特許 7164010 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-24

(45)【発行日】2022-11-01

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/06 20060101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

F28D15/06 D

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021506814

(86)(22)【出願日】2019-03-15

(86)【国際出願番号】 JP2019010937

(87)【国際公開番号】W WO2020188651

(87)【国際公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-07-14

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０１５年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「航空機用先進システム実用化プロジェクト／次世代空調システム研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】関本 峻介

【審査官】原 泰造

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１９８０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－９０７７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置であって、
冷媒を送液する送液部と、
送液された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
蒸発した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
冷媒の流量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記蒸発器の温度と前記蒸発器の冷媒温度とに基づいて、前記蒸発器の冷媒流路内面に気相の冷媒が接するドライアウトが発生したか否かを判断するように構成されている、冷却装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記蒸発器出口の冷媒流路近傍の温度と前記蒸発器出口の冷媒温度との差が、熱源の発熱量の設計値に基づくしきい値温度差以上の場合に、前記蒸発器の冷媒流路内面にドライアウトが発生したと判断するように構成されている、請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記蒸発器の冷媒流路内面にドライアウトが発生したと判断した場合に、前記蒸発器に供給する冷媒の流量を大きくする制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記蒸発器出口近傍の冷媒流路の近傍に設けられた温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサにより前記蒸発器の温度を取得するように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記送液部は、複数の前記蒸発器に対して冷媒を送液可能なポンプを含み、
複数の前記蒸発器への冷媒の流量を調整する複数の流量制御弁をさらに備え、
前記制御部は、複数の前記蒸発器のうち少なくとも１つの前記蒸発器にドライアウトが発生したと判断した場合に、ドライアウトが発生した前記蒸発器に供給する冷媒の流量を大きくするように対応する前記流量制御弁の制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記蒸発器は、熱源と接するとともに、熱伝導により前記熱源の熱を奪うように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項7】

前記冷媒は、１５℃以上５０℃以下の沸点を有している、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項8】

電子機器を冷却するように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項9】

移動体に搭載されるように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、冷却装置に関し、特に、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置が知られている。このような冷却装置は、たとえば、特許第５８３５４７９号公報に開示されている。

【0003】

上記特許第５８３５４７９号公報には、圧縮機を用いずに冷媒の蒸発潜熱を利用して冷却を行う排気熱回収装置（冷却装置）が開示されている。この排気熱回収装置は、蒸発器出口の冷媒の流路中の温度の時間変化が所定の値以上の場合、循環経路部内の冷媒の液相が不十分になり熱を回収する効率が低下するドライアウト状態であると判定するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５８３５４７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許第５８３５４７９号公報の排気熱回収装置（冷却装置）では、冷媒の流路中の温度の時間変化が所定の値以上の場合、ドライアウト状態であると判定するため、ドライアウトが進行して、蒸発器出口の冷媒の温度が上昇し始めなければ、ドライアウト状態と判定することができないという不都合がある。つまり、冷媒の液相が不十分な場合でも気液の２相の冷媒が流路中に存在する場合は、熱は蒸発潜熱として冷媒に回収されるので、冷媒が完全に気相に変化するまで、冷媒の温度は上昇しない。このため、冷媒が完全に気相に変化するまでドライアウト状態と判定することができない。その結果、ドライアウトの発生を迅速に検知することが困難であるという問題点がある。

【0006】

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、ドライアウトの発生を迅速に検知することが可能な冷却装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における冷却装置は、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置であって、冷媒を送液する送液部と、送液された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒の流量を制御する制御部と、を備え、制御部は、蒸発器の温度と蒸発器の冷媒温度とに基づいて、蒸発器の冷媒流路内面に気相の冷媒が接するドライアウトが発生したか否かを判断するように構成されている。

