WO2023228765A1 - 二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法 - Google Patents

二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法 Download PDF

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WO2023228765A1
WO2023228765A1 PCT/JP2023/017737 JP2023017737W WO2023228765A1 WO 2023228765 A1 WO2023228765 A1 WO 2023228765A1 JP 2023017737 W JP2023017737 W JP 2023017737W WO 2023228765 A1 WO2023228765 A1 WO 2023228765A1
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WO
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refrigerant
evaporator
side connection
flow path
connection part
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PCT/JP2023/017737
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翔太朗 松田
峻介 関本
将之 山本
和史 乙野
勲 野内
幸雄 堀口
嘉晃 西浦
Original Assignee
株式会社島津製作所
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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    • F28D15/06Control arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a two-phase cooling system circulation device and a refrigerant circulation method in the two-phase cooling system circulation device.
  • the present invention relates to a refrigerant circulation method in a circulation device for a cooling system and a circulation device for a two-phase cooling system.
  • two-phase cooling systems are known in which a refrigerant is circulated by connecting a detachable evaporator to a connection part.
  • a circulation device for a two-phase cooling system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-179375.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-179375 discloses a cooling device (two-phase cooling system) that includes a plurality of cooling modules that can be selectively attached to an electronic equipment cabinet.
  • Each of the cooling modules includes an evaporative cold plate having an evaporation flow path, a condenser having a condensation flow path, a vapor line, and a liquid line.
  • the working fluid flowing through the cooling module flows through the evaporation channel, the vapor line, the condensation channel, and the liquid line in this order, thereby forming a pressure-feeding two-phase cooling cycle.
  • 2003-179375 discloses that the connecting portion between the evaporative cold plate inlet and the liquid pipe line, and the connecting portion between the evaporative cold plate outlet and the steam pipe line are connected by removable connecting means. It is disclosed that it is advantageous to be present. That is, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-179375 discloses a cooling device in which an evaporative cold plate (evaporator) is configured to be detachable from a structure including a condenser, a vapor pipe line, and a liquid pipe line. There is.
  • the working fluid circulates through the evaporative cold plate, the vapor line, the condenser, and the liquid line.
  • the working fluid cannot be circulated.
  • the working fluid does not flow into the condenser, so if the working fluid is circulated at a temperature much lower than the outside air temperature, the temperature of the working fluid will rise due to the heat input from the temperature outside the cooling device. I will do it.
  • a circulation device for a two-phase cooling system and a refrigerant circulation method in the circulation device for a two-phase cooling system that can flow a low-temperature refrigerant into an evaporator and immediately cool an object to be cooled by the evaporator. It is to provide.
  • a circulation device for a two-phase cooling system configures a two-phase cooling system that circulates a refrigerant by connecting a detachable evaporator, and includes a pump for feeding the refrigerant and a downstream side of the pump.
  • an inlet-side connection part provided on the side and connected to the refrigerant inlet of the evaporator; an outlet-side connection part connected to the refrigerant outlet; and a condenser provided downstream of the outlet-side connection part to cool the refrigerant.
  • a bypass flow path that branches downstream of the pump and upstream of the inlet side connection and allows the refrigerant to flow to the condenser without going through the inlet side connection and the outlet side connection.
  • a refrigerant circulation method in a two-phase cooling system circulation device is a refrigerant circulation method in a two-phase cooling system circulation device that configures a two-phase cooling system in which a refrigerant is circulated by connecting a detachable evaporator.
  • a refrigerant circulation method wherein at least the evaporator is not connected to an inlet side connection part connected to a refrigerant inlet of the evaporator and an outlet side connection part connected to a refrigerant outlet of the evaporator. and a step of circulating the refrigerant through a bypass channel in which the refrigerant flows without passing through the outlet side connection part, and a step of cooling the refrigerant flowing through the bypass channel and flowing into the condenser.
  • the circulation device for a two-phase cooling system branches downstream of the pump and upstream of the inlet-side connection, and connects the inlet-side connection and the outlet-side connection.
  • a bypass flow path is provided that allows refrigerant to flow to the condenser without passing through the inlet side connection part and the outlet side connection part, at least in a state where the evaporator is not connected to the inlet side connection part and the outlet side connection part. , and circulate the refrigerant through the bypass flow path.
  • the refrigerant can be circulated through the bypass flow path, allowing the condenser to continue supplying the refrigerant. It can be cooled down. Therefore, even immediately after the removable evaporator is removed from the inlet-side connection and outlet-side connection and then reconnected, the cooled, low-temperature refrigerant can flow into the evaporator, and the evaporator can The object to be cooled can be immediately cooled by the device.
  • At least the evaporator is connected to the inlet side connection part connected to the refrigerant inlet of the evaporator and the refrigerant outlet.
  • the refrigerant can be circulated through the bypass flow path.
  • the refrigerant can be continuously cooled by the condenser. Therefore, even immediately after the removable evaporator is removed from the inlet-side connection and outlet-side connection and then reconnected, the cooled, low-temperature refrigerant can flow into the evaporator, and the evaporator can The object to be cooled can be immediately cooled by the device.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a two-phase cooling system circulation device with an evaporator connected according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a circulation device for a two-phase cooling system in a state where an evaporator is not connected according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a circulation device for a two-phase cooling system according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a circulation device for a two-phase cooling system according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a two-phase cooling system circulation device in a refrigerant recovery state according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of a circulation device for a two-phase cooling system according to a second embodiment. It is a graph for explaining a set liquid level according to a second embodiment. It is a flow chart for explaining refrigerant recovery processing by a control part by a 2nd embodiment. It is a graph for explaining the setting change amount by the 3rd modification. It is a block diagram which shows the control structure of the circulation device for two-phase cooling systems by the 4th modification. It is a schematic diagram which showed the example of the notification by a display part by a 4th modification. It is a schematic diagram which showed the structure of the circulation device for two-phase cooling systems by the 5th modification.
  • FIG. 1 shows a circulation device 100 for a two-phase cooling system with a removable evaporator 80 connected thereto.
  • the circulation device 100 for a two-phase cooling system configures a two-phase cooling system 200 that circulates a refrigerant by connecting a detachable evaporator 80.
  • the state in which the detachable evaporator 80 is connected is, for example, a normal operating state in which the evaporator 80 is attached to the two-phase cooling system circulation device 100 and cools the heat source 81 (to be cooled).
  • the two-phase cooling system circulation device 100 of the first embodiment is a portable circulation device.
  • detachable means that the evaporator 80 directly attached to the two-phase cooling system circulation device 100 can be removed from the two-phase cooling system circulation device 100, or the same evaporator 80 as the removed evaporator 80 or This means that other evaporators can be directly attached.
  • two-phase cooling refers to cooling using a gas-liquid mixed fluid that utilizes the heat of vaporization when a liquid changes to a gas.
  • liquid phase refrigerant 1 is represented by diagonal lines (hatching) from the upper right to the lower left
  • gas-liquid mixed refrigerant 2 is represented by the diagonal lines (hatching) from the upper left to the lower right.
  • the refrigerant is moving in the direction indicated by the arrow in the two-phase cooling system circulation device 100.
  • the “inlet side” in the inlet-side connection portion 41 refers to the inlet side of the evaporator 80
  • the “outlet side” in the outlet-side connection portion 42 refers to the outlet side of the evaporator 80
  • the “inlet side” of the inlet-side on-off valve 51 refers to the inlet side of the evaporator 80
  • the “outlet side” of the outlet-side on-off valve 52 refers to the outlet side of the evaporator 80 .
  • the first refrigerant flow path 71 has one end connected to the outlet of the pump 10 and the other end connected to the inlet side connection part 41.
  • a branch portion 76 is formed between one end and the other end of the first refrigerant flow path 71 .
  • the second refrigerant flow path 72 has one end connected to the outlet side connection part 42 and the other end connected to the inlet of the condenser 20.
  • a merging portion 77 is formed between one end and the other end of the second refrigerant flow path 72 .
  • the third refrigerant flow path 73 has one end connected to the outlet of the condenser 20 and the other end connected to the inlet of the storage section 30.
  • the fourth refrigerant flow path 74 has one end connected to the outlet of the storage section 30 and the other end connected to the inlet of the pump 10.
  • the bypass flow path 75 is branched from the first refrigerant flow path 71 to the second refrigerant flow path downstream of the pump 10 and upstream of the inlet side connection part 41 in the first refrigerant flow path 71, and is connected to the inlet side connection.
  • the refrigerant is configured to flow into the condenser 20 without passing through the section 41 and the outlet side connection section 42.
  • a bypass flow path 75 branched from the first refrigerant flow path 71 is connected to the second refrigerant flow path 72 on the downstream side of the outlet side connection part 42 and on the upstream side of the condenser 20 .
  • the bypass flow path 75 has one end connected to a branch portion 76 formed in the first refrigerant flow path 71 and the other end connected to a confluence portion 77 formed in the second refrigerant flow path 72. ing.
  • the coolant flow path 70 is formed of a metal material.
  • the coolant flow path 70 is made of, for example, stainless steel, aluminum, or copper.
  • the coolant flow path 70 is formed into a pipe shape.
  • the pump 10 is configured to pump the refrigerant 1 in a liquid phase.
  • the pump 10 is operated with an output within a predetermined range.
  • Pump 10 is configured to send refrigerant to evaporator 80 via first refrigerant flow path 71 .
  • the pump 10 is configured to send refrigerant to the condenser 20 via the first refrigerant flow path 71, the bypass flow path 75, and the second refrigerant flow path 72.
  • a refrigerant flows into the pump 10 from the storage section 30 via the fourth refrigerant flow path 74 .
  • the pump 10 is provided downstream of the storage section 30 in the fourth refrigerant flow path 74 and upstream of the evaporator 80 in the first refrigerant flow path 71 .
  • the upstream side of the pump 10 refers to a portion upstream of the pump 10 and does not include the pump 10.
  • downstream side of the pump 10 refers to a portion downstream of the pump 10, and does not include the pump 10. The same applies to the upstream and downstream sides of the condenser 20, the upstream and downstream sides of the storage section 30, and the upstream and downstream sides of the evaporator 80.
  • the pump 10 takes in the liquid phase refrigerant 1 from the inlet of the pump 10 and discharges the liquid phase refrigerant 1 from the outlet of the pump 10.
  • Pump 10 is a centrifugal pump.
  • pump 10 is not limited to a centrifugal pump.
  • the pump 10 may be a mixed flow pump, an axial flow pump, or another known pump. Alternatively, a positive displacement pump may be used.
  • the condenser 20 is configured to condense the gas-phase refrigerant in the gas-liquid mixed refrigerant 2 flowing out from the evaporator 80 to generate the liquid-phase refrigerant 1 when the evaporator 80 is connected. .
  • the condenser 20 is configured to cool and condense the refrigerant by exchanging heat with the cooling liquid 23 flowing in from the outside.
  • the condenser 20 condenses the refrigerant by, for example, absorbing the heat of the refrigerant into a cooling liquid 23 that flows into the condenser 20 from a chiller (not shown) provided outside.
  • the condenser 20 includes a flow path 21 through which a refrigerant flows, and a coolant flow path 22 through which a cooling liquid 23 flows.
  • the condenser 20 allows the gas-liquid mixed refrigerant 2 to flow in from the inlet of the condenser 20, and causes the liquid phase refrigerant 1 to flow out from the outlet of the condenser 20.
  • the condenser 20 is provided on the downstream side of the outlet side connection part 42 in the second refrigerant flow path 72. Refrigerant is introduced into the condenser 20 via the second refrigerant flow path 72 . The refrigerant condensed by the condenser 20 flows into the storage section 30 via the third refrigerant flow path 73.
  • a coolant having a lower temperature than the liquid-phase coolant 1 is used.
  • carbon dioxide is used as the refrigerant
  • a liquid containing hydrofluoroether as a main component is used as the cooling liquid 23.
  • the type of cooling liquid 23 is selected depending on the type of refrigerant.
  • the cooling liquid 23 is not particularly limited as long as it is a known cooling liquid.
  • the storage section 30 is configured to store the liquid phase refrigerant 1. In addition, when there is a gas-liquid mixed refrigerant 2 that has not been completely condensed in the condenser 20, the storage section 30 separates the bubbles (gas-phase refrigerant) contained in the gas-liquid mixed refrigerant 2 and stores it in the upper part. configured to store.
  • the storage section 30 is provided downstream of the condenser 20 in the third refrigerant flow path 73 .
  • the storage section 30 allows the liquid phase refrigerant 1 to flow in from the inlet of the storage section 30 and causes the liquid phase refrigerant 1 to flow out from the outlet of the storage section 30 . Further, the storage section 30 is configured to send the liquid phase refrigerant 1 to the pump 10 via the fourth refrigerant flow path 74.
  • the inlet side connection part 41 is configured to connect the first refrigerant flow path 71 and the refrigerant inlet of the evaporator 80.
  • the inlet side connection part 41 connects the other end of the first refrigerant flow path 71 and a refrigerant inlet provided in the evaporator 80 .
  • the inlet side connection part 41 is, for example, a joint member that can be attached to and detached from an inlet side joint member 84 formed at the refrigerant inlet of the evaporator 80 .
  • a known joint such as a threaded joint, a flange joint, a quick joint, or a bite joint is used, for example.
  • the inlet side connection part 41 is provided on the downstream side of the pump 10.
  • the outlet side connection part 42 is configured to connect the refrigerant outlet in the evaporator 80 and the second refrigerant flow path 72.
  • the outlet side connecting portion 42 connects the refrigerant outlet provided in the evaporator 80 and one end of the second refrigerant flow path 72 .
  • the outlet side connection part 42 is, for example, a joint member that is detachable from an outlet side joint member 85 formed at the refrigerant outlet of the evaporator 80 .
  • a known joint such as a threaded joint, a flange joint, a quick joint, or a bite joint is used, for example.
  • the outlet side connection part 42 is provided downstream of the pump 10 and the evaporator 80 and upstream of the condenser 20.
  • the inlet side opening/closing valve 51 is provided between the branch part 76 provided in the first refrigerant flow path 71 and the inlet side connection part 41. That is, the inlet-side opening/closing valve 51 is provided between the inlet-side connecting portion 41 and the branching portion of the first refrigerant flow path where the bypass flow path 75 is branched from the first refrigerant flow path 71 on the downstream side of the pump 10. It is being The inlet side on-off valve 51 is configured to be able to open and close the flow path.
  • the inlet side on-off valve 51 is, for example, an on-off valve that can switch the flow path between a fully open state and a fully closed state. Note that the inlet side opening/closing valve 51 may be provided integrally with the inlet side connecting portion 41. Furthermore, the inlet-side opening/closing valve 51 may be provided at the branch portion 76.
  • the outlet side opening/closing valve 52 is provided between the outlet side connecting portion 42 and the merging portion 77 provided in the second refrigerant flow path 72. That is, the outlet-side opening/closing valve 52 is provided between the outlet-side connecting portion 42 and a connecting portion to which the bypass flow path 75 is connected downstream of the outlet-side connecting portion 42 in the second refrigerant flow path.
  • the outlet side opening/closing valve 52 is configured to be able to open and close the flow path.
  • the outlet side on-off valve 52 is, for example, an on-off valve that can switch the flow path between a fully open state and a fully closed state. Note that the outlet side opening/closing valve 52 may be provided integrally with the outlet side connecting portion 42. Further, the outlet side opening/closing valve 52 may be provided at the confluence section 77.
