(57)【要約】【課題】  省スペースで且つ、密閉容器内の流体の過剰内圧を外部に開放すると共に流体の再封入を可能とする密閉容器用弁を提供する。【解決手段】  密閉容器用弁１００において、密閉容器１１内の流体圧力が所定圧力を超えた時に開弁して、外部へ流体圧力を開放するリリーフ弁１２０と、このリリーフ弁１２０に一体的に設けられると共に、流体を密閉容器１１内に封入する時の封入圧力あるいは外力の少なくとも一方によって開弁し、流体の封入を可能とする封入時可動弁１３０とを設ける。【選択図】    図２
2005188563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器（１１）内の流体圧力が所定圧力を超えた時に開弁して、外部へ前記流体圧力を開放するリリーフ弁（１２０）と、
前記リリーフ弁（１２０）に一体的に設けられると共に、流体を前記密閉容器（１１）内に封入する時の封入圧力あるいは外力の少なくとも一方によって開弁し、前記流体の封入を可能とする封入時可動弁（１３０）とが設けられたことを特徴とする密閉容器用弁。
【請求項２】
前記リリーフ弁（１２０）および前記封入時可動弁（１３０）は、着脱可能な蓋部材（１４０）によって外側から覆われるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の密閉容器用弁。
【請求項３】
前記密閉容器（１１）は、内部に前記流体としての冷媒が封入されて、前記冷媒の沸騰熱伝達により、発熱体を冷却する沸騰冷却装置（１０）用の冷媒槽（１１）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉容器用弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内部に封入される冷媒の沸騰熱伝達により半導体素子等の発熱体を冷却する沸騰冷却装置に適用して好適な密閉容器用弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示される沸騰冷却装置のように、密閉容器としての冷媒槽内に冷媒が封入されて、この冷媒の沸騰熱伝達によって発熱体が冷却されるものが知られている。ここでは、冷媒槽内に連通する封入パイプ（特許文献１中では注入パイプ）が設けられており、封入パイプから冷媒槽内に冷媒を封入した後に、封入パイプの先端開口部が封じられるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−１５６４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、沸騰冷却装置の設置環境（例えば車両エンジンルーム内での温度環境等）によって過剰に内部圧力が上昇するような場合には、この内圧によって冷媒槽が破裂しないように、内圧を外部に開放するリリーフ機能（リリーフ弁）が必要となるが、上記の封入パイプにおいては、その対応は当然ながら不可能である。また、リリーフ機能を設けた場合は、内圧が開放された際に外部に流出される分の冷媒を再度封入可能とする再封入機能（チャージ口）が必要となってくる。ここで、単純にリリーフ機能（リリーフ弁）と再封入機能（チャージ口）とをそれぞれ別に（別部品として）設けると、冷媒槽に対する占有面積が大きくなり、沸騰冷却装置（対象となる密閉容器）の小型化に支障をきたす。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、省スペースで且つ、密閉容器内の流体の過剰内圧を外部に開放すると共に流体の再封入を可能とする密閉容器用弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、密閉容器用弁（１００）において、密閉容器（１１）内の流体圧力が所定圧力を超えた時に開弁して、外部へ流体圧力を開放するリリーフ弁（１２０）と、リリーフ弁（１２０）に一体的に設けられると共に、流体を密閉容器（１１）内に封入する時の封入圧力あるいは外力の少なくとも一方によって開弁し、流体の封入を可能とする封入時可動弁（１３０）とが設けられたことを特徴としている。
【０００７】
