WO2013011904A1

WO2013011904A1 - 冷却装置及びそれを用いた機器収納装置

Info

Publication number: WO2013011904A1
Application number: PCT/JP2012/067762
Authority: WO
Inventors: 賢一稲葉; 吉川　実; 坂本　仁; 正樹千葉; 有仁松永
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2014-01-15
Also published as: JPWO2013011904A1; CN103688606B; JP5967089B2; CN103688606A; US20140144169A1; EP2734021A4; EP2734021B1; EP2734021A1; US9288931B2

Abstract

　蒸発器（１０）を、気体冷媒が流動する気体冷媒配管（１２ａ）により凝縮器（１１）と接続された上部ヘッダ（２０）、液体冷媒が流動する液体冷媒配管に（１２ｂ）より凝縮器（１１）と接続された下部ヘッダ（２２）、液体冷媒が流動する液体冷媒配管（１２ｂ）により凝縮器（１１）と接続された中間ヘッダ（２１）、中間ヘッダ（２１）の冷媒を外気と熱交換させながら上部ヘッダ（２０）に導く第１流路（３１ａ）及び下部ヘッダ（２２）の冷媒を外気と熱交換させながら上部ヘッダ（２０）に導く第２流路（３１ｂ）を有する上部蒸発器（１０ａ）、下部ヘッダ（２２）の冷媒を外気と熱交換させながら中間ヘッダ（２１）を挿通して第２流路（３１ｂ）と連通された第３流路（３１ｃ）を有する下部蒸発器（１０ｂ）、とにより構成する。

Description

冷却装置及びそれを用いた機器収納装置

　本発明は、電子機器を冷却する冷却装置及びこの冷却装置を備えて複数の電子機器を収納する機器収納装置に関する。

　近年、情報処理技術の向上やインターネット環境の発達等に伴い、必要とされる情報処理量が増大している。このような状況にあってインターネット用のサーバ、データ通信機器、固定電話、携帯電話、ＩＰ電話等の電子機器を集約して設置し、運用するデータセンタービジネスが注目されている。一般的に、このような電子機器はラック等に複数収納されている。そして、サーバルームにはかかるラックが複数設置されている。
　ところで、電子機器が発する熱により、サーバルームの室温が上昇する。そこで、通常、サーバルームは空調機が設置されて、温度管理が行われている。
　しかし、情報処理量の増加に伴い電子機器の集約化が進むと共に、各電子機器から放出される熱が増大することにより、サーバルームの温度管理を行う空調機の負荷が大きくなっている。そこで、空調機の負荷軽減を目的とした技術が提案されている。
　例えば、特開２００９−１９３２４４号公報では、複数の電子機器が搭載されたサーバーラックと、電子機器の排熱で冷媒を気化させる蒸発器と、蒸発器よりも高所に設置された凝縮部とを備えて、気液状態における冷媒の密度差を利用して冷媒を自然循環させる冷却システムが提案されている。
　また、特開２００９−１９３１３７号公報においては、ファン付きの複数の電子機器を収納し、その前面及び後面が開口したキャビネットと、キャビネットの後面側の開口部に通気可能なリアドアを備えた冷却システムが提案されている。このリアドアと電子機器との間には冷凍サイクルを形成する複数のフィンアンドチューブ型蒸発器が配置され、複数の蒸発器の冷媒配管が複数の電子機器に対応して設けられている。

　しかしながら、上述した特開２００９−１９３２４４号公報にかかる技術では、複数のサーバに対して、フィンアンドチューブ型の大きな１つの蒸発器が用いられているため、蒸発器におけるチューブ上部は、気化した冷媒により占められて、効率良く熱交換できない問題がある。
　また、特開２００９−１９３１３７号公報にかかる技術では、サーバーラックのリアドアと電子機器との間に、冷凍サイクルを構成する複数のフィンアンドチューブ型蒸発器が配置され、複数の蒸発器の冷媒配管が複数の電子機器に対応して設けられているが、冷凍サイクルを用いているために、圧縮機等の外部動力が必要となり、データセンタの空調に必要な電力が増加する問題がある。
　そこで、本発明の主目的は、圧縮機等の要素を必要とすることなく、かつ、冷却対象と効率良く熱交換できる冷却装置及びそれを用いた機器収納装置を提供することである。