  • the flow rate adjustment section 60 is provided in the bypass channel 75.
  • the flow rate adjustment unit 60 is configured to increase the pressure loss of the bypass flow path 75 by reducing the cross-sectional area of a portion of the bypass flow path 75.
  • the flow rate adjustment section 60 is an orifice 61.
  • the hole diameter of the orifice 61 is preset in order to adjust the distribution of the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 and the refrigerant flow rate flowing into the bypass channel 75 when the evaporator 80 is connected.
  • the hole diameter of the orifice 61 is set so that the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator 80 is greater than the flow rate of refrigerant flowing into the bypass channel 75.
  • an evaporator 80 is connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42.
  • the evaporator 80 cools the heat source 81 by using the heat of vaporization when a part of the liquid phase refrigerant 1 sent through the inlet side connection part 41 is evaporated and changed into a gas-liquid mixed refrigerant 2. do.
  • Evaporator 80 includes a cold plate 82 and a refrigerant flow path 83 provided inside cold plate 82 .
  • the inlet side connection part 41 is connected to the refrigerant inlet of the refrigerant flow path 83, and the outlet side connection part 42 is connected to the refrigerant outlet.
  • a heat source 81 is installed on one surface of the cold plate 82.
  • Evaporator 80 and heat source 81 are integrally formed.
  • the refrigerant flow path 83 shown in FIG. 1 is schematic.
  • the refrigerant flow path 83 may have a structure that is bent multiple times inside the evaporator 80 in order to efficiently exchange heat. Further, the refrigerant flow path 83 may be formed so as to be divided into a plurality of parts at the inlet, pass through the inside of the evaporator 80, and merge into one at the outlet. Note that the structure of the evaporator 80 is not particularly limited.
  • the refrigerant is carbon dioxide.
  • the type of refrigerant is not limited to this.
  • the refrigerant may be, for example, fluorocarbon or ammonia.
  • FIG. 2 shows the circulation device 100 for a two-phase cooling system without the removable evaporator 80 connected.
  • the state in which the detachable evaporator 80 is not connected is a state in which the evaporator 80 is removed from the two-phase cooling system circulation device 100 due to maintenance of the heat source 81 or the evaporator 80, for example.
  • the inlet side on-off valve 51 and the outlet side on-off valve 52 are in a closed state.
  • the condenser 20 is configured to cool the liquid phase refrigerant 1 sent from the pump 10 via the bypass channel 75 when the evaporator 80 is not connected.
  • the condenser 20 allows the liquid phase refrigerant 1 to flow in from the inlet of the condenser 20, and causes the cooled liquid phase refrigerant 1 to flow out from the outlet of the condenser 20.
  • the other configuration of the circulation device 100 for a two-phase cooling system in a state where the evaporator 80 is not connected is the same as that for the two-phase cooling system in a state where the evaporator 80 is connected, as described with reference to FIG. Since the configuration is similar to that of the circulation device 100, the explanation will be omitted.
  • a liquid-phase refrigerant 1 is sent from the pump 10.
  • the refrigerant flows through the first refrigerant channel 71 .
  • a portion of the refrigerant flows through the inlet-side opening/closing valve 51 and the inlet-side connecting portion 41 that are fully open, and flows into the evaporator 80 .
  • the remainder of the refrigerant flows into the bypass passage 75, as will be described later.
  • a part of the liquid phase refrigerant 1 that has flowed into the evaporator 80 evaporates and changes into a gas-liquid mixture refrigerant 2.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 flows from the evaporator 80 into the second refrigerant flow path 72 via the outlet side connection portion 42 .
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 that has flowed into the second refrigerant flow path 72 flows through the outlet-side opening/closing valve 52 and the merging portion 77 which are in a fully open state.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 merges with the liquid-phase refrigerant 1 that has flowed in from the bypass channel 75 .
  • the combined gas-liquid mixed refrigerant 2 and the liquid-phase refrigerant 1 flowing from the bypass channel 75 flow into the condenser 20 in a gas-liquid mixed state.
  • the gas-phase refrigerant of the gas-liquid mixed refrigerant 2 that has flowed into the condenser 20 is condensed and changed into the liquid-phase refrigerant 1.
  • the condensed liquid phase refrigerant 1 flows from the condenser 20 through the third refrigerant channel 73 and flows into the storage section 30 .
  • the refrigerant that has flowed into the storage section 30 flows through the fourth refrigerant flow path 74 and flows into the pump 10 .
  • the remainder of the liquid phase refrigerant 1 flows into the bypass flow path 75.
  • the refrigerant that has flowed into the bypass flow path 75 flows through the orifice 61 provided in the bypass flow path 75 and flows into the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72 .
  • the liquid phase refrigerant 1 that has flowed in from the bypass channel 75 merges with the gas-liquid mixed refrigerant 2.
  • the inlet side on-off valve 51 and the outlet side on-off valve 52 are fully closed.
  • the liquid phase refrigerant 1 is transferred to the branch part 76 of the first refrigerant flow path 71. Flows into the bypass flow path 75 except for that flowing between the inlet side opening/closing valve 51 and the inlet side opening/closing valve 51.
  • the liquid phase refrigerant 1 flowing from the bypass flow path 75 flows through the second refrigerant flow path 72 and flows into the condenser 20 .
  • a liquid-phase refrigerant 1 is sent from the pump 10.
  • the liquid-phase refrigerant 1 flows through the first refrigerant flow path 71 .
  • the liquid phase refrigerant 1 flows into the bypass flow path 75 .
  • the liquid phase refrigerant 1 that has flowed into the bypass flow path 75 flows through the orifice 61 provided in the bypass flow path 75 and flows into the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72 .
  • the liquid phase refrigerant 1 that has flowed into the confluence section 77 flows through the second refrigerant flow path 72 and enters the condenser 20, except for the refrigerant 1 that has flowed between the confluence section 77 and the outlet side on-off valve 52. Inflow.
  • the liquid phase refrigerant 1 that has flowed into the condenser 20 is cooled or maintained in a cooled state.
  • the liquid phase refrigerant 1 flows from the condenser 20 through the third refrigerant flow path 73 and flows into the storage section 30 .
  • the refrigerant that has flowed into the storage section 30 flows through the fourth refrigerant flow path 74 and flows into the pump 10 .
  • a bypass channel 75 is provided to allow the refrigerant to flow, and at least in a state where the evaporator 80 is not connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42, the refrigerant is passed through the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42. , and the refrigerant is circulated through the bypass passage 75.
  • the liquid phase refrigerant 1 can be circulated through the bypass flow path 75.
  • the liquid phase refrigerant 1 can be continuously cooled by the condenser 20 . Therefore, even immediately after the removable evaporator 80 is removed from the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42 and reconnected, the cooled low temperature liquid phase refrigerant 1 is transferred to the evaporator 80.
  • the heat source 81 can be immediately cooled by the evaporator 80.
  • the method includes a step of circulating the refrigerant through the bypass flow path 75 that allows the refrigerant to flow without passing through the connection part 42, and a step of cooling the refrigerant flowing through the bypass flow path 75 and flowing into the condenser 20.
  • the cooled low temperature liquid phase refrigerant 1 is transferred to the evaporator 80.
  • the heat source 81 can be immediately cooled by the evaporator 80.
  • the flow rate adjustment section 60 provided in the bypass flow path 75 is further provided. Since the flow rate adjustment unit 60 can reduce the cross-sectional area of a portion of the bypass flow path 75, the pressure loss of the bypass flow path 75 can be increased. Thereby, the flow rate of refrigerant flowing into the bypass channel 75 can be reduced in a state where the evaporator 80 is connected. Therefore, when the evaporator 80 is connected, the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 and the bypass flow path are adjusted so that the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 is larger than the refrigerant flow rate flowing into the bypass flow path 75. The flow rate of refrigerant flowing into 75 can be adjusted.
  • the flow rate adjustment section 60 is the orifice 61 that adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass channel 75. Since the orifice 61 can increase the pressure loss in the bypass passage 75, the flow rate of refrigerant flowing into the bypass passage 75 can be reduced. Therefore, the refrigerant flow rate of the liquid-phase refrigerant 1 flowing into the evaporator 80 at the branch part 76 and the refrigerant flow rate in the bypass flow path are adjusted so that the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 is larger than the refrigerant flow rate flowing into the bypass flow path 75. The refrigerant flow rate of the liquid phase refrigerant 1 flowing into the refrigerant 75 can be adjusted with a simple configuration.
  • the condenser 20 condenses and cools the gas phase refrigerant contained in the gas-liquid mixed refrigerant 2 of the refrigerants with the cooling liquid 23 flowing in from the outside. Or, it is configured to cool the liquid phase refrigerant 1 of the refrigerants.
  • the structure of the condenser 20 is simplified and the refrigerant is reliably supplied. It is possible to achieve both cooling.
  • the bypass flow path 75 branches downstream of the pump 10 and upstream of the inlet side connection part 41, and branches downstream of the outlet side connection part 42, and It is connected to the upstream side of the condenser 20.
  • the bypass flow path 75 is not directly connected to the condenser 20, but is connected to the flow path between the outlet side connection part 42 and the condenser 20. Therefore, since a plurality of refrigerant channels are not connected to the condenser 20, the configuration of the condenser 20 can be further simplified. Therefore, it is possible to further suppress the increase in size of the circulation device 100 for a two-phase cooling system.
  • the bypass flow path 75 is provided between the branch part where the bypass flow path 75 branches on the downstream side of the pump 10 and the inlet side connection part 41, and is provided on the inlet side for opening and closing the refrigerant flow path.
  • An on-off valve 51 and an outlet-side on-off valve 52 that is provided between the outlet-side connection portion 42 and a connection portion to which the bypass flow path 75 is connected on the downstream side of the outlet-side connection portion 42 and opens and closes the refrigerant flow path. , further comprising.
  • the condenser can be The liquid phase refrigerant 1 circulating through the bypass channel 75 can be cooled by the condenser 20 without stopping the refrigerant 20 .
  • the storage section 30 is further provided on the downstream side of the condenser 20 and on the upstream side of the pump 10.
  • the storage unit 30 separates the bubbles (gas-phase refrigerant) contained in the gas-liquid mixed refrigerant 2.
  • the liquid phase refrigerant 1 can be sent to the pump 10. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of malfunctions in the pump 10 caused by bubbles (gas-phase refrigerant) contained in the refrigerant.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 flowing out from the evaporator 80 is condensed.
  • the liquid flows into the vessel 20.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 flows out from the evaporator 80 without completely evaporating the liquid phase refrigerant 1 in the evaporator 80, cooling of the heat source using the latent heat of vaporization in the evaporator 80 is insufficient. It is possible to prevent this from happening.
  • the evaporator attached to the two-phase cooling system circulation device is removed from the two-phase cooling system circulation device.
  • the evaporator attached to the two-phase cooling system circulation device is removed from the two-phase cooling system circulation device.
  • the evaporator from the circulation device for a two-phase cooling system if liquid-phase refrigerant remains in the refrigerant flow path inside the evaporator, the remaining liquid-phase refrigerant will vaporize and flow out. Freezing may occur due to loss of refrigerant and heat of vaporization.
  • the refrigerant inside the evaporator must be It is necessary to collect the refrigerant that remains in the flow path into the storage section.
  • FIG. 5 shows the two-phase cooling system circulation device 300 in a refrigerant recovery state when refrigerant is recovered from the evaporator 80.
  • the evaporator 80 in the refrigerant recovery state, the evaporator 80 is connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42, the inlet side on-off valve 51 is in the closed state, and the outlet side on-off valve is in the closed state. 52 is in an open state.
  • the same configurations as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the two-phase cooling system circulation device 300 according to the second embodiment is different from the two-phase cooling system circulation device 100 according to the first embodiment in that the two-phase cooling system circulation device 300 has an inlet-side opening/closing valve opening/closing mechanism 53, an outlet-side opening/closing valve opening/closing mechanism 54, It further includes a detection unit 31 and a control device 90 (see FIG. 6).
  • the inlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 53 is configured to be able to switch the inlet side opening/closing valve 51 between an open state and a closed state.
  • the inlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 53 includes, for example, a motor.
  • the inlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 53 is connected to a control section 91 (see FIG. 6).
  • the inlet side opening/closing valve 51 is opened and closed by the inlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 53 under the control of the control section 91 .
  • the outlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 54 is configured to be able to switch the outlet side opening/closing valve 52 between an open state and a closed state.
  • the outlet-side opening/closing valve opening/closing mechanism 54 includes, for example, a motor.
  • the outlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 54 is connected to a control section 91 (see FIG. 6).
  • the outlet side opening/closing valve 52 is opened and closed by the outlet side opening/closing valve opening/closing mechanism 54 under the control of the control section 91 .
  • the configurations of the inlet side on-off valve opening/closing mechanism 53 and the outlet side on-off valve opening/closing mechanism 54 are not particularly limited as long as they are known valve opening/closing mechanisms.
  • the detection unit 31 is configured to detect the amount of refrigerant recovered. Specifically, the detection unit 31 is configured to detect the amount of refrigerant stored in the storage portion 30 as the amount of refrigerant recovered.
  • the detection unit 31 is, for example, a liquid level sensor, and measures the liquid level 3 (see FIG. 7) of the liquid phase refrigerant stored in the storage unit 30.
  • the control device 90 includes a control section 91 and a storage section 92.
  • the control unit 91 is configured to perform control to stop the operation of the pump 10 and terminate the refrigerant recovery process based on the detection result by the detection unit 31. Further, the control unit 91 closes the outlet side on-off valve 52 using the outlet side on-off valve opening/closing mechanism 54 based on the detection result by the detection unit 31, so that the refrigerant does not flow from the outlet side on-off valve 52 to the outlet side connection portion 42 side. It is configured to perform control to prevent leakage.
  • the control unit 91 is configured by, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage unit 92 includes a volatile storage device and a nonvolatile storage device.
  • the storage unit 92 stores a set storage amount of refrigerant in the storage unit 30, which will be described later, a program for setting the set storage amount, and the like.
  • the set storage amount includes a set liquid level 5 (see FIG. 7), which will be described later.
  • the program for setting the set storage amount includes a program for setting the set liquid level 5.
  • the volatile storage device is used for temporary storage when the control unit 91 performs calculations.
  • the evaporator 80 is connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42. Further, the inlet side on-off valve 51 is in a closed state, and the outlet side on-off valve 52 is in an open state.
  • the heat source 81 is not generating heat.
  • a liquid-phase refrigerant 1 is sent from the pump 10.
  • the liquid-phase refrigerant 1 flows through the first refrigerant flow path 71 . Since the inlet side on-off valve 51 is in a fully closed state, the liquid phase refrigerant 1 flows into the branch part 76 of the first refrigerant flow path 71 between the branch part 76 and the inlet side on-off valve 51. Flows into the bypass flow path 75 except for the remaining part. The liquid phase refrigerant 1 that has flowed into the bypass flow path 75 flows into the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72 .
  • the liquid phase refrigerant 1 that has flowed into the confluence section 77 flows through the second refrigerant flow path 72 and flows into the condenser 20 .
  • the refrigerant that has entered the condenser 20 flows through the third refrigerant flow path 73 and flows into the storage section 30 .
