WO2024057662A1 - 遠心圧縮機 - Google Patents

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Publication number
WO2024057662A1
WO2024057662A1 PCT/JP2023/023654 JP2023023654W WO2024057662A1 WO 2024057662 A1 WO2024057662 A1 WO 2024057662A1 JP 2023023654 W JP2023023654 W JP 2023023654W WO 2024057662 A1 WO2024057662 A1 WO 2024057662A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
cooling water
flow path
partition wall
impeller
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/023654
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
下瀬智也
森英文
鈴木潤也
平野貴之
加藤弘晃
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社豊田自動織機 filed Critical 株式会社豊田自動織機
Publication of WO2024057662A1 publication Critical patent/WO2024057662A1/ja

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer

Definitions

  • the present invention relates to a centrifugal compressor.
  • a centrifugal compressor includes a rotating shaft, a bearing, a motor, an impeller, and a housing.
  • the bearing rotatably supports the rotating shaft.
  • the motor rotates the rotating shaft.
  • the impeller compresses air by rotating together with the rotating shaft.
  • the housing has an impeller chamber and a motor chamber.
  • the impeller chamber houses the impeller.
  • the motor chamber houses the motor.
  • the centrifugal compressor is equipped with a suction passage. The suction passage sucks air into the impeller chamber.
  • a centrifugal compressor may include a cooling water flow path and an air supply flow path. Cooling water that cools the motor and the bearing flows through the cooling water flow path. The air supply channel supplies a portion of the air compressed by the impeller to the motor and the bearing. According to this, the motor and the bearing are cooled by the cooling water flowing through the cooling water flow path, and the motor and the bearing are also cooled by the air supplied to the motor and the bearing from the air supply flow path. Air that is supplied to the motor and the bearing from the air supply flow path, cools the motor and the bearing, and is then discharged to the outside of the housing.
  • the amount of pressure loss due to, for example, the length and diameter of the piping varies depending on the entire system including the centrifugal compressor.
  • the discharge pressure at which air is discharged to the outside of the housing also differs depending on the entire system including the centrifugal compressor. Therefore, when centrifugal compressors are installed in different systems, the difference between the discharge pressure, which is the pressure of the air compressed by the impeller and discharged, and the discharge pressure discharged to the outside of the housing will differ depending on the system. If the difference between the discharge pressure and the exhaust pressure differs, the flow rate of air supplied from the air supply channel to the motor and the bearing will also differ.
  • the suction pressure which is the pressure of the air sucked into the impeller chamber.
  • the suction pressure immediately before the impeller chamber is stable because it is easily determined by the specifications of the centrifugal compressor. Therefore, even when a centrifugal compressor is installed in a different system, the difference between the discharge pressure and the suction pressure is unlikely to change, so the flow rate of air supplied from the air supply flow path to the motor and bearings can be kept the same regardless of the system. can do. Therefore, the flow rate of air supplied to the motor and the bearing from the air supply channel can be stabilized.
  • a centrifugal compressor that solves the above problems includes a rotating shaft, a bearing that rotatably supports the rotating shaft, a motor that rotates the rotating shaft, and compresses air by rotating integrally with the rotating shaft.
  • a housing having an impeller, an impeller chamber for accommodating the impeller, and a motor chamber for accommodating the motor; a suction passage for sucking air into the impeller chamber; and a cooling water flow through which cooling water cools the motor and the bearing.
  • a centrifugal compressor comprising: an air supply flow path for supplying a portion of the air compressed by the impeller to the motor and the bearing to cool the motor and the bearing; an air return flow path that extends along the water flow path and returns air after cooling the motor and the bearing to the suction passage; and an air return flow path that extends along the cooling water flow path and the cooling water flow path. and a partition wall that performs heat exchange between the air flowing through the air return flow path and the cooling water flowing through the cooling water flow path, and the air flowing through the air return flow path passes through the partition wall. Heat is radiated to the cooling water flowing through the cooling water flow path.
  • the air after cooling the motor and the bearing is returned to the suction passage via the air return flow path.
  • the pressure of the air flowing through the suction passage is the suction pressure, which is the pressure of the air sucked into the impeller chamber.
  • the suction pressure is stable because it is easily determined by the specifications of the centrifugal compressor. Therefore, since the difference between the discharge pressure, which is the pressure of the air compressed and discharged by the impeller, and the suction pressure does not easily fluctuate, the flow rate of the air supplied from the air supply channel to the motor and the bearings does not fluctuate easily. Therefore, the flow rate of air supplied to the motor and the bearing from the air supply channel can be stabilized. As a result, the motor and bearing can be stably cooled by air.
  • the housing has a partition wall that partitions the impeller chamber and the motor chamber and is formed with an insertion hole through which the rotating shaft is inserted, and the cooling water flow path is formed in the partition wall.
  • an extended cooling water flow path formed in the partition wall and extending around the insertion hole;
  • the partition wall extends along the cooling water extending channel to separate the air extending channel from the cooling water extending channel, and the partition wall extends between the air flowing through the air extending channel and the cooling water extending channel. Heat exchange is performed with the cooling water flowing through the cooling water extension flow path, and the air flowing through the air extension flow path is radiated to the cooling water flowing through the cooling water extension flow path via the partition wall. good.
  • the partition wall that partitions the impeller chamber and the motor chamber is a portion of the housing that is relatively close to the suction passage.
  • the air extending channel extends along the cooling water extending channel formed in the partition wall. The heat of the air flowing through the air extension channel is radiated through the partition wall to the cooling water flowing through the cooling water extension channel. Therefore, in a portion of the housing that is relatively close to the suction passage, heat is radiated from the air flowing through the air return passage through the partition wall to the cooling water flowing through the cooling water passage, and then the air is sucked in through the air return passage. Air can be returned to the passageway. Therefore, the air cooled by the cooling water flowing through the cooling water flow path can be returned to the suction passage while being prevented from being warmed again.
  • the partition wall includes a first housing structure that forms the cooling water extending flow path and has a first recess that extends around the insertion hole, and the air extending flow path. , a second recess that extends around the insertion hole and has the partition wall, and the partition wall closes the opening of the first recess and defines the cooling water extending flow path together with the first recess.
  • the air conditioner preferably includes a housing component and a lid member that closes the opening of the second recess and defines the air extension flow path together with the second recess.
  • the partition wall includes a first housing structure having a recess that forms the cooling water extending flow path and extends around the insertion hole, and a first housing structure that closes an opening of the recess and works together with the recess.
  • a second housing component that partitions the cooling water extension flow path, and a pipe member that passes inside the cooling water extension flow path and configures the air extension flow path, the pipe A wall portion of a portion of the member that passes inside the cooling water extension channel may constitute the partition wall.
  • an air extension flow path extending along the cooling water extension flow path can be configured by the pipe member.
  • the wall portion of the pipe member that passes inside the cooling water extension flow path constitutes a partition wall.
  • the impeller includes a first impeller that compresses air and a second impeller that compresses the air after being compressed by the first impeller, and the impeller chamber is configured to accommodate the first impeller. and a second impeller chamber that accommodates the second impeller;
  • the suction passage includes a first suction passage that sucks air into the first impeller chamber; a second suction passage for sucking air into the chamber, and the partition wall partitions the first impeller chamber and the motor chamber, and the second impeller chamber and the motor chamber.
  • a second partition wall wherein the insertion hole is formed in the first partition wall and through which the rotation shaft is inserted; and a first insertion hole formed in the second partition wall and into which the rotation shaft is inserted.
  • the cooling water extension flow path is formed in the first partition wall and extends around the first insertion hole
  • the air extension flow path is formed in the first partition wall and extends around the first insertion hole; extends along the cooling water extension flow path inside the first partition wall, and the air return flow path returns air after cooling the motor and the bearing to the first intake passage. It's good to let them do it.
  • the heat of the air after being compressed by the first impeller is easily transferred to the first partition wall.
  • the heat of the air after being compressed by the second impeller is easily transferred to the second partition wall. Since the second impeller compresses the air after being compressed by the first impeller, the temperature of the air after being compressed by the second impeller is higher than the temperature of the air after being compressed by the first impeller. ing. Therefore, the temperature of the second partition wall is higher than the temperature of the first partition wall. Therefore, the cooling water extending flow path was formed in the first partition wall. Therefore, for example, the temperature of the cooling water flowing through the cooling water extending channel can be maintained at a lower temperature than when the cooling water extending channel is formed in the second partition wall.
  • the air extending channel extends inside the first partition wall along the cooling water extending channel. Therefore, the heat of the air flowing through the air extending channel is radiated via the partition wall to the cooling water flowing through the cooling water extending channel. Since the temperature of the cooling water flowing through the cooling water extension flow path is maintained at a low state, the air flowing through the air extension flow path is efficiently converted into cooling water flowing through the cooling water extension flow path via the partition wall. It can radiate heat.
  • the air recirculation passage recirculates the air after cooling the motor and the bearing to the first intake passage.
  • the pressure of the air flowing through the first suction passage is lower than the pressure of the air flowing through the second suction passage. Therefore, for example, compared to the case where the air recirculation passage recirculates the air after cooling the motor and bearings to the second suction passage, the pressure of the air at the recirculation destination is as low as possible, so the discharge pressure and the air There tends to be a difference between the pressure at the reflux destination and the pressure at the reflux destination. Therefore, it is possible to easily ensure the flow rate of air supplied to the motor and the bearing from the air supply channel, so that the motor and the bearing can be stably cooled by air.
  • the centrifugal compressor includes an intercooler that cools the air flowing through the air supply flow path, and the air flowing through the air supply flow path is cooled by the intercooler and then supplied to the motor and the bearing. Good.
  • the air flowing through the air supply channel can be cooled by the intercooler, a portion of the air compressed by the impeller is transferred from the air supply channel to the motor and bearings at a low temperature. can be supplied. Therefore, the motor and the bearing can be efficiently cooled by the air from the air supply channel.
  • the motor and bearing can be stably cooled by air while avoiding deterioration of compression efficiency.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the centrifugal compressor. It is a figure showing the relationship between a cooling water extension channel and an air extension channel.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a centrifugal compressor in a second embodiment. It is a perspective view showing a pipe member.
  • a first embodiment of a centrifugal compressor will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. Note that the centrifugal compressor of the embodiment described below is installed in a fuel cell vehicle. Centrifugal compressors compress air. A centrifugal compressor forms part of a fuel cell system.
  • the centrifugal compressor 10 includes a housing 11. As shown in FIG.
  • the housing 11 is made of a metal material, for example, aluminum.
  • the housing 11 includes a motor housing 12, a first compressor housing 13, a second compressor housing 14, a first plate 15, a second plate 16, a third plate 17, and a fourth plate 18.
  • the motor housing 12 extends in a cylindrical shape.
  • the first plate 15 is connected to one end of the motor housing 12 on the opening side.
  • the first plate 15 closes one opening of the motor housing 12.
  • the second plate 16 is connected to the other open end of the motor housing 12 .
  • a motor chamber 19 is defined by the motor housing 12, the first plate 15, and the second plate 16. Therefore, the housing 11 has a motor chamber 19.
  • the centrifugal compressor 10 includes a motor 20.
  • the motor 20 is housed in a motor chamber 19. Therefore, motor chamber 19 accommodates motor 20.
  • Motor housing 12 surrounds motor 20.
  • the centrifugal compressor 10 includes a first bearing holding section 21.
  • the first bearing holding portion 21 projects into the motor chamber 19 from the center of the first plate 15 . Therefore, the first plate 15 has the first bearing holding portion 21 .
  • the first bearing holding portion 21 has a cylindrical shape.
  • a fitting recess 22 and a chamber forming recess 23 are formed on the end surface 15a of the first plate 15 on the side opposite to the motor housing 12.
  • the fitting recess 22 and the chamber forming recess 23 are circular holes.
  • the hole diameter of the fitting recess 22 is larger than the hole diameter of the chamber forming recess 23.
  • the chamber forming recess 23 is formed on the bottom surface of the fitting recess 22 .
  • the inside of the first bearing holding portion 21 penetrates the first plate 15 and opens to the bottom surface of the chamber forming recess 23 .
  • the axis of the chamber forming recess 23 and the axis of the first bearing holding part 21 are aligned.
  • the third plate 17 has an annular shape.
  • the third plate 17 is attached to the first plate 15 while being fitted into the fitting recess 22 .
  • the hole diameter of the third plate 17 is the same as the hole diameter of the chamber forming recess 23.
  • the inside of the third plate 17 communicates with the inside of the chamber forming recess 23 .
  • An end surface 17a of the third plate 17 opposite to the motor housing 12 is located on the same plane as the end surface 15a of the first plate 15.
  • the fourth plate 18 is connected to the end surface 15a of the first plate 15.
  • a first insertion hole 24 is formed in the center of the fourth plate 18 .
  • the first insertion hole 24 communicates with the inside of the third plate 17.
  • the axial center of the first insertion hole 24 coincides with the axial center of the third plate 17, the axial center of the chamber forming recess 23, and the axial center of the first bearing holding part 21.
  • a thrust bearing housing chamber 25 is defined by the chamber forming recess 23 of the first plate 15, the third plate 17, and the fourth plate 18.
  • the thrust bearing housing chamber 25 communicates with the inside of the first bearing holding portion 21 . Further, the thrust bearing housing chamber 25 communicates with the first insertion hole 24 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a second bearing holding section 26.
  • the second bearing holding portion 26 projects into the motor chamber 19 from the center of the second plate 16 . Therefore, the second plate 16 has a second bearing holding portion 26 .
  • the second bearing holding portion 26 has a cylindrical shape.
  • a second insertion hole 27 is formed in the center of the second plate 16.
  • the second insertion hole 27 communicates with the inside of the second bearing holding portion 26 .
  • the axis of the second insertion hole 27 coincides with the axis of the second bearing holding part 26.
  • the first compressor housing 13 is cylindrical and has a circular first intake port 28 through which air is sucked.
  • the first compressor housing 13 is connected to an end surface 18a of the fourth plate 18 on the opposite side to the first plate 15 with the axis of the first suction port 28 aligned with the axis of the first insertion hole 24. There is.
  • the first suction port 28 opens at the end surface 13a of the first compressor housing 13 on the opposite side to the fourth plate 18.
  • the centrifugal compressor 10 includes a first impeller chamber 29, a first discharge chamber 30, and a first diffuser flow path 31.
  • the first impeller chamber 29, the first discharge chamber 30, and the first diffuser flow path 31 are formed between the first compressor housing 13 and the end surface 18a of the fourth plate 18. Therefore, the housing 11 has a first impeller chamber 29 .
  • the first plate 15 , the third plate 17 , and the fourth plate 18 constitute a first partition wall that partitions the first impeller chamber 29 and the motor chamber 19 .
  • the first impeller chamber 29 communicates with the first suction port 28 .
  • the first discharge chamber 30 extends around the axis of the first suction port 28 around the first impeller chamber 29 .
  • the first diffuser flow path 31 communicates the first impeller chamber 29 and the first discharge chamber 30.
  • the first impeller chamber 29 communicates with the first insertion hole 24 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a first suction pipe 32.
  • the first suction pipe 32 is connected to the first suction port 28 .
  • the first suction pipe 32 is fixed to the end surface 13a of the first compressor housing 13. Air purified by an air cleaner (not shown) flows through the first suction pipe 32 .
  • the air that has passed through the first suction pipe 32 is sucked into the first impeller chamber 29 via the first suction port 28 . Therefore, the first suction pipe 32 and the first suction port 28 constitute a first suction passage 33 that sucks air into the first impeller chamber 29 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a first suction passage 33 .
  • the second compressor housing 14 is cylindrical and has a circular second intake port 34 through which air is sucked.
  • the second compressor housing 14 is connected to the end surface of the second plate 16 opposite to the motor housing 12 with the axis of the second suction port 34 aligned with the axis of the second insertion hole 27 .
  • the second suction port 34 opens at an end surface of the second compressor housing 14 on the opposite side to the second plate 16 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a second impeller chamber 35, a second discharge chamber 36, and a second diffuser flow path 37.
