JP2019090370A - Electric compressor - Google Patents
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Abstract
【課題】電動モータ3に作用する軸方向スラスト荷重を低減し、構成を簡素化する。【解決手段】電動コンプレッサは、一対の遠心式コンプレッサ1,2と、中央部の電動モータ3と、中央に単一の吐出ポート5を有する略U字形状の出口管4と、を備える。電動モータ3の回転軸17の両端部にインペラ21,22がそれぞれ固定されており、コンプレッサハウジング7,8と組み合わされている。一対の遠心式コンプレッサ1,2は、中央の対称面Pを挟んで互いに対称に構成されており、各々で生じる軸方向スラスト荷重が回転軸17に逆方向に作用するので、互いに相殺される。【選択図】図2An axial thrust load acting on an electric motor 3 is reduced, and the configuration is simplified. The electric compressor includes a pair of centrifugal compressors (1, 2), an electric motor (3) at a central portion, and a substantially U-shaped outlet pipe (4) having a single discharge port (5) at the center. Impellers 21 and 22 are fixed to both ends of the rotating shaft 17 of the electric motor 3, respectively, and are combined with the compressor housings 7 and 8. The pair of centrifugal compressors 1 and 2 are configured symmetrically with respect to each other with the central symmetry plane P interposed therebetween. The axial thrust loads generated in the respective centrifugal compressors 1 and 2 act on the rotating shaft 17 in the opposite direction, and therefore cancel each other. [Selection diagram] FIG.
Description
この発明は、エアコンプレッサ等として用いられる電動コンプレッサ、特に遠心式の電動コンプレッサに関する。 The present invention relates to an electric compressor used as an air compressor or the like, and more particularly to a centrifugal electric compressor.
例えば、電気自動車の一形態として、燃料電池スタックを搭載し、この燃料電池スタックで発電した電力によって走行を行うようにしたいわゆる燃料電池自動車が知られている。このような自動車用の燃料電池スタックでは、酸化剤として酸素を含む空気が用いられるのが一般的であり、車両に搭載したエアコンプレッサによって比較的多量の圧縮空気を燃料電池スタックへ供給する構成となっている。 For example, a so-called fuel cell vehicle is known which is equipped with a fuel cell stack and travels with the power generated by the fuel cell stack as one form of the electric vehicle. In such a fuel cell stack for vehicles, air containing oxygen is generally used as an oxidant, and a relatively large amount of compressed air is supplied to the fuel cell stack by an air compressor mounted on the vehicle. It has become.
特許文献1には、このような燃料電池スタック用エアコンプレッサとして、遠心式コンプレッサのインペラを電動モータの回転軸の一端部に取り付け、電動モータによって直接にインペラを回転駆動するようにした遠心式電動コンプレッサが開示されている。そして、電動モータの回転軸の他端部には、インペラによって回転軸に作用する軸方向スラスト力を緩和するために、加圧空気の圧力を受けるキャンセラディスクが取り付けられている。 Patent Document 1 discloses a centrifugal electric motor in which an impeller of a centrifugal compressor is attached to one end of a rotating shaft of an electric motor as such an air compressor for a fuel cell stack, and the impeller is directly driven to rotate by the electric motor. A compressor is disclosed. A canceller disk that receives the pressure of pressurized air is attached to the other end of the rotary shaft of the electric motor in order to reduce an axial thrust force exerted on the rotary shaft by the impeller.
遠心式コンプレッサは軸方向に吸入したガス(例えば空気)をインペラの回転によって遠心方向へ送る構成であるため、特許文献1にも開示されているように、インペラに加わる反力として軸方向スラスト荷重が発生する。従って、電動モータの回転軸にインペラを取り付けた構成では、電動モータに軸方向スラスト荷重が作用し、好ましくない。 Since the centrifugal compressor is configured to feed axially drawn gas (for example, air) in the centrifugal direction by rotation of the impeller, as disclosed in Patent Document 1, axial thrust load as reaction force applied to the impeller Occurs. Therefore, in the configuration in which the impeller is attached to the rotary shaft of the electric motor, axial thrust load acts on the electric motor, which is not preferable.
