CN115992837A - 离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供离心压缩机。实现离心压缩机的小型化。空气流路(60)的空气轴向路(61)位于第1冷却轴向路(52)与第2冷却轴向路(53)之间，且朝向第1板(15)及第2板(16)各自在旋转轴的轴向上延伸。因而，无需既绕过马达冷却流路(50)又使空气流路(60)朝向第1板(15)及第2板(16)各自延伸。而且，热交换器以第1端口、第2端口及第3端口在旋转轴的径向外侧与第1冷却轴向路(52)、第2冷却轴向路(53)及空气轴向路(61)各自重叠的方式安装于马达壳体(12)。

Description

离心压缩机

技术领域

本发明涉及离心压缩机。

背景技术

离心压缩机具备旋转轴、电动马达、压缩机叶轮及壳体。电动马达驱动旋转轴。压缩机叶轮通过与旋转轴一体地旋转而压缩流体。壳体具有收容电动马达的马达室。另外，离心压缩机具备第1空气轴承及第2空气轴承。第1空气轴承及第2空气轴承配置于马达室内。并且，第1空气轴承及第2空气轴承在沿旋转轴的轴向夹着电动马达的两侧的位置处将旋转轴支承为能够旋转。壳体具有包围电动马达的周壁、将周壁的一方的开口封闭的第1端壁、及将周壁的另一方的开口封闭的第2端壁。并且，由周壁、第1端壁及第2端壁区划出马达室。而且，例如，第1端壁保持第1空气轴承，第2端壁保持第2空气轴承。

在此，例如如专利文献1所公开那样，离心压缩机有时具备供用于冷却电动马达的冷却流体流动的马达冷却流路。马达冷却流路具有在旋转轴的轴向上延伸且在周壁的周向上隔开间隔地排列的多个冷却轴向路。并且，马达冷却流路以将在周壁的周向上相邻的冷却轴向路彼此连结的方式形成于壳体。由此，能够使马达冷却流路向周壁的周向高效地延伸。因此，被周壁包围的电动马达由在马达冷却流路流动的冷却流体高效地冷却。

此外，在离心压缩机中，旋转轴进行高速旋转，因此容易在第1空气轴承及第2空气轴承分别产生热。在此，具备将用于冷却第1空气轴承及第2空气轴承的冷却空气向第1空气轴承及第2空气轴承各自供给的空气流路的离心压缩机，例如在专利文献2中公开。在这样的离心压缩机中，具备通过使冷却空气与冷却流体进行热交换来对冷却空气进行冷却的热交换器。并且，在热交换器中被冷却后的冷却空气经由空气流路向第1空气轴承及第2空气轴承各自供给，从而第1空气轴承及第2空气轴承被高效地冷却。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]韩国公开专利第10-2017-0088588号公报

[专利文献2]国际公开第WO2019/087869号

发明内容

发明所要解决的课题

此外，寻求在空气流路中使冷却空气朝向第1端壁中的保持第1空气轴承的部分及第2端壁中的保持第2空气轴承的部分各自高效地流动的构造。因此，需要以使得空气流路朝向第1端壁及第2端壁各自延伸的方式使空气流路形成于壳体。

在此，考虑如专利文献1那样、马达冷却流路以将在周壁的周向上相邻的轴向路彼此连结的方式形成于壳体的情况。在该情况下，需要避免空气流路与马达冷却流路发生干涉并且使空气流路以朝向第1端壁及第2端壁各自延伸的方式形成于壳体。因此，需要绕开马达冷却流路并使空气流路朝向第1端壁及第2端壁各自延伸，因此，与此相应地，离心压缩机有可能大型化。

用于解决课题的手段

解决上述课题的离心压缩机具备：旋转轴；电动马达，驱动所述旋转轴；压缩机叶轮，通过与所述旋转轴一体地旋转而压缩流体；壳体，具有收容所述电动马达的马达室；第1空气轴承及第2空气轴承，在沿所述旋转轴的轴向夹着所述电动马达的两侧的位置处将所述旋转轴支承为能够旋转；马达冷却流路，供用于冷却所述电动马达的冷却流体流动；空气流路，将用于冷却所述第1空气轴承及所述第2空气轴承的冷却空气向所述第1空气轴承及所述第2空气轴承各自供给；及热交换器，通过使所述冷却空气与所述冷却流体进行热交换而冷却所述冷却空气，所述壳体具有包围所述电动马达的周壁、封闭所述周壁的一方的开口并保持所述第1空气轴承的第1端壁、及封闭所述周壁的另一方的开口并保持所述第2空气轴承的第2端壁，由所述周壁、所述第1端壁及所述第2端壁区划出所述马达室，所述马达冷却流路具有在所述旋转轴的轴向上延伸且在所述周壁的周向上隔开间隔地排列的多个冷却轴向路、并且以将在所述周壁的周向上相邻的冷却轴向路彼此连结的方式形成于所述壳体，所述离心压缩机中，所述多个冷却轴向路具有向所述热交换器供给所述冷却流体的第1冷却轴向路和供从所述热交换器排出所述冷却流体的第2冷却轴向路，所述空气流路具有形成于所述壳体并位于所述第1冷却轴向路与所述第2冷却轴向路之间且朝向所述第1端壁及所述第2端壁各自在所述旋转轴的轴向上延伸的空气轴向路、和与所述空气轴向路连通并且向所述第1空气轴承及所述第2空气轴承供给所述冷却空气的空气径向路，所述热交换器具有与所述第1冷却轴向路连通的第1端口(port，通道)、与所述第2冷却轴向路连通的第2端口及与所述空气轴向路连通的第3端口，并且，以所述第1端口、所述第2端口及所述第3端口在所述旋转轴的径向外侧与所述第1冷却轴向路、所述第2冷却轴向路及所述空气轴向路各自重叠的方式安装于所述壳体。

