JP2016194251A - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル室からインペラ室へのオイルの流出を抑制すること。【解決手段】遠心圧縮機は、高速回転軸７１と一体回転するインペラ１０１と、電動モータとを備え、インペラ１０１の回転によって流体を圧縮して吐出室に吐出するものである。高速回転軸７１は、第２ハウジング５１に形成された貫通孔５２を貫通することで、収容室６１とインペラ室９６に跨って設けられている。そして、第２ハウジング５１の内壁５３、高速回転軸７１、及び、両シールリングＳ１，Ｓ２に囲まれる領域である中間室Ａ１を区画している。遠心圧縮機は、中間室Ａ１と中間圧空間１１２とを連通する通路８４を有している。また、通路８４内には、オイルの流通を阻止する一方で、気体の流通を許容するオイル阻止部１１４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、遠心圧縮機に関する。

従来から、回転軸及び回転軸に連結されたインペラを備え、インペラの回転によって流体を圧縮して吐出する遠心圧縮機が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の遠心圧縮機は、インペラが収容されるインペラ室と、オイルが貯留されるオイル室とを備えている。オイルは、例えば、オイル室に収容される部材の潤滑のために貯留される。インペラ室と、オイル室とは、仕切壁によって仕切られており、この仕切壁を貫通する貫通孔を介して回転軸がインペラ室とオイル室に跨って配置されている。貫通孔の内壁と回転軸との間には、オイル室からインペラ室へのオイルの流出を規制するシールリングが設けられている。

特開２００４−３０８７５７号公報

ところで、インペラの回転数が急激に変化した場合などには、インペラ室において、インペラと仕切壁との間の領域の圧力がオイル室の圧力よりも低くなるおそれがある。インペラと仕切壁との間の領域の圧力がオイル室の圧力よりも低くなると、圧力差によってオイル室からインペラ室にオイルが流出するおそれがある。

本発明の目的は、オイル室からインペラ室へのオイルの流出を抑制することができる遠心圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決する遠心圧縮機は、流体が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に収容された回転軸と、前記回転軸と一体回転するインペラと、を備えた遠心圧縮機において、前記ハウジングは、前記インペラが収容されたインペラ室と、オイルが貯留されたオイル室と、前記インペラ室と前記オイル室とを仕切る仕切壁と、を有し、前記インペラ室は、前記吸入口から吸入される流体の圧力よりも高圧で前記インペラ室から吐出される流体の圧力よりも低圧の中間圧の流体が流れる中間圧空間を有し、前記回転軸は、前記仕切壁に形成された貫通孔を貫通した状態で、前記インペラ室と前記オイル室とに跨って配置されており、前記貫通孔を形成する内壁と前記回転軸との間に設けられ、前記回転軸の軸線方向に互いに離間して配置される第１シールリング及び第２シールリングと、前記回転軸、前記貫通孔を形成する内壁及び、前記両シールリングによって囲まれた中間室と、前記中間圧空間と、を連通する通路と、前記通路、若しくは、前記通路の開口部を覆う位置に設けられ、前記オイルの流通を阻止する一方で気体の流通を許容するオイル阻止部と、を有する遠心圧縮機。

かかる構成によれば、中間室の圧力は、中間圧空間の圧力と同等となる。また、インペラの回転数が急激に変化した場合であっても、吐出流体は中間圧流体よりも高圧である関係は維持される。したがって、インペラの回転数が急激に変化した場合であっても、インペラ室において、インペラと仕切壁との間の領域の圧力が、中間室の圧力よりも高圧である状態が維持される。これにより、仮にオイル室から中間室にオイルが流出した場合であっても、中間室からインペラ室にオイルが流出することが抑制されている。また、仮にオイル室から中間室にオイルが流出した場合であっても、オイル阻止部によって、通路を通過して中間室からインペラ室にオイルが流出することが抑制されている。よって、オイル室からインペラ室にオイルが流出することが抑制される。

上記遠心圧縮機について、前記インペラは、円錐台形状に形成されるとともに、軸線方向に延在する挿通孔と、前記挿通孔と前記中間圧空間とを連通するインペラ連通孔とを有し、前記回転軸は、前記挿通孔に挿通されることで前記インペラと連結されるとともに、径方向に延在する第１連通孔及び第２連通孔と、軸線方向に延在する第３連通孔とを有し、前記第１連通孔は、前記中間室と連通し、前記第２連通孔は、前記インペラ連通孔と連通し、前記第１連通孔と前記第２連通孔とは、前記第３連通孔を介して連通し、前記通路は、前記第１連通孔、前記第２連通孔、前記第３連通孔、及び、前記インペラ連通孔によって構成されている。