  • the refrigerant that has flowed into the storage section 30 flows through the fourth refrigerant flow path 74 and flows into the pump 10 .
  • the liquid phase refrigerant 1 is not sent to the evaporator 80 from the pump 10. Therefore, the liquid phase refrigerant 1 circulating in the two-phase cooling system circulation device 300 does not flow into the evaporator 80 in the refrigerant recovery state.
  • the liquid phase refrigerant 1 remains in the refrigerant flow path 83 inside the evaporator 80 .
  • the heat source 81 has stopped generating heat, the temperature inside the evaporator 80 increases due to heat from the outside air.
  • the liquid phase refrigerant 1 sent from the pump 10 flows into the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72 from the bypass flow path 75, and flows through the second refrigerant flow path 72, the condenser 20, and the third refrigerant flow path 72. It circulates through the flow path 73, the storage section 30, and the fourth refrigerant flow path 74.
  • This circulating liquid phase refrigerant 1 is cooled or maintained in a cooled state by a condenser 20. Therefore, the pressure of the gas-phase refrigerant of the gas-liquid mixed refrigerant 2 remaining in the evaporator 80 is higher than the pressure of the liquid-phase refrigerant 1 circulating through the two-phase cooling system circulation device 300.
  • the pressure of the gas-phase refrigerant contained in the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 and the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72 to the condenser 20, the storage section 30, the pump 10, and the bypass flow path 75 The pressure difference between the pressure and the pressure of the liquid phase refrigerant 1 circulating in the path passing through becomes large. Due to this pressure difference, the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 flows out from the evaporator 80 toward the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72 .
  • the gas-phase refrigerant of the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 flows out from the evaporator 80 toward the confluence section 77 of the second refrigerant flow path 72, and also flows inside the evaporator 80.
  • the liquid phase refrigerant of the gas-liquid mixture refrigerant 2 flows out of the evaporator 80 so as to be pushed out.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 flowing out from the evaporator 80 merges with the liquid-phase refrigerant 1 flowing in from the bypass passage 75, and the gas-liquid mixed refrigerant 2 contained in the combined gas-liquid refrigerant 2
  • the phase refrigerant is condensed.
  • the liquid phase refrigerant 1 after the merging flows through the second refrigerant flow path 72 and flows into the condenser 20 . That is, the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 flows through the second refrigerant flow path 72 and is guided to the condenser 20 .
  • the refrigerant that remains in the refrigerant flow path inside the evaporator 80 is collected into the storage section 30. Note that since the flow path 83 inside the evaporator 80 cannot be evacuated, all the refrigerant inside the evaporator 80 cannot be recovered. However, the amount of refrigerant retained inside the evaporator 80 when the evaporator 80 is removed from the two-phase cooling system circulation device 300 can be reduced.
  • the amount of stored refrigerant detected by the detection unit 31 is equal to or greater than a preset storage amount.
  • the control unit 91 performs control to close the outlet side on-off valve 52 to prevent the refrigerant from flowing out from the outlet side on-off valve 52 to the outlet side connection part 42 side, and also stops the operation of the pump 10.
  • the refrigerant recovery process is configured to be controlled to end the refrigerant recovery process.
  • the set storage amount includes the set liquid level 5. Further, the stored amount of refrigerant includes a liquid level of 3 of the refrigerant.
  • the bypass flow path 75 is The refrigerant is circulated through the That is, in a state where the evaporator 80 is not connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42, the refrigerant circulates within the two-phase cooling system circulation device 300.
  • the detection unit 31 measures the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30.
  • the liquid level 3 (see FIG. 7) of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 in the refrigerant recovery state is lower than the liquid level 3 (see FIG. 7) of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 in the refrigerant recovery state.
  • the liquid level becomes equal to the liquid level of the phase refrigerant 1 it can be said that the refrigerant remaining in the evaporator 80 has been collected into the storage section 30.
  • a set liquid level 5 is set based on the liquid level 4 of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 when the evaporator 80 is not connected.
  • the set liquid level 5 is the amount of refrigerant that cannot be recovered in the evaporator 80 with respect to the liquid level 4 of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 when the evaporator 80 is not connected. This is the liquid level of the liquid-phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 in the refrigerant recovery state, which is set by subtracting a margin such as . Therefore, when the liquid level of the liquid phase refrigerant stored in the storage section 30 in the refrigerant recovery state reaches the set liquid level 5 or higher, it is assumed that the refrigerant remaining in the evaporator 80 has been recovered to the storage section 30. sell.
  • the set liquid level 5 is set by the control unit 91. That is, the control unit 91 acquires the liquid level 4 of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30 in a state where the evaporator 80 is not connected, which is detected by the detection unit 31, and also acquires the liquid level 4 of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30 in a state where the evaporator 80 is not connected.
  • the set liquid level 5 is set by executing a program for setting the set liquid level 5 stored in the .
  • the set liquid level 5 is stored in the storage section 92.
  • the refrigerant is recovered from the evaporator 80 before removing the evaporator 80. That is, the evaporator 80 is connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42 shown in FIG. As shown in FIG. 5, from the state in which the When the on-off valve 52 is in the open refrigerant recovery state, the refrigerant is circulated through the bypass channel 75 without going through the evaporator 80 . In the refrigerant recovery state, heat generation from the heat source 81 is stopped. At this time, the detection unit 31 measures the liquid level 3 (see FIG. 7) of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30 in the refrigerant recovery state.
  • the control unit 91 acquires the liquid level 3 of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30, which is detected by the detection unit 31. As shown in FIG. 7, as time t passes, the liquid level h (liquid level 3) of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 rises.
  • the control unit 91 controls the outlet side opening/closing. Control is performed to close the valve 52 to prevent the refrigerant from flowing out from the outlet-side opening/closing valve 52 to the outlet-side connection portion 42 side, and control is performed to stop the operation of the pump 10 to complete the refrigerant recovery process.
  • step S1 the evaporator 80 is connected, the inlet side on-off valve 51 and the outlet side on-off valve 52 are in an open state, and the heat source 81 is cooled by the evaporator 80, and heat generation of the heat source 81 is stopped.
  • the control unit 91 closes the inlet-side on-off valve 51 using the inlet-side on-off valve opening/closing mechanism 53 to enter the refrigerant recovery state.
  • the refrigerant recovery state the refrigerant is circulated through the bypass passage 75 without passing through the evaporator 80. After that, the process proceeds to step S2.
  • step S2 the control unit 91 obtains the liquid level 3 of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30 detected by the detection unit 31. After that, the process proceeds to step S3.
  • step S3 if the liquid level 3 of the obtained liquid phase refrigerant 1 is equal to or higher than the set liquid level 5 (Yes in step S3), the process proceeds to step S4, If there is (No in step S3), the process proceeds to step S2.
  • step S4 the control unit 91 closes the outlet side on-off valve 52 using the outlet side on-off valve opening/closing mechanism 54. After that, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the control unit 91 stops the operation of the pump 10. After that, the refrigerant recovery process ends.
  • the bypass flow path 75 is provided on the downstream side of the pump 10 between the branch part 76 and the inlet side connection part 41, and is provided on the inlet side to open and close the refrigerant flow path.
  • the refrigerant is further provided with an on-off valve 51, and when the refrigerant is recovered from the evaporator 80, the evaporator 80 is connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42, and the inlet side on-off valve 51 is closed. In the recovery state, the refrigerant is circulated through the bypass passage 75 without passing through the evaporator 80, and the refrigerant in the evaporator 80 is guided to the condenser 20.
  • the inlet side opening/closing valve 51 Since the inlet side opening/closing valve 51 is closed, the circulating liquid phase refrigerant 1 does not flow into the evaporator 80, and the evaporator 80 receives heat from the outside air, so that the inside of the evaporator 80 is The temperature rises. Therefore, the temperature and pressure of the liquid-phase refrigerant 1 remaining in the evaporator 80 rise, and a portion of the liquid-phase refrigerant 1 in the evaporator 80 is evaporated and changed to a gas-liquid mixed refrigerant 2.
  • the pressure of the gas-phase refrigerant contained in the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 is increased from the confluence part 77 of the second refrigerant flow path 72 to the condenser 20, the storage part 30, the pump 10, and the bypass flow path. Since a pressure difference occurs between the pressure of the liquid-phase refrigerant 1 circulating in the path passing through the evaporator 75, the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 is transferred from the evaporator 80 to the confluence of the second refrigerant flow path 72. It can flow out toward the section 77.
  • liquid phase refrigerant 1 in the evaporator 80 can be changed to the gas-liquid mixed refrigerant 2 due to an increase in the temperature inside the evaporator 80, a heater etc. There is no need to install additional equipment. For these reasons, an increase in the number of parts and a complication of the structure can be suppressed, and the refrigerant remaining in the refrigerant flow path 83 inside the evaporator 80 can be easily recovered.
  • the detection unit 31 detects the amount of refrigerant recovered, and the operation of the pump 10 is stopped based on the detection result by the detection unit 31 to end the refrigerant recovery process. It further includes a control section 91. Thereby, the refrigerant recovery process can be completed based on the detection result by the detection unit 31 that detects the amount of refrigerant recovered. Therefore, the refrigerant recovery process can be reliably performed based on the detection result by the detection unit 31 that detects the amount of refrigerant recovered.
  • the storage section 30 is provided downstream of the condenser 20 and upstream of the pump 10, and the detection section 31 detects the amount of refrigerant stored as the recovered amount.
  • the amount of refrigerant stored in the section 30 is detected.
  • the operation of the pump 10 can be stopped and the refrigerant recovery process can be ended based on the detection result of the amount of refrigerant stored in the storage section 30 as the amount of refrigerant recovered. Therefore, the detection result of the amount of refrigerant recovered can be obtained with the simple configuration of the detection unit 31, so it is possible to suppress the structure of the two-phase cooling system circulation device 300 from becoming complicated.
  • the control unit 91 performs control to stop the operation of the pump 10 and terminate the refrigerant recovery process. Thereby, it is possible to more easily detect that the refrigerant remaining in the evaporator 80 has been collected into the storage section 30 based on the set storage amount. Therefore, the refrigerant recovery process can be performed more easily and more reliably based on the set storage amount.
  • a refrigerant flow path is provided between the outlet side connection part 42 and the connection part to which the bypass flow path 75 is connected downstream of the outlet side connection part 42.
  • the control unit 91 further includes an outlet-side on-off valve 52 that opens and closes, and the control unit 91 closes the outlet-side on-off valve 52 based on the detection result by the detection unit 31 to prevent refrigerant from flowing from the outlet-side on-off valve 52 to the outlet-side connection portion 42 side. Perform controls to prevent leakage.
  • the evaporator 80 when recovering the refrigerant from the evaporator 80, the evaporator 80 is connected to the inlet side connection part 41 and the outlet side connection part 42, and , in the refrigerant recovery state in which the inlet-side opening/closing valve 51 provided between the branching part 76 where the bypass passage 75 branches and the inlet-side connection part 41 is closed, the bypass passage 75 is closed without going through the evaporator 80.
  • the pressure of the gas-phase refrigerant contained in the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 is increased from the confluence part 77 of the second refrigerant flow path 72 to the condenser 20, the storage part 30, the pump 10, and the bypass flow path.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 in the evaporator 80 is transferred from the evaporator 80 to the confluence of the second refrigerant flow path 72. It can flow out toward the section 77.
  • the liquid phase refrigerant 1 in the evaporator 80 can be changed to the gas-liquid mixed refrigerant 2 due to an increase in the temperature inside the evaporator 80, a heater etc. There is no need to install additional equipment. For these reasons, an increase in the number of parts and a complication of the structure can be suppressed, and the refrigerant remaining in the refrigerant flow path 83 inside the evaporator 80 can be easily recovered.
  • the flow rate adjustment section 60 was provided in the bypass channel 75, but the present invention is not limited to this.
  • the flow rate adjustment section 60 may not be provided in the bypass channel 75.
  • the distribution of the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 and the refrigerant flow rate flowing into the bypass flow path 75 when the evaporator 80 is connected is adjusted. This can be done, for example, by changing the pipe diameter and channel length of the bypass channel 75.
  • the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator 80 is greater than the flow rate of refrigerant flowing into the bypass channel 75, but the present invention is not limited to this.
  • the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 and the refrigerant flow rate flowing into the bypass flow path 75 may be configured to be equal, or the refrigerant flow rate flowing into the evaporator 80 may flow into the bypass flow path 75. It may be configured to be smaller than the refrigerant flow rate.
  • the flow rate adjustment section 60 is the orifice 61, but the present invention is not limited to this.
  • the flow rate adjustment section 60 may be a flow rate adjustment valve 62.
  • the flow rate adjustment valve 62 is not particularly limited as long as it is a known valve such as a needle valve that can be closed and can adjust the flow rate.
  • the opening degree adjustment of the flow rate adjustment valve 62 may be performed manually or may be performed under computer control.
  • the flow rate adjustment unit 60 When the flow rate adjustment unit 60 is a flow rate adjustment valve 62, it may be configured to adjust the opening degree of the flow rate adjustment valve 62 according to the cooling level of the object to be cooled, which is the heat source 81.
  • the opening degree of the flow rate regulating valve 62 in a state where the need for cooling the object to be cooled is lower than in the normal operating state can be made larger than the opening degree of the flow rate regulating valve 62 in the normal operating state.
  • the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator 80 can be made smaller than the flow rate of refrigerant flowing into the bypass channel 75.
  • the load on the pump 10 can be reduced.
  • the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator 80 is desired to be lower than the minimum flow rate of the pump 10
  • the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator 80 is reduced by adjusting the opening degree of the flow rate adjustment valve 62 to be large. It can be adjusted as follows.
  • the inlet side on-off valve 51 and the outlet side on-off valve 52 are provided, but the present invention is not limited to this.
  • both the inlet side on-off valve 51 and the outlet side on-off valve 52 may not be provided, or either the inlet side on-off valve 51 or the outlet side on-off valve 52 may not be provided.
  • bypass flow path 75 is connected to the downstream side of the outlet side connection part 42 and the upstream side of the condenser 20, but the present invention is not limited to this. do not have.
  • the bypass flow path 75 may be directly connected to the condenser 20 and may not be connected to the flow path between the outlet side connection portion 42 and the condenser 20.
  • the storage section 30 is provided, but the present invention is not limited to this.
  • the storage section 30 may not be provided.
  • the two-phase cooling system circulation device 100 is a portable type, but the present invention is not limited to this.
  • the circulation device 100 for a two-phase cooling system may be of a fixed installation type.
  • the gas-liquid mixed refrigerant 2 flowing out from the evaporator 80 flows into the condenser 20 while the evaporator 80 is connected.
  • the refrigerant flowing out from the evaporator 80 may be in a single gaseous phase.
  • the detection unit 31 is a liquid level sensor, and detects the amount of refrigerant stored in the storage unit 30 as the amount of refrigerant recovered.
  • the detection unit is a differential pressure type level sensor, and the amount of refrigerant stored in the storage unit as the amount of refrigerant recovered is determined by the difference between the pressure at the bottom of the storage unit and the pressure at the liquid level. It may be detected by measuring. Further, the detection section may be another known sensor.
  • the set liquid level 5 is set by the control unit 91, but the present invention is not limited to this.
  • the set liquid level 5 may be set by the user.
  • the detection unit 31 detects the amount of refrigerant stored in the storage unit 30 as the amount of refrigerant recovered, but the present invention is not limited to this.
