(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱体の熱をより効率よく冷却できる冷却装置を提供すること。【解決手段】蒸発部１０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を発熱体Ｈの熱により蒸発させて、気相冷媒を流出させる。凝縮部２０は、蒸発部から流出する気相冷媒を凝縮して、液相冷媒を蒸発部１０へ流出させる。圧縮機３０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒を圧縮する。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒を膨張させる。制御弁５０は、蒸発部１０から凝縮部２０へ流れる気相冷媒の流れを制御する。第１のタンク６１は、液相冷媒を貯留する。第１の蒸気管ＶＰ１および第２の蒸気管ＶＰ２の接続部である第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の熱を受熱して、内部に貯留されている液相状態の冷媒を前記発熱体の熱により蒸発させて、気相状態の冷媒を流出させる蒸発部と、
前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を前記蒸発部へ流出させる凝縮部と、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記蒸発部から前記凝縮部へ流れる気相状態の冷媒の流れを制御する制御弁と、
前記蒸発部よりも鉛直方向にて下方に配置され、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクと、
前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記蒸発部から前記凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための蒸気管と、
前記蒸発部および前記凝縮部を接続し、前記凝縮部から前記蒸発部へ液相状態の冷媒を流すための液管とを備え、
前記蒸気管は、
前記蒸発部および前記第１のタンクを接続する第１の蒸気管と、
前記第１の蒸気管および前記凝縮部を、前記制御弁を介して接続する第２の蒸気管と、
前記第２の蒸気管から分岐し、前記圧縮機を介して、前記第２の蒸気管へ再接続する第３の蒸気管とを含み、
前記第１の蒸気管および前記第２の蒸気管の接続部である第１の接続部は、前記第１のタンクよりも鉛直方向にて上方に設けられている冷却装置。
【請求項２】
前記第１の蒸気管のうち、少なくとも前記第１の接続部および前記第１のタンクの間の区間は、前記第１の接続部の近傍を含んで直線状に形成されている請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第２の蒸気管のうち、少なくとも前記第１の接続部および前記制御弁の間の区間は、前記第２の蒸気管および前記第３の蒸気管の接続部であって前記制御弁よりも前記第１の接続部の側の接続部である第２の接続部の近傍を含んで直線状に形成され、前記第１の接続部よりも鉛直方向にて上方に設けられている請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第２の蒸気管および前記第３の蒸気管の接続部であって前記制御弁よりも前記第１の接続部の側の接続部である第２の接続部の近傍では、前記第３の蒸気管は、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１の接続部および前記第１のタンクを接続し、前記第１の接続部の付近では前記第２の蒸気管の延在方向に沿って設けられているバイパス管をさらに含んでいる請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記液管は、
前記凝縮部および前記第１のタンクの間を、前記膨張弁を介して接続する第１の液管と、
前記第１のタンクおよび前記蒸発部の間を接続する第２の液管とを備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第１のタンクおよび前記蒸発部の間の前記第２の液管に設けられ、前記第１のタンク内に貯留されている液相状態の冷媒を前記第１のタンクから前記蒸発部へ送る第１のポンプをさらに備えた請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記凝縮部および前記膨張弁の間の前記第１の液管に設けられ、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を貯留する第２のタンクをさらに備えた請求項６または７に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記第２のタンクおよび前記膨張弁の間の前記第１の液管に設けられ、前記第２のタンク内に貯留されている液相状態の冷媒を前記第２のタンクから前記膨張弁へ送る第２のポンプをさらに備えた請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
発熱体の熱を受熱して、内部に貯留されている液相状態の冷媒を前記発熱体の熱により蒸発させて、気相状態の冷媒を流出させる蒸発部と、
前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を前記蒸発部へ流出させる凝縮部とに接続される圧縮ユニットであって、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記蒸発部から前記凝縮部へ流れる気相状態の冷媒の流れを制御する制御弁と、
前記蒸発部よりも鉛直方向にて下方に配置され、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクと、
前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記蒸発部から前記凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための蒸気管と、
前記蒸発部および前記凝縮部を接続し、前記凝縮部から前記蒸発部へ液相状態の冷媒を流すための液管とを備え、
前記蒸気管は、
前記蒸発部および前記第１のタンクを接続する第１の蒸気管と、
前記第１の蒸気管および前記凝縮部を、前記制御弁を介して接続する第２の蒸気管と、
前記第２の蒸気管から分岐し、前記圧縮機を介して、前記第２の蒸気管へ再接続する第３の蒸気管とを含み、
前記第１の蒸気管および前記第２の蒸気管の接続部である第１の接続部は、前記第１のタンクよりも鉛直方向にて上方に設けられている圧縮ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置等に関し、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、データセンターが複数の地域に設置され運用されている。データセンターのサーバルーム内には、サーバやネットワーク機器等の電子機器が集約されて設置されている。これらの電子機器は、昼夜に亘って連続的に運転されている。
【０００３】
各地域に設置されたデータセンター内の電子機器には、たとえば、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）や集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration）等の発熱体が収容されている。これらの発熱体の計算量は、情報処理量の増大に伴って、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。また、外気温度が高く冷房が必要な夏季はもとより、外気温度が低い冬季においても、外気からの塵や埃の混入を抑制するために、外気を取り入れて発熱体を冷却することが市場に要求されている。そして、電子機器が設置されているサーバルーム内の温度を一定の温度以下に設定することで、電子機器の周囲の温度環境をコントロールして、電子機器の安定した動作を保障することが市場に要求されている。このため、外気温度によらず、高い効率で発熱体を１年中通して冷却しようとする試みがなされている。
【０００４】
このような冷却技術として、自然循環式冷却サイクルと圧縮式冷凍サイクルを併用して、発熱体を冷却する冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、サーバ２８（発熱体）がサーバルーム１４内に設けられている。蒸発器３４は、サーバ２８の近傍に設けられている。冷却塔３８（凝縮部）は、建屋１２の屋上に設けられている。また、ファン４４が、冷却塔３８の上方に設けられており、外気を冷却塔３８の側面開口から取り込んで上面開口から排出している。蒸発器３４および冷却塔３８は、戻り配管４６（蒸気管）および供給配管４８（液管）によって接続されている。また、分岐戻り配管５８、６０は、戻り配管４６から分岐するように設けられ、圧縮機５４に接続されている。開閉弁６６、６８は、分岐戻り配管５８、６０に設けられている。開閉弁７０は、戻り配管４６上であって、戻り配管４６および分岐戻り配管５８の接続部と、戻り配管４６および分岐戻り配管６０との接続部の間に、設けられている。
【０００６】
自然循環式冷却サイクルでは、蒸発器３４と冷却塔３８（凝縮部）の間で冷媒が自然循環するように接続された自然循環ライン（第１の循環ライン）内で冷媒を循環させて、サーバ２８の熱を冷却している。すなわち、まず、蒸発器３４が、サーバ２８の熱を受けた後、液相状態の冷媒を蒸発させることによって、サーバ２８の熱を回収しつつ、液相状態の冷媒を相変化させて気相状態の冷媒を発生させる。気相状態の冷媒は、戻り配管４６を通って、圧縮機５４を介することなく、冷却塔３８に流入する。冷却塔３８は、外気との温度差を利用した熱交換によって、気相状態の冷媒を相変化させ、液相状態の冷媒を生成する。液相状態の冷媒は、供給配管４８を通って、蒸発器３４に流入する。
【０００７】
圧縮式冷凍サイクルでは、蒸発器３４と冷却塔３８の間で、圧縮機５４を介して冷媒を循環させて、サーバ２８の熱を冷却している。すなわち、まず、蒸発器３４が、サーバ２８の熱を受けた後、液相状態の冷媒を蒸発させることによって、サーバ２８の熱を回収しつつ、液相状態の冷媒を相変化させて気相状態の冷媒を発生させる。気相状態の冷媒は、分岐戻り配管５８を介して圧縮機５４に流入し、圧縮機５４で圧縮され温度上昇された後に、分岐戻り配管６０を介して冷却塔３８に流入する。冷却塔３８は、外気との温度差を利用した熱交換によって、気相状態の冷媒を相変化させ、液相状態の冷媒を生成する。液相状態の冷媒は、供給配管４８を通って、蒸発器３４に流入する。
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、例えば、冷却塔３８の出口の圧力や温度に基づいて、自然循環式冷却サイクルと圧縮式冷凍サイクルを切り換える。
【０００９】
すなわち、自然循環式冷却サイクルから圧縮式冷凍サイクルへの切り換えは、ファン４４が最大回転数で動作している場合で、且つ、冷却塔３８の出口の液相状態の冷媒の温度がある設定温度よりも大きい場合に行う。このとき、制御装置７２が、戻り配管４６に設けられた開閉弁７０を閉じて、分岐戻り配管５８、６０にそれぞれ設けられた開閉弁６６、６８を開き、蒸発器３４から流出する気相状態の冷媒が圧縮機５４に流れるように制御する。圧縮式冷凍サイクルへの切り換えによって、外気温が設定温度よりも高い場合などに、圧縮機５４で冷媒を昇温した後に、冷却塔３８で排熱することができる。
【００１０】
また、圧縮式冷凍サイクルから自然循環式冷却サイクルへの切り換えは、テーブルを用いて行われる。テーブルには、冷却塔３８の出口の液相状態の冷媒の複数の圧力値ごとに、切り換え制御を行う温度である切り換え温度が設定されている。特許文献１に記載の技術では、冷却塔３８の出口の液相状態の冷媒の圧力値（圧力センサ４７の測定値）に基づいて切り換え温度を求め、温度センサ４５の測定値が切り換え温度よりも小さい場合に、圧縮式冷凍サイクルから自然循環式冷却サイクルへの切り換えを行う。このとき、制御装置７２が、分岐戻り配管５８、６０にそれぞれ設けられた開閉弁６６、６８を閉じて、戻り配管４６に設けられた開閉弁７０を開き、蒸発器３４から流出する気相状態の冷媒が圧縮機５４を介さずに冷却塔３８に流れるように制御する。自然循環式冷却サイクルへの切り換えによって、外気温が設定温度よりも低い場合などに、圧縮機５４を用いずに、サーバ２８を冷却することができる。この結果、圧縮機５４の電力を一時的に削減でき、空調設備のランニングコストを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５０４１３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、特許文献１に記載の技術では、圧縮式冷凍サイクルで動作している間、制御装置７２が、戻り配管４６に設けられた開閉弁７０を閉じて、分岐戻り配管５８、６０にそれぞれ設けられた開閉弁６６、６８を開き、蒸発器３４から流出する気相状態の冷媒が圧縮機５４に流れるように制御する。このため、少なくとも、冷却塔３８と、分岐戻り配管６０と、戻り配管４６のうちで開閉弁７０および冷却塔３８の間の区間とを含む内部空間の圧力は、自然循環式冷却サイクルで動作している場合と比較して、高くなっている。
【００１３】
この状態から自然循環式冷却サイクルへの切り換えが行われるので、戻り配管４６に設けられた開閉弁７０が制御装置７２によって開かれる際に、冷却塔３８内の液相状態の冷媒が戻り配管４６内を蒸発器３４へ向けて逆流する場合があった。このとき、戻り配管４６内では、蒸発器３４から冷却塔３８へ向かう気相状態の冷媒の流れが、液相状態の冷媒の逆流によって、妨げられる。この結果、発熱体を十分に冷却できないという問題があった。
【００１４】
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、発熱体の熱をより効率よく冷却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】
【００１５】
本発明の冷却装置は、発熱体の熱を受熱して、内部に貯留されている液相状態の冷媒を前記発熱体の熱により蒸発させて、気相状態の冷媒を流出させる蒸発部と、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を前記蒸発部へ流出させる凝縮部と、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機と、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を膨張させる膨張弁と、前記蒸発部から前記凝縮部へ流れる気相状態の冷媒の流れを制御する制御弁と、前記蒸発部よりも鉛直方向にて下方に配置され、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクと、
前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記蒸発部から前記凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための蒸気管と、前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記凝縮部から前記蒸発部へ液相状態の冷媒を流すための液管とを備え、前記蒸気管は、前記蒸発部および前記第１のタンクを接続する第１の蒸気管と、前記第１の蒸気管および前記凝縮部を、前記制御弁を介して接続する第２の蒸気管と、前記第２の蒸気管から分岐し、前記圧縮機を介して、前記第２の蒸気管へ再接続する第３の蒸気管とを含み、前記第１の蒸気管および前記第２の蒸気管の接続部である第１の接続部は、前記第１のタンクよりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【００１６】
本発明の圧縮ユニットは、発熱体の熱を受熱して、内部に貯留されている液相状態の冷媒を前記発熱体の熱により蒸発させて、気相状態の冷媒を流出させる蒸発部と、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を前記蒸発部へ流出させる凝縮部とに接続される圧縮ユニットであって、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機と、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を膨張させる膨張弁と、前記蒸発部から前記凝縮部へ流れる気相状態の冷媒の流れを制御する制御弁と、前記蒸発部よりも鉛直方向にて下方に配置され、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクと、前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記蒸発部から前記凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための蒸気管と、前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記凝縮部から前記蒸発部へ液相状態の冷媒を流すための液管とを備え、前記蒸気管は、前記蒸発部および前記第１のタンクを接続する第１の蒸気管と、前記第１の蒸気管および前記凝縮部を、前記制御弁を介して接続する第２の蒸気管と、前記第２の蒸気管から分岐し、前記圧縮機を介して、前記第２の蒸気管へ再接続する第３の蒸気管とを含み、前記第１の蒸気管および前記第２の蒸気管の接続部である第１の接続部は、前記第１のタンクよりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発熱体の熱をより効率よく冷却できる冷却装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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設置例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における冷却装置の構成を示す模式図である。
