JPH01249999A - 高温ガス用ブロワ - Google Patents

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、高温ガス例えば５００℃以上の高温で有毒ガ
スを取扱う溶融炭酸塩型燃料電池発電システム等に用い
られる高温ガス用ブロワに関するものである。

〔従来の技術〕

−ｍに、ブロワを駆動するモータはブロワの連続運転に
当たり、モータのコアが発熱するので、これを冷却する
必要があるため従来はモータのケーシングの外側にジャ
ケットを設け、冷却水を通したり、モータ内部に冷却用
ガスを送り込んでモータ冷却を行っていた。

殊に、モータ端にブロワケーシングを直接重付けたブロ
ワでは、取扱いガスが高温ガス例えば５００℃以上とな
るとインペラを経て熱がインベラの裏面に達し裏側のケ
ーシング壁並びに後ケーシングを介してモータ内に熱が
伝熱され、モータ内部が高温となり冷却不十分となって
磁気特性が低下する傾向があり、効率が悪く実用的では
なく保守も煩雑となることが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来のブロワにおいては、モータ内部の冷却
を行なってもステータは内外から冷却することはできる
が、ロータは外側のみから冷却されるのみなので、冷却
が不十分となって、さらにモータコアは発熱するので特
に高温ガスを扱うブロワにおいてはインペラからの伝熱
社よる加熱により二次導体やコアが高温となり、４００
℃以下にすることが困難で効率低下となるため実用的に
は扱いガスの温度にも制約を受けて使用できないなどの
問題点を有するものであった。

本発明は、従来のもののこれら欠点を排除し、高温ガス
でもその取扱いガスに制約を受けることなく用いられ保
守容易で高効率で安全に運転できるブロワを提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、回転子と固定子とからなるモータを内装する
モータケーシング端にブロワケーシングを直接取り付け
たブロワにおいて、このモータケーシングとブロワケー
シングとの間に断熱材からなる隔壁を介在配備して、そ
の接合面を凹凸面としてクリアランス調整部材を備えた
冷却面構造とすると共に、前記モータケーシング及びブ
ロワケーシングの中心を貫いて設けられた固定軸にスパ
イラル溝ラジアル軸受を介して回転可能に支承された回
転子とインペラとを配備し、該固定軸に熱排出用の冷却
バイブを設けたことを特徴とする高温ガス用ブロワであ
る。

〔作　用〕

本発明の高温ガス用ブロワはモータ４に通電すればモー
タ回転子２は回転を開始し、インペラ１０により取り扱
い気体の高温ガスの吸込み及び吐出を行いながら定常運
転状態に至る。そのとき、インペラ１０をモータ４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ｌＯ及びモータ回転子２の後面のスパイラル溝ス
ラスト動圧軸受部１５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１０の前面のス
パイラル溝スラスト動圧軸受部１４で受けると共に、ラ
ジアル力はラジアル軸受部１２とインペラ１０の内面、
及びラジアル軸受部１３とモータ回転子スリーブの内面
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。また、ケーシング内に流過する高温ガスの熱は
後ケーシング７に伝達されてもモータケーシングとの間
に介在されるクリアランス調整部材２１と凹凸接合面２
１１とで伝達される熱を遮断し、モータケーシング内部
の昇温を抑制し、さらに異材質の連結構造体での熱膨張
変化に破壊されることなく対応できる構成となっている
。

ブロワの連続運転により、モータ４は発熱しても、中心
固定軸ｌの中にある冷却バイブロで熱の排出を行なって
モータ回転子を効率よく冷却してモータの磁気特性を損
なわずに能率よく連続駆動運転することができ、その熱
コントロールも容易で熱伝達の遮断も有効に行ってイン
ペラの伝熱によってロータ巻線及びコアが高温となるの
を防止し、しかもラジアル動圧軸受が回転体の内側に収
容されていることによってインペラの軸寸法をも小さく
でき熱変形又は熱膨張に対する保証も容易に可能となっ
て損失の僅少で円滑な回転を行うことができ高温ガスを
支障なく扱うことができるものである。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図に示すブロワは、４固定軸ｌに設けたモータ回転
子２と、該モータ回転子２に対設されたモータ固定子３
とからなるモータ４で前記固定軸ｌに配備したインペラ
ＩＯをブロワケーシング５内に回転自在に配備したブロ
ワにおいて、前記固定軸ｌをブロワケーシング５の中心
を貫いて中心固定軸とし、該固定軸ｌの外周に設けたス
パイラル溝のあるラジアル動圧軸受部１２．１３を介し
て回転可能に支承された前記回転子２及びインペラ１０
とをモータ回転子２の後面及びインペラ１０の前面それ
ぞれにスラスト軸受部１４．１５で支承すると共に、前
記固定軸１中に熱交換器１６のある冷却用のバイブロ例
えばヒートパイプを配備して高温ガス用ブロワとしであ
る。

