JP2022045710A - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】可動ローラを支持する軸受の内輪の摩耗を抑制しつつ軸受の外輪を支持するとともに増速機を小型化できる遠心圧縮機を提供すること。【解決手段】第３収容部１４３は、第３収容部１４３を規定する底面１４７と、第３収容部１４３を規定する側面１４８と、底面１４７に設けられ、増速機側に向けて開口する凹部１４９と、を有している。互いに切り欠かれた第２の挿通孔１４ｃの内周面の一部及び側面１４８の一部が連通している。可動ローラを支持する軸受は、外輪のみが底面１４７に当接して支持されている。【選択図】図４

Description

本発明は、遠心圧縮機に関する。

従来、特許文献１に記載される増速機を備える遠心圧縮機が知られている。
上記の増速機は、電動モータによって回転する第１のシャフトの動力を第２のシャフトに伝達するものである。増速機は、第１のシャフトの回転に伴って回転するリング部材と、リング部材と第２のシャフトとの間に設けられた３つのローラと、を有している。３つのローラは、１つの可動ローラ、及び２つの固定ローラを含んでいる。

遠心圧縮機は、増速機が収容され、第１のシャフトが挿通される第１の挿通孔及び第２のシャフトが挿通される第２の挿通孔が形成されたハウジングを備えている。ハウジングには、可動ローラを支持する軸受が収容され、第２のシャフトの軸線方向において凹状の収容部が形成されている。

特開２０１７－１８０７９１号公報

上記の遠心圧縮機では、可動ローラを支持する軸受の内輪が可動ローラとともに収容部内を移動する。また、可動ローラを支持する軸受の内輪が可動ローラとともに回転する。したがって、可動ローラを支持する軸受の内輪と収容部の底面とが摩擦する。そのため、可動ローラを支持する軸受の内輪が摩耗する虞がある。

また、上記の遠心圧縮機において、第２の挿通孔と収容部とが第２のシャフトの径方向において離間して配置されているため、増速機の大型化に繋がる。
本発明の目的は、可動ローラを支持する軸受の内輪の摩耗を抑制しつつ増速機を小型化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第１のシャフトの動力を第２のシャフトに伝達する増速機と、前記増速機が収容され、前記第１のシャフトが挿通される第１の挿通孔及び前記第２のシャフトが挿通される第２の挿通孔が形成されたハウジングと、を備え、前記増速機は、前記第１のシャフトの回転に伴って回転するリング部材と、前記リング部材と前記第２シャフトの間に設けられた、固定ローラ及び可動ローラを含む複数のローラと、を有し、前記ハウジングには、前記第２のシャフトの軸線方向に延び、前記第２の挿通孔を規定する内面と、前記可動ローラを支持する軸受が収容され、前記増速機側に向けて開口する収容部と、が形成された遠心圧縮機であって、前記軸受は、少なくとも内輪と外輪を備える転がり軸受であり、前記収容部は、前記収容部を規定する底面と、前記収容部を規定する側面と、前記底面に設けられ、前記増速機側に向けて開口する凹部と、を有し、互いに切り欠かれた前記内面の一部及び前記側面の一部が連通し、前記軸受は、前記外輪のみが前記底面に当接して支持されている。

これによれば、可動ローラを支持する軸受の外輪のみが収容部を規定する底面に当接して支持されている。そのため、可動ローラを支持する軸受の内輪と収容部を規定する底面との摩擦が抑制されている。よって、可動ローラを支持する軸受の内輪の摩耗を抑制しつつ軸受の外輪を支持できる。

そして、第２の挿通孔の内面の一部と収容部を規定する側面とが互いに連通している。そのため、第２のシャフトの径方向において収容部が第２の挿通孔に開口している。よって、収容部と第２の挿通孔とは、第２のシャフトの径方向において一部重なり合うように配置されている。よって、可動ローラがより第２のシャフト寄りに配置され、第２のシャフトの径方向において、増速機を小型化できる。したがって、可動ローラを支持する軸受の内輪の摩耗を抑制しつつ増速機を小型化できる。

上記の遠心圧縮機において、前記凹部は、前記凹部を規定する底面と、前記凹部を規定する側面と、を有し、前記内輪は、前記凹部の前記底面に接触しないとよい。
これによれば、可動ローラを支持する軸受の内輪が凹部の規定する底面に接触しないため、可動ローラを支持する軸受の内輪と、凹部を規定する底面との間には空隙が形成される。したがって、可動ローラを支持する軸受の内輪は、凹部を規定する底面にも接触することがないため、可動ローラを支持する軸受の内輪の摩耗をより抑制できる。

上記の遠心圧縮機において、前記第２のシャフトの外周面と、前記内面との間には、シール部材が設けられ、前記ハウジングは、前記内面に開口するとともに前記シール部材にオイルを供給するオイル供給孔と、前記凹部の前記側面と前記第２の挿通孔とを連通する連通路と、を有するとよい。

これによれば、オイル供給孔を通じてオイルが第２の挿通孔に供給されるため、シール部材の潤滑性を向上できる。また、第２の挿通孔に供給されたオイルは、連通路を介して収容部にも供給されるため、収容部内の軸受の潤滑性も向上できる。