  • a circulation device for a two-phase cooling system is equipped with a detection section near the inlet and an exit of the storage section, and detects the refrigerant flow rate detected by the detection section near the inlet and the detection section near the outlet. The amount of recovered refrigerant may be detected based on the refrigerant flow rate.
  • the control unit stops the operation of the pump and cools the refrigerant. Control may be performed to end the collection process.
  • a detection section is provided between the outlet-side opening/closing valve and the confluence section, and the amount of refrigerant recovered is detected based on the refrigerant flow rate detected by the detection section. It may be configured as follows.
  • the control portion 91 stops the operation of the pump 10 to remove the refrigerant.
  • the control unit 91 controls the operation of the pump 10 when the amount of change in the amount of stored refrigerant detected by the detection unit 31 becomes equal to or less than a preset amount of change. Control may also be performed to stop the refrigerant recovery process.
  • the amount of change in the amount of stored refrigerant includes the amount of change 6 in the liquid level of the refrigerant (see FIG. 9).
  • the amount of change 6 per unit time in the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage section 30 is the largest. , as time t passes, the amount of change 6 in the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 per unit time becomes smaller. Therefore, as the set change amount 7, the amount of change in the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 per unit time is set in advance.
  • the set change amount 7 is a reference value at which it can be assumed that the refrigerant remaining in the evaporator 80 has been collected into the storage section 30.
  • the setting change amount 7 is set in advance by the user.
  • the setting change amount 7 is stored in the storage section 92.
  • the control unit 91 acquires the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 stored in the storage unit 30, which is detected by the detection unit 31.
  • the control unit 91 obtains the amount of change 6 of the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 per unit time based on the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 detected by the detection unit 31 .
  • the control unit 91 closes the outlet side opening/closing valve 52 to open/close the outlet side. Control is performed to prevent the refrigerant from flowing out from the valve 52 to the outlet side connection portion 42 side, and control is also performed to stop the operation of the pump 10 and complete the refrigerant recovery process.
  • the control unit 91 performs control to stop the operation of the pump 10 and terminate the refrigerant recovery process.
  • the control unit 91 controls the amount of refrigerant in the evaporator 80 based on the set change amount 7. It is possible to reliably detect that the refrigerant remaining in the storage section 30 has been collected into the storage section 30.
  • control unit 91 causes the liquid level 3 of the liquid phase refrigerant 1 detected by the detection unit 31 to become equal to or higher than the preset liquid level 5 (see FIG. 7), and When the amount of change 6 in the liquid level of the liquid phase refrigerant 1 becomes equal to or less than a preset change amount 7, the pump 10 is controlled to stop operating and the refrigerant recovery process is completed. You can leave it there.
  • control unit 91 controls the inlet side on-off valve opening/closing mechanism 53 to close the inlet side on-off valve 51, and controls the outlet side on-off valve opening/closing mechanism 54 on the outlet side based on the set storage amount.
  • control is performed to close the on-off valve 52 and control to stop operation of the pump 10 based on the set storage amount
  • the present invention is not limited to this.
  • the user may do all of the above.
  • the operation of closing the inlet side on-off valve 51, the operation of closing the outlet side on-off valve 52 based on the set storage amount, and the operation of stopping the operation of the pump 10 based on the set storage amount are all performed by the user.
  • the control unit may not be provided.
  • the user may manually close the inlet-side opening/closing valve 51. Further, the user may manually close the outlet side opening/closing valve 52 based on visual confirmation of the liquid level gauge. Further, the user may perform an operation to stop the operation of the pump 10 based on visual confirmation of the liquid level gauge.
  • the outlet side on-off valve opening/closing mechanism 54 closes the outlet side on-off valve 52 and stops the operation of the pump 10 to remove the refrigerant.
  • the two-phase cooling system circulation device 300 further includes a notification section 93, and the control section 91 causes the notification section 93 to indicate that the storage amount of refrigerant detected by the detection section 31 is the set storage amount. It may be configured to notify that the amount of change in the stored amount of refrigerant has become equal to or greater than the set amount of change, or to notify that the amount of change in the amount of stored refrigerant detected by the detection unit 31 has become less than or equal to the set amount of change.
  • the user can confirm that the amount of stored refrigerant detected by the detection unit 31 has become equal to or greater than the set amount of storage, or that the amount of change in the amount of stored refrigerant detected by the detection portion 31 has become less than or equal to the set amount of change. Since the user can recognize this, the user can promptly perform the operation of closing the outlet side on-off valve 52 and the operation of stopping the operation of the pump 10.
  • the user When the user is notified of the above by the notification unit 93, the user performs an operation to close the outlet side opening/closing valve 52 and also performs an operation to stop the operation of the pump 10.
  • the notification section 93 includes a display section 94, and is configured to notify when the amount of stored refrigerant detected by the detection section 31 is equal to or higher than a preset storage amount, or when the amount of stored refrigerant detected by the detection section 31 is When the amount of change in the storage amount becomes equal to or less than the set amount of change, the control unit 91 may control the display unit 94 to display a notification stating that “refrigerant has been collected.”
  • the notification section 93 includes an audio output section 95 instead of the display section 94 or together with the display section 94, and the notification section 93 includes an audio output section 95 when the amount of stored refrigerant detected by the detection section 31 exceeds a preset setting storage amount.
  • control unit 91 outputs a message “Refrigerant has been collected” to the audio output unit 95. Control may also be performed to make an announcement.
  • a first three-way valve 98 is provided at the branching section 76 in place of the inlet-side on-off valve 51, the outlet-side on-off valve 52, and the flow rate adjustment section 60, and the confluence section 77 may be provided with a second three-way valve 99.
  • the control unit 91 may be configured to control switching between the first three-way valve 98 and the second three-way valve 99, or the user may switch between the first three-way valve 98 and the second three-way valve 99. It's okay.
  • a circulation device for a two-phase cooling system that configures a two-phase cooling system that circulates a refrigerant by connecting a detachable evaporator, a pump for feeding the refrigerant; an inlet side connection part provided downstream of the pump and connected to the refrigerant inlet of the evaporator, and an outlet side connection part connected to the refrigerant outlet; a condenser that is provided downstream of the outlet side connection part and cools the refrigerant; a bypass flow path that branches downstream of the pump and upstream of the inlet side connection part and allows the refrigerant to flow to the condenser without going through the inlet side connection part and the outlet side connection part; Prepare, At least in a state where the evaporator is not connected to the inlet side connection part and the outlet side connection part, the A circulation device for two-phase cooling systems that circulates refrigerant.
  • the condenser condenses and cools a gas-phase refrigerant contained in a gas-liquid mixture of the refrigerants, or a liquid-phase refrigerant of the refrigerants, using a cooling liquid introduced from the outside.
  • Circulation device for a two-phase cooling system according to any one of items 1 to 5, configured to cool.
  • the bypass flow path branches downstream of the pump and upstream of the inlet connection part, and is connected to the downstream side of the outlet connection part and upstream of the condenser.
  • the circulation device for a two-phase cooling system according to any one of items 1 to 6.
  • an inlet opening/closing valve that opens and closes the refrigerant flow path and is provided between a branching part where the bypass flow path branches on the downstream side of the pump and the inlet side connection part; and an inlet side opening/closing valve that opens and closes the refrigerant flow path;
  • (Item 12) a detection unit that detects the amount of recovered refrigerant;
  • (Item 16) Notification that the storage amount of the refrigerant detected by the detection unit has become equal to or greater than the set storage amount, or notification that the amount of change in the storage amount of the refrigerant detected by the detection unit has become equal to or less than the set amount of change.
