(57)【要約】      （修正有）【課題】送出発電機ライン等の冷却の効率化を図る。【解決手段】本発明は、電気的オペレーティング手段のための冷却装置に係り、この電気的オペレーティング手段は被冷却表面１２を有している。当該冷却装置は、クーラントと；その内部がクーラントのためのボリュ−ム２０を規定する外壁と；当該冷却装置を前記電気的オペレーティング手段に取り付けるための取り付け具３８と；接触圧力手段４０と；を有している。前記外壁は、接触面３３を備えた熱伝導性のある接触壁３２を有し、この接触面は、前記被冷却表面１２との間の領域的接触のためにデザインされている。前記接触圧力手段４０は、当該冷却装置が前記電気的オペレーティング手段に取り付けられたときに、前記被冷却表面に対する、前記接触面の領域的接触圧力を作り出すために、前記接触壁３２に機械的にプレストレスを与える。【選択図】図６
2008091884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的オペレーティング手段（１）のための冷却装置（３）であって、この電気的オペレーティング手段は被冷却表面（１２）を有しており；
当該冷却装置（３）は、
クーラント（２６）と；
その内部がクーラント（２６）のためのボリュ−ム（２０）を規定する外壁（３０）と；
当該冷却装置（３）を前記電気的オペレーティング手段（１）に取り付けるための取り付け具（３８）と；
接触圧力手段（４０）と；を有し、
前記外壁（３０）は、接触面（３３）を備えた熱伝導性のある接触壁（３２）を有し、この接触面は、被冷却表面（１２）との間の領域的接触のためにデザインされており、
前記接触圧力手段（４０）は、当該冷却装置が前記電気的オペレーティング手段に取り付けられたとき、前記被冷却表面に対する接触面の領域的接触圧力を作り出すために、前記接触壁（３２）に機械的にプレストレスを与えること、
を特徴とする冷却装置。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却装置：
前記接触壁（３２）は、可変の変形量を備えたフレキシブルな（弾性を備えた）領域と；
このフレキシブルな領域に作用する接触圧力手段（４０）と；
を有している。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項１または２に記載の冷却装置：
前記接触圧力手段（４０）は、スプリングである。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項３に記載の冷却装置：
接触圧力手段（４０）は、クーラント（２６）のためのボリュ−ム（２２）の中に配置され、または、クーラントのためのボリュ−ムに直接的に隣接している。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却装置：
前記接触壁（３２）は、ベース材料及びコーティングを有し、そのコーティングは、ベース材料と比べて軟らかい。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置：
前記接触圧力手段（４０）は、接触圧力に対するカウンター圧力を外壁（３０）へ伝達するために、構成されている。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置：
前記電気的オペレーティング手段は、サーキット・ブレーカである。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置：
前記冷却装置は、ヒートパイプであって、
クーラント（２６）を蒸発させるための蒸発器（２０）を有し、この蒸発器（２０）の外壁は、接触壁（３２）を有し、
更に、クーラント（２６）を凝縮させるための凝縮器（５０）を有し、この凝縮器は、前記蒸発器に接続され、周囲の環境に熱を放出するための装置を有している。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却装置：
前記外壁（３０）の内部は、気密性を有する状態で周囲の環境からシールされている。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の冷却装置：
当該冷却装置は、受動的な冷却装置である。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷却装置：
前記接触圧力手段（４０）により接触壁にかけられる圧力は、外壁（３０）の内部にあるガスのガス圧力と比べて低い温度依存性を有している。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載された冷却装置（３）が取り付けられた電気的オペレーティング手段（１）。
