WO2013121772A1 - 冷却装置および冷却システム - Google Patents

Abstract

　上下方向に配置され、冷媒を貯蔵するＮ個（Ｎは２以上の整数）の冷媒貯蔵部と、Ｎ個の冷媒貯蔵部の上方に配置された凝縮部と、Ｎ個の冷媒貯蔵部から流出した気相冷媒を凝縮部へ流動させる蒸気管と、凝縮部から流出した液相冷媒を最上位置の冷媒貯蔵部へ流動させる液管と、上方に位置する冷媒貯蔵部から流出した液相冷媒を下方に位置する冷媒貯蔵部へ流動させる分離配管と、を備える。ここで、液相冷媒は流入口を介して冷媒貯蔵部に流入すると共に流入口より下方に形成された第１接続口を介して該冷媒貯蔵部から流出する。

Description

冷却装置および冷却システム

　本発明は、冷却装置および冷却システムに関し、特に、複数の発熱源からの熱を冷却する冷却装置および冷却システムに関する。

　近年、情報処理技術の向上やインターネット環境の発達に伴って、必要とされる情報処理量が増大している。このような動向に伴い、インターネットに用いるサーバ装置、通信装置、固定電話、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）電話などの装置を設置し、運用するデータセンタビジネスが注目されている。

　このデータセンタのサーバルームには、コンピュータ等の電子機器が多数設置されている。サーバルームに電子機器を設置する方式として、ラックマウント方式を用いることが主流になっている。ラックマウント方式とは、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）やＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ａｌｌｉａｎｃｅ）で規格化された平型の電子機器をラックに段積みに設置する方式である。

　サーバルームのスペースを十分に確保するためには、出来るだけ多くの電子機器をラックに搭載することが望まれる。そのため電子機器は、それぞれの高さを低くすることが必要となる。なお、一般にラックマウント型サーバと呼ばれる１Ｕ（Ｕｎｉｔ：ユニット）サーバやブレードサーバ等の電子機器の高さは４０ミリメートル程度である。このラックマウント型サーバから排出される熱を冷却するには、積層された高さの異なる複数の熱源に対して同時に冷却を行う必要がある。

　ラックマウント型サーバから排出される熱の冷却技術は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１には、沸騰冷却方式を用いて上下２階のそれぞれのサーバルームに配置された高さの異なるサーバを冷却する技術が開示されている。上下２階のサーバルームに配置されたサーバの排気口の近傍にはそれぞれ、蒸発器と温度センサとが配置されている。蒸発器内で気化した冷媒は、サーバルームの外側に配置された凝縮器内で冷却されることによって凝縮し、再び各蒸発器内に流れ込む。

　特許文献１の冷却装置においては、各温度センサで測定された測定温度がコントローラに入力されると、コントローラは測定温度に基づいて各蒸発部に設けられた流量調整バルブの開度をそれぞれ制御する。これにより、排気空気温度が同じになるための適切な流量の冷媒を、上層階と下層階の高さの異なる各蒸発器にそれぞれ供給することができる。この結果、サーバルームから蒸発器に排気される排気温度をサーバの運転に適した温度環境に調整することができ、冷媒流量が不足することによって冷却性能が低下することを抑制することができる。

特開２０１０－１９０５５３（段落００３９）

　しかし特許文献１の冷却装置においては、高さの異なる蒸発器に対して、適切な流量の冷媒を供給するために、温度センサや、温度センサが測定した温度に基づいて制御される流量調整バルブや、流量調整バルブを制御するコントローラを配置する必要があり、構造が複雑になってしまうという課題があった。

　本発明の目的は、上述した課題を解決する冷却装置および冷却システムを提供することにある。

　本発明における冷却装置は、上下方向に配置され、冷媒を貯蔵するＮ個（Ｎは２以上の整数）の冷媒貯蔵部と、Ｎ個の冷媒貯蔵部の上方に配置された凝縮部と、Ｎ個の冷媒貯蔵部から流出した気相冷媒を凝縮部へ流動させる蒸気管と、凝縮部から流出した液相冷媒を最上位置の冷媒貯蔵部へ流動させる液管と、上方に位置する冷媒貯蔵部から流出した液相冷媒を下方に位置する冷媒貯蔵部へ流動させる分離配管と、を備え、液相冷媒は、流入口を介して冷媒貯蔵部に流入すると共に流入口より下方に形成された第１接続口を介して該冷媒貯蔵部から流出する。

　本発明における冷却システムは、筺体と、電子機器と、電子機器を載置する複数段の載置棚と、上述の冷却装置と、を備え、蒸発部と電子機器とが対向するように載置棚上に配置され、凝縮部は、筺体の外側に配置されている。

　本発明における冷却装置、および冷却システムによれば、簡易な構造により、複数段に配置された電子機器を容易に冷却できる。

本発明の第１の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る冷却装置の動作を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る冷却システムの構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る冷却装置の合流部の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る冷却装置の合流部の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る冷却装置の合流部の動作を説明するための断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る冷却装置の比較例の構成を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る冷却装置の構成を示す断面図である。

（第１の実施形態）
　第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態における冷却装置２０の断面図を図１に示す。図１に示すように、本実施形態における冷却装置２０はそれぞれ、上下方向に積層された複数の電子機器に対応して配置され、冷媒貯蔵部１０と、凝縮部２と、蒸気管４と、液管５と、分離配管８とを備えている。ここで、凝縮部２は冷媒貯蔵部１０よりも上方に配置されている。

　冷媒貯蔵部１０は冷媒を貯蔵する構造を有し、流入口６と第１接続口７ａと流出口９とを備える。冷媒貯蔵部１０は、流出口９および気相の冷媒が流動する蒸気管４を介して凝縮部２と接続されている。

　また、最上部に位置する冷媒貯蔵部１０は、流入口６および液相の冷媒が流動する液管５を介して凝縮部２と接続されると共に、第１接続口７ａおよび分離配管８を介して下方に位置する別の冷媒貯蔵部１０と接続されている。

　一方、最上部以外に位置する冷媒貯蔵部１０は、流入口６および液相の冷媒が流動する分離配管８を介して上方に位置する別の冷媒貯蔵部１０と接続されていると共に、第１接続口７ａおよび分離配管８を介して下方に位置する別の冷媒貯蔵部１０と接続されている。

　ここで、冷媒貯蔵部１０において、第１接続口７ａは流出口９および流入口６のどちらよりも下方に配置されている。また、図１においては、最下部に配置されている冷媒貯蔵部１０の第１接続口７ａは閉塞されている。

　上記のように構成された冷却装置２０によれば、電子機器から発せられた熱を吸熱することによって冷媒貯蔵部１０内において蒸発した冷媒の蒸気は、流出口９から流出し、蒸気管４を介して凝縮部２へ流入する。

