离心压缩机的制作方法

本发明涉及离心压缩机。

背景技术：

作为离心压缩机，如专利文献1中记载的那样，公知有组装于车辆的内燃机的涡轮增压器。涡轮增压器具备压缩器和涡轮。该内燃机具备将排气的一部分作为egr(exhaustgasrecirculation排气再循环)气体而导入的排气回流装置。排气回流装置具备低压egr通路，该低压egr通路经由内燃机的吸气通路而与涡轮增压器的压缩器连接。

在吸气通路与低压egr通路之间设置有用于捕集由egr气体等产生的冷凝水的捕集器。在捕集器连接有用于贮存冷凝水的罐。另一方面，在涡轮增压器的压缩器的壳体设置有槽部。该槽部经由冷凝水通路而与捕集器的外壳连接。若冷凝水沿着吸气通路的内表面移动，则冷凝水被压缩器的槽部捕集并通过冷凝水通路和捕集器而贮存于罐。

专利文献1：日本特开2009-41551号公报

在上述的专利文献1所记载的装置中，沿着吸气通路的内表面移动的冷凝水在被吸入压缩器之前被槽部捕集，并朝向捕集器和罐排出。然而，在专利文献1所记载的装置中在涡轮增压器的内部存在冷凝水的情况下，对于将该冷凝水排出的方面没有考虑。

技术实现要素：

在增压机等离心压缩机中，有时在壳体内产生冷凝水。蓄积在壳体内的冷凝水优选通过某些手段向外部排出。以往需要重新设置用于将冷凝水向外部排出的配管等、另外需要大规模的装置。本发明对能够以简单的结构将冷凝水向外部排出的离心压缩机进行说明。

本发明的一个方式的离心压缩机具备：压缩器叶轮，其安装于旋转轴；以及壳体，其收纳旋转轴和压缩器叶轮，壳体包括：吸入部，其设置于压缩器叶轮的上游侧；以及高压部，其形成于压缩器叶轮的背面侧，在压缩器叶轮旋转时成为比吸入部的压力高的压力，在壳体设置有用于将高压部与低压部连接的排出通路，所述低压部包括吸入部和比吸入部靠上游侧的气体流路。

根据本发明的一个方式，通过利用了压力差的排出机构，能够以简单的结构将壳体内的冷凝水向外部排出。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的离心压缩机的剖视图。

图2是示出图1的离心压缩机的立体图。

图3是示出壳体的内表面侧的剖面立体图。

图4是示出壳体的内表面侧的剖面立体图。

图5是示出冷凝水贮存部和连接口的剖面立体图。

具体实施方式

本发明的一个方式的离心压缩机具备：压缩器叶轮，其安装于旋转轴；以及壳体，其收纳旋转轴和压缩器叶轮，壳体包括：吸入部，其设置于压缩器叶轮的上游侧；以及高压部，其形成于压缩器叶轮的背面侧，在压缩器叶轮旋转时成为比吸入部的压力高的压力，在壳体设置有用于将高压部与低压部连接的排出通路，所述低压部包括吸入部和比吸入部靠上游侧的气体流路。

根据该离心压缩机，壳体内的冷凝水通过排出通路而从高压部向低压部排出。高压部在压缩器叶轮旋转时(即离心压缩机运转时)，成为比吸入部的压力高的压力。由于排出通路将该高压部与低压部连接，因此能够利用压力差将冷凝水排出。可以仅在壳体预先设置有形成排出通路的管等，而不需要重新设置用于将冷凝水向外部排出的配管等。通过利用了这样的压力差的排出机构，能够以简单的结构将壳体内的冷凝水向外部排出。

在几个方式中，具备配置在旋转轴的周围的定子部，壳体包括：周壁部，其设置在压缩器叶轮的背面侧，支承定子部的铁芯部；以及端壁部，其相对于周壁部设置在与压缩器叶轮相反的一侧，高压部包括由周壁部和端壁部划分的内部空间，排出通路在比铁芯部靠端壁部一侧的位置与内部空间连接。当在壳体内设置定子部的情况下，若冷凝水蓄积在定子部的附近，则有可能对定子部带来不良影响。例如，若在离心压缩机停止期间，蓄积的冷凝水冻结，则有可能在再启动时产生不良情况。若如上述结构那样，排出通路在比铁芯部靠端壁部一侧的位置与壳体连接，则冷凝水难以蓄积在铁芯部的附近。由此能够减少对定子部的不良影响。