【図４】圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作を示すフロー図である。
【図５】圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作の一部を説明するためのフロー図である。
【図６】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図であって、圧縮冷凍サイクルでの動作時の圧力状態を説明するための図である。
【図７】自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作を示すフロー図である。
【図８】自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作の一部を説明するためのフロー図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における冷却装置の第１の変形例の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における冷却装置の第２の変形例の構成を示す図である。
【図１１】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図である。
【図１２】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模式図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における冷却装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における冷却装置の設置例を示す図である。
【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模式図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における圧縮ユニットの構成を示す模式図である。
【図１７】圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作を示すフロー図である。
【図１８】圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作の一部を説明するためのフロー図である。
【図１９】自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作を示すフロー図である。
【図２０】自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置の動作の一部を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜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１０００について、図に基づいて説明する。
【００２０】
冷却装置１０００は、発熱体Ｈを冷却する。図１は、冷却装置１０００の構成を示す図である。図２は、冷却装置１０００の設置例を示す図である。図３は、冷却装置１０００の構成を示す模式図である。
【００２１】
図１〜図３を参照して、冷却装置１０００は、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、第２のタンク６２と、温度計７０と、制御部８０と、第１のポンプ９１と、第２のポンプ９２と、ファンＦとを備えている。なお、本実施形態において、第２のタンク６２、温度計７０、制御部８０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦは、必須の構成要素ではなく、省略することができる。
【００２２】
また、図１〜図３を参照して、冷却装置１０００は、蒸気管ＶＰおよび液管ＬＰを備えている。蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を含む。液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２を含む。
【００２３】
図１および図２を参照して、凝縮部２０、第２のタンク６２、第２のポンプ９２およびファンＦは、室外機５００に含まれる。室外機５００は、通常、屋外（たとえば、データセンターのサーバルームの外）に設置される。また、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、第１のタンク６１および第１のポンプ９１は、圧縮ユニット７００に含まれる。圧縮ユニット７００は、屋内（たとえば、データセンターのサーバルームの中）に設置される。
【００２４】
ここで、発熱体Ｈは、稼働すると熱を発する装置であって、たとえばサーバルーム内に設置されたサーバ装置等の電子装置である。電子装置内には、稼働すると発熱する部品として、たとえば中央演算処理装置ＣＰＵや集積回路ＭＣＭなどが実装されている。本実施形態の説明では、図２に示されるように発熱体Ｈは２つであるとするが、１つまたは３つ以上の発熱体Ｈが設けられてもよい。
【００２５】
冷却装置１０００は、蒸発部１０および凝縮部２０の間で第１のタンク６１を介して冷媒（Coolant：以下、ＣＯＯと称する。）を循環させる。また、冷却装置１０００は、蒸発部１０、凝縮部２０、圧縮機３０および膨張弁４０の間で、第１のタンク６１を介して冷媒ＣＯＯを循環させる。
【００２６】
蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯが循環するように接続された循環経路を、自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）と呼ぶ。また、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように接続された循環経路を、圧縮式冷凍サイクル（第２の循環経路）と呼ぶ。
【００２７】
冷媒ＣＯＯには、液相状態の冷媒（液相冷媒（Liquid-Phase Coolant：以下、ＬＰ−ＣＯＯと称する。））と気相状態の冷媒（気相冷媒（Gas-Phase Coolant：以下、ＧＰ−ＣＯＯと称する。））の間で相変化する冷媒が用いられている。
【００２８】
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。
【００２９】
冷媒ＣＯＯは、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、第２のタンク６２と、第１のポンプ９１と、第２のポンプ９２と、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２と、第３の蒸気管ＶＰ３と、第１の液管ＬＰ１と、第２の液管ＬＰ２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。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。
【００３０】
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、蒸発部１０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、蒸発部１０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１０００の前記空間内に冷媒ＣＯＯを密閉する。これにより、冷却装置１０００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。
【００３１】
以下、冷却装置１０００の各構成について、説明する。
【００３２】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの近傍に設けられている。蒸発部１０は、たとえば、データセンターのサーバルーム内に設置されている。蒸発部１０は、圧縮機３０または制御弁５０を介して、蒸気管ＶＰによって凝縮部２０に接続されている。具体的には、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、制御弁５０を介して、凝縮部２０に接続されている。また、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、凝縮部２０に接続されている。また、蒸発部１０は、第１の液管ＬＰ１、第２の液管ＬＰ２、膨張弁４０、第１のタンク６１、第２のタンク６２、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２を介して、凝縮部２０に接続されている。
【００３３】
蒸発部１０は、内部に冷媒ＣＯＯを貯留する。蒸発部１０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を流出させる。上述では、蒸発部１０は発熱体Ｈの近傍に設けられていると説明した。一方、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受け取ることができれば、必ずしも発熱体Ｈの近傍に設けられなくてもよい。
【００３４】
凝縮部２０は、上述の通り、たとえば、データセンターのサーバルームの外に設置されている。凝縮部２０は、たとえば、ラジエータにより構成される。また、凝縮部２０は、ラジエータおよびファンにより構成されてもよい。凝縮部２０は、圧縮機３０または制御弁５０を介して、蒸気管ＶＰによって蒸発部１０に接続されている。具体的には、凝縮部２０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、制御弁５０を介して、蒸発部１０に接続されている。また、凝縮部２０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、蒸発部１０に接続されている。
【００３５】
凝縮部２０は、第１の液管ＬＰ１、第２の液管ＬＰ２、膨張弁４０、第１のタンク６１、第２のタンク６２、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２を介して、蒸発部１０に接続されている。凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを蒸発部１０へ流出させる。すなわち、凝縮部２０は、サーバルームの外の空気との温度差を利用した熱交換によって、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを冷却して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを生成し、これを蒸発部１０へ流出させる。
【００３６】
圧縮機３０は、図１に示されるように、第３の蒸気管ＶＰ３の上に設けられる。圧縮機３０は、蒸発部１０、凝縮部２０および第１のタンク６１に接続されている。具体的には、圧縮機３０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を介して、蒸発部１０および第１のタンク６１に接続されている。また、圧縮機３０は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を介して、凝縮部２０に接続されている。圧縮機３０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。そして、圧縮機３０は、圧縮機３０により圧縮された気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。圧縮機３０は、制御部８０の指示に従って、動作する。また、圧縮機３０は、制御弁５０よりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【００３７】
膨張弁４０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。具体的には、膨張弁４０は、第２のタンク６２、第２のポンプ９２および第１の液管ＬＰ１を介して、凝縮部２０に接続されている。また、膨張弁４０は、第１の液管ＬＰ１、第２の液管ＬＰ２、第１のタンク６１および第１のポンプ９１を介して、蒸発部１０に接続されている。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、動作する。
【００３８】
制御弁５０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２を介して、蒸発部１０および第１のタンク６１に接続されている。また、制御弁５０は、第２の蒸気管ＶＰ２を介して、凝縮部２０に接続されている。制御弁５０は、蒸発部１０から凝縮部２０へ流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの流れを制御する。また、制御弁５０は、圧縮機３０よりも鉛直方向にて下方に設けられている。
【００３９】
第１のタンク６１は、蒸発部１０よりも鉛直方向にて下方に配置されている。また、第１のタンク６１は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。具体的には、第１のタンク６１は、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、蒸発部１０に接続されている。また、第１のタンク６１は、第２の液管ＬＰ２を介して、蒸発部１０に接続されている。
【００４０】
第１のタンク６１は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、第１の液管ＬＰ１、膨張弁４０、第２のタンク６２および第２のポンプ９２を介して、凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。とくに、第１のタンク６１は、第１の液管ＬＰ１、第１の蒸気管ＶＰ１および第２の蒸気管ＶＰ２を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【００４１】
第２のタンク６２は、凝縮部２０および膨張弁４０に接続されている。具体的には、第２のタンク６２は、第１の液管ＬＰ１を介して、凝縮部２０に接続されている。また、第２のタンク６２は、第１の液管ＬＰ１および第２のポンプ９２を介して、膨張弁４０に接続されている。また、第２のタンク６２は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【００４２】
温度計７０は、凝縮部２０の近傍であって、外気に晒された場所に配置されている。より具体的には、温度計７０は、室外機５００の外に配置されている。温度計７０は、制御部８０の指示にしたがって、外気温度を測定する。ここで、外気温度とは、外気に晒された場所の温度をいう。具体的には、温度計７０は、制御部８０の指示にしたがって、室外機５００の外の空気の温度を測定する。なお、上述では、温度計７０は、室外機５００の外に配置されていると説明した。しかしながら、外気温度を測定できる場所であれば、温度計７０は室外機５００の内部に配置されてもよい。なお、温度計７０は、外気温度を測定できれば、凝縮部２０の近傍に配置される必要はない。
【００４３】
制御部８０は、少なくとも、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、温度計７０およびファンＦに、有線または無線により通信接続されている。制御部８０は、冷却装置１０００全体を制御する。また、制御部８０は、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦを制御する。
【００４４】
また、制御部８０は、上述の自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）と圧縮式冷凍サイクル（第２の循環経路）のいずれか一方に冷媒ＣＯＯを流す制御を制御弁５０の開閉によって行う。なお、自然循環式冷却サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介ざすに冷媒ＣＯＯが循環するように設定された経路をいう。圧縮式冷凍サイクルとは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように設定された経路をいう。
【００４５】
第１のポンプ９１は、第１のタンク６１および蒸発部１０の間の第２の液管ＬＰ２上に設けられている。第１のポンプ９１は、第１のタンク６１内に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第１のタンク６１から蒸発部１０へ送る。
【００４６】
第２のポンプ９２は、第２のタンク６２および膨張弁４０の間の第１の液管ＬＰ１上に設けられている。第２のポンプ９２は、第２のタンク６２内に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２から膨張弁４０へ送る。
【００４７】
ファンＦは、凝縮部２０の近傍に配置されている。ファンＦは、凝縮部２０に対して風を供給して、凝縮部２０を冷却する。
【００４８】
次に、配管関係を説明する。蒸気管ＶＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を、第１のタンク６１を介して接続する。蒸気管ＶＰは、主として、蒸発部１０から凝縮部２０へ気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流すための管である。蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を含む。