  • (Item 17) further comprising an outlet-side opening/closing valve that is provided between the outlet-side connection part and a connection part to which the bypass flow path is connected downstream of the outlet-side connection part, and opens and closes the refrigerant flow path; Item 13, wherein the control unit performs control to close the outlet side on-off valve and prevent the refrigerant from flowing out from the outlet side on-off valve to the outlet side connection part side based on the detection result by the detection unit.
  • a circulation device for a two-phase cooling system as described in .
  • a refrigerant circulation method in a two-phase cooling system circulation device that configures a two-phase cooling system that circulates a refrigerant by connecting a detachable evaporator, the method comprising: At least in a state where the evaporator is not connected to an inlet side connection part connected to the refrigerant inlet of the evaporator and an outlet side connection part connected to the refrigerant outlet of the evaporator, the inlet side connection part and the circulating the refrigerant through a bypass flow path that allows the refrigerant to flow without passing through the outlet side connection part;
  • a refrigerant circulation method comprising the step of cooling the refrigerant flowing through the bypass flow path and flowing into the condenser.
  • the evaporator When recovering the refrigerant from the evaporator, the evaporator is connected to the inlet side connection part and the outlet side connection part, and a branch part where the bypass flow path branches and the inlet side connection part are connected.

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Abstract

この二相冷却システム用循環装置(100)は、入口側接続部(41)および出口側接続部(42)と、ポンプ(10)の下流側、かつ、入口側接続部の上流側において分岐し、入口側接続部および出口側接続部を介さずに凝縮器(20)に冷媒を流通させるバイパス流路(75)と、を備え、蒸発器(80)が入口側接続部および出口側接続部に接続されていない状態において、入口側接続部および出口側接続部を介さずに、かつ、バイパス流路を介して冷媒を循環させる。

Description

二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法
 本発明は、二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法に関し、特に、着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成する二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法に関する。
 従来、着脱可能な蒸発器を接続部に接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムが知られている。このような二相冷却システム用循環装置は、たとえば、特開2003-179375号公報に開示されている。
 特開2003-179375号公報には、電子機器キャビネットに選択的に取り付け可能な複数の冷却モジュールを備える冷却装置(二相冷却システム)が開示されている。冷却モジュールの各々は、蒸発流路を有する蒸発型コールドプレートと、凝縮流路を有する凝縮器と、蒸気管路と、液体管路とにより構成されている。冷却モジュールを流れる作業流体が蒸発流路、蒸気管路、凝縮流路および液体管路の順に流通することにより、圧送二相冷却サイクルを形成している。特開2003-179375号公報には、蒸発型コールドプレート入口と液体管路との接続部分、および、蒸発型コールドプレート出口と蒸気管路との接続部分は、取り外し可能な接続手段により接続されていることが有利であることが開示されている。すなわち、特開2003-179375号公報には、蒸発型コールドプレート(蒸発器)が、凝縮器、蒸気管路および液体管路を含む構造体から着脱可能に構成されている冷却装置が開示されている。
特開2003-179375号公報
 特開2003-179375号公報の冷却装置では、作業流体は、蒸発型コールドプレート、蒸気管路、凝縮器および液体管路を循環するため、蒸発型コールドプレートが凝縮器、蒸気管路および液体管路を含む構造体から取り外された場合に、作業流体を循環させることができない。この場合、作業流体が凝縮器に流入されないため、作業流体を外気温よりもはるかに低い温度により循環させる場合には、冷却装置外部の温度による入熱に起因して、作業流体の温度は上昇することになる。これにより、蒸発型コールドプレートを取り外した後、再び蒸発型コールドプレートを取り付けた直後においては、温度が上昇した作業流体が循環するため、冷却された作業流体を蒸発型コールドプレートに流入させることができない。よって、再び蒸発型コールドプレートを取り付けた直後は、蒸発型コールドプレートにより冷却対象を直ちに冷却することができない。そのため、蒸発型のコールドプレート(蒸発器)が取り外された後、再び接続された直後においても、冷却された温度の低い作業流体(冷媒)を蒸発型コールドプレート(蒸発器)に流入できることとともに、蒸発型コールドプレート(蒸発器)により冷却対象を直ちに冷却することができることが望まれている。
 この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、着脱可能な蒸発器が取り外された後、再び接続された直後においても、冷却された温度の低い冷媒を蒸発器に流入させることが可能であるとともに、蒸発器により冷却対象を直ちに冷却することが可能な二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法を提供することである。
 この発明の第1の局面における二相冷却システム用循環装置は、着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成し、冷媒を送液するポンプと、ポンプの下流側に設けられ、蒸発器における冷媒の入口に接続される入口側接続部および冷媒の出口に接続される出口側接続部と、出口側接続部の下流側に設けられ、冷媒を冷却する凝縮器と、ポンプの下流側、かつ、入口側接続部の上流側において分岐し、入口側接続部および出口側接続部を介さずに凝縮器に冷媒を流通させるバイパス流路と、を備え、少なくとも蒸発器が入口側接続部および出口側接続部に接続されていない状態において、入口側接続部および出口側接続部を介さずに、かつ、バイパス流路を介して冷媒を循環させる。
 この発明の第2の局面における二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法は、着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成する二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法であって、少なくとも蒸発器が、蒸発器における冷媒の入口に接続される入口側接続部および冷媒の出口に接続される出口側接続部に接続されていない状態において、入口側接続部および出口側接続部を介さずに冷媒を流通させるバイパス流路を介して冷媒を流通させるステップと、バイパス流路を流通して凝縮器に流入された冷媒を冷却するステップと、を備える。
 本発明の第1の局面における二相冷却システム用循環装置は、上記のように、ポンプの下流側、かつ、入口側接続部の上流側において分岐し、入口側接続部および出口側接続部を介さずに凝縮器に冷媒を流通させるバイパス流路を備え、少なくとも蒸発器が入口側接続部および出口側接続部に接続されていない状態において、入口側接続部および出口側接続部を介さずに、かつ、バイパス流路を介して冷媒を循環させる。これにより、着脱可能な蒸発器が入口側接続部および出口側接続部に接続されていない状態においても、バイパス流路を介して冷媒を循環させることができるため、凝縮器により継続して冷媒を冷却させることができる。そのため、着脱可能な蒸発器が入口側接続部および出口側接続部から取り外された後、再び接続された直後においても、冷却された温度の低い冷媒を蒸発器に流入させることができるとともに、蒸発器により冷却対象を直ちに冷却することができる。
 本発明の第2の局面における二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法は、上記のように、少なくとも蒸発器が、蒸発器における冷媒の入口に接続される入口側接続部および冷媒の出口に接続される出口側接続部に接続されていない状態において、入口側接続部および出口側接続部を介さずに冷媒を流通させるバイパス流路を介して冷媒を流通させるステップと、バイパス流路を流通して凝縮器に流入された冷媒を冷却するステップと、を備える。これにより、上記第1の局面と同様、着脱可能な蒸発器が入口側接続部および出口側接続部に接続されていない状態においても、バイパス流路を介して冷媒を循環させることができるため、凝縮器により継続して冷媒を冷却させることができる。そのため、着脱可能な蒸発器が入口側接続部および出口側接続部から取り外された後、再び接続された直後においても、冷却された温度の低い冷媒を蒸発器に流入させることができるとともに、蒸発器により冷却対象を直ちに冷却することができる。
第1実施形態による、蒸発器が接続されている状態の二相冷却システム用循環装置の構成を示した模式図である。 第1実施形態による、蒸発器が接続されていない状態の二相冷却システム用循環装置の構成を示した模式図である。 第1実施形態の第1変形例による二相冷却システム用循環装置の構成を示した模式図である。 第1実施形態の第2変形例による二相冷却システム用循環装置の構成を示した模式図である。 第2実施形態による、冷媒回収状態の二相冷却システム用循環装置の構成を示した模式図である。 第2実施形態による二相冷却システム用循環装置の制御的な構成を示すブロック図である。 第2実施形態による設定液位を説明するためのグラフである。 第2実施形態による制御部による冷媒回収処理を説明するためのフローチャートである。 第3変形例による設定変化量を説明するためのグラフである。 第4変形例による二相冷却システム用循環装置の制御的な構成を示すブロック図である。 第4変形例による表示部による通知の例を示した模式図である。 第5変形例による二相冷却システム用循環装置の構成を示した模式図である。
 以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
 (二相冷却システム用循環装置の全体構成)
 図1を参照して、第1実施形態による二相冷却システム用循環装置100の全体構成について説明する。図1は、着脱可能な蒸発器80が接続されている状態の二相冷却システム用循環装置100である。二相冷却システム用循環装置100は、着脱可能な蒸発器80を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システム200を構成する。着脱可能な蒸発器80が接続されている状態とは、たとえば、蒸発器80が二相冷却システム用循環装置100に取り付けられ、熱源81(冷却対象)を冷却する通常運転状態である。また、第1実施形態の二相冷却システム用循環装置100は、可搬型の循環装置である。ここで、着脱可能とは、二相冷却システム用循環装置100に直接取り付けられている蒸発器80を二相冷却システム用循環装置100から取り外したり、取り外された蒸発器80と同じ蒸発器80または他の蒸発器を直接取り付けたりすることが可能であるということである。なお、二相冷却とは、液体が気体に変化する際の気化熱を利用した、気液混合流体による冷却のことである。
 図面において、液相の冷媒1は、右上から左下への斜線(ハッチング)にて表され、気液混合の冷媒2は、左上から右下への斜線(ハッチング)にて表されている。また、冷媒は、二相冷却システム用循環装置100において矢印により示される方向に移動している。
 図1に示すように、二相冷却システム用循環装置100は、ポンプ10と、凝縮器20と、貯留部30と、入口側接続部41および出口側接続部42と、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52と、流量調整部60と、冷媒流路70とを備える。冷媒流路70は、第1冷媒流路71と、第2冷媒流路72と、第3冷媒流路73と、第4冷媒流路74と、バイパス流路75とを含む。また、二相冷却システム用循環装置100には、着脱可能な蒸発器80が接続されている。なお、入口側接続部41における「入口側」とは、蒸発器80における入口側のことであり、出口側接続部42における「出口側」とは、蒸発器80における出口側のことである。また、入口側開閉バルブ51における「入口側」とは、蒸発器80における入口側のことであり、出口側開閉バルブ52における「出口側」とは、蒸発器80における出口側のことである。
 第1冷媒流路71は、一端がポンプ10の出口に接続され、他端が入口側接続部41に接続されている。第1冷媒流路71の一端と他端との間には、分岐部76が形成されている。第2冷媒流路72は、一端が出口側接続部42に接続され、他端が凝縮器20の入口に接続されている。第2冷媒流路72の一端と他端との間には、合流部77が形成されている。第3冷媒流路73は、一端が凝縮器20の出口に接続され、他端が貯留部30の入口に接続されている。第4冷媒流路74は、一端が貯留部30の出口に接続され、他端がポンプ10の入口に接続されている。
 バイパス流路75は、第1冷媒流路71における、ポンプ10の下流側、かつ、入口側接続部41の上流側において第1冷媒流路71から第2冷媒流路へ分岐され、入口側接続部41および出口側接続部42を介さずに凝縮器20に冷媒を流通させるように構成されている。第1冷媒流路71から分岐されたバイパス流路75は、第2冷媒流路72における、出口側接続部42の下流側、かつ、凝縮器20の上流側に接続されている。第1実施形態において、バイパス流路75は、一端が第1冷媒流路71に形成された分岐部76に接続され、他端が第2冷媒流路72に形成された合流部77に接続されている。
 冷媒流路70は、金属材料により形成されている。冷媒流路70は、たとえば、ステンレス材、アルミニウム材または銅材により形成されている。冷媒流路70は、パイプ状に形成されている。
 ポンプ10は、液相の冷媒1を送液するように構成されている。ポンプ10は、所定範囲の出力により運転されている。ポンプ10は、第1冷媒流路71を介して、蒸発器80に対して冷媒を送液するように構成されている。ポンプ10は、第1冷媒流路71、バイパス流路75および第2冷媒流路72を介して、凝縮器20に冷媒を送液するように構成されている。ポンプ10は、第4冷媒流路74を介して貯留部30から冷媒が流入される。ポンプ10は、第4冷媒流路74における貯留部30の下流側、かつ、第1冷媒流路71における蒸発器80の上流側に設けられている。ここで、「ポンプ10の上流側」とは、ポンプ10よりも上流側の部分を指し、ポンプ10を含まない。また、「ポンプ10の下流側」とは、ポンプ10よりも下流側の部分を指し、ポンプ10を含まない。なお、凝縮器20の上流側および下流側、貯留部30の上流側および下流側、蒸発器80の上流側および下流側についても、同様である。
 ポンプ10は、ポンプ10の入口から液相の冷媒1を取り込んで、ポンプ10の出口から液相の冷媒1を吐出する。ポンプ10は、遠心ポンプである。しかしながら、ポンプ10は、遠心ポンプに限定されない。ポンプ10は、斜流ポンプであっても良いし、軸流ポンプであっても良いし、他の公知のポンプであっても良い。また、容積式ポンプであっても良い。
 凝縮器20は、蒸発器80が接続された状態において、蒸発器80から流出した気液混合の冷媒2における気相の冷媒を凝縮させて液相の冷媒1を生成するように構成されている。第1実施形態において、凝縮器20は、外部から流入される冷却液23と熱交換することにより、冷媒を冷却して凝縮させるように構成されている。凝縮器20は、たとえば、外部に設けられたチラー(不図示)から凝縮器20の内部に流通される冷却液23に冷媒の熱を吸収させることにより、冷媒を凝縮させる。凝縮器20は、冷媒が流れる流路21と、冷却液23が流れる冷却液流路22とを含む。凝縮器20は、凝縮器20の入口から気液混合の冷媒2を流入させて、凝縮器20の出口から液相の冷媒1を流出させる。
 凝縮器20は、第2冷媒流路72における出口側接続部42の下流側に設けられる。凝縮器20は、第2冷媒流路72を介して冷媒が流入される。凝縮器20により凝縮された冷媒は、第3冷媒流路73を介して貯留部30に流入される。冷却液23は、液相の冷媒1よりも低温の冷却液が使用される。第1実施形態においては、冷媒は二酸化炭素が使用され、冷却液23はハイドロフルオロエーテルを主たる成分とする液体が使用される。冷却液23の種類は、冷媒の種類に応じて選択される。冷却液23は、公知の冷却液であれば、特に限定されない。
 貯留部30は、液相の冷媒1を貯留するように構成されている。また、貯留部30は、凝縮器20において凝縮しきれなかった気液混合の冷媒2がある場合に、この気液混合の冷媒2に含まれる気泡(気相の冷媒)を分離させて上部に貯留するように構成されている。貯留部30は、第3冷媒流路73における凝縮器20の下流側に設けられる。貯留部30は、貯留部30の入口から液相の冷媒1を流入させて、貯留部30の出口から液相の冷媒1を流出させる。また、貯留部30は、第4冷媒流路74を介して液相の冷媒1をポンプ10に送るように構成されている。
 入口側接続部41は、第1冷媒流路71と蒸発器80における冷媒の入口とを接続するように構成されている。入口側接続部41は、第1冷媒流路71の他端と蒸発器80に設けられた冷媒の入口とを接続する。入口側接続部41は、たとえば、蒸発器80の冷媒の入口に形成された入口側継手部材84に対して着脱可能な継手部材である。入口側接続部41は、たとえば、ねじ継手、フランジ継手、クイック継手、食い込み継手などの公知の継手が用いられる。入口側接続部41は、ポンプ10の下流側に設けられている。
 出口側接続部42は、蒸発器80における冷媒の出口と、第2冷媒流路72とを接続するように構成されている。出口側接続部42は、蒸発器80に設けられた冷媒の出口と第2冷媒流路72の一端とを接続する。出口側接続部42は、たとえば、蒸発器80の冷媒の出口に形成された出口側継手部材85に対して着脱可能な継手部材である。出口側接続部42は、たとえば、ねじ継手、フランジ継手、クイック継手、食い込み継手などの公知の継手が用いられる。出口側接続部42は、ポンプ10および蒸発器80の下流側、かつ、凝縮器20の上流側に設けられている。
 入口側開閉バルブ51は、第1冷媒流路71に設けられた分岐部76と、入口側接続部41との間に設けられている。すなわち、入口側開閉バルブ51は、第1冷媒流路における、ポンプ10の下流側において第1冷媒流路71からバイパス流路75が分岐される分岐部分と入口側接続部41との間に設けられている。入口側開閉バルブ51は、流路を開閉可能なように構成されている。入口側開閉バルブ51は、たとえば、流路を全開状態と全閉状態とに切り換え可能なオンオフバルブである。なお、入口側開閉バルブ51は、入口側接続部41と一体的に設けられていても良い。また、入口側開閉バルブ51は、分岐部76に設けられていても良い。
 出口側開閉バルブ52は、出口側接続部42と、第2冷媒流路72に設けられた合流部77との間に設けられている。すなわち、出口側開閉バルブ52は、第2冷媒流路における、出口側接続部42と出口側接続部42の下流側においてバイパス流路75が接続される接続部分との間に設けられている。出口側開閉バルブ52は、流路を開閉可能なように構成されている。出口側開閉バルブ52は、たとえば、流路を全開状態と全閉状態とに切り換え可能なオンオフバルブである。なお、出口側開閉バルブ52は、出口側接続部42と一体的に設けられていても良い。また、出口側開閉バルブ52は、合流部77に設けられていても良い。
 流量調整部60は、バイパス流路75に設けられている。流量調整部60は、バイパス流路75の一部の流路断面積を小さくすることにより、バイパス流路75の圧力損失を増大させるように構成されている。第1実施形態において、流量調整部60は、オリフィス61である。オリフィス61の穴径は、蒸発器80が接続されている状態における、蒸発器80に流入する冷媒流量とバイパス流路75に流入する冷媒流量との配分を調整するために予め設定されている。第1実施形態においては、蒸発器80に流入する冷媒流量が、バイパス流路75に流入する冷媒流量よりも多くなるように、オリフィス61の穴径が設定されている。
