(57)【要約】【課題】電源以外のユーティリティを用いずに簡便で完全ガスタイトなシール機構を有し、モーターを軸受箱に内蔵することにより部品点数を大幅に削減し、量産時のコストを大幅に削減する、固体酸化物型燃料電池プロセス等の燃料再循環用として好適な高温ガス送風用ファンを提供する。【解決手段】ローター７とステーター８を軸受箱６に内蔵し、回転軸１を囲む空間を密閉用フランジ９とケーシング１６とで外界から遮断密閉し完全ガスタイトなシール構造を得ると共に、軸受箱６の端部にヒートシンク２１を配置し軸受箱の空冷機構を構成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に片持ち支持された耐熱性を有するインペラと、該回転軸の軸受を支持する軸受箱と、前記インペラと軸受箱との間に配置された断熱ブロックとで構成される高温ガス送風用ファンであって、前記回転軸のインペラとは反対側の軸端にモーターのローターが配設され、ローターの外周部にローターと非接触の状態で配置されるモーターのステーターが前記軸受箱の内周部に支持固定されていることを特徴とする高温ガス送風用ファン。
【請求項２】
前記軸受箱の前記インペラと反対側の端部に密閉用フランジが配設され、該密閉用フランジに、モーターの動力線用および／または信号線用のケーブルを外部に導くための穴が配設されており、前記ケーブルと前記穴の内周部との間の隙間を密閉固定することにより、前記インペラの回転により送風される高温ガスが外部に対し遮断密閉されることを特徴とする請求項１に記載の高温ガス送風用ファン。
【請求項３】
前記軸受箱の前記インペラと反対側の端部に軸受箱冷却用ヒートシンクを直接にまたは前記密閉用フランジを介して配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の高温ガス送風用ファン。
【請求項４】
前記ローターとステーターとの半径方向隙間に非磁性かつ非導電性の気密性隔壁を前記軸受箱に対して気密に配置し、該気密性隔壁内にローターを設けることを特徴とする請求項１、２または３に記載の高温ガス送風用ファン。
【請求項５】
前記気密性隔壁が樹脂製であることを特徴とする請求項４に記載の高温ガス送風用ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として固体酸化物型等燃料電池プロセス等に適用する高温ガス送風用ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種熱処理炉や焼成炉においては、炉内ガスを循環あるいは撹拌し、炉内温度の均一化や加熱効率の向上を図る目的で高温ガス送風用ファンが用いられることがある。
【０００３】
固体酸化物型燃料電池プロセスにおいては、発電に必要な作動温度が７００〜１０００℃であるため、燃料となる水素及び一酸化炭素の供給源である天然ガスや石炭ガスなどの燃料ガスを７００〜１０００℃に加熱して燃料電池の燃料極に供給している。
この燃料ガスをそのまま燃料極に供給し反応させる方法よりも、高温の燃料ガスを水蒸気と次式のように反応させ純水素を生成する、いわゆる水蒸気改質したうえで燃料極に供給した方が反応効率が向上し、発電効率が増大すると指摘されている。
（水蒸気改質の反応式）CH4＋2H2O→CO2+4H2
水蒸気改質するためには燃料ガスを加湿する必要が生じる。しかし工業用水や家庭用の水を用いて加湿すると、それらの水に含まれる不純物が燃料電池本体を汚染あるいは腐食し、燃料電池本体の性能や耐久性に致命的な悪影響をおよぼす。また該不純物を完全に除去するための装置を供給水ラインに設置することは設置スペースや初期投資の面で問題があり現実的でなかった。
【０００４】
固体酸化物型燃料電池においては、燃料ガスが供給される燃料極側に水素と酸素との反応生成物である水が生成する。すなわち前記燃料極に供給される燃料ガスは燃料極で反応する際、同時に前記生成水によって加湿される。該生成水は不純物を含有していないため、前記の加湿された燃料ガスを循環再利用することができれば、燃料ガスの加湿による水蒸気改質が反応前に可能となり発電効率の増大が実現する。
