特開 2024-126733 遠心圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024126733

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/046 20060101AFI20240912BHJP

   F04D 29/44 20060101ALI20240912BHJP

   F04D 29/08 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

F04D29/046 C

F04D29/44 Z

F04D29/08 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035311

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】森 英文

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 潤也

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB07

3H130AB12

3H130AB27

3H130AB47

3H130AC14

3H130BA66A

3H130BA66D

3H130BA66E

3H130CA06

3H130CB01

3H130CB05

3H130DA02Z

3H130DB02Z

3H130DC11X

3H130DD01Z

3H130DG01X

3H130EA02C

3H130EA02D

3H130EA02E

3H130EB01A

(57)【要約】

【課題】遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制すること。
【解決手段】スラストカラー４４には、環状のカラー凹部６７が形成されている。カラー凹部６７の内周開口縁６８は、スラストカラー４４における回転軸４１の軸方向で孔開口縁２３ｅと対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。カラー凹部６７の外周開口縁６９は、回転軸４１の軸方向で第３プレート１７と対向している。カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって速度を維持したまま流れる空気によって、収容室２４内におけるスラストカラー４４と第３プレート１７との間をスラスト軸受５４に向けて回転軸４１の径方向に流れる空気の流れが抑えられる。カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって流れた空気は、第３プレート１７に衝突することにより圧力損失が生じるため、スラスト軸受５４に向けて空気が流れ難くなる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
流体を圧縮するために前記回転軸と一体的に回転するインペラと、
前記回転軸をスラスト方向で支持するスラスト軸受と、
前記インペラを収容するインペラ室、及び前記スラスト軸受を収容する収容室を区画するハウジングと、を備え、
前記ハウジングは、前記インペラ室と前記収容室とを仕切るとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されている仕切壁を有している遠心圧縮機であって、
前記回転軸の外周面から前記収容室内に突出する環状のスラストカラーを備え、
前記スラスト軸受は、少なくとも前記スラストカラーと前記仕切壁との間に配置されており、
前記仕切壁は、前記挿通孔を区画する内周面における前記収容室に開口する孔開口縁を有し、
前記スラストカラーにおける前記仕切壁側の面であって、且つ、前記スラスト軸受よりも前記回転軸の径方向内側の部位には、環状のカラー凹部が形成されており、
前記カラー凹部の内周開口縁は、前記スラストカラーにおける前記回転軸の軸方向で前記孔開口縁と対向する部分よりも前記回転軸の径方向内側に位置しており、
前記カラー凹部の外周開口縁は、前記回転軸の軸方向で前記仕切壁と対向していることを特徴とする遠心圧縮機。

【請求項2】

前記回転軸の外周面には、前記スラストカラーの内周部が取り付けられる環状の取付凹部が形成されており、
前記取付凹部は、前記仕切壁側に位置する環状の凹部開口縁を有し、
前記凹部開口縁は、前記回転軸における前記挿通孔を通過する部分の外周面に連続しており、
前記カラー凹部の内周開口縁は、前記凹部開口縁よりも前記回転軸の径方向内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。

【請求項3】

前記仕切壁における前記収容室側の面であって、且つ、前記スラスト軸受よりも前記回転軸の径方向内側の部位には、環状の壁凹部が形成されており、
前記壁凹部の内周開口縁は、前記仕切壁における前記回転軸の軸方向で前記カラー凹部の外周開口縁と対向する部分よりも前記回転軸の径方向内側に位置しており、
前記壁凹部の外周開口縁は、前記回転軸の軸方向で前記スラストカラーにおける前記仕切壁側の面と対向していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遠心圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠心圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されているように、遠心圧縮機は、回転軸と、インペラと、を備えている。インペラは、流体を圧縮するために回転軸と一体的に回転する。遠心圧縮機は、スラスト軸受を備えている。スラスト軸受は、回転軸をスラスト方向で支持する。遠心圧縮機は、ハウジングを備えている。ハウジングは、インペラ室、及び収容室を区画する。インペラ室は、インペラを収容する。収容室は、スラスト軸受を収容する。ハウジングは、インペラ室と収容室とを仕切る仕切壁を有している。仕切壁には、挿通孔が形成されている。挿通孔には、回転軸が挿通されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１５５６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような遠心圧縮機においては、インペラによって圧縮された流体の一部が、インペラの背面と仕切壁との間の空隙に流れ込む場合がある。インペラの背面と仕切壁との間の空隙に流体が流れ込むと、空隙から挿通孔を介して収容室内に流体が流れ込む場合がある。収容室内に流れ込んだ流体は、スラスト軸受を経由した後、ハウジング外へ排出される。その結果、遠心圧縮機において、流体の無駄な圧縮が増えることになるため、運転効率が低下する要因となる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する遠心圧縮機は、回転軸と、流体を圧縮するために前記回転軸と一体的に回転するインペラと、前記回転軸をスラスト方向で支持するスラスト軸受と、前記インペラを収容するインペラ室、及び前記スラスト軸受を収容する収容室を区画するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記インペラ室と前記収容室とを仕切るとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されている仕切壁を有している遠心圧縮機であって、前記回転軸の外周面から前記収容室内に突出する環状のスラストカラーを備え、前記スラスト軸受は、少なくとも前記スラストカラーと前記仕切壁との間に配置されており、前記仕切壁は、前記挿通孔を区画する内周面における前記収容室に開口する孔開口縁を有し、前記スラストカラーにおける前記仕切壁側の面であって、且つ、前記スラスト軸受よりも前記回転軸の径方向内側の部位には、環状のカラー凹部が形成されており、前記カラー凹部の内周開口縁は、前記スラストカラーにおける前記回転軸の軸方向で前記孔開口縁と対向する部分よりも前記回転軸の径方向内側に位置しており、前記カラー凹部の外周開口縁は、前記回転軸の軸方向で前記仕切壁と対向している。

