CN111594464A - 涡轮式流体机械 - Google Patents

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Abstract

得到抑制从涡轮机室侧向马达室侧的流体侵入并且也抑制壳体内的轴周边的温度上升的涡轮式流体机械。由压缩机叶轮(22)升压后的流体的一部分经由具有入口侧固定节流部(TH1)的入口侧流路(IN)而向马达收容空间(18)导入，导入到马达收容空间(18)的流体经由具有出口侧固定节流部(TH2)的出口侧流路(EN)而从马达收容空间(18)排出。出口侧流路(EN)中的与马达收容空间(18)的连接部，与第2区划壁(15)与轴(21)之间的间隙分开设置，且与入口侧流路(IN)中的与马达收容空间的连接部在轴向上相对于马达(28)位于相反侧。入口侧固定节流部(TH1)及出口侧固定节流部(TH2)构成为马达收容空间的压力比涡轮机叶轮背面区域(39)的压力高。

Description

涡轮式流体机械
技术领域
本说明书涉及涡轮式流体机械。
背景技术
如专利文献1所公开那样，在具备马达的流体机械(流体泵)中，若流体向马达室侵入，则马达容易生锈，因此希望抑制流体向马达室的侵入。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-183598号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在涡轮式流体机械中，包括压缩机叶轮、涡轮机叶轮及轴的旋转构件配置于壳体中。这样的旋转构件通过马达而旋转。通过利用在壳体内形成的流路等的内压而产生差压，能够抑制流体从涡轮机室侧向马达室侧侵入。
在此，壳体内的轴周边的温度容易上升。尤其是，在抑制了流体向马达室的侵入的情况下，因流体的流动被抑制，壳体内的轴周边的温度更容易上升，期望温度上升的抑制。在为了利用在壳体内形成的流路等的内压来产生差压而使流体移动的情况下，优选能够也一并抑制壳体内的轴周边的温度的上升。
本说明书的目的在于，公开具备能够抑制流体从涡轮机室侧向马达室侧侵入并且能够也一并抑制壳体内的轴周边的温度上升的构造的涡轮式流体机械。
用于解决课题的技术方案
基于本公开的涡轮式流体机械具备：壳体，包括第1区划壁及第2区划壁，在轴向上的上述第1区划壁与上述第2区划壁之间形成有马达收容空间，相对于上述第1区划壁在上述马达收容空间的相反侧形成有叶轮室，相对于上述第2区划壁在上述马达收容空间的相反侧形成有涡轮机室；旋转构件，包括轴、压缩机叶轮及涡轮机叶轮，上述轴以贯通上述第1区划壁及上述第2区划壁的方式配置，上述压缩机叶轮固定于上述轴并且配置于上述叶轮室内，进行流体的压缩作用，上述涡轮机叶轮固定于上述轴并且配置于上述涡轮机室内，进行再生作用；及马达，配置于上述马达收容空间内，使上述旋转构件旋转，在上述第2区划壁的上述涡轮机室侧形成有涡轮机叶轮背面区域，在上述第2区划壁与上述轴之间配置有轴密封部，限制了上述马达收容空间与上述涡轮机叶轮背面区域的流体的连通，由上述压缩机叶轮升压后的流体的一部分经由具有入口侧固定节流部的入口侧流路而向上述马达收容空间导入，导入到上述马达收容空间的流体能够经由具有出口侧固定节流部的出口侧流路而从上述马达收容空间排出，上述出口侧流路中的与上述马达收容空间的连接部，与上述第2区划壁与上述轴之间的间隙分开设置，且与上述入口侧流路中的与上述马达收容空间的连接部在轴向上相对于上述马达位于相反侧，上述入口侧固定节流部及上述出口侧固定节流部构成为上述马达收容空间的压力比上述涡轮机叶轮背面区域的压力高。