また燃料極に供給される７００〜１０００℃に加熱された燃料ガスは、燃料極との１回の接触では、反応可能な水素及び一酸化炭素を全て反応させることはできない。燃料ガスを循環再利用することで、燃料ガスを効率良く使用することが可能となると共に、燃料ガスの有する顕熱も再利用可能となり、この点においても発電効率は増大する。
前述の理由から、固体酸化物型燃料電池プロセスへ高温ガス送風用ファンを適用し高温燃料ガスを循環させることが真剣に検討されてきた。
【０００５】
一方、高温燃料ガスの温度を熱交換器などによって１００℃程度まで下げて、１００℃まで使用可能な通常のファンによって燃料ガスを昇圧し、その後該燃料ガスを再び作動温度の７００〜１０００℃に加熱する構成も一応考えられるが、熱損失と熱交換器のコストおよび設置スペースを考えると、この構成も全く現実的ではなかった。
【０００６】
固体酸化物型燃料電池プロセス等に高温ガス送風用ファンを適用する場合、次の条件が、満足される必要がある。
１）高温燃料ガスは可燃性であり、プロセスによっては致死性であるので高温燃料ガスをシステム外に漏らしてはならない。
２）僻地での分散電源として使用される場合があることおよび燃料電池システム自体の簡素化のため、ユーティリティは燃料電池システム自体から供給される直流電源以外に使用してはならない。使用量は発電量の約５％以下であること。
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るため、コンパクトであること。
４）初期投資額が小さいこと。具体的には燃料電池システムの販売価格の５％以下が望ましい。
５）高温燃料ガスの結露防止のため、高温燃料ガスに晒される部分の温度を常に露点温度以上とすること。
【０００７】
上述したように、固体酸化物型燃料電池プロセスにおいて、高温燃料ガスを外部に漏洩させないことは、安全面および経済性の観点から重要である。
従来高温ガス送風用ファンの軸封方法としては、断熱層と軸受との間に配設された冷却部と軸受との間に第一の軸封装置を回転軸に挿通して設け、且つ回転軸のモーター側に装着された第二の軸受と回転軸の軸端に設けられた軸継手との間に第二の軸封装置を回転軸に挿通して配置する方法が一般的である。第一、第二の軸封装置としてはグランドパッキン、オイルシール、Ｏリング、ラビリンス、メカニカルシールなどが使用されている。
【０００８】
これらの軸封装置の内、グランドパッキン、オイルシール、Ｏリングについてはゴム、合成樹脂を素材としているため、ガス性状、温度に敏感で、数年に渉る寿命は期待できない。特に固体酸化物型燃料電池プロセス等においては、プロセスガスである高温燃料ガスが水素や一酸化炭素を含有しているため還元性が強くこれらゴム、合成樹脂系のシール技術は信頼性が乏しい。
ラビリンス、メカニカルシールについては、内部プロセスガスを外部に漏洩させないため、常時パージガスで押し返す必要があり、パージガスの内部プロセスガスへの混入が避けられない。固体酸化物型燃料電池プロセス等においてはプロセスガスの純度がプロセス性能上非常に重要であり、一般にはパージガスの混入は許されない。固体酸化物型燃料電池プロセス等の場合、パージガスを使用するとすれば、窒素やヘリウム等の高価な不活性ガスが用いられるものと考えられるが、ユーティリティコストが増大し、その結果発電単価が上昇する。また一般家庭や小規模集合住宅に分散電源として設置される固体酸化物型燃料電池等の場合、パージガスのボンベのスペース、安全管理、補給等の問題が発生し現実的でない。
前述の通り、電源以外のユーティリティを使用せず、コンパクトで簡便な完全ガスタイトの軸封装置は現実的に存在しなかった。
【０００９】
インペラを片持ち式に支持するよう回転軸に装着された軸受を長期間良好な状態で使用し得る軸受部耐熱温度は、軸受の潤滑に使用されるグリスなどの潤滑材の耐熱温度の制約により約１５０℃とされており、インペラから回転軸を通じて、更にインペラと軸受との間に配置される断熱層を通じて伝熱される熱流束を抜熱し、軸受部温度を所定温度以下に冷却する必要がある。ここで言う抜熱とは熱流束を受熱し熱放散することを言う。
【００１０】
