(57)【要約】【課題】装置の大型化を招くことなく、冷却管に流す冷媒（第２冷媒）の流量を調整することで、冷却容器内の冷媒（第１冷媒）の凝縮の熱伝達効率を調整して、発熱体の温度が上昇してしまうのを抑制できるようにする。【解決手段】冷却装置２を、発熱体１に熱的に接続され、発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒９を内部に有する冷却容器６と、冷却容器の内部を通り、第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒１０が流れる冷却管７と、冷却管に設けられ、冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、冷却容器の内圧に応じた開度となって、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁８とを備えるものとする。【選択図】図１
2015183993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に熱的に接続され、前記発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、
前記冷却容器の内部を通り、前記第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、
前記冷却管に設けられ、前記冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、前記冷却容器の内圧に応じた開度となって、前記第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記冷却容器は、内部が減圧状態になっていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記流量調整弁は、前記第２冷媒の流路の大きさを調整する弁体と、前記第２冷媒の流路を閉じる方向に前記弁体を付勢するバネとを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却管は、前記冷却容器の内部に位置する部分の外周にフィンを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記流量調整弁は、前記冷却容器の外部に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記流量調整弁は、前記冷却容器の内部に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
複数の発熱体のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、
前記複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、
前記配管に接続されたポンプとを備え、
前記冷却装置は、
前記発熱体に熱的に接続され、前記発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、
前記冷却容器の内部を通り、前記第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、
前記冷却管に設けられ、前記冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、前記冷却容器の内圧に応じた開度となって、前記第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備え、
前記ポンプは、前記配管を介して、前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に接続されており、前記流量調整弁の開度に応じた流量の前記第２冷媒が前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に供給されるようになっていることを特徴とする冷却システム。
【請求項８】
複数の電子部品と、
前記複数の電子部品のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、
前記複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、
前記配管に接続されたポンプとを備え、
前記冷却装置は、
前記発熱体に熱的に接続され、前記発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、
前記冷却容器の内部を通り、前記第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、
前記冷却管に設けられ、前記冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、前記冷却容器の内圧に応じた開度となって、前記第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備え、