在几个方式中，壳体包括冷凝水贮存部，该冷凝水贮存部包含于高压部，并以离心压缩机的使用状态为基准形成于下部。若在壳体的下部形成有冷凝水贮存部，则冷凝水因重力而贮存于冷凝水贮存部。因此能够在壳体内将冷凝水收集于恒定的场所。在将冷凝水排出时，也能够从冷凝水贮存部集中地排出冷凝水。

在几个方式中，供排出通路连接于高压部的连接口以离心压缩机的使用状态为基准设置在壳体的下部。在离心压缩机运转时，冷凝水由于壳体内成为高温而能够蒸发。在水蒸气的状态下，即使冷凝水的排出口(连接口)位于上部，冷凝水也能够被排出。另一方面，在离心压缩机启动时等壳体内的温度比较低时，冷凝水能够成为液体的状态。若在壳体的下部设置有排出通路的连接口，则即使冷凝水为液体的状态，也能够利用压力差将冷凝水从连接口容易地排出。

在几个方式中，在壳体的内壁面设置有朝向连接口延伸的槽部。在该情况下，能够将冷凝水收集在内壁面的槽部。能够通过重力使冷凝水通过槽部而引导到连接口。

在几个方式中，排出通路将壳体的高压部与壳体的吸入部连接。在该情况下，冷凝水从高压部向吸入部回流。能够利用离心压缩机的压力差而将蓄积在壳体内的冷凝水有效地排出。不需要将排出通路与上游侧的配管等连接。单独利用离心压缩机来解决课题。

以下，一边参照附图、一边对本发明的实施方式进行说明。另外，在附图的说明中对相同要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。在以下的说明中，只要没有特别说明，则“径向”和“周向”的用语是以旋转轴12或者旋转轴线x为基准而使用的。

参照图1，对第一实施方式的电动压缩器(离心压缩机的一例)1进行说明。如图1所示，电动压缩器1例如用于车辆、船舶的内燃机。电动压缩器1具备压缩器7。电动压缩器1通过转子部13和定子部14的相互作用而使压缩器叶轮8旋转，对空气等气体进行压缩而产生压缩空气。由转子部13和定子部14形成马达5。

电动压缩器1具备：在壳体2内被支承为能够旋转的旋转轴12、和安装于旋转轴12的前端部(第一端部)12a的压缩器叶轮8。壳体2具备：收纳转子部13和定子部14的马达壳体3、将马达壳体3的第二端侧(图示右侧)的开口封闭的变频器壳体4、以及收纳压缩器叶轮8的压缩器壳体6。压缩器壳体6设置于马达壳体3的第一端侧(图示左侧)。压缩器壳体6包括吸入口9、涡旋部10以及排出口11。

转子部13固定于旋转轴12的旋转轴线x方向的中央部，包括安装于旋转轴12的一个或者多个永久磁铁(未图示)。定子部14以包围转子部13的方式固定于马达壳体3的内表面。即，定子部14配置在旋转轴12的周围。定子部14包括：以包围转子部13的方式配置的圆筒状的铁芯部14a、和在铁芯部14a卷绕导线(未图示)而成的线圈部14b。若交流电流通过导线而流向定子部14的线圈部14b，则通过转子部13和定子部14的相互作用而使旋转轴12与压缩器叶轮8成为一体进行旋转。若压缩器叶轮8旋转，则压缩器叶轮8通过吸入口9吸入外部的空气，通过涡旋部10压缩空气，并从排出口11排出。从排出口11排出的压缩空气被供给到上述的内燃机。

电动压缩器1具备两个轴承20a、20b，这两个轴承20a、20b将旋转轴12支承为相对于壳体2能够旋转。轴承20a、20b配置为隔着马达5，在以双支承的方式支承旋转轴12。第一轴承20a保持在马达壳体3的压缩器叶轮8侧的端部即隔壁部3a。第二轴承20b保持在变频器壳体4的隔壁部(端壁部)4a的内表面侧(压缩器叶轮8侧)。

