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(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】2023-04-26
(45)【発行日】2023-05-09
(54)【発明の名称】カプラーの着脱方法及び冷却システム
(51)【国際特許分類】
F16L 37/30 20060101AFI20230427BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20230427BHJP
【ＦＩ】
F16L37/30
H05K7/20 M
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019072223
(22)【出願日】2019-04-04
(65)【公開番号】P2020169703
(43)【公開日】2020-10-15
【審査請求日】2022-01-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】塩賀 健司
【審査官】杉山 健一
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５１０７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／１３７１３８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開平０３－０３４２４６（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｌ ３７／３０
Ｈ０５Ｋ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回路基板に実装された発熱部品に接し、前記発熱部品の熱を受ける受熱器と、循環装置から供給される冷媒を前記受熱器に導入する導入配管と、前記受熱器から前記冷媒を前記循環装置に排出する排出配管と、前記導入配管及び前記排出配管に設けられ、プラグカプラーと前記プラグカプラーに着脱可能なソケットカプラーとを有するカプラーと、を備える冷却装置における前記カプラーの着脱方法であって、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの各々は、本体部と、前記本体部内の前記冷媒が流れる内部通路に設置された内部ピンと、前記内部ピンを前記内部通路が前記本体部の結合面に開口する開口部に付勢する弾性部材と、を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの結合時に互いの前記内部ピンが押し合うことで各々の前記開口部が開放されて互いの前記内部通路が連通し、
前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの少なくとも一方は、前記内部通路を開閉する第１開閉弁と、前記内部通路のうちの前記第１開閉弁と前記内部ピンとの間に位置する箇所に接続されたタンクと、を有し、
前記第１開閉弁が閉じられた状態で、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップを備える、カプラーの着脱方法。
【請求項2】
前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの前記少なくとも一方は、前記内部通路と前記タンクを連通する連通路を開閉する第２開閉弁を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップの後、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態を所定時間維持するステップと、
前記維持するステップの後、前記第２開閉弁を閉じるステップと、を備える、請求項１記載のカプラーの着脱方法。
【請求項3】
前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップは、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合するステップであり、前記第２開閉弁を閉じるステップの後に前記第１開閉弁を開くステップを備える、請求項２記載のカプラーの着脱方法。
【請求項4】
前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップは、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを分離するステップであり、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを分離するステップの前に、前記第１開閉弁を閉じ且つ前記第２開閉弁を開くステップを備える、請求項２記載のカプラーの着脱方法。
【請求項5】
前記第２開閉弁を閉じるステップは、制御装置が前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの間隔に基づき前記第２開閉弁を閉じる、請求項２から４のいずれか一項記載のカプラーの着脱方法。
【請求項6】
プラグカプラーとソケットカプラーを有するカプラーの着脱方法であって、
前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの各々は、本体部と、前記本体部内の流体が流れる内部通路に設置された内部ピンと、前記内部ピンを前記内部通路が前記本体部の結合面に開口する開口部に付勢する弾性部材と、を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの結合時に互いの前記内部ピンが押し合うことで各々の前記開口部が開放されて互いの前記内部通路が連通し、
前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの少なくとも一方は、前記内部通路を開閉する第１開閉弁と、前記内部通路のうちの前記第１開閉弁と前記内部ピンとの間に位置する箇所に接続されたタンクと、前記内部通路と前記タンクを連通する連通路を開閉する第２開閉弁と、を有し、
前記第１開閉弁が閉じられた状態で、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップと、
前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップの後、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態を所定時間維持するステップと、
前記維持するステップの後、制御装置が前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの間隔に基づき前記第２開閉弁を閉じるステップと、を備える、カプラーの着脱方法。