【００４９】
第１の蒸気管ＶＰ１は、蒸発部１０および第１のタンク６１を接続する。第１の蒸気管ＶＰ１のうち第１のタンク６１側は、鉛直方向に沿って延在するように設けられている。ただし、これに限定されず、第１の蒸気管ＶＰ１のうち第１のタンク６１側は、鉛直方向の上方側から下方側に傾斜するように設けられてもよい。すなわち、第１の蒸気管ＶＰ１のうち第１のタンク６１側は、鉛直方向に対して垂直な方向に延在されなければよい。なお、好ましくは、たとえば、第１の蒸気管ＶＰ１のうち第１のタンク６１側は、鉛直方向に対して４５度の範囲内で、鉛直方向の上方側から下方側に傾斜するように設けられるとよい。
【００５０】
第２の蒸気管ＶＰ２は、第１の蒸気管ＶＰ１および凝縮部２０を、制御弁５０を介して接続する。すなわち、第２の蒸気管ＶＰ２には、制御弁５０が取り付けられている。図１〜図３に示されるように、第２の蒸気管ＶＰ２は、第１の接続部Ｐ１で、第１の蒸気管ＶＰ１に接続されている。すなわち、第１の接続部Ｐ１は、第１の蒸気管ＶＰ１および第２の蒸気管ＶＰ２の接続部である。第２の蒸気管ＶＰ２の一端部は、第１の接続部Ｐ１であり、他端部は、凝縮部２０と第２の蒸気管ＶＰ２の接続部である。
【００５１】
ここで、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。これにより、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって第１のタンク６１に向けて円滑に流すことができる。また、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第１の接続部Ｐ１を介して、蒸発部１０および第２の蒸気管ＶＰ２に流入することを抑制できる。
【００５２】
第３の蒸気管ＶＰ３は、第２の接続部Ｐ２にて第２の蒸気管ＶＰ２から分岐し、圧縮機３０を介して、第３の接続部Ｐ３にて第２の蒸気管ＶＰ２へ再接続するように設けられている。第２の接続部Ｐ２は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３の接続部であって、制御弁５０よりも第１の接続部Ｐ１の側の接続部である。第３の接続部Ｐ３は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３の接続部であって、制御弁５０よりも凝縮部２０の側の接続部である。第３の蒸気管ＶＰ３の一端部は、第２の接続部Ｐ２であり、他端部は、第３の接続部Ｐ３である。
【００５３】
なお、好ましくは、第１の蒸気管ＶＰ１のうち、少なくとも、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間では、第１の接続部Ｐ１の近傍を含んで、直線状に形成されている。このため、第１の接続部Ｐ１にて、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは第１のタンク６１へ向けて流れやすくなる。これにより、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが第２の蒸気管ＶＰ２へ流入することを抑制できる。
【００５４】
また、好ましくは、第２の蒸気管ＶＰ２のうち、少なくとも第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の区間は、第２の接続部Ｐ２の近傍を含んで直線状に形成され、第１の接続部Ｐ１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【００５５】
これにより、第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって、第１の接続部Ｐ１へ向けて円滑に流すことができる。また、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１より鉛直方向の上方に配置されている。したがって、第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって、第１の接続部Ｐ１を介して、蒸発部１０へ向けて円滑に流すことができる。また、制御弁５０が閉じられている場合に、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の接続部Ｐ１の側から制御弁５０にまで流れ、制御弁５０に衝突した後に逆流し、接続部Ｐ１よりも鉛直方向の下方に配置された第１のタンク６１に流れ落ちる。このため、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第２の接続部Ｐ２にて第３の蒸気管ＶＰ３に流入することを抑制できる。この結果、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが圧縮機３０に流入することを抑制できる。
【００５６】
また、好ましくは、第２の接続部Ｐ２および第３の接続部Ｐ３の近傍では、第３の蒸気管ＶＰ３は、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている。これにより、制御弁５０が閉じられた際に、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを、円滑に、鉛直方向の上方へ誘導し圧縮機３０へ導くことができる。
【００５７】
液管ＬＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を、第１のタンク６１を介して接続する。液管ＬＰは、凝縮部２０から蒸発部１０へ気相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流すための管である。液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２を含む。なお、液管ＬＰは、第１のタンク６１を介さずに１本で形成されてよい。
【００５８】
第１の液管ＬＰ１は、凝縮部２０および第１のタンク６１の間を、膨張弁４０、第２のタンク６２および第２のポンプ９２を介して接続する。すなわち、第１の液管ＬＰ１には、膨張弁４０、第２のタンク６２および第２のポンプ９２が取り付けられている。第１の液管ＬＰ１の一端部は、凝縮部２０と第１の液管ＬＰ１の接続部であり、他端部は、第１のタンク６１と第１の液管ＬＰ１の接続部である。
【００５９】
第２の液管ＬＰ２は、第１のタンク６１および蒸発部１０の間を、第１のポンプ９１を介して接続する。すなわち、第２の液管ＬＰ２には、第１のポンプ９１が取り付けられている。第２の液管ＬＰ２の一端部は、蒸発部１０と第２の液管ＬＰ２の接続部であり、他端部は、第１のタンク６１と第２の液管ＬＰ２の接続部である。
【００６０】
以上、冷却装置１０００の各構成について、説明した。
【００６１】
つぎに、冷却装置１０００の動作について説明する。ここでは、自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）での冷却装置１０００の動作と、圧縮冷凍サイクル（第２の循環経路）で冷却装置１０００の動作とを分けて説明する。
【００６２】
まず、自然循環式冷却サイクルでの冷却装置１０００の動作について説明する。自然循環式冷却サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯが循環するように設定された循環経路をいう。
【００６３】
自然循環式冷却サイクルでは、制御部８０は、制御弁５０を開き、圧縮機３０および膨張弁４０の動作を停止させている。
【００６４】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが凝縮部２０に流入する。このとき、制御弁５０は開かれており、圧縮機３０は動作していない。このため、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０側へ流れることなく、制御弁５０側へ流れる。
【００６５】
つぎに、凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。すなわち、凝縮部２０は、凝縮部２０の外の空気との温度差を利用した熱交換によって、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを冷却して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを生成する。そして、凝縮部２０は、生成した液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第２のタンク６２へ向けて流出させる。
【００６６】
凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１を介して第２のタンク６２に流入し、一時的に第２のタンク６２に貯留される。ここで、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが混在することがある。しかしながら、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２に一時的に貯留することにより、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に混在する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと分離することができる。
【００６７】
なお、凝縮部２０は、ファンＦによって常に冷却されている。
【００６８】
つぎに、第２のポンプ９２は、第２のタンク６２に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、膨張弁４０を介して、第１のタンク６１へ送出させる。第２のポンプ９２は、たとえば、第２のタンク６２内の液面が所定の高さ以下になったときに、動作する。なお、自然循環式冷却サイクルでは、膨張弁４０は開放されていて機能していない。
【００６９】
第２のポンプ９２により送出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１および膨張弁４０を介して、第１のタンク６１に流入し、第１のタンク６１内に一時的に貯留される。
【００７０】
つぎに、第１のポンプ９１は、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第２の液管ＬＰ２を介して、蒸発部１０へ送出させる。第１のポンプ９１は、たとえば、第１のタンク６１内の液面が所定の高さ以下になったときに、動作する。
【００７１】
つぎに、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、再び、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【００７２】
以上の通り、自然循環式冷却サイクルでは、冷却装置１０００は、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介さずに、冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却する。冷却装置１０００は、以上の動作を繰り返し実行する。
【００７３】
つぎに、圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００の動作について説明する。圧縮冷凍サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように設定された循環経路をいう。
【００７４】
圧縮冷凍サイクルでは、制御部８０は、制御弁５０は閉じ、圧縮機３０および膨張弁４０を作動させている。
【００７５】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、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を生成する。
【００７６】
そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【００７７】
具体的には、蒸発部１０は、生成した気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを第１の蒸気管ＶＰ１へ流出させる。ただし、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの中には、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが混入する場合がある。これは、たとえば、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが、第１の蒸気管ＶＰ１の壁面と接触することによって冷却され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに相変化してしまうことがあるからである。このとき、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられているので、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって第１のタンク６１に向けて円滑に流すことができる。また、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第１の接続部Ｐ１を介して、蒸発部１０および第２の蒸気管ＶＰ２に流入することを抑制できる。なお、このことは、自然循環式冷却サイクルでの動作でも同じである。
【００７８】
また、前述の通り、好ましくは、第１の蒸気管ＶＰ１のうち、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間は、第１の接続部Ｐ１の近傍を含んで直線状に形成されている。このため、第１の接続部Ｐ１にて、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは第１のタンク６１へ向けて流れやすくなる。また、第１の接続部Ｐ１にて、第１の蒸気管ＶＰ１内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、重力によって第１のタンク６１へ向けて流れやすくなる。なお、このことは、自然循環式冷却サイクルでの動作でも同じである。  
【００７９】
気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０による圧送力により、第１の接続部Ｐ１を介して、第１の蒸気管ＶＰ１から第２の蒸気管ＶＰ２へ流れる。
【００８０】
さらに、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０による圧送力により、第２の接続部Ｐ２を介して、第２の蒸気管ＶＰ２から第３の蒸気管ＶＰ３へ流れ、圧縮機３０に流入する。
【００８１】
前述の通り、好ましくは、第２の接続部Ｐ２の近傍では、第３の蒸気管ＶＰ３は、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている。これにより、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、自重により、第２の接続部Ｐ２にて、鉛直方向の下方へ流れようとする。このため、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第３の蒸気管ＶＰ３に流入することを抑制できる。この結果、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが圧縮機３０に流入することを抑制できる。また、第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって、第１の接続部Ｐ１へ向けて円滑に流すことができる。
【００８２】
つぎに、圧縮機３０は、当該圧縮機３０の内部に流入する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに圧力を加える。これにより、圧縮機３０で圧縮された気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに相変化しやすくなる。気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０に流入した後、当該圧縮機３０による圧送力によって第３の接続部Ｐ３を介して凝縮部２０へ流入する。このとき、制御弁５０は閉じられているので、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが制御弁５０を通って凝縮部２０に流入することはない。
【００８３】
つぎに、凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを生成する。すなわち、凝縮部２０は、凝縮部２０の外の空気との温度差を利用した熱交換によって、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを冷却して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを生成する。そして、凝縮部２０は、生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２へ流出させる。
【００８４】
凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１を介して第２のタンク６２に流入し、一時的に第２のタンク６２に貯留される。ここで、自然循環式冷却サイクルでの動作説明と同様に、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが混在することがある。しかしながら、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２に一時的に貯留することにより、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に混在する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと分離することができる。
