本发明涉及鼓风机，尤其涉及适用于使来自燃料电池或电解槽等的送风对象气体升压并进行送风的鼓风机。
背景技术
以往，已知如下鼓风机：其能够吸入送风对象气体并使其升压，实现各种热处理炉或烧成炉的炉内温度的均匀化以及加热效率的提高。
另外，在最近作为发电系统得到普及的燃料电池，例如固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell)中，如果将从燃料极排出的加湿的高温废气(以下也称为阳极废气)再循环到燃料电池，则具有如下优点：能够对该废气中的未反应的剩余燃料进行再利用，并且能够将无杂质的反应生成水用于所谓的水蒸气重整，提高发电效率，因此使用将阳极废气(anode off-gas)升压并送风以能够再循环到燃料电池的鼓风机、即所谓的再循环鼓风机。
而且，最近开发出了利用固体氧化物型燃料电池的逆反应的制氢用的高电解效率的水电解装置，例如固体氧化物型电解槽(Solid Oxide Electrolysis Cell)，但在这种装置中，由于利用高温水蒸气电解法来制造氢气，因此也使用鼓风机将制造气体压缩并使其再循环到燃料极以防止燃料极的氧化劣化。
在这种鼓风机中，由于不允许送风的气体从使叶轮的旋转轴穿过的轴孔部等泄露到外界，因此对轴封密封结构进行了研究。
例如，专利文献1所记载的鼓风机具备悬臂支撑于旋转轴的耐热性的叶轮、将叶轮的旋转轴支撑为相对于外壳旋转自如的轴承、配置在叶轮与轴承之间的隔热层、以及配置在隔热层与轴承之间的冷却部，在该鼓风机中，通过在旋转轴的与叶轮相反一侧的后端部配置一对磁性接头的第一接头体，并且在第一接头体与安装在驱动用电动机轴的前端部的磁性接头的第二接头体之间配置非磁性分隔壁，从而使包围叶轮的旋转轴的空间通过非磁性分隔壁和外壳与外界阻断密闭。
另外，在专利文献2中记载了，在通过旋转体的旋转而从吸入口吸入工艺气体并对其进行压缩的鼓风机(压缩机)中，该旋转体的旋转轴的轴封采用干气密封，同时将工艺气体的一部分供应于该干气密封，对从旋转环与静止环之间的微小间隙向大气侧排出的气体进行燃烧处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2004/070209号
专利文献2：日本特开2012-107609号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
前述的专利文献1所记载的鼓风机具有如下优点：能够建立包围叶轮的旋转轴的空间通过非磁性分隔壁和外壳与外界阻断密闭的完全气密状态。
然而，存在如下担忧：根据鼓风机的运行状态，加湿的阳极废气可能会侵入轴孔或使轴承性能下降。
另一方面，在专利文献2所记载的鼓风机中，与使用工艺气体的干气密封不同，作为防止工艺气体向外界泄露的密封，需要使用惰性气体(氮气气体)的密封元件、包含工艺气体成分的排出密封气体的燃烧处理等，存在结构复杂且难以降低成本的问题。
本发明的目的在于提供一种能够结构简单且能够可靠地抑制对象气体侵入轴孔的鼓风机，以解决上述现有的未解决的问题。
用于解决问题的方案
(1)为达成上述目的，本发明的鼓风机具备第一外壳，其形成有导入对象气体的气体通道、以及与该气体通道连通的轴孔；旋转轴，其旋转自如地插通于所述第一外壳的所述轴孔；叶轮，其在所述旋转轴的前端侧收纳在所述第一外壳内，且能够与所述旋转轴一体旋转；电动机，其从后端侧驱动所述旋转轴；第二外壳，其具有与所述轴孔连通的内部空间，并且通过轴承支撑所述旋转轴；以及吹扫气体导入单元，其将比所述第一外壳的所述轴孔内压力高的吹扫气体导入所述第二外壳的所述内部空间，通过将所述吹扫气体导入所述第二外壳的所述内部空间，能够抑制所述对象气体从所述第一外壳的所述气体通道侧流入所述轴孔内。
根据该构成，在本发明的鼓风机中，将比与第一外壳的气体通道连通的轴孔内压力高的吹扫气体，导入通过轴承将旋转轴支撑为旋转自如的第二外壳的内部空间。因此，通过第二外壳的内部空间侧的吹扫气体能够抑制导入第一外壳的气体通道内的高温气体侵入到叶轮的背面侧的轴孔。此外，吹扫气体压力可以是大致恒定的也可以是可变的。
(2)本发明的优选实施方式可以构成为，当通过所述吹扫气体导入单元将所述吹扫气体导入所述第二外壳的所述内部空间时，所述吹扫气体在所述内部空间内至少充满到比所述轴承更靠所述轴孔侧，并且该吹扫气体的压力被保持在比所述轴孔内高的压力。
这样，当吹扫气体被导入第二外壳的内部空间内时，由于该吹扫气体的压力保持在比轴孔内高的压力，因此能购更有效地抑制第一外壳的气体通道侧的废气流入轴孔内。另外，即使在轴承被冷却到露点以下的情况下，也能够通过干吹扫气体抑制轴承附近的结露，有效地抑制轴承润滑用的润滑脂的溶出等。此外，吹扫气体导入单元优选始终工作。
(3)本发明的优选实施方式可以构成为，所述高温气体从燃料电池的燃料极侧排出，并且所述吹扫气体至少包含所述燃料电池的燃料成分，当所述吹扫气体被导入所述第二外壳的所述内部空间时，所述吹扫气体穿过所述轴孔内的所述旋转轴的周围的环状间隙而流入到所述第一外壳的所述气体通道侧。
在这种情况下，虽然使燃料电池的废气(阳极废气)与发电所产生的H2O一起再循环到燃料气体的供应路径侧，但含有燃料成分的干吹扫气体能够从第二外壳的内部空间流入第一外壳的轴孔，并流入到第一外壳的气体通道侧。因此，能够有效地抑制来自燃料极侧的加湿的废气进入第二外壳的内部空间，并且再循环的废气不会被吹扫气体污染。
(4)本发明的优选实施方式可以构成为，在所述第一外壳设置有隔热部，所述隔热部是位于所述叶轮的背面侧的大致板状体且供所述旋转轴贯穿，并且将所述吹扫气体导入所述内部空间中的比所述轴承更靠所述轴孔侧的吹扫气体通道的一部分在比所述隔热部更靠所述轴承侧，在所述轴孔的后端附近开口。
在这种情况下，由于在轴孔的后端附近，吹扫气体通道的一部分在旋转轴的轴孔的后端附近开口，因此干吹扫气体被准确地供应到轴孔的后端附近，能够更有效地抑制加湿的废气穿过轴孔而进入第二外壳的内部空间。
(5)本发明的优选实施方式可以构成为，所述隔热部至少在所述轴孔附近具有热传导率小于所述第二外壳的气密性壁面，该气密性壁面具有：与所述叶轮的背面隔开预定间隙相对的高温侧壁面部分、形成所述轴孔的圆筒壁面部分、以及位于所述吹扫气体通道的开口附近的低温侧壁面部分。
这样，由隔热部的气密性壁面和叶轮以及旋转轴利用气密性的壁面形成从轴孔内向叶轮的背面侧扩展的气体通道。因此，能够充分确保轴孔的干气密封功能，并能够更有效地抑制向轴承传热。