　凝縮部２へ流入した冷媒の蒸気は、凝縮部２内において冷却され、凝縮することにより、液化した冷媒が液管５を介して流入口６から最上部の冷媒貯蔵部１０へ流入する。最上部の冷媒貯蔵部１０へ流入した液化した冷媒は、第１接続口７ａが流出口９および流入口６よりも下方に配置されていることから、第１接続口７ａより液面が高くなることにより、第１接続口７ａから流出し、分離配管８を介して下方の冷媒貯蔵部１０に流入する。そして、上下方向に積層した複数の冷媒貯蔵部１０のそれぞれに、第１接続口７ａの配置位置で定まる位置まで液化した冷媒が充填される。

　従って、本実施形態における冷却装置２０は、簡易な構造により、複数段に配置された電子機器を容易に冷却できる。

　（第２の実施形態）
　第２の実施形態について説明する。本実施形態における冷却装置２０の断面図を図２に示す。図２に示すように、本実施形態における冷却装置２０は、鉛直方向に積層された複数の電子機器に対応して配置された蒸発部１および分離タンク３（３ａ、３ｂ）と、凝縮部２と、蒸気管４と、液管５と、分離配管８とを備えている。なお、図２において、電子機器を点線で示す。

　蒸発部１は、密閉構造であり、内部に冷媒を貯蔵している。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒ　ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いるが、冷媒の材料はこれに限定されない。蒸発部１が電子機器から排出された熱を受熱することにより、蒸発部１内に貯蔵された冷媒が沸騰して蒸発し、冷媒の蒸気が流出口９から流出する。

　蒸発部１において蒸発した冷媒の蒸気を凝縮部２に運ぶため、流出口９は蒸発部１の上部に配置されることが望ましい。本実施形態において、流出口９は蒸発部１の天面に配置されている。そして、下方に配置された蒸発部１で沸騰した冷媒の蒸気は、上方に配置された蒸発部１で沸騰した冷媒の蒸気と蒸気管４で合流し、凝縮部２まで運ばれる。

　凝縮部２は、金属性の筺体であり、流入した冷媒の蒸気を冷却する。凝縮部２は、蒸発部１よりも上方に配置され、蒸気管４と接続する接続口と、液管５と接続する接続口とを備える。凝縮部２における液管５との接続口は、蒸気管４との接続口よりも下方に配置されている。凝縮部２の材質は、熱伝導製が高いものであれば金属に限定されない。

　蒸気管４は、蒸発部１と凝縮部２とを接続し、蒸発部１において蒸発した冷媒の蒸気を凝縮部２に運ぶ。

　液管５は、凝縮部２と分離タンク３とを接続し、凝縮部２において凝縮して液化した冷媒を分離タンク３に運ぶ。

　分離タンク３は、鉛直方向に配置された各蒸発部１と略同一の高さ、つまり水平方向に対向する位置に配置されている。分離タンク３の下面部と、蒸発部１の下面部とが同じ高さに配置されていることが望ましい。以下、鉛直方向に並んで配置された分離タンク３を区別して説明する場合、上方に設けられた分離タンクを分離タンク３ａ、下方に設けられた分離タンクを分離タンク３ｂと記載する。上方の分離タンク３ａは流入口６と、第１接続口７ａと、第２接続口７ｂを備え、下方の分離タンク３ｂは流入口６と第２接続口７ｂを備える。

　上方の分離タンク３ａの流入口６は、凝縮部２で液化した冷媒を輸送する液管５と接続している。下方の分離タンク３ｂの流入口６は、上方の分離タンク３から流出した冷媒を輸送する分離配管８と接続している。つまり流入口６は、凝縮部２で液化した冷媒を輸送する液管５、もしくは上方の分離タンク３から流出した冷媒を輸送する分離配管８のいずれか一方と接続している。なお本実施形態では、流入口６を分離タンク３の上部に設けたが、これに限定されず側面に設けてもよい。

　第１接続口７ａは、流入口６よりも下方の位置で分離タンク３の側面に設置されており、分離配管８を介して下方に配置された分離タンク３ｂの流入口６と接続されている。

　上記の構成により、分離タンク３内に流入した冷媒は、液面が第１接続口７ａの高さに達すると第１接続口７ａから流出し、分離配管８を介して下方に配置された分離タンク３に流入する。つまり、最上部に配置された分離タンク３ａには、凝縮部２において凝縮した液化した冷媒が液管５を介して流入口６から流入し、最上部以外に配置された分離タンク３ｂには、上方に配置された分離タンク３の第１接続口７ａから流出した液化した冷媒が分離配管８を介して流入口６から流入する。

　第２接続口７ｂは、蒸発部１と接続されており、分離タンク３内に流入した冷媒を蒸発部１に流動させる。これにより、冷媒の気液界面は、蒸発部１と分離タンク３とにおいて等しくなる。なお本実施形態では、分離タンク３と蒸発部１とを、第２接続口７ｂを介して配管で接続したが、これに限定されない。分離タンク３と第２接続口７ｂと蒸発部１を同じ材質で成形してもよいし、第１の実施形態で説明した図１のように、分離タンク３の第２接続口７ｂと蒸発部１とを一体成形してもよい。

　分離タンク３は、凝縮部２もしくは上部に設けられた分離タンク３から流入した冷媒を、第２接続口７ｂを介して蒸発部１に流動させるとともに、第１接続口７ａを介して下向に配置された分離タンク３ｂにも流動させる。

　ここで、第１接続口７ａは、第２接続口７ｂと等しい高さか、または第２接続口７ｂよりも上方の位置に設けられている。また流入口６は、第１接続口７ａと第２接続口７ｂよりも上方の位置に設けられていることが望ましい。つまり鉛直方向の上から順に、流入口６、第１接続口７ａ、第２接続口７ｂが配置される。

　さらに第１接続口７ａは流出口９および流入口６よりも下方に位置する。つまり第１接続口７ａの下端は、第２接続口７ｂの下端と等しい高さか、もしくは第２接続口７ｂの下端より高い位置に設けられていることが望ましい。また第１接続口７ａの上端は、第２接続口７ｂの上端と等しい高さか、もしくは第２接続口７ｂの上端より高い位置に設けられていることが望ましい。

　次に、本実施形態における冷却装置２０の動作について図３を用いて説明する。蒸発部１は、熱伝導性の高い材質であり、電子機器から排出された熱を受熱できる位置に配置されている。そのため電子機器から排熱される熱は、蒸発部１を介して、蒸発部１の内部に貯蔵された冷媒に伝わる。

