JP7266400B2 - 冷却システム並びにその制御方法、制御プログラム、及び廃熱利用システム - Google Patents

Description

本開示は、冷却システム並びにその制御方法及び制御プログラムに関する。

従来、例えば、電子デバイス等の冷却においては、冷媒の循環系統を設け、電子デバイス等の発熱部で生じた熱を大気等に放出するための冷却システムが使用されている。

例えば、特許文献１には、パワー半導体の冷却に液を使用した冷却システムが記載されている。

特開２０１３―８４６４８号公報

ところで、電子デバイスの発熱は、通過する電流値の二乗に比例するため、運転状況すなわち通電量による発熱量の変動が大きく、また、応答時間も短いという傾向がある。一方で、例えば、チラー等の冷凍サイクルは、冷却能力の時間変動の応答時間が電子デバイスに比べて長く、電子デバイスによる発熱量の変動に応じた負荷の調整が困難である。このため、チラーは一定負荷での連続運転が必要となり、エネルギーの損失が大きいという問題がある。
この点、特許文献１に開示された冷却システムは、上記のような問題を解決するための具体的な構成について何ら開示されていない。

上述した問題に鑑み、本開示の少なくとも一実施形態は、エネルギー損失を抑制し得る冷却システムを提供することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムは、
電子デバイスを冷却するための冷却システムであって、
冷媒を貯留するタンクと、
前記タンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインと、
前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられ、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインと、
前記第１冷却ラインにおける前記冷媒の流量を調節可能な第１ポンプと、
前記第２冷却ラインにおける前記冷媒の流量を調節可能な流量調節器と、
を備えている。

上記（１）の構成によれば、冷媒を循環させて電子デバイスを冷却する第１冷却ラインと、冷媒を冷却するための第２冷却ラインとが、タンクを介して別系統に設けられる。各冷却ラインは、第１冷却ラインの第１ポンプと、第２冷却ラインの流量調節器とにより、それぞれ独立に冷媒流量を調節することができる。よって、第１冷却ラインの冷媒流量及びその調節タイミングと、第２冷却ラインの冷媒流量及びその調整タイミングとを異ならせて冷却システムを運用することができる。これにより、例えば、応答時間の遅い冷媒の第２冷却ラインの運転負荷を、変動周期の速い電子デバイスの長周期変動成分に応じて調整することができる。これにより、ランニングコストの低減及び省エネルギー化を図ることができ、エネルギー損失を抑制し得る冷却システムを提供することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、
前記冷却システムは、前記第１ポンプに接続されたコントローラを備え、
前記コントローラは、前記電子デバイスの発熱量に応じて前記第１冷却ラインを流れる冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するように構成されていてもよい。

上記（２）の構成によれば、コントローラにより、電子デバイスの発熱量に応じて第１冷却ライン内の冷媒流量が調節される。したがって、例えば、電子デバイスの駆動状況に応じて、該電子デバイスの発熱量が多いタイミングでは第１ポンプを迅速に高出力で駆動して電子デバイスを適切に冷却することができる。このように、第１冷却ラインの冷媒流量の調節の応答速度を、電子デバイスの駆動状況に合わせて適切に制御することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の構成において、
前記コントローラは、前記電子デバイスの通電量に基づき、前記第１冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するように構成されてもよい。

上記（３）の構成によれば、コントローラにより、電子デバイスの通電量に基づき第１冷却ライン内の冷媒流量が調節される。電子デバイスの発熱量は、この電子デバイスを通過する電流値の二乗に比例するから、該電子デバイスの通電量に基づいて冷媒流量を調節することで、電子デバイスの発熱量に合わせて該電子デバイスを適切に冷却することができる。また、通電量に基づく流量制御を行うことで、電子デバイスの発熱タイミングに遅れることなく、より迅速な流量調節を行うことができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の構成において、
前記冷却システムは、前記電子デバイスの発熱量を検出可能な第１温度センサを含み、
前記コントローラは、前記第１温度センサからの検出信号に基づき、前記第１冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するように構成されていてもよい。

上記（４）の構成によれば、コントローラにより、第１温度センサで検出された電子デバイスの発熱量に応じて、第１冷却ラインの冷媒流量を調節することができる。したがって、電子デバイスの駆動状況に適切に対応した流量制御を行うことができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れか１つに記載の構成において、
冷却システムは複数の前記電子デバイスを備え、
前記第１冷却ラインは、各々が複数の前記電子デバイスを個別に冷却可能、且つ、互いに並列な複数のサブ経路を含み、
各々の前記サブ経路には、前記冷媒の流量を個別に調節可能に前記第１ポンプが配置されていてもよい。

上記（５）の構成によれば、第１冷却ラインが、互いが並列な複数のサブ経路を含んで構成され、各サブ経路にそれぞれ第１ポンプと電子デバイスとが配置される。すなわち、各々の電子デバイスは、あるタイミングにおいて各々に要求される処理動作に応じてそれぞれ動作状況が異なるため、発熱量も異なるが、上記（５）の構成により、各電子デバイスの発熱量に個別に対応してサブ経路に流れる冷媒流量を適切に調節することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れか一つに記載の構成において、
前記第２冷却ラインは、
前記タンクからの前記冷媒を前記タンクに還流させるための１次循環ラインと、
前記１次循環ラインに配置された前記流量調節器としての第２ポンプと、
前記１次循環ラインが通過する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を介して前記１次循環ライン内の前記冷媒を冷却するための２次循環ラインと、
前記２次循環ライン内の前記冷媒を冷却するための第２熱交換器と、を含んでもよい。

上記（６）の構成によれば、タンクから第２冷却ラインの１次循環ラインに流入した冷媒は、第１熱交換器を介して、２次循環ラインを流れる冷媒により冷却される。そして、２次循環ライン内の冷媒は、第２熱交換器により冷却される。このような構成により、タンクに還流されるまでにおける第２冷却ラインと冷媒との伝熱量を大きく確保することができるから、冷却効率の高い冷却システムを実現することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）の何れか一つに記載の構成において、
前記第２冷却ラインは、
前記タンク内に配置された第１熱交換器と、
前記タンクからの前記冷媒を冷却するための第２熱交換器と、を含んでもよい。

上記（７）の構成によれば、第１熱交換器がタンク内に配置されることで、該第１熱交換器とタンクとを一体に構成することができる。よって、第２冷却ラインを小型化してコンパクトな冷却システムを実現することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の何れか一つに記載の構成において、
前記タンク内に不凝縮ガスが封入されていてもよい。

上記（８）の構成によれば、タンク内に不凝縮ガスが封入されたことにより、冷却システムにおいてタンクに冷媒圧力の緩衝領域の機能を持たせることができる。すなわち、この不凝縮ガスにより、タンクが冷媒の圧力変動のバッファないしアキュムレータのように機能する。これにより、例えば、電子デバイスの発熱に伴い、第１冷却ライン内で冷媒の沸騰などが生じたとしても、第１冷却ラインの配管系統内に大きな圧力変動が生じることを効果的に防止することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）～（８）の何れか一つに記載の構成において、
前記冷却システムは、前記タンク内の前記冷媒の温度を検出可能な第２温度センサを含み、
前記コントローラは、前記第２温度センサからの検出信号に基づき、前記第２冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記流量調節器を駆動するように構成されていてもよい。

