WO2015141506A1 - 電動ターボ式圧縮機 - Google Patents

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WO2015141506A1
WO2015141506A1 PCT/JP2015/056798 JP2015056798W WO2015141506A1 WO 2015141506 A1 WO2015141506 A1 WO 2015141506A1 JP 2015056798 W JP2015056798 W JP 2015056798W WO 2015141506 A1 WO2015141506 A1 WO 2015141506A1
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WO
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chamber
impeller
housing
bearing
turbo compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/056798
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊郎 藤井
星野　伸明
栗田　創
宏尚 横井
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
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Filing date
Publication date
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    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051—Axial thrust balancing
    • F04D29/0516—Axial thrust balancing balancing pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
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    • F16C39/00—Relieving load on bearings
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps

Definitions

  • the present invention relates to an electric turbo compressor.
  • Patent Document 1 discloses a conventional electric turbo compressor.
  • This electric turbo compressor includes a housing, an electric motor, a rotating shaft, and an impeller.
  • An impeller chamber and a motor chamber are formed in the housing.
  • the electric motor is accommodated in the motor chamber.
  • the rotating shaft is provided in the housing and is rotationally driven by an electric motor.
  • the impeller is accommodated in the impeller chamber and provided on the rotating shaft.
  • a suction port and a discharge port are formed in the housing.
  • the suction port sucks a fluid to be supplied to the impeller into the housing.
  • the fluid compressed by the rotation of the impeller is discharged out of the housing from the discharge port.
  • the housing also includes a first bearing housing portion provided between the impeller chamber and the motor chamber, and a second bearing housing portion provided on the opposite side of the first bearing housing portion across the motor chamber.
  • Each of the first bearing housing portion and the second bearing housing portion has a shaft hole through which the rotation shaft is inserted.
  • a first bearing is provided between the surface forming the shaft hole of the first bearing housing and the rotation shaft.
  • the 2nd bearing is provided between the surface which forms the shaft hole of a 2nd bearing accommodating part, and a rotating shaft.
  • the first and second bearings are radial foil bearings.
  • the radial foil bearing has a cylindrical top foil that can be displaced in the radial direction, and a bump foil that is positioned outside the top foil in the radial direction of the top foil and can elastically support the top foil. Yes.
  • the fluid is compressed by the rotation of the impeller and discharged to the discharge chamber in the housing.
  • the impeller rotates in the impeller chamber to increase the kinetic energy of the fluid in the impeller chamber.
  • the impeller converts the kinetic energy of the fluid into pressure energy, and discharges the compressed fluid into the discharge chamber.
  • the impeller has a large-diameter portion formed in a large diameter located on the side close to the motor chamber, and the small-diameter portion formed in a small diameter is located on the side far from the motor chamber. Thrust force is generated to urge it so as to be pulled in.
  • the high pressure chamber is also formed in the housing.
  • the high pressure chamber is located on the opposite side of the impeller chamber across the motor chamber.
  • the discharge chamber and the high pressure chamber communicate with each other through a pressure guiding passage.
  • a pressure receiving portion extending in a flange shape is formed on the outer side in the radial direction at an end portion of the rotating shaft protruding into the high pressure chamber. The pressure in the discharge chamber is applied to the high pressure chamber by the pressure guide passage, and the pressure receiving portion of the rotating shaft resists the thrust force generated by the impeller.
  • the conventional electric turbo compressor employs a labyrinth seal between the first bearing and the impeller chamber, a labyrinth groove is cut in at least one of the first bearing housing and the rotating shaft. A process etc. are needed.
  • this electric turbo compressor it is difficult to reduce the space occupied by the labyrinth seal, so it is difficult to reduce the size.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object to be solved is to provide an electric turbo compressor capable of realizing a reduction in manufacturing cost and a reduction in size.
  • the electric turbo compressor of the present invention includes a housing in which an impeller chamber and a motor chamber are formed, An electric motor housed in the motor chamber; A rotating shaft provided in the housing and driven to rotate by the electric motor; An impeller housed in the impeller chamber and provided on the rotating shaft; A suction port formed in the housing for sucking a fluid to be supplied to the impeller into the housing; An electric turbo compressor including a discharge port formed in the housing and discharging the fluid compressed by rotation of the impeller to the outside of the housing;
  • the housing has a first bearing housing portion provided between the impeller chamber and the motor chamber, and a second bearing housing portion provided on the opposite side of the first bearing housing portion across the motor chamber.
  • the first bearing housing portion and the second bearing housing portion each have a shaft hole through which the rotating shaft is inserted, A first bearing is provided between a surface of the first bearing housing portion that forms the shaft hole and the rotary shaft, A second bearing is provided between a surface of the second bearing housing portion forming the shaft hole and the rotating shaft, At least one of the first bearing housing portion and the second bearing housing portion has a recess that is annularly recessed from the surface that forms the shaft hole and surrounds the rotation shaft, At least one of the first bearing and the second bearing is a cylindrical top foil that can be displaced in the radial direction, and is positioned outside the top foil in the radial direction of the top foil, and the top foil is A bump foil that can be elastically supported; and a flange portion that extends from the top foil to the outside in the radial direction of the top foil and fits into the recess, Of the two flange surfaces that extend in the direction intersecting with the axial direction of the top foil in the flange portion, the pressure in the region where
  • one flange surface of the flange portion is seated in the recess, and the space between one region and the other region is sealed.
  • the radial foil bearing also serves as a seal member that seals between one region and the other region, the number of seal members can be reduced by one.
  • channel conventionally are unnecessary.
  • the flange portion extends radially outward from the top foil and the concave portion fits the flange portion.
  • the space is small.
  • the manufacturing cost can be reduced and the size can be reduced.
  • the housing is preferably formed with a high-pressure chamber capable of applying an internal pressure to at least a part of the rotating shaft so as to resist a thrust force generated by the impeller when the impeller rotates.
  • a high-pressure chamber capable of applying an internal pressure to at least a part of the rotating shaft so as to resist a thrust force generated by the impeller when the impeller rotates.
  • one flange surface in the flange portion receives the pressure inside the high pressure chamber and is urged to the recess. That is, the flange portion is seated in the recess by the pressure applied to the high pressure chamber, and seals between the high pressure chamber and the other region.
  • the high pressure chamber is located on the opposite side of the impeller chamber across the motor chamber, and fluid having a pressure higher than that of the fluid in the motor chamber can flow in.
  • the second bearing housing part may have a recess.
  • the second bearing may have a top foil, a bump foil, and a flange portion.
  • the suction port can be in communication with the motor chamber.
  • the impeller is preferably configured to generate a thrust force from the impeller chamber toward the motor chamber. In the conventional electric turbo compressor, the impeller generates a thrust force that urges the rotating shaft to be drawn into the impeller chamber. Therefore, in order to resist the thrust force, the end portion of the rotating shaft that protrudes into the high pressure chamber is provided.
  • the first bearing preferably has a top foil and a bump foil.
  • a radial foil bearing having the same configuration as the radial foil bearing of the second bearing except for the flange portion as the first bearing, the manufacturing cost can be reliably reduced and the size can be reduced.
  • the high-pressure chamber is provided with a thrust bearing that supports the rotating shaft in the axial direction.
  • the thrust force can be reliably supported by the thrust bearing in the high pressure chamber.
  • the housing is preferably formed with a discharge chamber through which fluid compressed by the rotation of the impeller is discharged, and a pressure guiding passage that connects the discharge chamber and the high-pressure chamber. In this case, it is not necessary to arrange piping outside the electric turbo compressor, and the mounting property to a vehicle or the like is improved.
  • the first bearing may have a top foil, a bump foil, and a flange portion.
  • the pressure in the region where the impeller side flange surface is exposed may be lower than the pressure in the region where the other flange surface is exposed.
  • the flange portion is seated in the recess by the pressure applied to the other region, and seals between one region and the other region.
  • the housing may be provided with an intermediate chamber provided between the motor chamber and the impeller chamber and communicating with the impeller chamber and the suction port.
  • the intermediate chamber can be used for various applications such as providing a thrust bearing in the intermediate chamber or providing a suction port in the intermediate chamber.
  • the housing may be formed with a first impeller chamber that is an impeller chamber that houses a first impeller, and a second impeller chamber that is an impeller chamber that houses a second impeller.
  • the housing may be provided with an intermediate chamber that is provided between the motor chamber and the first impeller chamber and communicates with the first impeller chamber and the suction port.
  • the fluid can be compressed in two stages, and the intermediate chamber can be used for various purposes, such as providing a thrust bearing in the intermediate chamber or providing a suction port in the intermediate chamber.
  • the manufacturing cost can be reduced and the size can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric turbo compressor according to a first embodiment.
  • 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an electric turbo compressor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating the AA cross section and the BB cross section of FIG. 1 according to the electric turbo compressor of the first embodiment. It is a perspective view which shows the top foil of the radial foil bearing with a flange concerning the electric turbo compressor of Example 1.
  • FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view similar to FIG. 3, showing a state in which dynamic pressure acts between a top foil and a rotating shaft, according to the electric turbo compressor of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an electric turbo compressor according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an electric turbo compressor according to a third embodiment.
  • the electric turbo compressor 1 includes a housing 10, an electric motor 30, a rotating shaft 31, and an impeller 50.
  • the front side lid body 11, the impeller housing 12, the first bearing housing portion 13, the motor housing 14, the second bearing housing portion 15, and the rear side lid body 16 are abutted in this order from the front side to the rear side. These are fixed to each other by a plurality of bolts (not shown).
  • an impeller chamber 5 In the housing 10, an impeller chamber 5, a diffuser 6, a discharge chamber 7, an intermediate chamber 12B, a motor chamber 3, and a high pressure chamber 9 are formed.
  • a first recess 11A is formed on the rear surface side of the front lid 11.
  • the first recess 11A has a circular shape centering on an axis X1 (an axis X1 of a rotation shaft 31 described later) extending in the front-rear direction, and is recessed forward from the rear surface of the front lid 11.
  • the impeller housing 12 is formed with a second recess 12A.
  • the second recess 12A has a truncated cone shape with the axis X1 as the central axis and curved so that the bus line approaches the axis X1 from the front side toward the rear side.
  • the impeller housing 12 is penetrated in the front-rear direction by the second recess 12A.
  • the second recess 12A has a small diameter on the rear side.
  • the impeller chamber 5 is partitioned by the first recess 11A and the second recess 12A.
  • the diffuser 6 communicates with the portion of the impeller chamber 5 having the largest inner diameter.
  • the diffuser 6 is an annular space that is flat in the front-rear direction.
  • the discharge chamber 7 is an annular space that communicates with the outer peripheral edge of the diffuser 6 and has a larger volume than the diffuser 6.
  • the discharge chamber 7 is formed so that the volume gradually increases in the rotation direction of the rotary shaft 31.
  • a discharge port 12E is formed in the impeller housing 12. The discharge port 12E allows the discharge chamber 7 and the outside of the housing 10 to communicate with each other.
  • the first bearing housing part 13 has a partition wall part 13A and a cylindrical first boss part 13B.
  • the partition wall portion 13A has a disk shape, and has a through hole with the axis X1 as the central axis at the center.
  • the partition wall portion 13A covers the intermediate chamber 12B from the rear side.
  • the first boss portion 13B protrudes rearward from the outside in the radial direction of the rotation shaft 31 from the through hole in the partition wall portion 13A.
  • the first boss portion 13B has a through hole with the axis X1 as the central axis.
  • the surface that forms the through hole of the partition wall portion 13A and the surface that forms the through hole of the first boss portion 13B are surfaces that form the shaft hole through which the rotary shaft 31 is inserted, and are formed flush with each other.
  • hub part 13B is demonstrated as the 1st shaft support surface 128 hereafter.
  • a key groove 128 ⁇ / b> K extending in the direction in which the axis X ⁇ b> 1 extends is recessed in the first shaft support surface 128.
  • the motor housing 14 is a cylindrical body.
  • An inner wall surface 14 ⁇ / b> A of the motor housing 14 is a cylindrical surface having the axis X ⁇ b> 1 as a central axis.