由此，空气流路的空气轴向路位于第1冷却轴向路与第2冷却轴向路之间，且朝向第1端壁及第2端壁各自在旋转轴的轴向上延伸。因此，无需既绕开马达冷却流路又使空气流路朝向第1端壁及第2端壁各自延伸，因此能够实现离心压缩机的小型化。并且，由于在空气轴向路流动后的冷却空气经由空气径向路向第1空气轴承及第2空气轴承供给，因此第1空气轴承及第2空气轴承被冷却空气高效地冷却。而且，热交换器以第1端口、第2端口及第3端口在旋转轴的径向外侧与第1冷却轴向路、第2冷却轴向路及空气轴向路各自重叠的方式安装于壳体。通过以上构成，能够实现离心压缩机的小型化。

在上述离心压缩机中，可以是：所述马达冷却流路具有供从所述第1冷却轴向路排出所述冷却流体的冷却流体排出流路和向所述第2冷却轴向路供给所述冷却流体的冷却流体供给流路，所述空气流路具有向所述空气轴向路供给所述冷却空气的空气供给流路，所述周壁的外周面的一部分是安装所述热交换器的安装面，所述冷却流体供给流路、所述冷却流体排出流路及所述空气供给流路在所述安装面开口，所述热交换器具有安装于所述安装面的被安装面，在所述被安装面开口有：与所述冷却流体排出流路连通的所述第1端口、与所述冷却流体供给流路连通的所述第2端口及与所述空气供给流路连通的所述第3端口。

由此，能够尽可能缩短冷却流体供给流路、冷却流体排出流路及空气供给流路各自的流路长度。因此，能够进一步实现离心压缩机的小型化。

在上述离心压缩机中，可以是：通过所述热交换器的冷却空气是由所述压缩机叶轮压缩后的空气的一部分，在所述壳体形成有供由所述压缩机叶轮压缩后的空气的一部分分支地流动并且在所述安装面开口的空气分支流路，在所述被安装面还开口有与所述空气分支流路连通的第4端口。

由此，能够将由压缩机叶轮压缩后的空气的一部分用作用于冷却第1空气轴承及第2空气轴承的冷却空气。因此，无需将由压缩机叶轮压缩后的空气之外的其他的空气作为用于冷却第1空气轴承及第2空气轴承的冷却空气而经由空气流路向第1空气轴承及第2空气轴承各自供给。其结果，能够简化用于冷却第1空气轴承及第2空气轴承的构成。另外，在壳体，形成有在安装面开口并且供由压缩机叶轮压缩后的空气的一部分分支地流动的空气分支流路。并且，在被安装面还开口有与空气分支流路连通的第4端口。由此，能够尽可能缩短空气分支流路的流路长度，因此能够进一步实现离心压缩机的小型化。

发明效果

根据本发明，能够实现离心压缩机的小型化。

附图说明

图1是用于说明实施方式中的离心压缩机的侧剖视图。

图2是示意性地示出马达壳体、热交换器及第2散热器的关系的分解立体图。

图3是模型化地示出马达冷却流路及空气流路的示意图。

图4是热交换器的主视图。

图5是用于说明其他实施方式中的离心压缩机的侧剖视图。

图6是其他实施方式中的热交换器的主视图。

附图标记说明

10…离心压缩机，11…壳体，12…作为周壁的马达壳体，15…作为第1端壁的第1板，16…作为第2端壁的第2板，18…电动马达，21…第1空气轴承，23…第2空气轴承，24…旋转轴，25…压缩机叶轮，50…马达冷却流路，51…冷却轴向路，52…第1冷却轴向路，53…第2冷却轴向路，58…冷却流体供给流路，59…冷却流体排出流路，60…空气流路，61…空气轴向路，62…空气供给流路，63…作为空气径向路的第1空气径向路，64…作为空气径向路的第2空气径向路，70…热交换器，70a…被安装面，71…第1端口，72…第2端口，73…第3端口，80…安装面，91…空气分支流路，92…第4端口，S1…马达室。

