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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024169958
(43)【公開日】2024-12-06
(54)【発明の名称】冷却システム
(51)【国際特許分類】
G06F 1/20 20060101AFI20241129BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20241129BHJP
【ＦＩ】
G06F1/20 C
G06F1/20 B
G06F1/20 D
H05K7/20 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023086837
(22)【出願日】2023-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】原 伸英
【テーマコード（参考）】
5E322
【Ｆターム（参考）】
5E322AB10
5E322DA01
5E322DB04
5E322DB06
5E322FA01
(57)【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】冷却システムは、発熱体を冷却する複数の冷却装置、冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各冷却装置から冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、出口側ヘッダと入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、自然循環ラインの中途であって冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、出口側ヘッダと入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、強制循環ラインの中途に設けられて第１熱交換器よりも容量が大きい第２熱交換器、及び、強制循環ラインに設けられて、出口側ヘッダから入口側ヘッダに向かって冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】冷却システムは、発熱体を冷却する複数の冷却装置、冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各冷却装置から冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、出口側ヘッダと入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、自然循環ラインの中途であって冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、出口側ヘッダと入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、強制循環ラインの中途に設けられて第１熱交換器よりも容量が大きい第２熱交換器、及び、強制循環ラインに設けられて、出口側ヘッダから入口側ヘッダに向かって冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発熱体を冷却する複数の冷却装置、前記冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各前記冷却装置から前記冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、前記強制循環ラインの中途に設けられて前記第１熱交換器よりも容量が大きい第２熱交換器、及び、前記強制循環ラインに設けられて、前記出口側ヘッダから前記入口側ヘッダに向かって前記冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、
を備える冷却システム。
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、前記強制循環ラインの中途に設けられて前記第１熱交換器よりも容量が大きい第２熱交換器、及び、前記強制循環ラインに設けられて、前記出口側ヘッダから前記入口側ヘッダに向かって前記冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、
を備える冷却システム。
【請求項2】
前記冷媒の流通系統を、前記自然循環ライン及び前記強制循環ラインの少なくとも一方となるように切り替える切替部を備える請求項１に記載の冷却システム。
【請求項3】
前記第２熱交換器は、前記冷却ユニットに対して下方に配置されている請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項4】
前記自然循環ラインは、前記複数の冷却装置よりも上方に配置され、前記第１熱交換器で熱交換を行った前記冷媒を前記入口側ヘッダに導入する導入ラインを有し、
前記ポンプは、前記複数の冷却装置よりも下方に配置されている請求項１又は２に記載の冷却システム。
前記ポンプは、前記複数の冷却装置よりも下方に配置されている請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項5】
前記第１熱交換器の上方に配置され、下方の空気を上方に排出する排気流路を内部に有した上下方向に延び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6】
前記第１熱交換器は、
前記出口側ヘッダから前記冷媒が供給される供給部と、
前記入口側ヘッダに向けて前記冷媒を排出する排出部と、
を有し、
前記供給部が前記排出部よりも上方に位置するように、前記第１熱交換器が設置されている請求項１又は２に記載の冷却システム。
前記出口側ヘッダから前記冷媒が供給される供給部と、
前記入口側ヘッダに向けて前記冷媒を排出する排出部と、
を有し、
前記供給部が前記排出部よりも上方に位置するように、前記第１熱交換器が設置されている請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項7】
発熱体を冷却する複数の冷却装置、前記冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各前記冷却装置から前記冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、
前記自然循環ラインの前記第１熱交換器よりも下流側と前記入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、及び、前記強制循環ラインに設けられて、前記出口側ヘッダから前記入口側ヘッダに向かって前記冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、
を備え、
前記自然循環ラインは、前記複数の冷却装置よりも上方に配置され、前記第１熱交換器で熱交換を行った前記冷媒を前記入口側ヘッダに導入する導入ラインを有し、
前記ポンプは、前記複数の冷却装置よりも下方に配置されている冷却システム。
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、
前記自然循環ラインの前記第１熱交換器よりも下流側と前記入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、及び、前記強制循環ラインに設けられて、前記出口側ヘッダから前記入口側ヘッダに向かって前記冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、
を備え、
前記自然循環ラインは、前記複数の冷却装置よりも上方に配置され、前記第１熱交換器で熱交換を行った前記冷媒を前記入口側ヘッダに導入する導入ラインを有し、
前記ポンプは、前記複数の冷却装置よりも下方に配置されている冷却システム。
【請求項8】
前記第１熱交換器の上方に配置され、下方の空気を上方に排出する排気流路を内部に有した上下方向に延びるダクトをさらに備える請求項７に記載の冷却システム。
【請求項9】
複数の前記冷却ユニットと、
前記冷却ユニットごとに設けられた複数の前記自然循環部、及び複数の前記強制循環部と、
を備え、
前記ダクトは、
複数の前記第１熱交換器の各々に対して上方に配置され、下方から内部に空気を導入するダクト導入部と、
複数の前記ダクト導入部の上端部同士を接続し、各前記ダクト導入部から導入された空気を合流させるダクトヘッダ部と、
前記ダクトヘッダ部から上方に延び、前記ダクトヘッダ部によって合流された空気を上方に向けて排出するダクト排出部と、
を有する請求項８に記載の冷却システム。
前記冷却ユニットごとに設けられた複数の前記自然循環部、及び複数の前記強制循環部と、
を備え、
前記ダクトは、
複数の前記第１熱交換器の各々に対して上方に配置され、下方から内部に空気を導入するダクト導入部と、
複数の前記ダクト導入部の上端部同士を接続し、各前記ダクト導入部から導入された空気を合流させるダクトヘッダ部と、
前記ダクトヘッダ部から上方に延び、前記ダクトヘッダ部によって合流された空気を上方に向けて排出するダクト排出部と、
を有する請求項８に記載の冷却システム。
【請求項10】
発熱体を冷却する複数の冷却装置、前記冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各前記冷却装置から前記冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、
前記第１熱交換器の上方に配置され、下方の空気を上方に排出する排気流路を内部に有した上下方向に延びるダクトと、
を備える冷却システム。
前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、
前記第１熱交換器の上方に配置され、下方の空気を上方に排出する排気流路を内部に有した上下方向に延びるダクトと、
を備える冷却システム。
【請求項11】
前記第１熱交換器は、
前記出口側ヘッダから前記冷媒が供給される供給部と、
前記入口側ヘッダに向けて前記冷媒を排出する排出部と、
を有し、
前記供給部が前記排出部よりも上方に位置するように、前記第１熱交換器が設置されている請求項１０に記載の冷却システム。
前記出口側ヘッダから前記冷媒が供給される供給部と、
前記入口側ヘッダに向けて前記冷媒を排出する排出部と、
を有し、
前記供給部が前記排出部よりも上方に位置するように、前記第１熱交換器が設置されている請求項１０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。
【背景技術】
【0002】
例えばサーバルーム等に配置されたコンピュータやサーバ等の電子機器は、稼動に伴って発熱する。このような発熱体を冷却するため、例えば特許文献１に示すような冷却システムが考案されている。特許文献１の冷却システムは、蒸発器と凝縮器との間に冷媒の自然循環機構と強制循環機構との二つの循環機構を有している。これら二つの循環機構は、切り替え可能とされている。自然循環機構は、発熱体の発熱を利用して冷媒を自然循環させる。これに対し、強制循環機構は、ポンプによって冷媒を強制循環させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－１９０５５３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、特許文献１に記載の冷却システムでは、自然循環機構と強制循環機構とで共通の一の凝縮器を用いて発熱体と熱交換を行った後の冷媒を冷却する。このため、凝縮器の冷却能力が発熱量に対して不十分な場合には、自然循環機構から強制循環機構に切り替えたとしても、発熱体の冷却効率が低下することがあった。
【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、発熱体を冷却する複数の冷却装置、前記冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各前記冷却装置から前記冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、前記強制循環ラインの中途に設けられて前記第１熱交換器よりも容量が大きい第２熱交換器、及び、前記強制循環ラインに設けられて、前記出口側ヘッダから前記入口側ヘッダに向かって前記冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、を備える。
【0007】
本開示に係る冷却システムは、発熱体を冷却する複数の冷却装置、前記冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各前記冷却装置から前記冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、前記自然循環ラインの前記第１熱交換器よりも下流側と前記入口側ヘッダとを接続する強制循環ライン、及び、前記強制循環ラインに設けられて、前記出口側ヘッダから前記入口側ヘッダに向かって前記冷媒を圧送するポンプを有する強制循環部と、を備え、前記自然循環ラインは、前記複数の冷却装置よりも上方に配置され、前記第１熱交換器で熱交換を行った前記冷媒を前記入口側ヘッダに導入する導入ラインを有し、前記ポンプは、前記複数の冷却装置よりも下方に配置されている。
【0008】
本開示に係る冷却システムは、発熱体を冷却する複数の冷却装置、前記冷却装置に冷媒を分配する入口側ヘッダ、及び、各前記冷却装置から前記冷媒が排出される出口側ヘッダを有する冷却ユニットと、前記出口側ヘッダと前記入口側ヘッダとを接続する自然循環ライン、及び、前記自然循環ラインの中途であって前記冷却ユニットの上方に設置された第１熱交換器を有する自然循環部と、前記第１熱交換器の上方に配置され、下方の空気を上方に排出する排気流路を内部に有した上下方向に延びるダクトと、を備える。
【発明の効果】
【0009】
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】
【0010】
【図1】本開示の第１実施形態に係る冷却システムの概略図である。
【図2】本開示の第１実施形態に係る冷却システムの全体構成を示す系統図である。
【図3】本開示の第１実施形態に係る第１熱交換器の斜視図である。
【図4】本開示の第１実施形態に係る制御ユニットの機能ブロック図である。
【図5】本開示の第１実施形態に係る冷媒の流通系統が自然循環ラインに切り替えられた状態を示す図である。
【図6】本開示の第１実施形態に係る冷媒の流通系統の切替手順を示すフローチャートである。
【図7】本開示の第１実施形態に係る冷媒の流通系統が強制循環ラインに切り替えられた状態を示す図である。
【図8】本開示の第１実施形態の第１変形例に係る冷却システムの全体構成を示す系統図である。
【図9】本開示の第１実施形態の第２変形例に係る第１熱交換器の斜視図である。
【図10】本開示の第１実施形態の第２変形例に係る第１熱交換器を上方から見た図である。
【図11】本開示の第２実施形態に係る冷却システムの全体構成を示す系統図である。
【図12】本開示の第２実施形態に係る制御ユニットの機能ブロック図である。
【図13】本開示の第２実施形態に係る冷媒の流通系統の切替手順を示すフローチャートである。
【図14】本開示の第２実施形態の第１変形例に係る冷却システムの全体構成を示す系統図である。
【図15】本開示の第２実施形態の第２変形例に係る冷却システムの全体構成を示す系統図である。
【図16】本開示の第３実施形態に係る冷却システムの全体構成を示す系統図である。
【図17】本開示の第３実施形態に係る第１熱交換器の斜視図である。
【図18】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】
【0011】
＜第１実施形態＞
（冷却システムの構成）
以下、本開示の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、図２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、冷却ユニット１０と、自然循環部２０と、強制循環部３０と、切替部４０と、リザーバ部５０と、ダクト６０と、センサ４と、制御ユニット７０と、を備える。
なお、図１、図２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。また、図１、図２では、後述する冷媒Ｒが流れる配管やサーバラック２等、一部の構成が省略されている。
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。
（冷却システムの構成）
以下、本開示の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、図２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、冷却ユニット１０と、自然循環部２０と、強制循環部３０と、切替部４０と、リザーバ部５０と、ダクト６０と、センサ４と、制御ユニット７０と、を備える。