上記の遠心圧縮機において、前記凹部の前記側面の少なくとも一端には、他の部分よりも内側に突出する屈曲部が形成されているとよい。
これによれば、凹部の側面の少なくとも一端に屈曲部が形成されているため、凹部の側面に沿って流れるオイルが第２の挿通孔に向けて戻ることを抑制する。よって、収容部に供給されたオイルをシール部材側に流出し難くすることができる。

この発明によれば、可動ローラを支持する軸受の内輪の摩耗を抑制しつつ軸受の外輪を支持するとともに増速機を小型化できる。

実施形態における遠心圧縮機を示す断面図。 図１に記載のメカニカルシール近傍を拡大した部分断面図。 増速機の一部を示す分解斜視図。 軸受の収容部を示した斜視図。 可動ローラを支持する軸受の初期位置を示す正面図。 可動ローラを支持する軸受の限界位置を示す正面図。

以下、遠心圧縮機の一実施形態について図１～図６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２０を収容するモータ室１２ｃ、増速機５０を収容する増速機室１３ｃ、インペラ４０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１２ｄ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、底壁１３ａの外周縁から円筒状に延設された周壁１３ｂの内周面、及びプレート１４の面１４ａによって区画されている。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、後述する第１のシャフト３１が挿通される第１の挿通孔１３ｄ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。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、後述する第２のシャフト３２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とを仕切っている。プレート１４の中央部には、第２のシャフト３２が挿通される第２の挿通孔１４ｃが形成されている。
遠心圧縮機１０は、駆動源としての電動モータ２０と、電動モータ２０によって回転する第１のシャフト３１と、インペラ４０と、第１のシャフト３１よりも高速に回転する第２のシャフト３２と、を備えている。

電動モータ２０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、第１のシャフト３１に固定されるとともに第１のシャフト３１と一体的に回転する。ロータ２２は、第１のシャフト３１に止着された円筒状のロータコア２２ａと、ロータコア２２ａに設けられた図示しない複数の永久磁石と、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と第１のシャフト３１とが一体的に回転する。

第１のシャフト３１は、第１のシャフト３１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。第１のシャフト３１の第１端部は、ボス部１２ｄ内に挿入されている。そして、第１のシャフト３１の第１端部とボス部１２ｄとの間には、第１軸受３３が設けられている。第１のシャフト３１の第１端部は、第１軸受３３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。

第１のシャフト３１の第２端部は、第１の挿通孔１３ｄに挿入されている。第１のシャフト３１の第２端部と第１の挿通孔１３ｄとの間には、第２軸受３４が設けられている。第１のシャフト３１の第２端部は、第２軸受３４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。第１のシャフト３１の第２端部は、モータ室１２ｃから第１の挿通孔１３ｄを貫通して増速機ハウジング１３内に突出している。

第１のシャフト３１の第２端部と第１の挿通孔１３ｄとの間には、第２軸受３４よりもモータ室１２ｃ寄りにシール部材３５が設けられている。シール部材３５は、増速機室１３ｃ内に貯留されているオイルが、第１のシャフト３１の外周面と第１の挿通孔１３ｄ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。

第２のシャフト３２の第１端部は、増速機室１３ｃに収容されている。第２のシャフト３２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。第２のシャフト３２は、第２の挿通孔１４ｃに挿通される。すなわち、第２のシャフト３２は、増速機室１３ｃ内から第２の挿通孔１４ｃを挿通してインペラ室１５ｂ内に突出している。第２のシャフト３２の軸線は、第１のシャフト３１の軸線と一致している。

インペラ４０は、基端面４０ａから先端面４０ｂに向かうに従って徐々に縮径した筒状である。インペラ４０は、インペラ４０の回転軸線方向に延び、且つ、第２のシャフト３２が挿通可能な挿通孔４０ｃを有している。インペラ４０は、第２のシャフト３２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４０ｃに挿通された状態で、第２のシャフト３２と一体的に回転可能に第２のシャフト３２に取り付けられている。なお、基端面４０ａは、インペラ背面である。

遠心圧縮機１０は、インペラ４０によって圧縮された空気が流入するディフューザ流路４１と、ディフューザ流路４１を通過した空気が流入する吐出室４２と、を備えている。
ディフューザ流路４１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４１は、インペラ室１５ｂよりも第２のシャフト３２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４１は、インペラ４０及びインペラ室１５ｂを囲む環状に形成されている。

吐出室４２は、ディフューザ流路４１よりも第２のシャフト３２の径方向外側に位置するとともにディフューザ流路４１に連通している。吐出室４２は、環状である。
遠心圧縮機１０は、第２のシャフト３２の外周面と第２の挿通孔１４ｃの内周面との間に設けられるシール部材としてのメカニカルシール６０と、第２の挿通孔１４ｃに連通するとともにメカニカルシール６０にオイルを供給するオイル供給孔７０と、を備えている。また、遠心圧縮機１０は、モータハウジング１２の底壁１２ａに設けられるオイルポンプ８０を備えている。オイルポンプ８０は、第１のシャフト３１の第１端に接続されるとともにオイル供給孔７０にオイルを流動させる動力源となる。

図２に示すように、メカニカルシール６０は、第２のシャフト３２と一体的に回転する回転環６１と、第２の挿通孔１４ｃに固定される固定環６２と、固定環６２を覆った状態で第２の挿通孔１４ｃに嵌合されるカートリッジ６３と、を備えている。