具体实施方式

以下，根据图1～图4对将离心压缩机具体化了的一实施方式进行说明。本实施方式的离心压缩机搭载于燃料电池车。

(离心压缩机10的整体构成)

如图1所示，离心压缩机10具备壳体11。壳体11为金属材料制，例如为铝制。壳体11具有马达壳体12、压缩机壳体13、透平(涡轮)壳体14、第1板15、第2板16及第3板17。

马达壳体12呈筒状延伸。第1板15与马达壳体12的一方的开口侧的端部连结。第1板15封闭马达壳体12的一方的开口。第2板16与马达壳体12的另一方的开口侧的端部连结。第2板16封闭马达壳体12的另一方的开口。

并且，由马达壳体12、第1板15及第2板16区划出马达室S1。马达室S1收容电动马达18。因此，壳体11具有马达室S1。马达壳体12是包围电动马达18的周壁。并且，第1板15是封闭马达壳体12的一方的开口的第1端壁。第2板16是封闭马达壳体12的另一方的开口的第2端壁。

第1板15具有第1轴承保持部20。第1轴承保持部20从第1板15的中央部朝向电动马达18突出。第1轴承保持部20为圆筒状。

在第1板15中的与马达壳体12相反侧的端面形成有室形成凹部15a。室形成凹部15a为圆孔状。第1轴承保持部20的内侧贯通第1板15并在室形成凹部15a的底面开口。室形成凹部15a的轴心与第1轴承保持部20的轴心一致。

第2板16具有第2轴承保持部22。第2轴承保持部22从第2板16的中央部朝向电动马达18突出。第2轴承保持部22为圆筒状。

在第2板16的中央部形成有轴插通孔16a。轴插通孔16a与第2轴承保持部22的内侧连通。轴插通孔16a的轴心与第2轴承保持部22的轴心一致。

第3板17连结于第1板15中的与马达壳体12相反侧的端面。在第3板17的中央部形成有轴插通孔17a。轴插通孔17a与室形成凹部15a的内侧连通。轴插通孔17a的轴心与室形成凹部15a的轴心及第1轴承保持部20的轴心一致。并且，由第3板17和第1板15的室形成凹部15a区划出推力轴承收容室S2。推力轴承收容室S2与第1轴承保持部20的内侧连通。另外，推力轴承收容室S2与轴插通孔17a连通。

压缩机壳体13为具有供吸入空气的圆孔状的吸入口13a的筒状。压缩机壳体13以吸入口13a的轴心与第3板17的轴插通孔17a的轴心及第1轴承保持部20的轴心一致的状态连结于第3板17中的与第1板15相反侧的端面17b。吸入口13a在压缩机壳体13中的与第3板17相反侧的端面开口。

在压缩机壳体13与第3板17的端面17b之间，形成有第1叶轮室13b、排出室13c及第1扩散流路13d。第1叶轮室13b与吸入口13a连通。排出室13c在第1叶轮室13b的周围绕吸入口13a的轴心延伸。第1扩散流路13d将第1叶轮室13b与排出室13c连通。第1叶轮室13b与第3板17的轴插通孔17a连通。另外，压缩机壳体13具有与排出室13c连通的排出通路13e。

透平壳体14为具有供排出空气的圆孔状的排出口14a的筒状。透平壳体14以排出口14a的轴心与第2板16的轴插通孔16a的轴心及第2轴承保持部22的轴心一致的状态连结于第2板16中的与马达壳体12相反侧的端面16b。排出口14a在透平壳体14中的与第2板16相反侧的端面开口。

在透平壳体14与第2板16的端面16b之间，形成有第2叶轮室14b、吸入室14c及第2扩散流路14d。第2叶轮室14b与排出口14a连通。吸入室14c在第2叶轮室14b的周围绕排出口14a的轴心延伸。第2扩散流路14d将第2叶轮室14b与吸入室14c连通。第2叶轮室14b与轴插通孔16a连通。

(旋转轴24的构成)

离心压缩机10具有旋转轴24。旋转轴24收容于壳体11内。旋转轴24具有轴主体部24a、第1支承部24b、第2支承部24c及第3支承部24d。

轴主体部24a的第1端部从马达室S1通过第1轴承保持部20的内侧、推力轴承收容室S2及轴插通孔17a向第1叶轮室13b内突出。轴主体部24a的第2端部从马达室S1通过第2轴承保持部22的内侧及轴插通孔16a向第2叶轮室14b内突出。因而，轴主体部24a以沿着马达壳体12的轴线延伸的状态横穿马达室S1。因此，旋转轴24的轴向与马达壳体12的轴向一致。

第1支承部24b设置于轴主体部24a的外周面中的比轴主体部24a的中央部靠近第1端部的部位。第1支承部24b配置于第1轴承保持部20的内侧。第1支承部24b与轴主体部24a一体地形成。第1支承部24b从轴主体部24a的外周面突出。

第2支承部24c设置于轴主体部24a的外周面中的比轴主体部24a的中央部靠近第2端部的部位。第2支承部24c配置于第2轴承保持部22的内侧。第2支承部24c以从轴主体部24a的外周面呈环状突出的状态固定于轴主体部24a的外周面。第2支承部24c能够与轴主体部24a一体地旋转。