  • the second bearing housing portion 15 has a partition wall portion 15A and a cylindrical second boss portion 15B.
  • the partition wall portion 15 ⁇ / b> A has a disk shape and has a through hole with the axis X ⁇ b> 1 as the central axis at the center.
  • the second boss portion 15B protrudes forward from the outer side in the radial direction of the rotation shaft 31 from the through hole in the partition wall portion 15A.
  • the second boss portion 15B has a through hole with the axis X1 as the central axis.
  • the surface that forms the through hole of the partition wall portion 15A and the surface that forms the through hole of the second boss portion 15B are surfaces that form the shaft hole through which the rotation shaft 31 is inserted, and are formed flush with each other.
  • the surface which forms the shaft hole which consists of the surface which forms the through-hole of the partition part 15A, and the surface which forms the through-hole of the 2nd boss
  • hub part 15B is demonstrated as the 2nd shaft support surface 118 hereafter.
  • a key groove 118 ⁇ / b> K extending in the direction in which the axis X ⁇ b> 1 extends is recessed in the second shaft support surface 118.
  • the second boss portion 15B has a recess 117 that is recessed in an annular shape from the second shaft support surface 118 with the axis X1 as the central axis.
  • the concave portion 117 is continuous with the second shaft support surface 118 on the rear side lid body 16 side, that is, on the high pressure chamber 9 side.
  • the recess 117 is a rectangular groove that is recessed from the second shaft support surface 118 to the outside in the radial direction of the rotation shaft 31.
  • the recess 117 surrounds the rotation shaft 31.
  • the inner wall surface on the front side of the recess 117 is a seal surface 117S.
  • the motor chamber 3 is partitioned by an inner wall surface 14 ⁇ / b> A of the motor housing 14, a partition wall portion 13 ⁇ / b> A of the first bearing housing portion 13, and a partition wall portion 15 ⁇ / b> A of the second bearing housing portion 15. It is a space extending in a substantially cylindrical shape in the direction.
  • a suction port 14E is formed on the rear edge side of the motor housing 14.
  • the suction port 14E allows the motor chamber 3 and the outside of the housing 10 to communicate with each other.
  • a suction passage 13 ⁇ / b> F is formed in the partition wall portion 13 ⁇ / b> A of the first bearing housing portion 13.
  • the suction passage 13F penetrates the partition wall 13A in the front-rear direction, and allows the motor chamber 3 and the intermediate chamber 12B to communicate with each other.
  • a suction passage 12 ⁇ / b> F is formed in the impeller housing 12.
  • the suction passage 12F allows the intermediate chamber 12B and the portion having the smallest inner diameter of the impeller chamber 5 to communicate with each other. That is, the intermediate chamber 12B is provided between the motor chamber 3 and the impeller chamber 5, and communicates with the impeller chamber 5 and the suction port 14E.
  • the high pressure chamber 9 is formed on the front side of the rear cover 16 between the partition wall 15A of the second bearing housing 15 and the rear end surface 31R of the rotary shaft 31.
  • the high pressure chamber 9 is located on the opposite side of the impeller chamber 5 across the motor chamber 3.
  • the first boss portion 13B is formed between the high pressure chamber 9 and the motor chamber 3.
  • the second boss portion 15B is formed between the motor chamber 3 and the impeller chamber 5 so as to be coaxial with the first boss portion 13B.
  • the rotary shaft 31 is a shaft body having the central axis X1 as a central axis.
  • the rotary shaft 31 includes a large-diameter portion 31A formed in a large-diameter columnar shape, and a medium-diameter portion 31B formed in a cylindrical shape having a smaller diameter than the large-diameter portion 31A.
  • the small-diameter portion 31C is coaxially integrated with the medium-diameter portion 31B and has a small-diameter portion 31C formed in a columnar shape having a smaller diameter than the medium-diameter portion 31B.
  • the large diameter portion 31A is located in the motor chamber 3, the middle diameter portion 31B is located in the intermediate chamber 12B, and the small diameter portion 31C is located in the impeller chamber 5.
  • the first boss portion 13B and the second boss portion 15B pass through the large diameter portion 31A.
  • the rear end surface 31R of the large diameter portion 31A forms a high pressure chamber 9.
  • a first radial foil bearing 120 is provided between the first shaft support surface 128 and the large diameter portion 31A.
  • a second radial foil bearing 110 with a flange is provided between the second shaft support surface 118 and the large diameter portion 31A.
  • the first radial foil bearing 120 is an example of the “first bearing” in the present invention.
  • the second radial foil bearing 110 is an example of the “second bearing” in the present invention.
  • the second radial foil bearing 110 has a top foil 111, a bump foil 113, and a flange portion 115.
  • the top foil 111 is formed by bending a thin metal plate into a substantially cylindrical shape. More specifically, the top foil 111 protrudes outward in the radial direction of the rotary shaft 31, a cylindrical portion extending along the outer periphery of the rotary shaft 31 in the direction of the axis X ⁇ b> 1, a gap 111 ⁇ / b> S elongated in the front-rear direction. And a key 111K which is a small piece.
  • the top foil 111 is located on the outer peripheral side of the large diameter portion 31A and surrounds the large diameter portion 31A.
  • the key 111K is a small piece that protrudes outward in the radial direction of the rotary shaft 31 from an edge that forms the gap 111S, and extends in a direction in which the axis X1 extends.
  • the key 111K has a substantially rectangular flat plate shape.
  • the top foil 111 can be displaced in the radial direction of the top foil 111 (the radial direction of the rotating shaft 31) when the gap 111S is enlarged or reduced.
  • the bump foil 113 is a thin metal plate that extends along the outer periphery of the rotary shaft 31 in the direction in which the axis X1 extends and has a plurality of curved portions 113W. More specifically, the bump foil 113 is provided between the arc portion 113C extending along the outer peripheral surface of the rotating shaft 31 in the direction in which the axis X1 extends and the adjacent arc portion 113C, and the rotating shaft 31 extends from the arc portion 113C.
  • the bump foil 113 is positioned outside the top foil 111 in the radial direction of the top foil 111 and surrounds the top foil 111.
  • the bump foil 113 can elastically support the top foil 111 by being elastically deformed so that the curved portion 113W is crushed or restored to its original shape. That is, the bump foil 113 can be displaced in the radial direction of the top foil 111 (the radial direction of the rotating shaft 31).
  • the flange portion 115 is integrally formed with the top foil 111.
  • the flange portion 115 extends from the rear end edge of the top foil 111 (in this embodiment, the end edge of the top foil 111 on the high pressure chamber 9 side) to the outer side in the radial direction of the top foil 111 and extends in the circumferential direction of the rotary shaft 31. ing. More specifically, the flange portion 115 has a disk shape and has a through hole at the center.
  • the “disc shape” in the present invention includes a part having a gap 111S as in the present embodiment. In other words, the disk is partially cut out. As shown in FIG.
  • the gap 111 ⁇ / b> S extends from the top foil 111 to the flange portion 115.
  • the flange portion 115 has two flange surfaces 115a and 115b which are surfaces extending in a direction intersecting with the extending direction of the axis X1 of the top foil 111 and facing each other.
  • the two flange surfaces 115a and 115b of the present embodiment extend in a direction orthogonal to the direction in which the axis X1 extends.
  • the flange surface 115a is located on the motor chamber 3 side, and the flange surface 115b is located on the high pressure chamber 9 side. As shown in FIG. 2, the flange portion 115 is fitted with the concave portion 117.
  • the first radial foil bearing 120 has a top foil 121 and a bump foil 123.
  • the top foil 121 is formed by bending a thin metal plate into a substantially arc shape. More specifically, the top foil 121 protrudes outward in the radial direction of the rotating shaft 31, a cylindrical portion extending along the outer periphery of the rotating shaft 31 in the direction of the axis X ⁇ b> 1, a gap 121 ⁇ / b> S elongated in the front-rear direction. And a key 121K that is a small piece.
  • the top foil 121 is located on the outer peripheral side of the large-diameter portion 31A and surrounds the large-diameter portion 31A.
  • the key 121K is a small piece that protrudes outward in the radial direction of the rotary shaft 31 from the edge forming the gap 121S, and extends in the direction in which the axis X1 extends. In other words, the key 121K has a substantially rectangular flat plate shape. When the key 121K is engaged with the key groove 128K, the top foil 121 does not rotate in the through hole of the first boss portion 13B.
  • the top foil 121 can be displaced in the radial direction of the top foil 121 (the radial direction of the rotating shaft 31) when the gap 121S is enlarged or reduced.
  • the bump foil 123 is a thin metal plate that extends along the outer periphery of the rotating shaft 31 in the direction in which the axis X1 extends and has a plurality of curved portions 123W. More specifically, the bump foil 123 is provided between the arc portion 123C extending along the outer peripheral surface of the rotating shaft 31 in the direction in which the axis X1 extends and the adjacent arc portion 123C, and the rotating shaft 31 extends from the arc portion 123C.
  • the bump foil 123 is positioned outside the top foil 121 in the radial direction of the top foil 121 and surrounds the top foil 121.
  • the bump foil 123 can elastically support the top foil 121 by being elastically deformed so that the curved portion 123W is crushed or restored to its original shape. That is, the bump foil 123 can be displaced in the radial direction of the top foil 121 (the radial direction of the rotating shaft 31).
  • the top foil 121 has a configuration in which the flange portion 115 shown in FIG. 4 and the like is removed from the top foil 111, and the bump foil 123 has the same configuration as the bump foil 113. Yes.
  • a flange member 139 is press-fitted into the middle diameter portion 31B.
  • the flange member 139 is a perforated disk having an axis X1 as a central axis.
  • a pair of front and rear thrust bearings 131 and 132 are arranged in the intermediate chamber 12B.
  • the front thrust bearing 131 is assembled to the bottom surface of the intermediate chamber 12B.
  • the rear thrust bearing 132 is assembled to the front surface of the partition wall 13A.
  • the flange member 139 is sandwiched from the front and rear by the thrust bearings 131 and 132.
  • the rotary shaft 31 is supported by the housing 10 so as to be rotatable around the axis X1 with the second radial foil bearing 110 and the first radial foil bearing 120 interposed therebetween.
  • the rotary shaft 31 is supported by the housing 10 in the front-rear direction, which is the direction in which the axis X1 extends, by the flange member 139 and the thrust bearings 131 and 132.
  • the electric motor 30 is accommodated in the motor chamber 3.
  • the electric motor 30 has a stator 30A and a rotor 30B.
  • the stator 30 ⁇ / b> A is fixed to the inner wall surface 14 ⁇ / b> A of the motor housing 14.
  • the rotor 30B is fixed to the rotating shaft 31 inside the stator 30A.
  • the impeller 50 has a truncated cone shape that is curved so that the bus bar approaches the axis X1. A plurality of blades are formed on the impeller 50.
  • the impeller 50 is accommodated in the impeller chamber 5 and press-fitted into the small diameter portion 31C.
  • the impeller 50 has a small-diameter portion 50A formed with a small diameter located on the side close to the motor chamber 3, that is, on the intermediate chamber 12B side of the impeller housing 12, and the large-diameter portion 50B formed with a large diameter is on the side far from the motor chamber 3 That is, it is located on the first concave portion 11 ⁇ / b> A side of the front side lid 11. For this reason, the impeller 50 generates a thrust force F1 from the impeller chamber 5 toward the motor chamber 3 during rotation.
  • the thrust force F ⁇ b> 1 is a force that causes the rotary shaft 31 to be displaced rearward so that the rear end surface 31 ⁇ / b> R of the rotary shaft 31 enters the high-pressure chamber 9.
  • the discharge chamber 7 and the high pressure chamber 9 are communicated with each other by a pressure guide passage 8.
  • the pressure guiding passage 8 is formed in the impeller housing 12 and formed in the motor housing 14 and the pore 12H that opens to the discharge chamber 7, the pore 13H that is formed in the partition wall portion 13A of the first bearing housing portion 13, and the motor housing 14.
  • the pore 14H, the pore 15H formed in the partition wall portion 15A of the second bearing housing portion 15, and the pore 16H formed in the rear side cover body 16 and opening to the high pressure chamber 9 are connected in a continuous manner. Become.