 図1に示すように、二相冷却システム用循環装置100において、入口側接続部41および出口側接続部42に蒸発器80が接続されている。蒸発器80は、入口側接続部41を介して送液された液相の冷媒1の一部が蒸発されて気液混合の冷媒2に変化する際の気化熱を利用し、熱源81を冷却する。蒸発器80は、コールドプレート82と、コールドプレート82の内部に設けられた冷媒の流路83とを含む。冷媒の流路83における冷媒の入口に入口側接続部41が接続され、冷媒の出口に出口側接続部42が接続されている。コールドプレート82の一面には、熱源81が設置されている。蒸発器80と熱源81とは一体的に形成されている。なお、図1に示す冷媒の流路83は、模式的なものである。冷媒の流路83は、効率よく熱交換を行うために、蒸発器80の内部において、複数回屈曲する構造を有していてもよい。また、冷媒の流路83は、入口において複数に分かれて蒸発器80の内部を通り、出口において1つに合流するように形成されていてもよい。なお、蒸発器80の構造は特に限定されない。
 第1実施形態において、冷媒は、二酸化炭素である。しかしながら、冷媒の種類はこれに限定されない。冷媒は、たとえば、フロンやアンモニアであっても良い。
 図2は、着脱可能な蒸発器80が接続されていない状態の二相冷却システム用循環装置100である。着脱可能な蒸発器80が接続されていない状態とは、たとえば、熱源81または蒸発器80のメンテナンスなどにより、蒸発器80が二相冷却システム用循環装置100から取り外されている状態である。蒸発器80が接続されていない状態の二相冷却システム用循環装置100において、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52は閉状態である。
 凝縮器20は、蒸発器80が接続されていない状態において、ポンプ10からバイパス流路75を介して送られた液相の冷媒1を冷却するように構成されている。蒸発器80が接続されていない状態において、凝縮器20は、凝縮器20の入口から液相の冷媒1を流入させて、凝縮器20の出口から冷却された液相の冷媒1を流出させる。なお、蒸発器80が接続されていない状態の二相冷却システム用循環装置100の他の構成は、図1を参照して説明した、蒸発器80が接続されている状態の二相冷却システム用循環装置100の構成と同様なので、説明は省略する。
 (冷媒の循環)
 図1を参照して、入口側接続部41および出口側接続部42に蒸発器80が接続されている状態において二相冷却システム用循環装置100内における冷媒の循環を説明する。
 液相の冷媒1が、ポンプ10から送液される。冷媒は、第1冷媒流路71を流通する。第1冷媒流路71の分岐部76において、冷媒の一部は、全開状態の入口側開閉バルブ51および入口側接続部41を流通して、蒸発器80に流入する。冷媒の残部は、後述するように、バイパス流路75に流入する。蒸発器80に流入した液相の冷媒1は、一部が蒸発して気液混合の冷媒2に変化する。気液混合の冷媒2は、蒸発器80から出口側接続部42を介して第2冷媒流路72に流入する。第2冷媒流路72に流入した気液混合の冷媒2は、全開状態の出口側開閉バルブ52および合流部77を流通する。合流部77において、気液混合の冷媒2は、バイパス流路75から流入した液相の冷媒1と合流する。合流した気液混合の冷媒2およびバイパス流路75から流入した液相の冷媒1は、気液混合の状態で凝縮器20に流入する。凝縮器20に流入した気液混合の冷媒2のうちの気相の冷媒は、凝縮されて液相の冷媒1に変化する。凝縮された液相の冷媒1は、凝縮器20から第3冷媒流路73を流通して貯留部30に流入する。貯留部30に流入した冷媒は、第4冷媒流路74を流通してポンプ10に流入する。
 また、第1冷媒流路71の分岐部76において、液相の冷媒1の残部は、バイパス流路75に流入する。バイパス流路75に流入した冷媒は、バイパス流路75に設けられたオリフィス61を流通して、第2冷媒流路72の合流部77に流入する。合流部77において、バイパス流路75から流入した液相の冷媒1は、気液混合の冷媒2と合流する。
 次に、図2を参照して、入口側接続部41および出口側接続部42に蒸発器80が接続されていない状態において二相冷却システム用循環装置100内における冷媒の循環を説明する。
 蒸発器80が接続されていない状態においては、入口側接続部41から液相の冷媒1が流出すること、および、出口側接続部42から気液混合の冷媒2が流出することを防止するため、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52は全閉となっている。これにより、入口側接続部41および出口側接続部42に蒸発器80が接続されている状態とは異なり、第1冷媒流路71の分岐部76において、液相の冷媒1は、分岐部76から入口側開閉バルブ51までの間に流入しているものを除いて、バイパス流路75に流入する。また、第2冷媒流路72の合流部77において、バイパス流路75から流入する液相の冷媒1は、第2冷媒流路72を流通して凝縮器20に流入する。
 液相の冷媒1が、ポンプ10から送液される。液相の冷媒1は、第1冷媒流路71を流通する。第1冷媒流路71の分岐部76において、液相の冷媒1は、バイパス流路75に流入する。バイパス流路75に流入した液相の冷媒1は、バイパス流路75に設けられたオリフィス61を流通して、第2冷媒流路72の合流部77に流入する。合流部77に流入した液相の冷媒1は、合流部77から出口側開閉バルブ52までの間に流入しているものを除いて、第2冷媒流路72を流通して、凝縮器20に流入する。凝縮器20に流入した液相の冷媒1は、冷却されるか、または、冷却された状態が維持される。液相の冷媒1は、凝縮器20から第3冷媒流路73を流通して貯留部30に流入する。貯留部30に流入した冷媒は、第4冷媒流路74を流通してポンプ10に流入する。
 (第1実施形態の効果)
 第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 第1実施形態では、上記のように、ポンプ10の下流側、かつ、入口側接続部41の上流側において分岐し、入口側接続部41および出口側接続部42を介さずに凝縮器20に冷媒を流通させるバイパス流路75を備え、少なくとも蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されていない状態において、入口側接続部41および出口側接続部42を介さずに、かつ、バイパス流路75を介して冷媒を循環させる。これにより、着脱可能な蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されていない状態においても、バイパス流路75を介して液相の冷媒1を循環させることができるため、凝縮器20により継続して液相の冷媒1を冷却させることができる。そのため、着脱可能な蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42から取り外された後、再び接続された直後においても、冷却された温度の低い液相の冷媒1を蒸発器80に流入させることができるとともに、蒸発器80により熱源81を直ちに冷却することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、冷媒循環方法は、少なくとも蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されていない状態において、入口側接続部41および出口側接続部42を介さずに冷媒を流通させるバイパス流路75を介して冷媒を流通させるステップと、バイパス流路75を流通して凝縮器20に流入された冷媒を冷却するステップと、を備える。これにより、着脱可能な蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されていない状態においても、バイパス流路75を介して液相の冷媒1を循環させることができるため、凝縮器20により継続して液相の冷媒1を冷却させることができる。そのため、着脱可能な蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42から取り外された後、再び接続された直後においても、冷却された温度の低い液相の冷媒1を蒸発器80に流入させることができるとともに、蒸発器80により熱源81を直ちに冷却することができる。
 また、第1実施形態では、以下のように構成したことによって、下記のような更なる効果が得られる。
 すなわち、第1実施形態では、上記のように、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されている通常運転状態において、冷媒の一部を蒸発器80を介して循環させるとともに、冷媒の残部をバイパス流路75を介して循環させる。これにより、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されている通常運転状態において、蒸発器80の閉塞に起因して蒸発器80を介して冷媒を循環させることができなくなった場合であっても、バイパス流路75を介して液相の冷媒1を循環させることができる。そのため、冷媒を循環させることができないことによるポンプ10出口の圧力上昇に起因する二相冷却システム用循環装置100の不具合の発生を抑制することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、バイパス流路75に設けられた流量調整部60をさらに備える。流量調整部60により、バイパス流路75の一部の流路断面積を小さくすることができるため、バイパス流路75の圧力損失を増大させることができる。これにより、蒸発器80が接続されている状態において、バイパス流路75に流入する冷媒流量を少なくすることができる。そのため、蒸発器80が接続されている状態において、蒸発器80に流入する冷媒流量がバイパス流路75に流入する冷媒流量よりも多くなるように、蒸発器80に流入する冷媒流量とバイパス流路75に流入する冷媒流量とを調整することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、流量調整部60は、バイパス流路75を流れる冷媒の流量を調整するオリフィス61である。オリフィス61により、バイパス流路75の圧力損失を増大させることができるため、バイパス流路75に流入する冷媒流量を少なくすることができる。そのため、蒸発器80に流入する冷媒流量がバイパス流路75に流入する冷媒流量よりも多くなるように、分岐部76において蒸発器80に流入する液相の冷媒1の冷媒流量と、バイパス流路75に流入する液相の冷媒1の冷媒流量とを、簡易な構成により調整することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、凝縮器20は、外部から流入される冷却液23により、冷媒のうちの気液混合の冷媒2に含まれる気相の冷媒を凝縮させて冷却するか、または、冷媒のうちの液相の冷媒1を冷却するように構成されている。外部から流入される冷却液23により、気液混合の冷媒2に含まれる気相の冷媒と、液相の冷媒1とを冷却するため、凝縮器20の構成の簡素化と、冷媒の確実な冷却とを両立させることができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、バイパス流路75は、ポンプ10の下流側、かつ、入口側接続部41の上流側において分岐し、出口側接続部42の下流側、かつ、凝縮器20の上流側に接続されている。これにより、バイパス流路75は、凝縮器20と直接接続されずに、出口側接続部42と凝縮器20との間の流路に接続される。そのため、凝縮器20に複数の冷媒流路が接続されないため、凝縮器20の構成をより簡素化することができる。そのため、二相冷却システム用循環装置100の大型化をより抑制することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、ポンプ10の下流側においてバイパス流路75が分岐する分岐部分と入口側接続部41との間に設けられ、冷媒の流路を開閉する入口側開閉バルブ51と、出口側接続部42と出口側接続部42の下流側においてバイパス流路75が接続される接続部分との間に設けられ、冷媒の流路を開閉する出口側開閉バルブ52と、をさらに備える。これにより、蒸発器80が接続されていない状態において、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52が全閉にされることにより、入口側接続部41から液相の冷媒1が流出すること、および、出口側接続部42から気液混合の冷媒2が流出することを防止することができる。また、入口側接続部41および出口側接続部42から蒸発器80が取り外される際に、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52を全閉とした後に蒸発器80を取り外すことにより、凝縮器20を停止させることなく、バイパス流路75を介して循環する液相の冷媒1を凝縮器20により冷却させることができる。そのため、着脱可能な蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続された直後においても、適切に冷却された冷媒を蒸発器80に流入させることができるとともに、蒸発器80により熱源81をより直ちに冷却することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、凝縮器20の下流側、かつ、ポンプ10の上流側において、貯留部30をさらに備える。これにより、貯留部30は、凝縮器20において凝縮しきれなかった気液混合の冷媒2がある場合に、この気液混合の冷媒2に含まれる気泡(気相の冷媒)を分離させることにより、液相の冷媒1だけをポンプ10に送ることができる。そのため、冷媒に含まれる気泡(気相の冷媒)に起因するポンプ10の不具合の発生を抑制することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されている状態において、蒸発器80から流出した気液混合の冷媒2が凝縮器20に流入する。これにより、蒸発器80において液相の冷媒1を完全に蒸発させることなく蒸発器80から気液混合の冷媒2を流出させるため、蒸発器80において蒸発潜熱を利用した熱源の冷却が不十分になることを抑制することができる。
[第2実施形態]
 図5~図8を参照して、第2実施形態による二相冷却システム用循環装置300の全体構成および蒸発器80から冷媒を回収する冷媒回収方法を説明する。
 たとえば、二相冷却システム用循環装置に取り付けられている蒸発器のメンテナンスを行う場合に、二相冷却システム用循環装置に取り付けられた蒸発器は二相冷却システム用循環装置から取り外される。蒸発器を二相冷却システム用循環装置から取り外す際に、蒸発器の内部の冷媒の流路に液相の冷媒が滞留している場合、滞留する液相の冷媒が気化して流出することによる冷媒の損失や気化熱による凍結を生じる場合がある。そのため、蒸発器を二相冷却システム用循環装置から取り外す際における、蒸発器内部の冷媒滞留量を低減するため、蒸発器を二相冷却システム用循環装置から取り外す前に、蒸発器の内部の冷媒の流路に滞留する冷媒を貯留部に回収する必要がある。
 (二相冷却システム用循環装置の全体構成)
 図5および図6を参照して、第2実施形態による二相冷却システム用循環装置300の全体構成について説明する。図5は、蒸発器80から冷媒を回収する際の冷媒回収状態の二相冷却システム用循環装置300である。二相冷却システム用循環装置300は、冷媒回収状態において、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続され、入口側開閉バルブ51が閉状態であるとともに、出口側開閉バルブ52が開状態である。なお、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
 第2実施形態による二相冷却システム用循環装置300は、第1実施形態による二相冷却システム用循環装置100と比べて、入口側開閉バルブ開閉機構53と、出口側開閉バルブ開閉機構54と、検出部31と、制御装置90(図6参照)とをさらに備える。
 入口側開閉バルブ開閉機構53は、入口側開閉バルブ51の開状態と閉状態とを切り替え可能なように構成されている。入口側開閉バルブ開閉機構53は、たとえば、モータなどを含んでいる。入口側開閉バルブ開閉機構53は、制御部91(図6参照)と接続されている。入口側開閉バルブ51は、入口側開閉バルブ開閉機構53によって、制御部91の制御により開閉される。
 出口側開閉バルブ開閉機構54は、出口側開閉バルブ52の開状態と閉状態とを切り替え可能なように構成されている。出口側開閉バルブ開閉機構54は、たとえば、モータなどを含んでいる。出口側開閉バルブ開閉機構54は、制御部91(図6参照)と接続されている。出口側開閉バルブ52は、出口側開閉バルブ開閉機構54によって、制御部91の制御により開閉される。なお、入口側開閉バルブ開閉機構53および出口側開閉バルブ開閉機構54の構成は、公知のバルブ開閉機構であれば特に限定されない。
 検出部31は、冷媒の回収量を検出するように構成されている。具体的には、検出部31は、冷媒の回収量としての貯留部30に貯留された冷媒の貯留量を検出するように構成されている。検出部31は、たとえば、液位センサであり、貯留部30に貯留されている液相の冷媒の液位3(図7参照)を測定する。
 図6に示すように、制御装置90は、制御部91と、記憶部92とを備える。制御部91は、検出部31による検出結果に基づいて、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行うように構成されている。また、制御部91は、検出部31による検出結果に基づいて、出口側開閉バルブ開閉機構54により出口側開閉バルブ52を閉じて、出口側開閉バルブ52から出口側接続部42側への冷媒の流出を防止する制御を行うように構成されている。制御部91は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサにより構成される。記憶部92は、揮発性記憶装置および不揮発性記憶装置を含んで構成される。記憶部92には、後述する貯留部30における冷媒の設定貯留量や、設定貯留量の設定のためのプログラムなどが記憶されている。なお、設定貯留量は、後述する設定液位5(図7参照)を含んでいる。また、設定貯留量の設定のためのプログラムは、設定液位5の設定のためのプログラムを含んでいる。また、揮発性記憶装置は、制御部91が演算する際の一時記憶に利用される。
 (蒸発器からの冷媒回収の際の冷媒の循環)
 図5を参照して、二相冷却システム用循環装置300に接続された蒸発器80から冷媒を回収する際の冷媒の循環を説明する。
 冷媒回収状態の二相冷却システム用循環装置300において、蒸発器80は入口側接続部41および出口側接続部42に接続されている。また、入口側開閉バルブ51は閉状態であり、出口側開閉バルブ52は開状態である。熱源81は発熱していない。
 液相の冷媒1が、ポンプ10から送液される。液相の冷媒1は、第1冷媒流路71を流通する。入口側開閉バルブ51は全閉状態になっているため、第1冷媒流路71の分岐部76において、液相の冷媒1は、分岐部76から入口側開閉バルブ51までの間に流入しているものを除いて、バイパス流路75に流入する。バイパス流路75に流入した液相の冷媒1は、第2冷媒流路72の合流部77に流入する。合流部77に流入した液相の冷媒1は、第2冷媒流路72を流通して凝縮器20に流入する。凝縮器20に流入した冷媒は、第3冷媒流路73を流通して貯留部30に流入する。貯留部30に流入した冷媒は、第4冷媒流路74を流通してポンプ10に流入する。
 蒸発器80には、ポンプ10から液相の冷媒1が送液されない。そのため、冷媒回収状態における蒸発器80には、二相冷却システム用循環装置300を循環している液相の冷媒1は流入しない。そして、入口側開閉バルブ51の全閉状態の直後には、蒸発器80の内部の冷媒の流路83には、液相の冷媒1が滞留している。熱源81の発熱は停止されているものの、外気からの熱により蒸発器80の内部の温度は上昇する。蒸発器80の内部の温度の上昇により、蒸発器80に滞留する液相の冷媒1の温度および圧力は上昇するとともに、液相の冷媒1の一部は蒸発されて気液混合の冷媒2に変化する。
 ここで、ポンプ10から送液された液相の冷媒1は、バイパス流路75から第2冷媒流路72の合流部77に流入し、第2冷媒流路72、凝縮器20、第3冷媒流路73、貯留部30および第4冷媒流路74を経て循環している。この循環する液相の冷媒1は、凝縮器20により、冷却されるかまたは冷却された状態が維持されている。そのため、二相冷却システム用循環装置300を循環している液相の冷媒1の圧力よりも、蒸発器80に滞留する気液混合の冷媒2のうちの気相の冷媒の圧力のほうが大きい。すなわち、蒸発器80内の気液混合の冷媒2に含まれる気相の冷媒の圧力と、第2冷媒流路72の合流部77から凝縮器20、貯留部30、ポンプ10およびバイパス流路75を経た経路内において循環する液相の冷媒1の圧力との圧力差が大きくなる。この圧力差によって、蒸発器80内の気液混合の冷媒2は、蒸発器80から第2冷媒流路72の合流部77に向かって流出する。具体的には、蒸発器80内の気液混合の冷媒2のうちの気相の冷媒は、蒸発器80から第2冷媒流路72の合流部77に向かって流出するとともに、蒸発器80内の気液混合の冷媒2のうちの液相の冷媒を蒸発器80内から押し出すように流出する。そして、合流部77において、蒸発器80から流出した気液混合の冷媒2は、バイパス流路75から流入した液相の冷媒1と合流するとともに、合流した気液混合の冷媒2に含まれる気相の冷媒は凝縮される。合流後の液相の冷媒1は、第2冷媒流路72を流通して凝縮器20に流入する。すなわち、蒸発器80内の気液混合の冷媒2は、第2冷媒流路72を流通して凝縮器20に導かれる。
 これにより、蒸発器80の内部の冷媒の流路に滞留する冷媒は、貯留部30に回収される。なお、蒸発器80の内部の流路83を真空にすることはできないため、蒸発器80内のすべての冷媒を回収することはできない。しかしながら、蒸発器80を二相冷却システム用循環装置300から取り外す際における蒸発器80内部の冷媒滞留量を低減することができる。
 (検出部の検出結果に基づく制御部による冷媒回収処理の終了の制御)
 図7を参照して、検出部31の検出結果に基づく制御部91による冷媒回収処理の終了の制御を説明する。