上記（９）の構成によれば、コントローラにより、第２温度センサで検出されたタンク内の冷媒温度に応じて、第２冷却ラインの冷媒流量を調節することができる。したがって、タンク内の冷媒温度延いては電子デバイスの発熱量、すなわち電子デバイスの駆動状況に適切に対応した流量制御を行うことができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）～（９）に記載の構成において、
前記第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段を、さらに備える。

電子デバイスがパワーデバイスである場合などには、パワーデバイス（電力制御装置）においては生じる大量のエネルギー損失は、パワーデバイスの温度を上昇させ、機器の故障の原因となるため、通常、液体（例えば水）やガス（例えば空気）などの冷媒によって冷却される。例えば冷媒に水などの液体を用いてパワーデバイスを冷却する場合、パワーデバイスを冷却する冷却部の内部において気泡が発生すると、電子デバイスを直接的に冷却する冷却部における流量分配の不均一が生じ、電子デバイスの冷却が適切になされない場合が生じ得る。

上記（１０）の構成によれば、圧力調節手段により、冷却部の内部における冷媒の圧力を高める。これによって、冷媒の沸点をより高くすることができ、冷却部の内部における気泡の発生を抑制することができる。したがって、冷却部における冷媒の流れの均一化を図ることができ、パワーデバイスなどの電子デバイスの冷却をより適切に行うことができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載の構成において、
前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの下流側と前記タンクとの間に設けられた、上流側の圧力を下流側の圧力よりも高くすることが可能な第１調節手段を含む。

上記（１１）の構成によれば、第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの下流側と前記タンクとの間に設けられ第１調節手段により、第１冷却ラインにおける電子デバイスが存在する側の圧力を高めることができる。よって、冷却部の内部における冷媒の圧力を高めることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の構成において、
前記第１調節手段は、制御弁である。

上記（１２）の構成によれば、制御弁の弁開度を調節することにより、第１冷却ラインにおける制御弁の上流側の圧力を調節することができ、冷却部の内部における冷媒の圧力を調節することができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１１）～（１２）に記載の構成において、
前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの上流側と前記タンクとの間に設けられた、下流側の圧力を上流側の圧力よりも高くすることが可能な第２調節手段を、さらに含み、
前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記第１調節手段と前記第２調節手段との間の圧力を調節するようになっている。

上記（１３）の構成によれば、第１調節手段により、第１冷却ラインにおける制御弁の上流側の圧力をその下流側よりも高くなるようにした上で、調節手段（例えば、上記の第１ポンプなど）の回転数を調節することで、冷却部の内部における冷媒の圧力を調節することができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１１）～（１３）に記載の構成において、
前記圧力調節手段に接続される第２コントローラを、さらに備え、
前記第２コントローラは、
前記冷却部の内部における前記冷媒の圧力の測定値を取得する圧力取得部と、
前記測定値が規定値以上になるように、前記圧力調節手段を制御する制御部と、を有する。

上記（１４）の構成によれば、冷却部の内部における冷媒の圧力の測定値と、規定値（閾値）とに基づいて、圧力調節手段が自動で制御される。これによって、冷却部の内部における冷媒の圧力を適切に高めることで、冷却部の内部における気泡の発生を抑制することができる。

（１５）幾つかの実施形態では、上記（１４）に記載の構成において、
前記圧力取得部は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの上流側と前記第１調節手段との間に設置された圧力計に接続される。

上記（１５）の構成によれば、第２コントローラは、第１冷却ラインにおける電子デバイスの上流側と第１調節手段との間に設置された圧力計によって測定された圧力に基づいて、圧力調節手段の制御を行う。これによって、冷却部の内部における冷媒の圧力を、容易に取得することができる。

（１６）幾つかの実施形態では、上記（１０）～（１５）に記載の構成において、
前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの下流側を流れる前記冷媒の気相と液相とを分離するための気液分離器を、さらに備える。

例えば、現在、蒸気ボイラを有する工場や大型エンジンを有する船舶等では、ボイラやエンジンの廃熱を利用して低温・低圧の蒸気を生成し、暖房や加湿用途に使用している。今後、世界的なＣＯ_２削減要求に伴い再生可能エネルギーの普及が進み、主力のエネルギー源が化石燃料から電力となると（電化社会）、上述のようなボイラやエンジンの廃熱がなくなるが、例えば蒸気は専用の装置を用いて生成すると、その分だけコストやエネルギーが必要となる。

上記（１６）の構成によれば、パワーデバイスなどの電子デバイスの廃熱を熱源に、蒸気を生成する。これによって、例えば蒸気を生成するための専用の装置を設けることや、冷却システムの冷却性能を損なうことなく、蒸気を生成することができる。よって電化社会においても、効率的に蒸気を生成することができる。

（１７）本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御方法は、
電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御方法であって、
冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインを流れる冷媒の流量を、前記電子デバイスの発熱量に応じて調節するステップと、
前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられている第２冷却ラインであって、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインを流れる冷媒の流量を、前記タンク内の冷媒の温度に応じて調節するステップと、を有する。

上記（１７）の方法によれば、上記（１）で述べたように、冷媒を循環させて電子デバイスを冷却する第１冷却ラインと、冷媒を冷却するための第２冷却ラインとが、タンクを介して別系統に設けられる。各冷却ラインは、それぞれ独立に冷媒流量を調節することができるから、第１冷却ラインの冷媒流量及びその調節タイミングと、第２冷却ラインの冷媒流量及びその調節タイミングとを異ならせて冷却システムを運用することができる。これにより、例えば、応答時間の遅い冷媒の第２冷却ラインの運転負荷を、変動周期の速い電子デバイスの長周期変動成分に応じて調節することができるから、ランニングコストの低減及び省エネルギー化を図ることができるとともに、エネルギー損失を抑制し得る冷却システムを提供することができる。

（１８）本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御プログラムは、
電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御プログラムであって、
冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインを流れる冷媒の流量を、前記電子デバイスの発熱量に応じて調節するステップと、
前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられている第２冷却ラインであって、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインを流れる冷媒の流量を、前記タンク内の冷媒の温度に応じて調節するステップと、をコンピュータに実行させるように構成される。

上記（１８）の構成によれば、上記（１）及び（１７）で述べたように、冷媒を循環させて電子デバイスを冷却する第１冷却ラインと、冷媒を冷却するための第２冷却ラインとが、タンクを介して別系統に設けられる。各冷却ラインは、それぞれ独立に冷媒流量を調節することができるから、第１冷却ラインの冷媒流量及びその調節タイミングと、第２冷却ラインの冷媒流量及びその調整タイミングとを異ならせて冷却システムを運用することができる。これにより、例えば、応答時間の遅い冷媒の第２冷却ラインの運転負荷を、変動周期の速い電子デバイスの長周期変動成分に応じて調整することができるから、ランニングコストの低減及び省エネルギー化を図ることができるとともに、エネルギー損失を抑制し得る冷却システムを提供することができる。