回転環６１は、第２のシャフト３２の外周面に取り付けられている。回転環６１は、円環状である。固定環６２は、回転環６１に対して第２のシャフト３２の軸線方向で対向配置されるとともに第２のシャフト３２を囲んだ状態で第２の挿通孔１４ｃに固定されている。固定環６２は、回転環６１よりもインペラ室１５ｂ寄りに配置されている。

カートリッジ６３は、円環状の底壁６３ａと、底壁６３ａの内周縁から回転環６１に向けて起立する筒状の内周壁６３ｂと、底壁６３ａの外周縁から回転環６１に向けて起立する円筒状の外周壁６３ｃと、外周壁６３ｃの先端から第２のシャフト３２の径方向の外側に延びる係止部６３ｄと、を有している。外周壁６３ｃは、第２の挿通孔１４ｃの内周面に沿って延びている。外周壁６３ｃは、第２の挿通孔１４ｃの内周面に嵌合されている。外周壁６３ｃが第２の挿通孔１４ｃの内周面に嵌合された状態で、係止部６３ｄは、第２のシャフト３２の軸線方向において、プレート１４に係止している。そのため、カートリッジ６３は、外周壁６３ｃが第２の挿通孔１４ｃの内周面に嵌合され、且つ係止部６３ｄがプレート１４に係止することにより、第２の挿通孔１４ｃに固定されている。なお、図４に示すが本実施形態の係止部６３ｄは、３つ設けられ、第２のシャフト３２の周方向において所定の間隔をおいて配置されている。

内周壁６３ｂの内側には、第２のシャフト３２が挿通され、内周壁６３ｂと第２のシャフト３２とは、第２のシャフト３２の径方向において対向している。固定環６２は、底壁６３ａ、内周壁６３ｂ、及び外周壁６３ｃによって区画される空間に配置されている。カートリッジ６３は、固定環６２を第２のシャフト３２と一体回転しないように保持している。

図１に示すように、オイル供給孔７０は、第１接続通路７１、第２接続通路７２、第３接続通路７３、第４接続通路７４、第５接続通路７５、及び第５接続通路７５から分岐するシール部材側供給通路７６と増速機側供給通路７７を有している。

第１接続通路７１は、増速機室１３ｃから増速機ハウジング１３の周壁１３ｂ内をモータハウジング１２に向けて延びている。第１接続通路７１の第１端は、増速機室１３ｃの重力方向下側に接続されている。第１接続通路７１の第２端は、増速機ハウジング１３の底壁１３ａを貫通してモータハウジング１２の周壁１２ｂの先端に開口している。

第２接続通路７２は、モータハウジング１２の底壁１２ａと周壁１２ｂとに形成されている。第２接続通路７２の第１端は、周壁１２ｂの先端に開口している。第２接続通路７２の第１端は、第１接続通路７１の第２端に連通している。第２接続通路７２の第２端は、底壁１２ａに設けられたオイルポンプ８０の吸入口８０ａに接続されている。

第３接続通路７３は、モータハウジング１２の底壁１２ａと周壁１２ｂとに形成されている。第３接続通路７３の第１端は、オイルポンプ８０の吐出口８０ｂに接続されている。第３接続通路７３の第２端は、周壁１２ｂの先端に開口している。

第４接続通路７４は、増速機ハウジング１３の底壁１３ａ及び周壁１３ｂを貫通している。第４接続通路７４の第１端は、底壁１３ａに開口している。第４接続通路７４の第１端は、第３接続通路７３の第２端に連通している。第４接続通路７４の第２端は、周壁１３ｂの先端に開口している。

第５接続通路７５は、プレート１４に形成されている。第５接続通路７５の第１端は、プレート１４の面１４ａに開口している。第５接続通路７５の第１端は、第４接続通路７４の第２端と連通している。第５接続通路７５の第２端は、プレート１４の内部に位置している。

シール部材側供給通路７６は、プレート１４に形成されている。シール部材側供給通路７６は、第５接続通路７５と第２の挿通孔１４ｃとを接続している。シール部材側供給通路７６は、第５接続通路７５と増速機側供給通路７７の分岐点から第２の挿通孔１４ｃに向けて延びている。シール部材側供給通路７６は、第２の挿通孔１４ｃの内周面に開口している。

図２に示すように、シール部材側供給通路７６の開口は、第２のシャフト３２の径方向において、メカニカルシール６０の回転環６１と固定環６２との摺動部分に対向している。

図１に示すように、増速機側供給通路７７は、プレート１４に形成されている。増速機側供給通路７７は、第５接続通路７５と増速機室１３ｃとを接続している。増速機側供給通路７７は、第５接続通路７５とシール部材側供給通路７６の分岐点から増速機室１３ｃに向けて延びている。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、第１のシャフト３１の動力を第２のシャフト３２に伝達する増速機５０を備えている。
増速機５０は、トラクションドライブ式である。増速機５０は、第１のシャフト３１の第２端に連結されたリング部材５１を備えている。リング部材５１は、第１のシャフト３１の回転に伴って回転する。リング部材５１は、第１のシャフト３１の第２端に連結された円板状のベース５１ａと、ベース５１ａの外縁から円筒状に延設された筒部５１ｂと、を有する有底円筒状である。ベース５１ａは、第１のシャフト３１に対して第１のシャフト３１の径方向に延びている。筒部５１ｂの軸線は、第１のシャフト３１の軸線と一致している。

