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技術 冷却装置

出願人 日本電気株式会社
発明者 吉川実和田水季
出願日 2018年8月1日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-145137
公開日 2020年2月6日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-020529
状態 未査定
技術分野 半導体または固体装置の冷却等 中間熱伝達媒体をもつ熱交換装置 電気装置の冷却等
主要キーワード 密閉ループ ベローズ構造 玉形弁 空洞構造 集合配管 冷媒注入 空気排除 プリント基盤
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年2月6日)のものです。
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図面 (20)

課題

冷却性能の低下を抑制できる冷却装置を提供すること。

解決手段

以上の通り、本発明の第1の実施形態における冷却装置100は、放熱部120と、第1の気体量調整部150とを備えている。放熱部120は、受熱部110に接続される。受熱部110は、内部に冷媒COOを収容する。受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱する。放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。第1の気体量調整部150は、放熱部120の上面に取り付けられている。第1の気体量調整部150は、放熱部120内の気体量を調整する。

概要

背景

近年、クラウドサービス等の技術発展に伴って、情報処理量が増大しつつある。この膨大な情報を処理するために、中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)や集積回路(Multi-chip Module:MCM)などの発熱体の計算量が、増加する傾向にある。このため、これらの発熱体の発熱量も増加する傾向にある。この傾向に伴って、発熱体をより効率よく冷却しようとする試みが日々なされている。

発熱体の冷却技術として、冷媒を用いて発熱体を冷却する電子機器が知られている(たとえば、特許文献1)。

特許文献1に記載の技術では、冷却部6と、蒸発器7と、凝縮器9と、過冷却器12と、容器調節袋13とを備えている。冷却部6および凝縮器9の間は、立上がり管10および立下がり管11により接続されている。発熱体である半導体デバイス2は、プリント基盤1の上に取り付けられており、冷却部6内に配置されている。また、蒸発器7は立上がり管10の下端部に取り付けられている。過冷却器12は立下がり管11の下端部に取り付けられている。容器調節袋13は、凝縮器9の出口側で立下がり管11に取り付けられている。

冷却部6、蒸発器7、立上がり管10、凝縮器9および立下がり管11が連結されて、密閉ループ4を形成する。冷媒が密閉ループ4内を循環する。すなわち、冷媒5は、冷却部6内に配置された半導体デバイス2上を通過した後、蒸発器7により気液二相に加熱され、蒸気8となって立上がり管10の内部を上昇する。そして、蒸気8は、立上がり管10の上端部に配置された凝縮器9により冷却されて凝縮される。凝縮器9により凝縮された冷媒5は、過冷却器12を介して、立下がり管11の内部を通って、再び冷却部6へ流入される。このように、引用文献1に記載の技術では、密閉ループ4内で、液相冷媒および気相冷媒相変化する冷媒を循環させることにより、発熱体である半導体デバイス2を冷却している。

また、容器調節袋13は、内外圧力差に応じて、容積を変化させる。これにより、密閉ループ4の気密性欠陥により外気混入や冷媒の漏れが密閉ループ4の内部で生じても、密閉ループ4の内部の圧力を調整している。

なお、本発明に関連する技術が、特許文献2および3にも開示されている。

概要

冷却性能の低下を抑制できる冷却装置を提供すること。 以上の通り、本発明の第1の実施形態における冷却装置100は、放熱部120と、第1の気体量調整部150とを備えている。放熱部120は、受熱部110に接続される。受熱部110は、内部に冷媒COOを収容する。受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱する。放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。第1の気体量調整部150は、放熱部120の上面に取り付けられている。第1の気体量調整部150は、放熱部120内の気体量を調整する。

目的

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は冷却性能の低下を抑制できる冷却装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

内部に冷媒を収容し、発熱体の熱を受熱する受熱部に接続され、前記受熱部により生成される気相状態の冷媒を冷却する放熱部と、前記放熱部の上面に取り付けられ、前記放熱部内の気体量を調整する第1の気体量調整部と、を備えた冷却装置

請求項2

前記第1の気体量調整部は、容積が変化可能である請求項1に記載の冷却装置。

請求項3

前記第1の気体量調整部は、前記放熱部の内部であって上面側に溜まる気体を前記放熱部の外へ放出する請求項1に記載の冷却装置。

請求項4

前記第1の気体量調整部は、袋構造またはベローズ構造を有し、前記放熱部の内部であって上面側に溜まる気体を収容する請求項3に記載の冷却装置。

請求項5

前記第1の気体量調整部の上面に取り付けられ、前記第1の気体量調整部内の気体量を調整する第2の気体量調整部を備え、前記第1の気体量調整部は、容積が変化可能であり、前記放熱部の内部の圧力が所定の第1の圧力閾値以上になったときに容積が増大され、前記第2の気体量調整部は、前記放熱部の内部の圧力が所定の第2の圧力閾値(第2の圧力閾値>第1の圧力閾値)以上になったときに、前記第1の気体量調整部の内部に溜まる気体を前記第1の気体量調整部および前記放熱部の外へ放出する請求項1に記載の冷却装置。

請求項6

複数の前記受熱部に接続されるとともに、前記放熱部に接続される集合配管をさらに備えた請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷却装置。

請求項7

複数の前記受熱部は、前記集合配管に対して着脱可能に取り付けられている請求項6に記載の冷却装置。

請求項8

内部に冷媒が収容され、発熱体の熱を受熱する受熱部と、前記受熱部に接続され、前記受熱部により生成される気相状態の冷媒を冷却する放熱部と、前記放熱部の上面に取り付けられ、前記放熱部内の圧力を調整する第1の気体量調整部と、を備えた冷却装置。

請求項9

前記第1の気体量調整部は、容積が変化可能である請求項8に記載の冷却装置。

請求項10

前記第1の気体量調整部は、前記放熱部の内部であって上面側に溜まる気体を前記放熱部の外へ放出する請求項8に記載の冷却装置。

技術分野

0001

本発明は、冷却装置に関し、たとえば、発熱体を冷却する冷却装置の技術に関する。

背景技術

0002

近年、クラウドサービス等の技術発展に伴って、情報処理量が増大しつつある。この膨大な情報を処理するために、中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)や集積回路(Multi-chip Module:MCM)などの発熱体の計算量が、増加する傾向にある。このため、これらの発熱体の発熱量も増加する傾向にある。この傾向に伴って、発熱体をより効率よく冷却しようとする試みが日々なされている。

0003

発熱体の冷却技術として、冷媒を用いて発熱体を冷却する電子機器が知られている(たとえば、特許文献1)。

0004

特許文献1に記載の技術では、冷却部6と、蒸発器7と、凝縮器9と、過冷却器12と、容器調節袋13とを備えている。冷却部6および凝縮器9の間は、立上がり管10および立下がり管11により接続されている。発熱体である半導体デバイス2は、プリント基盤1の上に取り付けられており、冷却部6内に配置されている。また、蒸発器7は立上がり管10の下端部に取り付けられている。過冷却器12は立下がり管11の下端部に取り付けられている。容器調節袋13は、凝縮器9の出口側で立下がり管11に取り付けられている。

0005

冷却部6、蒸発器7、立上がり管10、凝縮器9および立下がり管11が連結されて、密閉ループ4を形成する。冷媒が密閉ループ4内を循環する。すなわち、冷媒5は、冷却部6内に配置された半導体デバイス2上を通過した後、蒸発器7により気液二相に加熱され、蒸気8となって立上がり管10の内部を上昇する。そして、蒸気8は、立上がり管10の上端部に配置された凝縮器9により冷却されて凝縮される。凝縮器9により凝縮された冷媒5は、過冷却器12を介して、立下がり管11の内部を通って、再び冷却部6へ流入される。このように、引用文献1に記載の技術では、密閉ループ4内で、液相冷媒および気相冷媒相変化する冷媒を循環させることにより、発熱体である半導体デバイス2を冷却している。

0006

また、容器調節袋13は、内外圧力差に応じて、容積を変化させる。これにより、密閉ループ4の気密性欠陥により外気混入や冷媒の漏れが密閉ループ4の内部で生じても、密閉ループ4の内部の圧力を調整している。

0007

なお、本発明に関連する技術が、特許文献2および3にも開示されている。

先行技術

0008

特開2003−318342号公報
特表2011−518395号公報
特開2017−050548号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、段差が凝縮器9の出口と立下がり管11の間に形成され、容器調節袋13は凝縮器9の出口側で立下がり管11に取り付けられている。

0010

このため、外気が密閉ループ4の内部に混入した場合、冷媒の蒸気8よりも比重が軽い外気は、鉛直方向の上方へ移動する。そして、外気の全てが容器調節袋13内に移動出来ず、外気の一部が凝縮器9の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまう。このため、冷媒の蒸気8は、外気に阻まれて、凝縮器9の上面の内面に接触することができない。

0011

この結果、冷媒の蒸気8を凝縮器9の上面の内面で凝縮できず、凝縮器9の冷却性能が低下するという問題があった。

0012

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は冷却性能の低下を抑制できる冷却装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明の冷却装置は、内部に冷媒を収容し、発熱体の熱を受熱する受熱部に接続され、前記受熱部により生成される気相状態の冷媒を冷却する放熱部と、前記放熱部の上面に取り付けられ、前記放熱部内の気体量を調整する第1の気体量調整部と、を備える。

0014

本発明の冷却装置は、内部に冷媒が収容され、発熱体の熱を受熱する受熱部と、前記受熱部に接続され、前記受熱部により生成される気相状態の冷媒を冷却する放熱部と、前記放熱部の上面に取り付けられ、前記放熱部内の圧力を調整する第1の気体量調整部と、を
備えている。