第3支承部24d设置于轴主体部24a的外周面中的比第1支承部24b靠近第1端部的部位。第3支承部24d配置于推力轴承收容室S2。第3支承部24d以从轴主体部24a的外周面呈环状突出的状态固定于轴主体部24a的外周面。第3支承部24d能够与轴主体部24a一体地旋转。

在第3板17的轴插通孔17a与旋转轴24之间设置有第1密封构件27。第1密封构件27抑制空气从第1叶轮室13b向马达室S1的泄漏。另外，在第2板16的轴插通孔16a与旋转轴24之间设置有第2密封构件28。第2密封构件28抑制空气从第2叶轮室14b向马达室S1的泄漏。第1密封构件27及第2密封构件28例如是密封环。

(关于压缩机叶轮25)

离心压缩机10具备压缩机叶轮25。压缩机叶轮25与轴主体部24a的第1端连结。压缩机叶轮25配置于轴主体部24a中的比第3支承部24d靠近第1端部处。压缩机叶轮25收容于第1叶轮室13b。压缩机叶轮25能够与轴主体部24a一体地旋转。因此，压缩机叶轮25与旋转轴24一体地旋转。

(关于透平叶轮26)

离心压缩机10具备透平叶轮26。透平叶轮26与轴主体部24a的第2端连结。透平叶轮26配置于轴主体部24a中的比第2支承部24c靠近第2端部处。透平叶轮26收容于第2叶轮室14b。透平叶轮26能够与轴主体部24a一体地旋转。因此，透平叶轮26与旋转轴24一体地旋转。

(电动马达18的构成)

电动马达18具备筒状的转子31及筒状的定子32。转子31固定于轴主体部24a。定子32固定于马达壳体12的内周面。转子31配置于定子32的径向内侧。转子31与轴主体部24a一体地旋转。转子31具有附着止动于轴主体部24a的圆筒状的转子芯31a和设置于转子芯31a的未图示的多个永磁体。

定子32包围转子31。定子32具有固定于马达壳体12的内周面的圆筒状的定子芯33和卷绕于定子芯33的线圈34。通过从未图示的电池向线圈34流通电流，从而旋转轴24与转子31一体地旋转。因此，电动马达18驱动旋转轴24。因而，电动马达18是用于使旋转轴24旋转的驱动源。电动马达18在旋转轴24的轴向上配置于压缩机叶轮25与透平叶轮26之间。

(关于第1空气轴承21及第2空气轴承23)

离心压缩机10具备第1空气轴承21及第2空气轴承23。第1空气轴承21为圆筒状。第1空气轴承21被保持于第1轴承保持部20。因此，第1板15保持第1空气轴承21。第1空气轴承21位于比电动马达18靠近轴主体部24a的第1端部的位置。第1空气轴承21支承第1支承部24b。

第1空气轴承21在旋转轴24的转速达到利用第1空气轴承21而旋转轴24上浮的上浮转速之前，以与第1支承部24b接触的状态支承旋转轴24。并且，在旋转轴24的转速达到上浮转速时，通过在第1支承部24b与第1空气轴承21之间产生的空气膜的动压，第1支承部24b相对于第1空气轴承21上浮。由此，第1空气轴承21以与第1支承部24b非接触的状态支承旋转轴24。

第2空气轴承23为圆筒状。第2空气轴承23被保持于第2轴承保持部22。因此，第2板16保持第2空气轴承23。第2空气轴承23位于比电动马达18靠近轴主体部24a的第2端部的位置。第2空气轴承23支承第2支承部24c。

第2空气轴承23在旋转轴24的转速达到利用第2空气轴承23而旋转轴24上浮的上浮转速之前，以与第2支承部24c接触的状态支承旋转轴24。并且，在旋转轴24的转速达到上浮转速时，通过在第2支承部24c与第2空气轴承23之间产生的空气膜的动压，第2支承部24c相对于第2空气轴承23上浮。由此，第2空气轴承23以与第2支承部24c非接触的状态支承旋转轴24。因此，第1空气轴承21及第2空气轴承23在沿旋转轴24的轴向夹着电动马达18的两侧的位置处将旋转轴24支承为能够旋转。

(关于推力轴承29)

推力轴承29将旋转轴24支承为能够按推力方向旋转。此外，“推力方向”是旋转轴24的轴向。推力轴承29配置于推力轴承收容室S2。推力轴承29是空气轴承。

推力轴承29在旋转轴24的转速达到利用推力轴承29而旋转轴24上浮的上浮转速之前，以与第3支承部24d接触的状态支承旋转轴24。并且，在旋转轴24的转速达到上浮转速时，通过在第3支承部24d与推力轴承29之间产生的空气膜的动压，第3支承部24d相对于推力轴承29上浮。由此，推力轴承29以与第3支承部24d非接触的状态支承旋转轴24。因而，推力轴承29将旋转轴24支承为能够按推力方向旋转。推力轴承29承受压缩机叶轮25与透平叶轮26之间的差压。