【００８５】
なお、凝縮部２０は、ファンＦによって常に冷却されている。
【００８６】
つぎに、第２のポンプ９２は、第２のタンク６２に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、膨張弁４０を介して、第１のタンク６１へ送出させる。第２のポンプ９２は、たとえば、第２のタンク６２内の液面が所定の高さ以下になったときに、動作する。このとき、膨張弁４０は、自然循環式冷却サイクルと異なり、開放されておらず、機能している。したがって、具体的な動作は、次の通りとなる。すなわち、凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１を介して、膨張弁４０に流入される。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを減圧して膨張させる。これにより、膨張弁４０で膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに相変化しやすくなる。膨張弁４０により膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１を介して第１のタンク６１内に流入し、第１のタンク６１に一時的に貯留される。
【００８７】
つぎに、第１のポンプ９１は、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第２の液管ＬＰ２を介して、蒸発部１０へ送出させる。第１のポンプ９１は、たとえば、第１のタンク６１内の液面が所定の高さ以下になったときに、動作する。
【００８８】
つぎに、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、再び、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、および第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【００８９】
以上の通り、圧縮冷凍サイクルでは、冷却装置１０００は、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却する。冷却装置１０００は、以上の動作を繰り返し実行する。
【００９０】
以上、冷却装置１０００の動作について、自然循環式冷却サイクルでの冷却装置１０００の動作と、圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００の動作とを分けて説明した。
【００９１】
つぎに、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作について説明する。
【００９２】
図４は、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作を示すフロー図である。図５は、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作の一部を説明するためのフロー図である。
【００９３】
図４を参照して、冷却装置１０００は、圧縮冷凍サイクルで動作している（Ｓ１１０）。すなわち、冷却装置１０００は、圧縮冷凍サイクルにて、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却している。
【００９４】
つぎに、温度計７０が、所定時間（たとえば、１時間）毎に、外気温度Ｔａを測定する（Ｓ１２０）。外気温度とは、上述の通り、外気に晒された場所の温度をいう。ここでは、まず、制御部８０が、温度計７０に対して外気温度Ｔａを測定させる命令信号を出力する。温度計７０は、制御部８０により出力された命令信号にしたがって、外気温度Ｔａを測定する。温度計７０は、制御部８０に対して、外気温度Ｔａ（測定値）を出力する。制御部８０は、温度計７０から、外気温度Ｔａと受け取る。
【００９５】
つぎに、制御部８０は、予め設定されている外気温度の閾値Ｔ１（たとえば、２０℃）と、外気温度Ｔａを比較する（Ｓ１３０）。
【００９６】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも小さい場合（Ｓ１３０、Ｙｅｓ）、冷却装置１０００は、自然循環式冷却サイクルでの動作に切り換える（Ｓ１４０）。
【００９７】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも小さくない場合（Ｓ１３０、Ｎｏ）、冷却装置１０００は、自然循環式冷却サイクルでの動作に切り換えることなく、圧縮冷凍サイクルでの動作を継続する（Ｓ１１０）。
【００９８】
Ｓ１４０の動作について、具体的に説明する。図５に示されるように、制御部８０は、膨張弁４０を開放して、膨張機能を無効にする（Ｓ１４１）。具体的には、制御部８０は、膨張弁４０に対して、開放するように指示する。膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開放する。これにより、蒸発部１０内の圧力と、凝縮部２０内の圧力の差が小さくなる。
【００９９】
つぎに、制御部８０は、制御弁５０を開放して、圧縮機３０を停止する（Ｓ１４２）。具体的には、制御部８０は、圧縮機３０に対して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの圧縮動作を停止させる指示を行う。また、制御部８０は、制御弁５０に対して、開放するように指示する。圧縮機３０は、制御部８０の指示に従って、当該圧縮機３０内のモータの回転数を徐々に小さくしながら、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの圧縮動作を停止する。また、制御弁５０は、制御部８０の指示に従って、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが通れるように流路を開放する。
【０１００】
ここで、図６は、冷却装置１０００の構成を示す図であって、圧縮冷凍サイクルでの動作時の圧力状態を説明するための図である。
【０１０１】
図６に示されるように、圧縮冷凍サイクルでの動作時では、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および第１の液管ＬＰ１のうち、太線で示す区間は、太線でない区間と比較して、圧力が高い。
【０１０２】
そして、上述の通り、冷却装置１０００では、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際に、制御部８０は、膨張弁４０を開放して、膨張機能を無効にし（Ｓ１４１）、圧縮機３０を停止し、制御弁５０を開放する（Ｓ１４２）。
【０１０３】
このとき、図６の太線の区間内にある冷媒ＣＯＯが、太線でない区間側に流れる。とくに、第２の蒸気管ＶＰ２の内部にある冷媒ＣＯＯが逆流する。このとき、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第３の接続部Ｐ３側から第２の接続部Ｐ２側へ向けて、制御弁５０を介して、第２の液管ＬＰ２内を流れる。そして、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の接続部Ｐ１に達すると、第１の蒸気管ＶＰ１の内壁に衝突した後、第１のタンク６１に流入する。
【０１０４】
ここで、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられているので、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって第１のタンク６１に向けて円滑に流すことができる。また、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第１の接続部Ｐ１を介して、蒸発部１０および第２の蒸気管ＶＰ２に流入することを抑制できる。
【０１０５】
また、前述の通り、好ましくは、第１の蒸気管ＶＰ１のうち、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間は、第１の接続部Ｐ１の近傍を含んで直線状に形成されている。このため、制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側に逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の接続部Ｐ１の内壁に衝突した後に、第１のタンク６１へ向けて下降する。このため、制御弁５０側から逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、円滑に第１のタンク６１へ流入させることができる。
【０１０６】
このように、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際に、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが逆流しても、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、円滑に第１のタンク６１へ流入させることができる。これにより、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、蒸発部１０へ向けて第１の蒸気管ＶＰ１内を流れることを抑制できる。
【０１０７】
つぎに、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作について説明する。
【０１０８】
図７は、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作を示すフロー図である。図８は、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作の一部を説明するためのフロー図である。
【０１０９】
図７を参照して、冷却装置１０００は、自然循環式冷却サイクルで動作している（Ｓ２１０）。すなわち、冷却装置１０００は、自然循環式冷却サイクルにて、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却している。
【０１１０】
つぎに、温度計７０が、所定時間（たとえば、１時間）毎に、外気温度Ｔａを測定する（Ｓ２２０）。具体的な処理は、図４のＳ１２０の処理と同様である。
【０１１１】
つぎに、制御部８０は、予め設定されている外気温度の閾値Ｔ１（たとえば、２０℃）と、外気温度Ｔａを比較する（Ｓ２３０）。
【０１１２】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも大きい場合（Ｓ２３０、Ｙｅｓ）、冷却装置１０００は、圧縮冷凍サイクルでの動作に切り換える（Ｓ２４０）。
【０１１３】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも大きくない場合（Ｓ２３０、Ｎｏ）、冷却装置１０００は、圧縮冷凍サイクルでの動作に切り換えることなく、自然循環式冷却サイクルでの動作を継続する（Ｓ２１０）。
【０１１４】
Ｓ２４０の動作について、具体的に説明する。図８に示されるように、制御部８０は、膨張弁４０を動作させ、膨張機能を有効にする（Ｓ２４１）。具体的には、制御部８０は、膨張弁４０に対して、動作するように指示する。膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、動作する。
【０１１５】
つぎに、制御部８０は、圧縮機３０を動作させ、制御弁５０を閉じる（Ｓ２４２）。具体的には、制御部８０は、圧縮機３０に対して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの圧縮動作を開始させる指示を行う。また、制御部８０は、制御弁５０に対して、閉鎖するように指示する。圧縮機３０は、制御部８０の指示に従って、当該圧縮機３０内のモータの回転数を徐々に大きくしながら、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの圧縮動作を開始する。また、制御弁５０は、制御部８０の指示に従って、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが通れないように流路を閉鎖する。
【０１１６】
なお、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際は、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える場合と異なり、図６に示したような圧力差は生じない。
【０１１７】
冷却装置１０００は、以上に説明した自然循環式冷却サイクルおよび圧縮冷凍サイクルのいずれか一方への切り換えを所定時間（たとえば、１時間）毎に実行する。
【０１１８】
以上、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００の動作について説明した。
【０１１９】
なお、上述の説明では、制御部８０は、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦを制御すると説明した。しかしながら、制御部８０を設けることなく、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦを手動で操作することもできる。
【０１２０】
以上の通り、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００は、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、蒸気管ＶＰと、液管ＬＰとを備えている。
【０１２１】
蒸発部１０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を流出させる。凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを蒸発部１０へ流出させる。圧縮機３０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。圧縮機３０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。膨張弁４０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。制御弁５０は、蒸発部１０から凝縮部２０へ流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの流れを制御する。第１のタンク６１は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０１２２】
蒸気管ＶＰは、蒸発部１０、凝縮部２０および第１のタンク６１を接続する。蒸気管ＶＰは、蒸発部１０から凝縮部２０へ気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流すためのものである。液管ＬＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を接続する。液管ＬＰは、凝縮部２０から蒸発部１０へ液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流すためのものである。
【０１２３】
蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２と、第３の蒸気管ＶＰ３とを含んでいる。第１の蒸気管ＶＰ１は、蒸発部１０および第１のタンク６１を接続する。第２の蒸気管ＶＰ２は、第１の蒸気管ＶＰ１および凝縮部２０を、制御弁５０を介して接続する。第３の蒸気管ＶＰ３は、第２の蒸気管ＶＰ２から分岐し、圧縮機３０を介して第２の蒸気管ＶＰ２へ再接続する。
【０１２４】
第１の蒸気管ＶＰ１および第２の蒸気管ＶＰ２の接続部である第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【０１２５】
ここで、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの中には、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが混入する場合がある。これは、たとえば、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが、第１の蒸気管ＶＰ１の壁面と接触することによって冷却され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに相変化してしまうことがあるからである。このとき、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられているので、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって第１のタンク６１に向けて円滑に流すことができる。
【０１２６】
また、とくに、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際などに、制御弁５０を閉じた状態から開いた時に、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側へ逆流する場合がある。しかしながら、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。さらに、蒸発部１０は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。したがって、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側へ逆流しても、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、第１の接続部１よりも鉛直方向にて下方に配置されている第１のタンク６１に円滑に流入させることができる。