第２のシャフト３２の一部は、筒部５１ｂの内側に配置されている。増速機５０は、リング部材５１の筒部５１ｂと第２のシャフト３２との間に設けられた３つのローラ５２を備えている。

図３に示すように、３つのローラ５２は、同一形状である。３つのローラ５２は、第２のシャフト３２の周方向に互いに所定の間隔を空けて配置されている。
図１及び図３に示すように、ローラ５２は、筒部５１ｂの内周面及び第２のシャフト３２の外周面の双方と当接する。ローラ５２は、円柱状のローラ部５２ａと、ローラ部５２ａの第１端面５２ｂから軸線方向に突出する円柱状の第１突起５２ｃと、ローラ部５２ａの第２端面５２ｄから軸線方向に突出する円柱状の第２突起５２ｅと、を有している。ローラ部５２ａの軸線、第１突起５２ｃの軸線、及び第２突起５２ｅの軸線は一致している。ローラ５２の軸線方向と第２のシャフト３２の軸線方向とは一致している。

増速機５０は、プレート１４と協働してローラ５２を回転可能に支持する支持部材５３を備えている。支持部材５３は、筒部５１ｂの内側に配置されている。支持部材５３は、円板状の支持ベース５３ａと、支持ベース５３ａから立設された柱状の３つの立設壁５３ｂと、を有している。支持ベース５３ａは、ローラ５２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５３ｂは、筒部５１ｂの内周面と、隣り合う２つのローラ部５２ａ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る。

図３に示すように、プレート１４には、第１収容部１４１、第２収容部１４２、及び第３収容部１４３が形成されている。各収容部１４１，１４２，１４３は、面１４ａに対して第２のシャフト３２の軸線方向において凹状に形成されている。各収容部１４１，１４２，１４３は、３つのローラ５２同士の間隔に合わせて、第２のシャフト３２の周方向に間隔を隔てて配置されている。各収容部１４１，１４２，１４３は、第２のシャフト３２の径方向において第２の挿通孔１４ｃの内周面に開口している。

図４に示すように、第２の挿通孔１４ｃは、３つの内面１４ｄを有している。３つの内面１４ｄは、第２のシャフト３２の周方向に間隔を隔てて配置されている。３つの内面１４ｄは、第２のシャフト３２の軸線方向に延びている。３つの内面１４ｄは、第２のシャフト３２の周方向に円弧状に延びる円弧面である。３つの内面１４ｄそれぞれを第２のシャフト３２の周方向に仮想的に延長すると、１つの仮想的な円孔が形成される。３つの内面１４ｄは、１つの仮想的な円孔のうち３箇所に各収容部１４１，１４２，１４３が重なるように配置されることにより第２の挿通孔１４ｃの内周面の一部を切り欠くように形成される。３つの内面１４ｄのうち１つには、シール部材側供給通路７６が開口している。なお、３つの内面１４ｄは、第２の挿通孔１４ｃを規定する内面であり、且つ第２の挿通孔１４ｃの内周面である。

第１収容部１４１及び第２収容部１４２は、第２のシャフト３２の径方向に延びる底面１４４と、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる側面１４５と、を有している。底面１４４は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、Ｃ字状である。側面１４５は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、一部切り欠かれており、第２の挿通孔１４ｃの内周面に開口するようにＣ字状をなしている。各側面１４５の両端は、隣り合う３組の内面１４ｄのうち１組の内面１４ｄの端部に連続している。側面１４５と第２の挿通孔１４ｃの内面１４ｄとの一対の境界Ｂ１は、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる線状をなしている。

底面１４４は、第１収容部１４１及び第２収容部１４２を規定する底面である。側面１４５は、第１収容部１４１及び第２収容部１４２を規定する側面である。よって、互いに切り欠かれた第２の挿通孔１４ｃの内周面の一部及び側面１４５の一部が連通することにより、第１収容部１４１と第２の挿通孔１４ｃとが連通し、且つ第２収容部１４２と第２の挿通孔１４ｃとが連通している。なお、底面１４４は、一対の境界Ｂ１よりも第２の挿通孔１４ｃに臨む位置まで延びている。

第１収容部１４１及び第２収容部１４２は、各底面１４４に設けられる凹部１４６を有している。凹部１４６は、第２のシャフト３２の径方向に延びる底面１４６ａと、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる側面１４６ｂと、を有している。底面１４６ａは、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、円板状である。側面１４６ｂは、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、一部切り欠かれており、Ｃ字状をなしている。底面１４６ａは、凹部１４６を規定する底面である。側面１４６ｂは、凹部１４６を規定する側面である。

ハウジング１１は、凹部１４６の側面１４６ｂと第２の挿通孔１４ｃとを連通する第１連通路１４６ｃを有している。第１連通路１４６ｃは、第２のシャフト３２の径方向に延びる端面１４６ｄと、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる一対の側面１４６ｅと、を有している。端面１４６ｄは、底面１４６ａと滑らかに連続している。一対の側面１４６ｅそれぞれは、側面１４６ｂの両端に連続するとともに第２のシャフト３２の径方向にも延びている。なお、第１収容部１４１及び第２収容部１４２それぞれに連通する第１連通路１４６ｃの端面１４６ｄには、メカニカルシール６０のカートリッジ６３が有する係止部６３ｄが第２のシャフト３２の軸線方向において係止される。