なお、図１、図２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。また、図１、図２では、後述する冷媒Ｒが流れる配管やサーバラック２等、一部の構成が省略されている。
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。
【0012】
（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、内部に複数のサーバ３を収容することができる。また、サーバラック２の天板２ａ上には、他の装置を載置することができる。
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、内部に複数のサーバ３を収容することができる。また、サーバラック２の天板２ａ上には、他の装置を載置することができる。
【0013】
（サーバ）
サーバ３は、サーバラック２内に上下方向Ｄｖに並んで複数収容されている。
サーバ３は、ケーシング３ａと、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃと、を有する。
ケーシング３ａは、水平方向に延在する箱型の筐体である。ケーシング３ａは、サーバラック２に水平方向横向きに差し込まれている。ケーシング３ａの内部には、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃとが収容されている。サーバボード３ｂは、水平方向に延在している。
サーバ３は、サーバラック２内に上下方向Ｄｖに並んで複数収容されている。
サーバ３は、ケーシング３ａと、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃと、を有する。
ケーシング３ａは、水平方向に延在する箱型の筐体である。ケーシング３ａは、サーバラック２に水平方向横向きに差し込まれている。ケーシング３ａの内部には、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃとが収容されている。サーバボード３ｂは、水平方向に延在している。
【0014】
（発熱体）
発熱体３ｃは、サーバボード３ｂ上に載置された電子部品である。発熱体３ｃは、例えばサーバボード３ｂに設置されたＣＰＵやＧＰＵ等のチップである。発熱体３ｃは、サーバボード３ｂ上に水平方向に延在して複数設けられている。なお、図２では、簡略化のために、発熱体３ｃがサーバボード３ｂごとに１つずつ設置される場合が図示されている。１つのサーバボード３ｂに設置される発熱体３ｃの個数は、適宜変更可能である。これら発熱体３ｃは、稼動時に発熱する。発熱体３ｃには、最も効率良く稼動することができる温度域を有する。冷却システム１は、各発熱体３ｃを、この最も効率良く稼動することができる温度域まで冷却する。
発熱体３ｃは、サーバボード３ｂ上に載置された電子部品である。発熱体３ｃは、例えばサーバボード３ｂに設置されたＣＰＵやＧＰＵ等のチップである。発熱体３ｃは、サーバボード３ｂ上に水平方向に延在して複数設けられている。なお、図２では、簡略化のために、発熱体３ｃがサーバボード３ｂごとに１つずつ設置される場合が図示されている。１つのサーバボード３ｂに設置される発熱体３ｃの個数は、適宜変更可能である。これら発熱体３ｃは、稼動時に発熱する。発熱体３ｃには、最も効率良く稼動することができる温度域を有する。冷却システム１は、各発熱体３ｃを、この最も効率良く稼動することができる温度域まで冷却する。
【0015】
（冷却ユニット）
冷却ユニット１０は、冷却装置１１と、入口側ヘッダ１２と、入口側分岐ライン１３と、バルブ１４と、出口側ヘッダ１５と、出口側分岐ライン１６と、を有する。
冷却ユニット１０は、冷却装置１１と、入口側ヘッダ１２と、入口側分岐ライン１３と、バルブ１４と、出口側ヘッダ１５と、出口側分岐ライン１６と、を有する。
【0016】
（冷却装置）
冷却装置１１は、複数設けられている。冷却装置１１の個数は、適宜変個可能である。冷却装置１１は、複数の発熱体３ｃの各々に取り付けられている。これら複数の冷却装置１１は、取り付けられた発熱体３ｃを冷却する。冷却装置１１には、冷媒Ｒが供給される。この冷媒Ｒとして、例えばＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）やＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｏｌｅｆｉｎ）系の冷媒等が挙げられる。冷却装置１１の内部には、この冷媒Ｒが流通する流路が形成されている。冷却装置１１は、内部を流通する冷媒Ｒと発熱体３ｃとで熱交換を行わせることにより発熱体３ｃを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、冷媒Ｒが内部を流通可能に形成された箱型のコールドプレート１１ａである。
冷却装置１１は、複数設けられている。冷却装置１１の個数は、適宜変個可能である。冷却装置１１は、複数の発熱体３ｃの各々に取り付けられている。これら複数の冷却装置１１は、取り付けられた発熱体３ｃを冷却する。冷却装置１１には、冷媒Ｒが供給される。この冷媒Ｒとして、例えばＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）やＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｏｌｅｆｉｎ）系の冷媒等が挙げられる。冷却装置１１の内部には、この冷媒Ｒが流通する流路が形成されている。冷却装置１１は、内部を流通する冷媒Ｒと発熱体３ｃとで熱交換を行わせることにより発熱体３ｃを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、冷媒Ｒが内部を流通可能に形成された箱型のコールドプレート１１ａである。
【0017】
（入口側ヘッダ）
入口側ヘッダ１２は、各冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。入口側ヘッダ１２は、上下方向Ｄｖに延びている。入口側ヘッダ１２には、冷却装置１１ごとに複数の入口側分岐ライン１３が設けられている。各入口側分岐ライン１３は、入口側ヘッダ１２と、冷却装置１１とを接続している。分岐ラインは、入口側ヘッダ１２で分配された冷媒Ｒを冷却装置１１に導く。また、各入口側分岐ライン１３には、バルブ１４が設けられている。このバルブ１４は、例えばニードルバルブであり、入口側分岐ライン１３を開閉することができる。
入口側ヘッダ１２は、各冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。入口側ヘッダ１２は、上下方向Ｄｖに延びている。入口側ヘッダ１２には、冷却装置１１ごとに複数の入口側分岐ライン１３が設けられている。各入口側分岐ライン１３は、入口側ヘッダ１２と、冷却装置１１とを接続している。分岐ラインは、入口側ヘッダ１２で分配された冷媒Ｒを冷却装置１１に導く。また、各入口側分岐ライン１３には、バルブ１４が設けられている。このバルブ１４は、例えばニードルバルブであり、入口側分岐ライン１３を開閉することができる。
【0018】
（出口側ヘッダ）
出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。出口側ヘッダ１５は、上下方向Ｄｖに延びている。出口側ヘッダ１５には、冷却装置１１ごとに複数の出口側分岐ライン１６が設けられている。各出口側分岐ライン１６は、出口側ヘッダ１５と、各冷却装置１１とを接続している。各冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行って加熱された冷媒Ｒは、出口側分岐ライン１６を介して出口側ヘッダ１５で合流する。
出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。出口側ヘッダ１５は、上下方向Ｄｖに延びている。出口側ヘッダ１５には、冷却装置１１ごとに複数の出口側分岐ライン１６が設けられている。各出口側分岐ライン１６は、出口側ヘッダ１５と、各冷却装置１１とを接続している。各冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行って加熱された冷媒Ｒは、出口側分岐ライン１６を介して出口側ヘッダ１５で合流する。
【0019】
（自然循環部）
自然循環部２０は、発熱体３ｃからの排熱により冷媒Ｒを加熱して生じる上昇流を利用して、冷媒Ｒを自然循環させる。自然循環部２０は、自然循環ライン２１と、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、逃がしバルブ２４と、を有する。自然循環ライン２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。以下、自然循環部２０の各構成について詳細に説明する。
自然循環部２０は、発熱体３ｃからの排熱により冷媒Ｒを加熱して生じる上昇流を利用して、冷媒Ｒを自然循環させる。自然循環部２０は、自然循環ライン２１と、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、逃がしバルブ２４と、を有する。自然循環ライン２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。以下、自然循環部２０の各構成について詳細に説明する。
【0020】
（自然循環ライン）
自然循環ライン２１は、第１自然循環ライン２１ａと、第２自然循環ライン２１ｂと、導入ライン２１ｃと、を有する。第１自然循環ライン２１ａは、出口側ヘッダ１５の上端部と、第１熱交換器２２とを接続している。第１自然循環ライン２１ａは、出口側ヘッダ１５から第１熱交換器２２に冷媒Ｒを導く。第１熱交換器２２では、冷媒Ｒの熱交換が行われる。第２自然循環ライン２１ｂは、第１熱交換器２２から下方に延び、後述する強制循環部３０のタンク３４に接続されている。
自然循環ライン２１は、第１自然循環ライン２１ａと、第２自然循環ライン２１ｂと、導入ライン２１ｃと、を有する。第１自然循環ライン２１ａは、出口側ヘッダ１５の上端部と、第１熱交換器２２とを接続している。第１自然循環ライン２１ａは、出口側ヘッダ１５から第１熱交換器２２に冷媒Ｒを導く。第１熱交換器２２では、冷媒Ｒの熱交換が行われる。第２自然循環ライン２１ｂは、第１熱交換器２２から下方に延び、後述する強制循環部３０のタンク３４に接続されている。
【0021】
（導入ライン）
導入ライン２１ｃは、第２自然循環ライン２１ｂからバイパスしたバイパスラインである。導入ライン２１ｃは、複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。第１熱交換器２２で熱交換が行われた冷媒Ｒは、第２自然循環ライン２１ｂを介して導入ライン２１ｃに供給される。導入ライン２１ｃは、第１熱交換器２２で熱交換を行った冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導入する。
導入ライン２１ｃは、第２自然循環ライン２１ｂからバイパスしたバイパスラインである。導入ライン２１ｃは、複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。第１熱交換器２２で熱交換が行われた冷媒Ｒは、第２自然循環ライン２１ｂを介して導入ライン２１ｃに供給される。導入ライン２１ｃは、第１熱交換器２２で熱交換を行った冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導入する。
【0022】
（第１熱交換器）
第１熱交換器２２は、冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却する。第１熱交換器２２の内部には、冷媒Ｒが流通可能な流路が形成されている。第１熱交換器２２の近傍には、送風ファン２３が設置されている。送風ファン２３は、第１熱交換器２２に向けて送風し、第１熱交換器２２に空気Ａを供給する。第１熱交換器２２は、第１熱交換器２２周辺の空気Ａと冷媒Ｒとで熱交換を行わせて冷媒Ｒを冷却する空冷のラジエータ２５である。ラジエータ２５には、例えば空気Ａが通過可能な隙間が形成されている。
第１熱交換器２２は、冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却する。第１熱交換器２２の内部には、冷媒Ｒが流通可能な流路が形成されている。第１熱交換器２２の近傍には、送風ファン２３が設置されている。送風ファン２３は、第１熱交換器２２に向けて送風し、第１熱交換器２２に空気Ａを供給する。第１熱交換器２２は、第１熱交換器２２周辺の空気Ａと冷媒Ｒとで熱交換を行わせて冷媒Ｒを冷却する空冷のラジエータ２５である。ラジエータ２５には、例えば空気Ａが通過可能な隙間が形成されている。
【0023】
図３に示すように、第１熱交換器２２は、サーバラック２の天板２ａ上に２台載置されている。各第１熱交換器２２は、平板状に形成されている。第１熱交換器２２は、出口側ヘッダ１５から冷媒Ｒが供給される供給部２５ａと、入口側ヘッダ１２に向けて冷媒Ｒを排出する排出部２５ｂと、を有する。供給部２５ａが排出部２５ｂよりも上方に位置するように、第１熱交換器２２が水平面ＨＬに対して傾斜して設置されている。より詳細には、２台の第１熱交換器２２は、水平方向から見てＶ字状に傾斜して配置されている。
【0024】
また、第１熱交換器２２には、設計圧力以上の圧力がかからないように第１熱交換器２２内部のガスを逃がす逃がしバルブ２４が設けられている。
【0025】
（強制循環部）
強制循環部３０は、自然循環部２０とは別に設けられ、発熱体３ｃの排熱による冷媒Ｒの加熱によらずに冷媒Ｒを循環させる機構である。強制循環部３０は、強制循環ライン３１と、別置きＣＤＵ３２（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）と、チラー装置３３と、タンク３４と、ポンプ３５とを有する。強制循環ライン３１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。別置きＣＤＵ３２は、第２熱交換器３６を有し、この第２熱交換器３６は、強制循環ライン３１の中途に設けられている。また、タンク３４やポンプ３５は、強制循環ライン３１上の第２熱交換器３６よりも下流側に設けられている。以下、強制循環部３０の各構成について詳細に説明する。
強制循環部３０は、自然循環部２０とは別に設けられ、発熱体３ｃの排熱による冷媒Ｒの加熱によらずに冷媒Ｒを循環させる機構である。強制循環部３０は、強制循環ライン３１と、別置きＣＤＵ３２（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）と、チラー装置３３と、タンク３４と、ポンプ３５とを有する。強制循環ライン３１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。別置きＣＤＵ３２は、第２熱交換器３６を有し、この第２熱交換器３６は、強制循環ライン３１の中途に設けられている。また、タンク３４やポンプ３５は、強制循環ライン３１上の第２熱交換器３６よりも下流側に設けられている。以下、強制循環部３０の各構成について詳細に説明する。
【0026】
（強制循環ライン）
強制循環ライン３１は、第１強制循環ライン３１ａと、第２強制循環ライン３１ｂと、第３強制循環ライン３１ｃと、を有する。第１強制循環ライン３１ａは、出口側ヘッダ１５の下端部と、第２熱交換器３６とを接続している。第１強制循環ライン３１ａは、出口側ヘッダ１５から後述する第２熱交換器３６に冷媒Ｒを導く。第２熱交換器３６では、冷媒Ｒの熱交換が行われる。第２強制循環ライン３１ｂは、第２熱交換器３６と後述するタンク３４とを接続している。第２強制循環ライン３１ｂは、第２熱交換器３６で熱交換を行った冷媒Ｒをタンク３４に導く。タンク３４内には、冷媒Ｒが一時的に貯蔵される。第３強制循環ライン３１ｃは、タンク３４と入口側ヘッダ１２の下端部とを接続している。第３強制循環ライン３１ｃは、タンク３４に供給された冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導く。
強制循環ライン３１は、第１強制循環ライン３１ａと、第２強制循環ライン３１ｂと、第３強制循環ライン３１ｃと、を有する。第１強制循環ライン３１ａは、出口側ヘッダ１５の下端部と、第２熱交換器３６とを接続している。第１強制循環ライン３１ａは、出口側ヘッダ１５から後述する第２熱交換器３６に冷媒Ｒを導く。第２熱交換器３６では、冷媒Ｒの熱交換が行われる。第２強制循環ライン３１ｂは、第２熱交換器３６と後述するタンク３４とを接続している。第２強制循環ライン３１ｂは、第２熱交換器３６で熱交換を行った冷媒Ｒをタンク３４に導く。タンク３４内には、冷媒Ｒが一時的に貯蔵される。第３強制循環ライン３１ｃは、タンク３４と入口側ヘッダ１２の下端部とを接続している。第３強制循環ライン３１ｃは、タンク３４に供給された冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導く。
【0027】