根据上述涡轮式流体机械，通过利用在壳体内形成的流路的内压而产生了差压，马达收容空间的压力比涡轮机叶轮背面区域的压力高。因此，能够抑制流体从涡轮机室侧向马达室侧侵入。另外，入口侧流路中的与马达收容空间的连接部与出口侧流路中的与马达收容空间的连接部相对于马达互相位于相反侧。流体从入口侧隔着马达向其相反侧的出口侧流动，因此能够得到流体对轴的周边空间的散热效果，能够也一并抑制壳体内的轴周边的温度的上升。
在上述涡轮式流体机械中，可以是，在上述壳体还设置有连接流路，该连接流路用于将通过了上述出口侧流路的流体向上述压缩机叶轮的上游侧的吸入口供给。
根据上述涡轮式流体机械，在将涡轮式流体机械例如作为空气压缩机而在燃料电池系统中使用的情况下，能够利用空气流量计来测定或控制空气向燃料电池系统的电池堆叠体(英文：stack)供给多少，但通过涡轮式流体机械还具备连接流路，能够减小在空气流量计的测定值与实际从排出室送出的压缩空气之间可能产生的流量的误差。为了差压的形成及散热而供给的空气的流量也能够设为必要最低限度。
可以是，上述涡轮式流体机械还具备对上述轴进行轴支承的箔(英文：foil)轴承，在上述马达收容空间内流动的流体构成为通过上述箔轴承与上述轴之间。
根据上述涡轮式流体机械，能够也提高对箔轴承的散热效率。
可以是，上述涡轮式流体机械还具备检测上述轴的旋转角度的旋转变压器，上述旋转变压器具有以能够一体旋转的方式固定于上述轴的旋转变压器转子、和固定于上述壳体的旋转变压器定子，在上述马达收容空间中流动的流体构成为通过上述旋转变压器转子与上述旋转变压器定子之间。
根据上述涡轮式流体机械，能够也提高对旋转变压器的散热效率。
在上述涡轮式流体机械中，可以是，在上述第1区划壁的上述叶轮室侧形成有压缩机叶轮背面区域，在上述第1区划壁设置有区划部，该区划部以包围上述轴的周围的方式呈环状延伸，并将上述压缩机叶轮背面区域划分为内径侧空间和外径侧空间。
根据上述涡轮式流体机械，压缩机叶轮的背面载荷的增加因内径侧空间的存在而受到抑制，进而也抑制了压缩机叶轮朝向吸入口的入口侧位移。
在上述涡轮式流体机械中，可以是，上述入口侧固定节流部由上述区划部形成。
根据上述涡轮式流体机械，能够使为了减少压缩机叶轮的背面载荷而将压缩机叶轮背面区域划分为内径侧空间和外径侧空间的区划部作为用于形成入口侧固定节流部的单元发挥功能，也能够得到布局上的高利用效率。
在上述涡轮式流体机械中，可以是，通过将上述压缩机叶轮的下游侧的排出口与形成于上述第2区划壁的上述马达侧处的空间连接，上述流体被导入于上述马达收容空间，上述出口侧固定节流部形成于上述第1区划壁与上述轴之间，在上述壳体还设置有以在流体的压送时上述内径侧空间的压力比上述外径侧空间的压力低的方式将上述内径侧空间连接于上述外径侧空间以外的空间的流路。
通过上述涡轮式流体机械，也能够抑制流体从涡轮机室侧向马达室侧侵入，也能够得到流体对轴的周边空间的散热效果。
在上述涡轮式流体机械中，可以是，通过将上述压缩机叶轮的下游侧的排出口与上述第1区划壁中的位于上述轴的外周处的轴孔连接，上述流体被导入于上述马达收容空间，在上述壳体还设置有以在流体的压送时上述内径侧空间的压力比上述外径侧空间的压力低的方式将上述内径侧空间连接于上述外径侧空间以外的空间的流路。
根据上述涡轮式流体机械，即使将马达收容空间的压力设定为高的值，也抑制了其影响直接导致压缩机叶轮的背面载荷的上升。能够进一步抑制压缩机叶轮朝向吸入口的入口侧位移。
发明的效果
根据本说明书公开的涡轮式流体机械，能够抑制流体从涡轮机室侧向马达室侧侵入，并且能够也一并抑制壳体内的轴周边的温度上升。
附图说明
图1是示出实施方式1中的涡轮式流体机械101的剖视图。
图2是示出实施方式1中的涡轮式流体机械101的运转时的状况的剖视图。
图3是示出实施方式1中的涡轮式流体机械101的运转时的压力分布的坐标图。
图4是示出实施方式2中的涡轮式流体机械102的剖视图。
图5是示出实施方式3中的涡轮式流体机械103的剖视图。
图6是示出实施方式3中的涡轮式流体机械103的运转时的状况的剖视图。
