專利名稱：用來冷卻系統(tǒng)的再冷卻單元和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻系統(tǒng)，更具體地i兌涉及用于供數(shù)據(jù)處理、連 網(wǎng)和遠(yuǎn)程通信i殳備^f吏用的支架和才幾箱的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信和信息技術(shù)設(shè)備通常是為安裝在支架上和藏在機(jī)箱(往 往萍皮包括在術(shù)語"支架"之中)里面而i殳計(jì)的。i殳備支架用來把
諸如服務(wù)器、CPU、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、連網(wǎng)設(shè)備，遠(yuǎn)程通信設(shè)備和
儲(chǔ)存裝置之類的通信和信息技術(shù)設(shè)備容納和安排在較小的布線
室以及i殳備室和大的彩:據(jù)中心之中。i殳備支架可能是開》文式配置 或者能被藏在支架機(jī)箱里面，雖然在提及支架時(shí)，機(jī)箱可能被包 括在內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)支架通常包括前安裝軌道，舉例來i兌，在該支架里 面把諸如服務(wù)器和CPU之類多樣的設(shè)備單元垂直地安裝和堆積 到該前安裝軌道上。標(biāo)準(zhǔn)支架在4壬4可給定的時(shí)間都能用多種不同 的零部件(例如，服務(wù)器導(dǎo)板)以及來自不同的制造商的零部件稀 疏地或密集地構(gòu)成。
大多數(shù)架裝的通信和信息技術(shù)設(shè)備都消耗電力并且產(chǎn)生熱 量，這可能對(duì)設(shè)備組成部分的性能、可靠性和使用壽命有不利的 影響。具體地說，藏在機(jī)箱里面的架裝設(shè)備在操作期間特別易受 在機(jī)箱邊界內(nèi)產(chǎn)生的發(fā)熱和熱點(diǎn)的損害。支架設(shè)備所產(chǎn)生的熱量 取決于在該支架中設(shè)備在操作期間汲取的電功率數(shù)量。所以，給 定的支架或一幾箱能產(chǎn)生的熱量可能大幅度地變化從幾十瓦變化到大約40,000瓦，而且這個(gè)上限繼續(xù)隨著這項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展增 加。
在一些實(shí)施方案中，架裝設(shè)備是通過沿著支架的正面一側(cè)或 進(jìn)氣口一側(cè)抽吸空氣，通過元器件抽吸空氣和隨后用盡A人支架的
背面一側(cè)或出口一側(cè)排放空氣冷卻的。提供足以用來冷卻的空氣 的氣流需求由于架裝部件不同的數(shù)目和類型以及支架和機(jī)箱不 同的配置能大幅度地變化。
i殳備室和教:據(jù)中心通常配備空調(diào)或冷卻系統(tǒng)為支架供應(yīng)涼 爽空氣并且使之循環(huán)。 一個(gè)這樣的冷卻系統(tǒng)使用升高的地板以利 于空調(diào)和循環(huán)系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)通常使用敞開的地4反磚和地板斥冊(cè) 格或排氣口以便遞送來自安排在設(shè)備室的升高的地板下面的空 氣通道的涼爽空氣。敞開的地纟反-f和地纟反4冊(cè)格或排氣口通常位于 i殳備支架前面而且沿著在教^非支架之間走廊并4非安排。
一種冷卻系統(tǒng)是在本申請(qǐng)的受讓人擁有的并在此通過引i正 并入的于2004年11月19日以IT EQUIPMENT COOLING為題申 :清的共同未審的美國專利申請(qǐng)第10/993,329號(hào)中揭示的。在一個(gè) 實(shí)施方案中，這個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)主冷凝才莫塊、冷凍劑分配 區(qū)段、熱交換器模塊區(qū)段和備用冷凍劑區(qū)段。冷凍劑分配區(qū)段包 括大容量儲(chǔ)罐、真空/恢復(fù)泵、歧管和軟管。冷凝模塊借助分配區(qū) 段把涼爽液體送給熱交換器模塊區(qū)段，在那里液體借助來自IT設(shè) 備的熱空氣蒸發(fā)成氣體，然后蒸汽冷凍劑回到主冷凝模塊。在主 冷凝模塊，主要的冷卻部分冷卻熱的蒸汽冷凍劑使之變回液體以 便借助分配區(qū)段供應(yīng)給熱交換器模塊區(qū)段。