前記ポンプは、前記配管を介して、前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に接続されており、前記流量調整弁の開度に応じた流量の前記第２冷媒が前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に供給されるようになっていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、冷却システム及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理装置などの電子装置の処理能力の向上に伴う発熱密度の増加によって、高発熱な電子装置の冷却、信頼性確保のために低温駆動させる電子装置の冷却などでは、熱抵抗を低減するために、例えばファンを用いた空冷方式ではなく、水を用いた水冷方式が採られる。
現在の主流の水冷方式は、狭い流路（例えばマイクロチャネル等）に冷水を流すことで、高い熱伝達率を実現している。
【０００３】
しかしながら、狭い流路を用いるため、圧損が大きく、冷水を流すためのポンプを駆動する電力（消費電力）が増大してしまう。
このため、狭い流路を用いる水冷方式に代えて、圧損の小さい冷却管を用いる水冷方式とし、これにヒートポンプで使われている技術を応用した沸騰凝縮熱伝達技術を組み合わせることで、高い熱伝達率を実現する手法が研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２５２３０５号公報
【特許文献２】特開２００３−４３２５号公報
【特許文献３】特表２００６−５２６７５７号公報
【特許文献４】特開２００１−２４３７４号公報
【特許文献５】特開２００６−１４０２５６号公報
【特許文献６】特開２０１１−１０２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧損の小さい冷却管を用いる水冷方式に、ヒートポンプで使われている技術を応用した沸騰凝縮熱伝達技術を組み合わせる場合、例えば、発熱体に熱的に接続され、内部に冷媒を有する冷却容器の内部に冷却管を通し、冷却管に冷水を流すことが考えられる。
しかしながら、発熱体の発熱量が多くなると、沸騰が促進され、冷却容器の内圧が高くなって、冷媒の沸点が上昇してしまい、発熱体の温度が上昇してしまうことになる。
【０００６】
この場合、冷却管に電磁弁を設けるとともに、電磁弁を制御する制御系を設け、発熱体の温度等に応じて、冷却管に流す冷水の流量を制御することで、凝縮の熱伝達効率を制御して、発熱体の温度が上昇してしまうのを抑制することが考えられる。
しかしながら、電磁弁を制御するための制御系が必要になり、装置が大型化してしまうことになる。
【０００７】
そこで、装置の大型化を招くことなく、冷却管に流す冷媒（第２冷媒）の流量を調整することで、冷却容器内の冷媒（第１冷媒）の凝縮の熱伝達効率を調整して、発熱体の温度が上昇してしまうのを抑制できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本冷却装置は、発熱体に熱的に接続され、発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、冷却容器の内部を通り、第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、冷却管に設けられ、冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、冷却容器の内圧に応じた開度となって、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備える。
【０００９】
本冷却システムは、複数の発熱体のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、配管に接続されたポンプとを備え、冷却装置は、発熱体に熱的に接続され、発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、冷却容器の内部を通り、第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、冷却管に設けられ、冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、冷却容器の内圧に応じた開度となって、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備え、ポンプは、配管を介して、複数の冷却装置のそれぞれに備えられる冷却管に接続されており、流量調整弁の開度に応じた流量の第２冷媒が複数の冷却装置のそれぞれに備えられる冷却管に供給されるようになっている。
【００１０】