图7是示出实施方式4中的涡轮式流体机械104的剖视图。
图8是示出实施方式4中的涡轮式流体机械104的运转时的状况的剖视图。
附图标记说明
10 壳体，11 压缩机壳体，11a 吸入口，11b 叶轮室，11c 排出室，11d 排出口，12第1区划壁，12a、15a 轴孔，12b 区划部，13、14 中央壳体，15 第2区划壁，16 涡轮机壳体，16b 涡轮机室，17 马达室，18 马达收容空间，19 轴密封部，20 旋转构件，21 轴，21a 大径部，21b、21c 内圈，22 压缩机叶轮，22a、23a 基板，22b、23b 叶片，22c、23c 背面部，23 涡轮机叶轮，24 推力箔轴承，25、26 径向箔轴承，27 旋转变压器，27a 旋转变压器转子，27b旋转变压器定子，28 马达，28a 定子，28b 转子，29 连接流路，29a、29b 流路，30 压缩机叶轮背面区域，31 内径侧空间，32 外径侧空间，37、38 空间，39 涡轮机叶轮背面区域，40 空气流量计，50 燃料电池堆叠体，100、101、102、103、104 涡轮式流体机械，CN 连通路，EN 出口侧流路，ENa、INa 连接部，IN 入口侧流路，TH1 入口侧固定节流部，TH2 出口侧固定节流部。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对实施方式中的涡轮式流体机械进行说明。在以下的说明中，对同一部件及相当部件标注同一附图标记，有时不反复进行重复的说明。
[实施方式1]
(涡轮式流体机械101)
如图1所示，涡轮式流体机械101具备壳体10、旋转构件20及马达28。壳体10包括压缩机壳体11、第1区划壁12、中央壳体13、14、第2区划壁15及涡轮机壳体16。构成壳体10的这些构件在轴向(轴21的中心轴延伸的方向)上结合。
在轴向上的第1区划壁12与第2区划壁15之间形成有包括马达室17的马达收容空间18。在马达收容空间18内、更特定地说是马达室17内，配置有马达28(定子28a及转子28b)。相对于第1区划壁12在马达收容空间18的相反侧形成有叶轮室11b。相对于第2区划壁15在马达收容空间18的相反侧形成有涡轮机室16b。在第1区划壁12形成有轴孔12a，在第2区划壁15形成有轴孔15a。在第2区划壁15(轴孔15a的内周部)与轴21之间配置有轴密封部19。轴密封部19具有例如C字状的结构，并在周向上的一部分设置有缺口。
旋转构件20包括轴21、压缩机叶轮22及涡轮机叶轮23。轴21具有大径部21a及内圈21b、21c，以贯通轴孔12a、15a的方式配置。压缩机叶轮22固定于轴21的一端部，配置于叶轮室11b内。涡轮机叶轮23固定于轴21的另一端部，配置于涡轮机室16b内。
压缩机叶轮22进行流体的压缩作用。涡轮机叶轮23进行从由压缩机叶轮22压缩后的流体回收能量这一再生作用。压缩机叶轮22具有圆盘状的基板22a、和在基板22a的一侧形成的叶片22b，基板22a中的与叶片22b相反的一侧被设为背面部22c。同样，涡轮机叶轮23具有圆盘状的基板23a、和在基板23a的一侧形成的叶片23b，基板23a中的与叶片23b相反的一侧被设为背面部23c。
在壳体10的内部设置有推力箔轴承24及径向箔轴承25、26。轴21由这些轴承支承。推力箔轴承24及大径部21a配置于由第1区划壁12及中央壳体13区划出的空间37内。通过马达28，轴21与压缩机叶轮22及涡轮机叶轮23一起旋转。轴21能够接受单独来自马达28的动力而旋转，也能够不仅是马达28也接受涡轮机叶轮23的辅助的动力而旋转。
第1区划壁12与压缩机叶轮22的背面部22c隔开间隔而相对。通过将压缩机叶轮22配置于叶轮室11b内，从而在轴向上的第1区划壁12与压缩机叶轮22之间(第1区划壁12的叶轮室11b侧)形成有压缩机叶轮背面区域30。
