專利名稱：利用再循環熱致冷的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種使用熱力學過程產生的廢熱的設備和方法，尤其涉及一種利用至少部分廢熱在產生所述廢熱的同一系統的一部分中，導致一定程度冷卻的設備和方法。
背景技術：
一段時間以來，通過氣體吸收式致冷機利用廢熱為另一設備提供冷卻已經是公知的。然而，普通的設備和方法沒有將一裝置或系統的一部分產生的熱量傳遞到(或利用在)同一裝置或系統的另一部分，以提供所需的冷卻。
另外，常規技術中沒有使用吸收式氣體致冷機，該致冷機利用廢熱壓縮吸收氣體，所述氣體在快速膨脹時致冷。現有多種在其正常運行狀態產生熱量的裝置示例。根據熱力學定律，每種產生一種形式的機械能的機器必然還產生熱量。在很多情況下，這種熱量可以達到必須作出很大的努力來冷卻所述裝置的一部分的程度，否則，所述熱量將損壞所述裝置的重要功能。
在計算機的運行過程中發現有大量發熱的示例。
具體而言，大型單元，比如服務器等，在運行過程中使用大量的電力，需要很大的措施實現足夠的熱量排出。沒有這些措施。服務器元件，比如微處理器等，將由于溫度過高而損壞。
然而，在本發明人認識到這一問題前，沒有使來自裝置或系統的一部分廢熱再循環，并將所述熱量轉向而造成局部冷卻的設備和方法，其中所述致冷設備的冷卻部分又對準所述需要冷卻的系統的不同部分。
發明內容
從普通方法和結構的前述及其他示例性問題、缺陷和不足看，本發明的示例性的特征是提供一種方法和結構，其中在裝置或系統中產生的一部分熱再循環，并改變方向，致使關注的區域局部冷卻。
在本發明的第一示例性方面，一種其中產生熱量的冷卻設備，包括用于從裝置或系統中接收至少一部分可用廢熱的腔室或發生器，其中所述腔室裝有致冷劑，用于接收已經在所述腔室中加熱的致冷劑的冷凝器，所述致冷劑在所述冷凝器受到加壓和冷卻，以及至少一個連接于所述冷凝器并通向待冷卻區的蛇管。所述至少一根蛇管中包括連接于所述冷凝器的第一部分，位于第一部分下游的第二部分，以及位于第二部分下游的第三部分。所述第二下游部分包含自由膨脹而致使所述區域冷卻的孔口，第三下游部分從所述待冷卻區域導回到所述腔室。
在本發明的第二示例性方面，一種其中產生熱量的冷卻設備，包括用于接收至少一部分熱量且裝有致冷劑的腔室，離所述待冷卻裝置區域一定距離的冷凝器蛇管，所述冷凝器冷卻蛇管接收來自所述腔室的經過加熱的致冷劑，所述致冷劑由于加熱而受壓且在所述冷凝器中冷卻和液化，且一或多根蛇管從所述冷凝器引出到達待冷卻區域，與所述冷凝器相對的所述一或多根蛇管末端固定在待冷卻區域，所述相對端包含用于自由膨脹而冷卻所述區域的孔口，所述蛇管從所述待冷卻區繼續前進，返回到所述腔室。
在本發明的第三示例性方面，一種用于冷卻其中產生熱量的設備的方法，包括在腔室內接收至少一部分熱量，所述腔室內包含致冷劑，通過冷凝器接收在所述腔室中加熱的致冷劑，在所述冷凝器中受壓并冷卻的致冷劑，使至少一根蛇管連接于冷凝器，并使所述至少一根蛇管通向待冷卻區域，所述至少一根蛇管具有連接于所述冷凝器的第一部分，位于第一部分下游的第二部分，以及位于第二部分下游的第三部分。所述第二下游部分包含用于自由膨脹而使所述區域冷卻的孔口，且第三下游部分從所述待冷卻區域返回到所述腔室。
利用本發明的獨特和非顯而易見的特征組合，提供了一種利用熱力學過程產生的廢熱的設備和方法。
所述設備(和方法)很好地利用了至少一部分所述熱量，致使產生所述廢熱的同一裝置或系統的一部分上產生一定程度的冷卻。
