(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備え、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きい冷却装置。
【請求項２】
前記第１の凝縮部および前記第２の凝縮部は、前記第１の蒸発部および前記第２の蒸発部よりも鉛直方向にて上方であって、前記共通配管内の圧力が前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きくなる位置に、設けられている請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第１の凝縮部および前記共通配管の間に設けられ、前記共通配管内の圧力が前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きくなるように、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を前記共通配管へ送る第１のポンプと、
前記第２の凝縮部および前記共通配管の間に設けられ、前記共通配管内に圧力が前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きくなるように、前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を送る第２のポンプとをさらに備えた請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１の凝縮部および前記共通配管の間であって前記第１のポンプよりも鉛直方向で上方に設けられ、前記第１の凝縮部により流出される液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクをさらに備えた請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１のポンプは、前記第１のタンク内の液相状態の冷媒の液面高さに応じて、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を前記共通配管へ送る請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第２の凝縮部および前記共通配管の間であって前記第２のポンプよりも鉛直方向で上方に設けられ、前記第２の凝縮部により流出され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３〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第２のポンプは、前記第２のタンク内の液相状態の冷媒の液面高さに応じて、前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を前記共通配管へ送る請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記第２のタンク内に含まれる気相状態の冷媒を前記圧縮機へ導くバイパス管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】
発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御方法であって、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、
前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、
前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、
前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理を含む制御方法。
【請求項１０】
発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御プログラムであって、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、
前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、
前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、
前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理をコンピュータに実行させる制御プログラム。
【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等の技術に関する。
【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。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制限されている。このため、年間を通じて、外気温度によらず、高い効率で発熱体を冷却しようとする試みがなされている。【０００３】
このような冷却技術として、フリークーリング型冷凍サイクルと圧縮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）。【０００４】
特許文献１に記載のフリークーリング型冷凍サイクルでは、冷却コイル（蒸発部）と凝縮部（凝縮部）の間で冷媒を循環させて、情報処理機器（発熱体）の熱を冷却している。すなわち、まず、冷却コイルが、情報処理機器の熱を受けた後、液相状態の冷媒を蒸発させることによって、情報処理機器の熱を回収しつつ、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、冷媒ガス配管（蒸気管）を通って、凝縮部（凝縮部）に流入する。凝縮部は、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、冷媒液配管（液管）を通って、冷却コイルに流入する。また、強制循環ポンプおよび自然循環バルブが冷媒液配管に並列に設けられている。差圧計は、冷媒ガス配管を通る気相状態の冷媒と、冷媒液配管を通る液相状態の冷媒との間の比重差を測定する。圧力制御装器は、差圧計の測定値が閾値以下である場合に、強制循環ポンプを起動し、自然循環バルブを閉じる。【０００５】
特許文献１に記載の圧縮冷凍サイクルでは、冷却コイル（蒸発部）と凝縮部（凝縮部）の間で、圧縮機および膨張弁を介して冷媒を循環させて、情報処理機器（発熱体）の熱を冷却している。すなわち、まず、冷却コイルが、情報処理機器の熱を受けた後、液相状態の冷媒を蒸発させることによって、情報処理機器の熱を回収しつつ、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、冷媒ガス配管（蒸気管）を通り、圧縮機で圧縮され温度上昇した後に、凝縮部（凝縮部）に流入する。凝縮部は、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、冷媒液配管（液管）を通り、膨張弁で減圧された後、冷却コイルに流入する。【０００６】
特許文献１に記載の技術では、フリークーリング型冷凍サイクルで情報処理機器の熱を十分に冷却しきれない場合に、圧縮冷凍サイクルを作動させる。【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】特許５９２１９３１号公報
【特許文献２】特開平２−１２６０５４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９０５５３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、フリークーリング型冷凍サイクルおよび圧縮冷凍サイクルの双方に対して、それぞれ蒸気管および液管を設ける必要があり、配管長が長くなってしまうという問題があった。【００１０】
とくに、データセンタの局所空調などでは、蒸発部は広いサーバ室内の複数箇所に設置されているのに対して、圧縮機および凝縮部は壁沿いや別のフロアなど蒸発部から離れた場所に設置される傾向がある。このため、データセンタの局所空調などでは、蒸気管および液管の長さが一般的な空調と比較して長くなるため、特許文献１を適用した際には、蒸気管および液管の配管長が著しく長くなり、配管の費用や配管設置の費用が増大してしまうという問題があった。【００１１】
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、配管長をより短くすることができる冷却装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の冷却装置は、発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備え、前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きい。
【００１３】
また、本発明の制御方法は、発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御方法であって、前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理を含んでいる。
【００１４】
また、本発明の記憶媒体は、発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御プログラムであって、前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、配管長をより短くすることができる冷却装置等を提供できる。
【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模式図である。
【図２】圧縮機および膨張弁の制御を説明するためのフロー図である。
【図３】圧縮機および膨張弁の制御の変形例を説明するためのフロー図である。
【図４】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５】圧縮機および膨張弁の制御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】
【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。図１は、冷却装置１００の構成を示す模式図である。
【００１８】
冷却装置１００は、発熱体Ｈを冷却する。図１に示されるように、冷却装置１００は、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のタンク５１と、第２のタンク５２と、第１のポンプ６１と、第２のポンプ６２と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２と、制御部８０とを備えている。
【００１９】
また、冷却装置１００は、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２−１、ＶＰ２−２を備えている。さらに、冷却装置１００は、第１の液管ＬＰ１−１、ＬＰ１−２、ＬＰ１−３、ＬＰ１−４、ＬＰ１−５、第２の液管ＬＰ２−１、ＬＰ２−２、ＬＰ２−３、ＬＰ２−４、ＬＰ２−５、ＬＰ２−６を備えている。また、冷却装置１００は、バイパス管ＢＰおよび共通配管ＣＰを備えている。
【００２０】
なお、第２の蒸気管ＶＰ２−１、ＶＰ２−２を区別する必要がない場合には、これらを第２の蒸気管ＶＰ２と呼ぶことがある。同様に、第１の液管ＬＰ１−１、ＬＰ１−２、ＬＰ１−３、ＬＰ１−４、ＬＰ１−５を区別する必要がない場合には、これらを第１の液管ＬＰ１と呼ぶことがある。さらに、第２の液管ＬＰ２−１、ＬＰ２−２、ＬＰ２−３、ＬＰ２−４、ＬＰ２−５、ＬＰ２−６を区別する必要がない場合には、これらを第２の液管ＬＰ２と呼ぶことがある。ＶＰ１、ＶＰ２、ＬＰ１およびＬＰ２は、本実施形態において、必須の構成要素ではない。
【００２１】
第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のタンク５１と、第２のタンク５２と、第１のポンプ６１と、第２のポンプ６２と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２は、通常、屋内に設置される。また、第１の凝縮部２１および第２の凝縮部２２は、通常、屋外に設置される。すなわち、第１の凝縮部２１および第２の凝縮部２２は、たとえば、サーバ室の外に設けられる。
【００２２】
ここで、発熱体Ｈは、稼働すると熱を発する装置であって、たとえばサーバ室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、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。
【００２３】
冷却装置１００は、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間で冷媒（Coolant：以下、ＣＯＯと称する。）を循環させるとともに、第１の蒸発部１１、第１の凝縮部２１、圧縮機３０および膨張弁４０の間で冷媒ＣＯＯを循環させる。
【００２４】
第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間で少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系を、フリークーリング型冷凍サイクルと呼ぶ。第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０および膨張弁４０の間で少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系を、圧縮冷凍サイクルと呼ぶ。
【００２５】
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。
【００２６】
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。また、冷媒ＣＯＯに、たとえば、水のように、相変化しない物質を用いてもよい。
【００２７】
冷媒ＣＯＯは、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のタンク５１と、第２のタンク５２と、第１のポンプ６１と、第２のポンプ６２と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２と、蒸気管ＶＰ１、ＶＰ２、液管ＬＰ１、ＬＰ２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。
【００２８】
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、第１の蒸発部１１または第２の蒸発部１２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、第１の蒸発部１１または第２の蒸発部１２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。
【００２９】
以下、冷却装置１００の各構成について、説明する。
【００３０】
第１の蒸発部１１は、発熱体Ｈの近傍に設けられている。第１の蒸発部１１は、たとえば、データセンタのサーバ室内に設置されている。第１の蒸発部１１は、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、第１の凝縮部２１に接続されている。また、第１の蒸発部１１は、第１の液管ＬＰ１−４、１−５および第１のバルブ７１を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１の蒸発部１１は、内部に冷媒ＣＯＯを貯留する。第１の蒸発部１１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を第１の凝縮部２１へ流出させる。上述では、第１の蒸発部１１は発熱体Ｈの近傍に設けられていると説明した。一方、第１の蒸発部１１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。
【００３１】
第２の蒸発部１２は、第１の蒸発部１１と同様に、発熱体Ｈの近傍に設けられている。第２の蒸発部１２は、たとえば、データセンタのサーバ室内に設置されている。第２の蒸発部１２は、圧縮機３０および第２の蒸気管ＶＰ２−１、２−２を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。また、第２の蒸発部１２は、第２の液管ＬＰ２−５、２−６および第２のバルブ７２を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２の蒸発部１２は、内部に冷媒ＣＯＯを貯留する。第２の蒸発部１２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、圧縮機３０を介して気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを第２の凝縮部２２へ流出させる。上述では、第２の蒸発部１２は発熱体Ｈの近傍に設けられていると説明した。一方、第２の蒸発部１２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。
【００３２】
第１の凝縮部２１は、たとえば、データセンタのサーバ室外に設置されている。第１の凝縮部２１は、たとえば、ラジエータにより構成される。また、第１の凝縮部２１は、ラジエータおよびファンにより構成されてもよい。第１の凝縮部２１は、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、第１の蒸発部１１に接続されている。また、第１の凝縮部２１は、第１のタンク５１、第１のポンプ６１および第１の液管ＬＰ１−１、１−２、１−３を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１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、第１の凝縮部２１は、サーバ室外の空気との温度差を利用した熱交換によって、第１の蒸発部１１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、これを流出させる。