【請求項１３】
電気的オペレーティング手段（１）のための冷却装置（３）を製造するための方法であって、この電気的オペレーティング手段は被冷却表面（１２）を有しており、
当該方法は下記のステップを有している：
−  熱伝導性のある接触壁（３２）を備えた外壁（３０）が形成され、
−  前記冷却装置（３）を前記電気的オペレーティング手段（１）に取り付けるための取り付け具（３８）が形成され、
−  前記接触壁（３２）の接触面（３３）が、当該接触面（３３）と前記被冷却表面（１２）の間の領域的接触を可能にするようにデザインされ、
−  前記冷却装置（３）が前記電気的オペレーティング手段（１）に取り付けられたときに、前記被冷却表面（１２）に対する前記接触面（３３）の接触圧力が作り出されることが可能であるように、前記接触壁（３２）に接触圧力手段（４０）によってプレストレスが与えられ、
−  クーラント（２６）が、前記外壁（３０）の内部により規定されるボリュ−ム（２２）の中で、使用可能にされること、
を特徴とする冷却装置を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、特に電気的オペレーティング手段のための冷却装置に係り、また、冷却装置が取り付けられた電気的オペレーティング手段、並びに冷却装置を製造するための方法、特に、電気的オペレーティング手段のための冷却装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
強制冷却を備えた送出発電機ラインが、K. Albert et al.,  "Elektrischer Eigenbedarf/Energietechnik in Kraftwerken und Industrie",  Electrical auxiliaries service/energy technology in power stations and industry,  VDE-Verlag,  ISBN 3 8007 1586 4,  Chapter 10.3 (pages 431-455)  から知られている。この送出発電機ラインのインナー・コンダクタを冷却するために、空気の流れが、ブロワにより作り出される。更に、欧州特許出願公開 EP 1 022 830 A1 号から、ヘビー・デューティ・サーキット・ブレーカの密閉されたインナー・コンダクタを冷却する目的で、ブロワを設けることが知られている。
【０００３】
これらの及びその他の冷却システムでは、冷却システムと被冷却部分の間の接続に関して、連続運転のための改善のための余地が残されている。例えば、その接続は、いつでも最適な熱伝導の性能を有している訳ではなく、それ故に、実現されることが可能な冷却効果に限界がある。また、熱伝導の性能は、長期間の運転の間、常に安定している訳ではない。それ故に、信頼性のある連続運転は、この接続の定期的な複雑な診断及び可能なメインテナンスによってのみ、確保される。
【特許文献１】欧州特許出願公開第ＥＰ１０２２８３０Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第ＥＰ０４４０５７０４．０号明細書
【非特許文献１】K. Albert et al.,  "Elektrischer Eigenbedarf/Energietechnik in Kraftwerken und Industrie",  Electrical auxiliaries service/energy technology in power stations and industry,  VDE-Verlag,  ISBN 3 8007 1586 4,  Chapter 10.3 (pages 431-455)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の問題の少なくとも一部を緩和しようと試みるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、独立請求項１に基づく冷却装置により、従属請求項１２に基づく冷却装置を備えた電気的オペレーティング手段により、そして独立請求項１３に基づく冷却装置を製造するための方法により、実現される。本発明の更なる利点、特徴、アスペクト及び詳細、並びに、本発明の好ましい実施形態及び特別なアスペクトは、従属請求項、詳細な説明及び図面の中で与えられる。
【０００６】
本発明の一つのアスペクトによれば、被冷却表面を有する電気的オペレーティング手段のための冷却装置が、提案される。この冷却装置は、クーラントを有している。この冷却装置は、外壁（その内部がクーラントのためのボリュ−ムを規定する）、並びに、冷却装置を電気的オペレーティング手段に取り付けるための取り付け具を更に有している。この外壁は、接触面を備えた熱伝導性のある接触壁を有している。
