JPH01249996A

JPH01249996A - 高温気体用ブロワ

Info

Publication number: JPH01249996A
Application number: JP7585288A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Osada; 長田　憲幸; Junichi Sakai; 潤一酒井; Toshihiro Otani; 俊博大谷; Katsumi Sasaki; 勝美佐々木; Kazutaka Yoshida; 和孝吉田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、高温の気体を扱う高温気体用ブロワに関する
ものである。

〔従来の技術〕

高温の気体を扱うプロワにおいては各部に耐熱上の種々
の問題点を有するが、特にモータの巻線の問題が重要で
ある。高温領域で用いられる巻線としては、従来はＮ１
メツキを施した銅線が用いられているが、ＮｉとＣｕと
の間で拡散を生じ、抵抗が増加し、モータ特性が変化す
る、という欠点があった。

これを改良して、高温下に適用できるようにするために
、ステンレス鋼でシースした巻線を用いたり、ガラス巻
きアルミニウム線を用いたりすることが試みられている
。特にガラス巻きアルミニウム線を用いた巻線は３００
〜４００℃の高温下で支障なく使用ができる。

（発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、従来のブロワにおいては、６００〜７０
０℃程度にも達する高温のガスを扱う場合、金属製のイ
ンペラを経て熱がインペラの裏面に達し、裏側のケーシ
ング壁を介してモータ内に熱が伝達され、モータ巻線が
加熱される。ステータ巻線に対しては外側から冷却水、
冷却ガスなどにより冷却することが可能なので温度を下
げることができるが、ロータ巻線に対しては冷却を十分
行うことができず４００℃程度以下にすることが困難で
あった。

前述の如く、巻線としてガラス巻きアルミニウム線の如
きものを用いたとしても使用限度は３００〜４００℃程
度以下なので、６００〜７００℃程度のガスを扱うこと
はロータ巻線に許容限度以上の熱を与えることになり、
支障を来たすのでこのような高温ガスを扱うことは困難
である、という問題点を有するものであった。

本発明は、従来のものの上記の問題点を解決し、６００
〜７００℃程度の高温ガスも支障なく扱うことができる
高温気体用プロワを提供することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、高温の気体を扱う高温気体用プロワにおいて
、セラミックス焼結体によって形成されたインペラを備
え、該インペラの入口側及び背面側に主軸に対して直角
な平滑な平面を形成して夫々回転側スラスト受面となし
、ケーシングの内面にあって該回転側スラスト受面と対
向する位置にそれぞれ主軸に対して直角な平滑な平面を
有するセラミックス焼結体で構成した固定側スラスト受
面を備え、それぞれ対向する回転側スラスト受面と固定
側スラスト受面とのいづれか一方のスラスト受面に動圧
発生用のスパイラル溝が形成されていると共に、前記イ
ンペラを保持する主軸が軸方向に関して移動可能なラジ
アル軸受によって支承されており、前記インペラの背面
側の何れかの前記スラスト面に設けられた前記スパイラ
ル溝は、前記インペラが正転方向に回転したときに動圧
発生用のガスを外周に向かって送り動圧を発注するよう
な向きの渦巻きに形成されていることを特徴とする高温
気体用プロワである。

〔作　用］本発明は、上記の如く構成されており、インペラがセラ
ミックス焼結体で製作されているので断熱作用があり、
インペラの前面に接触する高温ガスの熱を遮断し、イン
ペラの後面には伝えない、・吐出口からのガスは一部イ
ンペラの裏側にも回るが、半径の比較的大なる部分であ
り、ロータ部は加熱せず、ステータ部のみを加熱するよ
うになる。

ステータ部は前述のように外部からも冷却することがで
きるので巻線の許容温度内に冷却することができる。

ロータ部は上記の如（セラミックス製のインペラにより
熱が遮断されて高温加熱がなされず、しかもインペラの
背面側のスパイラル溝スラスト動圧軸受においては、動
圧発生用ガスは、インペラが正転方向に回転したときに
外周に向は流れるようになっているので、インペラの背
面の吐出ガスがスパイラル導動圧軸受に入ろうとしても
押し戻され、侵入することができず、高温ガスがロータ
室内に入ってロータを加熱することを防ぐことができる
。