特許文献1では、軸方向スラスト荷重の緩和のために加圧空気の圧力を利用したキャンセラ機構を回転軸の他端部側に設けているが、このような構成では、キャンセラ機構に起因して構成が複雑化し、しかも軸方向スラスト荷重を完全にキャンセルすることは困難である。 In Patent Document 1, the canceller mechanism using the pressure of pressurized air is provided on the other end side of the rotating shaft for the purpose of alleviating axial thrust load, but in such a configuration, it is caused by the canceller mechanism. The construction is complicated and it is difficult to completely cancel the axial thrust load.
また、この種の電動コンプレッサは、回転速度が非常に高く(例えば10万rpm以上)、モータ回転軸を支持する軸受に高い精度ならびに耐久性が必要となるが、燃料電池スタック用エアコンプレッサとして用いる場合には、一般に、オイル潤滑型軸受を用いることができない。つまり、オイル潤滑型軸受を用いると、経時的にオイル成分が燃料電池スタック内に侵入してしまい、好ましくない。そのため、軸方向スラスト荷重の存在は、燃料電池スタック用エアコンプレッサではより大きな課題となる。 In addition, although this type of electric compressor has a very high rotational speed (for example, 100,000 rpm or more), high precision and durability are required for the bearing that supports the motor rotation shaft, but it is used as an air compressor for fuel cell stack In general, oil lubricated bearings can not generally be used. That is, when an oil lubricated bearing is used, the oil component intrudes into the fuel cell stack with time, which is not preferable. Therefore, the presence of the axial thrust load becomes a larger issue in the fuel cell stack air compressor.
さらに、燃料電池自動車では、キーON後、燃料電池スタックが直ちに発電を開始することが必要であり、酸化剤を供給するエアコンプレッサにおいても、電源ON後の速やかな立ち上がりつまり速やかな圧力上昇が要求される。このような要求に対し、特許文献1の構成では、キャンセラディスクを具備することで回転体部分(ロータ)の慣性モーメントがより大きくなり、回転の立ち上がりが悪化する。 Furthermore, in fuel cell vehicles, it is necessary for the fuel cell stack to immediately start power generation after the key is turned on, and even in an air compressor that supplies an oxidant, a rapid rise after power on, that is, a rapid pressure rise is required Be done. With respect to such a demand, in the configuration of Patent Document 1, the inertia moment of the rotating body portion (rotor) becomes larger by providing the canceller disk, and the rising of the rotation is deteriorated.
この発明に係る電動コンプレッサは、
それぞれ中心部に吸入ポートを備えるとともにこの吸入ポートを囲むように環状のディフューザ部ならびにスクロール部を備え、かつ上記吸入ポートが反対方向を向くように対称に配置された一対のコンプレッサハウジングと、
この一対のコンプレッサハウジングの間に位置する電動モータと、
この電動モータの回転軸の両端部にそれぞれ反対方向を向くように対称に取り付けられ、かつそれぞれ上記コンプレッサハウジングと組み合わされて遠心式コンプレッサを構成する一対のインペラと、
上記一対のコンプレッサハウジングのスクロール部の出口を互いに集合させるように略U字形状に延び、かつ中央に単一の吐出ポートを有するとともに、対称に構成された出口管と、
を備えて構成されている。
The electric compressor according to the present invention is
A pair of compressor housings each having a suction port at its central portion and an annular diffuser portion and a scroll portion so as to surround the suction port, and symmetrically disposed such that the suction ports face in opposite directions;
An electric motor located between the pair of compressor housings;
A pair of impellers mounted symmetrically on opposite ends of the rotary shaft of the electric motor so as to face in opposite directions, respectively, and constituting a centrifugal compressor in combination with the compressor housing;
An outlet pipe extending in a substantially U-shape so that the outlets of the scroll portions of the pair of compressor housings are assembled together and having a single discharge port at the center, and configured symmetrically;
It is configured with.
すなわち、電動モータが駆動されると、回転軸の両端部に取り付けられた一対のインペラが回転し、コンプレッサハウジングとともに遠心式コンプレッサとして作用して、それぞれ吸入ポートから吸入したガス(例えば空気)を加圧してスクロール部へと送る。これら2つの遠心式コンプレッサで加圧されたガスは、出口管によって集合し、最終的に単一の吐出ポートから吐出される。 That is, when the electric motor is driven, a pair of impellers attached to both ends of the rotary shaft is rotated and acts as a centrifugal compressor together with the compressor housing to add gas (for example, air) sucked from the suction port. Press to send to the scroll unit. Gases pressurized by these two centrifugal compressors are collected by the outlet pipe and finally discharged from a single discharge port.
