JP2021183831A - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラ室側へのオイル洩れを抑制しつつメカニカルシールにおける回転環及び固定環の面荒れを抑制できる遠心圧縮機を提供すること。【解決手段】オイル供給通路６０は、挿通孔１４ｈの内周面において、固定環９１の連通溝９３に対向する位置に連通する第１連通路６９１と、挿通孔１４ｈの内周面において、固定環９１の正圧発生溝９４に対向する位置に連通する第２連通路６９２と、を有している。遠心圧縮機１０は、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、第１連通路６９１へのオイルの供給を遮断し、第２連通路６９２へのオイルの供給を許容する第１状態と、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、第２連通路６９２へのオイルの供給を遮断し、第１連通路６９１へのオイルの供給を許容する第２状態と、を切り換える切換弁１００を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、遠心圧縮機に関する。

従来、特許文献１に記載される遠心圧縮機が知られている。
上記の遠心圧縮機は、駆動源によって回転する低速シャフトと、低速シャフトよりも高速回転する高速シャフトに取り付けられたインペラと、低速シャフトの動力を高速シャフトに伝達する増速機と、を備えている。遠心圧縮機は、駆動源を収容する駆動室、インペラを収容するインペラ室及び増速機を収容する増速機室が形成され、高速シャフトが挿通される挿通孔を有するとともにインペラ室と増速機室とを仕切る仕切壁を備えるハウジングを備えている。遠心圧縮機は、高速シャフトの外周面と挿通孔の内周面との間に設けられるメカニカルシールを備えている。

メカニカルシールは、高速シャフトと一体回転する回転環と、回転環に対して高速シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに高速シャフトを囲んだ状態で挿通孔に固定されている固定環と、を有している。

特開２０１９−１７３９５３号公報

ところで、遠心圧縮機の仕向け地によって、遠心圧縮機が適用される環境が高温又は低温となることが考えられる。
例えば、遠心圧縮機が適用される環境が高温であり、増速機室内のオイルの粘度が低く、固定環に対向する回転環の端面と回転環に対向する固定環の端面の間を介してオイルが洩れることにより高速シャフトとメカニカルシールとの間からインペラ室側にオイルが洩れる虞がある。

また、遠心圧縮機が適用される環境が低温であり、増速機室内のオイルの粘度が高く、回転環の端面と固定環の端面との潤滑を保つことができない。そのため、回転環及び固定環の面荒れが発生する虞がある。

本発明の目的は、インペラ室側へのオイル洩れを抑制しつつメカニカルシールにおける回転環及び固定環の面荒れを抑制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、駆動源によって回転する低速シャフトと、前記低速シャフトよりも高速回転する高速シャフトに取り付けられたインペラと、前記低速シャフトの動力を前記高速シャフトに伝達する増速機と、前記駆動源を収容する駆動室、前記インペラを収容するインペラ室及び前記増速機を収容する増速機室が形成され、前記高速シャフトが挿通される挿通孔を有するとともに前記インペラ室と前記増速機室とを仕切る仕切壁を備えるハウジングと、前記高速シャフトの外周面と前記挿通孔の内周面との間に設けられるメカニカルシールと、前記増速機にオイルを供給するオイル供給通路と、を備え、前記メカニカルシールは、前記高速シャフトと一体回転する回転環と、前記回転環に対して前記高速シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに前記高速シャフトを囲んだ状態で前記挿通孔に固定される固定環と、を有し、前記回転環に対向する前記固定環の端面には、内周側に配置され、前記回転環の静止時に前記回転環の端面と接触可能な接触面と、前記接触面より外周側に配置され、前記回転環の回転方向に向けて延び、前記回転環の回転時にオイルを引き込み、前記回転環を前記固定環から引き離すように正圧を発生させる複数の正圧発生溝と、前記固定環の最外周部から内周に向けて延び、前記最外周部と前記正圧発生溝とを連通する複数の連通溝と、が形成される遠心圧縮機であって、前記オイル供給通路は、前記挿通孔の内周面において、前記固定環の前記連通溝に対向する位置に連通する第１連通路と、前記挿通孔の内周面において、前記固定環の前記連通溝に対向しない位置に連通する第２連通路と、を有し、前記オイル供給通路を流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、前記第１連通路へのオイルの供給を遮断し、前記第２連通路へのオイルの供給を許容する第１状態と、前記オイル供給通路を流れるオイルの圧力が前記所定値未満である場合、前記第２連通路へのオイルの供給を遮断し、前記第１連通路へのオイルの供給を許容する第２状態と、を切り換える切換弁と、を備える。

これによれば、挿通孔の内周面において、固定環の連通溝に対向する位置に連通する第１連通路と、固定環の連通溝に対向しない位置に連通する第２連通路と、を有しているため、オイルは第１連通路から連通溝に供給され易く、第２連通路から連通溝に直接供給され難い。オイル供給通路を流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、切換弁が、第１連通路へのオイルの供給を遮断し、第２連通路へのオイルの供給を許容するため、固定環の接触面を介してオイルが洩れ難くなる。すなわち、高速シャフトとメカニカルシールとの間からオイルがインペラ室側へ洩れることを抑制できる。また、オイルの流量が増加しているため、連通溝を介して固定環に対向する回転環の端面と回転環に対向する固定環の接触面との間の潤滑が保たれる。よって、回転環及び固定環の面荒れを抑制できる。

一方で、オイル供給通路を流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、切換弁が、第２連通路へのオイルの供給を遮断し、第１連通路へのオイルの供給を許容するため、オイルは、第１連通路により連通溝を介して固定環と対向する回転環の端面と回転環に対向する固定環の接触面との間に迅速に供給される。よって、固定環に対向する回転環の端面と回転環に対向する固定環の接触面との摩擦による回転環及び固定環の面荒れを抑制できる。また、オイルの流量が少ないため、固定環の接触面を介してオイルが洩れ難くなる。すなわち、高速シャフトとメカニカルシールとの間からオイルがインペラ室側へ洩れることを抑制できる。

したがって、オイル供給通路を流れるオイルの圧力に応じて切換弁が第１連通路と第２連通路とを切り換えるため、遠心圧縮機が適用される環境に依らず、インペラ室側へのオイル洩れを抑制しつつメカニカルシールにおける回転環及び固定環の面荒れを抑制できる。

上記の遠心圧縮機において、前記第２連通路は、前記挿通孔の内周面において、前記正圧発生溝に対向する位置に連通しているとよい。
これによれば、オイル供給通路を流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、挿通孔の内周面において、正圧発生溝にオイルが供給され易くなる。そのため、固定環に対向する回転環の端面と固定環の接触面との間にオイルによる油膜が形成され易くなる。

上記の遠心圧縮機において、前記固定環の端面には、前記接触面と前記正圧発生溝との間に、前記連通溝から回転方向とは反対側に延び、前記固定環に対向する前記回転環の端面と前記固定環の端面との間から洩れようとするオイルを吸い戻す負圧を発生させる負圧発生溝が形成されているとよい。