その手段として、従来の高温ガス送風用ファンにおいては、高温ガスと直接接触するインペラと軸受との間に、回転軸と同軸且つ非接触の状態で、更に軸受の外輪と直接接触する状態で水冷ジャケットを設け、該水冷ジャケットに例えば３０℃以下に冷却された冷却水を供給して水冷ジャケット表面温度を例えば５０℃以下に維持し回転軸を輻射冷却し、且つ軸受を水冷ジャケットと軸受外輪との間の熱伝導で冷却する方法が一般的に採用されている。また、回転軸および軸受に例えば３０℃以下に冷却された潤滑油を直接接触させることにより、潤滑しながら抜熱する方法がとられることもある。
【００１１】
しかしながら、これら従来の冷却方法においては、抜熱媒体である水あるいは潤滑油を循環供給させるためのポンプなどの装置と該抜熱媒体を冷却する冷却装置およびそれらの装置をつなぐ配管が必要なため全体システムが複雑となり、設置スペースのコンパクト化の妨げとなる欠点を有しており、特に一般家庭や小規模集合住宅などに分散電源として設置される固体酸化物型燃料電池においては高温ガス送風用ファン導入の大きな阻害要因であった。
天然ガスなどを燃料とする固体酸化物型燃料電池においては、燃料ガス、すなわちプロセスガスの露点は約７０℃であるため、上記のように温度の低い水や潤滑油などの抜熱媒体を利用すると、過冷却となり水冷ジャケットなどの冷却部近傍で結露が生じ、軸受を劣化させるとともに、水分の凝縮から派生する腐食、汚染物質の溶出、飛散などにより燃料電池本体が劣化し、燃料電池の性能や耐久性に致命的な悪影響をおよぼす問題があった。
【００１２】
また抜熱媒体である水や潤滑油の劣化に対する対応や減量分の補給などの必要もあり、例えば２４時間×３６５日×３年間ノーメンテナンスでの連続運転などは実現困難と考えられていた。
更に、抜熱媒体を循環供給するポンプなどの装置の電源が停電したり、該装置自体が故障して抜熱媒体の供給が停止した場合、電気的な制御機構等により高温ガスの加熱を停止するなどの措置が取られるが、装置内部の７００〜１０００℃の高温ガスや高温に加熱された断熱材の保有熱量によって、軸封装置や軸受が致命的な損傷を受ける可能性がある。
【００１３】
またシール構造は現実的でなくなるが、概念的には冷却扇を用いて回転軸及び軸受を直接空冷する方法も考えられる。しかし、抜熱の能力を表す熱伝達率が水の場合１０００〜３０００w/m2Kであるのに対し、空気の場合１０〜３０w/m2Kと非常に小さい。水冷と同等の冷却効果を空冷で実現するには抜熱部の面積を水冷の場合の約１００〜３００倍とする必要があり、回転軸や軸受周辺の限られたスペースに該抜熱部を設置することは実現困難であった。  
【００１４】
特許文献１は前述の従来の技術の問題点を技術的には全て解決しているが、部品点数が多く量産時のコストにおいて問題がある。
固体酸化物型燃料電池の量産時目標コストは発電量1ｋＷあたり１０００ドルと想定されている。家庭用などで普及が期待される５ｋＷ用燃料電池を想定するとコストは５０００ドルであり、当該システムに採用される高温ガス送風用ファンのコストは燃料電池コストの５％以下に相当する２５０ドル以下を実現する必要がある。上記量産時コストを実現するには部品点数が多いことは致命的であった。
【特許文献１】WO２００４／７０２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、前述の従来技術の問題点を解決し、固体酸化物型燃料電池プロセス等に好適な高温ガス送風用ファンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、回転軸に片持ち支持された耐熱性を有するインペラと、該回転軸の軸受を支持する軸受箱と、前記インペラと軸受箱との間に配置された断熱ブロックとで構成される高温ガス送風用ファンであって、前記回転軸のインペラとは反対側の軸端にモーターのローターが配設され、ローターの外周部にローターと非接触の状態で配置されるモーターのステーターが前記軸受箱の内周部に支持固定されていることを特徴とする高温ガス送風用ファンである。