【請求項7】
回路基板に実装された発熱部品に接し、前記発熱部品の熱を受ける受熱器と、冷媒を循環させる循環装置から供給される前記冷媒を前記受熱器に導入する導入配管と、
前記受熱器から前記冷媒を前記循環装置に排出する排出配管と、
前記導入配管及び前記排出配管に設けられ、プラグカプラーと前記プラグカプラーに着脱可能なソケットカプラーとを有するカプラーと、を備え、
前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの各々は、本体部と、前記本体部内の前記冷媒が流れる内部通路に設置された内部ピンと、前記内部ピンを前記内部通路が前記本体部の結合面に開口する開口部に付勢する弾性部材と、を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの結合時に互いの前記内部ピンが押し合うことで前記開口部が開放されて互いの前記内部通路が連通し、
前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの少なくとも一方は、前記内部通路を開閉する開閉弁と、前記内部通路のうちの前記開閉弁と前記内部ピンとの間に位置する箇所に接続されたタンクと、を有する、冷却システム。
【請求項8】
前記受熱器が設けられた前記発熱部品を有する複数の前記回路基板を備え、前記導入配管は前記複数の回路基板各々の前記発熱部品に設けられた前記受熱器に前記循環装置から供給される前記冷媒が導入されるように分岐し、
前記排出配管は前記複数の回路基板各々の前記発熱部品に設けられた前記受熱器からの前記冷媒が前記循環装置に排出されるように分岐している、請求項７記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カプラーの着脱方法及び冷却システムに関する。
【背景技術】
【0002】
コールドプレート内の冷却水通路にカプラーによってホースが接続される冷却装置において、冷却水通路にリザーバタンクを設置することが知られている。これにより、カプラーが外れた場合でも、冷却水通路内の圧力上昇を抑制できるとされている（例えば、特許文献１）。また、タンク内の冷却液をポンプによって発熱体に送る冷却装置において、熱交換機を流れた冷却液がタンク内に戻るか又はタンクとポンプの間の配管に戻るかの切り替えが可能な三方向バルブを設けることが知られている。これにより、運転効率の向上と冷却液への気泡の混入抑制とを実現できるとされている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】実開平３－３４２４６号公報
【文献】実開昭５８－７２８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
着脱可能なプラグカプラーとソケットカプラーを備えたカプラーにおいて、プラグカプラーとソケットカプラーが結合しているときには、プラグカプラー及びソケットカプラーの互いの内部ピンが押し合うことで互いの内部通路が連通する。これにより、プラグカプラーとソケットカプラーの間を流体が流れるようになる。一方、プラグカプラーとソケットカプラーが分離しているときには、プラグカプラー及びソケットカプラー各々において弾性部材によって押された内部ピンが内部通路を閉塞する。これにより、プラグカプラーとソケットカプラー各々において内部通路から外部に流体が流れ出ることが抑制される。
【0005】
プラグカプラーとソケットカプラーが結合又は分離するときに、内部通路に空気が流入して、内部通路を流れる流体に空気が混入することがある。例えば、発熱部品を冷却する冷媒がプラグカプラー及びソケットカプラーの内部通路を流れる場合、内部通路に空気が流入することで冷媒に空気が混入すると冷却性能の低下が生じてしまう。
【0006】
１つの側面では、内部通路を流れる流体への空気の混入を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
１つの態様では、回路基板に実装された発熱部品に接し、前記発熱部品の熱を受ける受熱器と、循環装置から供給される冷媒を前記受熱器に導入する導入配管と、前記受熱器から前記冷媒を前記循環装置に排出する排出配管と、前記導入配管及び前記排出配管に設けられ、プラグカプラーと前記プラグカプラーに着脱可能なソケットカプラーとを有するカプラーと、を備える冷却装置における前記カプラーの着脱方法であって、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの各々は、本体部と、前記本体部内の前記冷媒が流れる内部通路に設置された内部ピンと、前記内部ピンを前記内部通路が前記本体部の結合面に開口する開口部に付勢する弾性部材と、を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの結合時に互いの前記内部ピンが押し合うことで各々の前記開口部が開放されて互いの前記内部通路が連通し、前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの少なくとも一方は、前記内部通路を開閉する第１開閉弁と、前記内部通路のうちの前記第１開閉弁と前記内部ピンとの間に位置する箇所に接続されたタンクと、を有し、前記第１開閉弁が閉じられた状態で、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップを備える、カプラーの着脱方法である。
【0008】
１つの態様では、プラグカプラーとソケットカプラーを有するカプラーの着脱方法であって、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの各々は、本体部と、前記本体部内の流体が流れる内部通路に設置された内部ピンと、前記内部ピンを前記内部通路が前記本体部の結合面に開口する開口部に付勢する弾性部材と、を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの結合時に互いの前記内部ピンが押し合うことで各々の前記開口部が開放されて互いの前記内部通路が連通し、前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの少なくとも一方は、前記内部通路を開閉する第１開閉弁と、前記内部通路のうちの前記第１開閉弁と前記内部ピンとの間に位置する箇所に接続されたタンクと、前記内部通路と前記タンクを連通する連通路を開閉する第２開閉弁と、を有し、
前記第１開閉弁が閉じられた状態で、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップと、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップの後、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態を所定時間維持するステップと、前記維持するステップの後、制御装置が前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの間隔に基づき前記第２開閉弁を閉じるステップと、を備える、カプラーの着脱方法である。