第2区划壁15与涡轮机叶轮23的背面部23c隔开间隔而相对。通过将涡轮机叶轮23配置于涡轮机室16b内，从而在轴向上的第2区划壁15与涡轮机叶轮23之间(第2区划壁15的涡轮机室16b室侧)形成有涡轮机叶轮背面区域39。在第2区划壁15的马达室17室侧形成有空间38。在空间38最好设置有检测轴21的旋转角度的旋转变压器27。旋转变压器27具有以能够一体旋转的方式固定于作为旋转构件20的轴21的旋转变压器转子27a、和固定于中央壳体14的旋转变压器定子27b。空间37、马达室17及空间38依次并列且互相连接，形成了马达收容空间18。马达收容空间18形成由轴密封部19和后述的区划部12b区划出的空间。马达收容空间18与涡轮机叶轮背面区域39之间的流体的连通由轴密封部19限制。
在壳体10设置有入口侧流路IN、出口侧流路EN及连通路CN。入口侧流路IN包括入口侧固定节流部TH1。入口侧固定节流部TH1形成于比压缩机叶轮22的位置在轴向上靠涡轮机叶轮23侧处。
在本实施方式中，在第1区划壁12设置有区划部12b。区划部12b以包围轴21的周围的方式呈环状延伸，并将压缩机叶轮背面区域30划分为内径侧空间31和外径侧空间32。在本实施方式中，入口侧固定节流部TH1由区划部12b形成。入口侧流路IN包括入口侧固定节流部TH1及内径侧空间31，经由轴孔12a而连接于马达收容空间18。
内径侧空间31经由轴孔12a、马达室17、空间38及出口侧流路EN而连接于外部空间。内径侧空间31与外径侧空间32以外的空间即外部空间以不经由外径侧空间32的方式连通。即，由压缩机叶轮22升压后的流体的一部分经由具有入口侧固定节流部TH1的入口侧流路IN而向马达收容空间18导入。通过入口侧固定节流部TH1的节流部构造，在流体的压送时，内径侧空间31的压力比外径侧空间32的压力低。
出口侧流路EN包括出口侧固定节流部TH2。出口侧固定节流部TH2形成于比涡轮机叶轮23的位置在轴向上靠压缩机叶轮22侧处。导入到马达收容空间18的流体能够经由具有出口侧固定节流部TH2的出口侧流路EN而从马达收容空间18排出。出口侧流路EN中的与马达收容空间18的连接部ENa，与第2区划壁15与轴21之间的间隙分开设置。出口侧流路EN中的与马达收容空间18的连接部ENa与入口侧流路IN中的与马达收容空间18的连接部INa在轴向上相对于马达28位于相反侧。在本实施方式中，出口侧流路EN设置于中央壳体14，使空间38与外部空间连通。连通路CN形成为，将入口侧流路IN与出口侧流路EN连接，并与位于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38连通。
图2是示出涡轮式流体机械101的运转时的状况的剖视图。流体从吸入口11a取入并由压缩机叶轮22升压。升压后的流体的一部分通过扩散部并朝向排出室11c移动。升压后的流体的另外的一部分通过外径侧空间32及入口侧固定节流部TH1。因通过入口侧固定节流部TH1而压力减小(参照图3中的A部)。
通过了入口侧流路IN(入口侧固定节流部TH1)的流体之后朝向隔着马达28而与入口侧固定节流部TH1相反的一侧，以沿着轴21的至少一部分流动的方式通过连通路CN。在本实施方式中，连通路CN以使在马达收容空间18内流动的流体通过轴孔12a与轴21之间的位置、推力箔轴承24与大径部21a之间的位置、径向箔轴承25与内圈21b之间的位置、定子28a与转子28b之间的位置、径向箔轴承26与内圈21c之间的位置、以及旋转变压器转子27a与旋转变压器定子27b之间的位置的方式形成。此间的压力大致恒定或稍微减小(参照图3中的B部)。通过了连通路CN的流体即到达了空间38的流体进一步通过出口侧流路EN。因通过出口侧流路EN的出口侧固定节流部TH2而压力进一步减小(参照图3中的C部)，成为了吸气压相当的压力值。
