CN111727310B

CN111727310B - 涡轮

Info

Publication number: CN111727310B
Application number: CN201980013521.1A
Authority: CN
Inventors: 池谷信之
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: US11377979B2; WO2019159744A1; JP6930652B2; DE112019000859B4; DE112019000859T5; US20200378276A1; CN111727310A; JPWO2019159744A1

Abstract

涡轮具备：旋转轴、安装于旋转轴的涡轮叶轮、包括收容涡轮叶轮的涡轮壳体的壳体、以及将旋转轴支承为能够旋转的轴承。涡轮壳体包括第一排出路，该第一排出路构成为将设置有轴承的空间内的气体向涡轮壳体内的排气流出口排出。第一排出路的底面由从第一入口开口朝向第一出口开口下降的倾斜部分构成、或者由倾斜部分和与倾斜部分连续并水平地延伸的水平部分构成。

Description

涡轮

技术领域

本公开涉及涡轮。

背景技术

如专利文献1及2记载的那样，已知一种具备涡轮和压缩机的涡轮机械。例如在专利文献1记载的涡轮机械中，旋转轴由设置在中心壳体内的轴颈轴承及推力轴承支承。在中心壳体内设置有流路和与该流路连接的导管。该导管与设置于涡轮外壳的流路连接。由排出气体驱动涡轮叶轮，当成为压缩机出口压力比涡轮入口压力高的状态时，空气从压缩机叶轮的出口部流入中心壳体内，对推力轴承及轴颈轴承进行冷却。该空气的一部分通过中心壳体内的流路及导管，接着通过涡轮外壳的流路而向涡轮的出口流路流动。

在专利文献2记载的涡轮机械中，旋转轴被设置在中心壳体内的轴颈轴承、和设置在涡轮与中心壳体之间的推力轴承支承。在轴颈轴承的外周部形成有与形成于轴颈轴承的内部的多个供气孔连通的导路。在该导路，从外部的压缩机经由供气管而供给压缩空气。在轴颈轴承的内周的轴承面形成有环状的排气槽。贯通轴颈轴承和中心壳体而形成有与该排气槽连接的导孔。在推力轴承的中心壳体侧，与导孔连接的分配槽形成在圆周上。此外，在推力轴承设置有吹出孔，该吹出孔与该分配槽连通并向涡轮侧开口。从压缩机供给的压缩空气使旋转轴支承于轴颈轴承及推力轴承。另一方面，压缩空气的一部分流入轴颈轴承的排气槽，并从分配槽及吹出孔向涡轮的背面侧吹出。

专利文献1：日本实开昭60-18233号公报

专利文献2：日本特开昭60-173316号公报

在具备涡轮的涡轮机械中，有时向涡轮流入作为排气的湿润的气体(包括水蒸气的空气)。涡轮借助这样的湿润的气体而工作。若水蒸气冷凝，则水能够存积在壳体内。在此，用于将向设置有轴承的空间流入的气体排出的流路(排出路)能够设置于涡轮壳体。如果存积的水流入该排出路内而残留，则该水可能对涡轮产生不良影响。例如，若水根据温度的下降而冻结，则排出路堵塞，壳体内的部件(例如旋转轴等)可能产生不良情况。

发明内容

本公开对能够将存积于壳体内的设置有轴承的空间的冷凝水排出的涡轮进行说明。

本公开的一个方式的涡轮具备：旋转轴；叶片，其安装于旋转轴；壳体，其包括收容叶片的涡轮壳体；以及轴承，其设置在壳体内，并将旋转轴支承为能够旋转，涡轮壳体包括排出路，该排出路构成为将设置有轴承的第一空间内的气体向涡轮壳体内的第二空间排出，排出路包括：与第一空间连通的入口开口、和向第二空间开口的出口开口，排出路的底面由从入口开口朝向出口开口下降的倾斜部分构成、或者由倾斜部分和与倾斜部分连续并水平地延伸的水平部分构成。

