特開 2024-76672 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】P2024076672

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/58 20060101AFI20240530BHJP

【ＦＩ】

F04D29/58 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188351

(22)【出願日】2022-11-25

(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】竹内 花帆

(72)【発明者】

【氏名】楳山 亮

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB07

3H130AB12

3H130AB27

3H130AB47

3H130AC13

3H130BA33C

3H130BA33G

3H130BA96C

3H130BA96G

3H130CA05

3H130DA02Z

3H130DA04X

3H130DD01Z

3H130EA02C

3H130EA02G

3H130EB02C

3H130EB02G

3H130ED01C

3H130ED01G

(57)【要約】

【課題】コストを抑えつつも、モータを効率良く冷却すること。
【解決手段】筒部材４１は、内部に第１部材６１と第２部材６２とを有するとともに各径路７１の一部分を形成し、モータ室１８内に開口している。これによれば、筒部材４１が、内部に第１部材６１と第２部材６２とを有することにより、各径路７１の一部分がシュラウド面６７、ハブ面６８、及び複数の翼６９から形成される回転体６０を採用することが可能となる。したがって、例えば、このような構成の複数の径路７１を回転軸４３の内部に形成するために、複雑な構造の鋳型を用いて回転軸４３を製造するといった必要が無い。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸、及び前記回転軸と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラを含む回転体と、
前記回転軸を回転させるモータと、
前記インペラを収容するインペラ室、前記モータを収容するモータ室、及び前記インペラ室に空気を吸入する吸入口を有するハウジングと、を備え、
前記モータは、
前記ハウジングに固定されるステータと、
前記回転軸と一体的に回転するとともに前記ステータの内側に配置され、前記回転体の一部を構成するロータと、を備え、
前記ロータは、
筒部材と、
前記筒部材の内側に固定される磁性体と、を有し、
前記回転軸は、前記筒部材の軸方向で前記磁性体を挟んだ両側に設けられる第１軸部材及び第２軸部材を含み、
前記インペラは、前記第１軸部材に連結されており、
前記回転体は、
前記第１軸部材の前記インペラ側の一端に開口して前記吸入口に連通し、前記第１軸部材の内部を前記回転軸の軸方向に延びる軸路と、
前記回転体の内部を前記回転軸の径方向に延びて前記モータ室内に連通し、前記軸路からの空気を前記モータ室内に導入する複数の径路と、を備え、
前記吸入口から前記軸路及び前記各径路を介して前記モータ室内に導入される空気によって前記モータが冷却される遠心圧縮機であって、
前記各径路の一部分を区画するシュラウド面を有する第１部材と、
前記シュラウド面に沿って延びるとともに前記各径路の一部分を区画するハブ面を有する第２部材と、
前記シュラウド面及び前記ハブ面の一方から他方に向けて延びるとともに前記各径路の一部分を区画する複数の翼と、を備え、
前記複数の翼は、前記第１部材及び前記第２部材の一方に設けられており、
前記筒部材は、内部に前記第１部材と前記第２部材とを有するとともに前記各径路の一部分を形成し、前記モータ室内に開口していることを特徴とする遠心圧縮機。

【請求項2】

前記第１軸部材は、前記第１部材及び前記第２部材を有し、
前記複数の径路は、前記第１軸部材の内部を前記径方向に延びており、
前記第１部材には、前記軸路が形成されており、
前記複数の翼は、前記第２部材に一体形成されるとともに前記ハブ面から前記シュラウド面に向けて延び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】

前記第２軸部材は、前記第１部材及び前記第２部材を有し、
前記複数の径路は、前記第２軸部材の内部を前記径方向に延びており、
前記磁性体は、前記軸路と前記複数の径路とを接続する接続通路を有し、
前記複数の翼は、前記第２部材に一体形成されるとともに前記ハブ面から前記シュラウド面に向けて延びていることを特徴とする請求項１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】

遠心圧縮機は、回転軸、及びインペラを含む回転体を備えている。インペラは、回転軸と一体的に回転する。インペラは、空気を圧縮する。遠心圧縮機は、モータと、ハウジングと、を備えている。モータは、回転軸を回転させる。ハウジングは、インペラ室、モータ室、及び吸入口を有している。インペラ室は、インペラを収容する。モータ室は、モータを収容する。吸入口は、インペラ室に空気を吸入する。

【0003】

モータは、ステータと、ロータと、を備えている。ステータは、ハウジングに固定されている。ロータは、回転軸と一体的に回転する。ロータは、ステータの内側に配置されている。ロータは、回転体の一部を構成する。ロータは、筒部材と、磁性体と、を有している。磁性体は、筒部材の内側に固定されている。回転軸は、第１軸部材及び第２軸部材を含む場合がある。第１軸部材及び第２軸部材は、筒部材の軸方向で磁性体を挟んだ両側に設けられている。インペラは、例えば、第１軸部材に連結されている。