（１９）本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムは、
電子デバイスを冷却するための冷却システムであって、
冷媒を貯留するタンクと、
前記タンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインと、
前記第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段と、を備える。
上記（１９）の構成によれば、上記（１０）と同様の効果を奏する。

（２０）本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御方法は、
電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御方法であって、
冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力の測定値を取得するステップと、
前記測定値が規定値以上になるように、前記冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段を制御するステップと、を備える。
上記（２０）の構成によれば、上記（１４）と同様の効果を奏する。

（２１）本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御プログラムは、
電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御プログラムであって、
コンピュータに、
冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力の測定値を取得するステップと、
前記測定値が規定値以上になるように、前記冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段を制御するステップと、を実行させる。
上記（２１）の構成によれば、上記（１４）と同様の効果を奏する。

（２２）本開示の少なくとも一実施形態に係る廃熱利用システムは、
上記（１６）に記載の冷却システムと、
前記冷却システムが備える気液分離器で分離された前記冷媒の気相が供給される蒸気利用装置と、備える。

上記（２２）の構成によれば、パワーデバイスなどの電子デバイスの廃熱で生成した蒸気を、蒸気利用装置に供給するように構成される。これによって、電子デバイスの廃熱を適切に利用（回収）することができる。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、エネルギー損失を抑制し得る冷却システムを提供することができる。

本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。 本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムにおける制御系の構成を示すブロック図である。 他の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。 他の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。 他の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。 図５の冷却システムが備える第１冷却ラインの一部を抜き出して示す概略図であり、圧力調節手段の第１調節手段はバルブである。 図５の冷却システムが備える第１冷却ラインの一部を抜き出して示す概略図であり、圧力調節手段は第１調節手段および第２調節手段（第１ポンプ）である。 図５の冷却システムが備える第１冷却ラインの一部を抜き出して示す概略図であり、圧力調節手段の第１調節手段は制御弁である。 冷媒の温度と飽和圧力との関係を示す例示である。 本開示の少なくとも一実施形態に係る第２コントローラの機能を示すブロック図である。

以下、添付図面に従って本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。図２は本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムにおける制御系の構成を示すブロック図である。図３は他の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。図４は他の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す概略図である。

図１（後述する図３～図８も同様）に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システム１は、電子デバイス５を冷却するための冷却システム１であって、冷媒６０を貯留するタンク６と、タンク６と電子デバイス５との間で冷媒６０を循環可能な第１冷却ライン４０と、タンク６から第１冷却ライン４０とは別系統で設けられ、冷媒６０を冷却するための第２冷却ライン５０と、第１冷却ライン４０における冷媒６０の流量を調節可能な第１ポンプ７Ａと、第２冷却ライン５０における冷媒６０の流量を調節可能な流量調節器８と、を備えている。
電子デバイス５は１つ以上含まれていてもよく、上記電子デバイス５を冷却する第１冷却ライン４０は、少なくとも一本以上の循環路で構成され得る。なお、ベース５ｂは、電子デバイス５が設置される基板などである。
上記第１冷却ライン４０及び第２冷却ライン５０は、冷媒６０としての流体（例えば、液体又は気体）を気密又は液密に案内し得るものであればよく、例えば、配管やチューブ等を含んで構成され得る。
流量調節器８は、例えば、第２ポンプ７Ｂを含み得る。
第１ポンプ７Ａ及び第２ポンプ７Ｂには、流体を移送可能な種々の構成が適用され得る。

上記構成によれば、冷媒６０を循環させて電子デバイス５を冷却する第１冷却ライン４０と、冷媒６０を冷却するための第２冷却ライン５０とが、タンク６を介して別系統に設けられる。各冷却ライン４０，５０は、第１冷却ライン４０の第１ポンプ７Ａと、第２冷却ライン５０の第２ポンプ７Ｂとにより、それぞれ独立に冷媒６０の流量を調節することができる。よって、第１冷却ライン４０の冷媒流量及びその調節タイミングと、第２冷却ライン５０の冷媒流量及びその調整タイミングとを異ならせて冷却システム１を運用することができる。これにより、例えば、応答時間の遅い冷媒６０の第２冷却ライン５０の運転負荷を、変動周期の速い電子デバイス５の長周期変動成分に応じて調整することができる。これにより、ランニングコストの低減及び省エネルギー化を図ることができ、エネルギー損失を抑制し得る冷却システム１を提供することができる。

幾つかの実施形態では、上記の構成において、第１ポンプ７Ａと第２ポンプ７Ｂとに接続されたコントローラ１０を備えていてもよい。そして、コントローラ１０は、電子デバイス５の発熱量に応じて第１冷却ライン４０を流れる冷媒６０の流量を調節するように第１ポンプ７Ａを駆動するように構成されていてもよい。

ここで、本開示の少なくとも一実施形態におけるコントローラ１０の詳細について説明する。
図２は、幾つかの実施形態に係るコントローラ１０における制御系の構成を示すブロック図である。
図２に非限定的に例示するように、コントローラ１０は、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ１１、該ＣＰＵ１１が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１３、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域としてのワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。

幾つかの実施形態では、コントローラ１０は、種々のデータベース１７を含んでもよく、データベース１７には例えば冷媒の流量調節を行うための種々のテーブル１８等が格納されていてもよい。これらは全て、バス１４を介して接続される。更に、コントローラ１０は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部（図示省略）及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部（図示省略）等と接続されていてもよい。

幾つかの実施形態において、コントローラ１０には、第１冷却ライン４０に設けられた第１温度センサ３１や、タンク６に設けられた第２温度センサ３２の各々から、冷媒温度に関する検出信号が送信されてもよい。

幾つかの実施形態において、ＲＯＭ１３には、コントローラ１０が、本開示の何れかの実施形態において冷媒流量を適切に制御するための冷媒流量管理プログラム１５等が格納されていてもよい。

上記構成によれば、コントローラ１０により、電子デバイス５の発熱量に応じて第１冷却ライン４０内の冷媒流量が調節される。したがって、例えば、電子デバイス５の駆動状況に応じて、該電子デバイス５の発熱量が多いタイミングでは第１ポンプ７Ａを迅速に高出力で駆動して電子デバイス５を適切に冷却することができる。このように、第１冷却ライン４０の冷媒流量の調節の応答速度を、電子デバイス５の駆動状況に合わせて適切に制御することができる。

幾つかの実施形態では、上記構成において、コントローラ１０は、電子デバイス５の通電量に基づき、第１冷却ライン４０を流れる冷媒６０の流量を調節するように第１ポンプ７Ａを駆動するように構成されてもよい。