かかる構成によれば、中間室と中間圧空間とは、回転軸及びインペラに設けられた連通孔からなる通路を介して連通する。このため、ハウジングに通路を形成する場合に比べて、短い距離で中間室と中間圧空間とを連通することができるため、通路の形成が容易である。

本発明によれば、オイル室からインペラ室へのオイルの流出を抑制することができる。

実施形態の遠心圧縮機を示す模式図。 実施形態の中間室周辺を拡大して示す図１のＰで示す箇所の拡大図。 中間室と中間圧空間とを連通する通路を設けている場合の中間室の圧力、背面領域の圧力、中間圧空間の圧力の関係を示すタイムチャート。 中間室と中間圧空間とを連通する通路を設けていない場合の中間室の圧力、背面領域の圧力、中間圧空間の圧力の関係を示すタイムチャート。

以下、遠心圧縮機の一実施形態について説明する。なお、本実施形態の遠心圧縮機は、燃料電池によって駆動するモータを駆動源として走行する燃料電池式車両に搭載される。遠心圧縮機は、燃料電池に対して空気を供給し、燃料電池は、水素と、空気中の酸素との化学反応によって発電を行う。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、その外郭を構成するハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、例えば全体として円筒形状である。
遠心圧縮機１０は、ハウジング１１に収容されているものとして、低速回転軸３１と、低速回転軸３１を回転させる電動モータ４１と、増速機６２と、増速機６２によって低速回転軸３１よりも回転速度が増加される高速回転軸７１と、高速回転軸７１に連結されたインペラ１０１とを備えている。

低速回転軸３１は、本体部３２と、本体部３２よりも縮径された縮径部３３と、本体部３２よりも拡径された拡径部３５とを有している。縮径部３３と拡径部３５とは、本体部３２を挟んで低速回転軸３１の軸線方向の両端に位置している。

ハウジング１１は、モータハウジング１２と、第１ハウジング２１と、第２ハウジング５１と、フロントハウジング９１とを備えている。
本実施形態において、モータハウジング１２は、底部１３を有する有底円筒形状である。また、本実施形態において、第１ハウジング２１は、底部２２を有する有底円筒形状である。第１ハウジング２１の底部２２には、その軸線方向に貫通する挿入孔２３が形成されている。第１ハウジング２１と、モータハウジング１２とは、第１ハウジング２１における底部２２と、モータハウジング１２の開口部が対向した状態で組み付けられている。モータハウジング１２の開口部が、第１ハウジング２１の底部２２によって閉塞されることで、モータハウジング１２の内面と第１ハウジング２１の底部２２におけるモータハウジング１２側の面に囲まれる領域にモータ室１４が区画されている。

モータハウジング１２の底部１３には軸受１５が設けられている。この軸受１５は、低速回転軸３１の縮径部３３を支持している。また、第１ハウジング２１の底部２２には、軸受１６が設けられている。この軸受１６は、低速回転軸３１の拡径部３５を支持している。これにより、低速回転軸３１の両端が軸受１５，１６に支持されることで、低速回転軸３１は、回転可能となっている。拡径部３５の一部は、挿入孔２３内に挿入されている。

モータ室１４には、低速回転軸３１及び電動モータ４１が収容されている。電動モータ４１は、低速回転軸３１（詳細には低速回転軸３１の本体部３２）に固定されたロータ４２と、ロータ４２の外側に配置されるものであってモータハウジング１２の内面に固定されたステータ４３とを備えている。

本実施形態において、第２ハウジング５１は、円板状である。第２ハウジング５１には、厚み方向（板厚方向）に貫通する貫通孔５２が設けられている。第１ハウジング２１と、第２ハウジング５１とは、第１ハウジング２１の開口部と、第２ハウジング５１における第２ハウジング５１の厚み方向と交わる方向に延在する２面のうちの一方の面が対向した状態で組み付けられている。第１ハウジング２１の軸線方向と、第２ハウジング５１の厚み方向とは一致している。第１ハウジング２１の内面と、第２ハウジング５１における第２ハウジング５１の厚み方向と交わる方向に延在する２面のうち、一方の面（第１ハウジング２１側の面）とに囲まれる領域には、収容室６１が区画されている。