第３収容部１４３は、第２のシャフト３２の径方向に延びる底面１４７と、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる側面１４８と、を有している。底面１４７は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、Ｃ字状である。側面１４８は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、一部切り欠かれており、第２の挿通孔１４ｃの内周面に開口するようにＣ字状をなしている。側面１４８の両端は、隣り合う３組の内面１４ｄのうち１組の内面１４ｄの端部に連続している。側面１４８と第２の挿通孔１４ｃの内面１４ｄとの一対の境界Ｂ２は、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる線状をなしている。第２のシャフト３２の径方向において、側面１４８における第２の挿通孔１４ｃに向けての開口とは反対側に位置する面は、一対の境界Ｂ２が対向する方向と同じ方向に延びる平面１４８ａである。側面１４８における平面１４８ａの両端に連続する面は、円弧面１４８ｂである。側面１４８の各円弧面１４８ｂの端部が、隣り合う３組の内面１４ｄのうち１組の内面１４ｄの端部に連続している。

底面１４７は、第３収容部１４３を規定する底面である。側面１４８は、第３収容部１４３を規定する側面である。よって、互いに切り欠かれた第２の挿通孔１４ｃの内周面の一部及び側面１４８の一部が連通することにより、第３収容部１４３と第２の挿通孔１４ｃとが連通している。また、底面１４７は、一対の境界Ｂ２よりも第２の挿通孔１４ｃに臨む位置まで延びている。

第３収容部１４３は、底面１４７に設けられる凹部１４９を有している。凹部１４９は、第２のシャフト３２の径方向に延びる底面１４９ａと、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる側面１４９ｂと、を有している。底面１４９ａは、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、長円形状をなしている。底面１４９ａは、一対の境界Ｂ２が対向する方向が長手となるように配置されている。すなわち、第３収容部１４３は、一対の境界Ｂ２が対向する方向が長手となるように配置されている。側面１４９ｂは、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、一部切り欠かれており、略Ｃ字状をなしている。底面１４９ａは、凹部１４９を規定する底面である。側面１４９ｂは、凹部１４９を規定する側面である。

側面１４９ｂは、Ｃ字状をなす第１側面１４９ｆと、側面１４９ｂの両端に位置する一対の第２側面１４９ｇと、第１側面１４９ｆと第２側面１４９ｇとを連続する第３側面１４９ｈと、を有している。第１側面１４９ｆは、第２のシャフト３２の径方向において、Ｃ字状の開口を第２の挿通孔１４ｃに向けた状態で配置されている。一対の第２側面１４９ｇは、第１側面１４９ｆよりも凹部１４９の内側に位置している。第３側面１４９ｈは、第１側面１４９ｆ及び第２側面１４９ｇに交わるように延びている。凹部１４９の側面１４９ｂの両端には、側面１４９ｂのうち両端を除く他の部分である第１側面１４９ｆより内側に突出する第２側面１４９ｇ及び第３側面１４９ｈが形成されている。第２側面１４９ｇ及び第３側面１４９ｈは、第１側面１４９ｆよりも凹部１４９の内側に突出する屈曲部Ｂｐである。また、第２側面１４９ｇが第１側面１４９ｆよりも凹部１４９の内側に位置しているため、底面１４７における第２側面１４９ｇ及び第３側面１４９ｈと連続している部分も、底面１４７における第１側面１４９ｆと連続している部分よりも凹部１４９の内側に突出している。

ハウジング１１は、凹部１４９の側面１４９ｂと第２の挿通孔１４ｃとを連通する連通路である第２連通路１４９ｃを有している。第２連通路１４９ｃは、第２のシャフト３２の径方向に延びる端面１４９ｄと、第２のシャフト３２の軸線方向に延びる一対の側面１４９ｅと、を有している。端面１４９ｄは、底面１４９ａと滑らかに連続している。一対の側面１４９ｅそれぞれは、第２側面１４９ｇに連続するとともに第２のシャフト３２の径方向にも延びている。なお、第２連通路１４９ｃの端面１４９ｄには、メカニカルシール６０のカートリッジ６３が有する係止部６３ｄが第２のシャフト３２の軸線方向において係止される。

図３に示すように、支持ベース５３ａには、第１収容部５３１、第２収容部５３２、及び第３収容部５３３が形成されている。各収容部５３１，５３２，５３３は、第２のシャフト３２の軸線方向において凹状に形成されている。各収容部５３１，５３２，５３３は、３つのローラ５２同士の間隔に合わせて、第２のシャフト３２の周方向に間隔を隔てて配置されている。第１収容部５３１及び第２収容部５３２は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、円形状をなしている。第１収容部５３１及び第２収容部５３２それぞれは、第２のシャフト３２の軸線方向において、第１収容部１４１及び第２収容部１４２と対向する位置に配置されている。第３収容部５３３は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき、長円形状をなしている。第３収容部５３３は、第２のシャフト３２の軸線方向において、第３収容部１４３と対向する位置に配置されている。第３収容部５３３は、第３収容部１４３と同じ方向に延びる長円形状をなしている。なお、図３において各収容部５３１，５３２，５３３の存在を確認し易いように支持部材５３の支持ベース５３ａを一部断面で示している。

各収容部１４１，１４２，１４３内には、３つのローラ５２それぞれを支持する軸受５４が収容されている。軸受５４は、転がり軸受である。第１収容部１４１及び第２収容部１４２に収容される軸受５４は、第１収容部１４１及び第２収容部１４２内での移動が規制されている。なお、各収容部１４１，１４２，１４３は、増速機５０側に開口している。そのため、凹部１４６及び凹部１４９は、増速機５０側に開口している。