根据本公开的一个方式，能够将存积于壳体内的设置有轴承的空间的冷凝水排出。

附图说明

图1是示意地表示本公开的一个实施方式的电动增压器(离心压缩机)的说明图。

图2是表示本公开的一个实施方式的电动增压器(离心压缩机)的一个例子的剖视图。

图3是放大表示图2中的涡轮壳体、密封部以及轴承附近的剖视图。

图4是表示在中心壳体安装有密封板的组装体的立体图。

图5是表示密封板的立体图。

图6是从背面侧观察图5的密封板而表示的立体图。

图7是从旋转轴线方向的涡轮侧观察的、表示比连通口深的构造的剖视图。

图8是从旋转轴线方向的涡轮侧观察的、表示形成在涡轮壳体内的排出路的形状的图。

具体实施方式

根据该涡轮，设置有轴承的第一空间内的气体通过排出路而向涡轮壳体内的第二空间排出。流入涡轮的气体含有水蒸气，若该水蒸气冷凝而产生的冷凝水存积在壳体内，则在第一空间也能够存积冷凝水。若冷凝水的水位到达排出路的入口开口，则冷凝水浸入排出路内。排出路的底面由朝向出口开口下降的倾斜部分构成、或者由倾斜部分和水平部分构成。换言之，排出路的底面不具有朝向出口开口上升的倾斜部分。因此浸入到排出路内的冷凝水被顺畅地向第二空间排出。这样，一个方式的涡轮能够将存积于壳体内的设置有轴承的空间的冷凝水排出。排出路兼作用于排出气体的通路、和用于排出冷凝水的通路。在上述形状的排出路中冷凝水永远不会被充满。即使在涡轮停止中等、冷凝水随着温度的下降而冻结的情况下，也在排出路确保气体的流路。

在若干方式中，壳体包括中心壳体，该中心壳体在内部设置有轴承并与涡轮壳体连结，中心壳体包括第一空间的出口、即面对排出路的入口开口的连通口。在该情况下，存在于中心壳体内的第一空间的冷凝水容易从连通口排出。排出的冷凝水容易经由入口开口而浸入排出路。

在若干方式中，涡轮还具备密封板，该密封板设置在涡轮壳体与中心壳体之间，在密封板的外周部形成有在第一空间与连通口之间延伸的引导路。形成于密封板的引导路能够将存在于第一空间的冷凝水向连通口引导。由此能够顺畅地进行通过连通口的冷凝水的排出。

在若干方式中，中心壳体的连通口的下端以及涡轮壳体的排出路的入口开口的下端，均位于比旋转轴靠下方的位置。在该情况下，冷凝水的水位(level)永远不会到达旋转轴。由此，例如即使在冷凝水随着温度的下降而冻结的情况下，也能够防止旋转轴粘着于来自冷凝水的冰。若旋转轴能够在壳体内旋转，则能够使涡轮运转。涡轮的运转带来温度的上升，其结果为该冰融化而变成水，水能够从排出路排出。

在若干方式中，在轴承与叶片之间对旋转轴设置有密封部。在该情况下，例如从叶片的背面穿过密封部的气体及冷却了轴承的气体等能够集中于第一空间，并通过排出路而向第二空间排出。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在附图的说明中对相同要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。在本说明书中，“上下”、“铅直”、“水平”、“底面”等用语以设置有涡轮的状态为基准来使用。换言之，在本说明书中，“上升”及“下降”的用语是以设置有涡轮的状态及重力为基准而使用的。

对本实施方式的电动增压器(离心压缩机的一个例子)1进行说明。电动增压器1例如适用于未图示的燃料电池系统。电动增压器1是燃料电池用空气供给装置。燃料电池系统的型式未被特别地限定。燃料电池系统例如可以是固体高分子型燃料电池(PEFC)或者磷酸型燃料电池(PAFC)等。