　冷媒は、電子機器が発する熱を受熱することにより沸騰する。蒸発部１の密閉空間に設けられた冷媒が沸騰することで発生した気相冷媒である蒸気は、気液密度の差による浮力により流出口９から流出し、蒸気管４を介して凝縮部２に運ばれる。

　凝縮部２は、図示していないが放熱フィンなどを設けて表面積が大きい構造を有しており、外気と熱交換を効率よく行う。凝縮部２は、外気と熱交換を行うことで、蒸気管４から運ばれた冷媒の蒸気の熱を放熱する。

　凝縮部２に運ばれた気相冷媒は、凝縮部２において放熱することで冷却され、凝縮して液化する。そして凝縮部２で液化した冷媒は、液管５を介して重力により分離タンク３に流入し、第２接続口７ｂを介して再び蒸発部１に流入する。

　ここで第１接続口７ａおよび分離配管８を設けず、凝縮部で液化した冷媒を共通の液管を介して蒸発部に流入する場合を考える。この場合、凝縮部で液化した冷媒は、共通の液管を介して重力の作用により最初に最下部の蒸発部（分離タンク）に滞留し、その後、上方に位置する蒸発部（分離タンク）に順次充填される。

　電子機器の排熱により蒸発部の冷媒が沸騰すると、液化した冷媒が減少し、気相冷媒である蒸気が増加する。そして冷媒の蒸気は、気液密度の差異による浮力により、上方に移動する。このとき、上記の構成では最下部に設けられた蒸発部には十分に冷媒が貯蔵されているが、上方に設けられた蒸発部には冷却に必要な冷媒は貯蔵されない。その結果、下方に設けられた電子機器を冷却することはできるが、上方に設けられた電子機器を冷却することができない。

　そこで、本実施形態における冷却装置２０は、第１接続口７ａおよび分離配管８を設け、最初に最上部に配置された分離タンク３ａ内に液化した冷媒を流動させ、最上部に配置された分離タンク３ａから下方に配置された分離タンク３ｂへ冷媒を順次流動させる。すなわち、分離タンク３ａ、３ｂ内において液化した冷媒の液面が第１接続口７ａの高さを超えると、液化した冷媒は分離配管８を介してさらに下方の分離タンク３ｂに流動する。従って、液化した冷媒は第１接続口７ａの高さを超えて分離タンク３内に貯蔵されることがなく、一つの分離タンク３内に滞留することなく複数の分離タンク３に分配される。

　以上のように、本実施形態における冷却装置２０は、第１接続口７ａおよび分離配管８を設け、第１接続口７ａを配置した高さに応じて冷媒の量を適宜設定することにより、下方に設けられた電子機器と上方に設けられた電子機器とを共に冷却することができる。

　また、本実施形態においては、分離タンク３の第１接続口７ａと等しい高さか、または第１接続口７ａよりも下方の位置に第２接続口７ｂを設け、分離タンク３と蒸発部１とを分離して、これらを第２接続口７ｂによって接続した。この構造により、蒸発部１内において冷媒の気液界面が第２接続口７ｂよりも上方に位置し、蒸発部１内で沸騰して蒸発した冷媒の蒸気が位置する空間を小さくすることができる。冷媒の蒸気が位置する空間を小さくすることにより気液密度の差による浮力が大きくなり、冷媒の蒸気がスムーズに流出口９から流出する。

　ここで本実施形態では、電子機器と蒸発部１とをそれぞれ鉛直方向に２つ並んで配置したが、これに限定されない。３つ以上の電子機器と蒸発部１とを鉛直方向にならんで配置することもできる。電子機器、電子機器と蒸発部１とを鉛直方向に３つ以上配置する場合、中段の分離タンク３ｂ内において液化した冷媒の液面が第１接続口７ａの高さまで上昇することにより、溢れた冷媒は分離配管８を介してさらに下方の分離タンク３に流れ込み、第２接続口７ｂを介して蒸発部１に流れ込む。

　以上のように、本実施形態における冷却装置２０では、上部の蒸発部１と下部の蒸発部１には、分離タンク３の第１接続口７ａが設けられた高さまで液面が到達する量の冷媒が流入する。そのため、上方に位置する蒸発部１内に貯蔵されている冷媒の量が、下方に位置する蒸発部１に貯蔵されている冷媒の量と比較して少なくなることが抑制され、鉛直方向に複数段にわたって配置された電子機器を偏りなく冷却することができる。

　従って、本実施形態における冷却装置２０は、分離配管８を有し鉛直方向の高さが異なる第１接続口７ａと第２接続口７ｂを設けた分離タンク３を備えるという簡易な構造により、複数段に配置された電子機器を容易に冷却できる。

　（第３の実施形態）
　第３の実施形態について説明する。図４は、本実施形態における冷却装置２０の断面図である。本実施形態における冷却装置２０は、各蒸発部１がそれぞれ個別に独立した蒸気管４と接続している。それ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、蒸発部１と、凝縮部２と、分離タンク３と、蒸気管４と、液管５とを備えている。

　蒸発部１は、密閉構造であり内部に冷媒を貯蔵しており、電子機器から排出された熱を受熱することで沸騰した気相冷媒を凝縮部２に運ぶ蒸気管４と接続される流出口９を備える。凝縮部２は、外気と熱交換を行うことで凝縮して液化した冷媒を分離タンク３に運ぶ液管５と接続されている。分離タンク３は、各蒸発部１と略同一の高さを有し、流入口６と、第１接続口７ａと、第２接続口７ｂとを備える。

　分離タンク３は、各蒸発部１と水平方向に対向する位置に配置されている。最上部に設けられた分離タンク３の流入口６は、凝縮部２で液化した冷媒を輸送する液管５と接続されている。最上部以外の分離タンク３の流入口６は、上方の分離タンク３から流出した冷媒を輸送する分離配管８と接続されている。

　第１接続口７ａは、分離配管８を介して下方に配置された分離タンク３の流入口６と接続されている。

　第２接続口７ｂは、蒸発部１と接続され、分離タンク３内に貯蔵された液化した冷媒を蒸発部１に流動させる。蒸発部１と分離タンク３の接続は、第２接続口７ｂを設けずに、蒸発部１と分離タンク３とを一体化してもよい。

　第２接続口７ｂは、第１接続口７ａと等しい高さか、または第１接続口７ａより低い位置で分離タンク３に設けられている。また第１接続口７ａは流出口９および流入口６よりも下方に位置している。つまり、鉛直方向に上から、流入口６、第１接続口７ａ、第２接続口７ｂの順で分離タンク３に配置されている。

　ここで本実施形態における冷却装置２０は、鉛直方向に並んで配置されている蒸発部１が、それぞれ独立した蒸気管４と個別に接続している。そして複数の蒸気管４は共通したひとつの凝縮部２と接続されている。つまり図４に示すように、上部に配置された蒸発部１と、中段に配置された蒸発部１と、下部に配置された蒸発部１とがそれぞれ異なる蒸気管４によって凝縮部２と接続されている。