【0006】

遠心圧縮機においては、インペラによって圧縮された流体の一部が、インペラの背面と仕切壁との間の空隙に流れ込む場合がある。インペラの背面と仕切壁との間の空隙に流体が流れ込むと、空隙から挿通孔を介して収容室内に流体が流れ込む場合がある。ここで、スラストカラーにおける仕切壁側の面であって、且つ、スラスト軸受よりも回転軸の径方向内側の部位に、環状のカラー凹部が形成されているため、挿通孔から収容室内に流れ込んだ流体がカラー凹部内に流入する。このとき、カラー凹部の内周開口縁が、スラストカラーにおける回転軸の軸方向で孔開口縁と対向する部分よりも回転軸の径方向内側に位置している。よって、挿通孔を介して収容室内に流れ込む流体が、スラストカラーにおける仕切壁側の面に衝突せずに、速度を維持したままカラー凹部内に流れ込み易い。そして、カラー凹部内に流れ込んだ流体は、カラー凹部の内周側から外周側に向かって内面に沿って流れる。ここで、カラー凹部の外周開口縁は、回転軸の軸方向で仕切壁と対向している。よって、カラー凹部の外周開口縁からカラー凹部外へ流出する流体は、速度を維持したまま仕切壁に向かって流れる。したがって、カラー凹部の外周開口縁から仕切壁に向かって速度を維持したまま流れる流体によって、収容室内におけるスラストカラーと仕切壁との間をスラスト軸受に向けて回転軸の径方向に流れる流体の流れが抑えられる。さらに、カラー凹部の外周開口縁から仕切壁に向かって流れた流体は、仕切壁に衝突することにより圧力損失が生じる。したがって、流体の圧力が減圧されるため、スラスト軸受に向けて流体が流れ難くなる。よって、挿通孔から収容室内に流れ込んだ流体が、スラスト軸受を経由してハウジング外へ排出されることを抑制することができる。その結果、遠心圧縮機において、流体の無駄な圧縮が抑制されるため、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制することができる。

【0007】

上記遠心圧縮機において、前記回転軸の外周面には、前記スラストカラーの内周部が取り付けられる環状の取付凹部が形成されており、前記取付凹部は、前記仕切壁側に位置する環状の凹部開口縁を有し、前記凹部開口縁は、前記回転軸における前記挿通孔を通過する部分の外周面に連続しており、前記カラー凹部の内周開口縁は、前記凹部開口縁よりも前記回転軸の径方向内側に位置しているとよい。

【0008】

これによれば、カラー凹部の内周開口縁が、凹部開口縁よりも回転軸の径方向内側に位置しているため、挿通孔を介して収容室内に流れ込む流体が、スラストカラーにおける仕切壁側の面に衝突せずに、速度を維持したままカラー凹部内にさらに流れ込み易くなる。したがって、カラー凹部の外周開口縁から仕切壁に向かって速度を維持したまま流れる流体によって、収容室内におけるスラストカラーと仕切壁との間をスラスト軸受に向けて回転軸の径方向に流れる流体の流れがさらに抑え易くなる。よって、挿通孔から収容室内に流れ込んだ流体が、スラスト軸受を経由してハウジング外へ排出されることをさらに抑制し易くすることができる。

【0009】

上記遠心圧縮機において、前記仕切壁における前記収容室側の面であって、且つ、前記スラスト軸受よりも前記回転軸の径方向内側の部位には、環状の壁凹部が形成されており、前記壁凹部の内周開口縁は、前記仕切壁における前記回転軸の軸方向で前記カラー凹部の外周開口縁と対向する部分よりも前記回転軸の径方向内側に位置しており、前記壁凹部の外周開口縁は、前記回転軸の軸方向で前記スラストカラーにおける前記仕切壁側の面と対向しているとよい。

【0010】

これによれば、壁凹部の内周開口縁が、仕切壁における回転軸の軸方向でカラー凹部の外周開口縁と対向する部分よりも回転軸の径方向内側に位置しており、壁凹部の外周開口縁が、回転軸の軸方向でスラストカラーにおける仕切壁側の面と対向している。このため、カラー凹部の外周開口縁からカラー凹部外へ流出する流体は、速度を維持したまま壁凹部内に流れ込む。したがって、カラー凹部の外周開口縁からカラー凹部外へ流出する流体が、速度を維持したまま仕切壁に向かって流れ易くなる。したがって、カラー凹部の外周開口縁から仕切壁に向かって速度を維持したまま流れる流体によって、収容室内におけるスラストカラーと仕切壁との間をスラスト軸受に向けて回転軸の径方向に流れる流体の流れがさらに抑え易くなる。よって、挿通孔から収容室内に流れ込んだ流体が、スラスト軸受を経由してハウジング外へ排出されることをさらに抑制し易くすることができる。

【発明の効果】

【0011】

この発明によれば、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態における遠心圧縮機の断面図である。

【図2】遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。

【図3】遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。

【図4】別の実施形態における遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、遠心圧縮機を具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態の遠心圧縮機は、燃料電池車に搭載されている。遠心圧縮機は、燃料電池スタックに供給される流体としての空気を圧縮する。

【0014】

＜遠心圧縮機の基本構成＞
図１に示すように、遠心圧縮機１０は、ハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、金属材料製である。ハウジング１１は、例えば、アルミニウム製である。ハウジング１１は、モータハウジング１２、コンプレッサハウジング１３、タービンハウジング１４、第１プレート１５、第２プレート１６、及び第３プレート１７を有している。