(关于燃料电池系统40)

上述构成的离心压缩机10构成搭载于燃料电池车的燃料电池系统40的一部分。燃料电池系统40除了具备离心压缩机10以外，还具备燃料电池堆叠体41、供给流路42及排出流路43。燃料电池堆叠体41由多个电池单元构成。此外，为了便于说明，省略了各电池单元的图示。供给流路42将排出通路13e与燃料电池堆叠体41连接。排出流路43将燃料电池堆叠体41与吸入室14c连接。

在旋转轴24与转子31一体地旋转时，压缩机叶轮25及透平叶轮26与旋转轴24一体地旋转。于是，从吸入口13a吸入了的空气在第1叶轮室13b内由压缩机叶轮25压缩。因此，压缩机叶轮25通过与旋转轴24一体地旋转而压缩空气。

在第1叶轮室13b内被压缩后的空气通过第1扩散流路13d从排出室13c排出。并且，从排出室13c排出后的空气经由排出通路13e向供给流路42排出。排出到供给流路42的空气经由供给流路42向燃料电池堆叠体41供给。因此，离心压缩机10对燃料电池堆叠体41供给空气。供给到燃料电池堆叠体41后的空气所包含的氧用于燃料电池堆叠体41的发电。

在此，用于燃料电池堆叠体41的发电的氧在空气中仅存在2成左右。因此，供给到燃料电池堆叠体41的空气的8成左右不用于燃料电池堆叠体41的发电而作为排出气体从燃料电池堆叠体41向排出流路43排出。排出到排出流路43的排出气体经由排出流路43被吸入到吸入室14c。被吸入到吸入室14c的排出气体通过第2扩散流路14d被导入第2叶轮室14b。并且，通过被导入到第2叶轮室14b的排出气体的动能而透平叶轮26旋转。由此，排出气体的动能被变换为透平叶轮26的旋转能。这样，在透平叶轮26产生的旋转能辅助旋转轴24的旋转。并且，通过了第2叶轮室14b的排出气体从排出口14a向外部排出。

(关于冷却水回路45)

燃料电池系统40具备冷却水回路45。冷却水回路45具有泵46、第1散热器47及第2散热器48。冷却水(LLC)在冷却水回路45循环。泵46压送在冷却水回路45流动的冷却水。在冷却水回路45流动的冷却水在通过第1散热器47时，通过进行经由第1散热器47的与外气(外部气体)的热交换而被冷却。

如图2所示，马达壳体12具有供设置第2散热器48的设置面121。此外，在图2中，示意性地示出马达壳体12。设置面121为平坦面状。第2散热器48的一个面是设置于马达壳体12的设置面121的被设置面481。在第2散热器48的被设置面481形成有供给口48a及排出口48b。

(关于马达冷却流路50、空气流路60及热交换器70)

如图1所示，离心压缩机10具备马达冷却流路50、空气流路60及热交换器70。马达冷却流路50供作为用于冷却电动马达18的冷却流体的冷却水流动。空气流路60将用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气向第1空气轴承21及第2空气轴承23各自供给。热交换器70为了对冷却空气进行冷却而安装于壳体11。

(马达冷却流路50的构成)

如图2及图3所示，马达冷却流路50具有多个冷却轴向路51。此外，在图3中，模型化地示出马达冷却流路50。多个冷却轴向路51在马达壳体12的内部沿旋转轴24的轴向延伸，且在马达壳体12的周向上隔开间隔地排列。马达冷却流路50以将在马达壳体12的周向上相邻的冷却轴向路51彼此连结的方式形成于壳体11。

如图1所示，具体而言，在第1板15中的马达壳体12侧的端面形成有凹部151。另外，在第2板16中的马达壳体12侧的端面形成有凹部161。并且，如图3所示，在马达壳体12的周向上相邻的冷却轴向路51彼此通过第1板15的凹部151和第2板16的凹部161而被依次连结。

多个冷却轴向路51具有向热交换器70供给冷却水的第1冷却轴向路52和供从热交换器70排出冷却水的第2冷却轴向路53。另外，多个冷却轴向路51具有向第2散热器48供给冷却水的第3冷却轴向路54和供从第2散热器48排出冷却水的第4冷却轴向路55。第3冷却轴向路54和第4冷却轴向路55在马达壳体12的周向上互相相邻。

马达冷却流路50具有第1连接流路56和第2连接流路57。第1连接流路56及第2连接流路57形成于马达壳体12。第1连接流路56的一端与第3冷却轴向路54连通。第1连接流路56的另一端在马达壳体12的设置面121开口。并且，第1连接流路56的另一端与第2散热器48的供给口48a连通。第2连接流路57的一端与第4冷却轴向路55连通。第2连接流路57的另一端在马达壳体12的设置面121开口。并且，第2连接流路57的另一端与第2散热器48的排出口48b连通。