上記構成によれば、コントローラ１０により、電子デバイス５の通電量に基づき第１冷却ライン４０内の冷媒流量が調節される。電子デバイス５の発熱量は、この電子デバイス５を通過する電流値の二乗に比例するから、該電子デバイス５の通電量に基づいて冷媒流量を調節することで、電子デバイス５の発熱量に合わせて該電子デバイス５を適切に冷却することができる。また、通電量に基づく流量制御を行うことで、電子デバイス５の発熱タイミングに遅れることなく、より迅速な流量調節を行うことができる。

幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、電子デバイス５の発熱量を検出可能な第１温度センサ３１を含み、コントローラ１０は、第１温度センサ３１からの検出信号に基づき、第１冷却ライン４０を流れる冷媒６０の流量を調節するように第１ポンプ７Ａを駆動するように構成されていてもよい。

上記構成によれば、コントローラ１０により、第１温度センサ３１で検出された電子デバイス５の発熱量に応じて、第１冷却ライン４０の冷媒流量を調節することができる。したがって、電子デバイス５の駆動状況に適切に対応した流量制御を行うことができる。

幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、冷却システム１は、複数の電子デバイス５を備えていてもよく、第１冷却ライン４０は、各々が複数の電子デバイス５を個別に冷却可能、且つ、互いに並列な複数のサブ経路４２を含み、各々のサブ経路４２には、冷媒６０の流量を個別に調節可能に第１ポンプ７Ａが配置されていてもよい。

上記構成によれば、第１冷却ライン４０が、互いが並列な複数のサブ経路４２を含んで構成され、各サブ経路４２にそれぞれ第１ポンプ７Ａと電子デバイス５とが配置される。すなわち、各々の電子デバイス５は、あるタイミングにおいて各々に要求される処理動作に応じてそれぞれ動作状況が異なるため、発熱量も異なるが、上記の構成により、各電子デバイス５の発熱量に個別に対応してサブ経路４２に流れる冷媒流量を適切に調節することができる。

幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、第２冷却ライン５０は、タンク６からの冷媒６０をタンク６に還流させるための１次循環ライン５１と、１次循環ライン５１に配置された流量調節器８としての第２ポンプ７Ｂと、１次循環ライン５１が通過する第１熱交換器５３と、第１熱交換器５３を介して１次循環ライン５１内の冷媒を冷却するための２次循環ライン５２と、２次循環ライン５２内の冷媒を冷却するための第２熱交換器５４と、を含んでもよい（図１及び図４参照）。
第１熱交換器５３は、所謂サブクーラーとして機能し、第２熱交換器５４は、所謂チラーとして機能し得る。

上記構成によれば、タンク６から第２冷却ライン５０の１次循環ライン５１に流入した冷媒６０は、第１熱交換器５３を介して、２次循環ライン５２を流れる冷媒６０により冷却される。そして、２次循環ライン５２内の冷媒６０は、第２熱交換器５４により冷却される。このような構成により、タンク６に還流されるまでにおける第２冷却ライン５０と冷媒６０との伝熱量を大きく確保することができるから、冷却効率の高い冷却システム１を実現することができる。

図３に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、第２冷却ライン５０は、タンク６内に配置された第１熱交換器５３と、タンク６からの冷媒６０を冷却するための第２熱交換器５４と、を含んでもよい。
第２熱交換器５４は、所謂チラーであってもよく、第２冷却ライン５０内の冷媒を循環させるとともに、その流量を調節可能な流量調節器８として機能し得る。

上記構成によれば、第１熱交換器５３がタンク６内に配置されることで、該第１熱交換器５３とタンク６とを一体に構成することができる。よって、第２冷却ライン５０を小型化してコンパクトな冷却システム１を実現することができる。

図４は他の実施形態に係る冷却システム１の構成例を示す概略図である。
図４に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、タンク６内に不凝縮ガス６５が封入されていてもよい。

このようにすれば、タンク６内に不凝縮ガス６５が封入されたことにより、冷却システム１においてタンク６に冷媒圧力の緩衝領域の機能を持たせることができる。すなわち、この不凝縮ガス６５により、タンク６が冷媒６０の圧力変動のバッファないしアキュムレータのように機能する。これにより、例えば、電子デバイス５の発熱に伴い、第１冷却ライン４０内で冷媒６０の沸騰などが生じたとしても、第１冷却ライン４０の配管系統内に大きな圧力変動が生じることを効果的に防止することができる。

幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、冷却システム１は、タンク６内の冷媒６０の温度を検出可能な第２温度センサ３２（図２参照）を含み、コントローラ１０は、第２温度センサ３２からの検出信号に基づき、第２冷却ライン５０を流れる冷媒６０の流量を調節するように第２ポンプ７Ｂ（流量調節器８）を駆動するように構成されていてもよい。

上記構成によれば、コントローラ１０により、第２温度センサ３２で検出されたタンク６内の冷媒温度に応じて、第２冷却ライン５０の冷媒流量を調節することができる。したがって、タンク６内の冷媒温度延いては電子デバイス５の発熱量、すなわち電子デバイス５の駆動状況に適切に対応した流量制御を行うことができる。
なお、本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システム１は、例えば、高密度発熱体（例えば、パワー半導体（パワーデバイス）を含む）の冷却技術に用いて有効である。

次に、上述したような冷却システム１による冷却性能の向上、および、パワーデバイス（電力制御装置）などの電子デバイス５で発生する排熱を利用した廃熱利用システムＳに関する実施形態について、図５～図１０を用いて説明する。
図５は、他の実施形態に係る冷却システム１の構成例を示す概略図である。図６～図８は、図５の冷却システム１が備える第１冷却ライン４０の一部を抜き出して示す概略図である。図９は、冷媒６０の温度と飽和圧力との関係を示す例示である。また、図１０は、本開示の少なくとも一実施形態に係る第２コントローラ２の機能を示すブロック図である。

図５～図８に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態では、冷却システム１は、上記のタンク６と、このタンク６と電子デバイス５との間で冷媒６０を循環可能な第１冷却ライン４０と、第１冷却ライン４０に設けられた、電子デバイス５を冷却するための冷却部４４の内部における冷媒６０の圧力（以下、冷却部４４の内部圧力Ｐ）を調節するための圧力調節手段９と、を備えても良い。

上記の冷却部４４は、第１冷却ライン４０を循環する冷媒６０により電子デバイス５を直接的に冷却する部分であり、電子デバイス５の発熱部の近傍に設けられる。つまり、第１冷却ライン４０を循環する冷媒６０は、冷却部４４を介して電子デバイス５と熱交換する。このため、第１冷却ライン４０における冷却部４４の下流側（冷却部４４の通過後）の冷媒６０の温度は、冷却部４４の上流側（冷却部４４への流入前）よりも上昇することになる。

この冷却部４４は、電子デバイス５（半導体）に冷媒６０の流路ｐを形成するなど、電子デバイス５の内部に設けられても良いし、電子デバイス５の発熱部の外部に接触して設置されるなど、電子デバイス５の外部に設けられても良い。この際、冷却部４４に絶縁処理を施しても良い。具体的には、流路ｐを形成する部分の内面あるは外面などに、例えばダイヤモンドによるコーティング層を形成することにより、絶縁処理を施しても良い。これによって、冷却部４４を、電子デバイス５の通電部に設けることが可能となる。