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態は、前記軸受箱の前記インペラと反対側の端部に密閉用フランジが配設され、該密閉用フランジに、モーターの動力線用および／または信号線用のケーブルを外部に導くための穴が配設されており、前記ケーブルと前記穴の内周部との間の隙間を密閉固定することにより、前記インペラの回転により送風される高温ガスが外部に対し遮断密閉されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態は、前記軸受箱の前記インペラと反対側の端部に軸受箱冷却用ヒートシンクを直接にまたは前記密閉用フランジを介して配設したことを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の好ましい実施形態は、前記ローターとステーターとの半径方向隙間に非磁性かつ非導電性の気密性隔壁を前記軸受箱に対して気密に配置し、該気密性隔壁内にローターを設けることを特徴とする。前記気密性隔壁としては樹脂製のものが好ましく使用できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば電源以外のユーティリティを用いずに簡便で完全ガスタイトな高温ガスのシール構造が得られるので、高温ガス送風用ファンの部品点数を大幅に削減し、量産時のコストダウンが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に従って説明する。図１は本発明の第一の実施例を示す高温ガス送風用ファンの側面断面図である。図１において、１は回転軸、２はインペラ、３はインペラ側軸受、４は反インペラ側軸受、５は断熱ブロック、６は軸受箱、７はローター、８はステーター、９は密閉用フランジ、１０は回転制御用センサー、１１は回転制御用マグネット、１２はステーター接続ケーブル、１３はセンサー接続ケーブル、１４は吸い込み口、１５は吐き出し口、１６はケーシング、１７はシール用パッキン、１８はケーブル引き出し穴、１９は断熱層、２０は断熱ブロック固定プレートを示す。
【００２２】
図１において、高温ガスは吸い込み口１４から吸い込まれ回転翼とディスクからなるインペラ２の回転により昇圧されて吐き出し口１５から吐き出される。そのため、インペラ２の温度は高温ガス温度と同等の例えば７００℃以上の温度レベルに達する。そのような高温下で高速回転するため、特にインペラ２の回転翼の根元部分に大きな遠心応力が発生する。
また、固体酸化物型燃料電池プロセスの場合の高温ガスである高温燃料ガスは体積比で３０〜５０％の水蒸気を含有するため、高温水蒸気酸化による材料強度の劣化に対する配慮も必要となる。
【００２３】
よって高温ガスと直接接触するインペラ２、あるいはインペラ２及び回転軸１は、高温強度が高く高温水蒸気酸化に対する耐性に優れる材料で構成される必要がある。本実施例においてはFe−Ni−Cr系合金であるインコロイ８００Ｈ（商品名）をインペラ２及び回転軸１に採用しているが、Ni−Cr−Co系合金などが使用される場合もある。またより好ましくは、気孔率が10%以下の緻密質の炭化珪素や窒化珪素やサイアロン（登録商標）などのセラミックスが採用される。
【００２４】
断熱ブロック５は、送風される高温ガスから軸受箱６への伝熱量を極力小さくし、高温ガスの温度低下及び軸受箱６の温度上昇を低減させるため低熱伝導率の材質が望ましい。本実施例では耐火断熱レンガが採用されているが、セラミックスファイバーの成型品などが使用される場合もある。
本実施例において、断熱層１９はセラミックスファイバー製のものが採用され、断熱ブロック５と同様に高温ガスから軸受箱６への伝熱量を低減させている。断熱ブロック５は上記セラミックスファイバーの高温ガス流路への散失も防いでいる。
【００２５】
軸受箱６は高温ガスから軸受箱６に伝達された熱量を効率よく外部に放散するため高熱伝導率の材質が好ましい。また、軸受箱６は回転軸１の軸受（インペラ側軸受３及び反インペラ側軸受４）やモーターのステーター８が取り付け可能な機械的強度を有する材質が好ましい。本実施例では銅を採用しているがこれに限定されない。例えば、銅合金やアルミ合金が使用される場合もある。アルミ合金の場合、熱伝導率において銅に劣るがアルミダイカストなどの工法で安価で製作可能なため量産コストにおいて優位性をもつ。