これにより、リリーフ弁（１２０）と封入時可動弁（１３０）とを一体的に有し、密閉容器（１１）内の流体の過剰内圧を外部に開放すると共に流体の再封入を可能とする密閉容器用弁（１００）とすることができるので、密閉容器（１１）に対して省スペースでの対応が可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、リリーフ弁（１２０）および封入時可動弁（１３０）は、着脱可能な蓋部材（１４０）によって外側から覆われるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、リリーフ弁（１２０）、封入時可動弁（１３０）に外部からの塵埃等が付着することが無く、安定した密閉容器用弁（１００）の作動を確保することができる。また、流体の再封入時には蓋部材（１４０）を取外すことで容易に流体の再封入が可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、密閉容器（１１）は、内部に流体としての冷媒が封入されて、冷媒の沸騰熱伝達により、発熱体を冷却する沸騰冷却装置（１０）用の冷媒槽（１１）であることを特徴としている。
【００１１】
これにより、冷媒槽（１１）の大型化を伴う事無く、過剰内圧の開放および冷媒の再封入を可能とする沸騰冷却装置（１０）とすることができる。
【００１２】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態では、密閉容器用弁１００を積層式の沸騰冷却装置１０に適用したものとしている。尚、図１は沸騰冷却装置１０を示す外観斜視図、図２は通常時における密閉容器用弁１００を示す断面図、図３は脱気および冷媒封入時における密閉容器用弁１００を示す断面図、図４は内圧開放時における密閉容器用弁１００を示す断面図である。
【００１４】
沸騰冷却装置１０は、図１に示すように、例えば半導体素子（ＩＧＢＴ）等の発熱体（下側プレート１２に取付けられるものであり、図１中では図示せず）の熱によって内部に封入される冷媒（本発明における流体に対応）が沸騰気化し、外部から供給される冷却水によって気化冷媒が凝縮液化する際にその凝縮潜熱を冷却水に放出することで発熱体を冷却する熱交換器である。
【００１５】
更に詳述すると、沸騰冷却装置１０は、下側から上側に向けて順に下側プレート１２、複数の中間プレート１３、上側プレート１４が積層されて、中間プレート１３に形成された複数の開口部が互いに連通することによって密閉容器としての冷媒槽１１を形成している。
【００１６】
冷媒槽１１の内部には、中間プレート１３の開口部同士の連通により、冷媒が封入される第１空間と冷却水が流通する第２空間とが形成されている。そして、冷媒槽１１の下側部は第１空間が拡がる冷媒貯留部と成っており、また冷媒槽１１の中間部は、第１空間および第２空間とが互いに隣接する熱交換部と成っており、更に冷媒槽１１の上側部は第１空間が拡がる冷媒拡散部と成っている。
【００１７】
そして、上側プレート１４には、入口パイプ１５、出口パイプ１６が設けられ、入口パイプ１５と出口パイプ１６は、それぞれ熱交換部を形成する第２空間に連通するように接続されている。尚、上記各部材は、熱伝導性に優れるアルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、これら部材が一体でろう付けされることによって沸騰冷却装置１０は形成される。
【００１８】
この沸騰冷却装置１０においては、冷媒貯留部内に冷媒が貯められ、この冷媒は発熱体の熱を受けて沸騰気化し、熱交換部側に上昇し、冷媒拡散部内に流入して拡散する。そして、この拡散した冷媒が再び熱交換部内を下降する際に、入口パイプ１５から流入して第２空間を流通（出口パイプ１６から流出）する冷却水によって冷却されて凝縮液化して、自重によって冷媒貯留部に還流する。このように、沸騰冷却装置１０は、発熱体の熱を沸騰気化により輸送し、凝縮液化時の凝縮潜熱を冷却水側に放出することで発熱体１０を冷却する。
【００１９】
本実施形態では、上記のような沸騰冷却装置１０の上側プレート１４に、本発明の密閉容器用弁１００を設けるようにしている。
【００２０】
密閉容器用弁１００は、図２に示すように、本体部１１０の内部にリリーフ弁１２０および封入時可動弁１３０が配設され、上側部にキャップ１４０が設けられて形成されている。
【００２１】