如图3所示，由从入口侧流路IN供给到连通路CN的压力提高了连通路CN的压力(图3中的B部)。即，入口侧固定节流部TH1及出口侧固定节流部TH2构成为，形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38即马达收容空间18的压力(图3中的B部)比涡轮机叶轮背面区域39的压力高。
(作用及效果)
涡轮式流体机械101例如作为空气压缩机而在燃料电池系统中使用。由马达28及涡轮机叶轮23驱动压缩机叶轮22旋转，作为外部流体的空气向机内吸入，由压缩机叶轮22压缩后的空气向排出室11c压送。排出室11c内的高压的空气向燃料电池系统的电池堆叠体供给。涡轮机叶轮23通过从燃料电池堆叠体(英文：FC stack)50(图1)排出后的空气而旋转，辅助轴21的旋转动作。
伴随于流体的压送，压缩机叶轮背面区域30内的压力(叶轮背面压)变高。背面压作为背面载荷而以使压缩机叶轮22朝向吸入口11a的入口侧位移的方式作用。在本实施方式中，入口侧固定节流部TH1由区划部12b形成，压缩机叶轮背面区域30由入口侧固定节流部TH1划分为低压的内径侧空间31和高压的外径侧空间32。背面载荷的增加因内径侧空间31的存在而受到抑制，进而也抑制了压缩机叶轮22朝向吸入口11a的入口侧位移。也抑制了推力箔轴承24从轴21的大径部21a接受过剩的力。通过入口侧固定节流部TH1由区划部12b形成，能够使为了减少压缩机叶轮22的背面载荷而将压缩机叶轮背面区域30划分为内径侧空间31和外径侧空间32的区划部12b作为用于形成入口侧固定节流部TH1的单元发挥功能，也能够得到布局上的高利用效率。
旋转构件20通过马达28而旋转。通过利用在壳体10内形成的流路的内压而产生了差压，形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38的压力(图3中的B部)比涡轮机叶轮背面区域39的压力高。因此，能够抑制流体从涡轮机室16b侧向马达室17侧侵入(参照图3中的箭头D)。
通过采用在入口侧固定节流部TH1和出口侧固定节流部TH2的至少2处使压力减小这一结构，能够容易地形成上述那样的差压。差压能够通过调整入口侧固定节流部TH1的流路截面积和出口侧固定节流部TH2的流路截面积的大小和/或比而容易地形成，例如，最好使入口侧固定节流部TH1的流路截面积比出口侧固定节流部TH2的流路截面积大。根据该结构，能够容易地使马达室17的压力比涡轮机叶轮23的背面压和大气压的平均值高，进而，能够容易地使形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38的压力(图3中的B部)比涡轮机叶轮背面区域39的压力高。此外，流体在第2区划壁15与轴密封部19(形成于轴密封部19的缺口)之间泄漏而通过的情况下的流路截面积比入口侧固定节流部TH1及出口侧固定节流部TH2的流路截面积小。
在上述的实施方式1中，将出口侧固定节流部TH2的下游侧设定成吸气压相当的压力值，但只要在能够形成上述那样的差压的范围内即可，也可以将出口侧固定节流部TH2的下游侧设定成大气压相当的压力值，还可以设定成涡轮机叶轮23的排气压相当的压力值。关于上述那样的差压的形成，也可以除了入口侧固定节流部TH1和出口侧固定节流部TH2之外，还将阀功能配置于任意部位(例如入口侧流路IN、连通路CN及出口侧流路EN的任意部位)，通过阀功能来辅助差压形成。