(6)本发明的优选实施方式可以构成为，在所述轴孔的后端侧，由至少包括所述隔热部、所述旋转轴以及所述轴承的多个构件限定出所述吹扫气体通道的一部分开口的环状的气体储存室，在所述隔热部的所述气密性壁面的圆筒壁面部分与所述旋转轴之间，形成有径向的间隙尺寸小于所述环状的气体储存室的间隙通道。
根据该构成，在运行初期等在轴孔的后端侧轴承露出的气体储存室内的空气能够迅速被吹扫气体置换，并且能够稳定地将吹扫气体供应到轴孔的后端侧的环状的气体储存室内，且无论因负载变动而引起的叶轮侧的废气的压力变动如何，都能够稳定地确保通过吹扫气体的干气密封性能。
(7)本发明的优选实施方式可以构成为，在所述轴孔的后端侧且比所述轴承更靠所述轴孔侧，所述吹扫气体通道的一部分在所述旋转轴的前端侧的外周面上开口，并且向所述旋转轴的径向以及轴向后侧延伸。
在这种情况下，通过穿过旋转轴的吹扫气体通道的一部分，能够迅速且可靠地使吹扫气体流入第二外壳的内部空间中的比轴承更靠轴孔一侧，并能够更有效地抑制第一外壳内的加湿的废气侵入轴孔内、轴承或结露。
(8)本发明的优选实施方式可以构成为，所述吹扫气体通道的一部分在比所述轴承更靠所述旋转轴的后端侧且比所述旋转轴的前端侧的外周面更靠径向内侧，在所述旋转轴的径向上扩展的端面上开口。
在这种情况下，当旋转轴旋转时，在比轴承更靠前端侧，随着在径向上延伸的吹扫气体通道的旋转，吹扫气体被离心力推向辐射外方向，并且促进了从吹扫气体通道的后端部侧吸入吹扫气体。
(9)本发明的优选实施方式可以构成为，在所述第一外壳设置有隔热部，所述隔热部是位于所述叶轮的背面侧的大致板状体且供所述旋转轴贯穿，并且将所述吹扫气体导入所述内部空间中的比所述轴承更靠所述轴孔侧的吹扫气体通道的一部分朝着所述轴承的内周面向辐射外方向开口。
在这种情况下，由于吹扫气体通道的一部分朝向轴承的内周面开口，因此能够有效地冷却难以从外壳侧冷却的轴承的内周面侧。
(10)本发明的优选实施方式可以构成为，所述吹扫气体通道的一部分具有第一槽部分和多个第二槽部分，所述第一槽部分朝着所述轴承的内圈向辐射外方向开口，所述多个第二槽部分从该第一槽部分向所述轴孔侧延伸，且在所述隔热部与所述轴承之间在所述旋转轴的外周面上开口。
根据该构成，能够通过流到吹扫气体通道的第一槽部分以及多个第二槽部分的吹扫气体有效地冷却轴承的内圈，并且能够使吹扫气体大致均等地从多个第二槽部分流出到隔热部与轴承之间的旋转轴的周围，能够更有效地冷却轴承的内圈侧。
发明效果
根据本发明，能够提供一种结构简单且能够可靠地抑制对象气体侵入轴孔的鼓风机。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的鼓风机的概略结构的侧剖视图。
图2是本发明的第一实施方式的鼓风机的主要部分的侧剖视图。
图3是本发明的第一实施方式的鼓风机中的叶轮旋转轴及轴承的通过吹扫气体提高了冷却效果的另一方面的主要部分的侧剖视图。
图4是示出本发明的第二实施方式的鼓风机的概略结构的侧剖视图。
图5是示出本发明的第三实施方式的鼓风机的概略结构的侧剖视图。
图6是示出本发明的第四实施方式的鼓风机的概略结构的侧剖视图。
图7是本发明的第四实施方式的鼓风机的轴孔部以及轴承部周边的局部放大剖视图。
图8是本发明的第四实施方式的鼓风机的轴承部中的轴承内圈及旋转轴的叶轮侧观察到的横截面图。
图9是示出本发明的第五实施方式的鼓风机的概略结构的侧剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式的鼓风机作为所谓的再循环鼓风机设置在包括燃料电池的发电系统中，例如设置在由固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell；以下称为SOFC)和微型燃气轮机(以下称为MGT)组合而成的复合发电系统(例如，参照日本特开2019-145394号公报和日本特开2014-107071号公报等)中。
首先，对该发电系统的概要进行说明。
如图1所示的示意性结构，本实施方式的发电系统1具备燃料系统、空气系统以及排气系统，燃料气体经由燃料供应管线L1被投入到作为燃料电池的SOFC2的燃料极2a(阳极)侧，并且由MGT3的压缩机3a升压后的空气经由空气供应管线L2及空气鼓风机4被投入到SOFC2的空气极2b(阴极)侧。
另外，SOFC2的阳极废气的一部分由再循环管线L3上的再循环鼓风机5(鼓风机)升压而返回到燃料供应管线L1侧，再循环到SOFC2。阳极废气的剩余部分以及来自SOFC2的空气极2b的排出气体(以下称为阴极废气)被供应到燃烧器6，来自燃烧器6的燃烧气体被送到MGT3的燃气轮机3b，从而驱动MGT3的压缩机3a及发电机3c。
在燃烧器6的上游侧设置有将阳极废气的剩余部分送到燃烧器6的气体鼓风机8，在燃烧器6的下游侧设置有热交换器9，热交换器9在从燃烧器6排出的燃烧气体与从MGT3的压缩机3a送到空气供应管线L2的空气之间进行热交换。而且，空气鼓风机4、气体鼓风机8以及再循环鼓风机5在各自的上游侧设置有未图示的气体流量控制阀等。
供应到SOFC2的燃料气体、供应到燃烧器6的燃料气体例如分别是由天然气、城市煤气、或氢气以及一氧化碳、甲烷和其他的碳氢化合物气体、或者含碳原料(石油、煤炭等)通过气化设备制造而成的，并制备成发热量大致恒定。另外，根据SOFC2的工作温度(例如700℃～1000℃左右)，向SOFC2的燃料极2a供应加热到高温的燃料气体。
另外，供应到SOFC2的燃料极2a侧的燃料气体与由再循环鼓风机5升压后的阳极废气汇流，从而变成使例如体积比为30％～50％左右的水蒸气与燃料的烃气体发生重整反应而得到的高温富氢气体，变成含有氢气(H2)、一氧化碳(CO)以及低级烃(例如甲烷(CH4))的状态。供应到SOFC2的氧化性气体是含有约15％～30％的氧气的气体，例如是空气，但除空气以外，还可以使用燃烧废气与空气的混合气体、氧气与空气的混合气体等(以下也将供应到SOFC2的氧化性气体简称为空气)。
具体而言，在SOFC2的燃料极2a侧，在水蒸气重整后的高温富氢气体与SOFC2的电解质2c中的氧化物离子(O2-)之间发生预定的氧化反应(2H2 2O2-→2H2O 4e-......(1))。另一方面，在SOFC2的空气极2b侧，在通过升压而供应的空气中的氧气(O2)与从燃料极2a侧经过外部电路而提供的电子之间发生预定的还原反应(O2 4e-→2O2-......(2))。其结果是，在SOFC2中，燃料(H2)与氧(O2)能够发生化学反应而进行发电，并且能够生成水(H2O)。