 冷媒回収状態において、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して冷媒を循環させているときの検出部31により検出された冷媒の貯留量が、予め設定された設定貯留量以上となった場合に、制御部91は、出口側開閉バルブ52を閉じて出口側開閉バルブ52から出口側接続部42側への冷媒の流出を防止する制御を行うとともに、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行うように構成されている。なお、設定貯留量は、設定液位5を含んでいる。また、冷媒の貯留量は、冷媒の液位3を含んでいる。
 まず、図2に示すように、二相冷却システム用循環装置300に蒸発器80が接続される前に、入口側接続部41および出口側接続部42を介さずに、かつ、バイパス流路75を介して冷媒を循環させる。すなわち、入口側接続部41および出口側接続部42に蒸発器80が接続されていない状態において、二相冷却システム用循環装置300内を冷媒が循環する。このとき、検出部31(図5参照)は、貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位を測定する。
 ここで、冷媒回収状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位3(図7参照)が、蒸発器80が接続されていない状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位と同等になれば、蒸発器80内に滞留する冷媒が貯留部30に回収されたと言える。しかしながら、上述したように蒸発器80内のすべての冷媒を回収することはできない。そこで、図7に示すように、蒸発器80が接続されていない状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位4に基づいて、設定液位5が設定される。設定液位5とは、蒸発器80が接続されていない状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位4に対して、上述した蒸発器80内の回収しきれない冷媒分などのマージンを差し引いて設定される、冷媒回収状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位である。そのため、冷媒回収状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒の液位が設定液位5以上となった場合に、蒸発器80内に滞留する冷媒が貯留部30に回収されたとみなしうる。
 設定液位5は、制御部91により設定される。すなわち、制御部91は、検出部31により検出された、蒸発器80が接続されていない状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位4を取得するとともに、記憶部92に記憶された設定液位5の設定のためのプログラムを実行することにより、設定液位5を設定する。設定された設定液位5は、記憶部92に記憶される。
 そして、たとえば、蒸発器80のメンテナンスを行うために二相冷却システム用循環装置300から蒸発器80を取り外す場合に、蒸発器80を取り外す前に、蒸発器80から冷媒を回収する。すなわち、図1に示す、入口側接続部41および出口側接続部42に蒸発器80が接続され、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52は開状態であるとともに、蒸発器80により熱源81が冷却されている状態から、図5に示すように、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されているとともに、入口側開閉バルブ51は閉状態であり、出口側開閉バルブ52は開状態である冷媒回収状態において、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して冷媒を循環させる。冷媒回収状態において、熱源81の発熱は停止されている。このとき、検出部31は、冷媒回収状態において貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位3(図7参照)を測定する。
 制御部91は、検出部31により検出された、貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位3を取得する。図7に示すように、時間tの経過とともに、貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位h(液位3)は上昇する。制御部91は、検出部31により検出された液相の冷媒1の液位3が、予め設定された設定液位5以上となった場合(時間t1)に、制御部91は、出口側開閉バルブ52を閉じて出口側開閉バルブ52から出口側接続部42側への冷媒の流出を防止する制御を行うとともに、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行う。
 (制御部による冷媒の回収処理)
 図8を参照して、第2実施形態による、制御部91による冷媒の回収処理について説明する。なお、処理ステップの順番は、互いに矛盾しない限りにおいて、前後を入れ替えたり同時に実行させたりすることができる。
 ステップS1において、蒸発器80が接続され、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52は開状態であるとともに、蒸発器80により熱源81が冷却されている状態において、熱源81の発熱が停止された後、制御部91は、入口側開閉バルブ開閉機構53により入口側開閉バルブ51を閉状態にして冷媒回収状態とする。冷媒回収状態において、冷媒は、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して循環される。その後、処理はステップS2に進む。
 ステップS2において、制御部91は、検出部31により検出された貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位3を取得する。その後、処理はステップS3に進む。
 ステップS3において、制御部91は、取得した液相の冷媒1の液位3が、設定液位5以上である場合(ステップS3においてYes)、処理はステップS4に進み、設定液位5未満である場合(ステップS3においてNo)、処理はステップS2に進む。
 ステップS4において、制御部91は、出口側開閉バルブ開閉機構54により出口側開閉バルブ52を閉状態にする。その後、処理はステップS5に進む。
 ステップS5において、制御部91は、ポンプ10の運転を停止させる。その後、冷媒回収処理は終了する。
 (第2実施形態の効果)
 第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 第2実施形態では、上記のように、ポンプ10の下流側においてバイパス流路75が分岐する分岐部76分と入口側接続部41との間に設けられ、冷媒の流路を開閉する入口側開閉バルブ51をさらに備え、蒸発器80から冷媒を回収する際に、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されているとともに、入口側開閉バルブ51が閉じられた冷媒回収状態において、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して冷媒を循環させるとともに、蒸発器80の冷媒を凝縮器20に導く。入口側開閉バルブ51が閉じられていることにより、循環している液相の冷媒1は蒸発器80に流入せず、かつ、蒸発器80は外気から入熱されるため、蒸発器80の内部の温度は上昇する。そのため、蒸発器80に滞留する液相の冷媒1の温度および圧力は上昇するとともに、蒸発器80内の液相の冷媒1の一部は蒸発されて気液混合の冷媒2に変化する。これにより、蒸発器80内の気液混合の冷媒2に含まれる気相の冷媒の圧力と、第2冷媒流路72の合流部77から凝縮器20、貯留部30、ポンプ10およびバイパス流路75を経た経路内において循環する液相の冷媒1の圧力との間に圧力差が生じるため、蒸発器80内の気液混合の冷媒2を、蒸発器80から第2冷媒流路72の合流部77に向かって流出させることができる。また、蒸発器80の内部の温度の上昇により蒸発器80内の液相の冷媒1を気液混合の冷媒2に変化させることができるため、気液混合の冷媒2に変化させるためのヒーターなどの追加設備を設けなくて良い。これらの理由から、部品点数の増加および構造の複雑化を抑制することができるとともに、蒸発器80の内部の冷媒の流路83に滞留する冷媒を容易に回収することができる。
 また、第2実施形態では、上記のように、冷媒の回収量を検出する検出部31と、検出部31による検出結果に基づいて、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御部91と、をさらに備える。これにより、冷媒の回収処理の終了を、冷媒の回収量を検出する検出部31による検出結果に基づいて行うことができる。そのため、冷媒の回収量を検出する検出部31による検出結果に基づいて、冷媒の回収処理を確実に行うことができる。
 また、第2実施形態では、上記のように、凝縮器20の下流側、かつ、ポンプ10の上流側に設けられた貯留部30をさらに備え、検出部31は、冷媒の回収量としての貯留部30に貯留された冷媒の貯留量を検出する。これにより、冷媒の回収量としての貯留部30に貯留された冷媒の貯留量の検出結果に基づいて、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させることができる。そのため、検出部31という簡易な構成により、冷媒の回収量の検出結果を取得することができるため、二相冷却システム用循環装置300の構造の複雑化を抑制することができる。
 また、第2実施形態では、上記のように、冷媒回収状態において、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して冷媒を循環させているときの検出部31により検出された冷媒の貯留量が、予め設定された設定貯留量以上となった場合に、制御部91は、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行う。これにより、設定貯留量に基づいて、蒸発器80内に滞留する冷媒が貯留部30に回収されたことをより容易に検出することができる。そのため、設定貯留量に基づいて、冷媒の回収処理をより容易かつより確実に行うことができる。
 また、第2実施形態では、上記のように、出口側接続部42と出口側接続部42の下流側においてバイパス流路75が接続される接続部分との間に設けられ、冷媒の流路を開閉する出口側開閉バルブ52をさらに備え、制御部91は、検出部31による検出結果に基づいて、出口側開閉バルブ52を閉じて出口側開閉バルブ52から出口側接続部42側への冷媒の流出を防止する制御を行う。これにより、たとえば、蒸発器80を二相冷却システム用循環装置300から取り外す際に、出口側開閉バルブ52から外部への冷媒の流出を防止することができるため、冷媒の追加充填を抑制することができる。
 また、第2実施形態では、上記のように、冷媒循環方法は、蒸発器80から冷媒を回収する際に、蒸発器80が入口側接続部41および出口側接続部42に接続されているとともに、バイパス流路75が分岐する分岐部76と入口側接続部41との間に設けられた入口側開閉バルブ51が閉じられた冷媒回収状態において、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して冷媒を循環させるとともに、蒸発器80の冷媒を凝縮器20に導くステップと、冷媒の回収量の検出結果に基づいて、冷媒の循環を停止させて冷媒の回収処理を終了させるステップと、をさらに備える。入口側開閉バルブ51が閉じられていることにより、循環している液相の冷媒1は蒸発器80に流入せず、かつ、蒸発器80は外気から入熱されるため、蒸発器80の内部の温度は上昇する。そのため、蒸発器80に滞留する液相の冷媒1の温度および圧力は上昇するとともに、液相の冷媒1の一部は蒸発されて気液混合の冷媒2に変化する。これにより、蒸発器80内の気液混合の冷媒2に含まれる気相の冷媒の圧力と、第2冷媒流路72の合流部77から凝縮器20、貯留部30、ポンプ10およびバイパス流路75を経た経路内において循環する液相の冷媒1の圧力との間に圧力差が生じるため、蒸発器80内の気液混合の冷媒2を、蒸発器80から第2冷媒流路72の合流部77に向かって流出させることができる。また、蒸発器80の内部の温度の上昇により蒸発器80内の液相の冷媒1を気液混合の冷媒2に変化させることができるため、気液混合の冷媒2に変化させるためのヒーターなどの追加設備を設けなくて良い。これらの理由から、部品点数の増加および構造の複雑化を抑制することができるとともに、蒸発器80の内部の冷媒の流路83に滞留する冷媒を容易に回収することができる。
 [変形例]
 なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
 たとえば、上記第1実施形態では、流量調整部60がバイパス流路75に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図3に示す第1変形例のように、流量調整部60はバイパス流路75に設けられていなくても良い。流量調整部60がバイパス流路75に設けられない場合、蒸発器80が接続されている状態における、蒸発器80に流入する冷媒流量とバイパス流路75に流入する冷媒流量との配分の調整は、たとえば、バイパス流路75の管径や流路長により行うことができる。
 また、上記第1実施形態では、蒸発器80に流入する冷媒流量がバイパス流路75に流入する冷媒流量よりも多くなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、蒸発器80に流入する冷媒流量とバイパス流路75に流入する冷媒流量とが等しくなるように構成されていても良いし、蒸発器80に流入する冷媒流量がバイパス流路75に流入する冷媒流量よりも少なくなるように構成されていても良い。
 また、上記第1実施形態では、流量調整部60がオリフィス61である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図4に示す第2変形例のように、流量調整部60は、流量調整バルブ62であっても良い。流量調整バルブ62は、ニードルバルブなどの、締め切り可能であり、かつ、流量調整可能な公知のバルブであれば、特に限定されない。また、流量調整バルブ62の開度調整は、手動により行われても良いし、コンピュータ制御により行われても良い。
 流量調整部60が流量調整バルブ62である場合、熱源81である冷却対象の冷却レベルに応じて、流量調整バルブ62の開度を調整するように構成されていても良い。たとえば、通常運転状態における流量調整バルブ62の開度よりも、通常運転状態よりも冷却対象への冷却必要性が低い状態における流量調整バルブ62の開度が大きくなるようにすることができる。これにより、たとえば、蒸発器80に流入する冷媒流量がバイパス流路75に流入する冷媒流量よりも少なくなるようにすることができる。また、ポンプ10による蒸発器80への冷媒流入量の調節を行わなくて良いため、ポンプ10の負担を軽減することができる。また、蒸発器80に流入する冷媒流量をポンプ10の最低流量以下にしたい場合に、流量調整バルブ62の開度が大きくなるように調整することにより、蒸発器80に流入する冷媒流量が少なくなるように調整することができる。
 また、上記第1実施形態では、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52の両方が設けられていなくても良いし、入口側開閉バルブ51および出口側開閉バルブ52のいずれかが設けられていなくても良い。
 また、上記第1実施形態では、バイパス流路75は、出口側接続部42の下流側、かつ、凝縮器20の上流側に接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バイパス流路75は、凝縮器20に直接接続され、出口側接続部42と凝縮器20との間の流路に接続されていなくても良い。
 また、上記第1実施形態では、貯留部30を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、貯留部30は設けられていなくても良い。
 また、上記第1実施形態では、二相冷却システム用循環装置100は可搬型である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、二相冷却システム用循環装置100は固定設置型でも良い。
 また、上記第1実施形態では、蒸発器80が接続されている状態において、蒸発器80から流出した気液混合の冷媒2が凝縮器20に流入する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、蒸発器80から流出した冷媒が気相単相状態であるように構成されていても良い。
 また、上記第2実施形態では、検出部31は液位センサであり、冷媒の回収量としての貯留部30に貯留された冷媒の貯留量を、貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位3を測定することにより検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、検出部は差圧式レベルセンサであり、冷媒の回収量としての貯留部に貯留された冷媒の貯留量を、貯留部の底面の圧力と液面の圧力との差により液面の高さを測定することにより検出しても良い。また、検出部は、他の公知のセンサであっても良い。
 また、上記第2実施形態では、設定液位5は、制御部91により設定される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、設定液位5は、ユーザにより設定されても良い。
 また、上記第2実施形態では、検出部31は、冷媒の回収量としての貯留部30に貯留された冷媒の貯留量を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、二相冷却システム用循環装置は、貯留部の入口近傍および出口近傍のそれぞれに検出部が設けられ、入口近傍の検出部により検出された冷媒流量と、出口近傍の検出部により検出された冷媒流量とに基づいて、冷媒の回収量を検出するように構成されていても良い。この場合、入口近傍の検出部により検出された冷媒流量と、出口近傍の検出部により検出された冷媒流量との差が閾値以下となった場合に、制御部はポンプの運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行っても良い。また、たとえば、二相冷却システム用循環装置は、出口側開閉バルブと合流部との間に検出部が設けられ、検出部により検出された冷媒流量に基づいて、冷媒の回収量を検出するように構成されていても良い。
 また、上記第2実施形態では、制御部91は、検出部31により検出された冷媒の貯留量が、予め設定された設定貯留量以上となった場合に、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第3変形例のように、制御部91は、検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が、予め設定された設定変化量以下となった場合に、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行っても良い。なお、冷媒の貯留量の変化量は、冷媒の液位の変化量6(図9参照)を含んでいる。
 図9に示すように、冷媒回収状態として入口側開閉バルブ51が閉じられた直後において、貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位の単位時間当たりの変化量6は最も大きく、時間tの経過とともに、液相の冷媒1の液位の単位時間当たりの変化量6は小さくなっていく。そこで、設定変化量7として、液相の冷媒1の液位の単位時間当たりの変化量が予め設定されている。設定変化量7は、蒸発器80内に滞留する冷媒が貯留部30に回収されたとみなしうる基準値である。設定変化量7は、ユーザにより予め設定されている。設定変化量7は、記憶部92に記憶されている。
 冷媒回収状態において、制御部91は、検出部31により検出された、貯留部30に貯留されている液相の冷媒1の液位を取得する。制御部91は、検出部31により検出された液相の冷媒1の液位に基づいて、液相の冷媒1の液位の単位時間当たりの変化量6を取得する。そして、制御部91は、液相の冷媒1の液位の変化量6が予め設定された設定変化量7以下となった場合(時間t2)に、出口側開閉バルブ52を閉じて出口側開閉バルブ52から出口側接続部42側への冷媒の流出を防止する制御を行うとともに、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行う。
 第3変形例によれば、上記のように、冷媒回収状態において、蒸発器80を介さずに、バイパス流路75を介して冷媒を循環させているときの検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が、予め設定された設定変化量7以下となった場合に、制御部91は、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行う。これにより、たとえば、熱源81を冷却する通常運転状態において冷媒が減少したことに起因して冷媒の総量が変化した場合においても、制御部91により、設定変化量7に基づいて、蒸発器80内に滞留する冷媒が貯留部30に回収されたことを確実に検出することができる。
 さらに、制御部91は、検出部31により検出された液相の冷媒1の液位3が、予め設定された設定液位5以上となるとともに(図7参照)、検出部31により検出された液相の冷媒1の液位の変化量6が予め設定された設定変化量7以下となった場合に、ポンプ10の運転を停止させて冷媒の回収処理を終了させる制御を行うように構成されていても良い。