　上記課題を解決するため、冷却装置にかかる発明は、当該蒸発器の最上位位置に設けられると共に、気体冷媒が流動する気体冷媒配管により凝縮器と接続された上部ヘッダと、当該蒸発器の最下位位置に設けられると共に、液体冷媒が流動する液体冷媒配管により凝縮器と接続された下部ヘッダと、上部ヘッダと下部ヘッダとの中間位置に設けられて、液体冷媒が流動する液体冷媒配管により凝縮器と接続された中間ヘッダと、上部ヘッダと中間ヘッダとの間に配置されて、中間ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら上部ヘッダに導く第１流路を有する共に、下部ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら上部ヘッダに導く第２流路を有する上部蒸発管を含む上部蒸発器と、下部ヘッダと中間ヘッダとの間に配置されて、下部ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら中間ヘッダを挿通して上部蒸発管の第２流路と連通された第３流路を有する下部蒸発管を含む下部蒸発器と、により蒸発器を構成する。
　また、機器収納装置にかかる発明は、複数の電子機器が搭載されるラックと、ラックに対応して設けられた上記の冷却装置と、外気を吸引して電子機器に吹き当てて冷却すると共に、当該電子機器で温度上昇した外気を、冷却装置を介して吹き出させる送風機とを備える。

　本発明によれば、圧縮機等の要素を必要とすることなく、かつ、冷却対象と効率良く熱交換できるようになる。

本発明第１実施形態にかかる冷却装置を備える機器収納装置の側断面図である。第１実施形態にかかる蒸発器の斜視図である。第１実施形態にかかる蒸発器の図２におけるＡ−Ａ線に沿った上部蒸発器の水平断面図である。第１実施形態にかかる蒸発器の図２におけるＢ−Ｂ線に沿った下部蒸発器の水平断面図である。第１実施形態にかかる図２におけるＣ−Ｃ線に沿った蒸発器の垂直断面図である。第１実施形態にかかる他の構成の上部蒸発管の縦断面図である。第１実施形態にかかる凝縮器の断面図である。第１実施形態にかかる他の構成の凝縮器の断面図である。本発明の第２実施形態にかかる凸部を備える上部蒸発管の部分斜視図である。