　上記のように構成された冷却装置２０は、蒸発部１の内部に貯蔵されている冷媒が電子機器から排出された熱を受熱することにより沸騰する。そして冷媒が沸騰することによって発生した冷媒の蒸気は、気液密度の差による浮力により、蒸気管４を介して凝縮部２に運ばれる。凝縮部２が外気と熱交換を行うことで、蒸気管４より運ばれた冷媒の蒸気の熱が放熱され、冷媒が凝縮する。そして、凝縮部２で液化した冷媒は、液管５を介して分離タンク３に運ばれる。

　分離タンク３に運ばれた冷媒は、第２接続口７ｂを介して水平方向に対向配置された蒸発部１に環流される。また、凝縮部２で液化した冷媒が分離タンク３に運ばれて分離タンク３および蒸発部１に貯蔵される冷媒の液面が第１接続口７ａの高さに達することにより、溢れた冷媒が分離配管８を介して下方に配置された分離タンク３に流出する。

　そして下方に配置された分離タンク３も同様に、蒸発部１に冷媒を流動させ、分離タンク３および蒸発部１に貯蔵される冷媒の液面が第１接続口７ａの高さに達することにより、分離配管８を介してさらに下方の分離タンク３に冷媒が流出する。

　なお本実施形態の冷却装置２０は、電子機器と蒸発部１とをそれぞれ鉛直方向に３つ並んで配置したが、これに限定されない。２つ、もしくは４つ以上の電子機器と蒸発部１とが、鉛直方向にならんで配置することもできる。

　次に本実施形態における冷却装置２０の作用・効果について説明する。本実施形態において、鉛直方向に並んで配置された複数の蒸発部１はそれぞれ個別に蒸気管４と接続されている。そして複数の蒸気管４は共通した凝縮部２と接続されている。この場合、複数の蒸発部１が共通した１つの蒸気管４を介して凝縮部２と接続している場合と比べて、蒸気管４内を流動する気相冷媒の流速を遅くすることができる。

　上記作用について図４を用いて具体的に説明する。図４に示す構造では、３つの蒸発部１で蒸発した蒸気は３本の蒸気管４でそれぞれ個別に凝縮部２と接続している。そのため、例えば３つの蒸発部１で蒸発した蒸気を共通した１本の蒸気管４内を流動させて凝縮部２に運ぶのに比べて、蒸気管４内を流動する気相冷媒の量も減り、気相冷媒の流速が遅くなる。その結果、蒸気管４内を流動する気相冷媒の圧力損失が小さくなることにより冷媒の沸点が低下し、蒸発部１や凝縮部２における熱交換性能を向上させることができる。

　（第４の実施形態）
　第４の実施形態について説明する。図５は、本実施形態における冷却装置２０の断面図である。本実施形態における冷却装置２０は、鉛直方向に配列された蒸発部１が、それぞれ独立した凝縮部２と蒸気管４を介して接続されている。それ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。なお図５では、電子機器と蒸発部１とをそれぞれ鉛直方向に３つ並べて配置したが、これに限定されない。２つ、もしくは４つ以上の電子機器と蒸発部１とを、鉛直方向に配置することもできる。

　本実施形態における冷却装置２０は、蒸発部１と同じ数だけの凝縮部２を独立に設け、鉛直方向に並んで配置されている蒸発部１は、対応する凝縮部２と蒸気管４を介して個別に接続されている。また、凝縮部２は、対応する分離タンク３と液管５を介して個別に接続されている。つまり、上部に配置された蒸発部１と、中段に配置された蒸発部１と、下部に配置された蒸発部１とは、３つの独立した凝縮部２と個別に蒸気管４を介して接続されている。ここで、全ての凝縮部２は、蒸発部１および分離タンク３より上方に配置されている。

　次に上記のように構成された冷却装置２０の作用・効果について説明を行う。本実施形態における冷却装置２０は、蒸発部１と同じ数の凝縮部２を独立して設けており、それぞれ凝縮部２が個別に蒸気管４を介して蒸発部１と接続している。この場合、凝縮部２において流入された冷媒と外気との熱交換性能を高めることができ、冷却性能を向上させることができる。

　詳細に説明すると、複数の蒸発部１と個別に接続する複数の蒸気管４が１つの大きな凝縮部２と接続している場合、凝縮部２に流入された気相冷媒は凝縮部２の全領域にわたって十分に拡散することができない。つまり凝縮部２に流入した気相冷媒は、凝縮部２の中心部においてしか外気と熱交換を十分に行うことができない。

　一方、本実施形態では蒸発部１と同じ数の凝縮部２を独立して設け、それぞれ複数の凝縮部２を複数の蒸気管４を介して蒸発部１を接続する。この構造により、凝縮部２に流入した気相冷媒は、それぞれの凝縮部２は細分化されて体積が小さいことから、凝縮部２内の全領域に拡散する。その結果、凝縮部２の全体を使って気相冷媒を冷却することができ、凝縮部２における冷却性能を向上させることができる。

　（第５の実施形態）
　第５の実施形態について説明する。図６は、本実施形態における冷却装置２０の断面図である。本実施形態における冷却装置２０は、流入口６と第１接続口７ａと第２接続口７ｂとを分離タンク３の同じ側面に設けている。それ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。なお図６では、電子機器と蒸発部１とをそれぞれ鉛直方向に３つ並べて配置したが、これに限定されない。２つ、もしくは４つ以上の電子機器と蒸発部１とを、鉛直方向に配置することもできる。

　本実施形態における冷却装置２０において、図６に示すように、流入口６と第１接続口７ａと第２接続口７ｂとは、分離タンク３の同一の側面に設けられている。さらに、本実施形態における冷却装置２０において、流入口６と第１接続口７ａと第２接続口７ｂとは、蒸発部１と対向する分離タンク３の側面に設けられている。

　次に上記のように構成された冷却装置２０の作用・効果について説明を行う。本実施形態における冷却装置２０は、図６に示すように蒸発部１は流入口６と第１接続口７ａと第２接続口７ｂとを同じ側面に備えていることから、１つの側面にノズルを設けることができ、冷却装置２０を小型化・低背化することができる。すなわち、流入口６を分離タンク３の蒸発部１と対向する側面に配置する場合、分離タンク３の上面に流入口６を配置する場合と比較して、冷却装置２０を低背化できる。また分離タンク３の側面に配置された第１接続口７ａと第２接続口７ｂを、分離タンク３の蒸発部１と対向する側の側面に配置する場合、第１接続口７ａ、第２接続口７ｂ、液管５および分離配管８を蒸発部１と分離タンク３との間に収容することができ、冷却装置２０を小型化できる。