因此，一部分廢熱被從所述裝置或系統回收，且改變方向到達同一裝置或系統的需要冷卻的一部分。
本發明的這一概念具有很多應用，并不僅限于所述的示例性實施例和應用，其中針對的是大型計算機系統產生的熱量，比如計算機服務器單元。在這種應用中，為微處理器提供冷卻是非常重要的，并且隨著芯片電路密度的增加，導致芯片的溫度持續增加，微處理器附加冷卻的需求也不斷增強。然而，本發明并不僅限于這種應用，對于本領域的普通技術人員而言，顯然會從總體上采用本發明。本方法的一個基本的優點在于，通過將廢熱整合為冷卻所述裝置或系統的致冷設備的一部分，使所述裝置或系統可用的方式，使用廢熱，否則廢熱將不是有用的熱量，裝置或系統也會由于過熱而不可用。
附圖簡要說明從下面參照附圖的本發明示例性實施例的詳細描述，前述和其他目的、方面和優點將更好理解，其中
圖1示出了結構100的示意圖，包括帶有氣體吸收式致冷機的服務器機柜，所述致冷機接收用于通風或冷卻所述整套系統的熱空氣的熱量。
圖2A示意地示出了氣體吸收式致冷循環200；圖2B至2D詳細地示出了氣體吸收式致冷循環200，且具體而言圖2B示出了用于壓縮取熱的機構；圖2C示出了接收來自于例如服務器單元的吹風風扇的熱量的發生器；圖2D示出了由所述氣體吸收式致冷機冷卻的介質的使用，所述介質用于冷卻計算機芯片；
圖3A詳細地示出了關注區域的冷卻配置300(例如，計算機芯片310)；圖3B示出了關注區域的冷卻配置350的另一實施例(例如，計算機芯片310)，其中在所述蛇管單元和所述計算機芯片310之間直接接觸；圖3C和3D分別示出了致冷機的冷卻曲線圖，和示出了一組曲線的圖，在同一圖中示出了作為時間的函數的致冷機溫度和產生壓縮的所述發生器/鍋爐的溫度；并且圖4示出了本發明的示例性方法400的流程圖。
本發明示例性實施例的詳細描述現在參照附圖，尤其是圖1至4，其中示出了本發明的方法和結構的示例性實施例。
示例性實施例如上所述，本發明描述了一種利用裝置或系統中的熱力學過程產生的廢熱的設備和方式，具體而言，所述設備使用至少一部分來自所述裝置或系統的熱量，致使產生廢熱的同一裝置或系統中的一部分有一定程度的冷卻。這樣，一部分廢熱得到回收，改變方向到達所述裝置或系統的需要冷卻的一部分。
如上所述，雖然本發明具有很多應用，但僅僅是為了便于讀者的理解和清楚，而決不是為了限制本發明，本發明將描述大型計算機系統產生的熱量的示例性實施例，比如計算機服務器單元。實際上，本發明人已經認識到為所述微處理器提供冷卻是至關重要的，并且隨著芯片電路密度的增加導致芯片溫度的持續升高，對低廉的微處理器冷卻附加裝置的需求持續增長。
從熱力學可知，將熱量從較低的溫度轉移到相對較高的溫度需要能量。從效率的觀點來說，從較冷的區域向較熱的區域轉移的能量可大于1。實際上，試驗表明普通的反向卡諾循環熱機，比如普通致冷機可以高達3-4。對于這種致冷機，理想的性能系數(COP)為COP＝QH/W (1)其中，QH是傳遞到所述卡諾循環熱機的蓄熱器的熱量，W是實現這種傳遞的機械功。所述表達式還可以寫成兩個絕對溫度的形式，COP＝TH/(TH-Tc) (2)其中，Tc是相對較冷的溫度(例如在本示例的情況下，待冷卻的計算機芯片)。顯然，對于這種情況，COP總大于1(也就是說，轉移的熱量大于轉移熱量所消耗的功)。
在此，本發明利用裝置或系統的某些部件，比如一個或多個服務器電源或計算機芯片產生的熱量，向吸收式氣體致冷機供應熱量，而不是功，從而將熱量從不必直接連接于用于致冷的熱源的受熱相鄰區域去除。對于計算機，熱量最好通過強制空氣對流傳遞到吸收式氣體致冷機的發生器，因為熱源與發生器的直接接觸不能適當地將熱量傳遞到發生器。然而，當所述發生器在比熱源供應的熱量還低的溫度下運行時，這通常并不成立。在這種情況下，熱量可以通過傳導從熱源傳遞到氣體致冷機的發生器。