接着，对壳体2的结构进行更详细地说明。马达壳体3包括：支承定子部14的铁芯部14a的圆筒状的周壁部3b、设置于周壁部3b的第一端侧的圆板状的隔壁部3a、以及设置于周壁部3b的第二端侧的凸缘部3c。隔壁部3a和凸缘部3c沿旋转轴线x的径向并且沿与周壁部3b垂直的方向延伸。铁芯部14a也可以在旋转轴线x方向上收敛在设置有周壁部3b的范围内。即，铁芯部14a也可以配置在隔壁部3a与凸缘部3c之间。旋转轴线x方向上的铁芯部14a的隔壁部4a侧的端部，也可以在旋转轴线x方向上与设置有凸缘部3c的位置重叠。

周壁部3b沿旋转轴线x方向延伸。隔壁部3a从周壁部3b向径向内侧延伸。旋转轴12贯通于隔壁部3a。隔壁部3a保持第一轴承20a。隔壁部3a隔着微小的缝隙而与压缩器叶轮8的背面8a对置。周壁部3b的第二端相对于变频器壳体4开口。旋转轴12通过该开口向与压缩器叶轮8相反的一侧延伸。凸缘部3c从周壁部3b向径向外侧延伸。

变频器壳体4包括：周壁部4b，其第一端与凸缘部3c连接并向旋转轴线x方向(与压缩器叶轮8相反的一侧)延伸；隔壁部4a，其将周壁部4b的第二端侧的开口封闭；以及侧壁部4c，其从隔壁部4a的周缘沿旋转轴线x方向延伸。隔壁部4a沿旋转轴线x的径向且沿与周壁部4b垂直的方向延伸。在周壁部4b内配置有第二轴承20b和旋转轴12的基端部。另外，定子部14的一部分(例如线圈部14b的一部分等)也可以配置在周壁部4b内。铁芯部14a不向变频器壳体4侧突出。

在变频器壳体4具备用于向定子部14供给驱动电流的机构。即，在变频器壳体4设置有包括变频器等的电气部件组30。在周壁部4b内设置有母线组件32，该母线组件32是将与定子部14连接的导线捆扎在一起的导电部件。例如母线组件32配置在第二轴承20b的径向外侧的空间。在隔壁部4a的外表面侧固定有收容变频器等控制部件的模块31。

由周壁部3b和周壁部4b构成作为壳体2整体的周壁部16。周壁部16设置在压缩器叶轮8的背面8a侧，支承定子部14。隔壁部4a相对于周壁部16设置在与压缩器叶轮8相反的一侧。在壳体2中由隔壁部3a、周壁部16、凸缘部3c以及隔壁部4a划分出规定的内部空间a1。该内部空间a1隔着隔壁部3a而位于压缩器叶轮8的背面8a侧。上述的母线组件32配置在内部空间a1。另一方面，由隔壁部4a和侧壁部4c形成模块设置空间a2。隔壁部4a将内部空间a1与模块设置空间a2隔开。

如图2和图3所示，压缩器壳体6包括：吸入管部6a，其设置在比压缩器叶轮8靠上游侧的位置并形成吸入口9；排出管部6c，其设置在比压缩器叶轮8靠下游侧的位置并形成排出口11。在电动压缩器1中，在吸入管部6a的上游侧安装有延长吸入管部(吸入部)6b。在此，吸入管部6a也可以具有与设置有延长吸入管部6b的情况相同程度的长度。换言之，延长吸入管部6b也可以与吸入管部6a一体化，形成为吸入管部6a的一部分。

在压缩器叶轮8旋转时、即电动压缩器1运转时，吸入管部6a和延长吸入管部6b的内部(即吸入口9)的压力比较低。另一方面，排出管部6c的内部(即排出口11)的压力比吸入管部6a和延长吸入管部6b的内部、即压缩器叶轮8的上游侧的空间的压力高。另外，压缩器叶轮8的下游侧的空间(即涡旋部10等)的压力比压缩器叶轮8的上游侧的空间的压力高。

