JP7333536B2 - ブロワ - Google Patents

ブロワ Download PDF

Info

Publication number
JP7333536B2
JP7333536B2 JP2022504402A JP2022504402A JP7333536B2 JP 7333536 B2 JP7333536 B2 JP 7333536B2 JP 2022504402 A JP2022504402 A JP 2022504402A JP 2022504402 A JP2022504402 A JP 2022504402A JP 7333536 B2 JP7333536 B2 JP 7333536B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
purge gas
casing
gas
shaft hole
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022504402A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021177307A1 (ja
JPWO2021177307A5 (ja
Inventor
公彦 佐藤
誠 川内
広樹 永野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OSAKA BLOWER MFG. CO., LTD.
Cap Co Ltd
Original Assignee
OSAKA BLOWER MFG. CO., LTD.
Cap Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OSAKA BLOWER MFG. CO., LTD., Cap Co Ltd filed Critical OSAKA BLOWER MFG. CO., LTD.
Publication of JPWO2021177307A1 publication Critical patent/JPWO2021177307A1/ja
Publication of JPWO2021177307A5 publication Critical patent/JPWO2021177307A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7333536B2 publication Critical patent/JP7333536B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/059—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/102—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/104—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps the sealing fluid being other than the working fluid or being the working fluid treated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5853—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps heat insulation or conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04231—Purging of the reactants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/60—Shafts
    • F05D2240/61—Hollow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、ブロワに関し、特に燃料電池や電解セル等からの送風対象ガスを昇圧させて送風するのに好適なブロワに関する。
送風対象ガスを吸入して昇圧させ、各種熱処理炉や焼成炉の炉内温度の均一化や加熱効率の向上を図ることができるブロワが従前より知られている。
また、発電システムとして近時普及してきた燃料電池、例えば固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）においては、燃料極から排出される加湿された高温の排ガス（以下、アノードオフガスともいう）を燃料電池に再循環させると、その排ガス中の未反応の残燃料を再利用することができるとともに、不純物のない反応生成水をいわゆる水蒸気改質に利用することができ、発電効率を増大させ得るとう利点があることから、アノードオフガスを燃料電池に再循環可能に昇圧し送風するブロワ、いわゆる再循環ブロワが使用されている。
さらに、固体酸化物型燃料電池の逆反応を利用する水素製造用の高電解効率の水電解装置、例えば固体酸化物型電解セル（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ Ｃｅｌｌ）が近時開発されているが、このような装置においても、高温水蒸気電解法で水素を製造することから、製造ガスを圧縮しつつ燃料極に再循環させて燃料極の酸化劣化を防止するためにブロワが使用されている。
このようなブロワにおいては、送風するガスがインペラの回転軸を通す軸穴部等から外界に漏れることが許されないため、その軸封シール構造に工夫がなされている。
例えば、特許文献１に記載されるブロワは、回転軸に片持ち支持された耐熱性のインペラと、インペラの回転軸をケーシングに対し回転自在に支持する軸受と、インペラと軸受との間に配置された断熱層と、断熱層と軸受との間に配置された冷却部とを具備しており、このブロワでは、回転軸のインペラとは反対側の後端部に磁気継手の対の第１の継手体が配設されるとともに、第１の継手体と駆動用モータ軸の先端部に装着された磁気継手の第２の継手体との間に非磁性隔壁が配設されることで、インペラの回転軸を囲む空間が非磁性隔壁とケーシングとにより外界から遮断密閉されるようになっている。
また、特許文献２には、プロセスガスを回転体の回転により吸込口から吸い込んで圧縮するブロワ（圧縮機）で、その回転体の回転軸の軸封にドライガスシールを採用する一方、そのドライガスシールにプロセスガスの一部を供給し、回転環と静止環との間のわずかな隙間から大気側に排出されるガスをフレア処理するようにしたものが記載されている。
国際公開第２００４／０７０２０９号 特開２０１２－１０７６０９号公報
前述の特許文献１に記載のような従来のブロワにあっては、インペラの回転軸を囲む空間が非磁性隔壁とケーシングとにより外界から遮断密閉される完全ガスタイト状態が確立され得るという利点がある。
しかしながら、ブロワの運転状態によっては加湿されたアノードオフガスが軸穴に侵入したり軸受性能を低下させたりし得るのではないかという懸念があった。
一方、特許文献２に記載のものでは、プロセスガスを用いるドライガスシールとは別にプロセスガスの外界への漏れを防止するシールとして、不活性ガス（窒素ガス）を用いるシール要素やプロセスガス成分を含む排出シールガスのフレア処理等が必要となり、構成が複雑でコスト低減が困難であるという問題があった。
本発明は、上述のような従来の未解決の課題を解決すべく、簡素な構成で、対象ガスが軸穴に侵入するのを確実に抑止できるブロワを提供することを目的とする。
（１）本発明に係るブロワは、上記目的達成のため、対象ガスを導入するガス通路と該ガス通路に連通する軸穴とが形成された第１ケーシングと、前記第１ケーシングの前記軸穴に回転自在に挿通された回転軸と、前記回転軸の先端側で前記第１ケーシング内に収納された、前記回転軸と一体回転可能なインペラと、前記回転軸を後端側から駆動するモータと、前記軸穴に連通する内部空間を有するとともに軸受を介して前記回転軸を支持する第２ケーシングと、前記第１ケーシングの前記軸穴内よりも高圧のパージガスを前記第２ケーシングの前記内部空間に導入するパージガス導入手段と、を備え、前記第２ケーシングの前記内部空間に前記パージガスが導入されることで、前記第１ケーシングの前記ガス通路側から前記軸穴内への前記対象ガスの流入が抑止されるようにしたことを特徴とする。
この構成により、本発明のブロワでは、軸受を介して回転軸を回転自在に支持する第２ケーシングの内部空間に、第１ケーシングのガス通路に連通する軸穴内より高圧のパージガスが導入される。したがって、第１ケーシングのガス通路内に導入された高温ガスがインペラの背面側の軸穴に侵入することが、第２ケーシングの内部空間側のパージガスによって抑止されることになる。なお、パージガス圧力は略一定でも可変でもよい。
（２）本発明の好ましい実施形態は、前記パージガス導入手段によって前記第２ケーシングの前記内部空間に前記パージガスが導入されるとき、前記パージガスが前記内部空間内で少なくとも前記軸受より前記軸穴側に充満しつつ、該パージガスの圧力が前記軸穴内より高圧に維持されるように構成することができる。
このようにすると、第２ケーシングの内部空間内にパージガスが導入されるとき、そのパージガスの圧力が軸穴内より高圧に維持されるので、第１ケーシングのガス通路側の排ガスが軸穴内に流入することが、より有効に抑制されることになる。また、軸受が露点以下に冷却される場合でも、ドライパージガスによって軸受付近での結露が抑制され、軸受潤滑用のグリースの溶出等が有効に抑制されることになる。なお、パージガス導入手段は、常時作動させるのがよい。
（３）本発明の好ましい実施形態は、前記高温ガスが燃料電池の燃料極側から排出されるとともに、前記パージガスが少なくとも前記燃料電池の燃料成分を含んでおり、前記第２ケーシングの前記内部空間に前記パージガスが導入されるとき、前記パージガスが、前記軸穴内の前記回転軸の周囲の環状隙間を通して前記第１ケーシングの前記ガス通路側に流入する構成とすることができる。
この場合、燃料電池の排ガス（アノードオフガス）を発電で生じるＨ２Ｏと共に燃料ガスの供給経路側に再循環させるものとなるが、燃料成分を含むドライパージガスが第２ケーシングの内部空間から第１ケーシングの軸穴に流入し、第１ケーシングのガス通路側に流入し得ることになる。したがって、燃料極側からの加湿された排ガスが第２ケーシングの内部空間に入ることが有効に抑制されるとともに、再循環される排ガスがパージガスによって汚染されることがない。