そしてモータ４を内装するモータケーシング８の一端に
ブロワケーシング５を直接取り付けこのモータケーシン
グ８とブロワケーシング５との間に断熱材からなる隔壁
の後ケーシング７を介在配備して、その接合面を凹凸面
２１＋　としてクリアランス調整部材２１を備えた冷却
面構造としである。

この場合、前記クリアランス調整部材２１としてはバイ
メタルであって、前記モータケーシング側の凹凸面２１
１に装着して前記隔壁と一体的に連結し、熱伝導を遮断
すると共に熱膨張にも対応しうる冷却面構造とするのが
よく、しかも前記隔壁はブロワケーシングの後ケーシン
グとなるものでセラミックス焼結体製板体であって、金
属製モータケーシングに接合して用いられるのがよい。

前記モータ４を内装するモータケーシング８は、断熱材
からなる後ケーシング７のあるブロワケーシング５に直
接取付けられていて、このモータ４のモータケーシング
８の後端に取付けられたエンドブラケット９と、前ケー
シングとなるブロワケーシング５の吸込口１７に設けら
れた支承体１８との間にはブロワケーシング５及びモー
タケーシング８の中心を貫いて１本の固定軸ｌが配備さ
れている。

また前記インペラ１０はセラミックス焼結体製のインペ
ラを用い、セラミックス焼結体又は硬質金属製の支持リ
ングのボス１１でモータ回転子２とともに一体化されイ
ンペラ１０及びモータ回転子２の何れも内面は滑らかな
円筒状面に仕上げられて固定軸ｌに嵌合されている。イ
ンペラ１０及び回転子２のスリーブが嵌合する固定軸１
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
ラジアル軸受部１２．１３が形成され、それぞれインペ
ラ１０の内面、モータ回転子２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。

さらにこのインペラ１０とボス１１との間には、二次導
体とエアからなる回転子によりロータ巻線２０をモータ
回転子スリーブに固定したモータ回転子２が取り付けら
れ、インペラｌＯとモータ回′　　転子２とボス１１は
一体となって軸受部１２．１３上の２組のスパイラル溝
ラジアル動圧軸受を介して回転可能に支承されている。

前記インペラｌＯ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１４．。

１５１が設けられ、それに対向して支承体１８とモータ
ケーシング８とにそれぞれセラミックス焼結体製の軸受
部１４．１５が設けられている。

軸受部１４．１５の、回転側スラスト受面１４＋。

１５＋に対向する固定側スラスト受面にはスパイラル溝
が設けられ、回転側スラスト受面１４．、１５゜が正転
向きの向きに回転したときに動圧発生用の気体が溝に沿
って流れ、動圧を発生するようになっており、軸受部１
４．１５と回転側スラスト受面１４１．１５．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
受部１４．１５の固定側スラスト受面に設けられている
スパイラル溝は、全体のうねりが３μ謡以下であり、平
均面粗さＲａが０．１／Ｊｍ以下に形成された平滑な平
面に深さ５〜３０μ霜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えば
よい。

なお前記モータ回転子２とインペラ１０とは、セラミッ
クス焼結体製であって、それぞれセラミックス焼結体製
のラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受とで支承されて
、熱伝導を遮断できるようにするのがよく、さらに前記
ブロワケーシング５もモータケーシング８に断熱材を介
在して取付けてモータケーシング内の昇温を防止する形
態したものであって、ブロワケーシング５内に設けた支
軸支承体１８をもセラミックス焼結体で構成するのもよ
いし、前記ブロワケーシング５が、モータケーシング８
に直接取付けられているので該モータケーシング８に熱
交換器１６．のある冷却用のヒートバイブロ、を適宜配
備することも考慮される。図においては、いづれもヒー
トパイプを用いて冷却するようになしているが、モータ
回転子側の冷却手段として強制循環式の冷却手段を設け
ることも可能である。

前記モータ回転子２は密閉するロータキャンを、また、
モータ固定子３も密閉するステータキャンを持ち、前記
インペラＩＯの前面及びモータ回転子２の後面それぞれ
に、設けられたセラミックス焼結体製のスパイラル溝ス
ラスト動圧軸受と、前記固定軸と前記インペラ１０及び
モータ回転子２との間の前記スパイラル溝ラジアル動圧
軸受に導く導通路をブロワケーシング内に連通して形成
してガス洩れのない安全なりローズタイプとしてあり、
前記モータ回転子２の内側から冷却するばかりでなく、
軸受部１２．１３及び軸受部１４．１５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。