発明の効果

0015

本発明によれば、冷却性能の低下を抑制できる冷却装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の第1の実施の形態における冷却装置の構成を示す透過図である。
本発明の第1の実施の形態における冷却装置の構成を示す外観図である。
本発明の第1の実施の形態における冷却装置の第1の気体量調整部の拡大透過図であって、図3(a)は第1の気体量調整部が折りたたまれた状態を示す図であり、図3(b)は第1の気体量調整部が伸長した状態を示す図である。
本発明の第1の実施の形態における冷却装置の構成を示す透過図である。
本発明の第1の実施の形態における冷却装置の構成を示す外観図である。
本発明の第2の実施の形態における冷却装置の構成を示す透過図である。
本発明の第2の実施の形態における冷却装置の構成を示す外観図である。
本発明の第2の実施の形態における冷却装置の第2の気体量調整部の拡大透過図であって、図8(a)は第2の気体量調整部の弁が閉じた状態を示す図であり、図8(b)は第1の気体量調整部の弁が開いた状態を示す図である。
本発明の第2の実施の形態における冷却装置の構成を示す透過図である。
本発明の第2の実施の形態における冷却装置の構成を示す外観図である。
本発明の第3の実施の形態における冷却装置の構成を示す透過図である。
本発明の第3の実施の形態における冷却装置の構成を示す外観図である。
本発明の第3の実施の形態における冷却装置の第3および第4の気体量調整部の拡大透過図であって、図13(a)は、第3の気体量調整部が折りたたまれ、かつ、第4の気体量調整部の弁が閉じた状態を示す図であり、図13(b)は、第3の気体量調整部が伸長し、かつ、第4の気体量調整部の弁が閉じた状態を示す図である。
本発明の第3の実施の形態における冷却装置の第3および第4の気体量調整部の拡大透過図であって、第3の気体量調整部が伸長し、かつ、第4の気体量調整部の弁が開いた状態を示す図である。
本発明の第3の実施の形態における冷却装置の構成を示す透過図である。
本発明の第3の実施の形態における冷却装置の構成を示す外観図である。
本発明の第4の実施の形態における冷却装置の構成を示す側面断面図である。
本発明の第4の実施の形態における冷却装置の構成を示す側面透過図である。
本発明の第4の実施の形態における冷却装置の構成を示す側面外観図である。
本発明の第4の実施の形態における冷却装置の構成を示す正面外観図である。
本発明の第4の実施の形態における冷却装置の構成を示す正面外観図である。
本発明の第4の実施の形態における冷却装置の構成を示す側面透過図である。
受熱部および集合配管接続構造の一例を示す図である。
受熱部および集合配管の接続構造の一例を示す図である。

実施例

0017

<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態における冷却装置100について、図に基づいて説明する。

0018

図1は、冷却装置100の構成を示す透過図である。図2は、冷却装置100の構成を示す外観図である。なお、図1および図2には、鉛直方向Gが示されている。

0019

図1および図2を参照して、冷却装置100は、受熱部110と、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150とを備えている。

0020

冷却装置100は、受熱部110および放熱部120の間で冷媒(Coolant:以下、COOと称する。)を循環させる。

0021

この冷媒COOには、液相冷媒(Liquid-Phase Coolant:以下、LP−COOと称する。)および気相冷媒(Gas-Phase Coolant:以下、GP−COOと称する。)の間で相変化する材料が用いられる。液相冷媒は、液相状態の冷媒とも呼ばれる。また、気相冷媒は、気相状態の冷媒とも呼ばれる。

0022

冷媒COOには、低沸点の冷媒として、例えば、ハイドロフルオロカーボン(HFC:Hydro Fluorocarbon)やハイドロフルオロエーテル(HFE:Hydro Fluoroether)などを用いることができる。

0023

冷媒COOは、受熱部110と、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150で構成される空間内に、密閉された状態で閉じ込められる。前記空間内に、液相冷媒LP−COOを注入した後に真空排気することにより、前記空間内を常に冷媒の飽和蒸気圧に維持する。

0024

なお、前記空間内に冷媒COOを充填する方法については、次の通りである。たとえば、受熱部110の上面(図1にて紙面上側の面)に予め設けられている冷媒注入孔(不図示)から、冷媒COOを注入する。そして、冷媒COOが所定量に達したら、冷媒注入孔を閉じる。また、受熱部110の上面(図1にて紙面上側の面)に予め設けられている空気排除用孔(不図示)を介して、真空ポンプ(不図示)などを用いて、前記空間内から、空気を排除する。そして、空気排除用孔を閉じる。このようにして、冷却装置100の前記空間内に冷媒COOを密閉する。これにより、冷却装置100の前記空間内の圧力は冷媒COOの飽和蒸気圧と等しくなり、前記空間内に密閉された冷媒COOの沸点が室温近傍となる。なお、冷媒注入孔を空気排除用孔として共用してもよい。以上、冷媒COOを充填する方法について説明した。

0025

以下、冷却装置100の各構成について、説明する。

0026

図1および図2を参照して、受熱部110は、箱状に形成されている。受熱部110の内部は、空洞になっている。受熱部110材料には、熱伝導性部材(たとえば、アルミニウムアルミニウム合金)が用いられる。受熱部110は、液相冷媒LP−COOに浸漬させた状態で、回路基板200を内部に収容する。

0027

回路基板200は、本実施形態において、必須の構成要素ではない。回路基板200は、たとえば、プリント配線基板である。プリント配線基板は、複数の絶縁体基板および導体配線が積層されて構成されている。また、絶縁体の基板の材料には、たとえば、ガラスエポキシ樹脂が用いられる。導体配線やパッドは、たとえば銅箔により形成されている。

0028

図1を参照して、回路基板200の上には、発熱体Hが実装されている。発熱体Hは、本実施形態において、必須の構成要素ではない。発熱体Hは、稼働すると熱を発する部品であって、たとえば中央演算処理装置(CPU)や集積回路(MCM)などである。本実施形態の説明では、発熱体Hは1つであるとするが、複数の発熱体Hが設けられてもよい。

0029

なお、発熱体Hおよび回路基板200は、受熱部110の中に設けられると説明したが、これに限られない。すなわち、受熱部110が、発熱体Hが発する熱を、受熱することができればよい。たとえば、発熱体Hは、受熱部110の外であって、受熱部110の近傍に設けられてもよい。

0030

受熱部110は、内部に冷媒COOを収容し、発熱体Hの熱を受熱する。さらに、受熱部110は、内部に収容されている液相冷媒LP—COOを発熱体Hの熱により蒸発させて気相冷媒GP−COOに相変化させる。

0031

図1を参照して、受熱部110は、蒸気管接続部111および液管接続部112を有する。蒸気管接続部111には、蒸気管130が接続される。液管接続部112には、液管140が接続される。

0032

図1および図2を参照して、放熱部120は、箱状に形成されている。放熱部120の内部は、空洞になっている。放熱部120の材料には、熱伝導性部材(たとえば、アルミニウムやアルミニウム合金)が用いられる。放熱部120は、たとえば、ラジエータにより構成される。

0033

図1および図2を参照して、放熱部120は、受熱部110に接続される。放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。より具体的には、放熱部120は、受熱部110により生成された気相冷媒GP−COOを冷却して液相冷媒LP−COOに相変化させて発熱体Hの熱を放熱する。

0034

図1および図2を参照して、放熱部120の上面(鉛直方向Gの上方側の面)は、少なくとも、受熱部110の上面(鉛直方向Gの上方側の面)よりも、高い位置に設けられている。

0035

図1を参照して、放熱部120は、蒸気管接続部121および液管接続部122を有する。蒸気管接続部121には、蒸気管130が接続される。液管接続部122には、液管140が接続される。

0036

放熱部120は、開口孔123を有する。開口孔123は、放熱部120の上面に形成されている。開口孔123には、第1の気体量調整部150が接続される。

0037

図1を参照して、蒸気管130は、受熱部110の蒸気管接続部111と、放熱部120の蒸気管接続部121とを接続する。

0038

図1を参照して、液管140は、受熱部110の液管接続部112と、放熱部120の液管接続部122とを接続する。

0039

図1および図2を参照して、第1の気体量調整部150は、放熱部120の上面(鉛直方向Gの上方側の面)に取り付けられている。第1の気体量調整部150は、ベローズ構造151を有する。なお、ベローズ構造151は、蛇腹構造とも呼ばれる。第1の気体量調整部150の下端部は、放熱部120の上面に形成された開口孔123に接続されている。第1の気体量調整部150は、容積が変化可能である。すなわち、第1の気体量調整部150は、気体の流入によりベローズ構造151を伸縮することにより、容積を変化させることができる。

0040

図3は、第1の気体量調整部150の拡大透過図である。図3(a)は第1の気体量調整部150のベローズ構造151が折りたたまれた状態を示す図である。図3(b)は第1の気体量調整部150のベローズ構造151が伸長した状態を示す図である。

0041

図3(a)に示されるように、第1の気体量調整部150のベローズ構造151は折りたたまれている。このとき、第1の気体量調整部150内の容積は、最少となる。

0042

図3(b)に示されるように、第1の気体量調整部150のベローズ構造151は伸長されている。このとき、第1の気体量調整部150内の容積は、図3(a)で示した状態よりも大きくなる。

0043

第1の気体量調整部150は、ベローズ構造151の伸縮により、当該第1の気体量調整部150の内部の容積を変化させる。これにより、第1の気体量調整部150は、放熱部120の内部の気体量を調整する。

