DE112016003328T5

DE112016003328T5 - Radialverdichter

Info

Publication number: DE112016003328T5
Application number: DE112016003328.1T
Authority: DE
Inventors: Toshiro Fujii
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-04-12
Also published as: US10514041B2; WO2017014316A1; JP6398897B2; US20180209435A1; JP2017025822A

Abstract

Ein Radialverdichter weist eine Drehwelle, ein Laufrad, ein Gehäuse, das eine erste Kammer, eine zweite Kammer, deren Druck niedriger ist als der in der ersten Kammer, und eine Trennwand aufweist, die die erste Kammer und die zweite Kammer trennt und ein Durchgangsloch aufweist, durch das die Drehwelle eingesetzt ist, und ein Dichtungsbauteil auf, das in dem Gehäuse angeordnet ist. Das Dichtungsbauteil weist eine Gasdichtung und eine Abstützung auf. Wenn sich die Drehwelle dreht, umgibt die Gasdichtung eine Außenumfangsfläche der Drehwelle von einer äußeren Seite in einer radialen Richtung der Drehwelle in einem kontaktlosen Zustand, in dem ein dynamischer Druck, der während der Drehung der Drehwelle erzeugt wird, einen Spalt zwischen der Gasdichtung und der Außenumfangsfläche der Drehwelle ausbildet. Die Abstützung stützt die Gasdichtung in einem Zustand, in dem die Gasdichtung in einer Richtung, die eine axiale Richtung der Drehwelle schneidet, beweglich ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radialverdichter.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Patentdokument 1 beschreibt ein Beispiel eines Radialverdichters, der eine Drehwelle, ein Laufrad, das durch die Drehung der Drehwelle gedreht wird, um ein Fluid zu verdichten, und ein Gehäuse aufweist, das die Drehwelle und das Laufrad aufnimmt. Die Drehwelle ist durch ein Lager drehbar gestützt, das eine obere Tragfläche und eine Stoßtragfläche aufweist, die die obere Tragfläche elastisch stützt.
STAND DER TECHNIK DOKUMENT
PATENT DOKUMENT