【0004】

ところで、このような遠心圧縮機においては、モータを冷却することが望まれている。そこで、例えば特許文献１のように、遠心圧縮機は、軸路と、複数の径路と、を備えている場合がある。軸路は、第１軸部材のインペラ側の一端に開口して吸入口に連通している。軸路は、第１軸部材の内部を回転軸の軸方向に延びている。複数の径路は、回転体の内部を回転軸の径方向に延びて、モータ室内に連通している。複数の径路は、軸路からの空気をモータ室内に導入する。そして、吸入口から軸路及び各径路を介してモータ室内に導入される空気によってモータが冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６９６８２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、各径路は、各径路を区画するシュラウド面と、シュラウド面に沿って延びるとともに各径路を区画するハブ面と、シュラウド面及びハブ面の一方から他方に向けて延びる複数の翼と、から形成されている場合がある。このような構成の複数の径路を採用すると、各径路を流れる空気が回転体の回転に伴う遠心力によって加速され易くなるため、各径路からモータ室内に空気を効率良く導入することができる。その結果、モータが効率良く冷却される。しかしながら、このような複数の径路を、例えば、回転軸の内部に形成する場合、複雑な構造の鋳型を用いて回転軸を製造することになるため、コストが増大してしまう虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する遠心圧縮機は、回転軸、及び前記回転軸と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラを含む回転体と、前記回転軸を回転させるモータと、前記インペラを収容するインペラ室、前記モータを収容するモータ室、及び前記インペラ室に空気を吸入する吸入口を有するハウジングと、を備え、前記モータは、前記ハウジングに固定されるステータと、前記回転軸と一体的に回転するとともに前記ステータの内側に配置され、前記回転体の一部を構成するロータと、を備え、前記ロータは、筒部材と、前記筒部材の内側に固定される磁性体と、を有し、前記回転軸は、前記筒部材の軸方向で前記磁性体を挟んだ両側に設けられる第１軸部材及び第２軸部材を含み、前記インペラは、前記第１軸部材に連結されており、前記回転体は、前記第１軸部材の前記インペラ側の一端に開口して前記吸入口に連通し、前記第１軸部材の内部を前記回転軸の軸方向に延びる軸路と、前記回転体の内部を前記回転軸の径方向に延びて前記モータ室内に連通し、前記軸路からの空気を前記モータ室内に導入する複数の径路と、を備え、前記吸入口から前記軸路及び前記各径路を介して前記モータ室内に導入される空気によって前記モータが冷却される遠心圧縮機であって、前記各径路の一部分を区画するシュラウド面を有する第１部材と、前記シュラウド面に沿って延びるとともに前記各径路の一部分を区画するハブ面を有する第２部材と、前記シュラウド面及び前記ハブ面の一方から他方に向けて延びるとともに前記各径路の一部分を区画する複数の翼と、を備え、前記複数の翼は、前記第１部材及び前記第２部材の一方に設けられており、前記筒部材は、内部に前記第１部材と前記第２部材とを有するとともに前記各径路の一部分を形成し、前記モータ室内に開口している。

【0008】

これによれば、筒部材が、内部に第１部材と第２部材とを有することにより、各径路の一部分がシュラウド面、ハブ面、及び複数の翼から形成される回転体を採用することができる。したがって、例えば、このような構成の複数の径路を回転軸の内部に形成するために、複雑な構造の鋳型を用いて回転軸を製造するといった必要が無い。よって、コストを抑えつつも、モータを効率良く冷却することができる。

【0009】

上記遠心圧縮機において、前記第１軸部材は、前記第１部材及び前記第２部材を有し、前記複数の径路は、前記第１軸部材の内部を前記径方向に延びており、前記第１部材には、前記軸路が形成されており、前記複数の翼は、前記第２部材に一体形成されるとともに前記ハブ面から前記シュラウド面に向けて延びているとよい。このような構成は、第１軸部材側からモータ室内に空気を導入する構成として好適である。

【0010】

上記遠心圧縮機において、前記第２軸部材は、前記第１部材及び前記第２部材を有し、前記複数の径路は、前記第２軸部材の内部を前記径方向に延びており、前記磁性体は、前記軸路と前記複数の径路とを接続する接続通路を有し、前記複数の翼は、前記第２部材に一体形成されるとともに前記ハブ面から前記シュラウド面に向けて延びているとよい。このような構成は、第２軸部材側からモータ室内に空気を導入する構成として好適である。

【発明の効果】

【0011】

この発明によれば、コストを抑えつつも、モータを効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第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】遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。

【図5】遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。

【図6】第２実施形態における遠心圧縮機の断面図である。

【図7】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】

［第１実施形態］
以下、遠心圧縮機を具体化した第１実施形態を図１～図５にしたがって説明する。本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、空気を圧縮する。

【0014】

＜遠心圧縮機１０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、筒状である。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、及びシールプレート１７を有している。

【0015】

モータハウジング１２は、筒状である。モータハウジング１２は、板状の端壁１２ａと、周壁１２ｂと、を有している。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の端壁１２ａ及び周壁１２ｂと第１プレート１５とによって、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】

図２に示すように、第１プレート１５は、第１凹部１５ｃ及び第２凹部１５ｄを有している。第１凹部１５ｃ及び第２凹部１５ｄ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１５ａに形成されている。第１凹部１５ｃ及び第２凹部１５ｄは、円孔状である。第１凹部１５ｃの内径は、第２凹部１５ｄの内径よりも大きい。第２凹部１５ｄは、第１凹部１５ｃの底面１５ｆに形成されている。第１凹部１５ｃの軸線と第２凹部１５ｄの軸線とは一致している。

【0017】

シールプレート１７は、第１凹部１５ｃに嵌め込まれている。シールプレート１７は、例えば、図示しないボルトによって第１プレート１５に取り付けられている。シールプレート１７は、第２凹部１５ｄの開口を閉塞している。そして、シールプレート１７と第２凹部１５ｄとによって、スラスト軸受収容室１９が区画されている。したがって、ハウジング１１は、スラスト軸受収容室１９を有している。また、シールプレート１７は、シャフト挿通孔１７ｈを有している。シャフト挿通孔１７ｈは、シールプレート１７の中央部に形成されている。シャフト挿通孔１７ｈは、スラスト軸受収容室１９に開口している。