例如，來自冷卻風扇馬達或電源的熱量可以改變方向，來驅動吸收式氣體致冷機的等效物。吸收式氣體致冷機(可以完全沒有馬達或不需要工作電源)是公知的，且通過向溶液(例如，溴化鋰(LiBr)/水，氨/水，氯化鋰/水，氨/水/氫氣等)供熱而工作。應注意的是，在使用溴化鋰(LiBr)/水(或氯化鋰/水)時，在致冷過程中，水揮發掉，進行冷卻，而在使用氨/水致冷劑時，氨揮發掉，被壓縮、液化，從而進行冷卻。可以使用小功率因數的馬達重新混合氨、水，或者可以使用第三種氣體，氫氣。
參照圖1，在示例性的應用中示出了本發明的致冷結構100，具體而言，是利用吸收式氣體致冷機120冷卻的發熱裝置或系統(例如，服務器機柜及相應的電子元件；雖然本發明可以用于很多發熱裝置，但為了一致和使讀者清楚，在下文中將描述服務器機柜)110。
可取的是，氣體致冷機120安裝在服務器機柜110附近(例如，更可取的是位于頂部)。
氣體致冷機120包括捕獲從服務器機柜110的某些部分輻射或強制空氣廢熱121a的加熱腔121。而且，所述廢熱還可以來自于向處理器芯片供電的電子器件，比如，來自用于驅動芯片的輔助器件，比如放大器，計算機芯片，電流源等。這就是希望用來循環且用于冷卻的所述廢熱，且通常通過強制空氣對流傳遞到發生器。
如吸收式氣體致冷機為本領域所公知，冷凝器122連接于相對較熱的加熱腔121。冷凝器122可以是導管、蛇管等，且其中包括加壓且冷卻的液體(致冷劑)。
冷凝器122連接于膨脹階段(例如，冷卻蛇管124)。某些氣體致冷機可使用膨脹(或扼流)閥123。在冷卻蛇管124鄰近所述可選的膨脹閥123的部分，有氣態蒸汽(例如，溴化鋰/水，氨/水，氨/水/氫氣等)，從而進行冷卻。因此，應注意的是，并不是所有的氣體致冷機使用或啟用這種膨脹/扼流閥。通常，在蒸發部分，致冷劑蒸發而導致冷卻。在某些情況下，這包括使用扼流閥快速膨脹，但不是所有類型的氣體致冷機都需要。
可取的是，冷卻蛇管124位于關注的區域(例如，處理器芯片)，從而冷卻該區域。
冷卻蛇管124橫過處理器芯片后，接著連接回加熱腔121。
下面將參照圖2A詳細論述，基于加熱器的吸收式氣體致冷機的基本原理包括吸收循環，其中在加熱腔中致冷劑被從溶液中排出而成為氣體，隨后經過分離單元使水與致冷劑分離出來(在圖中未詳細示出)，然后經過冷凝循環，其中致冷劑恢復為液體。
因此，如圖1所示，在本發明中，可取的是，冷凝器122位于服務器單元110外側，將熱量從服務器輻射出去，然后經冷卻過程將氣體變為液體。
該操作隨后是蒸發循環，其中發生膨脹(例如，在某些情況下，可以通過膨脹/扼流閥123形成快速膨脹)，并且在某些情況下與氫氣相互作用。這一過程要求向來自待冷卻體的致冷劑供應蒸發熱(例如，在所述示例，非限制性應用的情況下，許多處理器芯片)。氣體致冷機(類似于所有致冷機)的該部分為蒸發部分(例如，在附圖標記124附近示出，該部分接近希望冷卻的區域)。
在示例性實施例中，冷凝器122可以位于遠離待冷卻區域的任何位置(例如，與冷卻風扇110a一起位于服務器機柜110頂部)。
冷凝器122使液態致冷劑受到壓力，但為致冷劑提供相當強的冷卻。通過膨脹(可以再次通過膨脹或扼流閥123實現)將加壓的液體釋放到蒸發器中(例如，低壓區)造成冷卻，因為蒸發熱取自周圍環境。