Patent Dokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-257165

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
Das Gehäuse kann eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die sich hinsichtlich eines Fluiddrucks unterscheiden, und eine Trennwand aufweisen, die die erste Kammer und die zweite Kammer trennt. Die Trennwand weist ein Durchgangsloch auf, durch das die Drehwelle eingesetzt ist. In diesem Fall kann das Fluid durch das Durchgangsloch von der ersten Kammer, die einen hohen Druck hat, in Richtung der zweiten Kammer, die einen niedrigen (geringen) Druck hat, ausströmen.
Zum Beispiel kann ein Dichtungsbauteil verwendet werden, um die Leckage (das Ausströmen) des Fluids von der ersten Hochdruckkammer in Richtung der zweiten Niederdruckkammer zu begrenzen (verhindern). In diesem Fall können eine Schwingung, eine Verlagerung des Schwerpunkts der Drehwelle oder dergleichen die Drehwelle in Schwingung versetzen, woraus sich ein Planschlag (Wellenschlag) ergibt, der die Dichtungsleistungsfähigkeit des Dichtungsbauteils verringert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radialverdichter bereitzustellen, der die Leckage an Fluid durch das Durchgangsloch von der ersten Kammer in Richtung der zweiten Kammer begrenzt (verhindert), selbst wenn ein Planschlag (Wellenschlag) einer Drehwelle auftritt.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Ein Radialverdichter, der das vorstehende Problem löst, weist eine Drehwelle, ein Laufrad, das Fluid verdichtet, wenn es durch eine Drehung der Drehwelle gedreht wird, ein Gehäuse, das die Drehwelle und das Laufrad aufnimmt, wobei das Gehäuse eine erste Kammer, eine zweite Kammer, deren Druck niedriger ist als der in der ersten Kammer, und eine Trennwand aufweist, die die erste Kammer und die zweite Kammer trennt und ein Durchgangsloch aufweist, durch das die Drehwelle eingesetzt ist, und ein Dichtungsbauteil auf, das in dem Gehäuse angeordnet ist. Das Dichtungsbauteil begrenzt eine Fluidströmung durch das Durchgangsloch von der ersten Kammer in Richtung der zweiten Kammer. Die Drehwelle durchquert sowohl die erste Kammer als auch die zweite Kammer durch das Durchgangsloch. Das Dichtungsbauteil weist eine Gasdichtung und eine Abstützung auf. Wenn die Drehwelle gedreht wird (wenn sie sich dreht), umgibt die Gasdichtung eine Außenumfangsfläche der Drehwelle von einer äußeren Seite einer radialen Richtung der Drehwelle in einem kontaktlosen Zustand, in dem ein dynamischer Druck (Staudruck), der während der Drehung der Drehwelle erzeugt wird, einen Spalt zwischen der Gasdichtung und der Außenumfangsfläche der Drehwelle ausbildet. Die Abstützung stützt die Gasdichtung in einem Zustand, in dem die Gasdichtung in einer Richtung, die eine axiale Richtung der Drehwelle schneidet, beweglich ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die einen Radialverdichter und eine Fahrzeugklimaanlage schematisch zeigt.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine basisendseitige Aufnahmekammer (Basisendaufnahmekammer) des Radialverdichters zeigt, der in 1 gezeigt ist.
3 ist eine Schnittansicht, die ein Dichtungsbauteil des Radialverdichters, der in 1 gezeigt ist, schematisch zeigt, wenn ein Planschlag (Wellenschlag) einer Drehwelle aufritt.
4 ist eine Schnittansicht, die das Dichtungsbauteil des Radialverdichters, der in 1 gezeigt ist, schematisch zeigt, wenn ein Planschlag (Wellenschlag) zu der Drehwelle auftritt.
5 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel einer Fahrzeugklimaanlage schematisch zeigt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel eines Radialverdichters ist nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Radialverdichter in einem Fahrzeug eingebaut. Zum leichteren Verständnis ist eine Drehwelle 12 in Seitenansichten in 1 und dergleichen gezeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Radialverdichter 10 ein Gehäuse 11 auf, das die Hülle des Radialverdichters 10 ausbildet. Das Gehäuse 11 ist zum Beispiel vollständig rohrförmig ausgebildet.
Der Radialverdichter 10 weist die Drehwelle 12, einen Elektromotor 13, der die Drehwelle 12 dreht, und zwei Laufräder 14 und 15 auf, die mit der Drehwelle 12 gekoppelt sind. Die Drehwelle 12, der Elektromotor 13 und die zwei Laufräder 14 und 15 sind im Gehäuse 11 aufgenommen. Die Drehwelle 12 weist einen Körper 12a (Körperregion), einen distalen Endabschnitt 12b (distale Endregion) und einen basalen Endabschnitt 12c (basale Endregion, Basisendabschnitt) auf. Der distale Endabschnitt 12b hat einen kleineren Durchmesser als der Körper 12a. Die zwei Laufräder 14 und 15 sind mit dem distalen Endabschnitt 12b gekoppelt. Der basale Endabschnitt 12c ist an einer Seite entgegengesetzt zu dem distalen Endabschnitt 12b angeordnet. Der basale Endabschnitt 12c hat denselben Durchmesser wie der Körper 12a.
Eine Seite, die zu dem distalen Endabschnitt 12b der Drehwelle 12 korrespondiert, kann vereinfacht als die vordere Seite bezeichnet werden und eine Seite, die zu dem Basisendabschnitt 12c der Drehwelle 12 korrespondiert, kann vereinfacht als die hintere Seite bezeichnet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel korrespondiert der distale Endabschnitt 12b zu einem ”ersten Ende der Drehwelle” und korrespondiert der Basisendabschnitt 12c zu einem ”zweiten Ende der Drehwelle”.
Der Radialverdichter 10 ist in dem Fahrzeug so eingebaut, dass eine Axialrichtung Z der Drehwelle 12 zu der waagrechten Richtung korrespondiert. Das heißt, wenn ein Planschlag (Wellenschlag) nicht auftritt, korrespondiert die Axialrichtung Z der Drehwelle 12 zu der waagrechten Richtung. In der nachstehenden Beschreibung meint, es sei denn es ist anderwärtig beschrieben, die Axialrichtung Z der Drehwelle 12 eine Situation, in der es keinen Planschlag (Wellenschlag) gibt.
Das Gehäuse 11 weist ein vorderes Gehäuse 20 auf, das eine erste Laufradkammer A1 und eine zweite Laufradkammer A2 definiert, die das erste Laufrad 14 beziehungsweise das zweite Laufrad 15 aufnehmen. Das vordere Gehäuse 20 weist einen ersten Teil 21, einen zweiten Teil 22 und einen mittleren Teil 23 auf. Die Teile 21 bis 23 sind in einem Zustand vereinigt (zusammengefügt), in dem der mittlere Teil 23 zwischen dem ersten Teil 21 und dem zweiten Teil 22 in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 gehalten wird.
Der erste Teil 21 ist rohrförmig ausgebildet und weist ein Verdichterdurchgangsloch 21a auf, das sich durch den ersten Teil 21 in der Axialrichtung Z der Drehwelle erstreckt. Das erste Verdichterdurchgangsloch 21a ist in einer ersten Endfläche 21b und einer zweiten Endfläche 21c des ersten Teils 21 in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 offen. Das erste Verdichterdurchgangsloch 21a hat die Form einer im Wesentlichen Kegelstumpfform, deren Durchmesser sich allmählich von der Öffnung der ersten Endfläche 21b, die an dem mittleren Teil 23 anliegt, zu einer mittleren Position in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 verringert. Des Weiteren ist das erste Verdichterdurchgangsloch 21a ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und hat denselben Durchmesser von der mittleren Position zu der Öffnung der zweiten Endfläche 21c, die an einer Seite entgegengesetzt zu der ersten Endfläche 21b angeordnet ist.
Der zweite Teil 22 hat eine Rohrform, deren axiale Richtung die Axialrichtung Z der Drehwelle 12 ist. Aus einer ersten Endfläche 22a und einer zweiten Endfläche 22b des zweiten Teils 22 in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 weist die zweite Endfläche 22b, die an einer Seite entgegengesetzt zu der ersten Endfläche 22a angeordnet ist, die an dem mittleren Teil 23 anliegt, eine Aussparung (Vertiefung) 22c auf, die von der zweiten Endfläche 22b ausgespart ist. Ein zweites Verdichterdurchgangsloch 22d erstreckt sich durch eine Bodenfläche der Aussparung 22c der Axialrichtung Z der Drehwelle 12. Das zweite Verdichterdurchgangsloch 22d hat die Form einer im Wesentlichen Kegelstumpfform, deren Durchmesser sich allmählich von der Öffnung der ersten Endfläche 22a, die an dem mittleren Teil 23 anliegt, zu einer mittleren Position der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 verringert. Des Weiteren ist das erste Verdichterdurchgangsloch 21a im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und hat denselben Durchmesser von der mittleren Position zu der Öffnung der zweiten Endfläche 22b, die an einer Seite entgegengesetzt der ersten Endfläche 22a angeordnet ist.
Der mittlere Teil 23 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und eine Dickenrichtung des mittleren Teils 23 ist die Axialrichtung Z der Drehwelle 12. Der mittlere Teil 23 weist einen der erste Mittelteilendfläche 23a, die einen der ersten Endfläche 21b des ersten Teils 21 angibt, und eine zweite Mittelteilendfläche 23b auf, die eine Endfläche ist, die an einer Seite entgegengesetzt zu der ersten Mittelteilendfläche 23a angeordnet ist, und an der ersten Endfläche 22a des zweiten Teils 22 anliegt. Die erste Laufradkammer A1 ist durch eine Innenfläche des ersten Verdichterdurchgangslochs 21a und die erste Mittelteilendfläche 23a definiert, und die zweite Laufradkammer A2 ist durch eine Innenfläche des zweiten Verdichterdurchgangslochs 22d und die zweite Mittelteilendfläche 23b definiert. Das heißt, der mittlere Teil 23 trennt die erste Laufradkammer A1 und die zweite Laufradkammer A2.
Der mittlere Teil 23 weist ein Mittelteildurchgangsloch 23c auf, durch das die Drehwelle 12 eingesetzt ist. Der distale Endabschnitt 12b der Drehwelle 12 erstreckt sich durch das Mittelteildurchgangsloch 23c und durchquert die zwei Laufradkammern A1 und A2. Das erste Laufrad 14 ist mit einem Abschnitt des distalen Endabschnitts 12b der Drehwelle 12 gekoppelt, der in der ersten Laufradkammer A1 angeordnet ist, und das zweite Laufrad 15 ist mit einem Abschnitt des distalen Endabschnitts 12b der Drehwelle 12 gekoppelt, der in der zweiten Laufradkammer A2 angeordnet ist.
Das erste Laufrad 14 hat die Form eines abgeschnittenen Kegels (einer Kegelstumpfform), dessen Durchmesser sich allmählich von einer Basisendfläche 14a des ersten Laufrads 14 in Richtung einer distalen Endfläche 14b des ersten Laufrads 14 verringert. Das erste Laufrad 14 ist in der ersten Laufradkammer A1 entlang der Innenfläche des ersten Verdichterdurchgangslochs 21a angeordnet. In derselben Weise hat das zweite Laufrad 15 die Form eines abgeschnittenen Kegels (einer Kegelstumpfform), dessen Durchmesser sich allmählich von einer Basisendfläche 15a des zweiten Laufrads 15 in Richtung einer distalen Endfläche 15b des zweiten Laufrads 15 verringert. Das zweite Laufrad 15 ist in der zweiten Laufradkammer A2 entlang der Innenfläche des zweiten Verdichterdurchgangslochs 22d angeordnet. Die Basisendfläche 14a des ersten Laufrads 14 und die Basisendfläche 15a des zweiten Laufrads 15 liegen einander gegenüber.
Das vordere Gehäuse 20 (insbesondere der erste Teil 21) weist einen ersten Sauganschluss 30 auf, durch den Fluid gezogen wird. Der erste Sauganschluss 30 ist eine Öffnung des ersten Verdichterdurchgangslochs 21a, die an einer Seite korrespondierend zu der zweiten Endfläche 21c angeordnet ist. Das heißt, das erste Verdichterdurchgangsloch 21a bildet den erste Sauganschluss 30 und die erste Laufradkammer A1 aus. Das Fluid, das von dem ersten Sauganschluss 30 angesaugte wird, strömt in die erste Laufradkammer A1.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das vordere Gehäuse 20 einen ersten Diffusorströmungsdurchgang 31, der an der äußeren Seite der ersten Laufradkammer A1 in der radialen Richtung der Drehwelle 12 angeordnet ist, und eine erste Abgabekammer 32 auf, die mit der ersten Laufradkammer A1 durch den ersten Diffusorströmungsdurchgang 31 in Verbindung steht. Der erste Diffusorströmungsdurchgang 31 ist ringförmig ausgebildet und umgibt das erste Laufrad 14. Die erste Abgabekammer 32 ist an der äußeren Seite des ersten Diffusorströmungsdurchgangs 31 in der radialen Richtung in der Drehwelle 12 angeordnet und steht mit einem ersten Abgabeeinschluss (nicht gezeigt) in Verbindung, der in dem vorderen Gehäuse 20 ausgebildet ist.