压缩器叶轮8的背面8a侧的空间且为由马达壳体3、变频器壳体4的周壁部4b和隔壁部4a包围的空间经由形成于隔壁部3a的连通孔(未图示)而与压缩器叶轮8的下游侧的空间连通。由此，该压缩器叶轮8的背面8a侧的空间的压力在电动压缩器1运转时接近排出压力，比压缩器叶轮8的上游侧的空间的压力高。即，在压缩器叶轮8的背面8a侧形成高压部h，在压缩器叶轮8的旋转时该高压部h处于比吸入管部6a和延长吸入管部6b的压力高的压力。高压部h包括上述的内部空间a1。

与此相对，吸入管部6a以及延长吸入管部6b、与比延长吸入管部6b靠上游侧的气体流路(包括与电动压缩器1的吸入侧连接的配管)形成低压部l(参照图1)。

本实施方式的电动压缩器1具备将能够蓄积在壳体2内部的冷凝水排出的机构。更具体而言，在电动压缩器1设置有将上述的高压部h与低压部l连接的排出通路50(参照图2和图4)。在电动压缩器1中，排出通路50是由排出管41形成的，该排出管41配置在壳体2的外部并与壳体2连接。

如图2和图3所示，排出管41将马达壳体3与压缩器壳体6相连。排出管41的第一端部41a与马达壳体3的凸缘部3c连接。排出管41的第二端部41b与压缩器壳体6的延长吸入管部6b连接。第一端部41a使排出管41内的排出通路50与高压部h连通。第二端部41b使排出管41内的排出通路50与低压部l连通。由此高压部h和低压部l经由排出管41而连通。第二端部41b也可以与吸入管部6a连接。

更详细地说，在第一端部41a设置有插头状的连接部41c，该连接部41c插入于在凸缘部3c形成的贯通孔。连接部41c的前端的连接口42与内部空间a1连接。第二端部41b也可以与延长吸入管部6b一体化。也可以在第二端部41b设置有插头状的连接部，该连接部插入于在延长吸入管部6b形成的贯通孔。排出管41的连接形态不限于上述内容。例如，排出管41的第一端部41a也可以与马达壳体3的外部的部位(孔部)连接。只要排出管41的第一端部41a与内部空间a1连通即可。在壳体2的外部的部位也可以设置有能够将第一端部41a侧与第二端部41b侧双方连接的、管接头那样的连接部。

排出管41的连接部41c在比定子部14的铁芯部14a靠隔壁部4a侧的位置与内部空间a1连接。更详细地说，连接部41c在比铁芯部14a的端面14c靠隔壁部4a侧的位置与内部空间a1连接。如图3和图4所示，连接口42设置在变频器壳体4的下部。在本说明书中，“下部”和“下方”的用语是以电动压缩器1的使用状态(或者安装状态)为基准而使用的。例如，“变频器壳体4的下部”也可以是比变频器壳体4的中央(旋转轴线x)靠下部的位置。变频器壳体4包括作为周壁部4b的一部分的、比与定子部14对应的周壁部3b的直径更向下方突出的突出部4e(参照图3)。排出管41的连接口42与该突出部4e连接。在电动压缩器1的使用状态下，旋转轴线x也可以沿横向延伸。另外，图3是利用包括旋转轴线x的垂直面将马达壳体3和变频器壳体4切断得到的剖视图。图4是利用包括旋转轴线x的水平面将马达壳体3和变频器壳体4切断得到的剖视图。

排出管41通过将高压部h与低压部l连接而使蓄积在壳体2的高压部h内的冷凝水在电动压缩器1运转时向低压部l回流。排出管41的连接口42在冷凝水回流时，作为排出口发挥功能。

图4是示出马达壳体3和变频器壳体4的下部的内表面侧的图。如图4所示，在周壁部3b的下部(底部)和凸缘部3c的下部(底部)的内壁面3d形成有沿旋转轴线x方向延伸的第一槽部43。另外，在周壁部4b的下部(底部)的内壁面4d形成有第二槽部44。第二槽部44包括：形成在第一槽部43的延长线上并沿旋转轴线x方向延伸的轴向部分44a、和与轴向部分44a连续并沿周向延伸的周向部分44b。

如图5所示，在周向部分44b与凸缘部3c之间形成有在径向和周向上延伸的侧壁部44c(第二槽部44的一部分)。此外，在周壁部4b的突出部4e形成有比周向部分44b向下方凹陷的冷凝水贮存部46。作为凹部的冷凝水贮存部46包含于内部空间a1(高压部h)，形成于变频器壳体4的内表面的下部。冷凝水贮存部46形成在比铁芯部14a的端面14c靠隔壁部4a侧的位置。连接口42设置为面向该冷凝水贮存部46。