収容室６１の圧力は、図示しない開放部によって、後述する中間室Ａ１の圧力よりも低くなるように調整されている。
収容室６１には、増速機６２が収容されている。増速機６２は、拡径部３５に連結された円板状の回転部６３を有している。回転部６３における回転部６３の厚み方向と交わる方向に延在する２面のうち、一方の面（拡径部３５に連結された面とは反対側の面）の外周縁には、円筒状の伝達部材６４が設けられている。低速回転軸３１、回転部６３、及び伝達部材６４は中心軸が一致するように配置されている。回転部６３及び伝達部材６４は、低速回転軸３１と一体回転する。伝達部材６４の内側には、高速回転軸７１が低速回転軸３１に対して偏心して配置されている。

図１及び図２に示すように、高速回転軸７１は、本体部７２と、本体部７２よりも拡径した支持部７３とを有している。支持部７３の軸線方向の両端には、支持部７３よりも拡径した一対の挟持部７４が設けられている。本体部７２は、一対の挟持部７４のうち、一方の挟持部７４における支持部７３が設けられる面とは反対側の面に設けられている。以下の説明において、高速回転軸７１の軸線方向の両端部のうち、支持部７３側の端部を基端部７５、本体部７２側の端部を先端部７６として説明する。

高速回転軸７１の本体部７２には、外周面から径方向に凹む第１凹部７７及び第２凹部７８が全周に亘って設けられている。第１凹部７７と第２凹部７８は、高速回転軸７１の軸線方向に離間して設けられている。第１凹部７７は、第２凹部７８よりも先端部７６側に設けられている。

また、高速回転軸７１には、高速回転軸７１の径方向に延在する第１連通孔８１、及び、第２連通孔８２が形成されている。第１連通孔８１と第２連通孔８２は、高速回転軸７１の軸線方向に離間して設けられている。第２連通孔８２は、第１連通孔８１よりも先端部７６側に設けられている。詳述すると、第１連通孔８１は、第１凹部７７と第２凹部７８との間に設けられる。また、第２連通孔８２は、本体部７２における後述するインペラ１０１が設けられる部分に設けられる。本実施形態の第１連通孔８１及び第２連通孔８２は、高速回転軸７１を径方向に貫通する貫通孔であるが、貫通孔でなくてもよい。

更に、高速回転軸７１には、第１連通孔８１と第２連通孔８２とを連通する第３連通孔８３が形成されている。第３連通孔８３は、高速回転軸７１の軸線方向に延在する。
図１に示すように、高速回転軸７１の支持部７３は、高速回転軸７１の外周面と伝達部材６４の内周面との間に配置された複数のローラ６５によって支持されている。各ローラ６５の外周面は、伝達部材６４の内周面と、高速回転軸７１の外周面に接している。高速回転軸７１は、先端部７６がフロントハウジング９１内に配置されている。

上記した増速機６２は、低速回転軸３１の回転力を伝達部材６４、及び、複数のローラ６５を介して高速回転軸７１に伝達させることで高速回転軸７１を低速回転軸３１よりも高速で回転させるローラ式増速機である。複数のローラ６５は、伝達部材６４及び高速回転軸７１と接触しているため、低速回転軸３１が回転するとローラ６５の外周面と伝達部材６４の内周面の界面、及び、ローラ６５の外周面と高速回転軸７１の外周面との界面には摩擦力が生じる。特に、高速回転時には、この摩擦力が大きくなる。このため、収容室６１には、潤滑用のオイル（図示略）が貯留されており、このオイルによって摩擦力を低減している。本実施形態では、「収容室６１」が「オイル室」に対応している。

本実施形態において、フロントハウジング９１は、円筒状である。すなわち、フロントハウジング９１は、その軸線方向に貫通する円錐台形状の収容孔９２を有している。収容孔９２は、例えば軸線方向と直交する方向から見た断面形状が円形となっており、軸線方向の途中位置から第２ハウジング５１に向かうに従って徐々に拡径した形状となっている。収容孔９２を形成する第２ハウジング５１の内壁５３（以降、第２ハウジング５１の内壁５３）は、軸線方向の位置に関わらず径が一定の円筒面９４と、円筒面９４と連続するものであって円筒面９４から離れるに従って徐々に拡径したテーパ面９３とを有している。収容孔９２における円筒面９４で区画された開口から流体が吸入される。つまり、収容孔９２の縮径側の開口が、流体を収容孔９２内に流入させるための吸入口９７として機能する。また、フロントハウジング９１において、収容孔９２よりも径方向の外側には、環状の吐出室９５が形成されている。フロントハウジング９１と、第２ハウジング５１とは、フロントハウジング９１におけるフロントハウジング９１の軸線方向と交わる方向に延在する２面のうち、テーパ面９３側の端面が、第２ハウジング５１における第２ハウジング５１の厚み方向と交わる方向に延在する２面のうちの一方の面と対向した状態で組み付けられており、インペラ室９６とディフューザ流路１１０とを形成する。