马达冷却流路50具有冷却流体供给流路58和冷却流体排出流路59。冷却流体供给流路58与第2冷却轴向路53连通。并且，冷却流体供给流路58向第2冷却轴向路53供给冷却水。冷却流体排出流路59与第1冷却轴向路52连通。并且，从第1冷却轴向路52向冷却流体排出流路59排出冷却水。

(空气流路60的构成)

空气流路60具有空气轴向路61。此外，在图3中，模型化地示出空气流路60。空气轴向路61形成于马达壳体12。空气轴向路61在马达壳体12的周向上位于第1冷却轴向路52与第2冷却轴向路53之间，且朝向第1板15及第2板16各自在旋转轴24的轴向上延伸。

空气流路60具有空气供给流路62。空气供给流路62与空气轴向路61连通。具体而言，空气供给流路62与空气轴向路61中的、比轴向的中央部靠近第2板16的部分连通。并且，空气供给流路62向空气轴向路61供给冷却空气。

如图1所示，空气流路60具有与空气轴向路61连通的作为空气径向路的第1空气径向路63及第2空气径向路64。第1空气径向路63向第1空气轴承21供给冷却空气。第2空气径向路64向第2空气轴承23供给冷却空气。第1空气径向路63与空气轴向路61的一端连接。第1空气径向路63在第1板15的内部沿旋转轴24的径向延伸。第1空气径向路63与推力轴承收容室S2连通。并且，第1空气径向路63向推力轴承收容室S2供给冷却空气。

第2空气径向路64与空气轴向路61的另一端连接。第2空气径向路64在第2板16的内部沿旋转轴24的径向延伸。第2空气径向路64与轴插通孔16a连通。并且，第2空气径向路64向轴插通孔16a供给冷却空气。

(关于空气排出流路65)

离心压缩机10具备空气排出流路65。空气排出流路65的一端与马达室S1连通。空气排出流路65的另一端与透平壳体14的排出口14a连通。空气排出流路65以贯通第2板16的内部及透平壳体14的内部的状态延伸。并且，空气排出流路65将马达室S1内的冷却空气向排出口14a排出。

(关于安装面80)

如图2所示，马达壳体12的外周面的一部分成为安装热交换器70的安装面80。安装面80为平坦面状。冷却流体供给流路58中的与第2冷却轴向路53相反侧的端部在安装面80开口。另外，冷却流体排出流路59中的与第1冷却轴向路52相反侧的端部在安装面80开口。而且，空气供给流路62中的与空气轴向路61相反侧的端部在安装面80开口。因此，冷却流体供给流路58、冷却流体排出流路59及空气供给流路62在安装面80开口。安装面80相对于第1冷却轴向路52、第2冷却轴向路53及空气轴向路61各自在旋转轴24的径向外侧重叠。

(热交换器70的构成)

热交换器70为扁平四方箱状。热交换器70例如利用未图示的螺栓而安装于马达壳体12的安装面80。热交换器70通过使冷却空气与通过马达冷却流路50后的冷却水进行热交换而对冷却空气进行冷却。热交换器70具有安装于安装面80的被安装面70a。

如图4所示，在被安装面70a开口有第1端口71、第2端口72及第3端口73。第1端口71与冷却流体排出流路59连通。因此，第1端口71经由冷却流体排出流路59与第1冷却轴向路52连通。第2端口72与冷却流体供给流路58连通。因此，第2端口72经由冷却流体供给流路58与第2冷却轴向路53连通。第3端口73与空气供给流路62连通。因此，第3端口73经由空气供给流路62与空气轴向路61连通。另外，在热交换器70中的与被安装面70a相反侧的端面开口有第4端口74。如图2所示，在第4端口74连接有接头75。接头75例如是呈L状弯折的配管。

(关于分支配管90)

如图1所示，离心压缩机10具备分支配管90。分支配管90从排出通路13e的途中分支并向压缩机壳体13的外侧延伸。并且，分支配管90中的与排出通路13e相反侧的端部连接于接头75。分支配管90的一端与排出通路13e连通。分支配管90的另一端经由接头75而与热交换器70的第4端口74连通。并且，通过排出通路13e的空气的一部分经由分支配管90、接头75及第4端口74流入热交换器70的内部。因此，通过热交换器70的冷却空气是由压缩机叶轮25压缩后的空气的一部分。

(作用)

接着，对本实施方式的作用进行说明。

通过热交换器70的内部从热交换器70经由第1端口71排出到冷却流体供给流路58的冷却水通过冷却流体供给流路58而向第2冷却轴向路53排出。并且，冷却水在马达冷却流路50中从第2冷却轴向路53朝向第3冷却轴向路54流动。接着，到达第3冷却轴向路54的冷却水经由第1连接流路56及第2散热器48的供给口48a向第2散热器48供给。供给到第2散热器48的冷却水在第2散热器48中通过与在冷却水回路45循环的冷却水进行热交换而被冷却。