  • the second impeller chamber 35 , the second discharge chamber 36 , and the second diffuser flow path 37 are formed between the second compressor housing 14 and the second plate 16 . Therefore, the housing 11 has a second impeller chamber 35.
  • the second plate 16 constitutes a second partition wall that partitions the second impeller chamber 35 and the motor chamber 19.
  • the second impeller chamber 35 communicates with the second suction port 34 .
  • the second discharge chamber 36 extends around the second impeller chamber 35 and around the axis of the second suction port 34 .
  • the second discharge chamber 36 is connected to a fuel cell stack 39 via a supply pipe 38.
  • the second diffuser flow path 37 communicates the second impeller chamber 35 and the second discharge chamber 36.
  • the second impeller chamber 35 communicates with the second insertion hole 27.
  • the centrifugal compressor 10 includes a second suction pipe 40.
  • a first end of the second suction pipe 40 communicates with the first discharge chamber 30.
  • a second end of the second suction pipe 40 communicates with the second suction port 34 .
  • Air from the first discharge chamber 30 flows into the second suction pipe 40 .
  • the air that has passed through the second suction pipe 40 is then sucked into the second impeller chamber 35 via the second suction port 34. Therefore, the second suction pipe 40 and the second suction port 34 constitute a second suction passage 41 that sucks air into the second impeller chamber 35.
  • the centrifugal compressor 10 includes a second suction passage 41.
  • the centrifugal compressor 10 includes a rotating shaft 42.
  • the rotating shaft 42 is housed within the housing 11.
  • the first end of the rotating shaft 42 projects from the motor chamber 19 into the first impeller chamber 29 by passing through the inside of the first bearing holding section 21, the thrust bearing housing chamber 25, and the first insertion hole 24. .
  • the first insertion hole 24 is an insertion hole formed in the first partition wall and into which the rotating shaft 42 is inserted.
  • the second end of the rotating shaft 42 passes through the motor chamber 19, the inside of the second bearing holding part 26, and the second insertion hole 27, and projects into the second impeller chamber 35. Therefore, the second insertion hole 27 is an insertion hole formed in the second partition wall and into which the rotating shaft 42 is inserted.
  • the rotating shaft 42 extends along the axis of the motor housing 12 and crosses the motor chamber 19 .
  • the axial direction of the rotating shaft 42 coincides with the axial direction of the motor housing 12.
  • the centrifugal compressor 10 includes a support portion 43.
  • the support portion 43 protrudes in an annular shape from the outer peripheral surface of the rotating shaft 42 .
  • the support portion 43 has a disk shape.
  • the support portion 43 is fixed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 42 in a state of annularly projecting radially outward from the outer circumferential surface of the rotating shaft 42 . Therefore, the support portion 43 is separate from the rotating shaft 42.
  • the support portion 43 is arranged within the thrust bearing housing chamber 25 .
  • the support portion 43 rotates integrally with the rotating shaft 42 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a first seal member 44.
  • the first seal member 44 is provided between the first insertion hole 24 and the rotating shaft 42.
  • the first seal member 44 suppresses air leakage from the first impeller chamber 29 toward the motor chamber 19 .
  • the first seal member 44 is, for example, a seal ring.
  • the centrifugal compressor 10 includes a second seal member 45.
  • the second seal member 45 is provided between the second insertion hole 27 and the rotating shaft 42.
  • the second seal member 45 suppresses air leakage from the second impeller chamber 35 toward the motor chamber 19.
  • the second seal member 45 is, for example, a seal ring.
  • the centrifugal compressor 10 includes a first impeller 46.
  • the first impeller 46 is connected to the first end of the rotating shaft 42 .
  • the first impeller 46 is housed in the first impeller chamber 29 . Therefore, the first impeller chamber 29 accommodates the first impeller 46 .
  • the first impeller 46 compresses the air sucked into the first impeller chamber 29 by rotating integrally with the rotating shaft 42 . Therefore, the first impeller 46 is an impeller that compresses air by rotating integrally with the rotating shaft 42. Therefore, the first impeller chamber 29 is an impeller chamber that accommodates an impeller.
  • the centrifugal compressor 10 includes a second impeller 47.
  • the second impeller 47 is connected to the second end of the rotating shaft 42 .
  • the second impeller 47 is housed in the second impeller chamber 35. Therefore, the second impeller chamber 35 accommodates the second impeller 47.
  • the second impeller 47 compresses the air sucked into the second impeller chamber 35 by rotating integrally with the rotating shaft 42 . Therefore, the second impeller 47 is an impeller that compresses air by rotating integrally with the rotating shaft 42. Therefore, the second impeller chamber 35 is an impeller chamber that accommodates an impeller. Therefore, the impeller chamber includes a first impeller chamber 29 and a second impeller chamber 35.
  • the housing 11 has an impeller chamber.
  • the impeller includes a first impeller 46 and a second impeller 47.
  • the second impeller 47 compresses the air compressed by the first impeller 46.
  • the first suction passage 33 is a suction passage that sucks air into the first impeller chamber 29, which is an impeller chamber.
  • the second suction passage 41 is a suction passage that sucks air into the second impeller chamber 35, which is an impeller chamber. Therefore, the suction passage includes a first suction passage 33 and a second suction passage 41.
  • the centrifugal compressor 10 includes a suction passage that sucks air into the impeller chamber.
  • the first partition wall formed by the first plate 15, the third plate 17, and the fourth plate 18 is a partition wall that partitions the impeller chamber and the motor chamber 19.
  • the second partition wall formed by the second plate 16 is a partition wall that partitions the impeller chamber and the motor chamber 19. Therefore, the partition wall includes a first partition wall and a second partition wall. Therefore, the housing 11 has a partition wall in which an insertion hole is formed.
  • the insertion hole includes a first insertion hole 24 and a second insertion hole 27.
  • the motor 20 includes a cylindrical rotor 48 and a cylindrical stator 49.
  • the rotor 48 is fixed to the rotating shaft 42.
  • Stator 49 is fixed to housing 11.
  • the rotor 48 is disposed radially inside the stator 49 and rotates integrally with the rotating shaft 42 .
  • the rotor 48 includes a cylindrical rotor core 50 fixed to the rotating shaft 42 and a plurality of permanent magnets (not shown) provided in the rotor core 50.
  • Stator 49 surrounds rotor 48 .
  • Stator 49 has a cylindrical stator core 51 and a coil 52. Stator core 51 is fixed to the inner peripheral surface of motor housing 12. Coil 52 is wound around stator core 51 .
  • the rotating shaft 42 rotates integrally with the rotor 48 when current flows from a battery (not shown) to the coil 52. Therefore, the motor 20 rotates the rotating shaft 42.
  • the motor 20 is arranged between the first impeller 46 and the second impeller 47 in the axial direction of the rotating shaft 42 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a first radial bearing 53.
  • the first radial bearing 53 has a cylindrical shape.
  • the first radial bearing 53 is held by the first bearing holding part 21.
  • the first radial bearing 53 rotatably supports a portion of the rotating shaft 42 that is located closer to the first end of the rotating shaft 42 than the motor 20 is. Therefore, the first radial bearing 53 is a bearing that rotatably supports the rotating shaft 42.
  • the centrifugal compressor 10 includes a second radial bearing 54.
  • the second radial bearing 54 has a cylindrical shape.
  • the second radial bearing 54 is held by the second bearing holding part 26.
  • the second radial bearing 54 rotatably supports a portion of the rotating shaft 42 that is located closer to the second end of the rotating shaft 42 than the motor 20 is. Therefore, the second radial bearing 54 is a bearing that rotatably supports the rotating shaft 42.
  • the first radial bearing 53 and the second radial bearing 54 rotatably support the rotating shaft 42 in the radial direction at positions on both sides of the motor 20 in the axial direction of the rotating shaft 42 .
  • the "radial direction” is a direction perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 42.
  • the centrifugal compressor 10 includes a thrust bearing 55.
  • the thrust bearing 55 is housed in the thrust bearing housing chamber 25. Therefore, the thrust bearing housing chamber 25 accommodates the thrust bearing 55.
  • the thrust bearing 55 rotatably supports the support portion 43 in the thrust direction. Therefore, the thrust bearing 55 is a bearing that rotatably supports the rotating shaft 42 via the support portion 43. Note that the "thrust direction" is a direction parallel to the axial direction of the rotating shaft 42.
  • the air sucked into the first impeller chamber 29 through the first suction pipe 32 and the first suction port 28 is accelerated by the rotation of the first impeller 46, and is sent into the first diffuser flow path 31, and is The pressure is increased by passing through the diffuser flow path 31.
  • the air that has passed through the first diffuser flow path 31 is then discharged into the first discharge chamber 30.
  • the air discharged into the first discharge chamber 30 is sucked into the second impeller chamber 35 via the second suction pipe 40 and the second suction port 34.
  • the air sucked into the second impeller chamber 35 is accelerated by the rotation of the second impeller 47 and is sent into the second diffuser flow path 37, where it is pressurized by passing through the second diffuser flow path 37.
  • the air that has passed through the second diffuser flow path 37 is then discharged into the second discharge chamber 36.
  • the air discharged into the second discharge chamber 36 is supplied to the fuel cell stack 39 via the supply pipe 38. Therefore, centrifugal compressor 10 supplies air to fuel cell stack 39 . Oxygen contained in the air supplied to the fuel cell stack 39 contributes to power generation by the fuel cell stack 39.
  • the centrifugal compressor 10 includes a cooling water flow path 60.
  • the cooling water channel 60 has a first water channel 61, a second water channel 62, and a third water channel 63.
  • the first water channel 61 passes through the inside of the motor housing 12 .
  • the first water channel 61 extends in the axial direction of the motor housing 12 inside the motor housing 12, for example, in a spiral manner.
  • a first end of the first water channel 61 opens to an open end surface of the motor housing 12 on the first plate 15 side.
  • the second end of the first water channel 61 opens to the open end surface of the motor housing 12 on the second plate 16 side.
  • the second water channel 62 extends spirally inside the first plate 15 and penetrates the first plate 15 in the thickness direction to reach the inside of the fourth plate 18 . Specifically, the second water channel 62 extends spirally through a portion of the first plate 15 that is located outward from the fitting recess 22 . A first end of the second water channel 62 communicates with the first water channel 61. The second end of the second water channel 62 is closed inside the fourth plate 18.
  • the third water channel 63 extends spirally inside the second plate 16. A first end of the third water channel 63 communicates with the first water channel 61. The second end of the third water channel 63 is closed inside the second plate 16. Note that the first waterway 61, the second waterway 62, and the third waterway 63 are schematically illustrated for convenience of explanation.
  • the cooling water flow path 60 has a cooling water inlet 64 and a cooling water outlet 65.
  • a cooling water inlet 64 and a cooling water outlet 65 are formed in the motor housing 12. Cooling water from the cooling water inlet 64 flows into the first water channel 61 .
  • the cooling water that has flowed into the first water channel 61 is discharged to the outside of the housing 11 from the cooling water outlet 65 after reaching each of the second water channel 62 and the third water channel 63 .
  • the cooling water flowing through the first water channel 61 cools the motor housing 12. Heat generated from stator core 51 is radiated to motor housing 12. Thereby, stator core 51 is cooled. Therefore, the motor 20 is cooled by the cooling water flowing through the first water channel 61.
  • the cooling water flowing through the second water channel 62 cools the first plate 15 and the fourth plate 18. Heat generated from the first radial bearing 53 is radiated to the first plate 15. As a result, the first radial bearing 53 is cooled. Heat generated from the thrust bearing 55 is radiated to the first plate 15 and the fourth plate 18. As a result, the thrust bearing 55 is cooled. Therefore, the first radial bearing 53 and the thrust bearing 55 are cooled by the cooling water flowing through the second water channel 62.
  • the cooling water flowing through the third water channel 63 cools the second plate 16. Heat generated from the second radial bearing 54 is radiated to the second plate 16. Thereby, the second radial bearing 54 is cooled. Therefore, the second radial bearing 54 is cooled by the cooling water flowing through the third water channel 63. In this way, cooling water that cools the motor 20 , the first radial bearing 53 , the second radial bearing 54 , and the thrust bearing 55 flows through the cooling water flow path 60 .
  • the centrifugal compressor 10 includes an air supply flow path 70.
  • the air supply channel 70 has a first supply channel 71 and a second supply channel 72.
  • the first supply channel 71 branches off from the middle of the second suction pipe 40 .
  • a first end of the first supply channel 71 is connected to the second suction pipe 40.
  • a second end of the first supply channel 71 is connected to the thrust bearing housing chamber 25 . Therefore, the first supply flow path 71 connects the second suction pipe 40 and the thrust bearing housing chamber 25.
  • the first supply channel 71 has a first piping section 71a and a first hole section 71b.
  • the first piping section 71a is arranged outside the housing 11.
  • the first hole 71b is formed in the first plate 15.
  • the first end of the first piping section 71a is connected to the middle of the second suction piping 40.
  • the inside of the first piping section 71a communicates with the inside of the second suction piping 40.
  • the second end of the first piping section 71a is connected to the first end of the first hole section 71b.
  • the first piping portion 71a communicates with the first hole portion 71b.
  • a second end of the first hole 71b is connected to the thrust bearing housing chamber 25.
  • the first hole 71b communicates with the thrust bearing housing chamber 25.
  • the second supply channel 72 branches from the middle of the first supply channel 71. A first end of the second supply channel 72 is connected to the first supply channel 71 . The second end of the second supply channel 72 is connected to the inside of the second insertion hole 27 . Therefore, the second supply flow path 72 connects the first supply flow path 71 and the inside of the second insertion hole 27 .
  • the second supply channel 72 has a second piping section 72a and a second hole section 72b.
  • the second piping section 72a is arranged outside the housing 11.
  • the second hole 72b is formed in the second plate 16.
  • the first end of the second piping section 72a is connected to the middle of the first piping section 71a.
  • the inside of the second piping section 72a communicates with the inside of the first piping section 71a.
  • the second end of the second piping section 72a is connected to the first end of the second hole section 72b.
  • the second piping portion 72a communicates with the second hole portion 72b.
  • a second end of the second hole portion 72b is connected to the inside of the second insertion hole 27.
  • the second hole portion 72b communicates with the inside of the second insertion hole 27.
  • the second end of the second hole portion 72b communicates with a portion closer to the motor chamber 19 than the second seal member 45 inside the second insertion hole 27.
  • Air passing through the first piping section 71a flows into the thrust bearing housing chamber 25 via the first hole section 71b.
  • the air flowing into the thrust bearing housing chamber 25 cools the thrust bearing 55.
  • the air that has cooled the thrust bearing 55 passes through the inside of the first bearing holding section 21 .
  • the air passing inside the first bearing holding part 21 cools the first radial bearing 53.
  • the air that has cooled the first radial bearing 53 then flows into the motor chamber 19.
  • the air flowing into the motor chamber 19 cools the motor 20.
  • Air passing through the second piping section 72a flows into the inside of the second insertion hole 27 via the second hole section 72b.
  • the air that has flowed inside the second insertion hole 27 passes through the inside of the second bearing holding portion 26 .
  • the air passing inside the second bearing holding part 26 cools the second radial bearing 54.
  • the air that has cooled the second radial bearing 54 then flows into the motor chamber 19.
  • the air flowing into the motor chamber 19 cools the motor 20.
  • air that cools the motor 20, the first radial bearing 53, the second radial bearing 54, and the thrust bearing 55 flows through the air supply flow path 70.
  • the air supply channel 70 supplies a portion of the air compressed by the first impeller 46 to the motor 20, the first radial bearing 53, the second radial bearing 54, and the thrust bearing 55.
  • the centrifugal compressor 10 includes an intercooler 73.
  • the intercooler 73 is attached to the outer peripheral surface of the motor housing 12, for example.
  • a portion of the first piping section 71a of the first supply channel 71 passes through the interior of the intercooler 73.