第３強制循環ライン３１ｃは、ポンプ３５が配置される複数のポンプライン３７と、複数のポンプライン３７が合流する合流ライン３８とを有する。本実施形態では、ポンプライン３７は、２本設けられている。ポンプライン３７は１本のみ設けられていてもよく、３本以上の複数本設けられていてもよい。各ポンプライン３７は、タンク３４から延び、１本の合流ライン３８に接続されている。合流ライン３８は、複数のポンプライン３７と入口側ヘッダ１２の下端部とを接続している。
【0028】
（別置きＣＤＵ）
別置きＣＤＵ３２は、第１熱交換器２２とは別に設けられ、発熱体３ｃと熱交換を行って加熱された冷媒Ｒを冷却する機構である。別置きＣＤＵ３２は、内部に第２熱交換器３６を有する。
別置きＣＤＵ３２は、第１熱交換器２２とは別に設けられ、発熱体３ｃと熱交換を行って加熱された冷媒Ｒを冷却する機構である。別置きＣＤＵ３２は、内部に第２熱交換器３６を有する。
【0029】
（第２熱交換器）
第２熱交換器３６は、冷却ユニット１０に対して下側Ｄｖｄに配置されている。特に、本実施形態では、第２熱交換器３６は、冷却ユニット１０よりも下方に配置されている。なお、冷却ユニット１０に対して下側Ｄｖｄとは、冷却ユニット１０よりも下方に配置される場合に限られず、冷却ユニット１０の下部と上下方向Ｄｖで同程度の高さに配置される場合も含む。
第２熱交換器３６は、冷却ユニット１０に対して下側Ｄｖｄに配置されている。特に、本実施形態では、第２熱交換器３６は、冷却ユニット１０よりも下方に配置されている。なお、冷却ユニット１０に対して下側Ｄｖｄとは、冷却ユニット１０よりも下方に配置される場合に限られず、冷却ユニット１０の下部と上下方向Ｄｖで同程度の高さに配置される場合も含む。
【0030】
第２熱交換器３６には、発熱体３ｃから第１強制循環ライン３１ａを介して冷媒Ｒが供給される。第２熱交換器３６は、冷媒Ｒに熱交換を行わせて冷媒Ｒを冷却する。第２熱交換器３６は、第１熱交換器２２よりも容量が大きい。本実施形態の第２熱交換器３６は、冷媒Ｒと内部を流れる冷却水Ｗとに熱交換を行わせて冷媒Ｒを冷却する、水冷プレート式の熱交換器である。
【0031】
第２熱交換器３６は、複数の水冷プレート３６ａと、各水冷プレート３６ａの上流側と下流側に設けられた冷媒Ｒの流れを遮断可能なバルブ３６ｂと、を有する。複数の水冷プレート３６ａは、並列に接続されている。なお、複数の水冷プレート３６ａは、直列に接続されていてもよい。これら複数の水冷プレート３６ａには、第１強制循環ライン３１ａを介して冷媒Ｒが供給されるとともに、外部から冷却水Ｗが供給される。各水冷プレート３６ａは、冷媒Ｒと冷却水Ｗとで熱交換を行わせる。これにより、冷媒Ｒは冷却され、冷却水Ｗは冷媒Ｒの排熱によって加熱される。加熱された冷却水Ｗは、チラー装置３３に送られる。
【0032】
（チラー装置）
チラー装置３３は、第２熱交換器３６で熱交換を行った冷媒Ｒを冷却する。チラー装置３３で冷却された冷媒Ｒは、再び第２熱交換器３６に供給されて、冷媒Ｒと熱交換を行う。
チラー装置３３は、第２熱交換器３６で熱交換を行った冷媒Ｒを冷却する。チラー装置３３で冷却された冷媒Ｒは、再び第２熱交換器３６に供給されて、冷媒Ｒと熱交換を行う。
【0033】
（ポンプ）
ポンプ３５は、出口側ヘッダ１５から入口側ヘッダ１２に向かって冷媒Ｒを圧送する。ポンプ３５によって圧送された冷媒Ｒは、入口側ヘッドから各冷却装置１１に分配されて、冷却システム１内を循環する。ポンプ３５は、各ポンプライン３７に１台ずつ配置されている。本実施形態では、１つの冷却ユニット１０につき、２台のポンプ３５が設置されている。また、これら２台のポンプ３５は、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。例えば図示のように、ポンプ３５は、サーバラック２内の最も下方の空間に収容されている。本実施形態のポンプ３５は、内部の歯車が回転することで冷媒Ｒを吸い込んで圧送するギヤードポンプである。なお、ポンプ３５は、スクリューポンプ等の他の方式のポンプであってもよい。
ポンプ３５は、出口側ヘッダ１５から入口側ヘッダ１２に向かって冷媒Ｒを圧送する。ポンプ３５によって圧送された冷媒Ｒは、入口側ヘッドから各冷却装置１１に分配されて、冷却システム１内を循環する。ポンプ３５は、各ポンプライン３７に１台ずつ配置されている。本実施形態では、１つの冷却ユニット１０につき、２台のポンプ３５が設置されている。また、これら２台のポンプ３５は、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。例えば図示のように、ポンプ３５は、サーバラック２内の最も下方の空間に収容されている。本実施形態のポンプ３５は、内部の歯車が回転することで冷媒Ｒを吸い込んで圧送するギヤードポンプである。なお、ポンプ３５は、スクリューポンプ等の他の方式のポンプであってもよい。
【0034】
（切替部）
切替部４０は、冷媒Ｒの流通系統６を、自然循環ライン２１及び強制循環ライン３１の少なくとも一方となるように切り替える機構である。冷媒Ｒの流通系統６は、冷媒Ｒの流れる流路を意味する。この流通系統６は、自然循環ライン２１と、強制循環ライン３１とを含む。すなわち、切替部４０は、自然循環ライン２１と強制循環ライン３１のいずれか一方、または自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方に冷媒Ｒを流通可能に切り替えることができる。
切替部４０は、冷媒Ｒの流通系統６を、自然循環ライン２１及び強制循環ライン３１の少なくとも一方となるように切り替える機構である。冷媒Ｒの流通系統６は、冷媒Ｒの流れる流路を意味する。この流通系統６は、自然循環ライン２１と、強制循環ライン３１とを含む。すなわち、切替部４０は、自然循環ライン２１と強制循環ライン３１のいずれか一方、または自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方に冷媒Ｒを流通可能に切り替えることができる。
【0035】
切替部４０は、第１切替バルブ４１と、第２切替バルブ４２と、第３切替バルブ４３と、第４切替バルブ４４と、第５切替バルブ４５と、第６切替バルブ４６と、を有する。
第１切替バルブ４１は、第１自然循環ライン２１ａに設けられている。第１切替バルブ４１は、第１自然循環ライン２１ａを開閉する。
第２切替バルブ４２は、第２自然循環ライン２１ｂの下端部に設けられている。第２切替バルブ４２は、タンク３４の近傍に位置している。第２切替バルブ４２は、第２自然循環ライン２１ｂを開閉する。
第３切替バルブ４３は、導入ライン２１ｃに設けられている。第３切替バルブ４３は、導入ライン２１ｃを開閉する。
第１切替バルブ４１は、第１自然循環ライン２１ａに設けられている。第１切替バルブ４１は、第１自然循環ライン２１ａを開閉する。
第２切替バルブ４２は、第２自然循環ライン２１ｂの下端部に設けられている。第２切替バルブ４２は、タンク３４の近傍に位置している。第２切替バルブ４２は、第２自然循環ライン２１ｂを開閉する。
第３切替バルブ４３は、導入ライン２１ｃに設けられている。第３切替バルブ４３は、導入ライン２１ｃを開閉する。
【0036】
第４切替バルブ４４は、第１強制循環ライン３１ａに設けられている。第４切替バルブ４４は、第１強制循環ライン３１ａを開閉する。
第５切替バルブ４５は、第２強制循環ライン３１ｂ上のタンク３４の近傍に設けられている。第５切替バルブ４５は、第２強制循環ライン３１ｂを開閉する。
第６切替バルブ４６は、ポンプライン３７上のポンプ３５に対して上流側と下流側に設けられている。第６切替バルブ４６は、ポンプライン３７を開閉する。
第５切替バルブ４５は、第２強制循環ライン３１ｂ上のタンク３４の近傍に設けられている。第５切替バルブ４５は、第２強制循環ライン３１ｂを開閉する。
第６切替バルブ４６は、ポンプライン３７上のポンプ３５に対して上流側と下流側に設けられている。第６切替バルブ４６は、ポンプライン３７を開閉する。
【0037】
（リザーバ部）
リザーバ部５０は、冷却システム１内を循環する冷媒Ｒの熱膨張による体積変化を吸収するために設けられている。リザーバ部５０は、リザーバ管５１と、リザーババルブ５２と、を有する。
リザーバ管５１は、上下方向Ｄｖに延びて、第２自然循環ライン２１ｂの上端部と下端部とを接続している。リザーバ管５１の上端部と第２自然循環ライン２１ｂとの接続部分は、導入ライン２１ｃよりも上方に位置している。リザーバ管５１の下端部と第２自然循環ライン２１ｂとの接続部分は、タンク３４よりも上方であって、第２切替バルブ４２よりも下方に位置している。リザーババルブ５２は、リザーバ管５１の上端部と下端部とに設けられている。いずれか一方のリザーババルブ５２を操作してリザーバ管５１を開放することにより、冷媒Ｒの一部を回収して冷媒Ｒの熱膨張による体積変化を吸収することができる。
リザーバ部５０は、冷却システム１内を循環する冷媒Ｒの熱膨張による体積変化を吸収するために設けられている。リザーバ部５０は、リザーバ管５１と、リザーババルブ５２と、を有する。
リザーバ管５１は、上下方向Ｄｖに延びて、第２自然循環ライン２１ｂの上端部と下端部とを接続している。リザーバ管５１の上端部と第２自然循環ライン２１ｂとの接続部分は、導入ライン２１ｃよりも上方に位置している。リザーバ管５１の下端部と第２自然循環ライン２１ｂとの接続部分は、タンク３４よりも上方であって、第２切替バルブ４２よりも下方に位置している。リザーババルブ５２は、リザーバ管５１の上端部と下端部とに設けられている。いずれか一方のリザーババルブ５２を操作してリザーバ管５１を開放することにより、冷媒Ｒの一部を回収して冷媒Ｒの熱膨張による体積変化を吸収することができる。
【0038】
（ダクト）
ダクト６０は、第１熱交換器２２の上方に配置されている。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延びている。ダクト６０は、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。排気流路６１の下端部には、空気Ａが導入される入口開口部６１ａが設けられている。排気流路６１の上端部には、排気流路６１を流れた空気Ａが排出される出口開口部６１ｂが設けられている。
ダクト６０は、第１熱交換器２２の上方に配置されている。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延びている。ダクト６０は、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。排気流路６１の下端部には、空気Ａが導入される入口開口部６１ａが設けられている。排気流路６１の上端部には、排気流路６１を流れた空気Ａが排出される出口開口部６１ｂが設けられている。
【0039】
ダクト６０は、ダクト導入部６２と、ダクト本体６３と、ダクト排出部６４と、を有する。ダクト導入部６２は、下方の空気Ａを排気流路６１内に導入する。ダクト導入部６２は、上下方向Ｄｖに延び、上方に向かうにしたがい縮径したベルマウス状に形成されている。ダクト本体６３は、ダクト導入部６２の上端部から上方に延びる円筒状に形成されている。ダクト本体６３とダクト導入部６２とは連通している。ダクト排出部６４は、ダクト本体６３部の上端部に設けられている。ダクト排出部６４は、ダクト本体６３部から上方に向かうにしたがい水平方向に湾曲した円筒状に形成されている。ダクト排出部６４は、ダクト本体６３部と連通している。これらダクト導入部６２と、ダクト本体６３と、ダクト排出部６４とによって、排気流路６１が形成されている。ダクト本体６３の下端部の開口が排気流路６１の入口開口部６１ａとなる。ダクト排出部６４の上端の開口は水平方向に開口している。このダクト排出部６４の上端の開口が排気流路６１の出口開口部６１ｂとなる。
【0040】
（センサ）
センサ４は、サーバラック２毎の発熱量を取得する。センサ４によって取得されたサーバラック２毎の発熱量の情報は、制御ユニット７０に送られる。本実施形態のように冷却システム１がサーバセンターに導入される場合、センサ４には、例えばインテリジェントＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）が採用される。このインテリジェントＰＤＵは、サーバラック２毎の電流値を観測することにより各サーバラック２の総発熱量を取得する。
なお、センサ４は、発熱体３ｃごとに発熱量を取得するものであってもよい。
センサ４は、サーバラック２毎の発熱量を取得する。センサ４によって取得されたサーバラック２毎の発熱量の情報は、制御ユニット７０に送られる。本実施形態のように冷却システム１がサーバセンターに導入される場合、センサ４には、例えばインテリジェントＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）が採用される。このインテリジェントＰＤＵは、サーバラック２毎の電流値を観測することにより各サーバラック２の総発熱量を取得する。
なお、センサ４は、発熱体３ｃごとに発熱量を取得するものであってもよい。
【0041】
（制御ユニット）
制御ユニット７０は、冷却システム１の各構成の動作を制御する。
図４に示すように制御ユニット７０は、受信部７１と、発熱温度判定部７２と、制御部７３との各機能部を有する。
受信部７１は、センサ４から送信される温度情報等を受信する。
発熱温度判定部７２は、受信部７１によって受信された温度情報から発熱体３ｃの発熱温度が閾値以上か否かを判定する。
制御部７３は、冷却システム１を構成する各種機器を制御する。また、制御部７３は、切替制御部７３ａと、ポンプ制御部７３ｂと、を有する。
切替制御部７３ａは、切替部４０を制御して、冷媒Ｒの流通系統６を切り替えさせる。
ポンプ制御部７３ｂは、ポンプ３５を制御する。
制御ユニット７０は、冷却システム１の各構成の動作を制御する。
図４に示すように制御ユニット７０は、受信部７１と、発熱温度判定部７２と、制御部７３との各機能部を有する。
受信部７１は、センサ４から送信される温度情報等を受信する。
発熱温度判定部７２は、受信部７１によって受信された温度情報から発熱体３ｃの発熱温度が閾値以上か否かを判定する。
制御部７３は、冷却システム１を構成する各種機器を制御する。また、制御部７３は、切替制御部７３ａと、ポンプ制御部７３ｂと、を有する。
切替制御部７３ａは、切替部４０を制御して、冷媒Ｒの流通系統６を切り替えさせる。
ポンプ制御部７３ｂは、ポンプ３５を制御する。
【0042】
（冷却システムの操作方法の手順）
本実施形態に係る冷却システム１の操作方法の一例について説明する。
予め、図５に示すように、切替制御部７３ａが、切替部４０を制御して冷媒Ｒの流通系統６を自然循環ライン２１に切り替えさせる。
本実施形態に係る冷却システム１の操作方法の一例について説明する。
予め、図５に示すように、切替制御部７３ａが、切替部４０を制御して冷媒Ｒの流通系統６を自然循環ライン２１に切り替えさせる。
【0043】
【0044】
この時、切替制御部７３ａが第１切替バルブ４１、第２切替バルブ４２、及び第３切替バルブ４３を開かせる。これにより、自然循環ライン２１が開放され、冷媒Ｒが自然循環ライン２１を流通可能となる。さらに、切替制御部７３ａが第４切替バルブ４４、第５切替バルブ４５、及び第６切替バルブ４６を閉じさせる。これにより、強制循環ライン３１が開放され、冷媒Ｒが強制循環ライン３１を流通不可となる。
【0045】
その後、発熱体３ｃが稼動すると、発熱体３ｃが発熱し、冷却装置１１で冷媒Ｒと発熱体３ｃとの熱交換が開始される。これにより、発熱体３ｃが冷却されるとともに、発熱体３ｃの排熱により冷媒Ｒが加熱される。冷媒Ｒは冷却装置１１内で加熱されると沸騰し、冷媒Ｒの密度が低下する。このような現象は、各冷却装置１１内で発生する。これにより、冷却ユニット１０から第１熱交換器２２に向かう上昇流が発生する。このため、各冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒは、第１自然循環ライン２１ａを通って第１熱交換器２２に送られる。
【0046】
第１熱交換器２２には、送風ファン２３から空気Ａが供給される。第１熱交換器２２は、冷媒Ｒと外部の空気Ａとで熱交換を行い、冷媒Ｒの熱を空気Ａに排出する。冷熱の排熱によって加熱された空気Ａは、ダクト６０内の排気流路６１を通って屋外に排出される。
【0047】
一方で、第１熱交換器２２では冷媒Ｒが冷却されて、冷媒Ｒの密度が大きくなる。これにより、冷媒Ｒが、第１熱交換器２２から第２自然循環ライン２１ｂ、導入ライン２１ｃを通って各冷却装置１１に分配される。
このようにして、冷媒Ｒが発熱体３ｃの排熱を利用して自然循環部２０内を自然循環する。これにより、発熱体３ｃの稼動中は常に発熱体３ｃが冷却される。
このようにして、冷媒Ｒが発熱体３ｃの排熱を利用して自然循環部２０内を自然循環する。これにより、発熱体３ｃの稼動中は常に発熱体３ｃが冷却される。
【0048】
ここで、発熱量に対し、第１熱交換器２２の冷却能力が不十分な場合、冷媒Ｒが自然循環部２０内を循環するうちに冷却装置１１で冷媒Ｒが完全に気化してしまい、発熱体３ｃを十分に冷却できなくなる。このような事態を防ぐため、本実施形態では、冷却システム１には、切替部４０によって冷媒Ｒの流通系統６を自然循環ライン２１から強制循環ライン３１に切り替える機能が備わっている。
【0049】
（流通系統の切替手順）
続いて、本実施形態に係る冷媒Ｒの流通系統６の切替手順について、図５から図７を参照して説明する。
図６は、冷媒Ｒの流通系統６の切替手順のフローである。