此外，燃料气体的水蒸气重整例如是使作为燃料气体的主要成分的甲烷(CH4)与水蒸气(H2O)反应而重整为氢气(H2)和一氧化碳(CO)的吸热反应，由于包含在该重整燃料气体中的CO也能与电解质中的氧化物离子(O2-)发生反应而产生电子(CO O2-→CO2 2e-......(3))，因此成为燃料。
由SOFC2输出的直流电例如通过逆变器7转换为3相交流电，并与来自MGT3的发电机3c的3相交流电一起通过变压器升压。然后，来自SOFC2及MGT3的3相交流电的一部分也供应到SOFC2及MGT3的辅机类(accessories)。当然，由SOFC2输出的直流电也能够在直流状态下直接使用。
图1及图2所示的再循环鼓风机5能够执行预定范围内的风量和静压下的送风，以使被SOFC2发电中所产生的水(H2O)加湿的高温的、例如750℃左右的阳极废气能够再循环到SOFC2。
如图1所示，该再循环鼓风机5是使从SOFC2(燃料电池)的燃料极2a排出的高温阳极废气升压并进行送风的离心压缩型送风机，其具备第一外壳11、第二外壳12、叶轮13、旋转轴14、电动机15、以及吹扫气体导入单元16等。
第一外壳11构成为包括涡旋外壳部11s和背板轴环构件11p，涡旋外壳部11s将阳极废气导入从中央侧的吸入口11a向其周围的涡旋通道11b扩展的气体通道11c，背板轴环构件11p嵌入涡旋外壳部11s的后侧并与涡旋外壳部11s固定为一体，且在气体通道11c中限定出叶轮13的收纳空间。
如图2所示，背板轴环构件11p具有：背板部11d，其与叶轮13的背面相对；圆筒部11f，其形成在该背板部11d的中央开口的轴孔11e；以及支撑部11g，其通过多个螺栓17b固定于第二外壳12的内周侧的前端部分，旋转轴14贯穿该轴孔11e内。
背板轴环构件11p是热传导率小于第二外壳12的构件，至少其背板部11d构成位于叶轮13的背面侧的大致板状的隔热部，具体而言构成具有与叶轮13的背面侧外周面以及背面这两者相对的环状的阶梯面的大致圆环板状的隔热部。
背板轴环构件11p的背板部11d及圆筒部11f是分别位于轴孔11e附近的气密性的部件，背板轴环构件11p的背板部11d为与叶轮13的背面隔开预定间隙而相对的高温侧壁面部分，圆筒部11f为形成轴孔11e的气密性的圆筒壁面部分。
涡旋外壳部11s经由以向其外周部分的背面侧突出的方式焊接的紧固法兰11j并通过多个螺栓17c紧固于第二外壳12。此外，还可以考虑在背板轴环构件11p与紧固法兰11j之间形成的环状空间18中设置隔热层。
第二外壳12是具有与第一外壳11的轴孔11e连通的内部空间21且通过一对轴承22A、22B支撑旋转轴14的有底的筒状体，收纳电动机15的定子15s的后端侧(电动机壳体部分)相对于收纳轴承22A、22B的前端侧(轴承箱部分)形成为相对较大的直径。另一方面，旋转轴14的直径从叶轮13侧向电动机15侧阶段性减小，叶轮13和旋转轴14相对于第二外壳12能够从前侧装卸。
如图3所示，也可以通使电动机15的转子15r的外径小于第二外壳12的前端侧的内径，从而使从叶轮13到转子15r为止的旋转平衡已被调整的一体的旋转单元与背板轴环构件11p一起能够相对于第二外壳12从前侧(该图中的左侧)装卸。
该第二外壳12例如是铜制的，紧固于其后端的铜制的后端盖部12r上一体地结合有冷却面积大的散热器23，在散热器23上安装有冷却风扇24。
叶轮13一体地支撑于旋转轴14的前端侧，且旋转自如地收纳在第一外壳11内，并形成能够通过与旋转轴14的一体旋转而吸入阳极废气并将其升压到能够再循环的翼形状。
该叶轮13具有图中多个叶片13a三维扭曲的形状，但并不限于特定形状，也可以是公知的离心压缩型的任何类型。但是，叶轮13的轮毂(hub)背面部13b优选是中空的，以减小有助于传递热的横截面面积。
旋转轴14具有：大径部14a，其旋转自如地插通于第一外壳11的轴孔11e并焊接于叶轮13的轮毂背面部13b；中径部14b，其嵌合并支撑于一对轴承22A、22B的内圈；以及小径部14c，其贯穿电动机15的旋转中心部并与转子15r一体地结合。
另外，在旋转轴14中，在比背板轴环构件11p的背板部11d(隔热部)更靠轴承22A、22B侧形成有吹扫气体通道41(吹扫气体通道的一部分)，吹扫气体通道41在轴孔11e的后端附近的外周面上开口。该吹扫气体通道41与在来自吹扫气体导入单元16的吹扫气体从后方的电动机15侧供应到第二外壳12的内部空间21中时吹扫气体经过旋转轴14周围的转子15r与定子15s之间的间隙并穿过轴承22A、22B的内部到达气体储存室31的吹扫气体的路径(环状间隙，以下也称为轴承路径)不同，其在旋转轴14的内部也形成吹扫气体的路径(以下也称为轴孔路径)，能够将吹扫气体的供给压力导入到比轴承22A、22B更靠前方的轴孔11e侧。
紧固于第二外壳12的背板轴环构件11p的支撑部11g为位于吹扫气体通道41的多个前端侧开口41a附近的气密性的低温侧壁面部分。
背板轴环构件11p、叶轮13均与加湿的高温的(例如750℃左右)阳极气体接触，因此由高温强度高且能抑制高温水蒸气氧化所引起的材料强度的劣化的材料形成。旋转轴14也可以由相同的材料形成。作为这种材料，例如可以采用Fe-Ni-Cr系合金、Ni-Cr-Co系合金，或者可以采用气孔率为10％以下的致密性的碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、塞隆(SiAlON)等陶瓷。
电动机15是从后端侧驱动旋转轴14的电动的旋转驱动单元，例如是3相电动机，具有公知的定子15s和转子15r。该电动机15中的绕组、磁轭、磁铁等的配置都不限于特定形式。
吹扫气体导入单元16将比第一外壳11的轴孔11e内的压力高的气体导入第二外壳12的内部空间21内，以作为将阳极废气从内部空间21侧排除的吹扫气体，当吹扫气体导入到第二外壳12的内部空间21中时，抑制了阳极废气从第一外壳11的气体通道11c侧流入轴孔11e内。