【0018】

第１プレート１５は、第１ラジアル軸受保持部２１を有している。第１ラジアル軸受保持部２１は、円筒状である。第１ラジアル軸受保持部２１は、第１プレート１５におけるモータハウジング１２側の端面１５ｂの中央部からモータ室１８内に突出している。第１ラジアル軸受保持部２１は、モータ室１８に連通している。第１ラジアル軸受保持部２１は、第１プレート１５を貫通して第２凹部１５ｄの底面１５ｈに開口している。したがって、第１ラジアル軸受保持部２１は、スラスト軸受収容室１９に連通している。第１ラジアル軸受保持部２１の軸線は、第１凹部１５ｃの軸線及び第２凹部１５ｄの軸線と一致している。

【0019】

コンプレッサハウジング１３は、筒状である。コンプレッサハウジング１３は、円孔状の吸入口２２を有している。したがって、ハウジング１１は、吸入口２２を有している。コンプレッサハウジング１３は、吸入口２２の軸線が、シールプレート１７のシャフト挿通孔１７ｈの軸線と一致した状態で、第１プレート１５の端面１５ａに連結されている。吸入口２２は、コンプレッサハウジング１３における第１プレート１５とは反対側の端面に開口している。

【0020】

コンプレッサハウジング１３とシールプレート１７との間には、インペラ室２３と、吐出室２４と、コンプレッサディフューザ流路２５と、が形成されている。したがって、ハウジング１１は、インペラ室２３を有している。シールプレート１７は、インペラ室２３とスラスト軸受収容室１９とを隔てている。インペラ室２３は、吸入口２２に連通している。インペラ室２３は、吸入口２２から離れるにつれて徐々に拡径していく略円錐台孔形状になっている。吐出室２４は、インペラ室２３の周囲で吸入口２２の軸線周りに延びている。コンプレッサディフューザ流路２５は、インペラ室２３と吐出室２４とを連通している。インペラ室２３は、シールプレート１７のシャフト挿通孔１７ｈに連通している。

【0021】

図３に示すように、モータハウジング１２は、第２ラジアル軸受保持部２６を有している。第２ラジアル軸受保持部２６は、円筒状である。第２ラジアル軸受保持部２６は、モータハウジング１２の端壁１２ａの内面の中央部からモータ室１８内に突出している。第２ラジアル軸受保持部２６は、モータ室１８に連通している。第２ラジアル軸受保持部２６の内側は、モータハウジング１２の端壁１２ａを貫通して端壁１２ａの外面に開口している。第１ラジアル軸受保持部２１の軸線と第２ラジアル軸受保持部２６の軸線とは一致している。

【0022】

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、シャフト挿通孔１６ｈを有している。シャフト挿通孔１６ｈは、第２プレート１６の中央部に形成されている。

【0023】

タービンハウジング１４は、筒状である。タービンハウジング１４は、円孔状の吐出口２７を有している。タービンハウジング１４は、吐出口２７の軸線が、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ｈ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１６ａに連結されている。吐出口２７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。

【0024】

タービンハウジング１４と第２プレート１６の端面１６ａとの間には、タービン室２８と、タービンスクロール流路２９と、連通通路３０と、が形成されている。タービン室２８は、吐出口２７に連通している。タービンスクロール流路２９は、タービン室２８の周囲で吐出口２７の軸線周りに延びている。連通通路３０は、タービン室２８とタービンスクロール流路２９とを連通している。タービン室２８は、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ｈに連通している。

【0025】

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、モータ３１を備えている。モータ３１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３１を収容する。そして、モータ３１は、ハウジング１１内に収容されている。

【0026】

モータ３１は、ステータ３２と、ロータ３３と、を備えている。ステータ３２は、筒状のステータコア３４と、コイル３５と、を有している。コイル３５は、ステータコア３４に巻回されている。ステータコア３４は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面に固定されている。したがって、ステータ３２は、ハウジング１１に固定されている。ステータコア３４の両端面には、コイル３５の一部であるコイルエンド３６がそれぞれ突出している。なお、以下の説明では、ステータコア３４における第１プレート１５側に位置するコイルエンド３６を、「第１コイルエンド３６ａ」と記載する。また、ステータコア３４におけるモータハウジング１２の端壁１２ａ側に位置するコイルエンド３６を、「第２コイルエンド３６ｂ」と記載する。

【0027】

図４に示すように、ステータ３２は、樹脂部３７を備えている。樹脂部３７は、ステータコア３４及びコイルエンド３６を被覆している。樹脂部３７は、第１樹脂部３８、第２樹脂部３９、及び第３樹脂部４０を有している。したがって、ステータ３２は、第１樹脂部３８、第２樹脂部３９、及び第３樹脂部４０を備えている。第１樹脂部３８は、第１コイルエンド３６ａを樹脂で覆う筒状である。第２樹脂部３９は、第２コイルエンド３６ｂを樹脂で覆う筒状である。第３樹脂部４０は、ステータコア３４の内周面を樹脂で覆う筒状である。第３樹脂部４０は、ステータコア３４の内側でステータコア３４の軸方向に延びている。第３樹脂部４０は、第１樹脂部３８と第２樹脂部３９とを接続している。