In derselben Weise weist das vordere Gehäuse 20 einen zweiten Diffusorströmungsdurchgang 33 auf, der an einer der äußeren Seite der zweiten Laufradkammer A2 in der radialen Richtung der Drehwelle 12 angeordnet ist, und eine zweite Abgabekammer 34, die mit der zweiten Laufradkammer A2 durch den zweiten Diffusorströmungsdurchgang 33 in Verbindung steht. Das Fluid in der zweiten Abgabekammer 34 wird aus einem zweiten Abgabeeinschluss (nicht gezeigt) abgegeben, der in dem vorderen Gehäuse 20 ausgebildet ist.
Wie in 1 gezeigt, weist das Gehäuse 11 ein Motorgehäuse 51 und eine Endplatte 52 auf, die zusammen mit im vorderen Gehäuse 20 eine Motorkammer A3 definieren, die den Elektromotor 13 aufnimmt.
Das Motorgehäuse 51 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und eine axiale Richtung des Motorgehäuses 51 ist die Axialrichtung Z der Drehwelle 12. Das Motorgehäuse 51 hat zwei offene Enden in der axialen Richtung. Die Endplatte 52 ist scheibenförmig ausgebildet und hat einen Durchmesser, der gleich ist wie ein Außendurchmesser des Motorgehäuses 51. Eine Dickenrichtung der Endplatte 52 korrespondiert zu der axialen Richtung der Drehwelle 12. Eines der offenen Enden des Motorgehäuses 51 in der axialen Richtung ist mit der zweiten Endfläche 22b des zweiten Teils 22 des vorderen Gehäuses 20 verbunden, und das andere der offenen Enden ist mit einer ersten Plattenfläche 52a der Endplatte verbunden. Die Motorkammer A3 ist durch das Motorgehäuse 51, den zweiten Teil 22 und die Endplatte 52 definiert. Die Motorkammer A3 steht mit der zweiten Laufradkammer A2 in Verbindung.
Der Elektromotor 13 weist einen Rotor 13a, der an der Drehwelle 12 (insbesondere, dem Körper 12a der Drehwelle 12) befestigt ist, und eine Stator 13b auf, der an einer äußeren Seite des Rotors 13a angeordnet ist und an dem Motorgehäuse 51 befestigt ist. Der Rotor 13a und der Stator 13b sind koaxial zu der Drehwelle 12 angeordnet und liegen zueinander in einer radialen Richtung der Drehwelle 12 gegenüber.
Der Stator 13b weist einen rohrförmigen Statorkern 13c und eine Spule 13d auf, die um den Statorkern 13c gewickelt ist. Der Stromfluss zu der Spule 13d dreht einstückig den Rotor 13a und die Drehwelle 12.
Des Weiteren weist das Motorgehäuse 51 einen zweiten Sauganschluss 53 auf. Der zweite Sauganschluss 53 ist in dem Motorgehäuse 51 an einer Position angeordnet, die näher an einer der Endplatte 52 liegt als der Elektromotor 13.
Wie in 1 gezeigt, weist die Endplatte 52 eine erste Nabe 54, die sich von der ersten Plattenfläche 52a in Richtung des vorderen Gehäuses 20 erstreckt, und ein erstes Stützdurchgangsloch 55 auf, das sich durch die Endplatte 52 in der Dickenrichtung erstreckt. Der Körper 12a der Drehwelle 12 ist durch das erste Stützdurchgangsloch 55 eingesetzt. Die erste Nabe 54 ist rohrförmig aufgrund des ersten Stützdurchgangslochs 55 ausgebildet.
Zusätzlich weist das Motorgehäuse 51 eine zweite Nabe 57, die an einer Seite des Elektromotors 13 entgegengesetzt zu der ersten Nabe 54 angeordnet ist, und eine erste Befestigungswand 58 auf, die die zweiten Nabe 57 in dem Motorgehäuse 51 stützt. Die zweite Nabe 57 weist ein zweites Stützdurchgangsloch 56 auf, durch das der Körper 12a der Drehwelle 12 eingesetzt ist. Die zweite Nabe 57 hat eine Rohrform, deren axiale Richtung die Axialrichtung Z der Drehwelle 12 ist. Die zweite Nabe 57 liegt gegenüber der ersten Nabe 54 in der axialen Richtung Z der Drehwelle 12. Die erste Befestigungswand 58 steht von einer Innenfläche des Motorgehäuses 51 in einer radialen Richtung der Drehwelle 12 nach innen vor und koppelt das Motorgehäuse 51 mit der zweiten Nabe 57.
Radiallager 61 und 62, die die Drehwelle 12 drehbar stützen, sind in den Stützdurchgangslöchern 55 und 56 insbesondere zwischen Innenflächen 55a und 56a der Stützdurchgangslöcher 55 und 56 und einer Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 angeordnet. Die zwei Radiallager 61 und 62 sind zum Beispiel dynamische Drucklager (Staudrucklager), die die Drehwelle 12 in einem Zustand stützen, in dem die Drehwelle 12 in einer Richtung, die die Axialrichtung Z schneidet, beweglich ist.
Zum Beispiel weist das erste Radiallager 61 in dem ersten Durchgangsloch 55 eine obere Tragfläche 63, die in der radialen Richtung der Drehwelle 12 außerhalb von der Außenumfangsfläche 12d angeordnet ist, und eine Stoßtragfläche 64 auf, die außerhalb von der oberen Tragfläche 63 in der radialen Richtung der Drehwelle 12 angeordnet ist. Die Stoßtragfläche 64 hat die Form einer gewellten Platte und stützt elastisch die obere Tragfläche 63. Die obere Tragfläche 63 ist gestaltet, um in der radialen Richtung der Drehwelle 12 beweglich zu sein. Die obere Tragfläche 63 und die Stoßtragfläche 64 sind durch einen Tragflächenspalt 65 von einander beabstandet, da die Stoßtragefläche 64, die die Form einer gewellten Platte hat, elastisch verformbar sein soll.
Das erste Radiallager 61 stützt drehbar die Drehwelle 12 in einem kontaktlosen Zustand, in dem der dynamische Druck (Staudruck), der erzeugt wird, wenn sich die Drehwelle 12 dreht, einen Spalt zwischen der oberen Tragfläche 63 und der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 ausbildet. In diesem Fall, in dem die Drehwelle 12 in eine Richtung orthogonal zur der Axialrichtung Z verlagert wird, wird die obere Tragfläche 63 verlagert, um den Spalt aufrechtzuerhalten und verformt sich die Stoßtragfläche 64 elastisch, um die obere Tragfläche 63 in der geänderten Position zu halten. Das zweite Radiallager 62 in dem zweiten Stützdurchgangsloch 56 wirkt (arbeitet, funktioniert) auf dieselbe Weise wie das erste Radiallager 61.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Radialverdichter 10 eine plattenartige (insbesondere eine scheibenförmige) Axiallaufbüchse 70 (Stützplatte), die an der Drehwelle 12 befestigt ist, und zwei Axiallager 71 und 72 auf, die eine Axialkraft F, die durch eine Drehung der zwei Laufräder 14 und 15 erzeugt wird, aufnehmen. Die Axiallaufbüchse 70 und die Axiallager 71 und 72 sind in der Motorkammer A3 angeordnet.
Die Axiallaufbüchse 70 ist näher am dem vorderen Gehäuse 20 angeordnet als die erste Befestigungswand 58. Die Axiallaufbüchse 70 steht von der zweiten Nabe 57 in einer radialen Richtung der Drehwelle 12 nach außen vor.
Die zwei Axiallager 71 und 72 sind zum Beispiel vollständig ringförmig ausgebildet und sind koaxial zu der Drehwelle 12 angeordnet. Die zwei Axiallager 71 und 72 liegen zueinander in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 gegenüber, wobei die Axiallaufbüchse 70 zwischen ihnen angeordnet ist.
Das erste Axiallager 71 ist zwischen der ersten Befestigungswand 58 und der Axiallaufbüchse 70 angeordnet und ist an der ersten Befestigungswand 58 befestigt.
Das zweite Axiallager 72 ist an einer zweiten Befestigungswand 73 befestigt, die sich zwischen der Axiallaufbüchse 70 und dem vorderen Gehäuse 20 angeordnet ist. Die zweite Befestigungswand 73 ist zum Beispiel ringförmig ausgebildet und koaxial zu der Drehwelle 12 angeordnet. Die zweite Befestigungswand 73 hat einen Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Durchmesser des Körpers 12a der Drehwelle 12, so dass die zweite Befestigungswand 73 die Drehwelle 12 nicht berührt. Die zweite Befestigungswand 73 hat einen Außendurchmesser, der größer als oder gleich ist wie ein Außendurchmesser der Axiallaufbüchse 70. Ein Befestigungsabschnitt (nicht gezeigt) befestigt die zweite Befestigungswand 73 an dem Motorgehäuse 51 oder dem zweiten Teil 22 des vorderen Gehäuses 20.
Wie in 1 gezeigt ist, erstreckt sich ein Fluideinströmungsloch 58a durch die erste Befestigungswand 58 in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12. Das Fluid wird durch das Fluideinströmungsloch 58a angesaugt. Des Weiteren sind die zweite Befestigungswand 73 und das vordere Gehäuse 20 von einander in der Axialrichtung Z der Drehwelle 12 beabstandet, und sind die zweite Befestigungswand 73 und das Motorgehäuse 51 von einander in der radialen Richtung der Drehwelle 12 beabstandet. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Fluid in der Motorkammer A3 durch das Fluideinströmungsloch 58a über den Raum zwischen der zweiten Befestigungswand 73 und dem vorderen Gehäuse 20 oder dergleichen in die zweite Laufradkammer A2 strömt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Drehwelle 12 durch das erste Stützdurchgangsloch 55 eingesetzt und steht der basale Endabschnitt (Basisendabschnitt) 12c der Drehwelle 12 in Richtung der hinteren Seite (Seite entgegengesetzt zu den zwei Laufrädern 14 und 15) von der zweiten Plattenfläche 52b der Endplatte 52 vor, die an der Seite entgegengesetzt der ersten Plattenfläche 52a angeordnet ist.
Das Gehäuse 11 weist ein hinteres Gehäuse 81 auf, das den Basisendabschnitt 12c der Drehwelle 12 aufnimmt und eine basalen Endaufnahmekammer A4 definiert, die festgelegt ist, um einen höheren Druck zu haben als die Motorkammer A3. Das hintere Gehäuse 81 weist zum Beispiel ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende auf und ist rohrförmig ausgebildet. Das hintere Gehäuse 81 ist an der Endplatte 52 in einem Zustand befestigt, in dem das offene Ende des hinteren Gehäuses 81 mit der zweiten Plattenfläche 52b der Endplatte 52 verbunden ist. Die basalen Endaufnahmekammer A4 ist durch eine Innenfläche des hinteren Gehäuses 81 und die zweite Plattenfläche 52b der Endplatte 52 definiert. Des Weiteren weist das hintere Gehäuse 81 einen dritten Sauganschluss 82 auf, durch den ein Fluid strömt, das einen höheren Druck hat als der Druck der Motorkammer A3.
Die Motorkammer A3 und die basale Endaufnahmekammer A4 sind durch die Endplatte 52 getrennt und stehen miteinander durch das erste Stützdurchgangsloch 55 der Endplatte 52 in Verbindung. Die Drehwelle 12 durchquert sowohl die Motorkammer A3 als auch die basale Endaufnahmekammer A4 durch das erste Stützdurchgangsloch 55. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel korrespondiert die Endplatte 52 zu einer ”Trennwand”, korrespondiert das erste Stützdurchgangsloch 55 zu einem ”Durchgangsloch, durch das die Drehwelle eingesetzt ist”, korrespondiert die basale Endaufnahmekammer A4 zu einer ”ersten Kammer” und korrespondiert die Motorkammer A3 zu einer ”zweiten Kammer”.
In einer derartigen Struktur erzeugt die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 eine Schleppkraft, die auf eine Basisendfläche 12e wirkt. Die Schleppkraft ist von der distalen Endfläche 12e in Richtung einer distalen Endfläche 12f gerichtet. Der Schleppkraft und die Axialkraft F, die von der distalen Endfläche 12f der Drehwelle 12 in Richtung der basalen Endfläche 12e gerichtet ist, heben einander auf. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Axialkraft F aufgenommen (erhalten) wird.
Die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 kann einleiten (bewirken), dass das Fluid in der basalen Endaufnahmekammer A4 durch das erste Stützdurchgangsloch 55 in die Motorkammer A3 strömt. Insbesondere ist das erste Radiallager 61, das den Tragflächenspalt 65 aufweist, zwischen der Innenfläche 55a des ersten Stützdurchgangslochs 55 und der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 angeordnet. Somit kann das Fluid in der basalen Endaufnahmekammer A4 durch den Tragflächenspalt 65 in die Motorkammer A3 strömen.
Der Radialverdichter 10 weist ein Dichtungsbauteil 90 auf, das die Fluidströmung durch das erste Stützdurchgangsloch 55 von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 begrenzt. Das Dichtungsbauteil 90 ist in dem Gehäuse 11, insbesondere in der basalen Endaufnahmekammer A4 angeordnet. Das Dichtungsbauteil 90 wird/ist durch zum Beispiel Biegen einer dünnen Metallplatte ausgebildet. Ein offener Raum, der mit der Motorkammer A3 durch den Tragflächenspalt 65 in Verbindung steht, ist in dem Dichtungsbauteil 90 definiert.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Dichtungsbauteil 90 eine Gasdichtung 91, die die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 (insbesondere, den basalen Endabschnitt 12c) von der äußeren Seite in der radialen Richtung der Drehwelle 12 umgibt, und eine Abstützung 92 auf, die die Gasdichtung 91 in einem Zustand stütz, in dem die Gasdichtung 91 in einer Richtung, die die axiale Richtung Z der Drehwelle 12 schneidet, beweglich ist. Die Gasdichtung 91 ist rohrförmig ausgebildet und ist im Ganzen geringfügig größer als der basale Endabschnitt 12c der Drehwelle 12. Der basale Endabschnitt 12c der Drehwelle 12 ist durch die Gasdichtung 91 von der äußeren Seite in der radialen Richtung der Drehwelle 12 abgedeckt.