【０１２７】
このように、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの中に液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが混入する場合や、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際などに液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側へ逆流する場合であっても、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを円滑に第１のタンク６１に導くことができる。このため、蒸気管ＶＰ１（とくに、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２）内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを低減することができるので、蒸発部１０により生成された気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを円滑に凝縮部２０へ流入させることができる。この結果、冷却装置１０００によれば、発熱体Ｈの熱をより効率よく冷却できる。
【０１２８】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００において、第１の蒸気管ＶＰ１のうち、少なくとも第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の区間は、第１の接続部Ｐ１の近傍を含んで、直線状に形成されている。
【０１２９】
これにより、第１の接続部Ｐ１にて、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを、第１の接続部１よりも鉛直方向にて下方に配置されている第１のタンク６１へ向けてより円滑に流すことができる。
【０１３０】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００において、第２の蒸気管ＶＰ２のうち、少なくとも第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の区間は、第２の接続部Ｐ２の近傍を含んで直線状に形成されており、第１の接続部Ｐ１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【０１３１】
これにより、第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって、第１の接続部Ｐ１へ向けて円滑に流すことができる。また、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１より鉛直方向の上方に配置されている。したがって、第１の接続部Ｐ１および制御弁５０の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって、第１の接続部Ｐ１を介して、蒸発部１０へ向けて円滑に流すことができる。また、制御弁５０が閉じられている場合に、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第２の接続部Ｐ２から制御弁５０まで流れ、制御弁５０に衝突した後に逆流し、鉛直方向の下方に配置された第１のタンク６１に流れ落ちる。このため、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第２の接続部Ｐ２にて第３の蒸気管ＶＰ３に流入することを抑制できる。この結果、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯ中に含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが圧縮機３０に流入することを抑制できる。
【０１３２】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００において、第２の接続部Ｐ２の近傍では、第３の蒸気管ＶＰ３は、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている。第２の接続部Ｐ２は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３の接続部であって制御弁５０よりも第１の接続部Ｐ１側の接続部である。
【０１３３】
これにより、制御弁５０が閉じられた際に、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを、円滑に、鉛直方向の上方へ誘導し圧縮機３０へ導くことができる。
【０１３４】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００において、第１の液管ＬＰ１と、第２の液管ＬＰ２とを備えている。第１の液管ＬＰ１は、凝縮部２０および第１のタンク６１の間を、膨張弁４０を介して接続する。第２の液管ＬＰ２は、第１のタンク６１および蒸発部１０の間を接続する。
【０１３５】
このように、冷却装置１０００では、蒸発部１０および凝縮部２０を、第１のタンク６１を介して、２本の液管ＬＰ（第１の液管ＬＰ１、第２の液管ＬＰ２）で接続している。これにより、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第１のタンク６１に一時的に貯留することができる。ここで、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが混在することがある。しかしながら、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第１のタンク６１に一時的に貯留することにより、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に混在する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと分離することができる。また、第１のタンク６１は、第１の蒸気管ＶＰ１にも接続されている。このため、蒸気管ＶＰを流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留することもできる。すなわち、第１の蒸気管ＶＰ１、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２が第１のタンク６１に接続されている。このため、第１のタンク６１は、蒸気管ＶＰ内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに含まれる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留するとともに、液管ＬＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留することができる。
【０１３６】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００は、第１のポンプ９１をさらに備えている。第１のポンプ９１は、第１のタンク６１および蒸発部１０の間の第２の液管ＬＰ２上に設けられている。第１のポンプ９１は、第１のタンク６１内に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第１のタンク６１から蒸発部１０へ送る。
【０１３７】
このように、第１のポンプ９１を設けることにより、第１のタンク６１から蒸発部１０に流入させる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送出量を調整することができる。
【０１３８】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００は、第２のタンク６２をさらに備えている。第２のタンク６２は、凝縮部２０および膨張弁４０の間の第１の液管ＬＰ１上に設けられている。第２のタンク６２は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０１３９】
これにより、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２に一時的に貯留することができる。ここで、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが混在することがある。しかしながら、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２に一時的に貯留することにより、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に混在する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと分離することができる。この結果、第２のタンク６２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯ内に気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが含まれることを抑制することができる。
【０１４０】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００は、第２のポンプ９２をさらに備えている。第２のポンプ９２は、第２のタンク６２および膨張弁４０の間の第１の液管ＬＰ１上に設けられている。第２のポンプ９２は、第２のタンク６２内に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを第２のタンク６２から膨張弁４０へ送る。
【０１４１】
このように、第２のポンプ９２を設けることにより、第２のタンク６２から膨張弁４０に流入させる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送出量を調整することができる。
【０１４２】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００は、制御部８０をさらに備えている。制御部８０は、自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）と、圧縮冷凍サイクル（第２の循環経路）のいずれか一方に冷媒ＣＯＯを流す制御を制御弁５０の開閉によって行う。
自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）は、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯが循環するように設定されている。圧縮冷凍サイクル（第２の循環経路）は、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように設定されている。
【０１４３】
これにより、冷却装置１０００は、制御弁５０の開閉によって、自然循環式冷却サイクルでの動作または圧縮冷凍サイクルでの動作を切り換えながら、発熱体Ｈを冷却することができる。自然循環式冷却サイクルで冷却装置１０００を動作させる場合は、圧縮機３０および膨張弁４０を動作させる必要がないので、常に圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００を動作させる場合と比較して消費電力を低く抑えることができる。
【０１４４】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００において、制御部８０は、凝縮部２０近傍の外気温度Ｔａに基づいて、自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）と圧縮冷凍サイクル（第２の循環経路）のいずれか一方に冷媒ＣＯＯを流す制御を制御弁５０の開閉によって行う。
【０１４５】
このように、制御部８０は、凝縮部２０近傍の外気温度Ｔａを用いて、自然循環式冷却サイクルでの動作または圧縮冷凍サイクルでの動作を簡単に切り換えながら、発熱体Ｈを冷却することができる。
【０１４６】
本発明の第１の実施の形態における圧縮ユニット７００は、蒸発部１０と、凝縮部２０とに接続される。蒸発部１０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を流出させる。凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを蒸発部１０へ流出させる。
【０１４７】
圧縮ユニット７００は、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、蒸気管ＶＰと、液管ＬＰとを備えている。
【０１４８】
圧縮機３０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。圧縮機３０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。膨張弁４０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。制御弁５０は、蒸発部１０から凝縮部２０へ流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの流れを制御する。第１のタンク６１は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０１４９】
蒸気管ＶＰは、蒸発部１０、凝縮部２０および第１のタンク６１を接続する。蒸気管ＶＰは、蒸発部１０から凝縮部２０へ気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流すためのものである。液管ＬＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を接続する。液管ＬＰは、凝縮部２０から蒸発部１０へ液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流すためのものである。
【０１５０】
蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２と、第３の蒸気管ＶＰ３とを含んでいる。第１の蒸気管ＶＰ１は、蒸発部１０および第１のタンク６１を接続する。第２の蒸気管ＶＰ２は、第１の蒸気管ＶＰ１および凝縮部２０を、制御弁５０を介して接続する。第３の蒸気管ＶＰ３は、第２の蒸気管ＶＰ２から分岐し、圧縮機３０を介して第２の蒸気管ＶＰ２へ再接続する。
【０１５１】
第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。なお、第１の接続部Ｐ１は、第１の蒸気管ＶＰ１および第２の蒸気管ＶＰ２の接続部である。
【０１５２】
このような圧縮ユニット７００であっても、冷却装置１０００と同様の効果を奏することができる。
【０１５３】
また、本発明の第１の実施の形態における圧縮ユニット７００において、第１の蒸気管ＶＰ１のうち、少なくとも第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の区間は、第１の接続部Ｐ１の近傍を含んで、直線状に形成されている。
【０１５４】
このような圧縮ユニット７００であっても、冷却装置１０００と同様の効果を奏することができる。
【０１５５】
＜第１の実施の形態の第１の変形例＞
本発明の第１の実施の形態における冷却装置の第１の変形例１０００Ａについて、図に基づいて説明する。
【０１５６】
冷却装置１０００Ａは、冷却装置１０００と同様に発熱体Ｈを冷却する。図９は、冷却装置１０００Ａの構成を示す図である。また、図９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。
【０１５７】
図９を参照して、冷却装置１０００Ａは、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、第２のタンク６２と、温度計７０と、制御部８０と、第１のポンプ９１と、第２のポンプ９２と、ファンＦとを備えている。なお、本実施形態において、第２のタンク６２、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦは、必須の構成要素ではなく、省略することができる。
【０１５８】
また、図９を参照して、冷却装置１０００Ａは、蒸気管ＶＰ−Ａおよび液管ＬＰを備えている。蒸気管ＶＰ−Ａは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３−Ａを含む。液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２を含む。
【０１５９】
また、冷却装置１０００と同様に、発熱体Ｈ（図９にて不図示）が蒸発部１０の近傍に配置されている。
【０１６０】
ここで、冷却装置１０００Ａおよび冷却装置１０００を対比する。
【０１６１】
図１を参照して説明したように、冷却装置１０００では、圧縮機３０は、制御弁５０よりも鉛直方向にて上方に設けられていた。これに対して、冷却装置１０００Ａでは、圧縮機３０は、制御弁５０よりも鉛直方向にて下方に設けられていた。この点で、冷却装置１０００および冷却装置１０００Ａは互いに相違する。
【０１６２】