【0015】

モータハウジング１２は、端壁１２ａと、周壁１２ｂと、を有している。端壁１２ａは、板状である。周壁１２ｂは、端壁１２ａの外周部から筒状に延びている。第１プレート１５は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口側の端部に連結されている。第１プレート１５は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口を閉塞している。そして、モータハウジング１２及び第１プレート１５によってモータ室１８が区画されている。したがって、ハウジング１１は、モータ室１８を有している。

【0016】

第２プレート１６は、モータハウジング１２の端壁１２ａの外面に連結されている。第２プレート１６は、第２プレート１６の厚み方向がモータハウジング１２の端壁１２ａの厚み方向に一致した状態で、モータハウジング１２の端壁１２ａに取り付けられている。

【0017】

遠心圧縮機１０は、モータ２０を備えている。モータ２０は、モータ室１８に収容されている。したがって、モータ室１８は、モータ２０を収容する。モータハウジング１２は、モータ２０を取り囲んでいる。

【0018】

遠心圧縮機１０は、第１軸受保持部２１を備えている。第１軸受保持部２１は、第１プレート１５の中央部からモータ室１８内に突出している。したがって、第１プレート１５は、第１軸受保持部２１を有している。第１軸受保持部２１は、円筒状である。第１軸受保持部２１の内側は、モータ室１８内に連通している。

【0019】

第１プレート１５は、室形成凹部２２を有している。室形成凹部２２は、第１プレート１５におけるモータハウジング１２とは反対側の端面に形成されている。室形成凹部２２は、円孔状である。第１軸受保持部２１の内側は、第１プレート１５を貫通して室形成凹部２２の底面に開口している。室形成凹部２２の軸線と第１軸受保持部２１の軸線とは一致している。

【0020】

第３プレート１７は、第１プレート１５におけるモータハウジング１２とは反対側の端面に連結されている。第３プレート１７は、第３プレート１７の厚み方向が第１プレート１５の厚み方向に一致した状態で、第１プレート１５に取り付けられている。第３プレート１７は、第１挿通孔２３を有している。第１挿通孔２３は、第３プレート１７の中央部に形成されている。第１挿通孔２３の軸線は、室形成凹部２２の軸線、及び第１軸受保持部２１の軸線と一致している。そして、室形成凹部２２と第３プレート１７とによって、収容室２４が区画されている。したがって、ハウジング１１は、収容室２４を区画する。収容室２４は、第１軸受保持部２１の内側に連通している。また、収容室２４は、第１挿通孔２３に連通している。したがって、第１軸受保持部２１は、収容室２４を介して第１挿通孔２３に連通している。

【0021】

遠心圧縮機１０は、第２軸受保持部２５を備えている。第２軸受保持部２５は、モータハウジング１２の端壁１２ａの中央部からモータ室１８内に突出している。したがって、モータハウジング１２は、第２軸受保持部２５を有している。第２軸受保持部２５は、円筒状である。第２軸受保持部２５の内側は、モータ室１８内に連通している。

【0022】

ハウジング１１は、第２挿通孔２６を有している。第２挿通孔２６は、モータハウジング１２の端壁１２ａの中央部、及び第２プレート１６の中央部を貫通している。第２挿通孔２６の軸線は、第２軸受保持部２５の軸線と一致している。第２挿通孔２６は、第２軸受保持部２５の内側に連通している。

【0023】

コンプレッサハウジング１３は、空気が吸入される円孔状の吸入口２７を有する筒状である。コンプレッサハウジング１３は、吸入口２７の軸線が、第１挿通孔２３の軸線と一致した状態で第３プレート１７における第１プレート１５とは反対側の端面に連結されている。吸入口２７は、コンプレッサハウジング１３における第３プレート１７とは反対側の端面に開口している。吸入口２７には、図示しないエアクリーナによって清浄化された空気が流れる。

【0024】

遠心圧縮機１０は、インペラ室２８、吐出室２９、及びディフューザ流路３０を備えている。インペラ室２８、吐出室２９、及びディフューザ流路３０は、コンプレッサハウジング１３と第３プレート１７との間に形成されている。したがって、ハウジング１１は、インペラ室２８を区画する。第３プレート１７は、インペラ室２８と収容室２４とを仕切る仕切壁である。インペラ室２８は、吸入口２７に連通している。吐出室２９は、インペラ室２８の周囲で吸入口２７の軸線周りに延びている。ディフューザ流路３０は、インペラ室２８と吐出室２９とを連通している。インペラ室２８は、第１挿通孔２３に連通している。

【0025】

遠心圧縮機１０は、吐出通路３１を有している。吐出通路３１の第１端は、吐出室２９に連通している。吐出通路３１の第２端は、コンプレッサハウジング１３の外周面に開口している。

【0026】

タービンハウジング１４は、空気が吐出される円孔状の吐出口３２を有する筒状である。タービンハウジング１４は、吐出口３２の軸線が、第２挿通孔２６の軸線と一致した状態で第２プレート１６におけるモータハウジング１２とは反対側の端面に連結されている。吐出口３２は、タービンハウジング１４における第２プレート１６とは反対側の端面に開口している。

【0027】

遠心圧縮機１０は、タービン室３３、タービンスクロール流路３４、及び連通通路３５を備えている。タービン室３３、タービンスクロール流路３４、及び連通通路３５は、タービンハウジング１４と第２プレート１６との間に形成されている。モータハウジング１２の端壁１２ａ、及び第２プレート１６は、タービン室３３とモータ室１８とを仕切っている。タービン室３３は、吐出口３２に連通している。タービンスクロール流路３４は、タービン室３３の周囲で吐出口３２の軸線周りに延びている。連通通路３５は、タービン室３３とタービンスクロール流路３４とを連通している。タービン室３３は、第２挿通孔２６に連通している。