第３収容部１４３に収容される軸受５４は、第２のシャフト３２の径方向への移動が平面１４８ａにより規制され、一対の円弧面１４８ｂ間を移動可能である。
各収容部５３１，５３２，５３３内には、３つのローラ５２それぞれを支持する軸受５７が収容されている。軸受５７は、転がり軸受である。第１収容部５３１及び第２収容部５３２に収容される軸受５７は、第１収容部５３１及び第２収容部５３２内での移動が規制されている。第３収容部５３３に収容される軸受５７は、第２のシャフト３２の径方向への移動が規制され、第３収容部１４３に収容される軸受５４が移動する方向と同じ方向への移動が許容されている。

軸受５４，５７の構成について、図５及び図６に示す軸受５４を一例として説明する。
図５及び図６に示すように、軸受５４は、外輪５４ａと、内輪５４ｂと、複数の玉５４ｃとを備えている。複数の玉５４ｃは、外輪５４ａと内輪５４ｂとの間に挟み込まれるとともに外輪５４ａと内輪５４ｂとの相対的な回転に伴って転動自在である。

図３及び図４に示すように、第１収容部１４１及び第２収容部１４２に収容される軸受５４は、第１収容部１４１及び第２収容部１４２それぞれの底面１４４に当接して支持されている。図示しないが、第１収容部１４１及び第２収容部１４２に収容される軸受５４の外輪５４ａのみが底面１４４に載置され、内輪５４ｂは凹部１４６の底面１４６ａに接触しない。すなわち、内輪５４ｂは、底面１４６ａと空隙を介して対向している。

図５及び図６に示すように、第３収容部１４３に収容される軸受５４は、第３収容部１４３の底面１４７に当接して支持されている。底面１４７には、軸受５４の外輪５４ａのみが底面１４７に載置され、内輪５４ｂは、凹部１４９の底面１４９ａに接触しない。すなわち、内輪５４ｂは、底面１４９ａと空隙を介して対向している。

図１及び図３に示すように、ローラ５２の第１突起５２ｃは、各収容部１４１，１４２，１４３内の軸受５４に挿入され、軸受５４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５２の第２突起５２ｅは、各収容部５３１，５３２，５３３内の軸受５７に挿入され、軸受５７を介して支持部材５３に回転可能に支持されている。

第２のシャフト３２には、第２のシャフト３２の軸線方向に離間して配置された一対のフランジ部３２ａが設けられている。３つのローラ５２のローラ部５２ａは、一対のフランジ部３２ａによって挟持されている。これにより、第２のシャフト３２の軸線方向における第２のシャフト３２と３つのローラ５２のローラ部５２ａとの位置ずれが抑制される。

上記構成の増速機５０において、各収容部１４１，１４２，５３１，５３２それぞれに収容され軸受５４，５７に支持されるローラ５２は、軸受５４，５７とともに移動が規制された状態で回転する。各収容部１４３，５３３それぞれに収容された軸受５４，５７により支持されるローラ５２は、軸受５４，５７とともに移動しながら回転する。そのため、３つのローラ５２は、２つの固定ローラ５５と、１つの可動ローラ５６と、を含んでいる。なお、第３収容部１４３は、可動ローラ５６を支持する軸受５４が収容される収容部の一例である。

本実施形態の作用を説明する。
電動モータ２０が駆動されると、第１のシャフト３１の回転によりオイルポンプ８０が駆動されて、増速機室１３ｃに貯留されたオイルが第１接続通路７１、第２接続通路７２、及び吸入口８０ａを介してオイルポンプ８０内に吸入され、吐出口８０ｂを介して第３接続通路７３に吐出される。オイルポンプ８０は、第１のシャフト３１の回転数の増加に伴い、吐出口８０ｂ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３接続通路７３に吐出されたオイルは、第４接続通路７４及び第５接続通路７５を流れてシール部材側供給通路７６及び増速機側供給通路７７にそれぞれ分配される。シール部材側供給通路７６に分配されたオイルは、第２の挿通孔１４ｃに流入し、メカニカルシール６０に供給される。

第２の挿通孔１４ｃに流入したオイルは、第１連通路１４６ｃを通じて第１収容部１４１及び第２収容部１４２に供給され、第１収容部１４１及び第２収容部１４２に収容された軸受５４の潤滑が良好となる。また、第２の挿通孔１４ｃに流入したオイルは、第２連通路１４９ｃを通じて第３収容部１４３に供給される。第３収容部１４３に供給されたオイルは、第３収容部１４３に収容された軸受５４に供給され、軸受５４の潤滑が良好となる。また、底面１４９ａ上のオイルのうち第１側面１４９ｆに沿って流れるオイルは、屈曲部Ｂｐによって第３収容部１４３から第２の挿通孔１４ｃに向けて流出することが抑制される。

増速機側供給通路７７に分配されたオイルは、ローラ部５２ａの外周面に供給される。これにより、ローラ部５２ａと第２のシャフト３２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６０及びローラ部５２ａ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。

