(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の発熱素子にコールドプレートを伝熱的に結合し、このコールドプレートを蒸発器として、これに圧縮機、凝縮器及び膨張弁を組み合わせて冷凍サイクルを構成した電子機器の冷却装置において、
前記圧縮機出口のホットガス冷媒を電子式バルブを介して前記コールドプレートの出口側配管にバイパスさせるホットガスバイパス配管と、前記コールドプレートの出口側配管を加熱する冷媒過熱用ヒータとを設けるとともに、前記膨張弁として温度膨張弁を用いて、その感温筒を前記コールドプレート出口配管の前記ヒータが設けられた部分の下流側に設置し、前記発熱素子の発熱量に応じて前記電子式バルブの弁開度及び前記ヒータの発熱量を調節するようにしたことを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項２】
前記凝縮器の出口側配管を流れる液冷媒と前記コールドプレートの出口側配管を流れるガス状冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却装置。
【請求項３】
前記コールドプレートの冷媒蒸発圧力又は冷媒温度を検出する手段と、
この検出値が設定値と一致するように前記電子式バルブの弁開度を調節する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項４】
前記感温筒設置部分の冷媒温度を検出する手段と、この検出値が設定値と一致するように前記ヒータの発熱量を調節する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項５】
前記圧縮機にその回転数を制御するインバータ装置を組み合わせ、前記発熱素子の発熱量に応じて、前記インバータ装置により前記圧縮機の回転数を調節するか、又は前記電子式バルブの弁開度を調節するかを切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項６】
前記コールドプレートの冷媒蒸発圧力又は冷媒温度を検出する手段と、
この検出値が設定値と一致するように前記電子式バルブの弁開度及び前記圧縮機の回転数を調節する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項５記載の電子機器の冷却装置。
【請求項７】
前記膨張弁として電子式膨張弁を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項８】
前記コールドプレート入口の冷媒温度及び前記コールドプレート出口配管の前記ヒータが設けられた部分の下流側の冷媒温度をそれぞれ検出する手段と、それら検出値の温度差が設定値と一致するように前記電子式膨張弁の弁開度を調節する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項７記載の電子機器の冷却装置。
【請求項９】
前記発熱素子又はコールドプレートの入口側温度及び出口側温度をそれぞれ検出する手段と、これらの検出値が互いに一致するように前記電子式膨張弁の弁開度を調節する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項８記載の電子機器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍機を用いて電子機器の発熱素子を冷却する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型電子計算機などを対象に、通電に伴う発熱量（熱損失）の大きな発熱素子（主として半導体素子）に伝熱結合したコールドプレートを冷凍機の蒸発器として、この発熱素子の冷却を行う装置が特開平４−１９６３９５号公報などにより公知である。図６に、従来実施されている電子機器の冷却装置の冷凍回路図を示す。図６において、１は電子機器の発熱素子（半導体素子など）、２はヒートシンクとして発熱素子１に取り付けられたコールドプレートで、コールドプレート２を蒸発器として、これに圧縮機３、凝縮器４及び温度膨張弁５が組み合わされることにより冷凍サイクルが構成されている。なお、６はコールドプレート２の出口側配管に設置された温度膨張弁５の感熱筒、７は圧縮機３の運転制御部、８はコールドプレート２の出口側の冷媒圧力を検出する圧力センサ、９は圧縮機３の電源、１０は冷媒配管である。