本電子装置は、複数の電子部品と、複数の電子部品のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、配管に接続されたポンプとを備え、冷却装置は、発熱体に熱的に接続され、発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、冷却容器の内部を通り、第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、冷却管に設けられ、冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、冷却容器の内圧に応じた開度となって、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備え、ポンプは、配管を介して、複数の冷却装置のそれぞれに備えられる冷却管に接続されており、流量調整弁の開度に応じた流量の第２冷媒が複数の冷却装置のそれぞれに備えられる冷却管に供給されるようになっている。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本冷却装置、冷却システム及び電子装置によれば、装置の大型化を招くことなく、冷却管に流す冷媒（第２冷媒）の流量を調整することで、冷却容器内の冷媒（第１冷媒）の凝縮の熱伝達効率を調整して、発熱体の温度が上昇してしまうのを抑制できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態にかかる冷却装置の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本実施形態にかかる冷却装置の構成を示す模式的平面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる冷却装置に備えられる流量調整弁の動作を説明するための模式的断面図である。
【図４】本実施形態にかかる冷却装置、これを備える冷却システム及び電子装置の構成を示す模式的平面図である。
【図５】本実施形態にかかる冷却装置、これを備える冷却システム及び電子装置の構成を示す模式的断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる冷却装置に備えられる流量調整弁の変形例の構成及び動作を説明するための模式的断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる冷却装置に備えられる流量調整弁の変形例の構成及び動作を説明するための模式的断面図である。
【図８】本実施形態にかかる冷却装置の変形例の構成を示す模式的断面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる冷却装置を備える冷却システム及び電子装置による効果を説明するための模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる冷却装置、冷却システム及び電子装置について、図１〜図９を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる冷却装置及び冷却システムは、例えば水冷式のサーバなどの水冷式の電子装置に備えられる。なお、電子装置を、電子機器、情報処理装置、情報機器装置、情報機器などともいう。また、冷却装置を水冷装置ともいう。また、冷却システムを水冷システムともいう。
【００１４】
ここでは、電子装置は、例えば図５に示すように、ラック２０の内部に複数のシステムボード（図示せず）を備え、各システムボード上に、複数の電子部品１（例えばＣＰＵやメモリを備えるＣＰＵモジュールなど；発熱体）を備える。なお、システムボードを回路基板ともいう。また、電子装置の構成は、これに限られるものではなく、複数の電子部品１を備えるものであれば良い。
【００１５】
このような電子装置に備えられる複数の電子部品１のそれぞれを冷却するために、図４、図５に示すように、各電子部品１に本実施形態の冷却装置２が設けられている。つまり、複数の電子部品１のそれぞれを冷却する複数の冷却装置２が、複数の電子部品１のそれぞれに一つずつ設けられている。そして、各冷却装置２には、冷水（冷却水）を供給・排出するための配管３が取り付けられている。この配管３は、ポンプ４（冷水用ポンプ）に接続されている。このように、電子装置は、複数の電子部品１（発熱体）のそれぞれを冷却する複数の冷却装置２と、複数の冷却装置２のそれぞれに接続された配管３と、配管３に接続されたポンプ４とを含む冷却システム５を備える。
【００１６】
なお、ここでは、ポンプ４は、冷水を供給するためのものであり、ラック２０毎に設けられている。そして、各ポンプ４は、ラック２０の中に設けられている複数の電子部品１のうち最も温度が高くなっている電子部品１の温度（発熱体最高温度）が目標値（発熱体設定温度）になるように、制御系によって、フィードバック制御されるようになっている。つまり、複数の電子部品１の温度に基づいて、ポンプ流量（冷水量）がフィードバック制御されるようになっている。このポンプの流量制御は、インバータ制御や台数制御などの方法を用いれば良い。この場合、例えば、電子部品１の温度を測定するセンサ（発熱体温度センサ）を設け、このセンサからの情報をコントローラなどの制御系に送り、制御系で、センサからの情報に基づいてポンプに対する制御量を決定し、これに基づいてポンプを駆動することでポンプ流量（冷却に必要な冷水の流量）を制御すれば良い。なお、電子部品の温度を測定するセンサを用いずに、電子部品の消費電力を用いてフィードバック制御を行なうようにしても良い。