ここで、2つのインペラには、それぞれ吸入ポートへ向かう方向への軸方向スラスト荷重が発生するが、これら2つの軸方向スラスト荷重は、互いに反対方向でかつ基本的に同じ大きさのものとなることから、回転軸において互いに相殺される。従って、電動モータがいずれかの方向への軸方向スラスト荷重を受けることがない。 Here, in the two impellers, axial thrust loads in the direction toward the suction port are generated respectively, but these two axial thrust loads are in opposite directions and basically of the same size. Thus, they are mutually offset at the rotation axis. Thus, the electric motor does not receive an axial thrust load in either direction.
また、必要な流量を2つの遠心式コンプレッサによって供給することになるため、個々の遠心式コンプレッサは小容量のものとなる。従って、各々のインペラを小径化でき、一対のインペラを含む回転体の慣性モーメントが小さくなる。これにより、速やかな立ち上がりの上で有利となる。 Also, each centrifugal compressor has a small volume, as the necessary flow rates will be supplied by the two centrifugal compressors. Therefore, the diameter of each impeller can be reduced, and the moment of inertia of the rotating body including the pair of impellers is reduced. This is advantageous on a quick start.
この発明の電動コンプレッサは、例えば、自動車に搭載された燃料電池スタックへ酸化剤としての空気を供給するエアコンプレッサとして好適である。 The electric compressor of the present invention is suitable, for example, as an air compressor for supplying air as an oxidant to a fuel cell stack mounted on a vehicle.
本発明の好ましい一つの態様では、上記一対のインペラは、互いに同一のインペラであり、かつ、各々のインペラの翼の位相が互いに異なるように回転軸に取り付けられている。 In a preferred aspect of the present invention, the pair of impellers are identical to each other, and attached to the rotation shaft such that the blades of each impeller have different phases.
複数の翼を有するインペラが回転する遠心式コンプレッサでは、翼の枚数に応じた回転次数の吐出脈動が生じ、これに伴って騒音が発生する。上記の構成では、2つのインペラの翼の位相が互いに異なることで、各々の吐出脈動のピークがずれた形となり、これらが互いに重なり合うことで、吐出ポートにおける脈動が低減する。ここで、2つの遠心式コンプレッサを連結する出口管は、吐出ポートを中心として対称に構成されているため、各遠心式コンプレッサから吐出ポート(換言すれば合流部)までの管長は互いに等しい。従って、各々の吐出流が脈動の位相がずれた状態で互いに合流する。 In a centrifugal compressor in which an impeller having a plurality of blades rotates, discharge pulsations of a rotation order corresponding to the number of blades occur, and noise is generated accordingly. In the above configuration, the phases of the blades of the two impellers are different from each other, the peaks of the discharge pulsations are shifted, and the pulsations at the discharge port are reduced by overlapping each other. Here, since the outlet pipes connecting the two centrifugal compressors are constructed symmetrically with respect to the discharge port, the pipe lengths from each centrifugal compressor to the discharge port (in other words, the junction) are equal to each other. Therefore, the discharge flows merge with each other in a phase-shifted state of pulsation.
本発明の他の好ましい一つの態様では、上記一対のインペラは、翼の外縁で定まる回転体形状が互いに等しく、かつ、各々の翼の枚数が互いに異なっている。 In another preferred aspect of the present invention, the pair of impellers has the same shape of rotor defined by the outer edge of the wings, and the numbers of the wings are different from each other.
このような構成では、2つの遠心式コンプレッサで生じる吐出脈動の周波数が互いに異なるため、吐出ポートへ向かって2つの吐出流が互いに合流することで、吐出ポートにおける脈動が同様に低減する。なお、翼の枚数の差異により仮に軸方向スラスト荷重が異なるものとなったとしても、その差異はごく僅かである。翼の枚数が異なっていても軸方向スラスト荷重が等しくなるように、各々の翼形状等を設定することが望ましい。 In such a configuration, since the frequencies of the discharge pulsations generated by the two centrifugal compressors are different from each other, the pulsations at the discharge port are similarly reduced by the two discharge streams merging toward the discharge port. Even if the axial thrust load is different due to the difference in the number of blades, the difference is very small. It is desirable to set each wing shape etc. so that axial direction thrust load may become equal, even if the number of blades differs.