図６～図８に示す実施形態では、冷却部４４は、複数の流路ｐを有している。そして、冷媒６０は、冷却部４４の内部あるいはその入口などにおいて、上記の複数の流路ｐに分配されると共に、複数の流路ｐを通過後に合流されて下流に流れるようになっている。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、冷却部４４の有する流路ｐは１つであっても良い。

他方、上記の圧力調節手段９は、冷却部４４の内部圧力Ｐを調節するよう構成されることにより、電子デバイス５で発生する熱によって冷媒６０が沸騰するなど、冷媒６０の気化による気泡が冷却部４４の内部で発生するのを抑制する。一般に、液体の沸点は圧力が高いほど高くなるなど、圧力に依存する（図９参照）。冷却部４４の内部おける冷媒６０の気泡の発生も冷却部４４の圧力に依存するので、圧力調節手段９によって、冷却部４４の内部圧力Ｐが飽和圧力（図９参照）よりも高くなるように調節することで、冷却部４４の内部における気泡の発生を抑制することが可能となる。

例えば、冷却部４４の流路ｐの断面積（以下、流路面積）が例えばミクロンオーダーなど極めて小さい場合などにおいて、流路ｐ内の冷媒６０が電子デバイス５の発熱部との熱交換により気化すると、気化により生じた気泡が表面張力により流路ｐの内壁面にくっつくなどして外部に抜けないような場合が生じ得る。このような場合、例えば流路ｐが複数ある場合には、冷媒６０がスムーズに流れる流路ｐと、気泡のために冷媒６０がスムーズに流れない流路ｐとが生じるため、複数の流路ｐへの冷媒６０の流量分配の不均一が生じ、電子デバイス５に対する冷却が適切に行われないようになる可能性がある。よって、冷却部４４の内部における気泡の発生を抑制することにより、冷却部４４の内部における流量分配の不均一を防止し、パワーデバイスなどの電子デバイス５の冷却をより適切に行うことが可能となる。

具体的には、圧力調節手段９は、幾つかの実施形態では、図６に示すように、第１冷却ライン４０における電子デバイス５の下流側とタンク６との間に設けられた第１調節手段９１を含んでいる。この第１調節手段９１は、その上流側の圧力を下流側の圧力よりも高くすることが可能な手段である。ここで、第１冷却ライン４０における第１調節手段９１の上流側には冷却部４４が位置している。よって、第１調節手段９１により、第１調節手段９１の上流側の第１冷却ライン４０における冷媒６０の圧力を高めることで、第１冷却ライン４０における圧力が高められる部分に位置する冷却部４４の内部圧力Ｐも高められる。

図６に示す実施形態では、圧力調節手段９（第１調節手段９１）はバルブ９１ｍであり、バルブ９１ｍを通過時の流路面積を、その上流側における第１冷却ライン４０の流路面積よりも小さくすることにより、バルブ９１ｍの上流側の圧力を高めるように構成されている。具体的には、バルブ９１ｍの開度が０（全閉）よりも大きい状態にしておく。バルブ９１ｍの開度が１００％（全開）の時でも、その際のバルブ９１ｍの流路面積が、バルブの上流側における第１冷却ライン４０の流路面積よりも小さい場合には、バルブ９１ｍの開度は１００％であっても良い。

この第１調節手段９１であるバルブ９１ｍは、幾つかの実施形態では、その開度の設定を手動で行うことが可能に構成されていても良い。他の幾つかの実施形態では、上記のバルブ９１ｍは、後述する第２コントローラ２などからの指令値に応じた開度の設定が可能な制御弁９１ｃであっても良い（後述する図８参照）。制御弁９１ｃは、全閉と全開との２位置での切り替えが可能なＯＮ－ＯＦＦ弁であっても良いし、全閉と全開と間の開度を例えば連続的などで設定可能な調節弁であっても良い。そして、冷却部４４の内部圧力Ｐが、気泡の発生の抑制が可能となる目標圧力（後述する規定値Ｐｃよりも高い圧力）になるように調節弁の開度を調節しても良い。その他の幾つかの実施形態では、第１調節手段９１は、オリフィスなど、流路面積が上流側よりも一旦狭くなり、再度、それよりも広くなるように形成された圧力差形成手段（不図示）であっても良い。

また、圧力調節手段９は、他の幾つかの実施形態では、図７に示すように、第１冷却ライン４０における電子デバイス５の上流側とタンク６との間に設けられた、下流側の圧力を上流側の圧力よりも高くすることが可能な第２調節手段９２を、さらに含んでも良い。つまり、圧力調節手段９は、上述した第１調節手段９１と、第２調節手段９２とで構成されており、第１冷却ライン４０における第１調節手段９１と第２調節手段９２との間の圧力を調節するようになっている。図７に示す実施形態では、第２調節手段９２は、上述した第１ポンプ７Ａであり、第１調節手段９１が電子デバイス５の下流側に位置しており、第１ポンプ７Ａの回転数を高くするなどして調節することで、第１冷却ライン４０における、第１ポンプ７Ａの下流側を流れる冷媒６０の圧力を高めることが可能である。よって、第１冷却ライン４０における圧力が高められる部分に位置する冷却部４４の内部圧力Ｐも高められる。なお、第２調節手段９２は、第１ポンプ７Ａの下流側などに設置された、第１ポンプ７Ａとは異なる他のポンプであっても良い。

なお、本実施形態では、圧力調節手段９が第１ポンプ７Ａであるため、第１調節手段９１は、所定の開度に設定された制御弁９１ｃ、全開状態でも流路面積が第１冷却ライン４０のものよりも小さいＯＮ－ＯＦＦ弁、あるいは、上述した圧力差形成手段（不図示）のいずれであっても良い。そして、幾つかの実施形態では、第１ポンプ７Ａの回転数を調節することで、冷却部４４の内部圧力Ｐが目標圧力になるようにしても良い。他の幾つかの実施形態では、第１調節手段９１は、制御弁９１ｃであり、制御弁９１ｃの弁開度、および第１ポンプ７Ａの回転数を調節することで、冷却部４４の内部圧力Ｐが目標圧力になるようにしても良い。

上記の構成によれば、圧力調節手段９により、冷却部４４の内部圧力Ｐを高める。これによって、冷却部４４の内部における冷媒６０の沸点をより高くすることができる。よって、冷却部４４の内部圧力Ｐを高めることで、冷却部４４の内部における冷媒６０の気泡の発生を抑制することができる。したがって、パワーデバイスなどの電子デバイス５の冷却を適切に行うことができる。

また、幾つかの実施形態では、上述した圧力調節手段９を自動で制御しても良い。
すなわち、幾つかの実施形態では、図７～図８に示すように、冷却システム１は、上述した圧力調節手段９に接続される第２コントローラ２を、さらに備える。この第２コントローラ２は、図１０に示すように、上述した冷却部４４の内部における冷媒６０の圧力（上述した冷却部４４の内部圧力Ｐ）の測定値Ｐｍを取得する圧力取得部２１と、この測定値Ｐｍが規定値Ｐｃ以上になるように、圧力調節手段９を制御する制御部２２と、を有する。なお、第２コントローラ２は、例えば、上述したようなコンピュータである。