（４）本発明の好ましい実施形態は、前記第１ケーシングに、前記インペラの背面側に位置する略板状体で前記回転軸が貫通する断熱部が設けられるとともに、前記パージガスを前記内部空間中の前記軸受より前記軸穴側に導入するパージガス通路の一部が、前記断熱部より前記軸受側で前記軸穴の後端近傍に開口している構成とすることができる。
この場合、軸穴の後端近傍でパージガス通路の一部が回転軸の軸穴の後端近傍に開口しているので、ドライパージガスが軸穴の後端近傍に的確に供給されることになり、加湿された排ガスが軸穴を通して第２ケーシングの内部空間に入ることがより有効に抑止されることになる。
（５）本発明の好ましい実施形態は、前記断熱部が、少なくとも前記軸穴の近傍に前記第２ケーシングより熱伝導率が小さい気密性壁面を有し、該気密性壁面が、前記インペラの背面に所定隙間を隔てて対向する高温側壁面部分と、前記軸穴を形成する円筒壁面部分と、前記パージガス通路の開口の近傍に位置する低温側壁面部分とを有していてもよい。
そのようにすると、断熱部の気密性壁面とインペラおよび回転軸とによって軸穴内からインペラの背面側に広がるガス通路が、気密性の壁面によって形成される。したがって、軸穴のドライガスシール機能を十分に確保できるとともに、軸受への伝熱をより有効に抑制できることになる。
（６）本発明の好ましい実施形態は、前記軸穴の後端側に、少なくとも前記断熱部、前記回転軸および前記軸受を含む複数の部材によって前記パージガス通路の一部が開口する環状のガス貯留室が画成され、前記断熱部の前記気密性壁面の円筒壁面部分と前記回転軸との間に、前記環状のガス貯留室より径方向の隙間寸法が小さい隙間通路が形成されている構成とすることができる。
この構成により、運転初期等に軸穴の後端側で軸受が露出するガス貯留室内の空気をパージガスで迅速に置換できるとともに、軸穴の後端側の環状のガス貯留室内にパージガスを安定供給でき、負荷変動によるインペラ側の排ガスの圧力変動にかかわらず、パージガスによるドライガスシール性能を安定確保できる。
（７）本発明の好ましい実施形態は、前記軸穴の後端側であって前記軸受より前記軸穴側で、前記パージガス通路の一部が、前記回転軸の先端側の外周面上に開口するとともに、前記回転軸の径方向および軸方向後方側に延びている構成とすることができる。
この場合、回転軸を通るパージガス通路の一部により、第２ケーシングの内部空間中の軸受より軸穴側にパージガスを迅速かつ確実に流入させることができ、第１ケーシング内の加湿された排ガスが軸穴内や軸受に侵入したり結露したりすることを、より有効に抑制できることになる。
（８）本発明の好ましい実施形態は、前記パージガス通路の一部が、前記軸受より前記回転軸の後端側であって前記回転軸の先端側の外周面より径方向内方側で、前記回転軸の径方向に広がる端面上に開口している構成とすることができる。
この場合、回転軸の回転時に軸受より先端側では、径方向に延びるパージガス通路が回転するのに伴ってパージガスが遠心力により放射外方向に付勢されるとともに、パージガス通路の後端部側からのパージガスの吸入が助長されることとなる。
（９）本発明の好ましい実施形態においては、前記第１ケーシングに、前記インペラの背面側に位置する略板状体で前記回転軸が貫通する断熱部が設けられるとともに、前記パージガスを前記内部空間中の前記軸受より前記軸穴側に導入するパージガス通路の一部が、前記軸受の内周面に向かって放射外方向に開口している構成とすることができる。
この場合、パージガス通路の一部が軸受の内周面に向かって開口しているので、ケーシング側からの冷却が及び難い軸受の内周面側を有効に冷却可能となる。
（１０）本発明の好ましい実施形態においては、前記パージガス通路の一部が、前記軸受の内輪に向かって放射外方向に開口する第１の溝部分と、該第１の溝部分から前記軸穴側に延びて前記断熱部と前記軸受の間で前記回転軸の外周面上に開口する複数の第２の溝部分と、を有している構成とすることもできる。
この構成により、パージガス通路の第１の溝部分および複数の第２の溝部分に流れるパージガスによって軸受の内輪を有効に冷却することができるとともに、複数の第２の溝部分から断熱部と軸受の間の回転軸の周囲にパージガスを略均等に流出させることができ、軸受の内輪側をより有効に冷却可能となる。
本発明によれば、簡素な構成で、対象ガスが軸穴に侵入するのを確実に抑止できるブロワを提供することができる。
本発明の第１実施形態に係るブロワの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第１実施形態に係るブロワの要部側面断面図である。 本発明の第１実施形態に係るブロワにおけるインペラ回転軸および軸受のパージガスによる冷却効果を高めるようにした別態様の要部側面断面図である。 本発明の第２実施形態に係るブロワの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第３実施形態に係るブロワの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第４実施形態に係るブロワの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第４実施形態に係るブロワの軸穴部および軸受部周辺の部分拡大概断面図である。 本発明の第４実施形態に係るブロワの軸受部における軸受内輪および回転軸のインペラ側に見た横断面図である。 本発明の第５実施形態に係るブロワの概略構成を示す側面断面図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るブロワは、燃料電池を含む発電システム、例えば固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；以下、ＳＯＦＣという）とマイクロガスタービン（以下、ＭＧＴという）を組み合わせた複合発電システム（例えば、特開２０１９－１４５３９４号公報、特開２０１４－１０７０７１号公報等参照）中に、いわゆる再循環ブロワとして設けられている。
まず、その発電システムの概要を説明する。
図１に概略構成を示すように、本実施形態の発電システム１は、燃料系統、空気系統および排ガス系統を具備しており、燃料電池であるＳＯＦＣ２の燃料極２ａ（アノード）側に燃料供給ラインＬ１を介して燃料ガスが投入されるとともに、ＭＧＴ３のコンプレッサ３ａで昇圧された空気が空気供給ラインＬ２およびエアブロワ４を介してＳＯＦＣ２の空気極２ｂ（カソード）側に投入されるようになっている。
また、ＳＯＦＣ２のアノードオフガスの一部は、再循環ラインＬ３上の再循環ブロワ５（ブロワ）により昇圧されて燃料供給ラインＬ１側に戻され、ＳＯＦＣ２に再循環される。アノードオフガスの残部およびＳＯＦＣ２の空気極２ｂからの排ガス（以下、カソードオフガスという）は、燃焼器６に供給され、燃焼器６からの燃焼ガスがＭＧＴ３のガスタービン３ｂに送られることで、ＭＧＴ３のコンプレッサ３ａおよび発電機３ｃが駆動される。
燃焼器６の上流側には、アノードオフガスの残部を燃焼器６に送るガスブロワ８が設けられており、燃焼器６の下流側には、燃焼器６から排出された燃焼ガスとＭＧＴ３のコンプレッサ３ａから空気供給ラインＬ２に送られる空気との間で熱交換を行う熱交換器９が設けられている。さらに、エアブロワ４、ガスブロワ８および再循環ブロワ５のそれぞれの上流側には、図示しないガス流量制御弁等が設けられている。
ＳＯＦＣ２に供給される燃料ガスや燃焼器６に供給する燃料ガスは、それぞれ、例えば天然ガス、都市ガス、もしくは、水素および一酸化炭素、メタンその他の炭化水素ガス、または、炭素質原料（石油や石炭等）からガス化設備により製造されたものであり、発熱量が略一定となるように調製されたものである。また、ＳＯＦＣ２の作動温度（例えば７００℃～１０００℃程度）に応じて、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａには、高温に加熱された燃料ガスが供給される。
また、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａ側に供給される燃料ガスは、再循環ブロワ５で昇圧されたアノードオフガスと合流することで、例えば体積比で３０％～５０％程度の水蒸気と燃料の炭化水素ガスとを改質反応させた高温の水素リッチガスとなり、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）および低級炭化水素（例えばメタン（ＣＨ４））を含有する状態となる。ＳＯＦＣ２に供給される酸化性ガスは、酸素を略１５％～３０％含むガス、例えば空気であるが、空気以外にも燃焼排ガスと空気の混合ガスや、酸素と空気の混合ガスなどが使用可能である（以下、ＳＯＦＣ２に供給される酸化性ガスを、単に空気ともいう）。
具体的には、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａ側では、水蒸気改質された高温の水素リッチガスとＳＯＦＣ２の電解質２ｃ中の酸化物イオン（Ｏ２－）との間で、所定の酸化反応（２Ｈ２ ＋２Ｏ２－ → ２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－ ・・・（１））が生じる。一方、ＳＯＦＣ２の空気極２ｂ側では、昇圧して供給される空気中の酸素（Ｏ２）と燃料極２ａ側から外部回路を経て与えられる電子との間で、所定の還元反応（Ｏ２ ＋ ４ｅ－ → ２Ｏ２－ ・・・（２））が生じる。その結果、ＳＯＦＣ２においては、燃料（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）を化学反応させて発電するとともに、水（Ｈ２Ｏ）を生成することができる。
なお、燃料ガスの水蒸気改質は、例えば燃料ガスの主成分であるメタン（ＣＨ４）を水蒸気（Ｈ２Ｏ）と反応させて水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）に改質する吸熱反応であり、その改質燃料ガス中に含まれるＣＯも、電解質中の酸化物イオン（Ｏ２－）と反応して電子を生じさせ得る（ＣＯ＋Ｏ２－ → ＣＯ２ ＋２ｅ－ ・・・（３））ので、燃料となる。