0044

ここで、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達していない場合には、ベローズ構造151は伸長ぜず、折りたたまれた状態となるように、第1の気体量調整部150を設定する。逆に、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった場合には、その圧力に応じてベローズ構造151が伸長するように、第1の気体量調整部150を設定する。

0045

次に、冷却装置100の動作について説明する。

0046

まず、受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱して、内部に貯留されている液相冷媒LP−COOを発熱体Hの熱により蒸発させて、気相冷媒GP−COOに相変化させる。そして、受熱部110の内部で生成された気相冷媒GP−COOは、蒸気管130を介して、放熱部120の内部に流入する。

0047

放熱部120は、受熱部110により生成された気相冷媒GP−COOを冷却して、等当該気相冷媒GP−COOを液相冷媒LP−COOに相変化させて、発熱体Hの熱を放熱部120の外へ放熱する。

0048

ここで、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達する前までは、図3(a)に示されるように、第1の気体量調整部150のベローズ構造151は、伸長ぜず、折りたたまれた状態とのままとなる。

0049

また、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった後は、図3(b)に示されるように、第1の気体量調整部150のベローズ構造151が伸長して、放熱部120の気体の一部を収容する。

0050

たとえば、蒸気管130や液管140の付けかえなどの際に、受熱部110と放熱部120と蒸気管130と液管140と第1の気体量調整部150で構成される密閉空間内に、空気が混入する場合がある。また、蒸気管130および蒸気管接続部111の間や、蒸気管130および蒸気管接続部121の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。同様に、液管140および液管接続部112の間や、液管140および液管接続部122の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。これらの場合、混入した空気の分だけ、分圧が加わり、前記密閉空間内の圧力は上昇する。また、空気は、気相冷媒GP−COOよりも比重が小さいため、放熱部120の上面側に滞留する。

0051

しかしながら、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった際には、第1の気体量調整部150のベローズ構造151が、伸長して、放熱部120内の上部に溜まった空気を当該第1の気体量調整部150の内部に収容する。

0052

このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って滞留することを抑制できる。
これにより、放熱部120の内部の気相冷媒GP−COOが、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できず、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0053

以上、冷却装置100の動作について説明した。

0054

以上の通り、本発明の第1の実施形態における冷却装置100は、受熱部110と、放熱部120と、第1の気体量調整部150とを備えている。受熱部110は、内部に冷媒COOを収容する。放熱部120は、受熱部110に接続される。受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱する。放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。第1の気体量調整部150は、放熱部120の上面に取り付けられている。第1の気体量調整部150は、放熱部120内の気体量を調整する。

0055

このように、冷却装置100では、第1の気体量調整部150は、放熱部120内の気体量を調整する。これにより、放熱部120内の気体量を適切な量に調整でき、放熱部120の内部の圧力を適正な大きさに調整することができる。したがって、たとえば、放熱部120の内部の圧力が大気圧付近よりも大きくなることを抑制できる。よって、放熱部120が、受熱部110により生成された気相冷媒GP−COOを効率よく液相冷媒LP−COOに相変化することができる。この結果、放熱部120は効率よく発熱体Hの熱を放熱することができる。ゆえに、冷却装置100によれば、冷却性能が低下することを抑制できる。また、放熱部120の内部の圧力が大気圧付近よりも大きくなることを抑制できるので、放熱部120等により強い耐圧構造を施す必要もなくなる。

0056

また、冷却装置100では、とくに、放熱部120内に混入した空気が放熱部120の上面の内面に滞留することを抑制できる。すなわち、たとえば、放熱部120に接続される蒸気管130や液管140の付けかえの際に、受熱部110と放熱部120と蒸気管130と液管140と第1の気体量調整部150で構成される密閉空間内に、空気が混入する場合がある。また、蒸気管130および蒸気管接続部111の間や、蒸気管130および蒸気管接続部121の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。同様に、液管140および液管接続部112の間や、液管140および液管接続部122の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。これらの場合、混入した空気の分だけ、分圧が加わり、前記密閉空間内の圧力は上昇する。また、空気は、気相冷媒GP−COOよりも比重が小さいため、放熱部120の上面の内面側に滞留する。

0057

しかしながら、放熱部120の上面に取り付けられた第1の気体量調整部150が、放熱部120の上面の内面に滞留する空気を収容するなどして、放熱部120内の気体量を調整する。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って滞留することを抑制できる。

0058

したがって、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できず、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0059

なお、特許文献1に記載の技術では、上述の通り、段差が凝縮器の出口と立下がり管の間に形成され、容器調節袋は凝縮器の出口側で立下がり管に取り付けられている。このため、外気が密閉ループの内部に混入した場合、冷媒の蒸気よりも比重が軽い外気は、鉛直方向の上方へ移動する。そして、外気の全てが容器調節袋内に移動出来ず、外気の一部が凝縮器の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまう。このため、冷媒の蒸気は、外気に阻まれて、凝縮器の上面の内面に接触することができない。この結果、冷媒の蒸気を凝縮器の上面の内面で凝縮できず、凝縮器の冷却性能が低下するという問題があった。

0060

これに対して、本実施形態の冷却装置100では、第1の気体量調整部150を放熱部120の上面に取り付けている。このため、本実施形態の冷却装置100では、特許文献1に記載の技術のように、放熱部120の上部側に段差部分が生じることはない、もしくは、段差部分を少なくすることができる。したがって、本実施形態の冷却装置100では、特許文献1に記載の技術のように、空気が放熱部120の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまうことを抑制することができる。そして、本実施形態の冷却装置100では、放熱部120内の空気が効率よく第1の気体量調整部150内に収容される。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って空気が滞留することを抑制できる。よって、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できないことを抑制できる。したがって、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0061

また、本発明の第1の実施形態における冷却装置100において、第1の気体量調整部150は、袋構造またはベローズ構造を有する。第1の気体量調整部150は、放熱部120の内部であって上面側に溜まる気体を収容する。

0062

第1の気体量調整部150は、上述の通り、ベローズ構造151を有する。そして、第1の気体量調整部150は、ベローズ構造151を用いて、放熱部120の内部であって上面側に溜まる気体を収容する。すなわち、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達する前までは、図3(a)に示されるように、第1の気体量調整部150のベローズ構造151は、伸長ぜず、折りたたまれた状態とのままとなる。また、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった後は、図3(b)に示されるように、第1の気体量調整部150のベローズ構造151が伸長して、放熱部120の気体の一部を収容する。このように、第1の気体量調整部150は、ベローズ構造の伸縮を利用して、放熱部120の内部の気体を収容することができる。このため、簡単な構造で、放熱部120の内部の気体量を調整することができる。

0063

なお、図1図2では、第1の気体量調整部150はベローズ構造151を有すると説明したが、第1の気体量調整部150は袋構造を有してもよい。この場合の、袋構造は、たとえば、膨張または収縮できる弾性材(たとえば、天然ゴム合成ゴム)で形成されている。第1の気体量調整部150をこのような袋構造としても、ベローズ構造151と同様に、簡単な構造で、放熱部120の内部の気体量を調整することができる。

0064

ここで、上述の通り、本実施の形態における冷却装置100では、第1の気体量調整部150を放熱部120の上面に設けた点に特徴を有する。このため、放熱部120に第1の気体量調整部150を取り付けた装置(部材)についても、発明として成立する。そこで、放熱部120および第1の気体量調整部150で構成される装置を冷却装置100Aとする。

0065

図4は、冷却装置100Aの構成を示す透過図である。図5は、冷却装置100Aの構成を示す外観図である。

0066

冷却装置100Aの放熱部120には、図1および図2を用いて説明した内容と同様に、受熱部110が、蒸気管130および液管140によって、接続される。
具体的には、冷却装置100Aは、放熱部120と、第1の気体量調整部150とを備えている。そして、冷却装置100Aの放熱部120は、受熱部110に接続される。受熱部110は、内部に冷媒COOを収容する。受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱する。冷却装置100Aの放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。冷却装置100Aの第1の気体量調整部150は、放熱部120の上面に取り付けられている。第1の気体量調整部150は、放熱部120内の気体量を調整する。

0067

具体的な動作は、上述した冷却装置100の動作と同様である。すなわち、受熱部110および冷却装置100Aの放熱部120との間で冷媒COOが循環される。そして、冷却装置100Aの放熱部120において、受熱部120から流入される気相冷媒GP−COOを冷却する。このため、放熱部120を含む冷却装置100Aも冷却機能を提供できる。

0068

そして、本実施形態の冷却装置100Aにおいても、第1の気体量調整部150を放熱部120の上面に取り付けている。このため、本実施形態の冷却装置100Aでは、特許文献1に記載の技術のように、放熱部120の上部側に段差部分が生じることはない、もしくは、段差部分を少なくすることができる。

0069

したがって、本実施形態の冷却装置100Aでは、特許文献1に記載の技術のように、空気が放熱部120の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまうことを抑制することができる。そして、本実施形態の冷却装置100Aでは、放熱部120内の空気が効率よく第1の気体量調整部150内に収容される。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って空気が滞留することを抑制できる。よって、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できないことを抑制できる。したがって、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0070

以上の通り、このような冷却装置100Aであっても、冷却装置100と同様の効果を提供することができる。

0071

<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態における冷却装置100Cについて、図に基づいて説明する。

0072

図6は、冷却装置100Cの構成を示す透過図である。図7は、冷却装置100Cの構成を示す外観図である。また、図6および図7では、図1図5で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1図5に示した符号と同等の符号を付している。なお、図6および図7には、鉛直方向Gが示されている。