【０００３】
このような冷凍サイクルの動作は周知であり、圧縮機３から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、凝縮器４で凝縮、液化された後、膨張弁５で減圧されてコールドプレート２に送られ、ここで蒸発してコールドプレート２に冷熱を発生した後に、再び圧縮機３に戻るように循環する。この冷凍サイクルでは、発熱素子１の発生熱の変化に応じて、常に冷媒蒸発圧力あるいは冷媒蒸発温度を一定に保つために、圧力センサ８による蒸発圧力の検出値がある設定値になるように、運転制御部７により圧縮機の運転条件を変化させて発生熱を処理し、また温度膨張弁５及び感温筒６によりコールドプレート２の出口にある程度の設定過熱度をつけ、液相の残った状態で冷媒が圧縮機３に戻る（液バック運転）のを防ぐようにして、冷凍システムが安定して運転されるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子機器を安定した状態で稼動させるためには、素子温度により動作特性の変わる発熱素子を常に許容温度内の一定温度に維持することが必要である。この場合に、発熱素子の発熱量は通電に伴う消費電力（電流）によって変動することから、素子の発熱量（冷却負荷）と冷凍能力とがバランスするように冷凍機を運転制御する必要があり、更に素子表面に温度分布が発生しないよう均一に冷却するために、コールドプレートの出口において冷媒に過熱度がつかないように冷媒流量を制御する必要がある。しかし、従来装置は冷凍回路構成及びその制御面で、以下のような問題点を有している。
【０００５】
(1)冷却負荷の変動に合わせて冷凍機を運転制御する場合に、従来は冷媒の蒸発圧力を検出し、この検出値をもとに圧縮機をオンオフ制御するか、あるいは電動圧縮機の電源にインバータを組み合わせて、検出値がある設定値になるように圧縮機の回転数を制御するなどの方法を採っている。ところが、オンオフ制御方式では、圧縮機の停止中、過渡的にコールドプレートの温度が上昇するため、発熱素子の温度を常に一定に保つことが困難である。また、インバータ制御方式では、回転数が低すぎると共振が発生することから、回転数の可変範囲は、30〜80Hzに制限され、冷却負荷の変動幅が大きい場合にはインバータ制御だけでは負荷変動に追従できない。
(2)膨張弁として図６におけるように温度膨張弁（蒸発器の出口温度が一定になるように弁開度を自動調整するメカニカル式の自力制御弁）を使用する場合、従来のように蒸発器出口に感温筒を設けたのでは、コールドプレートの出口で必ず過熱度が発生するように冷媒量が調整されるため、コールドプレート内ではすでに液冷媒量が不足してしまい、その結果、コールドプレートの冷媒入口から出口にかけて温度勾配が発生することが避けられない。このため、発熱素子面内にも同様の温度勾配が発生し、素子を均一に冷却することが困難である。
(3)一方、蒸発器への冷媒流量を調整する膨張弁として、蒸発圧力が一定になるように弁開度を自動調整するメカニカル式の低圧膨張弁があるが、これは負荷変動が比較的小さい用途に適しており、冷却負荷の変動が大きくなるとその制御が負荷変動に追従できなくなるという問題がある。