ＳＯＦＣ２で出力される直流電力は、例えばインバータ７で３相の交流電力に変換されて、ＭＧＴ３の発電機３ｃからの３相の交流電力と共にトランスで昇圧される。そして、ＳＯＦＣ２およびＭＧＴ３からの３相の交流電力の一部は、ＳＯＦＣ２およびＭＧＴ３の補機類（ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓ）にも供給される。勿論、ＳＯＦＣ２で出力される直流電力を、直流のまま使用することもできる。
図１および図２に示す再循環ブロワ５は、ＳＯＦＣ２の発電で生じた水（Ｈ２Ｏ）により加湿された高温、例えば７５０℃程度のアノードオフガスをＳＯＦＣ２に再循環させ得るよう、所定範囲内の風量および静圧での送風を実行できるようになっている。
図１に示すように、この再循環ブロワ５は、ＳＯＦＣ２（燃料電池）の燃料極２ａから排出される高温のアノードオフガスを昇圧させて送風する遠心圧縮型の送風機であり、第１ケーシング１１、第２ケーシング１２、インペラ１３、回転軸１４、モータ１５、および、パージガス導入手段１６等を具備している。
第１ケーシング１１は、中央側の吸込み口１１ａからその周囲のスクロール通路１１ｂへと広がるガス通路１１ｃにアノードオフガスを導入するスクロールケーシング部１１ｓと、スクロールケーシング部１１ｓの後方側に嵌め込まれて一体に固定され、ガス通路１１ｃ中にインペラ１３の収納空間を画成する背板カラー部材１１ｐと、を含んで構成されている。
図２に示すように、背板カラー部材１１ｐは、インペラ１３の背面に対向する背板部１１ｄと、その背板部１１ｄの中央に開口する軸穴１１ｅを形成する円筒部１１ｆと、複数のボルト１７ｂで第２ケーシング１２の内周側の先端部分に固定された支持部１１ｇを有しており、その軸穴１１ｅ内を回転軸１４が貫通している。
背板カラー部材１１ｐは、第２ケーシング１２よりも熱伝導率が小さい部材であり、少なくともその背板部１１ｄは、インペラ１３の背面側に位置する略板状の断熱部を、具体的にはインペラ１３の背面側外周面および背面の双方に対向する環状の段付き面を有する略円環板状の断熱部を、構成している。
背板カラー部材１１ｐの背板部１１ｄおよび円筒部１１ｆは、それぞれ軸穴１１ｅの近傍に位置する気密性のもので、背板カラー部材１１ｐの背板部１１ｄは、インペラ１３の背面に所定隙間を隔てて対向する高温側壁面部分となり、円筒部１１ｆは、軸穴１１ｅを形成する気密性の円筒壁面部分となっている。
スクロールケーシング部１１ｓは、その外周部分の背面側に突出するように溶接された締結フランジ１１ｊを介して複数のボルト１７ｃにより第２ケーシング１２に締結されている。なお、背板カラー部材１１ｐと締結フランジ１１ｊの間に形成される環状空間１８中に断熱層を設けることも考えられる。
第２ケーシング１２は、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅに連通する内部空間２１を有するとともに一対の軸受２２Ａ、２２Ｂを介して回転軸１４を支持する有底の筒状体であり、軸受２２Ａ、２２Ｂを収納する先端側（軸受箱部分）に対し、モータ１５のステータ１５ｓを収納する後端側（モータケース部分）が相対的に大径に形成されている。一方、回転軸１４はインペラ１３側からモータ１５側へと段階的に縮径されており、インペラ１３および回転軸１４を第２ケーシング１２に対して前方側から着脱可能になっている。
図３に示すように、モータ１５のロータ１５ｒの外径を第２ケーシング１２の前端側の内径より小径にすることで、インペラ１３からロータ１５ｒまでの回転バランス調整済みの一体の回転要素を、背板カラー部材１１ｐと共に、第２ケーシング１２に対して前方側（同図中の左方側）から着脱可能にしてもよい。
この第２ケーシング１２は、例えば銅製で、その後端に締結された銅製の後端カバー部１２ｒに冷却面積の大きいヒートシンク２３が一体に結合され、ヒートシンク２３上に冷却ファン２４が装着されている。
インペラ１３は、回転軸１４の先端側に一体に支持されつつ第１ケーシング１１内に回転自在に収納されており、回転軸１４との一体回転によりアノードオフガスを吸入し再循環可能に昇圧することができる翼形状をなしている。
このインペラ１３は、図中では複数のブレード１３ａが３次元にねじれた形状を有しているが、特定形状に限定されるものでなく、公知の遠心圧縮型のいずれのタイプであってもよい。ただし、インペラ１３のハブ背面部１３ｂは、伝熱に寄与する横断面積を小さくするよう中空であるのがよい。
回転軸１４は、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅに回転自在に挿通されており、インペラ１３のハブ背面部１３ｂに溶接された大径部１４ａと、一対の軸受２２Ａ、２２Ｂの内輪に嵌合しつつ支持された中径部１４ｂと、モータ１５の回転中心部を貫通するとともにロータ１５ｒに一体に結合された小径部１４ｃとを有している。
また、回転軸１４には、背板カラー部材１１ｐの背板部１１ｄ（断熱部）より軸受２２Ａ、２２Ｂ側に、かつ、軸穴１１ｅの後端近傍の外周面上に開口するパージガス通路４１（パージガス通路の一部）が形成されている。このパージガス通路４１は、パージガス導入手段１６からのパージガスが後方のモータ１５側から第２ケーシング１２の内部空間２１中に供給されるときに、回転軸１４の周囲のロータ１５ｒとステータ１５ｓの隙間を通り、かつ、軸受２２Ａ、２２Ｂの内部を抜けてガス貯留室３１に到達するパージガスの経路（環状隙間；以下、軸受ルートともいう）とは別に、回転軸１４の内部にもパージガスの経路（以下、軸穴ルートともいう）を形成するものであり、パージガスの供給圧を軸受２２Ａ、２２Ｂよりも前方の軸穴１１ｅ側まで導入できるようになっている。
第２ケーシング１２に締結された背板カラー部材１１ｐの支持部１１ｇは、パージガス通路４１の複数の先端側開口４１ａの近傍に位置する気密性の低温側壁面部分となっている。
背板カラー部材１１ｐやインペラ１３は、いずれも、加湿された高温（例えば７５０℃程度）のアノードガスに接触するため、高温強度が高くかつ高温水蒸気酸化による材料強度の劣化を抑え得る材料で形成されている。回転軸１４が同じ材料で形成されてもよい。そのような材料としては、例えばＦｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系合金やＮｉ－Ｃｒ－Ｃｏ系合金が採用でき、あるいは、気孔率が１０％以下の緻密質の炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）やサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）等のセラミックスが採用できる。
モータ１５は、回転軸１４を後端側から駆動する電動の回転駆動手段、例えば３相モータであり、公知のステータ１５ｓとロータ１５ｒとを有している。このモータ１５における巻線やヨーク、磁石等の配置は、いずれも特定の態様に限定されるものではない。
パージガス導入手段１６は、アノードオフガスを内部空間２１側から排除するパージガスとして、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅ内よりも高圧のガスを第２ケーシング１２の内部空間２１内に導入するものであり、第２ケーシング１２の内部空間２１にパージガスが導入されるとき、第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側から軸穴１１ｅ内へのアノードオフガスの流入が抑止されるようになっている。
ＳＯＦＣ２のアノードオフガスには一酸化炭素や水分が含まれるため、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅを常にガスタイトなシール状態とするべく、ここでのパージガス導入手段１６は、第２ケーシング１２の内部空間２１にパージガスを常時導入するとともに、回転軸１４内の後述する軸方向通路４１ｃを通して軸受２２Ａ、２２Ｂより前方側にもパージガスを常時導入できるように構成されている。このパージガス導入手段１６は、例えばＳＯＦＣ２の運転負荷に対応するインペラ１３の回転速度［ｒｐｍ］に応じて、単位時間当たりのパージガス導入量を変化させるものであってもよい。
具体的には、パージガス導入手段１６は、第２ケーシング１２の内部空間２１のうち少なくとも一方の軸受２２Ａより軸穴１１ｅ側の残留ガス（初回運転時は、空気）を排除可能な所定圧のパージガス、例えば燃料ガスを、内部空間２１内で少なくとも一方の軸受２２Ａより軸穴１１ｅ側に、ここでは内部空間２１内の全体に充満させることができ、内部空間２１内のパージガス圧力を、軸穴１１ｅ内およびガス通路１１ｃ内のうちインペラ１３の背面側の圧力よりも高圧に維持できるようになっている。なお、パージガス導入手段１６は、パージガスを略一定圧力で供給するものでもよいし、段階的に可変設定された圧力もしくは連続的に可変制御される圧力で供給するものでもよい。
このパージガス導入手段１６は、詳細を図示しないが、燃料ガスの一部をその供給経路から取り出す燃料供給源と、インペラ１３の回転速度［ｒｐｍ］に応じ、更には内部空間２１内の圧力に応じてパージガス圧力を調整可能な導入制御弁と、第２ケーシング１２の後端カバー部１２ｒに形成されたパージガス導入通路４２と、図示しない気密性の配管および継手等を含んでいる。パージガス導入通路４２および前述の気密性の配管等は、回転軸１４の内外２経路のパージガス通路４１等（軸受ルートおよび軸穴ルート）の上流側に位置するパージガス通路の残部を構成している。
軸穴１１ｅ内の圧力やガス通路１１ｃ内のうちインペラ１３の背面側の圧力に対抗するパージガス圧力は、例えばインペラ１３の回転速度［ｒｐｍ］や内部空間２１内の圧力といった運転条件の検出結果（図示しないセンサの検出情報）と、所定の運転条件範囲で予めの試験結果から取得されたパージガス圧力のデータマップとを基に、パージガス導入手段１６の導入制御弁を選択的に制御することで、可変に設定することができる。
本実施形態では、ガス通路１１ｃ内に導入され昇圧される送風対象ガスは、作動ガスＳＯＦＣ２の排ガスが燃料極２ａ側から排出されるアノードオフガスであり、第２ケーシング１２の内部空間２１内で回転軸１４の内外２経路を通し軸穴１１ｅ側に導入されるパージガスは、ＳＯＦＣ２の燃料成分を含んでいる。勿論、ドライシールガスであるパージガスは、燃料電池の燃料成分を含んでいない窒素ガスその他のドライシールガスであってもよい。