  • the suction port 14E is connected to an evaporator by a pipe, and the evaporator is connected to an expansion valve and a condenser by a pipe.
  • the discharge port 12E is connected to the condenser by piping.
  • the electric turbo compressor 1, the evaporator, the expansion valve, and the condenser constitute a refrigeration circuit of the vehicle air conditioner.
  • the electric motor 30 In the electric turbo compressor 1, the electric motor 30 generates a driving force for rotating the rotor 30B around the axis X1 by energizing the stator 30A, and rotationally drives the rotary shaft 31. Thereby, the impeller 50 rotates in the impeller chamber 5. For this reason, the refrigerant as the fluid is supplied from the outside of the housing 10 into the suction port 14E. This refrigerant flows into the impeller chamber 5 via the motor chamber 3, the suction passage 13F, the intermediate chamber 12B, and the suction passage 12F. That is, the motor chamber 3 also serves as a suction chamber that supplies a low-pressure refrigerant to the impeller chamber 5.
  • the low-pressure refrigerant in the motor chamber 3 is sucked into the impeller chamber 5 via the suction passage 13F, the intermediate chamber 12B, and the suction passage 12F.
  • the impeller 50 increases the kinetic energy of the refrigerant in the impeller chamber 5, converts the kinetic energy into pressure energy by the diffuser 6, compresses the refrigerant, and discharges the refrigerant into the discharge chamber 7.
  • the high-pressure refrigerant in the discharge chamber 7 is discharged from the discharge port 12E to the condenser. Then, the refrigerant is sucked into the motor chamber 3 again through the expansion valve and the evaporator. In this way, air conditioning of the vehicle air conditioner is performed.
  • the high-pressure refrigerant in the discharge chamber 7 is supplied to the high-pressure chamber 9 while being throttled by the pressure guide passage 8. For this reason, the pressure inside the high pressure chamber 9 is higher than the pressure inside the motor chamber 3.
  • the high pressure chamber 9 applies a pressure inside the high pressure chamber 9 to the rear end surface 31 ⁇ / b> R of the rotary shaft 31.
  • the rear end surface 31R of the rotating shaft 31 is an example of “at least a part of the rotating shaft to which the pressure inside the high-pressure chamber is applied” in the present invention.
  • the urging force F2 corresponding to the pressure receiving area of the rear end surface 31R and the pressure inside the high pressure chamber 9 acts forward on the rear end surface 31R of the rotating shaft 31. That is, the urging force F2 acts against the thrust force F1 generated by the impeller 50.
  • the high pressure chamber 9 applies a pressure inside the high pressure chamber 9 to the flange portion 115 fitted to the concave portion 117 of the second boss portion 15B. More specifically, the flange surface 115 b is exposed in the high pressure chamber 9. Further, the region where the flange surface 115 a is exposed communicates with the motor chamber 3 through the bump foil 111 and has a pressure equivalent to that of the motor chamber 3. Therefore, the urging force F3 corresponding to the pressure receiving area of the flange portion 115 and the pressure inside the high pressure chamber 9 acts forward (in the direction from the high pressure chamber 9 toward the motor chamber 3) to the flange portion 115.
  • the flange surface 115a of the flange portion 115 abuts on the seal surface 117S of the recess 117 (the surface located on the motor chamber 3 side of the pair of surfaces extending in the direction intersecting the axial center X1 direction of the recess 117), The space between the motor chamber 3 and the high pressure chamber 9 is sealed.
  • the high-pressure refrigerant in the discharge chamber 7 is supplied to the high-pressure chamber 9 via the pressure guide passage 8, so that the urging force F ⁇ b> 2 is applied to the rear end surface 31 ⁇ / b> R of the rotating shaft 31.
  • the thrust force F1 generated by the impeller 50 is offset by the urging force F2.
  • the load acting on the thrust bearings 131 and 132 can be reduced.
  • the durability of the thrust bearings 131 and 132 is improved.
  • the flange member 139 and the thrust bearings 131 and 132 can be reduced in diameter, the outer diameter of the housing 10 can be reduced, and thus the electric turbo compressor 1 can be reduced in size.
  • the second radial foil bearing 110 has a flange portion 115 extending from the top foil 111 to the outer side in the radial direction of the rotating shaft 31.
  • the flange portion 115 is fitted into the concave portion 117 of the second boss portion 15 ⁇ / b> B, receives the pressure inside the high pressure chamber 9, and is urged by the concave portion 117.
  • the flange surface 115a of the flange portion 115 is seated on the seal surface 117S in the recess 117 by the pressure in the discharge chamber 7 applied to the high pressure chamber 9 via the pressure guiding passage 8, and the motor chamber 3 and the high pressure chamber. 9 is sealed.
  • the flange portion 115 extends from the top foil 111 to the outer side in the radial direction of the rotating shaft 31, and the flange portion 115 is fitted into the concave portion 117 of the second boss portion 15B. Therefore, the occupied space is small as compared with the labyrinth seal in the conventional electric turbo compressor.
  • the manufacturing cost can be reduced and the size can be reduced.
  • the rear end surface 31R of the rotating shaft 31 can be used as it is as a pressure receiving portion to which an internal pressure is applied by the high pressure chamber 9. For this reason, in this electric turbo compressor 1, since it is not necessary to form the flange-shaped pressure receiving part in the rotating shaft in the said conventional electric turbo compressor, the reduction in manufacturing cost and size reduction are realized reliably. it can.
  • the manufacturing cost is reduced. Inexpensive and downsizing can be realized reliably.
  • the discharge chamber 7 and the high pressure chamber 9 can be communicated with each other by a pipe provided outside the electric turbo compressor 1.
  • a suction port 14E may be formed in the intermediate chamber 12B, and a high-pressure refrigerant may be introduced into the motor chamber 3.
  • the first bearing it is possible to cause the first bearing to function as a seal member by adopting a radial foil bearing with a flange as the first bearing.
  • the electric turbo compressor 2 As shown in FIG. 6, the electric turbo compressor 2 according to the second embodiment includes a housing 20, an electric motor 30, a rotating shaft 32, and an impeller 50.
  • description of the electric turbo compressor 2 which concerns on Example 2 demonstrates only the difference with the electric turbo compressor 1 which concerns on Example 1, and is the same as the electric turbo compressor 1 which concerns on Example 1.
  • the housing 20 includes a front-side cover 11, an impeller housing 22, a motor housing 14, a second bearing housing portion 15, and a rear-side cover 26 that are abutted in this order from the front side to the rear side. Are fixed to each other.
  • the housing 20 includes an impeller chamber 5, a diffuser 6, a discharge chamber 7, a first boss portion 22B as a first bearing housing portion, a second boss portion 25B as a second bearing housing portion, a motor chamber 3 and a high pressure chamber 28. Is formed.
  • a cylindrical first boss portion 22B is formed on the rear surface of the impeller housing 22 (the surface on the motor chamber 3 side).
  • the first boss portion 22 ⁇ / b> B protrudes rearward from the center of the rear surface of the impeller housing 22.
  • the first boss portion 22B has a through hole with the axis X1 as the central axis.
  • the surface forming the through hole of the first boss portion 22B is a surface forming the shaft hole through which the rotation shaft 32 is inserted.
  • the impeller housing 22 is formed with a suction passage 22C.
  • the suction passage 22C allows the motor chamber 3 and the portion having the smallest inner diameter of the impeller chamber 5 to communicate with each other.
  • the rotary shaft 32 has a medium diameter portion 32A formed in a medium diameter cylindrical shape, and a coaxial portion with the medium diameter portion 32A, and a large diameter portion 32B formed in a column shape larger in diameter than the medium diameter portion 32A. And a small-diameter portion 32C that is coaxial with the large-diameter portion 32B and is formed in a columnar shape having a smaller diameter than the medium-diameter portion 32A and the large-diameter portion 32B.
  • a flange member 139 is press-fitted into the medium diameter portion 31B.
  • a pair of front and rear thrust bearings 131 and 132 are disposed in the high pressure chamber 9.
  • a second radial foil bearing 110 is provided between the second boss portion 15B and the large diameter portion 32B.
  • a first radial foil bearing 120 is provided between the first boss portion 13B and the large diameter portion 32B.
  • the suction port 24E is connected to the evaporator.
  • a pressure introduction port 28A and a discharge port 28B are formed in the high pressure chamber 28 in the high pressure chamber 28, a pressure introduction port 28A and a discharge port 28B are formed.
  • the discharge chamber 7 and the pressure guide port 28 ⁇ / b> A are communicated with each other by a pressure guide passage 18 made of a pipe provided outside the electric turbo compressor 2.
  • the discharge port 28B is connected to a condenser.
  • Other configurations are the same as those of the electric turbo compressor 1 of the first embodiment.
  • the refrigerant supplied from the outside of the housing 20 into the suction port 24E flows into the impeller chamber 5 via the motor chamber 3 and the suction passage 22C.
  • the impeller 50 discharges a high-pressure refrigerant into the discharge chamber 7.
  • the high-pressure refrigerant in the discharge chamber 7 is discharged to the condenser through the high-pressure chamber 28.
  • the high pressure chamber 28 applies internal pressure to the medium diameter portion 32A and the large diameter portion 32B of the rotary shaft 32.
  • Other functions and effects are the same as those of the electric turbo compressor 1 of the first embodiment.
  • the electric turbo compressor 4 according to the third embodiment includes a housing 40, an electric motor 30, a rotating shaft 33, a first impeller 60, and a second impeller 70.
  • the description of the electric turbo compressor 4 according to the third embodiment describes only differences from the electric turbo compressor 1 according to the first embodiment, and is the same as the electric turbo compressor 1 according to the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the housing 40 includes a first impeller housing 41, a second impeller housing 42, a third impeller housing 43, a first bearing housing portion 13, a motor housing 14, a second bearing housing portion 15, and a rear side lid body 16 from the front side to the rear side. And are fixed to each other by a plurality of bolts (not shown).
  • the housing 40 includes a first impeller chamber 5A, a second impeller chamber 5B, a first diffuser 6A, a second diffuser 6B, a first discharge chamber 7A, a second discharge chamber 7B, and a first boss portion as a first bearing housing portion. 13B, the 2nd boss
  • the first impeller chamber 5 ⁇ / b> A is formed by a second impeller housing 42 and a third impeller housing 43.
  • the first impeller chamber 5A has a frustoconical shape that is curved so that the bus line approaches the axis X1 from the front side toward the rear side.
  • the second impeller chamber 5 ⁇ / b> B is formed by a first impeller housing 41 and a second impeller housing 42.
  • the second impeller chamber 5B has a frustoconical shape that is curved so that the generatrix is separated from the axis X1 from the front side toward the rear side.
  • the second impeller chamber 5B is coaxial and has the same diameter as the first impeller chamber 5A.
  • the first impeller housing 41 is formed with a second suction port 41A extending from the outside to a portion having the smallest inner diameter of the second impeller chamber 5B.
  • the first diffuser 6A is formed on the front end side of the third impeller housing 43, and is located on the outer side in the radial direction of the rotary shaft 33 from the first impeller chamber 5A.
  • the second diffuser 6B is formed on the front end side of the second impeller housing 42, and is located on the outer side in the radial direction of the rotation shaft 33 from the second impeller chamber 5B.
  • the second diffuser 6B has a larger diameter than the first diffuser 6A.
  • the first discharge chamber 7 ⁇ / b> A is formed by the second impeller housing 42 and the third impeller housing 43.
  • 7 A of 1st discharge chambers are located in the radial direction outer side of the rotating shaft 33 rather than 6 A of 1st diffusers, and are connected with 6 A of 1st diffusers.
  • the second discharge chamber 7 ⁇ / b> B is formed by the first impeller housing 41 and the second impeller housing 42.
  • the second discharge chamber 7B is located outside the second diffuser 6B in the radial direction of the rotation shaft 33, and communicates with the second diffuser 6B.
  • the second impeller housing 42 is formed with a first discharge port 42A that communicates with the first discharge chamber 7A and a second discharge port 42B that communicates with the second discharge chamber 7B.