【0008】

この発明の一の局面による冷却装置では、上記のように冷媒温度のみならず蒸発器の温度にも基づいてドライアウトの発生の有無を判断することによって、蒸発器の冷媒温度が上昇しない場合でも、ドライアウトが発生したことに起因して熱伝達率が低下することにより蒸発器の温度が上昇したことに基づいてドライアウトが発生したことを判断することができる。これにより、冷媒温度が上昇して冷媒温度の時間変化が大きくなるのを待つことなく、ドライアウトの発生を検知することができる。このため、ドライアウトの発生を迅速に検知することができる。その結果、冷却装置の冷却効率が低下するのを抑制することができるので、冷却対象（熱源）の温度が上昇するのを抑制することができる。また、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置は、送液部に比べて高い出力が必要な圧縮機を用いる場合と比べて、装置構成を簡素化することができるとともに、装置の小型化を図ることができる。また、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置は、蒸発潜熱を利用せず冷媒の温度変化（顕熱）のみを利用する場合と比べて、冷媒の循環量を小さくすることができるので、送液部の出力を小さくすることができる。これによっても、装置の小型化を図ることができる。このような効果は、搭載する機器の小型化が望まれる移動体に冷却装置を用いる場合に特に有効である。

【0009】

上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、制御部は、蒸発器出口の冷媒流路近傍の温度と蒸発器出口の冷媒温度との差が、熱源の発熱量の設計値に基づくしきい値温度差以上の場合に、蒸発器の冷媒流路内面にドライアウトが発生したと判断するように構成されている。このように構成すれば、蒸発器への入熱が大きい場合と、ドライアウトが発生した場合との判別を、熱源の発熱量の設計値に基づく蒸発器出口の冷媒流路近傍の温度と蒸発器出口の冷媒温度との温度差を基準に判断することができるので、ドライアウトの発生の有無を容易に判断することができる。

【0010】

上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、制御部は、蒸発器の冷媒流路内面にドライアウトが発生したと判断した場合に、蒸発器に供給する冷媒の流量を大きくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、迅速に検知されたドライアウトの発生に基づいて、蒸発器に供給される液相の冷媒の流量を大きくすることができるので、ドライアウトを迅速に解消することができる。

【0011】

上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、蒸発器出口近傍の冷媒流路の近傍に設けられた温度センサをさらに備え、制御部は、温度センサにより蒸発器の温度を取得するように構成されている。このように構成すれば、冷媒の気化が一番進む蒸発器出口近傍の冷媒流路の近傍に温度センサが設けられるので、温度センサの温度に基づいて、ドライアウトをより迅速に検知することができる。

【0012】

上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、送液部は、複数の蒸発器に対して冷媒を送液可能なポンプを含み、複数の蒸発器への冷媒の流量を調整する複数の流量制御弁をさらに備え、制御部は、複数の蒸発器のうち少なくとも１つの蒸発器にドライアウトが発生したと判断した場合に、ドライアウトが発生した蒸発器に供給する冷媒の流量を大きくするように対応する流量制御弁の制御を行うように構成されている。このように構成すれば、１つの送液部に対して複数の蒸発器を設けた場合に、複数の蒸発器の各々についてドライアウトの発生を迅速に検知することができるとともに、ドライアウトが発生した蒸発器のドライアウトを迅速に解消することができる。

【0013】

上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、蒸発器は、熱源と接するとともに、熱伝導により熱源の熱を奪うように構成されている。このように構成すれば、蒸発器により空気を冷却し、冷却された空気を送風することにより熱源を冷却する場合と異なり、直接熱源を冷却することができる。これにより、送風のための装置を設ける必要がないので、装置構成を簡素化することができる。また、送風のためのスペースを設ける必要がないので、装置の小型化を図ることができる。

【0014】

上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、冷媒は、１５℃以上５０℃以下の沸点を有している。このように構成すれば、沸点（液化温度）が常温に近いので、圧縮機を用いなくても気相の冷媒を凝縮器により容易に液化することができる。なお、沸点は、蒸発器内における圧力においての沸点である。

【0015】

上記一の局面による冷却装置は、好ましくは、電子機器を冷却するように構成されている。このように構成すれば、ドライアウトの発生を迅速に検知することが可能な冷却装置により電子機器を効率よく冷却することができる。

【0016】

上記一の局面による冷却装置は、好ましくは、移動体に搭載されるように構成されている。このように構成すれば、ドライアウトの発生を迅速に検知することが可能な冷却装置により移動体に搭載された熱源を効率よく冷却することができる。