0073

図6および図7を参照して、冷却装置100Cは、受熱部110と、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第2の気体量調整部160とを備えている。

0074

また、図8は、第2の気体量調整部160の拡大透過図である。図8(a)は第2の気体量調整部160の弁165が閉じた状態を示す図である。図8(b)は第2の気体量調整部160の弁165が開いた状態を示す図である。また、図8では、図1図7で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1図7に示した符号と同等の符号を付している。

0075

冷却装置100Cは、受熱部110および放熱部120の間で冷媒COOを循環させる。

0076

冷媒COOは、受熱部110と、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第2の気体量調整部160で構成される空間内に、密閉された状態で閉じ込められる。このため、前記空間内に、液相冷媒LP−COOを注入した後に真空排気することにより、前記空間内を常に冷媒の飽和蒸気圧に維持する。なお、前記空間内に冷媒COOを充填する方法については、第1の実施形態で説明した通りである。

0077

本実施の形態における冷却装置100Cと、第1の実施の形態における冷却装置100とを対比する。冷却装置100Cでは、第2の気体量調整部160は、ベローズ構造151を有していた。これに対して、冷却装置100Cでは、第2の気体量調整部160は、圧力弁構造を有する。この点で、冷却装置100Cと、冷却装置100とは互いに相違する。

0078

以下、冷却装置100Cの各構成について、説明する。

0079

図6図8を参照して、第2の気体量調整部160は、放熱部120の上面(鉛直方向Gの上方側の面)に取り付けられている。第2の気体量調整部160は、圧力弁構造を有する。

0080

第2の気体量調整部160は、ばね収容部161と、弁体162と、弁棒保持部163と、弁保持部164と、弁165と、弁棒166と、ばね部167と、ばね保持部168a、168bと、調節ねじ169とを備えている。

0081

ばね収容部161は、筒状に形成されている。また、図6および図8に示されるように、ばね収容部161は、内部が空洞になっている。ばね収容部161は、弁棒166、ばね部167、ばね保持部168a、168bなどを収容する。ばね収容部161の中心部には開口孔1611が形成されている。この開口孔1611に、弁棒166および調節ねじ169が取り付けられている。ばね収容部161は、弁体162の上に取り付けられている。

0082

弁体162は、空洞構造を有する。弁体162の上面には、ばね収容部161が取り付けられている。また、弁体162の中央部には、弁棒保持部163および弁保持部164が、取り付けられている。弁体162は、放熱部120の上面に取り付けられる。

0083

弁体162は、流入口1621と、流出口1622、弁座1623が設けられている。

0084

流入口1621は、弁体162の下方に形成されている。流入口1621は、放熱部120の上面に形成された開口孔123に接続される。流入口1621には、放熱部120の内部の気体が流入する。

0085

流出口1622は、弁体162の側部に形成されている。流出口1622は、放熱部120の内部の気体を放出するために設けられている。

0086

弁座1623は、弁体162の中央部に設けられ、流入口1621に繋がる管の端部に取り付けられる。弁座1623は、弁165の外周部に沿って、弁165と向かい合うように配置されている。

0087

弁棒保持部163は、ばね収容部161の下部であって、弁体162の中央部に取り付けられる。弁棒保持部163の内側には、弁保持部164が嵌め込まれている。弁棒保持部163は、弁棒166の下端部側を保持する。

0088

弁保持部164は、ばね収容部161の下部であって、弁体162の中央部に取り付けられる。弁保持部164は、弁棒保持部163の内側に取り付けられている。弁保持部164は、弁165を保持する。

0089

弁165は、円板状または皿状に形成されている。弁165は、弁保持部164および弁座1623の間に配置される。弁165は、弁座1623に密着することで、流入口1621から流入する気体が流出口1622へ通り抜けることを抑止する。

0090

弁棒166は、ばね収容部161の中央部に取り付けられる。弁棒166の上端部は、ばね収容部161の上端部の開口孔1611に、調節ねじ169を介して、取り付けられている。弁棒166の下端部は、弁棒保持部163に取り付けられている。弁棒166は、当該弁棒166の軸方向に沿って移動できるように、ばね収容部161および弁棒保持部163に取り付けられている。弁棒166は、太径部1661を有する。太径部1661は、弁棒166の下端部側に形成されている。太径部1661は、弁棒166の軸径よりも大きい軸径となるように、形成されている。弁棒166の下端部の先端は、弁165に当接する。

0091

弁棒166には、ばね部167と、ばね保持部168a、168bとが取り付けられている。

0092

ばね部167は、弁棒166の外周に配置される。

0093

ばね保持部168aは、ばね部167の上端部に取り付けられている。ばね保持部168bは、ばね部167の下端部に取り付けられている。すなわち、ばね保持部168a、168bは、ばね部167の両端部を挟むようにして、当該ばね部167を保持している。

0094

調節ねじ169は、ばね収容部161の上端部の開口孔1611に取り付けられる。調節ねじ169は、ばね部167の圧縮量を調整するために設けられている。

0095

つぎに、第2の気体量調整部160の圧力弁構造の原理を説明する。

0096

まず、図8(a)を用いて、第2の気体量調整部160の弁165が閉じた状態について説明する。

0097

ここで、ばね保持部168aの上端部は、調節ねじ169を介して、ばね収容部161の上端部側に保持されている。ばね保持部168bの下端部には、弁棒166の軸部と太径部1661との間の段差が当接している。これにより、ばね部167の付勢力が、太径部1661に伝達される。そして、弁棒166が、ばね部167の付勢力によって、当該弁棒166の軸方向に沿って下方向に移動する。これにより、弁棒166の下端部の先端が、弁165を下方向に押圧する。この結果、弁165が弁座1623に密着し、流入口1621から流出口1622までの流路を塞ぎ、弁165が閉じられた状態となる。このため、放熱部120の内部の気体が、流入口1621から流出口1622へ流れない。したがって、放熱部120の内部の気体は、第2の気体量調整部160を介して、放熱部120の外部へ放出されない。

0098

図8(b)を用いて、第2の気体量調整部160の弁165が開いた状態について説明する。放熱部120の内部の圧力が予め設定した値以上になると、放熱部120の流入口1621内を通る気体の流動が、弁165を上方へ押圧する。これにより、弁棒166が軸方向に沿って上方へ移動する。これに合わせて、弁棒166の軸部と太径部1661との間の段差も上方へ移動する。そして、ばね保持部168aおよびばね保持部168bの間に挟まれたばね部167が圧縮される。つぎに、弁165が弁保持部164に保持された状態となる。これにより、弁座1623と弁165との間に隙間が形成される。この結果、放熱部120の内部の気体が、弁座1623と弁165との間の隙間を通って、流入口1621から流出口1622へ流れる。したがって、放熱部120の内部の気体は、第2の気体量調整部160を介して、放熱部120の外部へ放出される。

0099

以上の通り、第2の気体量調整部160は、放熱部120の内部の圧力に応じて、弁165の開閉を行う。これにより、第2の気体量調整部160は、放熱部120の内部の気体量を調整する。

0100

ここで、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達していない場合には、第2の気体量調整部160の弁165は閉じた状態となるように、第2の気体量調整部160を設定する。逆に、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった場合には、第2の気体量調整部160の弁165は開いた状態となるように、第2の気体量調整部160を設定する。より具体的には、たとえば、ばね部167の圧縮量を変更したり、ばね部167自体を交換したりすることにより、第2の気体量調整部160を設定する。

0101

次に、冷却装置100Cの動作について説明する。

0102

まず、受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱して、内部に貯留されている液相冷媒LP−COOを発熱体Hの熱により蒸発させて、気相冷媒GP−COOに相変化させる。そして、受熱部110の内部で生成された気相冷媒GP−COOは、蒸気管130を介して、放熱部120の内部に流入する。

0103

放熱部120は、受熱部110により生成された気相冷媒GP−COOを冷却して、等当該気相冷媒GP−COOを液相冷媒LP−COOに相変化させて、発熱体Hの熱を放熱部120の外へ放熱する。

0104

ここで、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達する前までは、図8(a)に示されるように、第2の気体量調整部160の弁165は、閉じた状態とのままとなる。このため、放熱部120の内部の気体が、流入口1621から流出口1622へ流れない。したがって、放熱部120の内部の気体は、第2の気体量調整部160を介して、放熱部120の外部へ放出されない。

0105

また、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった後は、図8(b)に示されるように、第2の気体量調整部160の弁165が開いた状態となる。この結果、放熱部120の内部の気体が、弁座1623と弁165との間の隙間を通って、流入口1621から流出口1622へ流れる。したがって、放熱部120の内部の気体は、第2の気体量調整部160を介して、放熱部120の外部へ放出される。

0106

たとえば、蒸気管130や液管140の付けかえなどの際に、受熱部110と放熱部120と蒸気管130と液管140と第2の気体量調整部160で構成される密閉空間内に、空気が混入する場合がある。また、蒸気管130および蒸気管接続部111の間や、蒸気管130および蒸気管接続部121の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。同様に、液管140および液管接続部112の間や、液管140および液管接続部122の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。これらの場合、混入した空気の分だけ、分圧が加わり、前記密閉空間内の圧力は上昇する。また、空気は、気相冷媒GP−COOよりも比重が小さいため、放熱部120の上面側に滞留する。

0107

しかしながら、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった際には、第2の気体量調整部160の弁165が開いた状態となる。そして、放熱部120の内部の空気が、弁座1623と弁165との間の隙間を通って、流入口1621から流出口1622へ流れる。したがって、放熱部120の内部の空気は、第2の気体量調整部160を介して、放熱部120の外部へ放出される。