  • the portion of the first piping portion 71a that passes through the interior of the intercooler 73 is a portion closer to the second suction piping 40 than the connection point with the second piping portion 72a of the second supply flow path 72.
  • the inside of the intercooler 73 communicates with the cooling water outlet 65. Cooling water discharged from the cooling water outlet 65 flows inside the intercooler 73 . In the intercooler 73, heat exchange is performed between the cooling water flowing into the intercooler 73 from the cooling water outlet 65 and the air flowing through the portion of the first piping section 71a that passes through the intercooler 73. Thereby, the air flowing through the first piping section 71a is cooled by the cooling water.
  • the intercooler 73 cools the air flowing through the air supply flow path 70.
  • the air flowing through the air supply channel 70 is cooled by the intercooler 73 and then supplied to the motor 20, the first radial bearing 53, the second radial bearing 54, and the thrust bearing 55.
  • the cooling water that has passed through the intercooler 73 is radiated with heat by a radiator (not shown), and then flows back to the cooling water inlet 64.
  • the cooling water flow path 60 has a cooling water extension flow path 66.
  • the cooling water extension channel 66 extends around the first insertion hole 24 .
  • the fourth plate 18 has a first recess 67 .
  • the first recess 67 is formed in the end surface 18b of the fourth plate 18 on the first plate 15 side.
  • the first recess 67 extends around the first insertion hole 24 .
  • the first recess 67 is formed in the end surface 18b of the fourth plate 18 so as to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24.
  • the opening of the first recess 67 is closed by the end surface 17a of the third plate 17.
  • a seal member 68 seals between the third plate 17 and the fourth plate 18 .
  • a cooling water extension channel 66 is defined by the first recess 67 and the third plate 17 . Therefore, the fourth plate 18 is a first housing structure having a first recess 67 that forms a cooling water extending passage 66 and extends around the first insertion hole 24 . Therefore, the first partition wall has a first housing structure. In this way, the cooling water extension flow path 66 is formed in the first partition wall and extends around the first insertion hole 24 . As shown in FIG. 3, the cooling water extension channel 66 extends over 270 degrees around the first insertion hole 24. As shown in FIG.
  • the fourth plate 18 has a first connection channel 69a and a second connection channel 69b.
  • a first end of the first connection channel 69a is connected to the second water channel 62.
  • the second end of the first connection channel 69a is connected to the first end of the cooling water extension channel 66.
  • the first end of the second connection channel 69b is connected to the cooling water extension channel 66.
  • the connection point to the cooling water extension flow path 66 at the first end of the second connection flow path 69b is, for example, 180 degrees around the first insertion hole 24 with respect to the first end of the cooling water extension flow path 66. It's a remote location.
  • the second end of the second connection channel 69b is connected to the second water channel 62.
  • a portion of the cooling water flowing through the second water channel 62 flows into the first end of the cooling water extension channel 66 via the first connection channel 69a.
  • the cooling water extension channel 66 is filled with cooling water flowing from the second water channel 62 .
  • the cooling water flowing through the cooling water extension flow path 66 is returned to the second water channel 62 via the second connection flow path 69b.
  • the centrifugal compressor 10 includes an air return flow path 74.
  • the air recirculation channel 74 has an air extension channel 75.
  • the third plate 17 has a mounting recess 76 .
  • the attachment recess 76 is formed on the bottom end surface of the fitting recess 22 in the third plate 17 .
  • the third plate 17 has a second recess 77 .
  • the second recess 77 is formed on the bottom surface of the attachment recess 76.
  • the mounting recess 76 and the second recess 77 extend along the first recess 67.
  • the mounting recess 76 and the second recess 77 are formed in the third plate 17 so as to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24 so as to overlap the first recess 67 in the thickness direction of the third plate 17. has been done.
  • the second recess 77 extends around the first insertion hole 24 .
  • a seal mounting groove 78 is formed in the bottom surface of the mounting recess 76 .
  • the seal mounting groove 78 is formed on the bottom surface of the mounting recess 76 so as to surround the second recess 77 .
  • the third plate 17 has a protruding wall 79.
  • the protruding wall 79 protrudes from the end surface 17a of the third plate 17.
  • the protruding wall 79 extends along the second recess 77 .
  • a portion of the second recess 77 is formed inside the protruding wall 79.
  • the protruding wall 79 protrudes from the end surface 17a of the third plate 17 by the amount in which the second recess 77 is formed.
  • the protruding wall 79 fits inside the first recess 67 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a lid member 80.
  • the lid member 80 closes the opening of the second recess 77.
  • the lid member 80 is a part of a first partition wall that partitions the first impeller chamber 29 and the motor chamber 19. Therefore, the partition wall has a lid member 80.
  • the lid member 80 closes the opening of the second recess 77 and defines the air extension flow path 75 together with the second recess 77 . Therefore, the air extending channel 75 extends along the cooling water extending channel 66.
  • the air extension channel 75 extends along the cooling water extension channel 66 inside the first partition wall.
  • the air extension channel 75 extends around the first insertion hole 24 . As shown in FIG. 3, the air extension channel 75 extends over 270 degrees around the first insertion hole 24. As shown in FIG.
  • a seal member 81 is installed in the seal installation groove 78.
  • the seal member 81 seals between the lid member 80 and the third plate 17.
  • the first plate 15 has a first introduction hole 82 .
  • the lid member 80 has a second introduction hole 83.
  • a first end of the first introduction hole 82 communicates with the inside of the motor chamber 19 .
  • the second end of the first introduction hole 82 communicates with the first end of the second introduction hole 83.
  • the second end of the second introduction hole 83 communicates with the first end of the air extension channel 75.
  • the air return flow passage 74 has a return flow passage 84.
  • the return flow passage 84 passes through the third plate 17, the fourth plate 18, and the first compressor housing 13 and is connected to the first intake pipe 32.
  • the air in the motor chamber 19 is returned to the first intake pipe 32 via the first introduction hole 82, the second introduction hole 83, the air extension flow passage 75, and the return flow passage 84. Therefore, the first introduction hole 82, the second introduction hole 83, the air extension flow passage 75, and the return flow passage 84 constitute the air return flow passage 74 that returns the air to the first intake passage 33 after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, the second radial bearing 54, and the thrust bearing 55.
  • the air extension channel 75 is a portion of the air recirculation channel 74 that extends along the cooling water extension channel 66. Therefore, a portion of the air return flow path 74 extends along the cooling water flow path 60.
  • Partition wall 85 The portion of the third plate 17 that closes the opening of the first recess 67 and the protruding wall 79 extend along the cooling water extension flow path 66 and connect the air extension flow path 75 and the cooling water extension flow path 66. This is a partition wall 85 that separates them. The opening of the first recess 67 is closed by the partition wall 85. The partition wall 85 and the first recess 67 define an extended cooling water flow path 66 . Therefore, the third plate 17 forms an air extending flow path 75, has a second recess 77, and has a partition wall 85, and the partition wall 85 closes the opening of the first recess 67 to cool it together with the first recess 67. This is a second housing structure that defines a water extension channel 66 .
  • the partition wall 85 performs heat exchange between the air flowing through the air extension channel 75 and the cooling water flowing through the cooling water extension channel 66.
  • the centrifugal compressor 10 extends along the cooling water flow path 60 and separates the air return flow path 74 and the cooling water flow path 60, and the air flowing through the air return flow path 74 and the cooling water flowing through the cooling water flow path 60.
  • a partition wall 85 is provided for exchanging heat with. The heat of the air flowing through the air extension channel 75 is radiated via the partition wall 85 to the cooling water flowing through the cooling water extension channel 66 . Therefore, the heat of the air flowing through the air recirculation passage 74 is radiated via the partition 85 to the cooling water flowing through the cooling water passage 60 .
  • the air After cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc., the air is returned to the first intake passage 33 via the air return passage 74.
  • the pressure of the air flowing through the first suction passage 33 is suction pressure, which is the pressure of the air sucked into the first impeller chamber 29.
  • the suction pressure is stable because it is easily determined uniquely by the specifications of the centrifugal compressor 10. Therefore, the difference between the discharge pressure, which is the pressure of the air compressed and discharged by the first impeller 46, and the suction pressure does not easily fluctuate. Therefore, the flow rate of air supplied from the air supply flow path 70 to the motor 20, the first radial bearing 53, etc. is unlikely to fluctuate. Therefore, the flow rate of air supplied from the air supply channel 70 to the motor 20, the first radial bearing 53, etc. is stabilized.
  • the air flowing through the air return passage 74 via the partition wall 85 Heat exchange is performed between the cooling water and the cooling water flowing through the cooling water flow path 60.
  • the partition wall 85 extends along the cooling water flow path 60. Therefore, heat of the air flowing through the air recirculation passage 74 is efficiently radiated to the cooling water flowing through the cooling water passage 60 via the partition wall 85. Thereby, the air flowing through the air recirculation channel 74 is efficiently cooled by the cooling water flowing through the cooling water channel 60. The air cooled by the cooling water is then returned to the first intake passage 33 via the air return passage 74.
  • the air flowing through the air return passage 74 via the partition wall 85 Heat exchange is performed between the cooling water and the cooling water flowing through the cooling water flow path 60.
  • the partition wall 85 extends along the cooling water flow path 60. Therefore, heat of the air flowing through the air recirculation passage 74 is efficiently radiated to the cooling water flowing through the cooling water passage 60 via the partition wall 85. Thereby, the air flowing through the air recirculation channel 74 can be efficiently cooled by the cooling water flowing through the cooling water channel 60. The air cooled by the cooling water is then returned to the first intake passage 33 via the air return passage 74.
  • the third plate 17 and the fourth plate 18 are parts of the housing 11 that are relatively close to the first suction passage 33.
  • the air extending channel 75 extends along the cooling water extending channel 66 formed by the third plate 17 and the fourth plate 18 .
  • the heat of the air flowing through the air extension channel 75 is radiated via the partition wall 85 to the cooling water flowing through the cooling water extension channel 66 . Therefore, in a portion of the housing 11 that is relatively close to the first suction passage 33, heat can be radiated from the air flowing through the air recirculation passage 74 to the cooling water flowing through the cooling water passage 60 via the partition wall 85. Thereafter, air can be returned to the first intake passage 33 via the air return passage 74.
  • the air cooled by the cooling water flowing through the cooling water flow path 60 can be returned to the first intake passage 33 while being prevented from being warmed again.
  • the air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc. is recirculated to the first suction passage 33 via the air recirculation flow path 74, the air from the first suction passage 33 to the first impeller chamber 29 This makes it easier to avoid an increase in the temperature of the air drawn into the air. Therefore, even if the air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc. is returned to the first intake passage 33 via the air return passage 74, the high temperature air is compressed by the first impeller 46. This makes it easier to avoid. Therefore, deterioration of compression efficiency can be easily avoided.
  • the cooling water extension channel 66 By closing the opening of the first recess 67 with the partition wall 85, the cooling water extension channel 66 extending around the first insertion hole 24 can be formed. Further, by closing the opening of the second recess 77 with the lid member 80, an air extension channel 75 extending along the cooling water extension channel 66 can be configured. In addition, a configuration can be provided in which heat can be radiated from the air flowing through the air extension flow path 75 to the cooling water flowing through the cooling water extension flow path 66 via the partition wall 85.
  • the temperature of the cooling water flowing through the cooling water extending passage 66 can be maintained at a lower temperature than, for example, when the cooling water extending passage 66 is formed in the second plate 16 .
  • the heat of the air flowing through the air extension channel 75 is radiated via the partition wall 85 to the cooling water flowing through the cooling water extension channel 66 . Since the temperature of the cooling water flowing through the cooling water extension flow path 66 is maintained in a low state, the air flowing through the air extension flow path 75 is cooled through the cooling water extension flow path 66 via the partition wall 85. Heat can be efficiently dissipated into water.
  • the air recirculation passage 74 recirculates the air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc. to the first suction passage 33.
  • the pressure of the air flowing through the first suction passage 33 is lower than the pressure of the air flowing through the second suction passage 41. Therefore, for example, compared to the case where the air recirculation passage 74 recirculates the air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc. to the second suction passage 41, the pressure of the air at the recirculation destination is minimized. Since the pressure is low, there is likely to be a difference between the discharge pressure and the pressure at the recirculation destination of the air. Therefore, it is possible to easily secure the flow rate of air supplied from the air supply channel 70 to the motor 20, the first radial bearing 53, etc., so that the motor 20, the second radial bearing 54, etc. can be stably cooled by air. can do.
  • the air flowing through the air supply channel 70 can be cooled by the intercooler 73. Therefore, a portion of the air compressed by the first impeller 46 can be supplied to the motor 20, the first radial bearing 53, etc. from the air supply flow path 70 while keeping the temperature low. Therefore, the motor 20, the first radial bearing 53, etc. can be efficiently cooled by the air from the air supply channel 70.
  • (1-7) For example, if the air is discharged to the atmosphere, there is a risk that water may enter from the outside. However, in this embodiment, the air is returned to the first suction pipe 32 without being discharged to the atmosphere, so that it is possible to avoid water from entering from the outside.
  • the flow rate of air supplied to the motor 20, the first radial bearing 53, etc. may have to be adjusted individually for each fuel cell system.
  • the flow rate of air supplied from the air supply passage 70 to the motor 20, the first radial bearing 53, etc. is stabilized by simply circulating the air back to the first intake passage 33. Therefore, in order to stabilize the flow rate of air supplied from the air supply passage 70 to the motor 20, first radial bearing 53, etc., it is necessary to change the configuration of the fuel cell system side, the configuration of the air supply passage 70, etc. None.
  • the amount of air supplied to the fuel cell stack 39 can be easily estimated by determining the flow rate of air drawn from the first intake passage 33 into the first impeller chamber 29.
  • FIGS. 4 and 5 A second embodiment of a centrifugal compressor will be described below with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the same components as those in the already described first embodiment are given the same reference numerals, and overlapping explanations will be omitted or simplified.
  • the configurations of the cooling water extension channel and the air recirculation channel are different from those in the first embodiment.
  • the fourth plate 18 has a recess 91. As shown in FIG. The recess 91 is formed in the end surface 18b of the fourth plate 18. The recess 91 is formed in the end surface 18b of the fourth plate 18 so as to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24. The recess 91 extends around the first insertion hole 24 . The opening of the recess 91 is closed by the first plate 15. A seal member 92 seals between the first plate 15 and the fourth plate 18 .
  • a cooling water extension flow path 90 is defined by the recess 91 and the first plate 15 . The cooling water extension flow path 90 extends over 270 degrees around the first insertion hole 24 .
  • the fourth plate 18 is a first housing structure having a recess 91 that forms a cooling water extending flow path 90 and extends around the first insertion hole 24 .
  • the first plate 15 is a second housing component that closes the opening of the recess 91 and defines the cooling water extension flow path 90 together with the recess 91 .
  • the first partition wall has a first housing component and a second housing component. In this way, the cooling water extension flow path 90 is formed in the first partition wall and extends around the first insertion hole 24 .
  • the first end of the cooling water extension channel 90 is connected to the first connection channel 69a.
  • a portion 180 degrees away from the first end of the cooling water extension flow path 90 around the first insertion hole 24 is connected to the second connection flow path 69b.
  • a portion of the cooling water flowing through the second water channel 62 flows into the first end of the cooling water extension channel 90 via the first connection channel 69a.
  • the cooling water extension channel 90 is filled with cooling water flowing from the second water channel 62 .
  • the cooling water flowing through the cooling water extension flow path 90 is returned to the second water channel 62 via the second connection flow path 69b.
  • a through hole 95 is formed in the first plate 15 .
  • the through hole 95 penetrates the first plate 15 in the thickness direction.
  • a first end of the through hole 95 communicates with the inside of the motor chamber 19 .
  • a second end of the through hole 95 communicates with the cooling water extension channel 90 .
  • the centrifugal compressor 10 includes a pipe member 96 that constitutes an air extension flow path 94.
  • the pipe member 96 has an extending portion 96a, an introduction portion 96b, and a discharge portion 96c.
