WO2023002781A1

WO2023002781A1 - 冷却装置および冷却方法

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Publication number: WO2023002781A1
Application number: PCT/JP2022/023964
Authority: WO
Inventors: 真弘蜂矢; 正樹千葉; 実吉川
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-01-26

Abstract

冷却装置は、受熱器、圧縮機、放熱器、および膨張機の間で冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いて冷却を行い、前記受熱器と圧縮機とを接続する蒸気管に気相冷媒と液相冷媒を分離する第１気液分離器と、前記膨張機と受熱器とを接続する液管に液相冷媒と気相冷媒を分離する第２気液分離器とを有する。

Description

冷却装置および冷却方法

　本発明は冷却装置および冷却方法に関する。特に、データーセンターの空調設備に好適な冷凍サイクルを利用した冷却装置および冷却方法に関する。

　データーセンターのサーバールームなど、発熱源となる電子機器を多数収容した空間の冷却には、冷媒を受熱、圧縮、放熱、膨張させる工程により、前記発熱源の熱を受熱した冷媒が大気中に熱を放出する冷凍サイクルを利用した冷却装置が使用されている。
　この冷凍サイクルにおいては、前記冷媒が前記サイクルの各行程で液相と気相との相変化を繰り返すことから、各行程間の管路において、冷媒の相状態を適切に維持することにより、冷凍サイクルの効率的な運転を図る必要がある。

国際公開第２０１４／１２６００５号特開２００１－１１６３７６号公報

　上記冷凍サイクルにおいて、例えば圧縮機の入口で液相冷媒を分離して気相冷媒のみを吸入して圧縮する技術の例はあるが、受熱部に供給される気相冷媒を分離する技術は提案されていない。
　一方、近年の環境負荷への配慮から、この冷凍サイクルで使用される冷媒として、従来の蒸発圧と凝縮圧の差が１０００ｋＰａオーダーの高圧のハイドロフルオロカーボン類（Ｈｙｄｒｏ　Ｆｌｕｏｒｏ　Ｃａｒｂｏｎｓ：ＨＦＣｓ：高圧のＨＦＣｓ）から、蒸発圧と凝縮圧の差が１００ｋＰａ程度かつ最大蒸気圧が１０００ｋＰａ以下の低圧のハイドロフルオロオレフィン類（Ｈｙｄｒｏ　Ｆｌｕｏｒｏ　Ｏｌｅｆｉｎｓ：低圧のＨＦＯｓ）などへの切替えが期待されている。

　この低圧のＨＦＯｓを冷媒として使用する例において、この冷媒は、受熱部の直前の液配管に設置された膨張弁を通過する際に急激に降圧する。この冷媒の急激な降圧により、その冷媒の一部が蒸発し、受熱部へ供給される冷媒に気相冷媒(フラッシュガス)が混入することがある。この気相冷媒は、液相冷媒より密度が小さいので、すなわち、液相のみの単相流より、気相冷媒が混入した気液二相流の方の体積が大きいので、同一断面積の流路を流そうとすると流速が速くなることが避けられない。
　このような理由から冷媒の流速が速くなると、限られた通過時間内に液相冷媒の全てを受熱部で蒸発させるには、受熱部を構成する熱交換器を大型化することが必要になる。

　また、冷凍サイクル中で上記圧縮機入口における気液分離、および受熱部入口における気液分離の両方を行うためには、以下の（１）または（２）の対処が必要とされる。すなわち、（１）冷凍サイクルを流れる、本来は気相であるべき冷媒から分離された液相冷媒、および、本来は液相であるべき冷媒から分離された気相冷媒を所定の連続運転時間にわたって貯蔵し得る容量を持つタンクを設置すること、あるいは、（２）気液分離によって分離されタンクに溜まった冷媒を排出し、タンクの空き容量を確保するための、通常の冷凍とは異なる保守用のモードで冷凍サイクルを運転すること、が必要とされる。（２）における保守用モードの間には、冷却能力の低下に応じてサーバーの負荷を制限して、低発熱での運転が必要となるといった課題がある。

　なお上記特許文献１、２は、いずれも、単に圧縮機の入口で冷媒から液相を分離するタンク（装置）を開示するに過ぎない。すなわち、上記特許文献１、２は、膨張弁から受熱部へ到る冷媒から気相を分離する技術を開示するものではない。

　本発明は、冷凍サイクル中の各部で気相液相の二相流となった状態の冷媒を適切に気液分離することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様にかかる冷却装置は、受熱器、圧縮機、放熱器、および膨張機の間で冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いた冷却装置であって、前記受熱器と圧縮機とを接続する蒸気管に気相冷媒と液相冷媒とを分離する第１気液分離器と、前記膨張機と受熱器とを接続する液管に液相冷媒と気相冷媒とを分離する第２気液分離器とを有する。

　本発明の第２の態様にかかる冷却方法は、冷媒に受熱させる工程と、受熱した冷媒を圧縮する工程と、圧縮により昇温した冷媒を放熱する工程と、放熱した冷媒を膨張させる工程と、膨張により降温した冷媒を前記受熱させる工程へ戻して循環させる工程とを有する冷凍サイクルを用いた冷却方法であって、前記冷媒を受熱させる工程と圧縮する工程との間でこの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第１気液分離工程と、前記冷媒を膨張させる工程と前記受熱させる工程との間でこの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第２気液分離工程とを有する。

　本発明によれば、冷凍サイクルを構成する各所で冷媒を気相、液相の適切な相に維持することができる。

本発明の最小構成例にかかる冷却装置の配管系統を示す模式図である。本発明の最小構成例にかかる冷却方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態にかかる冷却装置の配管系統を示す模式図である。本発明の第２実施形態にかかる冷却装置の配管系統を示す模式図である。本発明の第３実施形態にかかる冷却装置の配管系統を示す模式図である。本発明の第４実施形態にかかる冷却装置の配管系統を示す模式図である。本発明の第１実施形態および第２実施形態にかかる冷却装置における一体構成の気液分離タンクの変形例を示す断面図である。本発明の第３実施形態および第４実施形態にかかる冷却装置における第１気液分離タンクの変形例を示す断面図である。本発明の第３実施形態および第４実施形態にかかる冷却装置における第２気液分離タンクの変形例を示す断面図である。