【0028】

ロータ３３は、ステータ３２の内側に配置されている。ロータ３３は、筒部材４１と、磁性体である永久磁石４２と、を有している。筒部材４１は、例えば、チタン合金製である。筒部材４１は、筒部材４１の軸線が直線状に延びる筒状である。筒部材４１の外径は一定である。

【0029】

永久磁石４２は、円筒状である。永久磁石４２は、筒部材４１の内側に配置されている。永久磁石４２の軸線は、筒部材４１の軸線と一致している。永久磁石４２は、筒部材４１の内周面に圧入されている。したがって、永久磁石４２は、筒部材４１の内側に固定されている。永久磁石４２は、永久磁石４２の径方向に着磁されている。具体的には、永久磁石４２は、永久磁石４２の径方向で着磁されることにより永久磁石４２の径方向の両側の部位にＮ極とＳ極とを有する円筒状である。

【0030】

永久磁石４２における軸線が延びる方向の長さは、筒部材４１における軸線が延びる方向の長さよりも短い。永久磁石４２の両端面は、筒部材４１の内側に位置している。よって、筒部材４１の軸方向に位置する両端部それぞれは、永久磁石４２の両端面それぞれに対して軸方向へ突出している。そして、筒部材４１の両端部は、ステータコア３４の両端面それぞれに対して軸方向へ突出している。

【0031】

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、回転軸４３を備えている。回転軸４３は、第１軸部材４４及び第２軸部材４５を含む。第１軸部材４４及び第２軸部材４５は、筒部材４１の軸方向で永久磁石４２を挟んだ両側に設けられている。第１軸部材４４及び第２軸部材４５は、例えば、鉄製である。

【0032】

第１軸部材４４の第１端部は、筒部材４１の第１端部に固定されている。第１軸部材４４は、モータ室１８から第１ラジアル軸受保持部２１の内側、スラスト軸受収容室１９、及びシャフト挿通孔１７ｈを通過して、インペラ室２３内に突出している。第２軸部材４５の第１端部は、筒部材４１の第２端部の内周面に圧入されている。したがって、第２軸部材４５は、筒部材４１に固定されている。第２軸部材４５の第２端部は、モータ室１８から第２ラジアル軸受保持部２６の内側、及びシャフト挿通孔１６ｈを通過して、タービン室２８内に突出している。

【0033】

遠心圧縮機１０は、第１シール部材４６を備えている。第１シール部材４６は、シールプレート１７のシャフト挿通孔１７ｈと第１軸部材４４との間に設けられている。第１シール部材４６は、インペラ室２３からモータ室１８に向かう空気の洩れを抑制する。遠心圧縮機１０は、第２シール部材４７を備えている。第２シール部材４７は、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ｈと第２軸部材４５との間に設けられている。第２シール部材４７は、タービン室２８からモータ室１８に向かう空気の洩れを抑制する。第１シール部材４６及び第２シール部材４７は、例えば、シールリングである。

【0034】

遠心圧縮機１０は、支持部４８を備えている。支持部４８は、第１軸部材４４の外周面から環状に突出している。支持部４８は、円板状である。支持部４８は、第１軸部材４４の外周面から径方向外側へ環状に突出した状態で、第１軸部材４４の外周面に固定されている。したがって、支持部４８は、第１軸部材４４とは別体である。支持部４８は、スラスト軸受収容室１９内に配置されている。支持部４８は、第１軸部材４４と一体的に回転する。

【0035】

遠心圧縮機１０は、インペラ４９を備えている。インペラ４９は、第１軸部材４４の第２端部に取り付けられている。したがって、インペラ４９は、第１軸部材４４に連結されている。インペラ４９は、第１軸部材４４における支持部４８よりも第１軸部材４４の第２端部寄りに配置されている。インペラ４９は、背面から先端面に向かうに従って徐々に縮径した筒状である。インペラ４９は、インペラ室２３に収容されている。したがって、インペラ室２３は、インペラ４９を収容する。インペラ４９の外縁は、インペラ室２３の内周面に沿って延びている。インペラ４９は、第１軸部材４４と一体的に回転することで空気を圧縮する。したがって、インペラ４９は、回転軸４３と一体的に回転することで空気を圧縮する。

【0036】

回転軸４３、及びインペラ４９は、回転体６０を構成している。したがって、回転体６０は、回転軸４３、及びインペラ４９を含む。ロータ３３は、第１軸部材４４及び第２軸部材４５と一体的に回転する。したがって、ロータ３３は、回転軸４３と一体的に回転する。ロータ３３は、回転体６０の一部を構成する。モータ３１は、回転軸４３を回転させる。

【0037】

遠心圧縮機１０は、タービンホイール５０を備えている。タービンホイール５０は、第２軸部材４５の第２端部に取り付けられている。タービンホイール５０は、タービン室２８に収容されている。タービンホイール５０は、第２軸部材４５と一体的に回転する。

【0038】

遠心圧縮機１０は、第１ラジアル軸受５１と、第２ラジアル軸受５２と、を備えている。第１ラジアル軸受５１は、円筒状である。第１ラジアル軸受５１は、第１ラジアル軸受保持部２１に保持されている。したがって、第１ラジアル軸受保持部２１は、第１ラジアル軸受５１を保持する。第２ラジアル軸受５２は、円筒状である。第２ラジアル軸受５２は、第２ラジアル軸受保持部２６に保持されている。したがって、第２ラジアル軸受保持部２６は、第２ラジアル軸受５２を保持する。