　（第６の実施形態）
　第６の実施形態について説明する。図７は、本実施形態における冷却システム３０の断面図である。本実施形態における冷却システム３０は、冷却装置２０と、ラック１１と、電子機器１２と、サーバルーム１３とを備えている。冷却装置２０は、第２の実施形態で説明した冷却装置２０と同様であり、冷却装置２０は蒸発部１と、凝縮部２と、分離タンク３と、蒸気管４と、液管５とを備えている。なお、蒸発部１と分離タンク３とは第１接続口７ａの下方で接続されればよく、その接続方法は特に限定しない。図７では蒸発部１と分離タンク３との接続部を第２接続口７ｂとして記載する。

　冷却システム３０は、サーバルーム１３内に複数のラック１１を設けている。図７では、サーバルーム１３に、２つのラックを設けているが、これに限定されない。冷却装置２０の蒸発部１と分離タンク３が、電子機器１２を収納するラック１１内に配置され、冷却装置２０の凝縮部２がサーバルーム１３の外側に配置されている。

　ラック１１は、筐体１４と、電子機器１２を載置するための複数の載置棚１５とを備えている。複数の載置棚１５上のそれぞれに、蒸発部１と分離タンク３と電子機器１２とが配置されている。なお蒸発部１は、電子機器１２と略同一の高さ、つまり水平方向に対向する位置に設けられている。そして蒸発部１と凝縮部２とが蒸気管４で接続されており、凝縮部２と分離タンク３とが液管５で接続されている。

　載置棚１５には、電子機器１２から排出された熱を冷却するための送風機１６が搭載されている。電子機器１２は、送風機１６によって送出された空気が蒸発部１を介して筐体１４の外に排出されるように載置棚１５に配置されている。なお送風機１６を電子機器１２内に配置してもよい。

　図７には記載していないが、筺体１４には、蒸気管４と液管５とを挿通させるための貫通孔と、電子機器１２から排出された空気を筐体１４の外に排出するための複数の排気孔が設けられている。

　蒸気管４と液管５は、上記の貫通孔を挿通することで、筺体１４内に設けられた蒸発部１と筺体１４外に設けられた凝縮部２との間で冷媒を流動させる。また筺体１４は、排気孔を有することで、送風機１６から送出された電子機器１２を冷却する空気を、ラック１１の外に排出することができる。

　上記のように構成された冷却システム３０において、サーバルーム１３内に設けられた複数のラック１１が動作すると、ラック１１の載置棚１５に配置された電子機器１２も動作を始める。電子機器１２は、動作を続けると内部の電子部品などが発熱する。ラック１１内の温度が上昇することによって電子機器１２が故障する確率が高くなることから、載置棚１５に配置された送風機１６によって送風を行い、ラック１１内温度の上昇を抑制する。

　しかし、電子機器１２から排出される空気は、電子部品の熱を奪うため高温であり、一般に、粉塵による電子機器１２の故障を防ぐために、サーバルーム１３は密閉性を有した構造を有する。従って、高温の空気はサーバルーム１３内に充満し、サーバルーム１３内の温度を上げてしまう。サーバルーム１３内の温度が上がると、電子機器１２の故障の原因となってしまうため、冷房などを用いてサーバルーム１３内の温度を下げる必要があるが、その場合は電力を必要とする。

　そこで本実施形態における冷却システム３０は、ラック１１の電子部品１２が配置されている載置棚１５に、蒸発部１を設け、蒸発部１内に貯蔵した冷媒によって電子機器１２から排出された空気から吸熱する。電子機器１２から排出された高温の空気は、冷媒に熱を奪われることで冷却される。

　一方、蒸発部１において吸熱によって蒸発した冷媒は、蒸気管４を介してラック１１の外側に設置された凝縮部２に運ばれる。そして凝縮部２に運ばれた冷媒の蒸気は、サーバルーム１３の外部の空気と熱交換を行うことで冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒は、重力の作用により鉛直方向に並ぶそれぞれの分離タンク３を介して蒸発部１に環流する。そして冷媒は、蒸発部１において再び発熱体が発する熱により沸騰することで、冷却サイクルが継続して行われる。

　つまり本実施形態における冷却システム３０は、冷房などを用いることなく、電子機器１２から排出される高温の空気によってサーバルーム１３の温度が上昇するのを防ぐことができる。

　冷媒の循環に関しても、冷媒の沸騰と凝縮による気液密度の差を利用しているため、モータやポンプ等を設置して冷媒を循環する必要がない。つまり、電力を要しなくともサーバルーム１３の温度が高温化するのを防止し、冷媒の循環を行うことができる。そのため、冷却システム３０における節電およびコスト上昇の抑制を実現することができる。

　また本実施形態における冷却システム３０では、第２の実施形態で説明した冷却装置２０が配置されている。つまり、分離配管８を有し鉛直方向の高さが異なる第１接続口７ａと第２接続口７ｂを設けた分離タンク３を設け、凝縮部２において冷却された液化した冷媒は、最上部に位置する分離タンク３から順次下方に位置する分離タンク３へ流動すると共に、各分離タンク３から接続された蒸発部１へと流動する。従って、上方向に位置する蒸発部１と下方向に位置する蒸発部１とが異なる量の冷媒を貯蔵することなく、鉛直方向に複数段にわたって配置された電子機器を偏りなく冷却することができる。

　以上のように、本実施形態における冷却システム３０では、分離配管８を有し鉛直方向の高さが異なる第１接続口７ａと第２接続口７ｂを設けた分離タンク３を冷却装置２０に設けるという簡易な構造により、複数段に配置された電子機器を容易に冷却できる。

　（第７の実施形態）
　第７の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係る冷却装置２０の構成を示す断面図である。図８に示すように、本実施形態における冷却装置２０は鉛直方向に積層された複数の電子機器に対応して配置され、それぞれ蒸発部１と、凝縮部２と、分離タンク３と、蒸気管４と、液管５とを備えている。

　本実施形態における冷却装置２０は、蒸発部１と電子機器がそれぞれ鉛直方向に３つ以上並んでいる。また、各蒸発部１の流出口９から伸びる蒸気管４が合流部１７で合流し、凝縮部２と接続されている。それ以外の構造、接続関係は、第２の実施形態と同様である。

　ここで、図９、図１０、図１１を用いて各蒸発部１から伸びる蒸気管４の合流部１７について説明する。図９は、本実施形態に係る冷却装置２０の構成を示す断面図であり、図１０、図１１は、本実施形態に係る冷却装置２０の合流部の構成を示す断面図である。