【0028】

遠心圧縮機１０は、吸入通路３６を有している。吸入通路３６の第１端は、タービンハウジング１４の外周面に開口している。吸入通路３６の第２端は、タービンスクロール流路３４に連通している。

【0029】

遠心圧縮機１０は、回転体４０を備えている。回転体４０は、回転軸４１、インペラ４２、タービンホイール４３、及びスラストカラー４４を含む。したがって、遠心圧縮機１０は、回転軸４１と、インペラ４２と、スラストカラー４４と、を備えている。回転軸４１は、ハウジング１１内に収容されている。

【0030】

回転軸４１は、モータハウジング１２の軸線に沿って延びた状態で、モータ室１８を横切っている。回転軸４１の軸方向は、モータハウジング１２の軸方向に一致している。回転軸４１の第１端部は、モータ室１８から第１軸受保持部２１の内側、収容室２４、及び第１挿通孔２３を通過して、インペラ室２８内に突出している。したがって、第１挿通孔２３は、回転軸４１が挿通される挿通孔である。このように、ハウジング１１は、インペラ室２８と収容室２４とを仕切るとともに回転軸４１が挿通される挿通孔が形成されている仕切壁を有している。回転軸４１の第２端部は、モータ室１８から第２軸受保持部２５の内側、及び第２挿通孔２６を通過して、タービン室３３内に突出している。

【0031】

インペラ４２は、回転軸４１の第１端に連結されている。インペラ４２は、インペラ室２８に収容されている。したがって、インペラ室２８は、インペラ４２を収容する。インペラ４２は、インペラ室２８に吸入された空気を圧縮するために回転軸４１と一体的に回転する。

【0032】

図２に示すように、インペラ４２は、背面４２ａから先端に向かうに従って徐々に縮径した筒状である。インペラ４２の背面４２ａは、第３プレート１７と対向している。インペラ４２の回転軸線は、回転軸４１の軸線でもある。回転軸４１の軸線は、回転体４０の回転軸線である。

【0033】

インペラ４２は、円筒状のボス部４２ｂを有している。ボス部４２ｂは、インペラ４２の背面４２ａの中央部から突出している。回転軸４１の第１端は、ボス部４２ｂの内側を通過している。ボス部４２ｂは、第１挿通孔２３に入り込んでいる。したがって、ボス部４２ｂは、第１挿通孔２３の内側に配置されている。ボス部４２ｂは、回転体４０における第１挿通孔２３の内側に位置する部分である。インペラ４２において、ボス部４２ｂは、回転軸４１の一部を構成しているとも言える。

【0034】

図１に示すように、タービンホイール４３は、回転軸４１の第２端に連結されている。タービンホイール４３は、タービン室３３に収容されている。タービンホイール４３は、回転軸４１と一体的に回転する。

【0035】

スラストカラー４４は、円環状である。スラストカラー４４は、回転軸４１の外周面から収容室２４内に突出している。したがって、スラストカラー４４は、収容室２４内に配置されている。スラストカラー４４は、回転軸４１の外周面から径方向外側へ環状に突出した状態で、回転軸４１に固定されている。スラストカラー４４は、回転軸４１とは別体である。スラストカラー４４は、回転軸４１と一体的に回転する。

【0036】

モータ２０は、筒状のモータロータ４７と、筒状のモータステータ４８と、を有している。モータ室１８は、モータロータ４７を収容する。モータロータ４７は、回転軸４１に固定されている。モータステータ４８は、ハウジング１１に固定されている。モータロータ４７は、モータステータ４８の径方向内側に配置されている。モータロータ４７は、回転軸４１と一体的に回転する。モータロータ４７は、回転軸４１に固定された円筒状のロータコア４９と、ロータコア４９に設けられた図示しない複数の永久磁石と、を有している。モータステータ４８は、モータロータ４７を取り囲んでいる。モータステータ４８は、円筒状のステータコア５０と、モータコイル５１と、を有している。ステータコア５０は、モータハウジング１２の内周面に固定されている。モータコイル５１は、ステータコア５０に巻回されている。

【0037】

回転軸４１は、図示しないバッテリからモータコイル５１に電流が流れることによって、モータロータ４７と一体的に回転する。したがって、モータ２０は、回転軸４１を回転させる。モータ２０は、回転軸４１の軸方向において、インペラ４２とタービンホイール４３との間に配置されている。

【0038】

遠心圧縮機１０は、第１ラジアル軸受５２を備えている。第１ラジアル軸受５２は円筒状である。第１ラジアル軸受５２は、第１軸受保持部２１に保持されている。第１ラジアル軸受５２は、回転軸４１におけるモータ２０よりも回転軸４１の第１端部寄りに位置する部位を回転可能に支持する。

【0039】

遠心圧縮機１０は、第２ラジアル軸受５３を備えている。第２ラジアル軸受５３は円筒状である。第２ラジアル軸受５３は、第２軸受保持部２５に保持されている。第２ラジアル軸受５３は、回転軸４１におけるモータ２０よりも回転軸４１の第２端部寄りに位置する部位を回転可能に支持する。

【0040】

第１ラジアル軸受５２及び第２ラジアル軸受５３は、モータ２０を回転軸４１の軸方向で挟んだ両側の位置で回転軸４１をラジアル方向で回転可能に支持する。なお、「ラジアル方向」とは、回転軸４１の軸方向に対して直交する方向である。

【0041】

図２に示すように、遠心圧縮機１０は、スラスト軸受５４を備えている。スラスト軸受５４は、収容室２４に収容されている。したがって、収容室２４は、スラスト軸受５４を収容する。スラスト軸受５４は、スラストカラー４４をスラスト方向で回転可能に支持する。したがって、スラスト軸受５４は、スラストカラー４４を介して回転軸４１をスラスト方向で支持する。なお、「スラスト方向」とは、回転軸４１の軸線方向に対して平行な方向である。