【００３３】
第２の凝縮部２２は、第１の凝縮部２１と同様に、たとえば、データセンタのサーバ室外に設置されている。第２の凝縮部２２は、たとえば、ラジエータにより構成される。また、第２の凝縮部２２は、ラジエータおよびファンにより構成されてもよい。第２の凝縮部２２は、圧縮機３０および第２の蒸気管ＶＰ２−１、２−２を介して、第２の蒸発部１２に接続されている。また、第２の凝縮部２２は、膨張弁４０、第２のタンク５２、第２のポンプ６２、第２の液管ＬＰ２−１、２−２、２−３、２−４を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２の凝縮部２２は、第２の蒸発部１２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、第２の凝縮部２２は、サーバ室外の空気との温度差を利用した熱交換によって、第２の蒸発部１２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、これを流出させる。
【００３４】
圧縮機３０は、第２の蒸気管ＶＰ２−１を介して、第２の蒸発部１２に接続されている。また、圧縮機３０は、第２の蒸気管ＶＰ２−２を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。圧縮機３０は、第２の蒸発部１２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を第２の凝縮部２２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。
【００３５】
膨張弁４０は、第２の液管ＬＰ２−１を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。また、膨張弁４０は、第２のタンク５２、第２のポンプ６２、第２の液管ＬＰ２−２、２−３、２−４を介して、共通配管ＣＰに接続されている。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２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。
【００３６】
第１のタンク５１は、第１の液管ＬＰ１−１を介して、第１の凝縮部２１に接続されている。第１のタンク５１は、第１の液管ＬＰ１−２を介して、第１のポンプ６１に接続されている。また、第１のタンク５１は、好ましくは、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間であって第１のポンプ６１よりも鉛直方向で上方に設けられている。第１のタンク５１は、第１の凝縮部２１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【００３７】
第２のタンク５２は、膨張弁４０および第２の液管ＬＰ２−１、２−２を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。第２のタンク５２は、第２の液管ＬＰ２−３を介して、第２のポンプ６２に接続されている。第２のタンク５２は、好ましくは、第２の凝縮部２２および共通配管ＣＰの間であって第２のポンプ６２よりも鉛直方向で上方に設けられている。第２のタンク５２は、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【００３８】
第１のポンプ６１は、第１のタンク５１および液管ＬＰ１−１、１−２を介して、第１の凝縮部２１に接続されている。また、第１のポンプ６１は、液管ＬＰ１−３を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１のポンプ６１は、好ましくは、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間に設けられている。第１のポンプ６１は、制御部８０の指示に従って、動作する。第１のポンプ６１は、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０が第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２よりも大きくなるように、第１の凝縮部２１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。具体的には、第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２の最大値Ｐ１ｍａｘ、Ｐ２ｍａｘを予め設定しておく。そして、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０の最小値が、第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２の最大値Ｐ１ｍａｘ、Ｐ２ｍａｘ以上になるように、制御部８０が第１のポンプ６１の出力を設定する。
【００３９】
そのうえ、第１のポンプ６１は、第１のタンク５１内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面高さに応じて、第１の凝縮部２１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。より具体的には、第１のポンプ６１は、第１のタンク５１に取り付けられた液面計（不図示）を用いて、液面が一定になるように、第１の凝縮部２１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。
【００４０】
ここで、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２で蒸発した液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量と、第１のポンプ６１および第２のポンプ６２により送られる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量との間で、大きなズレが生じると、第１のタンク５１が枯渇状態か満液状態になる。第１のタンク５１が枯渇状態になると、第１のポンプ６１のモータが空転してしまい、冷却装置１００の冷却機能が低下する。第１のタンク５１が満液状態になると、第１の凝縮部２１内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが増加し、蒸気管ＶＰ１内に液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが流入してしまい、冷却装置１００の冷却機能が低下する。このため、第１のポンプ６１は、制御部８０の指示に従って、第１のタンク５１が枯渇状態または満液状態になることを回避する動作を行う。すなわち、第１のポンプ６１は、第１のタンク５１の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が上昇したら第１のポンプ６１による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を増加し、第１のタンク５１の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が下降したら第１のポンプ６１による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を減少させる。
【００４１】
第２のポンプ６２は、第２のタンク５２、膨張弁４０および液管ＬＰ２−１、２−２、２−３を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。また、第２のポンプ６２は、液管ＬＰ２−４を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２のポンプ６２は、好ましくは、第２の凝縮部２２および共通配管ＣＰの間に設けられている。第２のポンプ６２は、制御部８０の指示に従って、動作する。第２のポンプ６２は、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０が第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２よりも大きくなるように、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。具体的には、上述の第１のポンプ６１の説明と同様に、第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２の最大値Ｐ１ｍａｘ、Ｐ２ｍａｘを予め設定しておく。そして、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０の最小値が、第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２の最大値Ｐ１ｍａｘ、Ｐ２ｍａｘ以上になるように、制御部８０が第２のポンプ６２の出力を設定する。
【００４２】
そのうえ、第２のポンプ６２は、第２のタンク５２内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面高さに応じて、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。より具体的には、第２のポンプ６２は、第２のタンク５２に取り付けられた液面計（不図示）を用いて、液面が一定になるように、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。
【００４３】
ここで、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２で蒸発した液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量と、第１のポンプ６１および第２のポンプ６２により送られる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量との間で、大きなズレが生じると、第２のタンク５２が枯渇状態か満液状態になる。第２のタンク５２が枯渇状態になると、第２のポンプ６２のモータが空転してしまい、冷却装置１００の冷却機能が低下する。第２のタンク５２が満液状態になると、第２の凝縮部２２内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが増加し、蒸気管ＶＰ２内に液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが流入してしまい、冷却装置１００の冷却機能が低下する。このため、第２のポンプ６２は、制御部８０の指示に従って、第２のタンク５２が枯渇状態または満液状態になることを回避する動作を行う。すなわち、第２のポンプ６２は、第２のタンク５２の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が上昇したら第２のポンプ６２による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を増加し、第２のタンク５２の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が下降したら第２のポンプ６２による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を減少させる。
【００４４】
第１のバルブ７１は、第１の液管ＬＰ１−５を介して、第１の蒸発部１１に接続されている。また、第１のバルブ７１は、第１の液管ＬＰ１−４を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１および共通配管ＣＰの間に設けられている。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量を調整する。第１のバルブ７１は、制御部８０の指示に従って、動作する。第１のバルブ７１は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。第１のバルブ７１の具体的な動作については、後述の動作説明で詳しく説明する。
【００４５】
第２のバルブ７２は、第２の液管ＬＰ２−６を介して、第２の蒸発部１２に接続されている。また、第２のバルブ７２は、第２の液管ＬＰ２−５を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２および共通配管ＣＰの間に設けられている。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量を調整する。第２のバルブ７２は、制御部８０の指示に従って、動作する。第２のバルブ７２は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。第２のバルブ７２の具体的な動作については、後述の動作説明で詳しく説明する。
【００４６】
制御部８０は、少なくとも、圧縮機３０、膨張弁４０、第１のバルブ７１および第２のバルブ７２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１００全体を制御する。とくに、制御部８０は、圧縮機３０、膨張弁４０、第１のバルブ７１および第２のバルブ７２を制御する。
【００４７】
つぎに、配管関係を説明する。蒸気管ＶＰ１は、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１と接続する。液管ＬＰ１−１〜３は、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間を、第１のタンク５１および第１のポンプ６１を介して、接続する。液管ＬＰ１−４、１−５は、共通配管ＣＰおよび第１の蒸発部１１の間を、第１のバルブ７１を介して、接続する。蒸気管ＶＰ２−１は、第２の蒸発部１２および圧縮機３０の間を接続する。蒸気管ＶＰ２−２は、圧縮機３０および第２の凝縮部２２の間を接続する。液管ＬＰ２−１は、第２の凝縮部２２および膨張弁４０の間を接続する。液管ＬＰ２−２〜４は、膨張弁４０および共通配管ＣＰの間を、第２のタンク５２および第２のポンプ６２を介して、接続する。液管ＬＰ２−５、２−６は、共通配管ＣＰおよび第２の蒸発部１２の間を、第２のバルブ７２を介して、接続する。共通配管ＣＰの一端部は、液管ＬＰ１−３および液管ＬＰ２−４に接続され、共通配管ＣＰの他端部は、液管ＬＰ１−４および液管ＬＰ２−５に接続されている。バイパス管ＢＰは、第２のタンク５２および蒸気管ＶＰ２−１の間を接続する。バイパス管ＢＰおよび第２のタンク５２の接続部は、第２のタンク５２の側面のうち鉛直方向の上方側に設けられている。第２のタンク５２内の鉛直方向の上方側に溜まる気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ２−１に流入するように、バイパス管ＢＰは設けられている。
【００４８】
つぎに、冷却装置１００の動作について説明する。ここでは、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作と、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作とを分けて説明する。なお、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作と、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作とを分けて説明するが、実際には、フリークーリング型冷凍サイクルおよび圧縮冷凍サイクルは同時に動作する。
【００４９】
まず、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作を説明する。フリークーリング型冷凍サイクルとは、上述の通り、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間で、少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系である。
【００５０】
第１の蒸発部１１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、蒸気管ＶＰ１を介して気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを第１の凝縮部２１へ流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが第１の凝縮部２１に流入する。
【００５１】
つぎに、第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１から流出された気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。すなわち、第１の凝縮部２１は、サーバ室外の空気との温度差を利用した熱交換によって、第１の蒸発部１１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、これを流出させる。
【００５２】
第１の凝縮部２１により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第１のタンク５１内に流入し、第１のタンク５１に一時的に貯留される。
【００５３】