　本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明第１実施形態にかかる冷却装置５を備える機器収納装置２の側断面図である。なお、このような機器収納装置２は、マシンルームやデータセンタ等の建屋内部に複数設置されることが多いので、以下の説明においては、機器収納装置２の設置場所をマシンルームとして説明する。
　機器収納装置２は、複数の電子機器３を収納するラック機構等を備えた概ね箱状体である。そして、機器収納装置２の前面板２ａ（図１において左側の側板）には複数の吸入口２ｂが設けられ、後面板２ｃ（図１において右側の側板）はリアドア２ｄが設けられている。図１においては、後面板２ｃがリアドア２ｄを兼ねている場合を示している。
　複数の吸入口２ｂは千鳥形状等に配置されている。即ち、外気Ｅが吸入口２ｂから吸引される際に乱流が発生したり、前面板２ａの板面に対して吸引した空気量が分布を持つことがある。かかる乱流や空気量の分布は、騒音や冷却ムラを起こす要因となる。そこで、本実施形態では吸入口２ｂを複数設け、かつ、所定形状に配置することにより、各吸入口２ｂから吸引した空気の乱流を抑制すると共に、空気量の均一化を図っている。この意味から、吸入口２ｂの配置形状は千鳥形状に限定するものではない。なお、リアドア２ｄは、機器収納装置２に電子機器３を収納する際に開閉されるドアで、後述する冷却装置５における蒸発器１０が固着されている。
　電子機器３は、ＣＰＵ、ハードディスク、メモリ等の発熱部品（図示しない）を備えると共に、この発熱部品に冷却用空気を吹き当たてる送風機４を備えている。なお、送風機４を冷却装置５に含めることが可能である。このような電子機器３として、１Ｕ型のサーバーラック、４Ｕ型のサーバーラック等のラックマウント型サーバやブレードサーバ等が例示できる。しかし、本実施形態は、電子機器３として、これらに限定するものではなく、発熱部品を備える電子機器であればよい。
　冷却装置５は、蒸発器１０、凝縮器１１、これら蒸発器１０と凝縮器１１とを接続する冷媒管１２、電子機器３と凝縮器１１とを包むように連結するダクト１３を備えている。
　蒸発器１０のサイズは、機器収納装置２に収納される電子機器３のサイズより適宜小さいサイズに設定されている。ここで、サイズとは、リアドア２ｄから電子機器３を見たときの、縦横サイズを言う。このようなサイズに設定されることにより、機器収納装置２に収納された電子機器３毎に蒸発器１０が設置できるようになる。即ち、１つの電子機器３に対して１つの蒸発器１０を設けることが可能になる。
　送風機４により電子機器３に吹き当てられた空気は、ダクト１３により案内されて蒸発器１０を通過する。このとき蒸発器１０のサイズが電子機器３のサイズより小さいので、電子機器３を通過した空気は、絞られて蒸発器１０を通過することになる。空気が絞られることにより、その密度は大きくなる。空気の密度が大きくなると、この空気の熱伝導度が大きくなり、熱交換効率が向上する。
　但し、電子機器３のサイズに対して蒸発器１０のサイズが小さすぎると、ダクト１３による空気の絞り量も大きくなるので、蒸発器１０に流入する際の空気の流動抵抗は大きくなる。そこで、電子機器３のサイズ、送風量、ダクト１３の表面荒さ等と、流動抵抗との兼ね合いを勘案して蒸発器１０のサイズが決定される。
　冷媒管１２は、伸縮性及び可塑性を有する柔軟な配管で、気体の冷媒（気体冷媒）が流動する気体冷媒配管１２ａと、液体の冷媒（液体冷媒）が流動する液体冷媒配管１２ｂとの２種類の配管から構成されている。なお、後述するように、液体冷媒配管１２ｂは２本設けられているが、本実施形態は、気体冷媒配管１２ａ及び液体冷媒配管１２ｂの本数を限定するものではない。
　冷媒管１２の材料としては、冷媒がハイドロフルオロロエーテルの場合は、ブチルゴムやシリコーンゴム等が好ましい。無論、本実施形態は、冷媒管１２の材料としてブチルゴムやシリコーンゴム等に限定するものではなく、冷媒に対する化学的安定性や冷媒管１２の製造・配管作業の容易性等の観点から決められ、アルミニュームや銅等の金属材料を用いることも可能である。
　蒸発器１０は、図２に示すように、上部ヘッダ２０、中間ヘッダ２１、下部ヘッダ２２、上部ヘッダ２０と中間ヘッダ２１とで挟まれた上部蒸発器１０ａ、中間ヘッダ２１と下部ヘッダ２２とで挟まれた下部蒸発器１０ｂを備える。そして、蒸発器１０は、リアドア２ｄの一部を開口して形成された開口部に固着されている。なお、図２は蒸発器１０の斜視図である。