本体部１１０は、一端側に本体座面部１１１、他端側に天井部１１２を有する円筒状部材であり、一端側の外周には、ねじ部１１３（雄ねじ）が設けられている。尚、本体座面部１１１の中心部には円形状に開口する座面開口部１１１ａが形成されており、また、天井部１１２の中心部には、後述するリリーフ弁１２０の封入口１２２が挿通される天井開口部１１２ａが形成されている。そして、本体座面部１１１に近接して天井部１１２側となる円周上には、複数の開放口１１４が開口するように設けられている。
【００２２】
リリーフ弁１２０は、直径の異なる２つの円筒状部材、即ちリリーフ弁本体部１２１と封入口１２２とが接続されて成り、リリーフ弁本体部１２１の反封入口側の端部には、外周部が折り曲げられた円板状のシール部１２３が設けられている。シール部１２３の中心部には円形状に開口するシール開口部１２３ａが設けられており、封入口１２２の先端側にはねじ部１２２ａ（雄ねじ）が形成されている。
【００２３】
また、リリーフ弁本体部１２１と封入口１２２との接続部には、可動弁座面部１２４が形成されており、この可動弁座面部１２４の中心部には円形状に開口する座面開口部１２４ａが設けられている。
【００２４】
更に、リリーフ弁本体部１２１において、シール部１２３と可動弁座面部１２４との中間部には、中心部で開口する支持開口部１２５ａを有する可動弁支持部１２５が形成されている。尚、リリーフ弁１２０は、上記シール開口部１２３ａ、支持開口部１２５ａ、座面開口部１２４ａによって内部が連通している。
【００２５】
そして、リリーフ弁１２０は、シール部１２３と天井部１１２との間に配設された第１バネ１５１によって、シール部１２３が本体座面部１１１側に付勢されるようになっており、本体座面部１１１とシール部１２３との間は、ゴム材から成るリング状の第１シール材１６１が介在されてシールされる。
【００２６】
封入時可動弁１３０は、円板状のシール部１３１と、このシール部１３１から垂直に延びる棒状部１３２とから成り、棒状部１３２がリリーフ弁１２０の可動弁支持部１２５の支持開口部１２５ａに挿入されて支持されている。
【００２７】
そして、封入時可動弁１３０は、シール部１３１と可動弁支持部１２５との間に配設された第２バネ１５２によって、シール部１３１が可動弁座面部１２４側に付勢されるようになっており、可動弁座面部１２４とシール部１３１との間は、ゴム材から成るリング状の第２シール材１６２が介在されてシールされる。
【００２８】
ここで、冷媒槽１１内の冷媒圧力が第１所定圧力（本発明における所定圧力に対応）を超えて、第１バネ１５１の付勢力に打ち勝つと、リリーフ弁１２０は図２中の上側に押し上げられて、本体座面部１１１とシール部１２３との間のシール状態を解除するようにしている。尚、第１所定圧力というのは、冷媒槽１１が冷媒圧力によって破裂に至らない許容圧力として予め定めた圧力値である。
【００２９】
また、封入口１２２側から封入時可動弁１３０に付加される圧力（あるいは外力）が第２所定圧力を超えて、第２バネ１５２の付勢力に打ち勝つと、封入時可動弁１３０は図２中の下側に押し下げられて、可動弁座面部１２４とシール部１３１との間のシール状態を解除するようにしている。尚、第２所定圧力というのは、冷媒を冷媒槽１１内に封入する際の封入圧力値である。
【００３０】
キャップ（本発明における蓋部材に対応）１４０は、傘状を成しており、中心部には雌ねじ部１４１が形成されて、封入口１２２のねじ部１２２ａに着脱可能として締結されている。そして、キャップ１４０の外周部１４２と天井部１１２との間には、ゴム材から成るリング状の第３シール材１６３が介在されている。
【００３１】
このように形成される密閉容器用弁１００は、本体部１１０のねじ部１１３によって、沸騰冷却装置１０の冷媒槽１１の第１空間に繋がるように、上側プレート１４に締結されている。
【００３２】
次に、本実施形態の作動および作用効果について図３、図４を加えて説明する。
【００３３】
まず、冷媒槽１１内の真空引きを行う場合について説明する。この真空引きは、予め冷媒槽１１内の空気を抜く（脱気する）ことで、次に行う冷媒の封入性を向上させるためのものである。
【００３４】