【００１７】
本実施形態では、冷却装置２は、図１、図２に示すように、冷却容器６と、冷却管７と、流量調整弁８とを備える。
ここで、冷却容器６は、発熱体である電子部品１に熱的に接続されており、その電子部品１から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する冷媒９（第１冷媒）を内部に有する。なお、冷却容器６をチャンバ又は水冷チャンバともいう。また、冷却容器６は、図示しないシステムボードに例えばボルト等で固定されている。また、冷却容器６の内部の底面、即ち、発熱体である電子部品１に熱的に接続される側の内部の底面に、凹凸を設けても良い。これにより、発熱体である電子部品からの熱を効率的に冷媒９に伝達することが可能となる。ここでは、冷却容器６は、内部が減圧状態になっている。つまり、冷却容器６内の冷媒９が適正な温度で沸騰するように冷却容器６の内部は減圧されている。そして、発熱体である電子部品１の発熱量に応じた量の冷媒９が沸騰することになる。このため、冷却容器６の内部では、発熱体である電子部品１の発熱量に応じて内圧が変化することになる。つまり、発熱体である電子部品１の発熱量が大きくなると、沸騰が促進され、冷却容器６内の圧力（即ち、冷却容器６の内圧）が高くなる。一方、発熱体である電子部品１の発熱量が小さくなると、沸騰しにくくなり、冷却容器６の内圧が低くなる。
【００１８】
冷却管７は、冷却容器６の内部を通っており、冷媒９（第１冷媒）よりも温度の低い冷水１０（第２冷媒）が流れるようになっている。ここで、冷媒９は、例えば水、エタノール、アセトン、フロンなどである。また、冷媒９の温度は減圧下の沸点程度である。また、冷水１０の温度は発熱体である電子部品１の温度をどの程度の温度にしたいかによって決まる。ここでは、冷却管７は、冷却容器６の内部に位置する部分の外周にフィン１１を備える。これにより、冷媒９と冷水１０との間で効率的に熱交換（熱伝達）が行なわれるようにしている。なお、ここでは、冷却管７を流れる冷媒を冷水１０としているが、水以外の冷媒であっても良い。
【００１９】
このような、冷水１０が流れる冷却管７が内部を通っており、内部に冷媒９を有する冷却容器６を備える冷却装置２では、冷却容器６の発熱体である電子部品１に熱的に接続がされている側で、冷媒９が、発熱体である電子部品１から熱を奪い、沸騰（気化）し、冷却管７が設けられている側で、気体（気相）の冷媒９と冷水１０で熱交換が行なわれ、冷媒９が凝縮することで、発熱体である電子部品１を冷却する。
【００２０】
流量調整弁８は、冷却管７に設けられており、冷却容器６の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達（ここでは直接伝達）されて機械的に作動し、冷却容器６の内圧に応じた開度となって、冷水１０の流量を調整するようになっている。
例えば、電子部品１の発熱量が大きくなると、その電子部品１に設けられた冷却装置２の冷却容器６の内圧が高くなり、これによる押圧が伝達されて流量調整弁８が機械的に作動し、その開度が大きくなって、冷却管７を流れる冷水１０の流量が増加する。つまり、電子部品１の発熱量が大きくなると、その電子部品１に設けられた冷却装置２の冷却容器６の内圧の増加にあわせて、流量調整弁８が機械的かつ自動的に動作し、その開度が大きくなって、冷却管７を流れる冷水の流量が増加する。これにより、冷却容器６内の冷媒９の凝縮の熱伝達効率が良くなる。この結果、冷却容器６の内圧が低くなり、冷媒９の沸点の上昇を抑えることができるため、発熱体である電子部品１の発熱量が大きくなっても、その電子部品１の温度が上昇してしまうのを抑制することができる。
【００２１】
一方、電子部品１の発熱量が小さくなると、その電子部品１に設けられた冷却装置２の冷却容器６の内圧が低くなり、これによる引圧が伝達されて流量調整弁８が機械的に作動し、その開度が小さくなって、冷却管７を流れる冷水１０の流量が減少する。つまり、電子部品１の発熱量が小さくなると、その電子部品１に設けられた冷却装置２の冷却容器６の内圧の減少にあわせて、流量調整弁８が機械的かつ自動的に動作し、その開度が小さくなって、冷却管７を流れる冷水１０の流量が減少する。これにより、必要以上の流量の冷水１０が流れるのを抑制することができる。
【００２２】
このように、流量調整弁８が機械的に作動することで、冷却容器６の内圧及び冷却管７を流れる冷水１０の流量が最適化される。特に、発熱体である電子部品１の発熱量が変化しても、冷却容器６内の減圧状態を維持し、冷却容器６の内圧をなるべく一定に保つことが可能となる。
ここでは、流量調整弁８は、冷水１０の流路の大きさを調整する弁体（バルブ）８Ａと、冷水１０の流路を閉じる方向に弁体８Ａを付勢するバネ（スプリング）８Ｂとを備える。
【００２３】
本実施形態では、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、流量調整弁８は、冷却管７に設けられた弁室８Ｃと、弁室８Ｃ内に設けられ、冷水１０の流路の大きさを調整する弁体８Ａと、弁室８Ｃ内に設けられ、冷水１０の流路を閉じる方向に弁体８Ａを付勢するバネ８Ｂとを備える。なお、流量調整弁８を感圧式流量調整弁ともいう。