【発明の効果】

【0017】

上記のように、本発明によれば、ドライアウトの発生を迅速に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態による冷却装置の構成を示したブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による冷却装置の蒸発器を示した模式図である。

【図3】本発明の一実施形態による冷却装置と熱源としての電子機器を示した図である。

【図4】本発明の一実施形態による蒸発器の冷媒流路内の冷媒が液相の場合を示した断面図である。

【図5】本発明の一実施形態による蒸発器の冷媒流路内の冷媒が液相および気相の場合を示した断面図である。

【図6】本発明の一実施形態による蒸発器の冷媒流路内の冷媒が液相および気相でドライアウトを発生した場合を示した断面図である。

【図7】本発明の一実施形態による冷却装置の状態の時間変化の一例を示した図である。

【図8】本発明の一実施形態の変形例による冷却装置の送液部を示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

（冷却装置の構成）
図１～図７を参照して、本発明の一実施形態による冷却装置１００の構成について説明する。

【0021】

本発明の一実施形態による冷却装置１００は、図１に示すように、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置である。具体的には、冷却装置１００は、ポンプ１０と、複数の蒸発器２０と、凝縮器３０と、貯留部４０と、制御部５０と、を備えている。また、冷却装置１００は、調整弁１１と、複数の流量制御弁１２とを備えている。また、蒸発器２０は、図２に示すように、冷媒流路２１と、本体部２２とを含んでいる。また、蒸発器２０には、温度センサ２３と、冷媒温度センサ２４と、冷媒圧力センサ２５とが設けられている。なお、ポンプ１０は、請求の範囲の「送液部」の一例である。

【0022】

また、冷却装置１００は、図３に示すように、電子機器６０を冷却するように構成されている。つまり、蒸発器２０は、熱源としての電子機器６０と接するとともに、熱伝導により電子機器６０（熱源）の熱を奪うように構成されている。

【0023】

また、冷却装置１００は、冷媒を循環させて熱源としての電子機器６０を冷却するように構成されている。冷媒は、蒸発器２０内における圧力において、１５℃以上５０℃以下の沸点を有している。冷媒は、たとえば、フロンである。冷媒は、たとえば、Ｒ２４５ｆａのフロン（大気圧における沸点１５．３℃）である。

【0024】

また、冷却装置１００は、図１に示すように、移動体２００に搭載されるように構成されている。移動体２００は、たとえば、車両、船舶、航空機などである。

【0025】

ポンプ１０は、冷媒を送液するように構成されている。また、ポンプ１０は、所定の範囲の出力により運転されている。また、ポンプ１０は、液体の状態の冷媒を送るように構成されている。また、ポンプ１０は、複数の蒸発器２０に対して冷媒を送液可能に構成されている。ポンプ１０は、貯留部４０から複数の蒸発器２０に冷媒を送るように構成されている。

【0026】

調整弁１１は、ポンプ１０をバイパスする流路に設けられている。調整弁１１は、ポンプ１０により送られる冷媒の流量を調整するために設けられている。具体的には、調整弁１１の開度を大きくする（開く）ことにより、バイパスする冷媒の流量が多くなり、蒸発器２０に送られる冷媒の流量が小さくなる。一方、調整弁１１の開度を小さくする（絞る）ことにより、バイパスする冷媒の量が少なくなり、蒸発器２０に送られる冷媒の流量が大きくなる。調整弁１１は、制御部５０により開度が調整される。

【0027】

複数の流量制御弁１２は、複数の蒸発器２０への冷媒の流量を調整するために設けられている。具体的には、流量制御弁１２は、複数の蒸発器２０の各々の上流に設けられている。流量制御弁１２は、開度を調整することにより、下流の蒸発器２０に送られる冷媒の流量を調整するように構成されている。流量制御弁１２の開度を大きくする（開く）ことにより、下流の蒸発器２０に送られる冷媒の流量が大きくなる。一方、流量制御弁１２の開度を小さくする（絞る）ことにより、下流の蒸発器２０に送られる冷媒の流量が小さくなる。流量制御弁１２は、それぞれ、制御部５０により開度が調整される。