在本發明中，如果選用，膨脹閥123可以置于處理器芯片125附近，然而可取的是，其中發生膨脹的管道(例如導管，蛇管等)可以與芯片直接接觸或通過接口與接觸芯片的標準銅冷卻帽直接接觸。
現在參照圖2A，將詳細描述本發明的氣體致冷機循環200(及其結構)。
在圖2A中，包括功率放大器251(在圖2C中示出)(和處理器芯片227)的服務器機柜250輻射出的廢熱221a(如圖2C所示)通常通過強制空氣對流匯集在加熱腔，發生器，221中。在加熱腔221中，在附圖標記221b處，有來自前一循環的水和致冷劑(例如，在一個實施例中的熱水(H2O)和氨(NH3))。
可取的是，輔助電加熱器226可以位于加熱腔221上方。這種加熱器226對于立即實現“即時”加熱和冷卻是非常重要的。
也就是說，當服務器單元首先啟動時，需要一些時間熱起來，使本發明的設備工作。因此，致冷機可能需要一段時間才工作，因為它需要一些時間蓄積來自各元件的熱量。在這種情況下，電加熱器226可以通電而快速加熱發生器區域，從而使設備可以工作，而無需等待服務器機柜供熱。這樣，即時加熱可以更快地壓縮氣體(因此具有更快的冷卻能力)。
這種輔助電加熱器226可以連接于具有伺服單元的溫度傳感器226a上，該伺服單元用于在服務器機柜/元件變熱時，最佳地減少從輔助電加熱器226輸出的熱量。這樣，感知氣體溫度的溫度傳感器226a操縱伺服機構，將電加熱器226關小(或開大)到最佳值(或零)。
應注意的是，根據來自伺服單元的氣體變得多熱，總可能需要某些來自輔助電加熱器226的熱量。也就是說，可能有伺服單元產生的熱，但根據許多環境因素，可能它沒有使本發明的設備和系統有效或最佳工作的足夠溫度、數量或持續時間。因而，輔助電加熱器226將有利于補充來自服務器單元的熱量。
冷凝器222連接于加熱腔221一側或上方的加熱腔221。
在冷凝器222內在附圖標記222a處，有加壓和冷卻的氨(例如，NH3，或其他致冷劑)。
在冷凝器222的下游可以設置膨脹閥223(例如，也稱為“扼流閥”)。如果使用了，膨脹閥223就可以使加壓和冷卻的氨在閥223的下游膨脹(例如，在蒸發器/冷卻蛇管中)，從而在附圖標記225處形成氣態NH3。而且，也可以不使用所述閥。重要的是，在蒸發器部分中，液態致冷劑至少部分蒸發而導致冷卻。
膨脹閥223下游的冷卻蛇管225位于處理器芯片227的附近225b，從而可以冷卻處理器芯片。蛇管的該部分可以與待冷卻的計算機芯片接觸(例如，如示例圖3A所示)，可以接觸或穿過芯片冷卻帽(例如，如示例圖3B所示)，或者可以用于冷卻流經計算機芯片附近或接觸計算機芯片的水，如圖3C所示。
然后，冷卻蛇管225返回到加熱腔221。
因此，基于加熱器的冷凝器使用包括致冷劑的吸收循環，該致冷劑在加熱器或發生器部分內被以氣體形式受熱從溶液中排出。
在本發明中，將致冷劑從溶液中排出的熱量是由設備的一部分(例如，服務器單元的電源或風扇)產生的廢熱221a提供的。
在氣體加熱之后，在冷凝器單元222中冷凝成液體，然后在蒸發單元中再次蒸發成氣體(例如，可選的膨脹閥/扼流閥的蛇管下游，在關注的待冷卻區域)，該單元是所有致冷單元共有的。
致冷劑最后返回到吸收單元的溶液中(例如，蒸發單元的下游，在此氨(或溴化鋰/水和氯化鋰/水類致冷劑中的水))被重新吸收)。
在蒸發單元中蒸發期間產生冷卻作用，因為液體轉化成氣體需要潛熱，在本例中，所述潛熱是吸取自蒸發器周圍部件的熱量。