　本発明の最小構成にかかる冷却装置の構成について図１を参照して説明する。
　この冷却装置は、受熱器１、圧縮機２、放熱器３、膨張機４の間で冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いる。この冷却装置は、前記受熱器１と圧縮機２とを接続する蒸気管５に設けられ、気相冷媒と液相冷媒とを分離する第１気液分離器６を有する。この冷却装置は、さらに、前記膨張機４と受熱器１とを接続する液管７に設けられ、液相冷媒と気相冷媒とを分離する第２気液分離器８を有する。
　なお、図１において実線の矢印は液相冷媒の流れを示し、破線の矢印は気相冷媒の流れを示す。冷媒が気相であるか液相であるかは温度、圧力、流速等の諸条件に応じて気相、液相、気相液相が混合した二相のいずれかの相状態となるものであり、必ずしも図１の実線、破線が示す相状態となるものではない。
　また第１気液分離器６と第２気液分離器８とは、物理的に別々の容器（タンク）であっても、一の容器（タンク）が第１気液分離器６と第２気液分離器８との機能を兼ねるものであっても良い。

　上記構成の冷却装置において、例えば、受熱器１は、冷媒が流れる配管と熱交換用のフィンとを有する。この受熱器１において、サーバーの排気等から受熱した冷媒は、受熱によって気相状態（一部は液相のまま）で蒸気管５を経由して第１気液分離器６へ流入する。
　第１気液分離器６に流入した冷媒は、気液分離され、気相の冷媒は蒸気管５を経由して圧縮機２に吸入されて圧縮され、液相の冷媒は、第１気液分離器６内に溜まる。
　前記圧縮機２で圧縮された冷媒は、蒸気管５を経由して放熱器３へ送り込まれ、放熱して液相となる。なおこの放熱は、例えば、大気との熱交換、あるいは、冷却水との熱交換により行われる。
　前記放熱器３で放熱した冷媒は、膨張機４へ流入して膨張することにより、一部が気相となった後液管７を経由して第２気液分離器８へ流入する。
　第２気液分離器８に流入した冷媒は、気液分離され、液相の冷媒は液管７を経由して受熱器１に送り込まれて受熱する。また気相の冷媒は、第２気液分離器８内に溜まる。

　上記構成によれば、第１気液分離器６によって気相冷媒のみを分離して圧縮機２に送り込むことができ、また、第２気液分離器８によって液相冷媒のみを分離して受熱器１に送り込むことができる。

　本発明の最小構成にかかる冷却方法について、図２を参照して説明する。
　この冷却方法は、冷媒に受熱させる工程ＳＰ１と、受熱した冷媒を圧縮する工程ＳＰ３と、圧縮により昇温した冷媒を放熱する工程ＳＰ４と、放熱した冷媒を膨張させる工程ＳＰ５と、膨張により降温した冷媒を前記受熱させる工程へ戻して循環させる工程ＳＰ７とを有する冷凍サイクルを用いる。この冷却方法においては、前記冷媒に受熱させる工程ＳＰ１と圧縮する工程ＳＰ３との間に、この冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第１気液分離工程ＳＰ２を有する。さらに、この冷却方法は、前記冷媒を膨張させる工程ＳＰ５と前記受熱させる工程ＳＰ１との間に、この冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第２気液分離工程ＳＰ６を有する。

　上記構成によれば、前記冷媒を受熱させる工程ＳＰ１と圧縮する工程ＳＰ３との間においてこの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離することにより、気相冷媒のみを分離して圧縮機に送り込むことができる。また、前記冷媒を膨張させる工程ＳＰ５と前記受熱させる工程ＳＰ１との間においてこの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離することにより、液相冷媒のみを分離して受熱器１に送り込むことができる。

（第１実施形態）
　図１を具体化した本発明の第１実施形態に係る構成について図３を参照して説明する。なお図３において、図１と共通の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。また、図１と同じく、液相冷媒の流れを実線の矢印で示し、気相冷媒の流れを破線の矢印で示す。
　この冷却装置は、サーバールーム等に設置されたサーバーラック等の発熱源の上部に配置される天井設置ユニット１０を備える。この天井設置ユニット１０は、前記発熱源の排気から受熱する受熱器１を有する。この受熱器１は、例えば、冷媒が流れる配管と熱交換用のフィンとを備える。この受熱器１は、サーバー内を通過することによって内部の発熱源の熱を吸収して排出された空気を前記フィンに接触させる。この受熱器１により、前記排出された空気から受熱し、内部を流れる冷媒は、受熱量に応じて蒸発し、受熱量が小さい場合には、液相のまま流出する。前記天井設置ユニット１０は、例えばサーバールームに配置された複数のサーバーラック（図示略）のそれぞれの上部に配置される。すなわち、天井設置ユニット１０は、複数台設けられる。このため、サーバーラック毎に排熱量が異なり、また、その前後の配管長が異なるため、各天井設置ユニット１０へ１台のポンプから適量の冷媒を供給する必要がある。このために、各天井設置ユニット１０には、流量調整弁１１が設けられている。
　なお、前記受熱器１から気液混相の二相流が排出される主たる理由は、前記受熱器１への液相冷媒の供給量が受熱量に比して多く、一部が蒸発しないまま受熱器１を通過することにある。このため、この冷媒の過剰な供給を回避すべく、前記流量調整弁１１の開度を適切に調整して、各受熱器１の負荷（受熱量）に応じて冷媒の供給量を調整する。

　前記床上設置ユニット２０は、例えばサーバールームと同一階層のバルコニー等の屋外に設置される。床上設置ユニット２０は、前記受熱器１から流入した冷媒を気液分離する密閉容器状の気液分離タンク２１を有する。気相冷媒は、この気液分離タンク２１に流入し、一時滞留することによって液相冷媒が分離される。液相冷媒が分離された気相冷媒は、圧縮機２に吸入されて所定の圧縮比で圧縮された後、室外設置ユニット３０の放熱器３に供給されて放熱される。なお前記室外設置ユニット３０は、例えば、サーバールームを有する建造物の屋上等、大気、あるいは冷却水との接触による放熱が容易な場所に設置される。
　図３においては、天井設置ユニット１０、床上設置ユニット２０、および室外設置ユニット３０の位置は、これらの図中矢印Ｇで示す重力方向（鉛直方向）への相対位置と略一致して表現されている。
　冷媒配管５ａ、５ｂ、５ｃは、前記受熱器１と気液分離タンク２１との間、気液分離タンク２１と圧縮機２との間、および、圧縮機２と放熱器３との間をそれぞれ接続している。なお前記冷媒配管５ａ、５ｂは、いずれも、前記気液分離タンク２１内に滞留する液相冷媒の液面Ｌより上方となる位置に接続されている。