【０００７】
この接触面は、被冷却表面との間の領域的接触（areal contact）、即ち接触面と被冷却表面の間の領域的接触を可能にするためにデザインされている。領域的接触は、接触面の領域の全てが、被冷却表面と接触することを要求しない。その代わりに、領域的接触は、例えば、微細な不規則性に対して独立に規定される。領域的接触のためには、更に、接触面が、被冷却表面にとにかく接触することも、絶対的には必要ではない。その代わりに、そのような接触は、例えば、二つの面の間に、熱伝導性のあるペーストまたは他の材料がある場合にもまた存在する。それ故に、領域的接触のためは、接触面の少なくとも一つの領域的範囲（areal region）が、形状に関して、被冷却表面に合わせて実質的に形成されていれば、十分である。
【０００８】
更に、この冷却装置は、接触圧力手段を有している。この接触圧力手段は、領域的接触圧力を作り出すため、冷却装置が電気的オペレーティング手段に取り付けられたときに、接触壁にプレストレスを与える、即ち、被冷却表面に対する接触面の、領域の全体に渡る接触圧力を与える。
【０００９】
この接触圧力のおかげで、接触面の少なくとも一部と被冷却表面の間に、フォース・フィティング（force-fitting）接続が実現されることが可能である。このフォース・フィティング接続のおかげで、製造上の許容差または他の表面の不規則性が存在する場合であっても、接触面と被冷却表面の間に、長期間に渡って安定な良好な熱的接触が実現されることが可能である。上記接触圧力手段は、接触壁を薄く、それ故に特に熱伝導性良く、そしてそれにも拘らず被冷却表面で支えられるように、設計することを可能にする。
【００１０】
本発明の一つの更なるアスペクトによれば、冷却装置を有する電気的オペレーティング手段が提案される。この冷却装置は、取り付け具により電気的オペレーティング手段に取り付けられ、先行する部分の中にまたは請求項１の中に記載された特徴を有している。
【００１１】
本発明の更なるアスペクトによれば、請求項１３において規定されたステップを有する、電気的オペレーティング手段のための冷却装置を製造するための方法が提案される。
【００１２】
上記接触圧力手段は、接触壁と被冷却表面の間に、フォース・フィティング接続を作り出す目的に寄与することが可能である。この目的のために、実施形態において、接触壁は、フレキシブルな、または更に、可変の及び典型的には圧力依存性または力依存性の変形量を有する弾性を備えた領域を有している。この接触壁の弾性を備えた領域は、垂直力１Ｎ当り０．００１ｍｍ以上、または領域の上への圧力１ｂａｒ当り１ｍｍ以上の変形量を有していても良い。一般的に、圧力依存性または力依存性の変形量は、表面に対して垂直に生ずる。接触圧力手段は、そのとき、接触壁のフレキシブル領域に作用し、そして特に、移動可能な領域を被冷却表面に対して圧することが可能である。
【００１３】
実施形態において、接触圧力手段はスプリングである。これは、ラセン・スプリング、リーフ・スプリング、プレート・スプリング、または他のスプリングであっても良い。このスプリングは、外壁に一体的に形成されていても、別個に設けられていても良い。このスプリングは、外壁に取り付けられていても、取り付けられていなくても良い。
【００１４】
好ましくは、接触圧力手段は、クーラントのためのボリュ−ムの中に、または外壁の内部の中に、またはボリュ−ム若しくは内部に直接的に隣接して、配置される。特に好ましくは、接触圧力手段は、完全にクーラントのためのボリュ−ムの中または外壁の内部の中に配置される。接触圧力手段は、好ましくは、金属を含み、そして特に好ましくは鋼を含む。
【００１５】
実施形態において、接触圧力手段は、カウンター圧力を外壁上への接触圧力に伝達するために、設けられる。結果として、コンパクトで且つ安定な構造が、可能になる。特別な実施形態において、接触圧力へのカウンター圧力は、外壁の中で接触壁に対して反対側にある一つの壁に伝達される。
【００１６】
実施形態において、電気的オペレーティング手段は、スイッチ、トランス、またはサージ・アレスタである。例えば、電気的オペレーティング手段は、サーキット・ブレーカ、特に、（例えば高電圧の設備の）ヘビー・デューティ・サーキット・ブレーカである。電気的オペレーティング手段は、発電機のサーキット・ブレーカであっても良い。
【００１７】
実施形態において、クーラントは、液体および／または気体である。実施形態において、クーラントの液相と気相の間の相遷移が、冷却効果を実現するためにもたらされる。クーラントはそのとき、被冷却表面から吸収された熱エネルギーにより、例えば蒸発され、そして、熱を周囲の環境に放出して、凝縮される。
