(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口（４）および流出口（８）を有する容器（２）を備えたハイドロリック機構用の冷却装置であって、
少なくとも２つの導熱管（１２，１４，１６）が、前記流入口（４）と前記流出口（８）との間のハイドロリックオイルの流路（２４）に配置されており、
前記導熱管の全ては、冷却剤を有しており、
前記導熱管の全ては、冷却すべき位置で前記冷却剤を気化させることにより前記ハイドロリックオイルからの熱を気化熱として放出するために、一部の管区域で前記容器内に浸漬されている、冷却装置において、
前記少なくとも２つの導熱管（１２，１４，１６）に、冷却構造体（２２，２８）が設けられており、
前記冷却構造体が前記容器内に有する大きさは、前記容器の流れ断面積にほぼ一致しており、
前記ハイドロリック機構の別の要素（５０，５２）に対する少なくとも１つの別の導熱管（５６，５８）が設けられており、
前記少なくとも１つの別の導熱管（５６，５８）は、前記少なくとも１つの導熱管（１２，１４，１６）の、前記容器（２）外の管区域（２０）に隣接する管区域を有するように配置されていることを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
前記流路（２４）は、前記流入口（４）と前記流出口（８）との間で一方向に延在している、
請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
２つ以上の前記導熱管（１２，１４，１６）が、前記ハイドロリックオイルの流路（２４）の方向で見て直列に並ばないように配置されている、
請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却構造体（２２）が、前記少なくとも２つの導熱管（１２，１４，１６）のうち、前記容器（２）内に存在する管区域（１８）に設けられている、かつ／または、
前記冷却構造体（２８）が、前記少なくとも２の導熱管（１２，１４，１６）のうち、前記容器（２）外に存在する管区域（２０）に設けられている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却構造体（２２）は、前記ハイドロリックオイルのガス排出プロセスを促進するように構成されている、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記少なくとも２つの導熱管（１２，１４，１６）は、前記容器（２）外では、強制的な対流によって冷却されている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つの導熱管（１２，１４，１６）は、前記容器（２）外では、熱交換器（３６）によって冷却されている、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記ハイドロリックオイルは、前記流出口（８）から、駆動ユニット（５０）によって駆動可能なハイドロリック機械（５２）を介して圧送可能であり、
前記駆動ユニット（５０）は、前記少なくとも２つの導熱管（１２，１４，１６）の冷却に加えて用いられる冷却装置を有する、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項９】
少なくとも１つの前記導熱管（１２，１４，１６，５６，５８）の廃熱が少なくとも１つの別のプロセスに用いられる、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記容器（２）が、最大１０００Ｗの冷却能力を有するように構成されたハイドロリック機構用の、請求項１から９までのいずれか１項に記載の冷却装置の使用。
【請求項１１】
前記容器（２）が、最大３００Ｗから５００Ｗまでの冷却能力を有するように構成されたハイドロリック機構用の、請求項１から９までのいずれか１項に記載の冷却装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイドロリック機構のハイドロリックオイル用の容器を冷却する、ハイドロリック機構用の冷却装置を基礎とする。また本発明は、こうした冷却装置の使用にも関する。
【０００２】
従来技術から、例えば、圧力媒体またはハイドロリックオイルを、容器から、回転数可変のモータによって駆動可能なハイドロリックポンプ、例えば外歯車ポンプを介して圧送することが公知である。ポンプの出力側では圧力媒体は絞りを介して分岐可能であるが、この絞りはポンプの最小回転数を調整するためにも用いることができる。絞りを介して分岐された圧力媒体は、ファンの空気によって冷却されるラジエータによって、熱を周囲へ放出することができる。付加的に、ポンプのリーク分をラジエータに供給することもできる。この場合の欠点は、絞りがハイドロリック損失をもたらし、これによって再び廃熱が生じてしまうことである。また、ラジエータを通る体積流の大きさがポンプの出力側のシステム圧力に依存するために、圧力媒体の一定の冷却能力が得られないことも欠点である。さらに、ラジエータによる圧力媒体の冷却は、ポンプの動作中にしか行えない。