インペラ室９６は、インペラ１０１の形状に対応させて形成されており、詳細にはインペラ１０１よりも一回り大きい円錐台形状である。
フロントハウジング９１の収容孔９２は、縮径側が吸入口９７として機能し、拡径側がインペラ室９６として機能する。言い換えると、フロントハウジング９１の収容孔９２は、吸入口９７とインペラ室９６とを構成している。吸入口９７とインペラ室９６とは連通している。このため、吸入口９７から吸入された流体はインペラ室９６に流れることとなる。

ディフューザ流路１１０は、フロントハウジング９１において、インペラ室９６よりも径方向の外側に配置されており、インペラ１０１（及びインペラ室９６）を囲むように環状（詳細には円環状）に形成されている。ディフューザ流路１１０は、インペラ１０１の吐出側に設けられており、インペラ室９６及び吐出室９５と連通している。

インペラ室９６と収容室６１とは、第２ハウジング５１によって仕切られている。本実施形態では、「第２ハウジング５１」が「仕切壁」に対応している。
図１及び図２に示すように、高速回転軸７１の本体部７２は、その一部が第２ハウジング５１に形成された貫通孔５２を貫通してインペラ室９６に突出している。第２ハウジング５１に設けられた貫通孔５２の径は、高速回転軸７１の本体部７２が第２ハウジング５１の内壁５３に接しないように本体部７２の径よりも一回り大きく形成されている。このため、貫通孔５２を形成する第２ハウジング５１の内壁５３と高速回転軸７１の本体部７２との間には、隙間が形成されている。

高速回転軸７１の本体部７２は、第１凹部７７と第２凹部７８が設けられた部分が、貫通孔５２内に位置し、第２連通孔８２が設けられた部分がインペラ室９６に突出するように配置されている。したがって、高速回転軸７１は、第２ハウジング５１に形成された貫通孔５２を貫通した状態で、収容室６１とインペラ室９６に跨って配置されている。本実施形態では、「高速回転軸７１」が「回転軸」に対応する。

第２ハウジング５１の内壁５３と高速回転軸７１（詳細には、本体部７２）との間に形成された上記隙間には、ともに円環状である第１シールリングＳ１と第２シールリングＳ２が設けられている。第１シールリングＳ１は、第１凹部７７に嵌め込まれており、第２シールリングＳ２は、第２凹部７８に嵌め込まれている。したがって、第１シールリングＳ１と第２シールリングＳ２は、高速回転軸７１の軸線方向に離間して配置されており、第１シールリングＳ１は、第２シールリングＳ２よりも先端部７６側に設けられている。そして、第２ハウジング５１の内壁５３、高速回転軸７１、及び、両シールリングＳ１，Ｓ２に囲まれる領域に中間室Ａ１が区画されている。第１連通孔８１は、中間室Ａ１に開口している。

なお、第１シールリングＳ１と、第２シールリングＳ２とは、周方向の一部に合口隙間Ｃ１を有しており、中間室Ａ１は、第１シールリングＳ１及び第２シールリングＳ２の合口隙間Ｃ１を介して、収容室６１及び後述する背面領域１１１との間で流体の流入出がなされる。