　冷媒配管７ａは、前記放熱器３の出口とポンプ９ａとの間を接続する。冷媒配管７ｂは、前記ポンプ９ａと膨張機４との間を接続する。このポンプ９ａは、前記冷媒配管７ａを経由して吸入した液相冷媒を冷媒配管７ｂを経由して前記膨張機４へ送り込む。前記ポンプ９ａは、冷媒配管７ａ、７ｂ、あるいは、さらに下流における液相冷媒の流路抵抗に抗して、液相冷媒を気液分離タンク２１へ供給する。このポンプ９ａは、前記室外設置ユニット３０と床上設置ユニット２０とのヘッド差（これらの間の位置エネルギーの差に基づいて液相冷媒に作用する重力）が十分に大きい場合には、これを省略してもよい。あるいは、上記ヘッド差が十分に大きい場合には、このポンプ９ａに代えて、流量調整用の弁を設けるようにしても良い。前記膨張機４は、液相冷媒の流路中において、流路に絞りを与えることにより冷媒を減圧、膨張させる機能を有する。膨張機４として、、本実施形態における弁の他、オリフィス（単なる絞り）、キャピラリ（コイル状に成形された所定の長さの細い管であって、断面積の小さい流路を流すことによって流体に抵抗を与える）を採用することができる。

　前記冷媒配管７ｃは、前記膨張機４の出口と前記気液分離タンク２１との間を接続する。さらに、冷媒配管７ｄは、前記気液分離タンク２１とポンプ９ｂとの間を接続する。冷媒配管７ｅは、前記ポンプ９ｂと前記受熱器１との間を接続する。なお前記冷媒配管７ｅの途中には、流量調整弁１１が設けられている。前記ポンプ９ｂは、前記冷媒配管７ｄを経由して吸入した液相冷媒を冷媒配管７ｅを経由して前記受熱器１へ送り込む。なお前記ポンプ９ｂは、冷媒配管７ｄ、７ｅ、あるいは、受熱器１を構成する冷媒配管の流路抵抗に抗して液相冷媒を供給するに足る圧送能力（より具体的には、揚程と吐出流量）を有する。
　なお、膨張機４より高圧側に設けられる前記ポンプ９ｂは、前記室外設置ユニット３０と床上設置ユニット２０との間の正のヘッド差とこれらの間の流路抵抗とを考慮してその圧送能力を選択すべきものである。膨張機４より低圧側に設けられる前記ポンプ９ｂは、前記床上設置ユニット２０と天井設置ユニット１０との間の負のヘッド差とこれらの間の流路抵抗とを考慮してその圧送能力を選択すべきものである。

　上記構成の冷却装置においては、受熱器１によってサーバーの排気等の冷却対象から受熱した冷媒が冷媒配管５ａを経由して前記気液分離タンク２１に流入する。この気液分離タンク２１に流入した気液混合の二相状態の冷媒は、気液分離タンク２１内に滞留している間に気相冷媒と液相冷媒とに分離し、液相冷媒は気液分離タンク２１に溜まって液面Ｌ以下の液相冷媒に取り込まれる。また気相冷媒は、冷媒配管５ｂを経由して圧縮機２へ吸入され、所定の圧縮比で圧縮された後、冷媒配管５ｃを経由して前記放熱器３へ送り込まれる。

　前記圧縮機２から前記放熱器３に送り込まれた気相冷媒は、放熱に伴って液相となり、冷媒配管７ａを経由してポンプ９ａに吸入され、冷媒配管７ｂを経由して膨張機４へ送り込まれる。
　この膨張機４を通過した液相冷媒は、膨張機４により減圧されて膨張した後、冷媒配管７ｃを経由して前記気液分離タンク２１に流入する。前記冷媒配管７ｃは、前記気液分離タンク２１の下部側面に接続されている。ここで、下部側面とは、前記気液分離タンク２１の液面Ｌより下方の位置であって、前記気液分離タンク２１に溜まった液相冷媒中に前記冷媒配管７ｃから冷媒が流入し得る高さをいう。

　気液が混合した二相状態の冷媒は、前記気液分離タンク２１に流入する。この二相状態の冷媒は、既に気液分離タンク２１に溜まっている液相冷媒と一体になり、一部が液面Ｌより上方の空間で気相状態となって貯留される。また液面Ｌより下方ですでに貯留されている液相冷媒と一体となった冷媒は、前記気液分離タンク２１の底面に接続された冷媒配管７ｄを経由してポンプ９ｂの吸入側へ流入する。
　このポンプ９ｂは、前記気液分離タンク２１から流入した液相冷媒を冷媒配管７ｅを経由して受熱器１へ供給する。また前記冷媒配管７ｅの途中には、流量調整弁１１が設けられて、受熱器１へ供給される液相冷媒の流量を調整する。

　上記構成の冷却装置においては、受熱器１で受熱した冷媒が、冷媒配管５ａを気相が主体の気液混合状態で流れて気液分離タンク２１へ流入する。この気液分離タンク２１へ流入した冷媒の内、気相部分は気液分離タンク２１の液面Ｌより上部の空間に溜まり、液相部分は液面Ｌより下方の液相部分に溜まって気液分離される。このようにして分離された気相の冷媒は、既に気液分離タンク２１に溜まっていた気相冷媒とともに圧縮機２に吸入されて圧縮される。
　前記圧縮機２で圧縮された冷媒は、冷媒配管５ｂを経由して放熱器３へ送り込まれ、放熱して液相となる。なおこの放熱は、例えば、大気との熱交換、あるいは、冷却水との熱交換により行われる。

　前記放熱器３で放熱した冷媒は、冷媒配管７ａ、ポンプ９ａ、および冷媒配管７ｂを経由して膨張機４へ流入して膨張する。これにより、一部が気相となり、液相が主体の気液混合状態となって、冷媒配管７ｃを経由して前記気液分離タンク２１へ流入する。気液分離タンク２１に流入した冷媒は、この気液分離タンク２１内に滞留している間に気液分離される。このようにして分離された液相の冷媒は、冷媒配管７ｄを経由してポンプ９ｂに吸入され、このポンプ９ｂから冷媒配管７ｅへ圧送される。この冷媒配管７ｅの途中に設けられた流量調整弁１１は、受熱器１の受熱量に応じて冷媒の流量を調整する。なお流量調整弁１１の開度は、受熱器１に予想される受熱量に応じて予め設定される。流量調整弁１１の開度は、サーバールームの温度や排気の温度の測定値によるフィードバック制御によって設定されてもよい。さらに、流量調整弁１１の開度は、サーバーの負荷の実績に基づき稼働時間帶に応じた自動的の制御により設定されてもよい。
　また、上記のようにして分離された気相の冷媒は、冷媒配管５ｂを経由して圧縮機２に吸入されて圧縮され、冷媒配管５ｃを経由して放熱器３に供給される。放熱器３に供給された冷媒は、例えば、大気と熱交換される。