ここで、第２の接続部Ｐ２および第３の接続部Ｐ３の近傍では、第３の蒸気管ＶＰ３−Ａは、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている。これにより、とくに、
第２の接続部Ｐ２において、制御弁５０が閉じられた際に、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを、円滑に、鉛直方向の上方へ誘導し圧縮機３０へ導くことができる。
【０１６３】
以上、冷却装置１０００Ａの各構成について、説明した。
【０１６４】
つぎに、冷却装置１０００Ａの動作については、冷却装置１０００と同様である。
【０１６５】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１０００において、第２の接続部Ｐ２の近傍では、第３の蒸気管ＶＰ３−Ａは、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている。第２の接続部Ｐ２は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３−Ａの接続部であって制御弁５０よりも第１の接続部Ｐ１側の接続部である。
【０１６６】
これにより、制御弁５０が閉じられた際に、蒸発部１０から流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを、円滑に、鉛直方向の上方へ誘導し圧縮機３０へ導くことができる。
【０１６７】
＜第１の実施の形態の第２の変形例＞
本発明の第１の実施の形態における冷却装置の第２の変形例１０００Ｂについて、図に基づいて説明する。
【０１６８】
冷却装置１０００Ｂは、冷却装置１０００と同様に発熱体Ｈを冷却する。図１０は、冷却装置１０００Ｂの構成を示す図である。また、図１０では、図１〜図９で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜図９に示した符号と同等の符号を付している。
【０１６９】
図１０を参照して、冷却装置１０００Ｂは、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、第２のタンク６２と、温度計７０と、制御部８０と、第１のポンプ９１と、第２のポンプ９２と、ファンＦとを備えている。なお、本実施形態において、第２のタンク６２、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦは、必須の構成要素ではなく、省略することができる。
【０１７０】
また、図１０を参照して、冷却装置１０００Ｂは、蒸気管ＶＰおよび液管ＬＰを備えている。蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を含む。液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２を含む。また、冷却装置１０００Ｂは、バイパス管ＢＰをさらに備えている。
【０１７１】
また、冷却装置１０００と同様に、発熱体Ｈ（図１０にて不図示）が蒸発部１０の近傍に配置されている。
【０１７２】
ここで、冷却装置１０００Ａおよび冷却装置１０００を対比する。
【０１７３】
図１０を参照して、冷却装置１０００Ｂでは、バイパス管ＢＰをさらに備えている点で、冷却装置１０００と相違する。
【０１７４】
すなわち、図１０に示されるように、バイパス管ＢＰは、第１の蒸気管ＶＰ１とは別に、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１を接続する。また、バイパス管ＢＰは、第１の接続部Ｐ１付近では第２の蒸気管ＶＰ２の延在方向に沿って設けられている。
【０１７５】
このように、バイパス管ＢＰを設けたことにより、とくに圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際に、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、蒸発部１０へ向けて第１の蒸気管ＶＰ１内を流れることを抑制できる。
【０１７６】
すなわち、第１の実施の形態で図４〜図６を用いて説明した内容と同様に、冷却装置１０００Ｂでも、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際に、制御部８０は、膨張弁４０を開放して、膨張機能を無効にし（図５のＳ１４１）、圧縮機３０を停止し、制御弁５０を開放する（図５のＳ１４２）。
【０１７７】
このとき、図６で説明したように、太線の区間内にある冷媒ＣＯＯが、太線でない区間側に流れる。とくに、第２の蒸気管ＶＰ２の内部にある冷媒ＣＯＯが逆流する。このとき、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第３の接続部Ｐ３側から第２の接続部Ｐ２側へ向けて、制御弁５０を介して、第２の液管ＬＰ２内を流れる。
【０１７８】
ここで、第１の実施の形態における冷却装置１０００では、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の接続部Ｐ１に達すると、第１の蒸気管ＶＰ１の内壁に衝突した後、第１のタンク６１に流入していた。
【０１７９】
これに対して、本実施形態の冷却装置１０００Ｂでは、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の接続部Ｐ１に達すると、第１の蒸気管ＶＰ１を通過して、バイパス管ＢＰ内に流入する。そして、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、バイパス管ＢＰを介して、第１のタンク６１に流入する。
【０１８０】
このように、バイパス管ＢＰを設けたことにより、逆流する冷媒ＣＯＯのうち、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の接続部Ｐ１にて第１の蒸気管ＶＰ１の内壁に衝突せずに、バイパス管ＢＰに流入する。このため、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、より円滑に第１のタンク６１に流入させることができる。この結果、とくに圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際に、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、蒸発部１０へ向けて第１の蒸気管ＶＰ１内を流れることを抑制できる。
【０１８１】
＜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１０００Ｃについて、図に基づいて説明する。
【０１８２】
冷却装置１０００Ｃは、発熱体Ｈを冷却する。図１１は、冷却装置１０００Ｃの構成を示す図である。図１２は、冷却装置１０００Ｃの構成を示す模式図である。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。
【０１８３】
図１１および図１２を参照して、冷却装置１０００Ｃは、冷却装置１０００と同様に、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、第２のタンク６２と、温度計７０と、制御部８０と、第１のポンプ９１と、第２のポンプ９２と、ファンＦとを備えている。なお、本実施形態においても、第２のタンク６２、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦは、必須の構成要素ではなく、省略することができる。
【０１８４】
また、図１１および図１２を参照して、冷却装置１０００Ｃは、蒸気管ＶＰおよび液管ＬＰ−Ａを備えている。蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を含む。液管ＬＰ−Ａは、第３の液管ＬＰ３および第４の液管ＬＰ４を含む。
【０１８５】
また、冷却装置１０００と同様に、発熱体Ｈ（図１１および図１２にて不図示）が蒸発部１０の近傍に配置されている。
【０１８６】
ここで、冷却装置１０００と冷却装置１０００Ｃを対比する。
【０１８７】
冷却装置１０００では、液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２により構成されていた。これに対して、冷却装置１０００Ｃでは、液管ＬＰ−Ａは、第３の液管ＬＰ３および第４の液管ＬＰ４により構成されている。
【０１８８】
図１１および図１２に示されるように、第３の液管ＬＰ３は、蒸発部１０および凝縮部２０の間を接続する。第３の液管ＬＰ３には、膨張弁４０、第２のタンク６２、第１のポンプ９１および第２のポンプ９２が取り付けられている。第３の液管ＬＰ３は、第４の接続部Ｐ４で、第４の液管ＬＰ４に接続されている。すなわち、第４の接続部Ｐ４は、第３の液管ＬＰ３および第４の液管ＬＰ４を接続する点である。
【０１８９】
図１１および図１２に示されるように、第４の液管ＬＰ４は、第１のタンク６１および第３の液管ＬＰ３の間を接続する。第４の液管ＬＰ４は、第４の接続部Ｐ４で、第３の液管ＬＰ３と接続されている。
【０１９０】
以上、冷却装置１０００Ｃの各構成について、説明した。
【０１９１】
つぎに、冷却装置１０００Ｃの動作について説明する。ここでは、自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）での冷却装置１０００Ｃの動作と、圧縮冷凍サイクル（第２の循環経路）で冷却装置１０００Ｃの動作とを分けて説明する。なお、第１の実施の形態での説明と重複する場合には、説明を簡潔にするか、省略する。
【０１９２】
まず、自然循環式冷却サイクルでの冷却装置１０００Ｃの動作について説明する。自然循環式冷却サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯが循環するように設定された循環経路をいう。
【０１９３】
自然循環式冷却サイクルでは、制御部８０は、制御弁５０を開き、圧縮機３０および膨張弁４０の動作を停止させている。
【０１９４】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【０１９５】
つぎに、凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。なお、凝縮部２０は、ファンＦによって常に冷却されている。
【０１９６】
凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、膨張弁４０、第２のタンク６２、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０に流入する。すなわち、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第２のタンク６２に流入され、第２のタンク６２内に一時的に貯留される。
【０１９７】
つぎに、第２のポンプ９２は、第２のタンク６２に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、膨張弁４０および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０へ送出させる。第２のポンプ９２は、たとえば、第２のタンク６２内の液面が所定の高さ以下になったときに、動作する。なお、自然循環式冷却サイクルでは、膨張弁４０は開放されていて機能していない。
【０１９８】
このとき、第１のポンプ９１は、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、蒸発部１０へ送出させる。より具体的には、第１のポンプ９１は、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第４の液管ＬＰ４および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０へ送出させる。第１のポンプ９１は、たとえば、第１のタンク６１内の液面が所定の高さ以下になったときに、動作する。第１のタンク６１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと、第２のタンク６２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第４の接続部Ｐ４で合流し、第１のポンプ９１の圧送力によって蒸発部１０に流入される。
【０１９９】
つぎに、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、再び、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【０２００】
以上の通り、自然循環式冷却サイクルでは、冷却装置１０００Ｃは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介さずに、冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却する。冷却装置１０００Ｃは、以上の動作を繰り返し実行する。
【０２０１】
つぎに、圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００Ｃの動作について説明する。圧縮冷凍サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように設定された循環経路をいう。
【０２０２】
圧縮冷凍サイクルでは、制御部８０は、制御弁５０は閉じ、圧縮機３０および膨張弁４０を作動させている。
【０２０３】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、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を生成する。
【０２０４】
そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。この具体的な動作は、第１の実施の形態で説明した通りである。
【０２０５】
つぎに、凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。なお、凝縮部２０は、ファンＦによって常に冷却されている。
【０２０６】
凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、膨張弁４０、第２のタンク６２、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０に流入する。すなわち、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第２のタンク６２に流入され、第２のタンク６２内に一時的に貯留される。
【０２０７】
つぎに、第２のポンプ９２は、第２のタンク６２に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、膨張弁４０および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０へ送出させる。このとき、膨張弁４０は、自然循環式冷却サイクルと異なり、開放されておらず、機能している。したがって、具体的な動作は、次の通りとなる。すなわち、凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第３の液管ＬＰ３を介して、膨張弁４０に流入する。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを減圧して膨張させる。これにより、膨張弁４０で膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに相変化しやすくなる。膨張弁４０により膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第３の液管ＬＰ３を介して蒸発部１０へ流入される。
【０２０８】
このとき、第１のポンプ９１は、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、蒸発部１０へ送出させる。より具体的には、第１のポンプ９１は、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第４の液管ＬＰ４および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０へ送出させる。第２のポンプ９２は、第２のタンク６２に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、膨張弁４０および第３の液管ＬＰ３を介して、蒸発部１０へ送出させる。第１のタンク６１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと、第２のタンク６２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第４の接続部Ｐ４で合流し、第１のポンプ９１の圧送力によって蒸発部１０に流入される。
【０２０９】
つぎに、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、再び、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、および第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。冷却装置１０００Ｃは、以上の動作を繰り返し実行する。
【０２１０】
以上の通り、圧縮冷凍サイクルでは、冷却装置１０００Ｃは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却する。
【０２１１】
以上、冷却装置１０００Ｃの動作について、自然循環式冷却サイクルでの冷却装置１０００の動作と、圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００Ｃの動作とを分けて説明した。