これによれば、回転環の回転に応じて負圧発生溝にオイルが流れ込むことにより負圧発生溝内が負圧となり、増速機室から挿通孔を介してインペラ室側へ洩れ出そうとするオイルが負圧発生溝内に吸い込まれ易くなる。よって、インペラ室側へのオイルの洩れをより抑制できる。

上記の遠心圧縮機において、前記固定環の端面には、前記接触面と前記正圧発生溝との間に、前記回転方向に対して交差するように延び、前記固定環に対向する前記回転環の端面と前記固定環の端面との間から洩れようとするオイルを前記メカニカルシールの外周側に押し戻す気体を発生させるスパイラル溝が形成されているとよい。

これによれば、スパイラル溝は、回転環と固定環との相対回転摺動によりオイルをメカニカルシールの外周側に戻すポンピング作用を発生させる。そのため、回転環と固定環との間を通過して回転環の端面と固定環の接触面との間に向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によってメカニカルシールの外周側に戻し、増速機室内のオイルが回転環と固定環との間を介してインペラ室内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

この発明によれば、インペラ室側へのオイル洩れを抑制しつつメカニカルシールにおける回転環及び固定環の面荒れを抑制できる。

実施形態における遠心圧縮機を示す断面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線で切断したときの断面図。 図４におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線でメカニカルシールを切断したときの断面図。 固定環の正面図。 第１連通路及び第２連通路を示す断面図。 変更例における固定環の正面図。

以下、遠心圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。本実施形態の遠心圧縮機は、燃料電池を電力源として走行する燃料電池車両（ＦＣＶ）に搭載され、燃料電池に対して空気を供給する。

図１に示すように、遠心圧縮機１０の略筒状のハウジング１１は、有底円筒状のモータハウジング１２と、モータハウジング１２に連結される有底円筒状の増速機ハウジング１３と、増速機ハウジング１３に連結されるプレート１４と、プレート１４に連結されるコンプレッサハウジング１５と、を備えている。モータハウジング１２、増速機ハウジング１３、プレート１４、及びコンプレッサハウジング１５は、例えばアルミニウムにより形成された金属材料製であり、ハウジング１１の軸線方向にこの順序で配列されている。

ハウジング１１内には、電動モータ１７を収容する駆動室としてのモータ室１２ｃ、増速機３０を収容する増速機室１３ｃ、インペラ２４を収容するインペラ室１５ｂが形成されている。

モータ室１２ｃは、モータハウジング１２の円板状の底壁１２ａの内面、底壁１２ａの外周縁から円筒状に延設された周壁１２ｂの内周面、及び増速機ハウジング１３の底壁１３ａの外面によって区画されている。すなわち、周壁１２ｂにおける底壁１２ａとは反対側の開口は、増速機ハウジング１３の底壁１３ａにより閉塞されている。底壁１２ａの内面には、筒状のボス部１２ｆが突出している。

増速機室１３ｃは、増速機ハウジング１３の円板状の底壁１３ａの内面、周壁１３ｂの内周面、及びプレート１４の面１４ａにより区画されている。すなわち、周壁１３ｂにおける底壁１３ａとは反対側の開口は、プレート１４により閉塞されている。底壁１３ａの中央部には、貫通孔１３ｈが形成されている。増速機室１３ｃ内にはオイルが貯留されている。

インペラ室１５ｂは、コンプレッサハウジング１５とプレート１４とによって区画されている。コンプレッサハウジング１５は、プレート１４における増速機ハウジング１３とは反対側の面１４ｂに連結されている。コンプレッサハウジング１５には、空気が吸入される吸入口１５ａが形成されている。吸入口１５ａは、コンプレッサハウジング１５におけるプレート１４とは反対側の端面の中央部に開口するとともに、ハウジング１１の板厚方向に延びている。インペラ室１５ｂと吸入口１５ａとは連通している。インペラ室１５ｂは、吸入口１５ａから離れるにつれて徐々に拡径していく略円錐台孔形状になっている。コンプレッサハウジング１５内には、後述する高速シャフト３１が突出している。

プレート１４は、インペラ室１５ｂと増速機室１３ｃとを仕切る仕切壁である。プレート１４の中央部には、高速シャフト３１が挿通される挿通孔１４ｈが形成されている。
図３に示すように、挿通孔１４ｈは、大径孔１４１ｈと、大径孔１４１ｈに連通する小径孔１４２ｈと、大径孔１４１ｈと小径孔１４２ｈとを接続する環状の環状面１４３ｈと、を有している。大径孔１４１ｈは、インペラ室１５ｂに連通している。小径孔１４２ｈは、図１に示す増速機室１３ｃに連通している。環状面１４３ｈは、高速シャフト３１の径方向に延びている。大径孔１４１ｈ及び小径孔１４２ｈは、円孔状であるとともにそれぞれの軸心は、高速シャフト３１の回転軸線に一致している。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、駆動源としての電動モータ１７と、電動モータ１７によって回転する低速シャフト１６と、低速シャフト１６よりも高速に回転する高速シャフト３１と、低速シャフト１６の動力を高速シャフト３１に伝達する増速機３０と、を備えている。

電動モータ１７は、ステータ２１と、ステータ２１の内側に配置されるロータ２２とからなる。ロータ２２は、低速シャフト１６に固定されるとともに低速シャフト１６と一体的に回転する。ロータ２２は、低速シャフト１６に止着された円筒状のロータコア２２ａと、ロータコア２２ａに設けられた複数の永久磁石（図示せず）と、を有している。ステータ２１は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面に固定された筒状のステータコア２１ａと、ステータコア２１ａに捲回されたコイル２１ｂと、を有している。そして、コイル２１ｂに電流が流れることによって、ロータ２２と低速シャフト１６とが一体的に回転する。

低速シャフト１６は、低速シャフト１６の軸線方向がモータハウジング１２の軸線方向に一致した状態でモータハウジング１２内に収容されている。低速シャフト１６の第１端部は、ボス部１２ｆ内に挿入されている。低速シャフト１６の第１端部とボス部１２ｆとの間には、第１軸受１８が設けられている。そして、低速シャフト１６の第１端部は、第１軸受１８を介してモータハウジング１２の底壁１２ａに回転可能に支持されている。

低速シャフト１６の第２端部は、貫通孔１３ｈに挿入されている。低速シャフト１６の第２端部と貫通孔１３ｈとの間には、第２軸受１９が設けられている。そして、低速シャフト１６の第２端部は、第２軸受１９を介して増速機ハウジング１３の底壁１３ａに回転可能に支持されている。低速シャフト１６の第２端部は、モータ室１２ｃから貫通孔１３ｈを挿通して増速機ハウジング１３内に突出している。

低速シャフト１６の第２端部と貫通孔１３ｈとの間には、第２軸受１９よりもモータ室１２ｃ寄りにシール部材２０が設けられている。シール部材２０は、増速機室１３ｃ内に貯留されているオイルが、低速シャフト１６の外周面と貫通孔１３ｈの内周面との間を介してモータ室１２ｃに洩れ出すことを抑制している。