この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、大きな発熱負荷変動を伴う素子においても、その作動中の温度変化を最小限に抑え、かつ素子内に温度分布を発生させることなく良好に冷却することのできる電子機器の冷却装置を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、電子機器の発熱素子にコールドプレートを伝熱的に結合し、このコールドプレートを蒸発器として、これに圧縮機、凝縮器及び膨張弁を組み合わせて冷凍サイクルを構成した電子機器の冷却装置において、前記圧縮機出口のホットガス冷媒を電子式バルブを介して前記コールドプレートの出口側配管にバイパスさせるホットガスバイパス配管と、前記コールドプレートの出口側配管を加熱する冷媒過熱用ヒータとを設けるとともに、前記膨張弁として温度膨張弁を用いて、その感温筒を前記コールドプレート出口配管の前記ヒータが設けられた部分の下流側に設置し、前記発熱素子の発熱量に応じて前記電子式バルブの弁開度及び前記ヒータの発熱量を調節するようにするものである（請求項１）。
【０００７】
すなわち、圧縮機出口のホットガス冷媒を電子式バルブを介してコールドプレートの出口側にバイパスさせ、発熱素子の発熱量に応じて電子式バルブの弁開度を調節することにより、冷却負荷の変動に応じて冷凍システムの冷凍能力を容易に変えることができ、その結果、蒸発圧力（ないしは蒸発温度）を冷却負荷の変動に関係なく一定に保つことが可能になる。ホットガスバイパス配管に設置した電子式バルブは、例えばバルブ内部に設けられたロータが制御部から与えられるパルス信号のパルス数に合わせて回転し、ロータの回転数に応じて弁開度を変えるバルブであり、コールドプレートの冷媒蒸発圧力あるいは冷媒温度を検出し、この検出値が一定となるようにパルス数を設定することで、冷却負荷の変動に関わらず、コールドプレートでの冷媒蒸発圧力が常に一定となるように弁開度が調節される。
【０００８】
さらに、コールドプレートの出口側配管を冷媒過熱用ヒータで過熱するとともに、温度膨張弁の感温筒をコールドプレート出口配管のヒータが設けられた部分の下流側に設置することにより、温度膨張弁は過熱用ヒータで加熱された冷媒の過熱度に基づいて冷媒流量を自動調節するため、過熱用ヒータの上流側、つまりコールドプレートの出口では過熱用ヒータの発熱量だけ冷媒の持つエンタルピが小さくなり、過熱用ヒータの容量（発熱量）を調節することでコールドプレートの出口で冷媒に過熱度がつかないようにすることができる。その場合、冷却負荷が変化し、電子式バルブが作動してホットガスバイパス量が変化すると、温度膨張弁の感温筒部の温度も変動するため、温度膨張弁が作動してコールドプレート部への冷媒供給量が変化し、蒸発圧力がばらつく可能性がある。そこで、感温筒部の温度を検出して、その検出値がある一定値になるように過熱用ヒータの発熱量を調節すれば、温度膨張弁の動作を抑えて蒸発圧力のばらつきをなくすことができる。
【０００９】
また、この発明は、上記冷却装置において、前記凝縮器の出口側配管を流れる液冷媒と前記コールドプレートの出口側配管を流れるガス状冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換器を設けるものとする（請求項２）。このような液ガス熱交換器を設けることにより、コールドプレートに流入する冷媒をコールドプレート出口側の低温の冷媒で冷却して過冷却状態にし、発熱素子の発熱量が増加した際にも、過渡的にコールドプレート出口の冷媒が乾いてしまう（過熱度がつく）ことを抑えることができる。
【００１０】
上記冷却装置における前記電子式バルブの弁開度の調節は、前記コールドプレートの冷媒蒸発圧力又は冷媒温度を検出する手段と、この検出値が設定値と一致するように前記電子式バルブの弁開度を調節する制御手段とを設けて行うのがよい（請求項３）。また、前記ヒータの発熱量の調節は、前記感温筒設置部分の冷媒温度を検出する手段と、この検出値が設定値と一致するように前記ヒータの発熱量を調節する制御手段とを設けて行うのがよい（請求項４）。
【００１１】