　図９に示すように、合流部１７は鉛直方向最上部に位置する流出口９よりも高い位置に設置されており、最上部の蒸発部１の流出口９から伸びる蒸気管４ａ、および、その他の蒸発部１と連結する蒸気管４ｂが合流部１７でまとめて接続されている。さらに、蒸気管４ｃは合流部１７と凝縮部２を接続している。

　図１０に示すように、各流出口９から伸びた蒸気管４ａ、４ｂは合流部１７に接続され、接続部における蒸気管４ａ、４ｂは合流部１７の内部に一部抜き出て接続されている。また、鉛直方向最上部に位置する流出口９と接続している蒸気管４ａの接続端は、合流部１７の内部において液体が発生した場合や、合流部１７と凝縮部２を接続する蒸気管４ｃから合流部１７の内部へ液体が流入した場合に、液体が溜まりやすい部分に接続されている。図１０では、合流部１７が水平方向に対して傾斜して配置された場合を示す。この場合、液体が溜まりやすい部位は、鉛直方向の最下部、すなわち同図では合流部１７の左方部分となり、この位置に蒸気管４ａが接続されている。

　一方、図１１（ａ）に示すように、合流部１７を略水平方向に配置し、鉛直方向最上部の蒸発部以外の蒸発部と接続している蒸気管４ｂの周りに、仕切り１８を設けることもできる。この場合、液体が溜まりやすい部分は合流部１７の仕切り１８が設けられていない両端部（左方部分１７ａ、右方部分１７ｂ）となる。図１１（ａ）では、左方部分１７ａと蒸発管４ａが接続している場合を示す。

　なお、図１１（ａ）のＺＺ´断面図である図１１（ｂ）に示すように、仕切り１８は蒸気管４ｂの上部は覆っておらず、蒸気が抜ける構造となっている。また、合流部１７で凝縮した凝縮液１９が蒸気管４ａに循環し、凝縮液１９が蒸気管４ｂには流れ込まないように仕切り１８が形成されている。なお、この場合は、蒸気管４ｂが合流部１７の内部に突き出ていなくともよい。蒸気管４ｂが突き出ていない場合の図１１（ａ）のＸＸ´断面から見た構成図を図１１（ｃ）に示す。

　上記のように構成された冷却装置２０において、密閉構造である蒸発部１内に貯蔵されている冷媒は、電子機器からの排熱を受熱することで沸騰し、沸騰により発生した冷媒の蒸気は、気液密度の差による浮力により蒸気管４ａ、４ｂを通って合流部１７に流入し、蒸気管４ｃを通って凝縮部２に流出する。蒸発部１と凝縮部２の間に合流部１７を設置し、蒸気管をそれぞれ合流部１７に接続する場合、合流部１７に至る前に凝縮してしまった冷媒は各蒸発部１にスムーズに還元される。

　各々の蒸発部１の高さで蒸気管を合流させる場合と比較する。図１３において、凝縮部２に到達する前に冷媒の蒸気が凝縮すると、重力のために凝縮した冷媒の大部分は鉛直方向最下部に位置する蒸発部１に流れ込む。蒸発部１に必要以上の液化した冷媒が溜まると、その重量によって冷媒気泡の発達が抑制され、蒸発性能が低下する。本実施形態の冷却装置２０は、合流部１７を設けることにより、特定の蒸発部１に液化した冷媒が必要以上に溜まる状態を防ぎ、蒸発性能の悪化を防ぐことができる。

　また、合流部１７において合流した冷媒の蒸気は、図１２（ａ）に示すように圧力勾配により蒸気管４ｃへ流入する。図１２は、本実施形態に係る冷却装置２０の合流部１７の動作を説明するための断面図である。このとき、合流部１７の内部や、合流部１７と凝縮部２の間で凝縮した冷媒の凝縮液１９は、合流部１７の内部に凝縮液１９として溜まる。合流部１７の内部に溜まった凝縮液１９は、蒸気管４ａを経由して鉛直方向最上部に位置する蒸発部１へ還流させることができる。鉛直方向最上部に位置する蒸発部１は冷媒の量が増大したとしても、分離タンク３、分離配管８を通して、下部の分離タンク３ならびに蒸発部１へ冷媒を還流させることができる。従って、各蒸発部１における冷媒の液量を良好な状態に保ち、蒸発性能の劣化を防ぐことができる。

　なお、上記の冷却装置２０を第６の実施形態の冷却システム３０に適用することができる。

　（第８の実施形態）
　第８の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係る冷却装置２０の構成を示す断面図である。図１４に示すように、本実施形態における冷却装置２０は鉛直方向に積層された複数の電子機器に対応して配置され、複数の電子機器に対して、複数の蒸発部１と、凝縮部２と、分離タンク３と、蒸気管４と、液管５とを備えている。

　本実施形態においては、凝縮部２に接続された液管５は複数本を有することを特徴とする。例えば、本実施形態では、１個の凝縮部２、９個の分離タンク３（蒸発器１）に対して、３本の液管５ａ、５ｂ、５ｃを備える。これら３本の液管５ａ、５ｂ、５ｃは、一端がそれぞれ凝縮部２に接続され、他端はそれぞれ異なる分離タンク３の流入口６に接続されている。

　図１４の場合、液管５ａは最も鉛直方向上部にある分離タンク３の流入口６に接続され、液管５ｂは最上部から４段目の分離タンク３の流入口６に接続され、液管５ｃは最上部から７段目の分離タンク３の流入口に接続されている。

　さらに、図１４に示すように、各々の液管５に接続された最下段の分離タンク３、すなわち、最上部から３段目と６段目の分離タンク３の分離配管８は、直下の分離タンク３、すなわち、液管５が接続されている４段目と７段目の分離タンク３の液管５に接続されている。

　本実施形態においては、液管５の本数を３本としたが、この限りではなく、例えば分離タンク３（蒸発器１）の個数と同等の９本としても良い。この場合、液管５の１本１本が、分離タンク３の流入口６に接続される。

　上記のように構成された冷却装置２０は、以下のように動作する。すなわち、蒸発部１において気化した気相冷媒である蒸気は、気液密度の差による浮力により蒸気管４を通り凝縮部２へと流入する。そして、気相冷媒は凝縮部２において冷却されて凝縮液となる。

　冷媒の凝縮液は先ず、図１４において、蒸気管４に最も近い（右側に位置する）液管５ａに流入し、最上段の蒸発器１に設けられた分離タンク３へ供給される。最上段の分離タンク３へ流入した凝縮液は第２接続口７ｂを介して蒸発器１へと供給され、蒸発器１において再び気化する。そして、凝縮液の液面高さが第２接続口７ａに達すると、凝縮液は分離配管８を介して下段に位置する分離タンク３へと供給される。さらに、凝縮液の液面高さが下段に位置する分離タンク３において第２接続口７ａに達した場合、さらに下方の分離タンク３へと供給される。