Wenn die Drehwelle 12 gedreht wird (wenn sie sich dreht), dichtet die Gasdichtung 91 den Abschnitt zwischen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12 in einem Zustand ab, in dem die Gasdichtung 91 mit der Drehwelle 12 einen dynamischen Druck (Staudruck) zwischen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12. Der dynamische Druck hält die Gasdichtung 91 an einer Position, an der ein Spalt 93 zwischen der Gasdichtung 91 und der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 ausgebildet ist. Der Spalt 93 ist kleiner als der Tragflächenspalt 65. Dadurch wird die Fluidströmung durch den Spalt 93 begrenzt. Das heißt, der Spalt 93 wirkt als eine Verengung (Engstelle), die eine Fluidbewegung begrenzt (verhindert).
In der Gasdichtung 91 sind die relativen Positionen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12, wenn die Gasdichtung 91 koaxial zu der Drehwelle 12 ist, und die Weite des Spalts 93 (die Abmessung des Spalts 93 in der radialen Richtung) ein vorbestimmter Referenzwert ist, als die Referenzpositionen bezeichnet. Die Gasdichtung 91 weist die gewünschte Dichtungsleistungsfähigkeit auf, wenn die relativen Positionen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12 in den Referenzpositionen sind.
Die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 weist eine gegenüberliegende Region 100 auf, die der Gasdichtung 91 gegenüberliegt. Die gegenüberliegende Region 100 weist Nuten 101 auf, die die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 in Richtung der Motorkammer A3 begrenzen (verhindern). Die Nuten 101 leiten eine Strömung ein, die die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 in Richtung der Motorkammer A3 während einer Drehung der Drehwelle 12 begrenzt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben sind die Nuten 101 zum Beispiel in einer Form eines Fischgrätenmusters ausgebildet. Insbesondere weist die Nut 101 zwei Spiralnuten 101a und 101b, die in unterschiedlichen Richtungen geneigt sind, und einen Steg 101c auf, der zwischen den zwei Spiralnuten 101a und 101b angeordnet ist und frei von Zwischenräumen ist. Wenn sich die Drehwelle 12 dreht, trifft die Fluidströmung, die durch die ersten Spiralnuten 101a eingeleitet wird, auf die Fluidströmung, die durch die zweiten Spiralnuten 101b eingeleitet wird, in dem Spalt 93 an einer Stelle, die zu dem Steg 101c korrespondiert. Dadurch wird eine Luftwand ausgebildet, die die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 in Richtung der Motorkammer A3 begrenzt (verändert) und den dynamischen Druck erhöht, der in einem Spalt 93 erzeugt wird.
Eine Beschichtungsschicht (beschichtete Schicht) 102 ist an der gegenüberliegenden Region 100 der Drehwelle 12 angewandt (aufgebracht). Die Beschichtungsschicht 102 erfüllt zumindest eine von einer Bedingung, in der die Beschichtungsschicht 102 eine höhere Härte hat als die Drehwelle 12, und einer Bedingung, in der die Beschichtungsschicht 102 einen geringeren Reibungskoeffizienten hat als die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12. Zum Beispiel ist die Beschichtungsschicht 102 aus Teflon (eingetragene Marke) oder Wolframkarbid gebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Beschichtungsschicht 102 eine höhere Härte als die Drehwelle 12 und hat einen geringeren Reibungskoeffizienten als die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Abstützung 92 einen gekoppelten Abschnitt 111 auf, der mit der Endplatte 52 gekoppelt ist. Der gekoppelte Abschnitt 111 hat zum Beispiel die Form eines flachen Rings, dessen Innendurchmesser größer ist, als der Außendurchmesser der Gasdichtung 91. Der gekoppelte Abschnitt 111 liegt an der zweiten Plattenfläche 52b der Endplatte 52 an. Des Weiteren weist der Radialverdichter 10 eine Druckplatte 112 auf, die den gekoppelten Abschnitt 111 zusammen mit der Endplatte 52 hält. Der gekoppelte Abschnitt 111 wird durch die Druckplatte 112 und die Endplatte 52 gehalten und ist an der Endplatte 52 gemeinsam mit der Druckplatte 112 durch Schrauben 113, die als Befestigungsmittel dienen, befestigt.
Der Radialverdichter 10 weist einen O-Ring 114 auf, der einen Abschnitt zwischen dem gekoppelten Abschnitt 111 und der zweiten Plattenfläche 52b der Endplatte 52 abdichtet. Der O-Ring 114 ist in eine Ringnut 115 eingepasst, die an einer Position der zweiten Plattenfläche 52b der Endplatte 52 ausgebildet ist, die bezüglich den Schrauben 113 in der radialen Richtung der Drehwelle 12 innenliegend angeordnet ist. Der O-Ring 114 wird durch den gekoppelten Abschnitt 111 zusammengedrückt.
Die Abstützung 92 weist einen Verbindungsabschnitt 116 auf, der den gekoppelten Abschnitt 111 mit der Gasdichtung 91 verbindet. Der Verbindungsabschnitt 116 ist rohrförmig und akkordeonartig (balgförmig) ausgebildet. Insbesondere hat der Verbindungsabschnitt 116 eine Rohrform, deren Durchmesser sich allmählich von der Gasdichtung 91 in Richtung des gekoppelten Abschnitts 111 erhöht und die in einer zickzackartigen Weise gebogen ist. Der Verbindungsabschnitt 116 ist koaxial zur Drehwelle 12. Der Verbindungsabschnitt 116 verbindet ein Innenumfangsende des gekoppelten Abschnitts 111 mit einem Ende der zwei axialen Enden der Gasdichtung 91, das zu der Endplatte 52 korrespondiert. In dem Ausführungsbeispiel sind die Gasdichtung 91, der Verbindungsabschnitt 116 und der gekoppelte Abschnitt 111 einstückig ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 116 hat eine Rohrform mit einer akkordeonartigen Struktur, in der Vorsprünge und Nuten, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken, abwechselnd in der axialen Richtung Z der Drehwelle 12 angeordnet sind.
Die Struktur, die eine Druckdifferenz zwischen der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 erzeugt, ist nachstehend beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, bildet der Radialverdichter 10 einen Teil einer Fahrzeugklimaanlage 200 aus. Somit ist das Fluid, das durch den Radialverdichter in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Verdichtung unterzogen wird, ein Kältemittel.
Die Klimaanlage 200 weist einen Kondensator 201, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 202, ein Expansionsventil 203 und einen Verdampfer 204 zusätzlich zu dem Radialverdichter 10 auf. Der Kondensator 201, der Gas-Flüssigkeitsabscheider 202, das Expansionsventil 203 und der Verdampfer 204 sind durch Rohre miteinander verbunden. Des Weiteren ist der Kondensator 201 mit der ersten Abgabekammer 32 durch den ersten Abgabeanschluss verbunden, und ist der Verdampfer 204 mit dem zweiten Sauganschluss 53 verbunden.
Zusätzlich weist die Klimaanlage 200 ein Rohr 205 auf, das die zweite Abgabekammer 34 mit dem ersten Sauganschluss 30 durch den zweiten Abgabeanschluss verbindet. Des Weiteren weist die Klimaanlage 200 ein Bypassrohr 206, das den Gas-Flüssigkeitsabscheider 202 mit dem dritten Sauganschluss 82 verbindet, zusätzlich zu einem Rohr auf, das den Gas-Flüssigkeitsabscheider 202 und das Expansionsventil 203 verbindet.
Die Fluidströmung in dem Radialverdichter 10 und der Fahrzeugklimaanlage 200 ist nachstehend als der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wenn eine Drehung der Drehwelle 12 die zwei Laufräder 14 und 15 dreht, wie durch einen Pfeil Y1 in 1 gezeigt ist, wird ein Fluid mit relativ niedrigem Druck (nachstehend als ein Niedrigdruckfluid bezeichnet), das aus dem Verdampfer 204 abgegeben wird, von dem zweiten Sauganschluss 53 angesaugt. In diesem Fall dient die Motorkammer A3 als eine Niederdruckkammer. Das Fluid, das in die Motorkammer A3 gesaugte wird, strömt durch das Fluideinströmungsloch 58a und dergleichen Richtung der zweiten Laufradkammer A2 (siehe Pfeil Y2 in 1). Der Zentrifugaleffekt des zweiten Laufrads 15 zwingt das Niedrigdruckfluid von der zweiten Laufradkammer A2 durch den zweiten Diffusorströmungsdurchgang 33 zu der zweiten Abgabekammer 34 und aus der zweiten Abgabekammer 34. Der Druck des Fluids in der zweiten Abgabekammer 34 ist höher als der Druck des Niedrigdruckfluids. Das Fluid, das aus der zweiten Abgabekammer 34 abgegeben wird, wird als ein Mediumdruckfluid bezeichnet.
Wie durch einen Pfeil Y3 in 1 gezeigt ist, wird das Mediumdruckfluid aus der zweiten Abgabekammer 34 abgegeben und wird in den ersten Sauganschluss 30 durch das Rohr 205 angesaugt. Der Zentrifugaleffekt des ersten Laufrads 14 zwingt das Mediumdruckfluid von der ersten Laufradkammer A1 durch den ersten Diffusorströmungsdurchgang 31 zu der ersten Abgabekammer 32 und aus der ersten Abgabekammer 32. Der Druck des Fluids in der ersten Abgabekammer 32 ist höher als der Druck des Mediumdruckfluids. Das Fluid, das aus der ersten Abgabekammer 32 abgegeben wird, wird als das Hochdruckfluid bezeichnet.
Das Hochdruckfluid wird von der ersten Abgabekammer 32 zu dem Kondensator 201 zugeführt. Ein Teil des Hochdruckfluids wird durch das Bypassrohr 206 zu dem dritten Sauganschluss 82 zugeführt. Somit ist die basale Endaufnahmekammer A4 mit dem Hochdruckfluid gefüllt. Im Gegensatz dazu ist die Motorkammer A3 mit dem Niedrigdruckfluid gefüllt. Demgemäß ist der Druck der basalen Endaufnahmekammer A4 höher als der Druck der Motorkammer A3. Somit wird eine Schleppkraft entgegen der Axialkraft F auf die Drehwelle 12 aufgebracht. Insbesondere wird die Druckkraft, die durch die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 erzeugt wird, auf die basale Endfläche 12e der Drehwelle 12 aufgebracht.
In diesem Fall leitet die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3, das Hochdruckfluid in die basale Endaufnahmekammer A4 ein, um eine Strömung durch das erste Stützdurchgangsloch 55 von der basalen Endaufnahmekammer A4 in Richtung der Motorkammer A3 zu bewirken. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel begrenzt (verhindert) das Dichtungsbauteil 90 die Fluidströmung. Dadurch wird ein Zustand aufrechterhalten, in dem eine äußerer Region des Dichtungsbauteils 90 mit dem Hochdruckfluid gefüllt ist, und wird ein Zustand aufrechterhalten, in dem eine innere Region des Dichtungsbauteils 90 mit dem Niedrigdruckfluid gefüllt ist.
Aus dem einen oder anderen Grund kann ein Planschlag (Wellenschlag) bei der Drehwelle 12 auftreten. Zum Beispiel kann, wie in 3 gezeigt ist, die Drehwelle 12 in einer Richtung orthogonal zu der axialen Richtung Z der Drehwelle 12 als eine Art eines Planschlags (Wellenschlags) der Drehwelle 12 verlagert sein. In diesem Fall verformt sich der akkordeonartige Verbindungsabschnitt 116 in Übereinstimmung mit der Verlagerung der Drehwelle 12 und verlagert (verschiebt, versetzt) die Gasdichtung 91. Somit werden, selbst wenn die Drehwelle 12 verlagert wird, die relativen Positionen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12 in den Referenzpositionen aufrechterhalten.
Des Weiteren kann, wie in 4 gezeigt ist, die Drehwelle 12 in der axialen Richtung Z verlagert werden. Insbesondere kann sie relativ zu der waagrechten Richtung als eine Art eines Planschlags (Wellenschlags) der Drehwelle 12 verlagert und geneigt werden. In diesem Fall verformt sich der akkordeonartige Verbindungsabschnitt 116 in Übereinstimmung mit der Verlagerung der Drehwelle 12 und verlagert (verschiebt, versetzt) die Gasdichtung 91. Somit werden, selbst wenn die Drehwelle 12 in der axialen Richtung Z verlagert wird, die relativen Positionen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12 in den Referenzpositionen aufrechterhalten.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.