　前記放熱器３で放熱されて液相となった冷媒は、冷媒配管７ａ、７ｂを経由して膨張機４に供給される。この冷媒は、膨張機４において減圧～膨張して気液が混合した二相状態となり、冷媒配管７ｃを経由して前記気液分離タンク２１に流入する。この気液分離タンク２１には、既に前記受熱器１で受熱し冷媒配管５ａを経由して気液二相状態の冷媒が流入する。二相状態の冷媒は、滞留している間に気液分離されるので、気液分離タンク２１には、気相冷媒と液相冷媒とが貯留されている。前記膨張機４から冷媒配管７ｃを経由して気液分離タンク２１に流入した冷媒は、気液分離タンク２１内に滞留している間に気液分離される。液相の冷媒は、既に貯留されている液相冷媒とともに、冷媒配管７ｄ、７ｅを流れて受熱器１に供給され、受熱した後、再度冷媒配管５ａに入って冷凍サイクル中を循環する。また気相の冷媒は、前記受熱器１で受熱して既に気液分離タンク２１内に貯留されている気相冷媒とともに、冷媒配管５ｂを経由して圧縮機２に吸入されて圧縮される。

　この第１実施形態にあっては、前記気液分離タンク２１が、物理的に単一の容器として、図１に示す最小構成例における第１気液分離器と第２気液分離器との機能を果たす。気液分離タンク２１は、気液混合状態の冷媒を気相と液相とに分離した後、液相冷媒が流れるべき流路または気相冷媒が流れるべき流路へ供給することができる。したがって、気液分離タンク２１は、受熱器１から圧縮機２へ流れる間に発生した液相冷媒、膨張弁４から受熱器１へ流れる間に発生した気相冷媒を適切に分離して、冷凍サイクル中を流れる気相冷媒、あるいは液相冷媒に戻すことができる。
　冷凍サイクルの動作に伴い、分離すべき気相、液相の冷媒が無制限に流入するという運転状況下において、従来構造では、分離した別相の冷媒を貯蔵するための過大なタンク容量が必要になる、あるいは、分離した別相の冷媒を追い出してタンクの容量を確保するための特殊な運転により運転効率が低下するといった課題があった。これに対して、前記気液分離タンク２１が上記機能を有することによって、本発明の実施形態においては、分離した気相、液相の冷媒を冷凍サイクル中の同相の冷媒の流路に還流することができる。したがって、本実施形態の冷却装置においては、過大な容量のタンクを必要とすることなく、特殊な運転による運転効率の低下が生じることもない。
　また前記放熱器３の出口に設けられたポンプ９ａは、吸入した液相冷媒を所定の圧力で膨張機４へ供給することができる。したがって、本実施形態の冷却装置においては、冷媒配管７ａ、７ｂの流路抵抗（配管を通過する際の圧力損失であって、配管径が小さいほど、配管長が長いほど大きくなる）、および放熱器３と膨張機４との位置エネルギーの差にかかわらず、液相冷媒の流量を安定することができる。

　前記気液分離タンク２１の出口に設けられたポンプ９ｂは、吸入した冷媒を所定の圧力で受熱器１へ供給することができる。したがって、本実施形態の冷却装置においては、冷媒配管７ｄ、７ｅの流路抵抗、気液分離タンク２１と受熱器１との位置エネルギーの差にかかわらず、液相冷媒の流量を安定することができる。また、本実施形態の冷却装置においては、必要に応じて流量調整弁１１の開度を調整することにより、受熱器１に供給する冷媒の流量を調整することができる。

（第２実施形態）
　図４を参照して本発明の第２実施形態を説明する。なお図４において図３と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
　図４に示す第２実施形態は、放熱器３と膨張機４との間のポンプと、気液分離タンク２１と受熱器１との間のポンプおよび流量調整弁を省略して、構成を簡略化したものである。
　すなわち、第２実施形態の冷却装置においては、受熱器１を有する天井設置ユニットと、圧縮機２および膨張機４を有する床上設置ユニットと、放熱器３を有する屋外設置ユニットとの上下方向の相対位置が、必要な圧力ヘッド（機器の位置によって生じる液媒に作用する重力の差）が得られるように適切に設定されている。しかも、冷凍サイクルを構成する機器間の配管の圧力損失がさほど大きくない場合には、冷媒の相変化に伴う圧力変化、圧縮機２によって冷媒に与えられる圧力、および、各機器の高さ位置の差に起因して液相冷媒に作用する重力により、冷媒が、受熱器１、気液分離タンク２１、圧縮機２、放熱器３、膨張機４、気液分離タンク２１、および受熱器１の経路で循環することができる。

　この第２実施形態においても、前記気液分離タンク２１が、物理的に単一の容器として、図１に示す最小構成例における第１気液分離器と第２気液分離器との機能を果たす。すなわち、気液分離タンク２１は、気液混合状態の冷媒を気相と液相とに分離した後、液相冷媒が流れるべき流路または気相冷媒が流れるべき流路へ供給することができる。したがって、受熱器１から圧縮機２へ流れる間に発生した液相冷媒、膨張機４から受熱器１へ流れる間に発生した気相冷媒は、適切に分離されて、冷凍サイクル中を流れる気相冷媒、あるいは液相冷媒に戻される。したがって、気液分離タンク２１に無制限に液相冷媒が流入することがなく、気液分離タンク２１は過大な容量を必要としない。