　次に、凝縮器２において、液管５ａに流出しなかった凝縮液は、次に、凝縮器２の中心に位置する液管５ｂに流入する。液管５ｂに流入した凝縮液は、最上部から４段目の分離タンク３に供給され、液管５ａに流入した凝縮液と同様に、蒸発器１および下方の分離タンク３に供給される。

　さらに、凝縮器２において、液管５ｂに流出しなかった凝縮液は、蒸気管４から最も遠い（左側に位置する）液管５ｃから７段目の分離タンク３に供給される。７段目の分離タンク３に供給された凝縮液も、上述の還流プロセスをとる。

　上記のように、本実施形態に係る冷却装置２０は、液管５が複数本備えることにより、凝縮器２において冷却された冷媒の凝縮液は、複数の液管５により複数の分離タンク３に略同時に供給される。下段に配置された分離タンク３に対しても凝縮液を速やかに供給することができることから、下段に配置された蒸発器１において、冷媒の供給が不足して沸騰が起こらなくなる、ドライアウト現象を防ぐことができる。

　ここで、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

　（付記１）冷媒を貯蔵する第１の蒸発部と、気相冷媒を凝縮させる凝縮部と、液相冷媒が注入される第１の分離タンクと、を備え、前記第１の分離タンクは、前記第１の蒸発部と接続される第２接続口と、該第２接続口と等しい高さか、もしくは該第２接続口より高い位置に設けられている第１接続口とを有し、前記凝縮部は、前記第１の蒸発部および前記第１の分離タンクとそれぞれ接続されている冷却装置。

　（付記２）前記第１の分離タンクの下方に第２の分離タンクを、また前記第１の蒸発部の下方に第２の蒸発部を備え、前記第１の分離タンクは、該第１の分離タンクの第１接続口を介して前記第２の分離タンクと接続され、前記第２の分離タンクは、該第２の分離タンクの第２接続口を介して前記第２の蒸発部と接続され、該第２の蒸発部は、前記凝縮部と接続されている付記に記載の冷却装置。

　（付記３）前記第２の分離タンクの下方に第３の分離タンクを、また前記第２の蒸発部の下方に第３の蒸発部を備え、さらに、前記第２の分離タンクは、前記第２の分離タンクの第２接続口と等しい高さか、もしくは該第２接続口より高い位置に設けられている第１接続口を有し、該第２の分離タンクは、前記第２の分離タンクの第１接続口を介して前記第３の分離タンクと接続され、前記第３の分離タンクは、該第３の分離タンクの第２接続口を介して前記第３の蒸発部とは接続され、該第３の蒸発部は前記凝縮部と接続されている付記１もしくは２に記載の冷却装置。

　（付記４）前記第１接続口の下端は、前記第２接続口の下端と等しい高さか、もしくは前記第２接続口の下端より高い位置に設けられており、前記第１接続口の上端は、前記第２接続口の上端と等しい高さか、もしくは前記第２接続口の上端より高い位置に設けられている付記１から３のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記５）前記分離タンクと前記蒸発部とは、水平方向に対向して配置されている付記１から４のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記６）前記凝縮部は、前記分離タンクおよび前記蒸発部より、上方に配置されている付記１から５のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記７）前記分離タンクと前記蒸発部の組が複数設けられ、前記複数の組は、それぞれ鉛直方向に並んで配置され、最上部に配置された前記分離タンクの流入口は、前記凝縮部と液管を介して接続し、最上部以外の前記分離タンクの流入口は、上方に配置された前記分離タンクの前記第１接続口と、分離配管を介して接続し、前記蒸発部は、蒸気管を介して前記凝縮部と接続する付記１から６のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記８）前記蒸発部は、それぞれ独立した個別の前記蒸気管を介して前記凝縮部と接続している付記１または７のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記９）複数の前記凝縮部を備え、前記蒸発部は、前記複数の凝縮部と個別に前記蒸気管を介して接続している付記１から８のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記１０）前記第２接続口は、配管を介して前記蒸発部と接続している付記１から９のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記１１）前記第２接続口は、前記蒸発部と一体成形されている付記１から９のいずれか一項に記載の冷却装置。

　（付記１２）前記流入口と、前記第１接続口と、前記第２接続口は、前記分離タンクの同一の側面に配置されている付記７に記載の冷却装置。

　（付記１３）前記流入口と、前記第１接続口と、前記第２接続口は、前記分離タンクの前記蒸発部と対向する側面に配置されている付記１２に記載の冷却装置。

　（付記１４）筺体と、電子機器と、前記電子機器を載置する複数段の載置棚とで構成されるラックを備え、前記蒸発部と前記電子機器とが対向するように前記載置棚上に配置され、前記凝縮部は、前記筺体の外側に配置されていることを特徴とする付記１から１３のいずれか一項に記載の冷却システム。

　（付記１５）前記筺体は、前記蒸気管と前記液管とを挿通させるための貫通孔と、前記電子機器が送出する空気を外部に排出するための複数の排気孔を設けている付記１４に記載の冷却システム。

　（付記１６）冷媒を貯蔵する複数の冷媒貯蔵部と、前記冷媒貯蔵部の上方に位置する凝縮部とを有し、前記複数の冷媒貯蔵部のうち、第１の冷媒貯蔵部は、前記凝縮部と接続し気相冷媒が流動する蒸気管が接続する流出口と、前記凝縮部と接続し液相冷媒が流動する液管、もしくは前記第１の冷媒貯蔵部の上方に位置する第２の冷媒貯蔵部と接続する第１の分離配管のいずれか一方と接続する流入口と、前記第１の冷媒貯蔵部の鉛直下方に位置する第３の冷媒貯蔵部と連結する第２の分離配管を接続する第１接続口とを備え、前記第１接続口は、前記流出口および前記流入口よりも鉛直下方に位置している冷却装置。

　（付記１７）前記冷媒貯蔵部は、蒸発部と分離タンクとを備え、前記蒸発部は、前記流出口を備え、前記分離タンクは、前記流入口と前記第１接続口とを備え、前記蒸発部と前記分離タンクは前記第１接続口よりも下方の位置で連通する第２接続口を介して連通している付記１６に記載の冷却装置。

　（付記１８）前記複数の冷媒貯蔵部のうち、鉛直方向の最上部に位置する最上部冷媒貯蔵部と前記凝縮部の間に配置される合流部を有し、前記合流部は、前記複数の冷媒貯蔵部に接続している前記蒸気管と、前記凝縮部とに接続している付記１６または１７に記載した冷却装置。