【００１８】
実施形態において、冷却装置は、受動的な冷却装置、例えば、ヒートパイプまたは熱サイフォンである。これらの実施形態の一部において、外壁は、クーラントを蒸発させるための蒸発器を構成し、そして、冷却装置は更に、クーラントを凝縮させるための凝縮器を有している。この凝縮器は、蒸発器に接続され、そして、周囲の環境へ熱を放出するための装置、例えば、冷却リブ構造を有している。これらの実施形態は、エネルギー消費無しであるいは僅かなエネルギー消費で、効果的な冷却効果がもたらされることが可能であると言う利点を有している。
【００１９】
実施形態において、冷却装置は、複数の蒸発器を有し、そのそれぞれは少なくとも一つの接触面を有し、これらの接触面は流体で互いに接続される。
【００２０】
実施形態において、クーラントは、外壁の内部により規定されるボリュ−ムの中に収容される。実施形態において、外壁の内部が、周囲の環境からまたは周囲の空気から、気密性を有する状態でシールされる。それにより、クーラントの周囲の環境への侵入を防止することが可能になり、それにより、冷却効果が損なわれることが防止されることが可能になる。クーラントにより環境的に有害な影響が生ずる可能性もまた、小さくなる。
【００２１】
実施形態において、冷却装置は、電気的オペレーティング手段に取り付けられる。オプションとして、熱伝導性のあるペーストが、接触面と被冷却表面の間に設けられる。
【００２２】
実施形態において、接触壁は、ベース材料及びコーティングを有している。このベース材料は、例えば、銅、アルミニウムまたは鋼を含んでいても良く、このコーティングは、一般的に、接触面の側に配置される。コーティングは、一般的に、ベース材料と比べて軟らかい。即ち、コーティングは、ベース材料と比べて低いブリネル硬度を有している。コーティングは、銀を含んでいても良い。コーティングは、それが、接触面または被冷却表面の小さな不規則性を補償することが可能であり、そしてそれにも拘わらず、適切な材料からなる接触壁の安定な構造が可能であると言う利点を有している。
【００２３】
一般的に、プレストレスは、接触面に対して垂直の方向の成分を有し、そして、外壁の外側に向けて生ずる。
【００２４】
実施形態において、冷却装置は、冷却装置が電気的オペレーティング手段に取り付けられたとき、それが電気的オペレーティング手段の外側まで延びるように形成される。
【００２５】
実施形態において、クーラントの圧力または外壁の内部の圧力は、所与の運転条件において、最小の圧力を下回ることがなく、そして、その接触圧力は、周囲の環境（例えば周囲の空気）の圧力と上記最小圧力の間の相違よりも、大きく、オプションとして０．２ｂａｒ以上大きく、または更には０．５ｂａｒ以上大きい。実施形態において、接触圧力手段の接触圧力は、０．５ｂａｒ以上、典型的には１ｂａｒ以上、または更には２ｂａｒ以上である。
【００２６】
実施形態において、接触壁は１ｍｍよりも薄い。実施形態において、接触圧力手段は、１ｍｍより薄い接触面の領域に接触圧力を作り出す。実施形態において、８０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）よりも小さい熱伝導率を有する接触壁を有している。実施形態において、接触面の領域は、１０ｃｍ２よりも大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明について、以下のテクストにおいて、一般的な性質を使用して、且つ図面に示された個別的な実施形態の例を使用して、説明する。
【００２８】
図１に、熱源１０、例えば電気的オペレーティング手段の冷却のための熱サイフォン３の概略図を示す。熱源１０は、被冷却表面１２を有し、この表面を介して、熱が熱源１０から熱サイフォン３へ放出される。熱サイフォン３は、外壁３０を有し、この外壁の内部のボリュ−ム２２にクーラント２６が収容されている。内部のボリュ−ム２２は、一般的に、気密性を有する状態で周囲の環境からシールされる。長期間の運転の間であっても、クーラント２６が逃げることが無いように、ボリュ−ム２２のシーリングは、高真空の要求に適合するものである。
【００２９】