上記の規定値Ｐｃは、幾つかの実施形態では、電子デバイス５の発熱量と、冷却部４４に供給される冷媒６０の流量とに基づいて、決定しても良い。より具体的には、電子デバイス５の発熱量と、冷却部４４に供給される冷媒６０の流量（冷媒流量）とに基づいて、冷却部４４の内部の温度を予測する。そして、使用している冷媒６０に関する図９に示すような温度と飽和圧力との関係に基づいて、予測した温度に対応する飽和圧力を求め、飽和圧力よりも大きい圧力値を規定値Ｐｃ（目標圧力）とする。

なお、上記の予測値の算出には、電子デバイス５の発熱量の最大値を用いると良い。また、第１ポンプ７Ａの回転数が変化する場合などには、冷却部４４に供給される冷媒６０の流量の最小値を用いると良い。これによって、より正確な温度予測が可能となる。また、電子デバイス５の発熱量や冷却部４４への冷媒流量は予測値であっても良いし、測定値であっても良い。また、電子デバイス５の発熱量に代えて、発熱量に相関関係を有する電子デバイス５への通電量であっても良い（以下同様）。

また、上記の規定値Ｐｃは、幾つかの実施形態では、固定値であっても良い。この場合、第２コントローラ２はオペレータなどから入力されるなどした規定値Ｐｃを取得する。他の幾つかの実施形態では、上記の規定値Ｐｃは運転状況に応じて更新されても良い。この場合、第２コントローラ２は、例えば周期的などの所定のタイミングで運転中に電子デバイス５の発熱量や冷却部４４への冷媒流量といった指標値（測定値あるいは予測値）を取得し、この結果から求められる温度に基づいて規定値Ｐｃを決定する。

また、規定値Ｐｃが更新される（固定値ではない）実施形態において、幾つかの実施形態では、第２コントローラ２は、上記の指標に代えて、冷却部４４の内部における冷媒６０の温度の測定値を取得しても良い。温度の測定値を取得することで、その測定値に応じた気泡の発生を抑制可能な圧力が図９などの関係を用いて得られる。よって、規定値Ｐｃを、温度の測定値に対応する飽和圧力よりも大きい圧力値とすることで、冷却部４４の内部における気泡の発生をより確実に抑制することが可能となる。この場合、第２コントローラ２は、上述した冷却部４４の内部における冷媒６０の測定温度を取得する温度取得部をさらに備え、上記の制御部２２などは、規定値Ｐｃを測定温度に基づいて更新する。なお、温度計は、電子デバイス５の下流側と第１調節手段９１との間に設置しても良いし、冷却部４４に設置するなどしても良い。

図１０に示す実施形態では、上記の圧力取得部２１は、冷却部４４の内部圧力Ｐを測定するための圧力計２６に接続されており、圧力計２６による圧力の測定値Ｐｍが入力されるようになっている。この圧力計２６は、幾つかの実施形態では、図７～図８に示すように、第１冷却ライン４０における電子デバイス５の上流側と第１調節手段９１との間に設置されても良い。これによって、冷却部４４の内部圧力Ｐを容易に測定することが可能となる。ただし、本実施形態に本発明は限定されない。圧力計２６は、冷却部４４の内部圧力Ｐ、あるいは、内部圧力Ｐとみなせる圧力、内部圧力Ｐを所定の演算などにより推定可能となるような圧力を測定できれば良い。例えば、冷却部４４の内部圧力Ｐを直接測定しても良い。

また、図１０に示す実施形態では、制御部２２は、圧力取得部２１に接続されており、この圧力の測定値Ｐｍが入力されると、圧力の測定値Ｐｍに基づいて圧力調節手段９に対する指令値Ｉを生成し、圧力調節手段９に送信するようになっている。そして、圧力調節手段９は、受信した指令値Ｉに従って動作する。すなわち、圧力調節手段９が制御弁９１ｃの場合には、指令値Ｉで指令された開度を設定する。圧力調節手段９が第１ポンプ７Ａの場合には、指令値Ｉで指令された回転数を設定する。

より具体的には、図７に示す実施形態では、圧力調節手段９は、調整可能な手段として、少なくとも第１ポンプ７Ａを含んで構成されている。よって、第２コントローラ２は、圧力計２６から測定値Ｐｍが入力されると、その測定値Ｐｍに基づいて算出した指令値Ｉ（回転数指令など）を、少なくとも第１ポンプ７Ａに送信するようになっている。なお、他の幾つかの実施形態において、圧力調節手段９が、第１ポンプ７Ａと、第１調節手段９１である制御弁９１ｃとで構成される場合には、第２コントローラ２は、第１ポンプ７Ａまたは第１調節手段９１の少なくとも一方に指令値Ｉを送信しても良い。

他方、図８に示す実施形態では、圧力調節手段９は、第１調節手段９１である制御弁９１ｃを含んで構成されている。よって、第２コントローラ２は、圧力計２６から測定値Ｐｍが入力されると、その測定値Ｐｍに基づいて算出した指令値Ｉ（弁開度指令など）を、制御弁９１ｃに送信するようになっている。

上記の構成によれば、冷却部４４の内部における冷媒の圧力（内部圧力Ｐ）の測定値Ｐｍと、規定値（閾値）とに基づいて、圧力調節手段９が自動で制御される。これによって、冷却部４４の内部における冷媒６０の圧力を適切に高めることで、冷却部４４の内部における気泡の発生を抑制することができる。
なお、他の幾つかの実施形態では、圧力調節手段９の調節は手動であっても良い。

引き続き、電子デバイス５の廃熱を利用する廃熱利用システムＳに関する実施形態について、説明する。
現在、蒸気ボイラを有する工場や大型エンジンを有する船舶等では、ボイラやエンジンの廃熱を利用して低温・低圧の蒸気を生成し、暖房や加湿用途に使用している。今後、世界的なＣＯ_２削減要求に伴い再生可能エネルギーの普及が進み、主力のエネルギー源が化石燃料から電力となると（電化社会）、上述のようなボイラやエンジンの廃熱がなくなる。この際、例えば蒸気は専用の装置を用いて生成すると、その分だけコストやエネルギーが必要となる。そこで、パワーデバイスなどの電子デバイス５は２００℃から３００℃以上に発熱するなど発熱量が高いことから、その廃熱を熱源に蒸気を生成する。

具体的には、幾つかの実施形態では、図５～図８に示すように、冷却システム１は、第１冷却ライン４０における電子デバイス５の下流側を流れる冷媒６０の気相と液相とを分離するための気液分離器７２を、さらに備える。ここで、第１冷却ライン４０（配管内部）における冷媒６０の圧力は、上記の第１調節手段９１の通過後には、第１調節手段９１の上流側よりも小さくなるように構成されている。そして、圧力が小さくなると冷媒６０はより気化しやすくなる。この現象を利用することで、第１調節手段９１の下流側において冷媒６０を積極的に気化させ、気液二相流を生成する。こうして生成された気液二相流を気液分離器７２に供給し、気相（蒸気）と液相（温水）に分離することで、気相（蒸気）を取り出すことが可能となる。他方、気液分離器７２において分離した液相は、第１冷却ライン４０を通って、タンク６に循環するように構成される。