【００２６】
本発明において、回転軸１は軸受箱６にインペラ側軸受３及び反インペラ側軸受４で支持されることが好ましい。このように一定距離離れた２個の軸受で支持することにより、回転軸１の軸受箱６への取り付けを安定させることができる。インペラ２は軸受箱６に支持された回転軸１に片持ち支持される。そして、回転軸１のインペラ２とは反対側の軸端にモーターのローター７を配設し、モーターのステーター８をローター７の外周部にローターと非接触の状態で前記軸受箱６の内周部に支持固定することによりモーターを構成する。かくして、回転軸１がモーターの駆動軸となり、インペラ２のモーターを軸受箱６に内臓して形成できる。
【００２７】
軸受箱６に配置されたモーターのローター７とステーター８は本実施例においてはDCブラシレスモーターを採用しているが、交流モーターが採用される場合もある。
また本実施例においてはローター７の近傍に回転制御用センサー１０、回転制御用マグネット１１からなるホールセンサーを配置しているが、より好ましくはセンサーレスタイプのモーターを使用すれば更に部品点数は低減され量産コスト面で有利になる。
【００２８】
本実施例と特許文献１とを比較すると、本実施例の場合、モーターを構成するローター７とステーター８を軸受箱６に内蔵しているため形状がコンパクトになるばかりでなく、モーターの回転軸、軸受、モーター回転軸とファン回転軸とをつなぐ軸継ぎ手、モーター用ケースが不要となるため部品点数が大幅に減少し量産コスト面で非常に有利となる。
本実施例では形状をよりコンパクトにするためにファン回転数を２００００ｒｐｍと非常に高い回転数としている。このような高回転数でファンを回転させるためには回転体のバランス調整を高精度で実施する必要がある。高精度のバランス調整はコストも一般的な精度のものより高くなる。モーター回転軸が不要となることから当該バランス調整がファン軸の調整だけで済む。この点も量産コスト面で大きな効果をもたらす。
【００２９】
図２は本実施例の高温ガス送風用ファンの正面図（図１の左側面図）を示す。図２において、２はインペラ、１４は吸い込み口、１５は吐き出し口である。
吸い込み口１４、インペラ２の外周部ガス流路及び吐き出し部１５からなる部分は、高温ガスを効率よく昇圧、送風するための部分でスクロール部とも言われる。より効率を重視する場合、インペラ２の外周部ガス流路は断面積を吐き出し部１５に近づくにつれて増大させる、すなわちガス流路各部のガス流速をより均一にする設計が採用されるが、形状が複雑となり量産コスト面では大きなマイナスとなってしまう。よって本実施例ではインペラ２の外周ガス流路の断面積は一定とし形状を簡単にしている。
【００３０】
図３は本発明の第二の実施例を示す高温ガス送風用ファンの側面断面図である。図３において、６は軸受箱、２１はヒートシンクを示す。本実施例の説明で使用しない、図１と同じ部品については符号を割愛してある。
本実施例においてはモーター部分が軸受箱６に内蔵されるため、軸受箱６の反インペラ側端面にヒートシンク２１を配置することが可能となる。本実施例では、軸受箱６の反インペラ側端面に取り付けられた密閉用フランジ９の外側に付設し、ヒートシンク２１を密閉用フランジ９を介して設けているが、密閉用フランジ９の外側をヒートシンク構造にすれば、ヒートシンク２１は軸受箱６の反インペラ側端面に直接配置することができる。
一方、特許文献１の高温ガス送風用ファンの場合はモーター部分を外付けにしておりヒートシンクを当該軸受箱の端部に直接取り付けができないため、ヒートパイプを使用して軸受箱に伝熱される熱量をファン本体とは離れた所に配置されたヒートシンクまで熱輸送する必要があった。本実施例を特許文献１と比較すると、ヒートパイプ、軸受箱に設けるヒートパイプ埋設用穴、軸受箱とヒートパイプを接合する例えばロウ付け作業が不要となり、コスト面で非常に有利となる。
【００３１】
図４はヒートシンク２１の正面図（図３の右側面図）である。図において、２２はヒートシンク２１の外面（密閉用フランジ９の反対側面）に突出して設けられた放熱用のピンを示す。本実施例では多数のピン２２から構成されるヒートシンク２１を採用しているが、ヒートシンクの構成方式はピンタイプに限らずフィンを積層したタイプ、ピンとフィンを組み合わせたタイプなども有効である。