在第2散热器48中被冷却后的冷却水从第2散热器48经由第2散热器48的排出口48b向第2连接流路57排出。排出到第2连接流路57的冷却水通过第2连接流路57并在马达冷却流路50中向第4冷却轴向路55排出。并且，冷却水在马达冷却流路50中从第4冷却轴向路55朝向第1冷却轴向路52流动。接着，到达第1冷却轴向路52的冷却水经由冷却流体排出流路59及第2端口72向热交换器70供给。通过冷却水这样地在马达冷却流路50流动，从而被马达壳体12包围的电动马达18由在马达冷却流路50流动的冷却水冷却。

通过排出通路13e的空气的一部分作为用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气而经由分支配管90、接头75及第4端口74流入热交换器70的内部。并且，通过热交换器70的内部的冷却空气利用进行与通过热交换器70的冷却水的热交换而被冷却。接着，通过了热交换器70的内部的冷却空气经由第3端口73向空气供给流路62流出。流出到空气供给流路62的冷却空气在空气轴向路61中朝向第1板15及第2板16这双方分别流动。

在空气轴向路61中朝向第1板15流动的冷却空气向第1空气径向路63流出。并且，在第1空气径向路63流动的冷却空气向推力轴承收容室S2内供给。供给到推力轴承收容室S2内的冷却空气冷却推力轴承29。接着，冷却了推力轴承29之后的冷却空气流入第1轴承保持部20的内侧，并被供给到第1空气轴承21而冷却第1空气轴承21。冷却了第1空气轴承21之后的冷却空气在马达室S1内冷却电动马达18并且朝向空气排出流路65流动。

另一方面，在空气轴向路61中朝向第2板16流动的冷却空气向第2空气径向路64流出。并且，在第2空气径向路64流动的冷却空气向轴插通孔16a内供给。供给到轴插通孔16a内的冷却空气流入第2轴承保持部22的内侧，并被供给到第2空气轴承23而冷却第2空气轴承23。冷却了第2空气轴承23之后的冷却空气在马达室S1内朝向空气排出流路65流动。并且，电动马达18内的冷却空气通过空气排出流路65向排出口14a排出。这样一来，推力轴承29、第1空气轴承21及第2空气轴承23被冷却空气冷却。

(效果)

在上述实施方式中能够获得以下的效果。

(1)空气流路60的空气轴向路61位于第1冷却轴向路52与第2冷却轴向路53之间，且朝向第1板15及第2板16各自在旋转轴24的轴向上延伸。因此，无需既绕开马达冷却流路50又使空气流路60朝向第1板15及第2板16各自延伸，因此能够实现离心压缩机10的小型化。并且，在空气轴向路61流动后的冷却空气经由第1空气径向路63及第2空气径向路64向第1空气轴承21及第2空气轴承23供给，因此第1空气轴承21及第2空气轴承23由冷却空气高效地冷却。而且，热交换器70以第1端口71、第2端口72及第3端口73在旋转轴24的径向外侧与第1冷却轴向路52、第2冷却轴向路53及空气轴向路61各自重叠的方式安装于马达壳体12。通过以上构成，能够实现离心压缩机10的小型化。

(2)冷却流体供给流路58、冷却流体排出流路59及空气供给流路62在马达壳体12的安装面80开口。在热交换器70的被安装面70a开口有与冷却流体排出流路59连通的第1端口71、与冷却流体供给流路58连通的第2端口72及与空气供给流路62连通的第3端口73。由此，能够尽可能缩短冷却流体供给流路58、冷却流体排出流路59及空气供给流路62各自的流路长度。因此，能够进一步实现离心压缩机10的小型化。

(3)通过热交换器70的冷却空气是由压缩机叶轮25压缩后的空气的一部分。由此，能够将由压缩机叶轮25压缩后的空气的一部分用作用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气。因此，无需将由压缩机叶轮25压缩后的空气之外的其他的空气作为用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气而经由空气流路60向第1空气轴承21及第2空气轴承23各自供给。其结果，能够简化用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的构成。

(变更例)

此外，上述实施方式能够如以下那样变更来实施。上述实施方式及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内互相组合来实施。

如图5所示，可以在壳体11形成供由压缩机叶轮25压缩后的空气的一部分分支地流动的空气分支流路91。空气分支流路91在安装面80开口。并且，如图6所示，在热交换器70的被安装面70a还开口有与空气分支流路91连通的第4端口92。并且，在空气分支流路91流动的空气作为用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气而经由第4端口92通过热交换器70的内部。因此，通过热交换器70的冷却空气是作为由压缩机叶轮25压缩后的流体的空气的一部分。

由此，能够将由压缩机叶轮25压缩后的空气的一部分用作用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气。因此，无需将由压缩机叶轮25压缩后的空气之外的其他的空气作为用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气而经由空气流路60向第1空气轴承21及第2空气轴承23各自供给。其结果，能够简化用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的构成。另外，在壳体11形成有在安装面80开口并且供由压缩机叶轮25压缩后的空气的一部分分支地流动的空气分支流路91。并且，在被安装面70a还开口有与空气分支流路91连通的第4端口92。由此，能够尽可能缩短空气分支流路91的流路长度，因此能够进一步实现离心压缩机10的小型化。