高速シャフト３１の第１端部は、増速機室１３ｃ収容されている。高速シャフト３１の第２端部は、コンプレッサハウジング１５内に突出している。高速シャフト３１は挿通孔１４ｈを挿通する。すなわち、高速シャフト３１は、増速機室１３ｃ内から小径孔１４２ｈ及び大径孔１４１ｈを挿通してインペラ室１５ｂ内に突出している。高速シャフト３１の軸線は、低速シャフト１６の軸線と一致している。

増速機３０は、低速シャフト１６の回転を増速させて高速シャフト３１に伝達する。増速機３０は、所謂トラクションドライブ式（摩擦ローラ式）である。増速機３０は、低速シャフト１６の第２端に連結されたリング部材３２を備えている。リング部材３２は、低速シャフト１６の回転に伴って回転する。リング部材３２は、低速シャフト１６の第２端に連結された円板状のベース３３と、ベース３３の外縁部から円筒状に延設された筒部３４と、を有する有底円筒状である。ベース３３は、低速シャフト１６に対して低速シャフト１６の径方向に延びている。筒部３４の軸線は、低速シャフト１６の軸線と一致している。

図２に示すように、高速シャフト３１の一部は、筒部３４の内側に配置されている。また、増速機３０は、筒部３４と高速シャフト３１との間に設けられる３つのローラ３５を備えている。３つのローラ３５は、高速シャフト３１の周方向に互いに所定の間隔（例えば１２０度ずつ）をあけて配置されている。３つのローラ３５は、筒部３４の内周面及び高速シャフト３１の外周面の双方と当接する。

図１に示すように、ローラ３５は、円柱状のローラ部３５ａと、ローラ部３５ａの第１端面３５ｂから軸線方向に突出する円柱状の第１突起３５ｃと、ローラ部３５ａの第２端面３５ｄから軸線方向に突出する円柱状の第２突起３５ｅと、を有している。ローラ部３５ａの軸心、第１突起３５ｃの軸心、及び第２突起３５ｅの軸心は一致している。ローラ３５の軸線方向と高速シャフト３１の軸線方向とは一致している。

図１及び図２に示すように、増速機３０は、プレート１４と協働してローラ３５を回転可能に支持する支持部材３９を備えている。支持部材３９は、筒部３４の内側に配置されている。支持部材３９は、円板状の支持ベース４０と、支持ベース４０から立設された柱状の３つの立設壁４１と、を有している。支持ベース４０は、ローラ３５の回転軸線方向に対してプレート１４とは反対側に配置されている。３つの立設壁４１は、筒部３４の内周面と、隣り合う２つのローラ部３５ａの外周面とによって区画された３つの空間を埋めるようにそれぞれ配置されている。

プレート１４の面１４ａは、３つの凹部５１（図１では一つの凹部５１のみ図示）を有している。３つの凹部５１は、高速シャフト３１の周方向に互いに所定の間隔（例えば１２０度ずつ）をあけて配置されている。３つの凹部５１内には、円環状のローラ軸受５２がそれぞれ配置されている。

支持ベース４０におけるプレート１４側の面４０ａは、３つの凹部５３（図１では一つの凹部５３のみ図示）を有している。３つの凹部５３は、高速シャフト３１の周方向に互いに所定の間隔（例えば１２０度ずつ）をあけて配置されている。３つの凹部５３内には、円環状のローラ軸受５４が配置されている。

ローラ３５の第１突起３５ｃは、凹部５１内のローラ軸受５２内に挿入され、ローラ軸受５２を介してプレート１４に回転可能に支持されている。ローラ３５の第２突起３５ｅは、凹部５３内のローラ軸受５４内に挿入され、ローラ軸受５４を介して支持部材３９に回転可能に支持されている。

高速シャフト３１には、高速シャフト３１の軸線方向に離間して配置された一対のフランジ部３１ｆが設けられている。３つのローラ３５のローラ部３５ａは、一対のフランジ部３１ｆによって挟持されている。これにより、高速シャフト３１の軸線方向における高速シャフト３１と３つのローラ３５のローラ部３５ａとの位置ずれが抑制されている。

図２に示すように、３つのローラ３５、リング部材３２、及び高速シャフト３１は、３つのローラ３５と高速シャフト３１及び筒部３４とが互いに押し付けあっている状態でユニット化されている。そして、高速シャフト３１は、３つのローラ３５によって回転可能に支持されている。

３つのローラ３５のローラ部３５ａの外周面と筒部３４の内周面との当接箇所であるリング側当接箇所Ｐａには押し付け荷重が付与されている。また、３つのローラ３５の外周面と高速シャフト３１の外周面との当接箇所であるシャフト側当接箇所Ｐｂには、押し付け荷重が付与されている。リング側当接箇所Ｐａ及びシャフト側当接箇所Ｐｂは、高速シャフト３１の軸線方向に延びている。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、高速シャフト３１に取り付けられたインペラ２４を備えている。インペラ２４は、基端面２４ａから先端面２４ｂに向かうに従って徐々に縮径した筒状である。インペラ２４は、インペラ２４の回転軸線方向に延び、且つ、高速シャフト３１が挿通可能な挿通孔２４ｃを有している。インペラ２４は、高速シャフト３１におけるコンプレッサハウジング１５内に突出している突出端部が挿通孔２４ｃに挿通された状態で、高速シャフト３１と一体的に回転可能に高速シャフト３１に取り付けられている。なお、基端面２４ａは、インペラ背面である。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、インペラ２４によって圧縮された空気が流入するディフューザ流路２５と、ディフューザ流路２５を通過した空気が流入する吐出室２６と、を備えている。

ディフューザ流路２５は、コンプレッサハウジング１５におけるプレート１４と対向する面と、プレート１４とによって区画されている。ディフューザ流路２５は、インペラ室１５ｂよりも高速シャフト３１の径方向外側に位置するとともにインペラ室１５ｂに連通している。ディフューザ流路２５は、インペラ２４及びインペラ室１５ｂを囲む環状に形成されている。

吐出室２６は、ディフューザ流路２５よりも高速シャフト３１の径方向外側に位置するとともにディフューザ流路２５に連通している。吐出室２６は環状である。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、増速機３０と後述するメカニカルシール７１にオイルを供給するオイル供給通路６０を備えている。さらに、遠心圧縮機１０は、オイル供給通路６０を流れるオイルを冷却するオイルクーラ５５と、オイル供給通路６０を流れるオイルが貯留されるオイルパン５６と、オイルパン５６に貯留されるオイルを吸い上げて吐出するオイルポンプ５７と、を備えている。

図１に示すように、オイル供給通路６０は、第１接続通路６１、第２接続通路６２、第３接続通路６３、第４接続通路６４、第４接続通路６４から分岐する第１分岐通路６５と第２分岐通路６６、共通通路６７、共通通路６７から分岐するシール部材側供給通路６９と増速機側供給通路７０を有している。

第１接続通路６１は、増速機室１３ｃとオイルクーラ５５とを接続している。第１接続通路６１の第１端は、増速機室１３ｃ内の重力方向下側に接続されている。第１接続通路６１の第２端は、オイルクーラ５５に接続されている。