在此，壳体10内的轴21的周边在不采取特别的对策的情况下温度容易上升。尤其是，在抑制了流体向马达室17的侵入的情况下，因流体的流动受到抑制而壳体10内的轴21周边的温度更容易上升。在本实施方式中，由于利用在壳体10内形成的流路的内压来产生差压，所以流体向入口侧流路IN、连通路CN及出口侧流路EN依次移动。来自入口侧流路IN(连接部INa)的流体以朝向相对于马达28位于与连接部INa相反的一侧的出口侧流路EN(连接部ENa)流动的方式通过连通路CN，因此能够得到流体对轴21的周边空间的散热效果，能够也一并抑制壳体10内的轴21周边的温度的上升。即，出口侧流路EN设置于比推力箔轴承24、径向箔轴承25、26靠涡轮机叶轮23侧处，能够实现它们的散热或冷却，出口侧流路EN设置于比旋转变压器27靠涡轮机叶轮23侧处，也能够实现旋转变压器27的散热或冷却。
在上述的实施方式1中，出口侧流路EN设置于中央壳体14，使空间38与外部空间连通。根据规格，也可以不需要为了形成出口侧流路EN而对中央壳体14实施加工。在该情况下，也最好使入口侧固定节流部TH1的流路截面积比出口侧固定节流部TH2的流路截面积大。
[实施方式2]
图4是示出实施方式2中的涡轮式流体机械102的剖视图。在涡轮式流体机械102中，在壳体10还设置有用于将通过了出口侧流路EN的流体向压缩机叶轮22的上游侧的吸入口11a供给的连接流路29。
在将涡轮式流体机械102例如作为空气压缩机而在燃料电池系统中使用的情况下，能够利用空气流量计40来测定或控制空气向燃料电池系统的电池堆叠体供给多少。通过涡轮式流体机械102还具备连接流路29，能够减小在空气流量计40的测定值与实际从排出室11c送出的压缩空气之间可能产生的流量的误差。为了差压的形成及散热而供给的空气的流量也能够设为必要最低限度。
连接流路29也可以形成于设置有未图示的水套的中央壳体13。利用连接流路29是使压缩后的流体再次返回吸入口11a这一结构，在采用该结构的情况下排出温度容易上升。通过以能够进行与水套的热交换的方式设置连接流路29，能够抑制吸入温度的上升，也能够抑制伴随于发热而流量减少。另外，在下游侧设置有中冷器等的情况下，能够也减少其工作量。根据该结构，能够也提高对推力箔轴承24、径向箔轴承25、26及旋转变压器27的散热效率。
[实施方式3]
图5是示出实施方式3中的涡轮式流体机械103的剖视图。在涡轮式流体机械103中，在壳体10设置有2个流路29a、29b。入口侧流路IN设置于流路29a的内部。入口侧流路IN以将压缩机叶轮22的下游侧的排出口11d与形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38连接的方式形成。
出口侧固定节流部TH2形成于第1区划壁12(轴孔12a)与轴21之间的轴密封部。流路29b以在流体的压送时内径侧空间31的压力比外径侧空间32的压力低的方式将内径侧空间31连接于外径侧空间32以外的空间(在此是压缩机叶轮22的上游侧的吸入口11a)。
图6是示出涡轮式流体机械103的运转时的状况的剖视图。流体从吸入口11a取入并由压缩机叶轮22升压。升压后的流体的大部分通过扩散部并朝向排出室11c移动。升压并到达了排出室11c的流体的一部分通过排出口11d、流路29a及入口侧固定节流部TH1。因通过入口侧固定节流部TH1而压力减小。
流体通过入口侧流路IN(入口侧固定节流部TH1)。之后，来自入口侧流路IN(连接部INa)的流体朝向相对于马达28位于与连接部INa相反的一侧的出口侧流路EN(连接部ENa)，以沿着轴21的至少一部分流动的方式通过连通路CN。在本实施方式中，连通路CN以使在连通路CN中流动的流体通过径向箔轴承26与内圈21c之间的位置、定子28a与转子28b之间的位置、径向箔轴承25与内圈21b之间的位置、以及推力箔轴承24与大径部21a之间的位置的方式形成。也可以将入口侧固定节流部TH1的位置更靠第2区划壁15地设定，使得流体也通过旋转变压器转子27a与旋转变压器定子27b之间的位置。此间的压力大致恒定或稍微减小。