また、図７は、冷媒Ｒの流通系統６が強制循環ライン３１に切り替えられた状態を示している。図７では、切替部４０によって開放されたラインは実線で示され、切替部４０によって閉塞されたラインは破線で図示されている。
続いて、本実施形態に係る冷媒Ｒの流通系統６の切替手順について、図５から図７を参照して説明する。
図６は、冷媒Ｒの流通系統６の切替手順のフローである。
また、図７は、冷媒Ｒの流通系統６が強制循環ライン３１に切り替えられた状態を示している。図７では、切替部４０によって開放されたラインは実線で示され、切替部４０によって閉塞されたラインは破線で図示されている。
【0050】
発熱体３ｃの温度は、常時又は周期的にセンサ４によって検出されている。センサ４は、検出した温度を周期的に制御ユニット７０に送信する。
図６に示すように、まず、受信部７１が発熱体３ｃの温度を受信する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の後、発熱温度判定部７２は、発熱体３ｃの温度が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。この閾値は、制御ユニット７０に予め設定されている。発熱体３ｃの温度が閾値以上の場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、発熱量に対して、自然循環部２０の第１熱交換器２２の冷却能力が不足していることになる。
図６に示すように、まず、受信部７１が発熱体３ｃの温度を受信する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の後、発熱温度判定部７２は、発熱体３ｃの温度が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。この閾値は、制御ユニット７０に予め設定されている。発熱体３ｃの温度が閾値以上の場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、発熱量に対して、自然循環部２０の第１熱交換器２２の冷却能力が不足していることになる。
【0051】
このため、次のステップでは、第１熱交換器２２よりも容量の大きい第２熱交換器３６で冷媒Ｒを冷却させるように、切り替える必要がある。まずは切替制御部７３ａが、切替部４０を制御して、図７に示すように、冷媒Ｒの流通系統６を自然循環ライン２１から強制循環ライン３１に切り替える（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、切替制御部７３ａが、第１切替バルブ４１、第２切替バルブ４２、及び第３切替バルブ４３を閉じて、自然循環ライン２１を閉塞する。さらに、切替制御部７３ａは、第４切替バルブ４４、第５切替バルブ４５、及び第６切替バルブ４６を開いて、強制循環ライン３１を開放する。
【0052】
ステップＳ１３の後、ポンプ制御部７３ｂがポンプ３５を駆動させる（ステップＳ１４）。これにより、強制循環部３０が稼動して、冷媒Ｒが強制循環部３０内を循環し、第１熱交換器２２よりも容量の大きい第２熱交換器３６によって冷媒Ｒが冷却されるようになる。なお、ステップＳ１２で、強制循環ライン３１が既に開放されている場合、ステップＳ１３、Ｓ１４は省略される。
【0053】
一方、発熱体３ｃの温度が閾値以上でない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、発熱量に対して、自然循環部２０の第１熱交換器２２の冷却能力は十分に足りていることとなる。
【0054】
このため、次のステップでは、稼動エネルギーを抑えるために、容量の大きい第２熱交換器３６から容量の小さい第１熱交換器２２で冷媒Ｒを冷却するように切り替える必要がある。まずはポンプ制御部７３ｂが、ポンプ３５を停止させる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の後、切替制御部７３ａが、切替部４０を制御して、冷媒Ｒの流通系統６を強制循環ライン３１から自然循環ライン２１に切り替える（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、切替制御部７３ａは、第４切替バルブ４４、第５切替バルブ４５、及び第６切替バルブ４６を閉じて、強制循環ライン３１を閉塞する。さらに、切替制御部７３ａが、第１切替バルブ４１、第２切替バルブ４２、及び第３切替バルブ４３を開いて、自然循環ライン２１を開放する。なお、ステップＳ１２で、自然循環ライン２１が既に開放されている場合、ステップＳ１５、Ｓ１６は省略される。
【0055】
以上の手順で、冷媒Ｒの流通系統６の切替が行われる。この冷媒Ｒの流通系統６の切替は、受信部７１が発熱体３ｃの温度を受信する度に実行される。
なお、ステップＳ１３では、自然循環ライン２１を閉塞し、強制循環ライン３１を開放するとしたが、これに限定されない。ステップＳ１３では、自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方を開放して、冷媒Ｒが自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方を流れるようにしてもよい。この場合、第１熱交換器２２と第２熱交換器３６の両方で冷媒Ｒを冷却することができる。
なお、ステップＳ１３では、自然循環ライン２１を閉塞し、強制循環ライン３１を開放するとしたが、これに限定されない。ステップＳ１３では、自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方を開放して、冷媒Ｒが自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方を流れるようにしてもよい。この場合、第１熱交換器２２と第２熱交換器３６の両方で冷媒Ｒを冷却することができる。
【0056】
（作用効果）
本実施形態の冷却システム１は、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本実施形態の冷却システム１は、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0057】
本実施形態では、冷却システム１は、冷却ユニット１０と、自然循環部２０と、強制循環部３０と、を備える。冷却ユニット１０は、複数の冷却装置１１、入口側ヘッダ１２、及び、出口側ヘッダ１５を有する。複数の冷却装置１１は、発熱体３ｃを冷却する。入口側ヘッダ１２は、冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。自然循環部２０は、自然循環ライン２１、及び第１熱交換器２２を有する。自然循環ライン２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。強制循環部３０は、強制循環ライン３１、第２熱交換器３６、及び、ポンプ３５を有する。強制循環ライン３１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第２熱交換器３６は、強制循環ライン３１の中途に設けられている。第２熱交換器３６は、第１熱交換器２２よりも容量が大きい。ポンプ３５は、強制循環ライン３１に設けられている。ポンプ３５は、出口側ヘッダ１５から入口側ヘッダ１２に向かって冷媒Ｒを圧送する。
【0058】
上記構成によれば、各冷却装置１１は、発熱体３ｃと冷媒Ｒとで熱交換とを行わせ、発熱体３ｃを冷却する。一方で冷媒Ｒは、発熱体３ｃの発熱によって加熱される。これにより、冷媒Ｒの密度が低下し、冷媒Ｒが上方へ流動する。自然循環部２０は、この流れを利用して冷媒Ｒを自然循環させる。自然循環部２０では、発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒは、第１熱交換器２２で冷却され、再び発熱体３ｃに供給される。また、強制循環部３０は、ポンプ３５の圧送力により冷媒Ｒを強制循環させる。強制循環部３０では、ポンプ３５によって圧送された冷媒Ｒは、発熱体３ｃによって熱交換を行った後、第２熱交換器３６で冷却されて、再び発熱体３ｃに供給される。このように、自然循環部２０では第１熱交換器２２で冷媒Ｒが冷却され、強制循環部３０では第２熱交換器３６で冷媒Ｒが冷却される。第２熱交換器３６の容量は、第１熱交換器２２の容量よりも大きいため、自然循環部２０の第１熱交換器２２では冷却能力が不足する場合でも、強制循環部３０を利用して第２熱交換器３６で冷媒Ｒを十分に冷却することができる。
このようにして、どのような温度帯の発熱体３ｃでも十分に冷却しつつ、エネルギー効率良く発熱体３ｃを冷却することができる。したがって、本実施形態によれば、冷却能力を十分に確保しつつ、冷却システム１の冷却効率を向上させることができる。
このようにして、どのような温度帯の発熱体３ｃでも十分に冷却しつつ、エネルギー効率良く発熱体３ｃを冷却することができる。したがって、本実施形態によれば、冷却能力を十分に確保しつつ、冷却システム１の冷却効率を向上させることができる。
【0059】
また、冷却システム１は、切替部４０を備える。切替部４０は、冷媒Ｒの流通系統６を、自然循環ライン２１及び強制循環ライン３１の少なくとも一方となるように切り替える。
【0060】
これにより、第１熱交換器２２の冷却能力で発熱体３ｃを十分に冷却できる場合には、冷媒Ｒの流通系統６を、自然循環ライン２１にのみ切り替えることができる。これにより、第１熱交換器２２のみを用いて発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却することができる。第１熱交換器２２のみを利用するため、冷却システム１の運転にかかるエネルギー量を削減することができる。一方で、発熱量に対し、第１熱交換器２２の冷却能力が不十分な場合には、冷媒Ｒの流通系統６を、強制循環ライン３１のみ、又は自然循環ライン２１と強制循環ライン３１の両方に切り替えることができる。これにより、第１熱交換器２２よりも容量の大きい第２熱交換器３６を用いて、発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却することができるので、冷媒Ｒを十分に冷却することができる。
このようにして、発熱量に応じて、自然循環ライン２１と強制循環ライン３１とを切り替えて冷媒Ｒを循環させることができる。よって、本実施形態によれば、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
このようにして、発熱量に応じて、自然循環ライン２１と強制循環ライン３１とを切り替えて冷媒Ｒを循環させることができる。よって、本実施形態によれば、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0061】
また、第２熱交換器３６は、冷却ユニット１０に対して下方に配置されている。
【0062】
強制循環部３０では、冷媒Ｒは、主にポンプ３５の圧送力により循環する。このため、第２熱交換器３６に供給される冷媒Ｒは、完全に気化する前に第２熱交換器３６に送られる。これにより、第２熱交換器３６に供給される冷媒Ｒの密度は、第１熱交換器２２に供給される冷媒Ｒの密度よりも高くなる。高密度の冷媒Ｒは下方に溜まりやすいため、本実施形態のように、第２熱交換器３６が冷却ユニット１０の下方に配置されることにより、第２熱交換器３６に冷媒Ｒが供給されやすくなる。よって、第２熱交換器３６は、冷媒Ｒをより一層効率良く冷却することができるので、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0063】
また、自然循環ライン２１は、第１熱交換器２２で熱交換を行った冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導入する導入ライン２１ｃを有する。導入ライン２１ｃは、複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。ポンプ３５は、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。
【0064】
このように、本実施形態では、導入ライン２１ｃが複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。このため、自然循環部２０の流路長さを短くすることができる。よって、冷媒Ｒを自然循環させる際の圧力損失を抑制することができる。
一方で、ポンプ３５には、冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本実施形態のように、ポンプ３５が複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、ポンプ３５に冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、ポンプ３５から各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。
よって、自然循環部２０と強制循環部３０との両方で冷媒Ｒを循環させ易くし、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
一方で、ポンプ３５には、冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本実施形態のように、ポンプ３５が複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、ポンプ３５に冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、ポンプ３５から各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。
よって、自然循環部２０と強制循環部３０との両方で冷媒Ｒを循環させ易くし、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0065】
また、強制循環部３０は、強制循環ライン３１に複数のポンプ３５を有する。
【0066】
これにより、例えば複数のポンプ３５のうち１台が予期せず動作を停止したとしても、他のポンプ３５によって冷媒Ｒを循環させ続けることができる。このようにして、強制循環部３０に冗長性を持たせることができる。
【0067】
また、冷却システム１は、第１熱交換器２２の上方に配置されたダクト６０をさらに備える。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延び、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。
【0068】
第１熱交換器２２の周辺の空気Ａは、冷媒Ｒの排熱を利用して加熱される。第１熱交換器２２で加熱された高温の空気Ａがダクト６０内に供給される。これにより、ダクト６０内の空気Ａは、ダクト６０外の空気Ａよりも高温で密度が低くなり、ドラフト効果（煙突効果、ドラフト現象）が生じる。これにより、ダクト６０の下方から上方に向かって空気Ａが流れるようになる。このため、第１熱交換器２２には空気Ａが供給されやすくなり、第１熱交換器２２による冷媒Ｒの冷却が促進される。よって、冷却システム１の冷却能力を向上させることができる。
【0069】
さらに、第１熱交換器２２に空気Ａを供給するために必要な、例えば第１熱交換に風を送る送風ファン２３等の搬送力を削減することができる。発熱体３ｃの負荷が低い低負荷時には、発熱量が小さくなるため、ダクト６０のドラフト効果による空気Ａの流れによって第１熱交換器２２への空気Ａを十分に供給することも可能である。この場合、送風ファン２３を停止することができる。このようして、エネルギー効率良く冷媒Ｒを冷却することができるので、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0070】
また、ダクト６０は、下方の空気Ａを排気流路６１内に導入し、上方に向かうにしたがい縮径したベルマウス状のダクト導入部６２を有する。
【0071】
これにより、ダクト６０は、排気流路６１内に空気Ａをスムーズに導入させることができる。よって、空気Ａ導入時の圧力損失を低減することができる。
【0072】
また、供給部２５ａが排出部２５ｂよりも上方に位置するように、第１熱交換器２２が設置されている。
【0073】
これにより、冷媒Ｒが供給部２５ａから排出部２５ｂに向けて、第１熱交換器２２内をスムーズに流れやすくなる。よって、自然循環部２０内で冷媒Ｒを効率良く循環させることができるので、冷却システム１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0074】
続いて、第１実施形態の変形例について説明する。上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号・名称を付す等して説明を適宜省略する。以下で説明しない構成は、第１実施形態と同一であるものとする。
【0075】
＜第１実施形態の第１変形例＞
第１実施形態の第１変形例について図８を参照して説明する。