  • An intermediate chamber 12 ⁇ / b> B is formed on the rear surface side of the third impeller housing 43 between the first impeller housing portion 13 and the first impeller housing 43.
  • the third impeller housing 43 is formed with a first suction port 43A communicating with the intermediate chamber 12B.
  • the third impeller housing 43 is formed with a suction passage 43B.
  • the suction passage 43B communicates the intermediate chamber 12B and the portion having the smallest inner diameter of the first impeller chamber 5A.
  • Connection ports 14C and 14D are formed on the rear edge side of the motor housing 14.
  • the rotary shaft 33 includes a large-diameter portion 33A formed in a large-diameter columnar shape, and an intermediate-diameter portion 33B that is coaxially integrated with the large-diameter portion 33A and formed in a columnar shape having a smaller diameter than the large-diameter portion 33A.
  • the small-diameter portion 33C is integrally formed coaxially with the medium-diameter portion 33B and is formed in a columnar shape having a smaller diameter than the medium-diameter portion 33B.
  • a first radial foil bearing 120 is provided between the second boss portion 15B and the large diameter portion 33A.
  • the first boss portion 13B has a concave portion 117 that extends in an annular shape about the axis X1 as a central axis.
  • a second radial foil bearing 110 is provided between the first boss portion 13B and the large diameter portion 33A. The flange portion 115 of the second radial foil bearing 110 is engaged with the recess 117.
  • the first impeller 60 is accommodated in the first impeller chamber 5A and is press-fitted into the rear part (the part on the medium diameter part 33B side) of the small diameter part 33C.
  • a small diameter portion 60 ⁇ / b> A formed with a small diameter is located on the side close to the motor chamber 3
  • a large diameter portion 60 ⁇ / b> B formed with a large diameter is located on the side far from the motor chamber 3.
  • the second impeller 70 is accommodated in the second impeller chamber 5B, and is press-fitted into the front portion of the small diameter portion 33C (the tip side of the small diameter portion 33C).
  • the small diameter portion 70 ⁇ / b> A is located on the side far from the motor chamber 3
  • the large diameter portion 70 ⁇ / b> B is located on the side close to the motor chamber 3.
  • the first suction port 43A is connected to the evaporator.
  • the first discharge port 42 ⁇ / b> A and the introduction port 14 ⁇ / b> C are communicated with each other by a first pressure guiding passage 38 ⁇ / b> A that is a pipe provided outside the electric turbo compressor 4.
  • the lead-out port 14D and the second suction port 41A are communicated with each other by a second pressure guiding passage 38B made of a pipe provided outside the electric turbo compressor 4.
  • a pressure guiding port 9A is formed in the rear side cover body 16, and the pressure guiding port 9A is connected to the first pressure guiding passage 38A or the second pressure guiding passage 38B.
  • Other configurations are the same as those of the electric turbo compressor 1 of the first embodiment.
  • the refrigerant supplied from the outside of the housing 40 into the first suction port 43A flows into the first impeller chamber 5A via the intermediate chamber 12B and the suction passage 43B.
  • the first impeller 50 compresses the refrigerant and discharges the compressed refrigerant to the first discharge chamber 7A.
  • the refrigerant discharged into the first discharge chamber 7A reaches the motor chamber 3 from the connection port 14C via the first pressure guiding passage 38A.
  • the refrigerant in the motor chamber 3 is supplied from the connection port 14D through the second pressure guiding passage 38B into the second suction port 41A and flows into the second impeller chamber 5B.
  • the second impeller 70 further compresses the refrigerant compressed by the first impeller 50 and discharges it to the second discharge chamber 7B.
  • the refrigerant discharged into the second discharge chamber 7B is discharged from the second discharge port 42B to the condenser. Further, the high-pressure refrigerant in the first pressure guiding passage 38 ⁇ / b> A or the second pressure guiding passage 38 ⁇ / b> B is guided to the high pressure chamber 9.
  • the motor chamber 3 applies an internal pressure to the flange portion 115 fitted to the recess 117 of the first boss portion 13B.
  • the high pressure chamber 9 applies a pressure inside the high pressure chamber 9 to the rear end surface 33 ⁇ / b> R of the rotary shaft 33.
  • Other functions and effects are the same as those of the electric turbo compressor 1 of the first embodiment.
  • the concave portion 117 of the second radial foil bearing 110 may be recessed from the second shaft support surface 118 in a groove shape, or may be recessed stepwise from the vicinity of the edge of the second shaft support surface 118. .
  • the direction of the impeller 50 may be opposite to the impellers 50, 60, and 70 of the first and second embodiments. That is, the large diameter portion 50 ⁇ / b> B may be located on the side close to the motor chamber 3, and the small diameter portion 50 ⁇ / b> A may be located on the side far from the motor chamber 3.
  • a plurality of impellers may be integrally connected to the rotating shaft 31.
  • the electric turbo compressor 4 it is possible not to provide the flange member 139 and the thrust bearings 131 and 132 in the intermediate chamber 12B.
  • a configuration in which the flange member 139 and the thrust bearings 131 and 132 are provided in the high pressure chamber 9 of the third embodiment is conceivable.
  • the pressure guiding port 9A formed in the rear side cover body 16 of the third embodiment may be eliminated. In this case, the pressure in the high pressure chamber 9 is equivalent to the pressure in the motor chamber 3.