萬一主冷凝模塊之一 出現(xiàn)故障，如果系統(tǒng)電源尚未出現(xiàn)故障，副冷凝才莫塊能冷卻和冷 凝熱的蒸汽冷凍劑。如果系統(tǒng)電源已出現(xiàn)故障，可能包括幾個(gè)冰 儲(chǔ)箱的備用冷凍劑區(qū)段不需要使用高耗電量的蒸汽壓縮系統(tǒng)就能繼續(xù)冷卻來自熱交換模塊區(qū)段的熱的冷凍劑，直到電池壽命結(jié) 束或系統(tǒng)冰存儲(chǔ)^皮耗盡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是關(guān)于一種用來冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)。在一個(gè) 實(shí)施方案中，該系統(tǒng)包括有冷凍劑在其中流動(dòng)的管線和與該管線 流體連通的再冷卻單元。再冷卻單元4妻收從該管線中轉(zhuǎn)移出來的 一部分冷凍劑來冷卻在該管線中流動(dòng)的冷凍劑。
該系統(tǒng)的實(shí)施方案可能包4舌由與該管線流體連通的再冷卻
膨脹裝置、與再冷卻膨脹裝置流體連通吸收來自在管線中流動(dòng)的
冷凍劑的熱量的再冷卻熱交4臭器和與再冷卻加熱交纟奐器流體連
通的把轉(zhuǎn)移的那部分冷凍劑泵送到該管線的再冷卻泵組成的再
冷卻單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，再冷卻熱交4灸器包4舌與該管線和 再冷卻單元流體連通的共軸冷凝單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移
到再冷卻單元的那部分冷凍劑少于流過該管線的液體冷凍劑的
5%。在特定的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移到再冷卻單元的那部分冷凍劑 是流過該管線的液體冷凍劑的大約2%。該系統(tǒng)可能包4舌與該管 線流體連通適合把冷凍劑/人實(shí)質(zhì)上的蒸發(fā)狀態(tài)冷卻到實(shí)質(zhì)上的 液態(tài)的冷凝單元和借助該管線與冷凝單元流體連通適合泵送液 態(tài)冷凍劑的主泵。該系統(tǒng)可能進(jìn)一步包4舌控制該冷卻系統(tǒng)才喿作的 控制器。該控制器控制從把冷凝單元與主泵連接起來的管線轉(zhuǎn)移 的那部分冷凍劑。
本發(fā)明的另 一方面是關(guān)于一種用來冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包4舌有冷凍劑在其中流動(dòng)的管線和通過^f吏一部分冷凍劑從該管
線轉(zhuǎn)移并用那部分轉(zhuǎn)移的冷凍劑吸收來自流過該管線的冷凍劑 的熱量的裝置。在一些實(shí)施方案中，用來冷卻流過管線的冷凍劑的裝置包括 與該管線流體連通的再冷卻單元，該再冷卻單元^妻收^人該管線轉(zhuǎn) 移的那部分冷凍劑。該再冷卻單元包括與該管線流體連通的再冷 卻膨脹裝置，與再冷卻膨脹裝置流體連通吸收來自在管線中流動(dòng) 的冷凍劑的熱量的再冷卻熱交4灸器和與再冷卻加熱交換器流體 連通把那部分轉(zhuǎn)移的冷凍劑泵送到該管線的再冷卻泵。該再冷卻 熱交換器包括與該管線和再冷卻單元流體連通的共軸冷凝單元。 該系統(tǒng)進(jìn)一 步包4舌與管線流體連通適合把冷凍劑從實(shí)質(zhì)上蒸發(fā) 狀態(tài)冷卻到實(shí)質(zhì)上液態(tài)的冷凝單元和經(jīng)由該管線與冷凝單元流 體連通適合泵送液態(tài)冷凍劑的主泵。該系統(tǒng)可能進(jìn)一步包括控制 冷卻系統(tǒng)操作的控制器，其中所述控制器控制從把冷凝單元與主 泵連接起來的管線轉(zhuǎn)移的那部分冷凍劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn) 移到再冷卻單元的那部分冷凍劑少于流過該管線的液體冷凍劑
的5%。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移到再冷卻單元的那部分冷凍劑 是流過該管線的液體冷凍劑的大約2%。
本發(fā)明的進(jìn)一步的方面是關(guān)于冷卻管線內(nèi)冷凍劑的方法。該 方法包括使一部分流過管線的冷凍劑轉(zhuǎn)移到再冷卻單元和用那 部分轉(zhuǎn)移到再冷卻單元的冷凍劑吸收來自流過該管線的冷凍劑 的熱量。