熱サイフォン３の下側の領域は、蒸発器２０の形態である。蒸発器２０は、熱源１０と熱的に接触している。この目的のために、外壁３０の一部は、接触面を備えた接触壁３２の形態である。接触面は、熱源１０の被冷却表面１２との間で領域的接触（areal contact）の状態にある。熱サイフォン３の上側の領域は、ヒート・シンク５０（凝縮器）と熱的に接触している。いかなる既知のヒート・シンクが使用されても良い。ヒート・シンク５０は、例えば冷却リブまたはそれと同様なものによって形成されることが可能であり、それらは、好ましくは、自然のまたは人工的な空気の流れの中に配置される。特に、空気の流れは、ヒート・シンク５０の加熱によって、対流として作り出されることが可能である。ヒート・シンク５０は、外壁３０または外壁の一部と一体的に作られていても良い。冷却リブ構造の代わりに、熱を放出するための他の装置、例えば熱交換器が使用されることもまた可能である。例えばファンを用いた強制冷却も、この場合に考えられる。
【００３０】
内部のボリュ−ム２２に収容されたクーラント２６は、少なくとも部分的に液体である。接触壁３２からの効果的な熱放散のために接触壁３２の領域の中でクーラントが液体であって、そして、少なくとも接触壁を濡らすことが、好ましい。熱源１０からの熱が接触壁３２を介して吸収されることのおかげで、クーラント２６の一部が、蒸発される。クーラントの蒸気は、ヒート・シンク（凝縮器）５０の近傍に上昇して、それとともに熱エネルギーをプロセスの中に運ぶ。熱をヒート・シンク５０に放出することにより、クーラント２６が凝縮する。凝縮された、即ち液化されたクーラント２７は、蒸発器へ戻る。同様の熱サイフォンが、欧州特許出願公開第 EP 04405704.0 号の中に記載されており、その内容は、リファレンスにより、本願に組み込まれる。
【００３１】
冷却効果に関係する熱の流れが、図１の中で、太く黒い矢印によりまとめられている。熱の流れは以下の通りである：熱は、熱源１０の表面１２から熱サイフォン３の接触壁３２へ送られ、そこから、熱サイフォンの上側の領域の中へ送られ、次に、ヒート・シンク５０へ送られる。
【００３２】
上記のサーモ・サイフォンにおいて、凝縮されたクーラントの戻り方向の移送は、主として重力により生ずる。その理由は、凝縮器と蒸発器の間に単調な降下があるからである。より一般的には、ヒートパイプが使用されても良い。その場合には、冷却ガスを凝縮器から蒸発器へ送り返す（例えば毛管力により）ための他の手段も、設けられる。
【００３３】
好ましくは、ヒートパイプは、気密性を有する状態で（ハーメチックに）シールされ、その結果として、閉じられた回路が、その中に作り出されることが可能である。引き伸ばされたまたは管状の形態のヒートパイプが好ましいが、それが不可欠ではない。上記のヒートパイプは、受動的な冷却装置である。ヒートパイプは、電力供給または他のタイプのエネルギー供給を必要としない。ハーメチックにシールされた回路を備えた冷却システムとして、ヒートパイプは、一般的に、メインテナンスが不要であり、一般的に、数年または数十年に渡ってメインテナンス無しで機能することが可能である。
【００３４】
図２ａ及び２ｂは、それぞれ、冷却装置３が取り付けられた電気的オペレーティング手段１の断面図を示している。図２ａ及び２ｂに描かれている電気的オペレーティング手段３は、発電機サーキット・ブレーカであり、それぞれ、発電機の一つのブレーカ・ポールが示されている。ブレーカ・ポールのそれぞれは、管状のインナー・コンダクタ１０を有している。このインナー・コンダクタは、この場合、一つの密閉ブレーカ・アウター・コンダクタ２により取り囲まれている。運転中に、高電圧が、インナー・コンダクタ１０とそれぞれのアウター・コンダクタ２の間にかけられ、そのアウター・コンダクタ２は、アース電位Ｇにある。アウター・コンダクタは、電気的オペレーティング手段のためのエンクロージャと呼ばれることもある。
【００３５】
運転中に、熱損失が、インナー・コンダクタ１０及びアウター・コンダクタ２で生ずる。その熱は、  Ｉ２Ｒ  の損失により、実質的に作り出される。他の損失が、例えばスキン効果即ち渦電流損失、及びヒステリシス損失のために、これに加わることもある。アウター・コンダクタ２は、相対的に少ない程度に加熱される。その理由は、それが、より大きい断面を有し、且つ、周囲の空気に曝されるからである。しかしながら、このことは、インナー・コンダクタ１０には当てはまらない。それ故に、高い運転電流を実現するためには、図２ａ及び２ｂに示されているような、インナー・コンダクタ１０のための冷却装置を設けることが好ましい。冷却装置は、好ましくは、ヘビー・デューティ・サーキット・ブレーカが一般的に１０５°Ｃを超えることがないように、またはせいぜい１２０°Ｃであるようにデザインされる。
【００３６】
冷却装置は、図１の中に示されているように、ヒートパイプ（特にサーモ・サイフォン）３によって構成されている。図１についての説明は、それ故に、実質的に図２ａ及び２ｂにもまた当てはまっており、そして、同一の参照符号は機能的に同様な部分を指している。
【００３７】