  • a suction port 14E may be provided in the intermediate chamber 12B, and a refrigerant having a pressure higher than the pressure in the intermediate chamber 12B may be introduced into the motor chamber 3.
  • the concave portion 117 of the first bearing housing portion 15 and the flange portion 115 of the top foil 111 of the second radial foil bearing 110 are eliminated, the concave portion 117 is provided in the first bearing housing portion 13, and the top of the first radial foil bearing 120 is provided.
  • a flange portion 115 is provided on the foil 121.
  • refrigerant that is not compressed by the first impeller 60 and the second impeller 70 is introduced into the second suction port 41A, and the first impeller 60 is compressed by the second impeller 70.
  • coolant may be sufficient.
  • the refrigerant compressed by the second impeller 70 is introduced into the intermediate chamber 12B without being introduced into the motor chamber 3, and the pressure in the intermediate chamber 12B is higher than the pressure in the motor chamber 3, A configuration in which the chamber 12B is eliminated and the refrigerant compressed by the second impeller 70 is introduced into the motor chamber 3 to allow the motor chamber and the first impeller chamber 5A to communicate with each other.
  • the pressure in the high pressure chamber 9 is set to be higher than the pressure in the motor chamber 3.
  • the concave portion 117 is provided in the second bearing housing portion 15, and the flange portion 115 is provided in the top foil 111 of the first radial foil bearing 120.
  • the present invention can be used for vehicle air conditioners and the like.
  • 2nd bearing (2nd radial foil bearing with a flange) 117 Recess 111, 121 ... Top foil 113, 123 ... Bump foil 115 ... Flange 9, 28 ... High pressure chamber F1 ... Thrust force 131, 132 ... Thrust bearing 7, 7A, 7B ... Discharge chamber 8, 18, 38A, 38B ... Induction pressure passage (38A ... first introduction passage, 38B ... first introduction passage) 12B ... Intermediate room

Landscapes

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Abstract

　製造コストの低廉化と小型化とを実現できる電動ターボ式圧縮機を提供する。　本発明の電動ターボ式圧縮機は、第１ボス部１３Ｂ及び第２ボス部１５Ｂのうちの少なくとも一方は、軸孔を形成する軸支面から環状に凹設されて回転軸３１を囲む凹部１１７を有している。第１ラジアルフォイル軸受１２０及び第２ラジアルフォイル軸受１１０のうち少なくとも一方は、トップフォイル１１３からトップフォイル１１３の径方向の外側に延設して凹部１１７と嵌合するフランジ部１１５を有している。フランジ部１１５におけるトップフォイル１１３の軸心Ｘ１方向と交わる方向に延設する面であって互いに対向する２つのフランジ面１１５ａ、１１５ｂのうち、一方のフランジ面１１５ｂが露出する領域の圧力は、他方のフランジ面１１５ａが露出する領域の圧力よりも高くなっている。

Description

電動ターボ式圧縮機
　本発明は電動ターボ式圧縮機に関する。
　特許文献１に従来の電動ターボ式圧縮機が開示されている。この電動ターボ式圧縮機は、ハウジングと電動モータと回転軸とインペラとを備えている。ハウジングにはインペラ室及びモータ室が形成されている。電動モータはモータ室に収容されている。回転軸は、ハウジング内に設けられ、電動モータによって回転駆動される。インペラは、インペラ室に収容され、回転軸に設けられている。
　また、ハウジングには、吸入ポートと吐出ポートとが形成されている。吸入ポートはインペラに供給するための流体をハウジング内に吸入する。インペラの回転によって圧縮された流体は、吐出ポートからハウジングの外に吐出される。また、ハウジングは、インペラ室とモータ室との間に設けられる第１軸受収容部と、モータ室を跨いで第１軸受収容部の反対側に設けられる第２軸受収容部とを有する。第１軸受収容部及び第２軸受収容部は、各々回転軸が挿通される軸孔を有する。第１軸受収容部の軸孔を形成する面と回転軸との間には、第１軸受が設けられている。第２軸受収容部の軸孔を形成する面と回転軸との間には、第２軸受が設けられている。第１、２軸受はラジアルフォイル軸受である。ラジアルフォイル軸受は、筒状であり径方向に変位可能なトップフォイルと、トップフォイルよりもトップフォイルの径方向の外側に位置し、トップフォイルを弾性的に支持可能なバンプフォイルとを有している。
　この電動ターボ式圧縮機では、インペラの回転により流体を圧縮してハウジング内の吐出室に吐出する。この際、インペラは、インペラ室内で回転することにより、インペラ室内の流体の運動エネルギーを高める。そして、インペラは、その流体の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換し、その圧縮した流体を吐出室に吐出する。この際、インペラは、大径に形成された大径部がモータ室に近い側に位置し、小径に形成された小径部がモータ室から遠い側に位置しているため、回転軸をインペラ室に引き込むように付勢するスラスト力を発生する。
　ハウジングには、高圧室も形成されている。高圧室は、モータ室を跨いでインペラ室の反対側に位置している。吐出室と高圧室とは導圧通路によって連通している。回転軸の高圧室に突出する端部には、径方向の外側にフランジ状に延びる受圧部が形成されている。高圧室には導圧通路によって吐出室内の圧力が付与され、回転軸の受圧部がインペラによって生じるスラスト力に抗するようになっている。
特開２００９－２５７１６５号公報
　電動ターボ式圧縮機では、製造コストの低廉化と小型化との要望がある。
　例えば、上記従来の電動ターボ式圧縮機では、第１軸受とインペラ室との間にラビリンスシールを採用していることから、第１軸受収容部及び回転軸の少なくとも一方にラビリンス溝を切削加工する工程等が必要となる。また、この電動ターボ式圧縮機では、ラビリンスシールの占有スペースを小さくすることが難しいので、小型化も難しい。
　本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、製造コストの低廉化と小型化とを実現できる電動ターボ式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。
　本発明の電動ターボ式圧縮機は、インペラ室及びモータ室が形成されたハウジングと、
　前記モータ室に収容された電動モータと、
　前記ハウジング内に設けられ、前記電動モータによって回転駆動される回転軸と、
　前記インペラ室に収容され、前記回転軸に設けられたインペラと、
　前記ハウジングに形成され、前記インペラに供給するための流体を前記ハウジング内に吸入するための吸入ポートと、
　前記ハウジングに形成され、前記インペラの回転によって圧縮された前記流体を前記ハウジングの外に吐出する吐出ポートとを備えた電動ターボ式圧縮機であって、
　前記ハウジングは、前記インペラ室と前記モータ室との間に設けられる第１軸受収容部と、前記モータ室を跨いで前記第１軸受収容部の反対側に設けられる第２軸受収容部とを有し、
　前記第１軸受収容部及び前記第２軸受収容部は、各々前記回転軸が挿通される軸孔を有し、
　前記第１軸受収容部の前記軸孔を形成する面と前記回転軸との間には、第１軸受が設けられ、
　前記第２軸受収容部の前記軸孔を形成する面と前記回転軸との間には、第２軸受が設けられ、
　前記第１軸受収容部及び前記第２軸受収容部のうちの少なくとも一方は、前記軸孔を形成する面から環状に凹設されて前記回転軸を囲む凹部を有し、
　前記第１軸受及び前記第２軸受のうち少なくとも一方は、筒状であり径方向に変位可能なトップフォイルと、前記トップフォイルよりも前記トップフォイルの径方向の外側に位置し、前記トップフォイルを弾性的に支持可能なバンプフォイルと、前記トップフォイルから前記トップフォイルの径方向の外側に延設して前記凹部と嵌合するフランジ部とを有し、
　前記フランジ部における前記トップフォイルの軸方向と交わる方向に延設する面であって互いに対向する２つのフランジ面のうち、一方のフランジ面が露出する領域の圧力は、他方のフランジ面が露出する領域の圧力よりも高くなっていることを特徴とする。
　本発明の電動ターボ式圧縮機では、フランジ部における一方のフランジ面が凹部内に着座し、一方の領域と他方の領域との間を封止する。このため、この電動ターボ式圧縮機では、ラジアルフォイル軸受が一方の領域と他方の領域との間を封止するシール部材を兼ねているので、シール部材を１つ減らすことができる。このため、この電動ターボ式圧縮機では、従来のようなラビリンス溝を切削加工する工程等が不要となる。
　また、この電動ターボ式圧縮機では、フランジ部がトップフォイルから径方向の外側に延設し、凹部がそのフランジ部を嵌合させれば足りることから、従来のようなラビリンスシールと比べ、占有スペースが小さい。
　したがって、本発明の電動ターボ式圧縮機では、製造コストの低廉化と小型化とを実現できる。
　ハウジングには、インペラの回転時にインペラによって生じるスラスト力に抗するように、回転軸の少なくとも一部に内部の圧力を付与可能な高圧室が形成されていることが好ましい。この場合、フランジ部における一方のフランジ面が高圧室の内部の圧力を受けて凹部に付勢される。つまり、フランジ部は、高圧室に付与される圧力によって凹部内に着座し、高圧室と他方の領域との間を封止する。
　高圧室は、モータ室を跨いでインペラ室の反対側に位置するとともにモータ室内の流体の圧力よりも高圧な流体が流入し得る。第２軸受収容部は、凹部を有し得る。第２軸受は、トップフォイルとバンプフォイルとフランジ部とを有し得る。吸入ポートは、モータ室と連通し得る。インペラは、インペラ室からモータ室へ向かうスラスト力を発生するように構成されていることが好ましい。上記従来の電動ターボ式圧縮機では、インペラが回転軸をインペラ室に引き込むように付勢するスラスト力を発生するので、そのスラスト力に抗するため、回転軸の高圧室に突出する端部にフランジ状の受圧部を形成し、高圧室によって、その受圧部に内部の圧力を付与する必要がある。この点、上記構成によれば、そのような受圧部を回転軸に形成する必要がないので、製造コストの低廉化と小型化とを確実に実現できる。
　第１軸受は、トップフォイルと、バンプフォイルとを有することが好ましい。この場合、第１軸受として、フランジ部以外は第２軸受のラジアルフォイル軸受と同様の構成を有するラジアルフォイル軸受を採用することにより、製造コストの低廉化と小型化を確実に実現できる。
　高圧室には、回転軸を軸心方向において支持するスラスト軸受が設けられていることが好ましい。この場合、高圧室内のスラスト軸受により、スラスト力を確実に支持することができる。
　ハウジングには、インペラの回転によって圧縮された流体が吐出される吐出室と、吐出室と高圧室とを連通する導圧通路とが形成されていることが好ましい。この場合、電動ターボ式圧縮機の外部で配管を配置する必要がなくなり、車両等への搭載性が向上する。