(1) Der Radialverdichter 10 weist die Drehwelle 12, die Laufräder 14 und 15, die Fluid verdichten, wenn sie durch der Drehwelle 12 gedreht werden, und das Gehäuse 11 auf, das die Drehwelle 12 und die Laufräder 14 und 15 aufnimmt. Das Gehäuse 11 weist die basale Endaufnahmekammer A4, die als die erste Kammer dient, die den basalen Endabschnitt 12c der Drehwelle 12 aufnimmt, und die Motorkammer A3 auf, die als die zweite Kammer dient, die den Elektromotor 13 aufnimmt. Das Gehäuse 11 weist die Endplatte 52 auf, die als die Trennwand dient, die die basale Endaufnahmekammer A4 und die Motorkammer A3 trennt. Die Drehwelle 12 durchquert die basale Endaufnahmekammer A4 und die Motorkammer A3 durch das erste Stützdurchgangsloch 55 der Endplatte 52.

In einer derartigen Struktur weist das Gehäuse 11 das Dichtungsbauteil 90 auf, das den Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 durch das erste Stützdurchgangsloch 55 begrenzt (verhindert). Das Dichtungsbauteil 90 weist die Gasdichtung 91 auf. Eine Drehung der Drehwelle 12 erzeugt einen dynamischen Druck (Staudruck), der die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 mit der Gasdichtung 91 von der äußeren Seite einer radialen Richtung der Drehwelle 12 in einem kontaktlosen Zustand mit dem Spalt 93 umgibt, der zwischen der Gasdichtung 91 und der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 ausgebildet ist. Des Weiteren weist das Dichtungsbauteil 90 die Abstützung 92 auf, die die Gasdichtung 91 in einem Zustand stützt, in dem die Gasdichtung 91 in der Richtung, die die axiale Richtung Z der Drehwelle 12 schneidet, beweglich ist.
In einer derartigen Struktur wirkt der Spalt 93, der zwischen der Gasdichtung 91 und der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 ausgebildet ist, als die Verengung (Engstelle), die die Fluidströmung begrenzt. Dadurch wird die Fluidströmung von der hochdruckseitigen basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Niedrigdruckseitigen Motorkammer A3 begrenzt. Die Gasdichtung 91 ist durch die Abstützung 92 in der Richtung, die die axiale Richtung Z der Drehwelle 12 schneidet, beweglich. Somit wird, wenn ein Planschlag (Wellenschlag) bei der Drehwelle 12 auftritt, die Gasdichtung 91 so verlagert, dass die relativen Positionen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12 unverändert bleiben (insbesondere bleiben die Referenzpositionen aufrechterhalten). Das heißt, die Gasdichtung 91 folgt dem Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12. Dadurch wird eine Verringerung der Dichtungsleistungsfähigkeit des Dichtungsbauteils 90 begrenzt, die sich aus dem Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 ergibt.
Zum Beispiel kann ein elastisch verformbares Dichtungsbauteil der Kontaktbauart, das die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 berührt, als das Dichtbauteil verwendet werden. In diesem Fall kann das Dichtungsbauteil der Kontaktbauart verschleißen. In dieser Hinsicht wirkt das Dichtungsbauteil 90 des vorliegenden Ausführungsbeispiels als eine Dichtung in einem Zustand, in dem das Dichtungsbauteil 90 mit der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 nicht in Kontakt ist, und somit wird der Verschleiß begrenzt. Jedoch kann in einer derartigen kontaktlosen Dichtungsstruktur, wenn ein Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 auftritt, die Drehwelle 12 die Gasdichtung 91 berühren. Des Weiteren kann die Größe des Spalts 93 ungleichmäßig werden/sein. Dadurch kann sich die Dichtungsleistungsfähigkeit verringern.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel begrenzt die Abstützung 92 Änderungen der relativen Positionen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12, die durch den Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 verursacht werden. Dies löst die Probleme des kontaktlosen Dichtungsbauteils. Somit wird, selbst wenn der Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 auftritt, die Leckage an Fluid durch das erste Stützdurchgangsloch 55 von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 begrenzt.

