【手続補正書】
【提出日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
高速ラジアルファンである場合を含むラジアルファン(1)であって、羽根(8)と筐体(2)を有し、前記筐体(2)は前記羽根の駆動シャフト(7)用の電気駆動装置(4)のロータ(6)及びステータ(5)を収容し、冷却手段が設けられかつ第１の冷却媒体(K1)及び第２の冷却媒体(K2)のための通路(30,37)が前記筐体(2)内に設けられており、前記第２の冷却媒体(K2)が前記第１の冷却媒体(K1)により前記筐体(2)を用いて冷却される、ラジアルファンにおいて、
前記第２の冷却媒体(K2)が外部に対して気密的に閉鎖された内部気体流によるものであり、前記通路(30,37)が前記筐体(2)の継ぎ目のない部材壁(40)により互いに分離され、かつ前記通路(30,37)が成型工程及び削孔工程のいずれかまたは双方により形成されたものであり、前記通路同士の分離は一体的な筐体部材によってのみ行われていることを特徴とするラジアルファン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
好適な構成においては、筐体内において２種の通路が互いに所定の角度で、すなわち３次元的に見て所定の角度で延在している。これらの通路は互いに平行ではない。２つの冷却媒体の各通路は、例えば投影図上において鋭角をなし、それにより、投影図上においては冷却媒体の通路が交差している。好適な構成においては、これらの通路が互いに垂直に通っており、その場合、例えば第２の冷却媒体の通路が羽根のシャフト軸に平行に延びる一方、第１の冷却媒体の通路が羽根のシャフト軸を中心とした円周方向に延びている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
冷却システムに関する目的は、請求項１６の構成により実現される。この構成は、電気駆動装置の冷却が、圧縮された主気体流から分離した部分気体流により行われることに基づく。これにより、外部に対して気密閉鎖された状態で、大きな熱負荷を放散することができる冷却システムを実現する。この目的のために、ラジアルファンにより圧縮された気体が、特にロータとステータを収容する筐体領域において電気駆動装置の自己冷却に用いられる。冷却用に機能するべく分岐された部分気体流は、筐体、特にロータ／ステータ領域を通過させられる。さらに、この分岐された部分気体流は、冷却通路を通過した後にファンの羽根により主気体流へ戻される。この結果、ラジアルファンにおいて、外部に対して気密状態に密閉された冷却システムが実現される。好適な構成においては、密閉材の無いシステムを実現可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項１７の構成を、請求項１６の構成に関連して以下に説明するが、その独自の構成も重要である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
さらに本発明は、請求項１６の前段部分の特徴を有するラジアルファンに関する。圧縮された主気体流から分離された部分気体流が、分離後に冷却チャネルハウジングの通路へ流れ込み、その冷却チャネルハウジングの通路部分において少なくとも間接的に、能動的に冷却されることにより冷却性能が向上する。この結果、部分気体流の（予備的な）冷却が行われる。第１段階では冷却チャネルハウジングの通路を画定するハウジング壁と接触することにより冷却が行われ、第２段階では冷却チャネルハウジング及び筐体通路の壁において別個に能動的に冷却される。このために、冷却チャネルハウジングは良好な熱伝導性を有し、さらに好適には金属材料からなり、特に軽金属材料からなる。例えば、アルミニウム成型部材の形態である。冷却性能をさらに向上させるために、筐体のための能動的冷却手段も設けられる。これは、部分気体流から除去される熱を筐体壁を介し吸収しかつ放散させることを意味する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項１６の構成に関して、さらに別の請求項の構成を以下に説明するが、それらの独自の構成も重要である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の好適な構成では、筐体の能動的冷却手段が、水冷手段の形態で設けられる。この水冷手段は一次冷却手段を形成しており、二次冷却手段を形成する気体冷却手段とは気密性をもって分離され、基本的に密閉材の無いシステムである。気体は、ヘリウム、窒素、空気またはこれらのうちの２種若しくはそれ以上の混合物である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
さらに別の請求項の構成は、請求項２６の構成に関連して以下に説明するが、それら独自の特徴も重要である。
ハウジングカバーを形成するために、筐体は羽根の回転面に対して平行な面で分割されている。さらに、２つのケージプレートが鋼等の硬度と剛性をもつ材料からなることが特に有用であり、例えば、ST50である。この構成により、羽根を取り囲むケージが全体的に硬度と剛性をもつ材料から形成される。径方向に延びる空気出口ギャップの厚さは、羽根軸に平行な方向について計測される。その厚さは、羽根が破壊したときに最悪の状況においても径方向外側へ通過するのは、小さい破片のみとなるような大きさである。もっと大きな、そしてより危険な破片は、この環状ギャップを通り抜けられない。なぜなら、このギャップを広げないようにケージが設けられているからである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
特に、電気駆動装置４を冷却するために、ラジアルファン１は冷却システムを備えている。この冷却システムは、実質的に２つに分離されている。二次冷却システムは、外側方向に対して気密性をもって閉鎖された内部気体流を利用する。一次冷却システムは、水冷手段の形態であり、筐体２を通過して外側へ流れる。その水は、対応するポンプ手段等により供給される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
第２の冷却媒体は、図中の符号Ｋ２で示され、上述の二次冷却システムの内部気体流である。この場合、ラジアルファン１の動作中における、羽根８の径方向外側周縁の領域と拡散器の環状ギャップ２１の径方向外側出口領域との間の圧力差が利用される。それにより、能動的な補助手段なしで自動的な流れを生成することができる。羽根８の径方向外側周縁の領域は、環状ギャップ２１の径方向外側出口領域よりも低い圧力Ｐ’である。そして、圧力Ｐは、拡散刃２２により高められる結果、径方向内側の圧力Ｐ’のほぼ２倍に相当する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
上述のように、二次冷却は、圧力差制御により主気体流Ｈから分離した部分気体流Ｔにより行われる。この部分気体流Ｔは、拡散器２０の領域において環状ギャップ２１の径方向外側位置から分岐され、冷却チャネルハウジング１４の曲がりくねった通路３１を通って径方向内側へ誘導される。その後、部分気体流Ｔは、冷却チャネルハウジング１４の軸方向チャネル３３、冷却チャネルアダプター１５の軸孔３４及び筐体壁３５の冷却媒体チャネル３６を通過し、筐体２の端部における脚部品９の領域に設けられた図示しない通路により最終的に約１８０度反転される（図９）。部分気体流Ｔの一部は、その後ロータ６とステータ５の間の空間を流れる。部分気体流Ｔの残部は、中空シャフトとして形成されている駆動シャフト７を通って流れ、それにより、羽根８の下方領域において径方向外側へ向かい筐体２の内側に出てくる。この筐体２の内側部分から、部分気体流Ｔは、羽根８の径方向外側周縁の近傍における低い圧力Ｐ’の領域へ戻り、圧縮されることになる主気体流へと合流する。