図５～図８に示す実施形態では、気液分離器７２において分離された冷媒６０の気相は、気液分離器７２に配管などにより接続された蒸気利用装置７４に供給されるようになっている。この蒸気利用装置７４は、例えば、暖房システム、給湯システムなど、暖房や加湿などを行うシステムであっても良い。また、蒸気利用装置７４は、工場や、船舶などに設置されたシステムであっても良い。そして、上記の冷却システム１と、上記の蒸気利用装置７４とによって、廃熱利用システムＳが構成されている。

上記の構成によれば、パワーデバイスなどの電子デバイス５の廃熱を熱源に、蒸気を生成する。これによって、例えば蒸気を生成するための専用の装置を設けることや、冷却システム１の冷却性能を損なうことなく、蒸気を生成することができる。よって電化社会においても、効率的に蒸気を生成することができる。

次に、冷却システムの制御方法について説明する。
本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御方法は、電子デバイス５を冷却するための冷却システム１の制御方法であって、冷媒６０を貯留するタンク６と電子デバイス５との間で冷媒６０を循環可能な第１冷却ライン４０を流れる冷媒６０の流量を、電子デバイス５の発熱量に応じて調節するステップと、タンク６から第１冷却ライン４０とは別系統で設けられている第２冷却ライン５０であって、冷媒６０を冷却するための第２冷却ライン５０を流れる冷媒６０の流量を、タンク６内の冷媒６０の温度に応じて調節するステップと、を備えている。

上記方法によれば、冷媒６０を循環させて電子デバイス５を冷却する第１冷却ライン４０と、冷媒６０を冷却するための第２冷却ライン５０とが、タンク６を介して別系統に設けられる。各冷却ライン４０，５０は、それぞれ独立に冷媒の流量を調節することができるから、第１冷却ライン４０の冷媒流量及びその調節タイミングと、第２冷却ライン５０の冷媒流量及びその調節タイミングとを異ならせて冷却システム１を運用することができる。これにより、例えば、応答時間の遅い冷媒の第２冷却ライン５０の運転負荷を、変動周期の速い電子デバイス５の長周期変動成分に応じて調節することができるから、ランニングコストの低減及び省エネルギー化を図ることができるとともに、エネルギー損失を抑制し得る冷却システム１を提供することができる。

本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御プログラム（例えば、上記冷媒流量管理プログラム１５）は、電子デバイス５を冷却するための冷却システム１の制御プログラムであって、冷媒６０を貯留するタンク６と電子デバイス５との間で冷媒６０を循環可能な第１冷却ライン４０を流れる冷媒６０の流量を、電子デバイス５の発熱量に応じて調節するステップと、タンク６から第１冷却ライン４０とは別系統で設けられている第２冷却ライン５０であって、冷媒６０を冷却するための第２冷却ライン５０を流れる冷媒６０の流量を、タンク６内の冷媒６０の温度に応じての調節するステップと、をコンピュータに実行させるように構成される。

このような構成により、上記何れかの実施形態で述べたように、冷媒６０を循環させて電子デバイス５を冷却する第１冷却ライン４０と、冷媒６０を冷却するための第２冷却ライン５０とが、タンク６を介して別系統に設けられる。各冷却ライン４０，５０は、それぞれ独立に冷媒の流量を調節することができるから、第１冷却ライン４０の冷媒流量及びその調節タイミングと、第２冷却ライン５０の冷媒流量及びその調節タイミングとを異ならせて冷却システム１を運用することができる。これにより、例えば、応答時間の遅い冷媒の第２冷却ライン５０の運転負荷を、変動周期の速い電子デバイス５の長周期変動成分に応じて調節することができるから、ランニングコストの低減及び省エネルギー化を図ることができるとともに、エネルギー損失を抑制し得る冷却システム１を提供することができる。

また、本開示の少なくとも一実施形態に係る冷却システムの制御方法は、電子デバイス５を冷却するための冷却システム１の制御方法であって、上述した第１冷却ライン４０に設けられた、電子デバイス５を冷却するための冷却部４４の内部における冷媒６０の圧力の測定値Ｐｍを取得するステップ（圧力取得ステップ）と、測定値Ｐｍが規定値Ｐｃ以上になるように、上記の圧力調節手段９を制御するステップ（制御ステップ）と、を備えても良い。

なお、上述した幾つかの実施形態に係る冷却システム１は、複数の情報処理装置を備えてもよく、これらの情報処理装置は、各処理を分散して行ってもよい。
また、上述した幾つかの実施形態の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、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、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

上述した本開示の少なくとも一実施形態によれば、エネルギー損失を抑制し得る冷却システム１を提供することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。

１ 冷却システム
１０ コントローラ
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ バス
１５ 冷媒流量管理プログラム
１７ データベース
１８ テーブル
２ 第２コントローラ
２１ 圧力取得部
２２ 制御部
２６ 圧力計
３１ 第１温度センサ
３２ 第２温度センサ
４０ 第１冷却ライン（電子デバイスの冷却ライン）
４２ サブ経路
４４ 冷却部
５ 電子デバイス（被冷却体）
５ｂ ベース
５０ 第２冷却ライン（冷媒の冷却ライン）
５１ １次循環ライン
５２ ２次循環ライン
５３ 第１熱交換器（サブクーラー）
５４ 第２熱交換器（チラー）
６ タンク（冷媒容器）
６０ 冷媒（冷却流体）
６５ 不凝縮ガス
７Ａ 第１ポンプ（第２）
７Ｂ 第２ポンプ
７２ 気液分離器
７４ 蒸気利用装置
８ 流量調節器
９ 圧力調節手段
９１ 第１調節手段
９１ｃ 制御弁
９１ｍ バルブ
９２ 第２調節手段

Ｓ 廃熱利用システム
Ｉ 指令値
Ｐ 冷却部の内部における冷媒の圧力
Ｐｍ 圧力の測定値
Ｐｃ 規定値
ｐ 流路

Claims (21)