図２ａに示されたヒートパイプ３は、金属製の二つの蒸発器２０を有している。それらの蒸発器は、実質的に中空円筒セグメントの形態であり、それらの形状は、インナー・コンダクタ１０の形状に合わされている。二つの蒸発器の内部のボリュ−ムは、好ましくは、ヒートパイプ３に属する金属製のパイプにより、互いに接続されている。これらのパイプは、更に、凝縮器５０に接続されている。凝縮器５０は、好ましくは金属製の冷却リブ構造を有しており、この冷却リブ構造は、アウター・コンダクタの上に取り付けられている。凝縮器の中で、気体の作業媒体は、熱が放出された後に凝縮するために、伝播することが可能である（図１参照）。冷却装置は、それ故に、電気的オペレーティング手段の外側に延びている。
【００３８】
図２ｂに示された冷却装置は、図２ａの冷却装置と同様であり、同じ参照符号は、機能的に同様な部分を指している。図２ｂに示された蒸発器は、しかしながら、２かける２個の金属製蒸発器２０を有しており、それらは、実質的に中空円筒セグメントの形状であって、インナー・コンダクタ１０の表面の形状に合った形状の接触面を備えている。これらの要素は、互いに接続され、且つ、好ましくは金属製のパイプにより、凝縮器５０に接続されている。
【００３９】
図２ａ及び２ｂに示された２または４個の要素の代わりに、ヒートパイプ３は、１，３，５，６，７，８個あるいはそれよりも多くの要素を持っていても良く、それらは、インナー・コンダクタ１０から熱を吸収する。冷却能力を増大させるために、一つ以上のヒートパイプが、インナー・コンダクタ１０に取り付けられることが可能である。例えば、インナー・コンダクタ１０は、少なくとも一つのヒートパイプがそれぞれ設けられた複数の部分を有しても良い。
【００４０】
多くの適用対象において、冷却能力は、特に、熱源１０と冷却装置３の接触壁３０との間の熱的接触の質によって制限される。それ故に、これらの部分の間で、可能な限り熱伝導性が高く、且つクーラントのタイトな封止と両立する接触状態を確保することが好ましい。
【００４１】
可能な限り熱伝導性が高い接触を作り出す際に困難な問題が、図３ａの中に図示されている。これは、熱サイフォンの蒸発器２０（本発明に基づいていない）を示している。この熱サイフォンは、先行する図面に示されたデザインに対応しており、同じ参照符号は、機能的に同様な部分を指している。蒸発器２０は、取り付け用ネジ３８を用いて熱源１０に取り付けられ、その結果として、蒸発器の接触面３２が、熱源の被冷却表面１２に、支持される。しかしながら、接触壁３２の接触面３３と被冷却表面１２の間の、固定された圧力接触は、取り付け用ネジ３８の領域の中でのみ、確保される。接触面３３の他の領域は、被冷却表面に対して押し付けられていない。
【００４２】
図３ａの中の右側の圧力のグラフにおいて、接触圧力は、断面における縦方向の位置の関数として、示されている。このグラフは、高い接触圧力が取り付け用ネジの領域の中のみに存在し、取り付け用ネジの間にある領域には存在しないことを、示している。このことは、図３ａの中の左側で、楕円により強調されている。取り付け用ネジの間にある領域は、しかしながら、熱の移送のために重要な領域である。その理由は、接触壁３２が薄く、その結果として、この領域で特に熱伝導性が高いからである。
【００４３】
低い接触圧力のために、この領域において、熱的接触が大幅に減少する。特に、低い接触圧力は、例えばもし製造上の許容差または微細な不規則性がある場合に、熱的に絶縁性のエア・クッションの形成をもたらし易い。そのようなエア・クッションは、運転中に変動（例えば、内部のボリュ−ム２２内の圧力の変動）が生じた場合に、更にまた、生ずる可能性がある。その理由は、そのような変動及び同様の変動が、接触壁３２の好ましくない動きを生じさせ、それにより、領域的接触の変化をもたらすことがあるからである。
【００４４】
所望の領域的接触を作り出すために、被冷却表面１２と接触壁３２の接触面の間に、熱伝導性のあるペーストを付けることが好ましい。しかし、特定の状況の下では、このことは、不十分または不適切な長期間安定性をもたらす場合もある。この領域で、更なる取り付け用ネジを使用することは、一般的に、内部のボリュ−ム２２のシーリングに関して損失をもたらす可能性がある。
【００４５】
図３ｂは、本発明に基づく、熱サイフォンの蒸発器２０を示している。図３ａの特徴に加えて、この蒸発器は、接触−圧力スプリング４０を有している。接触−圧力スプリング４０は、接触壁３２上での領域的接触圧力、即ちその領域全体に渡って分布する接触圧力を、与える。結果として、接触壁３２は、機械的にプレストレスを与えられ、その結果として、接触壁が被冷却表面１２に押し付けられる。接触面３３と被冷却表面１２の間の領域的接触が、それにより作り出される。接触圧力は、図３ｂの中で象徴的に、互いの方向を指す一対の矢印として、示されている。接触圧力はまた、図３ｂの中の右側の圧力のグラフの中にも示されている。圧力のグラフは、図３ａに示されている蒸発器とは異なり、接触圧力が、取り付け具ネジ３８の間にある接触壁の領域の中でもまた、作り出されることを示している。