　第１軸受は、トップフォイルとバンプフォイルとフランジ部とを有し得る。インペラ側のフランジ面が露出する領域の圧力は、他方のフランジ面が露出する領域の圧力よりも低くなり得る。この場合、フランジ部は、他方の領域に付与される圧力によって凹部内に着座し、一方の領域と他方の領域との間を封止する。
　インペラを１つ有する場合、ハウジングには、モータ室とインペラ室との間に設けられ、インペラ室及び吸入ポートと連通する中間室が形成され得る。この場合、中間室内にスラスト軸受を設けたり、中間室に吸入ポートを設けたりするなど、中間室を種々の用途に用いることができる。
　インペラを２つ有する場合、２つのインペラのうち一方のインペラである第２インペラには、他方のインペラである第１インペラの回転によって圧縮された流体が供給され得る。ハウジングには、第１インペラを収容するインペラ室である第１インペラ室と、第２インペラを収容するインペラ室である第２インペラ室とが形成され得る。ハウジングには、モータ室と第１インペラ室との間に設けられ、第１インペラ室及び吸入ポートと連通する中間室が設けられ得る。この場合、２段に流体を圧縮することができるとともに、中間室内にスラスト軸受を設けたり、中間室に吸入ポートを設けたりするなど、中間室を種々の用途に用いることができる。
　本発明の電動ターボ式圧縮機によれば、製造コストの低廉化と小型化とを実現できる。
実施例１の電動ターボ式圧縮機の断面図である。 実施例１の電動ターボ式圧縮機の要部拡大断面図である。 実施例１の電動ターボ式圧縮機に係り、図１のＡ－Ａ断面及びＢ－Ｂ断面を示す部分断面図である。 実施例１の電動ターボ式圧縮機に係り、フランジ付のラジアルフォイル軸受のトップフォイルを示す斜視図である。 実施例１の電動ターボ式圧縮機に係り、図３と同様の断面であって、トップフォイルと回転軸との間に動圧が作用する状態を示す部分断面図である。 実施例２の電動ターボ式圧縮機の断面図である。 実施例３の電動ターボ式圧縮機の断面図である。
　以下、本発明を具体化した実施例１～３を図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、前後方向を図１に示すように定める。
（実施例１）
　図１に示すように、この電動ターボ式圧縮機１は、ハウジング１０と電動モータ３０と回転軸３１とインペラ５０とを備えている。
　ハウジング１０は、フロント側蓋体１１、インペラハウジング１２、第１軸受収容部１３、モータハウジング１４、第２軸受収容部１５及びリヤ側蓋体１６が前側から後側に向かってこの順序で突き合わされ、図示しない複数本のボルトによって相互に固定されてなる。
　ハウジング１０には、インペラ室５、ディフューザ６、吐出室７、中間室１２Ｂ、モータ室３及び高圧室９が形成されている。
　より詳しくは、フロント側蓋体１１の後面側には第１凹部１１Ａが形成されている。第１凹部１１Ａは、前後方向に延びる軸心Ｘ１（後述する回転軸３１の軸線Ｘ１）を中心軸とする円形をなし、フロント側蓋体１１の後面から前向きに凹んでいる。インペラハウジング１２には第２凹部１２Ａが形成されている。第２凹部１２Ａは、軸心Ｘ１を中心軸とし、前側から後側に向かって母線が軸心Ｘ１に近づくように湾曲した円錐台形状をなしている。インペラハウジング１２は、第２凹部１２Ａによって前後方向において貫通されている。第２凹部１２Ａは後側が小径とされている。
　第１凹部１１Ａと第２凹部１２Ａとによってインペラ室５が区画されている。ディフューザ６は、インペラ室５の最も内径が大きい部分に連通している。ディフューザ６は前後方向において扁平をなす環状の空間である。吐出室７は、ディフューザ６の外周縁部に連通し、かつ、ディフューザ６より容積の大きな環状の空間である。吐出室７は回転軸３１の回転方向で徐々に容積が拡大するように形成されている。インペラハウジング１２には、吐出ポート１２Ｅが形成されている。吐出ポート１２Ｅは吐出室７とハウジング１０の外部とを連通させている。
　インペラハウジング１２の後面側には、第１軸受収容部１３との間に中間室１２Ｂが形成されている。第１軸受収容部１３は、隔壁部１３Ａと筒状の第１ボス部１３Ｂとを有している。隔壁部１３Ａは、円盤形状であり、中央に軸心Ｘ１を中心軸とした貫通孔を有する。隔壁部１３Ａは、中間室１２Ｂを後側から覆っている。第１ボス部１３Ｂは、隔壁部１３Ａにおける貫通孔より回転軸３１の径方向の外側から後向きに突出している。第１ボス部１３Ｂは、軸心Ｘ１を中心軸とした貫通孔を有している。隔壁部１３Ａの貫通孔を形成する面及び第１ボス部１３Ｂの貫通孔を形成する面は、回転軸３１が挿通される軸孔を形成する面であり、面一に形成されている。なお、隔壁部１３Ａの貫通孔を形成する面及び第１ボス部１３Ｂの貫通孔を形成する面からなる軸孔を形成する面は、以降、第１軸支面１２８として説明を行う。第１軸支面１２８には、図３に示すように、軸心Ｘ１の延びる方向に延びるキー溝１２８Ｋが凹設されている。
　図１に示すように、モータハウジング１４は筒状体である。モータハウジング１４の内壁面１４Ａは、軸心Ｘ１を中心軸とする円筒面とされている。
　第２軸受収容部１５は、隔壁部１５Ａと筒状の第２ボス部１５Ｂとを有している。隔壁部１５Ａは、円盤形状であり、中央に軸心Ｘ１を中心軸とした貫通孔を有する。第２ボス部１５Ｂは、隔壁部１５Ａにおける貫通孔より回転軸３１の径方向の外側から前向きに突出している。第２ボス部１５Ｂは、軸心Ｘ１を中心軸とした貫通孔を有している。隔壁部１５Ａの貫通孔を形成する面及び第２ボス部１５Ｂの貫通孔を形成する面は、回転軸３１が挿通される軸孔を形成する面であり、面一に形成されている。なお、隔壁部１５Ａの貫通孔を形成する面及び第２ボス部１５Ｂの貫通孔を形成する面からなる軸孔を形成する面は、以降、第２軸支面１１８して説明を行う。第２軸支面１１８には、図３に示すように、軸心Ｘ１の延びる方向に延びるキー溝１１８Ｋが凹設されている。
　図２に拡大して示すように、第２ボス部１５Ｂは、第２軸支面１１８から軸心Ｘ１を中心軸として円環状に凹設される凹部１１７を有している。凹部１１７は、リヤ側蓋体１６側、すなわち高圧室９側で第２軸支面１１８と連続している。凹部１１７は、第２軸支面１１８から回転軸３１の径方向の外側に凹む矩形溝である。凹部１１７は回転軸３１を囲んでいる。凹部１１７の前側の内壁面はシール面１１７Ｓとされている。
　図１に示すように、モータ室３は、モータハウジング１４の内壁面１４Ａと、第１軸受収容部１３の隔壁部１３Ａと、第２軸受収容部１５の隔壁部１５Ａとによって区画されて、前後方向に略円柱状に延びる空間である。
　モータハウジング１４の後端縁側には、吸入ポート１４Ｅが形成されている。吸入ポート１４Ｅはモータ室３とハウジング１０の外部とを連通させている。第１軸受収容部１３の隔壁部１３Ａには、吸入通路１３Ｆが形成されている。吸入通路１３Ｆは、隔壁部１３Ａを前後方向において貫通し、モータ室３と中間室１２Ｂとを連通させている。インペラハウジング１２には、吸入通路１２Ｆが形成されている。吸入通路１２Ｆは、中間室１２Ｂとインペラ室５の最も内径が小さい部分とを連通させている。つまり、中間室１２Ｂは、モータ室３とインペラ室５との間に設けられ、インペラ室５及び吸入ポート１４Ｅと連通している。
　リヤ側蓋体１６の前面側には、第２軸受収容部１５の隔壁部１５Ａ及び回転軸３１の後端面３１Ｒとの間に高圧室９が形成されている。高圧室９は、モータ室３を跨いでインペラ室５の反対側に位置している。第１ボス部１３Ｂは、高圧室９とモータ室３との間に形成されている。第２ボス部１５Ｂは、第１ボス部１３Ｂと同軸をなしてモータ室３とインペラ室５との間に形成されている。
　回転軸３１は、軸心Ｘ１を中心軸とする軸体である。回転軸３１は、大径の円柱状に形成された大径部３１Ａと、大径部３１Ａと同軸の一体をなし、大径部３１Ａよりも小径の円柱状に形成された中径部３１Ｂと、中径部３１Ｂと同軸の一体をなし、中径部３１Ｂよりも小径の円柱状に形成された小径部３１Ｃとを有している。
　大径部３１Ａはモータ室３内に位置し、中径部３１Ｂは中間室１２Ｂ内に位置し、小径部３１Ｃはインペラ室５内に位置している。第１ボス部１３Ｂ及び第２ボス部１５Ｂは大径部３１Ａを挿通している。大径部３１Ａの後端面３１Ｒは高圧室９を形成している。
　第１軸支面１２８と大径部３１Ａとの間には、第１ラジアルフォイル軸受１２０が設けられている。第２軸支面１１８と大径部３１Ａとの間には、フランジ付の第２ラジアルフォイル軸受１１０が設けられている。第１ラジアルフォイル軸受１２０は、本発明の「第１軸受」の一例である。第２ラジアルフォイル軸受１１０は、本発明の「第２軸受」の一例である。
　図１～図４に示すように、第２ラジアルフォイル軸受１１０は、トップフォイル１１１とバンプフォイル１１３とフランジ部１１５とを有している。
　図３及び図４に示すように、トップフォイル１１１は、金属薄板が略筒状に湾曲されてなる。詳述すると、トップフォイル１１１は、軸心Ｘ１方向に回転軸３１の外周に沿って延設する筒状の部分と、前後方向に細長く延びる隙間１１１Ｓと、回転軸３１の径方向の外側に突出する小片であるキー１１１Ｋと、を有している。
　図３に示すように、トップフォイル１１１は、大径部３１Ａの外周側に位置して、大径部３１Ａを囲っている。キー１１１Ｋは、隙間１１１Ｓを形成する端縁から回転軸３１の径方向の外側に突出する小片であり、軸心Ｘ１が延びる方向に延設している。言い換えると、キー１１１Ｋは、略矩形平板状である。キー１１１Ｋがキー溝１１８Ｋに係合することにより、トップフォイル１１１が第１ボス部１３Ｂの貫通孔内で回らない。
　図３及び図５に示すように、トップフォイル１１１は、隙間１１１Ｓが拡大又は縮小することにより、トップフォイル１１１の径方向（回転軸３１の径方向）に変位可能である。図３に示すように、バンプフォイル１１３は、軸心Ｘ１が延びる方向に、回転軸３１の外周に沿って延設するとともに複数の湾曲部１１３Ｗが形成された金属薄板である。詳述すると、バンプフォイル１１３は、軸心Ｘ１が延びる方向に回転軸３１の外周面に沿って延設する円弧部１１３Ｃと、隣接する円弧部１１３Ｃ間に設けられ、円弧部１１３Ｃから回転軸３１の径方向内側に湾曲する湾曲部１１３Ｗと、前後方向（回転軸の軸線方向）に細長く延びる隙間１１１Ｓと、を有している。バンプフォイル１１３は、トップフォイル１１１よりもトップフォイル１１１の径方向の外側に位置して、トップフォイル１１１を囲っている。
　図３及び図５に示すように、バンプフォイル１１３は、湾曲部１１３Ｗが潰れるように弾性変形し、又は元の形状に復元することにより、トップフォイル１１１を弾性的に支持可能である。つまり、バンプフォイル１１３は、トップフォイル１１１の径方向（回転軸３１の径方向）に変位可能である。
　図２及び図４に示すように、フランジ部１１５は、トップフォイル１１１に一体成形されている。フランジ部１１５は、トップフォイル１１１の後端縁（本実施形態では、トップフォイル１１１における高圧室９側の端縁）からトップフォイル１１１の径方向の外側に延びるとともに回転軸３１の周方向に延びている。詳述すると、フランジ部１１５は、円盤状で中心に貫通孔を有する。なお、本発明における「円盤状」とは、本実施形態のように一部に隙間１１１Ｓを有したものも含まれる。つまり、円盤の一部が切り欠かれたものも含まれる。図４に示すように、隙間１１１Ｓは、トップフォイル１１１からフランジ部１１５まで延びている。フランジ部１１５は、トップフォイル１１１の軸心Ｘ１の延びる方向と交わる方向に延設する面であって互いに対向する２つのフランジ面１１５ａ、１１５ｂを有している。本実施形態の２つのフランジ面１１５ａ、１１５ｂは、軸心Ｘ１の延びる方向と直交する方向に延設している。フランジ面１１５ａは、モータ室３側に位置し、フランジ面１１５ｂは、高圧室９側に位置する。図２に示すように、フランジ部１１５は、凹部１１７と嵌合している。
　図１及び図３に示すように、第１ラジアルフォイル軸受１２０は、トップフォイル１２１とバンプフォイル１２３とを有している。
　図３に示すように、トップフォイル１２１は、金属薄板が略円弧状に湾曲されてなる。詳述すると、トップフォイル１２１は、軸心Ｘ１方向に回転軸３１の外周に沿って延設する筒状の部分と、前後方向に細長く延びる隙間１２１Ｓと、回転軸３１の径方向の外側に突出する小片であるキー１２１Ｋと、を有している。
　トップフォイル１２１は、大径部３１Ａの外周側に位置して、大径部３１Ａを囲っている。キー１２１Ｋは、隙間１２１Ｓを形成する端縁から回転軸３１の径方向の外側に突出する小片であり、軸心Ｘ１が延びる方向に延設している。言い換えると、キー１２１Ｋは、略矩形平板状である。キー１２１Ｋがキー溝１２８Ｋに係合することにより、トップフォイル１２１が第１ボス部１３Ｂの貫通孔内を回らない。
　図３及び図５に示すように、トップフォイル１２１は、隙間１２１Ｓが拡大又は縮小することにより、トップフォイル１２１の径方向（回転軸３１の径方向）に変位可能である。図３に示すように、バンプフォイル１２３は、軸心Ｘ１が延びる方向に、回転軸３１の外周に沿って延設するとともに複数の湾曲部１２３Ｗが形成された金属薄板である。詳述すると、バンプフォイル１２３は、軸心Ｘ１が延びる方向に回転軸３１の外周面に沿って延設する円弧部１２３Ｃと、隣接する円弧部１２３Ｃ間に設けられ、円弧部１２３Ｃから回転軸３１の径方向内側に湾曲する湾曲部１２３Ｗと、前後方向（回転軸の軸線方向）に細長く延びる隙間１２１Ｓと、を有している。バンプフォイル１２３は、トップフォイル１２１よりもトップフォイル１２１の径方向の外側に位置して、トップフォイル１２１を囲っている。