【０２１２】
なお、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｃの動作と、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｃの動作については、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。
【０２１３】
なお、上述の説明では、制御部８０は、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦを制御すると説明した。しかしながら、制御部８０を設けることなく、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、温度計７０、第１のポンプ９１、第２のポンプ９２およびファンＦを手動で操作することもできる。
【０２１４】
以上の通り、本発明の第２の実施の形態における冷却装置１０００Ｃにおいて、蒸発部１０および凝縮部２０は、第１のタンク６１を介することなく、第３の液管ＬＰ３により接続されてもよい。この場合、第１のタンク６１および第３の液管ＬＰ３は、第４の液管ＬＰ４により接続される。このような構成であっても、上述したような効果と同様の効果を奏することができる。
【０２１５】
＜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１０００Ｄについて、図に基づいて説明する。ここで、上述した冷却装置１０００〜１０００Ｃは、冷却装置１０００Ｄの一例である。
【０２１６】
冷却装置１０００Ｄは、発熱体Ｈを冷却する。図１３は、冷却装置１０００Ｄの構成を示す図である。図１４は、冷却装置１０００Ｄの設置例を示す図である。図１５は、冷却装置１０００Ｄの構成を示す模式図である。また、図１３〜図１５では、図１〜図１２で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜図１２に示した符号と同等の符号を付している。
【０２１７】
図１３〜図１５を参照して、冷却装置１０００Ｄは、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、温度計７０と、制御部８０とを備えている。なお、本実施形態において、温度計７０および制御部８０は、必須の構成要素ではなく、省略することができる。
【０２１８】
また、図１３〜図１５を参照して、冷却装置１０００Ｄは、蒸気管ＶＰおよび液管ＬＰを備えている。蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を含む。液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２を含む。
【０２１９】
凝縮部２０は、たとえば室外機に含まれる。室外機は、通常、屋外（たとえば、データセンターのサーバルームの外）に設置される。
【０２２０】
また、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０、第１のタンク６１は、圧縮ユニット７００Ｄに含まれる。図１６は、圧縮ユニット７００Ｄの構成を示す図である。なお、図１６では、制御部８０を省略している。圧縮ユニット７００Ｄは、屋内（たとえば、データセンターのサーバルームの中）に設置される。
【０２２１】
ここで、発熱体Ｈは、稼働すると熱を発する装置であって、たとえばサーバルーム内に設置されたサーバ装置等の電子装置である。
【０２２２】
冷却装置１０００Ｄは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で第１のタンク６１を介して冷媒ＣＯＯを循環させる。また、冷却装置１０００Ｄは、蒸発部１０、凝縮部２０、圧縮機３０および膨張弁４０の間で、第１のタンク６１を介して冷媒ＣＯＯを循環させる。
【０２２３】
以下、冷却装置１０００Ｄの各構成について、説明する。
【０２２４】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの近傍に設けられている。蒸発部１０は、圧縮機３０または制御弁５０を介して、蒸気管ＶＰによって凝縮部２０に接続されている。
【０２２５】
蒸発部１０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を流出させる。
【０２２６】
凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを蒸発部１０へ流出させる。
【０２２７】
圧縮機３０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。圧縮機３０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。
【０２２８】
膨張弁４０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。
【０２２９】
制御弁５０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。制御弁５０は、蒸発部１０から凝縮部２０へ流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの流れを制御する。
【０２３０】
第１のタンク６１は、蒸発部１０よりも鉛直方向にて下方に配置されている。また、第１のタンク６１は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０２３１】
温度計７０は、制御部８０の指示にしたがって、外気温度を測定する。ここで、外気温度とは、外気に晒された場所の温度をいう。
【０２３２】
制御部８０は、少なくとも、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０および温度計７０を制御する。
【０２３３】
また、制御部８０は、上述の自然循環式冷却サイクルと圧縮式冷凍サイクルのいずれか一方に冷媒ＣＯＯを流す制御を制御弁５０の開閉によって行う。なお、自然循環式冷却サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介ざすに冷媒ＣＯＯが循環するように設定された経路をいう。圧縮式冷凍サイクルとは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように設定された経路をいう。
【０２３４】
次に、配管関係を説明する。蒸気管ＶＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を、第１のタンク６１を介して接続する。蒸気管ＶＰは、蒸発部１０から凝縮部２０へ液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流すための管である。上述の通り、蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３を含む。
【０２３５】
第１の蒸気管ＶＰ１は、蒸発部１０および第１のタンク６１を接続する。
【０２３６】
第２の蒸気管ＶＰ２は、第１の蒸気管ＶＰ１および凝縮部２０を、制御弁５０を介して接続する。
【０２３７】
ここで、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。これにより、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって第１のタンク６１に向けて円滑に流すことができる。また、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが、第１の接続部Ｐ１を介して、蒸発部１０および第２の蒸気管ＶＰ２に流入することを抑制できる。
【０２３８】
第３の蒸気管ＶＰ３は、第２の接続部Ｐ２にて第２の蒸気管ＶＰ２から分岐し、圧縮機３０を介して、第３の接続部Ｐ３にて第２の蒸気管ＶＰ２へ再接続するように設けられている。第２の接続部Ｐ２は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３の接続部であって、制御弁５０よりも第１の接続部Ｐ１側の接続部である。第３の接続部Ｐ３は、第２の蒸気管ＶＰ２および第３の蒸気管ＶＰ３の接続部であって、制御弁５０よりも凝縮部２０側の接続部である。
【０２３９】
液管ＬＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を、第１のタンク６１を介して接続する。液管ＬＰは、凝縮部２０から蒸発部１０へ気相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流すための管である。液管ＬＰは、第１の液管ＬＰ１および第２の液管ＬＰ２を含む。
【０２４０】
第１の液管ＬＰ１は、凝縮部２０および第１のタンク６１の間を、膨張弁４０を介して接続する。
【０２４１】
第２の液管ＬＰ２は、第１のタンク６１および蒸発部１０の間を接続する。
【０２４２】
以上、冷却装置１０００Ｄの各構成について、説明した。
【０２４３】
つぎに、冷却装置１０００Ｄの動作について説明する。ここでは、自然循環式冷却サイクル（第１の循環経路）での冷却装置１０００の動作と、圧縮冷凍サイクル（第２の循環経路）で冷却装置１０００Ｄの動作とを分けて説明する。
【０２４４】
まず、自然循環式冷却サイクルでの冷却装置１０００Ｄの動作について説明する。自然循環式冷却サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯが循環するように設定された循環経路をいう。
【０２４５】
自然循環式冷却サイクルでは、制御部８０は、制御弁５０を開き、圧縮機３０および膨張弁４０の動作を停止させている。
【０２４６】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが凝縮部２０に流入する。このとき、制御弁５０は開かれており、圧縮機３０は動作していない。このため、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０側へ流れることなく、制御弁５０側へ流れる。
【０２４７】
つぎに、凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。
【０２４８】
凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１および膨張弁４０を介して第１のタンク６１に流入され、第１のタンク６１内に一時的に貯留される。なお、自然循環式冷却サイクルでは、膨張弁４０は開放されていて機能していない。
【０２４９】
つぎに、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第２の液管ＬＰ２を介して、蒸発部１０に流入される。
【０２５０】
つぎに、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、再び、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２および制御弁５０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【０２５１】
以上の通り、自然循環式冷却サイクルでは、冷却装置１０００Ｄは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介さずに、冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却する。
【０２５２】
つぎに、圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００Ｄの動作について説明する。圧縮冷凍サイクルとは、上述の通り、蒸発部１０および凝縮部２０の間で圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯが循環するように設定された循環経路をいう。
【０２５３】
圧縮冷凍サイクルでは、制御部８０は、制御弁５０は閉じ、圧縮機３０および膨張弁４０を作動させている。
【０２５４】
蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、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を生成する。
【０２５５】
そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【０２５６】
気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０による圧送力により、第１の接続部Ｐ１を介して、第１の蒸気管ＶＰ１から第２の蒸気管ＶＰ２へ流れる。
【０２５７】
さらに、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０による圧送力により、第２の接続部Ｐ２を介して、第２の蒸気管ＶＰ２から第３の蒸気管ＶＰ３へ流れ、圧縮機３０に流入する。
【０２５８】
つぎに、圧縮機３０は、当該圧縮機３０の内部に流入する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに圧力を加える。これにより、圧縮機３０で圧縮された気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに相変化しやすくなる。気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、圧縮機３０に流入した後、当該圧縮機３０による圧送力によって第３の接続部Ｐ３を介して凝縮部２０へ流入する。このとき、制御弁５０は閉じられているので、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが制御弁５０を通ることはない。
【０２５９】
つぎに、凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。
【０２６０】
凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１および膨張弁４０を介して第１のタンク６１に流入される。このとき、膨張弁４０は、自然循環式冷却サイクルと異なり、開放されておらず、機能している。すなわち、凝縮部２０により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１を介して、膨張弁４０に流入する。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを減圧して膨張させる。これにより、膨張弁４０で膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯに相変化しやすくなる。膨張弁４０により膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１の液管ＬＰ１を介して第１のタンク６１内に流入し、第１のタンク６１に一時的に貯留される。
【０２６１】
つぎに、第１のタンク６１に貯留されている液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第２の液管ＬＰ２を介して、蒸発部１０に流入される。
【０２６２】
つぎに、蒸発部１０は、発熱体Ｈの熱を受けて、再び、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を生成する。そして、蒸発部１０は、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２、および第３の蒸気管ＶＰ３および圧縮機３０を介して、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮部２０へ流出させる。
【０２６３】
以上の通り、圧縮冷凍サイクルでは、冷却装置１０００Ｄは、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却する。
【０２６４】
以上、冷却装置１０００Ｄの動作について、自然循環式冷却サイクルでの冷却装置１０００Ｄの動作と、圧縮冷凍サイクルで冷却装置１０００Ｄの動作とを分けて説明した。
【０２６５】
つぎに、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作について説明する。
【０２６６】
図１７は、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作を示すフロー図である。図１８は、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作の一部を説明するためのフロー図である。なお、図１７および図１８は、基本的には図４および図５と同様である。
【０２６７】
図１７を参照して、冷却装置１０００Ｄは、圧縮冷凍サイクルで動作している（Ｓ３１０）。すなわち、冷却装置１０００は、圧縮冷凍サイクルにて、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介して冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却している。
【０２６８】
つぎに、温度計７０が、外気温度Ｔａを測定する（Ｓ３２０）。制御部８０は、温度計７０から、外気温度Ｔａと受け取る。
【０２６９】
つぎに、制御部８０は、予め設定されている外気温度の閾値Ｔ１（たとえば、２０℃）と、外気温度Ｔａを比較する（Ｓ３３０）。
【０２７０】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも小さい場合（Ｓ３３０、Ｙｅｓ）、冷却装置１０００Ｄは、自然循環式冷却サイクルでの動作に切り換える（Ｓ３４０）。