由于SOFC2的阳极废气中含有一氧化碳、水分，因此为了使第一外壳11的轴孔11e始终处于气密的密封状态，此处的吹扫气体导入单元16构成为，能够不断地将吹扫气体导入第二外壳12的内部空间21，并且能够不断地使吹扫气体穿过旋转轴14内的后述的轴向通道41c导入到比轴承22A、22B更靠前方侧。该吹扫气体导入单元16可以根据例如SOFC2的运行负载所对应的叶轮13的旋转速度[rpm]，相应改变每单位时间的吹扫气体导入量。
具体而言，吹扫气体导入单元16能够使能够将第二外壳12的内部空间21中的至少比一方的轴承22A更靠轴孔11e侧的残留气体(初次运行时为空气)排除的预定压力的吹扫气体、例如燃料气体充满到内部空间21内的至少比一方的轴承22A更靠轴孔11e侧，在此为充满到整个内部空间21内，并且能够将内部空间21内的吹扫气体压力保持在比轴孔11e内以及气体通道11c内中的叶轮13的背面侧高的压力。此外，吹扫气体导入单元16可以以大致恒定的压力供应吹扫气体，也可以以被设定为阶段性可变的压力或被控制为连续可变的压力供应吹扫气体。
虽然未详细图示该吹扫气体导入单元16，但该吹扫气体导入单元16包括：燃料供应源，从燃料气体的供应路径取出一部分燃料气体；导入控制阀，其能够根据叶轮13的旋转速度[rpm]，进一步根据内部空间21内的压力来调整吹扫气体压力；吹扫气体导入通道42，其形成于第二外壳12的后端盖部12r；以及未图示的气密性的配管和接头等。吹扫气体导入通道42以及前述的气密性的配管等构成位于旋转轴14的内外两条路径的吹扫气体通道41等(轴承路径以及轴孔路径)的上游侧的吹扫气体通道的剩余部分。
通过基于例如叶轮13的旋转速度[rpm]或内部空间21内的压力这样的运行条件的检测结果(未图示的传感器的检测信息)以及在预定的运行条件范围内从预先的试验结果取得的吹扫气体压力的数据映射选择性地控制吹扫气体导入单元16的导入控制阀，能够将与轴孔11e内的压力或与气体通道11c内中的叶轮13的背面侧的压力对抗的吹扫气体压力设定为可变。
在本实施方式中，导入气体通道11c内且升被压的送风对象气体是工作气体SOFC2的废气从燃料极2a侧排出的阳极废气，在第二外壳12的内部空间21内穿过旋转轴14的内外两条路径而被导入轴孔11e侧的吹扫气体包含SOFC2的燃料成分。当然，作为干密封气体的吹扫气体也可以是不包含燃料电池的燃料成分的氮气气体或其他干密封气体。
此外，本发明中所述的吹扫气体不限于燃料气体，也可以是氮气气体、空气等其他气体，本发明中所述的鼓风机不限于再循环鼓风机5，也可以是对象气体为空气的空气鼓风机4或对象气体为阳极废气的气体鼓风机8，还可以是使用于燃料电池的高温气体以外的气体升压并进行送风的鼓风机。另外，本发明中所述的对象气体是指成为送风对象的任意温度的气体，在本实施方式中，是被加热至比常温高的温度的气体，例如是被加热至数百摄氏度左右的高温气体。
然而，在本实施方式中，在轴孔11e的后端侧，由包括背板轴环构件11p、旋转轴14以及轴承22A的多个构件限定出包围旋转轴14的环状的气体储存室31，吹扫气体通道41与该气体储存室31连通。另外，在作为背板轴环构件11p的气密性的圆筒壁面部分的圆筒部11f与旋转轴14之间，形成有径向的间隙尺寸小于环状的气体储存室31的薄壁圆筒状的间隙通道32。而且，在叶轮13的背面与背板轴环构件11p之间，形成有在与薄壁圆筒状的间隙通道32大致正交的方向上扩展并且在径向外侧弯曲成曲柄状的薄板状的间隙33。
并且，当吹扫气体被导入第二外壳12的内部空间21时，前述的吹扫气体压力被设定，为使得该吹扫气体穿过轴孔11e内的旋转轴14的周围的间隙通道32，在预定流量范围内流入第一外壳11的气体通道11c侧。
吹扫气体通道41的前端侧开口41a在轴承22A的前侧且轴孔11e内的后端侧，例如在旋转轴14的前端侧的大径部14a与中径部14b之间开口，与前端侧开口41a紧接的吹扫气体通道41的其他部分向旋转轴14的径向以及轴向后侧延伸。
具体而言，吹扫气体通道41的一端侧部分成为多个径向通道41b，多个径向通道41b沿径向贯穿并以预定角度(例如90°)等角度间隔彼此交叉，以使得前端侧开口41a在旋转轴14的大径部14a与中径部14b之间的阶梯外周面14d上的多个部位处开口，其他部分成为从多个径向通道41b的交叉部分沿着旋转轴14的轴线方向向后侧延伸的一条轴向通道41c。
多个径向通道41b从位于旋转轴14的大径部14a的中心的集合通道41d向辐射外方向延伸，一条轴向通道41c从集合通道41d贯穿中径部14b以及小径部14c的轴心部分，并在旋转轴14的后端面14r上开口。在这种情况下，如前所述，通过来自吹扫气体导入单元16的吹扫气体的供给压力，吹扫气体在内部空间21内被供应到旋转轴14的周围和旋转轴14内的吹扫气体通道41，吹扫气体穿过多个路径被供应到比轴承22A更靠前侧的环状的气体储存室31，预定压力以上的吹扫气体被供应到与叶轮13的背面侧的间隙33相通的轴孔11e内。而且，在电动机15旋转时，随着吹扫气体通道41的多个径向通道41b旋转，吹扫气体被离心力推向辐射外方向，促进了吹扫气体向吹扫气体通道41内的吸入，更可靠地将预定压力以上的吹扫气体供应到与叶轮13的背面侧的间隙33相通的轴孔11e内。并且，在再循环鼓风机5的运行过程中，无论旋转轴34的旋转速度如何(即使旋转停止时)，都能够保持向轴孔11e内供应预定压力以上的吹扫气体，并且机内的气体被吹扫气体连续置换。
如图3所示，也可以在旋转轴14的轴向上的轴承22A的附近区域内形成通道截面积小于两通道41c、41d的冷却用小径通道41e，以使得在旋转轴14的中心附近，集合通道41d与轴向通道41c连通。这样，除了前述的来自吹扫气体供应单元16的吹扫气体供给压力之外，当在旋转轴14旋转期间吹扫气体向吹扫气体通道41内的吸入得到促进时，冷却用小径通道41e内的流速大于前后的轴向通道41c以及集合通道41d内的流速。其结果是，冷却用小径通道41e的内壁面中的热传递(对流)显著增大，能够提高吹扫气体对轴承的冷却效率。
另外，吹扫气体通道41的另一端侧的轴向通道41c，在比轴承22A更靠旋转轴14的后端侧在沿着旋转轴14的径向扩展的面上，例如在后端面14r上，以位于比旋转轴14的前端侧的阶梯外周面14d更靠径向内侧(旋转中心侧)的方式开口。此外，在此虽然吹扫气体通道41的轴向通道41c在旋转轴14的后端面14r的中心部以小直径开口，但例如也可以以其另一端的开口直径大于吹扫气体通道41的中间部分的方式在旋转轴14的后端内周部形成越靠后侧直径越大的锥形面。