（第３実施形態）
　図５を参照して本発明の第３実施形態を説明する。なお図５において図３、４と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
　この第３実施形態は、受熱器１から圧縮機２へ流れる冷媒を気液分離する第１気液分離器としての第１気液分離タンク２２と、膨張機４から受熱器１へ流れる冷媒を気液分離する第２気液分離器としての第２気液分離タンク２３とが互いに独立して構成される。これらの第１気液分離タンク２２の底部と第２気液分離タンク２３上部とは、冷媒配管５ｄおよび７ｆによって互いに連通される。
　前記圧縮機２で圧縮された冷媒は、放熱器３へ送り込まれ、放熱して液相となる。前記放熱器３と膨張機４との間には、ポンプ９ａが設けられていて、放熱後の液相冷媒を膨張機４へ圧送している。
　また前記膨張機４で減圧することにより膨張した気液が混合した二相状態の冷媒は、冷媒配管７ｃを経由して第２気液分離タンク２３へ流入する。第２気液分離タンク２３で気液分離された気相冷媒は、冷媒配管７ｆを経由して、その上方の第１気液分離タンク２２へ流入する。
　受熱器１で発生した気相メインの二相状態の冷媒は、冷媒配管５ａを経由して第１気液分離タンク２２に流入する。第１気液分離タンク２２で分離された気相冷媒は、第２気液分離タンク２３で分離された気相冷媒とともに、冷媒配管５ｂを経由して圧縮機２に流入する。圧縮機２で圧縮された気相冷媒は、冷媒配管５ｃを経由して放熱器３へ送り込まれ、放熱して液相となる。
　放熱器３で液相となった冷媒は、ポンプ９ａによって膨張機４へ供給される。前述したように、膨張機４で減圧することにより膨張した気液が混合した二相状態の冷媒は、冷媒配管７ｃを経由して第２気液分離タンク２３へ流入する。
　このようにして、膨張機４で発生した液相メインの二相状態の冷媒は、冷媒配管７ｃを経由して第２気液分離タンク２３へ流入する。一方、第１気液分離タンク２２で分離された液相冷媒は、冷媒配管５ｄを経由して第２気液分離タンク２３へ流入する。膨張機４で発生した二相状態の冷媒は、第２気液分離タンク２３で液相冷媒に分離され、第１気液分離タンク２２で分離された液相冷媒とともにポンプ９ｂによって、冷媒配管７ｄおよび７ｅを経由して圧縮機２に流入する。

　この第３実施形態においては、第１気液分離タンク２２は、気液分離した気相冷媒を蓄えることできる。また、第２気液分離タンク２３は気液分離した液相冷媒を蓄えることができる。第１気液分離タンク２２および第２気液分離タンク２３は、それぞれ気相冷媒および液相冷媒を適切な貯留量に制御しながら冷凍サイクルに戻すことができる。
　また放熱器３の出口、第２気液分離タンク２３の出口に各々ポンプ９ａ、９ｂが設けられている。これによって、受熱器１、放熱器３、膨張機４、第２気液分離タンク２３等の相対的な配置、これらの間の配管における圧力損失にかかわらず、気液分離した冷媒を循環させることができる。

　図６を参照して本発明の第４実施形態を説明する。なお、図６において、図３～５と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
　この第４実施形態は、受熱器１から圧縮機２へ流れる冷媒を気液分離する第１気液分離器としての第１気液分離タンク２２と、膨張機４から受熱器１へ流れる冷媒を気液する第２気液分離器としての第２気液分離タンク２３とを互いに独立させて構成したものである。これらの第１気液分離タンク２２の底部と第２気液分離タンク２３上部とは、冷媒配管５ｄおよび７ｆによって互いに連通されている。

　前記第１気液分離タンク２２で気液分離された気相冷媒は、圧縮機２に吸入されて圧縮された後、放熱器３で放熱して液相となり、重力の作用によって冷媒配管７ｂを経由して膨張機４へ供給される。膨張機４へ供給された冷媒は、第２気液分離タンク２３で気液分離された後、重力の作用によって受熱器１へ供給される。

　このように、第４実施形態においては、受熱器１、第１気液分離タンク２２，放熱器３、膨張機４、第２気液分離タンク２３を適切な高さに設定することによって、相変化に伴う圧力差と、圧縮機２による圧縮と、重力との作用により冷凍サイクル中で冷媒を循環させることができる。

　図７は前記第１実施形態、第２実施形態で採用された一体構成の気液分離タンク２１の変形例を示す。
　この気液分離タンク２１ａは、図示のように、高さに比して幅寸法が大きな横長の形状をなす密閉容器である。この気液分離タンク２１ａの上部には、受熱器１で受熱して気液が混合した二相状態の冷媒が流入する冷媒配管５ａが接続される。気液分離タンク２１ａの上部には、さらに、圧縮機２へ向かう気相冷媒が流出する冷媒配管５ｂが接続されている。
　前記冷媒配管５ａは、前記気液分離タンク２１ａ内で前記冷媒配管５ｂより深い位置（液面Ｌにより近い位置）に開口している。このように、冷媒配管５ａ、５ｂの開口位置が異なることにより、流入する冷媒中の液相冷媒をタンク内の液相冷媒にできるだけ早く接触させ、また、流出する気相冷媒から、液相冷媒をより確実に分離することができる。

　また前記気液分離タンク２１ａの下部側面には、膨張機４との間を接続する冷媒配管７ｃが横向きに接続されている。気液分離タンク２１ａの底面の前記冷媒配管７ｃの開口から離れた位置には、受熱器１へ向かう冷媒配管７ｄが下向きに接続されている。
　このように、冷媒配管７ｃから気液分離タンク２１ａ内へ横向きに気液混合二相状態の冷媒を流入させることにより、流入する気相流体が液面Ｌへ向かって上方へ浮上するに伴って液面Ｌより上方の空間へ液相冷媒が飛散する現象を抑制することができる。また、冷媒配管７ｄから下向きに冷媒を流出させることにより、前記気液分離タンク２１ａ内で気相混合状体の冷媒から分離して、液面Ｌより下の液相冷媒に吸収された気相冷媒を液相冷媒として下方へ流出させることができる。

　前記冷媒配管５ａの直下の位置には、この冷媒配管５ａから流入する気液が混合した二相状態の冷媒を通過させて気液分離を促進する網状部材２４が配置されている。この網状部材２４は、例えば網目状に構成された線材であって、液相冷媒が有する粘性によって網目を構成する線材の表面に付着し易い特性を利用して、液相冷媒が網目を通過する際に線材に付着させることができる。したがって、網目を容易に通過し得る気相冷媒から液相冷媒を分離することができる。この網状部材２４の平面形状は、前記冷媒配管５ａの横断面形状である円形より大きな相似の円形が採用されていて、前記冷媒配管５ｂの下方であって、液面Ｌより上方に配置されている。
　また、前記冷媒配管５ｂの直下の位置には、この冷媒配管５ｂの横断面形状である円形より大きな相似の円形をなす板状部材２５が配置されている。この板状部材２５は、前記冷媒配管５ｂの下方であって、冷媒配管５ａの下端（冷媒が流出する開口部）より上方の位置に配置されていて、前記冷媒配管５ａから流入した冷媒、あるいは液面Ｌ上に飛散した冷媒が気液分離されることなく冷媒配管５ｂへ流入する現象を阻止する。