第２接続通路６２は、オイルクーラ５５とオイルパン５６とを接続している。第２接続通路６２は、モータハウジングの周壁１２ｂに形成されている。

第３接続通路６３は、オイルパン５６とオイルポンプ５７とを接続している。第３接続通路６３は、モータハウジング１２の底壁１２ａに形成されている。

第４接続通路６４は、オイルポンプ５７の吐出口５７ｂと増速機ハウジング１３の周壁１３ｂの内部とを、モータハウジング１２の底壁１２ａ及び周壁１２ｂを経由して接続している。すなわち、第４接続通路６４は、周壁１３ｂの内部まで延びている。

第１分岐通路６５は、第４接続通路６４の端部の分岐点からモータハウジング１２側に向けて延び、第４接続通路６４と貫通孔１３ｈとを接続している。

第２分岐通路６６は、第４接続通路６４の端部の分岐点からプレート１４側に向けて延び、第４接続通路６４とプレート１４に形成されている共通通路６７とを接続している。

シール部材側供給通路６９は、共通通路６７と挿通孔１４ｈとを接続している。図３に示すように、シール部材側供給通路６９は、小径孔１４２ｈの内周面及び環状面１４３ｈに開口している。シール部材側供給通路６９の開口は、高速シャフト３１の径方向において、後述する回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との摺動部分に対向している。
増速機側供給通路７０は、共通通路６７の端部の分岐点と増速機室１３ｃとを接続している。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、オイルパン５６の重力方向上側の部位に外部と連通する圧抜き通路５８を備えている。圧抜き通路５８は、オイルパン５６における空気層Ａが貯められる部位に設けられている。圧抜き通路５８には、換気膜５９が配置されている。換気膜５９は、気体は通過し、液体は通過させない膜である。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、挿通孔１４ｈに設けられるメカニカルシール７１を備えている。

メカニカルシール７１は、高速シャフト３１と一体的に回転する回転環８１と、挿通孔１４ｈに固定される固定環９１と、を備えている。回転環８１は、高速シャフト３１に一体形成されている。回転環８１は、円環状である。固定環９１は、回転環８１に対して高速シャフト３１の軸線方向で対向配置されるとともに高速シャフト３１を囲んだ状態で大径孔１４１ｈに固定されている。固定環９１は、回転環８１よりもインペラ室１５ｂ寄りに配置されている。

図３に示すように、回転環８１における固定環９１側の端面８１ａは、固定環９１と摺動する平坦面状の回転側摺動面８２を有している。固定環９１における回転環８１側の端面９１ａは、回転側摺動面８２と摺動する平坦面状の固定側摺動面９２と、最外周部９１ｂとしての環状溝とを有している。固定側摺動面９２には、回転環８１の静止時に回転環８１の回転側摺動面８２と接触可能な接触面９２ｓが形成されている。接触面９２ｓは、固定環９１の内周側に配置されている。最外周部９１ｂは、固定環９１において固定側摺動面９２よりも外周側に配置されている。最外周部９１ｂは、固定環９１において固定側摺動面９２よりもインペラ２４側に配置されている。最外周部９１ｂは環状である。すなわち、最外周部９１ｂは、固定環９１のエッジを切り欠いた環状溝である。最外周部９１ｂは、固定環９１の外周側に配置されている。

メカニカルシール７１は、固定環９１を回転環８１に向けて押圧するスプリング７２と、スプリング７２を保持するスプリング保持部７３と、スプリング７２及びスプリング保持部７３ごと固定環９１を覆った状態で固定環９１を保持するカートリッジ７４とを備えている。

カートリッジ７４は、円環状の底壁７４ａと、底壁７４ａの内周縁から回転環８１に向けて起立する筒状の内周壁７４ｂと、底壁７４ａの外周縁から回転環８１に向けて起立する円筒状の外周壁７４ｃと、を有している。外周壁７４ｃは、大径孔１４１ｈの内周面に沿って延びている。カートリッジ７４は、外周壁７４ｃが大径孔１４１ｈの内周面に嵌合されることにより、挿通孔１４ｈに固定されている。内周壁７４ｂの内側には、高速シャフト３１が挿通され、内周壁７４ｂと高速シャフト３１とは対向している。

固定環９１、スプリング７２、及びスプリング保持部７３は、底壁７４ａ、内周壁７４ｂ、及び外周壁７４ｃによって区画される空間に配置されている。そして、カートリッジ７４は、高速シャフト３１の軸線方向に移動可能な状態で、固定環９１を高速シャフト３１と一体回転しないように保持している。このため、固定環９１は、高速シャフト３１の軸線方向への移動が許容されている一方、高速シャフト３１の周方向への移動が規制されている。

スプリング７２及びスプリング保持部７３は、カートリッジ７４の底壁７４ａと固定環９１との間に配置されている。スプリング保持部７３は、固定環９１と当接しており、スプリング７２は、スプリング保持部７３と底壁７４ａとを連結している。これにより、スプリング７２の付勢力がスプリング保持部７３を介して固定環９１に伝達され、固定環９１が回転環８１に向けて押圧されている。

また、図３に示すように、固定環９１の内周面の一部は内周面の他部よりも、高速シャフト３１の径方向において、凹んでいる。また、内周壁７４ｂの一部は内周壁７４ｂの他部よりも、高速シャフト３１の径方向において、凹んでいる。そして、固定環９１の内周面の一部と、内周壁７４ｂの他部との間には、円環状のシール部材７５が設けられている。

図４に示すように、固定環９１の固定側摺動面９２には、正圧発生溝９４と連通溝９３とがそれぞれ複数形成されている。また、固定側摺動面９２には、スパイラル溝９５と圧力開放溝９６とが形成されている。

正圧発生溝９４は、高速シャフト３１の径方向において、最外周部９１ｂよりも内周側に複数配置されている。正圧発生溝９４は、高速シャフト３１の径方向において、接触面９２ｓよりも外周側に複数配置されている。すなわち、正圧発生溝９４は、高速シャフト３１の径方向において、接触面９２ｓと最外周部９１ｂとの間に配置されている。

連通溝９３は、高速シャフト３１の周方向において、等間隔置きに複数配置されている。連通溝９３は、高速シャフト３１の径方向において、接触面９２ｓよりも外側に複数配置されている。連通溝９３は、高速シャフト３１の径方向において、最外周部９１ｂよりも内側に複数配置されている。すなわち、連通溝９３は、高速シャフト３１の径方向において、接触面９２ｓと最外周部９１ｂとの間に配置されている。連通溝９３は、最外周部９１ｂから内周側に向けて径方向に延びている。連通溝９３は、最外周部９１ｂと正圧発生溝９４と連通している。連通溝９３は、最外周部９１ｂに開口している。

正圧発生溝９４の一端部は連通溝９３に連通する。正圧発生溝９４の他端部には、端面９４ａが形成されている。固定側摺動面９２は、端面９４ａに対して回転環８１の回転方向Ｒ１で連続する平坦面９２ａを有している。平坦面９２ａは、固定側摺動面９２において、高速シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３と端面９４ａとの間に位置し、回転環８１の回転時にオイルを引き込み、回転環８１を固定環９１から引き離すように正圧が発生する面である。