ここで、弁室８Ｃは、冷却管７の上方側に位置する弁室上部８ＣＡと、冷却管７の下方側に位置する弁室下部８ＣＢとを備え、弁室上部８ＣＡと弁室下部８ＣＢとは第１隔壁８Ｄで仕切られている。
【００２４】
そして、弁室上部８ＣＡは、冷却管７に連通しており、その中を冷水１０が流れるようになっている。一方、弁室下部８ＣＢは、連通管１２を介して冷却容器６に接続されており、冷却容器６内の沸騰した冷媒（気相の冷媒）９が連通管１２を介して導かれるようになっている。ここで、連通管１２（圧力感知部分）は、冷却容器６内の液体（液相）の冷媒９の表面（液面）よりも上方の位置に接続することになる。
【００２５】
また、弁体８Ａは、逆三角錐弁体であって、基部８ＡＸと、軸部８ＡＹと、逆三角錐部８ＡＺとを備える。
そして、弁室上部８ＣＡには、開口部８ＥＡを有する第２隔壁８Ｅが設けられており、その開口部８ＥＡを通るように弁体８Ａの逆三角錐部８ＡＺ及び軸部８ＡＹが設けられている。また、弁体８Ａの軸部８ＡＹは、第１隔壁８Ｄに設けられた穴に移動可能に設けられている。また、弁体８Ａの基部８ＡＸは、弁室下部８ＣＢの側方の壁面に沿って移動可能に設けられている。
【００２６】
また、弁室下部８ＣＢの下方の壁面と弁体８Ａの基部８ＡＸの下面との間にバネ８Ｂが設けられており、弁体８Ａが下方へ付勢されている。また、冷却容器６から連通管１２を介して弁室下部８ＣＢに導かれた、沸騰した冷媒９による押圧力が弁体８Ａの基部８ＡＸの下面に加わる。この場合、バネ８Ｂは、弁体８Ａを動かすための圧力を補正するために用いられる。なお、弁体８Ａの基部８ＡＸの上面が、第１隔壁８Ｄに当接することで、弁体８Ａの上方向への移動が規制されるようになっている。
【００２７】
そして、冷却容器６の内圧が低いと、押圧力とバネ８Ｂの付勢力との関係で、図３（Ｂ）に示すように、弁体８Ａは下方に位置し、第２隔壁８Ｅの開口部８ＥＡの位置に弁体８Ａの逆三角錐部８ＡＺの断面積が大きい部分が位置して、冷水１０の流路が狭くなり、冷却管７を流れる冷水１０の流量が少なくなる。つまり、冷却容器６の内圧が低いと、押圧力よりもバネ８Ｂの付勢力の方が大きくなり、バネ８Ｂの付勢力によって、冷水１０の流路を閉じる方向に弁体８Ａが移動し、弁体８Ａと開口部８ＥＡとの間の隙間、即ち、冷水１０の流路の大きさが小さくなるように調整される。
【００２８】
これに対し、冷却容器６の内圧が高くなると、押圧力とバネ８Ｂの付勢力との関係で、図３（Ａ）に示すように、弁体８Ａは上方に位置し、第２隔壁８Ｅの開口部８ＥＡの位置に弁体８Ａの逆三角錐部８ＡＺの断面積が小さい部分又は軸部８ＡＹが位置し、冷水１０の流路が広くなり、冷却管７を流れる冷水１０の流量が多くなる。つまり、冷却容器６の内圧が高くなると、バネ８Ｂの付勢力よりも押圧力の方が大きくなり、押圧力によって、冷水１０の流路を開ける方向に弁体８Ａが移動し、弁体８Ａと開口部８ＥＡとの間の隙間、即ち、冷水１０の流路の大きさが大きくなるように調整される。
【００２９】
このようにして、冷却容器６の内圧の高低によって、流量調整弁８の弁体８Ａが上下方向へ移動し、冷却管７を流れる冷水１０の流量が調整されるようになっている。つまり、流量調整弁８は、冷却容器６の内圧の変化による押圧又は引圧が直接伝達されて機械的に作動し、冷却容器６の内圧に応じた開度となって、冷水１０の流量を調整するようになっている。
【００３０】
なお、流量調整弁８の構成は、これに限られるものではない。
例えば、弁体８Ａを動かすための圧力を補正する必要がない場合には、バネ８Ｂを備えないものとして構成しても良い。
また、例えば、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、流量調整弁８Ｘを穴あき弁体８ＸＡを備えるものとし、冷却容器６の内圧の高低によって、穴あき弁体８ＸＡが上下方向へ移動し、冷却管７を流れる冷水１０の流量が調整されるようにしても良い。この場合、穴あき弁体８ＸＡは、基部８ＸＡＡと、穴を有する軸部８ＸＡＢとを備えるものとし、弁室上部８ＣＡは穴あき弁体８ＸＡの軸部８ＸＡＢを収納できるものとすれば良い。そして、冷却容器６の内圧が低い場合、押圧力とバネ８Ｂの付勢力との関係で、図６（Ｂ）に示すように、穴あき弁体８ＸＡが下方に位置し、冷水１０の流路の一部分に穴あき弁体８ＸＡの軸部８ＸＡＢの穴が位置し、他の部分に穴あき弁体８ＸＡの軸部８ＸＡＢが位置して、冷水１０の流路が狭くなり、冷却管７を流れる冷水１０の流量が少なくなるようにすれば良い。これに対し、冷却容器６の内圧が高くなった場合、押圧力とバネ８Ｂの付勢力との関係で、図６（Ａ）に示すように、穴あき弁体８ＸＡが上方に位置し、冷水１０の流路の大部分に穴あき弁体８ＸＡの軸部８ＸＡＢの穴が位置して、冷水１０の流路が広くなり、冷却管７を流れる冷水１０の流量が多くなるようにすれば良い。
【００３１】
