[发明专利]用来冷却系统的再冷却单元和方法

说明书

本申请是2006年9月26日递交的申请号为200680036529.2，发明名称为“用来冷却系统的再冷却单元和方法”的分案申请。

发明领域

本发明涉及冷却系统，更具体地说涉及用于供数据处理、连网和远程通信设备使用的支架和机箱的冷却系统。

背景技术

通信和信息技术设备通常是为安装在支架上和藏在机箱(往往被包括在术语“支架”之中)里面而设计的。设备支架用来把诸如服务器、CPU、数据处理设备、连网设备，远程通信设备和储存装置之类的通信和信息技术设备容纳和安排在较小的布线室以及设备室和大的数据中心之中。设备支架可能是开放式配置或者能被藏在支架机箱里面，虽然在提及支架时，机箱可能被包括在内。标准支架通常包括前安装轨道，举例来说，在该支架里面把诸如服务器和CPU之类多样的设备单元垂直地安装和堆积到该前安装轨道上。标准支架在任何给定的时间都能用多种不同的零部件(例如，服务器导板)以及来自不同的制造商的零部件稀疏地或密集地构成。

大多数架装的通信和信息技术设备都消耗电力并且产生热量，这可能对设备组成部分的性能、可靠性和使用寿命有不利的影响。具体地说，藏在机箱里面的架装设备在操作期间特别易受在机箱边界内产生的发热和热点的损害。支架设备所产生的热量取决于在该支架中设备在操作期间汲取的电功率数量。所以，给定的支架或机箱能产生的热量可能大幅度地变化从几十瓦变化到大约40,000瓦，而且这个上限继续随着这项技术的持续发展增加。

在一些实施方案中，架装设备是通过沿着支架的正面一侧或进气口一侧抽吸空气，通过元器件抽吸空气和随后用尽从支架的背面一侧或出口一侧排放空气冷却的。提供足以用来冷却的空气的气流需求由于架装部件不同的数目和类型以及支架和机箱不同的配置能大幅度地变化。

设备室和数据中心通常配备空调或冷却系统为支架供应凉爽空气并且使之循环。一个这样的冷却系统使用升高的地板以利于空调和循环系统。这样的系统通常使用敞开的地板砖和地板栅格或排气口以便递送来自安排在设备室的升高的地板下面的空气通道的凉爽空气。敞开的地板砖和地板栅格或排气口通常位于设备支架前面而且沿着在数排支架之间走廊并排安排。

一种冷却系统是在本申请的受让人拥有的并在此通过引证并入的于2004年11月19日以IT EQUIPMENT COOLING为题申请的共同未审的美国专利申请第10/993,329号中揭示的。在一个实施方案中，这个系统包括一个或多个主冷凝模块、冷冻剂分配区段、热交换器模块区段和备用冷冻剂区段。冷冻剂分配区段包括大容量储罐、真空/恢复泵、歧管和软管。冷凝模块借助分配区段把凉爽液体送给热交换器模块区段，在那里液体借助来自IT设备的热空气蒸发成气体，然后蒸汽冷冻剂回到主冷凝模块。在主冷凝模块，主要的冷却部分冷却热的蒸汽冷冻剂使之变回液体以便借助分配区段供应给热交换器模块区段。万一主冷凝模块之一出现故障，如果系统电源尚未出现故障，副冷凝模块能冷却和冷凝热的蒸汽冷冻剂。如果系统电源已出现故障，可能包括几个冰储箱的备用冷冻剂区段不需要使用高耗电量的蒸汽压缩系统就能继续冷却来自热交换模块区段的热的冷冻剂，直到电池寿命结束或系统冰存储被耗尽。

发明内容

本发明的一个方面是关于一种用来冷却介质的系统。在一个实施方案中，该系统包括有冷冻剂在其中流动的管线和与该管线流体连通的再冷却单元。再冷却单元接收从该管线中转移出来的一部分冷冻剂来冷却在该管线中流动的冷冻剂。

该系统的实施方案可能包括由与该管线流体连通的再冷却膨胀装置、与再冷却膨胀装置流体连通吸收来自在管线中流动的冷冻剂的热量的再冷却热交换器和与再冷却加热交换器流体连通的把转移的那部分冷冻剂泵送到该管线的再冷却泵组成的再冷却单元。在一个实施方案中，再冷却热交换器包括与该管线和再冷却单元流体连通的共轴冷凝单元。在一个实施方案中，转移到再冷却单元的那部分冷冻剂少于流过该管线的液体冷冻剂的5％。在特定的实施方案中，转移到再冷却单元的那部分冷冻剂是流过该管线的液体冷冻剂的大约2％。该系统可能包括与该管线流体连通适合把冷冻剂从实质上的蒸发状态冷却到实质上的液态的冷凝单元和借助该管线与冷凝单元流体连通适合泵送液态冷冻剂的主泵。该系统可能进一步包括控制该冷却系统操作的控制器。该控制器控制从把冷凝单元与主泵连接起来的管线转移的那部分冷冻剂。

本发明的另一方面是关于一种用来冷却介质的系统，该系统包括有冷冻剂在其中流动的管线和通过使一部分冷冻剂从该管线转移并用那部分转移的冷冻剂吸收来自流过该管线的冷冻剂的热量的装置。