スパイラル溝９５は、高速シャフト３１の周方向全周に亘って形成されている。スパイラル溝９５は、接触面９２ｓを囲んでいる。スパイラル溝９５は、高速シャフト３１の径方向において、正圧発生溝９４よりも内側に位置している。すなわち、スパイラル溝９５は、接触面９２ｓと正圧発生溝９４との間に形成されている。スパイラル溝９５は、回転方向Ｒ１に対して交差するように延びている。

圧力開放溝９６は、高速シャフト３１の径方向において、正圧発生溝９４とスパイラル溝９５との間に形成されている。圧力開放溝９６は、高速シャフト３１の周方向全周に亘って延びている。圧力開放溝９６と正圧発生溝９４との間には、高速シャフト３１の径方向において、固定側摺動面９２の一部が位置している。よって、正圧発生溝９４は、スパイラル溝９５よりも高速シャフト３１の径方向外側に位置するとともにスパイラル溝９５とは固定側摺動面９２によって隔離されている。圧力開放溝９６は、連通溝９３における最外周部９１ｂに繋がる開口とは反対側の端部に連通している。スパイラル溝９５における高速シャフト３１の径方向外側の端部は、圧力開放溝９６に連通している。

連通溝９３の深さと圧力開放溝９６の深さとは同じである。また、連通溝９３の深さ及び圧力開放溝９６の深さは、正圧発生溝９４の深さよりも深い。スパイラル溝９５の深さは、正圧発生溝９４の深さよりも浅い。

図５に示すように、シール部材側供給通路６９は、第１連通路６９１と、第２連通路６９２と、収容室６９３とを有している。

第１連通路６９１の第１端は収容室６９３に連通している。第１連通路６９１の第２端は挿通孔１４ｈに連通している。第１連通路６９１の第２端は、挿通孔１４ｈの内周面において、複数の連通溝９３のうちの１つの連通溝９３に対向する位置に連通している。第１連通路６９１は、第１連通路６９１の第２端まで高速シャフト３１の径方向に延びる直線状の通路６９１ａを有している。

第２連通路６９２の第１端は収容室６９３に連通している。第２連通路６９２の第２端は挿通孔１４ｈに連通している。第２連通路６９２の第２端は、挿通孔１４ｈの内周面において、複数の正圧発生溝９４のうち１つの正圧発生溝９４に対向する位置に連通している。すなわち、第２連通路６９２は、挿通孔１４ｈの内周面において、連通溝９３に対向しない位置に連通している。第２連通路６９２は、第２連通路６９２の第２端まで高速シャフト３１の径方向に延びる直線状の通路６９２ａを有している。なお、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間に正圧が発生し、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間隔が広がると、第２連通路６９２の第２端は正圧発生溝９４に対向する。

第１連通路６９１の第２端が対向している連通溝９３と、第２連通路６９２の第２端が対向している正圧発生溝９４とは、回転方向Ｒ１において連通している。そのため、第１連通路６９１の第２端と第２連通路６９２の第２端とは、回転方向Ｒ１において隣り合っている。固定環９１は、挿通孔１４ｈの内周面において、第１連通路６９１の第２端が連通溝９３に対向するように、且つ第２連通路６９２の第２端が当該連通溝９３に回転方向Ｒ１において連通する正圧発生溝９４に対向するように挿通孔１４ｈに位置決めされている。なお、図１及び図３に示すシール部材側供給通路６９の第２端とは、第２連通路６９２の第２端を示している。

図１及び図５に示すように、収容室６９３は、第１の側面６９３ａと、第２の側面６９３ｂと、上面６９３ｃと、底面６９３ｄと、一対の側面６９３ｅとにより区画されている。第１の側面６９３ａと第２の側面６９３ｂとは、重力方向に延び、互いに平行に延びている。第１の側面６９３ａには、第１連通路６９１の第１端と第２連通路６９２の第１端とが接続されている。第１連通路６９１の第１端は、重力方向において、第２連通路６９２の第１端よりも高速シャフト３１から離間した位置に配置されている。

上面６９３ｃと底面６９３ｄとは、重力方向において互いに対向し、互いに平行に延びている。上面６９３ｃ及び底面６９３ｄは、水平方向に延びている。上面６９３ｃは、重力方向において、底面６９３ｄよりも高速シャフト３１から離間した位置に配置されている。上面６９３ｃには、共通通路６７が接続されている。一対の側面６９３ｅは、図１に示すように、重力方向に延び、互いに対向して平行に延びている。

図５に示すように、遠心圧縮機１０は、切換弁１００を備えている。切換弁１００は、収容室６９３に収容されている。切換弁１００は、平板状の第１板部１０１と、第１板部１０１と平行をなすように設けられる平板状の第２板部１０２と、第１板部１０１と第２板部１０２とを接続する柱状の接続部１０３と、ばね１０４とを有している。第１板部１０１及び第２板部１０２は、板厚方向が重力方向と一致するように収容室６９３に収容されている。第１板部１０１は、重力方向において、上面６９３ｃ寄りに配置され、第２板部１０２は、底面６９３ｄ寄りに配置されている。第１板部１０１及び第２板部１０２により、収容室６９３は、３つの空間に区画されている。３つの空間をそれぞれ第１空間Ｓ１、第２空間Ｓ２、第３空間Ｓ３とする。

第１空間Ｓ１は、第１板部１０１と、第１の側面６９３ａと、第２の側面６９３ｂと、上面６９３ｃと、一対の側面６９３ｅとにより区画されている。第１板部１０１は、第１の側面６９３ａと、第２の側面６９３ｂと、一対の側面６９３ｅとに当接している。

第２空間Ｓ２は、第１板部１０１と、第２板部１０２と、第１の側面６９３ａと、第２の側面６９３ｂと、一対の側面６９３ｅとにより区画されている。第２板部１０２は、第１の側面６９３ａと、第２の側面６９３ｂと、一対の側面６９３ｅとに当接している。

第３空間Ｓ３は、第２板部１０２と、第１の側面６９３ａと、第２の側面６９３ｂと、底面６９３ｄと、一対の側面６９３ｅとにより区画されている。なお、図５は、説明の便宜上、切換弁１００の存在を明らかにするために第１板部１０１及び第２板部１０２が第１の側面６９３ａ及び第２の側面６９３ｂに当接しないように記載している。

第１板部１０１は、第１板部１０１を板厚方向に貫通する複数の貫通孔１０１ａを有している。第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とは、複数の貫通孔１０１ａを介して連通している。接続部１０３は、第１板部１０１及び第２板部１０２の板厚方向に延びる柱状をなしており、第１板部１０１及び第２板部１０２それぞれの中央を接続している。第１板部１０１と第２板部１０２との距離は変化しないため、第２空間Ｓ２の大きさは変化しない。

ばね１０４は、第３空間Ｓ３に収容されている。ばね１０４の第１端は、底面６９３ｄに固定され、ばね１０４の第２端は、第２板部１０２に固定されている。ばね１０４は、第２板部１０２を重力方向上側に付勢する圧縮ばねである。ばね１０４が自然長である状態において、第１板部１０１は、上面６９３ｃに当接しない。ばね１０４が自然長である状態において、第１連通路６９１の第１端は、第２空間Ｓ２に連通し、第２連通路６９２の第１端は、第３空間Ｓ３に連通している。なお、図５には、ばね１０４が自然長である場合を図示している。