通常，吸收循環式氣體致冷機(例如，如圖2A中示意地示出的，但沒有示出吸收部分的細節，所述吸收部分是已知的，且隨氣體混合物變化)使用溴化鋰(LiBr)的水溶液和氯化鋰的水溶液，或者在有些情況下是氨水與氫氣的混合物。在氨致冷劑和水的情況下，氨在發生器或加熱腔中受熱，轉變成受壓的蒸汽。
致冷劑蒸汽進入分離器240(例如，在圖2A中)，將水從致冷劑中分離出來。也就是說，在上行循環中，所述熱量使水和氨變熱，分離器240起作用，而使水返回加熱腔221，同時氨經過下游進入冷凝器單元222。這樣，分離器用于上行循環中，然后在蒸發(冷卻)階段后，氨和水混合。
因此，在分離后，氨經過冷凝器單元222，在此由于在冷凝器中冷卻，將熱量散發給周圍，然后恢復為加壓的液體。
該液態致冷劑進入蒸發器，并經歷自由膨脹(例如，在某些示例的情況下，經由可選的膨脹閥223)，從周圍環境中吸取蒸發熱，從而導致周圍環境的冷卻。相對較冷的蒸汽再次進入所述發生器(例如，加熱腔)繼續循環。
在另一示例、非限制性實施例中，液態溴化物的水溶液用作致冷劑，循環稍稍有些復雜，但除了從溴化鋰中分離出水蒸汽，且水蒸汽經過冷凝器222和蒸發階段，最終導致冷卻之外，基本上類似于氨循環的情況。
對于本發明的系統，描述性能的系數(COP)的理想表達式為COP＝[TL/(TM-TL)][(TH-TM)/TH] (3)其中TM是主要從冷凝器222中接收熱量的所述吸熱部件的溫度。
TH是用于致冷劑的所述發生器和加熱腔221的溫度，這是由于在所述發明中由服務器單元的受熱部分提供的廢熱進入，所述廢熱通常不必來自于除了待冷卻芯片以外的其他部分。這就是驅動致冷循環的熱量，TL是由蒸發階段(例如，冷卻區域)的自由膨脹產生的冷卻溫度，在本發明的示例性實施例中，是為蒸發器單元的氣體膨脹提供熱量的冷卻的計算機處理器芯片的溫度。
圖2B至2D詳細示出了上述的吸收式氣體致冷循環。具體而言，圖2B示出了壓縮吸收熱量的機制，準確地說，冷氣(致冷劑)流經功率放大器(代表至少部分廢熱源)。流經管道的冷氣流以隨后輸入冷凝器222的壓縮氣體的形式，經過所述功率放大器，并作為傳遞到發生器的部分熱量。
圖2C示出了在發生器內流動到冷凝器的壓縮氣體，具體而言所述發生器接收例如來自服務器單元的風扇吹出的熱。
圖2D示出了已經被吸收式氣體致冷機冷卻的介質(例如，水)的本發明的應用。如圖所示，水箱290與包含水泵223的管道在一起，使冷卻的水經過所述芯片和用于致冷的可選冷卻帽。示出了溫水返回(例如，在冷卻了芯片/可選冷卻帽后，水變得溫熱)。現在受熱的水返回到吸收式氣體致冷機的蒸發器中，然后在冷卻之后返回水箱，完成加熱/冷卻循環。
圖3A示出了用于冷卻處理器芯片310的示例性構造300，具體而言芯片310如何接觸冷卻介質。顯然，芯片如何接觸冷卻蛇管330有很多實施例和構造，且可用于本發明。
實際上，氣體致冷機的冷卻可以用于通過直接接觸(例如，如圖3B所示)或者通過在與芯片接觸的導管內流動的冷卻水來冷卻芯片，其中作為發生器溫度的函數的氣體致冷機蒸發器冷卻溫度的試驗數據在圖3C中示出。發生器溫度的增加是通過使用來自熱空氣槍的強制熱空氣實現的。或者，如圖3A所示，冷卻水可以流經具有對于本領域的技術人員來說在讀過本說明書后顯而易見的其它配置的冷卻帽。
在圖3A中，芯片310示為具有供膨脹冷卻蛇管330穿過(或接近)的冷卻帽320(例如，通常由導熱元素制成，比如銅等)。銅制冷卻帽320可具有翅片，且風扇(例如，類似于圖1所示的風扇110a)可有利地用于吹在所述翅片上以散熱。