前記第１開閉弁が閉じられた状態で、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップと、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーを結合又は分離するステップの後、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態を所定時間維持するステップと、前記維持するステップの後、制御装置が前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの間隔に基づき前記第２開閉弁を閉じるステップと、を備える、カプラーの着脱方法である。
【0009】
１つの態様では、回路基板に実装された発熱部品に接し、前記発熱部品の熱を受ける受熱器と、冷媒を循環させる循環装置から供給される前記冷媒を前記受熱器に導入する導入配管と、前記受熱器から前記冷媒を前記循環装置に排出する排出配管と、前記導入配管及び前記排出配管に設けられ、プラグカプラーと前記プラグカプラーに着脱可能なソケットカプラーとを有するカプラーと、を備え、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの各々は、本体部と、前記本体部内の前記冷媒が流れる内部通路に設置された内部ピンと、前記内部ピンを前記内部通路が前記本体部の結合面に開口する開口部に付勢する弾性部材と、を有し、前記プラグカプラーと前記ソケットカプラーの結合時に互いの前記内部ピンが押し合うことで前記開口部が開放されて互いの前記内部通路が連通し、前記プラグカプラー及び前記ソケットカプラーの少なくとも一方は、前記内部通路を開閉する開閉弁と、前記内部通路のうちの前記開閉弁と前記内部ピンとの間に位置する箇所に接続されたタンクと、を有する、冷却システムである。
【発明の効果】
【0010】
１つの側面として、内部通路を流れる流体に空気が混入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例1】
【0013】
図１は、実施例１に係るカプラー１００を示す斜視図である。図１のように、カプラー１００は、プラグカプラー１０と、プラグカプラー１０に着脱可能なソケットカプラー３０と、を備える。プラグカプラー１０は、本体部１１と、バルブ１２と、タンク１３と、を有する。ソケットカプラー３０は、本体部３１と、バルブ３２と、タンク３３と、を有する。プラグカプラー１０及びソケットカプラー３０は、流体が流れる配管５０及び５１に接続される。プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合することで、カプラー１００を介して配管５０と配管５１の間を流体が流れるようになる。実施例１では、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合することで、配管５０からカプラー１００を介して配管５１に冷媒が流れるとする。冷媒は、主に液体成分からなるが、この液体成分が気化された気体成分を含んでいてもよい。配管５０からカプラー１００を介して配管５１に冷媒が流れるとき、バルブ１２、３２は開いている。バルブ１２、３２が閉じている場合では、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合していても、配管５０から配管５１に冷媒は流れない。
【0014】
図２（ａ）は、実施例１に係るカプラー１００を構成するプラグカプラー１０とソケットカプラー３０が分離した状態の断面図、図２（ｂ）は、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合した状態の断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、プラグカプラー１０の本体部１１は、ソケットカプラー３０に結合する側が凸部１４となっていて、反対側には凹部１５が形成されている。凸部１４の表面は、プラグカプラー１０がソケットカプラー３０に結合するときにソケットカプラー３０に接触する結合面２３となる。凸部１４内に空洞部１６が形成されている。空洞部１６は、空洞部１６の内径よりも小さい開口部１７を介して凹部１５に連通し、空洞部１６の内径よりも小さい開口部１８を介して本体部１１の結合面２３に連通している。すなわち、空洞部１６は開口部１８を介して凸部１４の頂面に連通している。
【0015】
空洞部１６内に内部ピン１９と弾性部材２０が設置されている。弾性部材２０は、例えば圧縮コイルばねであるが、その他の場合でもよい。弾性部材２０は、内部ピン１９に設けられた凹部に挿入されている。弾性部材２０は、内部ピン１９を開口部１８に付勢する。すなわち、内部ピン１９は、弾性部材２０によって開口部１８に押される力が加えられている。
【0016】
バルブ１２は、凹部１５に設けられている。バルブ１２は、例えば電磁式バルブであるが、その他の場合でもよい。タンク１３は、バルブ１２よりも凸部１４側で連通路２１によって凹部１５に連通している。
【0017】
図２（ａ）のように、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が分離している場合では、バルブ１２は閉じられている。これにより、凹部１５のバルブ１２よりも凸部１４側に位置する部分と配管５０との間の連通が遮断されている。また、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が分離している場合では、内部ピン１９は弾性部材２０によって開口部１８に押し付けられて先端部１９ａが開口部１８に挿入されている。これにより、開口部１８は閉塞されている。よって、凹部１５、空洞部１６、及びタンク１３内の冷媒５２が開口部１８からプラグカプラー１０の外部に漏れることが抑制されている。
【0018】
図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、ソケットカプラー３０の本体部３１は、プラグカプラー１０に結合する側が凹んだ凹部３４となっていて、反対側には凹部３５が形成されている。凹部３４の内面は、ソケットカプラー３０がプラグカプラー１０に結合するときにプラグカプラー１０に接触する結合面４３となる。凹部３４と凹部３５の間に空洞部３６が形成されている。空洞部３６は、空洞部３６の内径よりも小さい開口部３７を介して凹部３５に連通し、空洞部３６の内径よりも小さい開口部３８を介して本体部３１の結合面４３に連通している。すなわち、空洞部３６は開口部３８を介して凹部３４の底面に連通している。