  • the extension portion 96a passes inside the cooling water extension flow path 90.
  • the extension portion 96a extends along the cooling water extension flow path 90.
  • the extending portion 96a is arranged inside the cooling water extending channel 90 so as to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24.
  • the extending portion 96 a constitutes an air extending channel 94 by passing inside the cooling water extending channel 90 . Therefore, the pipe member 96 passes inside the cooling water extension channel 90 and constitutes the air extension channel 94.
  • the air extension channel 94 extends over 270 degrees around the first insertion hole 24 .
  • the introduction part 96b has a straight cylindrical shape.
  • the introduction part 96b is connected to the first end of the extension part 96a.
  • the introduction part 96b is inserted into the through hole 95.
  • a seal member 97 is provided between the introduction portion 96b and the through hole 95.
  • the seal member 97 seals between the introduction portion 96b and the through hole 95.
  • the introduction part 96b communicates with the inside of the motor chamber 19.
  • the introduction portion 96b connects the inside of the motor chamber 19 and the air extension flow path 94.
  • the discharge part 96c has a straight cylindrical shape.
  • the discharge portion 96c is connected to the second end of the extension portion 96a.
  • the air recirculation passage 93 has a recirculation passage 98.
  • the reflux passage 98 passes through the fourth plate 18 and the first compressor housing 13 and is connected to the inside of the first suction pipe 32 .
  • a first end of the reflux path 98 communicates with the discharge section 96c.
  • a second end of the reflux path 98 communicates with the inside of the first suction pipe 32 .
  • the air in the motor chamber 19 is recirculated into the first suction pipe 32 via the inside of the introduction part 96b, the air extension passage 94, the inside of the discharge part 96c, and the recirculation passage 98.
  • the inside of the introduction part 96b, the air extension passage 94, the inside of the discharge part 96c, and the return passage 98 are filled with air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, the second radial bearing 54, and the thrust bearing 55.
  • An air recirculation passage 93 is configured to recirculate the air to the first suction passage 33.
  • the air extension channel 94 is a portion of the air recirculation channel 93 that extends along the cooling water extension channel 90. Therefore, a portion of the air recirculation channel 93 extends along the cooling water channel 60.
  • the wall portion of the extension portion 96a is a partition wall 99 that extends along the cooling water extension flow path 90 and separates the air extension flow path 94 and the cooling water extension flow path 90. Therefore, the wall portion of the portion of the pipe member 96 that passes inside the cooling water extension channel 90 constitutes a partition wall 99 .
  • the partition wall 99 performs heat exchange between the air flowing through the air extension passage 94 and the cooling water flowing through the cooling water extension passage 90 .
  • the centrifugal compressor 10 extends along the cooling water flow path 60 and separates the air return flow path 93 and the cooling water flow path 60, and the air flowing through the air return flow path 93 and the cooling water flowing through the cooling water flow path 60.
  • a partition wall 99 is provided for exchanging heat with. The heat of the air flowing through the air extension passage 94 is radiated via the partition wall 99 to the cooling water flowing through the cooling water extension passage 90 . Therefore, heat of the air flowing through the air recirculation passage 93 is radiated via the partition wall 99 to the cooling water flowing through the cooling water passage 60 .
  • the cooling water extension channel 90 extending around the first insertion hole 24 can be formed. Furthermore, by passing the pipe member 96 inside the cooling water extension flow path 90, the air extension flow path 94 extending along the cooling water extension flow path 90 can be configured by the pipe member 96. A wall portion of the pipe member 96 that passes inside the cooling water extension flow path 90 constitutes a partition wall 99 . Thereby, a configuration can be achieved in which heat can be radiated from the air flowing through the air extension flow path 94 to the cooling water flowing through the cooling water extension flow path 90 via the partition wall 99.
  • the cooling water extension channel 66 may be formed in the second plate 16 so as to extend around the second insertion hole 27.
  • the air extending channel 75 may extend inside the second plate 16 along the cooling water extending channel 66.
  • the position where the air recirculation passage 74 is provided relative to the housing 11 is not particularly limited as long as it extends along the cooling water passage 60.
  • the air recirculation passage 74 recirculates the air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc. to the first suction passage 33 or the second suction passage 41, and extends along the cooling water passage 60. That's fine.
  • a partition wall 85 separating the air recirculation flow path 74 and the cooling water flow path 60 extends along the cooling water flow path 60, and the air flowing through the air recirculation flow path 74 passes through the partition wall 85 into the cooling water flow path 60. Any configuration is sufficient as long as the heat is dissipated to the cooling water flowing through the cooling water.
  • the cooling water extension channel 90 may be formed in the second plate 16 so as to extend around the second insertion hole 27.
  • the centrifugal compressor 10 may include a pipe member 96 that passes inside the cooling water extension channel 90 and forms the air extension channel 94.
  • the first recess 67 does not have to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24. Therefore, the cooling water extension flow path 66 does not have to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24. Further, the air extending channel 75 does not need to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24 either. In short, the air extension channel 75 only needs to extend along the cooling water extension channel 66.
  • the recess 91 does not have to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24. Therefore, the cooling water extension flow path 90 does not need to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24. Further, the air extending flow path 94 does not need to extend over 270 degrees around the first insertion hole 24. In short, the air extension channel 94 only needs to extend along the cooling water extension channel 90.
  • the position of the intercooler 73 relative to the housing 11 is not particularly limited. ⁇ In each of the above embodiments, if the temperature of the air compressed by the first impeller 46 is a temperature that can cool the motor 20, the first radial bearing 53, etc., the centrifugal compressor 10 is equipped with the intercooler 73. It is also possible to have a configuration in which there is no.
  • the air supply passage 70 may supply a portion of the air compressed by the second impeller 47 to the motor 20, the first radial bearing 53, and the like.
  • the air recirculation passages 74 and 93 may recirculate the air after cooling the motor 20, the first radial bearing 53, etc. to the second suction passage 41.
  • the centrifugal compressor 10 may be configured without the second impeller 47. In each of the embodiments described above, the centrifugal compressor 10 may include a turbine wheel instead of the second impeller 47.
  • the centrifugal compressor 10 does not need to be mounted on the fuel cell vehicle.
  • the centrifugal compressor 10 is not limited to one that is mounted on a vehicle.
  • the above embodiment includes the configuration described in the following supplementary notes.
  • a rotating shaft ; a bearing that rotatably supports the rotating shaft; a motor that rotates the rotating shaft; an impeller that compresses air by rotating integrally with the rotating shaft; a housing having an impeller chamber that accommodates the impeller and a motor chamber that accommodates the motor; a suction passage for sucking air into the impeller chamber; a cooling water flow path through which cooling water cools the motor and the bearing;
  • a centrifugal compressor comprising: an air supply flow path that supplies part of the air compressed by the impeller to the motor and the bearing to cool the motor and the bearing, an air return flow path that extends along the cooling water flow path and returns air after cooling the motor and the bearing to the suction passage; a partition wall that extends along the cooling water flow path to separate the air return flow path and the cooling water flow path, and performs heat exchange between the air flowing through the air return flow path and the cooling water flowing through the cooling water flow path;
  • the housing has a partition wall that partitions the impeller chamber and the motor chamber and is formed with an insertion hole through which the rotating shaft is inserted,
  • the cooling water flow path has a cooling water extension flow path formed in the partition wall and extending around the insertion hole,
  • the air return flow path has an air extension flow path extending along the cooling water extension flow path inside the partition wall,
  • the partition wall extends along the cooling water extension flow path to separate the air extension flow path and the cooling water extension flow path, and also separates the air flowing through the air extension flow path and the cooling water extension flow. exchanges heat with the cooling water flowing through the channel,