【0028】

蒸発器２０は、送液された冷媒を蒸発させるように構成されている。具体的には、蒸発器２０の本体部２２内に設けられた冷媒流路２１を冷媒が流れ、本体部２２および冷媒流路２１を介して熱源から熱が伝導する。冷媒は、熱が加えらることにより、冷媒流路２１内で蒸発（気化）する。蒸発器２０は、冷媒の蒸発潜熱（気化熱）により、熱源の熱を奪って、熱源を冷却するように構成されている。なお、図２に示す冷媒流路２１は、模式的なものである。つまり、冷媒流路２１は、効率よく熱交換を行うために、本体部２２内において、複数回屈曲する構造を有していてもよい。また、冷媒流路２１は、入口において複数に分かれて本体部２２内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。

【0029】

冷媒流路２１は、金属材料により形成されている。冷媒流路２１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２１は、パイプ状に形成されている。本体部２２は、金属材料により形成されている。本体部２２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。また、冷媒流路２１は、水平方向に延びるように形成されている。

【0030】

蒸発器２０出口から出た気液２相の冷媒は、凝縮器３０に送られる。

【0031】

温度センサ２３は、図２に示すように、蒸発器２０出口近傍の冷媒流路２１の近傍に設けられている。具体的には、温度センサ２３は、蒸発器２０出口近傍の冷媒流路２１の上方に設けられている。つまり、温度センサ２３は、蒸発器２０の出口近傍の冷媒流路２１の上方の本体部２２の温度を測定するように構成されている。温度センサ２３は、制御部５０に測定した温度を送信するように構成されている。

【0032】

温度センサ２３は、本体部２２に設けられた穴に挿入されている。また、温度センサ２３は、測温抵抗体または熱電対を含んでいる。これにより、温度センサ２３は、蒸発器２０出口近傍の冷媒流路２１の内壁の温度を測定する。

【0033】

冷媒温度センサ２４は、蒸発器２０の出口近傍の冷媒流路２１内の冷媒の温度を測定するように構成されている。冷媒温度センサ２４は、制御部５０に測定した温度を送信するように構成されている。

【0034】

冷媒圧力センサ２５は、蒸発器２０の出口近傍の冷媒流路２１内の冷媒の圧力を測定するように構成されている。冷媒圧力センサ２５は、制御部５０に測定した圧力を送信するように構成されている。

【0035】

凝縮器３０は、蒸発した冷媒を凝縮（液化）させるように構成されている。具体的には、凝縮器３０は、外部の空気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３０には、ファン（図示せず）が設けられており、ファンにより送風される外気（空気）を用いて冷媒が冷却される。

【0036】

凝縮器３０出口から出た液体の冷媒は、貯留部４０に送られる。

【0037】

貯留部４０は、液体の冷媒を貯留するように構成されている。貯留部４０に貯留された冷媒は、ポンプ１０に送られる。

【0038】

制御部５０は、冷媒の流量を制御するように構成されている。具体的には、制御部５０は、温度センサ２３、冷媒温度センサ２４および冷媒圧力センサ２５の測定結果に基づいて、複数の蒸発器２０の各々に送られる冷媒の流量を制御するように構成されている。制御部５０は、調整弁１１を制御することにより、複数の蒸発器２０に供給される冷媒の合計の流量を制御する。また、制御部５０は、流量制御弁１２を制御することにより、複数の蒸発器２０の各々に供給される冷媒の流量を制御する。

【0039】

制御部５０は、温度センサ２３により蒸発器２０の温度を取得するように構成されている。また、制御部５０は、冷媒温度センサ２４により蒸発器２０出口の冷媒の温度を取得するように構成されている。また、制御部５０は、冷媒圧力センサ２５により蒸発器２０出口の冷媒の圧力を取得するように構成されている。

【0040】

ここで、本実施形態では、制御部５０は、蒸発器２０の温度と蒸発器２０の冷媒温度とに基づいて、蒸発器２０の冷媒流路２１内面に気相の冷媒が接するドライアウトが発生したか否かを判断するように構成されている。ドライアウトとは、図６に示すように、蒸発器２０の冷媒流路２１内の内壁の一部または全部から液相が無くなり、冷媒流路２１内の内壁に気相の冷媒が接している状態である。ドライアウトが発生すると、蒸発器２０と冷媒との熱伝達の効率が低下する。つまり、液相の冷媒に比べて、気相の冷媒は、熱伝達率が小さくなるため、冷媒流路２１の内壁に気相の冷媒が接すると、全体としての熱伝達率が小さくなる。