0108

このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って滞留することを抑制できる。これにより、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できず、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0109

以上、冷却装置100Cの動作について説明した。

0110

以上の通り、本発明の第1の実施形態における冷却装置100Cにおいて、第2の気体量調整部160は、放熱部120の内部であって上面側に溜まる気体を放熱部120の外へ放出する。

0111

第2の気体量調整部160は、上述の通り、弁構造を有する。そして、第2の気体量調整部160は、弁165の開閉によって、放熱部120の内部であって上面側に溜まる気体を放熱部120の外部へ放出する。

0112

すなわち、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達する前までは、図8(a)に示されるように、第2の気体量調整部160の弁165は閉じた状態とのままとなる。また、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった後は、図8(b)に示されるように、第2の気体量調整部160の弁165が開いた状態となり、放熱部120の内部の気体を放熱部120の外部へ放出する。このように、第2の気体量調整部160は、弁165の開閉によって、放熱部120の内部の気体を放熱部120の外部へ放出することができる。このため、簡単な構造で、放熱部120の内部の気体量を調整することができる。

0113

ここで、上述の通り、本実施の形態における冷却装置100Cでは、第2の気体量調整部160を放熱部120の上面に設けた点に特徴を有する。このため、放熱部120に第2の気体量調整部160を取り付けた装置(部材)についても、発明として成立する。そこで、放熱部120および第2の気体量調整部160で構成される装置を冷却装置100Dとする。

0114

図9は、冷却装置100Dの構成を示す透過図である。図10は、冷却装置100Dの構成を示す外観図である。また、図9および図10では、図1図8で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1図8に示した符号と同等の符号を付している。

0115

冷却装置100Dの放熱部120には、図6および図7を用いて説明した内容と同様に、受熱部110が、蒸気管130および液管140によって、接続される。

0116

具体的には、冷却装置100Dは、放熱部120と、第2の気体量調整部160とを備えている。そして、冷却装置100Dの放熱部120は、受熱部110に接続される。受熱部110は、内部に冷媒COOを収容する。受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱する。冷却装置100Dの放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。冷却装置100Dの第2の気体量調整部160は、放熱部120の上面に取り付けられている。第2の気体量調整部160は、放熱部120内の気体量を調整する。

0117

具体的な動作は、上述した冷却装置100Cの動作と同様である。すなわち、受熱部110および冷却装置100Dの放熱部120との間で冷媒COOが循環される。そして、冷却装置100Dの放熱部120において、受熱部120から流入される気相冷媒GP−COOを冷却する。このため、放熱部120を含む冷却装置100Dも冷却機能を提供できる。

0118

そして、本実施形態の冷却装置100Dにおいても、第2の気体量調整部160を放熱部120の上面に取り付けている。このため、本実施形態の冷却装置100Dでは、特許文献1に記載の技術のように、放熱部120の上部側に段差部分が生じることはない、もしくは、段差部分を少なくすることができる。

0119

したがって、本実施形態の冷却装置100Dでは、特許文献1に記載の技術のように、空気が放熱部120の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまうことを抑制することができる。そして、本実施形態の冷却装置100Dでは、放熱部120内の空気が効率よく第2の気体量調整部160内に収容される。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って空気が滞留することを抑制できる。

0120

よって、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できないことを抑制できる。したがって、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0121

以上の通り、本発明の第2の実施形態における冷却装置100Dにおいて、第2の気体量調整部160は、放熱部120の内部であって上面側に溜まる気体を放熱部120の外へ放出する。

0122

このような冷却装置100Dであっても、冷却装置100Cと同様の効果を提供することができる。

0123

<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態における冷却装置100Eについて、図に基づいて説明する。

0124

図11は、冷却装置100Eの構成を示す透過図である。図12は、冷却装置100Eの構成を示す外観図である。また、図11および図12では、図1図10で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1図10に示した符号と同等の符号を付している。なお、図11および図12には、鉛直方向Gが示されている。

0125

図11および図12を参照して、冷却装置100Eは、受熱部110と、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第3の気体量調整部150Aと、第4の気体量調整部160Aとを備えている。

0126

図13および図14は、冷却装置100Eの第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aの拡大透過図である。図13(a)は、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が折りたたまれ、かつ、第4の気体量調整部160Aの弁165が閉じた状態を示す図である。図13(b)は、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長し、かつ、第4の気体量調整部160Aの弁165が閉じた状態を示す図である。図14は、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長し、かつ、第4の気体量調整部160Aの弁165が開いた状態を示す図である。

0127

冷却装置100Eは、受熱部110および放熱部120の間で冷媒COOを循環させる。

0128

冷媒COOは、受熱部110と、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第3の気体量調整部150Aと第4の気体量調整部160Aで構成される空間内に、密閉された状態で閉じ込められる。前記空間内に、液相冷媒LP−COOを注入した後に真空排気することにより、前記空間内を常に冷媒の飽和蒸気圧に維持する。なお、前記空間内に冷媒COOを充填する方法については、第1の実施形態で説明した通りである。

0129

本実施の形態における冷却装置100Eと、第1の実施の形態における冷却装置100とを対比する。冷却装置100Eでは、第4の気体量調整部160Aが設けられている点で、冷却装置100と相違する。

0130

以下、冷却装置100Eの各構成について、説明する。

0131

図11図14を参照して、第3の気体量調整部150Aは、放熱部120の上面(鉛直方向Gの上方側の面)に取り付けられている。第3の気体量調整部150Aは、第1の実施の形態で示した第1の気体量調整部150と同様に、ベローズ構造151を有する。ただし、第3の気体量調整部150Aは、開口孔152を有する点で、第1の気体量調整部150と相違する。開口孔152は、第3の気体量調整部150Aの上面(鉛直方向Gの上方側の面)に形成されている。

0132

図11図14を参照して、第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの上面(鉛直方向Gの上方側の面)に取り付けられている。第4の気体量調整部160Aの構成自体は、第2の実施の形態で示した第2の気体量調整部160と同じである。ただし、第2の実施の形態で示した第2の気体量調整部160は、放熱部120の上面に取り付けられていた。これに対して、第3の実施の形態における第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの上面に取り付けられている。つまり、第2の気体量調整部160と第4の気体量調整部160Aは、構成自体は同じであるが、配置場所が相違する。また、第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの内部に溜まる気体を第3の気体量調整部150Aの外へ放出する。

0133

図11図14を参照して、第4の気体量調整部160Aの流入口1621は、第3の気体量調整部150Aの開口孔152に連通している。これにより、第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aを介して、放熱部120の内部の気体を受け取り、これを冷却装置100Eの外部へ放出することができる。

0134

つぎに、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151および第4の気体量調整部160Aの圧力弁構造の原理を説明する。第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151の基本原理は、第1の実施の形態で示した第1の気体量調整部150と同様である。第4の気体量調整部160Aの圧力弁構造の基本原理は、第2の実施の形態で示した第2の気体量調整部160と同様である。

0135

まず、図13(a)を用いて、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が折りたたまれ、かつ、第4の気体量調整部160Aの弁165が閉じた状態について説明する。

0136

ここでは、図13(a)に示されるように、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151は折りたたまれている。このとき、第1の気体量調整部150内の容積は、最少となる。また、図13(a)に示されるように、第4の気体量調整部160Aの弁165は、ばね部167の付勢力によって、閉じられた状態となる。このため、放熱部120の内部の気体が、第3の気体量調整部150Aを介して、流入口1621から流出口1622へ流れない。したがって、放熱部120の内部の気体は、冷却装置100Eの外部へ放出されない。

0137

次に、図13(b)を用いて、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長し、かつ、第4の気体量調整部160Aの弁165が閉じた状態について説明する。

0138

ここでは、図13(b)に示されるように、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151は伸長されている。すなわち、放熱部120の内部の圧力が予め設定した値(第1の圧力閾値P1とする。)以上になると、放熱部120の内部の気体が第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151の内部に流入する。これにより、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長される。このとき、第3の気体量調整部150A内の容積は、図13(a)で示した状態よりも大きくなる。また、図13(b)に示されるように、第4の気体量調整部160Aの弁165は、ばね部167の付勢力によって、閉じられた状態のままである。

0139

次に、図14を用いて、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長し、かつ、第4の気体量調整部160Aの弁165が開いた状態について説明する。

0140

ここでは、図14に示されるように、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151は継続して伸長されている。また、図14に示されるように、第4の気体量調整部160Aの弁165は、開かれている。すなわち、放熱部120の内部の圧力が予め設定した値(第2の圧力閾値P2とする(ただし、P2>P1)。)以上になると、放熱部120の流入口1621内を通る気体の流動が、弁165を上方へ押圧する。この押圧力は、ばね部167の付勢力よりも大きい。これにより、ばね部167が圧縮されて、弁165が開かれる。第3の気体量調整部150Aの内部に溜まった気体が、流入口1621から流出口1622へ流れる。ここで、第3の気体量調整部150Aの内部に溜まった気体は、放熱部120の内部の気体である。したがって、放熱部120の内部の気体は、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aを介して、放熱部120の外部へ放出される。

0141

以上の通り、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151は、放熱部120の内部の圧力に応じて、伸縮する。具体的には、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1以上になると、放熱部120の内部の気体が第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151の内部に流入する。これにより、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長される。この結果、第2の気体量調整部160は、放熱部120の内部の気体量を調整する。