第１のポンプ６１は、前記構成説明で説明したように、制御部８０の指示に従って、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０が第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２よりも大きくなるように、第１の凝縮部２１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。また、第１のポンプ６１は、第１のタンク５１内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面高さに応じて、第１の凝縮部２１から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。すなわち、制御部８０は、第１のタンク５１の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が上昇したら第１のポンプ６１による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を増加させる指示を、第１のポンプ６１へ出力する。また、制御部８０は、第１のタンク５１の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が下降したら第１のポンプ６１による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を減少させる指示を、第１のポンプ６１へ出力する。そして、第１のポンプ６１は、制御部８０の指示に従って、第１のタンク５１の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が上昇したら第１のポンプ６１による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を増加し、第１のタンク５１の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が下降したら第１のポンプ６１による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を減少させる。
【００５４】
第１のポンプ６１により送り出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、液管ＬＰ１−３を通って、共通配管ＣＰ内に流入する。このとき、第１のポンプ６１により送り出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、共通配管ＣＰ内で、第２のポンプ６２により送り出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと合流する。
【００５５】
共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの一部は、第１のバルブ７１、第１の液管ＬＰ１−４、１−５を介して、第１のバルブ７１の開度に応じて、第１の蒸発部１１に流入する。
【００５６】
なお、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作の説明で詳しく説明するが、共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの残余は、第２のバルブ７２、第２の液管ＬＰ２−５、２−６を介して、第２のバルブ７２の開度に応じて、第２の蒸発部１２に流入する。
【００５７】
ここで、第１のバルブ７１の開度の調整について、説明する。前述の通り、第１のバルブ７１は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。
【００５８】
すなわち、制御部８０が、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１を算出する。ここで、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１（Ｗ）は、冷媒ＣＯＯの潜熱をα（Ｊ／ｋｇ）、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量をｗ１（ｋｇ／ｓ）とすると、次の式１にしたがって概算することができる。
【００５９】
Ｑ１≒α×ｗ１      ・・・（式１）
αは、冷媒ＣＯＯの特性によって定まり、ｗ１は、流量計を液管ＬＰ１−４に設けることにより測定できる。αは記憶部（不図示）に記憶されている。制御部８０は、式１にしたがって、記憶部に記憶されたαにｗ１の測定値を乗算してＱ１を算出する。そして、制御部８０は、Ｑ１の測定値と、Ｑ１の閾値Ｑｏ１とを比較する。なお、Ｑ１の閾値Ｑｏ１は、たとえば、事前の性能評価によって決定される値に基づいて決定される。
【００６０】
そして、Ｑ１の測定値が閾値Ｑｏ１よりも大きいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第１のバルブ７１に対して、第１のバルブ７１の開度を小さくする指示を出力する。第１のバルブ７１は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。これにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１がより小さくなり、Ｑ１も小さくなる。
【００６１】
Ｑ１の測定値が閾値Ｑｏ１よりも小さいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第１のバルブ７１に対して、第１のバルブ７１の開度を大きくする指示を出力する。第１のバルブ７１は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。これにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１がより大きくなり、Ｑ１も大きくなる。
【００６２】
このようにして、Ｑ１は、制御部８０によって、閾値Ｑｏ１に近づくように制御される。
【００６３】
以上のように、第１のバルブ７１は、制御部８０の指示の下、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１のバルブ７１の開度を調整する。第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１を閾値Ｑｏ１（一定値）に保つことにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００では、蒸気管ＶＰ１内の圧力を安定させることができ、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間の圧力損失を低減することができ、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１の低下を抑制できる。
【００６４】
また、第１のバルブ７１の開度の調整について、別の方法を説明する。第１のバルブ７１は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整することもできる。
【００６５】
ここで、第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１（℃）は、第１の蒸発部１１から流出する冷媒ＣＯＯの温度をＴ１（℃）、飽和蒸気圧Ｐ０における冷媒ＣＯＯの温度Ｔｓ（Ｐ０）（℃）とすると、次の式２に従って算出できる。
【００６６】
Ｈ１＝Ｔ１−Ｔｓ（Ｐ０）      ・・・（式２）
ここで、Ｔｓ（Ｐ０）は、飽和蒸気圧Ｐ０に応じて定まり、Ｐ０が固定されれば、定数となる。Ｔ１は、温度計を蒸気管ＶＰ１に設けることにより測定できる。なお、飽和蒸気圧Ｐ０とＴｓ（Ｐ０）のテーブルが、記憶部（不図示）に記憶されている。制御部８０は、式２にしたがって、Ｔ１の測定値から、記憶部に記憶されたＴｓ（Ｐ０）を差し引いて、Ｈ１を算出する。そして、制御部８０は、Ｈ１の測定値と、Ｈ１の閾値Ｈｏ１（たとえば、Ｈｏ１＝３（℃））とを比較する。Ｈ１の閾値Ｈｏ１は、たとえば、事前の性能評価によって決定される値に基づいて決定される。
【００６７】
そして、Ｈ１の測定値が閾値Ｈｏ１よりも大きいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第１のバルブ７１に対して、第１のバルブ７１の開度を大きくする指示を出力する。第１のバルブ７１は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。これにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１がより大きくなり、式１に従ってＱ１も大きくなる。第１の蒸発部１１による熱回収Ｑｃ量Ｑ１が大きくなると、蒸気管ＶＰ１へ流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの温度Ｔ１は小さくなるので、第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１は小さくなる。
【００６８】
Ｈ１の測定値が閾値Ｈｏ１よりも小さいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第１のバルブ７１に対して、第１のバルブ７１の開度を小さくする指示を出力する。第１のバルブ７１は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。これにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１がより小さくなり、式１に従ってＱ１も小さくなる。第１の蒸発部１１による熱回収量Ｑ１が小さくなると、蒸気管ＶＰ１へ流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの温度Ｔ１は大きくなるので、第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１は大きくなる。
【００６９】
このようにして、Ｈ１は、制御部８０によって、閾値Ｈｏ１に近づくように制御される。
【００７０】
以上のように、第１のバルブ７１は、制御部８０の指示の下、第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１に基づいて、第１のバルブ７１の開度を調整することもできる。第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１を閾値Ｈｏ１（一定値）に保つことにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００では、蒸気管ＶＰ１内の圧力を安定させることができ、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間の圧力損失を低減することができ、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１の低下を抑制できる。
【００７１】
つぎに、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作を説明する。圧縮冷凍サイクルとは、上述の通り、第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０および膨張弁４０の間で、少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系である。
【００７２】
第２の蒸発部１２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、蒸気管ＶＰ２−１を介して気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮機３０へ向けて流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが圧縮機３０に流入する。
【００７３】
圧縮機３０は、第２の蒸発部１２から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの圧力および温度が上昇する。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を第２の凝縮部２２へ流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが第２の凝縮部２２に流入させる。なお、圧縮機３０の動作の詳細は、後述する。
【００７４】
つぎに、第２の凝縮部２２は、圧縮機３０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、第２の凝縮部２２は、サーバ室外の空気との温度差を利用した熱交換によって、圧縮機３０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、これを流出させる。
【００７５】
第２の凝縮部２２により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、膨張弁４０に流入する。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。膨張弁４０により膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、第２のタンク５２内に流入し、第２のタンク５２に一時的に貯留される。なお、膨張弁４０の動作の詳細は、後述する。
【００７６】
ここで、膨張弁４０から第２のタンク５２に流入する冷媒には、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに混じって、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが含まれる場合がある。第２のタンク５２内に貯留されている冷媒ＣＯＯのうち、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは、鉛直方向の上方へ移動し、バイパス管ＢＰに流入し、第２の液管ＶＰ２−１に流入する。
【００７７】
第２のポンプ６２は、前記構成説明で説明したように、制御部８０の指示に従って、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０が第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２よりも大きくなるように、第２の凝縮部２２から膨張弁４０を介して流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。また、第２のポンプ６２は、第２のタンク５２内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面高さに応じて、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。すなわち、制御部８０は、第２のタンク５２の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が上昇したら第２のポンプ６２による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を増加させる指示を、第２のポンプ６２へ出力する。第２のポンプ６２は、制御部８０の指示に従って、第２のタンク５２の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が上昇したら第２のポンプ６２による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を増加し、第２のタンク５２の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの液面が下降したら第２のポンプ６２による液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの送り出し量を減少させる。
【００７８】
第２のポンプ６２により送り出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、液管ＬＰ２−４を通って、共通配管ＣＰ内に流入する。このとき、第２のポンプ６２により送り出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、共通配管ＣＰ内で、第１のポンプ６１により送り出された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯと合流する。
【００７９】
ここで、前述の通り、共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの一部は、第１のバルブ７１、第１の液管ＬＰ１−４、１−５を介して、第１のバルブ７１の開度に応じて、第１の蒸発部１１に流入する。そして、共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの残余は、第２のバルブ７２、第２の液管ＬＰ２−５、２−６を介して、第２のバルブ７２の開度に応じて、第２の蒸発部１２に流入する。
【００８０】
ここで、第２のバルブ７２の開度の調整について、説明する。第２のバルブ７２の開度の調整は、第１のバルブ７１の開度の調整と同様である。前述の通り、第２のバルブ７２は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。
【００８１】
すなわち、制御部８０が、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２を算出する。ここで、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２（Ｗ）は、冷媒ＣＯＯの潜熱をα（Ｊ／ｋｇ）、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量をｗ２（ｋｇ／ｓ）とすると、次の式３にしたがって概算することができる。
【００８２】
Ｑ２≒α×ｗ２      ・・・（式３）
αは、冷媒ＣＯＯの特性によって定まり、ｗ２は、流量計を液管ＬＰ２−５に設けることにより測定できる。αは記憶部（不図示）に記憶されている。制御部８０は、式３にしたがって、記憶部に記憶されたαにｗ２の測定値を乗算してＱ２を算出する。そして、制御部８０は、Ｑ２の測定値と、Ｑ２の閾値Ｑｏ２とを比較する。なお、Ｑ２の閾値Ｑｏ２は、たとえば、事前の性能評価によって決められる値に基づいて決定される。
【００８３】