通过了连通路CN的流体即到达了轴孔12a与轴21之间的位置(即出口侧固定节流部TH2)的流体因通过出口侧流路EN而该流体的压力进一步减小。流体进一步通过内径侧空间31及流路29b。由从入口侧流路IN供给到连通路CN的压力提高了连通路CN的压力，形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38(马达收容空间18)的压力比涡轮机叶轮背面区域39的压力高。因此，通过该结构，也能够得到与上述的实施方式1同样的作用及效果。
[实施方式4]
图7是示出实施方式4中的涡轮式流体机械104的剖视图。在涡轮式流体机械104中，也在壳体10设置有2个流路29a、29b。入口侧流路IN设置于流路29a的内部。入口侧流路IN以将压缩机叶轮22的下游侧的排出口11d与第1区划壁12中的位于轴21的外周处的轴孔12a连接的方式形成。
出口侧固定节流部TH2设置于中央壳体14。以通过从入口侧流路IN供给到连通路CN的压力而使得形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38(马达收容空间18)的压力比涡轮机叶轮背面区域39的压力高的方式，出口侧固定节流部TH2将形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38与该空间38以外的空间连接。流路29b以在流体的压送时内径侧空间31的压力比外径侧空间32的压力低的方式将内径侧空间31连接于外径侧空间32以外的空间。
图8是示出涡轮式流体机械104的运转时的状况的剖视图。流体从吸入口11a取入并由压缩机叶轮22升压。升压后的流体的一部分通过扩散部并朝向排出室11c移动。升压并到达了排出室11c的流体的一部分通过排出口11d、流路29a及入口侧固定节流部TH1。因通过入口侧固定节流部TH1而压力减小。
流体通过入口侧流路IN(入口侧固定节流部TH1)。之后，来自入口侧流路IN(连接部INa)的流体朝向相对于马达28位于与连接部INa相反的一侧的出口侧流路EN(连接部ENa)，以沿着轴21的至少一部分流动的方式通过连通路CN。在本实施方式中，连通路CN以使在连通路CN中流动的流体通过轴孔12a与轴21之间的位置、推力箔轴承24与大径部21a之间的位置、径向箔轴承25与内圈21b之间的位置、定子28a与转子28b之间的位置、径向箔轴承26与内圈21c之间的位置、以及旋转变压器转子27a与旋转变压器定子27b之间的位置的方式形成。此间的压力大致恒定，或者稍微减小。
通过了连通路CN的流体即到达了空间38的流体进一步通过出口侧流路EN。因通过出口侧流路EN的出口侧固定节流部TH2而压力进一步减小，例如成为了吸气压相当的压力值。由从入口侧流路IN供给到连通路CN的压力提高了连通路CN的压力，形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38的压力比涡轮机叶轮背面区域39的压力高。因此，通过该结构，也能够得到与上述的实施方式1同样的作用及效果。
伴随于流体的压送，压缩机叶轮背面区域30内的压力(叶轮背面压)变高。背面压以使压缩机叶轮22朝向吸入口11a的入口侧位移的方式作用。这样作用的背面压优选较低。另一方面，形成于第2区划壁15的马达室17侧处的空间38的压力需要设为比涡轮机叶轮背面区域39的压力高的值。
在本实施方式中，流路29b设置于第1区划壁12，流路29b几乎未与上述的空间38连通。因此，即使将空间38的压力设定为高的值，也抑制了其影响直接导致压缩机叶轮22的背面压(背面载荷)的上升。能够进一步抑制压缩机叶轮22朝向吸入口11a的入口侧位移。