如图1和图2所示，电动增压器1具备涡轮2和压缩机3。涡轮2例如是燃料电池用排气涡轮。涡轮2具备具有旋转轴线X的旋转轴4。在旋转轴4的一端安装有涡轮叶轮(叶片)21，在旋转轴4的另一端安装有压缩机叶轮31。在涡轮叶轮21与压缩机叶轮31之间设置有用于对旋转轴4施加旋转驱动力的马达5。被压缩机3压缩后的压缩空气(“压缩气体”的一个例子)G作为氧化剂(氧气)供给至上述的燃料电池系统。在燃料电池系统内，通过燃料与氧化剂的化学反应进行发电。从燃料电池系统排出含有水蒸气的空气，该空气被供给至涡轮2。

电动增压器1利用从燃料电池系统排出的高温的空气而使涡轮2的涡轮叶轮21旋转。通过涡轮叶轮21旋转，从而压缩机3的压缩机叶轮31旋转，压缩空气G被供给至燃料电池系统。另外在电动增压器1中，压缩机3的驱动力的大部分也可以由马达5施加。即，电动增压器1几乎也可以是马达驱动的增压器。

燃料电池系统及电动增压器1例如能够搭载于车辆(电动车)。另外，也可以对电动增压器1的马达5供给通过燃料电池系统发电的电气，但也可以从燃料电池系统以外供给电气。

电动增压器1具备涡轮2、压缩机3以及控制马达5的旋转驱动的逆变器6。涡轮2具备：涡轮壳体22；收容于涡轮壳体22的涡轮叶轮21；马达壳体(中心壳体)7；配置在马达壳体7内的旋转轴4及马达5；以及后述的空气轴承构造8。

压缩机3具备压缩机壳体32和收容于压缩机壳体32的压缩机叶轮31。在涡轮壳体22与压缩机壳体32之间设置有上述的马达壳体7。旋转轴4被空气轴承构造(气体轴承构造)8支承为能够在马达壳体7内旋转。电动增压器1的壳体H具备涡轮壳体22、压缩机壳体32以及马达壳体7。它们中的涡轮壳体22及马达壳体7构成涡轮2的壳体。

在涡轮壳体22设置有排气流入口(未图示)及排气流出口22a。从燃料电池系统排出的含有水蒸气的空气通过排气流入口而流入涡轮壳体22内。流入的空气经过涡轮涡旋部22b而向涡轮叶轮21的入口侧供给。涡轮叶轮21例如是径向涡轮，利用供给的空气的压力而产生旋转力。之后，空气通过排气流出口22a而向涡轮壳体22外流出。

在压缩机壳体32设置有吸入口32a及排出口32b。如上述那样，若涡轮叶轮21旋转，则旋转轴4及压缩机叶轮31旋转。旋转的压缩机叶轮31通过吸入口32a吸入外部的空气进行压缩。被压缩机叶轮31压缩后的压缩空气G经过压缩机涡旋部32c而从排出口32b排出。从排出口32b排出的压缩空气G供给至燃料电池系统。

马达5例如是无刷的交流马达，具备作为旋转件的转子51；和作为固定件的定子52。转子51包括一个或多个磁铁。转子51固定于旋转轴4，并能够与旋转轴4一起绕轴旋转。转子51配置于旋转轴4的轴线方向的中央部。定子52具备多个线圈及铁芯。定子52配置为沿旋转轴4的周向包围转子51。定子52在旋转轴4的周围产生磁场，并通过与转子51的协作而使转子51旋转。

接下来，对冷却在机内产生的热量的冷却构造进行说明。冷却构造具备：热交换器(冷却器)9，其安装于马达壳体7；和制冷剂管路10及空冷管路(未图示)，它们经过热交换器9。制冷剂管路10与空冷管路以能够在热交换器9内进行热交换的方式连接。被压缩机3压缩后的压缩空气G的一部分经过空冷管路。换言之，压缩空气G的一部分被抽气，并作为冷却空气Ga流向空冷管路。比经过空冷管路的冷却空气Ga温度低的冷却液C经过制冷剂管路10。