該方法的實(shí)施方案可能進(jìn)一步包4舌把那部分冷凍劑泵送回 管線。在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移到再冷卻單元的那部分冷凍劑少 于流過該管線的冷凍劑的5%。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移到再冷 卻單元的那部分冷凍劑是流過管線的冷凍劑的大約2%。
本發(fā)明的又 一 方面指向包括適合4巴冷凍劑從實(shí)質(zhì)上的蒸發(fā) 狀態(tài)冷卻到實(shí)質(zhì)上液態(tài)的冷凝單元的冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)進(jìn)一 步包 括與冷凝單元流體連通適合泵送冷凍劑的主泵和與冷凝單元流體連通的再冷卻單元。該再冷卻單元接收一部分冷凍劑從冷凝單 元轉(zhuǎn)移到主泵以便冷卻從冷凝單元流向主泵的冷凍劑。
本發(fā)明的實(shí)施方案可能包4舌由與冷凝單元流體連通的組成 一個(gè)再冷卻膨脹裝置、與再冷卻膨脹裝置流體連通適合吸收來自 從冷凝單元流向主泵的冷凍劑的熱量的再冷卻熱交換器和與再 冷卻加熱交4灸器和冷凝單元流體連通適合把轉(zhuǎn)移的冷凍劑泵送 回冷凝單元的再冷卻泵的再冷卻單元。再冷卻熱交換器包4舌與冷 凝單元和再冷卻單元流體連通的共軸冷凝單元。該系統(tǒng)可能進(jìn)一 步包括控制冷卻系統(tǒng)操作的控制器，該控制器控制從冷凝單元向 主泵轉(zhuǎn)移的那部分冷凍劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，那部分轉(zhuǎn)移去再 冷卻單元的冷凍劑少于,人冷凝單元流向主泵的液體冷凍劑的
5%。在特定的實(shí)施方案中，那部分轉(zhuǎn)移去再冷卻單元的冷凍劑 是從冷凝單元流向主泵的液體冷凍劑的大約2%。
在研究下列的附圖、具體實(shí)施方法和權(quán)利要求書之后將更全 面i也了解本發(fā)明。


為了較好地理解本發(fā)明，參考在此通過引證#1并入的附圖， 其中
圖1是用來冷卻機(jī)箱或支架的有依照本發(fā)明的實(shí)施方案用來 冷卻從冷凝單元流向泵的冷凍劑的再冷卻單元的系統(tǒng)的示意圖； 而
圖2是依照本發(fā)明的實(shí)施方案用來再冷卻某冷卻系統(tǒng)的冷凍 劑的方法的流7艮圖。
具體實(shí)施例方式
^U義為了舉例i兌明，〗旦不限制普適性，現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)
地描述本發(fā)明。這項(xiàng)發(fā)明在其應(yīng)用方面不局限于在下面的描述中 陳述的和在附圖中舉例說明的零部件的構(gòu)造和安排的細(xì)節(jié)。本發(fā) 明能夠有其他的實(shí)施方案和以各種不同的方式實(shí)踐或?qū)嵤?。?外，在此使用的措辭和術(shù)語是為了描述，不應(yīng)該3見為限制。"包 *括"、"由~組成"、"有"、"包含，，、"涉及，，及其變4匕在 此的4吏用意p木著嚢4舌其后列出的項(xiàng)目及其同等物以及附加項(xiàng)目。
參照附圖，具體地說參照?qǐng)D1，有通常以IO指出的用來冷卻
容納，舉例來說，電子設(shè)備的空間(包括4幾拒、設(shè)備室和數(shù)據(jù)中 心)的系統(tǒng)。這樣的空間適合收容為收容連網(wǎng)、遠(yuǎn)程通信和其他
的電子i殳備而i殳計(jì)的才幾箱或支架。在一個(gè)實(shí)施方案中，冷卻系統(tǒng) 10可能被用在前面曾提及并通過引證并入的于2004年11月19 日以"IT EQUIPMENT COOLING"為題申i青的美國專利申i青第 10/993,329號(hào)所揭示的那種類型的冷卻系統(tǒng)之中。依照下面更詳 細(xì)的討論，依照本發(fā)明的實(shí)施方案的冷卻系統(tǒng)10是為通過使一 部分冷凍劑從冷凝單元轉(zhuǎn)移到泵以進(jìn)一步再冷卻^皮遞送到該泵 的冷凍劑改善整個(gè)冷卻系統(tǒng)的步文率和可靠性而i殳計(jì)的。