【００４６】
接触−圧力スプリング４０は、蒸発器２０の内部に、即ちその中にクーラントが位置するボリュ−ム２２の中に、固定される。それらのスプリングは、先に説明したように、接触圧力または接触−圧力の力を接触壁３２へ、伝達する。それらのスプリングはまた、対応するカウンター圧力または反力を、蒸発器２０のリア・ウオール３４（接触壁３２の反対側の壁）へ、伝達する。
【００４７】
接触−圧力スプリング４０または他の接触圧力手段の分布は、変えられることが可能である。接触面の全体に渡って、可能な限り均一な接触圧力の分布が、ここに示された実施形態に関わりなく、好ましい。この目的のために、接触面の形態に応じて、接触−圧力スプリングまたは他の接触圧力手段の、接触壁の全体に渡る六角形のまたは正方形の分布が、特に適切である。
【００４８】
ここに示された実施形態に関わりなく、接触壁は、熱伝導性のある材料からなる、そのような材料は、例えばアルミニウム、銅または鋼のような金属を含む。接触壁は、良好な熱伝導性を実現するために可能な限り薄くされ、そして、材料に依存して、例えば２０ｍｍよりも薄く、１０ｍｍよりも薄く、または５ｍｍよりも薄く、また更には２ｍｍよりも薄い。
【００４９】
ここに示された実施形態に関わりなく、接触面は、ベース材料と比べて軟らかい材料により、例えば銀により被覆される。このようにして、接触面または被冷却表面の小さな不規則性が、補償されることが可能である。
【００５０】
図３ａ及び３ｂに示されているように、取り付け用ネジ４０もまた、接触圧力を作り出す。しかしながら、この接触圧力は、接触壁３２にプレストレスが与えられることなく作り出される。取り付け用ネジ３８は、それ故に、被冷却表面１２と接触壁３２の接触面３３の間のフォース・フィティング（force-fitting）接続を、特に作り出すことはない。
【００５１】
電気的オペレーティング手段の運転中に、クーラントが加熱される。この場合、少なくとももし、ボリュ−ムが気密性を有する状態でシールされている場合には、ボリュ−ム２２内のガス圧力が、一般的に増大する。このガス圧力はまた、被冷却表面１２と接触面３３の間の接触圧力を作り出すことが可能である。ガス圧力は、それぞれの運転条件に対する感受性の高い依存性を有しており、それ故に過酷な変動に曝される。一部の実施形態において、ガス圧力が、１ｂａｒ（通常圧力）の最小圧力と、１．５ｂａｒ、２ｂａｒまた更に歯３ｂａｒの間で、変動することがある。
【００５２】
接触圧力手段が、クーラント・ボリュ−ムが過剰な圧力（例えば２ｂａｒのガス圧力）に曝されると言う事実のために、与えられることもある。この場合、機械的なプレストレスはない。機械的なプレストレスは、それが、一般的に、クーラント・ボリュ−ム内のそれぞれの温度に対して比較的独立であると言う利点を有している。
【００５３】
ここに示された実施形態に関わりなく、クーラントの圧力および／または外壁の内部圧力は、所与の運転条件において、典型的には、最小圧力（この場合、１ｂａｒ）よりも低くない。そのとき、好ましくは、接触圧力は、周囲の環境（例えば周囲の空気）の圧力と最小圧力の差と比べて大きく、そしてオプションとして０．２ｂａｒ以上大きく、または０．５ｂａｒ以上大きい。実施形態において、接触圧力手段の接触圧力は、０．５ｂａｒよりも大きく、典型的に１ｂａｒよりも大きく、または２ｂａｒよりも大きい。
【００５４】
ここに示された実施形態に関わりなく、接触壁は、機械的にプレストレスを与えられる。被冷却表面に対する接触面の接触圧力は、それ故に、外壁の内部の圧力（ガス圧力またはそれと同様なもの、特に非機械的圧力）が、外壁の外側の圧力よりも大きくないときにも、作り出される。機械的なプレストレスは、この場合には、技術的に機械的な手段によって実現されるプレストレス、即ち、例えば接触圧力手段の弾性的性質に基づく、またはそれらと同等な効果に基づくプレストレスを意味するものとして、理解される。
【００５５】
図４は、測定結果のグラフを示し、このグラフは、冷却装置の冷却効果を、図３ａ（即ち接触−圧力スプリングが無い場合：曲線“ａ”）と図３ｂ（即ち接触−圧力スプリングがある場合：曲線“ｂ”）から、比較することを可能にしている。測定結果のグラフの横軸上に、図３ａ及び３ｂに示された熱源１０の熱的パワーが示されている。
【００５６】