そして、Ｑ２の測定値が閾値Ｑｏ２よりも大きいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第２のバルブ７２に対して、第２のバルブ７２の開度を小さくする指示を出力する。第２のバルブ７２は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２がより小さくなり、Ｑ２も小さくなる。
【００８４】
Ｑ２の測定値が閾値Ｑｏ２よりも小さいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第２のバルブ７２に対して、第２のバルブ７２の開度を大きくする指示を出力する。第２のバルブ７２は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２がより大きくなり、Ｑ２も大きくなる。
【００８５】
このようにして、Ｑ２は、制御部８０によって、閾値Ｑｏ２に近づくように制御される。
【００８６】
以上のように、第２のバルブ７２は、制御部８０の指示の下、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２のバルブ７２の開度を調整する。第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２を閾値Ｑｏ２（一定値）に保つことにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ２−１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００では、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力を安定させることができ、蒸発部１２および凝縮部２２の間の圧力損失を低減することができ、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２の低下を抑制できる。
【００８７】
また、第２のバルブ７２の開度の調整について、別の方法を説明する。第２のバルブの開度の別の調整方法についても、第１のバルブ７１の開度の調整と同様である。
【００８８】
第２のバルブ７２は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整することもできる。
【００８９】
ここで、第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２（℃）は、第２の蒸発部１２から流出する冷媒ＣＯＯの温度をＴ２（℃）、飽和蒸気圧Ｐ０における冷媒ＣＯＯの温度Ｔｓ（Ｐ０）（℃）とすると、次の式４に従って算出できる。
【００９０】
Ｈ２＝Ｔ２−Ｔｓ（Ｐ０）      ・・・（式４）
ここで、前述の通り、Ｔｓ（Ｐ０）は、飽和蒸気圧Ｐ０に応じて定まり、Ｐ０が固定されれば、定数となる。Ｔ２は、温度計を蒸気管ＶＰ２−１に設けることにより測定できる。なお、飽和蒸気圧Ｐ０とＴｓ（Ｐ０）のテーブルが、記憶部（不図示）に記憶されている。制御部８０は、式４にしたがって、Ｔ２の測定値から、記憶部に記憶されたＴｓ（Ｐ０）を差し引いて、Ｈ２を算出する。そして、制御部８０は、Ｈ２の測定値と、Ｈ２の閾値Ｈｏ２（たとえば、Ｈｏ２＝３（℃））とを比較する。Ｈ２の閾値Ｈｏ２は、たとえば、事前の性能評価によって決定される値に基づいて決定される。
【００９１】
そして、Ｈ２の測定値が閾値Ｈｏ２よりも大きいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第２のバルブ７２に対して、第２のバルブ７２の開度を大きくする指示を出力する。第２のバルブ７２は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２がより大きくなり、式３に従ってＱ２も大きくなる。第２の蒸発部１２による熱回収量Ｑ２が大きくなると、蒸気管ＶＰ２−１へ流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの温度Ｔ２は小さくなるので、第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２は小さくなる。
【００９２】
Ｈ２の測定値が閾値Ｈｏ２よりも小さいと制御部８０により判断された場合、制御部８０は、第２のバルブ７２に対して、第２のバルブ７２の開度を小さくする指示を出力する。第２のバルブ７２は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２がより小さくなり、式３に従ってＱ２も小さくなる。第２の蒸発部１２による熱回収量Ｑ２が小さくなると、蒸気管ＶＰ２−１へ流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの温度Ｔ２は大きくなるので、第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２は大きくなる。
【００９３】
このようにして、Ｈ２は、制御部８０によって、閾値Ｈｏ２に近づくように制御される。
【００９４】
以上のように、第２のバルブ７２は、制御部８０の指示の下、第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２に基づいて、第２のバルブ７２の開度を調整することもできる。第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２を閾値Ｈｏ２（一定値）に保つことにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ２に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００では、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力を安定させることができ、第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２の間の圧力損失を低減することができ、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２の低下を抑制できる。
【００９５】
なお、上述の通り、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作と、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００の動作とを分けて説明したが、実際には、フリークーリング型冷凍サイクルおよび圧縮冷凍サイクルは同時に動作する。
【００９６】
つぎに、圧縮機３０および膨張弁４０の制御について、説明する。
【００９７】
図２は、圧縮機３０および膨張弁４０の制御を説明するためのフロー図である。
【００９８】
図２に示されるように、まず、制御部８０は、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却量Ｑｆを測定する（ステップ（Ｓｔｅｐ：以下、単にＳと称する。）２１）。なお、Ｑｆは、フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量とも呼ぶ。このとき、冷媒ＣＯＯの温度および流量を測定する冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）が、第１の凝縮部２１および第１のタンク５１の間を接続する液管ＬＰ１−１に、設けられている。液管ＬＰ１−１内に設けられた冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、制御部８０の指示により、液管ＬＰ１−１内を流れる冷媒ＣＯＯの温度Ｔ５および流量ｗ５を測定する。
【００９９】
フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却量Ｑｆ（Ｗ）は、冷媒ＣＯＯの特定温度Ｔ５における単位量当たりの冷却量をβ（Ｊ／ｋｇ）、液管ＬＰ１−１内を流れる冷媒ＣＯＯの流量をｗ５（ｋｇ／ｓ）とすると、次の式５にしたがって概算することができる。
【０１００】
Ｑｆ≒β×ｗ５      ・・・（式５）
βは記憶部（不図示）に記憶されている。すなわち、βは冷媒ＣＯＯの温度によって変化するが、記憶部は温度毎のβのデータを記憶している。制御部８０は、式５にしたがって、記憶部に記憶されたβにｗ５の測定値を乗算してＱｆを算出する。
【０１０１】
なお、配管ＬＰ１−２内を流れる冷媒ＣＯＯの温度を特定温度Ｔ５とし、液管ＬＰ１−２内を流れる冷媒ＣＯＯの流量をｗ５とすることもできる。この場合、冷媒ＣＯＯの温度および流量を測定する冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、第１のタンク５１および第１のポンプ６１の間を接続する液管ＬＰ１−２に、設けられている。液管ＬＰ１−２内に設けられた冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、制御部８０の指示により、液管ＬＰ１−２内を流れる冷媒ＣＯＯの温度Ｔ５および流量ｗ５を測定する。
【０１０２】
さらに、Ｑｆの別の測定方法について説明する。このとき、第１の凝縮部２１を冷却するための冷却風を供給するファン（不図示）が、第１の凝縮部２１の近傍に設けられている。また、第１の凝縮部２１は、たとえばラジエータであり、ファンが設けられた側から、ファンが設けられた側の反対側へ向けて、あるいは逆方向に、冷却風が通り抜けられるように、構成されている。さらに、温度計（不図示）が、第１の凝縮部２１の近傍であって、第１の凝縮部２１を通り抜ける空気の入口側と出口側に設けられている。温度計は、制御部８０の指示にしたがって、第１の凝縮部２１を通り抜ける空気の入口側の温度Ｔａと、出口側の温度Ｔｂを測定する。また、制御部８０は、ファンの風量を検出する。このとき、ファンの近傍に風量計を設け、制御部８０は、風量計の測定値を、ファンの風量として検出する。あるいは、予め、ファンの風量とファンの電圧の関係を記したテーブルを記憶部（不図示）に記憶することにより、制御部８０は、風量計を設けずに、ファンの電圧を取得することによって、ファンの風量を検出することができる。
【０１０３】
Ｑｆの別の測定方法では、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却量Ｑｆ（Ｗ）は、第１の凝縮部２１を冷却するための冷却風を供給するファンの風量をＦ（ｍ３／ｓ）、第１の凝縮部２１を通り抜ける空気の入口側の温度Ｔａと出口側の温度Ｔｂの温度差をΔＴ（℃）（＝Ｔａ−Ｔｂの絶対値）、空気の比熱をｃ（Ｊ／（ｋｇ・℃））、空気の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）とすると、次の式６にしたがって概算することができる。
【０１０４】
Ｑｆ≒ｃ×ρ×Ｆ×ΔＴ    ・・・・（式６）
図２に戻って、つぎに、制御部８０は、冷却装置１００で冷却する必要のある熱量Ｑａｌｌを測定する（Ｓ２２）。なお、Ｑａｌｌは、発熱体Ｈの熱量でもある。たとえば、発熱体Ｈがデータセンタ内のサーバ装置である場合、Ｑａｌｌは当該サーバ装置の消費電力に相当する。なお、データセンタの壁面から流入する熱量を測定できる場合には、この熱量をサーバ装置の消費電力に加えた値をＱａｌｌとしてもよい。
【０１０５】
つぎに、制御部８０は、つぎの式７にしたがって、圧縮冷凍サイクルで冷却する必要のある熱量Ｑｃを測定する（Ｓ２３）。
【０１０６】
Ｑｃ＝Ｑａｌｌ−Ｑｆ      ・・・・（式７）
ここで、Ｑｃは、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量に相当する。
【０１０７】
つぎに、制御部８０は、圧縮冷凍サイクルの冷却量Ｑｃ’を測定する（Ｓ２４）。ここで、冷媒ＣＯＯの温度および流量を測定する冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）が、第２の凝縮部２２および膨張弁４０の間を接続する液管ＬＰ２−１に、設けられている。液管ＬＰ２−１内に設けられた冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、制御部８０の指示により、液管ＬＰ２−１内を流れる冷媒ＣＯＯの温度Ｔ６および流量ｗ６を測定する。
【０１０８】
圧縮冷凍サイクルの冷却量Ｑｃ’（Ｗ）は、冷媒ＣＯＯの特定温度Ｔ６における単位量当たりの冷却量をγ（Ｊ／ｋｇ）、液管ＬＰ２−１内を流れる冷媒ＣＯＯの流量をｗ６（ｋｇ／ｓ）とすると、次の式８にしたがって概算することができる。
【０１０９】
Ｑｃ’≒γ×ｗ６      ・・・（式８）
γは、βと同様に、記憶部（不図示）に記憶されている。すなわち、γは冷媒ＣＯＯの温度によって変化するが、記憶部は温度毎のγのデータを記憶している。制御部８０は、式８にしたがって、記憶部に記憶されたγにｗ６の測定値を乗算してＱｃ’を算出する。
【０１１０】
なお、配管ＬＰ２−３内を流れる冷媒ＣＯＯの温度を特定温度Ｔ６とし、液管ＬＰ２−３内を流れる冷媒ＣＯＯの流量をｗ６とすることもできる。この場合、冷媒ＣＯＯの温度および流量を測定する冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、第２のタンク５２および第２のポンプ６２の間を接続する液管ＬＰ２−３に、設けられている。液管ＬＰ２−３内に設けられた冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、制御部８０の指示により、液管ＬＰ２−３内を流れる冷媒ＣＯＯの温度Ｔ６および流量ｗ６を測定する。
【０１１１】
つぎに、制御部８０は、圧縮冷凍サイクルで冷却する必要のある熱量Ｑｃと、現在の圧縮冷凍サイクルの冷却量Ｑｃ’を比較する（Ｓ２５）。比較の結果、ＱｃがＱｃ’より大きいと制御部８０によって判断された場合（Ｓ２５、Ｙｅｓ）、制御部８０は、Ｑｃ’が足りないと判断し、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を下げる制御を行う（Ｓ２６）。
【０１１２】
具体的には、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を上げる指示を出力する。そして、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上げる。これにより、圧縮機３０の吸気量が上がり、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力が減少し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も減少する。
【０１１３】
なお、制御部８０は、圧縮機３０に代えて、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を小さくする指示を出力してもよい。そして、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが減少し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も減少する。
【０１１４】
あるいは、制御部８０は、圧縮機３０および膨張弁４０の双方を同時に、上述の通り、制御してもよい。すなわち、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を上げる指示を出力するとともに、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を小さくする指示を出力する。そして、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上げる。また、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。この結果、上記同様に、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力を減少させることができる。
【０１１５】
比較の結果、ＱｃがＱｃ’より大きくないと制御部８０によって判断された場合（Ｓ２５、Ｎｏ）、制御部８０は、Ｑｃ’が余剰であると判断し、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を上げる制御を行う（Ｓ２７）。
【０１１６】
具体的には、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を下げる指示を出力する。そして、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下げる。これにより、圧縮機３０の吸気量が下がり、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力が増加し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も増加する。
【０１１７】
なお、制御部８０は、圧縮機３０に代えて、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を大きくする指示を出力してもよい。そして、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが増加し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も増加する。
【０１１８】
あるいは、制御部８０は、圧縮機３０および膨張弁４０の双方を同時に、上述の通り、制御してもよい。すなわち、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を下げる指示を出力するとともに、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を大きくする指示を出力する。そして、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下げる。また、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。この結果、上記同様に、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力を増加させることができる。
【０１１９】