　蒸発器１０の内部には、ハイドロフルオロロエーテル等の有機冷媒（以下、単に冷媒と記載する）が封入されている。ハイドロフルオロロエーテルは、室温（約２５℃）で沸騰現象を起こす冷媒である。
　図３は蒸発器１０の水平断面図で、図３Ａは図２におけるＡ−Ａ線に沿った上部蒸発器１０ａの水平断面図、図３ＢはＢ−Ｂ線に沿った下部蒸発器１０ｂの水平断面図である。さらに、図４は、図２におけるＣ−Ｃ線に沿った蒸発器１０の垂直断面図である。但し、図４においては、冷媒管１２を含めて示している。
　上部蒸発器１０ａは、複数の上部蒸発管２３ａと、この上部蒸発管２３ａに固着されたフィン２９とにより形成されている。同様に、下部蒸発器１０ｂは、複数の下部蒸発管２３ｂと、この下部蒸発管２３ｂに固着されたフィン２９により形成されている。上部蒸発管２３ａは第１流路３１ａや第２流路３１ｂが複数形成された多孔管であり、下部蒸発管２３ｂは、第３流路３１ｃが複数形成された多孔管である。
　フィン２９は、アルミニュームや銅等の熱伝導性の優れた薄板状の部材により形成されて、ロウ材等により上部蒸発管２３ａや下部蒸発管２３ｂと熱接触して固着されている。このフィン２９は、外気が接する面積を大きくすることにより、熱交換面積を増大させるために設けられている。
　図４に示すように、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂは、中間ヘッダ２１と上部ヘッダ２０とを連通させ、第３流路３１ｂは、中間ヘッダ２１と下部ヘッダ２２とを連通させる。
　このとき、上部蒸発管２３ａや下部蒸発管２３ｂは中間ヘッダ２１の内部に達するまで設けられていないので、上部蒸発管２３ａの第２流路３１ｂと下部蒸発管２３ｂとの第３流路３１ｃは、中間ヘッダ２１内で連結されていない状態となる。そこで、この中間ヘッダ２１内にバイパス管３３を設けて、上部蒸発管２３ａの第２流路３１ｂと下部蒸発管２３ｂの第３流路３１ｃとが中間ヘッダ２１内の空間と連通することなく、互いに連通するようにしている。
　なお、図３，図４等において、上部蒸発管２３ａ及び下部蒸発管２３ｂの水平断面形状は矩形であり、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃの水平断面形状は楕円形の場合が示されているが、本実施形態はかかる形状に限定するものではない。また、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃは、それぞれ３本の場合を例示しているが、本実施形態はかかる本数を限定するものではない。
　このような構成により、中間ヘッダ２１の冷媒は、上部蒸発管２３ａの第１流路３１ａを介して上部ヘッダ２０に流動する。一方、下部ヘッダ２２の冷媒は、下部蒸発器１０ｂの第３流路３１ｃ、バイパス管３３、上部蒸発管２３ａの第２流路３１ｂを介して上部ヘッダ２０に流動する。
　このようにバイパス管３３により第２流路３１ｂと第３流路３１ｃとを連結する理由は以下の通りである。即ち、蒸発器１０において、冷媒は外気と熱交換する。このとき、冷媒が上述した室温近傍で沸騰するハイドロフルオロロエーテルの場合には、外気との熱交換により沸騰して蒸発する。
　この熱交換は、主に、外気との熱接触面積が大きい上部蒸発器１０ａ及び下部蒸発器１０ｂで行われる。従って、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃ内の冷媒は、液体冷媒中に気体冷媒が泡状に存在した気液混合状態となる。冷媒が、気液混合状態になると、液体の場合より流路抵抗が大きくなる。即ち、熱交換する冷媒量が少なくなる。
　また、一般に、気体冷媒は液体冷媒より密度が小さいので、気体冷媒は、液体冷媒より熱交換効率が悪い。従って、気液混合状態では、液体冷媒と外気との熱交換は、これらの間に存在する気体冷媒により妨げられるため、熱交換効率は、気体冷媒と熱交換する場合の熱交換効率より大きいが、液体冷媒と熱交換する場合の熱交換効率より小さくなってしまう。
　このことを流路長の観点から言及すると、流路長が長くなるに従い、流路の出口付近における液体冷媒量に対する気体冷媒量の比（気体冷媒量／液体冷媒量）が大きくなり、逆に流路長が短くなるに従い、この比は小さくなると言える。