如圖l所示，介質(zhì)或冷凍劑(例如，^旦不限于R134A和R410A 冷凍劑)是提供在包括為泵送液體冷凍劑設(shè)計(jì)的主泵12的封閉系 統(tǒng)里面提供的。液體冷凍劑凈皮;故置在封閉系統(tǒng)里面處于主泵12 提供的增壓條件下。在一個(gè)實(shí)施方案中，主泵12可能配備，舉 例來說，能夠把冷凍劑的總壓力增加20-25 psig的兩個(gè)串聯(lián)的離 心泵。在這個(gè)實(shí)施方案中，這兩個(gè)泵可能屬于俄玄俄州Dayton市 Tark/^司出售的WRD40.5A-23型離心泵那種類型。然而，能夠?qū)?現(xiàn)20-25 psig總壓力增量的單個(gè)泵可能被提供而且仍然落在本發(fā) 明的范圍之內(nèi)。主泵12在升高的壓力下把液體冷凍劑遞送給經(jīng)由管線16與 主泵流體連通的膨l長閥14。膨"長閥14這樣調(diào)節(jié)冷凍劑，以致冷 凍劑在流過膨爿長閥之后壓力和溫度都有樣吏小的下降。在一個(gè)實(shí)施 方案中，膨脹閥14可能屬于密蘇里州Parker-Hannifm公司的 Sporlan分部出售的OJE-9-C-5/8"-5/8"ODF-5'型膨脹閥的那種類 型。
一旦通過膨"長閥14，冷凍劑以{氐壓液體/蒸汽混合物(80%液 體和20%蒸汽)流過至少一個(gè)經(jīng)由管線20與膨脹閥14流體連通 的蒸發(fā)器單元18。在一個(gè)實(shí)施方案中，蒸發(fā)器單元18可能采用 有風(fēng)扇的盤管形式，該盤管形式適合吸收來自空間的熱量，例如 來自上述的布線拒、i殳備室或^t據(jù)中心的熱空氣的熱量。這才羊蒸 發(fā)器單元18可能是一個(gè)有兩排25.4毫米的微孔道螺旋管組件的 微-頻道的蒸發(fā)器，其是由密西西比州格林納達(dá)市Heatcraft公司制 造和出售的。在其他的實(shí)施方案中，該蒸發(fā)器單元可能適合吸收 來自另一種介質(zhì)(例如，遞送到該蒸發(fā)器單元的熱的冷凍劑)的熱 量，在這種情況下該熱介質(zhì)包含從需要冷卻的空間獲取的熱量。
如圖1所示，來自需要冷卻的空間的熱負(fù)荷22 ^^皮加到蒸發(fā) 器單元18上。來自可能呈用風(fēng)扇使之從設(shè)備機(jī)箱指向蒸發(fā)器單 元18的暖空氣的形式的熱負(fù)荷22的熱量使流過該蒸發(fā)器單元的 壓力略樣i下降的冷凍劑蒸發(fā)。因此，在蒸發(fā)器單元18里面流動(dòng) 的蒸汽冷凍劑的溫度高于經(jīng)由管線20進(jìn)入蒸發(fā)器單元入口的低 壓液體/蒸汽混合物的溫度。雖然該溫度比較高，但是離開蒸發(fā)器
物的壓力。
處于高溫條件下的蒸汽冷凍劑在相對(duì)低的壓力下流向冷凝 單元24(例如，由紐約州波希米亞市的WTT America^厶司制造的 WTT W9-130型冷凝單元)。如圖所示，冷凝單元24分別經(jīng)由管線26、 28與蒸發(fā)器單元18和主泵12流體連通。人們應(yīng)該注意 到，從蒸發(fā)器單元18排出流向冷凝單元24的高溫蒸汽冷凍劑在 管線26中經(jīng)歷孩t小的壓力損失。冷凝單元24是為冷卻進(jìn)入該冷 凝單元的高溫蒸汽冷凍劑和使冷卻后呈液態(tài)的冷凍劑經(jīng)由管線 28回到主泵12設(shè)計(jì)的。依照前面的討論，給定主泵12的設(shè)計(jì)， 冷卻系統(tǒng)10的要求是進(jìn)入主泵的冷凍劑呈液態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，需要在冷凝單元24里面冷卻的冷凍劑 可能經(jīng)過呈驟冷單元形式的熱交換器30,該熱交換器經(jīng)由管線 32、 34直接與冷凝單元流體連通適合提供冰冷的水(例如，大約 45。 F的水)。這樣的安排致使經(jīng)由管線34進(jìn)入冷凝單元24的冰 冷的水把蒸發(fā)的冷凍劑冷卻到液體狀態(tài)。較熱的水(例如，大約 52° F的水)經(jīng)由管線32流回制冷設(shè)備以便進(jìn)一步冷卻。然后， 液體冷凍劑從冷凝單元24流向主泵12,從那里再次開始冷凍劑 的泵送、膨力長、加熱和冷卻周期。