【０００３】
また、従来技術からは、容器の圧力媒体を、回転数可変のモータによって共通に駆動可能な２つのポンプ（ダブルポンプ）を介して圧送することも公知である。ここで、ポンプの一方は、付加的にフィルタを有することのできる冷却回路用の体積流を圧送可能である。この場合の欠点は、冷却に対して付加的なポンプが必要であり、このために装置技術コストが増大し、ひいては特に製造コストも増大するということである。なお、付加的なポンプは、付加的な音波源にもなる。配管の手間も比較的大きく、これによりリークのおそれが増大することも欠点である。また、経験的に知られる通り、ポンプはハイドロリックシステムにおける最も摩耗しやすいユニットであるため、ダブルポンプを使用することによって故障確率も増大しうる。さらに、付加的なポンプはハイドロリック損失ひいては付加的な熱負荷を生じさせる。複数のポンプが相互に結合されているので、冷却回路の体積流は第１のポンプの１次回路の体積流に依存して変化する。さらに、ポンプの動作中にしか冷却が行われないことも欠点である。
【０００４】
刊行物である日本国特許出願公開第５８１９６３０１号明細書および日本国特許出願公開第６１１１６１１２号明細書以外にも、ヒートパイプの形態の導熱管を有する、容器のための冷却装置が公知である。
【０００５】
これらに対して、本発明の基礎とする課題は、ハイドロリック機構の動作期間以外またはハイドロリック機構の静止状態においても圧力媒体を冷却でき、従来技術に比べて改善された効率と小さい必要スペースとを有する、ハイドロリック機構用の冷却装置を提供することである。また、本発明の冷却装置の有利な使用を提示することも本発明の課題とする。
【０００６】
冷却装置についての課題は請求項１の特徴により解決され、使用についての課題は請求項１５の特徴により解決される。
【０００７】
本発明の他の有利な各実施形態は、さらなる従属請求項の対象となっている。
【０００８】
本発明によれば、ハイドロリック機構用の冷却装置が提案される。ここで、当該冷却装置は、ハイドロリック機構のハイドロリックオイル用の容器もしくはタンクを含む。当該容器は、戻し管および吸込管として構成可能な流入口および流出口を有することができる。有利には、冷却装置は少なくとも１つの導熱管、好ましくは３つの導熱管を有し、各導熱管の一部の管区域は容器内に浸漬されている。したがって、熱をハイドロリックオイルから放出させることができる。
【０００９】
上記解決手段は、少なくとも１つの導熱管を介して熱を放出させることにより、こうした冷却装置がハイドロリック機構の静止状態においてもハイドロリックオイルを冷却できるという利点を有する。また、当該冷却装置は、従来技術に比べ、改善された効率を有し、より小さなスペースしか必要としない。
【００１０】
導熱管は、例えば、ヒートパイプまたは二相サーモサイフォンである。導熱管は例えば、冷却すべき位置で気化する冷却剤を有し、これにより熱は気化熱として放出される。この場合、気体状の冷却剤は、導熱管内に分散し、管内壁の冷却された部分（ヒートシンク）で結露することができる。この場合、重力もしくは細管作用により、当該冷却剤を再び冷却すべき位置へ流し戻すことができる。
【００１１】
少なくとも１つの導熱管は、熱を外部へ放出するために、好ましくは、別の管区域で容器から突出する。
【００１２】
少なくとも１つの導熱管は、流入口と流出口との間のハイドロリックオイルの流路に配置できる。好ましくは、流入口、流出口および少なくとも１つの導熱管は、ほぼ直列となるように配置される。導熱管を上述した流路に配置することにより、有利には、流入口から流出口へ流れるハイドロリックオイルが、ハイドロリック機構の動作中、導熱管を環流する。
【００１３】
流路が好ましくは流入口と流出口との間を例えば一方向で延在するよう、装置技術的に簡単に構成できる。これにより、流路の方向がまったく変化しないかまたは大きくは変化しないように構成され、このため特に容器の簡単な幾何学的形状が可能となり、流れ損失が最小化される。
【００１４】
本発明の別の構成では、２つ以上の導熱管が設けられる。各導熱管は、好ましくは、流路の方向で見てこれらが直列に相前後して位置しないように配置される。つまり、導熱管は互いに影を作らず、ハイドロリックオイルからより多くの熱を導熱管に導出できる。好ましくは、２つ以上の導熱管は、流路の方向で見て、この流路に対してほぼ横断方向に配置されるか、または、流路の方向に対して垂直な共通の一平面に配置される。導熱管は、相互に、好ましくは例えば相互に平行に離間した状態で延在することができる。また、容器から突出する各導熱管も、ほぼ同じ方向、ここでは例えば垂直方向に延在することができる。