這樣，在圖3A中，冷卻劑流經膨脹冷卻蛇管330，直接流經接觸芯片310(例如，形成陣列的芯片)的銅冷卻帽320，從而冷卻芯片310。芯片310通常插入到板子上，而且管子可以在冷卻帽320內，或者芯片可以直接接觸膨脹冷卻蛇管330。
在使用接觸芯片310的銅冷卻帽320時，通常在銅冷卻帽和芯片之間放有粘性油脂，并且以較高壓力(例如，80lbs./in2)將冷卻帽壓在芯片上。這樣，通常在施加壓力后，在冷卻帽和芯片之間形成接觸的油脂膜約50至100微米厚。該膜在減少熱量耗散上帶來了很大的問題，因此本發明可以使用芯片和冷卻蛇管之間的直接接觸來提高冷卻效率。
即，圖3B示出了關注區域(例如，計算機芯片310)的冷卻配置350的另一實施例，其中在蛇管單元和計算機芯片310之間直接接觸。這樣，提供的冷水330直接流過芯片310的表面，從而冷卻芯片，然后以熱水的形式離開所述的關注區域。
如上所述，圖3C和圖3D分別示出了致冷機的冷卻曲線圖，和示出了一組曲線的圖，該圖示出了在同一張圖上作為時間的函數繪出的致冷機溫度和產生壓縮的發生器溫度。
因此，圖3C示出了致冷機的冷卻曲線，其中致冷機和發生器的溫度作為時間的函數，且發生器由“廢熱”驅動。在該試驗中，所述系統使用電加熱器啟動。
圖3D示出了在同一張圖上作為時間的函數繪出的致冷機溫度和產生壓縮的發生器溫度的第二種關系。對于圖3D，溫度的波動是由于發生器和熱槍之間距離的變化產生的發生器溫度的故意波動造成的。
如上所述，對于試驗而言，作為致冷機機構的可選部件的電加熱器用于啟動致冷冷卻循環。一旦達到發生器需要的升溫，所述電加熱器就斷開，使用在離所述發生器的不同距離的熱槍(因此產生溫度的波動)，從而維持所述冷卻循環。所述熱槍用于模擬回收的廢熱，即通常來自于所述服務器的廢熱。使用熱槍達到的最低蒸發溫度是-5.5℃，但稍低的溫度也可以。因此，電加熱啟動循環，隨后切換為模擬的廢熱。
圖4示出了本發明的產生廢熱的設備的冷卻方法400。
所述方法400包括，步驟410，至少接收在所述系統內產生的一部分熱量，主要通過一腔室(致冷機發生器)的熱對流實現，所述腔室中含有致冷劑。
步驟420，冷凝器接收在所述腔室中已經加熱的致冷劑，所述致冷劑已經被加壓，然后在所述冷凝器中冷卻。
步驟430，至少一根蛇管連接于所述冷凝器，并通向待冷卻區，所述至少一根蛇管具有連接于所述冷凝器的第一部分，在所述第一部分下游的第二部分，和第二部分下游的第三部分。
步驟440，由于所述第二下游部分含有用于自由膨脹的孔口，所以氨經受自由膨脹(可以通過扼流閥或膨脹閥)，導致所述關注區域的冷卻。
步驟450，由于所述第三下游部分從所述待冷卻區域返回到所述腔室，所以可以開始下一冷卻循環。
因此，如上所述，本發明提供了一種利用裝置或系統內的熱力學過程產生的廢熱的設備和方法，所述系統包括從所述裝置或系統的至少一部分產生的廢熱，為所述裝置或系統的零件提供冷卻的設備。
根據本發明，所述設備和方法很好地利用了至少一部分熱量，而使產生所述廢熱的同一設備的一部分產生一定程度的冷卻。
而且，至少一部分廢熱被回收，且改變方向后到達所述裝置的需要冷卻的部分(例如，在示例、非限制性實施例中的處理器芯片)。
本發明的這一構思具有很多應用，并不僅限于所述的示例性實施例和應用，其中解決的是大型計算機系統產生熱量，比如計算機服務器單元。
實際上，其他的示例性應用可包括使來自汽車的熱量再循環，從而冷卻乘客車廂。此外，本發明從系統本身(例如，原地)獲得熱量。因此，本發明使用來自內部的熱量，并將來自內部的熱量重新分配。
雖然已經通過數個示例性實施例描述了本發明，但本領域的技術人員將認識到本發明可以在所附權利要求書的主旨和范圍內進行改變。