以上，虽然对实施方式进行了说明，但上述的公开内容在所有方面都是例示而非限制性的内容。本发明的技术的范围由权利要求书表示，意在包括与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (8)

1.一种涡轮式流体机械，具备：
壳体，包括第1区划壁及第2区划壁，在轴向上的所述第1区划壁与所述第2区划壁之间形成有马达收容空间，相对于所述第1区划壁在所述马达收容空间的相反侧形成有叶轮室，相对于所述第2区划壁在所述马达收容空间的相反侧形成有涡轮机室；
旋转构件，包括轴、压缩机叶轮及涡轮机叶轮，所述轴以贯通所述第1区划壁及所述第2区划壁的方式配置，所述压缩机叶轮固定于所述轴并且配置于所述叶轮室内，进行流体的压缩作用，所述涡轮机叶轮固定于所述轴并且配置于所述涡轮机室内，进行再生作用；及
马达，配置于所述马达收容空间内，使所述旋转构件旋转，
在所述第2区划壁的所述涡轮机室侧形成有涡轮机叶轮背面区域，
在所述第2区划壁与所述轴之间配置有轴密封部，限制了所述马达收容空间与所述涡轮机叶轮背面区域之间的流体的连通，
由所述压缩机叶轮升压后的流体的一部分经由具有入口侧固定节流部的入口侧流路而向所述马达收容空间导入，
导入到所述马达收容空间的流体能够经由具有出口侧固定节流部的出口侧流路而从所述马达收容空间排出，
所述出口侧流路中的与所述马达收容空间的连接部，与所述第2区划壁与所述轴之间的间隙分开设置，且与所述入口侧流路中的与所述马达收容空间的连接部在轴向上相对于所述马达位于相反侧，
所述入口侧固定节流部及所述出口侧固定节流部构成为，所述马达收容空间的压力比所述涡轮机叶轮背面区域的压力高。
2.根据权利要求1所述的涡轮式流体机械，
在所述壳体还设置有连接流路，该连接流路用于将通过了所述出口侧流路的流体向所述压缩机叶轮的上游侧的吸入口供给。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮式流体机械，
所述涡轮式流体机械还具备对所述轴进行轴支承的箔轴承，
在所述马达收容空间内流动的流体构成为通过所述箔轴承与所述轴之间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的涡轮式流体机械，
所述涡轮式流体机械还具备检测所述轴的旋转角度的旋转变压器，
所述旋转变压器具有以能够一体旋转的方式固定于所述轴的旋转变压器转子、和固定于所述壳体的旋转变压器定子，
在所述马达收容空间中流动的流体构成为通过所述旋转变压器转子与所述旋转变压器定子之间。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的涡轮式流体机械，
在所述第1区划壁的所述叶轮室侧形成有压缩机叶轮背面区域，
在所述第1区划壁设置有区划部，该区划部以包围所述轴的周围的方式呈环状延伸，并将所述压缩机叶轮背面区域划分为内径侧空间和外径侧空间。
6.根据权利要求5所述的涡轮式流体机械，
所述入口侧固定节流部由所述区划部形成。
7.根据权利要求5所述的涡轮式流体机械，
通过将所述压缩机叶轮的下游侧的排出口与形成于所述第2区划壁的所述马达侧处的空间连接，所述流体被导入于所述马达收容空间，
所述出口侧固定节流部形成于所述第1区划壁与所述轴之间，
在所述壳体还设置有以在流体的压送时所述内径侧空间的压力比所述外径侧空间的压力低的方式将所述内径侧空间连接于所述外径侧空间以外的空间的流路。
8.根据权利要求5所述的涡轮式流体机械，
通过将所述压缩机叶轮的下游侧的排出口与所述第1区划壁中的位于所述轴的外周处的轴孔连接，所述流体被导入于所述马达收容空间，
在所述壳体还设置有以在流体的压送时所述内径侧空间的压力比所述外径侧空间的压力低的方式将所述内径侧空间连接于所述外径侧空间以外的空间的流路。
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