【0019】
空洞部３６内に内部ピン３９と弾性部材４０が設置されている。弾性部材４０は、例えば圧縮コイルばねであるが、その他の場合でもよい。弾性部材４０は、内部ピン３９に設けられた凹部に挿入されている。弾性部材４０は、内部ピン３９を開口部３８に付勢する。すなわち、内部ピン３９は、弾性部材４０によって開口部３８に押される力が加えられている。
【0020】
図２（ａ）のように、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が分離している場合では、バルブ３２は閉じられている。これにより、凹部３５のバルブ１２よりも凹部３４側に位置する部分と配管５１との間の連通が遮断されている。また、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が分離している場合では、内部ピン３９は弾性部材４０によって開口部３８に押し付けられて先端部３９ａが開口部３８に挿入されている。これにより、開口部３８は閉塞されている。よって、凹部３５、空洞部３６、及びタンク３３内の冷媒５２が開口部３８からソケットカプラー３０の外部に漏れることが抑制されている。
【0021】
図２（ｂ）のように、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０は、プラグカプラー１０の凸部１４がソケットカプラー３０の凹部３４に嵌め込まれることで結合する。プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合することで、プラグカプラー１０の内部ピン１９とソケットカプラー３０の内部ピン３９とが互いに押し合うようになる。これにより、開口部１８、３８が開放される。また、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合している場合では、バルブ１２は開かれて凹部１５のバルブ１２よりも凸部１４側に位置する部分と配管５０とは連通している。バルブ３２は開かれて凹部３５のバルブ３２よりも凹部３４側に位置する部分と配管５１とは連通している。よって、配管５０からカプラー１００を介して配管５１に冷媒５２が流れるようになる。
【0022】
このように、プラグカプラー１０において、凹部１５、空洞部１６、及び開口部１７、１８は、本体部１１の内部に設けられ、冷媒５２が流れる内部通路２２となる。ソケットカプラー３０において、凹部３４、３５、空洞部３６、及び開口部３７、３８は、本体部３１の内部に設けられ、冷媒５２が流れる内部通路４２となる。したがって、バルブ１２によって内部通路２２の開閉が制御され、バルブ３２によって内部通路４２の開閉が制御される。
【0023】
ここで、比較例に係るカプラーについて説明する。図３（ａ）は、比較例に係るカプラー１０００を構成するプラグカプラー１１０とソケットカプラー１３０が分離した状態の断面図、図３（ｂ）は、プラグカプラー１１０とソケットカプラー１３０が結合した状態の断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、比較例のカプラー１０００では、プラグカプラー１１０はバルブ１２とタンク１３を備えてなく、ソケットカプラー１３０はバルブ３２とタンク３３を備えていない。その他の構成は、実施例１のカプラー１００と同じであるため説明を省略する。
【0024】
図４は、比較例に係るカプラー１０００で生じる課題を説明する図である。図４のように、プラグカプラー１１０とソケットカプラー１３０を結合するとき及び分離するときに、開口部１８、３８が内部ピン１９、３９で閉塞されていない状態で、且つ、本体部１１と本体部３１の間に隙間９０が生じる瞬間がある。この瞬間において、隙間９０を介してプラグカプラー１１０の内部通路２２及びソケットカプラー１３０の内部通路４２に空気が流入することがある。例えば、１秒当たり１マイクロリットル～１０マイクロリットル（０．００１ｃｍ３／ｓｅｃ～０．０１ｃｍ３／ｓｅｃ）程度の空気が内部通路２２、４２に流入することがある。
【0025】
プラグカプラー１１０の内部通路２２に空気が流入すると、内部通路２２内の冷媒５２に空気が混入することになる。同様に、ソケットカプラー１３０の内部通路４２に空気が流入すると、内部通路４２内の冷媒５２に空気が混入することになる。冷媒５２に空気が混入すると冷却性能の低下が生じてしまう。
【0026】
図５（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係るカプラー１００の分離方法を説明する断面図である。図５（ａ）は、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合されていて、カプラー１００を介して配管５０から配管５１に向かって冷媒５２が流れているときの断面図である。このとき、バルブ１２、３２は開いている。また、プラグカプラー１０の内部通路２２を流れる冷媒５２が連通路２１を介してタンク１３に流入し、タンク１３に冷媒５２が溜まっている。ソケットカプラー３０の内部通路４２を流れる冷媒５２が連通路４１を介してタンク３３に流入し、タンク３３に冷媒５２が溜まっている。
【0027】
図５（ｂ）のように、作業員はバルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ１２、３２を閉じる。これにより、プラグカプラー１０の内部通路２２が閉じた状態となり、内部通路２２のバルブ１２よりも内部ピン１９側に位置する部分と配管５０とは非連通状態となる。ソケットカプラー３０の内部通路４２が閉じた状態となり、内部通路４２のバルブ３２よりも内部ピン３９側に位置する部分と配管５１とは非連通状態となる。
【0028】
図５（ｃ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じた状態で、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０を分離する。プラグカプラー１０とソケットカプラー３０を分離するときに、図４で説明したように、プラグカプラー１０の内部通路２２及びソケットカプラー３０の内部通路４２に空気５４が流入することがある。プラグカプラー１０の内部通路２２に流入した空気５４は、内部通路２２に存在する冷媒５２の比重が空気５４よりも重く且つタンク１３が内部通路２２よりも重力方向の上側に配置されることで、タンク１３に溜まるようになる。同様に、ソケットカプラー３０の内部通路４２に流入した空気５４は、内部通路４２に存在する冷媒５２の比重が空気５４よりも重く且つタンク３３が内部通路４２よりも重力方向の上側に配置されることで、タンク３３に溜まるようになる。１回のカプラー１００の着脱で内部通路２２、４２に流入する空気５４の量が１秒当たり１マイクロリットル～１０マイクロリットルであることを踏まえると、タンク１３、３３の容積は例えば１ｃｍ３程度とすることができる。