而且，應當指出申請人的本意是覆蓋所有權利要求要素的等同體，即使后來在審查過程中進行了修改。
權利要求
1.一種用于其中產生熱量的系統的冷卻設備，所述設備包含至少通過傳導和強制空氣之一，用于接收所述熱量的至少一部分的腔室，所述腔室內含有致冷劑；接收已經在所述腔室中加熱的致冷劑的冷凝器，所述致冷劑在所述冷凝器中被加壓和冷卻，至少一根連接于所述冷凝器并通向待冷卻區域的蛇管，所述至少一根蛇管具有連接于所述冷凝器的第一部分，在所述第一部分下游的第二部分，和在所述第二部分下游的第三部分，所述第二下游部分包含用于使所述致冷劑自由膨脹、從而導致所述區域冷卻的孔口，所述第三下游部分從所述待冷卻區域返回到所述腔室。
2.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于所述致冷劑包含氨和水，溴化鋰和水的溶液，以及氯化鋰和水的溶液中的任一種。
3.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于所述熱源包含當所述系統被供電時來自所述系統內變熱的部件的熱量。
4.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于所述待冷卻區域的結構包含至少一個風扇和風扇馬達，至少一個計算機芯片，計算機電路和電路板，所述結構通電。
5.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于所述待冷卻區域的結構包含計算機服務器單元。
6.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于還包含位于接收所述熱量的腔室附近的輔助電加熱器線圈。
7.如權利要求6所述的冷卻設備，其特征在于所述輔助電加熱器線圈啟動致冷循環。
8.如權利要求6所述的冷卻設備，其特征在于所述輔助電加熱器線圈在產熱結構的運行過程中保持工作，從而增加提供給所述腔室的所述熱量。
9.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于所述至少一根蛇管的第二下游部分與待冷卻結構直接接觸。
10.如權利要求1所述的冷卻設備，其特征在于還包含固體傳導元件，其中所述至少一根蛇管的所述第二下游部分與待冷卻結構通過所述固體傳導元件間接接觸。
11.一種用于其中產生熱量的系統的冷卻設備，所述設備包含用于接收所述系統內產生的熱量且含有致冷劑的腔室，離一裝置的待冷卻區域一段距離的冷凝器，所述冷凝器接收來自所述腔室的被加熱的致冷劑，所述致冷劑由于受熱而被加壓，且在所述冷凝器中冷卻和液化，至少一根從所述冷凝器通向待冷卻區域的蛇管，所述一或多根蛇管的一端含有用于使所述致冷劑自由膨脹從而導致所述區域冷卻的孔口，所述至少一根蛇管從所述待冷卻區域返回到所述腔室。
12.如權利要求11所述的冷卻設備，其特征在于所述致冷劑包含氨和水，溴化鋰和水的溶液，以及氯化鋰和水的溶液中的任一種。
13.如權利要求11所述的冷卻設備，其特征在于所述熱量是當所述系統加電時由所述系統內變熱的部件所產生的。
14.如權利要求11所述的冷卻設備，其特征在于所述待冷卻區域的結構包含至少一個風扇和風扇馬達，計算機芯片，計算機電路和電路板，所述結構通電。
15.如權利要求11所述的冷卻設備，其特征在于還包含位于接收所述熱量的腔室附近的輔助電加熱器線圈。