本変形例の冷却システム１Ａは、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部２０Ａと、強制循環部３０と、切替部４０と、リザーバ部５０と、ダクト６０と、センサ４と、制御ユニット７０と、を備える。自然循環部２０Ａは、自然循環ライン２１Ａと、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、逃がしバルブ２４と、を有する。自然循環ライン２１Ａは、第１自然循環ライン２１ａと、第２自然循環ライン２１ｂと、導入ライン２１Ａｃと、を有する。
第１実施形態の第１変形例について図８を参照して説明する。
本変形例の冷却システム１Ａは、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部２０Ａと、強制循環部３０と、切替部４０と、リザーバ部５０と、ダクト６０と、センサ４と、制御ユニット７０と、を備える。自然循環部２０Ａは、自然循環ライン２１Ａと、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、逃がしバルブ２４と、を有する。自然循環ライン２１Ａは、第１自然循環ライン２１ａと、第２自然循環ライン２１ｂと、導入ライン２１Ａｃと、を有する。
【0076】
図８に示すように、導入ライン２１Ａｃは、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。導入ライン２１Ａｃと第２自然循環ライン２１ｂとの接続部分は、タンク３４よりも上方であって、第２切替バルブ４２、及び下側Ｄｖｄのリザーババルブ５２よりも下方に位置している。導入ライン２１Ａｃと入口側ヘッダ１２との接続部分は、複数の冷却装置１１よりも下方に位置している。
【0077】
（作用効果）
本変形例の冷却システム１Ａは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本変形例の冷却システム１Ａは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0078】
本変形例では、導入ライン２１Ａｃは、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。
導入ライン２１Ａｃには、第１熱交換器２２で冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本実施形態のように、導入ライン２１Ａｃが複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、導入ライン２１Ａｃに冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、導入ライン２１Ａｃから各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。よって、自然循環部２０Ａで冷媒Ｒを循環させ易くし、冷却システム１Ａの冷却効率をより一層向上させることができる。
導入ライン２１Ａｃには、第１熱交換器２２で冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本実施形態のように、導入ライン２１Ａｃが複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、導入ライン２１Ａｃに冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、導入ライン２１Ａｃから各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。よって、自然循環部２０Ａで冷媒Ｒを循環させ易くし、冷却システム１Ａの冷却効率をより一層向上させることができる。
【0079】
＜第１実施形態の第２変形例＞
続いて、第１実施形態の第２変形例について図９、図１０を参照して説明する。
本変形例の冷却システム１Ｂは、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部２０Ｂと、強制循環部３０と、切替部４０と、リザーバ部５０と、ダクト６０と、センサ４と、制御ユニット７０と、を備える。自然循環部２０Ｂは、自然循環ライン２１と、第１熱交換器２２Ｂと、接続部２６と、送風ファン２３と、逃がしバルブ２４と、を有する。
続いて、第１実施形態の第２変形例について図９、図１０を参照して説明する。
本変形例の冷却システム１Ｂは、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部２０Ｂと、強制循環部３０と、切替部４０と、リザーバ部５０と、ダクト６０と、センサ４と、制御ユニット７０と、を備える。自然循環部２０Ｂは、自然循環ライン２１と、第１熱交換器２２Ｂと、接続部２６と、送風ファン２３と、逃がしバルブ２４と、を有する。
【0080】
図９、図１０に示すように、第１熱交換器２２Ｂは、ラックの天板２ａ上に４つ載置されている。
図９、図１０では、各第１熱交換器２２Ｂに冷媒Ｒを通過させる自然循環ライン２１等の一部の構成の図示が省略されている。
図９、図１０では、各第１熱交換器２２Ｂに冷媒Ｒを通過させる自然循環ライン２１等の一部の構成の図示が省略されている。
【0081】
４つの第１熱交換器２２Ｂは、天板２ａの縁に沿って１周するように配置されている。第１熱交換器２２Ｂは、天板２ａの縁ごとに１つずつ設けられている。本変形例の第１熱交換器２２Ｂは、第１実施形態と同様のラジエータ２５である。各第１熱交換器２２Ｂは、供給部２５ａと、排出部２５ｂとを有する。供給部２５ａが排出部２５ｂよりも上方に位置するように、各第１熱交換器２２Ｂが設置されている。排出部２５ｂは、天板２ａの縁に沿うように取り付けられている。
隣り合う２つの第１熱交換器２２Ｂの間には、接続部２６がその隙間を埋めるように設けられている。各接続部２６は、隣り合う第１熱交換同士を接続している。
隣り合う２つの第１熱交換器２２Ｂの間には、接続部２６がその隙間を埋めるように設けられている。各接続部２６は、隣り合う第１熱交換同士を接続している。
【0082】
（作用効果）
本変形例の冷却システム１Ｂは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本変形例の冷却システム１Ｂは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0083】
本変形例では、複数の第１熱交換器２２Ｂは、天板２ａの縁に沿って１周するように配置されている。第１熱交換器２２Ｂは、天板２ａの縁ごとに１つずつ設けられている。
このようにすることで、空気Ａの流れを阻害することなく、多くの第１熱交換器２２Ｂをサーバラック２上に載置することができる。
このようにすることで、空気Ａの流れを阻害することなく、多くの第１熱交換器２２Ｂをサーバラック２上に載置することができる。
【0084】
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。上記実施形態、及び上記変形例と同様の構成については、同一の符号・名称を付す等して説明を適宜省略する。以下で説明しない構成は、上記実施形態、及び上記変形例と同一であるものとする。
続いて、第２実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。上記実施形態、及び上記変形例と同様の構成については、同一の符号・名称を付す等して説明を適宜省略する。以下で説明しない構成は、上記実施形態、及び上記変形例と同一であるものとする。
【0085】
（冷却システム）
本実施形態では、冷却システム１０１は、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、強制循環部１３０と、切替部１４０と、センサ４と、制御ユニット１７０と、を備える。
本実施形態では、冷却システム１０１は、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、強制循環部１３０と、切替部１４０と、センサ４と、制御ユニット１７０と、を備える。
【0086】
（サーバラック）
サーバラック２は、第１実施形態と同様の上下方向Ｄｖに延びる筐体である（図２参照）。
サーバラック２は、第１実施形態と同様の上下方向Ｄｖに延びる筐体である（図２参照）。
【0087】
（サーバ）
サーバ３は、サーバラック２内に上下方向Ｄｖに並んで複数収容されている。サーバ３は、ケーシング３ａと、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃと、を有する。ケーシング３ａは、サーバラック２に水平方向横向きに差し込まれている。ケーシング３ａの内部には、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃとが収容されている。サーバボード３ｂは、水平方向に延在している。サーバボード３ｂには、第１実施形態と同様に発熱体３ｃが取り付けられている。
サーバ３は、サーバラック２内に上下方向Ｄｖに並んで複数収容されている。サーバ３は、ケーシング３ａと、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃと、を有する。ケーシング３ａは、サーバラック２に水平方向横向きに差し込まれている。ケーシング３ａの内部には、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃとが収容されている。サーバボード３ｂは、水平方向に延在している。サーバボード３ｂには、第１実施形態と同様に発熱体３ｃが取り付けられている。
【0088】
（冷却ユニット）
図１１に示すように、冷却ユニット１０は、複数の冷却装置１１、入口側ヘッダ１２、及び、出口側ヘッダ１５を有する。複数の冷却装置１１は、発熱体３ｃを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、第１実施形態と同様のコールドプレート１１ａである。入口側ヘッダ１２は、冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。
図１１に示すように、冷却ユニット１０は、複数の冷却装置１１、入口側ヘッダ１２、及び、出口側ヘッダ１５を有する。複数の冷却装置１１は、発熱体３ｃを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、第１実施形態と同様のコールドプレート１１ａである。入口側ヘッダ１２は、冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。
【0089】
（自然循環部）
自然循環部１２０は、自然循環ライン１２１と、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、ヘッダ２７と、を有する。
自然循環ライン１２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン１２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。さらに、ヘッダ２７は、自然循環ライン１２１の中途であって、第１熱交換器２２よりも下流側、かつ下方に配置されている。以下、自然循環部１２０の各構成について詳細に説明する。
自然循環部１２０は、自然循環ライン１２１と、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、ヘッダ２７と、を有する。
自然循環ライン１２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン１２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。さらに、ヘッダ２７は、自然循環ライン１２１の中途であって、第１熱交換器２２よりも下流側、かつ下方に配置されている。以下、自然循環部１２０の各構成について詳細に説明する。
【0090】
自然循環ライン１２１は、第１自然循環ライン１２１ａと、第２自然循環ライン１２１ｂと、導入ライン１２１ｃと、を有する。第１自然循環ライン１２１ａは、出口側ヘッダ１５の上端部と、第１熱交換器２２とを接続している。第１自然循環ライン１２１ａは、出口側ヘッダ１５から第１熱交換器２２に冷媒Ｒを導く。第１熱交換器２２では、冷媒Ｒの熱交換が行われる。第２自然循環ライン１２１ｂは、第１熱交換器２２から下方に延びている。
【0091】
導入ライン１２１ｃは、第２自然循環ライン１２１ｂからバイパスしたバイパスラインである。導入ライン１２１ｃは、ヘッダ２７よりも下流側かつ下方に配置されている。また、導入ライン１２１ｃは、複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。第１熱交換器２２で熱交換が行われた冷媒Ｒは、ヘッダ２７内に一時的に貯蔵された後、第２自然循環ライン１２１ｂを介して導入ライン１２１ｃに供給される。導入ライン１２１ｃは、第１熱交換器２２で熱交換を行った冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導入する。
【0092】
第１熱交換器２２は、冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、第１実施形態と同様の空冷のラジエータ２５である。
ヘッダ２７は、第１熱交換器２２で冷却された冷媒Ｒを一時的に貯蔵することができる。
ヘッダ２７は、第１熱交換器２２で冷却された冷媒Ｒを一時的に貯蔵することができる。
【0093】
（強制循環部）
強制循環部１３０は、発熱体３ｃの排熱による冷媒Ｒの加熱によらずに冷媒Ｒを循環させる機構である。強制循環部１３０は、強制循環ライン１３１と、ポンプ３５とを有する。強制循環ライン１３１は、自然循環ライン１２１の第１熱交換器２２よりも下流側と入口側ヘッダ１２とを接続している。また、ポンプ３５は、強制循環ライン１３１上の第２熱交換器３６よりも下流側に設けられている。以下、強制循環部１３０の各構成について詳細に説明する。
強制循環部１３０は、発熱体３ｃの排熱による冷媒Ｒの加熱によらずに冷媒Ｒを循環させる機構である。強制循環部１３０は、強制循環ライン１３１と、ポンプ３５とを有する。強制循環ライン１３１は、自然循環ライン１２１の第１熱交換器２２よりも下流側と入口側ヘッダ１２とを接続している。また、ポンプ３５は、強制循環ライン１３１上の第２熱交換器３６よりも下流側に設けられている。以下、強制循環部１３０の各構成について詳細に説明する。
【0094】
強制循環ライン１３１は、第２自然循環ライン１２１ｂの下端と、入口側ヘッダ１２の下端とを接続している。強制循環ライン１３１には、第１熱交換器２２による冷却後、ヘッダ２７に一時的に貯蔵された冷媒Ｒが供給される。強制循環ライン１３１は、この冷却された冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導く。
【0095】
ポンプ３５は、出口側ヘッダ１５から入口側ヘッダ１２に向かって冷媒Ｒを圧送する。ポンプ３５によって圧送された冷媒Ｒは、入口側ヘッドから各冷却装置１１に分配されて、冷却システム１０１内を循環する。ポンプ３５は、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。
【0096】
（切替部）
切替部１４０は、第１切替バルブ１４１と、第２切替バルブ１４２と、を有する。
第１切替バルブ１４１は、導入ライン１２１ｃに設けられている。第１切替バルブ１４１は、導入ライン１２１ｃを開閉する。
第２切替バルブ１４２は、強制循環ライン１３１上であって、ポンプ３５と入口側ヘッダ１２との間に設けられている。第２切替バルブ１４２は、強制循環ライン１３１を開閉する。
切替部１４０は、第１切替バルブ１４１と、第２切替バルブ１４２と、を有する。
第１切替バルブ１４１は、導入ライン１２１ｃに設けられている。第１切替バルブ１４１は、導入ライン１２１ｃを開閉する。
第２切替バルブ１４２は、強制循環ライン１３１上であって、ポンプ３５と入口側ヘッダ１２との間に設けられている。第２切替バルブ１４２は、強制循環ライン１３１を開閉する。
【0097】
（センサ）
センサ４は、第１実施形態と同様にサーバラック２毎の発熱量を取得する。なお、センサ４は、発熱体３ｃごとに発熱量を取得するものであってもよい。
センサ４は、第１実施形態と同様にサーバラック２毎の発熱量を取得する。なお、センサ４は、発熱体３ｃごとに発熱量を取得するものであってもよい。
【0098】
（制御ユニット）
制御ユニット１７０は、冷却システム１０１の各構成の動作を制御する。
図１２に示すように制御ユニット１７０は、受信部１７１と、発熱温度判定部１７２と、制御部１７３との各機能部を有する。
受信部１７１は、センサ４から送信される温度情報等を受信する。
発熱温度判定部１７２は、受信部１７１によって受信された温度情報から発熱体３ｃの発熱温度が閾値以上か否かを判定する。
制御部１７３は、冷却システム１０１を構成する各種機器を制御する。また、制御部１７３は、切替制御部１７３ａと、ポンプ制御部１７３ｂと、を有する。
切替制御部１７３ａは、切替部１４０を制御して、冷媒Ｒの流通系統１０６を切り替えさせる。流通系統１０６は、冷媒Ｒの流れる流路であり、自然循環ライン１２１と、強制循環ライン１３１とを含む。