轴承22A、22B例如是封入适量润滑脂的角接触球轴承，在各自的外圈侧通过支撑环25A、25B支撑于第二外壳12。
此外，由于再循环鼓风机5作为高温气体送风用的送风机，被用于具备SOFC2的发电系统1，因此，通常要求1)对叶轮13的旋转轴14的轴孔11e的轴封是完全气密的；2)发电系统1可能用作偏远地区的分散电源，因此不使用同系统本身供应的电源以外的电源；3)由于可以作为分散电源设置在一般家庭或小型公寓住宅中，因此再循环鼓风机5是紧凑型的等。
接下来，对作用进行说明。
在以上述方式构成的本实施方式的再循环鼓风机5中，高压的吹扫气体由吹扫气体导入单元16导入第二外壳12的内部空间21，尤其是穿过叶轮13的旋转轴14的内外两条路径而导入前侧的气体储存室31内。因此，通过与轴孔11e(环状间隙)相邻的前侧的气体储存室31的高压吹扫气体，能够抑制导入再循环鼓风机5的第一外壳11内的阳极废气侵入叶轮13的背面侧的轴孔11e内。
另外，在本实施方式中，在吹扫气体起初被吹扫气体导入单元16导入第二外壳12的内部空间21时以及在随后被连续导入时，吹扫气体的压力能够始终保持高于轴孔11e内的压力。因此，能更有效地抑制第一外壳11的气体通道11c侧的阳极废气流入轴孔11e或者流入第二外壳12的内部空间21。另外，即使在轴承22A被冷却到露点(例如70℃～80℃)以下的情况下，由于加湿的阳极废气不会侵入轴孔11e，因此，能够有效地抑制轴承22A附近的结露，并有效地抑制润滑脂的溶出。
另外，在本实施方式中，由于将燃料气体用于密封用的吹扫气体，因此不需专用的密封流体，也不需要为了可靠的轴封而使用很多的配管、阀门等，因此，再循环鼓风机5的结构简单，解决了难以小型化和成本难以降低的现有问题。
而且，包含SOFC2的燃料成分的吹扫气体穿过轴孔11e内的旋转轴14周围的间隙通道32以预定流量流向第一外壳的气体通道侧，并与阳极废气汇流，因此能够可靠地抑制第一外壳11内的加湿的阳极废气穿过轴孔11e进入第二外壳12的内部空间21内，并且再循环到SOFC2的阳极废气不会被吹扫气体污染。
另外，在本实施方式中，轴孔11e内的薄壁圆筒状的间隙通道32、在叶轮13的背面侧扩展的圆环薄板状的间隙33等通过背板轴环构件11p、叶轮13以及旋转轴14由气密性的壁面形成，因此能够充分确保轴孔11e的干气密封功能。而且，背板轴环构件11p具有隔热功能，将从叶轮13向旋转轴14的热传导面积抑制得较小，因此能够有效抑制向轴承22A传热。另外，第二外壳12以及支撑环25A、25B分别由热传导率大的材料形成，因此可以实现从轴承22A、22B向第二外壳12侧的有效散热，与有效地抑制来自轴承22A、22B的润滑脂的溶出等相结合，能够确保稳定的轴承性能。
另外，在本实施方式中，在轴孔11e的后端侧限定有吹扫气体通道41开口的环状的气体储存室31，在背板轴环构件11p的气密性的圆筒壁面部分与旋转轴14之间，形成有径向间隙尺寸小于环状的气体储存室31的间隙通道32。因此，在运行初期等，在轴孔11e的后端侧轴承22A露出的气体储存室31内的空气能够迅速地被吹扫气体置换，并且能够可靠地使气体储存室31内充满吹扫气体。另外，通过吹扫气体导入单元16使预定压力的吹扫气体穿过内部空间21的旋转轴14的内外两条路径供应到气体储存室31、以及促进根据叶轮13的转速向轴孔路径导入吹扫气体，从而使机内的残留气体不断地被适当流量的吹扫气体置换。其结果是，能够消除由于水蒸气的结露而导致的来自轴承22A的润滑剂的溶出等的担忧，并且无论因负载变动而引起的叶轮13侧的阳极废气的压力变动如何，都能够稳定确保吹扫气体对轴孔11e的干气密封性能。
另外，在本实施方式中，在轴孔11e的后端侧且比轴承22A更靠轴孔11e侧，吹扫气体通道41在旋转轴14的前端侧外周面上开口，而吹扫气体通道41的后端在旋转轴14的后端面14r的中心附近开口。因此，当旋转轴14旋转时，在比轴承22A更靠前端侧，随着吹扫气体通道41的径向通道41b的旋转，吹扫气体被离心力推向辐射外方向，从而迅速充满环状的气体储存室31内，并且促进了吹扫气体向吹扫气体通道41的吸入。另外，无论叶轮13的转速变化如何，作用在轴孔11e内的吹扫气体压力都能够保持为所需的压力。而且，通过使吹扫气体朝向环状的气体储存室31从后侧向前侧单向流动，从而将第二外壳12的内部空间21中的残留气体可靠地置换为吹扫气体。
这样，在本实施方式的再循环鼓风机5中，无论其运行状态如何，都能够可靠地抑制加湿的高温的阳极废气侵入轴孔11e侧，而且易于小型化和降低成本。
(第二实施方式)
图4示出了本发明的第二实施方式的鼓风机。
此外，以下所述的各实施方式具有与上述第一实施方式相似的构成及作用，因此主要针对与第一实施方式的不同点进行说明，对于与先前的实施方式相似的方面，标注与图1、2中所示的对应的构成要素相同的附图标记，并省略实质重复的详细说明。
如图4所示，在第二实施方式的鼓风机中，在第一外壳11与第二外壳12之间具备：与背板轴环构件11p相邻的大致圆板状的隔热壁37、包围第二外壳12的大致圆筒状的隔热筒壁38、介于第二外壳12与隔热壁37之间的大致圆环板状的安装板12f、以及包围隔热筒壁38的支撑筒39，第二外壳12是比较纵长(长轴小径)的且其外周面未露出到外部环境中的外壳结构。另外，隔热筒壁38例如由陶瓷纤维制成，通过将预定压力的吹扫气体从形成于第二外壳12的后端盖部12r侧的外侧吹扫气体通道12p导入到该隔热筒壁38内，能够提前有效地避免高温多湿的阳极废气在第一外壳11的背板部11d的周围从气体通道11c侧侵入第二外壳12内而结露的情况。
另外，可旋转自如地支撑叶轮13的旋转轴34不像第一实施方式的旋转轴14那样从前端侧向后端侧直径阶段性变小，而是在轴承22A、22B之间的轴中央部分是直径最大的大径部34a，在其两侧由轴承22A、22B支撑的一对中径部34b的直径大致相同，在这两个中径部34b外侧的小径部34c、34e的直径更小。
前端侧的一方的中径部34b插通轴孔11e，叶轮13紧固于前端侧的一方的小径部34c。
并且，在轴孔11e的后端侧，由包括背板轴环构件11p、旋转轴34以及轴承22A的多个构件在轴孔11e附近限定出包围旋转轴34的环状的气体储存室31，该气体储存室31的大部分位于比轴孔11e内的薄壁圆筒状的间隙通道32更靠径向外侧的位置。