(2) Die Abstützung 92 weist den gekoppelten Abschnitt 111, der mit der Endplatte 52 gekoppelt ist, und den rohrförmigen, akkordeonartigen Verbindungsabschnitt 116 auf, der den gekoppelten Abschnitt 111 mit der Gasdichtung 91 verbindet. In der derartigen Struktur wird der Vorteil (1) ohne ein Ausbilden des Verbindungsabschnitt 116 aus einem Material erhalten, das sich leichter elastisch verformt als die Gasdichtung 91.
(3) Der Durchmesser des Verbindungsabschnitt 116 erhöht sich allmählich von der Gasdichtung 91 in Richtung des gekoppelten Abschnitt 111. In einer derartigen Struktur wird, wenn ein Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 den akkordeonartigen Verbindungsabschnitt 116 verformt, ein Kontakt des Verbindungsabschnitts 116 mit der Drehwelle 12 begrenzt. Somit werden, wenn der Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 auftritt, Probleme, die verursacht werden, wenn der Verbindungsabschnitt 116 die Drehwelle 12 berührt, wie zum Beispiel ein Verschleiß des Verbindungsabschnitts 116 vermieden.
(4) Das Dichtungsbauteil 90 ist in der basalen Endaufnahmekammer A4 angeordnet. Dadurch werden die Probleme gelöst, die durch die Anwendung des akkordeonartigen Verbindungsabschnitts 116 verursacht werden.

Insbesondere kann sich der akkordeonartige Verbindungsabschnitt 116 in der axialen Richtung Z der Drehwelle 12 aufgrund seiner Charakteristika ausdehnen und zusammenziehen. Somit erhält, wenn der Verbindungsabschnitt 116 in der Motorkammer A3 angeordnet ist, der Verbindungsabschnitt 116 eine Kraft in einer Richtung, in der sich der Verbindungsabschnitt 116 durch die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 ausdehnt. Dadurch dehnt sich der Verbindungsabschnitt 116 aus und beeinflusst nachteilig die Verformungsfunktion des Verbindungsabschnitts 116.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsabschnitt 116 in der basalen Endaufnahmekammer A4 angeordnet. In diesem Fall erhält der Verbindungsabschnitt 116 eine Kraft in einer Richtung, in der sich der Verbindungsabschnitt 116 durch die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 zusammenzieht. Dadurch wird die Ausdehnung des Verbindungsabschnitts 116, die sich aus der Druckdifferenz ergibt, begrenzt.

