１８、及び周囲外気９２０を含む。いくつかの実施形態では、各空気源９１８、９２０が第２のダクト９０８に入る前に、対応するダクト９２２、９２４を通って流れる。各ダクト９２２、９２４内のダンパ９２６、９２８は、各ダクト９２２、９２４から第２のダクト９０８への空気流を制御するように動作させることができる。各ダクト９２２、９２４を通る空気流に配置されたセンサは、ダクト９２２、９２４内の気流の温度、圧力、及び流量をそれぞれ測定するための温度センサ９３０、９３６、圧力センサ９３２、９３８、及び流量センサ９３４、９４０を含む。
【0096】
第２のダクト９０８では、第１のダクト９０４、データセンタの戻り空気９１８、及び周囲外気９２０からの排気流が混合して、単一の空気流が形成される。タービン９０２が圧縮空気エネルギーシステムの一部である場合、比較的温かいデータセンタの戻り空気９１８及び周囲外気９２０との混合により、低温の排気流の温度が上昇する。逆に、タービン９０２が液化空気エネルギーシステムの一部である場合、比較的低温のデータセンタの戻り空気９１８及び周囲外気９２０との混合により、温かい排気流の温度が低下する。第２のダクト内に配置された１以上の羽根板又は阻流板９４８は空気流を抑制又は妨害し、排気流とデータセンタの戻り空気９１８及び周囲外気９２０との混合をさらに引き起こす。
【0097】
第２のダクト９０８に関連するセンサは、第２のダクト９０８内の混合された空気流の温度、圧力、及び流量をそれぞれ測定するための温度センサ９４２、圧力センサ９４４、及び流量センサ９４６を含む。測定された特性（すなわち、温度、圧力、又は流量）のいずれかが所望の範囲内にない場合、ダンパは、空気流の比率を変更するように（例えば、センサ制御式ダンパとして）動作することができる。加えて、廃気ゲート９５０は、第２のダクト９０８から仕様外の排気空気を放出するように動作させることができる。いくつかの実施形態では、廃気ゲート９５０は重力によって開位置に付勢されており、必要時に電力を与えて閉じることができる。所望の温度、圧力、及び流量範囲内にある排気は、導出口９５２を通って送出され、冷房のためにデータセンタ（例えば、図１の電気的負荷１２０）に送達され得る。
【0098】
いくつかの実施形態では、システム９００は、当該システム９００の１以上の構成要素の動作を制御するために提供される少なくとも１つのコンピューティングデバイス９６０を含む。例えば、コンピューティングデバイス９６０はセンサ９１２－９１６、９３０－９４６のうちの１以上から測定値を取得し、所望の温度及び／又は空気流量を決定し、１以上のダンパ、廃気ゲートなどの動作を制御して所望の変化をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス９６０が個人又は会社などの第三者によって運営されるサービスであってもよい。コンピューティングデバイス９６０は、システム９００の残りの部分が位置する箇所とは別の箇所に収容し、動作させてもよい。すなわち、コンピューティングデバイス９６０は、具体的な箇所又は構成に拘束されない。図９では１つのコンピューティングデバイス９６０のみが示されているが、システム９００は、実際には複数のコンピューティングデバイス９６０を含むことができ、それぞれがシステム９００の異なる部分に制御を提供する。
【0099】
システム９００は、空気導入を使用する従来の機械システムと比較して有利な利点をもたらす。そのような従来のシステムは、典型的には別の空気源を空気流に誘導するために必要とされる高圧、高容量の空気流を生成するために、高出力ファンを使用している。対照的に、本システム９００は、いかなる高出力ファンも必要としない。エネルギー使用は主に、制御システム（例えば、コンピューティングデバイス９６０）、及びダンパを作動させる電力に限定される。
【0100】
本明細書の様々な図面及び部分は、例示的な温度又は温度範囲を列挙したものであることに留意されたい。これらは、例示としてのみ提供され、任意の適切な代替の温度又は温度範囲が本開示の実施形態において使用され得る。
【0101】
本特許文書全体を通して使用される特定の語句の定義を記載することは有利であり得る。用語「結合する（couple）」及びその派生語は、それらの要素が互いに物理的に接触しているかどうかにかかわらず、２つ以上の要素間の任意の直接的又は間接的な伝達（communication）を指す。用語「送信（transmit）」、「受け取る（receive）」、及び「通信（communicate）」、ならびにそれらの派生語は、直接的な伝達と間接的な伝達の両方を包含する。用語「含む（include）」及び「備える（comprise）」、ならびにそれらの派生語は、限定されない包含を意味する。「又は（or）」という用語は包括的であり、及び／又はという意味である。「関連する（associated with）」という語句、ならびにその派生語句は、含む、内部に含まれている、相互接続する、含有する、内部に含有されている、接続する又は接続される、結合する又は結合される、通信可能である、協働する、交互配置する、並置する、近接される、拘束される、有する、性質を有する、関係性があるなどの意味を含んでいる。用語「など（such as）」は、用語とともに使用される場合、その前に列挙された用語が、後に列挙される用語の例示であり、限定ではないことを意味する。用語「のうちの少なくとも１つ（at least one of）」は、項目を列挙して使用されるとき、列挙された項目のうちの１以上の様々な組合せが使用され得、列挙中の項目の１つのみが必要とされ得ることを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つ」は、以下の組み合わせのうちのいずれかを含む：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、ならびにＡとＢとＣのうちのいずれかである。
【0102】
さらに、本明細書で説明される様々な機能は、１以上のコンピュータプログラムによって実施、又はサポートされ得、その各々はコンピュータ可読プログラムコードから形成され、コンピュータ可読媒体中に具体化される。「アプリケーション（application）」及び「プログラム（program）」という用語は、１以上のコンピュータプログラム、ソフトウェア構成要素、命令のセット、プロシージャ、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又は適切なコンピュータ可読プログラムコードにおける実施のために適合されたその一部分を指すものである。語句「コンピュータ可読プログラムコード」は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む、任意のタイプのコンピュータコードを含んでいる。「コンピュータ可読媒体」という語句は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は任意の他のタイプのメモリなど、コンピュータによってアクセスされることが可能な任意のタイプの媒体を含む。「非一時的である」コンピュータ可読媒体は、一時的な電気信号又は他の信号を伝送する有線、無線、光、又は他の通信リンクを除外するものである。非一時的なコンピュータ可読媒体は、データが永続的に記憶され得る媒体と、データが記憶され、後で上書きされ得る媒体、例えば、書き換え可能な光ディスク又は消去可能なメモリデバイスとを含む。
【0103】
他の特定の語句の定義は、本特許文書全体を通して提供される。当業者は、大部分ではないが多くの場合、そのような定義は、そのように定義された単語及び語句の以前のしようだけでなく、将来の使用に適用されることを理解すべきである。本開示は例示的な実施形態を用いて説明されたが、様々な変更及び修正が当業者に示唆され得る。本開示は、添付の特許請求の範囲内に入るような変更及び修正を包含することが意図される。本出願における説明のいずれも、任意の特定の要素、ステップ、又は機能が、特許請求の範囲に含まれなければならない必須の要素であることを暗示するものと見なされるべきではない。特許対象の主題の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】