　このような観点から最適な流路長が定義できる。しかし、最適な流路長は、電子機器３のサイズと無関係に決まるため、この電子機器３のサイズ（特に、縦方向のサイズ）より非常に小さくなる場合が発生する。この場合には、ダクト１３により蒸発器１０に流入する空気を絞る度合いが大きくなり、熱交換効率の低下を招くことがある。
　また、蒸発器を最適な流路長を持つ蒸発管のみにより構成すると（中間ヘッダ２１を持たない上部ヘッダ２０と下部ヘッダ２２とから構成される蒸発器）、所定の熱交換量を確保するために、蒸発管を空気の流動方向に列設する必要が生じる。即ち、蒸発器は、空気の流動方向に長い寸法を持つようになる。このような蒸発器では、空気の流動抵抗が大きくなってしまう不都合がある。加えて、蒸発器を通過する空気の温度は、蒸発器の空気流入部で高く、蒸発器の空気流出部で低いので、空気の流動方向に長い寸法を持つ蒸発器では、空気流入部と空気流出部との温度差が大きくなる。熱伝導率は、一次近似として温度差に比例するので、温度差の小さい（冷媒との温度差が小さい）空気流出部の近傍の空気は、効率良く熱交換できない。
　このような観点から、本実施形態においては、上述したように蒸発器１０を上部蒸発器１０ａと下部蒸発器１０ｂとの２段に多段化している。なお、本実施形態は交換器を２段構成に限定するものではない。蒸発器１０を多段化することにより、最適流路長が電子機器のサイズより短い場合であっても、電子機器３のサイズに対応したサイズを持つ蒸発器１０が容易に製造でき、かつ、空気の流動方向に長くない蒸発器１０が容易に製造できる。従って、熱交換効率の高い蒸発器１０を安価に製造することができるようになる。
　図４等に示すバイパス管３０は、楕円の断面形状を持っていた。また、上部蒸発管２３ａ及び下部蒸発管２３ｂは、中間ヘッダ２１の筐体に固着され、当該中間ヘッダ２１内には延設されていない構成を示した。しかし、本実施形態はかかる形状に限定するものではない。
　例えば、図５に示すように上部蒸発管２３ａが中間ヘッダ２１の底面２１ａまで伸びた構成としても良い。このような構成は、上述した上部蒸発管２３ａに対して中間ヘッダ２１の内部空間Ｓと第１流路３１ａとが連通するように、この上部蒸発管２３ａの一部（図５において、領域Ｋ）を切欠くことにより容易に製造することができる。さらに、バイパス管３０を用いた場合に必要となる上部蒸発管２３ａの第２流路３１ｂとバイパス管３０との位置合わせ作業が不要になる利点がある。なお、下部蒸発管２３ｂにバイパス管を一体化して形成することも可能である。
　凝縮器１１は、図６に示すように、筐体１１ａの内壁にフィン１１ｂが固着された金属製の箱体で、その筐体１１ａは水等の冷却剤が流動する冷却管８に固着されている。なお、フィン１１ｂが固着される筐体１１ａは、冷却管８と固着される側の筐体（図６において右側の側板に対応）が好ましい。これは冷媒と冷却剤との熱伝導パスを短くすることにより、温度勾配を大きくして、熱交換効率を良くするためである。図６は、凝縮器１１の断面図を示している。
　そして、蒸発器１０からの冷媒は、気体冷媒配管１２ａを介して筐体１１ｂ内に流動し、この筐体１１ｂが固着されている冷却管８内の冷却剤とフィン１１ｂ等を介して熱交換する。冷却剤の温度は、筐体１１ａに流入してくる気体冷媒の温度より低い温度に設定されている。従って、冷媒は、フィン１１ｂを介して冷却剤に放熱することになる。この放熱により、冷媒は気体から液体に相変化して（凝縮して）、液体冷媒配管１２ｂを介して蒸発器１０に戻る。
　なお、凝縮器１１が外気と熱交換するような場合には、図７に示すように、凝縮器１１の外側面にフィン１１ｃを設けることが好ましい。図７は、筐体１１ａの外面にフィン１１ｃを備える凝縮器１１の断面図である。これにより、凝縮器１１は外気とも熱交換することが可能になる。凝縮器１１がマシンルームの室外に設置される場合には、筐体１１ａの外面にフィン１１ｃを設けことが好ましい。但し、筐体１１ａが接する外気は、気体冷媒より温度が低いことを前提とする。
　次に、上述した構成の冷却装置５の動作を説明する。電子機器３及び送風機４が動作する。これにより、送風機４により吸入口２ｂから外気が機器収納装置２内に吸入される。吸入された空気は、電子機器３に吹き当たり、電子機器３の発熱部品を冷却する。従って、空気は温度上昇する。