【0042】

スラスト軸受５４は、第１スラスト軸受部５４ａと、第２スラスト軸受部５４ｂと、を有している。第１スラスト軸受部５４ａは、スラストカラー４４と第３プレート１７との間に配置されている。したがって、スラスト軸受５４は、少なくともスラストカラー４４と第３プレート１７との間に配置されている。第２スラスト軸受部５４ｂは、スラストカラー４４と第１プレート１５との間に配置されている。

【0043】

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、第１シール部５５と、第２シール部５６と、を備えている。第１シール部５５は、第３プレート１７における第１挿通孔２３を区画する内周面に形成される複数の溝によって構成されるラビリンスシールである。図２に示すように、第１シール部５５は、インペラ４２の背面４２ａと第３プレート１７との間の空隙５７からの第１挿通孔２３を介した収容室２４への空気の洩れを減少させる。

【0044】

図１に示すように、第２シール部５６は、第２プレート１６における第２挿通孔２６を区画する内周面に形成される複数の溝によって構成されるラビリンスシールである。第２シール部５６は、タービンホイール４３の背面と第２プレート１６との間の空隙からの第２挿通孔２６を介したモータ室１８への空気の洩れを減少させる。

【0045】

遠心圧縮機１０は、導入通路５８を備えている。導入通路５８は、第１プレート１５に形成されている。導入通路５８の第１端は、第１プレート１５の外周面に開口している。導入通路５８の第２端は、収容室２４に連通している。

【0046】

遠心圧縮機１０は、排出通路５９を備えている。排出通路５９は、モータハウジング１２の端壁１２ａに形成されている。排出通路５９の第１端は、第２挿通孔２６における第２シール部５６よりも第２軸受保持部２５寄りの部分に連通している。排出通路５９の第２端は、モータハウジング１２の端壁１２ａの外周面に開口している。したがって、排出通路５９は、ハウジング１１の外部に連通している。

【0047】

＜燃料電池システム＞
上記構成の遠心圧縮機１０は、燃料電池車に搭載された燃料電池システム６０の一部を構成している。燃料電池システム６０は、遠心圧縮機１０の他に、燃料電池スタック６１と、供給配管６２と、排出配管６３と、分岐配管６４と、インタークーラ６５と、を備えている。燃料電池スタック６１は、図示しない複数の電池セルから構成されている。供給配管６２は、吐出通路３１と燃料電池スタック６１とを接続する。排出配管６３は、燃料電池スタック６１と吸入通路３６とを接続する。

【0048】

分岐配管６４は、供給配管６２の途中から分岐されている。分岐配管６４の第１端は、供給配管６２に接続されている。分岐配管６４の第２端は、導入通路５８の第１端に接続されている。インタークーラ６５は、分岐配管６４の途中に設けられている。インタークーラ６５は、分岐配管６４内を流れる空気を冷却する。

【0049】

インペラ４２が回転すると、吸入口２７からインペラ室２８に空気が吸入される。インペラ室２８に吸入された空気は、インペラ４２の回転によって加速されながら、ディフューザ流路３０に送り込まれて、ディフューザ流路３０を通過することにより昇圧される。そして、ディフューザ流路３０を通過した空気は、吐出室２９に吐出される。したがって、吐出室２９には、インペラ４２の回転に伴って圧縮された空気が吐出される。

【0050】

吐出室２９に吐出された空気は、吐出通路３１に吐出される。吐出通路３１に吐出された空気は、供給配管６２を介して燃料電池スタック６１に供給される。燃料電池スタック６１に供給された空気に含まれる酸素は、燃料電池スタック６１の発電に寄与する。その後、燃料電池スタック６１を通過する空気は、燃料電池スタック６１の排気として排出配管６３へ排出される。

【0051】

燃料電池スタック６１の排気は、排出配管６３及び吸入通路３６を介してタービンスクロール流路３４に吸入される。タービンスクロール流路３４に吸入される燃料電池スタック６１の排気は、連通通路３５を通じてタービン室３３に導入される。タービンホイール４３は、タービン室３３に導入された燃料電池スタック６１の排気により回転する。回転軸４１は、モータ２０の駆動による回転に加え、燃料電池スタック６１の排気により回転するタービンホイール４３の回転によっても回転する。そして、燃料電池スタック６１の排気によるタービンホイール４３の回転により回転軸４１の回転が補助される。タービン室３３を通過した排気は、吐出口３２から外部へ吐出される。

【0052】

また、供給配管６２を流れる空気の一部は、分岐配管６４に流れ込む。分岐配管６４を流れる空気は、インタークーラ６５によって冷却される。これにより、インタークーラ６５を通過した空気は、吐出室２９に吐出された空気の温度よりも低い温度となる。そして、インタークーラ６５によって冷却された空気は、導入通路５８、収容室２４、及び第１軸受保持部２１の内側を通過してモータ室１８内へ導入される。したがって、導入通路５８は、インペラ４２によって圧縮された空気の一部を、吐出室２９に吐出された空気の温度よりも低い温度の状態でモータ室１８内へ導入する。そして、モータ室１８内の空気は、第２軸受保持部２５の内側、第２挿通孔２６、及び排出通路５９を介してハウジング１１の外部へ排出される。

【0053】

＜スラストカラー＞
図２に示すように、スラストカラー４４は、第１面４４ａ及び第２面４４ｂを有している。第１面４４ａは、スラストカラー４４の厚み方向の一方に位置する面である。第２面４４ｂは、スラストカラー４４の厚み方向の他方に位置する面である。スラストカラー４４は、第１面４４ａが第３プレート１７における収容室２４側の面１７ｅと対向した状態で収容室２４内に配置されている。したがって、スラストカラー４４の第１面４４ａは、スラストカラー４４における第３プレート１７側の面である。

