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公開番号2025124335
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020310
出願日2024-02-14
発明の名称冷却システム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 23/427 20060101AFI20250819BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】冷却効率を向上させることができる冷却システムを提供する。
【解決手段】本開示の冷却システムは、発熱体を冷却する冷媒が流通する流通系統と、流通系統に接続された減圧部と、を備え、流通系統は、発熱体に取り付けられ、冷媒を沸騰させることで発熱体から熱を奪う冷却部と、冷却部よりも高い位置に設けられて、気体の冷媒を凝縮させる熱交換部と、冷却部で蒸発した冷媒を熱交換部に導く気体ラインと、熱交換部で凝縮した冷媒を冷却部に導く液体ラインと、を備え、減圧部は、流通系統内から気体を抜くことで流通系統を減圧する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発熱体を冷却する冷媒が流通する流通系統と、
前記流通系統に接続された減圧部と、
を備え、
前記流通系統は、
前記発熱体に取り付けられ、前記冷媒を沸騰させることで前記発熱体から熱を奪う冷却部と、
前記冷却部よりも高い位置に設けられて、気体の前記冷媒を凝縮させる熱交換部と、
前記冷却部で蒸発した前記冷媒を前記熱交換部に導く気体ラインと、
前記熱交換部で凝縮した前記冷媒を前記冷却部に導く液体ラインと、
を備え、
前記減圧部は、前記流通系統内から気体を抜くことで前記流通系統を減圧する、
冷却システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記減圧部は、前記流通系統のうち最も高い位置に接続されている、
請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記減圧部は、
前記流通系統に接続され、前記流通系統の気体を抜く気体抜きラインと、
前記気体抜きラインに接続され、内部を流通する駆動流体の流れによって前記気体抜きライン内の気体を吸引するエジェクタと、
前記エジェクタに前記駆動流体を供給する駆動ポンプと、
前記駆動ポンプから前記エジェクタに前記駆動流体を導く駆動流体供給ラインと、
前記エジェクタから排出された前記駆動流体を、前記駆動ポンプに戻す駆動流体戻しラインと、
前記駆動流体戻しラインに設けられ、前記駆動流体を貯留可能な駆動流体タンクと、
を備える、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記流通系統内の温度を測定する流通系統温度センサと、
前記流通系統内の圧力を測定する流通系統圧力センサと、
前記減圧部を制御する減圧制御部と、
をさらに備え、
前記減圧制御部は、
前記流通系統温度センサが測定した温度を取得する流通系統温度取得部と、
前記流通系統圧力センサが測定した圧力を取得する流通系統圧力取得部と、
前記流通系統温度センサが測定した温度から前記流通系統内の飽和圧力を計算する飽和圧力計算部と、
前記流通系統圧力センサが測定した圧力が、前記飽和圧力計算部が計算した前記流通系統内における前記冷媒の飽和圧力よりも高い場合、前記減圧部に、前記流通系統を減圧させる減圧操作部と、
を備える、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記流通系統は、
前記液体ラインから分岐して、前記冷媒を前記冷却部に戻す強制循環ラインと、
前記強制循環ラインに設けられ、前記冷媒を前記冷却部に圧送可能な強制循環ポンプと、
を備え、
前記冷媒の流路を、前記冷媒が前記強制循環ラインを通過しない流路と、前記冷媒が前記強制循環ラインを通過する流路とに切り換え可能な切替機構をさらに備える、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記発熱体の温度を測定する発熱温度センサと、
前記流通系統内で前記冷媒を強制的に循環させる強制循環制御部と、
をさらに備え、
前記強制循環制御部は、
前記発熱温度センサが測定した温度を取得する発熱温度取得部と、
前記発熱温度センサが測定した温度が所定の温度よりも高い場合、前記切替機構に、前記冷媒の流路を、前記冷媒の少なくとも一部が前記強制循環ラインを通過する流路に切り換えさせ、前記強制循環ポンプを稼働させる、強制循環操作部と、
を備える、
請求項５に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記発熱体と前記冷却部との温度差によって発電し、前記強制循環ポンプに電力を供給する電力供給部をさらに備える、
請求項５に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記熱交換部は、前記冷媒と前記熱交換部の外部の空気とで熱交換を行わせることにより前記冷媒から熱を奪い、