在实施方式中，也可以将由压缩机叶轮25压缩后的空气之外的其他的空气作为用于冷却第1空气轴承21及第2空气轴承23的冷却空气而经由空气流路60向第1空气轴承21及第2空气轴承23各自供给。

在实施方式中，热交换器70为扁平四方箱状，但热交换器70的形状并不特别限定。

在实施方式中，也可以是：在第2散热器48的被设置面481不形成供给口48a及排出口48b，而在第2散热器48中的被设置面481以外的面形成供给口48a及排出口48b。总之，只要第1连接流路56与供给口48a连通且第2连接流路57与排出口48b连通即可，供给口48a及排出口48b相对于第2散热器48的开口位置并不特别限定。

在实施方式中，冷却轴向路51及空气轴向路61也可以不是以与旋转轴24的轴向完全一致的状态延伸，可以相对于旋转轴24的轴向在预定的误差的范围内倾斜地延伸、弯折。

在实施方式中，第1空气径向路63及第2空气径向路64也可以不是以与旋转轴24的径向完全一致的状态延伸，可以相对于旋转轴24的径向在预定的误差的范围内倾斜地延伸、弯折。

在实施方式中，离心压缩机10不限于搭载于燃料电池车而用于对燃料电池堆叠体41供给空气，例如，也可以用于车辆空调装置而压缩作为流体的制冷剂。另外，离心压缩机10不限定于搭载于车辆。

Claims (3)

1.一种离心压缩机，具备：

旋转轴；

电动马达，驱动所述旋转轴；

压缩机叶轮，通过与所述旋转轴一体地旋转而压缩流体；

壳体，具有收容所述电动马达的马达室；

第1空气轴承及第2空气轴承，在沿所述旋转轴的轴向夹着所述电动马达的两侧的位置处将所述旋转轴支承为能够旋转；

马达冷却流路，供用于冷却所述电动马达的冷却流体流动；

空气流路，将用于冷却所述第1空气轴承及所述第2空气轴承的冷却空气向所述第1空气轴承及所述第2空气轴承各自供给；及

热交换器，通过使所述冷却空气与所述冷却流体进行热交换而冷却所述冷却空气，

所述壳体具有包围所述电动马达的周壁、封闭所述周壁的一方的开口并保持所述第1空气轴承的第1端壁、及封闭所述周壁的另一方的开口并保持所述第2空气轴承的第2端壁，

由所述周壁、所述第1端壁及所述第2端壁区划出所述马达室，

所述马达冷却流路具有在所述旋转轴的轴向上延伸且在所述周壁的周向上隔开间隔地排列的多个冷却轴向路，并且以将在所述周壁的周向上相邻的冷却轴向路彼此连结的方式形成于所述壳体，

所述离心压缩机的特征在于，

所述多个冷却轴向路具有向所述热交换器供给所述冷却流体的第1冷却轴向路和供从所述热交换器排出所述冷却流体的第2冷却轴向路，

所述空气流路具有形成于所述壳体并位于所述第1冷却轴向路与所述第2冷却轴向路之间且朝向所述第1端壁及所述第2端壁各自而在所述旋转轴的轴向上延伸的空气轴向路、和与所述空气轴向路连通并且向所述第1空气轴承及所述第2空气轴承供给所述冷却空气的空气径向路，

所述热交换器具有与所述第1冷却轴向路连通的第1端口、与所述第2冷却轴向路连通的第2端口及与所述空气轴向路连通的第3端口，并且，以所述第1端口、所述第2端口及所述第3端口在所述旋转轴的径向外侧与所述第1冷却轴向路、所述第2冷却轴向路及所述空气轴向路各自重叠的方式安装于所述壳体。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，

所述马达冷却流路具有：

冷却流体排出流路，供从所述第1冷却轴向路排出所述冷却流体；和

冷却流体供给流路，向所述第2冷却轴向路供给所述冷却流体，

所述空气流路具有向所述空气轴向路供给所述冷却空气的空气供给流路，

所述周壁的外周面的一部分是安装所述热交换器的安装面，

所述冷却流体供给流路、所述冷却流体排出流路及所述空气供给流路在所述安装面开口，

所述热交换器具有安装于所述安装面的被安装面，

在所述被安装面开口有：

与所述冷却流体排出流路连通的所述第1端口；

与所述冷却流体供给流路连通的所述第2端口；及

与所述空气供给流路连通的所述第3端口。

3.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，

通过所述热交换器的冷却空气是由所述压缩机叶轮压缩后的空气的一部分，

在所述壳体形成有供由所述压缩机叶轮压缩后的空气的一部分分支地流动并且在所述安装面开口的空气分支流路，

在所述被安装面还开口有与所述空气分支流路连通的第4端口。

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