　図３及び図５に示すように、バンプフォイル１２３は、湾曲部１２３Ｗが潰れるように弾性変形し、又は元の形状に復元することにより、トップフォイル１２１を弾性的に支持可能である。つまり、バンプフォイル１２３は、トップフォイル１２１の径方向（回転軸３１の径方向）に変位可能である。
　つまり、第１ラジアルフォイル軸受１２０において、トップフォイル１２１は、図４等に示すフランジ部１１５をトップフォイル１１１から取り除いた構成を有し、バンプフォイル１２３は、バンプフォイル１１３と同じ構成を有している。
　図１に示すように、中径部３１Ｂにはフランジ部材１３９が圧入されている。フランジ部材１３９は、軸心Ｘ１を中心軸とする孔開き円盤である。中間室１２Ｂ内には、前後一対のスラスト軸受１３１、１３２が配設されている。前側のスラスト軸受１３１は、中間室１２Ｂの底面に組み付けられている。後側のスラスト軸受１３２は、隔壁部１３Ａの前面に組み付けられている。フランジ部材１３９は、各スラスト軸受１３１、１３２によって前後から挟まれている。
　回転軸３１は、このような第２ラジアルフォイル軸受１１０及び第１ラジアルフォイル軸受１２０を介在させた状態で、軸心Ｘ１周りで回転可能にハウジング１０に支持されている。回転軸３１は、フランジ部材１３９及び各スラスト軸受１３１、１３２により、軸心Ｘ１が延びる方向である前後方向においてハウジング１０に対して支持される。
　電動モータ３０は、モータ室３内に収容されている。電動モータ３０は、ステータ３０Ａとロータ３０Ｂとを有している。ステータ３０Ａは、モータハウジング１４の内壁面１４Ａに固定されている。ロータ３０Ｂは、ステータ３０Ａの内側で回転軸３１に固定されている。
　インペラ５０は、母線が軸心Ｘ１に近づくように湾曲した円錐台形状をなしている。インペラ５０には、複数枚の羽根が形成されている。インペラ５０は、インペラ室５内に収容され、小径部３１Ｃに圧入されている。
　インペラ５０は、小径に形成された小径部５０Ａがモータ室３に近い側、すなわちインペラハウジング１２の中間室１２Ｂ側に位置し、大径に形成された大径部５０Ｂがモータ室３から遠い側、すなわちフロント側蓋体１１の第１凹部１１Ａ側に位置している。このため、インペラ５０は、回転時、インペラ室５からモータ室３へ向かうスラスト力Ｆ１を発生する。換言すると、スラスト力Ｆ１は、回転軸３１を後向きに変位させて、回転軸３１の後端面３１Ｒを高圧室９内に入り込ませようとする力である。
　吐出室７と高圧室９とは、導圧通路８によって連通している。導圧通路８は、インペラハウジング１２に形成されて吐出室７に開口する細孔１２Ｈと、第１軸受収容部１３の隔壁部１３Ａに形成された細孔１３Ｈと、モータハウジング１４に形成された細孔１４Ｈと、第２軸受収容部１５の隔壁部１５Ａに形成された細孔１５Ｈと、リヤ側蓋体１６に形成されて高圧室９に開口する細孔１６Ｈとが一繋がりに連通してなる。
　図示は省略するが、吸入ポート１４Ｅは、配管によって蒸発器に接続され、その蒸発器は、配管によって膨張弁及び凝縮器と接続されている。吐出ポート１２Ｅは、配管によって凝縮器に接続されている。電動ターボ式圧縮機１、蒸発器、膨張弁及び凝縮器は、車両用空調装置の冷凍回路を構成している。
　この電動ターボ式圧縮機１では、電動モータ３０は、ステータ３０Ａへの通電によって、ロータ３０Ｂを軸心Ｘ１周りに回転させる駆動力を発生し、回転軸３１を回転駆動する。これにより、インペラ５０がインペラ室５内で回転する。このため、流体としての冷媒は、ハウジング１０の外部から吸入ポート１４Ｅ内に供給される。この冷媒は、モータ室３、吸入通路１３Ｆ、中間室１２Ｂ、吸入通路１２Ｆを経由し、インペラ室５に流入する。つまり、モータ室３は、インペラ室５に低圧の冷媒を供給する吸入室を兼ねている。
　そして、モータ室３内の低圧の冷媒が吸入通路１３Ｆ、中間室１２Ｂ及び吸入通路１２Ｆを経由してインペラ室５に吸い込まれる。そして、インペラ５０は、インペラ室５内の冷媒について、運動エネルギーを高め、ディフューザ６で運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒を圧縮し、吐出室７への吐出を行う。吐出室７内の高圧の冷媒は吐出ポート１２Ｅから凝縮器へ吐出される。そして、冷媒は、膨張弁及び蒸発器を経て再びモータ室３に吸入される。こうして、車両用空調装置の空調が行われる。
　この間、この電動ターボ式圧縮機１では、図５に示すように、回転軸３１が回転している間、回転軸３１と、第１、２ラジアルフォイル軸受１１０、１２０のトップフォイル１１１、１２１との間に動圧が作用する。この動圧によって、トップフォイル１１１、１２１がトップフォイル１１１、１２１の径が広がるように、トップフォイル１１１、１２１の径方向に変位し、バンプフォイル１１３、１２３がトップフォイル１１１、１２１を弾性的に支持する。これにより、回転軸３１とトップフォイル１１１、１２１とが離間し、回転軸３１が第１、２ラジアルフォイル軸受１１０、１２０によって非接触状態で支持される。
　また、図１及び図２に示すように、吐出室７内の高圧の冷媒は、導圧通路８によって絞られながら、高圧室９に供給される。このため、高圧室９の内部の圧力は、モータ室３の内部の圧力よりも高くなる。高圧室９は、回転軸３１の後端面３１Ｒに、高圧室９の内部の圧力を付与する。回転軸３１の後端面３１Ｒは、本発明の「高圧室の内部の圧力が付与される回転軸の少なくとも一部」の一例である。このため、回転軸３１の後端面３１Ｒには、後端面３１Ｒの受圧面積と高圧室９の内部の圧力とに対応する付勢力Ｆ２が前向きに作用する。つまり、付勢力Ｆ２は、インペラ５０によって生じるスラスト力Ｆ１に抗するように作用する。
　また、高圧室９は、第２ボス部１５Ｂの凹部１１７と嵌合するフランジ部１１５に、高圧室９の内部の圧力を付与する。詳述すると、フランジ面１１５ｂは、高圧室９内に露出する。また、フランジ面１１５ａが露出する領域は、バンプフォイル１１１を介してモータ室３と連通しており、モータ室３と同等の圧力となっている。したがって、フランジ部１１５には、フランジ部１１５の受圧面積と高圧室９の内部の圧力とに対応する付勢力Ｆ３が前向き（高圧室９からモータ室３へ向かう方向）に作用する。そして、フランジ部１１５のフランジ面１１５ａが凹部１１７のシール面１１７Ｓ（凹部１１７における軸心Ｘ１方向と交わる方向に延設する一対の面のうちのモータ室３側に位置する面）と当接し、モータ室３と高圧室９との間を封止する。
　こうして、この電動ターボ式圧縮機１では、吐出室７内の高圧の冷媒が導圧通路８を経由して高圧室９に供給されることにより、回転軸３１の後端面３１Ｒに付勢力Ｆ２が前向きに作用し、付勢力Ｆ２によってインペラ５０によって生じるスラスト力Ｆ１が相殺される。その結果、各スラスト軸受１３１、１３２に作用する負荷を小さくすることができる。このため、各スラスト軸受１３１、１３２の耐久性が向上する。また、フランジ部材１３９及び各スラスト軸受１３１、１３２を小径化できるので、ハウジング１０の外径を小さくでき、ひいては、電動ターボ式圧縮機１の小型化を実現できる。
　さらに、この電動ターボ式圧縮機１では、第２ラジアルフォイル軸受１１０がトップフォイル１１１から回転軸３１の径方向の外側に延びるフランジ部１１５を有している。フランジ部１１５は、第２ボス部１５Ｂの凹部１１７と嵌合し、高圧室９の内部の圧力を受けて凹部１１７に付勢される。つまり、フランジ部１１５のフランジ面１１５ａは、導圧通路８を経由して高圧室９に付与される吐出室７内の圧力によって凹部１１７内のシール面１１７Ｓに着座し、モータ室３と高圧室９との間を封止する。このため、この電動ターボ式圧縮機１では、第２ラジアルフォイル軸受１１０がモータ室３と高圧室９との間を封止するシール部材を兼ねているので、シール部材を１つ減らすことができる。このため、この電動ターボ式圧縮機１では、従来のようなラビリンス溝を切削加工する工程等が不要となる。
　また、この電動ターボ式圧縮機１では、フランジ部１１５がトップフォイル１１１から回転軸３１の径方向の外側に延び、フランジ部１１５を第２ボス部１５Ｂの凹部１１７に嵌合させれば足りることから、上記従来の電動ターボ式圧縮機におけるラビリンスシールと比べ、占有スペースが小さい。
　したがって、実施例の電動ターボ式圧縮機１では、製造コストの低廉化と小型化とを実現できる。
　また、この電動ターボ式圧縮機１では、回転軸３１の後端面３１Ｒをそのまま、高圧室９によって内部の圧力を付与される受圧部として利用することができる。このため、この電動ターボ式圧縮機１では、上記従来の電動ターボ式圧縮機におけるフランジ状の受圧部を回転軸に形成する必要がないので、製造コストの低廉化と小型化とを確実に実現できる。
　さらに、この電動ターボ式圧縮機１では、第２軸受として、フランジ部１１５以外は第２ラジアルフォイル軸受１１０と同様の構成を有する第１ラジアルフォイル軸受１２０を採用していることにより、製造コストの低廉化と小型化を確実に実現できる。
　なお、実施例１の電動ターボ式圧縮機１において、吐出室７と高圧室９とを電動ターボ式圧縮機１の外部に設けた配管によって連通することも可能である。
　また、実施例１の圧縮機において、中間室１２Ｂに吸入ポート１４Ｅを形成し、モータ室３に高圧の冷媒を導入してもよい。この場合、第１軸受としてフランジ付のラジアルフォイル軸受を採用することで第１軸受をシール部材として機能させることが可能である。
（実施例２）
　図６に示すように、実施例２の電動ターボ式圧縮機２は、ハウジング２０と電動モータ３０と回転軸３２とインペラ５０とを備えている。なお、実施例２に係る電動ターボ式圧縮機２の説明は、実施例１に係る電動ターボ式圧縮機１との差異のみを説明し、実施例１に係る電動ターボ式圧縮機１と同一の構成については、同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
　ハウジング２０は、フロント側蓋体１１、インペラハウジング２２、モータハウジング１４、第２軸受収容部１５及びリヤ側蓋体２６が前側から後側に向かってこの順序で突き合わされ、図示しない複数本のボルトによって相互に固定されてなる。
　ハウジング２０には、インペラ室５、ディフューザ６、吐出室７、第１軸受収容部としての第１ボス部２２Ｂ、第２軸受収容部としての第２ボス部２５Ｂ、モータ室３及び高圧室２８が形成されている。
　インペラハウジング２２の後面（モータ室３側の面）には、筒状の第１ボス部２２Ｂが形成されている。第１ボス部２２Ｂは、インペラハウジング２２の後面の中央から後向きに突出している。第１ボス部２２Ｂは、軸心Ｘ１を中心軸とした貫通孔を有している。第１ボス部２２Ｂの貫通孔を形成する面は、回転軸３２が挿通される軸孔を形成する面である。
　インペラハウジング２２には、吸入通路２２Ｃが形成されている。吸入通路２２Ｃは、モータ室３とインペラ室５の最も内径が小さい部分とを連通させている。
　回転軸３２は、中径の円柱状に形成された中径部３２Ａと、中径部３２Ａと同軸の一体をなし、中径部３２Ａよりも大径の円柱状に形成された大径部３２Ｂと、大径部３２Ｂと同軸の一体をなし、中径部３２Ａ及び大径部３２Ｂよりも小径の円柱状に形成された小径部３２Ｃとを有している。
　高圧室９内では、中径部３１Ｂにフランジ部材１３９が圧入されている。高圧室９内には、前後一対のスラスト軸受１３１、１３２が配設されている。第２ボス部１５Ｂと大径部３２Ｂとの間には、第２ラジアルフォイル軸受１１０が設けられている。第１ボス部１３Ｂと大径部３２Ｂとの間には、第１ラジアルフォイル軸受１２０が設けられている。
　吸入ポート２４Ｅは蒸発器に接続されている。高圧室２８には導圧ポート２８Ａ及び吐出ポート２８Ｂが形成されている。吐出室７と導圧ポート２８Ａとは、電動ターボ式圧縮機２の外部に設けられた配管からなる導圧通路１８によって連通している。吐出ポート２８Ｂは凝縮器に接続されている。他の構成は実施例１の電動ターボ式圧縮機１と同様である。
　この電動ターボ式圧縮機２では、ハウジング２０の外部から吸入ポート２４Ｅ内に供給された冷媒は、モータ室３、吸入通路２２Ｃを経由し、インペラ室５に流入する。そして、インペラ５０は高圧の冷媒を吐出室７へ吐出する。吐出室７内の高圧の冷媒は高圧室２８を経て凝縮器へ吐出される。
　この間、この電動ターボ式圧縮機２では、高圧室２８が回転軸３２の中径部３２Ａ及び大径部３２Ｂに内部の圧力を付与する。他の作用効果は実施例１の電動ターボ式圧縮機１と同様である。
（実施例３）
　図７に示すように、実施例３の電動ターボ式圧縮機４は、ハウジング４０と電動モータ３０と回転軸３３と第１インペラ６０と第２インペラ７０を備えている。なお、実施例３に係る電動ターボ式圧縮機４の説明は、実施例１に係る電動ターボ式圧縮機１との差異のみを説明し、実施例１に係る電動ターボ式圧縮機１と同一の構成については、同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
　ハウジング４０は、第１インペラハウジング４１、第２インペラハウジング４２、第３インペラハウジング４３、第１軸受収容部１３、モータハウジング１４、第２軸受収容部１５及びリヤ側蓋体１６が前側から後側に向かってこの順序で突き合わされ、図示しない複数本のボルトによって相互に固定されてなる。
　ハウジング４０には、第１インペラ室５Ａ、第２インペラ室５Ｂ、第１ディフューザ６Ａ、第２ディフューザ６Ｂ、第１吐出室７Ａ、第２吐出室７Ｂ、第１軸受収容部としての第１ボス部１３Ｂ、第２軸受収容部としての第２ボス部１５Ｂ、モータ室３及び高圧室９が形成されている。