また、例えば、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、流量調整弁８Ｙを穴あき弁体８ＹＡを備えるものとし、冷却容器６の内圧の高低によって、穴あき弁体８ＹＡが回転し、冷却管７を流れる冷水１０の流量が調整されるようにしても良い。この場合、穴あき弁体８ＹＡは、穴を有する回転体８ＹＡＡとし、これを冷却管７に介装し、これとバネ８Ｂとを連結軸８ＹＢで連結すれば良く、弁室上部は設けなくても良い。そして、冷却容器６の内圧が低い場合、押圧力とバネ８Ｂの付勢力との関係で、図７（Ｂ）に示すように、冷水１０の流路の一部分が穴を介して連通する角度に穴が位置するように、バネ８Ｂ及び連結軸８ＹＢによって、回転体８ＹＡＡが回転させられて、冷水１０の流路が狭くなり、冷却管７を流れる冷水１０の流量が少なくなるようにすれば良い。これに対し、冷却容器６の内圧が高くなった場合、押圧力とバネ８Ｂの付勢力との関係で、図７（Ａ）に示すように、冷水１０の流路の大部分が穴を介して連通する角度に穴が位置するように、バネ８Ｂ及び連結軸８ＹＢによって、回転体８ＹＡＡが回転させられて、冷水１０の流路が広くなり、冷却管７を流れる冷水１０の流量が多くなるようにすれば良い。
【００３２】
また、図１に示すように、流量調整弁８は、冷却容器６の外部に設けられている。ここでは、流量調整弁８は、冷却容器６の外部であって、冷却容器６の内部を通っている冷却管７の冷水１０が流れる方向の下流側の位置に設けられている。なお、これに限られるものではなく、流量調整弁８は、冷却容器６の外部であって、冷却容器６の内部を通っている冷却管７の冷水１０が流れる方向の上流側の位置に設けられていても良いし、冷却容器６の外部であって、冷却容器６の内部を通っている冷却管７の冷水が流れる方向の中間位置に設けられていても良い。また、流量調整弁８は、例えば図８に示すように、冷却容器６の内部に設けられていても良い。この場合、連通管１２を設けずに、弁室下部８ＣＢに、冷却容器６の内圧を伝達するための開口部を設ければ良い。この開口部（圧力感知部分）は、冷却容器６内の液体の冷媒９の表面（液面）よりも上方の位置に設けることになる。なお、図８では、上述の実施形態の逆三角錐弁体８Ａを備える流量調整弁８を冷却容器６の内部に設ける場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、上述の変形例の穴あき弁体（図６、図７参照）を備える流量調整弁８Ｘ，８Ｙを冷却容器６の内部に設けるようにしても良い。また、流量調整弁８，８Ｘ，８Ｙは、複数個所に設けられていても良い。この場合、バネ８Ｂの付勢力を異なるものとするのが好ましい。
【００３３】
そして、図５に示すように、ポンプ４は、配管３を介して、複数の冷却装置２のそれぞれに備えられる冷却管７に接続されており、流量調整弁８の開度に応じた流量の冷水１０（第２冷媒）が複数の冷却装置２のそれぞれに備えられる冷却管７に供給されるようになっている。
このように構成される本実施形態の冷却装置２及び冷却システム５は、圧損の小さい冷却管を用いる水冷方式に、ヒートポンプで使われている技術を応用した沸騰凝縮熱伝達技術を組み合わせたものである。本実施形態では、沸騰凝縮熱伝達を利用した水冷ベイパーチャンバである。
【００３４】
特に、本実施形態の冷却装置２及び冷却システム５では、圧損の小さい冷却管を用いる水冷方式において、上述の流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）を設けることで、簡便な機構で、発熱体である電子部品１の発熱量によって変化する冷却容器６の内圧を利用して冷却管７に流れる冷水の流量を機械的に調整できるようになっている。
そして、流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）が、冷却容器６の内圧に応じた開度となって、冷却管７を流れる冷水１０の流量が調整されるようになっているため、冷却容器６の内圧が高くなって、冷媒９の沸点が上昇してしまい、発熱体である電子部品１の温度が上昇してしまうのを抑制することができる。つまり、冷却容器６の内圧に応じて流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）によって冷却管７を流れる冷水１０の流量が調整され、冷却容器６内の冷媒９の凝縮の熱伝達効率が調整されるため、例えば、発熱体である電子部品１の発熱量が多くなって、冷媒９の沸騰が促進される場合であっても、冷却容器６の内圧が高くなって、冷媒９の沸点が上昇してしまい、発熱体である電子部品１の温度が上昇してしまうのを抑制することができる。このように、発熱体である電子部品１の発熱量が多くなっても、冷却容器６内の減圧状態を維持することが可能となり、発熱体である電子部品１の温度が上昇してしまうのを抑制することができる。
【００３５】
また、流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）が、冷却容器６の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動するようになっているため、装置が大型化することもない。例えば、冷却管７に電磁弁を設けるとともに、電磁弁を制御する制御系を設ける場合と比較して、制御系が不要となるため、装置が大型化してしまうのを避け、装置をコンパクトにすることができる。また、電磁弁を用いる場合と比較して、低コスト化を図ることも可能である。
【００３６】