【0054】

＜取付凹部＞
ボス部４２ｂにおけるインペラ４２の背面４２ａとは反対側に位置する端面４２ｅは、収容室２４内に位置している。ボス部４２ｂの端面４２ｅは、環状である。ボス部４２ｂの端面４２ｅは、回転軸４１の径方向に延びている。ボス部４２ｂの端面４２ｅは、平坦面状である。

【0055】

回転軸４１は、小径部４１ａと、大径部４１ｂと、を有している。大径部４１ｂは、モータ室１８から第１軸受保持部２１の内側を通過して収容室２４内に突出している。大径部４１ｂにおける収容室２４側の端面４１ｅは、収容室２４内に位置している。大径部４１ｂの端面４１ｅは、環状である。大径部４１ｂの端面４１ｅは、回転軸４１の径方向に延びている。大径部４１ｂの端面４１ｅは、平坦面状である。大径部４１ｂの外径は、ボス部４２ｂの外径と同じである。

【0056】

小径部４１ａは、大径部４１ｂにおける収容室２４側の端面４１ｅから突出している。小径部４１ａは、収容室２４内を通過するとともにインペラ４２を貫通している。小径部４１ａは、ボス部４２ｂの内側を通過している。小径部４１ａの外径は一定である。小径部４１ａの軸線は、大径部４１ｂの軸線に一致している。小径部４１ａの外周面４１ｃは、大径部４１ｂの端面４１ｅに連続している。小径部４１ａの外周面４１ｃは、ボス部４２ｂの端面４２ｅに連続している。

【0057】

遠心圧縮機１０は、取付凹部６６を備えている。取付凹部６６は、ボス部４２ｂの端面４２ｅ、小径部４１ａの外周面４１ｃ、及び大径部４１ｂの端面４１ｅによって画定されている。このように、回転軸４１の外周面には、取付凹部６６が形成されている。取付凹部６６は、環状である。そして、取付凹部６６には、スラストカラー４４の内周部が取り付けられている。スラストカラー４４の内周部は、例えば、取付凹部６６に対して圧入されることにより取付凹部６６に取り付けられている。

【0058】

図３に示すように、取付凹部６６は、第３プレート１７側に位置する環状の凹部開口縁６６ｅを有している。凹部開口縁６６ｅは、ボス部４２ｂの外周面とボス部４２ｂの端面４２ｅとの間の縁である。ボス部４２ｂは、回転軸４１における第１挿通孔２３を通過する部分である。したがって、凹部開口縁６６ｅは、回転軸４１における第１挿通孔２３を通過する部分の外周面に連続している。

【0059】

＜孔開口縁＞
第３プレート１７は、孔開口縁２３ｅを有している。孔開口縁２３ｅは、第１挿通孔２３を区画する内周面における収容室２４に開口する縁である。孔開口縁２３ｅは、第３プレート１７における収容室２４側の面１７ｅに連続している。

【0060】

＜カラー凹部＞
スラストカラー４４には、環状のカラー凹部６７が形成されている。カラー凹部６７は、スラストカラー４４の第１面４４ａであって、且つ、スラスト軸受５４よりも回転軸４１の径方向内側の部位に形成されている。したがって、カラー凹部６７は、スラストカラー４４における第３プレート１７側の面であって、且つ、スラスト軸受５４よりも回転軸４１の径方向内側の部位に形成されている。カラー凹部６７は、スラストカラー４４の第１面４４ａに開口している。カラー凹部６７は、回転軸４１の軸線周りに全周に亘って延びている。

【0061】

カラー凹部６７は、内周開口縁６８を有している。内周開口縁６８は、環状である。カラー凹部６７は、外周開口縁６９を有している。外周開口縁６９は、環状である。外周開口縁６９は、内周開口縁６８よりも回転軸４１の径方向外側に位置している。カラー凹部６７の内面は、内周開口縁６８から外周開口縁６９まで円弧状に延びている。したがって、カラー凹部６７の内面は、湾曲面である。

【0062】

カラー凹部６７の内周開口縁６８は、スラストカラー４４における回転軸４１の軸方向で孔開口縁２３ｅと対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。したがって、カラー凹部６７の一部は、回転軸４１の軸方向で第１挿通孔２３と対向している。カラー凹部６７の内周開口縁６８は、凹部開口縁６６ｅよりも回転軸４１の径方向内側に位置している。したがって、カラー凹部６７における回転軸４１の径方向内側に位置する部分は、取付凹部６６の内側に位置している。

【0063】

カラー凹部６７の外周開口縁６９は、回転軸４１の軸方向で第３プレート１７と対向している。したがって、カラー凹部６７の外周開口縁６９は、スラストカラー４４における回転軸４１の軸方向で第１挿通孔２３と対向する部分よりも回転軸４１の径方向外側に位置している。カラー凹部６７における回転軸４１の軸方向で第１挿通孔２３と対向する部分よりも回転軸４１の径方向外側の部分は、回転軸４１の軸方向で第３プレート１７と対向している。

【0064】

＜壁凹部＞
第３プレート１７には、環状の壁凹部７０が形成されている。壁凹部７０は、第３プレート１７における収容室２４側の面１７ｅであって、且つ、スラスト軸受５４よりも回転軸４１の径方向内側の部位に形成されている。壁凹部７０は、第３プレート１７における収容室２４側の面１７ｅに開口している。壁凹部７０は、回転軸４１の軸線周りに全周に亘って延びている。