【００１５】
熱供給および／または放熱の改善のために、少なくとも１つの導熱管に冷却構造体を設けることができる。冷却構造体は、好ましくは、導熱管に少なくとも熱的に接続される。冷却構造体を少なくとも１つの導熱管に機械的にも接続するか、または、導熱管と一体となるように形成することができる。容器内の冷却構造体および容器外の冷却構造体を設けることもできる。冷却構造体は、例えば、フィンセットとして構成可能な、複数もしくは多数のフィンを有する。例えば、フィンは少なくとも１つの導熱管に対してほぼ垂直に延在する。当該フィンは相互にほぼ平行に離間して配置することもできる。２つ以上の導熱管を各冷却構造体が共用することもできる。
【００１６】
容器内の冷却構造体の大きさは、容器の流路の流れ断面積または流れ方向での容器の断面積にほぼ相当する。したがって、１つもしくは複数の導熱管のフィンを容器内で容器の断面のほぼ全体に配置できる。フィンセットの一方側の流入口およびフィンセットの他方側の流出口の幾何学的配置により、フィンセットを通流するように体積流をガイドすることができる。これにより、ハイドロリックオイルからフィンひいては１つもしくは複数の導熱管への熱輸送量が増大される。
【００１７】
冷却構造体は、少なくとも１つの導熱管の、容器内に存在する管区域に設けることができる。これに加えてもしくはこれに代えて、冷却構造体を、少なくとも１つの導熱管の、容器外に存在する管区域に設けてもよい。
【００１８】
冷却構造体は、ハイドロリックオイルのガス排出プロセスを促進するように構成可能である。
【００１９】
少なくとも１つの導熱管および／または冷却構造体は、容器外で、強制的な対流部、特にファンによって冷却可能である。これに代えてもしくはこれに加えて、少なくとも１つの導熱管および／または冷却構造体を、容器外で、熱交換器によって冷却してもよい。この場合、熱交換器に、例えば物質流（冷却水）を通流させることができる。つまり、熱交換器は冷却水循環回路を含むことができる。これに代えてもしくはこれに加えて、熱交換器を、特にハイドロリック機構のケーシング、特に機械ケーシングにも熱的にかつ／または機械的に（特には直接に）接続し、熱をケーシングへ放出させることもできる。
【００２０】
有利には、流路の流れ断面積が、少なくとも１つの導熱管の領域でかつ／または冷却構造体の領域で、絞り状に縮小される。これは、導熱管および／または冷却構造体（フィンセット）が容器の全断面に配置しない場合に有利であり、このようにすれば、ハイドロリックオイルを強制的に導熱管にかつ／または冷却構造体に導通することができる。また、絞り状の縮小部によって、ハイドロリックオイルの流速を高めることができ、これにより、導熱管および／または冷却構造体の環流を改善することができる。
【００２１】
少なくとも、導熱管および／または冷却構造体を例えば容器のうち断面積が最も狭い領域に配置することができる。
【００２２】
流れ断面積の縮小は、例えば、流れガイドによって行われる。当該流れガイドは、好ましくは、流れ断面積を縮小する斜路もしくは隔壁である。斜路が設けられる場合、この斜路は例えば容器底部から出発して斜めに、特にはほぼ流れ方向に延在する。流れ断面積の縮小率は好ましくは一定であり、これにより、ハイドロリックオイルの通流特性が改善される。
【００２３】
本発明の別の構成では、ハイドロリックオイルは、流出口から、駆動ユニットによって駆動可能なハイドロリック機械を介して圧送可能である。当該駆動ユニットは、少なくとも１つの導熱管および／または冷却構造体による冷却に加えて、装置技術的に簡単に使用可能な、固有の冷却装置を有することができる。好ましくは、駆動ユニットの冷却装置はファンであり、このファンの空気流が冷却に用いられる。したがって、フィンセットが容器外のモータファン後方に配置されるという幾何学的配置により、このようにして形成された空気体積流によって、周囲への熱輸送量を増大することができる。
【００２４】
有利には、駆動ユニットとハイドロリック機械とがモータ‐ポンプユニットまたはモータ‐ポンプ群を形成できる。好ましくは、本発明の冷却装置とモータ‐ポンプユニットとを備えた装置を設けることができる。モータ‐ポンプユニットは、好ましくは直接に、または、少なくとも１つの外部の導熱管に隣接してかつ／または導熱管の外部の冷却構造体に隣接して、配置される。
【００２５】