制冷剂管路10是与设置在电动增压器1外的散热器连接的循环管路的一部分。经过制冷剂管路10的冷却液C的温度例如是50℃以上、100℃以下。制冷剂管路10具备：马达冷却部10a，其沿着定子52配置；和逆变器冷却部10b，其沿着逆变器6配置。经过热交换器9的冷却液C在马达冷却部10a中环绕定子52的周围地流动，并对定子52进行冷却。之后，冷却液C在逆变器冷却部10b中沿着逆变器6的控制电路，例如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)、双极晶体管、MOSFET、或者GTO等，例如蜿蜒地流动，对逆变器6进行冷却。冷却液C的流路的结构能够适当地变更，以使冷却液C能够对冷却对象的各设备进行冷却。

在电动增压器1中构成为压缩机3侧的压力比涡轮2侧的压力高。利用该压力差来冷却空气轴承构造8。被压缩机3压缩后的压缩空气G的一部分被抽气，该冷却空气Ga被引导至空气轴承构造8，经过空气轴承构造8的冷却空气Ga被输送至涡轮2。另外，压缩空气G的温度例如即使在较高的情况下也为170℃左右，并利用热交换器9下降至70～80℃左右。另一方面，空气轴承构造8的温度在无冷却下成为150℃以上，因此通过供给冷却空气Ga而适当地冷却空气轴承构造8。另外，在图2中省略了热交换器9及逆变器6的图示。

马达壳体7具备：定子壳体71，其收容包围转子51的定子52；和轴承壳体72，其设置有空气轴承构造8。在定子壳体71及轴承壳体72形成有供旋转轴4贯通的轴空间(壳体H内的空间的一部分)A。在轴空间A的两端部设置有用于保持轴空间A内的气密的迷宫式密封部33a、23a。

收容压缩机叶轮31的压缩机壳体32利用螺栓等公知的紧固件等连结及固定于轴承壳体72。压缩机壳体32具备：叶轮室34，其收容压缩机叶轮31；和圆板状的扩散板33，其与叶轮室34协作而形成扩散部36。在扩散板33固定有配置在扩散部36内的多个叶片37。在扩散板33的中央部(旋转轴4的周围)设置有迷宫式密封部33a。也可以在扩散板33形成有对压缩空气G的一部分进行抽气的、上述空冷管路的入口亦即抽气孔(未图示)。

收容涡轮叶轮21的涡轮壳体22利用螺栓等公知的紧固件等连结及固定于定子壳体71。如图2及图3所示，在涡轮壳体22与定子壳体71(马达壳体7)之间设置有圆板状的密封板23。该密封板23形成涡轮涡旋部22b与涡轮叶轮21之间的气体流路。密封板23也可以是配置于该气体流路的包括多个喷嘴叶片的喷嘴环。在密封板23的中央部(旋转轴4的周围)设置有迷宫式密封部23a。对旋转轴4设置的密封部亦即迷宫式密封部23a保持设置有空气轴承构造8的径向轴承82的空间(第一空间)S的气密。迷宫式密封部23a可以阻碍从燃料电池系统排出的含有水蒸气的空气流入空间S内。

接着，对空气轴承构造8进行说明。支承旋转轴4的空气轴承构造8具备一对径向轴承81、82和推力轴承83。一对径向轴承81、82允许旋转轴4的旋转，并且限制沿与旋转轴4正交的方向的移动。一对径向轴承81、82例如是动压型的空气轴承(气体轴承)，配置为隔着设置于旋转轴4的中央部的转子51。

第一径向轴承81设置在轴承壳体72内，并配置在转子51与压缩机叶轮31之间。第二径向轴承82设置在定子壳体71内，并配置在转子51与涡轮叶轮21之间。换言之，上述的迷宫式密封部23a设置在第二径向轴承82与涡轮叶轮21之间。第一径向轴承81与第二径向轴承82具备实质上相同的构造。第一径向轴承81伴随着旋转轴4的旋转，将周边的空气引入到旋转轴4与第一径向轴承81之间(楔形效应)，使压力上升而得到负荷能力。第一径向轴承81利用通过楔形效应得到的负荷能力将旋转轴4支承为旋转自如。作为第一径向轴承81，例如能够使用箔轴承、斜垫轴承、螺旋槽轴承等。对径向轴承82的构造及功能的说明进行省略。