　その後、温度上昇した空気は、ダクト１３を介して蒸発器１０に吹き当てられる。蒸発器１０内には、室温で沸騰直下の状態の液体冷媒が貯留されている。蒸発器１０は、液体冷媒が貯留される中間ヘッダ２１と下部ヘッダ２２とを備え、下部ヘッダ２２は第３流路３１ｃ、第２流路３１ｂを介して上部ヘッダ２０と連通し、中間ヘッダ２１は第１流路３１ａを介して上部ヘッダ２０と連通している。従って、空気は、下部蒸発管２３ｂ及び上部蒸発管２３ａのフィン２９を介して、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃ内の液体冷媒と熱交換する。
　この熱交換により、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃ内の液体冷媒は、沸騰して気液混合状態となる。即ち、電子機器３を冷却して温度上昇した空気は、冷媒と熱交換することにより、この冷媒に放熱する。熱交換して気化した冷媒は、液体冷媒中で泡の状態で存在し、徐々に成長して上部ヘッダ２０側に流動する。
　このとき、例えば中間ヘッダ２１が存在しない蒸発器１０では、第１流路３１ａのみとなるので、上部ヘッダ２０の近傍領域における第１流路３１ａには気体冷媒のみが存在する状態が発生することがある。この場合には、効率的に冷媒を蒸発させることができない（温度上昇した空気の熱が効率良く冷媒に放熱できない）。
　これに対し、本実施形態のように多段蒸発器とすることで、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃが常に気液混合状態の冷媒で満たされる蒸発器を構成することができる。従って、熱交換効率の低下が抑制できる。
　なお、気液混合状態においては、気体冷媒は液体冷媒との比重差により、浮力により上部ヘッダ２０に向けて上昇する。従って、上部ヘッダ２０の圧力が上昇し、この圧力により気体冷媒は気体冷媒配管１２ａを介して凝縮器１１側に流動する。
　凝縮器１１に流入した気体冷媒は、凝縮器１１内のフィン１１ｂを介して冷却管８を流動する冷却剤と熱交換する。この冷却剤の温度は、気体冷媒の温度より低い温度に設定されているので、気体冷媒は冷却剤に放熱し、液化する。液化した冷媒は、凝縮器１１内に貯留され、蒸発器１０との圧力差により液体冷媒配管１２ｂを介して蒸発器１０に流動する。
　このようなクローズドサイクルを繰り返すことにより、電子機器３の発熱部品が放出した熱は、冷却剤に放熱される。従って、マシンルームの温度上昇が抑制できる。
　なお、図６は、液体冷媒配管１２ｂが上下をなして２本設けた場合を示している。この場合、定常サイクルにおいて、上側の液体冷媒配管１２ｂの流入口が凝縮器１１に貯留されている液体冷媒の水位より低くなるように、上側の液体冷媒配管１２ｂの流入口の高さ位置又は冷媒量が設定されている。従って、気体冷媒配管１２ａを介して凝縮器１１に流入してきた気体冷媒が、そのまま気体冷媒の状態で液体冷媒配管１２ｂを介して蒸発器１０に流動する不都合が防止されている。また、液体冷媒配管１２ｂは、断熱処理が行われて、凝縮器１１から蒸発器１０に流動する際に外気と熱交換して蒸発しないようにすることが好ましい。
＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。
　第１実施形態においては、第１流路、第２流路、第３流路の内壁は、単純な円形又は楕円形であった。これに対して、本実施形態は、第１流路、第２流路、第３流路の内壁に、長手方向に沿って凸部が設けられている。
　図８は、かかる凸部２３ｃを備える上部蒸発管２３ａの部分斜視図である。同図に示すように、第１流路３１ａ、第２流路３１ｂ、第３流路３１ｃの内壁には、流路に沿って凸部２３ｃが形成されている。この凸部２３ｃにより、流路の面積が増大するので、外気と冷媒との熱交換効率を高めることができる。従って、蒸発器１０の熱交換効率が向上する。
　以上説明した本発明の特徴を以下に付記として纏める。
　（付記１）外気と熱交換することにより冷媒を蒸発させる蒸発器と、冷媒と冷却剤とを熱交換させて、気体冷媒を液体冷媒に凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを連結する気体冷媒配管及び液体冷媒配管とを備える冷却装置であって、
　前記蒸発器は、当該蒸発器の最上位位置に設けられると共に、気体冷媒が流動する前記気体冷媒配管により前記凝縮器と接続された上部ヘッダと、
　当該蒸発器の最下位位置に設けられると共に、液体冷媒が流動する前記液体冷媒配管により前記凝縮器と接続された下部ヘッダと、