また、本発明の一つの実施例では、上記電動モータのステータを収容した円筒状のステータハウジングが上記一対のコンプレッサハウジングの間に取り付けられており、このステータハウジングが、空冷用の冷却フィンもしくは液冷用のウォータジャケットを備えている。これによって、電動モータのステータが冷却される。 In one embodiment of the present invention, a cylindrical stator housing accommodating a stator of the electric motor is mounted between the pair of compressor housings, and the stator housing is a cooling fin or a liquid for air cooling. It has a cold water jacket. This cools the stator of the electric motor.
この発明によれば、一対の遠心式コンプレッサによって各々の軸方向スラスト荷重が相殺され、中央に位置する電動モータが軸方向スラスト荷重を受けることがない。従って、高速回転させるに際して軸受に要求される性能が比較的に低くなる。 According to the present invention, each axial thrust load is offset by the pair of centrifugal compressors, and the central electric motor does not receive the axial thrust load. Therefore, the performance required for the bearing at high speed rotation is relatively low.
また、一対の遠心式コンプレッサを有することで、要求される流量に対してインペラを含む回転体の慣性モーメントが小さくなり、それだけ回転の立ち上がりに優れた特性を得ることができる。 In addition, by having a pair of centrifugal compressors, the moment of inertia of the rotating body including the impeller is reduced with respect to the required flow rate, and it is possible to obtain characteristics excellent for the rising of the rotation.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.
図1は、この発明に係る電動コンプレッサの一実施例を示す斜視図であり、図2は、この電動コンプレッサの回転中心を通る断面に沿った断面図である。この実施例の電動コンプレッサは、燃料電池自動車に搭載された燃料電池スタックの補機として、酸化剤となる空気を燃料電池スタックへ供給するためのエアコンプレッサとして用いられる。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an electric compressor according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a section passing through the rotation center of the electric compressor. The electric compressor of this embodiment is used as an accessory of a fuel cell stack mounted on a fuel cell vehicle, and as an air compressor for supplying air serving as an oxidant to the fuel cell stack.
図1および図2に示すように、実施例の電動コンプレッサは、一対の遠心式コンプレッサ1,2と、これら2つの遠心式コンプレッサ1,2の間つまり軸方向の中央部に位置する電動モータ3と、一対の遠心式コンプレッサ1,2の吐出流を互いに合流させて中央の吐出ポート5へと案内する出口管4と、から大略構成されている。すなわち、本体部分のハウジング6としては、それぞれ円盤状をなす一対のコンプレッサハウジング7,8と、これら2つのコンプレッサハウジング7,8の間に位置する略円筒状のステータハウジング9と、を備えている。ステータハウジング9の両端は、それぞれ円板状のエンドプレート10,11を介してコンプレッサハウジング7,8に接続されている。具体的には、ステータハウジング9の端部が複数のボルト12によってエンドプレート10,11の内周寄りに固定されており、エンドプレート10,11の外周側部分が複数のボルト13によってコンプレッサハウジング7,8の外周部に固定されている。2つのコンプレッサハウジング7,8は、電動コンプレッサ全体の軸方向の中央を通る対称面P(図2参照)を挟んで互いに対称に構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric compressor of the embodiment includes a pair of