推力轴承83设置在轴承壳体72内，并配置在径向轴承81与压缩机叶轮31之间。推力轴承83允许旋转轴4的旋转，并限制旋转轴4沿轴线方向的移动。推力轴承83是动压型的空气轴承，配置在第一径向轴承81与压缩机叶轮31之间。推力轴承83是如下构造，即：伴随着旋转轴4的旋转，将周边的空气引入到旋转轴4与推力轴承83之间(楔形效应)，使压力上升而得到负荷能力。推力轴承83利用通过楔形效应得到的负荷能力将旋转轴4支承为旋转自如。作为推力轴承83，例如能够使用箔轴承、斜垫轴承、螺旋槽轴承等。

在本实施方式中，在旋转轴4与径向轴承81之间、推力轴承83的内部、转子51与定子52之间、以及旋转轴4与径向轴承82之间形成间隙。冷却空气Ga经过这些间隙，由此空气轴承构造8的各轴承被冷却。另外，也可以采用与抽气压缩空气G的一部分作为冷却空气Ga而导入的结构不同的结构。例如，也可以是从电动增压器1排出的压缩空气G的一部分在外部被冷却之后，作为冷却空气返回到电动增压器1内。冷却空气也可以从除压缩空气G以外的其他空气源导入。

更详细而言，冷却了马达5及径向轴承82后的冷却空气Ga，经由形成于马达壳体7的第一流路16及形成于涡轮壳体22的第一排出路18而被导入到排气流出口(第二空间)22a。第一排出路18构成为：将设置有径向轴承82的空间S内的气体向排气流出口22a排出。冷却了径向轴承81及推力轴承83后的冷却空气Ga，经由形成于马达壳体7的第二流路15及形成于涡轮壳体22的第二排出路17而被导入到排气流出口22a。第一排出路18及第二排出路17均例如是截面圆形的流路。

以下，关于设置于涡轮2的气体的流路进行更详细地说明。涡轮2由于接收从燃料电池系统排出的湿润的空气，因此例如当涡轮2停止时，冷凝水可存积在马达壳体7内。形成于涡轮壳体22的气体的流路兼作冷凝水的排出路。涡轮2具备使冷凝水向涡轮叶轮21的下游的空间顺畅地排出的构造。

在马达壳体7设置有将轴空间A的空间S与涡轮壳体22连接的第一流路16、和将轴空间A与涡轮壳体22连接的第二流路15。经由热交换器9而到达轴空间A的压缩空气G分支为朝向第二流路15的流动、和朝向第一流路16的流动。在朝向第一流路16的流路上配置有第二径向轴承82。朝向第一流路16的冷却空气Ga主要对第二径向轴承82进行冷却。在朝向第二流路15的流路上配置有第一径向轴承81和推力轴承83。朝向第二流路15的冷却空气Ga主要对第一径向轴承81和推力轴承83进行冷却。

更详细而言，如图3所示，第一流路16与第二径向轴承82连接。第二径向轴承82的轴承主体固定于定子壳体71。在定子壳体71固定有涡轮壳体22。在定子壳体71与涡轮壳体22之间配置有设置有迷宫式密封部23a的密封板23。在径向轴承82与密封板23之间形成有冷却空气Ga能够流入的空间S。第一流路16的上游侧的入口可连通地与该空间S连接。

第一流路16通过密封板23及定子壳体71。第一流路16的出口亦即第一连通口16a(参照图7)与形成于涡轮壳体22的第一排出路18连接。换言之，第一排出路18包括：第一入口开口18a，其经由第一流路16而与空间S连通；和第一出口开口18b，其向涡轮壳体22内的排气流出口22a开口(参照图8)。定子壳体71包括面对第一排出路18的第一入口开口18a的第一连通口16a(参照图4)。该第一连通口16a相当于空间S的出口。也可以在第一连通口16a与第一入口开口18a之间设置有用于冷却空气Ga的流量调整的孔板42。