また、複数の電子部品１のそれぞれに設けられた冷却装置２の流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）は、それぞれの電子部品１の発熱量に応じて変化する冷却容器６の内圧に応じた開度となる。このため、それぞれの冷却装置２の冷却管７を流れる冷水１０の流量は、それぞれの冷却装置２の流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）の開度に応じたものとなる。これにより、複数の電子部品１のそれぞれに設けられた冷却装置２の冷却管７を流れる冷水１０の流量は、複数の電子部品１のそれぞれの発熱量に応じたものとなる。この場合、複数の電子部品１の間で発熱量が異なり、発熱量分布が生じていると、複数の電子部品１のそれぞれに設けられた冷却装置２の冷却管７を流れる冷水１０の流量は、発熱量分布に応じたものとなる。例えば図９（Ｂ）に示すように、一の電子部品だけ発熱量が大きくなった場合、一の電子部品に設けられた冷却装置２の流量調整弁８だけ開度が大きくなり、一の電子部品に設けられた冷却装置２の冷却管７を流れる冷水１０の流量だけが多くなる。つまり、発熱量が大きくなった一の電子部品に設けられた冷却装置２の冷却管７を流れる冷水１０の流量だけを多くすることができる。このように、複数の電子部品１の間で発熱量分布が生じている場合、その発熱量分布に応じて適切な流量配分で冷水１０を供給することが可能となる。つまり、個々の電子部品１に設けられる冷却装置２に供給する冷水１０の流量を最適化することが可能となる。このため、複数の電子部品１のそれぞれに設けられた冷却装置２の全体に供給する冷水の流量を少なくすることができる。つまり、冷水１０を必要以上に供給することがなくなり、ポンプ４を必要以上に駆動することがなくなる。したがって、冷水やポンプ電力（ポンプの消費電力；ポンプを駆動する電力）を削減することができ、低コスト化や省電力化（省エネ化）を実現することができる。なお、本実施形態の流量調整弁８（８Ｘ，８Ｙ）が設けられていないと、図９（Ａ）に示すように、複数の電子部品１の間で発熱量分布が生じていても、均等な流量配分で冷水が供給されることになり、全ての電子部品１に対して、発熱量が大きくなった電子部品１を冷却するのに必要な流量の冷水１０が供給されることになる。このため、複数の電子部品１のそれぞれに設けられた冷却装置２の全体に供給する冷水１０の流量が過剰となり、冷水１０を必要以上に供給し、ポンプ４を必要以上に駆動することになり、冷水やポンプ電力が余分に必要になるため、低コスト化や省電力化を実現するのは難しい。
【００３７】
したがって、本実施形態にかかる冷却装置、冷却システム及び電子装置によれば、装置の大型化を招くことなく、冷却管７に流す冷媒（第２冷媒；ここでは冷水１０）の流量を調整することで、冷却容器６内の冷媒９（第１冷媒）の凝縮の熱伝達効率を調整して、発熱体である電子部品１の温度が上昇してしまうのを抑制できるという利点がある。
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００３８】
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
発熱体に熱的に接続され、前記発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、
前記冷却容器の内部を通り、前記第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、
前記冷却管に設けられ、前記冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、前記冷却容器の内圧に応じた開度となって、前記第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備えることを特徴とする冷却装置。
【００３９】
（付記２）
前記冷却容器は、内部が減圧状態になっていることを特徴とする、付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
前記流量調整弁は、前記第２冷媒の流路の大きさを調整する弁体と、前記第２冷媒の流路を閉じる方向に前記弁体を付勢するバネとを備えることを特徴とする、付記１又は２に記載の冷却装置。
【００４０】
（付記４）
前記冷却管は、前記冷却容器の内部に位置する部分の外周にフィンを備えることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記５）
前記流量調整弁は、前記冷却容器の外部に設けられていることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【００４１】
（付記６）
前記流量調整弁は、前記冷却容器の内部に設けられていることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記７）
複数の発熱体のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、
前記複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、
前記配管に接続されたポンプとを備え、
前記冷却装置は、