【0039】

第１ラジアル軸受５１は、第１軸部材４４をラジアル方向で回転可能に支持する。第２ラジアル軸受５２は、第２軸部材４５をラジアル方向で回転可能に支持する。第１ラジアル軸受５１及び第２ラジアル軸受５２は、筒部材４１を筒部材４１の軸方向で挟んだ両側の位置でロータ３３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、筒部材４１の軸方向に対して直交する方向である。

【0040】

図２に示すように、遠心圧縮機１０は、スラスト軸受５３を備えている。スラスト軸受５３は、スラスト軸受収容室１９に収容されている。したがって、スラスト軸受収容室１９は、スラスト軸受５３を収容する。スラスト軸受５３は、支持部４８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５３は、インペラ４９と第１ラジアル軸受５１との間で支持部４８を介して回転軸４３をスラスト方向で回転可能に支持する。なお、「スラスト方向」とは、筒部材４１の軸方向に対して平行な方向である。このように、ロータ３３は、ハウジング１１に回転可能に支持されている。

【0041】

図３に示すように、ハウジング１１は、排出通路５９を有している。排出通路５９は、第２ラジアル軸受保持部２６及びモータハウジング１２の端壁１２ａを貫通している。排出通路５９の第１端は、モータ室１８内に連通している。排出通路５９の第２端は、ハウジング１１外に連通している。

【0042】

＜燃料電池システム５５＞
図１に示すように、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５５の一部を構成している。燃料電池システム５５は、遠心圧縮機１０の他に、燃料電池スタック５６と、供給流路５７と、排出流路５８と、を備えている。燃料電池スタック５６は、図示しない複数の電池セルから構成されている。供給流路５７は、吐出室２４と燃料電池スタック５６とを接続する。排出流路５８は、燃料電池スタック５６とタービンスクロール流路２９とを接続する。

【0043】

ロータ３３が回転すると、インペラ４９及びタービンホイール５０がロータ３３と一体的に回転する。したがって、モータ３１は、インペラ４９を回転させる。インペラ４９が回転すると、吸入口２２からインペラ室２３に空気が吸入される。したがって、吸入口２２は、インペラ室２３に空気を吸入する。なお、吸入口２２を流れる空気は、図示しないエアクリーナによって清浄化されている。

【0044】

吸入口２２からインペラ室２３内に吸入された空気は、インペラ４９の回転に伴って圧縮されながらコンプレッサディフューザ流路２５を通過して、吐出室２４から供給流路５７へ吐出される。そして、吐出室２４から供給流路５７へ吐出された空気は、供給流路５７を介して燃料電池スタック５６に供給される。燃料電池スタック５６に供給された空気は、燃料電池スタック５６を発電するために使用される。その後、燃料電池スタック５６を通過する空気は、燃料電池スタック５６の排気として排出流路５８へ排出される。

【0045】

燃料電池スタック５６の排気は、排出流路５８を介してタービンスクロール流路２９に吸入される。タービンスクロール流路２９に吸入される燃料電池スタック５６の排気は、連通通路３０を通じてタービン室２８に導入される。タービンホイール５０は、タービン室２８に導入された燃料電池スタック５６の排気により回転する。ロータ３３は、モータ３１の駆動による回転に加え、燃料電池スタック５６の排気により回転するタービンホイール５０の回転によっても回転する。そして、燃料電池スタック５６の排気によるタービンホイール５０の回転によりロータ３３の回転が補助される。タービン室２８を通過した排気は、吐出口２７から外部へ吐出される。

【0046】

＜第１部材６１及び第２部材６２＞
図２に示すように、第１軸部材４４は、第１部材６１及び第２部材６２を有している。したがって、遠心圧縮機１０は、第１部材６１と、第２部材６２と、を備えている。第１部材６１は、円筒状である。第１部材６１は、インペラ４９を貫通している。第１部材６１の第１端は、インペラ４９の先端面から突出している。第１部材６１の内側は、軸路６３になっている。よって、第１部材６１には、軸路６３が形成されている。したがって、回転体６０は、軸路６３を備えている。

【0047】

軸路６３の軸線は、第１部材６１の軸線に一致している。軸路６３の第１端は、第１部材６１の第１端面に開口している。したがって、軸路６３は、第１軸部材４４のインペラ４９側の一端に開口して吸入口２２に連通している。軸路６３は、第１部材６１の内部を回転軸４３の軸方向に貫通している。したがって、軸路６３は、第１軸部材４４の内部を回転軸４３の軸方向に延びている。

【0048】

図５に示すように、第１部材６１は、軸受部６４と、圧入部６５と、を有している。軸受部６４は、第１ラジアル軸受保持部２１の内側に位置している。そして、軸受部６４は、第１ラジアル軸受５１に支持されている。

【0049】

圧入部６５は、軸受部６４よりも第１部材６１の第２端寄りに位置している。圧入部６５は、第１部材６１の第２端部である。圧入部６５は、軸受部６４に連続している。圧入部６５の外径は、軸受部６４の外径よりも小さい。圧入部６５は、筒部材４１の内側に配置されている。軸受部６４の外周面と圧入部６５の外周面とは、環状の段差面６６によって接続されている。段差面６６は、回転軸４３の径方向に延びている。