16.如權利要求15所述的冷卻設備，其特征在于所述輔助電加熱器線圈啟動致冷循環。
17.如權利要求15所述的冷卻設備，其特征在于所述輔助電加熱器線圈在所述系統中產生熱量的同時保持工作，以增加提供給所述腔室的所述熱量。
18.如權利要求11所述的冷卻設備，其特征在于所述至少一根蛇管的下游部分與待冷卻結構直接接觸。
19.如權利要求11所述的冷卻設備，其特征在于還包含固體傳導元件，其中所述至少一根蛇管的下游部分與待冷卻結構通過所述固體傳導元件間接接觸。
20.一種用于冷卻其中產生熱量的系統的一部分的方法，包含在加熱腔室中，接收所述系統內產生的所述熱量的至少一部分，所述腔室內含有致冷劑；通過冷凝器接收在所述腔室中已經加熱的致冷劑，所述致冷劑在所述冷凝器中被加壓和冷卻；使至少一根蛇管連接于所述冷凝器并通向待冷卻區域，所述至少一根蛇管具有連接于所述冷凝器的第一部分，在第一部分下游的第二部分，和在第二部分下游的第三部分；在所述第二下游部分上設置用于使所述致冷劑自由膨脹從而導致所述區域冷卻的孔口；以及將所述第三下游部分從所述待冷卻區域返回到所述腔室。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于所述致冷劑包含氨和水，溴化鋰和水的溶液，以及氯化鋰和水的溶液中的任一種。
22.如權利要求20所述的方法，其特征在于還包含提供一熱源，所述熱源包含一個位于系統內的部件，該部件在所述系統加電時變熱。
23.如權利要求20所述的方法，其特征在于所述待冷卻區域的結構包含至少一個風扇和風扇馬達，計算機芯片，計算機電路和電路板，所述結構通電。
24.如權利要求20所述的方法，其特征在于在所述待冷卻區域的結構包含計算機服務器單元。
25.如權利要求20所述的方法，其特征在于還包含使一輔助電加熱器線圈位于接收所述熱量的腔室附近。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于所述輔助電加熱器線圈啟動致冷循環。
27.如權利要求25所述的方法，其特征在于還包含使所述輔助電加熱器線圈在所述設備的運行過程中保持啟動狀態，以增加提供給所述腔室的所述熱量。
28.如權利要求20所述的方法，其特征在于所述至少一根蛇管的所述第二下游部分與待冷卻結構直接接觸。
29.如權利要求20所述的方法，其特征在于設有固體傳導元件，其中所述至少一根蛇管的所述第二下游部分與待冷卻結構通過所述固體傳導元件間接接觸。
30.一種冷卻一系統的一部分的方法，包含由所述系統產生熱量；而且使用所述熱量的至少一部分，冷卻產生廢熱的所述系統的一部分。
31.如權利要求30所述的方法，其特征在于所述熱量的至少一部分被回收，且改變方向到達需要冷卻的所述系統的一部分。
全文摘要
一種用于其中產生熱量的系統的冷卻設備，包括用于接收所述熱量的至少一部分的腔室，所述腔室內含有致冷劑；用于接收已經在所述腔室中加熱的致冷劑的冷凝器，所述致冷劑在所述冷凝器中被加壓和冷卻，和至少一根連接于所述冷凝器并通向待冷卻區域的蛇管，所述至少一根蛇管具有連接于所述冷凝器的第一部分，在所述第一部分下游的第二部分，和在所述第二部分下游的第三部分，所述第二下游部分包含用于使所述致冷劑自由膨脹從而導致所述區域冷卻的孔口，所述第三下游部分從所述待冷卻區域返回到所述腔室。
文檔編號G06F1/20GK1605815SQ20041001181
公開日2005年4月13日 申請日期2004年9月22日 優先權日2003年10月8日
發明者羅伯特·J·V·古特費爾德 申請人:國際商業機器公司