  • the centrifugal compressor according to Supplementary Note 1, wherein the air flowing through the air extension flow path is radiated via the partition wall to the cooling water flowing through the cooling water extension flow path.
  • the partition wall is a first housing structure having a first recess that forms the cooling water extending flow path and extends around the insertion hole; It has a second recess that forms the air extension flow path and extends around the insertion hole, and also has the partition wall, and the opening of the first recess is closed by the partition wall so that the cooling water flows together with the first recess.
  • a second housing structure that defines an extended flow path;
  • the centrifugal compressor according to Supplementary Note 2, further comprising: a lid member that closes the opening of the second recess and defines the air extension flow path together with the second recess.
  • the partition wall is a first housing structure having a recess that forms the cooling water extending flow path and extends around the insertion hole; a second housing component that closes the opening of the recess and defines the cooling water extending flow path together with the recess; A pipe member passing inside the cooling water extending flow path and forming the air extending flow path, The centrifugal compressor according to Supplementary Note 2, wherein a wall portion of the pipe member that passes inside the cooling water extension flow path constitutes the partition wall.
  • the impeller is a first impeller that compresses air; a second impeller that compresses the air after being compressed by the first impeller;
  • the impeller chamber is a first impeller chamber that accommodates the first impeller; a second impeller chamber accommodating the second impeller;
  • the suction passage is a first suction passage that sucks air into the first impeller chamber; a second suction passage that sucks air into the second impeller chamber
  • the partition wall is a first partition wall that partitions the first impeller chamber and the motor chamber; a second partition wall that partitions the second impeller chamber and the motor chamber,
  • the insertion hole is a first insertion hole formed in the first partition wall and into which the rotation shaft is inserted; a second insertion hole formed in the second partition wall and through which the rotation shaft is inserted;
  • the cooling water extension flow path is formed in the first partition wall and extends around the first insertion hole, The air extending channel extends along the cooling water extending channel inside the first partition wall,
  • ⁇ Additional note 6> comprising an intercooler that cools the air flowing through the air supply flow path, The air flowing through the air supply channel is cooled by the intercooler and then supplied to the motor and the bearing, according to any one of ⁇ Appendix 1> to ⁇ Appendix 5>. Centrifugal compressor.
  • Centrifugal compressor 11 Housing 15 First plate (first partition wall, second housing structure of the second embodiment) 16 Second plate (second partition wall that is a partition wall) 17 Third plate (first partition wall that is a partition wall, second housing structure of the first embodiment) 18 Fourth plate (first partition wall, first housing structure) 19 Motor chamber 20 Motor 24 First insertion hole (insertion hole) 27 Second insertion hole (insertion hole) 29 1st impeller room (impeller room) 33 First suction passage (suction passage) 35 Second impeller room (impeller room) 41 Second suction passage (suction passage) 42 Rotating shaft 46 First impeller (impeller) 47 Second impeller (impeller) 53 First radial bearing (bearing) 54 Second radial bearing (bearing) 55 Thrust bearing (bearing) 60 Cooling water flow path 66, 90 Cooling water extension flow path 67 First recess 70 Air supply flow path 73 Intercooler 74, 93 Air return flow path 75, 94 Air extension flow path 77 Second recess 80 Lid member 85,

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Abstract

冷却水流路(60)に沿って延び、モータ(20)及び第1ラジアル軸受(53)等を冷却した後の空気を第1吸入通路(33)へ還流させる空気還流流路(74)と、冷却水流路(60)に沿って延びて空気還流流路(74)と冷却水流路(60)とを隔てるとともに空気還流流路(74)を流れる空気と冷却水流路(60)を流れる冷却水との熱交換を行う隔壁(85)と、を備え、空気還流流路(74)を流れる空気は、隔壁(85)を介して、冷却水流路(60)を流れる冷却水に放熱される。

Description

遠心圧縮機
 本発明は、遠心圧縮機に関する。
 遠心圧縮機は、回転軸と、軸受と、モータと、インペラと、ハウジングと、を備えている。軸受は、回転軸を回転可能に支持する。モータは、回転軸を回転させる。インペラは、回転軸と一体的に回転することで空気を圧縮する。ハウジングは、インペラ室、及びモータ室を有している。インペラ室は、インペラを収容する。モータ室は、モータを収容する。さらに、遠心圧縮機は、吸入通路を備えている。吸入通路は、インペラ室に空気を吸入する。
 ところで、このような遠心圧縮機においては、遠心圧縮機の耐久性の向上を図るために、モータ及び軸受を冷却することが望まれている。そこで、例えば特許文献1のように、遠心圧縮機は、冷却水流路と、空気供給流路と、を備えている場合がある。冷却水流路は、モータ及び軸受を冷却する冷却水が流れる。空気供給流路は、インペラによって圧縮された空気の一部をモータ及び軸受に供給する。これによれば、冷却水流路を流れる冷却水によって、モータ及び軸受が冷却されるとともに、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気によっても、モータ及び軸受が冷却される。空気供給流路からモータ及び軸受に供給されて、モータ及び軸受を冷却した後の空気は、ハウジングの外部へ排出される。
特開2011-202588号公報
 ところで、例えば、配管の長さや径の大きさ等による圧力損失量は、遠心圧縮機を含めた全体のシステム毎によって異なる。すると、空気の排出先であるハウジングの外部へ排出される排出圧力も、遠心圧縮機を含めた全体のシステム毎によって異なる。そのため、遠心圧縮機を異なるシステムに搭載すると、インペラによって圧縮されて吐出される空気の圧力である吐出圧力と、ハウジングの外部へ排出される排出圧力との差は、システム毎によって異なってくる。吐出圧力と排出圧力との差が異なると、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量も異なってくる。ここで、排出圧力が高くなるほど、吐出圧力と排出圧力との差が小さくなるため、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量が少なくなってしまう。その結果、空気によってモータ及び軸受を安定的に冷却することが困難となる場合がある。
 そこで、例えば、モータ及び軸受を冷却した後の空気を、インペラ室の直前の吸入通路へ還流させることが考えられる。吸入通路を流れる空気の圧力は、インペラ室に吸入される空気の圧力である吸入圧力である。インペラ室の直前の吸入圧力は、遠心圧縮機の仕様により一義的に決まり易いため、安定している。したがって、異なるシステムに遠心圧縮機を搭載した場合でも、吐出圧力と吸入圧力との差が変動し難いため、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量をシステムに関係無く同じにすることができる。よって、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量を安定させることができる。
 しかしながら、モータ及び軸受を冷却した後の空気を吸入通路へ還流させると、吸入通路からインペラ室に吸入される空気の温度が高くなってしまう。吸入通路からインペラ室に吸入される空気の温度が高くなると、温度が高い空気をインペラによって圧縮することになるため、圧縮効率が悪化してしまう虞がある。したがって、遠心圧縮機においては、圧縮効率が悪化することを回避しつつも、空気によってモータ及び軸受を安定的に冷却することが望まれている。
 上記課題を解決する遠心圧縮機は、回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、前記回転軸を回転させるモータと、前記回転軸と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラと、前記インペラを収容するインペラ室、及び前記モータを収容するモータ室を有するハウジングと、前記インペラ室に空気を吸入する吸入通路と、前記モータ及び前記軸受を冷却する冷却水が流れる冷却水流路と、前記インペラによって圧縮された空気の一部を前記モータ及び前記軸受に供給し、前記モータ及び前記軸受を冷却する空気供給流路と、を備えている遠心圧縮機であって、前記冷却水流路に沿って延び、前記モータ及び前記軸受を冷却した後の空気を前記吸入通路へ還流させる空気還流流路と、前記冷却水流路に沿って延びて前記空気還流流路と前記冷却水流路とを隔てるとともに前記空気還流流路を流れる空気と前記冷却水流路を流れる冷却水との熱交換を行う隔壁と、を備え、前記空気還流流路を流れる空気は、前記隔壁を介して、前記冷却水流路を流れる冷却水に放熱される。
 これによれば、モータ及び軸受を冷却した後の空気は、空気還流流路を介して吸入通路へ還流される。吸入通路を流れる空気の圧力は、インペラ室に吸入される空気の圧力である吸入圧力である。吸入圧力は、遠心圧縮機の仕様により一義的に決まり易いため、安定している。したがって、インペラによって圧縮されて吐出される空気の圧力である吐出圧力と、吸入圧力との差が変動し難いため、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量が変動し難い。よって、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量を安定させることができる。その結果、空気によってモータ及び軸受を安定的に冷却することができる。
 モータ及び軸受を冷却した後の空気が、空気還流流路を介して吸入通路へ還流される際に、隔壁を介した空気還流流路を流れる空気と冷却水流路を流れる冷却水との熱交換が行われる。ここで、隔壁は、冷却水流路に沿って延びている。したがって、空気還流流路を流れる空気は、隔壁を介して、冷却水流路を流れる冷却水に効率良く放熱される。これにより、空気還流流路を流れる空気を、冷却水流路を流れる冷却水によって効率良く冷却することができる。そして、冷却水によって冷却された空気が、空気還流流路を介して吸入通路に還流される。したがって、モータ及び軸受を冷却した後の空気を、空気還流流路を介して吸入通路へ還流させても、吸入通路からインペラ室に吸入される空気の温度が高くなってしまうことが回避されている。よって、モータ及び軸受を冷却した後の空気を、空気還流流路を介して吸入通路へ還流させても、温度が高い空気をインペラによって圧縮することが回避されるため、圧縮効率が悪化してしまうことが回避される。以上により、圧縮効率が悪化することを回避しつつも、空気によってモータ及び軸受を安定的に冷却することができる。
 上記遠心圧縮機において、前記ハウジングは、前記インペラ室と前記モータ室とを仕切るとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されている仕切壁を有し、前記冷却水流路は、前記仕切壁に形成されるとともに前記挿通孔の周囲に延びる冷却水延在流路を有し、前記空気還流流路は、前記仕切壁の内部で前記冷却水延在流路に沿って延びる空気延在流路を有し、前記隔壁は、前記冷却水延在流路に沿って延びて前記空気延在流路と前記冷却水延在流路とを隔てるとともに前記空気延在流路を流れる空気と前記冷却水延在流路を流れる冷却水との熱交換を行い、前記空気延在流路を流れる空気は、前記隔壁を介して、前記冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱されるとよい。
 インペラ室とモータ室とを仕切る仕切壁は、ハウジングにおいて、吸入通路に比較的近い部分である。そして、空気延在流路が、仕切壁に形成された冷却水延在流路に沿って延びている。空気延在流路を流れる空気は、隔壁を介して、冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱される。したがって、ハウジングにおいて、吸入通路に比較的近い部分で、空気還流流路を流れる空気を、隔壁を介して、冷却水流路を流れる冷却水に放熱するとともに、その後、空気還流流路を介して吸入通路へ空気を還流させることができる。よって、冷却水流路を流れる冷却水によって冷却された空気が、再び暖められてしまうことを極力抑えつつ、吸入通路へ空気を還流することができる。その結果、モータ及び軸受を冷却した後の空気を、空気還流流路を介して吸入通路へ還流させても、吸入通路からインペラ室に吸入される空気の温度が高くなってしまうことが回避され易くなる。したがって、モータ及び軸受を冷却した後の空気を、空気還流流路を介して吸入通路へ還流させても、温度が高い空気をインペラによって圧縮することが回避され易くなるため、圧縮効率が悪化してしまうことが回避され易くなる。
 上記遠心圧縮機において、前記仕切壁は、前記冷却水延在流路を形成するとともに前記挿通孔の周囲に延びる第1凹部を有する第1ハウジング構成体と、前記空気延在流路を形成し、前記挿通孔の周囲に延びる第2凹部を有するとともに前記隔壁を有し、前記隔壁によって前記第1凹部の開口を閉塞して前記第1凹部と共に前記冷却水延在流路を区画する第2ハウジング構成体と、前記第2凹部の開口を閉塞して前記第2凹部と共に前記空気延在流路を区画する蓋部材と、を有しているとよい。
 これによれば、第1ハウジング構成体の第1凹部の開口を第2ハウジング構成体の隔壁によって閉塞することにより、挿通孔の周囲に延びる冷却水延在流路を形成することができる。さらに、第2ハウジング構成体の第2凹部の開口を蓋部材によって閉塞することにより、冷却水延在流路に沿って延びる空気延在流路を構成することができる。そして、空気延在流路を流れる空気を、隔壁を介して、冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱することが可能な構成とすることができる。
 上記遠心圧縮機において、前記仕切壁は、前記冷却水延在流路を形成するとともに前記挿通孔の周囲に延びる凹部を有する第1ハウジング構成体と、前記凹部の開口を閉塞して前記凹部と共に前記冷却水延在流路を区画する第2ハウジング構成体と、を有し、前記冷却水延在流路の内側を通過し、前記空気延在流路を構成するパイプ部材を備え、前記パイプ部材における前記冷却水延在流路の内側を通過する部分の壁部は、前記隔壁を構成しているとよい。
 これによれば、第1ハウジング構成体の凹部の開口を第2ハウジング構成体によって閉塞することにより、挿通孔の周囲に延びる冷却水延在流路を形成することができる。さらに、パイプ部材を冷却水延在流路の内側へ通過させることにより、冷却水延在流路に沿って延びる空気延在流路をパイプ部材により構成することができる。そして、パイプ部材における冷却水延在流路の内側を通過する部分の壁部が、隔壁を構成している。これにより、空気延在流路を流れる空気を、隔壁を介して、冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱することが可能な構成とすることができる。
 上記遠心圧縮機において、前記インペラは、空気を圧縮する第1インペラと、前記第1インペラによって圧縮された後の空気を圧縮する第2インペラと、を含み、前記インペラ室は、前記第1インペラを収容する第1インペラ室と、前記第2インペラを収容する第2インペラ室と、を含み、前記吸入通路は、前記第1インペラ室に空気を吸入する第1吸入通路と、前記第2インペラ室に空気を吸入する第2吸入通路と、を含み、前記仕切壁は、前記第1インペラ室と前記モータ室とを仕切る第1仕切壁と、前記第2インペラ室と前記モータ室とを仕切る第2仕切壁と、を含み、前記挿通孔は、前記第1仕切壁に形成されるとともに前記回転軸が挿通される第1挿通孔と、前記第2仕切壁に形成されるとともに前記回転軸が挿通される第2挿通孔と、を含み、前記冷却水延在流路は、前記第1仕切壁に形成されるとともに前記第1挿通孔の周囲に延びており、前記空気延在流路は、前記第1仕切壁の内部で前記冷却水延在流路に沿って延びており、前記空気還流流路は、前記モータ及び前記軸受を冷却した後の空気を前記第1吸入通路へ還流させるとよい。