【0050】

第１部材６１は、シュラウド面６７を有している。シュラウド面６７は、軸路６３の第２端に連続している。したがって、シュラウド面６７は、軸路６３における吸入口２２とは反対側の端部に連続している。シュラウド面６７は、軸路６３から離れるにつれて吸入口２２から離間する方向へ延びている。シュラウド面６７は、第１部材６１の軸線に向けて凸となる弧状に湾曲した面である。シュラウド面６７は、圧入部６５の端面に開口する円錐孔の内周面である。シュラウド面６７における軸路６３とは反対側の端部は、圧入部６５の外周面に連続している。シュラウド面６７における軸路６３とは反対側の端部は、筒部材４１の内側に位置している。

【0051】

第２部材６２は、円柱状である。第２部材６２の外径は、第１部材６１の圧入部６５の外径と同じである。第２部材６２は、第１部材６１よりも永久磁石４２寄りに配置されている。第２部材６２は、筒部材４１の内側に配置されている。

【0052】

第２部材６２は、ハブ面６８を有している。ハブ面６８は、シュラウド面６７に沿って延びている。ハブ面６８は、第２部材６２の軸線に向けて凹となる弧状に湾曲した面である。ハブ面６８は、軸路６３から離れるにつれてシュラウド面６７に徐々に接近している。

【0053】

第２部材６２には、複数の翼６９が設けられている。したがって、複数の翼６９は、第２部材６２に設けられている。複数の翼６９は、第２部材６２に一体形成されている。各翼６９は、ハブ面６８から起立している。複数の翼６９は、ハブ面６８からシュラウド面６７に向けて延びている。各翼６９におけるシュラウド面６７側の外縁は、シュラウド面６７に沿って延びている。各翼６９におけるシュラウド面６７側の外縁は、シュラウド面６７に接触している。

【0054】

第１部材６１の圧入部６５は、筒部材４１の第１端部の内周面に圧入されている。また、段差面６６は、筒部材４１の第１端面に当接している。段差面６６と筒部材４１の第１端面とは、例えば、溶接やろう付け等により接合されている。第２部材６２は、筒部材４１の第１端部の内周面に圧入されている。このように、筒部材４１は、シュラウド面６７の外周縁とハブ面６８の外周縁とを回転軸４３の軸方向で跨いだ状態で第１部材６１と第２部材６２とを連結している。

【0055】

筒部材４１には、連通孔７０が複数形成されている。各連通孔７０は、シュラウド面６７とハブ面６８との間の空間であって、且つ、第２部材６２の周方向で隣り合う翼６９同士の間の空間にそれぞれ連通している。各連通孔７０は、モータ室１８内に開口している。

【0056】

回転体６０は、複数の径路７１を備えている。複数の径路７１は、シュラウド面６７とハブ面６８との間の空間であって、且つ、第２部材６２の周方向で隣り合う翼６９同士の間の空間と、各連通孔７０と、によって形成されている。したがって、シュラウド面６７、ハブ面６８、及び複数の翼６９は、各径路７１の一部分を区画する。そして、連通孔７０は、各径路７１の一部分を形成している。複数の径路７１は、第１軸部材４４の内部を回転軸４３の径方向に延びている。複数の径路７１は、回転体６０の内部を回転軸４３の径方向に延びてモータ室１８内に連通している。各径路７１は、モータ室１８内における第１コイルエンド３６ａよりも内側の空間に連通している。そして、複数の径路７１は、軸路６３からの空気をモータ室１８内に導入する。このように、筒部材４１は、内部に第１部材６１と第２部材６２とを有するとともに各径路７１の一部分を形成し、モータ室１８内に開口している。

【0057】

［第１実施形態の作用］
次に、第１実施形態の作用について説明する。
吸入口２２からの空気の一部は、軸路６３に導入されて軸路６３及び各径路７１を流れる。各径路７１を流れる空気は、モータ室１８内に導入される。モータ室１８内に導入された空気は、ステータ３２とロータ３３との間を通過して、排出通路５９からハウジング１１外へ排出される。モータ３１は、モータ室１８内に導入された空気によって冷却される。このように、遠心圧縮機１０においては、吸入口２２から軸路６３及び各径路７１を介してモータ室１８内に導入された空気によってモータ３１が冷却される。

【0058】

各径路７１の一部分は、シュラウド面６７と、ハブ面６８と、複数の翼６９とから形成されている。このような構成の各径路７１を流れる空気は、回転体６０の回転に伴う遠心力によって加速され易くなる。よって、各径路７１からモータ室１８内に空気が効率良く導入される。その結果、モータ３１が効率良く冷却される。

【0059】

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１－１）筒部材４１は、内部に第１部材６１と第２部材６２とを有するとともに各径路７１の一部分を形成し、モータ室１８内に開口している。これによれば、筒部材４１が、内部に第１部材６１と第２部材６２とを有することにより、各径路７１の一部分がシュラウド面６７、ハブ面６８、及び複数の翼６９から形成される回転体６０を採用することができる。したがって、例えば、このような構成の複数の径路７１を回転軸４３の内部に形成するために、複雑な構造の鋳型を用いて回転軸４３を製造するといった必要が無い。よって、コストを抑えつつも、モータ３１を効率良く冷却することができる。

【0060】

（１－２）第１軸部材４４は、第１部材６１及び第２部材６２を有している。複数の径路７１は、第１軸部材４４の内部を回転軸４３の径方向に延びている。第１部材６１には、軸路６３が形成されている。複数の翼６９は、第２部材６２に一体形成されるとともにハブ面６８からシュラウド面６７に向けて延びている。このような構成は、第１軸部材４４側からモータ室１８内に空気を導入する構成として好適である。