なお、本発明にいうパージガスは、燃料ガスに限らず、窒素ガスや空気等といった他のガスであってもよく、本発明にいうブロワは、再循環ブロワ５に限らず、対象ガスが空気となるエアブロワ４や、対象ガスがアノードオフガスとなるガスブロワ８であってもよく、燃料電池に用いる高温ガス以外のガスを昇圧し送風するものであってもよい。また、本発明にいう対象ガスとは、送風対象となる任意の温度のガスを意味するが、本実施形態では、常温よりも高い温度まで加熱されたガス、例えば摂氏数百度程度まで加熱された高温ガスである。
ところで、本実施形態では、軸穴１１ｅの後端側に、背板カラー部材１１ｐと回転軸１４と軸受２２Ａとを含む複数の部材によって、回転軸１４を取り囲む環状のガス貯留室３１が画成されており、そのガス貯留室３１にパージガス通路４１が連通している。また、背板カラー部材１１ｐの気密性の円筒壁面部分である円筒部１１ｆと回転軸１４との間に、環状のガス貯留室３１より径方向の隙間寸法が小さい薄肉円筒状の隙間通路３２が形成されている。さらに、インペラ１３の背面と背板カラー部材１１ｐの間には、薄肉円筒状の隙間通路３２に対し略直交する方向に広がりかつ径方向外側でクランク状に屈曲する薄板状の隙間３３が形成されている。
そして、第２ケーシング１２の内部空間２１にパージガスが導入されるとき、そのパージガスが軸穴１１ｅ内の回転軸１４の周囲の隙間通路３２を通して第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側に所定流量範囲内で流入するように、前述のパージガス圧力が設定されている。
パージガス通路４１の先端側開口４１ａは、軸受２２Ａの前方側であって軸穴１１ｅ内の後端側に、例えば回転軸１４の先端側の大径部１４ａと中径部１４ｂの間に開口しており、先端側開口４１ａに続くパージガス通路４１の他の部分は、回転軸１４の径方向および軸方向後方側に延びている。
具体的には、パージガス通路４１の一端側部分は、回転軸１４の大径部１４ａと中径部１４ｂの間の段付き外周面１４ｄ上に先端側開口４１ａが複数箇所で開口するよう、径方向に貫通するとともに互いに所定角度（例えば９０°）で等角度間隔に交差する複数の径方向通路４１ｂとなっており、他の部分は、複数の径方向通路４１ｂの交差部分から回転軸１４の軸線方向で後方側に延びる一本の軸方向通路４１ｃとなっている。
複数の径方向通路４１ｂは、回転軸１４の大径部１４ａの中心に位置する集合通路４１ｄから放射外方向に延びており、一本の軸方向通路４１ｃは、集合通路４１ｄから中径部１４ｂおよび小径部１４ｃの軸心部分を貫通して回転軸１４の後端面１４ｒ上に開口している。この場合、前述のように、パージガス導入手段１６からのパージガスの供給圧により、パージガスが内部空間２１内で回転軸１４の周囲と回転軸１４内のパージガス通路４１とに供給され、軸受２２Ａより前方側の環状のガス貯留室３１に対し複数の経路を通してパージガスが供給され、インペラ１３の背面側の隙間３３に通じる軸穴１１ｅ内に所定圧以上のパージガスが供給される。これに加えて、モータ１５の回転時には、パージガス通路４１の複数の径方向通路４１ｂが回転するのに伴ってパージガスが遠心力により放射外方向に付勢され、パージガス通路４１内へのパージガスの吸入が助長され、インペラ１３の背面側の隙間３３に通じる軸穴１１ｅ内に所定圧以上のパージガスがより確実に供給される。そして、再循環ブロワ５の運転中には、回転軸３４の回転速度にかかわらず（回転停止時でも）、軸穴１１ｅ内への所定圧以上のパージガスの供給が維持されるとともに、機内のガスがパージガスで連続的に置換される。
図３に示すように、回転軸１４の軸方向における軸受２２Ａの近傍領域内に、回転軸１４の中心付近で集合通路４１ｄを軸方向通路４１ｃに連通させるよう、両通路４１ｃ、４１ｄよりも通路断面積が小さい冷却用小径通路４１ｅが形成されていてもよい。このようにすると、前述のようにパージガス供給手段１６からのパージガス供給圧に加えて、回転軸１４の回転時にパージガス通路４１内へのパージガスの吸入が助長されるとき、冷却用小径通路４１ｅ内の流速が前後の軸方向通路４１ｃおよび集合通路４１ｄ内の流速より大きくなる。その結果、冷却用小径通路４１ｅの内壁面における熱伝達（対流）が顕著に増大し、パージガスによる軸受冷却効率を高め得るものとなる。
また、パージガス通路４１の他端側の軸方向通路４１ｃは、軸受２２Ａより回転軸１４の後端側で回転軸１４の径方向に広がる面、例えば後端面１４ｒ上に、回転軸１４の先端側の段付き外周面１４ｄより径方向内方側（回転中心側）に位置するように開口している。なお、ここでは、回転軸１４の後端面１４ｒの中心部にパージガス通路４１の軸方向通路４１ｃを小径に開口させるものとしたが、例えばその他端の開口径がパージガス通路４１の中間部分より大きくなるように回転軸１４の後端内周部に後方側ほど大径となるテーパ面を形成してもよい。
軸受２２Ａ、２２Ｂは、例えばグリースが適量封入されたアンギュラ形の玉軸受であり、それぞれの外輪側で支持環２５Ａ、２５Ｂを介して第２ケーシング１２に支持されている。
なお、再循環ブロワ５は、高温ガス送風用の送風機として、ＳＯＦＣ２を備えた発電システム１に採用されているので、通常、１）インペラ１３の回転軸１４の軸穴１１ｅに対する軸封が完全ガスタイトであること、２）発電システム１が僻地での分散電源として使用される場合があるため、同システム自体から供給される電源以外は使用しないこと、３）一般家庭や小規模集合住宅に分散電源として設置され得るため、再循環ブロワ５はコンパク卜であること、等が要求される。
次に、作用について説明する。
以上のように構成された本実施形態の再循環ブロワ５においては、第２ケーシング１２の内部空間２１に、特にインペラ１３の回転軸１４の内外２経路を通し前方側のガス貯留室３１内に、高圧のパージガスが、パージガス導入手段１６によって導入される。したがって、再循環ブロワ５の第１ケーシング１１内に導入されたアノードオフガスがインペラ１３の背面側の軸穴１１ｅ内に侵入することが、軸穴１１ｅ（環状隙間）に隣接する前方側のガス貯留室３１の高圧のパージガスによって抑止できることになる。
また、本実施形態では、パージガス導入手段１６により、第２ケーシング１２の内部空間２１にパージガスが最初に導入されるときおよびその後継続して導入されるとき、パージガスの圧力を常時軸穴１１ｅ内より高圧に維持することができる。したがって、第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側のアノードオフガスが軸穴１１ｅに流入したり第２ケーシング１２の内部空間２１に流入したりすることが、より有効に抑止される。また、軸受２２Ａが露点（例えば７０℃～８０℃）以下に冷却されるような場合でも、加湿されたアノードオフガスが軸穴１１ｅに侵入しないので、軸受２２Ａ付近での結露が有効に抑制されることになり、グリースの溶出が有効に抑制されることになる。
加えて、本実施形態では、シール用のパージガスに燃料ガスを用いるので、専用のシール流体が必要でなく、確実な軸封のために多くの配管やバルブ等が必要となることがないから、再循環ブロワ５が構成の簡素なものとなり、小型化やコスト低減が困難になるという従来の問題が解消される。
しかも、ＳＯＦＣ２の燃料成分を含むパージガスが、軸穴１１ｅ内の回転軸１４の周囲の隙間通路３２を通して第１ケーシングのガス通路側に所定流量で流れ、アノードオフガスと合流することになるので、第１ケーシング１１内の加湿されたアノードオフガスが軸穴１１ｅを通し第２ケーシング１２の内部空間２１内に入ることが確実に抑止されるとともに、ＳＯＦＣ２に再循環されるアノードオフガスがパージガスによって汚染されることがない。
また、本実施形態では、軸穴１１ｅ内の薄肉円筒状の隙間通路３２やインペラ１３の背面側に広がる円環薄板状の隙間３３等が、背板カラー部材１１ｐとインペラ１３および回転軸１４とによって気密性の壁面で形成されるので、軸穴１１ｅのドライガスシール機能を十分に確保できる。さらに、背板カラー部材１１ｐが断熱機能を有し、インペラ１３から回転軸１４への熱伝導面積が小さく抑えられているので、軸受２２Ａへの伝熱をより有効に抑制できることになる。加えて、第２ケーシング１２および支持環２５Ａ、２５Ｂがそれぞれ熱伝導率の大きい素材で形成されているので、軸受２２Ａ、２２Ｂから第２ケーシング１２側への有効な抜熱が可能となり、軸受２２Ａ、２２Ｂからのグリースの溶出等が有効に抑制されるのと相俟って、安定した軸受性能が確保できることとなる。
また、本実施形態では、軸穴１１ｅの後端側にパージガス通路４１が開口する環状のガス貯留室３１が画成され、背板カラー部材１１ｐの気密性の円筒壁面部分と回転軸１４との間に、環状のガス貯留室３１より径方向隙間寸法が小さい隙間通路３２が形成されている。したがって、運転初期等に軸穴１１ｅの後端側で軸受２２Ａが露出するガス貯留室３１内の空気をパージガスで迅速に置換できるとともに、ガス貯留室３１内にパージガスを確実に充満させることができる。また、パージガス導入手段１６による内部空間２１の回転軸１４の内外２経路を通したガス貯留室３１への所定圧のパージガス供給と、インペラ１３の回転数に応じた軸穴ルートのパージガスの導入助長とにより、機内の残留ガスが常時好適な流量のパージガスで置換されていく。その結果、水蒸気の結露による軸受２２Ａからの潤滑剤の溶出等といった懸念を払拭できるとともに、負荷変動によるインペラ１３側のアノードオフガスの圧力変動にかかわらず、パージガスによる軸穴１１ｅのドライガスシール性能を安定確保できることになる。
また、本実施形態では、軸穴１１ｅの後端側であって軸受２２Ａより軸穴１１ｅ側で、パージガス通路４１が回転軸１４の先端側外周面上に開口しているのに対して、パージガス通路４１の後端が、回転軸１４の後端面１４ｒの中心付近に開口している。したがって、回転軸１４の回転時、軸受２２Ａより先端側では、パージガス通路４１の径方向通路４１ｂが回転するのに伴ってパージガスが遠心力により放射外方向に付勢されて、環状のガス貯留室３１内に迅速に充満するとともに、パージガス通路４１へのパージガスの吸入が助長されることとなる。また、インペラ１３の回転数変化にかかわらず、軸穴１１ｅ内に作用するパージガス圧が、所要の圧力に維持できることとなる。さらに、環状のガス貯留室３１に向かってパージガスが後方側から前方側へと一方向に流れることで、第２ケーシング１２の内部空間２１における残留ガスがパージガスに確実に置換される。