以上、圧縮機３０および膨張弁４０の制御について、説明した。
【０１２０】
つぎに、圧縮機３０および膨張弁４０の制御の変形例について、説明する。図３は、圧縮機３０および膨張弁４０の制御の変形例を説明するためのフロー図である。
【０１２１】
図３に示されるように、制御部８０は、サーバルーム内の室温Ｔｓを検出する（Ｓ３１）。ここで、Ｔｓは、発熱体Ｈの周辺の温度である。また、サーバルーム内には、少なくとも第１の蒸発部１１、第２の蒸発部１２および発熱体Ｈ（たとえばサーバ装置）が、設けられている。Ｔｓを測定する温度計（不図示）が、サーバルーム内に設けられている。この温度計は、たとえば、発熱体Ｈの周辺であって、発熱体Ｈの排熱が直接当たらない位置に配置されている。制御部８０は、温度計に対して、Ｔｓを測定させる指示を出力する。温度計は、制御部８０の指示に従って、Ｔｓを測定する。そして、制御部８０は、Ｔｓの測定値を、温度計から取得する。このようにして、制御部８０は、サーバルーム内の室温Ｔｓを検出する。
【０１２２】
つぎに、制御部８０は、目標温度Ｔｓｔを取得する（Ｓ３２）。なお、目標温度Ｔｓｔは、冷却装置１００の使用者によって予め設定されている。また、目標温度Ｔｓｔは、たとえば、記憶部（不図示）に登録されている。目標温度Ｔｓｔは、基本的には、一度設定された後に、変更されることは少ない。目標温度Ｔｓｔは、たとえば、データセンタのサーバ内の規格に基づいて設定される（たとえば、２５℃）。
【０１２３】
つぎに、制御部８０は、室温の測定値Ｔｓと目標温度Ｔｓｔを比較する（Ｓ３３）。
【０１２４】
比較の結果、ＴｓがＴｓｔよりも大きいと制御部８０によって判断された場合、制御部８０は、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を下げる制御を行う（Ｓ３４）。なお、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を下げる制御方法については、図２を用いて説明した通りである。
【０１２５】
比較の結果、ＴｓがＴｓｔよりも大きくないと制御部８０によって判断された場合、制御部８０は、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を上げる制御を行う（Ｓ３５）。なお、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を上げる制御方法については、図２を用いて説明した通りである。
【０１２６】
以上、圧縮機３０および膨張弁４０の制御の変形例について、説明した。
【０１２７】
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１００は、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、共通配管ＣＰと、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２とを備えている。第１の蒸発部１１と第２の蒸発部１２は、発熱体Ｈの熱を受けて、内部に貯留されている液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを発熱体Ｈの熱により蒸発させて、気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流出させる。第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１に接続されている。第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１から流出する気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流出させる。第２の凝縮部２２は、第２の蒸発部１２に接続されている。第２の凝縮部２２は、第２の蒸発部１２から流出する気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。共通配管ＣＰは、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間であって第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２の間に設けられている。共通配管ＣＰは、第１の凝縮部２１から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯおよび第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを合流させる。圧縮機３０は、第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２に接続されている。圧縮機３０は、第２の蒸発部１２から流出する気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２および共通配管ＣＰに接続されている。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１および共通配管ＣＰに接続されている。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１に流入する液相状態の冷媒量ＬＰ−ＣＯＯを調整する。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２および共通配管ＣＰに接続されている。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２に流入する液相状態の冷媒量ＬＰ−ＣＯＯを調整する。また、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０は、第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ１、Ｐ２よりも大きい。
【０１２８】
このように、冷却装置１００では、共通配管ＣＰを設けることにより、第１の凝縮部２１から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯおよび第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを合流させる。このため、冷却装置１００によれば、特許文献１に記載の冷却装置と比較して、とくに液管の配管長をより短くすることができる。この結果、冷却装置１００によれば、特許文献１に記載の冷却装置と比較して、配管の費用や配管設置の費用を低減することができる。
【０１２９】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、第１の凝縮部２１および第２の凝縮部２２は、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２よりも鉛直方向にて上方であって、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０が第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２よりも大きくなる位置に、設けられている。
【０１３０】
このように、第１の凝縮部２１および第２の凝縮部２２は、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２よりも鉛直方向にて上方に設けられている。このため、第１の凝縮部２１および第２の凝縮部２２から第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２に向かって下降する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの共通配管ＣＰ内の流速を、より速くすることができ、共通配管ＣＰ内の圧力をより大きくすることができる。この結果、第１の凝縮部２１および第２の凝縮部２２を、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２よりも鉛直方向にて上方に配置することで、簡単に、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０が第１の蒸発部１１内の圧力Ｐ１および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２よりも大きくなるように設定できる。
【０１３１】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、第１のポンプ６１と、第２のポンプ６２をさらに備えている。第１のポンプ６１は、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間に設けられている。第１のポンプ６１は、共通配管ＣＰ内の圧力が第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力よりも大きくなるように、第１の凝縮部２１から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。第２のポンプ６２は、第２の凝縮部２２および共通配管ＣＰの間に設けられている。第２のポンプ６２は、共通配管ＣＰ内の圧力が第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力よりも大きくなるように、第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを送る。
【０１３２】
このように、第１のポンプ６１および第２のポンプ６２を用いて、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを強制的に、共通配管ＣＰ内に流入させているので、より確実に、共通配管ＣＰ内の圧力が第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力よりも大きくなるように設定できる。
【０１３３】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、第１のタンク５１をさらに備えている。第１のタンク５１は、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間であって第１のポンプ６１よりも鉛直方向で上方に設けられている。第１のタンク５１は、第１の凝縮部２１により流出される液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０１３４】
このように、第１のタンク５１を設けることにより、第１の凝縮部２１により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを一時的に貯留することができるので、第１のポンプ６１に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの流量を調整することができる。また、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが、第１の凝縮部２１により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに混じって、第１のタンク５１内に流入した場合であっても、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは第１のタンク５１内で鉛直方向の下方に向かい、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは第１のタンク５１内で鉛直方向の上方に向かう。このため、第１のタンク５１内で、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯおよび気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを分離することができる。
【０１３５】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、第１のポンプ６１は、第１のタンク５１内の液相状態の冷媒ＬＰ―ＣＯＯの液面高さに応じて、第１の凝縮部２１から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。
【０１３６】
これにより、第１の蒸発部１１で蒸発した液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量と、第１のポンプ６１により送られる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量との間で、大きなズレが生じないようにすることができる。よって、第１のタンク５１が枯渇状態か満液状態になることを避けることができる。第１のタンク５１が枯渇状態になることを避けることで、第１のポンプ６１のモータの空転を抑制でき、冷却装置１００の冷却機能が低下することを抑制できる。また、第１のタンク５１が満液状態になることを避けることで、第１の凝縮部２１内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが増加することを抑制でき、蒸気管ＶＰ１−１内に液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが流入することも抑制できる。この結果、冷却装置１００の冷却機能が低下することを抑制できる。
【０１３７】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、第２のタンク５２をさらに備えている。第２のタンク５２は、第２の凝縮部２２および共通配管ＣＰの間であって第２のポンプ６２よりも鉛直方向で上方に設けられている。第２のタンク５２は、第２の凝縮部２２により流出される液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを貯留する。
【０１３８】
このように、第２のタンク５２を設けることにより、第２の凝縮部２２により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを一時的に貯留することができるので、第２のポンプ６２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの流量を調整することができる。また、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが、第２の凝縮部２２により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯに混じって、第２のタンク５２内に流入した場合であっても、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは第２のタンク５２内で鉛直方向の下方に向かい、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯは第２のタンク５２内で鉛直方向の上方に向かう。このため、第２のタンク５２内で、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯおよび気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを分離することができる。
【０１３９】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、第２のポンプ６２は、第２のタンク５２内の液相状態の冷媒ＬＰ―ＣＯＯの液面高さに応じて、第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを共通配管ＣＰへ送る。
【０１４０】
これにより、第２の蒸発部１２で蒸発した液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量と、第２のポンプ６２により送られる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量との間で、大きなズレが生じないようにすることができる。よって、第２のタンク５２が枯渇状態か満液状態になることを避けることができる。第２のタンク５２が枯渇状態になることを避けることで、第２のポンプ６２のモータの空転を抑制でき、冷却装置１００の冷却機能が低下することを抑制できる。また、第２のタンク５２が満液状態になることを避けることで、第２の凝縮部２２内の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが増加することを抑制でき、蒸気管ＶＰ２−１内に液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが流入することも抑制できる。この結果、冷却装置１００の冷却機能が低下することを抑制できる。
【０１４１】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、バイパス管ＢＰをさらに備えている。バイパス管ＢＰは、第２のタンク５２内に含まれる気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮機３０へ導く。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが第２のタンク５２内に溜まることを抑制できる。
【０１４２】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、フリークーリング型冷凍サイクルと、圧縮冷凍サイクルとを構成する。フリークーリング型冷凍サイクルでは、第１の蒸発部１１、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。圧縮冷凍サイクルとでは、第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０、膨張弁４０および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。また、冷却装置１００は、制御部８０をさらに備えている。制御部８０は、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量Ｑｃに基づいて、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する。