電動モータ3は、ステータハウジング9の内周に嵌合して配置されたステータ15と、一対のエンドプレート10,11にそれぞれ軸受16を介して支持された回転軸17と、回転軸17の外周面に取り付けられた回転子となる永久磁石18と、から構成されている。この電動モータ3は、例えば図示せぬ駆動回路により回転速度を可変制御可能な三相ブラシレスモータとして構成されており、ステータ15は図示せぬステータコイルを備えている。永久磁石18の外周面とステータ15の内周面は、僅かな隙間つまりエアギャップを介して対向している。
The
また、軸受16は、図3に詳細を示すように、内輪16aと外輪16bと転動体16cとを含むボールベアリングからなり、エンドプレート10,11の中心部に円筒状に形成した軸受保持部19の内周面に外輪16bが嵌合してエンドプレート10,11にそれぞれ支持されている。また、回転軸17は、内輪16aが嵌合する一対の軸受用軸部17aを有するとともに、この一対の軸受用軸部17aの軸方向内側となる側に僅かに径が拡大したフランジ部17bを有し、このフランジ部17bの端面が内輪16aの端面に近接している。
Further, as shown in detail in FIG. 3, the
回転軸17は、一対の軸受16を貫通してさらに両側へ延びており、その両端部に一対のインペラ21,22が取り付けられている。詳しくは、インペラ21,22の中心の孔を回転軸17が貫通しており、インペラ21,22から突出した回転軸17先端のねじ部にコーン状のナット23を螺合させることで、インペラ21,22が軸受用軸部17aとナット23との間で締付固定されている。
The rotating
インペラ21,22は、コンプレッサハウジング7,8と組み合わされることで遠心式コンプレッサ1,2を構成している。図4は、一方のコンプレッサハウジング7に対応したインペラ21を単体で示した斜視図であり、軸方向に沿って吸入した空気を半径方向外周側へ送るように螺旋形に捩れたバックワード型の複数枚の翼24を備えている。なお、翼24の外縁で定まる回転体形状としては、インペラ21は、概ね円錐台形をなしている。また図示例では、内径側の翼長を短くしたハーフブレード形の翼24Aと通常の長さの翼24Bとが交互に配置されており、例えば、計12個の翼24を備えている。
The
他方のコンプレッサハウジング8に対応したインペラ22は、図4のインペラ21と対称の形状をなしている。つまり、インペラ22の翼24の旋回方向が、図4のインペラ21の翼24とは反対方向のものとなっている。このように対称形状である点を除けば、インペラ21とインペラ22は、実質的に同一の形状をなしている。インペラ21,22は、例えばアルミニウム合金等の金属材料の精密鋳造によって形成することができ、その他、硬質合成樹脂によって成形するようにしてもよい。
The
ここで、一対のインペラ21,22は、上述したように回転軸17の各端部にそれぞれ固定されているが、各々の翼24の位相が互いに異なるように、周方向に互いにずれた形で回転軸17に取り付けられている。例えば、12個の翼24の例では、翼24のピッチが30°となるが、インペラ21とインペラ22とが15°の位相差を有するように回転軸17に固定されている。なお、必要であれば、キーおよびキー溝の組み合わせ等によって各々の角度位置を規定するようにしてもよい。
Here, the pair of
インペラ21,22は、それぞれ円盤状をなすコンプレッサハウジング7,8の中心部に収容されている。インペラ21,22と組み合わされて遠心式コンプレッサ1,2を構成するコンプレッサハウジング7,8は、中心部に軸方向に沿って円筒状に延びた吸入ポート26を有するとともに、この吸入ポート26を囲むように環状のディフューザ部27ならびにスクロール部28を備えている。スクロール部28は、コンプレッサハウジング7,8の外周部においてインペラ21,22を環状に囲むように形成されており、かつ図5に示すように、インペラ21,22の回転方向に沿って徐々に断面積が拡大するように形成されている。ディフューザ部27は、インペラ21,22外周部からスクロール部28へ至る流路を、回転軸17と直交する2つの平行な壁面によって形成したいわゆるベーンレス型ディフューザとして構成されている。
The
前述したように、2つのコンプレッサハウジング7,8は、電動コンプレッサ全体の軸方向の中央を通る対称面Pを挟んで互いに対称に構成されている。従って、各々の吸入ポート26は、回転軸17の軸方向に沿って互いに反対方向を向いている。この吸入ポート26は、図示せぬ配管およびエアクリーナを介して大気に開放されている。2つのコンプレッサハウジング7,8は対称面Pを挟んで互いに対称であることから、回転方向に沿って徐々に断面積が拡大するスクロール部28の回転方向の始点28a(図5参照)は、同一の角度位置にある。
As described above, the two
また、スクロール部28は、始点28aからほぼ360°回転した位置で接線方向に延びており、最も断面積の大きな出口28bに至る。そして、一対の出口28bに、略U字形をなす出口管4の両端部4aが接続されている。
Further, the
出口管4は、前述したように、中央に単一の吐出ポート5を備えている。この吐出ポート5は、図示せぬ配管を介して燃料電池スタックに接続されている。出口管4は、電動コンプレッサ全体の軸方向の中央を通る対称面Pを挟んで互いに対称に構成されている。従って、2つの遠心式コンプレッサ1,2について、スクロール部28の出口28bないし始点28aから吐出ポート5に至る管長は、互いに等しい。図5に示すように、出口管4は、2つのスクロール部28の出口28bへ向かう接線を含む平面に沿っている。
The outlet pipe 4 is provided with a