　さらに、前記網状部材２４および板状部材２５の下方であって、液面Ｌより上方の位置には、ほぼ液面Ｌの全体を覆うように、板状の仕切り部材２６が設けられている。この仕切り部材２６は、液面Ｌより上方の気相領域と液面Ｌより下方の液相領域との間に存在することにより、前記気液分離タンク２１ａの内部空間を、第１気液分離器として機能する領域と、第２気液分離器として機能する領域とに分離している。
　すなわち、前記仕切り部材２６は、前記気液分離タンク２１ａの液面Ｌよりわずかに上方位置に存在することによって、飛散した液相冷媒の冷媒配管５ｂへの流入、あるいは、気相のまま液相に混入しようとする気相冷媒の冷媒配管７ｄへの流入を阻止することができる。

　図８は、前記第３実施形態、第４実施形態で採用された第１気液分離器の変形例を示すものである。
　この第１気液分離タンク２２ａは、図示のように、高さに比して幅寸法が大きな横長の形状をなす密閉容器である。この気液分離タンク２２ａの上部には、受熱器１で受熱した気液が混合した二相状態の冷媒が流入する冷媒配管５ａが接続されている。この気液分離タンク２２ａの上部には、さらに、圧縮機２へ向かう気相冷媒が流出する冷媒配管５ｂが接続されている。
　また前記第１気液分離タンク２２ａの底部には、その下方の第２気液分離タンク（図８において図示を省略したが、図５、図６に符号２３で示す）との間を接続する冷媒配管５ｄおよび７ｆが設けられている。

　前記冷媒配管５ｄは、前記第１気液分離タンク２２ａの液面Ｌより下方の位置で開口していて、第１気液分離タンク２２ａ内に溜まった液相冷媒を下方へ流出させる。また前記冷媒配管７ｆは、前記第１気液分離タンク２２ａの液面Ｌより上方の位置で開口して、第２気液分離タンク内に溜まった気相冷媒を液面Ｌより上方の空間に放出する。
　前記冷媒配管５ｄ上端の開口は、前記冷媒配管５ａ、網状部材２４の直下となる位置に対して、平面視で重ならない位置に配置されている。前記冷媒配管７ｆの上端の開口は、前記冷媒配管５ｂ、板状部材２５の直下となる位置に対して、平面視で重ならない位置に配置されている。

　このように、第１気液分離タンク２２ａ内で冷媒配管５ａ、５ｂ、５ｄ、７ｆを所定の配置とし、また、網状部材２４、板状部材２５を設けることにより、冷媒配管５ａから第１気液分離タンク２２ａに流入して気液分離された液相冷媒を第２気液分離タンク２３ａへ送り出すことができる。また、このような配置によって、第１気液分離タンク２２ａ内で気液分離された気相冷媒を冷媒配管５ｂへ送り出すことができる。
　さらに、冷媒配管７ｆから第１気液分離タンク２２ａに流入して気液分離された液相冷媒を第２気液分離タンクへ送り出すことができる。さらにまた、第１気液分離タンク２２ａ内で気液分離された気相冷媒を冷媒配管５ｂへ送り出すことができる。

　前記冷媒配管５ａの直下の位置には、この冷媒配管５ａから流入する気液が混合した二相状態の冷媒を衝突させて気液分離を促進する網状部材２４が配置されている。この網状部材２４は、例えば網目状に構成された線材であって、この線材の表面に衝突した気相冷媒の液相への相変化を促進する機能を有する。その平面形状は、前記冷媒配管５ａの横断面形状である円形よりわずかに大きな相似形が採用されていて、前記冷媒配管５ｂの下方であって、液面Ｌより上方に配置されている。
　また、前記冷媒配管５ｂの直下の位置には、この冷媒配管前記冷媒配管５ｂの横断面形状である円形よりわずかに大きな相似形を有する板状部材２５が配置されている。この板状部材２５は、前記冷媒配管５ｂの下方であって、液面Ｌより上方に配置されていて、前記冷媒配管５ａから流入した冷媒が気液分離されることなく冷媒配管５ｂへ流入する現象を阻止する。
　このような冷媒配管５ａ、５ｂ、５ｄ、７ｆの配置により、冷媒配管５ａから流入した気相冷媒に混入した液相冷媒は、冷媒配管５ｂの入口に到る以前に網状部材２４、板状部材２５と接触することにより分離され、液面Ｌより下方の液相冷媒に取り込まれた後に冷媒配管５ｄから下方の第２気液分離タンク２３ａへ流出することができる。また冷媒配管７ｆから流入した気相冷媒は、上昇する間に液相冷媒が重力により分離し、さらに、板状部材２５が介在することによって液相冷媒の分離に十分な時間にわたって滞留した後、冷媒配管５ｂから流出する。また、分離された液相冷媒は、液面Ｌより下方の液相冷媒に取り込まれた後に冷媒配管５ｄから下方の第２気液分離タンク２３ａへ流出することができる。

　図９は、前記第３実施形態および第４実施形態で採用された第２気液分離器の変形例を示すものである。
　この第２気液分離タンク２３ａは、図示のように、高さに比して幅寸法が大きな横長の形状をなす密閉容器である。
　前記第２気液分離タンク２３ａの下部側面には、膨張機４との間を接続する冷媒配管７ｃが横向きに接続され、第２気液分離タンク２３ａの底面の前記冷媒配管７ｃの開口から離れた位置には、受熱器４へ向かう冷媒配管７ｄが下向きに接続されている。

　前記第２気液分離タンク２３ａの上面には、その上方の第１気液分離タンク（図９において図示を省略したが、図５、図６に符号２２で示す）との間を接続する冷媒配管５ｄ、７ｆが設けられている。
　前記冷媒配管５ｄは、前記第２気液分離タンク２３ａ内の液面Ｌより下方位置で開口している。前記冷媒配管７ｆは、前記液面Ｌより上方の位置で開口している。冷媒配管７ｆの開口する下端の直下の位置には、冷媒配管７ｆを構成する配管材料の横断面形状より大きな平面形状を有する板状の板状部材２５が設けられている。