図１及び図２に示すように、インペラ室９６には、インペラ１０１が収容されており、インペラ１０１は、その基端面１０２から先端面１０３に向けて徐々に縮径した円錐台形状である。インペラ１０１の基端面１０２と先端面１０３とを結ぶ面（以降、インペラ１０１の外周面１０４）には羽根１０５が設けられている。インペラ１０１には、本体部７２が挿通される挿通孔１１３が形成されている。挿通孔１１３は、インペラ１０１の軸線方向（本体部７２の軸線方向）に延在している。また、インペラ１０１には、インペラ１０１の外周面１０４（詳しくは、インペラ１０１の外周面１０４におけるインペラ１０１の軸線方向の中央付近）、及び、挿通孔１１３を形成する面（以降、インペラ１０１の内周面１０７）に開口部を有するインペラ連通孔１０９が２つに形成されている。つまり、インペラ連通孔１０９は、インペラ室９６（詳しくは、後述する中間圧空間１１２）に開口するとともに挿通孔１１３に開口しており、インペラ室９６及び挿通孔１１３と連通している。換言すると、インペラ連通孔１０９は、インペラ１０１の径方向（本体部７２の径方向）に延在する貫通孔である。なお、本実施形態では、インペラ連通孔１０９が２つ設けられているが、少なくとも一つ設けられていればよい。

インペラ１０１は、挿通孔１１３に本体部７２が挿通されることで本体部７２と連結されている。
なお、本体部７２は、第２連通孔８２とインペラ連通孔１０９とが連通するようにインペラ１０１に挿通されている。インペラ１０１と、本体部７２とは、例えば、インペラ１０１の内周面１０７と、高速回転軸７１の本体部７２の外周面に互いに嵌め合う凹凸を設けたりすることで、高速回転軸７１の回転方向への位置ずれが生じないように構成されている。

第１連通孔８１、第２連通孔８２、第３連通孔８３、及びインペラ連通孔１０９は、中間室Ａ１とインペラ室９６とを連通する通路８４を構成している。また、通路８４内には、オイルの流通を阻止する一方で、気体の流通を許容するオイル阻止部１１４が設けられている。オイル阻止部１１４は、第１連通孔８１内で、第３連通孔８３と対向する位置に設けられている。オイル阻止部１１４としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の多孔質素材が用いられる。

オイル阻止部１１４によって、中間室Ａ１から中間圧空間１１２へのオイルの移動が阻止（換言すれば規制）されている。一方、オイル阻止部１１４は、気体の流通を許容しているため、中間室Ａ１と中間圧空間１１２との間の気体の移動は可能となっている。このため、中間室Ａ１の圧力は、中間圧空間１１２の圧力の影響を受ける。詳細には、中間室Ａ１の圧力は、中間圧空間１１２の圧力に対応した圧力、すなわち、中間圧空間１１２の圧力と同一又はそれよりも若干高い圧力になる。

インペラ室９６において、インペラ１０１の基端面１０２と、第２ハウジング５１との間には、背面領域１１１が区画されている。背面領域１１１は、インペラ室９６において、最も貫通孔５２に近い部分である。また、中間室Ａ１は、インペラ室９６と収容室６１との間に位置する貫通孔５２の一部分である。したがって、中間室Ａ１は、背面領域１１１と収容室６１との間に位置しているといえる。

次に、遠心圧縮機１０における流体の流れ、及び、圧力の変化について説明する。本実施形態では、流体は空気である。
吸入口９７から吸入された吸入流体（第１圧力の流体）は、インペラ１０１の遠心作用及びディフューザ流路１１０を流れることによって昇圧される。詳述すると、吸入口９７から吸入された第１圧力の流体である吸入流体は、インペラ１０１の遠心作用によって第１圧力から第２圧力まで昇圧され、その後、ディフューザ流路１１０を流れることによって第２圧力から第３圧力まで昇圧される。そして、第３圧力まで昇圧された流体は、吐出室９５に吐出される。なお、吸入流体（第１圧力の流体）とは、吸入口９７から吸入され、インペラ１０１による昇圧がされる前の流体である。第２圧力の流体とは、インペラ１０１によって昇圧された流体で、インペラ室９６からディフューザ流路１１０に吐出される時の流体である。第３圧力の流体とは、ディフューザ流路１１０を通過後の流体である。ここで、本発明では、第１圧力から第２圧力に至るまでの圧力を中間圧とし、中間圧の流体が流れる空間（外周面１０４とフロントハウジング９１の内壁とによって区画された空間）を中間圧空間１１２（図２参照）とする。

次に、遠心圧縮機１０の作用について説明する。
まず、比較例として、通路８４を設けていない遠心圧縮機において、電動モータ４１の回転数を急激に下げた場合について説明を行う。