【０１４３】
このように、制御部８０は、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量Ｑｃ（＝Ｑａｌｌ−Ｑｆ）に基づいて、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する。すなわち、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌのうち、フリークーリング型冷凍サイクルによって冷却できない熱量である前記差分熱量Ｑｃにしたがって、圧縮冷凍サイクル内の圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する。このため、Ｑｃにしたがって、圧縮冷凍サイクル内の圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を必要最小限の電力で制御することができる。
【０１４４】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、制御部８０をさらに備える。制御部８０は、発熱体Ｈ周辺の温度Ｔｓに基づいて、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する。これにより、制御部８０は、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量Ｑｃ（＝Ｑａｌｌ−Ｑｆ）に基づいて制御するよりも簡素に、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御することができる。
【０１４５】
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量を調整する。また、第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量を調整する。
【０１４６】
これにより、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２の各々に対して、適量の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを供給することができる。また、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１を閾値Ｑｏ１（一定値）に保つことにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００では、蒸気管ＶＰ１内の圧力を安定させることができ、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間の圧力損失を低減することができ、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１の低下を抑制できる。同様に、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２を閾値Ｑｏ２（一定値）に保つことにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ２−１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００では、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力を安定させることができ、第２の蒸発部１２および凝縮部２２の間の圧力損失を低減することができ、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２の低下を抑制できる。
【０１４７】
また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２とを備えている。第１の蒸気管ＶＰ１は、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１を接続し、第１の蒸発部１１から第１の凝縮部２１へ気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流すためのものである。第２の蒸気管ＶＰ２−１は、第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２を接続し、第２の蒸発部１２から第２の凝縮部２２へ気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流すためのものである。第１のバルブ７１は、第１の蒸気管ＶＰ１内の温度に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する液相状態の冷媒量ＬＰ−ＣＯＯを調整する。第２のバルブ７２は、第２の蒸気管ＶＰ２−１内の温度に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する液相状態の冷媒量ＬＰ−ＣＯＯを調整する。
【０１４８】
これにより、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２の各々に対して、適量の液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを供給することができる。
【０１４９】
また、本発明の第１の実施の形態における制御方法は、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、共通配管ＣＰと、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２とを備えた冷却装置１００の制御方法である。この制御方法では、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０は、第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ１、Ｐ２よりも大きく設定されている。また、この制御方法では、フリークーリング型冷凍サイクルと、圧縮冷凍サイクルとを構成されていることを前提とする。フリークーリング型冷凍サイクルでは、第１の蒸発部１１、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。圧縮冷凍サイクルとでは、第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０、膨張弁４０および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。そして、この制御方法では、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量Ｑｃに基づいて、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する制御処理を含んでいる。
【０１５０】
このような制御方法であっても、上述した冷却装置１００の効果と同様の効果を奏することができる。
【０１５１】
また、本発明の制御プログラムは、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、共通配管ＣＰと、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２とを備えた冷却装置１００の制御プログラムである。この制御プログラムでは、フリークーリング型冷凍サイクルと、圧縮冷凍サイクルとが構成されていることを前提とする。フリークーリング型冷凍サイクルでは、第１の蒸発部１１、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。圧縮冷凍サイクルとでは、第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０、膨張弁４０および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。そして、この制御プログラムでは、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量Ｑｃに基づいて、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する制御処理を含んでいる。
【０１５２】
このような制御プログラムであっても、上述した冷却装置１００の効果と同様の効果を奏することができる。
【０１５３】
また、本発明の記憶媒体は、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、共通配管ＣＰと、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２とを備えた冷却装置１００の制御プログラムを記憶する記憶媒体である。この記憶媒体では、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０は、第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ１、Ｐ２よりも大きく設定されている。また、この記憶媒体では、フリークーリング型冷凍サイクルと、圧縮冷凍サイクルとを構成されていることを前提とする。フリークーリング型冷凍サイクルでは、第１の蒸発部１１、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。圧縮冷凍サイクルとでは、第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０、膨張弁４０および共通配管ＣＰの間で、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯまたは気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを循環させる。そして、この記憶媒体では、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量Ｑｃに基づいて、圧縮機３０および膨張弁４０のいずれか一方または双方を制御する制御処理を含む制御プログラムを記憶する。
【０１５４】
このような記憶媒体であっても、上述した冷却装置１００の効果と同様の効果を奏することができる。
【０１５５】
＜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１００Ａについて、図に基づいて説明する。図４は、冷却装置１００Ａの構成を示す模式図である。また、図４では、図１で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１に示した符号と同等の符号を付している。なお、第１の実施の形態における冷却装置１００は、本実施の形態における冷却装置１００Ａの一例である。
【０１５６】
冷却装置１００Ａは、発熱体Ｈ（図４にて不図示）を冷却する。なお、発熱体Ｈは、図１に示したように、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部の近傍に配置されている。ただし、第１の蒸発部１１および第２の蒸発部１２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。
【０１５７】
図４に示されるように、冷却装置１００Ａは、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のバルブ７１と、第２のバルブ７２と、制御部８０とを備えている。
【０１５８】
また、冷却装置１００Ａは、第１の蒸気管ＶＰ１と、第２の蒸気管ＶＰ２−１、ＶＰ２−２を備えている。さらに、冷却装置１００Ａは、第１の液管ＬＰ３−１、ＬＰ３−２、ＬＰ３−３、第２の液管ＬＰ４−１、ＬＰ４−２、ＬＰ４−３、ＬＰ４−４を備えている。また、冷却装置１００Ａは、バイパス管ＢＰおよび共通配管ＣＰを備えている。
【０１５９】
なお、第２の蒸気管ＶＰ２−１、ＶＰ２−２を区別する必要がない場合には、これらを第２の蒸気管ＶＰ２と呼ぶことがある。同様に、第１の液管ＬＰ３−１、ＬＰ３−２、ＬＰ３−３を区別する必要がない場合には、これらを第１の液管ＬＰ３と呼ぶことがある。さらに、第２の液管ＬＰ４−１、ＬＰ４−２、ＬＰ４−３、ＬＰ４−４を区別する必要がない場合には、これらを第２の液管ＬＰ４と呼ぶことがある。ＶＰ１、ＶＰ２、ＬＰ３およびＬＰ４は、本実施形態において、必須の構成要素ではない。
【０１６０】
ここで、冷却装置１００と冷却装置１００Ａを対比する。冷却装置１００では、第１のタンク５１と、第２のタンク５２と、第１のポンプ６１と、第２のポンプ６２とを備えている。これに対して、冷却装置１００Ａでは、これらを備えていない。また、冷却装置１００では、第１の液管ＬＰ１は５本で構成されている。これに対して、冷却装置１００Ａでは、第１の液管ＬＰ３は３本で構成されている。さらに、冷却装置１００では、第２の液管ＬＰ２は６本で構成されている。これに対して、冷却装置１００Ａでは、第２の液管ＬＰ４は４本で構成されている。
【０１６１】
冷却装置１００Ａは、冷却装置１００と同様に、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間で冷媒ＣＯＯを循環させるとともに、第１の蒸発部１１、第１の凝縮部２１、圧縮機３０および膨張弁４０の間で冷媒ＣＯＯを循環させる。
【０１６２】
第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間で少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系を、フリークーリング型冷凍サイクルと呼ぶ。第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０および膨張弁４０の間で少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系を、圧縮冷凍サイクルと呼ぶ。
【０１６３】
以下、冷却装置１００Ａの各構成について、説明する。
【０１６４】
第１の蒸発部１１は、発熱体Ｈ（図４にて不図示）の近傍に設けられている。第１の蒸発部１１は、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、第１の凝縮部２１に接続されている。また、第１の蒸発部１１は、第１の液管ＬＰ３−２、３−３および第１のバルブ７１を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１の蒸発部１１は、内部に冷媒ＣＯＯを貯留する。第１の蒸発部１１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を第１の凝縮部２１へ流出させる。上述では、第１の蒸発部１１は発熱体Ｈの近傍に設けられていると説明した。一方、第１の蒸発部１１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。
【０１６５】
第２の蒸発部１２は、第１の蒸発部１１と同様に、発熱体Ｈ（図４にて不図示）の近傍に設けられている。第２の蒸発部１２は、第２の蒸発部１２は、圧縮機３０および第２の蒸気管ＶＰ２−１、２−２を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。また、第２の蒸発部１２は、第２の液管ＬＰ４−３、４−４および第２のバルブ７２を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２の蒸発部１２は、内部に冷媒ＣＯＯを貯留する。第２の蒸発部１２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、圧縮機３０を介して気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを第２の凝縮部２２へ流出させる。上述では、第２の蒸発部１２は発熱体Ｈの近傍に設けられていると説明した。一方、第２の蒸発部１２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。
【０１６６】
第１の凝縮部２１は、第１の蒸気管ＶＰ１を介して、第１の蒸発部１１に接続されている。また、第１の凝縮部２１は、第１の液管ＬＰ３−１を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１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。
【０１６７】
第２の凝縮部２２は、圧縮機３０および第２の蒸気管ＶＰ２−１、２−２を介して、第２の蒸発部１２に接続されている。また、第２の凝縮部２２は、膨張弁４０および第２の液管ＬＰ４−１、４−２を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２の凝縮部２２は、第２の蒸発部１２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。
【０１６８】
圧縮機３０は、第２の蒸気管ＶＰ２−１を介して、第２の蒸発部１２に接続されている。また、圧縮機３０は、第２の蒸気管ＶＰ２−２を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。圧縮機３０は、第２の蒸発部１２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を第２の凝縮部２２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。
【０１６９】
膨張弁４０は、第２の液管ＶＰ４−１を介して、第２の凝縮部２２に接続されている。また、膨張弁４０は、第２の液管ＬＰ４−２を介して、共通配管ＣＰに接続されている。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２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。