如图3、图4和图5所示，形成于周壁部3b和凸缘部3c的底部的第一槽部43和形成于周壁部4b的底部的第二槽部44，例如隔着在它们之间形成的微小的缝隙而连续。沿着旋转轴线x方向延伸的第一槽部43与从旋转轴线x方向向周向改变方向的l字状的第二槽部44，形成用于收集高压部h内的冷凝水的一根槽部45。该槽部45与冷凝水贮存部46相连。槽部45是冷凝水的流路。第一槽部43和第二槽部44朝向冷凝水贮存部46和连接口42延伸。第一槽部43和第二槽部44的深度也可以随着接近连接口42而变深。换言之，第一槽部43和第二槽部44的底部的高度也可以随着接近连接口42而变低。第二槽部44的周向部分44b面临冷凝水贮存部46。冷凝水贮存部46形成在比第一槽部43和第二槽部44的最下端(周向部分44b的下游端)低的位置。冷凝水贮存部46设置在比马达壳体3的圆筒状的周壁部3b靠径向外侧的区域(例如壳体2的突出部4e)。

如图4和图5所示，在冷凝水贮存部46的底部的中央形成有例如沿旋转轴线x方向延伸的谷部46a。连接口42设置在冷凝水贮存部46的谷部46a的附近。如图5所示，连接口42的入口42a也可以朝向谷部46a开口。连接口42的入口42a不需要在冷凝水贮存部46的最下端开口，也可以在冷凝水贮存部46内的其他适当位置开口。

对具有以上结构的电动压缩器1中的冷凝水的排出作用进行说明。在电动压缩器1运转时，被压缩器7升压的气体的一部分从压缩器叶轮8的背面8a通过连通孔而到达马达壳体3内的高压部h。高压部h处于比压缩器叶轮8的吸入侧高的高压。此时，水分中混入的气体进入马达壳体3内。

在发动机(内燃机)停止后，例如在寒冷地区那样的场所，马达壳体3内的温度下降，气体中所包含的水分冷凝而能够成为液体。在马达壳体3在下部设置有第一槽部43和第二槽部44，因此它们成为冷凝水的流路，冷凝水因重力而通过这些第一槽部43和第二槽部44蓄积在冷凝水贮存部46。另外，此时冷凝水也可以蓄积在排出管41内。

能够防止由于通过了这样的流路的流下而导致在马达壳体3内冷凝水在中途蓄积，因此能够防止由于发动机再启动时的冻结而引起的不良情况等。另外，在铁芯部14a与马达壳体3的周壁部3b的内壁面3d紧贴的情况下，也由于设置有从内壁面3d凹陷的第一槽部43，因此冷凝水不容易与铁芯部14a接触。

在发动机再启动时，能够通过马达5的发热等而使冷凝水气化。由于在压缩器叶轮8的吸入侧的低压部l与马达壳体3内的高压部h之间产生压差，因此蓄积在马达壳体3内的冷凝水通过排出管41(排出通路50)而向延长吸入管部6b侧排出。

根据本实施方式的电动压缩器1，壳体2内的冷凝水通过排出通路50而从高压部h向低压部l排出。高压部h在压缩器叶轮8旋转时(即电动压缩器1运转时)，成为比延长吸入管部6b的压力高的压力。由于排出通路50将该高压部h与低压部l连接，因此能够利用压力差将冷凝水排出。可以仅将形成排出通路50的排出管41预先设置于壳体，不需要重新设置用于将冷凝水排出到外部的配管等。根据利用了这样的压力差的排出机构，能够以简单的结构将壳体2内的冷凝水向外部排出。不需要用于冷凝水回收的配管等，而且利用原本有的重力、马达的发热、与压缩器叶轮8的压力差而使冷凝水回流。其结果为，能够将冷凝水有效地排出。

在壳体2内设置有定子部14的情况下，若冷凝水蓄积在定子部14的附近，则有可能给定子部14带来不良影响。例如，若在电动压缩器1停止的期间，蓄积的冷凝水冻结，则在再启动时有可能产生不良情况。若排出通路50在比铁芯部14a靠隔壁部4a侧的位置与壳体2连接，则冷凝水不容易蓄积在铁芯部14a的附近。由此，能够减少对于定子部14的不良影响。