经由旋转轴34驱动叶轮13旋转的电动机35与第一实施方式中的电动机15相比，具有分别纵长的转子35r和定子35s。
电动机35中的绕组、磁轭、磁铁等配置与第一实施方式中的电动机15相同，都不限于特定形式。
在第二外壳12的后端盖部12r除了设置有将吹扫气体导入通道42连接到外部的吹扫气体供应源的未图示的吹扫气体导入管、软管等之外，还设置有将电动机35的电线气密地引出并连接到外部的气密连接器45、检测第二外壳12内的轴承温度、电动机温度的温度传感器46等。
在本实施方式中也能够获得与第一实施方式同样的作用及效果。
(第三实施方式)
图5示出了本发明的第三实施方式的鼓风机。
如图5所示，在第三实施方式的鼓风机中，与第二实施方式大致相同地，在第一外壳11与第二外壳12之间具备：与背板轴环构件11p相邻的大致圆板状的隔热壁37、包围第二外壳12的大致圆筒状的隔热筒壁38、以及包围隔热筒壁38的支撑筒39，但第二外壳12的短轴直径较大。另外，支撑筒39由固定的支撑台36支撑。
另外，能旋转自如地支撑叶轮13的旋转轴34与第二实施方式相同，在轴承22A、22B之间的轴中央部分直径最大，由轴承22A、22B支撑的部分的直径大致相同。
而且，并不是如第一、第二实施方式那样利用后端侧的散热器23及冷却风扇24来冷却第二外壳12，而是在第二外壳12中形成有由至少一对纵通道43a、43b以及连接该纵通道43a、43b的横通道43c构成的多个折回冷却通道43，并且设置有将这些冷却通道43与外部的冷却用的介质的供应源侧连接的集合配管52以及软管53、54等。然后，能够使冷却用的介质例如冷却液穿过折回冷却通道43，从而对第二外壳12进行冷却。
另外，在本实施方式中，吹扫气体导入单元16构成为，安装有使第二外壳12的后端盖部12r的中央开口且沿电动机旋转轴方向延伸的吹扫气体导入管47，并使吹扫气体穿过吹扫气体导入管47而导入到内部空间21中。另外，在吹扫气体导入管47的外端侧安装有用于将电动机35的配线气密地引出并连接到外部的密封连接器48等。
在本实施方式中也能够获得与第一实施方式同样的作用及效果。
(第四实施方式)
图6至图8示出了本发明的第四实施方式的小型高速的鼓风机。
本实施方式的再循环鼓风机5使从SOFC2的燃料极2a排出的高温的阳极废气升压并进行送风。
如图6及图7所示，在第四实施方式的鼓风机5中，在收纳叶轮13的第一外壳11的背面侧，以陶瓷纤维等为材料的背板轴环构件11p和安装板12f为一体的隔热壁37通过嵌入到隔热壁37的多个螺栓17b与第二外壳12结合为一体。并且，这些第一外壳11及支撑筒39与收纳电动机35的第二外壳12通过紧固于后端盖部12r的多个螺栓17d而结合为一体。隔热壁37是位于叶轮13的背面侧的大致板状体，旋转轴34贯穿其圆形的中心部分。
另外，能旋转自如地支撑叶轮13的旋转轴34在轴承22A、22B之间且接近轴承22A的一侧部分为直径最大的大径部34a，在另一侧部分34e一体地安装有电动机35的转子35r，而轴承22A、22B的内侧及外侧的中径部34b的直径大致相同，并通过轴承22A、22B旋转自如地支撑于第二外壳12。而且，旋转轴34的前端侧的小径部34c与叶轮13结合为一体。
在此，通过将两个轴承22A、22B配置于电动机35在轴向上的定子35s的两端附近，从而使电动机35的转子35r经由两轴承22A、22B以双支撑支撑于第二外壳12，能够有效地避免直至高转速(例如10万rpm)的较宽的旋转速度范围内的叶轮13以及旋转轴34(旋转部分)的共振。
另外，在旋转轴34形成有与其周围的轴承路径的吹扫气体的路径不同的轴向的吹扫气体通道41，该吹扫气体通道41使吹扫气体穿过轴内并使吹扫气体在内部空间21中导入比轴承22A、22B更靠轴孔11e侧，该吹扫气体通道41的一部分为朝着接近叶轮13的一侧的轴承22A的内周面侧向辐射外方向开口的形状。
具体而言，位于靠近叶轮13的旋转轴34的轴线方向前侧的吹扫气体通道41的一部分具有：朝着轴承22A的内圈22ir向辐射外方向以凹状打开的第一槽部分，例如在周向上延伸的环状槽部分41g、以及从第一槽部分41g向轴孔11e侧延伸的多个纵槽状的第二槽部分41a，多个第二槽部分41a例如以90度的等角度间隔，分别在隔热部37与轴承22A之间露出的旋转轴34的外周面上开口。
另外，吹扫气体通道41的一部分构成为，包括以在环状槽部分41g的内底面侧开口的方式在旋转轴34的径向上贯穿的多个径向通道41b、以及以预定角度间隔连接到多个径向通道41b的内端侧的集合通道41d，集合通道41d在其轴线方向后侧与延伸至集合通道41d的后侧的轴向通道41c连通连接。
多个径向通道41b与多个第二槽部分41a同样地例如以90°的等角度间隔交叉，但相对于多个第二槽部分41a，配置角度位置分别相差45°，如图8所示，从吹扫气体通道41的集合通道41d穿过多个径向通道41b而向辐射外方向供应的吹扫气体能够与轴承22A的内圈22ir的整个内周面侧直接接触，能够对内圈22ir进行冷却。在该图中，例如将多个径向通道41b的配置角度位置设为0°、90°、180°、270°，则多个第二槽部分41a的配置角度位置为45°、135°、225°、315°。
而且，与第三实施方式相同，安装使第二外壳12的后端盖部12r的中央开口并沿电动机旋转轴方向延伸的吹扫气体导入管47，虽然详细内容未图示，但设置有例如使吹扫气体穿过贯穿吹扫气体导入管47的管壁等的吹扫气体通道而导入到内部空间21的吹扫气体导入单元16。并且，将前述的吹扫气体的供给压力设定为如下程度：当吹扫气体(例如常温的燃料气体)由该吹扫气体导入单元16供应到第二外壳12的内部空间21并且穿过旋转轴34的内外多个路径导入到气体储存室31时，该吹扫气体能够以有效冷却轴承22A的预定流量(例如1L(升)-30L/min)穿过轴孔11e内的旋转轴14的周围的间隙通道32流入到第一外壳11的气体通道11c侧。在吹扫气体导入管47的外端侧安装有用于将电动机35的配线气密地引出并连接到外部的密封连接器48等。
此外，后侧的轴承22B除了在支撑于第二外壳12的外圈侧，例如通过外装多个O形环等并且在这些O形环之间涂敷有润滑剂的芯浮动状的支撑环25B来限制外圈的旋转之外，还通过推力载荷产生环28向轴承22A侧施力。另外，支撑轴承22A的外圈的支撑环25A在轴向上抵靠大致圆环板状的安装板12f，以限制轴承22A向前方移动，并且通过埋入大致圆环板状的安装板12f中的定位销等防止其旋转。因此，旋转轴34通过轴承22A、22B将作为轴承22A、22B之间的一侧部分的大径部34a以及另一侧部分34e在轴向上定位，并且在调心状态下被支撑为旋转自如。