ポンプ制御部１７３ｂは、ポンプ３５を制御する。
制御ユニット１７０は、冷却システム１０１の各構成の動作を制御する。
図１２に示すように制御ユニット１７０は、受信部１７１と、発熱温度判定部１７２と、制御部１７３との各機能部を有する。
受信部１７１は、センサ４から送信される温度情報等を受信する。
発熱温度判定部１７２は、受信部１７１によって受信された温度情報から発熱体３ｃの発熱温度が閾値以上か否かを判定する。
制御部１７３は、冷却システム１０１を構成する各種機器を制御する。また、制御部１７３は、切替制御部１７３ａと、ポンプ制御部１７３ｂと、を有する。
切替制御部１７３ａは、切替部１４０を制御して、冷媒Ｒの流通系統１０６を切り替えさせる。流通系統１０６は、冷媒Ｒの流れる流路であり、自然循環ライン１２１と、強制循環ライン１３１とを含む。
ポンプ制御部１７３ｂは、ポンプ３５を制御する。
【0099】
（冷却システムの操作方法の手順）
本実施形態に係る冷却システム１０１の操作方法の一例について説明する。
予め、切替制御部１７３ａが、切替部１４０を制御して冷媒Ｒの流通系統１０６を自然循環ライン１２１に切り替えさせる。
本実施形態に係る冷却システム１０１の操作方法の一例について説明する。
予め、切替制御部１７３ａが、切替部１４０を制御して冷媒Ｒの流通系統１０６を自然循環ライン１２１に切り替えさせる。
【0100】
この時、切替制御部１７３ａが第１切替バルブ１４１を開かせる。これにより、自然循環ライン１２１が開放され、冷媒Ｒが自然循環ライン１２１を流通可能となる。さらに、切替制御部１７３ａが第２切替バルブ１４２を閉じさせる。これにより、強制循環ライン１３１が開放され、冷媒Ｒが強制循環ライン１３１を流通不可となる。
【0101】
その後、発熱体３ｃが稼動すると、発熱体３ｃが発熱し、冷却装置１１で冷媒Ｒと発熱体３ｃとの熱交換が開始される。これにより、発熱体３ｃが冷却されるとともに、発熱体３ｃの排熱により冷媒Ｒが加熱される。冷媒Ｒは冷却装置１１内で加熱されると沸騰し、冷媒Ｒの密度が低下する。このような現象は、各冷却装置１１内で発生する。これにより、冷却ユニット１０から第１熱交換器２２に向かう上昇流が発生する。このため、各冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒは、第１自然循環ライン１２１ａを通って第１熱交換器２２に送られる。
【0102】
第１熱交換器２２には、送風ファン２３から空気Ａが供給される。第１熱交換器２２は、冷媒Ｒと外部の空気Ａとで熱交換を行い、冷媒Ｒの熱を空気Ａに排出する。
【0103】
一方で、第１熱交換器２２では冷媒Ｒが冷却されて、冷媒Ｒの密度が大きくなる。これにより、冷媒Ｒが、第１熱交換器２２から第２自然循環ライン１２１ｂ、導入ライン１２１ｃを通って各冷却装置１１に分配される。
このようにして、冷媒Ｒが発熱体３ｃの排熱を利用して自然循環部１２０内を自然循環する。これにより、発熱体３ｃの稼動中は常に発熱体３ｃが冷却される。
このようにして、冷媒Ｒが発熱体３ｃの排熱を利用して自然循環部１２０内を自然循環する。これにより、発熱体３ｃの稼動中は常に発熱体３ｃが冷却される。
【0104】
ここで、発熱量に対し、第１熱交換器２２の冷却能力が不十分な場合、冷媒Ｒが自然循環部１２０内を循環するうちに冷却装置１１で冷媒Ｒが完全に気化してしまい、発熱体３ｃを十分に冷却できなくなる。このような事態を防ぐため、本実施形態では、冷却システム１０１には、切替部１４０によって冷媒Ｒの流通系統１０６を自然循環ライン１２１から強制循環ライン１３１に切り替える機能が備わっている。
【0105】
【0106】
発熱体３ｃの温度は、常時又は周期的にセンサ４によって検出されている。センサ４は、検出した温度を周期的に制御ユニット１７０に送信する。
図１３に示すように、まず、受信部１７１が発熱体３ｃの温度を受信する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の後、発熱温度判定部１７２は、発熱体３ｃの温度が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２２）。この閾値は、制御ユニット１７０に予め設定されている。発熱体３ｃの温度が閾値以上の場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、発熱量に対して、自然循環部１２０の第１熱交換器２２の冷却能力が不足していることになる。
図１３に示すように、まず、受信部１７１が発熱体３ｃの温度を受信する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の後、発熱温度判定部１７２は、発熱体３ｃの温度が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２２）。この閾値は、制御ユニット１７０に予め設定されている。発熱体３ｃの温度が閾値以上の場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、発熱量に対して、自然循環部１２０の第１熱交換器２２の冷却能力が不足していることになる。
【0107】
このため、次のステップでは、ポンプ３５によって冷媒Ｒを圧送して冷媒Ｒの流量を増大させるように、切り替える必要がある。まずは切替制御部１７３ａが、切替部１４０を制御して、図１３に示すように、冷媒Ｒの流通系統１０６を自然循環ライン１２１から強制循環ライン１３１に切り替える（ステップＳ２３）。ステップＳ２３では、切替制御部１７３ａが、第１切替バルブ１４１を閉じて、自然循環ライン１２１を閉塞する。さらに、切替制御部１７３ａは、第２切替バルブ１４２を開いて、強制循環ライン１３１を開放する。
【0108】
ステップＳ１３の後、ポンプ制御部１７３ｂがポンプ３５を駆動させる（ステップＳ２４）。これにより、強制循環部１３０が稼動して、冷媒Ｒが強制循環部１３０内を循環し、冷媒Ｒが下方から各冷却装置１１に供給されるようになる。なお、ステップＳ２２で、強制循環ライン１３１が既に開放されている場合、ステップＳ２３、Ｓ２４は省略される。
【0109】
一方、発熱体３ｃの温度が閾値以上でない場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、発熱量に対して、自然循環部１２０の第１熱交換器２２の冷却能力は十分に足りていることとなる。
【0110】
このため、次のステップでは、稼動エネルギーを抑えるために、ポンプ３５を稼動させる必要の無い自然循環部１２０で冷媒Ｒを循環させるように切り替える必要がある。まずはポンプ制御部１７３ｂが、ポンプ３５を停止させる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の後、切替制御部１７３ａが、切替部１４０を制御して、冷媒Ｒの流通系統１０６を強制循環ライン１３１から自然循環ライン１２１に切り替える（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、切替制御部１７３ａは、第２切替バルブ１４２を閉じて、強制循環ライン１３１を閉塞する。さらに、切替制御部１７３ａが、第１切替バルブ１４１を開いて、自然循環ライン１２１を開放する。なお、ステップＳ２２で、自然循環ライン１２１が既に開放されている場合、ステップＳ２５、Ｓ２６は省略される。
【0111】
以上の手順で、冷媒Ｒの流通系統１０６の切替が行われる。この冷媒Ｒの流通系統１０６の切替は、受信部１７１が発熱体３ｃの温度を受信する度に実行される。
なお、ステップＳ２３では、自然循環ライン１２１を閉塞し、強制循環ライン１３１を開放するとしたが、これに限定されない。ステップＳ２３では、自然循環ライン１２１と強制循環ライン１３１の両方を開放して、冷媒Ｒが自然循環ライン１２１と強制循環ライン１３１の両方を流れるようにしてもよい。
なお、ステップＳ２３では、自然循環ライン１２１を閉塞し、強制循環ライン１３１を開放するとしたが、これに限定されない。ステップＳ２３では、自然循環ライン１２１と強制循環ライン１３１の両方を開放して、冷媒Ｒが自然循環ライン１２１と強制循環ライン１３１の両方を流れるようにしてもよい。
【0112】
（作用効果）
本実施形態の冷却システム１０１は、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本実施形態の冷却システム１０１は、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0113】
本実施形態では、自然循環ライン１２１は、第１熱交換器２２で熱交換を行った冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導入する導入ライン１２１ｃを有する。導入ライン１２１ｃは、複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。ポンプ３５は、複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。
【0114】
このように、本実施形態では、導入ライン１２１ｃが複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。このため、自然循環部１２０の流路長さを短くすることができる。よって、冷媒Ｒを自然循環させる際の圧力損失を抑制することができる。
一方で、ポンプ３５には、冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本実施形態のように、ポンプ３５が複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、ポンプ３５に冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、ポンプ３５から各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。
よって、自然循環部１２０と強制循環部１３０との両方で冷媒Ｒを循環させ易くし、冷却システム１０１の冷却効率をより一層向上させることができる。
一方で、ポンプ３５には、冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本実施形態のように、ポンプ３５が複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、ポンプ３５に冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、ポンプ３５から各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。
よって、自然循環部１２０と強制循環部１３０との両方で冷媒Ｒを循環させ易くし、冷却システム１０１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0115】
続いて、第２実施形態の変形例について説明する。上述した第２実施形態と同様の構成については、同一の符号・名称を付す等して説明を適宜省略する。以下で説明しない構成は、第２実施形態と同一であるものとする。
【0116】
＜第２実施形態の第１変形例＞
第２実施形態の第１変形例について図１４を参照して説明する。
本変形例の冷却システム１０１Ａは、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、強制循環部１３０と、切替部１４０と、センサ４と、制御ユニット１７０とに加えて、ダクト６０をさらに備える。
第２実施形態の第１変形例について図１４を参照して説明する。
本変形例の冷却システム１０１Ａは、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、強制循環部１３０と、切替部１４０と、センサ４と、制御ユニット１７０とに加えて、ダクト６０をさらに備える。
【0117】
（ダクト）
ダクト６０は、第１熱交換器２２の上方に配置されている。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延びている。ダクト６０は、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。排気流路６１の下端部には、空気Ａが導入される入口開口部６１ａが設けられている。排気流路６１の上端部には、排気流路６１を流れた空気Ａが排出される出口開口部６１ｂが設けられている。
ダクト６０は、第１熱交換器２２の上方に配置されている。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延びている。ダクト６０は、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。排気流路６１の下端部には、空気Ａが導入される入口開口部６１ａが設けられている。排気流路６１の上端部には、排気流路６１を流れた空気Ａが排出される出口開口部６１ｂが設けられている。
【0118】
本実施形態のダクト６０は、第１実施形態と同様の形状に形成されている。すなわち、ダクト６０は、ダクト導入部６２と、ダクト本体６３と、ダクト排出部６４と、を有する。ダクト導入部６２は、上下方向Ｄｖに延び、上方に向かうにしたがい縮径したベルマウス状に形成されている。
【0119】
（作用効果）
本変形例の冷却システム１０１Ａは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本変形例の冷却システム１０１Ａは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0120】
本変形例の冷却システム１０１Ａは、第１熱交換器２２の上方に配置されたダクト６０をさらに備える。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延び、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。
【0121】
第１熱交換器２２の周辺の空気Ａは、冷媒Ｒの排熱を利用して加熱される。第１熱交換器２２で加熱された高温の空気Ａがダクト６０内に供給される。これにより、ダクト６０内の空気Ａは、ダクト６０外の空気Ａよりも高温で密度が低くなり、ドラフト効果（煙突効果、ドラフト現象）が生じる。これにより、ダクト６０の下方から上方に向かって空気Ａが流れるようになる。このため、第１熱交換器２２には空気Ａが供給されやすくなり、第１熱交換器２２による冷媒Ｒの冷却が促進される。よって、冷却システム１０１Ａの冷却効率を向上させることができる。
【0122】
さらに、第１熱交換器２２に空気Ａを供給するために必要な、例えば第１熱交換に風を送る送風ファン２３等の搬送力を削減することができる。発熱体３ｃの負荷が低い低負荷時には、発熱量が小さくなるため、ダクト６０のドラフト効果による空気Ａの流れによって第１熱交換器２２への空気Ａを十分に供給することも可能である。この場合、送風ファン２３を停止することができる。このようして、エネルギー効率良く冷媒Ｒを冷却することができるので、冷却システム１０１Ａの冷却効率をより一層向上させることができる。
【0123】
＜第２実施形態の第２変形例＞
続いて、第２実施形態の第２変形例について図１５を参照して説明する。
図１５に示すように、本変形例の冷却システム１０１Ｂは、複数のユニット部５と、ダクト１６０とを有する。各ユニット部５が、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、強制循環部１３０と、切替部１４０と、ダクト１６０と、センサ４と、制御ユニット１７０と、をさらに備える。すなわち、本変形例では、１つの冷却システム１０１Ｂが、複数の冷却ユニット１０と、冷却ユニット１０ごとに設けられた複数の自然循環部１２０、及び複数の強制循環部１３０と、を備える。
続いて、第２実施形態の第２変形例について図１５を参照して説明する。
図１５に示すように、本変形例の冷却システム１０１Ｂは、複数のユニット部５と、ダクト１６０とを有する。各ユニット部５が、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、強制循環部１３０と、切替部１４０と、ダクト１６０と、センサ４と、制御ユニット１７０と、をさらに備える。すなわち、本変形例では、１つの冷却システム１０１Ｂが、複数の冷却ユニット１０と、冷却ユニット１０ごとに設けられた複数の自然循環部１２０、及び複数の強制循環部１３０と、を備える。
【0124】
本変形例のダクト１６０は、複数のユニット部５の上方に配置されている。ダクト１６０は、上下方向Ｄｖに延びている。ダクト１６０は、第１実施形態と同様に、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路１６１を内部に有する。排気流路１６１の下端部には、空気Ａが導入される入口開口部１６１ａが設けられている。排気流路１６１の上端部には、排気流路１６１を流れた空気Ａが排出される出口開口部１６１ｂが設けられている。
【0125】