控制器36(例如，前面提及的第10/993,329號(hào)專利申請(qǐng)所揭 示的控制器被配置成控制圖1所示的冷卻系統(tǒng)10的才喿作。在管 線2 8上主泵的入口條件在兩相泵送冷凍劑系統(tǒng)中是至關(guān)重要的， 因?yàn)橐后w泵(例如，主泵12)要求100%液體。為了有爻丈率;1也運(yùn)4亍 和避免主泵12出故障，再冷卻的液體冷凍劑是符合要求的。明 確地說，因?yàn)槔淠龁卧?4借助熱交換器30冷卻蒸汽冷凍劑而且 "可接受的"液體冷凍劑(被充份冷卻到液態(tài)的冷凍劑)被引向主泵 12，所以可接受的冷凍劑可能沒有被充份地冷卻到適合主泵適當(dāng) 地操作。陳述另一種方法，所有進(jìn)入主泵12的冷凍劑呈液體3犬 態(tài)是符合要求的。否則，氣穴現(xiàn)象和/或汽阻可能導(dǎo)致主泵12喪 失能力。主泵12的失敗可能導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)10的災(zāi)難性故障，因 此危害需要冷卻的電子設(shè)備的繼續(xù)操作。時(shí)常，由于環(huán)境條件，舉例來i兌，難以在冷凝單元24的出 口把冷凍劑冷卻到足以保:i正冷凍劑在它遞送到主泵之前呈液 態(tài)的溫度。因?yàn)樵诠芫€28范圍內(nèi)冷凝單元24的出口溫度在需要 用熱交換器進(jìn) 一 步冷卻的冷凍劑的溫度附近，有時(shí)需要進(jìn) 一 步再 冷卻該冷凍劑才能保證遞送到主泵12的冷凍劑100%呈液態(tài)。實(shí) 現(xiàn)這個(gè)4支低的溫度的方法是提供獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)(例如，水冷卻 器)與另一個(gè)特大型冷凝單元結(jié)合。然而，這樣的方法需要昂貴 安裝和操作費(fèi)用而且在大多數(shù)應(yīng)用中是不實(shí)際的。
仍然參照?qǐng)D1,舉例說明有通常以40指出的依照本發(fā)明的實(shí) 施方案的再冷卻單元的冷卻系統(tǒng)10。如圖所示，再冷卻單元40 通常被安排在冷凝單元24和主泵12之間，以便它以下面描述的 方式與冷卻系統(tǒng)10的這些組成部分流體連通。明確地i兌，如上 所述，用冷凝單元24冷卻的冷凍劑經(jīng)由管線28^皮引向主泵12。 采用本發(fā)明的實(shí)施方案，一'J、部分冷凍劑用管線42轉(zhuǎn)移到再冷 卻單元40進(jìn)一步冷卻。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移去管線42的冷 凍劑的質(zhì)量少于從冷凝單元24遞送到主泵12的冷凍劑的總質(zhì)量 的5%。在優(yōu)選實(shí)施方案中，從主泵12轉(zhuǎn)移到管線42的冷凍劑 的質(zhì)量是^皮遞送的冷凍劑的總質(zhì)量的大約2%。
以點(diǎn)44與閥門電通信的控制器36可能凈皮配置成以到達(dá)主泵 12和在再冷卻單元40之內(nèi)的冷凍劑的基于環(huán)境條件為基礎(chǔ)確定 轉(zhuǎn)移的冷凍劑的lt量。剩余的冷凍劑(即，未轉(zhuǎn)移的冷凍劑)繼續(xù) 經(jīng)由管線28流到主泵12。如同下面將更詳細(xì)地描述的那樣，遞 送到主泵12的冷凍劑被冷卻到足以保證冷凍劑呈液態(tài)的涼爽溫 度(取決于所使用的冷凍劑類型和對(duì)該冷卻系統(tǒng)10產(chǎn)生影響的環(huán) 境條件)。
在轉(zhuǎn)移之前，冷凍劑從冷凝單元24流經(jīng)安排在冷凝單元24 和主泵12之間的熱交4奐器46。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱交才炎器46包括有同心管的共軸冷凝單元。這樣的安排致使經(jīng)由管線28離 開冷凝單元24的冷凍劑在共軸冷凝單元46的內(nèi)管(未展示)里面 流動(dòng)而轉(zhuǎn)移到管線42的冷凍劑在該共軸冷凝單元的把內(nèi)管藏在 其中的外管(未展示)里面流動(dòng)。共軸冷凝單元在技術(shù)上是廣為人 知的，而且可能是由德克薩斯州Waco市的Packless工業(yè)7>司提供 的AES003522型的。如同下面更詳細(xì)地討論的那樣，在這個(gè)共軸 冷凝單元46里面，從冷凝單元24經(jīng)由管線28流到主泵12的冷 凍劑被轉(zhuǎn)移到再冷卻單元40的冷凍劑冷卻。
如圖1所示，再冷卻單元40包4舌與管線42連4妄降4氐轉(zhuǎn)移到 該再冷卻單元的冷凍劑的壓力和溫度的再冷卻膨脹閥48。在一些 實(shí)施方案中，再冷卻膨脹閥48可能被毛細(xì)管或節(jié)流孔板代替。 在一個(gè)實(shí)施方案中，過冷卻膨0^閥可能屬于密蘇里州華盛頓市的 Parker-Hannifm^^司的Sporlan分部出售的SJ系列膨脹閥那種類 型。