【0061】

［第２実施形態］
以下、遠心圧縮機を具体化した第２実施形態を図６及び図７にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。第２実施形態では、径路が第１軸部材に設けられているのではなく、第２軸部材に設けられている点が第１実施形態とは異なる。そして、第２実施形態では、第１軸部材は、第１部材及び第２部材を有していない。

【0062】

図６に示すように、ハウジング１１は、排出通路７５を有している。排出通路７５は、第１プレート１５を貫通している。排出通路７５の第１端は、モータ室１８内に連通している。排出通路７５の第２端は、ハウジング１１外に連通している。

【0063】

軸路６３は、第１軸部材４４の内部を回転軸４３の軸方向に貫通している。永久磁石４２は、接続通路７６を有している。接続通路７６は、永久磁石４２を軸方向に貫通している。接続通路７６の第１端は、軸路６３に連通している。

【0064】

図７に示すように、第２軸部材４５は、第１部材８１及び第２部材８２を有している。したがって、遠心圧縮機１０は、第１部材８１と、第２部材８２と、を備えている。第１部材８１は、円筒状である。第１部材８１は、第２部材８２よりも永久磁石４２寄りに配置されている。第１部材８１は、筒部材４１の内側に配置されている。

【0065】

第１部材８１は、シュラウド面８３を有している。シュラウド面８３は、接続通路７６の第２端に連続している。シュラウド面８３は、接続通路７６から離れるにつれて永久磁石４２から離間する方向へ延びている。シュラウド面８３は、第１部材８１の軸線に向けて凸となる弧状に湾曲した面である。シュラウド面８３は、第１部材８１を軸方向に貫通する円錐孔の内周面である。シュラウド面８３における接続通路７６とは反対側の端部は、第１部材８１の外周面に連続している。シュラウド面８３における接続通路７６とは反対側の端部は、筒部材４１の内側に位置している。

【0066】

第２部材８２は、円柱状である。第２部材８２は、軸受部８４と、圧入部８５と、を有している。軸受部８４は、第２ラジアル軸受保持部２６の内側に位置している。そして、軸受部８４は、第２ラジアル軸受５２に支持されている。

【0067】

圧入部８５は、軸受部８４よりも第１部材８１寄りに位置している。圧入部８５は、軸受部８４に連続している。圧入部８５の外径は、軸受部８４の外径よりも小さい。圧入部８５は、筒部材４１の内側に配置されている。軸受部８４の外周面と圧入部８５の外周面とは、環状の段差面８６によって接続されている。段差面８６は、回転軸４３の径方向に延びている。圧入部８５の外径は、第１部材８１の外径と同じである。

【0068】

第２部材８２は、ハブ面８７を有している。ハブ面８７は、シュラウド面８３に沿って延びている。ハブ面８７は、第２部材８２の軸線に向けて凹となる弧状に湾曲した面である。ハブ面８７は、接続通路７６から離れるにつれてシュラウド面６７に徐々に接近している。ハブ面８７は、圧入部８５の外周面に連続している。

【0069】

第２部材８２には、複数の翼８８が設けられている。したがって、複数の翼８８は、第２部材８２に設けられている。複数の翼８８は、第２部材８２に一体形成されている。各翼８８は、ハブ面８７から起立している。複数の翼８８は、ハブ面８７からシュラウド面８３に向けて延びている。各翼８８におけるシュラウド面８３側の外縁は、シュラウド面８３に沿って延びている。各翼８８におけるシュラウド面８３側の外縁は、シュラウド面８３に接触している。

【0070】

第１部材８１は、筒部材４１の第２端部の内周面に圧入されている。第２部材８２の圧入部８５は、筒部材４１の第２端部の内周面に圧入されている。また、段差面８６は、筒部材４１の第２端面に当接している。段差面８６と筒部材４１の第２端面とは、例えば、溶接やろう付け等により接合されている。このように、筒部材４１は、シュラウド面８３の外周縁とハブ面８７の外周縁とを回転軸４３の軸方向で跨いだ状態で第１部材８１と第２部材８２とを連結している。

【0071】

筒部材４１には、連通孔８９が複数形成されている。各連通孔８９は、シュラウド面８３とハブ面８７との間の空間であって、且つ、第２部材８２の周方向で隣り合う翼８８同士の間の空間にそれぞれ連通している。各連通孔８９は、モータ室１８内に開口している。

【0072】

回転体６０は、複数の径路９０を備えている。複数の径路９０は、シュラウド面８３とハブ面８７との間の空間であって、且つ、第２部材８２の周方向で隣り合う翼８８同士の間の空間と、各連通孔８９と、によって形成されている。したがって、シュラウド面８３、ハブ面８７、及び複数の翼８８は、各径路９０の一部分を区画する。そして、連通孔８９は、各径路９０の一部分を形成している。複数の径路９０は、第２軸部材４５の内部を回転軸４３の径方向に延びている。複数の径路９０は、回転体６０の内部を回転軸４３の径方向に延びてモータ室１８内に連通している。各径路９０は、モータ室１８内における第２コイルエンド３６ｂよりも内側の空間に連通している。各径路９０は、接続通路７６に連通している。したがって、接続通路７６は、軸路６３と複数の径路９０とを接続している。そして、軸路６３からの空気は、接続通路７６及び各径路９０を介してモータ室１８内に導入される。したがって、複数の径路９０は、軸路６３からの空気をモータ室１８内に導入する。このように、筒部材４１は、内部に第１部材８１と第２部材８２とを有するとともに各径路９０の一部分を形成し、モータ室１８内に開口している。