前記熱交換部が内部に配置されるとともに下方に開口する下側開口部、及び上方に開口する上側開口部を有し、前記熱交換部の周囲の空気を上方に向けて排出するダクトをさらに備える、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記流通系統は、複数の前記冷却部を有する、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記流通系統は、複数設けられ、
前記減圧部は、複数の前記流通系統のそれぞれから気体を抜くことで、各前記流通系統を減圧する、
請求項１又は２に記載の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、データセンターにおけるエネルギー消費量は、増加傾向にある。サーバ冷却システムでは、出来るだけ消費電力を低減することが重要である。例えば、特許文献１には、サーバに搭載されたＣＰＵ等の電子機器（熱源）を冷却する冷却装置が開示されている。この冷却装置は、液体の蒸発潜熱によって熱源から熱を奪う蒸発部を備える。
熱源を冷却する液体には、例えばＲ１３４ａやＲ１２３３ｚｄ等の低沸点の冷媒が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６０７９３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、昨今のＰＦＡＳ（有機フッ素化合物）の規制等を考慮すると、これらの冷媒は、将来使えなくなる可能性がある。このため、例えばＰＦＡＳに該当せず、使用規制の対象とならない冷媒を使用しても十分な冷却性能を発揮することができる冷却システムの開発が課題とされている。
【０００５】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、冷却効率を向上させることができる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示に係る冷却システムは、発熱体を冷却する冷媒が流通する流通系統と、前記流通系統に接続された減圧部と、を備え、前記流通系統は、前記発熱体に取り付けられ、前記冷媒を沸騰させることで前記発熱体から熱を奪う冷却部と、前記冷却部よりも高い位置に設けられて、気体の前記冷媒を凝縮させる熱交換部と、前記冷却部で蒸発した前記冷媒を前記熱交換部に導く気体ラインと、前記熱交換部で凝縮した前記冷媒を前記冷却部に導く液体ラインと、を備え、前記減圧部は、前記流通系統内から気体を抜くことで前記流通系統を減圧する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の冷却システムによれば、冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の第１実施形態に係る冷却システムの構成図である。
本開示の第１実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
本開示の第１実施形態に係る冷却システムの基本操作の手順を示すフローチャートである。
本開示の第１実施形態に係る流通系統から非凝縮ガスを抜く操作の手順を示すフローチャートである。
本開示の第１実施形態に係る冷媒を強制循環させる操作の手順を示すフローチャートである。
本開示の第１実施形態に係る減圧部を大気開放する操作の手順を示すフローチャートである。
本開示の第１実施形態に係る減圧部から流通系統に冷媒を戻す操作の手順を示すフローチャートである。
本開示の第２実施形態に係る冷却システムの構成図である。
本開示の第３実施形態に係る冷却システムの構成図である。
本開示の第４実施形態に係る冷却システムの構成図である。
本開示の実施形態に係るハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
（冷却システムの構成）
以下、本開示の第１実施形態に係る冷却システム１について、図１から図７を参照して説明する。
図１に示すように、冷却システム１は、サーバラック２と、サーバ３と、流通系統２０と、減圧部３０と、切替機構４０と、流通系統温度センサ４と、流通系統圧力センサ５と、発熱温度センサ６と、減圧部圧力センサ７と、レベルセンサ８と、冷媒戻しライン９と、冷媒戻しバルブ９ａと、冷媒戻しポンプ９ｂと、電力供給部１０と、ダクト１１と、制御装置１２と、を備える。
なお、図１では、冷却システム１の各構成が模式的に図示されている。
以下では、鉛直上下方向を単に「上下方向Ｄｖ」と称して説明する場合がある。また、上側には「Ｄｖｕ」の符合を付し、下側には「Ｄｖｄ」の符合を付す。
【００１０】
（サーバラック）
サーバラック２は、上下方向Ｄｖに延びる筐体である。サーバラック２は、例えばデータセンター等に設置されている。サーバラック２は、内部に冷却システム１を構成する装置を収容している。サーバラック２には、例えば、サーバ３の他、後述する冷媒タンク２５や、強制循環ポンプ２８、減圧ユニット３３、電力供給部１０等が収容されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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