　（付記１９）前記合流部は水平方向に対して傾斜して配置され、前記最上部冷媒貯蔵部に接続する蒸気管は、その他の蒸気管のいずれよりも鉛直下方の位置で前記合流部と接続する付記１８に記載した冷却装置。

　（付記２０）前記合流部は仕切りを有し、前記仕切りは、前記最上部冷媒貯蔵部と接続する前記蒸気管を除いたその他の前記蒸気管が接続される接続口を囲んで配置している付記１８に記載した冷却装置。

　（付記２１）前記分離タンクと前記蒸発部の組が複数設けられ、前記複数の組は、それぞれ鉛直方向に並んで配置され、前記凝縮部から前記蒸発器と同等の個数またはそれ以下の液管が複数本配置されて、前記複数本の液管は、前記複数の組の分離タンクの流入口に接続され、前記分離タンクの第一の接続口と前記分離タンクの下方に設置された分離タンクの流入口に接続され、前記液管と第一の接続口からの分離配管が接続されている付記１または１６に記載の冷却システム。

　本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。また、本願発明は、２０１２年２月１４日に出願された日本出願特願２０１２－０２９６０３および２０１２年１１月１日に出願された日本出願特願２０１２－２４１９９２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。

　鉛直方向に複数段にわたって配置されている発熱部材を冷却する冷却装置に広く適用することができる。

　１　　蒸発部
　２　　凝縮部
　３　　分離タンク
　４　　蒸気管
　５　　液管
　６　　流入口
　７ａ　　第１接続口
　７ｂ　　第２接続口
　８　　分離配管
　９　　流出口
　１０　　冷媒貯蔵部
　１１　　ラック
　１２　　電子機器
　１３　　サーバルーム
　１４　　筐体
　１５　　載置棚
　１６　　送風機
　１７　　合流部
　１８　　仕切り
　１９　　凝縮液
　２０　　冷却装置
　３０　　冷却システム

Claims (19)

1. 上下方向に配置され、冷媒を貯蔵するＮ個（Ｎは２以上の整数）の冷媒貯蔵部と、
   前記Ｎ個の冷媒貯蔵部の上方に配置された凝縮部と、
   前記Ｎ個の冷媒貯蔵部から流出した気相冷媒を前記凝縮部へ流動させる蒸気管と、
   前記凝縮部から流出した液相冷媒を最上位置の冷媒貯蔵部へ流動させる液管と、
   上方に位置する冷媒貯蔵部から流出した液相冷媒を下方に位置する冷媒貯蔵部へ流動させる分離配管と、
   を備え、
   前記液相冷媒は、流入口を介して冷媒貯蔵部に流入すると共に前記流入口より下方に形成された第１接続口を介して該冷媒貯蔵部から流出することを特徴とする冷却装置。
2. 前記気相冷媒は、流出口を介して冷媒貯蔵部から前記凝縮部へ流出し、
   前記第１接続口は前記流出口より下方に形成されている、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記Ｎ個の冷媒貯蔵部はそれぞれ、前記液管または分離配管と接続された分離タンクおよび前記蒸気管と接続された蒸発部を備え、
   前記分離タンクと蒸発部とは、前記第１接続口より下方に形成された第２接続口を介して互いに接続される、請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記分離タンクと前記蒸発部とは、水平方向に対向して配置されている請求項３に記載の冷却装置。
5. 前記分離タンクと前記蒸発部とは、配管によって接続される、請求項３または４に記載の冷却装置。
6. 前記分離タンク、前記蒸発部および前記第２接続口を含む接続部は、一体成形されている、請求項３または４に記載の冷却装置。
7. 前記流入口と、前記第１接続口と、前記第２接続口は、前記分離タンクの同一の側面に形成されている請求項３乃至６のいずれか１項記載の冷却装置。
8. 前記流入口と、前記第１接続口と、前記第２接続口は、前記分離タンクの前記蒸発部と対向する側面に配置されている請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記第１接続口の下端は、前記第２接続口の下端と等しい高さかもしくは前記第２接続口の下端より高い位置に設けられており、
   前記第１接続口の上端は、前記第２接続口の上端と等しい高さかもしくは前記第２接続口の上端より高い位置に設けられている、
   請求項１乃至８のいずれか１項記載の冷却装置。
10. 最下部に位置する冷媒貯蔵部の第１接続口は閉塞されている、請求項１乃至９のいずれか１項記載の冷却装置。
11. 前記蒸気管はＮ個あり、対応する冷媒貯蔵部を前記凝縮部と接続する、請求項１乃至１０のいずれか１項記載の冷却装置。
12. 前記凝縮部はＮ個あり、対応する蒸気管によって対応する冷媒貯蔵部と接続される、請求項１１に記載の冷却装置。
13. 前記最上位置の冷媒貯蔵部と前記凝縮部の間に配置され、前記最上位置の冷媒貯蔵部に接続している第１蒸気管、前記最上位置の冷媒貯蔵部以外の冷媒貯蔵部に接続している（Ｎ－１）個の第２蒸気管および前記凝縮部に接続している第３蒸気管に接続している合流部をさらに備え、
    前記第１蒸気管の接続口は前記（Ｎ－１）個の第２蒸気管の接続口より下方に位置し、前記第３蒸気管の接続口は前記（Ｎ－１）個の第２蒸気管の接続口より上方に位置する、
    請求項１乃至１０のいずれか１項記載の冷却装置。
14. 前記合流部は水平方向に対して傾斜している、請求項１３に記載の冷却装置。
15. 前記合流部は、前記（Ｎ－１）個の第２蒸気管の接続口の周囲に配置された仕切りを備える、請求項１３に記載の冷却装置。
16. 前記液管はｎ（２≦ｎ≦Ｎ）本あり、
    前記ｎ本の液管のうちの１本は前記凝縮部から流出した液相冷媒を最上位置の冷媒貯蔵部へ流動させ、
    残りのｎ－１本の液管は、ｎ－１個の冷媒貯蔵部において前記分離配管の代わりに接続され、前記凝縮部から流出した液相冷媒を接続されたｎ－１個の冷媒貯蔵部へ流動させる、
    請求項１乃至１５のいずれか１項記載の冷却装置。
17. 前記残りのｎ－１本の液管は、直上に位置する冷媒貯蔵部の分離配管と接続される、請求項１６記載の冷却装置。
18. 筺体と、電子機器と、前記電子機器を載置する複数段の載置棚と、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の冷却装置と、を備え、
    前記蒸発部と前記電子機器とが対向するように前記載置棚上に配置され、
    前記凝縮部は、前記筺体の外側に配置されていることを特徴とする冷却システム。
19. 前記筺体は、前記蒸気管と前記液管とを挿通させるための貫通孔と、前記電子機器が送出する空気を外部に排出するための複数の排気孔を設けている、請求項１８に記載の冷却システム。

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