【0029】
空気５４よりも比重が重い冷媒５２の例として、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）又はハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）に属する冷媒が挙げられる。具体的には、ＨＦＥに属する冷媒として３Ｍ社製のノベック（商標）、トクヤマ社製のエルノバＮＦシリーズ（商標）、ＡＧＣ社製のアセヒクリンＡＥシリーズ（商標）などが挙げられる。ＨＦＣに属する冷媒として三井ケマーズ社製のバートレル（商標）、ＡＧＣ社製のアセヒクリンＡＣシリーズ（商標）などが挙げられる。また、冷媒５２として例えば沸点が３０℃以上の冷媒が用いられる。
【0030】
図６（ａ）から図６（ｃ）は、実施例１に係るカプラー１００の結合方法を説明する断面図である。図６（ａ）は、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合する前の状態を示す断面図である。プラグカプラー１０は、図５（ｃ）のときと同じ状態になっていて、バルブ１２は閉じていて、タンク１３に冷媒５２と空気５４が溜まっている。ソケットカプラー３０側の部品は例えば新たに交換する部品であり、内部通路４２に冷媒は存在せずに配管５１内を含めて真空減圧（例えば１０－３Ｐａ程度）されている。
【0031】
図６（ｂ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じた状態でプラグカプラー１０とソケットカプラー３０を結合する。プラグカプラー１０とソケットカプラー３０を結合するときに、図４で説明したように、プラグカプラー１０の内部通路２２及びソケットカプラー３０の内部通路４２に空気５４が流入することがある。また、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合されることで、プラグカプラー１０の内部通路２２及びタンク１３に存在する冷媒５２はソケットカプラー３０側に流れるようになる。なお、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０の分離時にタンク１３に溜まった空気５４は、冷媒５２に比べて比重が軽いことから、冷媒５２がプラグカプラー１０からソケットカプラー３０に流れたとしてもタンク１３内に留まり続ける。
【0032】
プラグカプラー１０の内部通路２２及びタンク１３並びにソケットカプラー３０の内部通路４２及びタンク３３には、主に液体成分及び気体成分の冷媒５２と結合時に流入した空気５４が存在する。このため、比重の軽い空気５４は重力方向とは反対側に浮上してタンク１３、３３に溜まるようになる。作業員は、内部通路２２、４２に流入した空気５４の少なくとも半分以上、好ましくは８０％以上、最も好ましくは全てがタンク１３、３３に溜まるように、バルブ１２、３２が閉じた状態を所定時間維持する。例えば、バルブ１２、３２が閉じた状態を５秒以上維持してもよいし、１０秒以上維持してもよいし、２０秒以上維持してもよい。
【0033】
図６（ｃ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じた状態を所定時間維持した後、バルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ１２、３２を開く。これにより、カプラー１００を介して配管５０から配管５１に冷媒５２が流れるようになる。プラグカプラー１０とソケットカプラー３０の分離時及び結合時に流入した空気５４はタンク１３、３３内に溜まった状態となり、配管５０からカプラー１００を介して配管５１に流れる冷媒５２に空気５４が混入することが抑制される。
【0034】
実施例１によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、プラグカプラー１０は、内部通路２２を開閉するバルブ１２と、内部通路２２のうちのバルブ１２と内部ピン１９との間に位置する箇所に接続されたタンク１３と、を有する。同様に、ソケットカプラー３０は、内部通路４２を開閉するバルブ３２と、内部通路４２のうちのバルブ３２と内部ピン３９との間に位置する箇所に接続されたタンク３３と、を有する。そして、図５（ｃ）及び図６（ｂ）のように、バルブ１２、３２が閉じられた状態で、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０の結合又は分離を行う。これにより、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０の結合時及び分離時に内部通路２２、４２に流入する空気５４をタンク１３、３３に溜めることができる。よって、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０が結合されて内部通路２２、４２を冷媒５２が流れる時に、冷媒５２に空気５４が混入することを抑制できる。よって、冷却性能の低下を抑制できる。
【0035】
図７（ａ）は、実施例１の変形例１に係るカプラー１００ａを構成するプラグカプラー１０ａとソケットカプラー３０ａが分離した状態の断面図、図７（ｂ）は、プラグカプラー１０ａとソケットカプラー３０ａが結合した状態の断面図である。図８（ａ）は、実施例１の変形例２に係るカプラー１００ｂを構成するプラグカプラー１０ｂとソケットカプラー３０ｂが分離した状態の断面図、図８（ｂ）は、プラグカプラー１０ｂとソケットカプラー３０ｂが結合した状態の断面図である。
【0036】
図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、カプラー１００ａは、プラグカプラー１０ａとソケットカプラー３０ａを備える。プラグカプラー１０ａは、実施例１におけるプラグカプラー１０と同じであるため説明を省略する。ソケットカプラー３０ａは、実施例１におけるソケットカプラー３０と比べて、バルブ３２及びタンク３３を備えていない。ソケットカプラー３０ａのその他の構成は実施例１におけるソケットカプラー３０と同じであるため説明を省略する。
【0037】
図８（ａ）及び図８（ｂ）のように、カプラー１００ｂは、プラグカプラー１０ｂとソケットカプラー３０ｂを備える。プラグカプラー１０ｂは、実施例１におけるプラグカプラー１０と比べて、バルブ１２及びタンク１３を備えていない。プラグカプラー１０ｂのその他の構成は実施例１におけるプラグカプラー１０と同じであるため説明を省略する。ソケットカプラー３０ｂは、実施例１におけるソケットカプラー３０と同じであるため説明を省略する。
【0038】