(5) Die gegenüberliegende Region 100 in der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12, die der Gasdichtung 91 gegenüberliegt, weist die Nuten 101 auf, die ausgebildet sind, um die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 in Richtung der Motorkammer A3 zu begrenzen (verhindern). Insbesondere leiten die Nuten 101 eine Strömung ein, die die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 in Richtung der Motorkammer A3 begrenzt, wenn sich die Drehwelle 12 dreht. Dadurch wird die Dichtungsleistungsfähigkeit weiter erhöht. Zusätzlich erhöht die Strömung, die durch die Nuten 101 eingeleitet wird, den dynamischen Druck, der in dem Spalt 93 zwischen der Gasdichtung 91 und der Drehwelle 12 erzeugt wird, wenn sich die Drehwelle 12 dreht. Dadurch werden Änderungen in den relativen Positionen der Drehwelle 12 und der Gasdichtung 91 in einer bevorzugten Weise begrenzt. Somit wird der Kontakt der Drehwelle 12 und der Gasdichtung 91, der durch einen Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 verursacht wird, weiter begrenzt.
(6) Die gegenüberliegende Region 100 weist die Beschichtungsschicht 102 auf, die eine höhere Härte hat als die Drehwelle 12. Eine derartige Struktur reduziert einen Verschleiß der Drehwelle 12, der durch den Kontakt (ein Gleiten) der gegenüberliegenden Region 100 und der Gasdichtung 91 verursacht wird.
Insbesondere ist, da die Gasdichtung 91 mit einer dynamischen Druckbauart vorgesehen ist, die Gasdichtung 91 mit der gegenüberliegenden Region 100 in Kontakt, wenn sich die Drehwelle 12 nicht dreht. Somit gleiten in einem Anfangsdrehstadium der Drehwelle 12 die Gasdichtung 91 und die gegenüberliegende Region 100 aneinander. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Beschichtungsschicht 102 an der gegenüberliegenden Region 100 ausgebildet. Dadurch reduziert sich ein Verschleiß der Drehwelle 12, der durch das Gleiten der Gasdichtung 91 und der gegenüberliegenden Region 100 verursacht wird.
(7) Die Beschichtungsschicht 102 hat einen kleineren (geringeren) Reibungskoeffizienten als die Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12. Dadurch wird ein gleichmäßiges Gleiten der Gasdichtung 91 und der gegenüberliegenden Region 100 ermöglicht. Somit wird der Verschleiß der Gasdichtung 91, der durch das Gleiten der Gasdichtung 91 und der gegenüberliegenden Region 100 verursacht wird, reduziert.
(8) Die Drehwelle 12 weist den distalen Endabschnitt 12b, der mit den zwei Laufrädern 14 und 15 gekoppelt ist, und den basalen Endabschnitt 12c auf, der in der basalen Endaufnahmekammer A4 angeordnet ist. Der Radialverdichter 10 weist den Elektromotor 13, der in der Motorkammer A3 aufgenommen ist, um die Drehwelle 12 drehen, und die Axiallager 71 und 72 auf, die in der Motorkammer A3 aufgenommen sind, um die Axialkraft F, die durch eine Drehung der zwei Laufräder 14 und 15 erzeugt wird, aufzunehmen (zu erhalten). In einer derartigen Struktur sind die Axiallager 71 und 72 in der Motorkammer A3 angeordnet, in der ein relativ niedriger Druck herrscht. Dadurch reduzieren sich die Ventilationsverluste der Axiallager 71 und 72. Des Weiteren bringt die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 eine Schleppkraft entgegen der Axialkraft F an der Drehwelle 12 auf. Dadurch reduziert sich die Axialkraft F, die durch die Axiallagern 71 und 72 aufgenommen wird, und somit reduziert sich die Größe der Axiallager 71 und 72.
(9) Das Fluid, das von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 strömt, verringert die Schleppkraft und die Effizienz (den Wirkungsgrad) der Klimaanlage. In diesem Zusammenhang weist das vorliegende Ausführungsbeispiel das Dichtungsbauteil 90 auf, das die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 begrenzt. Dadurch werden Verringerung der Schleppkraft und dergleichen begrenzt (verhindert). Somit wird die Axialkraft F in einer bevorzugten Weise durch die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 aufgenommen.