若在壳体2的下部形成有冷凝水贮存部46，则冷凝水由于重力而贮存在冷凝水贮存部46。由此，能够在壳体2内将冷凝水收集在恒定的场所。在将冷凝水排出时，也能够从冷凝水贮存部46集中地将冷凝水排出。

在电动压缩器1的运转时，由于壳体2内成为高温，因而能够使冷凝水蒸发。在水蒸气的状态下，即使冷凝水的排出口(连接口42)处于上部，冷凝水也能够排出。另一方面，在电动压缩器1的启动时等、在壳体2内的温度比较低时，冷凝水能够成为液体的状态。若在壳体2的下部设置有排出通路50的连接口42，则即使在冷凝水为液体的状态下，也能够利用压力差而从连接口42将冷凝水容易地排出。通过将冷凝水贮存部46设置于下部，将连接口42也设置于下部，从而即使冷凝水成为液体的状态，也使冷凝水容易回流。

能够在内壁面3d的第一槽部43、内壁面4d的第二槽部44收集冷凝水。能够通过重力使冷凝水通过第一槽部43和第二槽部44而引导到连接口42。

冷凝水从高压部h向延长吸入管部6b回流。能够利用电动压缩器1的压力差而将蓄积在壳体2内的冷凝水有效地排出。不需要使排出通路50与上游侧的配管等连接。电动压缩器1单独地解决课题。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。例如，排出通路50不限于设置于壳体2的外部的方式。排出通路50也可以形成在壳体2内。在该情况下，不需要排出管41。另外，也可以直到排出通路50的中途部为止形成在壳体2内，中途部以下不使用排出管。

排出管41的连接地也可以是比电动压缩器1靠上游侧的配管。即，排出管41的第二端部41b也可以与比电动压缩器1靠上游侧的配管连接。在该情况下，电动压缩器1的排出管41形成用于将高压部h和上游侧的配管(低压部l)连接的排出通路50。即，假定在单体的电动压缩器1中排出管41的第二端部41b与任何部位都不连接的状态下，使第二端部41b与低压部l连接的情况下(在成为能够将连接部41c和上游侧的配管连接的形状的情况下等)，可以说是排出管41构成用于将高压部h和低压部l连接的排出通路50。提供能够通过电动压缩器1、上游侧的配管和排出管而将壳体2内的冷凝水排出到外部的压缩机系统。

也可以是，在壳体2的下部设置有冷凝水贮存部46，另一方面，以电动压缩器1的使用状态为基准，连接口(排出口)设置于下部以外的区域、例如上部。不限于在比铁芯部14a靠隔壁部4a侧的位置设置有连接口或者冷凝水贮存部46的情况。也可以在铁芯部14a的径向外侧的区域设置有连接口或者冷凝水贮存部。在该情况下也是，为了使得冷凝水不容易接触到定子部14，优选连接口从定子部14分离。

本发明也可以应用于具备涡轮的电动压缩器。本发明也可以应用于电动压缩器1以外的离心压缩机(不具备马达5的离心压缩机)。本发明能够应用于形成有高压部h这样的任意的离心压缩机。

产业上的可利用性

根据本发明的几个方式，通过利用了压力差的排出机构，能够以简单的结构将壳体内的冷凝水排出到外部。

附图标记说明：1…电动压缩器(离心压缩机)；2…壳体；3…马达壳体；3a…隔壁部；3b…周壁部；3c…凸缘部；3d…内壁面；4…变频器壳体；4a…隔壁部(端壁部)；4b…周壁部；4d…内壁面；6…压缩器壳体；6a…吸入管部；6b…延长吸入管部(吸入部)；8…压缩器叶轮；8a…背面；12…旋转轴；14…定子部；14a…铁芯部；14b…线圈部；16…周壁部；20a…第一轴承；20b…第二轴承；31…模块；32…母线组件；41…排出管；42…连接口；43…第一槽部；44…第二槽部；45…槽部；46…冷凝水贮存部；50…排出通路；a1…内部空间；a2…模块设置空间；h…高压部；l…低压部；x…旋转轴线。