電動モータ3を収容するハウジングとなる円筒状のステータハウジング9は、外気による冷却つまり外気への放熱を促進するための冷却フィン30を外周面に備えている。冷却フィン30は、周方向に環状に延びており、かつ軸方向に複数並んで形成されている。この冷却フィン30によって、電動モータ3とりわけステータ15が効果的に冷却される。
The
上記のように構成された実施例の電動コンプレッサは、基本的に同一の構成を有する一対の遠心式コンプレッサ1,2が対称に配置されており、これら2つの遠心式コンプレッサ1,2を中央の電動モータ3が回転駆動することとなる。ここで、個々の遠心式コンプレッサ1,2では、インペラ21,22の回転に伴い該インペラ21,22を吸入ポート26側へ引き寄せる方向の軸方向スラスト荷重が発生する。しかし、一対の遠心式コンプレッサ1,2が対称に配置されている結果、各々の軸方向スラスト荷重が回転軸17に反対方向に作用し、互いに打ち消し合う。そのため、電動モータ3の回転子と一体となった回転軸17には、基本的に軸方向スラスト荷重が作用しない。従って、大きな軸方向スラスト荷重に対する考慮が不要であり、軸受16を含めて構成が簡素となる。図示例では、軸受16として、比較的小さな軸方向スラスト荷重の支承が可能な一般的なボールベアリングが用いられており、格別なスラスト軸受は具備していない。ボールベアリングからなる軸受16は、オイル潤滑型ではなく、従って、燃料電池スタックへオイル成分が吸入されてしまうという懸念がない。なお、インペラ21,22つまり電動モータ3は、例えば数万rpm以上の回転速度でもって高速回転する。
In the electric compressor of the embodiment configured as described above, a pair of
2つの遠心式コンプレッサ1,2から吐出された吐出流は、互いに集合した上で吐出ポート5から燃料電池スタックへ供給される。従って、個々の遠心式コンプレッサ1,2の容量ひいてはインペラ21,22の径が、必要な空気流量に比較して小型のものとなり、回転軸17および一対のインペラ21,22を含む回転体の慣性モーメントが小さくなる。従って、回転の立ち上がりが速くなり、例えば燃料電池自動車の運転開始時に、酸化剤となる圧縮空気を燃料電池スタックへ速やかに供給することが可能となる。
The discharge flows discharged from the two
また、個々の遠心式コンプレッサ1,2では、インペラ21,22の翼24の枚数に応じた回転次数の吐出脈動が生じるが、2つのインペラ21,22を例えば半ピッチ分だけずらして回転軸17に取り付けることで、各々の吐出脈動の位相が異なるものとなる。そして、これら2つの脈動成分が出口管4を介して合流する結果、吐出ポート5から得られる流れに含まれる脈動が小さなものとなる。
Further, in each of the
ここで、他の実施例として、吐出脈動の低減のために、2つのインペラ21,22の翼24の枚数を異ならせるようにしてもよい。例えば、インペラ21は上述したように12個の翼24を有し、これに対し、インペラ22は10個の翼24を有する。なお、ハーフブレード形の翼24Aと通常の長さの翼24Bとを交互に配置する場合には、翼24の総数は偶数となる。翼24の外縁で定まるインペラの回転体形状としては、必ずしも両者を同一とする必要はないが、一つの実施例では、コンプレッサハウジング7,8を含む構成の複雑化を回避するために、インペラ21,22の回転体形状は互いに等しい。つまり、翼24の枚数のみが異なっている。
Here, as another embodiment, the number of
このように翼24の枚数を異ならせれば、2つの遠心式コンプレッサ1,2の吐出脈動の次数ないし周波数が互いに異なるものとなるので、両者が集合した吐出ポート5における脈動の振幅が小さくなる。
As described above, if the number of
ここで、翼24の枚数が異なると、遠心式コンプレッサ1,2の吐出容量が変化し、各々で生じる軸方向スラスト荷重が異なる可能性があるが、この場合でも、両者の軸方向スラスト荷重の差は僅かであり、軸方向スラスト荷重の大部分は相殺され得る。なお、適当な定格回転速度において両者の軸方向スラスト荷重が互いに等しくなるように各々の翼24の形状等を設計するようにしてもよい。
Here, if the number of
次に、図6は、本発明の電動コンプレッサの第2実施例を示している。この実施例は、前述した冷却フィン30に代えてステータハウジング9に液冷用のウォータジャケット31を設けたものである。ウォータジャケット31は、例えば円筒状のステータハウジング9の内部に螺旋状の通路として形成されており、図示せぬ冷却水ポンプや熱交換器を含む冷却水循環系に接続されることで冷却水が通流する。この第2実施例の構成によれば、電動モータ3とりわけステータ15がより確実に冷却される。
Next, FIG. 6 shows a second embodiment of the electric compressor of the present invention. In this embodiment, a
以上、この発明を燃料電池スタック用のエアコンプレッサとして適用した一実施例を説明したが、この発明は、他の用途のコンプレッサとして適用することも可能である。 As mentioned above, although one Example which applied this invention as an air compressor for fuel cell stacks was described, it is also possible to apply this invention as a compressor of other uses.