在本实施方式中，作为吹扫气体通道41的前端侧开口的多个纵槽状的第二槽部分41a在轴承22A的前侧且轴孔11e的后端侧，在位于旋转轴34的前端侧的中径部34b的外周面上开口，与第二槽部分41a连接的环状槽部分41g在轴承22A的轴向长度区域的中央附近以恒定的槽宽在旋转轴34的整个周向区域中，向辐射外方向开口。并且，与环状槽部分41g连通的多个径向通道41b经由集合通道41d，在其轴线方向后侧与轴向通道41c连通连接。
因此，在再循环鼓风机5运行时，当吹扫气体导入单元16工作，以与电动机35的转速相应的供给压力将吹扫气体供应到第二外壳12的内部空间21中时，预定压力以上的吹扫气体穿过旋转轴34的内外的多个路径而被可靠地导入到与叶轮13的背面侧的间隙33相通的轴孔11e以及气体储存室31内。
此时，导入到吹扫气体通道41中的吹扫气体直接对轴承22A的轴向长度区域的中央附近进行冷却，并且被供应到轴孔11e与轴承22A之间。另外，通过用吹扫气体连续地置换机内的气体，并且将预定压力的吹扫气体导入轴孔11e的图1中的右侧，能够产生与根据叶轮13的旋转速度而被升压的阳极废气向轴孔11e内侵入相对抗的有效背压，能够有效地抑制高温多湿的阳极废气侵入机内。另外，在本实施方式中，由于吹扫气体可以是燃料气体，因此能够使吹扫气体以有效冷却轴承22A的流量从轴孔11e流入到第一外壳11的气体通道11c侧。
其结果是，能够消除根据再循环鼓风机5的运行状态，加湿的阳极废气可能侵入轴孔11e或使轴承性能下降的现有担忧，能够获得与第一实施方式同样的作用及效果，并且能够显著提高不容易冷却的轴承22A的内圈22ir侧的冷却效率。
(第五实施方式)
图9示出了本发明的第五实施方式的小型高速的鼓风机。
本实施方式的再循环鼓风机5使从SOFC2的燃料极2a排出的高温的阳极废气升压并进行送风。
如图9所示，在第五实施方式的鼓风机5中，在收纳叶轮13的第一外壳11的背面侧设置有背板轴环构件11p和壁厚的安装板67形成为一体的隔热壁68，隔热壁68通过多个螺栓17c与第二外壳12结合为一体。
隔热壁68的安装板67通过在背板轴环构件11p与轴承22A之间从旋转轴34隔开预定的径向间隙而包围旋转轴34，从而在第一外壳11的轴孔11e与轴承22A之间限定出包围旋转轴34的环状的气体储存室31。
隔热部68的背板轴环构件11p为至少位于轴孔11e附近的、热传导率小于第二外壳12的气密性壁面。另外，隔热部68与第一实施方式中的背板轴环构件11p大致相同，具有：与叶轮13的背面隔开间隙相对的背板部11d(高温侧壁面部分)、形成轴孔11e的圆筒部11f(圆筒壁面部分)、以及抵靠并支撑轴承22A的外圈的支撑部11h(低温侧壁面部分)。
另外，在隔热壁68中形成至少一条吹扫气体导入通道61，该吹扫气体导入通道61以从气体储存室31向辐射方向(径向)延伸的外端侧为投入口，吹扫气体通道61的内端在外圈抵接部11h附近开口。并且，吹扫气体从外部的吹扫气体导入单元66穿过吹扫气体导入通道61直接(不穿过旋转轴34内)导入气体储存室31内。
该吹扫气体导入单元66与第一实施方式的吹扫气体导入单元16大致相同，使高于第一外壳11的轴孔11e内的压力的的气体经由吹扫气体导入通道61以及气体储存室31导入到第二外壳12的内部，能够抑制吹扫气体导入到气体储存室31时高温多湿的阳极废气从第一外壳11的气体通道11c侧流入轴孔11e内。
即，在本实施方式中也通过向第一外壳11的轴孔11e的内侧(图9中的右侧)导入预定压力的吹扫气体，从而产生与根据叶轮13的旋转速度而被升压的阳极废气向轴孔11e内侵入相对抗的有效背压，有效地抑制了高温多湿的阳极废气侵入机内。另外，通过以吹扫气体为燃料气体，也能够使吹扫气体从轴孔11e流入到第一外壳11的气体通道11c侧。
但是，在本实施方式中，通过吹扫气体导入单元66经由吹扫气体导入通道61以及气体储存室31导入到第二外壳12的内部的吹扫气体形成与上述各实施方式相反方向的流动，并且能够不断地置换内部空间21内的气体。具体而言，导入第二外壳12的内部的吹扫气体经由轴承22A(也可以同时使用绕过轴承22A的通道、例如在轴承22A的径向以及轴向的两侧两端开口的倾斜的连通通道)在内部空间21内从气体储存室31侧流向电动机35侧，并穿过转子35r的周围等的间隙，从兼作后端盖部12r的电动机配线孔的吹扫气体通道62排出到机外。而且，至少在使用开始时，吹扫气体置换用出口63是完全打开的，直到作为轴承箱的第二外壳12内的空气被吹扫气体置换为止。
此外，在图9中，在旋转轴34设置有带凸缘的紧固环27，该紧固环27位于气体储存室31内，并且将轴承22A的内圈紧固于旋转轴34，通过该带凸缘的紧固环27，能够有效地将流入气体储存室31内的吹扫气体的流动引导向轴承22A侧，并且能够产生对抗前述的阳极废气侵入轴孔11e内的有效背压。
在本实施方式中也能够获得与上述各实施方式相同的效果。
在上述的各实施方式中，以本发明的鼓风机为使SOFC的阳极废气再循环的鼓风机进行了说明，但如前所述，本发明的鼓风机可以用作再循环鼓风机以外的阳极废气的升压用的鼓风机或高温的阴极废气的升压用的鼓风机。因此，吹扫气体能够以送风对象的气体为主要成分，也能够使用氮气等所谓的惰性气体。
而且，本发明的鼓风机能够应用于在利用固体氧化物型电解槽(SOEC)的制氢系统中将加湿的氢气气体压缩并使其再循环到燃料极的鼓风机，还能够应用于能够使对象气体升压并提高各种热处理炉或烧成炉的炉内温度的均匀化、加热效率的其他鼓风机。
另外，在上述的各实施方式中，为如下构成：以预定的供给压力供应到第二外壳12的内部空间21内的吹扫气体穿过包括与叶轮13结合为一体的旋转轴14或34的周围的第一供应路径(轴承路径)、以及经过旋转轴14或34的内侧的吹扫气体通道41的第二供应路径(轴孔路径)的多个路径供应到气体储存室31，但例如在冷却对象的轴承22A的温度不太高的情况下等，显然也可以考虑使吹扫气体不经过轴承22A、22B，在对轴承22A、22B进行支撑的支撑管25A、25B或作为轴承箱的第二外壳12中形成经过轴承22A、22B的外侧的纵槽或吹扫气体通道。