このように、本実施形態の再循環ブロワ５においては、その運転状態にかかわらず、加湿された高温のアノードオフガスが軸穴１１ｅ側に侵入するのを確実に抑止でき、しかも、小型化やコスト低減が容易なものとなる。
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るブロワを示している。
なお、以下に述べる各実施形態は上述の第１実施形態と類似する構成および作用を有するものであるので、第１実施形態との相違点について主に説明し、先行する実施形態と類似する点については、図１、２中に示した対応する構成要素と同一の符号を付すこととして実質的に重複する詳細説明は割愛する。
図４に示すように、第２実施形態のブロワにおいては、第１ケーシング１１と第２ケーシング１２の間に、背板カラー部材１１ｐに隣接する略円板状の断熱壁３７と、第２ケーシング１２を取り囲む略円筒状の断熱筒壁３８と、第２ケーシング１２と断熱壁３７の間に介在する略円環板状の取付板１２ｆと、断熱筒壁３８を取り囲む支持筒３９とを具備しており、第２ケーシング１２が比較的縦長（長軸小径）で、その外周面が外部環境中に露出しないケーシング構造となっている。また、断熱筒壁３８は、例えばセラミックスファイバ製で、その断熱筒壁３８内に第２ケーシング１２の後端カバー部１２ｒ側に形成された外側パージガス通路１２ｐから所定圧のパージガスを導入することで、第１ケーシング１１の背板部１１ｄの周囲でガス通路１１ｃ側から第２ケーシング１２内に高温多湿のアノードオフガスが侵入して結露するという事態を未然に有効に回避するようになっている。
また、インペラ１３を回転自在に支持する回転軸３４は、第１実施形態の回転軸１４のように先端側から後端側に段階的に小径となるのでなく、軸受２２Ａ、２２Ｂの間の軸央部分で最大径の大径部３４ａとなり、その両側で軸受２２Ａ、２２Ｂにより支持される一対の中径部３４ｂが略同一径となり、その両外方の小径部３４ｃ、３４ｅがより小径となっている。
軸穴１１ｅに先端側の片方の中径部３４ｂが挿通され、先端側の片方の小径部３４ｃにインペラ１３が締結固定されている。
そして、軸穴１１ｅの後端側に、背板カラー部材１１ｐと回転軸３４と軸受２２Ａとを含む複数の部材によって軸穴１１ｅの近傍で回転軸３４を取り囲む環状のガス貯留室３１が画成されており、そのガス貯留室３１の大部分が軸穴１１ｅ内の薄肉円筒状の隙間通路３２より径方向外方側に位置している。
インペラ１３を回転軸３４を介して回転駆動するモータ３５は、第１実施形態におけるモータ１５に比べ、それぞれ縦長のロータ３５ｒおよびステータ３５ｓを有している。
モータ３５における巻線やヨーク、磁石等の配置は、第１実施形態におけるモータ１５と同様、いずれも特定の形態に限定されるものではない。
第２ケーシング１２の後端カバー部１２ｒには、さらに、パージガス導入通路４２を外部のパージガス供給源に接続する図示しないパージガス導入管やホース等に加え、モータ３５の電線を外部に気密的に引き出し接続するためのハーメティックコネクタ４５、第２ケーシング１２内の軸受温度やモータ温度を検出する温度センサ４６等が設けられている。
本実施形態においても、第１実施形態と同様な作用および効果を得ることができる。
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るブロワを示している。
図５に示すように、第３実施形態のブロワにおいては、第２実施形態と略同様に、第１ケーシング１１と第２ケーシング１２の間に、背板カラー部材１１ｐに隣接する略円板状の断熱壁３７と、第２ケーシング１２を取り囲む略円筒状の断熱筒壁３８と、断熱筒壁３８を取り囲む支持筒３９とを具備しているものの、第２ケーシング１２が比較的短軸大径となっている。また、支持筒３９は、固定の支持台３６に支持されている。
また、インペラ１３を回転自在に支持する回転軸３４は、第２実施形態と同様に、軸受２２Ａ、２２Ｂの間の軸央部分で最大直径となり、軸受２２Ａ、２２Ｂにより支持される部分で略同一径となっている。
さらに、第１、第２実施形態の場合のように第２ケーシング１２を後端側のヒートシンク２３および冷却ファン２４で冷却するのではなく、第２ケーシング１２中に少なくとも一対の縦通路４３ａ、４３ｂおよびそれらを接続する横通路４３ｃからなる複数の折返し冷却通路４３が形成されており、これら冷却通路４３を外部の冷却用の媒体の供給源側に接続する集合配管５２およびホース５３、５４等が設けられている。そして、折返し冷却通路４３に冷却用の媒体、例えば冷却液を通して第２ケーシング１２を冷却することができるようになっている。
また、本実施形態では、パージガス導入手段１６が、第２ケーシング１２の後端カバー部１２ｒの中央を開口させてモータ回転軸方向に延びるパージガス導入管４７を装着し、そこを通して内部空間２１中にパージガスを導入するように構成されている。また、パージガス導入管４７の外端側にはモータ３５の配線を気密的に外部に引出し接続するためのハーメティックコネクタ４８等が装着されている。
本実施形態においても、第１実施形態と同様な作用および効果を得ることができる。
（第４実施形態）
図６ないし図８は、本発明の第４実施形態に係る小型高速のブロワを示している。
本実施形態の再循環ブロワ５は、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａから排出される高温のアノードオフガスを昇圧させて送風するようになっている。
図６および図７に示すように、第４実施形態のブロワ５においては、インペラ１３を収納する第１ケーシング１１の背面側に、セラミックスファイバ等を素材とする背板カラー部材１１ｐと取付板１２ｆとが一体となった断熱壁３７が断熱壁３７に嵌入された複数のボルト１７ｂによって第２ケーシング１２に一体的に結合されている。そして、これら第１ケーシング１１および支持筒３９が、モータ３５を収納する第２ケーシング１２に対して、後端カバー部１２ｒに締結された複数のボルト１７ｄを介して、一体的に結合されている。断熱壁３７は、インペラ１３の背面側に位置する略板状体で、その円形の中心部分を回転軸３４が貫通している。
また、インペラ１３を回転自在に支持する回転軸３４は、軸受２２Ａ、２２Ｂの間であって軸受２２Ａに近接する一方側部分で最大径の大径部３４ａとなり、他方側部分３４ｅにモータ３５のロータ３５ｒが一体的に装着される一方で、軸受２２Ａ、２２Ｂの内方および外側方の中径部３４ｂが略同一径で、軸受２２Ａ、２２Ｂを介して第２ケーシング１２に回転自在に支持されている。さらに、回転軸３４の前端側の小径部３４ｃがインペラ１３に対して一体に結合されている。
ここでは、２つの軸受２２Ａ、２２Ｂをモータ３５の軸方向におけるステータ３５ｓの両端近傍に配置することで、モータ３５のロータ３５ｒを両軸受２２Ａ、２２Ｂを介して第２ケーシング１２に対し両持ち支持させることで、高回転数（例えば１０万ｒｐｍ）までの広い回転速度域内におけるインペラ１３および回転軸３４（回転部分）の共振を有効に回避できるようになっている。
また、回転軸３４には、その周囲の軸受ルートのパージガスの経路とは別に、軸内を通してパージガスを内部空間２１中で軸受２２Ａ、２２Ｂより軸穴１１ｅ側に導入する軸方向のパージガス通路４１が形成されており、そのパージガス通路４１の一部が、インペラ１３に近接する一方側の軸受２２Ａの内周面側に向かって放射外方向に開口している形状となっている。
具体的には、インペラ１３に近い回転軸３４の軸線方向前方側に位置するパージガス通路４１の一部は、軸受２２Ａの内輪２２ｉｒに向かって放射外方向に凹状に開く第１の溝部分、例えば周方向に延びる環状溝部分４１ｇと、第１の溝部分４１ｇから軸穴１１ｅ側に延びる複数の縦溝状の第２の溝部分４１ａとを有しており、複数の第２の溝部分４１ａは、例えば９０度の等角度間隔で、断熱部３７と軸受２２Ａの間に露出する回転軸３４の外周面上にそれぞれ開口している。
また、パージガス通路４１の一部は、環状溝部分４１ｇの内底面側に開口するよう回転軸３４の径方向に貫通する複数の径方向通路４１ｂと、複数の径方向通路４１ｂの内端側に所定角度間隔で接続する集合通路４１ｄとを含んで構成されており、集合通路４１ｄは、その軸線方向後方側で集合通路４１ｄの後方側に延びる軸方向通路４１ｃに連通接続している。
複数の径方向通路４１ｂは、複数の第２の溝部分４１ａと同様に例えば９０°の等角度間隔に交差しているものの、複数の第２の溝部分４１ａに対してそれぞれ配置角度位置が４５°異なっており、図８に示すように、パージガス通路４１の集合通路４１ｄから複数の径方向通路４１ｂを通して放射外方向に供給されるパージガスが軸受２２Ａの内輪２２ｉｒに対し内周面側の全周に直接に接触しつつ内輪２２ｉｒを冷却できるようになっている。同図においては、例えば複数の径方向通路４１ｂの配置角度位置を０°、９０°、１８０°、２７０°とすると、複数の第２の溝部分４１ａの配置角度位置は４５°、１３５°、２２５°、３１５°となっている。
さらに、第３実施形態と同様に、第２ケーシング１２の後端カバー部１２ｒの中央を開口させてモータ回転軸方向に延びるパージガス導入管４７を装着し、詳細を図示しないが、例えばパージガス導入管４７の管壁等を貫通するパージガス通路を通して、内部空間２１にパージガスを導入するパージガス導入手段１６が設けられている。そして、このパージガス導入手段１６により第２ケーシング１２の内部空間２１にパージガス（例えば常温の燃料ガス）が供給されるとともに、回転軸３４の内外の複数経路を通してガス貯留室３１にパージガスが導入されるとき、そのパージガスが軸穴１１ｅ内の回転軸１４の周囲の隙間通路３２を通して第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側に、軸受２２Ａの冷却に有効な所定流量（例えば１Ｌ（リットル）－３０Ｌ／ｍｉｎ）で流入し得る程度に、前述のパージガスの供給圧力が設定されている。パージガス導入管４７の外端側にはモータ３５の配線を気密的に外部に引出し接続するためのハーメティックコネクタ４８等が装着されている。