また、電動モータ２０が駆動されると、リング部材５１が回転し、３つのローラ５２が回転する。３つのローラ５２のうち可動ローラ５６は、リング部材５１の回転方向に力が加わるため、図５に示す初期位置から図６に示す限界位置に向けて移動しようとする。可動ローラ５６が初期位置から限界位置に移動するとき、第３収容部１４３に収容されている軸受５４の外輪５４ａは、底面１４７上を移動する。また、第３収容部１４３に収容されている軸受５４の内輪５４ｂは、底面１４７及び底面１４９ａと接触しない。

さらに、電動モータ２０の駆動が停止すると、可動ローラ５６は、リング部材５１の回転方向に加わる力が徐々に作用しなくなるため、図６に示す限界位置から図５に示す初期位置に向けて戻ろうとする。可動ローラ５６が限界位置から初期位置に戻るときも同様に、第３収容部１４３に収容されている軸受５４の外輪５４ａは、底面１４７上を移動する。また、第３収容部１４３に収容されている軸受５４の内輪５４ｂは、底面１４７及び底面１４９ａと接触しない。なお、底面１４７は、一対の境界Ｂ２よりも第２の挿通孔１４ｃに臨む位置まで延びていたが、底面１４７の一対の境界Ｂ２から第２の挿通孔１４ｃの開口に向けて延びる量は、軸受５４が第３収容部１４３内で移動したときに軸受５４の外輪５４ａが底面１４９ａに脱落しない程度に設定されている。また、底面１４７における第２側面１４９ｇ及び第３側面１４９ｈと連続している部分が、底面１４７における第１側面１４９ｆと連続している部分よりも凹部１４９の内側に突出している。そのため、底面１４７における第２側面１４９ｇ及び第３側面１４９ｈと連続している部分が、底面１４７における第１側面１４９ｆと連続している部分から突出している量は、軸受５４が第３収容部１４３内で移動したときに軸受５４の外輪５４ａが底面１４９ａに脱落しない程度に設定されている。すなわち、底面１４７の両端に位置する領域は、軸受５４が第３収容部１４３内で移動したときに軸受５４の外輪５４ａが底面１４９ａに脱落しない程度の面積を有している。

本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態によれば、可動ローラ５６を支持する軸受５４の外輪５４ａのみが底面１４７に当接して支持されている。そのため、可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂと底面１４７との摩擦が抑制されている。よって、可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂの摩耗を抑制しつつ軸受５４の外輪５４ａを支持できる。

そして、第２の挿通孔１４ｃの内周面の一部と第３収容部１４３の側面１４８とが互いに連通している。そのため、第２のシャフト３２の径方向において第３収容部１４３が第２の挿通孔１４ｃに開口している。よって、第３収容部１４３と第２の挿通孔１４ｃとは、第２のシャフト３２の径方向において一部重なり合うように配置されている。よって、可動ローラ５６がより第２のシャフト３２寄りに配置され、第２のシャフト３２の径方向において、増速機５０を小型化できる。したがって、可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂの摩耗を抑制しつつ増速機５０を小型化できる。

（２）可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂが底面１４９ａに接触しないため、可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂと、底面１４９ａとの間には空隙が形成される。したがって、可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂは、底面１４９ａにも接触することがないため、可動ローラ５６を支持する軸受５４の内輪５４ｂの摩耗をより抑制できる。

（３）オイル供給孔７０を通じてオイルが第２の挿通孔１４ｃに供給されるため、メカニカルシール６０の潤滑性を向上できる。また、第２の挿通孔１４ｃに供給されたオイルは、第２連通路１４９ｃを介して第３収容部１４３にも供給されるため、第３収容部１４３内の軸受５４の潤滑性も向上できる。

（４）凹部１４９の側面１４９ｂの両端に屈曲部Ｂｐが形成されているため、凹部１４９の側面１４９ｂに沿って流れるオイルが第２の挿通孔１４ｃに向けて戻ることを抑制する。よって、第３収容部１４３に供給されたオイルをメカニカルシール６０側に流出し難くすることができる。

（５）第１収容部１４１及び第２収容部１４２も第２の挿通孔１４ｃに開口しているため、固定ローラ５５がより第２のシャフト３２寄りに配置され、第２のシャフト３２の径方向において、増速機５０を更に小型化できる。

（６）底面１４７の両端に位置する領域は、軸受５４が第３収容部１４３内で移動したときに軸受５４の外輪５４ａが底面１４９ａに脱落しない程度の面積を有している。そのため、可動ローラ５６が第２のシャフト３２の軸線方向に対して傾斜することが抑制され、軸受５４に生じる応力を抑制でき、且つ可動ローラ５６の偏摩耗も抑制できる。

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。
○ 屈曲部Ｂｐは、第２側面１４９ｇ及び第３側面１４９ｈにより構成されていたが、屈曲部Ｂｐを１つの面で構成してもよい。屈曲部Ｂｐは、例えば、第１側面１４９ｆと滑らかに連続するとともに凹部１４９の内側に膨出する円弧面により構成されてもよい。なお、屈曲部Ｂｐは、第１側面１４９ｆよりも凹部１４９の内側に突出していれば、どのように構成を変更してもよい。

○ 側面１４９ｂの両端に屈曲部Ｂｐが設けられていたが、屈曲部Ｂｐのいずれか一方を割愛してもよい。すなわち、凹部１４９の側面１４９ｂの少なくとも一端に、屈曲部Ｂｐが形成されていればよい。