【0041】

ここで、熱輸送量Ｑは、熱伝達率ｈ、流路表面積Ａ、冷媒流路２１の内壁温度と冷媒との温度差ΔＴを用いると式（１）のように表される。
Ｑ＝ｈ・Ａ・ΔＴ …（１）
式（１）に示すように、熱輸送量Ｑが略一定であれば、ドライアウトが発生して熱伝達率ｈが小さくなると、冷媒流路２１の内壁温度と冷媒との温度差ΔＴは大きくなる。

【0042】

言い換えると、ドライアウトが発生することで蒸発器２０の冷媒流路２１の内壁と冷媒との間の熱伝達率が大きく低下する。これにより、ドライアウトが発生すると冷媒流路２１の内壁と冷媒との温度差が大きくなる。そこで、蒸発器２０出口付近の冷媒流路２１近傍の本体部２２の温度を計測することで、ドライアウトの発生を検知することが可能である。この冷媒流路２１の内壁面温度と蒸発器２０出口の冷媒温度との差は、蒸発器２０への入熱が大きい場合（熱源からの熱が大きい場合）にも大きくなる。ドライアウトが発生した場合には、通常運転時の最大温度差よりも大きな温度差になる。たとえば、ドライアウトが発生した場合には、蒸発器２０で想定される最大熱負荷および最少流量の冷媒での冷媒流路２１の内壁温度と冷媒との温度差よりも大きな温度差になる。これにより、通常運転時の冷媒流路２１の内壁温度と冷媒との最大温度差を基準にして、その最大温度差を超えた場合には、蒸発器２０においてドライアウトが発生したと判断することが可能である。通常運転時の冷媒流路２１の内壁温度と冷媒との最大温度差は、熱源の発熱量の設計値に基づいて決定される。

【0043】

つまり、本実施形態では、制御部５０は、蒸発器２０出口の冷媒流路２１近傍の温度と蒸発器２０出口の冷媒温度との差が、熱源の発熱量の設計値に基づくしきい値温度差以上の場合に、蒸発器２０の冷媒流路２１内面にドライアウトが発生したと判断するように構成されている。具体的には、制御部５０は、蒸発器２０出口の冷媒流路２１近傍の温度と蒸発器２０出口の冷媒温度との差が、通常運転時の熱源の設計値における最大の発熱量に基づくしきい値温度差以上の場合に、蒸発器２０の冷媒流路２１内面にドライアウトが発生したと判断するように構成されている。

【0044】

また、制御部５０は、蒸発器２０の冷媒流路２１内面にドライアウトが発生したと判断した場合に、蒸発器２０に供給する冷媒の流量を大きくする制御を行うように構成されている。具体的には、制御部５０は、複数の蒸発器２０のうち少なくとも１つの蒸発器２０にドライアウトが発生したと判断した場合に、ドライアウトが発生した蒸発器２０に供給する冷媒の流量を大きくするように対応する流量制御弁１２の制御を行うように構成されている。

【0045】

図４に示すように、蒸発器２０入口では、冷媒流路２１内の冷媒は、略液相である。図５に示すように、冷媒流路２１の下流に行くにしたがって、冷媒が蒸発（気化）して、冷媒流路２１内の冷媒は、気液の２相になる。この場合、液相の冷媒は、冷媒流路２１の内壁に付着する。また、気相の冷媒は、流速が大きくなるため、冷媒流路２１の内側を通る。

【0046】

冷媒の蒸発が進むと、図６に示すように、気相の冷媒が冷媒流路２１の内壁に接するドライアウトが発生する。ドライアウトは、冷媒の気化が一番進む蒸発器２０出口近傍で起こりやすい。また、冷媒流路２１は、水平方向に延びるため、冷媒の流れも水平方向である。そして、ドライアウトは、密度が小さい気相が上方に行きやすいため、冷媒流路２１の上方で起こりやすい。なお、通常の運転時では、冷媒の流量が制御されるので、ドライアウトが発生することは稀である。冷媒の流量が何らかの原因により小さくなった場合などに、ドライアウトは発生し得る。