実施例１では、プラグカプラー１０とソケットカプラー３０の両方がバルブ１２、３２とタンク１３、３３を備えている場合を例に示したが、この場合に限られない。実施例１の変形例１のように、プラグカプラー１０ａはバルブ１２とタンク１３を備え、ソケットカプラー３０ａはバルブ３２とタンク３３を備えない場合でもよい。実施例１の変形例２のように、プラグカプラー１０ｂはバルブ１２とタンク１３を備えず、ソケットカプラー３０ｂはバルブ３２とタンク３３を備える場合でもよい。このように、プラグカプラー及びソケットカプラーの少なくとも一方がバルブとタンクを備える場合であればよい。これにより、図５（ａ）から図６（ｃ）で説明したようなバルブの制御を伴うカプラーの着脱を行うことで、タンク１３及びタンク３３の少なくとも一方に空気５４を溜めることができ、カプラーを流れる冷媒５２に空気５４が混入することを抑制できる。
【実施例2】
【0039】
図９（ａ）は、実施例２に係るカプラー２００を構成するプラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃが分離した状態の断面図、図９（ｂ）は、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃが結合した状態の断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）のように、カプラー２００は、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを備える。プラグカプラー１０ｃは、凹部１５とタンク１３を連通する連通路２１に、連通路２１を開閉するバルブ２５が設けられている。ソケットカプラー３０ｃは、凹部３５とタンク３３を連通する連通路４１に、連通路４１を開閉するバルブ４５が設けられている。バルブ２５、４５は、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合又は分離するときに開くが、その他の場合では閉じている。その他の構成は、実施例１のカプラー１００と同じであるため説明を省略する。
【0040】
図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例２に係るカプラー２００の分離方法を説明する断面図である。図１０（ａ）は、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃが結合されていて、カプラー２００を介して配管５０から配管５１に向かって冷媒５２が流れているときの断面図である。このとき、バルブ１２、３２は開き、バルブ２５、４５は閉じている。なお、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを分離する前にタンク１３、３３に冷媒５２が溜まっていない場合では、作業員はバルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ２５、４５を開けてタンク１３に冷媒５２を流入させておいてもよい。
【0041】
図１０（ｂ）のように、作業員はバルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ１２、３２を閉じ、バルブ２５、４５を開ける。
【0042】
図１０（ｃ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じ且つバルブ２５、４５が開いた状態で、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを分離する。バルブ２５、４５が開いているため、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを分離するときにプラグカプラー１０ｃの内部通路２２に流入した空気５４は冷媒５２に比べて比重が軽いためにタンク１３に溜まる。ソケットカプラー３０ｃの内部通路４２に流入した空気５４は冷媒５２に比べて比重が軽いためにタンク３３に溜まる。作業員は、内部通路２２、４２に流入した空気５４の少なくとも半分以上、好ましくは８０％以上、最も好ましくは全てがタンク１３、３３に溜まるように、バルブ１２、３２が閉じ且つバルブ２５、４５が開いた状態を所定時間維持する。例えば、バルブ１２、３２が閉じ且つバルブ２５、４５が開いた状態を５秒以上維持してもよいし、１０秒以上維持してもよいし、２０秒以上維持してもよい。なお、作業員は、バルブ１２と２５及びバルブ３２と４５が閉じた状態で、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを分離し、その後にバルブ２５、４５を開けてもよい。
【0043】
図１０（ｄ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じ且つバルブ２５、４５が開いた状態を所定時間維持した後、バルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ２５、４５を閉じる。これにより、タンク１３、３３と内部通路２２、４２が非連通となるため、内部通路２２、４２の冷媒５２にタンク１３、３３に溜まった空気５４が混入することが抑制される。
【0044】
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、実施例２に係るカプラー２００の結合方法を説明する断面図である。図１１（ａ）は、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合する前の状態を示す断面図である。プラグカプラー１０ｃは、図１０（ｄ）のときと同じ状態になっていて、バルブ１２、２５は閉じていて、タンク１３に冷媒５２と空気５４が溜まっている。ソケットカプラー３０ｃ側の部品は新たに交換する部品であり、内部通路４２に冷媒は存在せずに配管５１内を含めて真空減圧（例えば１０－３Ｐａ程度）されている。
【0045】
図１１（ｂ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じた状態でプラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合する。作業員は、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合する直前又は直後にバルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ２５、４５を開かせる。プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合するときにプラグカプラー１０ｃの内部通路２２及びソケットカプラー３０ｃの内部通路４２に空気５４が流入することがある。また、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃが結合されることで、プラグカプラー１０ｃの内部通路２２及びタンク１３に存在する冷媒５２はソケットカプラー３０ｃ側に流れるようになる。なお、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃの分離時にタンク１３に溜まった空気５４は、冷媒５２に比べて比重が軽いことから、冷媒５２がプラグカプラー１０ｃからソケットカプラー３０ｃに流れたとしてもタンク１３内に留まり続ける。