この場合、電気的な加熱ブロックは、熱源として選択されている。縦軸上に、熱源の内部にあるポイントと、被冷却表面１２にあるポイントとの間の温度差がプロットされている。この変数は、それぞれの冷却装置の接触熱伝導の直接的な測定結果である。良い近似として、測定された温度範囲における温度差は、被冷却表面１２と接触面３３の間の接触熱伝導に比例する。図４は、接触−圧力スプリングのおかげで、接触熱伝導が約２のファクターで改善されることを示している。
【００５７】
図５から７は、本発明に基づく更なる冷却装置の概略図を示している。この場合、蒸発器の領域２２のみが、図３ａ及び３ｂの場合と同様に、描かれている。冷却装置の残りの部分は、図１及び２の場合と同様にデザインされることが可能である。同一の参照符号は、先行する図面中の冷却装置と機能的に同様な部分を指している。
【００５８】
図５に示された実施形態において、接触−圧力スプリング４０は、リーフ・スプリングの形状である。リーフ・スプリングは、複数の幅狭の要素またはメッシュ状の材料を有していても良く、その結果として、接触壁３２から及び接触壁３２への、クーラントの循環が可能になる。接触−圧力の力に対する反力が、図５において、ウエブ３６により作り出され、そのウエブは、蒸発器２０の外壁に対して横から固定される。接触−圧力スプリング４０は、図６に示された実施形態においても、リーフ・スプリングの形態である。
【００５９】
図７に示された実施形態において、接触壁３２は、外向きに湾曲していて、そしてそれ故に、被冷却面の方向にプレストレスを作り出すために、機械的に予め形が作られている。接触壁の曲率は、図７の中に誇張されて描かれている。接触壁３２の形を予め作っておくことのおかげで、蒸発器が熱源に取り付けられたときに、被冷却表面及びフォース・フィティング接続に対する接触圧力が、可能にされる。このようにして、図７に示された冷却装置は、接触壁３２の形を予め作っておくことにより実現される接触圧力手段を有している。
【００６０】
ここに示された実施形態は、特許請求の範囲で規定された保護範囲から外れることなく、更に変更されることが可能である。例えば、クーラントによる所望のあらゆる冷却が、それが受動的な冷却または能動的な冷却のいずれであっても、用いられることが可能である。本発明は、それ故にまた、水冷または液体または冷却ガスの流れによるその他のタイプの冷却のために、ポンプまたはファンが使用の有無に拘わらず、適切である。
【００６１】
本発明は、発電機サーキット・ブレーカの冷却を参照しながら説明されてきた。より一般的には、本発明は、あらゆる所望の電気的オペレーティング手段、例えばまたスイッチ、トランス、またはサージ・アレスタに関係している。例えば、電気的オペレーティング手段は、サーキット・ブレーカ、特に（例えば、高電圧の設備の）ヘビー・デューティ・サーキット・ブレーカであっても良い。それに加えて、この冷却は、ここに示された発電機サーキット・ブレーカのような電気的オペレーティング手段のためのみならず、電気的なまたはあらゆるタイプの他の装置のためにも、使用されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、冷却装置が機能するやり方を示すための概略図を示す。
【図２ａ】図２ａは、冷却装置が取り付けられた電気的オペレーティング手段の断面図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、冷却装置が取り付けられた電気的オペレーティング手段の断面図を示す。
【図３ａ】図３ａは、接触圧力手段を備えていない冷却装置（本発明に基づくものではない）の概略図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、接触圧力手段を備えた、本発明に基づく冷却装置の概略図を示す。
【図４】図４は、図３ａと図３ｂの冷却装置の冷却効果の比較を可能にする、測定結果のグラフを示す。
【図５】図５は、本発明に基づく更なる冷却装置の概略図を示す。
【図６】図６は、本発明に基づく更なる冷却装置の概略図を示す。
【図７】図７は、本発明に基づく更なる冷却装置の概略図を示す。
【符号の説明】
【００６３】
１…電気的オペレーティング手段、２…電気的オペレーティング手段のエンクロージャ、３…冷却装置、１０…熱源、１２…被冷却表面、２０…蒸発器、２２…内部のボリュ−ム、２６…クーラント、２７…凝縮されたクーラント、３０…外壁、３２…接触壁、３３…接触面、３４…反対側の壁、３６…ウエブ、３８…取り付け手段、４０…プレストレスを与える要素、５０…ヒート・シンク／周囲の環境に熱を放出するための装置。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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