【００３２】
図５は本発明の第三の実施例を示す高温ガス送風用ファンの側面断面図である。図において、９は密閉用フランジ、１２はステーター接続ケーブル、１３はセンサー接続ケーブル、１７はシール用パッキン、１８はケーブル引き出し穴、２３はケーブル用シール材を示す。本実施例の説明で使用しない、図１と同じ部品については符号を割愛してある。
本実施例においてはモーター部分を軸受箱６に内蔵しているため、ステーター接続ケーブル１２とセンサー接続ケーブル１３等を外部に取り出す必要がある。本ファンから高温ガスを漏出させないためには、当該ケーブルを外部に引き出すルートにおいてガスシールをする必要がある。
本実施例においては密閉用フランジ９に配設したケーブル引き出し穴１８において、複数個存在するケーブル同士の隙間も含めてケーブルと当該引き出し穴１８の内周部との隙間を、例えば接着剤のようなシール性と接着性を共有する物で密着固定することで、高温ガスの本ファン系外への漏出を完全に固定できる。
尚、ケーシング１６と密閉用フランジ９との接触面はシール用パッキン１７でガスシールを実施している。
上記の通り本実施例では回転機械でありながらグランドパッキンなどの軸封装置を使用することなく完全ガスタイトの構造が得られる。
【００３３】
図６はケーブル引き出し穴１８における上記と別のシール方法を示す。１２はステーター接続ケーブル、１３はセンサー接続ケーブル、２３はケーブル用シール材、２４はシール用カラー、２５はOリングを示す。本形態によればケーブル同士の密着固定は上記と同様ケーブル用シール材２３を用いて実施するが、ケーブル引き出し穴との間にシール用カラー２４を配置することで、シール性を損なうことなく取り付け取り外し時の作業性を向上させることが可能となる。図５、図６では密閉用フランジに設けたケーブル引き出し穴１８部で直にシールしているが、当該穴部に配管を接続して該配管にケーブルを挿通し、配管とケーブルとの間を上記と同様の方法でシールしても良い。
また、本実施例ではケーブルを密閉用フランジ９に設けたケーブル引き出し穴１８からまとめて外部に取り出しているが、ケーブル引き出し穴１８を複数箇所に設けて分けて取り出してもよい。
【００３４】
図７は本発明の第四の実施例を示すモーター部分の断面拡大図である。図において、６は軸受箱、７はローター、８はステーター、１８はケーブル引き出し穴、２６は気密性隔壁、２７はOリングを示す。本実施例の説明で使用しない、図１と同じ部品については符号を割愛してある。
図７に示すように軸受箱６に内蔵されたモーターを構成するローター７とステーター８との間に、コップ状の気密性隔壁２６を軸受箱６に対して例えばOリング２７で気密に配置し、該気密性隔壁２６で包囲された内部にローター７を収容することで、ケーブル引き出し穴１８でシール施工することなく、気密性隔壁２６部において高温ガスをシールすることができる。気密性隔壁２６の材質はモーター性能の低下を防ぐため非磁性、非導電性であることが好ましい。本実施例では樹脂製の気密性隔壁を使用した。
【００３５】
図８は、本発明の第一、第二、第三の実施例を同時に組み合わせた高温ガス送風用ファンの側面断面図である。図において、６は軸受箱、１７はシール用パッキン、１８はケーブル引き出し穴、２１はヒートシンク、２３はケーブル用シール材を示す。本実施例の説明で使用しない、図１と同じ部品については符号を割愛してある。
本実施例の高温ガスに対するシール箇所はシール用パッキン１７部とケーブル用シール材２３部の２箇所であり、この両方のシールは静止物同士のシールであるため高温ガスの外部への漏出を確実に、且つ簡便に防ぐことが可能である。回転機械のシールは通常グランドパッキンやオイルシールなどの軸封装置で実施されるが、これらの軸封装置は回転軸との摺動磨耗で軸とのクリアランスが発生するなど長期的信頼性を有する完全ガスタイト構造とするのは事実上不可能である。固体酸化物型燃料電池は一般家庭や集合住宅、店舗など周囲に人間が居る環境で動作することが多いので、本実施例のように完全ガスタイト構造が実現できることは安全性の面からも非常に重要である。また本実施例のシールは簡便でありコスト的にも安価な方法であるので、量産コスト面でも優位性を有する。