ところで、上記したようにホットガスバイパスを設けることにより、冷却負荷の変動に応じて冷凍システムの能力を変化させることができるが、その一方でホットガスバイパスは圧縮機の余剰な能力分を無駄にしていることになるため、圧縮機の能力面から考えると効率の悪い運転になる。そこで、この発明は、前記圧縮機にその回転数を制御するインバータ装置を組み合わせるとともに、前記発熱素子の発熱量に応じて、前記インバータ装置により前記圧縮機の回転数を調節するか、前記電子式バルブの弁開度及び前記ヒータの発熱量を調節するかを切り替える制御手段を設けるものとする（請求項５）。
【００１２】
このようにホットガスバイパスとインバータ装置とを併用することで、冷却負荷の変動がインバータ装置による圧縮機回転数制御で対応可能な範囲にある場合には、インバータ装置による圧縮機回転数制御により圧縮機の能力自体を変化させることで効率的な圧縮機運転を行い、また冷却負荷の変動がインバータ装置での制御可能な範囲を外れた場合には、ホットガスバイパスを用いることで冷凍システムとしての運転効率を向上させることができる。前記電子バルブの弁開度及び前記圧縮機の回転数の調節は、前記蒸発器の冷媒蒸発圧力又は冷媒温度を検出する手段と、この検出値が設定値と一致するように前記電子式バルブの弁開度及び前記圧縮機の回転数を調節する制御手段とを設けて行うのがよい（請求項６）。
【００１３】
前記温度膨張弁の代わりとして、電子式膨張弁を用いることもでき、これにより安定かつ高精度の冷媒蒸発圧力一定制御（ないしは冷媒蒸発温度一定制御）を行うことが可能になる（請求項７）。温度膨張弁は、感温筒に封入した冷媒の相変化により弁開度が変化する構造となっていることから、感温筒への伝達遅れによりハンチングと呼ばれる不安定動作が発生する。そのため、温度膨張弁は高寿命かつ安価で使用しやすい反面、制御精度の要求度合いによっては使用できない場合が生じる。また、温度膨張弁では、ホットガスをバイパスさせる電子式バルブの作動中に感温筒温度が変化し、その間、コールドプレートへの流入冷媒流量が変動するため、過熱ヒータにより感温筒温度の変動を抑える必要があり、過熱ヒータの制御に高い応答性や制御精度が要求される。
【００１４】
これに対して、電子式膨張弁は、例えば弁内部に設けられたロータが制御部から与えられるパルス信号のパルス数に合わせて回転し、その回転数により弁開度が変わる構造であるため、弁開度を外部から制御してハンチングを小さく抑えることができ、更にホットガスバイパス配管の電子式バルブの作動中に弁開度を一時的に固定し、コールドプレートへの流入冷媒流量を一定に保つなどの制御を行うことができるので、制御の応答性や安定性及び制御精度の向上が可能となる。前記電子式膨張弁の弁開度を調節は、前記コールドプレート入口の冷媒温度及び前記コールドプレート出口配管の前記ヒータが設けられた部分の下流側の冷媒温度をそれぞれ検出する手段と、それら検出値の温度差が設定値と一致するように、前記電子式膨張弁の弁開度を調節する制御手段とを設けて行うのがよい（請求項８）。
【００１５】
膨張弁として電子式膨張弁を用いた請求項８の冷却装置において、前記発熱素子又はコールドプレートの入口側温度及び出口側温度をそれぞれ検出する手段と、これらの検出値が互いに一致するように前記電子式膨張弁の弁開度を調節する制御手段とを設けてもよい（請求項９）。発熱素子又はコールドプレートの入口側温度と出口側温度とに温度差が生じないように弁開度を調節することにより、出口側で過熱度がつかないようにして、発熱素子を均一に冷却することができる。また、発熱素子の温度を直接検出して電子式膨張弁の弁開度を調整できるため、制御の応答性も向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用い、従来例と実質的に同一構成部分については説明を省略する。
【００１７】
実施形態１