【0047】

図７に示す例では、高熱負荷状態において冷媒の流量を徐々に小さくした場合の、発熱量、冷媒流量、蒸発器２０出口の冷媒流路２１の内壁温度、蒸発器２０出口の冷媒温度、蒸発器２０入口の冷媒温度の時間変化を示している。この図７の例では、複数の蒸発器２０が並列に接続されており、冷媒の流量を少なくすることにより、そのうちの１つの蒸発器２０においてドライアウトが発生して冷媒流路２１の内壁面の温度が上昇した。図７に示すように、時間ｔ１において、蒸発器２０出口の内壁面の温度が上昇し始める。時間ｔ１より遅い時間ｔ２において、蒸発器２０出口の冷媒の温度が上昇し始める。蒸発器２０においてドライアウトが発生した場合でも、蒸発器２０出口の冷媒の温度がすぐには上がらない。そのため、蒸発器２０出口の冷媒の状態から蒸発器２０でのドライアウトの発生を検知する場合と比較して、蒸発器２０の内壁面の温度と出口冷媒の温度との差によりドライアウトを検知することにより、ドライアウトを早く検知することが可能である。また、蒸発器２０に熱負荷がかかっていない状態では、この蒸発器２０の内壁面の温度と出口冷媒の温度との差はゼロまたは微小であり、この温度差をトリガーにして蒸発器２０に流れる流量の制御も可能である。

【0048】

（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0049】

本実施形態では、上記のように、制御部５０を、蒸発器２０の温度と蒸発器２０の冷媒温度とに基づいて、蒸発器２０の冷媒流路２１内面に気相の冷媒が接するドライアウトが発生したか否かを判断するように構成する。これにより、蒸発器２０の冷媒温度が上昇しない場合でも、ドライアウトが発生したことに起因して熱伝達率が低下することにより蒸発器２０の温度が上昇したことに基づいてドライアウトが発生したことを判断することができるので、冷媒温度が上昇して冷媒温度の時間変化が大きくなるのを待つことなく、ドライアウトの発生を検知することができる。これにより、ドライアウトの発生を迅速に検知することができる。その結果、冷却装置１００の冷却効率が低下するのを抑制することができるので、冷却対象（熱源）の電子機器６０の温度が上昇するのを抑制することができる。また、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置１００は、ポンプ１０に比べて高い出力が必要な圧縮機を用いる場合と比べて、装置構成を簡素化することができるとともに、装置の小型化を図ることができる。また、圧縮機を用いずに蒸発潜熱を利用して冷却を行う冷却装置１００は、蒸発潜熱を利用せず冷媒の温度変化（顕熱）のみを利用する場合と比べて、冷媒の循環量を小さくすることができるので、ポンプ１０の出力を小さくすることができる。これによっても、装置の小型化を図ることができる。このような効果は、搭載する機器の小型化が望まれる移動体２００に冷却装置を用いる場合に特に有効である。

【0050】

また、本実施形態では、上記のように、制御部５０を、蒸発器２０出口の冷媒流路２１近傍の温度と蒸発器２０出口の冷媒温度との差が、熱源の発熱量の設計値に基づくしきい値温度差以上の場合に、蒸発器２０の冷媒流路２１内面にドライアウトが発生したと判断するように構成する。これにより、蒸発器２０への入熱が大きい場合と、ドライアウトが発生した場合との判別を、熱源の発熱量の設計値に基づく蒸発器２０出口の冷媒流路２１近傍の温度と蒸発器２０出口の冷媒温度との温度差を基準に判断することができるので、ドライアウトの発生の有無を容易に判断することができる。

【0051】

また、本実施形態では、上記のように、制御部５０を、蒸発器２０の冷媒流路２１内面にドライアウトが発生したと判断した場合に、蒸発器２０に供給する冷媒の流量を大きくする制御を行うように構成する。これにより、迅速に検知されたドライアウトの発生に基づいて、蒸発器２０に供給される液相の冷媒の流量を大きくすることができるので、ドライアウトを迅速に解消することができる。