【０１７０】
第１のバルブ７１は、第１の液管ＬＰ３−３を介して、第１の蒸発部１１に接続されている。また、第１のバルブ７１は、第１の液管ＬＰ３−２を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１および共通配管ＣＰの間に設けられている。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量を調整する。第１のバルブ７１は、制御部８０の指示に従って、動作する。第１のバルブ７１は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。第１のバルブ７１の具体的な動作については、後述の動作説明で詳しく説明する。
【０１７１】
第２のバルブ７２は、第２の液管ＬＰ４−４を介して、第２の蒸発部１２に接続されている。また、第２のバルブ７２は、第２の液管ＬＰ４−３を介して、共通配管ＣＰに接続されている。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２および共通配管ＣＰの間に設けられている。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの量を調整する。第２のバルブ７２は、制御部８０の指示に従って、動作する。第２のバルブ７２は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。第２のバルブ７２の具体的な動作については、後述の動作説明で詳しく説明する。
【０１７２】
制御部８０は、少なくとも、圧縮機３０、膨張弁４０、第１のバルブ７１および第２のバルブ７２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１００Ａ全体を制御する。とくに、制御部８０は、圧縮機３０、膨張弁４０、第１のバルブ７１および第２のバルブ７２を制御する。
【０１７３】
つぎに、配管関係を説明する。蒸気管ＶＰ１は、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１と接続する。液管ＬＰ３−１は、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間を接続する。液管ＬＰ３−２、３−３は、共通配管ＣＰおよび第１の蒸発部１１の間を、第１のバルブ７１を介して、接続する。蒸気管ＶＰ２−１は、第２の蒸発部１２および圧縮機３０の間を接続する。蒸気管ＶＰ２−２は、圧縮機３０および第２の凝縮部２２の間を接続する。液管ＬＰ４−１は、第２の凝縮部２２および膨張弁４０の間を接続する。液管ＬＰ４−２は、膨張弁４０および共通配管ＣＰの間を接続する。液管ＬＰ４−３、４−４は、共通配管ＣＰおよび第２の蒸発部１２の間を、第２のバルブ７２を介して、接続する。共通配管ＣＰの一端部は、液管ＬＰ３−１および液管ＬＰ４−２に接続され、共通配管ＣＰの他端部は、液管ＬＰ３−２および液管ＬＰ４−３に接続されている。
【０１７４】
つぎに、冷却装置１００Ａの動作について説明する。ここでは、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作と、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作とを分けて説明する。なお、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作と、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作とを分けて説明するが、実際には、フリークーリング型冷凍サイクルおよび圧縮冷凍サイクルは同時に動作する。
【０１７５】
まず、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作を説明する。フリークーリング型冷凍サイクルとは、上述の通り、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間で、少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系である。
【０１７６】
第１の蒸発部１１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、蒸気管ＶＰ１を介して気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを第１の凝縮部２１へ流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが第１の凝縮部２１に流入する。
【０１７７】
つぎに、第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１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。
【０１７８】
第１の凝縮部２１により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、液管ＬＰ３−１を介して、共通配管ＣＰに流入する。
【０１７９】
共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの一部は、第１のバルブ７１、第１の液管ＬＰ３−２、３−３を介して、第１のバルブ７１の開度に応じて、第１の蒸発部１１に流入する。
【０１８０】
なお、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作の説明で詳しく説明するが、共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの残余は、第２のバルブ７２、第２の液管ＬＰ４−３、４−４を介して、第２のバルブ７２の開度に応じて、第２の蒸発部１２に流入する。
【０１８１】
第１のバルブ７１の開度の調整については、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。すなわち、第１のバルブ７１は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。具体的には、制御部８０が、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１を式１に従って算出する。そして、制御部８０は、Ｑ１の測定値とＱ１の閾値Ｑｏ１とを比較し、Ｑ１が閾値Ｑｏ１に近づくように制御する。
【０１８２】
以上のように、第１のバルブ７１は、制御部８０の指示の下、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１に基づいて、第１のバルブ７１の開度を調整する。第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１を閾値Ｑｏ１（一定値）に保つことにより、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ１が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００Ａでは、蒸気管ＶＰ１内の圧力を安定させることができ、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間の圧力損失を低減することができ、第１の蒸発部１１の熱回収量Ｑ１の低下を抑制できる。
【０１８３】
また、第１の実施の形態で説明したように、第１のバルブ７１は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第１の蒸発部１１の過熱度Ｈ１に基づいて、第１の蒸発部１１に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整することもできる。
【０１８４】
つぎに、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作を説明する。圧縮冷凍サイクルとは、上述の通り、第２の蒸発部１２、第２の凝縮部２２、圧縮機３０および膨張弁４０の間で、少なくとも共通配管ＣＰを介して冷媒ＣＯＯを循環させる系である。
【０１８５】
第２の蒸発部１２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、蒸気管ＶＰ２−１を介して気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮機３０へ向けて流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが圧縮機３０に流入する。
【０１８６】
圧縮機３０は、第２の蒸発部１２から流出する気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯの圧力および温度が上昇する。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を第２の凝縮部２２へ流出させる。これにより、気相冷媒ＧＰ−ＣＯＯが第２の凝縮部２２に流入する。なお、圧縮機３０の動作の詳細は、後述する。
【０１８７】
つぎに、第２の凝縮部２２は、圧縮機３０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。
【０１８８】
第２の凝縮部２２により生成された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、膨張弁４０に流入する。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２から流出する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。膨張弁４０により膨張された液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯは、共通配管ＣＰ内に流入する。なお、膨張弁４０の動作の詳細は、後述する。
【０１８９】
ここで、前述の通り、共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの一部は、第１のバルブ７１、第１の液管ＬＰ３−２、３−３を介して、第１のバルブ７１の開度に応じて、第１の蒸発部１１に流入する。そして、共通配管ＣＰ内を流れる液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯの残余は、第２のバルブ７２、第２の液管ＬＰ４−３、４−４を介して、第２のバルブ７２の開度に応じて、第２の蒸発部１２に流入する。
【０１９０】
第２のバルブ７２の開度の調整については、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。すなわち、第２のバルブ７２は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整する。具体的には、制御部８０が、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２を式３に従って算出する。そして、制御部８０は、Ｑ２の測定値とＱ２の閾値Ｑｏ２とを比較し、Ｑ２が閾値Ｑｏ２に近づくように制御する。
【０１９１】
以上のように、第２のバルブ７２は、制御部８０の指示の下、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２に基づいて、第２のバルブ７２の開度を調整する。第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２を閾値Ｑｏ２（一定値）に保つことにより、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの流量ｗ２が調整され、液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが蒸気管ＶＰ２−１に混入することが抑制される。この結果、冷却装置１００Ａでは、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力を安定させることができ、第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２の間の圧力損失を低減することができ、第２の蒸発部１２の熱回収量Ｑ２の低下を抑制できる。
【０１９２】
また、第１の実施の形態で説明したように、第２のバルブ７２は、たとえば、制御部８０の指示に従って、第２の蒸発部１２の過熱度Ｈ２に基づいて、第２の蒸発部１２に流入する冷媒ＣＯＯの量を調整することもできる。
【０１９３】
なお、上述の通り、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作と、圧縮冷凍サイクルでの冷却装置１００Ａの動作とを分けて説明したが、実際には、フリークーリング型冷凍サイクルおよび圧縮冷凍サイクルは同時に動作する。
【０１９４】
つぎに、圧縮機３０および膨張弁４０の制御について、説明する。
【０１９５】
図５は、圧縮機３０および膨張弁４０の制御を説明するためのフロー図である。なお、図５は、図２と基本的には同様である。したがって、重複する説明は、一部省略する。
【０１９６】
図５に示されるように、まず、制御部８０は、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却量Ｑｆを測定する（Ｓ５１）。なお、Ｑｆは、フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量とも呼ぶ。このとき、冷媒ＣＯＯの温度および流量を測定する冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）が、第１の凝縮部２１および共通配管ＣＰの間を接続する液管ＬＰ３−１に、設けられている。液管ＬＰ３−１内に設けられた冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、制御部８０の指示により、液管ＬＰ３−１内を流れる冷媒ＣＯＯの温度Ｔ７および流量ｗ７を測定する。
【０１９７】
フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却量Ｑｆ（Ｗ）は、冷媒ＣＯＯの特定温度Ｔ７における単位量当たりの冷却量をβ（Ｊ／ｋｇ）、液管ＬＰ１−１内を流れる冷媒ＣＯＯの流量をｗ７（ｋｇ／ｓ）とすると、次の式９にしたがって概算することができる。
【０１９８】
Ｑｆ≒β×ｗ７      ・・・（式９）
βは記憶部（不図示）に記憶されている。すなわち、βは冷媒ＣＯＯの温度によって変化するが、記憶部は温度毎のβのデータを記憶している。制御部８０は、式９にしたがって、記憶部に記憶されたβにｗ７の測定値を乗算してＱｆを算出する。
【０１９９】
なお、第１の実施の形態と同様に、Ｑｆの別の測定方法として、フリークーリング型冷凍サイクルでの冷却量Ｑｆ（Ｗ）を、式６を用いて概算してもよい。
【０２００】
図５に戻って、つぎに、制御部８０は、冷却装置１００Ａで冷却する必要のある熱量Ｑａｌｌを測定する（Ｓ５２）。なお、Ｑａｌｌは、発熱体Ｈの熱量でもある。たとえば、発熱体Ｈがデータセンタ内のサーバ装置である場合、Ｑａｌｌは当該サーバ装置の消費電力に相当する。なお、データセンタの壁面から流入する熱量を測定できる場合には、この熱量をサーバ装置の消費電力に加えた値をＱａｌｌとしてもよい。
【０２０１】
つぎに、制御部８０は、つぎの式１０にしたがって、圧縮冷凍サイクルで冷却する必要のある熱量Ｑｃを測定する（Ｓ５３）。
【０２０２】
Ｑｃ＝Ｑａｌｌ−Ｑｆ      ・・・・（式１０）
ここで、Ｑｃは、発熱体Ｈの熱量Ｑａｌｌからフリークーリング型冷凍サイクルによる冷却量Ｑｆを差し引いた熱量である差分熱量に相当する。
【０２０３】
つぎに、制御部８０は、圧縮冷凍サイクルの冷却量Ｑｃ’を測定する（Ｓ５４）。ここで、冷媒ＣＯＯの温度および流量を測定する冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）が、第２の凝縮部２２および膨張弁４０の間を接続する液管ＬＰ４−１に、設けられている。液管ＬＰ４−１内に設けられた冷媒温度計（不図示）および冷媒流量計（不図示）は、制御部８０の指示により、液管ＬＰ４−１内を流れる冷媒ＣＯＯの温度Ｔ８および流量ｗ８を測定する。
【０２０４】
圧縮冷凍サイクルの冷却量Ｑｃ’（Ｗ）は、冷媒ＣＯＯの特定温度Ｔ８における単位量当たりの冷却量をγ（Ｊ／ｋｇ）、液管ＬＰ４−１内を流れる冷媒ＣＯＯの流量をｗ８（ｋｇ／ｓ）とすると、次の式１１にしたがって概算することができる。
【０２０５】
Ｑｃ’≒γ×ｗ８      ・・・（式１１）
γは、βと同様に、記憶部（不図示）に記憶されている。すなわち、γは冷媒ＣＯＯの温度によって変化するが、記憶部は温度毎のγのデータを記憶している。制御部８０は、式１１にしたがって、記憶部に記憶されたγにｗ８の測定値を乗算してＱｃ’を算出する。
【０２０６】
つぎに、制御部８０は、圧縮冷凍サイクルで冷却する必要のある熱量Ｑｃと、現在の圧縮冷凍サイクルの冷却量Ｑｃ’を比較する（Ｓ５５）。比較の結果、ＱｃがＱｃ’より大きいと制御部８０によって判断された場合（Ｓ５５、Ｙｅｓ）、制御部８０は、Ｑｃ’が足りないと判断し、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を下げる制御を行う（Ｓ５６）。
【０２０７】
具体的には、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を上げる指示を出力する。そして、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上げる。これにより、圧縮機３０の吸気量が上がり、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力が減少し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も減少する。
【０２０８】