まず、図１は請求項１,３の発明に対応する実施形態を示す冷凍回路図である。この実施形態では、コールドプレート２を蒸発器として、これに定速運転を行う電動圧縮機３、凝縮器４、温度膨張弁５を組み合わせた冷凍サイクルにおいて、圧縮機出口のホットガス冷媒を電子式バルブ１１を介して、コールドプレート出口配管にバイパスさせるホットガスバイパス配管１３と、コールドプレート２の出口側配管を加熱する冷媒過熱用ヒータ１４とを設けるとともに、温度膨張弁５の感温筒６をコールドプレート出口配管のヒータ１４が設けられた部分の下流側に設置したものである。電子式バルブ１１の弁開度は、バルブ制御部１２から与えられるパルス信号で調節され、また過熱用ヒータ１４は、ヒータ制御部１５（例えば電子式サーモスタット）で電流、電圧波形が制御されることにより発熱量が調節される。
【００１８】
バルブ制御部１２は、コールドプレート出口の冷媒圧力を圧力センサ８で検出し、その検出値が予め設定された設定値になるように電子式バルブ１１の弁開度を調節する。例えば、蒸発圧力Peの設定値に対し、検出値が小さい場合には、ホットガス循環量が少ないために蒸発圧力Peが設定値より低下したと判断し、弁開度を大きくしてホットガス循環量を増やし、蒸発圧力Peが設定値と一致するように制御する。反対に、検出値が設定値より大きい場合には、ホットガス循環量が多過ぎるために蒸発圧力Peが設定値より増加したと判断し、弁開度を小さくしてホットガス循環量を減らし、蒸発圧力Peが設定値と一致するように制御する。この場合、蒸発圧力Peのパルス信号への変換は、平均化処理、ローパスフィルタなどにより圧力波形のリップルを取り除いた圧力検出値に基づいて、比例制御やＰＩＤ制御などの制御方法により行う。なお、蒸発圧力Peの検出位置は、コールドプレート内の圧力損失が大きい場合はコールドプレート２の入口とし、小さい場合はコールドプレート２の出口とするのがよく、また蒸発圧力Peの代わりに蒸発圧力検出位置の冷媒温度を検出し、コールドプレートの検出温度をもとに電子式バルブ１１の弁開度を調節してもよい。
【００１９】
一方、ヒータ制御部１５は、温度膨張弁５の感温筒設置部分の冷媒温度Tshを温度センサ１６で検出し、その検出値が設定値となるように過熱用ヒータ１４の発熱量を調節する。例えば、コールドプレート２の入口での冷媒温度設定値を−20℃とし、温度膨張弁５での過熱度設定を５Ｋとした場合、感温筒設置部分の温度設定は−15℃であり、過熱ヒータ１４は常に感温筒設置部分の冷媒温度Tshが−15℃となるように、その発熱量を増減する。この場合、ヒータ制御部１５での電流、電圧波形の調整は検出温度に基づいて、ＰＩＤ制御などの制御方法により行う。
【００２０】
実施形態２
図２はこの発明の請求項２に対応する実施形態を示すものである。この実施形態では、冷凍回路内において、凝縮器４の出口側を流れる膨張弁流入前の高温の液冷媒と、コールドプレート２の出口側配管を流れるホットガス合流後のガス状冷媒との間で、熱交換を行う液ガス熱交換器１７を設けている。その他の点は図１のものと同じである。この実施の形態によれば、コールドプレート２に流入する高温液冷媒は、コールドプレート出口側のガス状冷媒で冷やされることで過冷却状態（液相割合の多い状態）となり、発熱素子１の発熱量が増大してもコールドプレート出口でまだ液相分が残った状態を保つことができ、これにより発熱素子１の発熱量が増加した際、過渡的にコールドプレート出口の冷媒が乾いてしまう（過熱度がつく）のを防ぐことができ、発熱素子１を温度分布を生じさせることなく均一に冷却することができる。
【００２１】
液ガス熱交換器１７としては、例えば液冷媒が流れるフィンチューブの外側をガス冷媒が洗流する構成の公知のものを使用することができる。液ガス熱交換器１７の設置位置は、それ自体に圧縮機３からのホットガスとコールドプレート２からの流出冷媒ガスとを均一に混合させるミキシング機能を持たせることができることから、図示の通りホットガス合流後とするのがよく、またコールドプレート出口で冷媒に過熱度が確実につかないように調整するためには、少なくとも膨張弁感温筒６の手前（上流側）とする必要がある。
【００２２】
実施形態３