Das Gehäuse 11 weist die Radiallager 61 und 62 auf, die die Drehwelle 12 in einem Zustand, in dem die Drehwelle 12 in einer Richtung, die die axiale Richtung Z schneidet, beweglich ist, drehbar stützen. Eine derartige Struktur ermöglicht, dass die Drehwelle 12 drehbar gestützt wird, selbst wenn ein Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 auftritt. Dadurch werden die nachteiligen Effekte bei der Drehung der Drehwelle 12 reduziert, die verursacht werden, wenn der Planschlag (Wellenschlag) der Drehwelle 12 auftritt.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel kann wie nachstehend beschrieben modifiziert werden.
Der Verbindungsabschnitt kann aus einem Material, das sich leichter elastisch verformt als die Gasdichtung 91, zum Beispiel aus Gummi ausgebildet sein. In diesem Fall muss der Verbindungsabschnitt nicht akkordeonartig ausgebildet sein. Kurz gesagt kann die Abstützung 92 eine beliebige Struktur sein, solange sie die Gasdichtung 91 in dem Zustand stützt, in dem die Gasdichtung 91 in der Richtung, die die axiale Richtung Z der Drehwelle 12 schneidet, beweglich ist, während sie einen offenen Raum in der Abstützung 92 definiert.
Der Durchmesser des Verbindungsabschnitt 116 kann unabhängig von der Stelle der axialen Richtung Z der Drehwelle 12 festgelegt sein.
Das Dichtungsbauteil 90 kann in der Motorkammer A3 angeordnet sein. In diesem Fall steht eine Nabe von der zweiten Plattenfläche 52b der Endplatte 52 nach hinten vor anstelle der ersten Nabe 54 und ist das erste Radiallager 61 zwischen der Nabe und dem basalen Endabschnitt 12c der Drehwelle 12 angeordnet.
Die Nuten 101 können eine beliebige Struktur aufweisen, solange sie die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 begrenzen. Zum Beispiel können die Nuten 101 geformt sein, um eine Strömung von der Motorkammer A3 zu der basalen Endaufnahmekammer A4 einzuleiten, wenn sich die Drehwelle 12 dreht. In diesem Fall treffen die Strömungen in umgekehrten Richtungen in dem ersten Stützdurchgangsloch 55 aufeinander. Dadurch erhöht sich der dynamische Druck.
Die Nuten 101 können weggelassen werden. Selbst in diesem Fall wird ein dynamischer Druck zwischen der Gasdichtung 91 und der Außenumfangsfläche 12d der Drehwelle 12 erzeugt. Dadurch wird die Fluidströmung von der basalen Endaufnahmekammer A4 zu der Motorkammer A3 in einem gewissen Ausmaß begrenzt.
Die Beschichtungsschicht 102 kann weggelassen werden.
Die erste Kammer und die zweite Kammer sind nicht auf die basalen Endaufnahmekammer A4 beziehungsweise die Motorkammer A3 begrenzt. Zum Beispiel kann in einer Struktur, in der das Gehäuse 11 eine Axialkammer, die die Axiallager 71 und 72 aufnimmt, und eine Trennwand aufweist, die die Axialkammer und die Motorkammer A3 trennt und ein Durchgangsloch aufweist, durch das die Drehwelle 12 eingesetzt ist, das Dichtungsbauteil 90 eine Fluidbewegung zwischen der Axialkammer und der Motorkammer begrenzen (verhindern).
Die zwei Axiallager 71 und 72 und die Axiallaufbüchse 70 können in der basalen Endaufnahmekammer A4 angeordnet sein.
Die zwei Axiallager 71 und 72 können weggelassen werden. In diesem Fall können die Axiallaufbüchse 70 und die zweite Befestigungswand 73 weggelassen werden.
Die Radiallager 61 und 62 können eine beliebige Struktur aufweisen.
Die zweite Fixierungswand 73 kann eine ringförmige Wand sein ähnlich der ersten Befestigungswand 58, die sich von der Innenfläche des Motorgehäuses 51 in der radialen Richtung der Drehwelle 12 nach innen erstreckt. In diesem Fall kann ähnlich wie die erste Fixierungswand 58, die zweite Fixierungswand 73 ein Durchgangsloch aufweisen, durch das Fluid strömt.
Der Radialverdichter 10 kann so gestaltet sein, dass sowohl der erste Sauganschluss 30 als auch der dritte Sauganschluss 82 mit dem Mediumdruckfluid, das aus der zweiten Abgabekammer 34 abgegeben wird, durch Rohre oder dergleichen versorgt werden. In diesem Fall hat die basale Endaufnahmekammer A4 den mittleren Druck (Mediumdruck).
Der erste Sauganschluss 30 kann mit einem Niedrigdruckfluid versorgt werden. Insbesondere kann, wie in 5 gezeigt ist, die Fahrzeugklimaanlage 200 so gestaltet sein, dass das Niedrigdruckfluid aus dem Verdampfer 204 abgegeben wird, zu dem ersten Sauganschluss 30 durch Rohre zugeführt wird und ein Teil des Fluid, das aus der zweiten Abgabekammer 34 abgegeben wird, zu dem dritten Sauganschluss 82 durch den Kondensator 201 und den Gas-Flüssigkeitsabscheider 202 zugeführt wird. Das Gehäuse 11 (insbesondere das vordere Gehäuse 20) weist einen Mediumdruckanschluss 210 auf, durch den die erste Abgabekammer 32 und die Motorkammer A3 miteinander in Verbindung stehen. Der Mediumdruckanschluss 210 erstreckt sich durch den zweiten Teil 22 und den mittleren Teil 23 in der axialen Richtung Z. Dieses Beispiel weist den zweiten Sauganschluss 53 nicht auf.
In einer derartigen Struktur strömt Fluid sequentiell von dem ersten Sauanschluss 30 zu der ersten Laufradkammer A1, dem ersten Diffusor-Strömungsdurchgang 31, der ersten Abgabekammer 32, dem Mediumdruckanschluss 210, der Motorkammer A3, der zweite Laufradkammer A2, dem zweiten Diffusorströmungsdurchgang 33 und der zweiten Abgabekammer 34. In diesem Fall ist die Motorkammer A3 mit dem Mediumdruckfluid gefüllt. Des Weiteren wird das Hochdruckfluid aus der zweiten Abgabekammer 34 abgegeben. Somit ist die basale Endaufnahmekammer A4 mit dem Hochdruckfluid gefüllt. Dadurch wird die Druckdifferenz der basalen Endaufnahmekammer A4 und der Motorkammer A3 erzeugt und somit wird eine Schleppkraft entgegen der Axialkraft F erzeugt.
Eines der zwei Laufräder 14 und 15 kann weggelassen werden. In diesem Fall können der Diffusorströmungsdurchgang und die Abgabekammer, die zu dem weggelassenen Laufrad korrespondieren, weggelassen werden.
Der basale Endabschnitt 12c der Drehwelle 12 kann einen kleineren Durchmesser haben als der Körper 12a. Des Weiteren kann der distale Endabschnitt 12b der Drehwelle 12 denselben Durchmesser haben wie der Körper 12a.
Der Radialverdichter 10 muss nicht in einem Fahrzeug eingebaut sein.
Der Radialverdichter 10 des Ausführungsbeispiels wird als ein Teil der Klimaanlage 200 verwendet. Stattdessen kann der Radialverdichter 10 für andere Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel kann, wenn das Fahrzeug ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCV) ist, das eine Brennstoffzelle aufweist, der Radialverdichter 10 mit einer Zuführvorrichtung verwendet werden, die Luft zu der Brennstoffzelle zuführt. Kurz gesagt kann das Fluid, das einer Verdichtung unterzogen wird, ein Kältemittel oder Luft sein und ist die Fluidvorrichtung nicht auf die Klimaanlage beschränkt.

Claims

Radialverdichter, der Folgendes aufweist: eine Drehwelle; ein Laufrad, das Fluid verdichtet, wenn es durch eine Drehung der Drehwelle gedreht wird; ein Gehäuse, das die Drehwelle und das Laufrad aufnimmt, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: eine erste Kammer, eine zweite Kammer, deren Druck niedriger ist als der in der ersten Kammer, und eine Trennwand, die die erste Kammer und die zweite Kammer trennt, wobei die Trennwand ein Durchgangsloch aufweist, durch das die Drehwelle eingesetzt ist; und ein Dichtungsbauteil, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Dichtungsbauteil eine Fluidströmung durch das Durchgangsloch von der ersten Kammer in Richtung der zweiten Kammer begrenzt, wobei die Drehwelle sowohl die erste Kammer als auch die zweite Kammer durch das Durchgangsloch durchquert, und das Dichtungsbauteil eine Gasdichtung und eine Abstützung aufweist, wobei wenn sich die Drehwelle dreht, die Gasdichtung eine Außenumfangsfläche der Drehwelle von einer äußeren Seite in einer radialen Richtung der Drehwelle in einem kontaktlosen Zustand umgibt, in dem ein dynamischer Druck, der durch die Drehung der Drehwelle erzeugt wird, einen Spalt zwischen der Gasdichtung und der Außenumfangsfläche der Drehwelle ausbildet, und die Abstützung die Gasdichtung in einem Zustand stützt, in dem die Gasdichtung in einer Richtung, die eine axiale Richtung der Drehwelle schneidet, beweglich ist.
Radialverdichter nach Anspruch 1, wobei die Abstützung Folgendes aufweist: einen gekoppelten Abschnitt, der mit der Trennwand gekoppelt ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den gekoppelten Abschnitt mit der Gasdichtung verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt rohrförmig und akkordeonartig ausgebildet ist.
Radialverdichter nach Anspruch 2, wobei sich ein Durchmesser des Verbindungsabschnitts allmählich von der Gasdichtung in Richtung des gekoppelten Abschnitts erhöht.
Radialverdichter nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Dichtungsbauteil in der ersten Kammer angeordnet ist.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Außenumfangsfläche der Drehwelle eine gegenüberliegende Region aufweist, die der Gasdichtung gegenüberliegt, und die gegenüberliegende Region eine Nut aufweist, die gestaltet ist, um eine Strömung einzuleiten, die die Fluidströmung von der ersten Kammer in Richtung der zweiten Kammer während der Drehung der Drehwelle begrenzt.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Außenumfangsfläche der Drehwelle eine gegenüberliegende Region aufweist, die der Gasdichtung gegenüberliegt, und die gegenüberliegende Region eine Beschichtungsschicht aufweist, die eine höhere Härte hat als die Drehwelle.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Außenumfangsfläche der Drehwelle eine gegenüberliegende Region aufweist, die der Gasdichtung gegenüberliegt, und die gegenüberliegende Region eine Beschichtungsschicht aufweist, die einen kleineren Reibungskoeffizienten hat als die Außenumfangsfläche der Drehwelle.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Drehwelle Folgendes aufweist: ein erstes Ende, mit dem das Laufrad gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das in der ersten Kammer angeordnet ist, und der Radialverdichter Folgendes aufweist: einen Elektromotor, der in der zweiten Kammer aufgenommen ist, wobei der Elektromotor die Drehwelle dreht, und ein Axiallager, das in der zweiten Kammer aufgenommen ist, wobei das Axiallager eine Axialkraft, die durch die Drehung des Laufrads erzeugt wird, aufnimmt.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der des Weiteren ein Radiallager aufweist, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Radiallager die Drehwelle in einem Zustand drehbar stützt, in dem die Drehwelle in der Richtung, die die axiale Richtung der Drehwelle schneidet, beweglich ist.