なお、上記実施例ではスクロール部28の出口28bが互いに対称となる位置つまり同一の回転位置に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図示は省略するが、2つの遠心式コンプレッサ1,2のスクロール部28の出口28bを例えば互いに180°離れた位置に配置し、両者を略U字形状の出口管で集合させた構成とすることもできる。この場合には、出口管は上記実施例のような面対称ではなく回転対称形状となり得る。
In the above embodiment, the
1,2…遠心式コンプレッサ
3…電動モータ
4…出口管
5…吐出ポート
7,8…コンプレッサハウジング
9…ステータハウジング
15…ステータ
16…軸受
17…回転軸
18…永久磁石
21,22…インペラ
26…吸入ポート
27…ディフューザ部
28…スクロール部
1, 2 ...
Claims (5)
この一対のコンプレッサハウジングの間に位置する電動モータと、
この電動モータの回転軸の両端部にそれぞれ反対方向を向くように対称に取り付けられ、かつそれぞれ上記コンプレッサハウジングと組み合わされて遠心式コンプレッサを構成する一対のインペラと、
上記一対のコンプレッサハウジングのスクロール部の出口を互いに集合させるように略U字形状に延び、かつ中央に単一の吐出ポートを有するとともに、対称に構成された出口管と、
を備えてなる電動コンプレッサ。 A pair of compressor housings each having a suction port at its central portion and an annular diffuser portion and a scroll portion so as to surround the suction port, and symmetrically disposed such that the suction ports face in opposite directions;
An electric motor located between the pair of compressor housings;
A pair of impellers mounted symmetrically on opposite ends of the rotary shaft of the electric motor so as to face in opposite directions, respectively, and constituting a centrifugal compressor in combination with the compressor housing;
An outlet pipe extending in a substantially U-shape so that the outlets of the scroll portions of the pair of compressor housings are assembled together and having a single discharge port at the center, and configured symmetrically;
Electric compressor equipped with
かつ、各々のインペラの翼の位相が互いに異なるように上記回転軸に取り付けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の電動コンプレッサ。 The pair of impellers are identical to each other,
The electric compressor according to claim 1, wherein the blades of each impeller are attached to the rotating shaft so that the phases of the blades are different from each other.
かつ、各々の翼の枚数が互いに異なっている、ことを特徴とする請求項1に記載の電動コンプレッサ。 The pair of impellers have the same shape of rotor defined by the outer edge of the blade, and
The electric compressor according to claim 1, wherein the number of each wing is different from each other.
このステータハウジングが、空冷用の冷却フィンもしくは液冷用のウォータジャケットを備えている、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動コンプレッサ。 A cylindrical stator housing accommodating the stator of the electric motor is mounted between the pair of compressor housings,
The electric compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the stator housing comprises a cooling fin for air cooling or a water jacket for liquid cooling.
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