0142

また、第4の気体量調整部160Aは、放熱部120の内部の圧力に応じて、弁165の開閉を行う。具体的には、放熱部120の内部の圧力が第2の圧力閾値P2(ただし、P2>P1)以上になると、弁165が開かれる。これにより、第2の気体量調整部160は、放熱部120の内部の気体量を調整する。

0143

ここで、第2の圧力閾値P2は、たとえば、大気圧に設定されているものとする。そして、第1の圧力閾値P1は、第2の圧力閾値P2よりも小さくなるように設定されているものとする。

0144

次に、冷却装置100Eの動作について説明する。

0145

まず、受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱して、内部に貯留されている液相冷媒LP−COOを発熱体Hの熱により蒸発させて、気相冷媒GP−COOに相変化させる。そして、受熱部110の内部で生成された気相冷媒GP−COOは、蒸気管130を介して、放熱部120の内部に流入する。

0146

放熱部120は、受熱部110により生成された気相冷媒GP−COOを冷却して、等当該気相冷媒GP−COOを液相冷媒LP−COOに相変化させて、発熱体Hの熱を放熱部120の外へ放熱する。

0147

ここで、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1に達する前までは、図13(a)に示されるように、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151は折りたたまれたままで、第4の気体量調整部160Aの弁165は、閉じた状態とのままとなる。このため、放熱部120の内部の気体は、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aを介して、冷却装置100Eの外部へ放出されない。

0148

また、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1に達した後であって第2の圧力閾値P2に達する前では、図13(b)に示されるように、第4の気体量調整部160Aの弁165は、閉じた状態とのままで、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151は伸長される。このため、放熱部120の内部の気体の一部が第3の気体量調整部150Aの内部に収容される。

0149

たとえば、蒸気管130や液管140の付けかえなどの際に、受熱部110と放熱部120と蒸気管130と液管140と第3の気体量調整部150Aと第4の気体量調整部160Aで構成される密閉空間内に、空気が混入する場合がある。また、蒸気管130および蒸気管接続部111の間や、蒸気管130および蒸気管接続部121の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。同様に、液管140および液管接続部112の間や、液管140および液管接続部122の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。これらの場合、混入した空気の分だけ、分圧が加わり、前記密閉空間内の圧力は上昇する。また、空気は、気相冷媒GP−COOよりも比重が小さいため、放熱部120の上面側に滞留する。

0150

しかしながら、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1以上になった際には、第1の気体量調整部150のベローズ構造151が、伸長して、放熱部120内の上部に溜まった空気を当該第1の気体量調整部150の内部に収容する。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って滞留することを抑制できる。これにより、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれて、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できず、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0151

また、放熱部120の内部の圧力が第2の圧力閾値P2に達した後では、図14に示されるように、第3の気体量調整部150Aのベローズ構造151が伸長された状態で、第4の気体量調整部160Aの弁165が開かれる。このため、第3の気体量調整部150Aの内部に収容されている空気が、第3の気体量調整部150Aの開口孔152を介して、流入口1621から流出口1622へ流れる。したがって、放熱部120の内部の空気は、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aを介して、冷却装置100Eの外部へ放出される。

0152

このため、放熱部120の内部が、より高温となって第2の圧力閾値P2(P2>P1)以上になっても、空気が放熱部120の上面の内面に沿って滞留することをより適切に抑制できる。これにより、放熱部120の内部がより高圧力になっても、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できず、放熱部120の冷却性能が低下することをより適切に抑制できる。

0153

以上、冷却装置100Eの動作について説明した。

0154

以上の通り、本発明の第3の実施形態における冷却装置100Eは、第3の気体量調整部150Aに加えて第4の気体量調整部160Aをさらに備える。第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの上面に取り付けられている。第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの内部の気体量を調整する。第3の気体量調整部150Aは、容積が変化可能である。また、第3の気体量調整部150Aは、放熱部120の内部の圧力が所定の第1の圧力閾値P1以上になったときに容積が増大される。第4の気体量調整部160Aは、放熱部120の内部の圧力が所定の第2の圧力閾値P2(第2の圧力閾値P2>第1の圧力閾値P1)以上になったときに、第3の気体量調整部150Aの内部に溜まる気体を第3の気体量調整部150Aおよび放熱部120の外へ放出する。

0155

このように、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1以上になったときに、第3の気体量調整部150Aが、当該第3の気体量調整部150Aの容積を増大させて、放熱部120の内部の空気を収容する。これにより、放熱部120の内部であって上面側に溜まる空気を第3の気体量調整部150Aの内部に収容することができる。この結果、放熱部120の内部の気相冷媒GP−COOが放熱部120の上面の内面に接触することができる。したがって、放熱部120の冷却性能の低下を抑制できる。

0156

また、放熱部120の内部の圧力が第2の圧力閾値P2(P2>P1)以上になったときに、第4の気体量調整部160Aが、弁165を開くことで、第3の気体量調整部150Aの内部に溜まる空気を第3の気体量調整部150Aの外へ放出する。すなわち、第3の気体量調整部150Aで放熱部120の内部の空気を収容しきれない場合でも、第4の気体量調整部160Aが第3の気体量調整部150Aの内部に溜まる空気を第3の気体量調整部150Aおよび放熱部120の外へ放出することができる。

0157

冷却装置100Eでは、2段階で放熱部120の内部の気体量を調整することができる。すなわち、第1段階として、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1になるまでは、第3の気体量調整部150Aが放熱部120の内の空気を収容することができる。そして、第2段階として、放熱部120の内部の圧力が第2の圧力閾値P2になったとき、第4の気体調整部160Aが放熱部120の内の空気を第3の気体量調整部150Aおよび放熱部120の外へ放出することができる。これにより、より確実に、放熱部120の上面側に溜まる空気を排除することができる。この結果、放熱部120の内部の気相冷媒GP−COOが放熱部120の上面の内面に、より確実に接触することができる。したがって、放熱部120の冷却性能の低下をより効果的に抑制できる。

0158

ここで、上述の通り、本実施の形態における冷却装置100Eでは、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aを放熱部120の上面に設けた点に特徴を有する。このため、放熱部120に第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aを取り付けた装置(部材)についても、発明として成立する。そこで、放熱部120、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aで構成される装置を冷却装置100Fとする。

0159

図15は、冷却装置100Fの構成を示す透過図である。図16は、冷却装置100Fの構成を示す外観図である。また、図15および図164では、図1図14で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1図14に示した符号と同等の符号を付している。

0160

冷却装置100Fの放熱部120には、図11および図12を用いて説明した内容と同様に、受熱部110が、蒸気管130および液管140によって、接続される。

0161

具体的には、冷却装置100Fは、放熱部120と、第3の気体量調整部150Aと、第4の気体量調整部160Aとを備えている。そして、冷却装置100Fの放熱部120は、受熱部110に接続される。受熱部110は、内部に冷媒COOを収容する。受熱部110は、発熱体Hの熱を受熱する。冷却装置100Fの放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。冷却装置100Fの第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aは、放熱部120の上面に取り付けられている。第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aは、放熱部120内の気体量を調整する。

0162

具体的な動作は、上述した冷却装置100Eの動作と同様である。すなわち、受熱部110および放熱部120の間で冷媒COOが循環される。そして、放熱部120において、受熱部120から流入される気相冷媒GP−COOを冷却する。このため、放熱部120を含む冷却装置100Fも冷却機能を提供できる。

0163

そして、本実施形態の冷却装置100Fにおいても、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aを放熱部120の上面に取り付けている。このため、本実施形態の冷却装置100Fでは、特許文献1に記載の技術のように、放熱部120の上部側に段差部分が生じることはない、もしくは、段差部分を少なくすることができる。
したがって、本実施形態の冷却装置100Fでは、特許文献1に記載の技術のように、空気が放熱部120の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまうことを抑制することができる。そして、本実施形態の冷却装置100Fでは、放熱部120の内部の圧力が第1の圧力閾値P1になるまでは、第3の気体量調整部150Aが放熱部120の内の空気を収容することができる。そして、第2段階として、放熱部120の内部の圧力が第2の圧力閾値P2になったとき、第4の気体調整部160Aが放熱部120の内の空気を第3の気体量調整部150Aおよび放熱部120の外へ放出することができる。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って空気が滞留することを抑制できる。

0164

よって、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できないことを抑制できる。したがって、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0165

以上の通り、本発明の第3の実施形態における冷却装置100Fは、第4の気体量調整部160Aをさらに備える。第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの上面に取り付けられている。第4の気体量調整部160Aは、第3の気体量調整部150Aの内部の気体量を調整する。第3の気体量調整部150Aは、容積が変化可能である。また、第3の気体量調整部150Aは、放熱部120の内部の圧力が所定の第1の圧力閾値P1以上になったときに容積が増大される。第4の気体量調整部160Aは、放熱部120の内部の圧力が所定の第2の圧力閾値P2(第2の圧力閾値P2>第1の圧力閾値P1)以上になったときに、第3の気体量調整部150Aの内部に溜まる気体を第3の気体量調整部150Aおよび放熱部120の外へ放出する。

0166

このような冷却装置100Fであっても、冷却装置100Eと同様の効果を奏することができる。

0167

<第4の実施の形態>
本発明の第4の実施の形態における冷却装置100Gについて、図に基づいて説明する。

0168

図17は、冷却装置100Gの構成を示す側面断面図である。具体的には、図17は、当該図17に示される各構成の中央部を通る切断面で冷却装置100Gを切断した図である。図18は、冷却装置100Gの構成を示す側面透過図である。具体的には、図18は、ラック170の側面を取り外した状態を示している。図19は、冷却装置100Gの構成を示す側面外観図である。図20は、冷却装置100Gの構成を示す正面外観図である。図21は、冷却装置100Gの構成を示す正面外観図であって、受熱部110G、蒸気連結管230および液連結管240を取り外したときの冷却装置100Gの正面外観図である。図22は、冷却装置100Gの構成を示す側面透過図であって、受熱部110G、蒸気連結管230および液連結管240をラック170から取り外したときの冷却装置100Gの側面透過図である。