 第1仕切壁には、第1インペラによって圧縮された後の空気の熱が伝達され易い。また、第2仕切壁には、第2インペラによって圧縮された後の空気の熱が伝達され易い。第2インペラは、第1インペラによって圧縮された後の空気を圧縮するため、第2インペラによって圧縮された後の空気の温度は、第1インペラによって圧縮された後の空気の温度よりも高くなっている。したがって、第2仕切壁の温度は、第1仕切壁の温度よりも高い。そこで、冷却水延在流路を第1仕切壁に形成した。よって、例えば、冷却水延在流路が第2仕切壁に形成されている場合に比べると、冷却水延在流路を流れる冷却水の温度を低い状態に維持することができる。そして、空気延在流路が、第1仕切壁の内部で冷却水延在流路に沿って延びている。よって、空気延在流路を流れる空気は、隔壁を介して、冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱される。冷却水延在流路を流れる冷却水の温度は低い状態に維持されているため、空気延在流路を流れる空気を、隔壁を介して、冷却水延在流路を流れる冷却水に効率良く放熱することができる。
 そして、空気還流流路は、モータ及び軸受を冷却した後の空気を第1吸入通路へ還流させる。第1吸入通路を流れる空気の圧力は、第2吸入通路を流れる空気の圧力よりも低い。したがって、例えば、空気還流流路が、モータ及び軸受を冷却した後の空気を第2吸入通路へ還流させる場合に比べると、空気の還流先の空気の圧力が極力低いため、吐出圧力と空気の還流先の圧力との差が付き易い。よって、空気供給流路からモータ及び軸受に供給される空気の流量を確保し易くすることができるため、空気によってモータ及び軸受を安定的に冷却することができる。
 上記遠心圧縮機において、前記空気供給流路を流れる空気を冷却するインタークーラを備え、前記空気供給流路を流れる空気は、前記インタークーラによって冷却された後、前記モータ及び前記軸受に供給されるとよい。
 これによれば、空気供給流路を流れる空気をインタークーラによって冷却することができるため、インペラによって圧縮された空気の一部を、温度を低くした状態で、空気供給流路からモータ及び軸受に供給することができる。したがって、空気供給流路からの空気によって、モータ及び軸受を効率良く冷却することができる。
 この発明によれば、圧縮効率が悪化することを回避しつつも、空気によってモータ及び軸受を安定的に冷却することができる。
第1実施形態における遠心圧縮機の断面図である。 遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。 冷却水延在流路と空気延在流路との関係を示す図である。 第2実施形態における遠心圧縮機の一部分を拡大して示す断面図である。 パイプ部材を示す斜視図である。
 [第1実施形態]
 以下、遠心圧縮機を具体化した第1実施形態を図1~図3にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態の遠心圧縮機は、燃料電池車に搭載されている。遠心圧縮機は、空気を圧縮する。遠心圧縮機は、燃料電池システムの一部を構成している。
 <遠心圧縮機10の基本構成>
 図1に示すように、遠心圧縮機10は、ハウジング11を備えている。ハウジング11は、金属材料製であり、例えば、アルミニウム製である。ハウジング11は、モータハウジング12、第1コンプレッサハウジング13、第2コンプレッサハウジング14、第1プレート15、第2プレート16、第3プレート17、及び第4プレート18を有している。
 モータハウジング12は、筒状に延びている。第1プレート15は、モータハウジング12の一方の開口側の端部に連結されている。第1プレート15は、モータハウジング12の一方の開口を閉塞している。第2プレート16は、モータハウジング12の他方の開口側の端部に連結されている。そして、モータハウジング12、第1プレート15,及び第2プレート16によってモータ室19が区画されている。したがって、ハウジング11は、モータ室19を有している。
 遠心圧縮機10は、モータ20を備えている。モータ20は、モータ室19に収容されている。したがって、モータ室19は、モータ20を収容する。モータハウジング12は、モータ20を取り囲んでいる。
 遠心圧縮機10は、第1軸受保持部21を備えている。第1軸受保持部21は、第1プレート15の中央部からモータ室19内に突出している。したがって、第1プレート15は、第1軸受保持部21を有している。第1軸受保持部21は、円筒状である。
 図2に示すように、第1プレート15におけるモータハウジング12とは反対側の端面15aには、嵌合凹部22及び室形成凹部23が形成されている。嵌合凹部22及び室形成凹部23は、円孔状である。嵌合凹部22の孔径は、室形成凹部23の孔径よりも大きい。室形成凹部23は、嵌合凹部22の底面に形成されている。第1軸受保持部21の内側は、第1プレート15を貫通して室形成凹部23の底面に開口している。室形成凹部23の軸心と第1軸受保持部21の軸心とは一致している。
 第3プレート17は、円環状である。第3プレート17は、嵌合凹部22に嵌め込まれた状態で、第1プレート15に取り付けられている。第3プレート17の孔径は、室形成凹部23の孔径と同じである。第3プレート17の内側は、室形成凹部23の内側に連通している。第3プレート17におけるモータハウジング12とは反対側の端面17aは、第1プレート15の端面15aと同一平面上に位置している。
 第4プレート18は、第1プレート15の端面15aに連結されている。第4プレート18の中央部には、第1挿通孔24が形成されている。第1挿通孔24は、第3プレート17の内側に連通している。第1挿通孔24の軸心は、第3プレート17の軸心、室形成凹部23の軸心、及び第1軸受保持部21の軸心と一致している。そして、第1プレート15の室形成凹部23、第3プレート17、及び第4プレート18によって、スラスト軸受収容室25が区画されている。スラスト軸受収容室25は、第1軸受保持部21の内側に連通している。また、スラスト軸受収容室25は、第1挿通孔24に連通している。
 図1に示すように、遠心圧縮機10は、第2軸受保持部26を備えている。第2軸受保持部26は、第2プレート16の中央部からモータ室19内に突出している。したがって、第2プレート16は、第2軸受保持部26を有している。第2軸受保持部26は、円筒状である。
 第2プレート16の中央部には、第2挿通孔27が形成されている。第2挿通孔27は、第2軸受保持部26の内側に連通している。第2挿通孔27の軸心は、第2軸受保持部26の軸心と一致している。
 図2に示すように、第1コンプレッサハウジング13は、空気が吸入される円孔状の第1吸入口28を有する筒状である。第1コンプレッサハウジング13は、第1吸入口28の軸心が、第1挿通孔24の軸心と一致した状態で第4プレート18における第1プレート15とは反対側の端面18aに連結されている。第1吸入口28は、第1コンプレッサハウジング13における第4プレート18とは反対側の端面13aに開口している。
 遠心圧縮機10は、第1インペラ室29、第1吐出室30、及び第1ディフューザ流路31を備えている。第1インペラ室29、第1吐出室30、及び第1ディフューザ流路31は、第1コンプレッサハウジング13と第4プレート18の端面18aとの間に形成されている。したがって、ハウジング11は、第1インペラ室29を有している。第1プレート15、第3プレート17、及び第4プレート18は、第1インペラ室29とモータ室19とを仕切る第1仕切壁を構成している。第1インペラ室29は、第1吸入口28に連通している。第1吐出室30は、第1インペラ室29の周囲で第1吸入口28の軸心周りに延びている。第1ディフューザ流路31は、第1インペラ室29と第1吐出室30とを連通している。第1インペラ室29は、第1挿通孔24に連通している。
 遠心圧縮機10は、第1吸入配管32を備えている。第1吸入配管32は、第1吸入口28に接続されている。第1吸入配管32は、第1コンプレッサハウジング13の端面13aに固定されている。第1吸入配管32内には、図示しないエアクリーナによって清浄化された空気が流れる。第1吸入配管32内を通過した空気は、第1吸入口28を介して第1インペラ室29に吸入される。したがって、第1吸入配管32及び第1吸入口28は、第1インペラ室29に空気を吸入する第1吸入通路33を構成している。遠心圧縮機10は、第1吸入通路33を備えている。
 図1に示すように、第2コンプレッサハウジング14は、空気が吸入される円孔状の第2吸入口34を有する筒状である。第2コンプレッサハウジング14は、第2吸入口34の軸心が、第2挿通孔27の軸心と一致した状態で第2プレート16におけるモータハウジング12とは反対側の端面に連結されている。第2吸入口34は、第2コンプレッサハウジング14における第2プレート16とは反対側の端面に開口している。
 遠心圧縮機10は、第2インペラ室35、第2吐出室36、及び第2ディフューザ流路37を備えている。第2インペラ室35、第2吐出室36、及び第2ディフューザ流路37は、第2コンプレッサハウジング14と第2プレート16との間に形成されている。したがって、ハウジング11は、第2インペラ室35を有している。第2プレート16は、第2インペラ室35とモータ室19とを仕切る第2仕切壁を構成している。第2インペラ室35は、第2吸入口34に連通している。第2吐出室36は、第2インペラ室35の周囲で第2吸入口34の軸心周りに延びている。第2吐出室36は、供給配管38を介して燃料電池スタック39に接続されている。第2ディフューザ流路37は、第2インペラ室35と第2吐出室36とを連通している。第2インペラ室35は、第2挿通孔27に連通している。
 遠心圧縮機10は、第2吸入配管40を備えている。第2吸入配管40の第1端は、第1吐出室30に連通している。第2吸入配管40の第2端は、第2吸入口34に連通している。第2吸入配管40内には、第1吐出室30からの空気が流れる。そして、第2吸入配管40内を通過した空気は、第2吸入口34を介して第2インペラ室35に吸入される。したがって、第2吸入配管40及び第2吸入口34は、第2インペラ室35に空気を吸入する第2吸入通路41を構成している。遠心圧縮機10は、第2吸入通路41を備えている。
 遠心圧縮機10は、回転軸42を備えている。回転軸42は、ハウジング11内に収容されている。回転軸42の第1端部は、モータ室19から第1軸受保持部21の内側、スラスト軸受収容室25、及び第1挿通孔24を通過して、第1インペラ室29内に突出している。したがって、第1挿通孔24は、第1仕切壁に形成されるとともに回転軸42が挿通される挿通孔である。回転軸42の第2端部は、モータ室19から第2軸受保持部26の内側、及び第2挿通孔27を通過して、第2インペラ室35内に突出している。したがって、第2挿通孔27は、第2仕切壁に形成されるとともに回転軸42が挿通される挿通孔である。回転軸42は、モータハウジング12の軸線に沿って延びた状態で、モータ室19を横切っている。回転軸42の軸方向は、モータハウジング12の軸方向に一致している。
 遠心圧縮機10は、支持部43を備えている。支持部43は、回転軸42の外周面から環状に突出している。支持部43は、円板状である。支持部43は、回転軸42の外周面から径方向外側へ環状に突出した状態で、回転軸42の外周面に固定されている。したがって、支持部43は、回転軸42とは別体である。支持部43は、スラスト軸受収容室25内に配置されている。支持部43は、回転軸42と一体的に回転する。
 遠心圧縮機10は、第1シール部材44を備えている。第1シール部材44は、第1挿通孔24と回転軸42との間に設けられている。第1シール部材44は、第1インペラ室29からモータ室19に向かう空気の洩れを抑制する。第1シール部材44は、例えば、シールリングである。
 遠心圧縮機10は、第2シール部材45を備えている。第2シール部材45は、第2挿通孔27と回転軸42との間に設けられている。第2シール部材45は、第2インペラ室35からモータ室19に向かう空気の洩れを抑制する。第2シール部材45は、例えば、シールリングである。
 遠心圧縮機10は、第1インペラ46を備えている。第1インペラ46は、回転軸42の第1端に連結されている。第1インペラ46は、第1インペラ室29に収容されている。したがって、第1インペラ室29は、第1インペラ46を収容する。第1インペラ46は、回転軸42と一体的に回転することで第1インペラ室29に吸入された空気を圧縮する。したがって、第1インペラ46は、回転軸42と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラである。よって、第1インペラ室29は、インペラを収容するインペラ室である。
 遠心圧縮機10は、第2インペラ47を備えている。第2インペラ47は、回転軸42の第2端に連結されている。第2インペラ47は、第2インペラ室35に収容されている。したがって、第2インペラ室35は、第2インペラ47を収容する。第2インペラ47は、回転軸42と一体的に回転することで第2インペラ室35に吸入された空気を圧縮する。したがって、第2インペラ47は、回転軸42と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラである。よって、第2インペラ室35は、インペラを収容するインペラ室である。したがって、インペラ室は、第1インペラ室29と、第2インペラ室35と、を含む。ハウジング11は、インペラ室を有している。インペラは、第1インペラ46と、第2インペラ47と、を含む。第2インペラ47は、第1インペラ46によって圧縮された後の空気を圧縮する。
 第1吸入通路33は、インペラ室である第1インペラ室29に空気を吸入する吸入通路である。第2吸入通路41は、インペラ室である第2インペラ室35に空気を吸入する吸入通路である。したがって、吸入通路は、第1吸入通路33と、第2吸入通路41と、を含む。このように、遠心圧縮機10は、インペラ室に空気を吸入する吸入通路を備えている。
 第1プレート15、第3プレート17、及び第4プレート18によって構成される第1仕切壁は、インペラ室とモータ室19とを仕切る仕切壁である。第2プレート16によって構成される第2仕切壁は、インペラ室とモータ室19とを仕切る仕切壁である。したがって、仕切壁は、第1仕切壁と、第2仕切壁と、を含む。よって、ハウジング11は、挿通孔が形成されている仕切壁を有している。挿通孔は、第1挿通孔24と、第2挿通孔27と、を含む。
 モータ20は、筒状のロータ48と、筒状のステータ49と、を備えている。ロータ48は、回転軸42に固定されている。ステータ49は、ハウジング11に固定されている。ロータ48は、ステータ49の径方向内側に配置されるとともに回転軸42と一体的に回転する。ロータ48は、回転軸42に固定された円筒状のロータコア50と、ロータコア50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49は、ロータ48を取り囲んでいる。ステータ49は、円筒状のステータコア51と、コイル52と、を有している。ステータコア51は、モータハウジング12の内周面に固定されている。コイル52は、ステータコア51に巻回されている。
 回転軸42は、図示しないバッテリからコイル52に電流が流れることによって、ロータ48と一体的に回転する。したがって、モータ20は、回転軸42を回転させる。モータ20は、回転軸42の軸方向において、第1インペラ46と第2インペラ47との間に配置されている。
 遠心圧縮機10は、第1ラジアル軸受53を備えている。第1ラジアル軸受53は円筒状である。第1ラジアル軸受53は、第1軸受保持部21に保持されている。第1ラジアル軸受53は、回転軸42におけるモータ20よりも回転軸42の第1端部寄りに位置する部位を回転可能に支持する。したがって、第1ラジアル軸受53は、回転軸42を回転可能に支持する軸受である。
 遠心圧縮機10は、第2ラジアル軸受54を備えている。第2ラジアル軸受54は円筒状である。第2ラジアル軸受54は、第2軸受保持部26に保持されている。第2ラジアル軸受54は、回転軸42におけるモータ20よりも回転軸42の第2端部寄りに位置する部位を回転可能に支持する。したがって、第2ラジアル軸受54は、回転軸42を回転可能に支持する軸受である。
 第1ラジアル軸受53及び第2ラジアル軸受54は、モータ20を回転軸42の軸方向で挟んだ両側の位置で回転軸42をラジアル方向で回転可能に支持する。なお、「ラジアル方向」とは、回転軸42の軸方向に対して直交する方向である。
 遠心圧縮機10は、スラスト軸受55を備えている。スラスト軸受55は、スラスト軸受収容室25に収容されている。したがって、スラスト軸受収容室25は、スラスト軸受55を収容する。スラスト軸受55は、支持部43をスラスト方向で回転可能に支持する。したがって、スラスト軸受55は、支持部43を介して回転軸42を回転可能に支持する軸受である。なお、「スラスト方向」とは、回転軸42の軸線方向に対して平行な方向である。
 第1吸入配管32及び第1吸入口28を介して第1インペラ室29に吸入された空気は、第1インペラ46の回転によって加速されながら、第1ディフューザ流路31に送り込まれて、第1ディフューザ流路31を通過することにより昇圧される。そして、第1ディフューザ流路31を通過した空気は、第1吐出室30に吐出される。第1吐出室30に吐出された空気は、第2吸入配管40及び第2吸入口34を介して第2インペラ室35に吸入される。第2インペラ室35に吸入された空気は、第2インペラ47の回転によって加速されながら、第2ディフューザ流路37に送り込まれて、第2ディフューザ流路37を通過することにより昇圧される。そして、第2ディフューザ流路37を通過した空気は、第2吐出室36に吐出される。第2吐出室36に吐出された空気は、供給配管38を介して燃料電池スタック39に供給される。したがって、遠心圧縮機10は、燃料電池スタック39に対して空気を供給する。燃料電池スタック39に供給された空気に含まれる酸素は、燃料電池スタック39の発電に寄与する。
 <冷却水流路60>
 遠心圧縮機10は、冷却水流路60を備えている。冷却水流路60は、第1水路61と、第2水路62と、第3水路63と、を有している。第1水路61は、モータハウジング12の内部を通過している。第1水路61は、モータハウジング12の内部を、例えば、螺旋状に延びながらモータハウジング12の軸方向に延びている。第1水路61の第1端は、モータハウジング12における第1プレート15側の開口端面に開口している。第1水路61の第2端は、モータハウジング12における第2プレート16側の開口端面に開口している。
 第2水路62は、第1プレート15の内部を螺旋状に延びながら第1プレート15の厚み方向に貫通して第4プレート18の内部に至る。具体的には、第2水路62は、第1プレート15における嵌合凹部22よりも外方に位置する部分を、螺旋状に延びながら貫通している。第2水路62の第1端は、第1水路61に連通している。第2水路62の第2端は、第4プレート18の内部で閉塞している。
 第3水路63は、第2プレート16の内部を螺旋状に延びている。第3水路63の第1端は、第1水路61に連通している。第3水路63の第2端は、第2プレート16の内部で閉塞している。なお、第1水路61、第2水路62、及び第3水路63は、説明の都合上、模式的に図示している。
 冷却水流路60は、冷却水入口64と、冷却水出口65と、を有している。冷却水入口64及び冷却水出口65は、モータハウジング12に形成されている。冷却水入口64からの冷却水は、第1水路61に流れ込む。第1水路61に流れ込んだ冷却水は、第2水路62及び第3水路63それぞれに行き渡った後、冷却水出口65からハウジング11の外部へ排出される。
 第1水路61を流れる冷却水は、モータハウジング12を冷却する。ステータコア51から生じる熱は、モータハウジング12に放熱される。これにより、ステータコア51が冷却される。よって、第1水路61を流れる冷却水によってモータ20が冷却される。
 第2水路62を流れる冷却水は、第1プレート15及び第4プレート18を冷却する。第1ラジアル軸受53から生じる熱は、第1プレート15に放熱される。これにより、第1ラジアル軸受53が冷却される。スラスト軸受55から生じる熱は、第1プレート15及び第4プレート18に放熱される。これにより、スラスト軸受55が冷却される。よって、第2水路62を流れる冷却水によって第1ラジアル軸受53及びスラスト軸受55が冷却される。
 第3水路63を流れる冷却水は、第2プレート16を冷却する。第2ラジアル軸受54から生じる熱は、第2プレート16に放熱される。これにより、第2ラジアル軸受54が冷却される。よって、第3水路63を流れる冷却水によって第2ラジアル軸受54が冷却される。このように、冷却水流路60には、モータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55を冷却する冷却水が流れる。
 <空気供給流路70>
 遠心圧縮機10は、空気供給流路70を備えている。空気供給流路70は、第1供給流路71と、第2供給流路72と、を有している。第1供給流路71は、第2吸入配管40の途中から分岐している。第1供給流路71の第1端は、第2吸入配管40に接続されている。第1供給流路71の第2端は、スラスト軸受収容室25に接続されている。したがって、第1供給流路71は、第2吸入配管40とスラスト軸受収容室25とを接続している。
 第1供給流路71は、第1配管部71aと、第1孔部71bと、を有している。第1配管部71aは、ハウジング11の外部に配置されている。第1孔部71bは、第1プレート15に形成されている。第1配管部71aの第1端は、第2吸入配管40の途中に接続されている。第1配管部71a内は、第2吸入配管40内に連通している。第1配管部71aの第2端は、第1孔部71bの第1端に接続されている。第1配管部71aは、第1孔部71bに連通している。第1孔部71bの第2端は、スラスト軸受収容室25に接続されている。第1孔部71bは、スラスト軸受収容室25に連通している。
 第2供給流路72は、第1供給流路71の途中から分岐している。第2供給流路72の第1端は、第1供給流路71に接続されている。第2供給流路72の第2端は、第2挿通孔27の内側に接続されている。したがって、第2供給流路72は、第1供給流路71と第2挿通孔27の内側とを接続している。
 第2供給流路72は、第2配管部72aと、第2孔部72bと、を有している。第2配管部72aは、ハウジング11の外部に配置されている。第2孔部72bは、第2プレート16に形成されている。第2配管部72aの第1端は、第1配管部71aの途中に接続されている。第2配管部72a内は、第1配管部71a内に連通している。第2配管部72aの第2端は、第2孔部72bの第1端に接続されている。第2配管部72aは、第2孔部72bに連通している。第2孔部72bの第2端は、第2挿通孔27の内側に接続されている。第2孔部72bは、第2挿通孔27の内側に連通している。具体的には、第2孔部72bの第2端は、第2挿通孔27の内側において、第2シール部材45よりもモータ室19寄りの部分に連通している。