　第１インペラ室５Ａは、第２インペラハウジング４２と第３インペラハウジング４３とによって形成されている。第１インペラ室５Ａは、前側から後側に向かって母線が軸心Ｘ１に近づくように湾曲した円錐台形状をなしている。第２インペラ室５Ｂは、第１インペラハウジング４１と第２インペラハウジング４２とによって形成されている。第２インペラ室５Ｂは、前側から後側に向かって母線が軸心Ｘ１から離れるように湾曲した円錐台形状をなしている。第２インペラ室５Ｂは、第１インペラ室５Ａと同軸かつ同径である。第１インペラハウジング４１には、外部から第２インペラ室５Ｂの最も内径が小さい部分に延びる第２吸入ポート４１Ａが形成されている。
　第１ディフューザ６Ａは、第３インペラハウジング４３の前端側に形成されており、第１インペラ室５Ａより回転軸３３の径方向の外側に位置している。第２ディフューザ６Ｂは、第２インペラハウジング４２の前端側に形成されており、第２インペラ室５Ｂより回転軸３３の径方向の外側に位置している。第２ディフューザ６Ｂは第１ディフューザ６Ａより大径に形成されている。
　第１吐出室７Ａは、第２インペラハウジング４２と第３インペラハウジング４３とによって形成されている。第１吐出室７Ａは、第１ディフューザ６Ａより回転軸３３の径方向の外側に位置しており、第１ディフューザ６Ａと連通している。第２吐出室７Ｂは、第１インペラハウジング４１と第２インペラハウジング４２とによって形成されている。第２吐出室７Ｂは第２ディフューザ６Ｂより回転軸３３の径方向の外側に位置しており、第２ディフューザ６Ｂと連通している。第２インペラハウジング４２には、第１吐出室７Ａと連通する第１吐出ポート４２Ａと、第２吐出室７Ｂと連通する第２吐出ポート４２Ｂとが形成されている。
　第３インペラハウジング４３の後面側には、第１軸受収容部１３との間に中間室１２Ｂが形成されている。第３インペラハウジング４３には、中間室１２Ｂと連通する第１吸入ポート４３Ａが形成されている。また、第３インペラハウジング４３には、吸入通路４３Ｂが形成されている。吸入通路４３Ｂは、中間室１２Ｂと第１インペラ室５Ａの最も内径が小さい部分とを連通させている。
　モータハウジング１４の後端縁側には、接続ポート１４Ｃ、１４Ｄが形成されている。
　回転軸３３は、大径の円柱状に形成された大径部３３Ａと、大径部３３Ａと同軸の一体をなし、大径部３３Ａよりも小径の円柱状に形成された中径部３３Ｂと、中径部３３Ｂと同軸の一体をなし、中径部３３Ｂよりも小径の円柱状に形成された小径部３３Ｃとを有している。
　第２ボス部１５Ｂと大径部３３Ａとの間には、第１ラジアルフォイル軸受１２０が設けられている。第１ボス部１３Ｂは、軸心Ｘ１を中心軸として円環状に延びる凹部１１７を有している。第１ボス部１３Ｂと大径部３３Ａとの間には、第２ラジアルフォイル軸受１１０が設けられている。第２ラジアルフォイル軸受１１０のフランジ部１１５が凹部１１７と嵌合している。
　第１インペラ６０は、第１インペラ室５Ａ内に収容され、小径部３３Ｃの後部（中径部３３Ｂ側の部分）に圧入されている。第１インペラ６０は、小径に形成された小径部６０Ａがモータ室３に近い側に位置し、大径に形成された大径部６０Ｂがモータ室３から遠い側に位置している。第２インペラ７０は、第２インペラ室５Ｂ内に収容され、小径部３３Ｃの前部（小径部３３Ｃの先端側）に圧入されている。第２インペラ７０は、小径部７０Ａがモータ室３から遠い側に位置し、大径部７０Ｂがモータ室３に近い側に位置している。
　第１吸入ポート４３Ａは蒸発器に接続されている。第１吐出ポート４２Ａと導入ポート１４Ｃとは、電動ターボ式圧縮機４の外部に設けられた配管からなる第１導圧通路３８Ａによって連通している。導出ポート１４Ｄと第２吸入ポート４１Ａとは、電動ターボ式圧縮機４の外部に設けられた配管からなる第２導圧通路３８Ｂによって連通している。リヤ側蓋体１６には導圧ポート９Ａが形成され、導圧ポート９Ａは第１導圧通路３８Ａ又は第２導圧通路３８Ｂと接続されている。他の構成は実施例１の電動ターボ式圧縮機１と同様である。
　この電動ターボ式圧縮機４では、ハウジング４０の外部から第１吸入ポート４３Ａ内に供給された冷媒は、中間室１２Ｂ、吸入通路４３Ｂを経由し、第１インペラ室５Ａに流入する。そして、第１インペラ５０は、冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を第１吐出室７Ａへ吐出する。第１吐出室７Ａ内へ吐出された冷媒は、第１導圧通路３８Ａを経て接続ポート１４Ｃからモータ室３に至る。モータ室３内の冷媒は、接続ポート１４Ｄから第２導圧通路３８Ｂを経て第２吸入ポート４１Ａ内に供給され、第２インペラ室５Ｂに流入する。そして、第２インペラ７０は、第１インペラ５０によって圧縮された冷媒を更に圧縮し、第２吐出室７Ｂへ吐出する。第２吐出室７Ｂ内に吐出された冷媒は第２吐出ポート４２Ｂから凝縮器へ吐出される。また、第１導圧通路３８Ａ又は第２導圧通路３８Ｂ内の高圧の冷媒が高圧室９に導かれる。
　この間、この電動ターボ式圧縮機４では、モータ室３が第１ボス部１３Ｂの凹部１１７と嵌合するフランジ部１１５に内部の圧力を付与する。また、高圧室９は、回転軸３３の後端面３３Ｒに、高圧室９の内部の圧力を付与する。他の作用効果は実施例１の電動ターボ式圧縮機１と同様である。
　以上において、本発明を実施例１～３に即して説明したが、本発明は上記実施例１～３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
　例えば、第２ラジアルフォイル軸受１１０の凹部１１７は、第２軸支面１１８から溝状に凹んでいてもよいし、第２軸支面１１８の端縁の近傍から段状に凹んでいてもよい。
　インペラ５０の向きは、実施例１、２のインペラ５０、６０、７０とは逆向きであってもよい。つまり、大径部５０Ｂがモータ室３に近い側に位置し、小径部５０Ａがモータ室３から遠い側に位置してもよい。また、複数個のインペラが一体的に回転軸３１に連結されていてもよい。
　また、実施例３の電動ターボ式圧縮機４において、中間室１２Ｂにフランジ部材１３９及びスラスト軸受１３１、１３２を設けないようにすることも可能である。例えば、実施例３の高圧室９内にフランジ部材１３９及びスラスト軸受１３１、１３２を設ける構成が考えられる。また、実施例３のリヤ側蓋体１６に形成される導圧ポート９Ａをなくしてもよい。この場合、高圧室９の圧力は、モータ室３の圧力と同等となる。
　実施例１の電動ターボ式圧縮機１において、中間室１２Ｂに吸入ポート１４Ｅを設けて、モータ室３に中間室１２Ｂ内の圧力よりも高い圧力の冷媒を導入する構成でもよい。この場合、第１軸受収容部１５の凹部１１７及び第２ラジアルフォイル軸受１１０のトップフォイル１１１のフランジ部１１５をなくし、第１軸受収容部１３に凹部１１７を設け、第１ラジアルフォイル軸受１２０のトップフォイル１２１にフランジ部１１５を設ける。
　実施例３の電動ターボ式圧縮機４において、第２吸入ポート４１Ａ内に第１インペラ６０及び第２インペラ７０によって圧縮されていない冷媒が導入され、第１インペラ６０は、第２インペラ７０によって圧縮された冷媒を圧縮する構成であってもよい。この場合、第２インペラ７０によって圧縮された冷媒はモータ室３内に導入せずに中間室１２Ｂに導入し、中間室１２Ｂ内の圧力がモータ室３内の圧力よりも高くなる構成や、中間室１２Ｂをなくして第２インペラ７０によって圧縮された冷媒をモータ室３に導入し、モータ室と第１インペラ室５Ａとを連通させる構成が考えられる。なお、モータ室３に第２インペラ７０によって圧縮された冷媒を導入し、モータ室と第１インペラ室５Ａとを連通させる構成の場合は、高圧室９内の圧力をモータ室３内の圧力より高くし、第２軸受収容部１５に凹部１１７を設け、第１ラジアルフォイル軸受１２０のトップフォイル１１１にフランジ部１１５を設ける。
　本発明は、車両用空調装置等に利用可能である。
　１、２、４…電動ターボ式圧縮機
　５、５Ａ、５Ｂ…インペラ室（５Ａ…第１インペラ室、５Ｂ…第２インペラ室）
　３…モータ室
　１０、２０、４０…ハウジング
　３０…電動モータ
　３１、３２、３３…回転軸
　５０、６０、７０…インペラ（６０…第１インペラ、７０…第２インペラ）
　１４Ｅ、２４Ｅ、４３Ａ…吸入ポート
　１２Ｅ、２８Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ…吐出ポート
　１３Ｂ…第１軸受収容部（第１ボス部）
　１５Ｂ…第２軸受収容部（第２ボス部）
　１２８、１１８…軸孔（第１、２軸支面）
　１２０…第１軸受（第１ラジアルフォイル軸受）
　１１０…第２軸受（フランジ付の第２ラジアルフォイル軸受）
　１１７…凹部
　１１１、１２１…トップフォイル
　１１３、１２３…バンプフォイル
　１１５…フランジ部
　９、２８…高圧室
　Ｆ１…スラスト力
　１３１、１３２…スラスト軸受
　７、７Ａ、７Ｂ…吐出室
　８、１８、３８Ａ、３８Ｂ…導圧通路（３８Ａ…第１導圧通路、３８Ｂ…第１導圧通路）
　１２Ｂ…中間室

Claims (10)

  1. 　インペラ室及びモータ室が形成されたハウジングと、
    　前記モータ室に収容された電動モータと、
    　前記ハウジング内に設けられ、前記電動モータによって回転駆動される回転軸と、
    　前記インペラ室に収容され、前記回転軸に設けられたインペラと、
    　前記ハウジングに形成され、前記インペラに供給するための流体を前記ハウジング内に吸入するための吸入ポートと、
    　前記ハウジングに形成され、前記インペラの回転によって圧縮された前記流体を前記ハウジングの外に吐出する吐出ポートとを備えた電動ターボ式圧縮機であって、
    　前記ハウジングは、前記インペラ室と前記モータ室との間に設けられる第１軸受収容部と、前記モータ室を跨いで前記第１軸受収容部の反対側に設けられる第２軸受収容部とを有し、
    　前記第１軸受収容部及び前記第２軸受収容部は、各々前記回転軸が挿通される軸孔を有し、
    　前記第１軸受収容部の前記軸孔を形成する面と前記回転軸との間には、第１軸受が設けられ、
    　前記第２軸受収容部の前記軸孔を形成する面と前記回転軸との間には、第２軸受が設けられ、
    　前記第１軸受収容部及び前記第２軸受収容部のうちの少なくとも一方は、前記軸孔を形成する面から環状に凹設されて前記回転軸を囲む凹部を有し、
    　前記第１軸受及び前記第２軸受のうち少なくとも一方は、筒状であり径方向に変位可能なトップフォイルと、前記トップフォイルよりも前記トップフォイルの径方向の外側に位置し、前記トップフォイルを弾性的に支持可能なバンプフォイルと、前記トップフォイルから前記トップフォイルの径方向の外側に延設して前記凹部と嵌合するフランジ部とを有し、
    　前記フランジ部における前記トップフォイルの軸方向と交わる方向に延設する面であって互いに対向する２つのフランジ面のうち、一方のフランジ面が露出する領域の圧力は、他方のフランジ面が露出する領域の圧力よりも高くなっていることを特徴とする電動ターボ式圧縮機。
  2. 　前記ハウジングには、前記インペラの回転時に前記インペラによって生じるスラスト力に抗するように、前記回転軸の少なくとも一部に内部の圧力を付与可能な高圧室が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動ターボ式圧縮機。
  3. 　前記高圧室は、前記モータ室を跨いで前記インペラ室の反対側に位置するとともに前記モータ室内の流体の圧力よりも高圧な流体が流入し、
    　前記第２軸受収容部は、前記凹部を有し、
    　前記第２軸受は、前記トップフォイルと前記バンプフォイルと前記フランジ部とを有する請求項２記載の電動ターボ式圧縮機。
  4. 　前記吸入ポートは、前記モータ室と連通し、
    　前記インペラは、前記インペラ室から前記モータ室へ向かう前記スラスト力を発生するように構成されている請求項３記載の電動ターボ式圧縮機。
  5. 　前記第１軸受は、前記トップフォイルと、前記バンプフォイルとを有する請求項２乃至４のいずれか１項記載の電動ターボ式圧縮機。
  6. 　前記高圧室には、前記回転軸を軸心方向において支持するスラスト軸受が設けられている請求項２乃至５のいずれか１項記載の電動ターボ式圧縮機。
  7. 　前記ハウジングには、前記インペラの回転によって圧縮された前記流体が吐出される吐出室と、前記吐出室と前記高圧室とを連通する導圧通路とが形成されている請求項１乃至６のいずれか１項記載の電動ターボ式圧縮機。
  8. 　前記第１軸受は、前記トップフォイルと前記バンプフォイルと前記フランジ部とを有し、
    　前記インペラ側の前記フランジ面が露出する領域の圧力は、他方のフランジ面が露出する領域の圧力よりも低くなっている請求項１の電動ターボ式圧縮機。
  9. 　前記インペラを１つ有し、
    　前記ハウジングには、前記モータ室と前記インペラ室との間に設けられ、前記インペラ室及び前記吸入ポートと連通する中間室が形成されている請求項８記載の電動ターボ式圧縮機。
  10. 　前記インペラを２つ有し、
    　前記２つのインペラのうち一方のインペラである第２インペラには、他方のインペラである第１インペラの回転によって圧縮された前記流体が供給され、
    　前記ハウジングには、前記第１インペラを収容する前記インペラ室である第１インペラ室と、前記第２インペラを収容する前記インペラ室である第２インペラ室とが形成され、
    　前記ハウジングには、前記モータ室と前記第１インペラ室との間に設けられ、前記第１インペラ室及び前記吸入ポートと連通する中間室が設けられている請求項８記載の電動ターボ式圧縮機。
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