【００３６】
また、軸受箱６の反インペラ側端部にヒートシンク２１が配置されているため、高温ガスを送風中の軸受温度を効果的に冷却することができる。固体酸化物型燃料電池で使用される高温燃料ガスの露点は約７０℃である。上記ヒートシンク２１による冷却を過度に実施すると軸受箱温度が上記露点以下となり軸受箱内に結露水が溜まったり、軸受に錆が発生するなどの問題が生じる。本実施例においてはヒートシンク２１に吹き付ける冷却用空気の流量を調整することにより、容易に軸受温度を上記露点と軸受耐熱温度との中間域に維持することが可能である。
固体酸化物型燃料電池システムには、電池の空気極に空気を供給するための空気ブロワが存在することから、この空気ブロワの空気を上記冷却用空気に流用することは容易である。上記空気ブロワからヒートシンク２１までの配管が困難な場合は、該ヒートシンクに冷却扇を直接取り付ける方法も有効である。
本実施例による高温ガス送風用ファンを実際の固体酸化物型燃料電池において使用したところ、高温燃料ガス温度９５０℃、冷却用空気温度２０℃の条件下で軸受温度は８２℃に維持することができた。
【００３７】
本実施例による高温ガス送風用ファンは、特許文献１の高温ガス送風用ファンと技術的、性能的には同等であるといえるが、特許文献１のファンに比べて形状的もしくは構造的にコンパクト化され、部品構成は非常に簡素となる。具体的にはヒートパイプ、１対の磁気継ぎ手、モーター軸、２個のモーター用軸受、モーターのケースが削除されており、特に固体酸化物型燃料電池用途で要求される量産時コスト面で非常に有利である。
【００３８】
このようにコンパクト化された本発明の高温ガス送風用ファンは、特に固体酸化物型燃料電池用として好適であるが、固体酸化物型以外の燃料電池（例えば溶融炭酸塩型燃料電池）及びその他の用途にも高温ガスを漏出させずに送給するためのファンとして有用である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の高温ガス送風用ファンは、簡便で安価なシール構造を有しているので、特に一般家庭や集合住宅、店舗などで使用される固体酸化物型燃料電池等の高温燃料ガス再循環用ファンとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第一の実施例を示す高温ガス送風用ファンの側面断面図。
【図２】図１の高温ガス送風用ファンの正面図（図１の左側面図）。
【図３】本発明の第二の実施例を示す高温ガス送風用ファンの側面断面図。
【図４】図３に示す高温ガス送風用ファンのヒートパイプの正面図（図３の右側面図）。
【図５】本発明の第三の実施例を示す高温ガス送風用ファンの側面断面図。
【図６】図５の高温ガス送風用ファンの別の実施形態を示す局部側面断面図。
【図７】本発明の第四の実施例を示す高温ガス送風用ファンの局部側面断面図。
【図８】本発明の第一、第二、第三の実施例を組み合わせた実施形態示す高温ガス送風用ファンの側面断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１：回転軸
２：インペラ
３：インペラ側軸受
４：反インペラ側軸受
５：断熱ブロック
６：軸受箱
７：ローター
８：ステーター
９：密閉用フランジ
１０：回転制御用センサー
１１：回転制御用マグネット
１２：ステーター接続ケーブル
１３：センサー接続ケーブル
１４：吸い込み口
１５：吐き出し口
１６：ケーシング
１７：シール用パッキン
１８：ケーブル引き出し穴
１９：断熱層
２０：断熱ブロック固定プレート
２１：ヒートシンク
２２：ピン
２３：ケーブル用シール材
２４：シール用カラー
２５：Oリング
２６：気密性隔壁
２７：Oリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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