另一方面，如图2所示，第二流路15与具有推力轴承83的空间连接。在推力轴承83的轴承主体的外周面与轴承壳体72之间存在冷却空气Ga能够流入的间隙。第二流路15的上游侧的入口可连通地与该间隙连接。如图3所示，第二流路15通过轴承壳体72及定子壳体71。第二流路15的出口与形成于涡轮壳体22的第二排出路17连接。换言之，第二排出路17包括：第二入口开口17a，其面对第二流路15的出口；和第二出口开口17b，其向涡轮壳体22内的排气流出口22a开口(参照图8)。定子壳体71包括与第二排出路17的第二入口开口17a面对的第二连通口15a(参照图4)。也可以在第二连通口15a与第二入口开口17a之间设置有用于冷却空气Ga的流量调整的孔板41。

接下来，参照图3～图8对与能够存在于设置有径向轴承82的空间S的流体(气体及液体)相关的构造进行详细地说明。如图3所示，经过涡轮叶轮21的背面21a与密封板23之间的间隙，进一步穿过迷宫式密封部23a的湿润的空气可流入空间S(参照图中的实线箭头)。另外，冷却了推力轴承83后的冷却空气Ga可流入空间S(参照图中的实线箭头)。流入到空间S的这些空气可通过第一流路16及第一排出路18而向排气流出口22a排出(参照图中的虚线箭头)。

如图3及图5所示，密封板23包括：圆环状的主体部23b，其在内周面形成有迷宫式密封部23a；和圆环状的凸缘部23c，其与主体部23b的外周连接。在主体部23b与凸缘部23c之间形成有高低差。主体部23b的圆筒状的突出部23d嵌入形成于涡轮壳体22的圆形的开口。相当于主体部23b与凸缘部23c之间的高低差的突出部23d的外周面23e与涡轮壳体22的开口的内周面22e配合。也可以在主体部23b设置有与涡轮叶轮21的背面21a以微小的间隙面对的环状的槽部23f。

如图3及图4所示，定子壳体71包括：圆筒状的嵌合部71a，其朝向涡轮壳体22突出；和圆环状的外周部71b，其与嵌合部71a的外周连接。嵌合部71a嵌入于涡轮壳体22。另一方面，密封板23的凸缘部23c嵌入于嵌合部71a的内周侧。在该密封板23的背面侧形成有上述空间S，在密封板23的凸缘部23c形成有构成第一流路16的一部分的流路。

更具体而言，如图4～图6所示，在密封板23的外周部亦即凸缘部23c形成有切口亦即引导路23g。引导路23g沿半径方向贯通凸缘部23c。该引导路23g在空间S与第一流路16的第一连通口16a之间延伸。引导路23g例如构成为将存积在空间S内的冷凝水向第一流路16引导。

如图4所示，第一流路16的第一连通口16a在定子壳体71的嵌合部71a的端面开口(也参照图3)。另外，第二流路15的第二连通口15a在定子壳体71的外周部71b的端面开口(也参照图3)。

图7是从旋转轴线X方向的涡轮2侧观察的、表示比第一连通口16a靠里侧的构造的剖视图。图8是从旋转轴线X方向的涡轮2侧观察的、表示形成在涡轮壳体22内的第一排出路18及第二排出路17的形状的图。如图7及图8所示，第一流路16的第一连通口16a及第一排出路18的第一入口开口18a均为圆形，并具有大致相等的大小。彼此面对的第一连通口16a与第一入口开口18a配置为使它们的中心轴线一致。在第一连通口16a与第一入口开口18a之间配置有孔板42的情况下，孔板42的孔部比第一连通口16a及第一入口开口18a各自的直径小。第二流路15的第二连通口15a及第二排出路17的第二入口开口17a均为圆形，并具有大致相等的大小。彼此面对的第二连通口15a与第二入口开口17a配置为使它们的中心轴线一致。在第二连通口15a与第二入口开口17a之间配置有孔板41的情况下，孔板41的孔部比第二连通口15a及第二入口开口17a各自的直径小。