有利には、容器に対する少なくとも１つの導熱管に加えて、ハイドロリック機構の別の要素に対する別の導熱管を設けることができる。この場合、別の導熱管は少なくとも、容器の少なくとも１つの導熱管の管区域に隣接する管区域を有するように配置可能である。この場合、導熱管は、容器の熱も、１つもしくは複数の別の要素、例えば駆動ユニットもしくは他の「ホットスポット」の熱も、集束することができる。これにより、ハイドロリック機構全体の温度を一定に維持でき、かつ／または、熱を一緒に放出できる。よって、当該コンセプトでは、熱エネルギを集束して放出させ、選択的に別のプロセスにおいてさらに利用することができる。
【００２６】
容器の導熱管および少なくとも１つの別の要素は、好ましくは共通に冷却される。
【００２７】
上述したように、容器および／または要素の少なくとも１つの導熱管の廃熱を、少なくとも１つの別のプロセスにおいて用いることができる。
【００２８】
容器に対する導熱管およびこれとともに用いられる冷却構造体は、好ましくは、吸熱面においても放熱面においてもほぼ一定の温度が生じるように構成される。これにより、ハイドロリックオイルまたは周囲に対する温度差を全面積にわたってほぼ等しくすることができる。これにより、同じ面積での放熱力が比較的高くなり、冷却装置をいっそうコンパクトに構成できる。
【００２９】
冷却装置の有利な使用では、この冷却装置が、比較的小さい必要冷却量を有するいわゆる「スモールユニット」であってよいハイドロリック機構に使用されるように構成される。好ましくは、ハイドロリック機構またはその容器は、最大１０００Ｗの冷却能力、好ましくは最大３００Ｗから５００Ｗまでの冷却能力を有する。したがって、当該冷却装置をスモールユニットに使用する場合、有利には、コンピュータ産業の製品へのアクセスが可能となる。これは、例えば現行のグラフィックカードが類似の冷却能力を有するからである。例えば、導熱管は、コンピュータ産業で技術的に広汎に開発されており、ふつう低コストである。
【００３０】
他の有利な実施形態は各従属請求項の対象となっている。
【００３１】
以下に、本発明の好ましい実施形態を図に即して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態による冷却装置を示す概略図である。
【図２】第２の実施形態による冷却装置を示す概略図である。
【図３】第３の実施形態による冷却装置を示す概略図である。
【図４】第４の実施形態による冷却装置を示す概略図である。
【図５】第５の実施形態による冷却装置を示す概略図である。
【図６】冷却装置の温度分布を示す概略図である。
【００３３】
図１によれば、冷却装置１がハイドロリックオイル用の容器２を有する。供給管路の形態の流入口４を介して、ハイドロリックオイル６がハイドロリック機構から容器２へ供給される。その後、流出管路の形態の流出口８を介して、ハイドロリックオイル１０は容器２から流出される。図１の実施形態によれば、流入口４および流出口８は相互にほぼ平行に離間して配置されている。容器２は、例えば直方体状の形状を有する。流入口４と流出口８との間には３つの導熱管１２，１４，１６が設けられている。当該３つの導熱管は、例えばロッド状に構成されており、管区域１８の箇所で容器２に浸漬されており、別の管区域２０の箇所では容器２から突出している。導熱管１２〜１６はほぼ垂直方向に延在しており、相互に平行に離間して配置されている。この場合、導熱管１２〜１６は、例えば共通の１平面内を延在している。導熱管１２〜１６内の管区域１８には、フィンセット２２の形態の冷却構造体が配置されている。当該冷却構造体は導熱管１２〜１６とともに当該平面内に配置されている。フィンセット２２は、相互にほぼ平行に離間して延在する複数のフィンを有する。ここでは、各フィンはほぼ水平方向に延在している。
【００３４】
容器２内の流路２４は、流入口４から流出口８まで例えば単独の方向に案内されている。この場合、フィンセット２２が、流路２４内に配置されている。図１によれば、フィンセット２２と導熱管１２〜１６とが配置されている平面は、流路２４に対してほぼ横断方向に延在している。フィンセット２２は容器２の断面のほぼ全体にわたって延在し、これにより、例えば、流入口４から流出口８へ流れるハイドロリックオイルの全てがここを通流するかまたは環流する。したがって、熱２６は、容器２内の圧力媒体から、直接にまたはフィンセット２２を介して、導熱管１２〜１６に供給可能である。
【００３５】
容器２外の管区域２０にも同様に、フィンセット２８の形態の冷却構造体が対応して配置されている。当該冷却構造体は、図１のフィンセット２２に相応に構成されている。この場合、熱３０は、導熱管１２〜１６の管区域２０から直接にフィンセット２８を介して周囲へ放出できる。付加的に、フィンセット２８を通流する空気量を増大するファン３２が設けられている。
【００３６】