ダクト１６０は、ダクト導入部１６２と、ダクトヘッダ部１６３と、ダクト排出部１６４と、を有する。ダクト導入部１６２は、複数の第１熱交換器２２の各々に対して上方に配置され、下方から内部に空気Ａを導入する。本変形例のダクト導入部１６２は、第１実施形態と同様に、上下方向Ｄｖに延び、上方に向かうにしたがい縮径したベルマウス状に形成されている。ダクトヘッダ部１６３は、複数のダクト導入部１６２の上端部同士を接続し、各ダクト導入部１６２から導入された空気Ａを合流させる。ダクトヘッダ部１６３は、水平方向に延びるように配置されている。ダクト排出部１６４は、ダクトヘッダ部１６３から上方に延び、ダクトヘッダ部１６３によって合流された空気Ａを上方に向けて排出する。ダクト排出部１６４は、太さが一様な円筒状に形成されている。
【0126】
本変形例では、これらダクト導入部１６２と、ダクトヘッダ部１６３と、ダクト排出部１６４とによって、排気流路１６１が形成されている。各ダクト導入部１６２の下端部の開口が排気流路１６１の入口開口部１６１ａとなる。また、ダクト排出部１６４の上端の開口が排気流路１６１の出口開口部１６１ｂとなる。
【0127】
（作用効果）
本変形例の冷却システム１０１Ｂは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本変形例の冷却システム１０１Ｂは、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0128】
本変形例の冷却システム１０１Ｂは、１つの冷却システム１０１Ｂが、複数の冷却ユニット１０と、冷却ユニット１０ごとに設けられた複数の自然循環部１２０、及び複数の強制循環部１３０と、を備える。さらに、ダクト１６０は、ダクト導入部１６２と、ダクトヘッダ部１６３と、ダクト排出部１６４と、を有する。ダクト導入部１６２は、複数の第１熱交換器２２の各々に対して上方に配置され、下方から内部に空気Ａを導入する。ダクトヘッダ部１６３は、複数のダクト導入部１６２の上端部同士を接続し、各ダクト導入部１６２から導入された空気Ａを合流させる。ダクト排出部１６４は、ダクトヘッダ部１６３から上方に延び、ダクトヘッダ部１６３によって合流された空気Ａを上方に向けて排出する。
【0129】
上記構成によれば、複数の第１熱交換器２２で空気Ａが加熱された空気Ａを１つの流れに合流させることができる。これにより、ダクト１６０の下方から上方に向かう空気Ａの流れを加速させることができる。このため、ダクト１６０のドラフト効果を高めることができる。よって、第１熱交換器２２には空気Ａがより一層供給されやすくなり、第１熱交換器２２による冷媒Ｒの冷却がより一層促進される。よって、冷却システム１０１Ｂの冷却効率をより一層向上させることができる。さらに、省スペース化を実現することができる。
【0130】
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態について図１６、図１７を参照して説明する。上記実施形態、及び上記変形例と同様の構成については、同一の符号・名称を付す等して説明を適宜省略する。以下で説明しない構成は、上記実施形態、及び上記変形例と同一であるものとする。
続いて、第３実施形態について図１６、図１７を参照して説明する。上記実施形態、及び上記変形例と同様の構成については、同一の符号・名称を付す等して説明を適宜省略する。以下で説明しない構成は、上記実施形態、及び上記変形例と同一であるものとする。
【0131】
（冷却システム）
本実施形態では、冷却システム２０１は、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、制御ユニット２７０と、を備える。
本実施形態では、冷却システム２０１は、サーバラック２と、サーバ３と、冷却ユニット１０と、自然循環部１２０と、制御ユニット２７０と、を備える。
【0132】
（サーバラック）
サーバラック２は、第１実施形態と同様の上下方向Ｄｖに延びる筐体である（図２参照）。
サーバラック２は、第１実施形態と同様の上下方向Ｄｖに延びる筐体である（図２参照）。
【0133】
（サーバ）
サーバ３は、サーバラック２内に上下方向Ｄｖに並んで複数収容されている。サーバ３は、ケーシング３ａと、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃと、を有する。ケーシング３ａは、サーバラック２に水平方向横向きに差し込まれている。ケーシング３ａの内部には、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃとが収容されている。サーバボード３ｂは、水平方向に延在している。サーバボード３ｂには、第１実施形態と同様に発熱体３ｃが取り付けられている。
サーバ３は、サーバラック２内に上下方向Ｄｖに並んで複数収容されている。サーバ３は、ケーシング３ａと、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃと、を有する。ケーシング３ａは、サーバラック２に水平方向横向きに差し込まれている。ケーシング３ａの内部には、サーバボード３ｂと、発熱体３ｃとが収容されている。サーバボード３ｂは、水平方向に延在している。サーバボード３ｂには、第１実施形態と同様に発熱体３ｃが取り付けられている。
【0134】
（冷却ユニット）
図１６に示すように、冷却ユニット１０は、複数の冷却装置１１、入口側ヘッダ１２、及び、出口側ヘッダ１５を有する。複数の冷却装置１１は、発熱体３ｃを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、第１実施形態と同様にコールドプレート１１ａである。入口側ヘッダ１２は、冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。
図１６に示すように、冷却ユニット１０は、複数の冷却装置１１、入口側ヘッダ１２、及び、出口側ヘッダ１５を有する。複数の冷却装置１１は、発熱体３ｃを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、第１実施形態と同様にコールドプレート１１ａである。入口側ヘッダ１２は、冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する。出口側ヘッダ１５には、各冷却装置１１から冷媒Ｒが排出される。
【0135】
（自然循環部）
自然循環部１２０は、自然循環ライン１２１と、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、ヘッダ２７と、バルブ２８と、を有する。
自然循環ライン１２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン１２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。さらに、ヘッダ２７は、自然循環ライン１２１の中途であって、第１熱交換器２２よりも下流側、かつ下方に配置されている。以下、自然循環部１２０の各構成について詳細に説明する。
自然循環部１２０は、自然循環ライン１２１と、第１熱交換器２２と、送風ファン２３と、ヘッダ２７と、バルブ２８と、を有する。
自然循環ライン１２１は、出口側ヘッダ１５と入口側ヘッダ１２とを接続している。第１熱交換器２２は、自然循環ライン１２１の中途であって冷却ユニット１０の上方に設置されている。さらに、ヘッダ２７は、自然循環ライン１２１の中途であって、第１熱交換器２２よりも下流側、かつ下方に配置されている。以下、自然循環部１２０の各構成について詳細に説明する。
【0136】
自然循環ライン１２１は、第１自然循環ライン１２１ａと、第２自然循環ライン１２１ｂと、導入ライン１２１ｃと、を有する。第１自然循環ライン１２１ａは、出口側ヘッダ１５の上端部と、第１熱交換器２２とを接続している。第１自然循環ライン１２１ａは、出口側ヘッダ１５から第１熱交換器２２に冷媒Ｒを導く。第１熱交換器２２では、冷媒Ｒの熱交換が行われる。第２自然循環ライン１２１ｂは、第１熱交換器２２から下方に延びている。
【0137】
導入ライン１２１ｃは、第２自然循環ライン１２１ｂからバイパスしたバイパスラインである。導入ライン１２１ｃは、ヘッダ２７よりも下流側かつ下方に配置されている。また、導入ライン１２１ｃは、複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。第１熱交換器２２で熱交換が行われた冷媒Ｒは、ヘッダ２７内に一時的に貯蔵された後、第２自然循環ライン１２１ｂを介して導入ライン１２１ｃに供給される。導入ライン１２１ｃは、第１熱交換器２２で熱交換を行った冷媒Ｒを入口側ヘッダ１２に導入する。
【0138】
第１熱交換器２２は、冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却する。本実施形態の冷却装置１１は、第１実施形態と同様の空冷のラジエータ２５である。
【0139】
第１熱交換器２２は、例えばサーバラック２の天板２ａ上に１台載置されている。図１７に示すように、第１熱交換器２２は、平板状に形成されている。第１熱交換器２２は、出口側ヘッダ１５から冷媒Ｒが供給される供給部２５ａと、入口側ヘッダ１２に向けて冷媒Ｒを排出する排出部２５ｂと、を有する。供給部２５ａが排出部２５ｂよりも上方に位置するように、第１熱交換器２２が水平面ＨＬに対して傾斜して設置されている。
【0140】
ヘッダ２７は、第１熱交換器２２で冷却された冷媒Ｒを一時的に貯蔵することができる。
バルブ２８は、導入ライン１２１ｃに設けられている。バルブ２８は、導入ライン１２１ｃを開閉する。
バルブ２８は、導入ライン１２１ｃに設けられている。バルブ２８は、導入ライン１２１ｃを開閉する。
【0141】
（制御ユニット）
制御ユニット２７０は、冷却システム２０１の各構成の動作を制御する。制御ユニット２７０は、例えばバルブ２８の開閉制御を行う。
制御ユニット２７０は、冷却システム２０１の各構成の動作を制御する。制御ユニット２７０は、例えばバルブ２８の開閉制御を行う。
【0142】
（冷却システムの操作方法の手順）
本実施形態に係る冷却システム２０１の操作方法の一例について説明する。
予め、制御ユニット２７０が導入ライン１２１ｃのバルブ２８を開かせる。これにより、自然循環ライン１２１が開放され、冷媒Ｒが自然循環ライン１２１を流通可能となる。
本実施形態に係る冷却システム２０１の操作方法の一例について説明する。
予め、制御ユニット２７０が導入ライン１２１ｃのバルブ２８を開かせる。これにより、自然循環ライン１２１が開放され、冷媒Ｒが自然循環ライン１２１を流通可能となる。
【0143】
その後、発熱体３ｃが稼動すると、発熱体３ｃが発熱し、冷却装置１１で冷媒Ｒと発熱体３ｃとの熱交換が開始される。これにより、発熱体３ｃが冷却されるとともに、発熱体３ｃの排熱により冷媒Ｒが加熱される。冷媒Ｒは冷却装置１１内で加熱されると沸騰し、冷媒Ｒの密度が低下する。このような現象は、各冷却装置１１内で発生する。これにより、冷却ユニット１０から第１熱交換器２２に向かう上昇流が発生する。このため、各冷却装置１１で発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒは、第１自然循環ライン１２１ａを通って第１熱交換器２２に送られる。
【0144】
第１熱交換器２２には、送風ファン２３から空気Ａが供給される。第１熱交換器２２は、冷媒Ｒと外部の空気Ａとで熱交換を行い、冷媒Ｒの熱を空気Ａに排出する。冷熱の排熱によって加熱された空気Ａは、ダクト６０内の排気流路６１を通って屋外に排出される。
【0145】
一方で、第１熱交換器２２では冷媒Ｒが冷却されて、冷媒Ｒの密度が大きくなる。これにより、冷媒Ｒが、第１熱交換器２２から第２自然循環ライン１２１ｂ、導入ライン１２１ｃを通って各冷却装置１１に分配される。
このようにして、冷媒Ｒが発熱体３ｃの排熱を利用して自然循環部１２０内を自然循環する。これにより、発熱体３ｃの稼動中は常に発熱体３ｃが冷却される。
このようにして、冷媒Ｒが発熱体３ｃの排熱を利用して自然循環部１２０内を自然循環する。これにより、発熱体３ｃの稼動中は常に発熱体３ｃが冷却される。
【0146】
（作用効果）
本実施形態の冷却システム２０１は、以下に示す作用効果を発揮することができる。
本実施形態の冷却システム２０１は、以下に示す作用効果を発揮することができる。
【0147】
本実施形態では、冷却システム２０１は、第１熱交換器２２の上方に配置されたダクト６０をさらに備える。ダクト６０は、上下方向Ｄｖに延び、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有する。
【0148】
第１熱交換器２２の周辺の空気Ａは、冷媒Ｒの排熱を利用して加熱される。第１熱交換器２２で加熱された高温の空気Ａがダクト６０内に供給される。これにより、ダクト６０内の空気Ａは、ダクト６０外の空気Ａよりも高温で密度が低くなり、ドラフト効果（煙突効果、ドラフト現象）が生じる。これにより、ダクト６０の下方から上方に向かって空気Ａが流れるようになる。このため、第１熱交換器２２には空気Ａが供給されやすくなり、第１熱交換器２２による冷媒Ｒの冷却が促進される。よって、冷却システム２０１の冷却能力を向上させることができる。
【0149】
さらに、第１熱交換器２２に空気Ａを供給するために必要な、例えば第１熱交換に風を送る送風ファン２３等の搬送力を削減することができる。発熱体３ｃの負荷が低い低負荷時には、発熱量が小さくなるため、ダクト６０のドラフト効果による空気Ａの流れによって第１熱交換器２２への空気Ａを十分に供給することも可能である。この場合、送風ファン２３を停止することができる。このようして、エネルギー効率良く冷媒Ｒを冷却することができるので、冷却システム２０１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0150】
また、供給部２５ａが排出部２５ｂよりも上方に位置するように、第１熱交換器２２が設置されている。
【0151】
これにより、冷媒Ｒが供給部２５ａから排出部２５ｂに向けて、第１熱交換器２２内をスムーズに流れやすくなる。よって、自然循環部１２０内で冷媒Ｒを効率良く循環させることができるので、冷却システム２０１の冷却効率をより一層向上させることができる。
【0152】
（ハードウェア構成）
上記実施形態の制御ユニット７０、１７０、２７０は、図１８に示すようなコンピュータに実装される。図１８は、各実施形態に係る制御ユニット７０、１７０、２７０が実装されるコンピュータの構成を示す概略ブロック図の一例である。コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０と、メインメモリ１１２０と、ストレージ１１３０と、インタフェース１１４０とを備える。
上記実施形態の制御ユニット７０、１７０、２７０は、図１８に示すようなコンピュータに実装される。図１８は、各実施形態に係る制御ユニット７０、１７０、２７０が実装されるコンピュータの構成を示す概略ブロック図の一例である。コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０と、メインメモリ１１２０と、ストレージ１１３０と、インタフェース１１４０とを備える。
【0153】
そして、制御ユニット７０、１７０、２７０５０の各機能部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。
【0154】
プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。また、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【0155】
ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０または通信回線を介してコンピュータ１１００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。ストレージ１１３０は、一時的でない有形の記憶媒体であってもよい。
【0156】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【0157】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述した各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述した各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【0158】
なお、上記実施形態では、冷却システム１、１Ａ、１Ｂ、１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、２０１の冷却対象である発熱体３ｃは、サーバ３に搭載されたＣＰＵやＧＰＵ等のチップであるとしたが、これに限るものではない。発熱体３ｃは、例えば車両に搭載される電子器機であってもよい。
【0159】
上記実施形態では、冷却装置１１は、コールドプレート１１ａであるとしたがこれに限られない。冷却装置１１は、例えば絶縁性の冷媒Ｒを貯留し、冷媒Ｒ中に発熱体３ｃを液浸させる容器であってもよい。
【0160】
上記実施形態では、第１熱交換器２２、２２Ｂは、空気Ａと冷媒Ｒとで熱交換を行わせる空冷のラジエータ２５であるとしたが、これに限定されない。例えば、第１熱交換器２２、２２Ｂは、第２熱交換器３６のような冷却水と冷媒Ｒとで熱交換を行わせる水冷式プレート熱交換器であってもよい。