如上所述，熱交換器46(即，共軸冷凝單元)接收經(jīng)由管線52 來自再冷卻膨3長閥48的冷凍劑，所以流過外管的冷凍劑吸收來 自流過內(nèi)管的冷凍劑的熱量。這就是說經(jīng)由管線28引向主泵12 的冷凍劑纟皮再冷卻單元40再冷卻。再冷卻泵54分別經(jīng)由管線56、 58與再冷卻熱交換器46和冷凝單元24流體連通，把轉(zhuǎn)移的冷凍 劑泵送回冷凝單元。
扼要地說，"可接受的"液體冷凍劑經(jīng)由管線28從冷凝單 元24流向主泵12。閥門44在控制器36的梯J從下把一'J、部分質(zhì) 量的冷凍劑轉(zhuǎn)移到再冷卻單元40的各個(gè)組成部分。閥門44可能 配置成把由控制器選擇數(shù)量的冷凍劑引向該再冷卻單元。舉例來 i兌，借助管線28流向主泵的冷凍劑的總質(zhì)量的2%可能轉(zhuǎn)移去再 冷卻單元40。轉(zhuǎn)移的冷凍劑借助再冷卻膨力長閥48膨4長，大大降 低冷凍劑的壓力和溫度。再冷卻交換器46被設(shè)計(jì)成用轉(zhuǎn)移的冷凍劑把來自在管線28中流向主泵12的的冷凍劑的熱量除去，借 此保證流向主泵的冷凍劑呈液體狀態(tài)。
一旦凈皮熱交換器46加熱，蒸發(fā)的冷凍劑就^皮分別經(jīng)由管線 56、 58與再冷卻熱交換器和冷凝單元24流體連通的液體/蒸汽再 冷卻泵54增壓。此時(shí)，蒸發(fā)的冷凍劑的壓力很低，因此需要準(zhǔn) 備再冷卻泵54將冷凍劑增壓到足以再次進(jìn)入把冷凍劑帶離蒸發(fā) 器單元18的管線26的壓力。明確地說，液體/蒸汽冷凍劑是在管 線58內(nèi)的壓力下提供的并且流向管線26，在那里它^皮送回從蒸 發(fā)器單元18流過來的蒸發(fā)的冷凍劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，液體/ 蒸汽泵54是明尼蘇達(dá)州明尼亞波尼斯市的Pumpworks公司制造 的線性活塞泵。管線58里面的液體/蒸汽冷凍劑的壓力實(shí)質(zhì)上類 似于管線26里面的蒸汽冷凍劑的壓力，而且冷凍劑一旦回到管 線26就流向冷凝單元24。
因此，人們應(yīng)該觀察到本發(fā)明的再冷卻單元40可以用于在 以 "IT EQUIPMENT COOLING ，，為題的美國專利申i貪第 10/993,329號(hào)中揭示的冷卻系統(tǒng)中展示和描述的任何冷凝單元。 再冷卻單元40在保證遞送給泵的冷凍劑呈液態(tài)方面是特別有效 的。再冷卻單元40依靠去于閉系統(tǒng)里面的冷凍劑再冷卻遞送^合主 泵的冷凍劑。
i見在轉(zhuǎn)向圖2，在冷卻系統(tǒng)(例如，冷卻系統(tǒng)IO)里面的再冷 卻冷凍劑的方法通常是以70指出的。在步驟72,冷凍劑^皮泵(例 如，主泵12)泵送到膨a長裝置(例如，膨3長閥14)。在步驟74，該 膨脹裝置使冷凍劑膨脹，使冷凍劑達(dá)到接受熱負(fù)荷的良好狀態(tài)。 在步驟76，將熱負(fù)荷加到冷凍劑上，該熱負(fù)荷來自需要冷卻的空 間，例如，容納電子i殳備的空間。加癥會(huì)冷凍劑的熱負(fù)荷通常足以 使冷凍劑蒸發(fā)。接下來，在步驟78,冷凍劑冷凝到液體狀態(tài)并且 -陂送回泵，在那里循環(huán)再次開始。仍然參照?qǐng)D2，在步驟80， 一部分冷凍劑轉(zhuǎn)移到再冷卻單元 (例如，再冷卻單元40)，后者被/沒計(jì)成再冷卻流向泵的冷凍劑。 本發(fā)明方法可以轉(zhuǎn)移以離開冷凝單元的冷凍劑的環(huán)境條件為基 礎(chǔ)選擇ft量的冷凍劑，例如，流向主泵的冷凍劑的2%)。在步驟 82,那部分轉(zhuǎn)移的冷凍劑流進(jìn)熱交換器(例如，加熱交換器46)吸 收來自流向泵的冷凍劑的熱量。用熱交換器吸收的熱量導(dǎo)致進(jìn)一 步冷卻流向泵的冷凍劑。在吸收了冷凍劑的熱量之后，那部分轉(zhuǎn) 移的冷凍劑在步驟84纟皮泵送回冷卻液體/蒸汽冷凍劑的冷凝單 元。
人們應(yīng)該觀察到本發(fā)明的實(shí)施方案的再冷卻單元40可以用 于不同于圖1所示的冷卻系統(tǒng)10的冷卻系統(tǒng)。再冷卻單元40可 以用于任何系統(tǒng)，不管是冷卻系統(tǒng)還是加熱系統(tǒng)，只要有為泵送 液體冷凍劑i殳計(jì)的泵即可。提供再冷卻單元40 4吏這才羊的系統(tǒng)能
夠有效地和更可靠地#:作。