図３に示すように、時刻Ｔ１１までの中間圧空間１１２、背面領域１１１、中間室Ａ１各々の圧力の関係は、中間圧空間１１２＜中間室Ａ１＜背面領域１１１となっている。
これは、収容室６１の圧力は、開放部によって中間室Ａ１の圧力よりも低くなるように圧力を調整されているとともに、中間室Ａ１が、第１シールリングＳ１及び第２シールリングＳ２の合口隙間Ｃ１を介して、収容室６１及び背面領域１１１との間で流体の流入出がなされるためである。

時刻Ｔ１１になった時点で電動モータ４１の回転数を急激に下げる。すると、インペラ１０１の回転数が急激に下がり、中間圧空間１１２の圧力は急激に低下する。中間圧空間１１２の圧力が急激に低下することで、背面領域１１１の圧力も急激に低下する。

一方、中間室Ａ１の圧力は、第１シールリングＳ１及び第２シールリングＳ２の合口隙間Ｃ１を介しての流体の流入出によってのみ増減する。したがって、たとえ、電動モータ４１の回転数を急激に低下させることに伴い、収容室６１の圧力を急激に下げたとしても、中間室Ａ１の圧力低下のスピードは、電動モータ４１の回転数を急激に下げたことに起因する背面領域１１１の圧力低下のスピードと比較して遅くなる。

したがって、電動モータ４１の回転数を急激に下げた場合、中間室Ａ１の圧力が背面領域１１１の圧力よりも高くなってしまい、中間室Ａ１内に存在する収容室６１から漏れ出したオイルが、第１シールリングＳ１の合口隙間Ｃ１を介して背面領域１１１に漏れ出す虞がある。

これに対して、本実施形態の遠心圧縮機１０は、オイルの流通を阻止するオイル阻止部１１４を有する通路８４を介して中間圧空間１１２と中間室Ａ１が連通している。このため、図４に示すように、時刻Ｔ１１になった時点で電動モータ４１の回転数を急激に下げると、中間圧空間１１２の圧力の低下とともに中間室Ａ１の圧力が中間圧空間１１２の圧力となるように低下を開始する。すなわち、本実施形態の遠心圧縮機１０は、背面領域１１１の圧力が低下するよりも早く中間室Ａ１の圧力が低下を開始するとともに、中間室Ａ１の圧力が背面領域１１１の圧力よりも低くなる。

ここで、中間室Ａ１の圧力が低下した場合、収容室６１の圧力が中間室Ａ１の圧力よりも高くなる場合があり得る。この場合、第２シールリングＳ２の合口隙間Ｃ１を介して収容室６１から中間室Ａ１に向けてオイルが流れる場合が生じ得る。これに対して、本実施形態では、通路８４内にオイル阻止部１１４が設けられているため、仮に、中間室Ａ１内にオイルが入り込んだとしても、当該オイルが通路８４を通って中間圧空間１１２に流入することは生じにくい。

また、電動モータ４１の回転数を急激に上げたときには、中間圧空間１１２の圧力の上昇に伴って中間室Ａ１の圧力も上昇していく。このため、背面領域１１１と中間室Ａ１の圧力差を小さくすることができるため、背面領域１１１から中間室Ａ１に流出する流体の量を減らすことができる。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）遠心圧縮機１０は、高速回転軸７１と一体回転するインペラ１０１と、電動モータ４１とを備え、インペラ１０１の回転によって流体を圧縮して吐出室９５に吐出するものである。高速回転軸７１は、貫通孔５２を貫通することで、収容室６１とインペラ室９６に跨って設けられている。そして、第２ハウジング５１の内壁５３、高速回転軸７１、及び、両シールリングＳ１，Ｓ２に囲まれる領域である中間室Ａ１を区画して、この中間室Ａ１と中間圧空間１１２を連通する通路８４を形成している。

かかる構成によれば、中間室Ａ１の圧力は、中間圧空間１１２と同等となるため、吐出流体が流入する背面領域１１１よりも低圧となる。また、インペラ１０１の回転数が急激に低下したときには、中間圧空間１１２の圧力の低下とともに中間室Ａ１の圧力も低下する。すなわち、中間室Ａ１と背面領域１１１の圧力の関係は、背面領域１１１と中間圧空間１１２の圧力の関係と同じ関係にある。したがって、インペラ１０１の回転が急激に低下したとしても、背面領域１１１の圧力と中間室Ａ１との圧力の関係は維持され、背面領域１１１の圧力が中間室Ａ１の圧力に比べて低くなることが抑制されている。よって、仮に、収容室６１から中間室Ａ１にオイルが流出した場合であっても、第１シールリングＳ１の合口隙間Ｃ１を介して中間室Ａ１から背面領域１１１にオイルが流出することが抑制されている。更に、通路８４には、オイル阻止部１１４が設けられているため、通路８４からインペラ室９６にオイルが流出することも抑制されている。したがって、収容室６１からインペラ室９６へのオイルの流出を抑制することができる。