1. 電子デバイスを冷却するための冷却システムであって、
   冷媒を貯留するタンクと、
   前記タンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインと、
   前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられ、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインと、
   前記第１冷却ラインにおける前記冷媒の流量を調節可能な第１ポンプと、
   前記第２冷却ラインにおける前記冷媒の流量を調節可能な流量調節器と、
   前記第１ポンプおよび前記流量調節器に接続されたコントローラと、
   前記タンク内の前記冷媒の温度を検出可能な第２温度センサと、
   を備え、
   前記第１冷却ラインは、前記電子デバイスとの熱交換により温度上昇した前記冷媒を冷却せずに前記タンクに戻すように構成され、
   前記コントローラは、前記電子デバイスの発熱量に応じて前記第１冷却ラインを流れる冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するとともに、前記第２温度センサからの検出信号に基づき、前記第２冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記流量調節器を駆動することで、前記第１冷却ラインと前記第２冷却ラインにおける前記冷媒の流量調節をそれぞれ独立して行うように構成され、
   前記コントローラは、前記電子デバイスの前記発熱量が多いタイミングで前記第１ポンプを高出力で駆動して前記第１冷却ラインを流れる冷媒の流量を増やすように構成された
   ことを特徴とする冷却システム。
2. 電子デバイスを冷却するための冷却システムであって、
   冷媒を貯留するタンクと、
   前記タンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインと、
   前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられ、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインと、
   前記第１冷却ラインにおける前記冷媒の流量を調節可能な第１ポンプと、
   前記第２冷却ラインにおける前記冷媒の流量を調節可能な流量調節器と、
   前記第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段と、
   前記圧力調節手段に接続される第２コントローラと、
   を備え、
   前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの下流側と前記タンクとの間に設けられた、上流側の圧力を下流側の圧力よりも高くすることが可能な第１調節手段を含み、
   前記第２コントローラは、
   前記冷却部の内部における前記冷媒の圧力の測定値を取得する圧力取得部と、
   前記冷却部の内部における気泡の発生が抑制されるよう、前記測定値が規定値以上になるように、前記圧力調節手段を制御する制御部と、を有する
   冷却システム。
3. 前記冷却システムは、前記第１ポンプに接続されたコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記電子デバイスの発熱量に応じて前記第１冷却ラインを流れる冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するように構成されていてもよいことを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
4. 前記コントローラは、前記電子デバイスの通電量に基づき、前記第１冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するように構成されてもよいことを特徴とする請求項１又は３に記載の冷却システム。
5. 前記冷却システムは、前記電子デバイスの発熱量を検出可能な第１温度センサを含み、
   前記コントローラは、前記第１温度センサからの検出信号に基づき、前記第１冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記第１ポンプを駆動するように構成されていてもよいことを特徴とする請求項４に記載の冷却システム。
6. 冷却システムは複数の前記電子デバイスを備え、
   前記第１冷却ラインは、各々が複数の前記電子デバイスを個別に冷却可能、且つ、互いに並列な複数のサブ経路を含み、
   各々の前記サブ経路には、前記冷媒の流量を個別に調節可能に前記第１ポンプが配置されていてもよいことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の冷却システム。
7. 前記第２冷却ラインは、
   前記タンクからの前記冷媒を前記タンクに還流させるための１次循環ラインと、
   前記１次循環ラインに配置された前記流量調節器としての第２ポンプと、
   前記１次循環ラインが通過する第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器を介して前記１次循環ライン内の前記冷媒を冷却するための２次循環ラインと、
   前記２次循環ライン内の前記冷媒を冷却するための第２熱交換器と、を含んでもよいことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却システム。
8. 前記第２冷却ラインは、
   前記タンク内に配置された第１熱交換器と、
   前記タンクからの前記冷媒を冷却するための第２熱交換器と、を含んでもよいことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の冷却システム。
9. 前記タンク内に不凝縮ガスが封入されていてもよいことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の冷却システム。
10. 前記冷却システムは、前記タンク内の前記冷媒の温度を検出可能な第２温度センサを含み、
    前記コントローラは、前記第２温度センサからの検出信号に基づき、前記第２冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するように前記流量調節器を駆動するように構成されていてもよいことを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
11. 前記第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
12. 前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの下流側と前記タンクとの間に設けられた、上流側の圧力を下流側の圧力よりも高くすることが可能な第１調節手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の冷却システム。
13. 前記第１調節手段は、制御弁であることを特徴とする請求項１２に記載の冷却システム。
14. 前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの上流側と前記タンクとの間に設けられた、下流側の圧力を上流側の圧力よりも高くすることが可能な第２調節手段を、さらに含み、
    前記圧力調節手段は、前記第１冷却ラインにおける前記第１調節手段と前記第２調節手段との間の圧力を調節するようになっていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の冷却システム。
15. 前記圧力取得部は、前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの上流側と前記第１調節手段との間に設置された圧力計に接続されることを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
16. 前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスの下流側を流れる前記冷媒の気相と液相とを分離するための気液分離器を、さらに備えることを特徴とする請求項１１～１５のいずれか１項に記載の冷却システム。
17. 電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御方法であって、
    前記電子デバイスの発熱量が多いタイミングで、冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインを流れる冷媒の流量が増えるように、前記電子デバイスの前記発熱量に応じて前記第１冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するステップと、
    前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスとの熱交換により温度上昇した前記冷媒を冷却せずに前記第１冷却ラインから前記タンクに戻すステップと、
    前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられている第２冷却ラインであって、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインを流れる冷媒の流量を、前記タンク内の冷媒の温度に応じて調節するステップと、を有し、
    前記第１冷却ラインと前記第２冷却ラインにおける前記冷媒の流量調節をそれぞれ独立して行う
    ことを特徴とする冷却システムの制御方法。
18. 電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御プログラムであって、
    前記電子デバイスの発熱量が多いタイミングで、冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインを流れる冷媒の流量が増えるように、前記電子デバイスの前記発熱量に応じて前記第１冷却ラインを流れる前記冷媒の流量を調節するステップと、
    前記第１冷却ラインにおける前記電子デバイスとの熱交換により温度上昇した前記冷媒を冷却せずに前記第１冷却ラインから前記タンクに戻すステップと、
    前記タンクから前記第１冷却ラインとは別系統で設けられている第２冷却ラインであって、前記冷媒を冷却するための第２冷却ラインを流れる冷媒の流量を、前記タンク内の冷媒の温度に応じて調節するステップと、をコンピュータに実行させ、前記第１冷却ラインと前記第２冷却ラインにおける前記冷媒の流量調節をそれぞれ独立して行うように構成されることを特徴とする冷却システムの制御プログラム。
19. 電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御方法であって、
    冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力の測定値を取得するステップと、
    前記冷却部の内部における気泡の発生が抑制されるよう、前記測定値が規定値以上になるように、前記冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段を制御するステップと、を備えることを特徴とする冷却システムの制御方法。
20. 電子デバイスを冷却するための冷却システムの制御プログラムであって、
    コンピュータに、
    冷媒を貯留するタンクと前記電子デバイスとの間で前記冷媒を循環可能な第１冷却ラインに設けられた、前記電子デバイスを冷却するための冷却部の内部における前記冷媒の圧力の測定値を取得するステップと、
    前記冷却部の内部における気泡の発生が抑制されるよう、前記測定値が規定値以上になるように、前記冷却部の内部における前記冷媒の圧力を調節するための圧力調節手段を制御するステップと、を実行させる冷却システムの制御プログラム。
21. 請求項１６に記載の冷却システムと、
    前記冷却システムが備える気液分離器で分離された前記冷媒の気相が供給される蒸気利用装置と、備えることを特徴とする廃熱利用システム。

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