【0052】

また、本実施形態では、上記のように、蒸発器２０出口近傍の冷媒流路２１の上方に温度センサ２３を設け、制御部５０を、温度センサ２３により蒸発器２０の温度を取得するように構成する。これにより、冷媒の気化が一番進む蒸発器２０出口近傍で、重力の影響によりドライアウトが最初に発生する冷媒流路２１の上方に温度センサ２３が設けられるので、温度センサ２３の温度に基づいて、ドライアウトをより迅速に検知することができる。

【0053】

また、本実施形態では、上記のように、制御部５０を、複数の蒸発器２０のうち少なくとも１つの蒸発器２０にドライアウトが発生したと判断した場合に、ドライアウトが発生した蒸発器２０に供給する冷媒の流量を大きくするように対応する流量制御弁１２の制御を行うように構成する。これにより、１つのポンプ１０に対して複数の蒸発器２０を設けた場合に、複数の蒸発器２０の各々についてドライアウトの発生を迅速に検知することができるとともに、ドライアウトが発生した蒸発器２０のドライアウトを迅速に解消することができる。

【0054】

また、本実施形態では、上記のように、蒸発器２０を、熱源としての電子機器６０と接するとともに、熱伝導により電子機器６０の熱を奪うように構成する。これにより、蒸発器２０により空気を冷却し、冷却された空気を送風することにより電子機器６０を冷却する場合と異なり、直接電子機器６０を冷却することができる。その結果、送風のための装置を設ける必要がないので、装置構成を簡素化することができる。また、送風のためのスペースを設ける必要がないので、装置の小型化を図ることができる。

【0055】

また、本実施形態では、上記のように、冷媒は、１５℃以上５０℃以下の沸点を有している。これにより、沸点（液化温度）が常温に近いので、圧縮機を用いなくても気相の冷媒を凝縮器３０により容易に液化することができる。

【0056】

また、本実施形態では、上記のように、冷却装置１００を、移動体２００に搭載する。これにより、ドライアウトの発生を迅速に検知することが可能な冷却装置１００により移動体２００に搭載された電子機器６０（熱源）を効率よく冷却することができる。

【0057】

（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。

【0058】

たとえば、上記実施形態では、１つのポンプ（送液部）に３つの蒸発器が接続されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの送液部に１、２または４以上の蒸発器が接続されていてもよい。また、１つの送液部に１つの蒸発器が設けられている場合、調整弁または流量制御弁は設けなくてもよい。

【0059】

また、上記実施形態では、冷媒にフロンが用いられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷媒にフロン以外の物質を用いてもよい。また、冷媒の１気圧における沸点は、１５℃未満でも５０℃より大きくてもよい。

【0060】

また、上記実施形態では、蒸発器と熱源を接するように配置し、熱伝導により熱源の熱を奪う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、蒸発器により、空気や液体などの流体を冷やして、冷やした流体により熱源の熱を奪う構成でもよい。

【0061】

また、上記実施形態では、熱源としての電子機器を冷却する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電子機器以外の熱源を冷却してもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、冷却装置が移動体に設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却装置は移動体以外に設けられていてもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、蒸発器にパイプ状の冷媒流路が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、パイプ状の冷媒流路以外の冷媒流路が設けられた蒸発器であってもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、凝縮器においてファンによる送風により冷媒を冷却する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凝縮器にチラーを設け、循環する冷却水を用いて冷媒を冷却してもよい。また、凝縮器に冷却源（ヒートシンク）を設け、冷媒を冷却してもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、冷媒を送液する送液部としてポンプを用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図８に示す変形例のように、送液部として多孔質体３０２を用いてもよい。この場合、多孔質体３０２は、蒸発器３０１に設けられ、毛細管として機能して、冷媒を浸透させながら、送液する。そして、多孔質体３０２により送液された冷媒は、熱交換により熱源から熱を奪い蒸発する。

【符号の説明】

【0066】

１０ ポンプ（送液部）
１２ 流量制御弁
２０ 蒸発器
２３ 温度センサ
３０ 凝縮器
５０ 制御部
６０ 電子機器（熱源）
１００ 冷却装置
２００ 移動体
３０１ 蒸発器
３０２ 多孔質体（送液部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】