　上記構成の第２気液分離タンク２３ａにあっては、上方の第１気液分離タンクで気液分離された液相冷媒が冷媒配管５ｄを経由して液面Ｌより下方の位置へ流入する。また、冷媒配管７ｃから流入した気液が混合した二相状態の冷媒が液相冷媒との接触によって吸収されるとともに、吸収されなかった気相冷媒が液面Ｌより上方に放出され、冷媒配管７ｆを経由して上方の第１気液分離タンクへ放出される。前記冷媒配管７ｆの開口の下方には、板状部材２５が設けられていて、液相冷媒が衝突することにより分離するため、先記冷媒配管７ｆから第１気液分離タンクへ流入する気相冷媒への液相冷媒の混入量を減少させることができる。
　また前記冷媒配管７ｅは、上向きに開口しているため、気相冷媒の流入が抑制され、また、冷媒配管７ｃから離れた位置に設けられているため、冷媒配管７ｃから流入した気液が混合した二相状態の冷媒が気液分離されるに十分な滞留時間を確保することができる。

　上記第１～第４実施形態、およびこれらの実施形態の変形例の構成は、その一部を変更して、あるいは、各実施形態の構成の一部を組み合わせて実施することができる。この実施形態、および、変形例の組み合わせを整理すると、表１のような組み合わせによる実施が可能である。
　以下、表１を参照して、変形した実施の態様について説明する。
　下記表１のＮｏ．１～Ｎｏ．１１の各欄に示した○、△、×は、各構成要素への適用の可能性の程度を表しているが、必ずしも×と表記された構成要素への適用を否定するものではない。

　（１）気相が主体の気液混合の二相流となった冷媒から液相冷媒を分離する目的で採用される構成
　気相が主体の二相流の冷媒からの液相冷媒の分離においては、気液が混合した二相流（図３～図９において実線で示す液相冷媒の流れと破線で示す気相冷媒との流れが混在する流れ、以下同じ）の途中に、流れと衝突するように、換言すれば、流線と交差する向きに抵抗体を配置する手段が採用される。
　この構成は、表１のＮｏ．１、Ｎｏ．２に示すように、第１気液分離タンク２２、２２ａ、あるいは、一体の気液分離タンク２１、２１ａを備える実施形態に好適である。
　具体的には、気液分離タンク２１、２１ａ、２２、２２ａにおいて、二相流に含まれる液相冷媒が物体に付着し易い粘性を有する性質を利用して、メッシュの網目を構成する線材の表面に付着することにより、網目を容易に通過し得る気相冷媒から分離する構成が採用される。あるいは、二相流の冷媒を板状部材２５に衝突させる際の衝撃で液化し、重力よって下方に溜まった液相へ合流させる構成が採用される。

　（２）液相が主体の気液混合の二相流となった冷媒から気相冷媒を分離する目的で採用される構成
　液相の冷媒と気相の冷媒とをその密度の差によって重力ないしは浮力の作用により分離する手段が採用される。
　この二相流の冷媒からの気相分離にあっては、表１のＮｏ．３に示すように、第２気液分離タンク２３、２３ａ、あるいは、一体の気液分離タンク２１、２１ａを採用した実施形態に好適である。
　具体的には、図７および図９に示すように、第２気液分離タンク２３ａ、あるいは、気液分離タンク２１ａへの冷媒の入口となる冷媒配管７ｃを液面Ｌより下（第２気液分離タンク２３ａ、あるいは、気液分離タンク２１ａの下部）に接続することにより、既に貯留された液相冷媒へ二相流中の液相冷媒を吸収させ、あるいは、気相冷媒の凝集を促進することできる。また、冷媒配管７ｃを水平方向へ向けることにより、二相流に含まれる気相冷媒の液面Ｌ上への急速な上昇を抑制して、液相冷媒に吸収させるために十分な滞留時間を確保することができる。

　（３）気相冷媒と液相冷媒とが混ざらないために採用される構成
　気相冷媒と液相冷媒の流線が交差しないようにする手段が採用される。
　表１のＮｏ．４に示すように、主として気相冷媒が流れる冷媒配管５ａ、５ｂ、および、冷媒配管５ｄ、７ｆが各々の中心軸の位置をずらして配置される。換言すれば、これら冷媒配管５ａ、５ｂ、５ｄ、７ｆの開口が平面視で互いに重ならないように配置される。
　このような配置とすることにより、冷媒配管５ａから気液分離タンク２１ａ、あるいは、第１気液分離タンク２２ａに流入した気液混合した二相流の冷媒が十分に気液分離することなく冷媒配管５ｂ、５ｄ、７ｆから流出する現象を抑制することができる。また、冷媒配管７ｆから流入した気液混合状態の二相流の冷媒が気液分離することなく冷媒配管５ｂから流出する現象を防止することができる。

　また、冷媒配管７ｃから気液分離タンク２１、あるいは、第２気液分離タンク２３ａへ流入した気液混合した二相流の冷媒が気液分離することなく冷媒配管７ｆ、７ｄ、７ｅから流出する現象を抑制することができる。

　表１のＮｏ．５に示すように、主として気相冷媒が流れる冷媒配管５ａ、５ｂ、および、冷媒配管７ｃに対して、冷媒配管７ｄが傾けて配置される。換言すれば、これら冷媒配管５ａ、５ｂ、および、冷媒配管７ｃの開口に対して正対しない向きに冷媒配管７ｄが配置される。この配置により、気液分離タンク２０ａおよび第２気液分離タンク２２ａに流入した二相流の冷媒が十分に気液分離されることなく冷媒配管７ｄから流出する現象を抑制することができる。

　気相冷媒と液相冷媒との流線を仕切る手段が採用される。
　表１のＮｏ．６に示すように、（第１、第２）気液分離タンク２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２３ａ、に気液分離によって液面Ｌが発生するように、液相冷媒の滞留量が制御される。すなわち、（第１、第２）気液分離タンク２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２３ａに液相冷媒が存在することにより、これらに流入した二相流が液相冷媒と接触することができる。したがって、主として液滴状態の液相冷媒、あるいは、滞留している間に沸点以下に冷却された気相冷媒を気液分離タンク内の液相冷媒に吸収することができる。

　この（第１、第２）気液分離タンク２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２３ａ内の液面Ｌを所定の高さに維持するための構成として、（第１、第２）気液分離タンク２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２３ａに液面センサが設置される。この液面センサで検出された液面高さに基づいて、（第２）気液分離タンク２１ａ、２３ａの前後に設けられて液相冷媒を送り出すポンプ９ａ、９ｂの制御、あるいは、タンクに接続された冷媒配管（例えば５ａ、５ｂ、７ｃ、７ｄ）に設けた弁を制御することによって、気液分離に最適な位置に液面Ｌを維持することが望ましい。