 第2吸入配管40を流れる空気の一部は、第1供給流路71の第1配管部71aに流れ込む。第1配管部71aを通過する空気は、第1孔部71bを介してスラスト軸受収容室25に流れ込む。スラスト軸受収容室25に流れ込んだ空気は、スラスト軸受55を冷却する。スラスト軸受55を冷却した空気は、第1軸受保持部21の内側を通過する。第1軸受保持部21の内側を通過する空気は、第1ラジアル軸受53を冷却する。そして、第1ラジアル軸受53を冷却した空気は、モータ室19内に流れ込む。モータ室19内に流れ込んだ空気は、モータ20を冷却する。
 第1配管部71aを通過する空気の一部は、第2供給流路72の第2配管部72aに流れ込む。第2配管部72aを通過する空気は、第2孔部72bを介して第2挿通孔27の内側に流れ込む。第2挿通孔27の内側に流れ込んだ空気は、第2軸受保持部26の内側を通過する。第2軸受保持部26の内側を通過する空気は、第2ラジアル軸受54を冷却する。そして、第2ラジアル軸受54を冷却した空気は、モータ室19内に流れ込む。モータ室19内に流れ込んだ空気は、モータ20を冷却する。
 このように、空気供給流路70には、モータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55を冷却する空気が流れる。空気供給流路70は、第1インペラ46によって圧縮された空気の一部をモータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55に供給する。
 <インタークーラ73>
 遠心圧縮機10は、インタークーラ73を備えている。インタークーラ73は、例えば、モータハウジング12の外周面に取り付けられている。第1供給流路71の第1配管部71aの一部分は、インタークーラ73の内部を通過している。第1配管部71aにおけるインタークーラ73の内部を通過する部分は、第2供給流路72の第2配管部72aとの接続箇所よりも第2吸入配管40寄りの部分である。
 また、インタークーラ73の内部は、冷却水出口65に連通している。インタークーラ73の内部には、冷却水出口65から排出される冷却水が流れる。そして、インタークーラ73では、冷却水出口65からインタークーラ73の内部に流れる冷却水と、第1配管部71aにおけるインタークーラ73の内部を通過する部分を流れる空気との熱交換が行われる。これにより、第1配管部71aを流れる空気が、冷却水によって冷却される。
 このように、インタークーラ73は、空気供給流路70を流れる空気を冷却する。そして、空気供給流路70を流れる空気は、インタークーラ73によって冷却された後、モータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55に供給される。なお、インタークーラ73を通過した冷却水は、図示しないラジエータによって放熱された後、冷却水入口64に還流する。
 <冷却水延在流路66>
 図2に示すように、冷却水流路60は、冷却水延在流路66を有している。冷却水延在流路66は、第1挿通孔24の周囲に延びている。第4プレート18は、第1凹部67を有している。第1凹部67は、第4プレート18における第1プレート15側の端面18bに形成されている。第1凹部67は、第1挿通孔24の周囲に延びている。
 図3に示すように、第1凹部67は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びるように第4プレート18の端面18bに形成されている。図2に示すように、第1凹部67の開口は、第3プレート17の端面17aによって閉塞されている。第3プレート17と第4プレート18との間は、シール部材68によってシールされている。そして、第1凹部67と第3プレート17とによって、冷却水延在流路66が区画されている。したがって、第4プレート18は、冷却水延在流路66を形成するとともに第1挿通孔24の周囲に延びる第1凹部67を有する第1ハウジング構成体である。よって、第1仕切壁は、第1ハウジング構成体を有している。このように、冷却水延在流路66は、第1仕切壁に形成されるとともに第1挿通孔24の周囲に延びている。図3に示すように、冷却水延在流路66は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びている。
 図2に示すように、第4プレート18は、第1接続流路69aと、第2接続流路69bと、を有している。第1接続流路69aの第1端は、第2水路62に接続されている。第1接続流路69aの第2端は、冷却水延在流路66の第1端に接続されている。第2接続流路69bの第1端は、冷却水延在流路66に接続されている。第2接続流路69bの第1端における冷却水延在流路66に対する接続箇所は、冷却水延在流路66の第1端に対して、例えば、第1挿通孔24の周囲で180度離れた箇所である。第2接続流路69bの第2端は、第2水路62に接続されている。そして、第2水路62を流れる冷却水の一部は、第1接続流路69aを介して冷却水延在流路66の第1端に流れ込む。冷却水延在流路66は、第2水路62から流れ込む冷却水によって満たされる。そして、冷却水延在流路66を流れる冷却水は、第2接続流路69bを介して第2水路62へ還流される。
 <空気還流流路74及び空気延在流路75>
 遠心圧縮機10は、空気還流流路74を備えている。空気還流流路74は、空気延在流路75を有している。第3プレート17は、取付凹部76を有している。取付凹部76は、第3プレート17における嵌合凹部22の底面側の端面に形成されている。第3プレート17は、第2凹部77を有している。第2凹部77は、取付凹部76の底面に形成されている。
 図3に示すように、取付凹部76及び第2凹部77は、第1凹部67に沿って延びている。取付凹部76及び第2凹部77は、第3プレート17の厚み方向で第1凹部67に重なるように、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びるように第3プレート17に形成されている。第2凹部77は、第1挿通孔24の周囲に延びている。取付凹部76の底面には、シール装着溝78が形成されている。シール装着溝78は、第2凹部77を取り囲むように取付凹部76の底面に形成されている。
 図2に示すように、第3プレート17は、突出壁79を有している。突出壁79は、第3プレート17の端面17aから突出している。突出壁79は、第2凹部77に沿って延びている。第2凹部77の一部は、突出壁79の内部に形成されている。突出壁79は、第2凹部77が形成されている分、第3プレート17の端面17aから突出している。突出壁79は、第1凹部67の内側に入り込んでいる。
 遠心圧縮機10は、蓋部材80を備えている。蓋部材80は、第2凹部77の開口を閉塞している。蓋部材80は、第1インペラ室29とモータ室19とを仕切る第1仕切壁の一部である。したがって、仕切壁は、蓋部材80を有している。蓋部材80は、第2凹部77の開口を閉塞して第2凹部77と共に空気延在流路75を区画している。したがって、空気延在流路75は、冷却水延在流路66に沿って延びている。空気延在流路75は、第1仕切壁の内部で冷却水延在流路66に沿って延びている。空気延在流路75は、第1挿通孔24の周囲に延びている。図3に示すように、空気延在流路75は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びている。
 図2に示すように、シール装着溝78には、シール部材81が装着されている。シール部材81は、蓋部材80と第3プレート17との間をシールしている。第1プレート15は、第1導入孔82を有している。蓋部材80は、第2導入孔83を有している。第1導入孔82の第1端は、モータ室19内に連通している。第1導入孔82の第2端は、第2導入孔83の第1端に連通している。第2導入孔83の第2端は、空気延在流路75の第1端に連通している。
 空気還流流路74は、還流路84を有している。還流路84は、第3プレート17、第4プレート18、及び第1コンプレッサハウジング13を貫通して第1吸入配管32内に接続されている。モータ室19内の空気は、第1導入孔82、第2導入孔83、空気延在流路75、及び還流路84を介して第1吸入配管32内に還流される。したがって、第1導入孔82、第2導入孔83、空気延在流路75、及び還流路84は、モータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55を冷却した後の空気を第1吸入通路33へ還流させる空気還流流路74を構成している。
 空気延在流路75は、空気還流流路74のうち、冷却水延在流路66に沿って延びる部分である。したがって、空気還流流路74の一部分は、冷却水流路60に沿って延びている。
 <隔壁85>
 第3プレート17における第1凹部67の開口を閉塞する部分、及び突出壁79は、冷却水延在流路66に沿って延びて空気延在流路75と冷却水延在流路66とを隔てる隔壁85である。そして、隔壁85によって第1凹部67の開口が閉塞されている。隔壁85は、第1凹部67と共に冷却水延在流路66を区画する。したがって、第3プレート17は、空気延在流路75を形成し、第2凹部77を有するとともに隔壁85を有し、隔壁85によって第1凹部67の開口を閉塞して第1凹部67と共に冷却水延在流路66を区画する第2ハウジング構成体である。
 隔壁85は、空気延在流路75を流れる空気と冷却水延在流路66を流れる冷却水との熱交換を行う。このように、遠心圧縮機10は、冷却水流路60に沿って延びて空気還流流路74と冷却水流路60とを隔てるとともに空気還流流路74を流れる空気と冷却水流路60を流れる冷却水との熱交換を行う隔壁85を備えている。空気延在流路75を流れる空気は、隔壁85を介して、冷却水延在流路66を流れる冷却水に放熱される。したがって、空気還流流路74を流れる空気は、隔壁85を介して、冷却水流路60を流れる冷却水に放熱される。
 [第1実施形態の作用]
 次に、本実施形態の作用について説明する。
 なお、以下の説明において、「モータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55を冷却した後の空気」を、単に「モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気」と記載する場合もある。また、「空気供給流路70からモータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55に供給される空気」を、単に「空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気」と記載する場合もある。
 モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気は、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流される。第1吸入通路33を流れる空気の圧力は、第1インペラ室29に吸入される空気の圧力である吸入圧力である。吸入圧力は、遠心圧縮機10の仕様により一義的に決まり易いため、安定している。したがって、第1インペラ46によって圧縮されて吐出される空気の圧力である吐出圧力と、吸入圧力との差が変動し難い。このため、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量が変動し難い。よって、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量が安定する。
 モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気が、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流される際に、隔壁85を介した空気還流流路74を流れる空気と冷却水流路60を流れる冷却水との熱交換が行われる。ここで、隔壁85は、冷却水流路60に沿って延びている。したがって、空気還流流路74を流れる空気は、隔壁85を介して、冷却水流路60を流れる冷却水に効率良く放熱される。これにより、空気還流流路74を流れる空気が、冷却水流路60を流れる冷却水によって効率良く冷却される。そして、冷却水によって冷却された空気が、空気還流流路74を介して第1吸入通路33に還流される。したがって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、第1吸入通路33から第1インペラ室29に吸入される空気の温度が高くなってしまうことが回避されている。よって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、温度が高い空気を第1インペラ46によって圧縮することが回避されるため、圧縮効率が悪化してしまうことが回避されている。
 [第1実施形態の効果]
 上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
 (1-1)モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気は、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流される。これによれば、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量が変動し難い。よって、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量を安定させることができる。その結果、空気によってモータ20及び第1ラジアル軸受53を安定的に冷却することができる。
 モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気が、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流される際に、隔壁85を介した空気還流流路74を流れる空気と冷却水流路60を流れる冷却水との熱交換が行われる。ここで、隔壁85は、冷却水流路60に沿って延びている。したがって、空気還流流路74を流れる空気は、隔壁85を介して、冷却水流路60を流れる冷却水に効率良く放熱される。これにより、空気還流流路74を流れる空気を、冷却水流路60を流れる冷却水によって効率良く冷却することができる。そして、冷却水によって冷却された空気が、空気還流流路74を介して第1吸入通路33に還流される。したがって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、第1吸入通路33から第1インペラ室29に吸入される空気の温度が高くなってしまうことが回避されている。よって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、温度が高い空気を第1インペラ46によって圧縮することが回避されるため、圧縮効率が悪化してしまうことが回避される。以上により、圧縮効率が悪化することを回避しつつも、空気によってモータ20及び第1ラジアル軸受53等を安定的に冷却することができる。
 (1-2)第3プレート17及び第4プレート18は、ハウジング11において、第1吸入通路33に比較的近い部分である。そして、空気延在流路75が、第3プレート17及び第4プレート18によって形成された冷却水延在流路66に沿って延びている。空気延在流路75を流れる空気は、隔壁85を介して、冷却水延在流路66を流れる冷却水に放熱される。したがって、ハウジング11において、第1吸入通路33に比較的近い部分で、空気還流流路74を流れる空気を、隔壁85を介して、冷却水流路60を流れる冷却水に放熱することができる。そして、その後、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ空気を還流させることができる。よって、冷却水流路60を流れる冷却水によって冷却された空気が、再び暖められてしまうことを極力抑えつつ、第1吸入通路33へ空気を還流することができる。その結果、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、第1吸入通路33から第1インペラ室29に吸入される空気の温度が高くなってしまうことが回避され易くなる。したがって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、温度が高い空気を第1インペラ46によって圧縮することが回避され易くなる。このため、圧縮効率が悪化してしまうことが回避され易くなる。
 (1-3)第1凹部67の開口を隔壁85によって閉塞することにより、第1挿通孔24の周囲に延びる冷却水延在流路66を形成することができる。さらに、第2凹部77の開口を蓋部材80によって閉塞することにより、冷却水延在流路66に沿って延びる空気延在流路75を構成することができる。そして、空気延在流路75を流れる空気を、隔壁85を介して、冷却水延在流路66を流れる冷却水に放熱することが可能な構成とすることができる。
 (1-4)第3プレート17及び第4プレート18には、第1インペラ46によって圧縮された後の空気の熱が伝達され易い。また、第2プレート16には、第2インペラ47によって圧縮された後の空気の熱が伝達され易い。第2インペラ47は、第1インペラ46によって圧縮された後の空気を圧縮するため、第2インペラ47によって圧縮された後の空気の温度は、第1インペラ46によって圧縮された後の空気の温度よりも高くなっている。したがって、第2プレート16の温度は、第3プレート17及び第4プレート18の温度よりも高い。そこで、冷却水延在流路66を第3プレート17及び第4プレート18により形成した。よって、例えば、冷却水延在流路66が第2プレート16に形成されている場合に比べると、冷却水延在流路66を流れる冷却水の温度を低い状態に維持することができる。そして、空気延在流路75を流れる空気は、隔壁85を介して、冷却水延在流路66を流れる冷却水に放熱される。冷却水延在流路66を流れる冷却水の温度は低い状態に維持されているため、空気延在流路75を流れる空気を、隔壁85を介して、冷却水延在流路66を流れる冷却水に効率良く放熱することができる。
 そして、空気還流流路74は、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を第1吸入通路33へ還流させる。第1吸入通路33を流れる空気の圧力は、第2吸入通路41を流れる空気の圧力よりも低い。したがって、例えば、空気還流流路74が、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を第2吸入通路41へ還流させる場合に比べると、空気の還流先の空気の圧力が極力低いため、吐出圧力と空気の還流先の圧力との差が付き易い。よって、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量を確保し易くすることができるため、空気によってモータ20及び第2ラジアル軸受54等を安定的に冷却することができる。
 (1-5)空気供給流路70を流れる空気をインタークーラ73によって冷却することができる。このため、第1インペラ46によって圧縮された空気の一部を、温度を低くした状態で、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給することができる。したがって、空気供給流路70からの空気によって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を効率良く冷却することができる。
 (1-6)例えば、空気の排出先が大気であると、空気が大気に排出される際に、空気の排気音が生じる虞がある。しかし、本実施形態では、空気を大気に排出すること無く、空気を第1吸入配管32へ還流させるため、空気の排気音が生じることが無い。したがって、騒音の低減を図ることができる。
 (1-7)例えば、空気の排出先が大気であると、水が外部から侵入してしまう虞がある。しかし、本実施形態では、空気を大気に排出すること無く、空気を第1吸入配管32へ還流させるため、水が外部から侵入してしまうことを回避することができる。
 (1-8)例えば、空気の排出先が大気であると、配管の長さや径の大きさ等による圧力損失量は、遠心圧縮機10を含めた全体の燃料電池システム毎によって異なる。すると、大気へ排出される排出圧力も、遠心圧縮機10を含めた全体のシステム毎によって異なる。そのため、遠心圧縮機10を異なる燃料電池システムに搭載すると、第1インペラ46によって圧縮されて吐出される空気の圧力である吐出圧力と大気へ排出される排出圧力との差は、燃料電池システム毎によって異なってくる。吐出圧力と排出圧力との差が異なると、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量も異なってくる。したがって、モータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量を燃料電池システム毎に、個別に調整せざるを得なくなる虞がある。しかし、本実施形態では、空気を第1吸入通路33へ還流させるだけで、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量が安定する。したがって、空気供給流路70からモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給される空気の流量を安定させるために、燃料電池システム側の構成や空気供給流路70の構成等を変更する必要が無い。
 (1-9)空気を第1吸入通路33へ還流させるため、第1吸入通路33から第1インペラ室29に吸入される空気の流量を把握することにより、燃料電池スタック39への空気の供給量を容易に推定することができる。