なお、リヤ側の軸受２２Ｂは、第２ケーシング１２に支持される外輪側で、例えば複数のＯリング等を外装しつつこれらＯリング間に潤滑剤を塗布した中子フロート状の支持環２５Ｂによって外輪の回転を規制されているのに加えて、スラスト荷重発生リング２８によって軸受２２Ａ側に付勢されている。また、軸受２２Ａの外輪を支持する支持環２５Ａは、軸受２２Ａの前方移動を規制するよう略円環板状の取付板１２ｆに対して軸方向に突き当てられるとともに、略円環板状の取付板１２ｆに埋め込まれた位置決めピン等により回り止めされている。したがって、回転軸３４は、軸受２２Ａ，２２Ｂの間の一方側部分である大径部３４ａおよび他方側部分３４ｅを軸受２２Ａ，２２Ｂによって軸方向に位置決めされるとともに、調心状態で回転自在に支持されるようになっている。
本実施形態においては、パージガス通路４１の先端側開口である複数の縦溝状の第２の溝部分４１ａが、軸受２２Ａの前方側であって軸穴１１ｅの後端側で、回転軸３４の先端側に位置する中径部３４ｂの外周面上に開口しており、第２の溝部分４１ａに接続する環状溝部分４１ｇは、軸受２２Ａの軸方向長さ領域の中央付近において一定の溝幅で回転軸３４の周方向全域に及んで放射外方向に開口している。そして、環状溝部分４１ｇに連通する複数の径方向通路４１ｂは、集合通路４１ｄを介して、その軸線方向後方側で軸方向通路４１ｃに連通接続している。
したがって、再循環ブロワ５の運転時には、パージガス導入手段１６が作動し、モータ３５の回転数に応じた供給圧力でパージガスが第２ケーシング１２の内部空間２１に供給されるとき、回転軸３４の内外の複数の経路を通して、インペラ１３の背面側の隙間３３に通じる軸穴１１ｅおよびガス貯留室３１内に所定圧以上のパージガスが確実に導入される。
このとき、パージガス通路４１に導入されたパージガスは、軸受２２Ａの軸方向長さ領域の中央付近を直接に冷却しつつ、軸穴１１ｅと軸受２２Ａの間に供給される。また、機内のガスがパージガスで連続的に置換されるとともに、軸穴１１ｅの図１中の右側に所定圧のパージガスが導入されることで、インペラ１３の回転速度に応じ昇圧されるアノードオフガスの軸穴１１ｅ内への侵入に対抗する有効な背圧が発生し、高温多湿のアノードオフガスの機内への侵入が有効に抑制される。また、本実施形態では、パージガスが燃料ガスとなり得るので、軸穴１１ｅから第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側に対して、パージガスを軸受２２Ａの冷却に有効な流量で流入させることができる。
その結果、再循環ブロワ５の運転状態によっては加湿されたアノードオフガスが軸穴１１ｅに侵入したり軸受性能を低下させたりし得るといった従来の懸念が払拭され、第１実施形態と同様な作用および効果が得られるとともに、冷却が容易でなかった軸受２２Ａの内輪２２ｉｒ側の冷却効率を格段に向上させることができる。
（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態に係る小型高速のブロワを示している。
本実施形態の再循環ブロワ５は、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａから排出される高温のアノードオフガスを昇圧させて送風するようになっている。
図９に示すように、第５実施形態のブロワ５においては、インペラ１３を収納する第１ケーシング１１の背面側に、背板カラー部材１１ｐと肉厚の取付板６７とが一体に形成された断熱壁６８が設けられており、複数のボルト１７ｃによって第２ケーシング１２に一体的に結合されている。
断熱壁６８の取付板６７は、背板カラー部材１１ｐと軸受２２Ａの間で回転軸３４から所定の径方向隙間を隔てて回転軸３４を取り囲むことで、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅと軸受２２Ａとの間に、回転軸３４を取り囲む環状のガス貯留室３１を画成している。
断熱部６８の背板カラー部材１１ｐは、少なくとも軸穴１１ｅの近傍に位置する、第２ケーシング１２より熱伝導率が小さい気密性壁面となっている。また、断熱部６８は、第１実施形態における背板カラー部材１１ｐと略同様に、インペラ１３の背面に隙間を隔てて対向する背板部１１ｄ（高温側壁面部分）と、軸穴１１ｅを形成する円筒部１１ｆ（円筒壁面部分）と、軸受２２Ａの外輪が突き当て支持された支持部１１ｈ（低温側壁面部分）とを有している。
また、断熱壁６８には、ガス貯留室３１から放射方向（径方向）に延びた外端側を投入口とする少なくとも１本のパージガス導入通路６１が形成されており、パージガス通路６１の内端は外輪突当部１１ｈの近傍に開口している。そして、外部のパージガス導入手段６６からパージガス導入通路６１を通して、ガス貯留室３１内に直接的に（回転軸３４内を通すことなく）パージガスが導入されるようになっている。
このパージガス導入手段６６は、第１実施形態のパージガス導入手段１６と略同様に、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅ内よりも高圧のガスを、パージガス導入通路６１およびガス貯留室３１を介して第２ケーシング１２の内部に導入するものであり、ガス貯留室３１にパージガスが導入されるときに第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側から軸穴１１ｅ内への高温多湿のアノードオフガスの流入が抑止されるようになっている。
すなわち、本実施形態においても、第１ケーシング１１の軸穴１１ｅの内方側（図９中の右側）に所定圧のパージガスが導入されることで、インペラ１３の回転速度に応じ昇圧されるアノードオフガスの軸穴１１ｅ内への侵入に対抗する有効な背圧が発生し、高温多湿のアノードオフガスの機内への侵入が有効に抑制される。また、パージガスを燃料ガスとすることで、軸穴１１ｅから第１ケーシング１１のガス通路１１ｃ側に対してパージガスを流入させることもできる。
ただし、本実施形態においては、パージガス導入手段６６によりパージガス導入通路６１およびガス貯留室３１を介して第２ケーシング１２の内部に導入されるパージガスは、上述の各実施形態の場合とは逆方向の流れを形成しつつ内部空間２１内のガスを常時置換できるようになっている。具体的には、第２ケーシング１２の内部に導入されるパージガスは、軸受２２Ａを介して（軸受２２Ａをバイパスする通路、例えば軸受２２Ａの径方向および軸方向の両側で両端開口する斜めの連通路を併用してもよい）内部空間２１内をガス貯留室３１側からモータ３５側に流れ、ロータ３５ｒの周囲等の隙間を通して後端カバー部１２ｒのモータ配線穴を兼ねたパージガス通路６２から機外に排出されるようになっている。さらに、少なくとも使用開始時には、軸受箱である第２ケーシング１２内の空気がパージガスで置換されるまで、パージガス置換用出口６３が全開されるようになっている。
なお、図９中において、回転軸３４には、ガス貯留室３１内に位置しつつ軸受２２Ａの内輪を回転軸３４に締結固定するつば付きの締結リング２７が設けられており、このつば付きの締結リング２７によって、ガス貯留室３１内に流入するパージガスの流れを軸受２２Ａ側に有効に案内するとともに、前述のアノードオフガスの軸穴１１ｅ内への侵入に対抗する有効な背圧を発生させることができるようになっている。
本実施形態においても、上述の各実施形態と同様な効果を得ることができる。
上述の各実施形態においては、本発明のブロワをＳＯＦＣのアノードオフガスを再循環させるものとして説明したが、前述の通り、本発明のブロワは、再循環ブロワ以外のアノードオフガスの昇圧用のブロワや、高温のカソードオフガスの昇圧用のブロワとして使用することが可能である。したがって、パージガスは、送風対象のガスを主成分とするものとすることができるし、窒素等のいわゆる不活性ガスを用いることもできる。
さらに、本発明のブロワは、固体酸化物型電解セル（ＳＯＥＣ）による水素製造システムにおいて、加湿された水素ガスを圧縮しつつ燃料極に再循環させるブロワに適用することができ、対象ガスを昇圧させ、各種熱処理炉や焼成炉の炉内温度の均一化や加熱効率の向上を図ることができる他のブロワにも適用することができるものである。
また、上述の各実施形態においては、第２ケーシング１２の内部空間２１内に所定の供給圧力で供給されるパージガスが、インペラ１３と一体に結合した回転軸１４または３４の周囲の第１の供給経路（軸受けルート）と、回転軸１４または３４の内方のパージガス通路４１を通る第２の供給経路（軸穴ルート）とを含む複数の経路を通して、ガス貯留室３１に供給される構成となっていたが、例えば冷却対象の軸受２２Ａの温度がさほど高温でない場合等には、軸受２２Ａ、２２Ｂをパージガスが通るのでなく、軸受２２Ａ、２２Ｂを支持する支持管２５Ａ，２５Ｂや軸受箱である第２ケーシング１２に軸受２２Ａ、２２Ｂの外方を通る縦溝やパージガス通路を形成することも考えられることはいうまでもない。
以上説明したように、本発明は、送風対象ガスが軸穴側に侵入するのを確実に抑止でき、しかも、小型化やコスト低減が容易なブロワを提供することができるものであり、燃料電池や電解セル等からの送風対象ガスを昇圧させて送風するのに好適なブロワ全般に有用である。
１ 発電システム
２ ＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）
２ａ 燃料極（アノード）
２ｂ 空気極（カソード）
３ ＭＧＴ（マイクロガスタービン）
４ エアブロワ
５ 再循環ブロワ（ブロワ）
６ 燃焼器
７ インバータ
８ ガスブロワ
９ 熱交換器
１１ 第１ケーシング
１１ａ 吸込み口
１１ｂ スクロール通路
１１ｃ ガス通路
１１ｄ 背板部（高温側壁面部分）
１１ｅ 軸穴
１１ｆ 円筒部（円筒壁面部分）
１１ｇ 支持部（低温側壁面部分）
１１ｐ 背板カラー部材
１１ｓ スクロールケーシング部
１２ 第２ケーシング
１２ｒ 後端カバー部
１３ インペラ
１４、３４ 回転軸
１４ｄ 段付き外周面
１４ｒ 後端面
１５、３５ モータ
１６ パージガス導入手段
２１ 内部空間
２２Ａ、２２Ｂ 軸受
２３ ヒートシンク
２４ 冷却ファン
３１ ガス貯留室（環状のガス貯留室）
３２ 隙間通路（薄肉円筒状の隙間通路）
４１ パージガス通路（パージガス導入通路の一部）
４１ａ 先端側開口（第２の溝部分）
４１ｂ 径方向通路（複数の径方向通路）
４１ｃ 軸方向通路
４１ｄ 集合通路
４１ｅ 冷却用小径通路
４１ｇ 環状溝部分（第１の溝部分）
４２ パージガス導入通路（パージガス導入通路の残部）
４７ パージガス導入管
４８ ハーメティックコネクタ
６１ パージガス導入通路
６６ パージガス導入手段
６７ 取付板
Ｌ１ 燃料供給ライン
Ｌ２ 空気供給ライン
Ｌ３ 再循環ライン