【０２７１】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも小さくない場合（Ｓ３３０、Ｎｏ）、冷却装置１０００Ｄは、自然循環式冷却サイクルでの動作に切り換えることなく、圧縮冷凍サイクルでの動作を継続する（Ｓ３１０）。
【０２７２】
Ｓ３４０の動作について、具体的に説明する。図１８に示されるように、制御部８０は、膨張弁４０を開放して、膨張機能を無効にする（Ｓ３４１）。
【０２７３】
つぎに、制御部８０は、圧縮機３０を停止し、制御弁５０を開放する（Ｓ３４２）。
【０２７４】
つぎに、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作について説明する。
【０２７５】
図１９は、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作を示すフロー図である。図２０は、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作の一部を説明するためのフロー図である。なお、図１９および図２０は、基本的には図７および図８と同様である。
【０２７６】
図１９を参照して、冷却装置１０００Ｄは、自然循環式冷却サイクルで動作している（Ｓ４１０）。すなわち、冷却装置１０００Ｄは、自然循環式冷却サイクルにて、蒸発部１０および凝縮部２０の間で、圧縮機３０を介さずに冷媒ＣＯＯを循環させて、発熱体Ｈを冷却している。
【０２７７】
つぎに、温度計７０が、所定時間（たとえば、１時間）毎に、外気温度Ｔａを測定する（Ｓ４２０）。具体的な処理は、図１７のＳ３２０の処理と同様である。
【０２７８】
つぎに、制御部８０は、予め設定されている外気温度の閾値Ｔ１（たとえば、２０℃）と、外気温度Ｔａを比較する（Ｓ４３０）。
【０２７９】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも大きい場合（Ｓ４３０、Ｙｅｓ）、冷却装置１０００Ｄは、圧縮冷凍サイクルでの動作に切り換える（Ｓ４４０）。
【０２８０】
制御部８０による比較の結果、外気温度Ｔａが、外気温度の閾値Ｔ１よりも大きくない場合（Ｓ４３０、Ｎｏ）、冷却装置１０００Ｄは、圧縮冷凍サイクルでの動作に切り換えることなく、自然循環式冷却サイクルでの動作を継続する（Ｓ４１０）。
【０２８１】
Ｓ４４０の動作について、具体的に説明する。図２０に示されるように、制御部８０は、膨張弁４０を動作させ、膨張機能を有効にする（Ｓ４４１）。具体的には、制御部８０は、膨張弁４０に対して、動作するように指示する。膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、動作する。
【０２８２】
つぎに、制御部８０は、圧縮機３０を動作させ、制御弁５０を閉じる（Ｓ４４２）。
【０２８３】
冷却装置１０００は、以上に説明した。以上に説明した自然循環式冷却サイクルおよび圧縮冷凍サイクルのいずれか一方への切り換えを所定時間（たとえば、１時間）毎に実行する。
【０２８４】
以上、自然循環式冷却サイクルでの動作から圧縮冷凍サイクルでの動作へ切り換える際の冷却装置１０００Ｄの動作について説明した。
【０２８５】
なお、上述の説明では、制御部８０は、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０および温度計７０を制御すると説明した。しかしながら、制御部８０を設けることなく、圧縮機３０、膨張弁４０、制御弁５０および温度計７０を手動で操作することもできる。
【０２８６】
以上の通り、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１０００は、蒸発部１０と、凝縮部２０と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、制御弁５０と、第１のタンク６１と、蒸気管ＶＰと、液管ＬＰとを備えている。
【０２８７】
蒸発部１０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を流出させる。凝縮部２０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを蒸発部１０へ流出させる。圧縮機３０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。圧縮機３０は、蒸発部１０から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。膨張弁４０は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。膨張弁４０は、凝縮部２０から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。制御弁５０は、蒸発部１０から凝縮部２０へ流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの流れを制御する。第１のタンク６１は、蒸発部１０および凝縮部２０に接続されている。第１のタンク６１は、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０２８８】
蒸気管ＶＰは、蒸発部１０、凝縮部２０および第１のタンク６１を接続する。蒸気管ＶＰは、蒸発部１０から凝縮部２０へ気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流すためのものである。液管ＬＰは、蒸発部１０および凝縮部２０を接続する。液管ＬＰは、凝縮部２０から蒸発部１０へ液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流すためのものである。
【０２８９】
蒸気管ＶＰは、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２と、第３の蒸気管ＶＰ３とを含んでいる。第１の蒸気管ＶＰ１は、蒸発部１０および第１のタンク６１を接続する。第２の蒸気管ＶＰ２は、第１の蒸気管ＶＰ１および凝縮部２０を、制御弁５０を介して接続する。第３の蒸気管ＶＰ３は、第２の蒸気管ＶＰ２から分岐し、圧縮機３０を介して第２の蒸気管ＶＰ２へ再接続する。
【０２９０】
第１の接続部Ｐ１は、第１の蒸気管ＶＰ１および第２の蒸気管ＶＰ２の接続部である。なお、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。
【０２９１】
ここで、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの中には、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが混入する場合がある。これは、たとえば、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが、第１の蒸気管ＶＰ１の壁面と接触することによって冷却され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに相変化してしまうことがあるからである。このとき、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられているので、第１の接続部Ｐ１および第１のタンク６１の間の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、重力によって第１のタンク６１に向けて円滑に流すことができる。
【０２９２】
また、とくに、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際などに、制御弁５０を閉じた状態から開いた際に、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側へ逆流する場合がある。しかしながら、上述の通り、第１の接続部Ｐ１は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。さらに、蒸発部１０は、第１のタンク６１よりも鉛直方向にて上方に設けられている。したがって、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側へ逆流しても、逆流する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、第１の接続部１よりも鉛直方向にて下方に配置されている第１のタンク６１に円滑に流入させることができる。
【０２９３】
このように、第１の蒸気管ＶＰ１内を流れる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの中に液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが混入する場合や、圧縮冷凍サイクルでの動作から自然循環式冷却サイクルでの動作へ切り換える際などに液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが制御弁５０側から第１の接続部Ｐ１側へ逆流する場合であっても、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを円滑に第１のタンク６１に導くことができる。このため、蒸気管ＶＰ（とくに、第１の蒸気管ＶＰ１、第２の蒸気管ＶＰ２）内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを低減することができるので、蒸発部１０により生成された気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを円滑に凝縮部２０へ流入させることができる。この結果、冷却装置１０００によれば、発熱体Ｈの熱をより効率よく冷却できる。
【０２９４】
また、前述の各実施の形態の一部または全部は、以下のようにも記載されうるが、以下に限定されない。
（付記１）
発熱体の熱を受熱して、内部に貯留されている液相状態の冷媒を前記発熱体の熱により蒸発させて、気相状態の冷媒を流出させる蒸発部と、
前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を前記蒸発部へ流出させる凝縮部と、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記蒸発部から前記凝縮部へ流れる気相状態の冷媒の流れを制御する制御弁と、
前記蒸発部よりも鉛直方向にて下方に配置され、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクと、
前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記蒸発部から前記凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための蒸気管と、
前記蒸発部および前記凝縮部を接続し、前記凝縮部から前記蒸発部へ液相状態の冷媒を流すための液管とを備え、
前記蒸気管は、
前記蒸発部および前記第１のタンクを接続する第１の蒸気管と、
前記第１の蒸気管および前記凝縮部を、前記制御弁を介して接続する第２の蒸気管と、
前記第２の蒸気管から分岐し、前記圧縮機を介して、前記第２の蒸気管へ再接続する第３の蒸気管とを含み、
前記第１の蒸気管および前記第２の蒸気管の接続部である第１の接続部は、前記第１のタンクよりも鉛直方向にて上方に設けられている冷却装置。
（付記２）
前記第１の蒸気管のうち、少なくとも前記第１の接続部および前記第１のタンクの間の区間は、前記第１の接続部の近傍を含んで直線状に形成されている付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
前記第２の蒸気管のうち、少なくとも前記第１の接続部および前記制御弁の間の区間は、前記第２の蒸気管および前記第３の蒸気管の接続部であって前記制御弁よりも前記第１の接続部の側の接続部である第２の接続部の近傍を含んで直線状に形成され、前記第１の接続部よりも鉛直方向にて上方に設けられている付記１または２に記載の冷却装置。
（付記４）
前記第２の蒸気管および前記第３の蒸気管の接続部であって前記制御弁よりも前記第１の接続部の側の接続部である第２の接続部の近傍では、前記第３の蒸気管は、鉛直方向の上方側に向かって延出するように設けられている付記１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記５）
前記第１の接続部および前記第１のタンクを接続し、前記第１の接続部の付近では前記第２の蒸気管の延在方向に沿って設けられているバイパス管をさらに含んでいる付記１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記６）
前記液管は、
前記凝縮部および前記第１のタンクの間を、前記膨張弁を介して接続する第１の液管と、
前記第１のタンクおよび前記蒸発部の間を接続する第２の液管とを備えた付記１〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記７）
前記第１のタンクおよび前記蒸発部の間の前記第２の液管に設けられ、前記第１のタンク内に貯留されている液相状態の冷媒を前記第１のタンクから前記蒸発部へ送る第１のポンプをさらに備えた付記６に記載の冷却装置。
（付記８）
前記凝縮部および前記膨張弁の間の前記第１の液管に設けられ、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を貯留する第２のタンクをさらに備えた付記６または７に記載の冷却装置。
（付記９）
前記第２のタンクおよび前記膨張弁の間の前記第１の液管に設けられ、前記第２のタンク内に貯留されている液相状態の冷媒を前記第２のタンクから前記膨張弁へ送る第２のポンプをさらに備えた付記８に記載の冷却装置。
（付記１０）
前記蒸発部および前記凝縮部の間で冷媒が循環するように設定された第１の循環経路と、前記蒸発部および前記凝縮部の間で前記圧縮機を介して冷媒が循環するように設定された第２の循環経路のいずれか一方に冷媒を流す制御を前記制御弁の開閉によって行う制御部をさらに備えた付記１〜９のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記１１）
前記制御部は、前記凝縮部の近傍の外気温度に基づいて、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路のいずれか一方に冷媒を流す制御を前記制御弁の開閉によって行う付記１０に記載の冷却装置。
（付記１２）
発熱体の熱を受熱して、内部に貯留されている液相状態の冷媒を前記発熱体の熱により蒸発させて、気相状態の冷媒を流出させる蒸発部と、
前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を前記蒸発部へ流出させる凝縮部とに接続される圧縮ユニットであって、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記蒸発部から流出する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、前記凝縮部から流出する液相状態の冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記蒸発部から前記凝縮部へ流れる気相状態の冷媒の流れを制御する制御弁と、
前記蒸発部よりも鉛直方向にて下方に配置され、前記蒸発部および前記凝縮部に接続され、液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクと、
前記蒸発部、前記凝縮部および前記第１のタンクを接続し、前記蒸発部から前記凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための蒸気管と、
前記蒸発部および前記凝縮部を接続し、前記凝縮部から前記蒸発部へ液相状態の冷媒を流すための液管とを備え、
前記蒸気管は、
前記蒸発部および前記第１のタンクを接続する第１の蒸気管と、
前記第１の蒸気管および前記凝縮部を、前記制御弁を介して接続する第２の蒸気管と、
前記第２の蒸気管から分岐し、前記圧縮機を介して、前記第２の蒸気管へ再接続する第３の蒸気管とを含み、
前記第１の蒸気管および前記第２の蒸気管の接続部である第１の接続部は、前記第１のタンクよりも鉛直方向にて上方に設けられている圧縮ユニット。
（付記１３）
前記第１の蒸気管のうち、少なくとも前記第１の接続部および前記第１のタンクの間の区間は、前記第１の接続部の近傍を含んで直線状に形成されている付記１２に記載の圧縮ユニット。
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】
【０２９５】
１０    蒸発部
２０    凝縮部
３０    圧縮機
４０    膨張弁
５０    制御弁
６１    第１のタンク
６２    第２のタンク
７０    温度計
８０    制御部
９１    第１のポンプ
９２    第２のポンプ
Ｆ    ファン
ＶＰ    蒸気管
ＶＰ１    第１の蒸気管
ＶＰ２    第２の蒸気管
ＶＰ３、ＶＰ３−Ａ    第３の蒸気管
ＶＰ４    第４の蒸気管
ＬＰ    液管
ＬＰ１    第１の液管
ＬＰ２    第２の液管
ＬＰ３    第３の液管
ＬＰ４    第４の液管
ＢＰ    バイパス管
７００    圧縮ユニット
５００  室外機
１０００、１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ、１０００Ｄ    冷却装置
【図１】
2019211182.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019211182.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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