切換弁１００は、突出板１０１ｂを有している。突出板１０１ｂは、板状をなしている。突出板１０１ｂは、第１板部１０１の第１の側面６９３ａ寄りの端部から第２空間Ｓ２に向けて突出している。突出板１０１ｂは、第１の側面６９３ａに沿って延びている。突出板１０１ｂは、ばね１０４が自然長である状態において、第１連通路６９１の第１端が第２空間Ｓ２に連通するように第１板部１０１に設けられている。

収容室６９３に流れるオイルは、第１空間Ｓ１に溜まる。第１空間Ｓ１に溜まるオイルは、第１板部１０１の複数の貫通孔１０１ａを介して第２空間Ｓ２に流れ、第２空間Ｓ２に溜まる。第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２にオイルが溜まった状態で共通通路６７からオイルが供給されると、第１板部１０１及び第２板部１０２は、底面６９３ｄに向けて押圧される。収容室６９３に流れるオイルが第１板部１０１及び第２板部１０２を底面６９３ｄに向けて押圧する力は、収容室６９３に流れるオイルの圧力である。

収容室６９３に流れるオイルの圧力が第２板部１０２を重力方向上側に付勢するばね１０４の付勢力を上回ると、ばね１０４は、収容室６９３に流れるオイルの圧力に抗しつつ重力方向において縮む。

収容室６９３に流れるオイルの流量が少なくなり、収容室６９３に流れるオイルの圧力が第２板部１０２を重力方向上側に付勢するばね１０４の付勢力を下回ると、ばね１０４は、第２板部１０２を上面６９３ｃに向けて押し戻す。よって、第１空間Ｓ１及び第３空間Ｓ３の大きさは、収容室６９３に流れるオイルの流量に応じて変化する。

収容室６９３に流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、ばね１０４は、突出板１０１ｂが第１連通路６９１の第１端を閉塞し、第２連通路６９２の第１端が第２空間Ｓ２に連通するように自然長に対して縮む。収容室６９３に流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、ばね１０４は、第１連通路６９１の第１端が第２空間Ｓ２に連通し、第２連通路６９２の第１端が第３空間Ｓ３に連通した状態を維持する程度に、自然長に対して縮む。すなわち、切換弁１００は、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、第１連通路６９１へのオイルの供給を遮断し、第２連通路６９２へのオイルの供給を許容する第１状態となる。切換弁１００は、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、第２連通路６９２へのオイルの供給を遮断し、第１連通路６９１へのオイルの供給を許容する第２状態となる。切換弁１００は、第１状態と第２状態とを切り換える。

所定値とは、遠心圧縮機１０が適用される環境が低温であり、且つオイルの粘度が高い場合にメカニカルシール７１における回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間の潤滑性を保つことができる最低限のオイルの流量におけるオイルの圧力を予め実験的に確認して設定された値である。なお、ばね１０４の弾性係数は、収容室６９３に流れるオイルの圧力がオイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値未満である場合に突出板１０１ｂが第１連通路６９１の第１端を閉塞しないように、且つ第２連通路６９２の第１端が第３空間Ｓ３に連通するように設定されている。また、ばね１０４の弾性係数は、収容室６９３に流れるオイルの圧力が所定値以上である場合に突出板１０１ｂが第１連通路６９１の第１端を閉塞するように、且つ第２連通路６９２の第１端が第２空間Ｓ２に連通するように設定されている。

本実施形態の作用を説明する。
電動モータ１７が駆動されると、低速シャフト１６の回転によりオイルポンプ５７が駆動されて、オイルパン５６内に貯留されているオイルが第３接続通路６３及び吸入口５７ａを介してオイルポンプ５７内に吸入され、吐出口５７ｂを介して第４接続通路６４に吐出される。オイルポンプ５７は、低速シャフト１６の回転数の増加に伴い、吐出口５７ｂから吐出されるオイルの量が比例的に増加するように駆動される。そして、第４接続通路６４に吐出されたオイルは、第４接続通路６４を流れて第１分岐通路６５及び第２分岐通路６６にそれぞれ分配される。

第４接続通路６４から第１分岐通路６５に分配されたオイルは、第１分岐通路６５を流れて貫通孔１３ｈ内に流入し、シール部材２０及び第２軸受１９に供給される。

第４接続通路６４から第２分岐通路６６に分配されたオイルは、第２分岐通路６６を介して共通通路６７に流入する。共通通路６７を流れるオイルは、その一部がシール部材側供給通路６９に分配され、その他のオイルが増速機側供給通路７０を流れる。共通通路６７からシール部材側供給通路６９に分配されたオイルは、シール部材側供給通路６９を流れて挿通孔１４ｈに流入し、メカニカルシール７１に供給される。

シール部材側供給通路６９の第２端から噴射されるオイルは、連通溝９３に供給され、正圧発生溝９４に供給される。高速シャフト３１の回転に伴って回転環８１が回転すると、連通溝９３を介して正圧発生溝９４内に供給されているオイルは、回転環８１の回転に追従して端面９４ａに向けて移動し、端面９４ａを乗り越えて平坦面９２ａに向けて移動しようとする。これにより、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間に正圧が発生し、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間隔が広がって回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間にオイルによる油膜が形成され、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２の接触面９２ｓとの間の摺動性が向上する。なお、回転環８１と固定環９１との間に介在するオイルが回転環８１の回転に追従して移動することにより、連通溝９３にオイルが供給されるとともに、連通溝９３から正圧発生溝９４にオイルが供給されている。また、オイルが最外周部９１ｂを介して環状に拡がり、連通溝９３にオイルが供給されるとともに、連通溝９３から正圧発生溝９４にオイルが供給されている。

また、増速機側供給通路７０を流れるオイルは、ローラ部３５ａの外周面に供給される。これにより、ローラ部３５ａと高速シャフト３１との摺動部分の潤滑が良好なものとなる。メカニカルシール７１及びローラ部３５ａの外周面に供給されたオイルは、増速機室１３ｃ内に戻される。

遠心圧縮機１０が適用される環境が高温であり、オイルの流量が増加し、オイル供給通路６０を流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、第１連通路６９１と第２連通路６９２とのうち、第２連通路６９２にオイルが供給される。
一方で、遠心圧縮機１０が適用される環境が低温であり、オイル供給通路６０を流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、第１連通路６９１と第２連通路６９２とのうち、第１連通路６９１にオイルが供給される。

本実施形態の効果を説明する。
（１）第１連通路６９１の第２端は、挿通孔１４ｈの内周面において、複数の連通溝９３のうちの１つの連通溝９３に対向する位置に連通している。第２連通路６９２の第２端は、挿通孔１４ｈの内周面において、複数の正圧発生溝９４のうち１つの正圧発生溝９４に対向する位置に連通している。すなわち、第２連通路６９２は、挿通孔１４ｈの内周面において、連通溝９３に対向しない位置に連通している。そのため、第１連通路６９１の第２端から噴射したオイルは、連通溝９３に供給され易くすることができる。同様に、第２連通路６９２の第２端から噴射したオイルは、連通溝９３に直接供給され難くすることができる。