このように高温ガスからの伝熱をセラミックス焼結体の
インペラで遮断し、スパイラル溝動圧軸受を通過する高
温ガスのロータ室への侵入を遮断することによりロータ
Ｓ線の温度上昇を防止し、巻線の許容温度範囲内となし
、従って６００〜７００℃程度の高温のガスも支障なく
扱うことができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図に示すプロワにおいて、１はモータであり、後ケ
ーシング２、前ケーシング３によりなるブロワケーシン
グ４が直接取付けられている。モータ１のモータケーシ
ング５の後端に取付けられたエンドブラケット６と、前
ケーシング３の吸込ロアに設けられた支承体８との間に
はモータケーシング５およおびプロワケーシング４の中
心を貫いて１本の固定軸９が設けられている。

１０はセラミックス焼結体製のインペラ、１１はセラミ
ックス焼結体又は硬質金属製のボスであり、何れも内面
は滑らかな円筒状面に仕上げられている。インペラ１０
及びボス！１が嵌合する固定軸９の部分にはへリングボ
ーン状スパイラル溝が設けられて軸受部１２．１３が形
成され、それぞれインペラ１０の内面、ボス１１の内面
とでスパイラル溝ラジアル動圧軸受を形成している。

インペラ１０とボス１１との間には、筒状体１４とおさ
え１５とによりロータ巻線１６を固定して成るロータＩ
７が取り付けられ、インペラ１０゜ロータ１７．ボス１
１は一体となって軸受部１２゜１３上の２＆Ｉｌのスパ
イラル溝ラジアル動圧軸受を介して回転可能に支承され
ている。　　　　　゛インペラ１０の前面と後面には平
滑に仕上げられた軸直角面の回転側スラスト受面１８．
１９が設けられ、それに対向して支承体８と後ケーシン
グ２とにそれぞれセラミックス焼結体製の軸受板２０．
２１が設けられている。

軸受板２１の、回転側スラスト受面１９に対向する固定
側スラスト受面２１″′には第２図に示す如きスパイラ
ル溝２２が設けられ、スパイラル溝２２の間及び外周部
にはランド２３が設けられ、回転側スラスト受面Ｉ９が
正転向き２４の向きに回転したときに動圧発生用の気体
が外周に向けて流れ、動圧を発生するようになっており
、軸受板２１と回転側スラスト受面１９とでスパイラル
溝動圧スラスト軸受を形成している。

軸受板２０の、回転側スラスト受面１８に対向する固定
側スラスト受面２０′には第３図と逆向きのスパイラル
溝が設けられ、インペラが正転向き２４の向きに回転し
たときに、動圧発生用のガスが外周向きに流れ動圧が発
生するようになっており、軸受板２０と回転側スラスト
受面１日とでスパイラル溝動圧スラスト軸受を形成して
いる。

ラジアル軸受の軸受部１２．１３及びスラスト軸受の軸
受板２０．２１の固定側スラスト受面２０′。

２１’に設けられているスパイラル溝は、全体のうねり
が３μｍ以下であり、平均面粗さＲａが０．１μｍ以下
に形成された平滑な平面に深さ５〜３０μｍ程度の深さ
に設けられている。スパイラル溝の加工はランドに相当
する表面を樹脂マスクで覆い、ショツトブラストするな
どの方法により行う。