【0065】

壁凹部７０は、内周開口縁７１を有している。内周開口縁７１は、環状である。壁凹部７０は、外周開口縁７２を有している。外周開口縁７２は、環状である。外周開口縁７２は、内周開口縁７１よりも回転軸４１の径方向外側に位置している。壁凹部７０の内面は、内周開口縁７１から外周開口縁７２まで円弧状に延びている。したがって、壁凹部７０の内面は、湾曲面である。

【0066】

壁凹部７０の内周開口縁７１は、第３プレート１７における回転軸４１の軸方向でカラー凹部６７の外周開口縁６９と対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。したがって、壁凹部７０の内周開口縁７１は、回転軸４１の軸方向でカラー凹部６７と対向している。壁凹部７０の外周開口縁７２は、回転軸４１の軸方向でスラストカラー４４の第１面４４ａであって、且つ、カラー凹部６７よりも回転軸４１の径方向外側の部位と対向している。したがって、壁凹部７０の外周開口縁７２は、回転軸４１の軸方向でスラストカラー４４の第１面４４ａと対向している。カラー凹部６７の外周開口縁６９は、回転軸４１の軸方向で壁凹部７０と対向している。

【0067】

［実施形態の作用］
次に、実施形態の作用について説明する。
図１に示すように、スラスト軸受５４は、導入通路５８から収容室２４内に導入された空気によって冷却される。収容室２４内の空気は、第１軸受保持部２１の内側を通過する。第１ラジアル軸受５２は、第１軸受保持部２１の内側を通過する空気によって冷却される。第１軸受保持部２１の内側を通過した空気は、モータ室１８内へ導入される。モータ２０は、モータ室１８に導入された空気によって冷却される。モータ室１８内に導入された空気は、第２軸受保持部２５の内側を通過する。第２ラジアル軸受５３は、第２軸受保持部２５の内側を通過する空気によって冷却される。第２軸受保持部２５の内側を通過した空気は第２挿通孔２６及び排出通路５９を介してハウジング１１の外部へ排出される。

【0068】

ところで、遠心圧縮機１０においては、インペラ４２の回転によって圧縮された空気の一部が、インペラ４２の背面４２ａと第３プレート１７との間の空隙５７に流れ込む場合がある。インペラ４２の背面４２ａと第３プレート１７との間の空隙５７に空気が流れ込むと、空隙５７から第１挿通孔２３を介して収容室２４内に空気が流れ込む場合がある。

【0069】

図３に示すように、第１挿通孔２３から収容室２４内に流れ込んだ空気は、図３において矢印Ａ１で示すように、カラー凹部６７内に流入する。このとき、カラー凹部６７の内周開口縁６８が、スラストカラー４４における回転軸４１の軸方向で孔開口縁２３ｅと対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。詳細には、カラー凹部６７の内周開口縁６８が、凹部開口縁６６ｅよりも回転軸４１の径方向内側に位置している。よって、第１挿通孔２３を介して収容室２４内に流れ込む空気が、スラストカラー４４の第１面４４ａに衝突せずに、速度を維持したままカラー凹部６７内に流れ込み易い。

【0070】

そして、カラー凹部６７内に流れ込んだ空気は、図３において矢印Ａ２で示すように、カラー凹部６７の内周側から外周側に向かって内面に沿って流れる。ここで、カラー凹部６７の外周開口縁６９は、回転軸４１の軸方向で第３プレート１７と対向している。詳細には、壁凹部７０の内周開口縁７１が、第３プレート１７における回転軸４１の軸方向でカラー凹部６７の外周開口縁６９と対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。さらに、壁凹部７０の外周開口縁７２が、回転軸４１の軸方向でスラストカラー４４の第１面４４ａと対向している。よって、カラー凹部６７の外周開口縁６９からカラー凹部６７外へ流出する空気は、図３において矢印Ａ３で示すように、速度を維持したまま第３プレート１７に向かって流れるとともに壁凹部７０内に流れ込む。カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって速度を維持したまま流れる空気によって、図３において矢印Ａ４で示すように、収容室２４内におけるスラストカラー４４と第３プレート１７との間をスラスト軸受５４に向けて回転軸４１の径方向に流れる空気の流れが抑えられる。

【0071】

さらに、カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって流れた空気は、第３プレート１７に衝突することにより圧力損失が生じる。したがって、空気の圧力が減圧されるため、スラスト軸受５４に向けて空気が流れ難くなる。よって、第１挿通孔２３から収容室２４内に流れ込んだ空気が、スラスト軸受５４を経由してハウジング１１外へ排出されることが抑制されている。

【0072】

［実施形態の効果］
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）スラストカラー４４における第３プレート１７側の面であって、且つ、スラスト軸受５４よりも回転軸４１の径方向内側の部位に、環状のカラー凹部６７が形成されている。このため、第１挿通孔２３から収容室２４内に流れ込んだ空気がカラー凹部６７内に流入する。このとき、カラー凹部６７の内周開口縁６８が、スラストカラー４４における回転軸４１の軸方向で孔開口縁２３ｅと対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。よって、第１挿通孔２３を介して収容室２４内に流れ込む空気が、スラストカラー４４における第３プレート１７側の面に衝突せずに、速度を維持したままカラー凹部６７内に流れ込み易い。そして、カラー凹部６７内に流れ込んだ空気は、カラー凹部６７の内周側から外周側に向かって内面に沿って流れる。ここで、カラー凹部６７の外周開口縁６９は、回転軸４１の軸方向で第３プレート１７と対向している。よって、カラー凹部６７の外周開口縁６９からカラー凹部６７外へ流出する空気は、速度を維持したまま第３プレート１７に向かって流れる。カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって速度を維持したまま流れる空気によって、収容室２４内におけるスラストカラー４４と第３プレート１７との間をスラスト軸受５４に向けて回転軸４１の径方向に流れる空気の流れが抑えられる。さらに、カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって流れた空気は、第３プレート１７に衝突することにより圧力損失が生じる。したがって、空気の圧力が減圧されるため、スラスト軸受５４に向けて空気が流れ難くなる。よって、第１挿通孔２３から収容室２４内に流れ込んだ空気が、スラスト軸受５４を経由してハウジング１１外へ排出されることを抑制することができる。その結果、遠心圧縮機１０において、空気の無駄な圧縮が抑制されるため、遠心圧縮機１０の運転効率の低下を抑制することができる。