 (1-10)モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を、空気還流流路74を介して第1吸入通路33へ還流させても、第1吸入通路33から第1インペラ室29に吸入される空気の温度が高くなってしまうことが回避されている。したがって、空気に含まれる酸素の密度が低下して、燃料電池スタック39へ供給される空気に含まれる酸素が少なくなってしまうことを抑制することができる。よって、燃料電池スタック39での発電効率の低下を抑制することができる。
 [第2実施形態]
 以下、遠心圧縮機を具体化した第2実施形態を図4及び図5にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第1実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。第2実施形態では、冷却水延在流路及び空気還流流路の構成が、第1実施形態とは異なる。
 <冷却水延在流路90>
 図4に示すように、第4プレート18は、凹部91を有している。凹部91は、第4プレート18の端面18bに形成されている。凹部91は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びるように第4プレート18の端面18bに形成されている。凹部91は、第1挿通孔24の周囲に延びている。凹部91の開口は、第1プレート15によって閉塞されている。第1プレート15と第4プレート18との間は、シール部材92によってシールされている。そして、凹部91と第1プレート15とによって、冷却水延在流路90が区画されている。冷却水延在流路90は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びている。
 したがって、第4プレート18は、冷却水延在流路90を形成するとともに第1挿通孔24の周囲に延びる凹部91を有する第1ハウジング構成体である。第1プレート15は、凹部91の開口を閉塞して凹部91と共に冷却水延在流路90を区画する第2ハウジング構成体である。第1仕切壁は、第1ハウジング構成体と、第2ハウジング構成体と、を有している。このように、冷却水延在流路90は、第1仕切壁に形成されるとともに第1挿通孔24の周囲に延びている。
 冷却水延在流路90の第1端は、第1接続流路69aに接続されている。冷却水延在流路90の第1端に対して、例えば、第1挿通孔24の周囲で180度離れた部分は、第2接続流路69bに接続されている。そして、第2水路62を流れる冷却水の一部は、第1接続流路69aを介して冷却水延在流路90の第1端に流れ込む。冷却水延在流路90は、第2水路62から流れ込む冷却水によって満たされる。そして、冷却水延在流路90を流れる冷却水は、第2接続流路69bを介して第2水路62へ還流される。
 <空気還流流路93及び空気延在流路94>
 第1プレート15には、貫通孔95が形成されている。貫通孔95は、第1プレート15を厚み方向に貫通している。貫通孔95の第1端は、モータ室19内に連通している。貫通孔95の第2端は、冷却水延在流路90に連通している。
 図4及び図5に示すように、遠心圧縮機10は、空気延在流路94を構成するパイプ部材96を備えている。パイプ部材96は、延在部96aと、導入部96bと、排出部96cと、を有している。延在部96aは、冷却水延在流路90の内側を通過する。延在部96aは、冷却水延在流路90に沿って延びている。延在部96aは、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びるように冷却水延在流路90の内側に配置されている。延在部96aは、冷却水延在流路90の内側を通過することにより空気延在流路94を構成している。したがって、パイプ部材96は、冷却水延在流路90の内側を通過し、空気延在流路94を構成する。空気延在流路94は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びている。
 導入部96bは、真っ直ぐに延びる円筒状である。導入部96bは、延在部96aの第1端に接続されている。導入部96bは、貫通孔95内に挿入されている。導入部96bと貫通孔95との間には、シール部材97が設けられている。シール部材97は、導入部96bと貫通孔95との間をシールしている。導入部96bは、モータ室19内に連通している。導入部96bは、モータ室19内と空気延在流路94とを接続している。
 排出部96cは、真っ直ぐに延びる円筒状である。排出部96cは、延在部96aの第2端に接続されている。図4に示すように、空気還流流路93は、還流路98を有している。還流路98は、第4プレート18及び第1コンプレッサハウジング13を貫通して第1吸入配管32内に接続されている。還流路98の第1端は、排出部96cに連通している。還流路98の第2端は、第1吸入配管32内に連通している。
 モータ室19内の空気は、導入部96bの内側、空気延在流路94、排出部96cの内側、及び還流路98を介して第1吸入配管32内に還流される。導入部96bの内側、空気延在流路94、排出部96cの内側、及び還流路98は、モータ20、第1ラジアル軸受53、第2ラジアル軸受54、及びスラスト軸受55を冷却した後の空気を第1吸入通路33へ還流させる空気還流流路93を構成している。
 空気延在流路94は、空気還流流路93のうち、冷却水延在流路90に沿って延びる部分である。したがって、空気還流流路93の一部分は、冷却水流路60に沿って延びている。
 <隔壁99>
 延在部96aの壁部は、冷却水延在流路90に沿って延びて空気延在流路94と冷却水延在流路90とを隔てる隔壁99である。したがって、パイプ部材96における冷却水延在流路90の内側を通過する部分の壁部は、隔壁99を構成している。
 隔壁99は、空気延在流路94を流れる空気と冷却水延在流路90を流れる冷却水との熱交換を行う。このように、遠心圧縮機10は、冷却水流路60に沿って延びて空気還流流路93と冷却水流路60とを隔てるとともに空気還流流路93を流れる空気と冷却水流路60を流れる冷却水との熱交換を行う隔壁99を備えている。空気延在流路94を流れる空気は、隔壁99を介して、冷却水延在流路90を流れる冷却水に放熱される。したがって、空気還流流路93を流れる空気は、隔壁99を介して、冷却水流路60を流れる冷却水に放熱される。
 [第2の実施形態の効果]
 第2実施形態では、第1実施形態の効果(1-3)を除く全ての効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
 (2-1)凹部91の開口を第1プレート15によって閉塞することにより、第1挿通孔24の周囲に延びる冷却水延在流路90を形成することができる。さらに、パイプ部材96を冷却水延在流路90の内側へ通過させることにより、冷却水延在流路90に沿って延びる空気延在流路94をパイプ部材96により構成することができる。そして、パイプ部材96における冷却水延在流路90の内側を通過する部分の壁部が、隔壁99を構成している。これにより、空気延在流路94を流れる空気を、隔壁99を介して、冷却水延在流路90を流れる冷却水に放熱することが可能な構成とすることができる。
 [変更例]
 なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各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することができる。
 ○ 第1実施形態において、冷却水延在流路66が第2挿通孔27の周囲に延びるように第2プレート16に形成されていてもよい。そして、空気延在流路75が、第2プレート16の内部で冷却水延在流路66に沿って延びていてもよい。
 ○ 第1実施形態において、空気還流流路74は、冷却水流路60に沿って延びていれば、ハウジング11に対して設けられる位置は特に限定されるものではない。要は、空気還流流路74は、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を第1吸入通路33又は第2吸入通路41へ還流させるとともに冷却水流路60に沿って延びていればよい。そして、空気還流流路74と冷却水流路60とを隔てる隔壁85が、冷却水流路60に沿って延びており、空気還流流路74を流れる空気が、隔壁85を介して、冷却水流路60を流れる冷却水に放熱される構成であればよい。
 ○ 第2実施形態において、冷却水延在流路90が第2挿通孔27の周囲に延びるように第2プレート16に形成されていてもよい。そして、遠心圧縮機10は、冷却水延在流路90の内側を通過し、空気延在流路94を構成するパイプ部材96を備えていてもよい。
 ○ 第1実施形態において、第1凹部67は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びていなくてもよい。したがって、冷却水延在流路66は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びていなくてもよい。そして、空気延在流路75も、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びていなくてもよい。要は、空気延在流路75は、冷却水延在流路66に沿って延びていればよい。
 ○ 第2実施形態において、凹部91は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びていなくてもよい。したがって、冷却水延在流路90は、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びていなくてもよい。そして、空気延在流路94も、第1挿通孔24の周囲において、270度に亘って延びていなくてもよい。要は、空気延在流路94は、冷却水延在流路90に沿って延びていればよい。
 ○ 上記各実施形態において、ハウジング11に対するインタークーラ73の配置位置は特に限定されるものではない。
 ○ 上記各実施形態において、第1インペラ46によって圧縮された空気の温度が、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却可能な温度であれば、遠心圧縮機10は、インタークーラ73を備えていない構成であってもよい。
 ○ 上記各実施形態において、空気供給流路70は、第2インペラ47によって圧縮された空気の一部をモータ20及び第1ラジアル軸受53等に供給してもよい。そして、空気還流流路74,93は、モータ20及び第1ラジアル軸受53等を冷却した後の空気を第2吸入通路41へ還流させてもよい。
 ○ 上記各実施形態において、遠心圧縮機10は、第2インペラ47を備えていない構成であってもよい。
 ○ 上記各実施形態において、遠心圧縮機10は、第2インペラ47に代えて、タービンホイールを備えている構成であってもよい。
 ○ 上記各実施形態において、遠心圧縮機10は、燃料電池車に搭載されていなくてもよい。要は、遠心圧縮機10は、車両に搭載されるものに限定されるものではない。
 上記実施形態は、以下の付記に記載する構成を含む。
 <付記1>
 回転軸と、
 前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
 前記回転軸を回転させるモータと、
 前記回転軸と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラと、
 前記インペラを収容するインペラ室、及び前記モータを収容するモータ室を有するハウジングと、
 前記インペラ室に空気を吸入する吸入通路と、
 前記モータ及び前記軸受を冷却する冷却水が流れる冷却水流路と、
 前記インペラによって圧縮された空気の一部を前記モータ及び前記軸受に供給し、前記モータ及び前記軸受を冷却する空気供給流路と、を備えている遠心圧縮機であって、
 前記冷却水流路に沿って延び、前記モータ及び前記軸受を冷却した後の空気を前記吸入通路へ還流させる空気還流流路と、
 前記冷却水流路に沿って延びて前記空気還流流路と前記冷却水流路とを隔てるとともに前記空気還流流路を流れる空気と前記冷却水流路を流れる冷却水との熱交換を行う隔壁と、を備え、
 前記空気還流流路を流れる空気は、前記隔壁を介して、前記冷却水流路を流れる冷却水に放熱されることを特徴とする遠心圧縮機。
 <付記2>
 前記ハウジングは、前記インペラ室と前記モータ室とを仕切るとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されている仕切壁を有し、
 前記冷却水流路は、前記仕切壁に形成されるとともに前記挿通孔の周囲に延びる冷却水延在流路を有し、
 前記空気還流流路は、前記仕切壁の内部で前記冷却水延在流路に沿って延びる空気延在流路を有し、
 前記隔壁は、前記冷却水延在流路に沿って延びて前記空気延在流路と前記冷却水延在流路とを隔てるとともに前記空気延在流路を流れる空気と前記冷却水延在流路を流れる冷却水との熱交換を行い、
 前記空気延在流路を流れる空気は、前記隔壁を介して、前記冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱されることを特徴とする<付記1>に記載の遠心圧縮機。
 <付記3>
 前記仕切壁は、
 前記冷却水延在流路を形成するとともに前記挿通孔の周囲に延びる第1凹部を有する第1ハウジング構成体と、
 前記空気延在流路を形成し、前記挿通孔の周囲に延びる第2凹部を有するとともに前記隔壁を有し、前記隔壁によって前記第1凹部の開口を閉塞して前記第1凹部と共に前記冷却水延在流路を区画する第2ハウジング構成体と、
 前記第2凹部の開口を閉塞して前記第2凹部と共に前記空気延在流路を区画する蓋部材と、を有していることを特徴とする<付記2>に記載の遠心圧縮機。
 <付記4>
 前記仕切壁は、
 前記冷却水延在流路を形成するとともに前記挿通孔の周囲に延びる凹部を有する第1ハウジング構成体と、
 前記凹部の開口を閉塞して前記凹部と共に前記冷却水延在流路を区画する第2ハウジング構成体と、を有し、
 前記冷却水延在流路の内側を通過し、前記空気延在流路を構成するパイプ部材を備え、
 前記パイプ部材における前記冷却水延在流路の内側を通過する部分の壁部は、前記隔壁を構成していることを特徴とする<付記2>に記載の遠心圧縮機。
 <付記5>
 前記インペラは、
 空気を圧縮する第1インペラと、
 前記第1インペラによって圧縮された後の空気を圧縮する第2インペラと、を含み、
 前記インペラ室は、
 前記第1インペラを収容する第1インペラ室と、
 前記第2インペラを収容する第2インペラ室と、を含み、
 前記吸入通路は、
 前記第1インペラ室に空気を吸入する第1吸入通路と、
 前記第2インペラ室に空気を吸入する第2吸入通路と、を含み、
 前記仕切壁は、
 前記第1インペラ室と前記モータ室とを仕切る第1仕切壁と、
 前記第2インペラ室と前記モータ室とを仕切る第2仕切壁と、を含み、
 前記挿通孔は、
 前記第1仕切壁に形成されるとともに前記回転軸が挿通される第1挿通孔と、
 前記第2仕切壁に形成されるとともに前記回転軸が挿通される第2挿通孔と、を含み、
 前記冷却水延在流路は、前記第1仕切壁に形成されるとともに前記第1挿通孔の周囲に延びており、
 前記空気延在流路は、前記第1仕切壁の内部で前記冷却水延在流路に沿って延びており、
 前記空気還流流路は、前記モータ及び前記軸受を冷却した後の空気を前記第1吸入通路へ還流させることを特徴とする<付記2>~<付記4>のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
 <付記6>
 前記空気供給流路を流れる空気を冷却するインタークーラを備え、
 前記空気供給流路を流れる空気は、前記インタークーラによって冷却された後、前記モータ及び前記軸受に供給されることを特徴とする<付記1>~<付記5>のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
 10  遠心圧縮機
11  ハウジング
15  第1プレート(仕切壁である第1仕切壁、第2実施形態の第2ハウジング構成体)
16  第2プレート(仕切壁である第2仕切壁)
17  第3プレート(仕切壁である第1仕切壁、第1実施形態の第2ハウジング構成体)
18  第4プレート(仕切壁である第1仕切壁、第1ハウジング構成体)
19  モータ室
20  モータ
24  第1挿通孔(挿通孔)
27  第2挿通孔(挿通孔)
29  第1インペラ室(インペラ室)
33  第1吸入通路(吸入通路)
35  第2インペラ室(インペラ室)
41  第2吸入通路(吸入通路)
42  回転軸
46  第1インペラ(インペラ)
47  第2インペラ(インペラ)
53  第1ラジアル軸受(軸受)
54  第2ラジアル軸受(軸受)
55  スラスト軸受(軸受)
60  冷却水流路
66,90  冷却水延在流路
67  第1凹部
70  空気供給流路
73  インタークーラ
74,93  空気還流流路
75,94  空気延在流路
77  第2凹部
80  蓋部材
85,99  隔壁
91  凹部
96  パイプ部材

Claims (6)

  1.  回転軸と、
     前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
     前記回転軸を回転させるモータと、
     前記回転軸と一体的に回転することで空気を圧縮するインペラと、
     前記インペラを収容するインペラ室、及び前記モータを収容するモータ室を有するハウジングと、
     前記インペラ室に空気を吸入する吸入通路と、
     前記モータ及び前記軸受を冷却する冷却水が流れる冷却水流路と、
     前記インペラによって圧縮された空気の一部を前記モータ及び前記軸受に供給し、前記モータ及び前記軸受を冷却する空気供給流路と、を備えている遠心圧縮機であって、
     前記冷却水流路に沿って延び、前記モータ及び前記軸受を冷却した後の空気を前記吸入通路へ還流させる空気還流流路と、
     前記冷却水流路に沿って延びて前記空気還流流路と前記冷却水流路とを隔てるとともに前記空気還流流路を流れる空気と前記冷却水流路を流れる冷却水との熱交換を行う隔壁と、を備え、
     前記空気還流流路を流れる空気は、前記隔壁を介して、前記冷却水流路を流れる冷却水に放熱されることを特徴とする遠心圧縮機。
  2.  前記ハウジングは、前記インペラ室と前記モータ室とを仕切るとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されている仕切壁を有し、
     前記冷却水流路は、前記仕切壁に形成されるとともに前記挿通孔の周囲に延びる冷却水延在流路を有し、
     前記空気還流流路は、前記仕切壁の内部で前記冷却水延在流路に沿って延びる空気延在流路を有し、
     前記隔壁は、前記冷却水延在流路に沿って延びて前記空気延在流路と前記冷却水延在流路とを隔てるとともに前記空気延在流路を流れる空気と前記冷却水延在流路を流れる冷却水との熱交換を行い、
     前記空気延在流路を流れる空気は、前記隔壁を介して、前記冷却水延在流路を流れる冷却水に放熱されることを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。
  3.  前記仕切壁は、
     前記冷却水延在流路を形成するとともに前記挿通孔の周囲に延びる第1凹部を有する第1ハウジング構成体と、
     前記空気延在流路を形成し、前記挿通孔の周囲に延びる第2凹部を有するとともに前記隔壁を有し、前記隔壁によって前記第1凹部の開口を閉塞して前記第1凹部と共に前記冷却水延在流路を区画する第2ハウジング構成体と、
     前記第2凹部の開口を閉塞して前記第2凹部と共に前記空気延在流路を区画する蓋部材と、を有していることを特徴とする請求項2に記載の遠心圧縮機。
  4.  前記仕切壁は、
     前記冷却水延在流路を形成するとともに前記挿通孔の周囲に延びる凹部を有する第1ハウジング構成体と、
     前記凹部の開口を閉塞して前記凹部と共に前記冷却水延在流路を区画する第2ハウジング構成体と、を有し、
     前記冷却水延在流路の内側を通過し、前記空気延在流路を構成するパイプ部材を備え、
     前記パイプ部材における前記冷却水延在流路の内側を通過する部分の壁部は、前記隔壁を構成していることを特徴とする請求項2に記載の遠心圧縮機。
  5.  前記インペラは、
     空気を圧縮する第1インペラと、
     前記第1インペラによって圧縮された後の空気を圧縮する第2インペラと、を含み、
     前記インペラ室は、
     前記第1インペラを収容する第1インペラ室と、
     前記第2インペラを収容する第2インペラ室と、を含み、
     前記吸入通路は、
     前記第1インペラ室に空気を吸入する第1吸入通路と、
     前記第2インペラ室に空気を吸入する第2吸入通路と、を含み、
     前記仕切壁は、
     前記第1インペラ室と前記モータ室とを仕切る第1仕切壁と、
     前記第2インペラ室と前記モータ室とを仕切る第2仕切壁と、を含み、
     前記挿通孔は、
     前記第1仕切壁に形成されるとともに前記回転軸が挿通される第1挿通孔と、
     前記第2仕切壁に形成されるとともに前記回転軸が挿通される第2挿通孔と、を含み、
     前記冷却水延在流路は、前記第1仕切壁に形成されるとともに前記第1挿通孔の周囲に延びており、
     前記空気延在流路は、前記第1仕切壁の内部で前記冷却水延在流路に沿って延びており、
     前記空気還流流路は、前記モータ及び前記軸受を冷却した後の空気を前記第1吸入通路へ還流させることを特徴とする請求項2~請求項4のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
  6.  前記空気供給流路を流れる空気を冷却するインタークーラを備え、
     前記空気供給流路を流れる空気は、前記インタークーラによって冷却された後、前記モータ及び前記軸受に供給されることを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。
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WO2019087970A1 (ja) * 2017-11-01 2019-05-09 株式会社Ihi 遠心圧縮機
JP2022106499A (ja) * 2021-01-07 2022-07-20 株式会社豊田自動織機 電動過給機

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