２５はロータ１７を密閉するロータキャン、２６はステ
ータ２７を密閉するステータキャンである。

２８はモータケーシング５の外側に設けられ、ステータ
２７を外側から冷却するための冷却水を通すジャケット
である。

２９は吐出ガスの一部を導いて冷却する冷却器である。

冷却された吐出ガスはガス導入路を経てロータ室３０に
入り、ステータ２７とロータ１７との間の隙間に導かれ
冷却作用を行うほか、筒状体１４とおさえ１５に設けた
導通路３１．３２、筒状体１４の内部と固定軸９との間
に設けた導通路３３及び固定軸９に設けた導通路３４に
導かれて、ロータ１７と内側から冷却するばかりでなく
、軸受部１２．１３及び軸受面１８．１９に導かれ、ス
パイラル溝ラジアル動圧軸受、スパイラル溝スラスト動
圧軸受において動圧発生作用を行うようになっている。

導通路３４はインペラＩＯを貫通して設けてもよい。

３５は端子箱への連絡管、３６は吐出口である。

３７はセラミックス焼結体のスパイラル溝スラスト軸受
、３８はゴムなどの弾性体による支承板である。

動作につき説明すれば、モータ１に通電をすればロータ
１７は回転を開始し、インペラ１０により取り扱い気体
の吸込み及び吐出を行いながら定常運転状態を至る。そ
のとき、インペラ１０をモータ１７側に押し付けるよう
なスラストが作用しているときには、インペラ１０の後
面の回転側スラスト受面１９と軸受板２１とよりなる後
面のスパイラル溝スラスト動圧軸受でそのスラストを受
け、逆向きのスラストが作用するときには、インペラ１
０の前面の回転側スラスト受面１８と軸受板２０とより
成る前面のスパイラル溝スラスト動圧軸受で受ける。ラ
ジアル力は軸受部１２とインペラ１０の内面、及び軸受
部１３とボス１１の内面とより成る二つのスパイラル溝
ラジアル動圧軸受により受ける。

ブロワの連続運転により、モータ１は発熱するが、ステ
ータ２７の発熱は、ジャケット２８を通る冷却水及びロ
ータ１７との間の隙間を通る冷却された吐出ガスにより
外側及び内側から冷却される。ロータ１７の発熱は、ス
テータ２７との間の隙間及び連通路３３を通る冷却され
た吐出ガスにより、外側と内側から冷却される。

また、吸込ロアから吸込まれる高温ガスの熱は、セラミ
ックス焼結体のインペラ４により遮断されるので、モー
タ室内、特にロータ１７が伝熱により加熱されるのを防
ぐことができる。

インペラ１０の前面及び後面のスパイラル溝スラスト軸
受においては、動圧発生用のガスは外周に向けて流れる
ので、高温の扱いガスが軸受の隙間からモータｌの内に
入り加熱するのを防ぐことができる。

第３図は別の実施例であり、インペラ１０が主板４２と
側板を有し、かつ中空軸でない主軸４４を有するもので
ある。

インペラｌＯの前面側のスパイラル溝スラスト軸受は、
インペラ１０の側板４３の端面に設けられた回転側スラ
スト受面１８と、軸受板２０の固定側スラスト受面２０
’との間に形成されている。

この前面側のスパイラル溝スラスト軸受は内周。

外周とも扱い気体に面しているので、動圧発生用ガスの
流れの向きは、外周向きであっても、中心向きであって
もよい。

主軸４４は２個所のスパイラル溝ラジアル動圧　ゝ軸受
により支承されている。即ち、主軸４４にはセラミック
ス焼結体の軸スリーブ４５．４６が固定され、その表面
はへリングボーン状のスパイラル溝が設けられている。

後ケーシング２及びエンドブラケット６にはセラミック
ス焼結体のラジアル軸受体４７．４８が備えられ、その
内周面と、軸スリーブ４５．４６の表面とで２＆Ｉｌの
スパイラル溝ラジアル動圧軸受を形成し、主軸４４を軸
方向には自由、にラジアル方向に回転可能に支承してい
る。

以上の説明におけるセラミックス焼結体としては、硬質
で化学的に安定なものが望ましく、ＳｉＣ焼結体、Ｓｉ
、Ｎ、焼結体、へ１ｚｏｓ焼結体、ＺｒＯｘ焼結体など
が用いられる。