　前記上部ヘッダと前記下部ヘッダとの中間位置に設けられて、前記液体冷媒が流動する前記液体冷媒配管により前記凝縮器と接続された中間ヘッダと、
　前記上部ヘッダと前記中間ヘッダとの間に配置されて、前記中間ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら前記上部ヘッダに導く第１流路を有すると共に、前記下部ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら前記上部ヘッダに導く第２流路を有する上部蒸発管を含む上部蒸発器と、
　前記下部ヘッダと前記中間ヘッダとの間に配置されて、前記下部ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら前記中間ヘッダを挿通して前記上部蒸発管の前記第２流路と連通された第３流路を有する下部蒸発管を含む下部蒸発器と、を備えることを特徴とする冷却装置。
　（付記２）付記１に記載の冷却装置であって、
　前記第１流路、第２流路、第３流路の少なくとも一方の流路内壁に、冷媒の流路方向に沿って延設された凸部が形成されていることを特徴とする冷却装置。
　（付記３）付記１又は２に記載の冷却装置であって、
　前記上部蒸発管及び前記下部蒸発管の外壁には、フィンが熱接触して固着されていることを特徴とする冷却装置。
　（付記４）付記１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記中間ヘッダには、前記上部蒸発器の前記第２流路と前記下部蒸発器の前記第３流路とを連通するバイパス管が設けられていることを特徴とする冷却装置。
　（付記５）付記１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記バイパス管は、前記上部蒸発管又は前記下部蒸発管と一体に形成されていることを特徴とする冷却装置。
　（付記６）付記１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記凝縮器は、当該凝縮器の内壁に熱接触して固着されたフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
　（付記７）付記１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記凝縮器は、当該凝縮器の外壁に熱接触して固着されたフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
　（付記８）付記１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記気体冷媒配管及び前記液体冷媒配管は、柔軟性を備えた冷媒配管であることを特徴とする冷却装置。
　（付記９）付記１乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　少なくとも、前記液体冷媒配管は断熱処理が施されていることを特徴とする冷却装置。
　（付記１０）複数の電子機器が搭載されるラックと、
　前記ラックに対応して設けられた付記１乃至９のいずれか１つに記載の冷却装置と、
　外気を吸引して前記電子機器に吹き当てて冷却すると共に、当該電子機器で温度上昇した外気を、前記冷却装置を介して吹き出す送風機と、を備えることを特徴とする機器収納装置。
　（付記１１）付記１０に記載の冷却装置であって、
　前記電子機器と前記蒸発器とを囲むダクトを備えることを特徴とする機器収納装置。
　（付記１２）付記１０又は１１に記載の冷却装置であって、
　前記冷却剤は、前記凝縮器に流入してきた気体冷媒の温度より低い温度に設定された冷却水であることを特徴とする機器収納装置。
　（付記１３）付記１０乃至１２のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記蒸発器のサイズは、前記電子機器より小さいサイズに形成されていることを特徴とすることを特徴とする機器収納装置。
　以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１１年７月１５日に出願された日本出願特願２０１１−１５６８５２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