前記発熱体に熱的に接続され、前記発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、
前記冷却容器の内部を通り、前記第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、
前記冷却管に設けられ、前記冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、前記冷却容器の内圧に応じた開度となって、前記第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備え、
前記ポンプは、前記配管を介して、前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に接続されており、前記流量調整弁の開度に応じた流量の前記第２冷媒が前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に供給されるようになっていることを特徴とする冷却システム。
【００４２】
（付記８）
前記冷却容器は、内部が減圧状態になっていることを特徴とする、付記７に記載の冷却システム。
（付記９）
前記流量調整弁は、前記第２冷媒の流路の大きさを調整する弁体と、前記第２冷媒の流路を閉じる方向に前記弁体を付勢するバネとを備えることを特徴とする、付記７又は８に記載の冷却システム。
【００４３】
（付記１０）
前記冷却管は、前記冷却容器の内部に位置する部分の外周にフィンを備えることを特徴とする、付記７〜９のいずれか１項に記載の冷却システム。
（付記１１）
前記流量調整弁は、前記冷却容器の外部に設けられていることを特徴とする、付記７〜１０のいずれか１項に記載の冷却システム。
【００４４】
（付記１２）
前記流量調整弁は、前記冷却容器の内部に設けられていることを特徴とする、付記７〜１０のいずれか１項に記載の冷却システム。
（付記１３）
複数の電子部品と、
前記複数の電子部品のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、
前記複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、
前記配管に接続されたポンプとを備え、
前記冷却装置は、
前記発熱体に熱的に接続され、前記発熱体から伝達される熱量に応じて温度変化し、状態変化する第１冷媒を内部に有する冷却容器と、
前記冷却容器の内部を通り、前記第１冷媒よりも温度の低い第２冷媒が流れる冷却管と、
前記冷却管に設けられ、前記冷却容器の内圧の変化による押圧又は引圧が伝達されて機械的に作動し、前記冷却容器の内圧に応じた開度となって、前記第２冷媒の流量を調整する流量調整弁とを備え、
前記ポンプは、前記配管を介して、前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に接続されており、前記流量調整弁の開度に応じた流量の前記第２冷媒が前記複数の冷却装置のそれぞれに備えられる前記冷却管に供給されるようになっていることを特徴とする電子装置。
【００４５】
（付記１４）
前記冷却容器は、内部が減圧状態になっていることを特徴とする、付記１３に記載の電子装置。
（付記１５）
前記流量調整弁は、前記第２冷媒の流路の大きさを調整する弁体と、前記第２冷媒の流路を閉じる方向に前記弁体を付勢するバネとを備えることを特徴とする、付記１３又は１４に記載の電子装置。
【００４６】
（付記１６）
前記冷却管は、前記冷却容器の内部に位置する部分の外周にフィンを備えることを特徴とする、付記１３〜１５のいずれか１項に記載の電子装置。
（付記１７）
前記流量調整弁は、前記冷却容器の外部に設けられていることを特徴とする、付記１３〜１６のいずれか１項に記載の電子装置。
【００４７】
（付記１８）
前記流量調整弁は、前記冷却容器の内部に設けられていることを特徴とする、付記１３〜１６のいずれか１項に記載の電子装置。
【符号の説明】
【００４８】
１  電子部品（発熱体）
２  冷却装置
３  配管
４  ポンプ
５  冷却システム
６  冷却容器
７  冷却管
８  流量調整弁
８Ａ  弁体
８ＡＸ  基部
８ＡＹ  軸部
８ＡＺ  逆三角錐部
８Ｘ  流量調整弁
８ＸＡ  穴あき弁体
８ＸＡＡ  基部
８ＸＡＢ  穴を有する軸部
８Ｙ  流量調整弁
８ＹＡ  穴あき弁体
８ＹＡＡ  回転体
８ＹＢ  連結軸
８Ｂ  バネ
８Ｃ  弁室
８ＣＡ  弁室上部
８ＣＢ  弁室下部
８Ｄ  第１隔壁
８Ｅ  第２隔壁
８ＥＡ  開口部
９  冷媒（第１冷媒）
１０  冷水（第２冷媒）
１１  フィン
１２  連通管
２０  ラック
【図１】
2015183993.tif 000003
【図２】
2015183993.tif 000004
【図３】
2015183993.tif 000005
【図４】
2015183993.tif 000006
【図５】
2015183993.tif 000007
【図６】
2015183993.tif 000008
【図７】
2015183993.tif 000009
【図８】
2015183993.tif 000010
【図９】
2015183993.tif 000011