（２）オイル供給通路６０を流れるオイルの圧力に応じて切換弁１００が第１連通路６９１と第２連通路６９２とを切り換えるため、遠心圧縮機１０が適用される環境に依らず、インペラ室１５ｂ側へのオイル洩れを抑制しつつメカニカルシール７１における回転環８１及び固定環９１の面荒れを抑制できる。

（３）オイル供給通路６０を流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、第１連通路６９１と第２連通路６９２とのうち、第２連通路６９２にオイルが供給されるため、第１連通路６９１にオイルが供給される場合と比較すると、固定環９１の接触面９２ｓを介してオイルが洩れ難くなる。すなわち、高速シャフト３１とメカニカルシール７１との間からオイルがインペラ室１５ｂ側へ洩れることを抑制できる。また、オイルの流量が増加しているため、連通溝９３を介して固定環９１に対向する回転環８１の回転側摺動面８２と回転環８１に対向する固定環９１の接触面９２ｓとの間の潤滑が保たれ、回転環８１の回転側摺動面８２と固定環９１の接触面９２ｓとの摩擦による回転環８１及び固定環９１の面荒れを抑制できる。さらに、正圧発生溝９４にオイルを供給し易くなるため、回転環８１の回転側摺動面８２と固定環９１の接触面９２ｓとの間にオイルによる油膜が形成され易くなる。

（４）オイル供給通路６０を流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、第１連通路６９１と第２連通路６９２とのうち、第１連通路６９１にオイルが供給されるため、第２連通路６９２にオイルが供給される場合と比較すると、オイルは、第１連通路６９１により連通溝９３を介して固定環９１と対向する回転環８１の回転側摺動面８２と回転環８１に対向する固定環９１の接触面９２ｓとの間に迅速に供給される。そのため、回転環８１の回転側摺動面８２と固定環９１の接触面９２ｓとの摩擦による回転環８１及び固定環９１の面荒れを抑制できる。また、オイルの流量が少ないため、固定環９１の接触面９２ｓを介してオイルが洩れ難くなる。すなわち、高速シャフト３１とメカニカルシール７１との間からオイルがインペラ室側へ洩れることが抑制される。

（５）スパイラル溝９５は、回転環８１と固定環９１との相対回転摺動によりオイルをメカニカルシール７１の外周側に戻すポンピング作用を発生させる。そのため、回転環８１と固定環９１との間を通過して回転環８１の回転側摺動面８２と固定環９１の接触面９２ｓとの間に向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によってメカニカルシール７１の外周側に戻し、増速機室１３ｃ内のオイルが回転環８１と固定環９１との間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

（６）切換弁１００として電磁弁を採用する場合、切換弁１００による第１連通路６９１と第２連通路６９２との切り換えを制御する必要があり、遠心圧縮機１０の構成が複雑になる。本実施形態では、オイルの圧力により切換弁１００を動作させることができるため、遠心圧縮機１０の構成を複雑にせずに好適に第１連通路６９１と第２連通路６９２との切り換えを行うことができる。

（７）遠心圧縮機１０は、回転側摺動面８２及び固定側摺動面９２の面荒れを抑制できる構成となっている。そのため、遠心圧縮機１０が駆動していないとき、固定環９１の接触面９２ｓを介して高速シャフト３１とメカニカルシール７１との間からのオイルの静止洩れを抑制できる。また、遠心圧縮機１０が駆動しているとき、回転側摺動面８２及び固定側摺動面９２の面荒れによる回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との隙間の拡大によりインペラ室１５ｂから増速機室１３ｃへの通気量増大を抑制できる。

（８）オイルの静止洩れを考慮すると、遠心圧縮機１０に貯留されるオイルの総量を多くしておくことが好ましいが、本実施形態では、オイルの静止洩れを抑制できるため、遠心圧縮機１０の総封入オイル量を減らすことができ、遠心圧縮機１０の製造コストを低減することができる。

（９）圧抜き通路５８には、気体は通過し、液体は通過させない換気膜５９が配置されている。オイルパン５６の空気層Ａを形成する空気は、圧抜き通路５８から外部に排出されるため、増速機室１３ｃ内の圧力の上昇を抑えられる。また、圧抜き通路５８を介して外部から遠心圧縮機１０内に異物や水分が侵入してしまうことを換気膜５９によって抑制することができる。

（１０）遠心圧縮機１０が駆動しているとき、回転側摺動面８２及び固定側摺動面９２が面荒れしていると、インペラ室１５ｂから増速機室１３ｃへの通気量が増大してしまう。増速機室１３ｃへの通気量の増大に伴い、オイルパン５６への通気量も増大するため、オイルパン５６に貯留されるオイルが圧抜き通路５８にまで至り、ひいては換気膜５９を目詰まりさせる虞がある。その点、本実施形態では、回転側摺動面８２及び固定側摺動面９２の面荒れの抑制によるインペラ室１５ｂから増速機室１３ｃへの通気量増大を抑制できるため、換気膜５９の目詰まりを抑制できる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
○ 固定側摺動面９２には、メカニカルシール７１の外周側に押し戻す気体を発生させることによりポンピング作用を発生させて、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間からインペラ室１５ｂ内へオイルが洩れ出すことを抑制するため、スパイラル溝９５が形成されていたが、これに限らず、以下のように変更してもよい。

図６に示すように、固定側摺動面９２には、スパイラル溝９５の代わりに負圧発生溝９７が形成されていてもよい。負圧発生溝９７は、高速シャフト３１の径方向において、固定側摺動面９２の接触面９２ｓよりも外側に位置している。負圧発生溝９７は、高速シャフト３１の径方向において、正圧発生溝９４よりも内側に位置している。すなわち、負圧発生溝９７は、高速シャフト３１の径方向において、接触面９２ｓと正圧発生溝９４との間に配置されている。負圧発生溝９７は、複数の連通溝９３のうちの一つの連通溝９３に連通しており、その連通している連通溝９３から回転環８１の回転方向と反対側に向けて延びている。このように構成された負圧発生溝９７は、回転環８１の回転側摺動面８２と固定環９１の固定側摺動面９２との間から洩れようとするオイルを吸い戻す負圧を発生させる。

このように変更することにより、回転環８１の回転に応じて負圧発生溝９７にオイルが流れ込むことにより負圧発生溝９７内が負圧となり、増速機室１３ｃから挿通孔１４ｈを介してインペラ室１５ｂ側へ洩れ出そうとするオイルが負圧発生溝９７内に吸い込まれ易くなる。よって、インペラ室１５ｂ側へのオイルの洩れをより抑制できる。