○ 側面１４９ｂの両端に設けられる屈曲部Ｂｐの両方を割愛してもよい。
○ 第２連通路１４９ｃは、割愛してもよい。すなわち、第２のシャフト３２の軸線方向から見て、底面１４７及び側面１４８をＯ字状に形成してもよい。なお、第１連通路１４６ｃも割愛してもよい。すなわち、第２のシャフト３２の軸線方向から見て、底面１４４及び側面１４５をＯ字状に形成してもよい。

○ シール部材側供給通路７６は、３つの内面１４ｄのうち１つに開口していたが、３つの内面１４ｄのうち２つに開口してもよい。また、シール部材側供給通路７６は、３つの内面１４ｄの全てに開口してもよい。すなわち、オイル供給孔７０は、内面１４ｄに開口していればよい。なお、オイル供給孔７０は、内面１４ｄに開口することに限らず、増速機室１３ｃに貯留されるオイルが循環できれば、どのように構成を変更してもよい。

○ オイル供給孔７０を割愛してもよい。増速機室１３ｃにオイルが貯留されていればよい。
○ 凹部１４９は、底面１４９ａと、側面１４９ｂとを有していたが、これに限らない。凹部１４９は、底面１４４に１つの円弧状の孔を形成することにより構成されてもよい。

○ 本実施形態では、２つの固定ローラ５５と、１つの可動ローラ５６とが採用されていたが、増速機５０に適用するローラの数は適宜変更してもよい。
○ 第３収容部１４３は、第２のシャフト３２の軸線方向から見たとき長円形状をなしていたが、例えば楕円形状をなしていてもよく、第３収容部１４３に収容される軸受５４の一方向にのみ移動できれば、第３収容部１４３の形状は適宜変更してもよい。

○ 軸受５４は、外輪５４ａと内輪５４ｂとの相対的な回転に伴って転動自在であれば、外輪５４ａと内輪５４ｂとの間に挟み込まれるものは玉５４ｃに限らず、適宜変更してもよい。すなわち、軸受５４は、ローラ５２を回転自在に支持できるように外輪５４ａと内輪５４ｂとを有しているとよく、少なくとも外輪５４ａと内輪５４ｂを備える構成であればよい。

○ メカニカルシール６０のカートリッジ６３の係止部６３ｄは、端面１４６ｄ及び端面１４９ｄに係止されていたが、例えば、第１連通路１４６ｃ及び第２連通路１４９ｃが割愛された場合、係止部６３ｄは、底面１４４及び底面１４７に係止されることが好ましい。

○ メカニカルシール６０のカートリッジ６３から係止部６３ｄを割愛してもよい。この場合、カートリッジ６３の外周壁６３ｃが第２の挿通孔１４ｃの内周面に対して強固に固定されるように外周壁６３ｃの外径を大きくすることが好ましい。

○ 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、１３ｄ…第１の挿通孔、１４ｃ…第２の挿通孔、１４ｄ…内面、２０…電動モータ、３１…第１のシャフト、３２…第２のシャフト、５０…増速機、５１…リング部材、５２…ローラ、５４…軸受、５４ａ…外輪、５４ｂ…内輪、５５…固定ローラ、５６…可動ローラ、６０…メカニカルシール、７０…オイル供給孔、１４３…第３収容部、１４７…底面、１４８…側面、１４９…凹部、１４９ａ…底面、１４９ｂ…側面、１４９ｃ…第２連通路、１４９ｆ…第１側面、１４９ｇ…第２側面、１４９ｈ…第３側面、Ｂｐ…屈曲部。

Claims (4)

1. 駆動源によって回転する第１のシャフトの動力を第２のシャフトに伝達する増速機と、
   前記増速機が収容され、前記第１のシャフトが挿通される第１の挿通孔及び前記第２のシャフトが挿通される第２の挿通孔が形成されたハウジングと、を備え、
   前記増速機は、
   前記第１のシャフトの回転に伴って回転するリング部材と、
   前記リング部材と前記第２のシャフトの間に設けられた、固定ローラ及び可動ローラを含む複数のローラと、を有し、
   前記ハウジングには、
   前記第２のシャフトの軸線方向に延び、前記第２の挿通孔を規定する内面と、
   前記可動ローラを支持する軸受が収容され、前記増速機側に向けて開口する収容部と、が形成された遠心圧縮機であって、
   前記軸受は、少なくとも内輪と外輪を備える転がり軸受であり、
   前記収容部は、
   前記収容部を規定する底面と、
   前記収容部を規定する側面と、
   前記底面に設けられ、前記増速機側に向けて開口する凹部と、を有し、
   互いに切り欠かれた前記内面の一部及び前記側面の一部が連通し、
   前記軸受は、前記外輪のみが前記底面に当接して支持されていることを特徴とする遠心圧縮機。
2. 前記凹部は、
   前記凹部を規定する底面と、
   前記凹部を規定する側面と、を有し、
   前記内輪は、前記凹部の前記底面に接触しないことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記第２のシャフトの外周面と、前記内面との間には、シール部材が設けられ、
   前記ハウジングは、
   前記内面に開口するとともに前記シール部材にオイルを供給するオイル供給孔と、
   前記凹部の前記側面と前記第２の挿通孔とを連通する連通路と、を有することを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記凹部の前記側面の少なくとも一端には、他の部分よりも内側に突出する屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の遠心圧縮機。

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