至此已經(jīng)描述了本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案，各種不同的替 代方案、修正方案和改進(jìn)方案對(duì)于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將很容易發(fā) 生。這樣的替代方案、修正方案和改進(jìn)方案傾向于在本發(fā)明的范 圍和精神范圍內(nèi)。因此，前面的描述僅僅是作為例子并且不傾向 于作為限制。本發(fā)明的限制是在權(quán)利要求書及其等價(jià)文件中限定 的。
權(quán)利要求
1.一種用來冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括管線，該管線具有在其中流動(dòng)的冷凍劑；以及再冷卻單元，該再冷卻單元與管線流體連通，接收從管線轉(zhuǎn)移出來的一部分冷凍劑來冷卻在該管線中流動(dòng)的冷凍劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中再冷卻單元包括與管線流體連通的再冷卻膨脹裝置；以及再冷卻熱交換器，該再冷卻熱交換器與冷卻膨脹裝置流 體連通以吸收來自在管線中流動(dòng)的冷凍劑的熱量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中再冷卻單元進(jìn)一步包括再冷卻 泵，該再冷卻泵與再冷卻加熱交換器流體連通以泵送轉(zhuǎn)移的 制冷劑部分到管線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中再冷卻熱交換器包括與管線和 再冷卻單元流體連通的共軸冷凝單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)移到再冷卻單元中的那部分 冷凍劑少于流過所管線的液體冷凍劑的5%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)移到再冷卻單元的那部分冷 凍劑是流過管線的液體冷凍劑的大約2%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括冷凝單元，該冷凝單元與管線流體連通，適合將冷凍劑 從實(shí)質(zhì)上的蒸發(fā)狀態(tài)冷卻到實(shí)質(zhì)上的液體狀態(tài)；以及主泵，其借助管線與冷凝單元流體連通，適合泵送液態(tài) 冷凍劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器以控制冷卻系統(tǒng) 的操作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中控制器控制從把冷凝單元與主 泵連接起來的管線轉(zhuǎn)移出來的那部分冷凍劑。
10. —種用來冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包4舌管線，該管線具有在其中流動(dòng)的冷凍劑；以及裝置，該裝置通過從管線中轉(zhuǎn)移一部分冷凍劑并用轉(zhuǎn)移 出來的那部分冷凍劑吸收流經(jīng)管線的冷凍劑的熱量來冷卻 流過該管線的冷凍劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中用來冷卻流過管線的冷凍劑 的裝置包括與管線流體連通的再冷卻單元，該再冷卻單元接 收從管線轉(zhuǎn)移的那部分冷凍劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中再冷卻單元包括與管線流體連通的再冷卻膨"長裝置；以及與再冷卻膨脹裝置流體連通的吸收來自在管線中流動(dòng)的 冷凍劑的熱量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中再冷卻單元進(jìn)一步包括與所 述再冷卻加熱交4灸器的流體連通的再冷卻泵以^f更把轉(zhuǎn)移的 那部分冷凍劑泵送到管線。