回申、２２はシール部材、２３は吐出口である。

以上の説明におけるセラミックス焼結体とじては、硬質
で化学的に安定なものが望ましく　、ＳｉＣ焼結体、５
ｉｓＮｎ焼結体、Ａ　１　ｇｏｓ焼結体、ｚ１１０２焼
結体な゛どが用いられる。また、他のインペラ材料とし
ては、Ｔｉ−Ａ１合金、Ｔｉ−Ｔｊ合金、ステンレス鋼
、等高温に耐える金属材料や耐熱性樹脂などであっても
よい。モータ回転子スリーブを構成する材料としては、
ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４．　Ａ　ｊ！　ｚＯｚ等のセラミッ
クス焼結体の他にステンレス鋼、ニッケル基合金などの
耐熱材料がある。そしてモータ回転子の冷却効果を高め
るためにＳｉＣ焼結体や耐熱合金などの熱伝導性の良い
材料を選択することが望ましい。

前記またスパイラル溝のラジアル、スラスト動圧軸受の
固定側の軸受面にスパイラル溝を設けたものを示したが
、回転側にスパイラル溝を設けてもよい。

インペラ１０がセラミックス焼結体製である場合は、扱
いガスが高温であっても伝熱を遮断してモータ、特にモ
ータ回転子が高温になるのを防ぎ、高温ガスの扱いを可
能とする。このあとにまた、モータの冷却が十分になさ
れる場合には、インペラ１０は必ずしもセラミックス焼
結体である必要はなく、耐熱合金、耐熱樹脂等の耐久性
のある材料を用いることもできる。

なお、回転軸方向は、水平軸とした横型としであるが、
インペラ１０を上方にした竪型としてもよいしインペラ
１０を下方とした垂直軸、としても差支えない。

〔発明の効果〕

本発明は、ブロワケーシングにモータケーシングを固設
し、このモータケーシングの中央にブロワケーシング内
に延びる中心固定軸を固着し、該固定軸の外周に設けた
スパイラル溝ラジアル軸受を介してモータ回転子スリー
ブと、このスリーブに連結したインペラとを回転可能に
支持し、前記モータケーシングとブロワケーシングとの
間に断熱材からなる隔壁を介在配備して、その接合面を
凹凸面としてクリアランス調整部材を備えた冷却面構造
とすると共に、前記モータケーシング及びブロワケーシ
ングの中心を貫いて設けられた固定軸にスパイラル溝ラ
ジアル軸受を介して回転可能に支承された回転子とイン
ペラとを配備し、該固定軸に熱排出用の冷却パイプを設
けたことによりモータは吸込側の高温の扱い気体の熱や
モータの摩擦発熱があってもモータ回転子内側で排熱し
て冷却作用を増大して、モータ内、特にモータ回転子部
の温度上昇を防ぐことかでまた、ケーシング内に流過す
る高温ガスの熱は後ケーシングに伝達されてもモータケ
ーシングとの間に介在されるクリアランス調整部材と凹
凸接合面とで伝達される熱を遮断し、モータケーシング
内部の昇温を抑制し、さらに異材質の連結構造体での熱
膨張変化に破壊されることなく対応できる構成となって
いるので、モータの磁気特性が低下することもなく安定
した運転が可能で高温のガスを支障なく汲うことができ
るし、その効率も著しく向上でき、かつ熱コントロール
も容易で保守保安上に優位であってブロワの軸寸法も大
巾に短縮化できコンパクトで安全なブロワとすることが
可能な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図は一部の拡
大断面図である。 ｌ・・・固定軸、２・・・モータ回転子、３・・・モー
タ固定子、４・・・モータ、５・・・ブロワケーシング
、６・・・冷却パイプ、６．・・・ヒートパイプ、７・
・・後ケーシング、８・・・モータケーシング、９・・
・エンドブラケット、ｌＯ・・・インペラ、１１・・・
ボス、１２．１３・・・ラジアル軸受部、１４．１５・
・・スラスＩ・軸受部、１６・・・熱交換器、１７・・
・吸込口、１８・・・支承体、２０・・・ロータ巻線、
２１＋　・・・凹凸面、２ト・・クリアランス調整部材
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転子と固定子とからなるモータを内装するモー
   タケーシングの一端にブロワケーシングを直接取り付け
   たブロワにおいて、このモータケーシングとブロワケー
   シングとの間に断熱材からなる隔壁を介在配備して、そ
   の接合面を凹凸面としてクリアランス調整部材を備えた
   冷却面構造とすると共に、前記モータケーシング及びブ
   ロワケーシングの中心を貫いて設けられた固定軸にスパ
   イラル溝ラジアル軸受を介して回転可能に支承された回
   転子とインペラとを配備し、該固定軸に熱排出用の冷却
   パイプを設けたことを特徴とする高温ガス用ブロワ。
2. （２）前記クリアランス調整部材が、バイメタルであっ
   て、前記モータケーシング側の凹凸面に装着して前記隔
   壁と一体的に連結した請求項１記載の高温ガス用ブロワ
   。
3. （３）前記隔壁が、ブロワケーシングの後ケーシングと
   なるものでセラミックス焼結体製板体であって、金属製
   モータケーシングに接合されたものである請求項１又は
   ２記載の高温ガス用ブロワ。