図３は実施形態２をベースにしたこの発明の請求項５，６に対応する実施形態を示すものである。この実施形態は、電動圧縮機３の電源９にインバータ装置１８を組み合わせ、冷媒蒸発圧力の調整をホットガスバイパス配管１３の電子バルブ制御と組み合わせて行うようにしたものである。インバータ装置１８は、コールドプレート出口の冷媒圧力を圧力センサ８で検出し、その検出値が設定値となるように圧縮機３の回転数を調節する。例えば、蒸発圧力Peの設定値に対し、検出値が小さい場合には、圧縮機３の回転数が高すぎるために蒸発圧力Peが設定値よりも低下したと判断し、インバータ装置１８は圧縮機３の回転数を低くして、蒸発圧力Peが設定値と一致するように制御する。反対に、検出値が設定値よりも大きい場合には、圧縮機３の回転数が低すぎるために蒸発圧力Peが設定値よりも上昇したと判断し、インバータ装置１８は圧縮機3の回転数を高くして蒸発圧力Peが設定値と一致するように制御する。
【００２３】
この場合、蒸発圧力Peに基づく回転数の制御は、ＰＩＤ制御などの制御方法により段階的に行うが、圧縮機３の回転数制御は共振の関係から可変範囲に制限があり、回転数を最小回転数（周波数）、例えば30Hzにまで低下させても、蒸発圧力Peが設定値にまで至らないことが生じる。そこで、最小回転数にしても蒸発圧力Peが設定値と一致しない場合には、インバータ装置１８による制御が不能であると判断して、上記した電子式バルブ１１の弁開度制御によるホットガス循環量の調節に切り替えて、蒸発圧力Peを設定値に一致させるようにする。このように、インバータ装置１８による圧縮機３の回転数制御と、電子式バルブ１１の弁開度制御とを組み合わせることで、冷却負荷の変動に対して効率的に対応し、省エネ効果を高めることができる。なお、蒸発圧力Peの検出位置は実施形態１の場合と同様に、コールドプレート内の圧力損失が大きい場合はコールドプレート２の入口とし、小さい場合はコールドプレート２の出口とするのがよく、また蒸発圧力Peの代わりに蒸発圧力検出位置の冷媒温度を検出し、コールドプレートの検出温度をもとに電子式バルブ１１の弁開度を調節してもよい。
【００２４】
実施形態４
図４は、実施形態３をベースにしたこの発明のこの発明の請求項７，８に対応する実施形態を示すものである。この実施形態は、冷凍サイクルの構成は基本的に図３と同様であるが、コールドプレート２の入口側には温度膨張弁に代えて電子式膨張弁１９が接続されており、その弁開度は膨張弁制御部２０から与えられるパルス信号で調節される。ここで、コールドプレート入口側及び過熱用ヒータ設置部の下流側に温度センサ２１及び１６が設置され、膨張弁制御部２０はそれらにより計測された冷媒温度Te及びTshを取り込んで、その温度差、つまり冷媒過熱度（Tsh-Te）が設定値と一致するように電子式膨張弁１９の弁開度を調整する。
【００２５】
温度膨張弁は、感温筒が温度変化を感知してから弁の開閉動作が始まるまでに遅れが生じるが、上記電子式膨張弁１９を使用すればこの問題は解消し、温度膨張弁と同様の制御を応答性よく行うことができる。また、図１において、温度膨張弁５では、ホットガスバイパス配管１３の電子式バルブ１１の動作中に感温筒温度が変化し、その間、コールドプレート２への流入冷媒流量が変動するため、過熱用ヒータ１４により感温筒温度の変動を抑える必要があったが、電子式膨張弁１９を用いることで、ホットガスバイパス配管１３の電子式バルブ１１の動作中は一時的に膨張弁の弁開度を固定し、流量の変動を完全に抑えることが可能なので、過熱用ヒータ１４の制御に要する負担を改善でき、冷凍システムをより安定的に運転することができる。電子式膨張弁として、例えばパルスモータ駆動方式の公知のものが使用でき、その場合、冷媒温度差（Tsh-Te）からパルス信号への変換は、比例制御やＰＩＤ制御などの制御方法により行うことができ、制御フローにより制御精度の向上を図ることもできる。
【００２６】
実施形態５