【0046】
プラグカプラー１０ｃの内部通路２２及びタンク１３並びにソケットカプラー３０ｃの内部通路４２及びタンク３３には、液体成分及び気体成分の冷媒５２と結合時に流入した空気５４が主に存在する。このため、比重の軽い空気５４は重力方向とは反対側に浮上してタンク１３、３３に溜まるようになる。作業員は、内部通路２２、４２に流入した空気５４の少なくとも半分以上、好ましくは８０％以上、最も好ましくは全てがタンク１３、３３に溜まるように、バルブ１２、３２が閉じた状態を所定時間維持する。例えば、バルブ１２、３２が閉じた状態を５秒以上維持してもよいし、１０秒以上維持してもよいし、２０秒以上維持してもよい。
【0047】
図１１（ｃ）のように、作業員は、バルブ１２、３２が閉じ且つバルブ２５、４５が開いた状態所定時間維持した後、バルブ制御装置５３に指示を与えてバルブ２５、４５を閉じた後に、バルブ１２、３２を開く。バルブ２５、４５が閉じているためタンク１３、３３と内部通路２２、４２は非連通となり、タンク１３、３３に溜まった空気５４が内部通路２２、４２を流れる冷媒５２に混入することが抑制される。
【0048】
実施例２によれば、図９（ａ）及び図９（ｂ）のように、プラグカプラー１０ｃは内部通路２２とタンク１３とを連通する連通路２１を開閉するバルブ２５を有する。ソケットカプラー３０ｃは内部通路４２とタンク３３とを連通する連通路４１を開閉するバルブ４５を有する。そして、図１０（ｃ）及び図１１（ｂ）のように、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合又は分離した後、バルブ１２、３２が閉じられ且つバルブ２５、４５が開かれた状態を所定時間維持する。その後、図１０（ｄ）及び図１１（ｃ）のように、バルブ２５、４５を閉じる。プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合又は分離した後にバルブ１２、３２が閉じられ且つバルブ２５、４５が開かれた状態を所定時間維持することで、結合又は分離時に内部通路２２、４２に流入した空気５４をタンク１３、３３に集めることができる。その後、バルブ２５、４５を閉じることで、タンク１３、３３に溜めた空気５４が内部通路２２、４２内の冷媒５２に混入することを抑制できる。
【0049】
プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを結合する場合、図１１（ｃ）で説明したように、バルブ１２、３２が閉じられ且つバルブ２５、４５が開かれた状態を所定時間維持した後に、バルブ２５、４５を閉じ、その後にバルブ１２、３２を開くことが好ましい。これにより、配管５０からカプラー２００を介して配管５１に冷媒５２が流れた場合でも、タンク１３、３３に溜まった空気５４が冷媒５２の流れに引き寄せられて冷媒５２に混入することを抑制できる。
【0050】
プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを分離する場合、図１０（ｂ）のように、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃを分離する前に、バルブ１２、３２を閉じ且つバルブ２５、４５を開くことが好ましい。これにより、プラグカプラー１０ｃとソケットカプラー３０ｃの分離時に内部通路２２、４２の流入した空気５４をタンク１３、３３に溜めることができる。
【0051】
実施例２においても、実施例１から実施例１の変形例２と同様に、プラグカプラー及びソケットカプラーの少なくとも一方に、内部通路を開閉するバルブとタンクと内部通路とタンクを連通する連通路を開閉するバルブが設けられていてもよい。
【実施例3】
【0052】
図１２は、実施例３に係るカプラー３００を示す断面図である。図１２のように、カプラー３００は、プラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄを備える。プラグカプラー１０ｄは、実施例２におけるプラグカプラー１０ｃと同じであるため説明を省略する。ソケットカプラー３０ｄは、実施例２におけるソケットカプラー１０ｃと比べて、距離センサ５５が設けられている。距離センサ５５は、凹部３４の内面である結合面４３に設けられている。距離センサ５５は、例えばリング形状をしていて、結合面４３に開口する開口部３８の周りを１周して設けられている。距離センサ５５は、内部の光源から出射した光５６をプラグカプラー１０ｄの結合面２３及び内部ピン１９の先端面に出射し、そこで反射した光５６を内部の受光素子で受光する。距離センサ５５は、光５６が出射されてから受光されるまでの時間を測定し、距離センサ５５とプラグカプラー１０ｄの結合面２３との間の距離、及び、距離センサ５５とプラグカプラー１０ｄの内部ピン１９の先端面との間の距離、を測定する。距離センサ５５での測定結果はバルブ制御装置５３に出力される。
【0053】
プラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄが分離しているとき、図１２のように、距離センサ５５とプラグカプラー１０ｄの内部ピン１９の先端面の間の距離は、距離センサ５５とプラグカプラー１０ｄの結合面２３の間の距離と同じ又は少し短くなる。バルブ制御装置５３は、距離センサ５５が出力した距離センサ５５と内部ピン１９の先端面の間の距離と距離センサ５５と結合面２３の間の距離とを比較し、プラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄが結合から分離又は分離から結合されたことを検出する。ソケットカプラー３０ｄのその他の構成は、実施例２におけるソケットカプラー３０ｃと同じであるため説明を省略する。
【0054】
バルブ制御装置５３は、距離センサ５５からの出力信号に基づきプラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄが分離したことを検出したとき、検出してから所定時間経過した後に、図１０（ｄ）で説明したバルブ２５、４５の閉動作を実行する。このように、バルブ制御装置５３がプラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄの間隔に基づきバルブ２５、４５を閉じるようにしてもよい。
【0055】
なお、バルブ制御装置５３は、距離センサ５５からの出力信号に基づきプラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄが結合したことを検出したとき、図１１（ｂ）で説明したバルブ２５、４５の開動作を遅滞なく実行してもよい。また、バルブ制御装置５３は、図１１（ｃ）で説明したバルブ１２、３２の開動作及びバルブ２５、４５の閉動作を、プラグカプラー１０ｄとソケットカプラー３０ｄが結合したことを検出してから所定時間経過した後に実行してもよい。