図３に示すように、キャップ１４０を外し、真空引き用の配管ジョイント（図示せず）を封入口１２２のねじ部１２２ａに締結する。ここで、配管ジョイントには封入口１２２、座面開口部１２４ａから封入時可動弁１３０に至る凸状部を設けておき、この凸状部の外力（第２所定圧力を超える力に相当）によって封入可動弁１３０を押し下げる（封入可動弁１３０を開く）ようにしている。そして、座面開口部１１１ａ、シール開口部１２３ａ、支持開口部１２５ａ、座面開口部１２４ａを通して、冷媒槽１１内を脱気する（図３中の破線矢印）。脱気を終了して、配管ジョイントを取外すと、凸状部による外力が解除され、封入時可動弁１３０は、再び可動弁座面１２４とシール部１３１との間をシールし、冷媒槽１１内の脱気状態が維持される。
【００３５】
次に、冷媒槽１１内に冷媒を封入する。冷媒としては、ここではフロン（ＨＦＣ１３４ａ）を用いている。その他の冷媒として、水、アルコール、フロロカーボン等を用いても良い。冷媒容器から図示しない冷媒配管を封入口１２２に締結し、第２所定圧力で冷媒を供給すると封入時可動弁１３０は、押し下げられて、脱気時とは逆に座面開口部１２４ａ、支持開口部１２５ａ、シール開口部１２３ａ、座面開口部１１１ａを通って、冷媒が冷媒槽１１内に封入される（図３中の実線矢印）。
【００３６】
所定量の冷媒が封入され、冷媒の供給を停止すると、封入時可動弁１３０は、第２バネ１５２によって押し上げられ、可動弁座面１２４とシール部１３１との間をシールする。冷媒の封入が終了した後は、キャップ１４０を封入口１２２に締結する。
【００３７】
そして、冷媒槽１１内に冷媒が封入されると、リリーフ弁１２０、封入時可動弁１３０は、図２に示すように、共に閉じた状態となり、冷媒槽１１内に冷媒が密閉された沸騰冷却装置１０として上述したように作動可能となる。
【００３８】
ここで、沸騰冷却装置１０の作動時における冷媒槽１１内の冷媒圧力が第１所定圧力を超えると（過剰内圧になると）、図４に示すように、リリーフ弁１２０は押し上げられ、座面開口部１１１ａとシール部１２３との間のシールが解除され、開放口１１４を介して、冷媒槽１１内と外部とが連通し冷媒圧力を開放することで、冷媒槽１１の破裂が回避される。
【００３９】
尚、冷媒槽１１の破裂を回避させるためにリリーフ弁１２０が開くことによって、内部の冷媒量が低下した時は、上記のようにキャップ１４０を取外して、封入口１２２から再び冷媒を冷媒槽１１内に封入できる。
【００４０】
このように、本発明においては、リリーフ弁１２０と封入時可動弁１３０とを一体的に有し、冷媒槽１１内の冷媒の過剰内圧を外部に開放すると共に流体の再封入を可能とする密閉容器用弁１００とすることができるので、沸騰冷却装置１０のような冷媒槽１１に対して省スペースでの対応が可能となる。
【００４１】
即ち、冷媒槽１１の大型化を伴う事無く、過剰内圧の開放および冷媒の再封入を可能とする沸騰冷却装置１０とすることができる。
【００４２】
また、リリーフ弁１２０、封入時可動弁１３０の外部には着脱可能なキャップ１４０を設けるようにしているので、塵埃等が付着することが無く、安定した密閉容器用弁１００の作動を確保することができる。そして、冷媒の再封入時にはキャップ１４０を取外すことで容易に冷媒の再封入が可能となる。
【００４３】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態においては、密閉容器として冷媒槽１１を有する沸騰冷却装置１０を対象にして説明したが、これに限らず、密閉容器に対する過剰内圧の開放および内部流体の再封入を必要とするものであれば、他のヒートパイプ等に適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】沸騰冷却装置の外観を示す斜視図である。
【図２】通常時における密閉容器用弁を示す断面図である。
【図３】脱気および冷媒封入時における密閉容器用弁を示す断面図である。
【図４】内圧開放時における密閉容器用弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  冷媒槽（密閉容器）
１００  密閉容器用弁
１２０  リリーフ弁
１３０  封入時可動弁
１４０  キャップ（蓋部材）
【図１】
2005188563.tif 000003
【図２】
2005188563.tif 000004
【図３】
2005188563.tif 000005
【図４】
2005188563.tif 000006