【0161】
上記実施形態では、第２熱交換器３６は、水冷プレート３６ａ式の熱交換器であるとしたが、これに限定されない。例えば、第２熱交換器３６は、第１熱交換器２２、２２Ｂのような空気と冷媒Ｒとで熱交換を行わせる空冷のラジエータであってもよい。
【0162】
上記実施形態では、切替部４０、１４０が制御ユニット７０、１７０、２７０によって操作される場合について説明したが、これに限定されない。切替部４０、１４０は、手動で操作されてもよい。
【0163】
上記実施形態では、ダクト６０、１６０の形状について詳細に説明したが、ダクト６０、１６０の形状は適宜変更可能である。例えば、ダクト導入部６２、１６２が上下方向Ｄｖに延び、上方に向かうにしたがい縮径したベルマウス状に形成されているとしたが、これに限定されない。ダクト導入部６２、１６２は、太さが一様な筒状に形成されていてもよい。
【0164】
＜付記＞
各実施形態に記載の冷却システム１、１Ａ、１Ｂ、１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、２０１は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の冷却システム１、１Ａ、１Ｂ、１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、２０１は、例えば以下のように把握される。
【0165】
（１）第１の態様に係る冷却システム１、１Ａ、１Ｂは、発熱体３ｃを冷却する複数の冷却装置１１、前記冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する入口側ヘッダ１２、及び、各前記冷却装置１１から前記冷媒Ｒが排出される出口側ヘッダ１５を有する冷却ユニット１０と、前記出口側ヘッダ１５と前記入口側ヘッダ１２とを接続する自然循環ライン２１、２１Ａ及び、前記自然循環ライン２１、２１Ａの中途であって前記冷却ユニット１０の上方に設置された第１熱交換器２２、２２Ｂを有する自然循環部２０、２０Ａ、２０Ｂと、前記出口側ヘッダ１５と前記入口側ヘッダ１２とを接続する強制循環ライン３１、前記強制循環ライン３１の中途に設けられて前記第１熱交換器２２、２２Ｂよりも容量が大きい第２熱交換器３６、及び、前記強制循環ライン３１に設けられて、前記出口側ヘッダ１５から前記入口側ヘッダ１２に向かって前記冷媒Ｒを圧送するポンプ３５を有する強制循環部３０と、を備える。
【0166】
上記構成によれば、各冷却装置１１は、発熱体３ｃと冷媒Ｒとで熱交換とを行わせ、発熱体３ｃを冷却する。一方で冷媒Ｒは、発熱体３ｃの発熱によって加熱される。これにより、冷媒Ｒの密度が低下し、冷媒Ｒが上方へ流動する。自然循環部２０、２０Ａ、２０Ｂは、この流れを利用して冷媒Ｒを自然循環させる。自然循環部２０、２０Ａ、２０Ｂでは、発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒは、第１熱交換器２２、２２Ｂで冷却され、再び発熱体３ｃに供給される。また、強制循環部３０は、ポンプ３５の圧送力により冷媒Ｒを強制循環させる。強制循環部３０では、ポンプ３５によって圧送された冷媒Ｒは、発熱体３ｃによって熱交換を行った後、第２熱交換器３６で冷却されて、再び発熱体３ｃに供給される。このように、自然循環部２０、２０Ａ、２０Ｂでは第１熱交換器２２、２２Ｂで冷媒Ｒが冷却され、強制循環部３０、１３０では第２熱交換器３６で冷媒Ｒが冷却される。第２熱交換器３６の容量は、第１熱交換器２２、２２Ｂの容量よりも大きいため、自然循環部２０、２０Ａ、２０Ｂの第１熱交換器２２、２２Ｂでは冷却能力が不足する場合でも、強制循環部３０を利用して第２熱交換器３６で冷媒Ｒを十分に冷却することができる。
【0167】
（２）第２の態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂは、第１の態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂであって、前記冷媒Ｒの流通系統を、前記自然循環ライン２１、２１Ａ及び前記強制循環ライン３１の少なくとも一方となるように切り替える切替部４０を備えてもよい。
【0168】
これにより、第１熱交換器２２、２２Ｂの冷却能力で発熱体３ｃを十分に冷却できる場合には、冷媒Ｒの流通系統を、自然循環ライン２１、２１Ａにのみ切り替えることができる。これにより、第１熱交換器２２、２２Ｂのみを用いて発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却することができる。第１熱交換器２２、２２Ｂのみを利用するため、冷却システム１、１Ａ、１Ｂの運転にかかるエネルギー量を削減することができる。一方で、発熱量に対し、第１熱交換器２２、２２Ｂの冷却能力が不十分な場合には、冷媒Ｒの流通系統を、強制循環ライン３１のみ、又は自然循環ライン２１、２１Ａと強制循環ライン３１の両方に切り替えることができる。これにより、第１熱交換器２２、２２Ｂよりも容量の大きい第２熱交換器３６を用いて、発熱体３ｃと熱交換を行った冷媒Ｒを冷却することができるので、冷媒Ｒを十分に冷却することができる。
【0169】
（３）第３の態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂは、第１又は第２の態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂであって、前記第２熱交換器３６は、前記冷却ユニット１０に対して下方に配置されていてもよい。
【0170】
強制循環部３０では、冷媒Ｒは、主にポンプ３５の圧送力により循環する。このため、第２熱交換器３６に供給される冷媒Ｒは、完全に気化する前に第２熱交換器３６に送られる。これにより、第２熱交換器３６に供給される冷媒Ｒの密度は、第１熱交換器２２、２２Ｂに供給される冷媒Ｒの密度よりも高くなる。高密度の冷媒Ｒは下方に溜まりやすいため、本実施形態のように、第２熱交換器３６が冷却ユニット１０の下方に配置されることにより、第２熱交換器３６に冷媒Ｒが供給されやすくなる。
【0171】
（４）第４の態様の冷却システム１、１Ｂは、第１から第３のいずれか１つの態様の冷却システム１、１Ｂであって、前記自然循環ライン２１は、前記複数の冷却装置１１よりも上方に配置され、前記第１熱交換器２２で熱交換を行った前記冷媒Ｒを前記入口側ヘッダ１２に導入する導入ライン２１ｃを有し、前記ポンプ３５は、前記複数の冷却装置１１よりも下方に配置されていてもよい。
【0172】
本態様では、導入ライン２１ｃが複数の冷却装置１１よりも上方に配置されている。このため、自然循環部２０の流路長さを短くすることができる。よって、冷媒Ｒを自然循環させる際の圧力損失を抑制することができる。
一方で、ポンプ３５には、冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本態様のように、ポンプ３５が複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、ポンプ３５に冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、ポンプ３５から各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。
一方で、ポンプ３５には、冷却されて密度が上昇した冷媒Ｒが供給される。高密度の冷媒Ｒは下降しやすい。このため、本態様のように、ポンプ３５が複数の冷却装置１１に対して下方に配置されることにより、ポンプ３５に冷媒Ｒが供給されやすくなる。これにより、ポンプ３５から各冷却装置１１への冷媒Ｒの安定した供給が可能となる。
【0173】
（５）第５の態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂは、第１から第４のいずれか１つの態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂであって、前記第１熱交換器２２、２２Ｂの上方に配置され、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有した上下方向Ｄｖに延びるダクト６０をさらに備えてもよい。
【0174】
第１熱交換器２２、２２Ｂの周辺の空気Ａは、冷媒Ｒの排熱を利用して加熱される。第１熱交換器２２、２２Ｂで加熱された高温の空気Ａがダクト６０内に供給される。これにより、ダクト６０内の空気Ａは、ダクト６０外の空気Ａよりも高温で密度が低くなり、ドラフト効果（煙突効果、ドラフト現象）が生じる。これにより、ダクト６０の下方から上方に向かって空気Ａが流れるようになる。このため、第１熱交換器２２、２２Ｂには空気Ａが供給されやすくなり、第１熱交換器２２、２２Ｂによる冷媒Ｒの冷却が促進される。さらに、第１熱交換器２２、２２Ｂに空気Ａを供給するために必要な、例えば第１熱交換に風を送る送風ファン２３等の搬送力を削減することができる。
【0175】
（６）第６の態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂは、第１から第５のいずれか１つの態様の冷却システム１、１Ａ、１Ｂであって、前記第１熱交換器２２、２２Ｂは、前記出口側ヘッダ１５から前記冷媒Ｒが供給される供給部２５ａと、前記入口側ヘッダ１２に向けて前記冷媒Ｒを排出する排出部２５ｂと、を有し、前記供給部２５ａが前記排出部２５ｂよりも上方に位置するように、前記第１熱交換器２２、２２Ｂが設置されていてもよい。
【0176】
これにより、冷媒Ｒが供給部２５ａから排出部２５ｂに向けて、第１熱交換器２２、２２Ｂ内をスムーズに流れやすくなる。
【0177】
（７）第７の態様に係る冷却システム１０１、１０１Ａ，１０１Ｂは、発熱体３ｃを冷却する複数の冷却装置１１、前記冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する入口側ヘッダ１２、及び、各前記冷却装置１１から前記冷媒Ｒが排出される出口側ヘッダ１５を有する冷却ユニット１０と、前記出口側ヘッダ１５と前記入口側ヘッダ１２とを接続する自然循環ライン１２１、及び、前記自然循環ライン２１、２１Ａ、１２１の中途であって前記冷却ユニット１０の上方に設置された第１熱交換器２２を有する自然循環部１２０と、前記自然循環ライン１２１の前記第１熱交換器２２よりも下流側と前記入口側ヘッダ１２とを接続する強制循環ライン１３１、及び、前記強制循環ライン１３１に設けられて、前記出口側ヘッダ１５から前記入口側ヘッダ１２に向かって前記冷媒Ｒを圧送するポンプ３５を有する強制循環部１３０と、を備え、前記自然循環ライン１２１は、前記複数の冷却装置１１よりも上方に配置され、前記第１熱交換器２２で熱交換を行った前記冷媒Ｒを前記入口側ヘッダ１２に導入する導入ライン１２１ｃを有し、前記ポンプ３５は、前記複数の冷却装置１１よりも下方に配置されている。
【0178】
（８）第８の態様に係る冷却システム１０１、１０１Ａ、１０１Ｂは、第７の態様の冷却システム１０１、１０１Ａ、１０１Ｂであって、前記第１熱交換器２２の上方に配置され、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１、１６１を内部に有した上下方向Ｄｖに延びるダクト６０、１６０をさらに備えてもよい。
【0179】
（９）第９の態様に係る冷却システム１０１Ｂは、第８の態様の冷却システム１０１Ｂであって、複数の前記冷却ユニット１０と、前記冷却ユニット１０ごとに設けられた複数の前記自然循環部１２０、及び複数の前記強制循環部１３０と、を備え、前記ダクト１６０は、複数の前記第１熱交換器２２の各々に対して上方に配置され、下方から内部に空気Ａを導入するダクト導入部１６２と、複数の前記ダクト導入部１６２の上端部同士を接続し、各前記ダクト導入部１６２から導入された空気Ａを合流させるダクトヘッダ部１６３と、前記ダクトヘッダ部１６３から上方に延び、前記ダクトヘッダ部１６３によって合流された空気Ａを上方に向けて排出するダクト排出部１６４と、を有してもよい。
【0180】
上記構成によれば、複数の第１熱交換器２２で空気Ａが加熱された空気Ａを１つの流れに合流させることができる。これにより、ダクト１６０の下方から上方に向かう空気Ａの流れを加速させることができる。さらに、省スペース化を実現することができる。
【0181】
（１０）第１０の態様に係る冷却システム２０１は、発熱体３ｃを冷却する複数の冷却装置１１、前記冷却装置１１に冷媒Ｒを分配する入口側ヘッダ１２、及び、各前記冷却装置１１から前記冷媒Ｒが排出される出口側ヘッダ１５を有する冷却ユニット１０と、前記出口側ヘッダ１５と前記入口側ヘッダ１２とを接続する自然循環ライン１２１、及び、前記自然循環ライン１２１の中途であって前記冷却ユニット１０の上方に設置された第１熱交換器２２を有する自然循環部１２０と、前記第１熱交換器２２の上方に配置され、下方の空気Ａを上方に排出する排気流路６１を内部に有した上下方向Ｄｖに延びるダクト６０と、を備える。
【0182】
（１１）第１１の態様に係る冷却システム２０１は、第１０の態様の冷却システム２０１であって、前記第１熱交換器２２、２２Ｂは、前記出口側ヘッダ１５から前記冷媒Ｒが供給される供給部２５ａと、前記入口側ヘッダ１２に向けて前記冷媒Ｒを排出する排出部２５ｂと、を有し、前記供給部２５ａが前記排出部２５ｂよりも上方に位置するように、前記第１熱交換器２２が設置されていてもよい。
【符号の説明】
【0183】
１…冷却システム ２…サーバラック ２ａ…天板 ３…サーバ ３ａ…ケーシング ３ｂ…サーバボード ３ｃ…発熱体 ４…センサ ６…流通系統 １０…冷却ユニット １１…冷却装置 １１a…コールドプレート １２…入口側ヘッダ １３…入口側分岐ライン １４…バルブ １５…出口側ヘッダ １６…出口側分岐ライン ２０…自然循環部 ２１…自然循環ライン ２１a…第１自然循環ライン ２１ｂ…第２自然循環ライン ２１ｃ…導入ライン ２２…第１熱交換器 ２３…送風ファン ２４…逃がしバルブ ２５…ラジエータ ２５a…供給部 ２５ｂ…排出部 ３０…強制循環部 ３１…強制循環ライン ３１ａ…第１強制循環ライン ３１ｂ…第２強制循環ライン ３１ｃ…第３強制循環ライン ３２…別置きＣＤＵ ３３…チラー装置 ３４…タンク ３５…ポンプ ３６…第２熱交換器 ３６ａ…水冷プレート ３６ｂ…バルブ ３７…ポンプライン ３８…合流ライン ４０…切替部 ４１…第１切替バルブ ４２…第２切替バルブ ４３…第３切替バルブ ４４…第４切替バルブ ４５…第５切替バルブ ４６…第６切替バルブ ５０…リザーバ部 ５１…リザーバ管 ５２…リザーババルブ ６０…ダクト ６１…排気流路 ６１ａ…入口開口部 ６１ｂ…出口開口部 ６２…ダクト導入部 ６３…ダクト本体 ６４…ダクト排出部 ７０…制御ユニット ７１…受信部 ７２…発熱温度判定部 ７３…制御部 ７３ａ…切替制御部 ７３ｂ…ポンプ制御部 Ａ…空気 Ｄｖ…上下方向 Ｄｖｕ…上側 Ｄｖｄ…下側 ＨＬ…水平面 Ｒ…冷媒 Ｗ…冷却水
１Ａ…冷却システム ２０Ａ…自然循環部 ２１Ａ…自然循環ライン ２１Ａｃ…導入ライン
１Ｂ…冷却システム ２０Ｂ…自然循環部 ２２Ｂ…第１熱交換器 ２６…接続部
１０１…冷却システム １２０…自然循環部 １２１…自然循環ライン １２１a…第１自然循環ライン １２１ｂ…第２自然循環ライン １２１ｃ…導入ライン ２７…ヘッダ １３０…強制循環部 １３１…強制循環ライン １４０…切替部 １４１…第１切替バルブ １４２…第２切替バルブ １７０…制御ユニット １７１…受信部 １７２…発熱温度判定部 １７３…制御部 １７３ａ…切替制御部 １７３ｂ…ポンプ制御部
１０１Ａ…冷却システム
１０１Ｂ…冷却システム ５…ユニット部 １０６…流通系統 １６０…ダクト １６１…排気流路 １６１ａ…入口開口部 １６１ｂ…出口開口部 １６２…ダクト導入部 １６３…ダクトヘッダ部 １６４…ダクト排出部
２０１…冷却システム ２８…バルブ ２７０…制御ユニット
１１００…コンピュータ １１１０…プロセッサ １１２０…メインメモリ １１３０…ストレージ １１４０…インタフェース
１Ａ…冷却システム ２０Ａ…自然循環部 ２１Ａ…自然循環ライン ２１Ａｃ…導入ライン
１Ｂ…冷却システム ２０Ｂ…自然循環部 ２２Ｂ…第１熱交換器 ２６…接続部
１０１…冷却システム １２０…自然循環部 １２１…自然循環ライン １２１a…第１自然循環ライン １２１ｂ…第２自然循環ライン １２１ｃ…導入ライン ２７…ヘッダ １３０…強制循環部 １３１…強制循環ライン １４０…切替部 １４１…第１切替バルブ １４２…第２切替バルブ １７０…制御ユニット １７１…受信部 １７２…発熱温度判定部 １７３…制御部 １７３ａ…切替制御部 １７３ｂ…ポンプ制御部
１０１Ａ…冷却システム
１０１Ｂ…冷却システム ５…ユニット部 １０６…流通系統 １６０…ダクト １６１…排気流路 １６１ａ…入口開口部 １６１ｂ…出口開口部 １６２…ダクト導入部 １６３…ダクトヘッダ部 １６４…ダクト排出部
２０１…冷却システム ２８…バルブ ２７０…制御ユニット
１１００…コンピュータ １１１０…プロセッサ １１２０…メインメモリ １１３０…ストレージ １１４０…インタフェース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】