【実施例4】
【0056】
図１３は、実施例４に係る冷却システム４００を示す図である。図１３のように、冷却システム４００は、複数の回路配線基板６１が実装された電子装置６０と、冷媒を循環させる循環装置６６と、電子装置６０と循環装置６６との間を循環する冷媒が流れる導入配管６４及び排出配管６５と、を備える。循環装置６６から供給される冷媒は、導入配管６４を流れて回路配線基板６１に搭載された発熱部品６２に直接的に接触又は熱伝導部材などを介して間接的に接触する受熱器６３に導入される。これにより、発熱部品６２で発生した熱が受熱器６３を流れる冷媒に伝わり発熱部品６２の熱が移動する。受熱器６３を通過した冷媒は、排出配管６５を流れて循環装置６６に導入されて循環装置６６で冷却される。発熱部品６２は、例えばＬＳＩチップなどである。循環装置６６は、例えばチラーなどである。導入配管６４を流れる冷媒は液体成分が主であり、排出配管６５を流れる冷媒は液体成分が主であってもよいし、気体成分が主であってもよい。
【0057】
導入配管６４及び排出配管６５に実施例１のカプラー１００が設けられている。カプラー１００を構成するプラグカプラー１０は、循環装置６６側に位置して導入配管６４及び排出配管６５に設けられている。ソケットカプラー３０は、回路配線基板６１側に位置して導入配管６４及び排出配管６５に設けられている。ソケットカプラー３０は、例えば回路配線基板６１上に設けられている。
【0058】
図１４は、実施例４における回路配線基板６１の交換方法を説明する図である。図１４のように、カプラー１００を構成するプラグカプラー１０とソケットカプラー３０を分離することで、回路配線基板６１を電子装置６０から取り外すことができる。また、新たな回路配線基板６１に設けられたソケットカプラー３０をプラグカプラー１０に結合することで、回路配線基板６１を電子装置６０に取り付けることができる。回路配線基板６１の抜き差しが行われるときでも、抜き差しを行わない他の回路配線基板６１に対しては発熱部品６２を冷却するために冷媒が導入され続けている。
【0059】
回路配線基板６１を電子装置６０から取り外したり、電子装置６０に取り付けたりするときに、図４で説明したように、プラグカプラー１０の内部通路２２及びソケットカプラー３０の内部通路４２に空気が流入する場合がある。内部通路２２、４２に空気が流入すると、冷媒中に空気が混在することになり冷却性能の低下が生じてしまうが、カプラー１００は、図５（ａ）から図６（ｃ）で説明したように内部通路２２、４２への空気の流入を抑制できる。よって、冷却システム４００では、電子装置６０への回路配線基板６１の抜き差しによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【0060】
冷却システム４００では、電子装置６０は受熱器６３が設けられた発熱部品６２を有する複数の回路配線基板６１を備える。導入配管６４は、複数の回路配線基板６１各々の発熱部品６２に設けられた受熱器６３に冷媒が導入されるように分岐している。排出配管６５は、複数の回路配線基板６１各々の発熱部品６２に設けられた受熱器６３を通った冷媒が循環装置６６に排出されるように分岐している。このような場合において、電子装置６０から回路配線基板６１を取り外すときに導入配管６４及び排出配管６５を流れる冷媒中に空気が混入すると、他の回路配線基板６１を流れる冷媒は空気が混入したものとなってしまう。したがって、他の回路配線基板６１に対する冷却性能が低下してしまう。しかしながら、実施例１のカプラー１００を用いることで、電子装置６０から回路配線基板６１を取り外しても冷媒に空気が混入することを抑制できるため、他の回路配線基板６１には空気の混入が抑制された冷媒を供給できる。よって、他の回路配線基板６１に対する冷却性能の低下を抑制できる。なお、回路配線基板６１を取り外したときの流入空気が混入した冷媒が他の回路配線基板６１に流れることを抑制するために、少なくとも循環装置側に設けられたプラグカプラー又はソケットカプラーにバルブとタンクが備わることが好ましい。
【0061】
受熱器６３に導入された液相の冷媒が発熱部品６２の熱によって気化するときの気化熱を利用した冷却方式では、導入配管６４及び排出配管６５内に液相及び気相の冷媒以外の成分が混入していると冷却効率が著しく低下する。したがって、このような冷却方式の場合に、実施例１のカプラー１００を用いて空気の流入を抑制することが好ましい。
【0062】
冷却システム４００では、実施例１のカプラー１００を備える場合を例に示したが、実施例１の変形例１、変形例２、実施例２、又は実施例３のカプラーを備える場合でもよい。
【0063】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0064】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ プラグカプラー
１１ 本体部
１２ バルブ
１３ タンク
１５ 凹部
１６ 空洞部
１７、１８ 開口部
１９ 内部ピン
２０ 弾性部材
２１ 連通路
２２ 内部通路
２３ 結合面
２５ バルブ
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ ソケットカプラー
３１ 本体部
３２ バルブ
３３ タンク
３４、３５ 凹部
３６ 空洞部
３７、３８ 開口部
３９ 内部ピン
４０ 弾性部材
４１ 連通路
４２ 内部通路
４３ 結合面
４５ バルブ
５２ 冷媒
５３ バルブ制御装置
５４ 空気
５５ 距離センサ
６０ 電子装置
６１ 回路配線基板
６２ 発熱部品
６３ 受熱器
６４ 導入配管
６５ 排出配管
６６ 循環装置
１００、１００ａ、１００ｂ、２００、３００ カプラー
４００ 冷却システム
１１ 本体部
１２ バルブ
１３ タンク
１５ 凹部
１６ 空洞部
１７、１８ 開口部
１９ 内部ピン
２０ 弾性部材
２１ 連通路
２２ 内部通路
２３ 結合面
２５ バルブ
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ ソケットカプラー
３１ 本体部
３２ バルブ
３３ タンク
３４、３５ 凹部
３６ 空洞部
３７、３８ 開口部
３９ 内部ピン
４０ 弾性部材
４１ 連通路
４２ 内部通路
４３ 結合面
４５ バルブ
５２ 冷媒
５３ バルブ制御装置
５４ 空気
５５ 距離センサ
６０ 電子装置
６１ 回路配線基板
６２ 発熱部品
６３ 受熱器
６４ 導入配管
６５ 排出配管
６６ 循環装置
１００、１００ａ、１００ｂ、２００、３００ カプラー
４００ 冷却システム
【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】