(57)【要約】【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。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【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。
【発明の詳細な説明】
【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に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の気密性の欠陥により外気の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１８３４２号公報
【特許文献２】特表２０１１−５１８３９５号公報
【特許文献３】特開２０１７−０５０５４８号公報
【発明の概要】
【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】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２】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。
【図２３】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。
【図２４】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。
【発明を実施するための形態】
【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、アルミニウムやアルミニウム合金）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、複数の絶縁体の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、天然ゴムや合成ゴム）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、大和バルブの製品（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、ブリジストン（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。
【符号の説明】
【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
【図１】
2020020529.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020020529.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020020529.tif 000009
【図８】
2020020529.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020020529.tif 000012
【図１１】
2020020529.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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