若对第一排出路18进行详细地说明，则第一排出路18具有期望的坡度。在图7及图8中示出以电动增压器1(涡轮2)装入到电动车等的状态为基准的假想铅直面P1及假想水平面P2。如图8所示，第一排出路18的底面18c由水平地延伸的(即与假想水平面P2平行地延伸)水平部分、和从第一入口开口18a朝向第一出口开口18b下降的倾斜部分构成。倾斜部分在水平部分的下游侧连续。利用第一排出路18中的这样的下坡，冷凝水向排气流出口22a的排出变得容易。

另一方面，如图7所示，定子壳体71内的第一流路16从空间S朝向第一连通口16a上升。因此，形成第一流路16的一部分的密封板23的引导路23g与假想水平面P2形成角度。而且在涡轮2中，考虑了第一连通口16a的高度。第一流路16的下端16ab及孔板42的下端42a均位于比旋转轴4靠下方的位置。更详细而言，第一流路16的下端16ab及孔板42的下端42a均位于比旋转轴4的下端4b靠下方的位置。而且，第一入口开口18a的下端18ab(参照图8)同样也位于比旋转轴4靠下方的位置。

因此，在设置孔板42的情况下，冷凝水可存积至与孔板42的下端42a对应的第二水位L2附近。在未设置孔板42的情况下，冷凝水可存积至与第一连通口16a的下端16ab对应的第一水位L1附近。无论是哪个水位，冷凝水均不会到达旋转轴4的下端4b。

另外，如图8所示，第二排出路17主要由从第二入口开口17a朝向第二出口开口17b上升的倾斜部分构成。通过第二流路15及第二排出路17的来自压缩机3的空气比较干燥，因此不会产生冷凝水的问题。因此，第二排出路17的形状可不考虑水等液体的排出而决定。

若对第一排出路18与第二排出路17的位置关系进行说明，则如图3所示，第一排出路18及第二排出路17均以假想铅直面P1为基准形成于一侧。另外，第一排出路18及第二排出路17均以假想水平面P2为基准形成于下侧。第一排出路18的第一出口开口18b比第二排出路17的第二出口开口17b位于在旋转轴线X方向上远离涡轮叶轮21的位置。这是为了容易地确保第一排出路18的下坡的配置。

根据本实施方式的涡轮2，设置有径向轴承82的空间S内的气体通过第一排出路18而向涡轮壳体22内的排气流出口22a排出。流入涡轮2的气体含有水蒸气，若该水蒸气冷凝而产生的冷凝水存积在马达壳体7内，则在空间S也能够存积冷凝水。若冷凝水的水位到达第一排出路18的第一入口开口18a，则冷凝水浸入第一排出路18内。第一排出路18的底面18c由朝向第一出口开口18b下降的倾斜部分构成、或者由倾斜部分和水平部分构成。换言之，第一排出路18的底面18c不具有朝向第一出口开口18b上升的倾斜部分。因此浸入到第一排出路18内的冷凝水被顺畅地向排气流出口22a排出。这样，涡轮2能够将存积于马达壳体7内的设置有径向轴承82的空间S的冷凝水排出。第一排出路18兼作用于排出气体的通路、和用于排出冷凝水的通路。在上述形状的第一排出路18中永远不会充满冷凝水。例如即使在涡轮2停止中等、冷凝水随着温度的下降而冻结的情况下，也在第一排出路18确保气体的流路。

马达壳体7由于包括与第一排出路18的第一入口开口18a面对的第一连通口16a，因此存在于马达壳体7内的空间S的冷凝水容易从该第一连通口16a排出。排出的冷凝水容易经由第一入口开口18a而浸入第一排出路18。

由于在密封板23的凸缘部23c形成有引导路23g，因此该引导路23g能够将存在于空间S的冷凝水向第一连通口16a引导。由此，能够顺畅地进行通过第一连通口16a的冷凝水的排出。