14. 才艮據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述再冷卻熱交換器包4舌與 管線和再冷卻單元流體連通的共軸冷凝單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與管線流體連通適合將冷凍劑從實(shí)質(zhì)上的蒸發(fā)狀態(tài)冷卻 到實(shí)質(zhì)上的液體狀態(tài)的冷凝單元；以及經(jīng)由管線與冷凝單元流體連通適合泵送液態(tài)冷凍劑的主泵。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器以控制冷卻系 統(tǒng)操作。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中控制器控制從4巴冷凝單元與 主泵連接起來的管線中轉(zhuǎn)移出來的那部分冷凍劑。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中向再冷卻單元轉(zhuǎn)移的那部分 冷凍劑少于流過管線的液體冷凍劑的5%。
19. 才艮據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中向再冷卻單元轉(zhuǎn)移的那部分 冷凍劑是流過管線的液體冷凍劑的大約2%。
20. —種冷卻管線里面的冷凍劑的方法，該方法包4舌<吏流經(jīng)管線的冷凍劑的 一部分轉(zhuǎn)移到再冷卻單元；以及用轉(zhuǎn)移到再冷卻單元的那部分冷凍劑吸收來自流過管線 的冷凍劑的熱量。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括把那部分冷凍劑泵送 回管線。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中向再冷卻單元轉(zhuǎn)移的那部分 冷凍劑少于流過管線的冷凍劑的5%。
23. 才艮據(jù)4又利要求20的方法，其中向再冷卻單元轉(zhuǎn)移的那部分 冷凍劑是流過管線的冷凍劑的大約2%。
24. —種冷卻系統(tǒng)，其中包4舌適合將冷凍劑從實(shí)質(zhì)上的蒸發(fā)狀態(tài)冷卻到實(shí)質(zhì)上的液體 狀態(tài)的冷凝單元；與冷凝單元流體連通適合泵送冷凍劑的主泵；以及與冷凝單元流體連通的再冷卻單元，該再冷卻單元4妄收 從冷凝單元向主泵轉(zhuǎn)移的 一部分冷凍劑以1"更冷卻從冷凝單 元向主泵-危動(dòng)的冷凍劑。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的冷卻系統(tǒng)，其中再冷卻單元包括與冷凝單元流體連通的再冷卻膨脹裝置；以及與再冷卻膨脹裝置流體連通適合吸收來自從冷凝單元向 主泵流動(dòng)的冷凍劑的熱量的再冷卻熱交4灸器。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的冷卻系統(tǒng)，其中所述再冷卻單元進(jìn)一步 包括與再冷卻加熱交換器和冷凝單元流體連通適合將轉(zhuǎn)移 的冷凍劑泵送回冷凝單元的再冷卻泵。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25的冷卻系統(tǒng)，其中再冷卻熱交換器包括與 冷凝單元和再冷卻單元流體連通的共軸冷凝單元。
28. 才艮據(jù)4又利要求24的冷卻系統(tǒng), 卻系統(tǒng)的才喿作。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的冷卻系統(tǒng)， 向主泵轉(zhuǎn)移的那部分冷凍劑。權(quán)利要求書第5/5頁 進(jìn)一 步包括控制器以控制冷其中控制器控制從冷凝單元
30. 根據(jù)權(quán)利要求24的冷卻系統(tǒng)，其中向再冷卻單元轉(zhuǎn)移的那 部分冷凍劑少于從冷凝單元向主泵流動(dòng)的液體冷凍劑的 5%。
31. 才艮據(jù)4又利要求24的冷卻系統(tǒng)，其中向再冷卻單元轉(zhuǎn)移的那 部分冷凍劑是從冷凝單元向主泵流動(dòng)的液體冷凍劑的大約 2%。
全文摘要
用來冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)，包括有冷凍劑在其中流動(dòng)的管線和與該管線流體連通的再冷卻單元。再冷卻單元接收從該管線轉(zhuǎn)移的一部分冷凍劑來冷卻在管線中流動(dòng)的冷凍劑。另外，進(jìn)一步揭示了冷卻介質(zhì)的方法。
文檔編號(hào)F25B41/00GK101288354SQ200680036529
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月5日
發(fā)明者J·M·洛馬斯, 小J·H·比恩 申請(qǐng)人:美國能量變換公司