【0073】

（２）カラー凹部６７の内周開口縁６８が、凹部開口縁６６ｅよりも回転軸４１の径方向内側に位置している。このため、第１挿通孔２３を介して収容室２４内に流れ込む空気が、スラストカラー４４における第３プレート１７の面に衝突せずに、速度を維持したままカラー凹部６７内にさらに流れ込み易くなる。カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって速度を維持したまま流れる空気によって、収容室２４内におけるスラストカラー４４と第３プレート１７との間をスラスト軸受５４に向けて流れる空気の流れがさらに抑え易くなる。よって、第１挿通孔２３から収容室２４内に流れ込んだ空気が、スラスト軸受５４を経由してハウジング１１外へ排出されることをさらに抑制し易くすることができる。

【0074】

（３）壁凹部７０の内周開口縁７１は、第３プレート１７における回転軸４１の軸方向でカラー凹部６７の外周開口縁６９と対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置している。さらに、壁凹部７０の外周開口縁７２は、回転軸４１の軸方向でスラストカラー４４の第１面４４ａと対向している。このため、カラー凹部６７の外周開口縁６９からカラー凹部６７外へ流出する空気は、速度を維持したまま壁凹部７０内に流れ込む。したがって、カラー凹部６７の外周開口縁６９からカラー凹部６７外へ流出する空気が、速度を維持したまま第３プレート１７に向かって流れ易くなる。したがって、カラー凹部６７の外周開口縁６９から第３プレート１７に向かって速度を維持したまま流れる空気によって、収容室２４内におけるスラストカラー４４と第３プレート１７との間をスラスト軸受５４に向けて流れる空気の流れがさらに抑え易くなる。よって、第１挿通孔２３から収容室２４内に流れ込んだ空気が、スラスト軸受５４を経由してハウジング１１外へ排出されることをさらに抑制し易くすることができる。

【0075】

［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0076】

○ 図４に示すように、カラー凹部６７の内面は、例えば、内周開口縁６８から回転軸４１の軸方向に延びる内側面７３と、外周開口縁６９から回転軸４１の軸方向に延びる外側面７４と、を有していてもよい。さらに、カラー凹部６７の内面は、回転軸４１の径方向に延びる底面７５を有していてもよい。そして、カラー凹部６７の内面は、内側面７３と底面７５とを接続する弧状に湾曲する第１湾曲面７６と、外側面７４と底面７５とを接続する弧状に湾曲する第２湾曲面７７と、を有していてもよい。

【0077】

○ 実施形態において、壁凹部７０の内面が、例えば、図４に示すようなカラー凹部６７の内面のような形状であってもよい。
○ 実施形態において、カラー凹部６７の内周開口縁６８は、凹部開口縁６６ｅよりも回転軸４１の径方向内側に位置していなくてもよい。例えば、カラー凹部６７の内周開口縁６８が、回転軸４１の軸方向で第１挿通孔２３と対向していてもよい。要は、カラー凹部６７の内周開口縁６８は、スラストカラー４４における回転軸４１の軸方向で孔開口縁２３ｅと対向する部分よりも回転軸４１の径方向内側に位置していればよい。

【0078】

○ 実施形態において、第３プレート１７に、壁凹部７０が形成されていなくてもよい。
○ 実施形態において、ボス部４２ｂが回転軸４１の一部として第１挿通孔２３に入り込んでいなくてもよい。

【0079】

○ 実施形態において、スラスト軸受５４は、第２スラスト軸受部５４ｂを有していない構成であってもよい。
○ 実施形態において、スラストカラー４４は、回転軸４１と一体形成されていてもよい。要は、スラストカラー４４は、回転軸４１の外周面から収容室２４内に突出する環状であればよい。

【0080】

○ 実施形態において、遠心圧縮機１０は、タービンホイール４３を備えていない構成であってもよい。
○ 実施形態において、遠心圧縮機１０は、タービンホイール４３に代えて、インペラを備えている構成であってもよい。つまり、遠心圧縮機１０は、回転軸４１の両端にそれぞれにインペラが取り付けられており、一方のインペラによって圧縮された空気が、他方のインペラによって再び圧縮されるような構成であってもよい。

【0081】

○ 実施形態において、遠心圧縮機１０は、燃料電池車に搭載されていなくてもよい。要は、遠心圧縮機１０は、車両に搭載されるものに限定されるものではない。
○ 実施形態において、遠心圧縮機１０は、燃料電池スタック６１に供給される空気を圧縮するために用いられるものに限らない。要は、遠心圧縮機１０は、流体を圧縮するものであればよい。

【符号の説明】

【0082】

１０…遠心圧縮機、１１…ハウジング、１７…仕切壁である第３プレート、１７ｅ…面、２３…挿通孔である第１挿通孔、２３ｅ…孔開口縁、２４…収容室、２８…インペラ室、４１…回転軸、４２…インペラ、４４…スラストカラー、５４…スラスト軸受、６６…取付凹部、６６ｅ…凹部開口縁、６７…カラー凹部、６８…内周開口縁、６９…外周開口縁、７０…壁凹部、７１…内周開口縁、７２…外周開口縁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】