つまり、図１によれば、断面全体にフィンセット２２を配置した容器２が示されている。この場合、フィンセット２２は、複数の導熱管１２〜１６に熱接続されている。ここで、流出口８はフィンセット２２の一方側に、流入口４は他方側に設けられている。これにより、駆動中に、容器２内に生じるハイドロリックオイルの設定可能な体積流によって、ハイドロリックオイルから内部のフィンセット２２への熱輸送量が増大される。ついで、導熱管１２〜１６が熱エネルギを外部のフィンセット２８へ輸送する。ここで、周囲空気への熱輸送量はファン３２によって増大される。
【００３７】
図２には、冷却装置３４が示されている。図１とは異なり、当該冷却装置３４はファン３２および外部のフィンセット２８を有さない。代わりに熱交換器３６が設けられている。当該熱交換器３６は、導熱管１２〜１６の端部側に配置されている。当該熱交換器において、熱エネルギを、例えば冷却水循環回路を介して、または、機械ケーシングの熱輸送材へ、放出できる。この場合、ハイドロリック機構の熱エネルギは、１つの領域に集束され、特に複数のハイドロリック機構が使用される場合、必要に応じて別のプロセスに供給可能である。
【００３８】
図３では、冷却装置３８が、図１の実施形態に比べて縮小された内部のフィンセット４０を有する。また、容器２内の導熱管１２〜１６は短縮されている。よって、フィンセット４０は、容器２内の導熱管１２〜１６の箇所でより小さい断面積を占め、このために容器２の断面全体には配置されていない。ここでは、熱輸送量を増大するために、流れガイド４２が設けられている。これにより、ハイドロリックオイルがフィンセット４０または導熱管１２〜１６を徒過してしまうことが防止される。さらに、ハイドロリックオイルの高い流速により、熱輸送量も増大される。流れガイド４２は、容器底部４４からフィンセット４０または導熱管１２〜１６まで延在する斜路として構成されている。この場合、容器２の断面積が最も狭い箇所に、フィンセット４０が導熱管１２〜１６とともに配置されている。
【００３９】
図４では、冷却装置４６は、図１とは異なり、ファン３２を有さない。代わりに、モータ５０のモータファン４８が使用される。つまり、モータファン４８が、モータ５０の冷却と外部のフィンセット２８および導熱管１２〜１６の冷却とに用いられる。モータ５０によりポンプ５２が駆動される。当該ポンプ５２は、容器２から流出口８を介してハイドロリックオイルを圧送する。つまり、図４によれば、モータ‐ポンプユニットを形成するモータ５０とポンプ５２とが、外部のフィンセット２８に直接に並ぶように配置されているかもしくは組付けられており、この場合、モータファン４８で形成された体積流によって、フィンセット２８または導熱管１２〜１６での熱輸送量を増大することができる。
【００４０】
図５の冷却装置５４は、図２の熱交換器３６に加えて、別の導熱管５６，５８を有する。導熱管５６はモータ５０の冷却に用いられ、導熱管５８はポンプ５２の冷却に用いられる。付加的に、ハイドロリック機構の別の冷却すべき区域もしくは要素のために、さらなる導熱管を設けてもよい。導熱管５６，５８，１２〜１６は熱交換器３６において共通に集束され、冷却水循環回路によって所期の通りに冷却可能であるか、または、機械ケーシングの熱輸送材へ熱を放出できる。このように熱エネルギを集束し、必要に応じて別のプロセスで再利用できる。
【００４１】
導熱管１２〜１６および／または５６，５８および／または冷却構造体は、コンピュータ産業の部品であってよい。導熱管１２〜１６およびその冷却構造体は、例えば３００Ｗから５００Ｗまでの冷却能力に対して構成されている。
【００４２】
図６には、導熱管を含むフィンセット６０の温度分布の例が示されている。フィンセット６０の温度がほぼ均等な温度領域内にあることが見て取れる。このように、フィンセット６０の全体にわたってほぼ均等な温度勾配で、熱を放出でき、かつ／または、熱を吸収できる。
【００４３】
ハイドロリックオイル用の容器を備えたハイドロリック機構用の冷却装置を開示した。容器を冷却するために、導熱管を設けている。ここで、容器内のハイドロリックオイルは、ほぼ直線状に流入口から流出口へ流れる。流入口と流出口との間に、少なくとも１つの導熱管が配置されている。
【符号の説明】
【００４４】
１，３４，３８，４６，５４  冷却装置、  ２  容器、  ４  流入口、  ６，１０  ハイドロリックオイル、  ８  流出口、  １２，１４，１６，５６，５８  導熱管、  １８，２０  管区域、  ２２，２８，４０，６０  フィンセット、  ２４  流路、  ２６，３０  熱、  ３２  ファン、  ３６  熱交換器、  ４２  流れガイド、  ４４  容器底部、  ４８  モータファン、  ５０  モータ、  ５２  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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