Claims (10)

  1. 対象ガスを導入するガス通路と該ガス通路に連通する軸穴とが形成された第１ケーシングと、
    前記第１ケーシングの前記軸穴に回転自在に挿通された回転軸と、
    前記回転軸の先端側で前記第１ケーシング内に収納された、前記回転軸と一体回転可能なインペラと、
    前記回転軸を後端側から駆動するモータと、
    前記軸穴に連通する内部空間を有するとともに軸受を介して前記回転軸を支持する第２ケーシングと、
    前記第１ケーシングの前記軸穴内よりも高圧のパージガスを前記第２ケーシングの前記内部空間に導入するパージガス導入手段と、を備え、
    前記パージガス導入手段は、前記軸穴の後端側であって前記軸受より前記軸穴側に前記パージガスを導入するパージガス通路を有しており、
    前記第１ケーシングに、前記インペラの背面側に位置する略板状体で前記回転軸が貫通する断熱部が設けられて、該断熱部が、前記軸穴と前記軸受との間で前記回転軸を取り囲むことで前記軸穴の後端側に前記軸受の露出する環状のガス貯留室を画成しており、
    前記軸穴の後端側であって前記パージガスを前記内部空間中の前記環状のガス貯留室に導入する前記パージガス通路の一部が、前記軸穴より前記軸受側で前記断熱部あるいは前記回転軸に形成されて前記環状のガス貯留室に開口しており、
    前記パージガス通路により前記内部空間のうち前記軸受より前記軸穴側の前記環状のガス貯留室に前記パージガスが導入されることで、前記第１ケーシングの前記ガス通路側から前記軸穴内への前記対象ガスの流入が抑止されるようにしたことを特徴とするブロワ。
  2. 前記パージガス導入手段によって前記第２ケーシングの前記内部空間に前記パージガスが導入されるとき、前記パージガスが前記内部空間内で少なくとも前記軸受より前記軸穴側に充満しつつ、該パージガスの圧力が前記軸穴内より高圧に維持されることを特徴とする請求項１に記載のブロワ。
  3. 前記対象ガスが燃料電池の燃料極側から排出されるとともに、前記パージガスが少なくとも前記燃料電池の燃料成分を含んでおり、
    前記第２ケーシングの前記内部空間に前記パージガスが導入されるとき、前記パージガスが、前記軸穴内の前記回転軸の周囲の環状隙間を通して前記第１ケーシングの前記ガス通路側に流入することを特徴とする請求項１または２に記載のブロワ。
  4. 前記第１ケーシングは、前記軸穴の後方側で前記軸受の外輪が突き当て支持された略円環状の支持部を有しており、前記パージガス通路の一部が、前記断熱部に形成されて前記支持部の近傍で前記環状のガス貯留室に開口していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のブロワ。
  5. 前記断熱部が、少なくとも前記軸穴の近傍に前記第２ケーシングより熱伝導率が小さい気密性壁面を有し、該気密性壁面が、前記インペラの背面に所定隙間を隔てて対向する高温側壁面部分と、前記軸穴を形成する円筒壁面部分と、前記パージガス通路の開口の近傍に位置する低温側壁面部分とを有していることを特徴とする請求項４に記載のブロワ。
  6. 前記軸穴の後端側に、少なくとも前記断熱部、前記回転軸および前記軸受を含む複数の部材によって前記パージガス通路の一部が開口する前記環状のガス貯留室が画成され、
    前記断熱部の前記気密性壁面の円筒壁面部分と前記回転軸との間に、前記環状のガス貯留室より径方向の隙間寸法が小さい隙間通路が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のブロワ。
  7. 前記軸穴の後端側であって前記軸受より前記軸穴側で、前記パージガス通路の一部が、前記回転軸の先端側の外周面上に開口するとともに、前記パージガス通路の他の部分が、前記回転軸の径方向および軸方向後方側に延びていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のブロワ。
  8. 前記パージガス通路の他の部分が、前記軸受より前記回転軸の後端側であって前記回転軸の先端側の外周面より径方向内方側で、前記回転軸の径方向に広がる端面上に開口していることを特徴とする請求項７に記載のブロワ。
  9. 前記パージガスを前記内部空間中の前記軸受より前記軸穴側に導入するパージガス通路の一部が、前記軸受の内周面に向かって放射外方向に開口していることを特徴とする請求項７または８に記載のブロワ。
  10. 前記パージガス通路の一部が、前記軸受の内輪に向かって放射外方向に開口する第１の溝部分と、該第１の溝部分から前記軸穴側に延びて前記断熱部と前記軸受の間で前記回転軸の外周面上に開口する複数の第２の溝部分と、を有していることを特徴とする請求項９に記載のブロワ。
JP2022504402A 2020-03-02 2021-03-02 ブロワ Active JP7333536B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020035041 2020-03-02
JP2020035041 2020-03-02
PCT/JP2021/007961 WO2021177307A1 (ja) 2020-03-02 2021-03-02 ブロワ