 また、上記第2実施形態では、制御部91は、入口側開閉バルブ開閉機構53による入口側開閉バルブ51を閉状態にする制御、設定貯留量に基づいて出口側開閉バルブ開閉機構54により出口側開閉バルブ52を閉状態にする制御、および、設定貯留量に基づいてポンプ10の運転を停止する制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、入口側開閉バルブ51を閉状態にする操作、設定貯留量に基づいて出口側開閉バルブ52を閉状態にする操作、および、設定貯留量に基づいてポンプ10の運転を停止させる操作のいずれか、または、すべてを、ユーザが行っても良い。入口側開閉バルブ51を閉状態にする操作、設定貯留量に基づいて出口側開閉バルブ52を閉状態にする操作、および、設定貯留量に基づいてポンプ10の運転を停止させる操作のすべてをユーザが行う場合、制御部は設けられていなくても良い。
 たとえば、蒸発器80から冷媒を回収する前に、ユーザは、手動により入口側開閉バルブ51を閉状態にしても良い。また、ユーザは、液面計の目視確認に基づいて、手動により出口側開閉バルブ52を閉状態にしても良い。また、ユーザは、液面計の目視確認に基づいて、ポンプ10の運転を停止させる操作を実行しても良い。
 また、上記第2実施形態および第3変形例では、制御部91は、検出部31により検出された冷媒の貯留量が予め設定された設定貯留量以上となった場合、または、検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が設定変化量以下となった場合に、出口側開閉バルブ開閉機構54により出口側開閉バルブ52を閉状態にするとともにポンプ10の運転を停止させて、冷媒の回収処理を終了させる制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第4変形例のように、二相冷却システム用循環装置300は報知部93をさらに備え、制御部91は、報知部93により、検出部31により検出された冷媒の貯留量が設定貯留量以上となった旨の報知、または、検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が設定変化量以下となった旨の報知を行うように構成されていても良い。これにより、ユーザは、検出部31により検出された冷媒の貯留量が設定貯留量以上となったこと、または、検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が設定変化量以下となったことを認識することができるため、出口側開閉バルブ52を閉状態にする操作、およびポンプ10の運転を停止させる操作を、ユーザに速やかに実行させることができる。
 そして、ユーザは、報知部93により上記の旨が報知された場合に、出口側開閉バルブ52を閉状態にする操作を行うとともに、ポンプ10の運転を停止させる操作を行う。
 この場合、報知部93は、表示部94を含み、検出部31により検出された冷媒の貯留量が予め設定された設定貯留量以上となった場合、または、検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が設定変化量以下となった場合に、制御部91は、表示部94に「冷媒が回収されました」との旨の通知を表示させる制御を行っても良い。また、報知部93は、表示部94の替わりに、または、表示部94とともに、音声出力部95を含み、検出部31により検出された冷媒の貯留量が予め設定された設定貯留量以上となった場合、または、検出部31により検出された冷媒の貯留量の変化量が設定変化量以下となった場合に、制御部91は、音声出力部95に「冷媒が回収されました」との旨をアナウンスさせる制御を行っても良い。
 また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、入口側開閉バルブ51、出口側開閉バルブ52および流量調整部60を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図12に示す第5変形例のように、入口側開閉バルブ51、出口側開閉バルブ52および流量調整部60の替わりに、分岐部76に第1三方弁98が設けられるとともに、合流部77に第2三方弁99が設けられていても良い。この場合、制御部91が第1三方弁98および第2三方弁99の切替制御を行うように構成されていても良いし、ユーザが第1三方弁98および第2三方弁99の切替を行っても良い。
[態様]
 上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(項目1)
 着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成する二相冷却システム用循環装置であって、
 前記冷媒を送液するポンプと、
 前記ポンプの下流側に設けられ、前記蒸発器における前記冷媒の入口に接続される入口側接続部および前記冷媒の出口に接続される出口側接続部と、
 前記出口側接続部の下流側に設けられ、前記冷媒を冷却する凝縮器と、
 前記ポンプの下流側、かつ、前記入口側接続部の上流側において分岐し、前記入口側接続部および前記出口側接続部を介さずに前記凝縮器に前記冷媒を流通させるバイパス流路と、を備え、
 少なくとも前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されていない状態において、前記入口側接続部および前記出口側接続部を介さずに、かつ、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させる、二相冷却システム用循環装置。
(項目2)
 前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されている通常運転状態において、前記冷媒の一部を前記蒸発器を介して循環させるとともに、前記冷媒の残部を前記バイパス流路を介して循環させる、項目1に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目3)
 前記バイパス流路に設けられた流量調整部をさらに備える、項目1または2に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目4)
 前記流量調整部は、前記バイパス流路を流れる前記冷媒の流量を調整するオリフィスである、項目3に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目5)
 前記流量調整部は、前記バイパス流路を流れる前記冷媒の流量を調整する流量調整バルブである、項目3に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目6)
 前記凝縮器は、外部から流入される冷却液により、前記冷媒のうちの気液混合の冷媒に含まれる気相の冷媒を凝縮させて冷却するか、または、前記冷媒のうちの液相の冷媒を冷却するように構成されている、項目1~5のいずれか1項に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目7)
 前記バイパス流路は、前記ポンプの下流側、かつ、前記入口側接続部の上流側において分岐し、前記出口側接続部の下流側、かつ、前記凝縮器の上流側に接続されている、項目1~6のいずれか1項に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目8)
 前記ポンプの下流側において前記バイパス流路が分岐する分岐部分と前記入口側接続部との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する入口側開閉バルブと、前記出口側接続部と前記出口側接続部の下流側において前記バイパス流路が接続される接続部分との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する出口側開閉バルブと、をさらに備える、項目7に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目9)
 前記凝縮器の下流側、かつ、前記ポンプの上流側において、貯留部をさらに備える、項目1~8のいずれか1項に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目10)
 前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されている状態において、前記蒸発器から流出した気液混合の前記冷媒が前記凝縮器に流入する、項目1~9のいずれか1項に記載の二相冷却システム用循環装置。 
(項目11)
 前記ポンプの下流側において前記バイパス流路が分岐する分岐部分と前記入口側接続部との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する入口側開閉バルブをさらに備え、
 前記蒸発器から前記冷媒を回収する際に、前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されているとともに、前記入口側開閉バルブが閉じられた冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させるとともに、前記蒸発器の前記冷媒を前記凝縮器に導く、項目1に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目12)
 前記冷媒の回収量を検出する検出部と、
 前記検出部による検出結果に基づいて、前記ポンプの運転を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させる制御部と、をさらに備える、項目11に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目13)
 前記凝縮器の下流側、かつ、前記ポンプの上流側に設けられた貯留部をさらに備え、
 前記検出部は、前記冷媒の回収量としての前記貯留部に貯留された前記冷媒の貯留量を検出する、項目12に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目14)
 前記冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させているときの前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量が、予め設定された設定貯留量以上となった場合に、前記制御部は、前記ポンプの運転を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させる制御を行う、項目13に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目15)
 前記冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させているときの前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量の変化量が、予め設定された設定変化量以下となった場合に、前記制御部は、前記ポンプの運転を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させる制御を行う、項目13に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目16)
 前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量が前記設定貯留量以上となった旨の報知、または、前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量の変化量が前記設定変化量以下となった旨の報知を行う報知部をさらに備える、項目14または15に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目17)
 前記出口側接続部と前記出口側接続部の下流側において前記バイパス流路が接続される接続部分との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する出口側開閉バルブをさらに備え、
 前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記出口側開閉バルブを閉じて前記出口側開閉バルブから前記出口側接続部側への前記冷媒の流出を防止する制御を行う、項目13に記載の二相冷却システム用循環装置。
(項目18)
 着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成する二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法であって、
 少なくとも前記蒸発器が、前記蒸発器における前記冷媒の入口に接続される入口側接続部および前記冷媒の出口に接続される出口側接続部に接続されていない状態において、前記入口側接続部および前記出口側接続部を介さずに前記冷媒を流通させるバイパス流路を介して前記冷媒を流通させるステップと、
 前記バイパス流路を流通して凝縮器に流入された前記冷媒を冷却するステップと、を備える、冷媒循環方法。
(項目19)
 前記蒸発器から前記冷媒を回収する際に、前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されているとともに、前記バイパス流路が分岐する分岐部分と前記入口側接続部との間に設けられた入口側開閉バルブが閉じられた冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させるとともに、前記蒸発器の前記冷媒を前記凝縮器に導くステップと、
 前記冷媒の回収量の検出結果に基づいて、前記冷媒の循環を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させるステップと、をさらに備える、項目18に記載の冷媒循環方法。
 2 気液混合の冷媒
 5 設定液位(設定貯留量)
 7 設定変化量
 10 ポンプ
 20 凝縮器
 23 冷却液
 30 貯留部
 31 検出部
 41 入口側接続部
 42 出口側接続部
 51 入口側開閉バルブ
 52 出口側開閉バルブ
 60 流量調整部
 61 オリフィス
 62 流量調整バルブ
 75 バイパス流路
 80 蒸発器
 91 制御部
 93 報知部
 100、300 二相冷却システム用循環装置
 200、400 二相冷却システム

Claims (19)

  1.  着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成する二相冷却システム用循環装置であって、
     前記冷媒を送液するポンプと、
     前記ポンプの下流側に設けられ、前記蒸発器における前記冷媒の入口に接続される入口側接続部および前記冷媒の出口に接続される出口側接続部と、
     前記出口側接続部の下流側に設けられ、前記冷媒を冷却する凝縮器と、
     前記ポンプの下流側、かつ、前記入口側接続部の上流側において分岐し、前記入口側接続部および前記出口側接続部を介さずに前記凝縮器に前記冷媒を流通させるバイパス流路と、を備え、
     少なくとも前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されていない状態において、前記入口側接続部および前記出口側接続部を介さずに、かつ、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させる、二相冷却システム用循環装置。
  2.  前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されている通常運転状態において、前記冷媒の一部を前記蒸発器を介して循環させるとともに、前記冷媒の残部を前記バイパス流路を介して循環させる、請求項1に記載の二相冷却システム用循環装置。
  3.  前記バイパス流路に設けられた流量調整部をさらに備える、請求項1または2に記載の二相冷却システム用循環装置。
  4.  前記流量調整部は、前記バイパス流路を流れる前記冷媒の流量を調整するオリフィスである、請求項3に記載の二相冷却システム用循環装置。
  5.  前記流量調整部は、前記バイパス流路を流れる前記冷媒の流量を調整する流量調整バルブである、請求項3に記載の二相冷却システム用循環装置。
  6.  前記凝縮器は、外部から流入される冷却液により、前記冷媒のうちの気液混合の冷媒に含まれる気相の冷媒を凝縮させて冷却するか、または、前記冷媒のうちの液相の冷媒を冷却するように構成されている、請求項1に記載の二相冷却システム用循環装置。
  7.  前記バイパス流路は、前記ポンプの下流側、かつ、前記入口側接続部の上流側において分岐し、前記出口側接続部の下流側、かつ、前記凝縮器の上流側に接続されている、請求項1に記載の二相冷却システム用循環装置。
  8.  前記ポンプの下流側において前記バイパス流路が分岐する分岐部分と前記入口側接続部との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する入口側開閉バルブと、前記出口側接続部と前記出口側接続部の下流側において前記バイパス流路が接続される接続部分との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する出口側開閉バルブと、をさらに備える、請求項7に記載の二相冷却システム用循環装置。
  9.  前記凝縮器の下流側、かつ、前記ポンプの上流側において、貯留部をさらに備える、請求項1に記載の二相冷却システム用循環装置。
  10.  前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されている状態において、前記蒸発器から流出した気液混合の前記冷媒が前記凝縮器に流入する、請求項1に記載の二相冷却システム用循環装置。
  11.  前記ポンプの下流側において前記バイパス流路が分岐する分岐部分と前記入口側接続部との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する入口側開閉バルブをさらに備え、
     前記蒸発器から前記冷媒を回収する際に、前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されているとともに、前記入口側開閉バルブが閉じられた冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させるとともに、前記蒸発器の前記冷媒を前記凝縮器に導く、請求項1に記載の二相冷却システム用循環装置。
  12.  前記冷媒の回収量を検出する検出部と、
     前記検出部による検出結果に基づいて、前記ポンプの運転を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させる制御部と、をさらに備える、請求項11に記載の二相冷却システム用循環装置。
  13.  前記凝縮器の下流側、かつ、前記ポンプの上流側に設けられた貯留部をさらに備え、
     前記検出部は、前記冷媒の回収量としての前記貯留部に貯留された前記冷媒の貯留量を検出する、請求項12に記載の二相冷却システム用循環装置。
  14.  前記冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させているときの前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量が、予め設定された設定貯留量以上となった場合に、前記制御部は、前記ポンプの運転を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させる制御を行う、請求項13に記載の二相冷却システム用循環装置。
  15.  前記冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させているときの前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量の変化量が、予め設定された設定変化量以下となった場合に、前記制御部は、前記ポンプの運転を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させる制御を行う、請求項13に記載の二相冷却システム用循環装置。
  16.  前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量が前記設定貯留量以上となった旨の報知、または、前記検出部により検出された前記冷媒の貯留量の変化量が前記設定変化量以下となった旨の報知を行う報知部をさらに備える、請求項14または15に記載の二相冷却システム用循環装置。
  17.  前記出口側接続部と前記出口側接続部の下流側において前記バイパス流路が接続される接続部分との間に設けられ、前記冷媒の流路を開閉する出口側開閉バルブをさらに備え、
     前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記出口側開閉バルブを閉じて前記出口側開閉バルブから前記出口側接続部側への前記冷媒の流出を防止する制御を行う、請求項13に記載の二相冷却システム用循環装置。
  18.  着脱可能な蒸発器を接続することにより冷媒を循環させる二相冷却システムを構成する二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法であって、
     少なくとも前記蒸発器が、前記蒸発器における前記冷媒の入口に接続される入口側接続部および前記冷媒の出口に接続される出口側接続部に接続されていない状態において、前記入口側接続部および前記出口側接続部を介さずに前記冷媒を流通させるバイパス流路を介して前記冷媒を流通させるステップと、
     前記バイパス流路を流通して凝縮器に流入された前記冷媒を冷却するステップと、を備える、冷媒循環方法。
  19.  前記蒸発器から前記冷媒を回収する際に、前記蒸発器が前記入口側接続部および前記出口側接続部に接続されているとともに、前記バイパス流路が分岐する分岐部分と前記入口側接続部との間に設けられた入口側開閉バルブが閉じられた冷媒回収状態において、前記蒸発器を介さずに、前記バイパス流路を介して前記冷媒を循環させるとともに、前記蒸発器の前記冷媒を前記凝縮器に導くステップと、
     前記冷媒の回収量の検出結果に基づいて、前記冷媒の循環を停止させて前記冷媒の回収処理を終了させるステップと、をさらに備える、請求項18に記載の冷媒循環方法。
PCT/JP2023/017737 2022-05-27 2023-05-11 二相冷却システム用循環装置および二相冷却システム用循環装置における冷媒循環方法 WO2023228765A1 (ja)

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