0169

また、図17図22では、図1図16で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1図16に示した符号と同等の符号を付している。なお、図17図22には、鉛直方向Gが示されている。

0170

図17図22を参照して、冷却装置100Gは、複数の受熱部110Gと、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150と、ラック170と、集合配管180a、180bと、蒸気連結管230と、液連結管240とを備えている。

0171

また、図20では複数の受熱部110Gが示されているが、単数の受熱部110Gであってもよい。

0172

冷却装置100Gは、複数の受熱部110Gおよび放熱部120の間で冷媒COOを循環させる。

0173

冷媒COOは、受熱部110Gと、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150と、集合配管180a、180bと、蒸気連結管230と、液連結管240とで構成される空間内に、密閉された状態で閉じ込められる。このため、前記空間内に、液相冷媒LP−COOを注入した後に真空排気することにより、前記空間内を常に冷媒の飽和蒸気圧に維持する。なお、前記空間内に冷媒COOを充填する方法については、第1の実施形態で説明した通りである。

0174

本実施の形態における冷却装置100Gと、第1の実施の形態における冷却装置100とを対比する。冷却装置100Gでは、複数の受熱部110Gがラック170に取り付けられている点で、冷却装置100と相違する。

0175

また、冷却装置100では、受熱部110および放熱部120は、蒸気管130により直接的に接続されていた。また、冷却装置100では、受熱部110および放熱部120は、液管140により直接的に接続されていた。これに対して、冷却装置100Gでは、受熱部110Gおよび放熱部120は、蒸気管130、集合配管180aおよび蒸気連結管230により接続されている。また、冷却装置100Gでは、受熱部110Gおよび放熱部120は、液管140、集合配管180bおよび液連結管240により接続されている。これらの点で、冷却装置100Gと冷却装置100は互いに相違する。

0176

ここで、図22に示されるように、受熱部110Gは、ラック170に対して、取り付けおよび取り外しすることができる。より具体的には、受熱部110Gは、蒸気連結管230および液連結管240とともに、ラック170に設けられた集合配管180a、180bに、取り付けおよび取り外しできるように、取り付けられている。この場合、蒸気連結管230および液連結管240の集合配管180側の先端部には、蒸気連結管230および液連結管240が集合配管180から取り外された際に、蒸気連結管230および液連結管240を封鎖する弁(不図示)が設けられている。また、集合配管180の第1の管接続部181にも、蒸気連結管230および液連結管240が集合配管180から取り外された際に、第1の管接続部181を封鎖する弁(不図示)が設けられている。

0177

なお、受熱部110Gのみが、ラック170に設けられた集合配管180a、180bに、取り付けおよび取り外しできるように、取り付けられてもよい。この場合、蒸気連結管230および液連結管240の各々は、集合配管180a、180bにそれぞれ固定される。また、蒸気連結管230および液連結管240の受熱部110G側の先端部には、蒸気連結管230および液連結管240が集合配管180から取り外された際に、蒸気連結管230および液連結管240を封鎖する弁(不図示)が設けられている。また、受熱部110Gの蒸気管接続部111および液管接続部112にも、蒸気連結管230および液連結管240が集合配管180から取り外された際に、蒸気管接続部111および液管接続部112を封鎖する弁(不図示)が設けられている。

0178

以下、冷却装置100Gの各構成について、説明する。

0179

図17に示されるように、受熱部110Gは、蒸気管接続部111と、液管接続部112とを備えている。受熱部110Gの基本構成は、第1の実施の形態の受熱部110と同様である。ただし、受熱部110の蒸気管接続部111には、蒸気管130が接続されていた。これに対して、受熱部110Gの蒸気管接続部111には、蒸気連結管230が接続されている。また、受熱部110の液管接続部112には、液管140が接続されていた。これに対して、受熱部110Gの液管接続部112には、液連結管240が接続されている。

0180

図17および図18を参照して、ラック170は、複数の受熱部110Gを収容することができる。このため、ラック170の内部は、空洞になっている。図17図18および図21を参照して、ラック170の背面側(図17図18にて紙面右側)には、開口孔171が形成されている。この開口孔171の位置に合わせて、集合配管180a、180bが取り付けられている。

0181

図17図18および図21を参照して、集合配管180a、180bは、横長の傍系状に形成されている。なお、集合配管180aと集合配管180bは、同一の構成を有する。ここでは、集合配管180aと集合配管180bを区別する必要がない場合には、総称として、これらを集合配管180と呼ぶこととする。また、集合配管180の内部は、空洞になっている。

0182

また、集合配管180は、複数の第1の管接続部181と、1つの第2の管接続部182とを有する。複数の第1の管接続部181および1つの第2の管接続部182は、集合配管180の空洞を介して連通されている。これにより、複数の第1の管接続部181から流入する冷媒COOは、1つの第2の管接続部182から、集約されて排出されうる。逆に、1つの第2の管接続部182から流入する冷媒COOは、複数の第1の管接続部181から分散されて排出されうる。

0183

集合配管180は、複数の受熱部110Gに接続されるとともに、放熱部120に接続される。より具体的には、集合配管180は、複数の蒸気連結管230と、複数の液連結管240とを介して、複数の受熱部110Gに接続される。また、集合配管180は、蒸気管130および液管140を介して、放熱部120に接続される。

0184

集合配管180aの複数の第1の管接続部181の各々は、複数の受熱部110Gの蒸気管接続部111の各々の配置位置に対応するように、設けられている。同様に、集合配管180bの複数の第1の管接続部181の各々は、複数の受熱部110Gの液管接続部112の各々の配置位置に対応するように、設けられている。集合配管180aの複数の第1の管接続部181の各々には、蒸気連結管230が接続される。集合配管180bの複数の第1の管接続部181の各々には、液連結管240が接続される。

0185

第2の管接続部182は、ラック170の開口孔171の配置位置に合わせて、設けられている。集合配管180aの第2の管接続部182には、蒸気管130が接続される。集合配管180bの第2の管接続部182には、液管140が接続される。

0186

図17および図18を参照して、蒸気連結管230は、受熱部110Gの蒸気管接続部111と、集合配管180aの第1の管接続部181とを接続する。図17および図18を参照して、液連結管240は、受熱部110Gの液管接続部112と、集合配管180bの第1の管接続部181とを接続する。

0187

なお、受熱部110Gが集合配管180aに対して取り付け取り外しができるように、蒸気連結管230に仕切弁250と配管接続部260とを取り付けてもよい。

0188

図23は、受熱部110Gおよび集合配管180aの接続構造の一例を示す図である。図23を参照して、受熱部110Gおよび集合配管180aの間の蒸気連結管230には、仕切弁250と配管接続部260が設けられている。

0189

仕切弁250は、フランジF1を介して、蒸気連結管230に接続されている。仕切弁250は、たとえば、大和バルブ製品型番B10G)を用いることができる。また、仕切弁250に代えて、玉形弁(たとえば、大和バルブの製品(型番B10S))を設けてもよい。

0190

配管接続部260は、2つのフランジF2を接続して構成される。なお、これら2つのフランジF2は、ボルト(不図示)などにより固定される。

0191

つぎに、受熱部110Gを集合配管180aに接続する方法について、説明する。まず、仕切弁250は閉じた状態となっている。この状態で、2つのフランジF2を向かい合わせてボルト(不図示)で固定する。そして、仕切弁250を開く。これにより、受熱部110Gが、蒸気連結管230、仕切弁250および配管接続部260を介して、集合配管180aに接続される。

0192

受熱部110Gを集合配管180aから取り外す方法について、説明する。まず、仕切弁250を閉じる。これにより、受熱部110Gから流れ出る冷媒COOが封鎖される。この状態で、2つのフランジF2を接続するボルト(不図示)を取り外す。これにより、2つフランジF2の間で、分離される。すなわち、受熱部110Gおよび仕切弁250を含む構成と、集合配管180aおよび放熱部120を含む構成とが、分離される。

0193

以上のように、受熱部110Gは、集合配管180aに対して、取り付け取り外しできる。

0194

また、受熱部110Gが集合配管180bに対して取り付け取り外しできるように、液連結管240に流体継手270を設けてもよい。

0195

図24は、受熱部110Gおよび集合配管180aの接続構造の一例を示す図である。図24を参照して、受熱部110Gおよび集合配管180bの間の液連結管240には、流体継手270が設けられている。

0196

流体継手270は、プラグ271と、カプラ272とを備えている。流体継手270には、たとえば、ブリストン登録商標)の製品(型番:30EA04C)を用いることができる。ここで、一般的に、液連結管240は、蒸気連結管230よりも、低い位置に配置される。一方、配管の取り付けや取り外しなどの作業性を考慮すると、一般的には、低い位置に配置された方が作業しにくい。そこで、液連結管240側では、仕切弁250と配管接続部260の構成よりも簡素な構成で、取り付け取り外しが容易な流体継手270を用いた。また、液連結管240は、蒸気連結管230と比較して、圧力損失が高くてもよい。この点からも、液連結管240側では、仕切弁250と配管接続部260の構成よりも簡素な構成である流体継手270を用いた。