なお、制御部８０は、圧縮機３０に代えて、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を小さくする指示を出力してもよい。そして、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが減少し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も減少する。
【０２０９】
あるいは、制御部８０は、圧縮機３０および膨張弁４０の双方を同時に、上述の通り、制御してもよい。すなわち、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を上げる指示を出力するとともに、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を小さくする指示を出力する。そして、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上げる。また、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を小さくする。この結果、上記同様に、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力を減少させることができる。
【０２１０】
比較の結果、ＱｃがＱｃ’より大きくないと制御部８０によって判断された場合（Ｓ５５、Ｎｏ）、制御部８０は、Ｑｃ’が余剰であると判断し、第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ２を上げる制御を行う（Ｓ５７）。
【０２１１】
具体的には、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を下げる指示を出力する。そして、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下げる。これにより、圧縮機３０の吸気量が下がり、蒸気管ＶＰ２−１内の圧力が増加し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も増加する。
【０２１２】
なお、制御部８０は、圧縮機３０に代えて、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を大きくする指示を出力してもよい。そして、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。これにより、第２の蒸発部１２に流入する液相冷媒ＬＰ−ＣＯＯが増加し、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力も増加する。
【０２１３】
あるいは、制御部８０は、圧縮機３０および膨張弁４０の双方を同時に、上述の通り、制御してもよい。すなわち、制御部８０は、圧縮機３０に対して、当該圧縮機３０内のモータの回転数を下げる指示を出力するとともに、膨張弁４０に対して、当該膨張弁４０の開度を大きくする指示を出力する。そして、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下げる。また、膨張弁４０は、制御部８０の指示に従って、開度を大きくする。この結果、上記同様に、蒸気管ＶＰ２−１に接続されている第２の蒸発部１２内の圧力を増加させることができる。
【０２１４】
以上、圧縮機３０および膨張弁４０の制御について、説明した。なお、圧縮機３０および膨張弁４０の制御の変形例として、第１の実施の形態と同様に、図３に示す制御を行っても良い。
【０２１５】
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１００Ａは、第１の蒸発部１１と、第２の蒸発部１２と、第１の凝縮部２１と、第２の凝縮部２２と、共通配管ＣＰと、圧縮機３０と、膨張弁４０と、第１のバルブ７１と、第２のバルブとを備えている。第１の蒸発部１１と第２の蒸発部１２は、発熱体Ｈの熱を受けて、内部に貯留されている液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを発熱体Ｈの熱により蒸発させて、気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流出させる。第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１に接続されている。第１の凝縮部２１は、第１の蒸発部１１から流出する気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを流出させる。第２の凝縮部２２は、第２の蒸発部１２に接続されている。第２の凝縮部２２は、第２の蒸発部１２から流出する気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを凝縮して、液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを流出させる。共通配管ＣＰは、第１の蒸発部１１および第１の凝縮部２１の間であって第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２の間に設けられている。共通配管ＣＰは、第１の凝縮部２１から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯおよび第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを合流させる。圧縮機３０は、第２の蒸発部１２および第２の凝縮部２２に接続されている。圧縮機３０は、第２の蒸発部１２から流出する気相状態の冷媒ＧＰ−ＣＯＯを圧縮する。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２および共通配管ＣＰに接続されている。膨張弁４０は、第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを膨張させる。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１および共通配管ＣＰに接続されている。第１のバルブ７１は、第１の蒸発部１１に流入する液相状態の冷媒量ＬＰ−ＣＯＯを調整する。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２および共通配管ＣＰに接続されている。第２のバルブ７２は、第２の蒸発部１２に流入する液相状態の冷媒量ＬＰ−ＣＯＯを調整する。また、共通配管ＣＰ内の圧力Ｐ０は、第１の蒸発部１１内および第２の蒸発部１２内の圧力Ｐ１、Ｐ２よりも大きい。
【０２１６】
このように、冷却装置１００Ａでは、共通配管ＣＰを設けることにより、第１の凝縮部２１から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯおよび第２の凝縮部２２から流出する液相状態の冷媒ＬＰ−ＣＯＯを合流させる。このため、冷却装置１００Ａによれば、特許文献１に記載の冷却装置と比較して、とくに液管の配管長をより短くすることができる。この結果、冷却装置１００Ａによれば、特許文献１に記載の冷却装置と比較して、配管の費用や配管設置の費用を低減することができる。
【０２１７】
また、前述の第１〜第２の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）
発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備え、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きい冷却装置。
（付記２）
前記第１の凝縮部および前記第２の凝縮部は、前記第１の蒸発部および前記第２の蒸発部よりも鉛直方向にて上方であって、前記共通配管内の圧力が前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きくなる位置に、設けられている付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
前記第１の凝縮部および前記共通配管の間に設けられ、前記共通配管内の圧力が前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きくなるように、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を前記共通配管へ送る第１のポンプと、
前記第２の凝縮部および前記共通配管の間に設けられ、前記共通配管内に圧力が前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きくなるように、前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を送る第２のポンプとをさらに備えた付記１または２に記載の冷却装置。
（付記４）
前記第１の凝縮部および前記共通配管の間であって前記第１のポンプよりも鉛直方向で上方に設けられ、前記第１の凝縮部により流出される液相状態の冷媒を貯留する第１のタンクをさらに備えた付記３に記載の冷却装置。
（付記５）
前記第１のポンプは、前記第１のタンク内の液相状態の冷媒の液面高さに応じて、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を前記共通配管へ送る付記４に記載の冷却装置。
（付記６）
前記第２の凝縮部および前記共通配管の間であって前記第２のポンプよりも鉛直方向で上方に設けられ、前記第２の凝縮部により流出され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３〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記７）
前記第２のポンプは、前記第２のタンク内の液相状態の冷媒の液面高さに応じて、前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を前記共通配管へ送る付記６に記載の冷却装置。
（付記８）
前記第２のタンク内に含まれる気相状態の冷媒を前記圧縮機へ導くバイパス管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１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、
前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、
前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御部とをさらに備えた付記１〜８のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記１０）
発熱体周辺の温度に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御部とをさらに備えた付記１〜８のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記１１）
前記第１のバルブは、前記第１の蒸発部の熱回収量に基づいて、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整し、
前記第２のバルブは、前記第２の蒸発部の熱回収量に基づいて、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する付記１〜１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記１２）
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部を接続し、前記第１の蒸発部から前記第１の凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための第１の蒸気管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部を接続し、前記第２の蒸発部から前記第２の凝縮部へ気相状態の冷媒を流すための第２の蒸気管とをさらに備え、
前記第１のバルブは、前記第１の蒸発部の熱回収量に代えて、前記第１の蒸気管の温度に基づいて、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整し、
前記第２のバルブは、前記第２の蒸発部の熱回収量に代えて、前記第２の蒸気管の温度に基づいて、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する付記１１に記載の冷却装置。
（付記１３）
発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御方法であって、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、
前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、
前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、
前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理を含む制御方法。
（付記１４）
発熱体の熱を受けて、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第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出させる第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御プログラムであって、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、
前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、
前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、
前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理をコンピュータに実行させる制御プログラム。
（付記１５）
発熱体の熱を受けて、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する第１の蒸発部及び第２の蒸発部と、
前記第１の蒸発部に接続され、前記第１の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出する第１の凝縮部と、
前記第２の蒸発部に接続され、前記第２の蒸発部から流出する気相状態の冷媒を凝縮して、液相状態の冷媒を流出する第２の凝縮部と、
前記第１の蒸発部および前記第１の凝縮部の間であって前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部の間に設けられ、前記第１の凝縮部から流出する液相状態の冷媒および前記第２の凝縮部から流出する液相状態の冷媒を合流させる共通配管と、
前記第２の蒸発部および前記第２の凝縮部に接続され、前記第２の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、
前記第２の凝縮部および前記共通配管に接続され、前記第２の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、
前記第１の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第１の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第１のバルブと、
前記第２の蒸発部および前記共通配管に接続され、前記第２の蒸発部に流入する液相状態の冷媒量を調整する第２のバルブとを備えた冷却装置の制御プログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記共通配管内の圧力は、前記第１の蒸発部内および前記第２の蒸発部内の圧力よりも大きく、
前記第１の蒸発部、前記第１の凝縮部および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させるフリークーリング型冷凍サイクルと、
前記第２の蒸発部、前記第２の凝縮部、前記圧縮機、前記膨張弁および前記共通配管の間で液相状態または気相状態の冷媒を循環させる圧縮冷凍サイクルとを構成し、
前記発熱体の熱量から前記フリークーリング型冷凍サイクルによる熱回収量を差し引いた熱量である差分熱量に基づいて、前記圧縮機および前記膨張弁のいずれか一方または双方を制御する制御処理をコンピュータに実行させる制御プログラムを記憶する記憶媒体。
【０２１８】
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。
【０２１９】
この出願は、２０１８年３月２３日に出願された日本出願特願２０１８−０５５８２５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０２２０】
１００、１００Ａ    冷却装置
１１    第１の蒸発部
１２    第２の蒸発部
２１    第１の凝縮部
２２    第２の凝縮部
３０    圧縮機
４０    膨張弁
５１    第１のタンク
５２    第２のタンク
６１    第１のポンプ
６２    第２のポンプ
７１    第１のバルブ
７２    第２のバルブ
８０    制御部
ＣＰ    共通配管
ＶＰ１    第１の蒸気管
ＶＰ２−１、ＶＰ２−２    第２の蒸気管
ＬＰ１−１、ＬＰ１−２、ＬＰ１−３、ＬＰ１−４、ＬＰ１−５    第１の液管
ＬＰ３−１、ＬＰ３−２、ＬＰ３−３    第１の液管
ＬＰ２−１、ＬＰ２−２、ＬＰ２−３    第２の液管
ＬＰ２−４、ＬＰ２−５、ＬＰ２−６    第２の液管
ＬＰ４−１、ＬＰ４−２、ＬＰ４−３、ＬＰ４−４    第２の液管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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