由于第一连通口16a的下端16ab及第一入口开口18a的下端18ab均位于比旋转轴4靠下方的位置，因此冷凝水的水位(level)永远不会到达旋转轴4。由此，例如即使在冷凝水随着温度的下降而冻结的情况下，也能够防止旋转轴4粘着于来自冷凝水的冰。若旋转轴4能够在马达壳体7内旋转，则能够使涡轮2运转。涡轮2的运转带来温度的上升，其结果为该冰融化而变成水，水能够从第一排出路18排出。

在径向轴承82与涡轮叶轮21之间设置有迷宫式密封部23a。从涡轮叶轮21的背面21a穿过迷宫式密封部23a的气体及冷却了径向轴承82后的冷却空气Ga等能够集中于空间S，并通过第一排出路18而向排气流出口22a排出。

以上对本公开的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。例如，与本公开的第一排出路18同样的构造的排出路也可以设置于轴流涡轮。在将排出路应用于轴流涡轮的情况下，排出路也可以将外壳与叶片的下游连接。在将排出路应用于多级的轴流涡轮的情况下，排出路也可以和某一级与其他级的中间的位置连接。

用于对轴空间A内进行气密地保持的密封部，并不限于是迷宫式密封部33a、23a的情况，也可以是其他型式的公知的密封部。

第一排出路18的底面18c也可以仅由从第一入口开口18a朝向第一出口开口18b下降的倾斜部分构成。

也可以对不具备马达的增压器应用本公开的排出路的构造。通过离心压缩机压缩的气体也可以是除空气以外的气体。

工业上的可利用性

根据本公开的若干方式，能够将存积于壳体内的设置有轴承的空间的冷凝水排出。

附图标记说明

1…电动增压器(离心压缩机)；2…涡轮；3…压缩机；4…旋转轴；7…马达壳体(中心壳体)；8…空气轴承构造(气体轴承构造)；15…第二流路；16…第一流路；16a…第一连通口；16ab…下端；17…第二排出路；18…第一排出路；18a…第一入口开口；18ab…下端；18b…第一出口开口；18c…底面；21…涡轮叶轮(叶片)；22…涡轮壳体；22a…排气流出口(第二空间)；23…密封板；23a…迷宫式密封部(密封部)；23c…凸缘部(外周部)；23g…引导路；31…压缩机叶轮；41…孔板；42…孔板；32…压缩机壳体；71…定子壳体；72…轴承壳体；82…径向轴承(气体轴承)；A…轴空间；H…壳体；S…空间(第一空间)；X…旋转轴线。

Claims

1.一种涡轮，其特征在于，具备：

旋转轴；

叶片，其安装于所述旋转轴；

壳体，其包括收容所述叶片的涡轮壳体；以及

轴承，其设置在所述壳体内，并将所述旋转轴支承为能够旋转，

所述涡轮壳体包括排出路，该排出路构成为将设置有所述轴承的第一空间内的气体向所述涡轮壳体内的第二空间排出，

所述排出路包括：与所述第一空间连通的入口开口、和向所述第二空间开口的出口开口，

所述排出路的底面由从所述入口开口朝向所述出口开口下降的倾斜部分构成、或者由所述倾斜部分和与所述倾斜部分连续并水平地延伸的水平部分构成，

在所述轴承与所述叶片之间对所述旋转轴设置有密封部。

2.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，

所述壳体包括中心壳体，该中心壳体在内部设置有所述轴承并与所述涡轮壳体连结，

所述中心壳体包括所述第一空间的出口、即面对所述排出路的所述入口开口的连通口。

3.根据权利要求2所述的涡轮，其特征在于，

还具备密封板，其设置在所述涡轮壳体与所述中心壳体之间，

在所述密封板的外周部形成有在所述第一空间与所述连通口之间延伸的引导路。

4.根据权利要求2所述的涡轮，其特征在于，

所述中心壳体的所述连通口的下端以及所述涡轮壳体的所述排出路的所述入口开口的下端，均位于比所述旋转轴靠下方的位置。

5.根据权利要求3所述的涡轮，其特征在于，