0197

プラグ271は、液連結管240を介して、受熱部110Gの液管接続部112に接続されている。プラグ271は、カプラ272に嵌合される。なお、プラグ271の先端部は、通常は封鎖されている。このため、通常では、プラグ271の内部の液体や気体がプラグ271の先端部から流出しない。一方、プラグ271がカプラ272に嵌合されると、プラグ271の先端部は開放される。これにより、プラグ271の内部の液体や気体がプラグ271の先端部から流出する。

0198

カプラ272は、液連結管240を介して、集合配管180bの第1の管接続部181に接続される。カプラ272には、プラグ271の先端部が嵌合される。なお、カプラ272の構成のうちでプラグ271側の凹部は、通常は封鎖されている。このため、通常では、カプラ272の内部に、液体や気体が流入しない。一方、プラグ271がカプラ272に嵌合されると、カプラ272の構成のうちでプラグ271側の凹部は、通常は、開放される。これにより、カプラ272の内部に、プラグ271の先端部から流出する液体や気体が流入する。

0199

つぎに、受熱部110Gを集合配管180bに接続する方法について、説明する。予めプラグ271は、液連結管240を介して、受熱部110Gの液管接続部112に接続されている。また、予めカプラ272は、液連結管240を介して、集合配管180bの第1の管接続部181に接続される。この状態から、プラグ271の先端部を、カプラ272の凹部内に挿入し、押し込む。これにより、プラグ271が、カプラ272に嵌合される。この結果、受熱部110Gと集合配管180bとが、液連結管240および流体継手270を介して、接続される。

0200

受熱部110Gを集合配管180bから取り外す方法について、説明する。プラグ271の先端部を、カプラ272の凹部内から、引き抜く。これにより、プラグ271およびカプラ272の間の嵌合が外される。そして、プラグ271およびカプラ272の間の接続が解消される。すなわち、受熱部110Gおよびプラグ271を含む構成と、集合配管180b、放熱部120およびカプラ272を含む構成とが、分離される。

0201

以上のように、受熱部110Gは、集合配管180bに対して、取り付け取り外しできる。

0202

次に、冷却装置100Gの動作について説明する。

0203

まず、1以上の受熱部110Gをラック700に収容する。具体的には、受熱部110Gに予め取り付けられた蒸気連結管230および液連結管240の各々を、ラック700に予め取り付けられた集合配管180a、180bの各々に、取り付ける。これにより、1以上の受熱部110Gが、集合配管180a、180b、蒸気管130、液管140、蒸気連結管230および液連結管240を介して、放熱部120に接続される。そして、1以上の受熱部110Gと、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150と、集合配管180a、180bと、蒸気連結管230と、液連結管240とで構成される空間が、密閉された状態になる。冷却装置100Gは、1以上の受熱部110Gおよび放熱部120の間で冷媒COOを循環させることができる。冷媒COOは、受熱部110Gと、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150と、集合配管180a、180bと、蒸気連結管230と、液連結管240とで構成される空間内に、密閉された状態で閉じ込められる。

0204

冷却装置100Gを稼働させた後の動作は、基本的には、第1の実施の形態における冷却装置100と同様である。

0205

具体的には、受熱部110Gは、発熱体Hの熱を受熱して、内部に貯留されている液相冷媒LP−COOを発熱体Hの熱により蒸発させて、気相冷媒GP−COOに相変化させる。そして、受熱部110の内部で生成された気相冷媒GP−COOは、蒸気連結管230、集合配管180aおよび蒸気管130を介して、放熱部120の内部に流入する。

0206

放熱部120は、受熱部110により生成された気相冷媒GP−COOを冷却して、等当該気相冷媒GP−COOを液相冷媒LP−COOに相変化させて、発熱体Hの熱を放熱部120の外へ放熱する。

0207

ここで、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)に達する前までは、第1の実施の形態で図3(a)を用いて説明した内容と同様に、第1の気体量調整部150のベローズ構造151は、伸長ぜず、折りたたまれた状態とのままとなる。

0208

また、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった後は、第1の実施の形態で図3(b)を用いて説明した内容と同様に、第1の気体量調整部150のベローズ構造151が伸長して、放熱部120の気体の一部を収容する。

0209

たとえば、受熱部110Gの付けかえなどの際に、受熱部110Gと、放熱部120と、蒸気管130と、液管140と、第1の気体量調整部150と、集合配管180a、180bと、蒸気連結管230と、液連結管240とで構成される密閉空間内に、空気が混入する場合がある。また、蒸気管130および蒸気管接続部111の間や、蒸気管130および蒸気管接続部121の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。同様に、液管140および液管接続部112の間や、液管140および液管接続部122の間に、わずかな隙間が生じる場合がある。このような隙間から、前記密閉空間内に、空気が混入する場合がある。これらの場合、混入した空気の分だけ、分圧が加わり、前記密閉空間内の圧力は上昇する。また、空気は、気相冷媒GP−COOよりも比重が小さいため、放熱部120の上面側に滞留する。

0210

しかしながら、放熱部120の内部の圧力が所定の圧力(たとえば、冷媒COOの飽和蒸気圧)以上になった際には、第1の気体量調整部150のベローズ構造151が、伸長して、放熱部120内の上部に溜まった空気を当該第1の気体量調整部150の内部に収容する。

0211

このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って滞留することを抑制できる。これにより、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できず、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0212

以上、冷却装置100Gの動作について説明した。

0213

なお、冷却装置100Gでは、第1の気体量調整部150が放熱部120の上面に取り付けられると説明した。しかし、冷却装置100Gにおいて、第2の実施の形態と同様に、第2の気体量調整部160が放熱部120の上面に取り付けられてもよい。また、冷却装置100Gにおいて、第3の実施の形態と同様に、第3の気体量調整部150Aおよび第4の気体量調整部160Aが放熱部120の上面に取り付けられてもよい。

0214

以上の通り、本発明の第4の実施形態における冷却装置100Gは、集合配管180をさらに備えている。集合配管180は、複数の受熱部110Gに接続されるとともに、放熱部120に接続される。これにより、複数の受熱部110Gを、集合配管180を介して、放熱部120に接続することができる。

0215

また、本発明の第4の実施形態における冷却装置100Gにおいて、複数の受熱部110Gは、集合配管180に対して着脱可能に取り付けられている。これにより、放熱部120に接続される受熱部110Gの数の変更が容易になる。

0216

ここで、上述の通り、本実施の形態における冷却装置100Gでは、第1の気体量調整部150を放熱部120の上面に設けた点に特徴を有する。このため、放熱部120に第1の気体量調整部150を取り付けるとともに、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)についても、発明として成立する。そして、集合配管180には、上述と同様に、1以上の受熱部110Gが接続される。

0217

具体的には、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)は、少なくとも、放熱部120と、第1の気体量調整部150と、集合配管180とを備えている。そして、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)は、受熱部110Gに接続される。受熱部110Gは、内部に冷媒COOを収容する。受熱部110Gは、発熱体Hの熱を受熱する。放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)の放熱部120は、受熱部110により生成される気相冷媒GP−COOを冷却する。放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)の第1の気体量調整部150は、放熱部120の上面に取り付けられている。第1の気体量調整部150は、放熱部120内の気体量を調整する。

0218

具体的な動作は、上述した冷却装置Gの動作と同様である。すなわち、1以上の受熱部110Gおよび放熱部120の間で冷媒COOが循環される。そして、放熱部120において、1以上の受熱部110Gから流入される気相冷媒GP−COOを冷却する。このため、放熱部120に第1の気体量調整部150を取り付けるとともに、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)も、冷却装置として、冷却機能を提供できる。

0219

このような構成であっても、冷却装置100Gと同様の効果を奏することができる。

0220

そして、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)においても、第1の気体量調整部150を放熱部120の上面に取り付けている。このため、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)では、特許文献1に記載の技術のように、放熱部120の上部側に段差部分が生じることはない、もしくは、段差部分を少なくすることができる。

0221

したがって、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)では、特許文献1に記載の技術のように、空気が放熱部120の上部側の段差部分に阻まれて滞留してしまうことを抑制することができる。そして、放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)では、放熱部120内の空気が効率よく第1の気体量調整部150内に収容される。このため、空気が放熱部120の上面の内面に沿って空気が滞留することを抑制できる。

0222

よって、気相冷媒GP−COOは、空気に阻まれることが抑制され、放熱部120の上面の内面に接触することができる。この結果、気相冷媒GP−COOを放熱部120の上面の内面で凝縮できないことを抑制できる。したがって、放熱部120の冷却性能が低下することを抑制できる。

0223

以上の通り、このような放熱部120に集合配管180を接続した装置(部材)であっても、冷却装置100と同様の効果を提供することができる。

0224

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

0225

100、100A、100C、100D冷却装置
100E、100F、100G 冷却装置
110、110G受熱部
111蒸気管接続部
112液管接続部
120、120G放熱部
121 蒸気管接続部
122 液管接続部
123開口孔
130 蒸気管
140 液管
150 第1の気体量調整部
150A 第3の気体量調整部
151ベローズ構造
152 開口孔
160 第2の気体量調整部
160A 第4の気体量調整部 161 ばね収容部
1611 開口孔
162弁体
1621 流入口
1622 流出口
1623弁座
163弁棒保持部
164 弁保持部
165 弁
166 弁棒
1661太径部
167ばね部
168a、168b ばね保持部
169調節ねじ
170 ラック
171 開口孔
180、180a、180b集合配管
181 第1の管接続部
182 第2の管接続部
200回路基板
230蒸気連結管
240 液連結管
270流体継手
271プラグ
272 カプラ

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