　表１のＮｏ．７に示すように、（第１、第２）気液分離タンク２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２３ａ内の予定される液面Ｌから上方へ所定距離おいた位置に、二相流をなす冷媒を衝突させるプレート（例えば、板状部材２５、仕切り部材２６）が設けられる。このプレートが存在することにより、気液分離タンク２１、あるいは、第１気液分離タンク２２、２２ａ内において、冷媒配管５ａから流入した二相流が液面Ｌへ直接衝突して飛沫が発生し、冷媒配管５ｂへ吸入される現象を抑制することができる。

　表１のＮｏ．８に示すように、（第１、第２）気液分離タンク２１ａ、２２ａ、２３ａの冷媒管５ｂ、７ｆの直下の位置に板状部材２５を設けることにより、液面Ｌから飛散した液相冷媒が冷媒管５ｂ、７ｆに流入する現象を抑制することができる。
　表１のＮｏ．９に示すように、（第１、第２）気液分離タンク２１ａ、２２ａ、２３ａの上部に設けられた冷媒管５ｂ、７ｆの先端がタンクの天井面から下方へ伸ばされ、この位置で開口させて気相冷媒を流入させる。この構成により、（第１、第２）気液分離タンク２１ａ、２２ａ、２３ａの上部内面に凝集した気相冷媒の液滴が、落下することなく天井面伝いに冷媒配管５ｂ、７ｆへ回り込んで気相冷媒に混入する現象を抑制することができる。

　気相冷媒の出口をタンク内の気相領域（液面Ｌより上）にする手段が採用される。
　表１のＮｏ．１０に示すように、気液分離タンク２１ａの上部に設けられた冷媒配管５ｂの先端は、液面Ｌとの間に十分な距離をおいた上部で開口し、液面Ｌから発生した液相冷媒の飛沫の気相冷媒への混入を防止することができる。
　表１のＮｏ．１１に示すように、第２気液分離タンク２３ａの下部に設けられた冷媒配管７ｅの上端は液面Ｌより下で開口するように構成される。これにより、第２気液分離タンク２３ａから流出する液相冷媒への気相冷媒の混入を防止することができる。

　表１のＮｏ．１～１１に例示した構成は、一体構成の気液分離タンク、分離構成の第１気液分離タンクおよび第２気液分離タンクのいずれか一について、あるいは、複数のタンクの各々に適用することができ、その組み合わせは限定されるものではない。
　また、本発明は第１～第４実施形態、その変形例、あるいは、表１に例示した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様における実施であっても良い。

　本願は、２０２１年７月１９日に、日本に出願された特願２０２１－１１８６４８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　本発明の冷却装置および冷却方法は、サーバールーム等の冷却の用途に利用することができる。

　１　受熱器
　２　圧縮機
　３　放熱器
　４　膨張機
　５　蒸気管
　５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ　冷媒配管
　６　第１気液分離器
　７　液管
　７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ　冷媒配管
　８　第２気液分離器
　９ａ、９ｂ　ポンプ
１０　天井設置ユニット
１１　流量調整弁
２０　床上設置ユニット
２１、２１ａ　気液分離タンク
２２、２２ａ　第１気液分離タンク
２３、２３ａ　第２気液分離タンク
２４　網状部材
２５　板状部材
２６　仕切り部材
３０　室外設置ユニット

Claims

　受熱器、圧縮機、放熱器、および膨張機の間で冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いた冷却装置であって、
　前記受熱器と前記圧縮機とを接続する蒸気管に気相冷媒と液相冷媒とを分離する第１気液分離器と、
　前記膨張機と前記受熱器とを接続する液管に液相冷媒と気相冷媒とを分離する第２気液分離器と、
　を有する冷却装置。
　前記第１気液分離器で分離した前記液相冷媒を前記第２気液分離器で分離した前記液相冷媒とともに前記液管へ還流する第１流路と、
　前記第２気液分離器で分離した前記気相冷媒を前記第１気液分離器で分離した前記気相冷媒とともに前記蒸気管へ還流する第２流路と、
　を有する請求項１に記載の冷却装置。
　前記蒸気管、前記第１気液分離器、前記第２気液分離器、および前記液管が、順に、重力方向上側から配置されている請求項２に記載の冷却装置。
　前記第１気液分離器と前記第２気液分離器とが一体の容器として構成されている請求項１または２のいずれか１項に記載の冷却装置。
　前記容器は、前記第１気液分離器として前記受熱器から冷媒を受け入れて気液分離するとともに、前記第２気液分離器として前記膨張機から冷媒を受け入れて気相冷媒と液相冷媒とに分離し、分離された液相冷媒を所定の高さの液面で貯留し、
　前記冷却装置は、
　前記容器の上部に設けられ、前記受熱器から冷媒を受け入れる冷媒配管と、
　前記容器の上部に設けられ、前記圧縮機へ気相冷媒を吸入させる流路となる冷媒配管と、
　前記容器の下部に設けられ、前記膨張機から冷媒を受け入れる冷媒配管と、
　前記容器の下部に設けられ、前記受熱器へ液相冷媒を供給する流路となる冷媒配管と、
　を有する　請求項４に記載の冷却装置。
　前記第１気液分離器は前記第２気液分離器の上方に位置し、
　前記冷却装置は、前記第１気液分離器の下部と前記第２気液分離器の上部とを連通し、前記第１気液分離器で分離された液相冷媒の前記第２気液分離器への流入、および前記第２気液分離器で分離された気相冷媒の前記第１気液分離器への流入の少なくとも一方を行う冷媒配管を有する、
　請求項１または２のいずれか１項に記載の冷却装置。
　前記第１気液分離器および第２気液分離器の少なくとも一方は、流入する気相液相の冷媒が混合した冷媒との接触により気相冷媒と液相冷媒との分離を促進する分離部材を備える、
　請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却装置。
　前記第１流路に前記液相冷媒の流量調整機構を有する請求項２に記載の冷却装置。
　前記第２気液分離器と前記受熱器とを接続する液管において前記液相冷媒を圧送するポンプを有する請求項１～８のいずれか１項に記載の冷却装置。
　冷媒に受熱させる工程と、
　受熱した冷媒を圧縮する工程と、
　圧縮により昇温した冷媒を放熱する工程と、
　放熱した冷媒を膨張させる工程と、
　膨張により降温した冷媒を前記受熱させる工程へ戻して循環させる工程とを有する冷凍サイクルを用いた冷却方法であって、
　前記冷媒を受熱させる工程と前記冷媒を圧縮する工程との間で前記冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第１気液分離工程と、
　前記冷媒を膨張させる工程と前記受熱させる工程との間で前記冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第２気液分離工程と、
　を有する冷却方法。