ところで、第１シールリングＳ１及び第２シールリングＳ２に換えて、円環状のオイル阻止部を高速回転軸７１と第２ハウジング５１の内壁５３との間に設けて、収容室６１からのオイルの流出を規制することも考えられる。この場合、高速回転軸７１の回転に伴い、オイル阻止部が摺動し、オイル阻止部が摩耗し得る。これに対して、通路８４にオイル阻止部１１４を設けることで、オイル阻止部１１４の摩耗を抑制しつつ、通路８４からインペラ室９６へのオイルの流出を抑制することができる。

（２）また、背面領域１１１と、遠心圧縮機１０の外部とを連通する孔を設けて、収容室６１に流入する流体の量を減らし、収容室６１の圧力が上昇することを抑制することも考えられる。この場合には、インペラ室９６の圧力が過剰に低下し、遠心圧縮機１０の性能が低下する原因となる。

本実施形態においては、遠心圧縮機１０の外部にオイルが漏れ出すことや、性能の低下を抑制しつつ、収容室６１からインペラ室９６へのオイルの流出を抑制することができる。

（３）ハウジング１１に通路を形成する場合には、ハウジング１１には流体の通る種々の流路が形成されているため、これらの流路を迂回して中間室Ａ１と中間圧空間１１２とを連通させる必要がある。一方で、高速回転軸７１、及び、インペラ１０１には、中間圧空間１１２と中間室Ａ１とを連通する通路を除いて、流体が通る流路が形成されていないため、流路を迂回して通路を設ける必要がなく、ハウジング１１に通路を設ける場合に比べて、通路を短くすることができる。したがって、ハウジング１１に通路を形成する場合に比べて、通路を形成しやすい。

（４）収容室６１から背面領域１１１にオイルが流出することが抑制されているため、収容室６１のオイルが不足しにくい。このため、オイル不足に伴う潤滑不足によって、ローラ６５とローラ６５に接する部材との界面に生じる摩擦力が増大することが抑制されている。

（５）燃料電池に供給される空気にオイルが含まれることが抑制されているため、燃料電池の発電に伴い生じる生成水にオイルが含まれることが抑制されている。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。

○オイル阻止部１１４が設けられる位置は変更してもよい。オイル阻止部１１４は、通路８４を介した中間室Ａ１からインペラ室９６へのオイルの流出を規制するように設ける必要がある。例えば、オイル阻止部１１４は、実施形態のように第１連通孔８１における第３連通孔８３との連通箇所（詳細には、高速回転軸７１の中心箇所）に限られず、第２連通孔８２における第３連通孔８３との連通箇所（詳細には、高速回転軸７１の中心箇所）や、第３連通孔８３に設けられていてもよい。この場合、オイル阻止部１１４は１つで済む。

また、例えば、オイル阻止部１１４は、第１連通孔８１における第３連通孔８３との連通箇所よりも径方向外側の２箇所に設けられていてもよい。第２連通孔８２及びインペラ連通孔１０９についても同様である。

また、例えば、オイル阻止部１１４は、通路８４の開口部を覆う位置に設けられていてもよい。高速回転軸７１の外周面に第１連通孔８１の開口部を覆うようにオイル阻止部１１４を設けてもよいし、インペラ１０１の外周面１０４にインペラ連通孔１０９の開口部を覆うようにオイル阻止部１１４を設けてもよい。

○インペラ連通孔１０９は、中間圧流体が流れる中間圧空間１１２に連通していればよく、インペラ１０１の軸方向の中央付近とは異なる箇所に開口してもよい。
○中間室Ａ１と中間圧空間１１２とを連通する通路をハウジング１１に形成してもよい。この場合、ハウジング１１に形成された種々の流路を迂回して中間室Ａ１から中間圧空間１１２まで通路を延ばす。

○実施形態において、増速機６２を設けず、ロータ４２と一体化された回転軸（実施形態における低速回転軸３１）によってインペラ１０１を回転させてもよい。
○遠心圧縮機１０は、空調装置に用いられてもよい。この場合、流体としては冷媒が用いられる。