○ 図６に示す負圧発生溝９７に加えて、スパイラル溝９５も追加してもよい。
○ 切換弁１００を電磁弁に変更してもよい。このように変更する場合、電磁弁は、電動三方弁を用いるとよい。共通通路６７を電磁弁の第１ポートに接続し、第１連通路６９１の第１端を電磁弁の第２ポートに接続し、第２連通路６９２の第１端を電磁弁の第３ポートに接続する。電磁弁は、第１ポートと第３ポートとを連通し、且つ第１ポートと第２ポートとを連通しない第１状態と、第１ポートと第２ポートとを連通し、且つ第１ポートと第３ポートとを連通しない第２状態と、を切り換える。

オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力は、電動モータ１７の回転数に応じて変化する。すなわち、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力と、電動モータ１７の回転数とには相関がある。

電磁弁は、遠心圧縮機１０が適用される環境が高温であり、電動モータ１７の回転数がオイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値以上となる電動モータ１７の回転数である場合に第１状態にする。すなわち、オイル供給通路６０に流れるオイルは、第１ポートから第２ポートへのオイルの供給を遮断することにより第１連通路６９１へのオイルの供給を遮断し、第１ポートから第３ポートへのオイルの供給を許容することにより第２連通路６９２へのオイルの供給を許容する。

電磁弁は、遠心圧縮機１０が適用される環境が低温であり、電動モータ１７の回転数がオイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値未満となる電動モータ１７の回転数である場合に第２状態となる。すなわち、オイル供給通路６０に流れるオイルは、第１ポートから第３ポートへのオイルの供給を遮断することにより第２連通路６９２へのオイルの供給を遮断し、第１ポートから第２ポートへのオイルの供給を許容することにより第１連通路６９１へのオイルの供給を許容する。

このように変更しても、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、第１連通路６９１へのオイルの供給を遮断し、第２連通路６９２へのオイルの供給が許容される。また、オイル供給通路６０に流れるオイルの圧力が所定値未満である場合、第２連通路６９２へのオイルの供給を遮断し、第１連通路６９１へのオイルの供給が許容される。

○ 収容室６９３が配置される位置は、オイル供給通路６０におけるオイルポンプ５７よりも下流側であればどのような位置でもよい。さらに、第１連通路６９１は、収容室６９３から挿通孔１４ｈの内周面において、連通溝９３に対向する位置に連通するように延びていればよい。第２連通路６９２は、収容室６９３から挿通孔１４ｈの内周面において、固定環９１の正圧発生溝９４に対向する位置に連通するように延びていればよい。

○ 第１連通路６９１の第２端が対向している連通溝９３と、第２連通路６９２の第２端が対向している正圧発生溝９４とは、回転方向Ｒ１において連通していなくてもよい。
○ 第２連通路６９２の第２端は、挿通孔１４ｈの内周面において、固定環９１の平坦面９２ａに対向する位置に連通していてもよい。すなわち、第２連通路６９２は、挿通孔１４ｈの内周面において、連通溝９３に対向しない位置に連通していればよい。

○ 第１連通路６９１及び第２連通路６９２の数は適宜変更してもよい。例えば、収容室６９３に第１連通路６９１を２つ以上接続するように変更してもよい。また、収容室６９３に第２連通路６９２を２つ以上接続するように変更してもよい。ただし、オイル供給通路６０に流れるオイルの流量が所定量未満であれば、第１連通路６９１にオイルが供給され、オイル供給通路６０に流れるオイルの流量が所定量以上であれば第２連通路６９２にオイルが供給されるように配置する。

○ 遠心圧縮機１０の適用対象及び圧縮対象の気体は任意である。例えば、遠心圧縮機１０は空調装置に用いられてもよく、圧縮対象の気体は冷媒ガスであってもよい。また、遠心圧縮機１０の搭載対象は、車両に限られず任意である。

１０…遠心圧縮機、１１…ハウジング、１３ｃ…増速機室、１４…仕切壁であるプレート、１４ｈ…挿通孔、１５ｂ…インペラ室、１６…低速シャフト、２４…インペラ、３０…増速機、３１…高速シャフト、６０…オイル供給通路、６９…シール部材側供給通路、７１…メカニカルシール、８１…回転環、８２…回転側摺動面、９１…固定環、９１ｂ…最外周部、９２…固定側摺動面、９２ｓ…接触面、９３…連通溝、９４…正圧発生溝、９５…スパイラル溝、９７…負圧発生溝、１００…切換弁、６９１…第１連通路、６９２…第２連通路、６９３…収容室、Ｒ１…回転方向。

Claims (4)

1. 駆動源によって回転する低速シャフトと、
   前記低速シャフトよりも高速回転する高速シャフトに取り付けられたインペラと、
   前記低速シャフトの動力を前記高速シャフトに伝達する増速機と、
   前記駆動源を収容する駆動室、前記インペラを収容するインペラ室及び前記増速機を収容する増速機室が形成され、前記高速シャフトが挿通される挿通孔を有するとともに前記インペラ室と前記増速機室とを仕切る仕切壁を備えるハウジングと、
   前記高速シャフトの外周面と前記挿通孔の内周面との間に設けられるメカニカルシールと、
   前記増速機にオイルを供給するオイル供給通路と、を備え、
   前記メカニカルシールは、
   前記高速シャフトと一体回転する回転環と、
   前記回転環に対して前記高速シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに前記高速シャフトを囲んだ状態で前記挿通孔に固定される固定環と、を有し、
   前記回転環に対向する前記固定環の端面には、
   内周側に配置され、前記回転環の静止時に前記回転環の端面と接触可能な接触面と、
   前記接触面より外周側に配置され、前記回転環の回転方向に向けて延び、前記回転環の回転時にオイルを引き込み、前記回転環を前記固定環から引き離すように正圧を発生させる複数の正圧発生溝と、
   前記固定環の最外周部から内周に向けて延び、前記最外周部と前記正圧発生溝とを連通する複数の連通溝と、が形成される遠心圧縮機であって、
   前記オイル供給通路は、
   前記挿通孔の内周面において、前記固定環の前記連通溝に対向する位置に連通する第１連通路と、
   前記挿通孔の内周面において、前記固定環の前記連通溝に対向しない位置に連通する第２連通路と、を有し、
   前記オイル供給通路を流れるオイルの圧力が所定値以上である場合、前記第１連通路へのオイルの供給を遮断し、前記第２連通路へのオイルの供給を許容する第１状態と、前記オイル供給通路を流れるオイルの圧力が前記所定値未満である場合、前記第２連通路へのオイルの供給を遮断し、前記第１連通路へのオイルの供給を許容する第２状態と、を切り換える切換弁と、を備える遠心圧縮機。
2. 前記第２連通路は、前記挿通孔の内周面において、前記正圧発生溝に対向する位置に連通していることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記固定環の端面には、前記接触面と前記正圧発生溝との間に、前記連通溝から回転方向とは反対側に延び、前記固定環に対向する前記回転環の端面と前記固定環の端面との間から洩れようとするオイルを吸い戻す負圧を発生させる負圧発生溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記固定環の端面には、前記接触面と前記正圧発生溝との間に、前記回転方向に対して交差するように延び、前記固定環に対向する前記回転環の端面と前記固定環の端面との間から洩れようとするオイルを前記メカニカルシールの外周側に押し戻す気体を発生させるスパイラル溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。

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