【0073】

［第２実施形態の作用］
次に、第２実施形態の作用について説明する。
吸入口２２からの空気の一部は、軸路６３に導入されて軸路６３、接続通路７６、及び各径路９０を流れる。各径路９０を流れる空気は、モータ室１８内に導入される。モータ室１８内に導入された空気は、ステータ３２とロータ３３との間を通過して、排出通路７５からハウジング１１外へ排出される。モータ３１は、モータ室１８内に導入された空気によって冷却される。このように、遠心圧縮機１０においては、吸入口２２から軸路６３及び各径路９０を介してモータ室１８内に導入された空気によってモータ３１が冷却される。

【0074】

各径路９０の一部分は、シュラウド面８３と、ハブ面８７と、複数の翼８８とから形成されている。このような構成の各径路９０を流れる空気は、回転体６０の回転に伴う遠心力によって加速され易くなる。よって、各径路９０からモータ室１８内に空気が効率良く導入される。その結果、モータ３１が効率良く冷却される。

【0075】

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、第１実施形態の効果（１－１）と同様な効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

【0076】

（２－１）第２軸部材４５は、第１部材８１及び第２部材８２を有している。複数の径路９０は、第２軸部材４５の内部を回転軸４３の径方向に延びている。永久磁石４２は、軸路６３と複数の径路９０とを接続する接続通路７６を有している。複数の翼８８は、第２部材６２に一体形成されるとともにハブ面８７からシュラウド面８３に向けて延びている。このような構成は、第２軸部材４５側からモータ室１８内に空気を導入する構成として好適である。

【0077】

（２－２）接続通路７６内を空気が通過する。したがって、接続通路７６内を流れる空気によって、永久磁石４２を冷却することができる。よって、モータ３１をさらに効率良く冷却することができる。

【0078】

［変更例］
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各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。

【0079】

○ 第１実施形態において、複数の翼６９が、第１部材６１に設けられていてもよい。この場合、複数の翼６９は、シュラウド面６７からハブ面６８に向けて延びている。要は、複数の翼６９は、シュラウド面６７及びハブ面６８の一方から他方に向けて延びていればよい。そして、複数の翼６９は、第１部材６１及び第２部材６２の一方に設けられていればよい。

【0080】

○ 第１実施形態において、第１軸部材４４は、第２部材６２を有していなくてもよい。この場合、例えば、永久磁石４２にハブ面を形成する。したがって、永久磁石４２は、ハブ面を有する第２部材を兼ねる。そして、遠心圧縮機１０は、シュラウド面６７から永久磁石４２のハブ面に向けて延びる複数の翼を備えている。したがって、複数の翼は、第１部材に設けられている。

【0081】

○ 第２実施形態において、複数の翼８８が、第１部材８１に設けられていてもよい。この場合、複数の翼８８は、シュラウド面８３からハブ面８７に向けて延びている。要は、複数の翼８８は、シュラウド面８３及びハブ面８７の一方から他方に向けて延びていればよい。そして、複数の翼８８は、第１部材８１及び第２部材８２の一方に設けられていればよい。

【0082】

○ 第２実施形態において、第２軸部材４５は、第１部材６１を有していなくてもよい。この場合、例えば、永久磁石４２にシュラウド面を形成する。したがって、永久磁石４２は、シュラウド面を有する第１部材を兼ねる。

【0083】

○ 第１実施形態において、段差面６６と筒部材４１の第１端面とが、例えば、溶接やろう付け等により接合されていなくてもよい。要は、第１部材６１は、圧入部６５における筒部材４１の第１端部の内周面に対する圧入のみによって筒部材４１に固定されていてもよい。

【0084】

○ 第２実施形態において、段差面８６と筒部材４１の第２端面とが、例えば、溶接やろう付け等により接合されていなくてもよい。要は、第２部材８２は、圧入部８５における筒部材４１の第２端部の内周面に対する圧入のみによって筒部材４１に固定されていてもよい。

【0085】

○ 上記各実施形態において、永久磁石４２が、例えば、筒部材４１の内周面に圧入されておらず、例えば、接着剤によって筒部材４１の内周面に接着されていてもよい。要は、永久磁石４２は、筒部材４１の内側に固定されていればよい。

【0086】

○ 上記各実施形態において、遠心圧縮機１０は、タービンホイール５０を備えていない構成であってもよい。
○ 上記各実施形態において、遠心圧縮機１０は、タービンホイール５０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、第１軸部材４４及び第２軸部材４５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。

【0087】

○ 上記各実施形態において、磁性体としては、永久磁石４２に限らず、例えば、積層コア、アモルファスコア、又は、圧粉コア等であってもよい。
○ 上記各実施形態において、筒部材４１が、例えば、炭素繊維強化プラスチックから構成されていてもよい。要は、筒部材４１の材質は、特に限定されるものではない。

【0088】

○ 上記各実施形態において、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。

【符号の説明】

【0089】

１０…遠心圧縮機、１１…ハウジング、１８…モータ室、２２…吸入口、２３…インペラ室、３１…モータ、３２…ステータ、３３…ロータ、４１…筒部材、４２…磁性体である永久磁石、４３…回転軸、４４…第１軸部材、４５…第２軸部材、４９…インペラ、６０…回転体、６１，８１…第１部材、６２，８２…第２部材、６３…軸路、６７，８３…シュラウド面、６８，８７…ハブ面、６９，８８…翼、７１，９０…径路、７６…接続通路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】