吐出ガスの一部は冷却器２９により冷却された後エンド
ブラケット６から導通路４９を経てロータ室３０に入り
、ロータ１７とステータ２７との間の隙間を通ってロー
タ室３Ｇ’に入り連通路５０を通って、背面側スパイラ
ル溝スラスト動圧軸受の内周側に達する。冷却された吐
出、ガスは、この流路によりモータ内部を冷却すると共
に、２組のスパイラル溝ラジアル動圧軸受及び背面側の
スパイラル溝スラスト動圧軸受に動圧発生用気体として
供給される。

また、以上の説明では、スパイラル溝スラスト動圧軸受
では固定側のスラスト受面に、ラジアル動圧軸受では回
転側にスパイラル溝を設けたものを示したが、反対側に
スパイラル溝を設けてもよい。

なお、回転軸方向は、インペラｌＯを上方にした竪型と
するのが安定上好ましいが、インペラＩＯを下方とした
垂直軸、或いは水平軸としても差支えない。

〔発明の効果〕

本発明により、モータは吸込側の高温の扱い気体の熱を
セラミックス焼結体製のインペラで遮断し、またインペ
ラの背面側にスパイラル溝スラスト動圧軸受を設け、動
圧発生用ガスを周方向に流すようにしたので、高温ガス
がスラスト軸受を通してモータ内に侵入するのを防ぎ、
モータ内、特にロータ部の温度上昇を防ぐことができた
ので、６００〜７００℃程度の高温のガスをも支障なく
扱うことができ、実用上極めて大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図はそのＩ−
１断面における軸受体２１の表面の正面図、第３図は別
の実施例の縦断面図である。１・・・モータ、２・・・後ケーシング、３・・・前ケ
ーシング、４・・・プロワケーシング、５・・・モータ
ケーシング、６・・・エンドブラケット、７・・・吸込
口、８・・・支承体、９．９′・・・固定軸、ＩＯ・・
・インペラ、１１・・・ボス、１２．１３・・・軸受部
、１４・・・筒状体、１５・・・おさえ、１６・・・ロ
ータ巻線、１７・・・ロータ、１Ｂ、ｌ’ｌ・・・回転
側スラスト受面、２０．２１・・・軸受板、２０’、２
１’・・・固定側スラスト受面、２２・・・スパイラル
溝、２３・・・ランド、２４・・・正転向き、２５・・
・ロータキャン、２６・・・ステータキャン、２７・・
・ステータ、２８・・・ジャケット、２９・・・冷却器
、３０．３０’・・・ロータ室、３１．３２．３３．３
４．３４’・・・尋通路、３５・・・連絡管、３６・・
・吐出口、３７・・・スパイラル溝スラスト軸受、３８
・・・支承板、４２・・・主板、４３・・・側板、４４
・・・主軸、４５．４６・・・軸スリーブ、４７．４８
・・・ラジアル軸受体、４９．５０・・・連通路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高温の気体を扱う高温気体用ブロワにおいて、セ
ラミックス焼結体によって形成されたインペラを備え、
該インペラの入口側及び背面側に主軸に対して直角な平
滑な平面を形成して夫々回転側スラスト受面となし、ケ
ーシングの内面にあって該回転側スラスト受面と対向す
る位置にそれぞれ主軸に対して直角な平滑な平面を有す
るセラミックス焼結体で構成した固定側スラスト受面を
備え、それぞれ対向する回転側スラスト受面と固定側ス
ラスト受面とのいづれか一方のスラスト受面に動圧発生
用のスパイラル溝が形成されていると共に、前記インペ
ラを保持する主軸が軸方向に関して移動可能なラジアル
軸受によって支承されており、前記インペラの背面側の
何れかの前記スラスト面に設けられた前記スパイラル溝
は、前記インペラが正転方向に回転したときに動圧発生
用のガスを外周に向かって送り動圧を発生するような向
きの渦巻きに形成されていることを特徴とする高温気体
用ブロワ。