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2021177307A1 JPWO2021177307A1 (ja) 2021-09-10
JPWO2021177307A5 JPWO2021177307A5 (ja) 2022-03-25
JP7333536B2 true JP7333536B2 (ja) 2023-08-25

Family

ID=77612620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022504402A Active JP7333536B2 (ja) 2020-03-02 2021-03-02 ブロワ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12038018B2 (ja)
JP (1) JP7333536B2 (ja)
KR (1) KR102588461B1 (ja)
CN (1) CN113811691B (ja)
DE (1) DE112021000028T5 (ja)
WO (1) WO2021177307A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11472280B2 (en) * 2021-01-07 2022-10-18 GM Global Technology Operations LLC Conical mount with rotating radial snubber assembly
KR20230057891A (ko) 2021-10-22 2023-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 케이스, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 자동차, 및 배터리 케이스 제조 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032670A (ja) 2005-07-26 2007-02-08 Ntn Corp 転がり軸受装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2888193A (en) * 1957-02-14 1959-05-26 Garrett Corp Motor driven compressor
US3220350A (en) * 1964-09-03 1965-11-30 Crane Co Motor driven pump
JPS5569793A (en) * 1978-11-20 1980-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Sealing system for axis of blower for pressure transportation of poisonous gas
DE3600126A1 (de) 1986-01-04 1987-07-16 Fortuna Werke Maschf Ag Geblaese zum umwaelzen grosser gasmengen, insbesondere fuer hochleistungs-laser
JPH01249991A (ja) * 1988-03-31 1989-10-05 Ebara Corp 高温ガス用ブロワ
JP2541700B2 (ja) * 1990-12-21 1996-10-09 株式会社牧野フライス製作所 軸受の潤滑構造
US5549449A (en) * 1993-07-02 1996-08-27 Wrr Industries, Inc. Turbomachinery incorporating heat transfer reduction features
JP3505742B2 (ja) * 1993-07-12 2004-03-15 石川島播磨重工業株式会社 燃料電池発電装置
JPH0953593A (ja) * 1995-08-09 1997-02-25 Hitachi Ltd 回転流体機械の軸シール装置
JP2001173591A (ja) * 1999-12-17 2001-06-26 Shimadzu Corp 電動ターボ機械
US7670118B2 (en) 2003-02-03 2010-03-02 Cap Co., Ltd. Hot gas blowing fan
JP4725842B2 (ja) * 2005-06-30 2011-07-13 日産自動車株式会社 高温流体用ファンの回転軸構造
JP5231611B2 (ja) 2010-10-22 2013-07-10 株式会社神戸製鋼所 圧縮機
JP6049421B2 (ja) 2012-11-26 2016-12-21 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム及び発電システムの運転方法
JP2018135834A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 トヨタ自動車株式会社 気体圧縮装置
JP7043288B2 (ja) 2018-02-22 2022-03-29 三菱重工業株式会社 複合発電システム、複合発電システムの運転切替方法及び複合発電システムの運転切替プログラム
CN112483429A (zh) * 2019-09-12 2021-03-12 开利公司 离心压缩机和制冷装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032670A (ja) 2005-07-26 2007-02-08 Ntn Corp 転がり軸受装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021177307A1 (ja) 2021-09-10
KR102588461B1 (ko) 2023-10-11
US12038018B2 (en) 2024-07-16
JPWO2021177307A1 (ja) 2021-09-10
KR20210142194A (ko) 2021-11-24
CN113811691A (zh) 2021-12-17
CN113811691B (zh) 2024-08-13
US20220213899A1 (en) 2022-07-07
DE112021000028T5 (de) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7333536B2 (ja) ブロワ
JP6911937B2 (ja) 遠心圧縮機
US7723857B2 (en) Turbo generator and fuel cell system having the same
JP3041048B2 (ja) 燃料電池構造体を運転するための方法および装置
CN111295521B (zh) 离心压缩机
US6830842B2 (en) Hydrogen purged motor for anode re-circulation blower
JP6599093B2 (ja) 燃料電池モジュール、これを備えた複合発電システムおよび燃料電池発電部の温度制御方法
JP5001665B2 (ja) 固体酸化物型燃料電池の高温燃料ガス送風用ファン
JP5980144B2 (ja) 発電システム、発電システムの運転方法、及び制御装置
JP5328167B2 (ja) 遮熱冷却回路を備えたガスタービンエンジン
JP2016516285A (ja) 燃料電池システムのブロア構造
JPWO2004070209A1 (ja) 高温ガス送風用ファン
JP4746499B2 (ja) 軸冷却構造を改良した常圧燃焼タービンシステム
JP2022506241A (ja) 複合式冷却構造を有する燃料電池用ターボ送風機
JP2014165072A (ja) 燃料電池発電システム、コンバインド発電システム、運転方法、及び制御装置
JP2003120214A (ja) ガスタービン装置
EP1914408A2 (en) Gas turbine apparatus
JP2020033875A (ja) 圧縮装置
JP2017082795A (ja) 圧送ユニットおよび圧送ユニットを備える燃料電池装置
JP2004079207A (ja) ガス循環システム及び発電システム及びガス循環用ファン
JP2024520265A (ja) ガス供給装置
JP3581135B2 (ja) 無潤滑スクロール圧縮機
JP2024037420A (ja) 定置式燃料電池ユニット

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20211220

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211220

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20220929

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20221003

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230802

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7333536

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150