２　機器収納装置
２ａ　前面板
２ｂ　吸入口
２ｃ　後面板
２ｄ　リアドア
３　電子機器
４　送風機
５　冷却装置
６　筐体
８　冷却管
１０　蒸発器
１０ａ　上部蒸発器
１０ｂ　下部蒸発器
１１　凝縮器
１１ａ、１１ｂ　筐体
１１ｂ、１１ｃ、２９　フィン
１２　冷媒管
１２ａ　気体冷媒配管
１２ｂ　液体冷媒配管
１３　ダクト
２０　上部ヘッダ
２１　中間ヘッダ
２２　下部ヘッダ
２３ａ　上部蒸発管
２３ｂ　下部蒸発管
２３ｃ　凸部
３０　バイパス管
３１ａ　第１流路
３１ｂ　第２流路
３１ｃ　第３流路

Claims

　電子機器を冷却する冷却装置であって、
　外気と熱交換することにより冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　冷媒と冷却剤とを熱交換させて、気体冷媒を液体冷媒に凝縮させる凝縮器と、
　前記蒸発器と前記凝縮器とを連結する気体冷媒配管及び液体冷媒配管と、を備え
　前記蒸発器は、
　当該蒸発器の最上位位置に設けられると共に、気体冷媒が流動する前記気体冷媒配管により前記凝縮器と接続された上部ヘッダと、
　当該蒸発器の最下位位置に設けられると共に、液体冷媒が流動する前記液体冷媒配管により前記凝縮器と接続された下部ヘッダと、
　前記上部ヘッダと前記下部ヘッダとの中間位置に設けられて、前記液体冷媒が流動する前記液体冷媒配管により前記凝縮器と接続された中間ヘッダと、
　前記上部ヘッダと前記中間ヘッダとの間に配置されて、前記中間ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら前記上部ヘッダに導く第１流路を有すると共に、前記下部ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら前記上部ヘッダに導く第２流路を有する上部蒸発管を含む上部蒸発器と、
　前記下部ヘッダと前記中間ヘッダとの間に配置されて、前記下部ヘッダの冷媒を外気と熱交換させながら前記中間ヘッダを挿通して前記上部蒸発管の前記第２流路と連通された第３流路を有する下部蒸発管を含む下部蒸発器と、を備えることを特徴とする冷却装置。
　請求項１に記載の冷却装置であって、
　前記第１流路、第２流路、第３流路の少なくとも一方の流路内壁に、冷媒の流路方向に沿って延設された凸部が形成されていることを特徴とする冷却装置。
　請求項１又は２に記載の冷却装置であって、
　前記上部蒸発管及び前記下部蒸発管の外壁には、フィンが熱接触して固着されていることを特徴とする冷却装置。
　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記中間ヘッダには、前記上部蒸発器の前記第２流路と前記下部蒸発器の前記第３流路とを連通するバイパス管が設けられていることを特徴とする冷却装置。
　請求項４に記載の冷却装置であって、
　前記バイパス管は、前記上部蒸発管又は前記下部蒸発管と一体に形成されていることを特徴とする冷却装置。
　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記凝縮器は、当該凝縮器の内壁に熱接触して固着されたフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記凝縮器は、当該凝縮器の外壁に熱接触して固着されたフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置であって、
　前記気体冷媒配管及び前記液体冷媒配管は、柔軟性を備えた冷媒配管であることを特徴とする冷却装置。
　複数の電子機器が搭載されるラックと、
　前記ラックに対応して設けられた請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置と、
　外気を吸引して前記電子機器に吹き当てて冷却すると共に、当該電子機器で温度上昇した外気を、前記冷却装置を介して吹き出す送風機と、を備えることを特徴とする機器収納装置。
　請求項９に記載の冷却装置であって、
　前記電子機器と前記蒸発器とを囲むダクトを備えることを特徴とする機器収納装置。