図５は、実施形態４をベースにしたこの発明の請求項９に対応する実施形態を示すものである。この実施形態は、冷凍サイクルの構成は基本的に図４と同様であるが、コールドプレート入口側に設置された電子式膨張弁１９の弁開度が、発熱素子１あるいはコールドプレート２の入口側及び出口側の検出温度をもとに与えられるパルス信号によって、膨張弁制御部２０により調節されるようになっている。すなわち、２２は感温部がコールドプレート２の入口側及び出口側にそれぞれ直接接触するように設けられた差動温度センサで、両測の温度差をパルス信号として出力する。膨張弁制御部２０は、入口側及び出口側の温度が互いに一致するように、つまり温度差が生じないように、電子式膨張弁１９の弁開度を調節する。これにより、コールドプレート２の出口側で過熱度がつくことによる発熱素子１での温度勾配の発生が抑えられ、またその際、発熱素子１の作動温度を直接的に制御できるため、制御の応答性も向上させることができる。一方、ヒータ制御部１５は、過熱用ヒータ１４の下流側の冷媒温度Tshを温度センサ１６で検出し、その検出値が適度の過熱度がつく設定値となるように過熱用ヒータ１４の発熱量を調節する。これにより、液相分を含む冷媒が圧縮機３に吸引される液バックが防止される。
【００２７】
【発明の効果】
以上の通り、この発明は、次の効果を有するものである。
(1)圧縮機出口のホットガス冷媒を電子式バルブを介してコールドプレートの出口側にバイパスさせ、発熱素子の発熱量に応じて電子式バルブの弁開度を調節することにより、冷凍能力を容易に変えることが可能となり、またコールドプレートの出口側配管を加熱する冷媒過熱用ヒータを設け、温度膨張弁の感温筒をヒータの下流側に設置して、発熱素子の発熱量に応じてヒータの発熱量を調節することにより、コールドプレートの出口で冷媒に過熱度がつかないようにすることが可能なので、冷却負荷変動の非常に大きい電子機器においても発熱素子の動作温度を一定に保ち、かつ素子内の温度分布を均一にして電子機器の安定運転を図ることができる。
(2)更に、凝縮器の出口側を流れる液冷媒とコールドプレートの出口側を流れるガス状冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換器を設けることにより、コールドプレートに流入する冷媒を過冷却状態にし、素子の発熱が増加した際に過渡的にコールドプレート出口の冷媒が乾いてしまう（過熱度がつく）のを防ぐことができる。
(3)一方、ホットガスをバイパスさせて冷凍能力を制御する場合に、インバータ装置による圧縮機の回転数制御を組み合わせることにより、より効率的な冷却を行い、冷凍システムの省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示す冷凍回路図である。
【図２】  この発明の実施の形態２を示す冷凍回路図である。
【図３】  この発明の実施の形態３を示す冷凍回路図である。
【図４】  この発明の実施の形態４を示す冷凍回路図である。
【図５】  この発明の実施の形態５を示す冷凍回路図である。
【図６】  従来例を示す冷凍回路図である。
【符号の説明】
１    発熱素子
２    コールドプレート
３    圧縮機
４    凝縮器
５    温度膨張弁
６    感温筒
８    圧力センサ
１０    冷媒配管
１１    電子式バルブ
１２    バルブ制御部
１３    ホットガスバイパス配管
１４    過熱用ヒータ
１５    ヒータ制御部
１６    温度センサ
１７    液ガス熱交換器
１８    インバータ装置
１９    電子式膨張弁
２０    膨張弁制御部
２１    温度センサ
２２    差動温度センサ
【図１】
0003758074.tif 000002
【図２】
0003758074.tif 000003
【図３】
0003758074.tif 000004
【図４】
0003758074.tif 000005
【図５】
0003758074.tif 000006
【図６】
0003758074.tif 000007