○実施形態では、増速機６２が収容される収容室６１がオイル室となったが、これに限られない。オイルによる潤滑を必要とする部材（例えば、回転する軸部材を支持する軸受など）とともにオイルが収容される領域であれば、その領域がオイル室となる。

○第１連通孔８１は、高速回転軸７１の径方向に貫通していなくてもよく、高速回転軸７１の外周面から径方向の中央まで延びる穴であってもよい。換言すれば、第１連通孔８１は、高速回転軸７１の外周面のうち、一箇所に開口する態様であってもよい。また、第１連通孔８１は、複数設けられていてもよい。第１連通孔８１が複数設けられる場合も、各第１連通孔８１は、高速回転軸７１の一箇所に開口してもよいし、複数箇所に開口していてもよい。

また、第１連通孔８１と同様に、第２連通孔８２についても、高速回転軸７１の外周面のうち１箇所に開口してもよいし、複数箇所に開口してもよい。また、第２連通孔８２は、複数設けられていてもよい。

インペラ１０１に設けられるインペラ連通孔１０９については、第２連通孔８２の開口箇所に合わせて、適宜、その数を変更すればよい。
○実施形態において、第３連通孔８３と、インペラ連通孔１０９は、直接連通しているが、間接的に連通してもよい。例えば、高速回転軸７１の外周面、及び、インペラ１０１の内周面の少なくとも一方に、全周に亘って溝を設ける。そして、第３連通孔８３とインペラ連通孔１０９とが、溝を介して連通するようにすればよい。この場合、第３連通孔８３と、インペラ連通孔１０９とが対向していなくてもよい。

○第１シールリングＳ１と第２シールリングＳ２が嵌め込まれる凹部７７，７８は、第２ハウジング５１の内壁に設けられていてもよい。この場合、高速回転軸７１の凹部７７，７８は設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。

Ｓ１…第１シールリング、Ｓ２…第２シールリング、１０…遠心圧縮機、１１…ハウジング、５１…第２ハウジング、５２…貫通孔、６１…収容室、７１…高速回転軸、８１…第１連通孔、８２…第２連通孔、８３…第３連通孔、８４…通路、９６…インペラ室、１０１…インペラ、１０９…インペラ連通孔、１１２…中間圧空間、１１３…挿通孔、１１４…オイル阻止部。

Claims (2)

1. 流体が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、
   前記ハウジング内に収容された回転軸と、
   前記回転軸と一体回転するインペラと、
   を備えた遠心圧縮機において、
   前記ハウジングは、前記インペラが収容されたインペラ室と、オイルが貯留されたオイル室と、前記インペラ室と前記オイル室とを仕切る仕切壁と、を有し、
   前記インペラ室は、前記吸入口から吸入される流体の圧力よりも高圧で前記インペラ室から吐出される流体の圧力よりも低圧の中間圧の流体が流れる中間圧空間を有し、
   前記回転軸は、前記仕切壁に形成された貫通孔を貫通した状態で、前記インペラ室と前記オイル室とに跨って配置されており、
   前記貫通孔を形成する内壁と前記回転軸との間に設けられ、前記回転軸の軸線方向に互いに離間して配置される第１シールリング及び第２シールリングと、
   前記回転軸、前記貫通孔を形成する内壁及び、前記両シールリングによって囲まれた中間室と、前記中間圧空間と、を連通する通路と、
   前記通路、若しくは、前記通路の開口部を覆う位置に設けられ、前記オイルの流通を阻止する一方で気体の流通を許容するオイル阻止部と、
   を有する遠心圧縮機。
2. 前記インペラは、円錐台形状に形成されるとともに、軸線方向に延在する挿通孔と、前記挿通孔と前記中間圧空間とを連通するインペラ連通孔とを有し、
   前記回転軸は、前記挿通孔に挿通されることで前記インペラと連結されるとともに、径方向に延在する第１連通孔及び第２連通孔と、軸線方向に延在する第３連通孔とを有し、
   前記第１連通孔は、前記中間室と連通し、
   前記第２連通孔は、前記インペラ連通孔と連通し、
   前記第１連通孔と前記第２連通孔とは、前記第３連通孔を介して連通し、
   前記通路は、前記第１連通孔、前記第２連通孔、前記第３連通孔、及び、前記インペラ連通孔によって構成されている
   請求項１に記載の遠心圧縮機。