如上所述，本发明可以提供一种能够可靠地抑制送风对象气体侵入轴孔侧，且易于小型化和降低成本的鼓风机，其适用于所有适合使来自燃料电池、电解槽等的送风对象气体升压并将其进行送风的鼓风机。
附图标记说明：
1 发电系统
2 SOFC(固体氧化物型燃料电池)
2a 燃料极(阳极)
2b 空气极(阴极)
3 MGT(微型燃气轮机)
4 空气鼓风机
5 再循环鼓风机(鼓风机)
6 燃烧器
7 逆变器
8 气体鼓风机
9 热交换器
11 第一外壳
11a 吸入口
11b 涡旋通道
11c 气体通道
11d 背板部(高温侧壁面部分)
11e 轴孔
11f 圆筒部(圆筒壁面部分)
11g 支撑部(低温侧壁面部分)
11p 背板轴环构件
11s 涡旋外壳部
12 第二外壳
12r 后端盖部
13 叶轮
14、34 旋转轴
14d 阶梯外周面
14r 后端面
15、35 电动机
16 吹扫气体导入单元
21 内部空间
22A、22B 轴承
23 散热器
24 冷却风扇
31 气体储存室(环状的气体储存室)
32 间隙通道(薄壁圆筒状的间隙通道)
41 吹扫气体通道(吹扫气体导入通道的一部分)
41a 前端侧开口(第二槽部分)
41b 径向通道(多个径向通道)
41c 轴向通道
41d 集合通道
41e 冷却用小径通道
41g 环状槽部分(第一槽部分)
42 吹扫气体导入通道(吹扫气体导入通道的剩余部分)
47 吹扫气体导入管
48 密封连接器
61 吹扫气体导入通道
66 吹扫气体导入单元
67 安装板
L1 燃料供应管线
L2 空气供应管线
L3 再循环管线
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种鼓风机，其特征在于，具备：
第一外壳，其形成有导入对象气体的气体通道、以及与该气体通道连通的轴孔；
旋转轴，其旋转自如地插通于所述第一外壳的所述轴孔；
叶轮，其在所述旋转轴的前端侧收纳在所述第一外壳内，且能够与所述旋转轴一体旋转；
电动机，其从后端侧驱动所述旋转轴；
第二外壳，其具有与所述轴孔连通的内部空间，并且通过轴承支撑所述旋转轴；以及
吹扫气体导入单元，其将比所述第一外壳的所述轴孔内压力高的吹扫气体导入所述第二外壳的所述内部空间，
所述吹扫气体导入单元具有吹扫气体通道，所述吹扫气体通道在所述轴孔的后端附近且比所述轴承更靠所述所述轴孔侧开口，通过该吹扫气体通道将所述吹扫气体导入所述内部空间中的比所述轴承更靠所述轴孔侧，能够抑制所述对象气体从所述第一外壳的所述气体通道侧流入所述轴孔内。
2.根据权利要求1所述的鼓风机，其特征在于，
当通过所述吹扫气体导入单元将所述吹扫气体导入所述第二外壳的所述内部空间时，所述吹扫气体在所述内部空间内至少充满到比所述轴承更靠所述轴孔侧，并且该吹扫气体的压力被保持在比所述轴孔内高的压力。
3.根据权利要求1或2所述的鼓风机，其特征在于，
所述对象气体从燃料电池的燃料极侧排出，并且
所述吹扫气体至少含有所述燃料电池的燃料成分，
当所述吹扫气体被导入所述第二外壳的所述内部空间时，所述吹扫气体穿过所述轴孔内的所述旋转轴周围的环状间隙而流入到所述第一外壳的所述气体通道侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的鼓风机，其特征在于，
在所述第一外壳上设置有隔热部，所述隔热部是位于所述叶轮的背面侧的大致板状体且供所述旋转轴贯穿，并且将所述吹扫气体导入所述内部空间中的比所述轴承更靠所述轴孔侧的吹扫气体通道的一部分在比所述隔热部更靠所述轴承侧，在所述轴孔的后端附近开口。
5.根据权利要求4所述的鼓风机，其特征在于，
所述隔热部至少在所述轴孔附近具有热传导率小于所述第二外壳的气密性壁面，该气密性壁面具有：与所述叶轮的背面隔开预定间隙相对的高温侧壁面部分、形成所述轴孔的圆筒壁面部分、以及位于所述吹扫气体通道的开口附近的低温侧壁面部分。
6.根据权利要求5所述的鼓风机，其特征在于，
在所述轴孔的后端侧，由至少包括所述隔热部、所述旋转轴以及所述轴承的多个构件限定出所述吹扫气体通道的一部分开口的环状的气体储存室，
在所述隔热部的所述气密性壁面的圆筒壁面部分与所述旋转轴之间，形成有径向的间隙尺寸小于所述环状的气体储存室的间隙通道。
7.根据权利要求6所述的鼓风机，其特征在于，
在所述轴孔的后端侧且比所述轴承更靠所述轴孔侧，所述吹扫气体通道的一部分在所述旋转轴的前端侧的外周面上开口，并且所述吹扫气体通道的另一部分向所述旋转轴的径向以及轴向后侧延伸。
8.根据权利要求7所述的鼓风机，其特征在于，
所述吹扫气体通道的另一部分在比所述轴承更靠所述旋转轴的后端侧且比所述旋转轴的前端侧的外周面更靠径向内侧，在所述旋转轴的径向上扩展的端面上开口。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的鼓风机，其特征在于，
在所述第一外壳设置有隔热部，所述隔热部是位于所述叶轮的背面侧的大致板状体且供所述旋转轴贯穿，并且将所述吹扫气体导入所述内部空间中的比所述轴承更靠所述轴孔侧的吹扫气体通道的一部分朝着所述轴承的内周面向辐射外方向开口。
10.根据权利要求9所述的鼓风机，其特征在于，
所述吹扫气体通道的一部分具有第一槽部分和多个第二槽部分，所述第一槽部分朝着所述轴承的内圈向辐射外方向开口，所述多个第二槽部分从该第一槽部分向所述轴孔侧延伸，且在所述隔热部与所述轴承之间在所述旋转轴的外周面上开口。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的鼓风机，其特征在于，
在所述第一外壳上设置有隔热部，所述隔热部是位于所述叶轮的背面侧的大致板状体且供所述旋转轴贯穿，
该隔热部通过在所述第一外壳的所述轴孔和所述轴承之间包围所述旋转轴而限定出环状的气体储存室，
在所述轴孔的后端侧将所述吹扫气体导入所述内部空间中的所述环状的气体储存室的所述吹扫气体通道的一部分在比所述轴孔更靠所述轴承侧，形成于所述隔热部或所述旋转轴。
12.根据权利要求11所述的鼓风机，其特征在于，
所述隔热部具有：与所述叶轮的背面隔开间隙相对的高温侧壁面部分、形成所述轴孔的圆筒壁面部分、以及抵靠并支撑所述轴承的外圈的低温侧壁面部分，
所述吹扫气体通道的一部分在所述低温侧壁面部分的附近开口。
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