涡轮式流体机械的制作方法

1.本发明涉及涡轮式流体机械。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了以往的涡轮式流体机械。该涡轮式流体机械具备壳体、电动马达、叶轮、涡轮、驱动轴以及封闭构件。
3.在壳体形成有叶轮室、涡轮室、马达室、第一轴孔以及第二轴孔。叶轮室与涡轮室在驱动轴的轴向上分隔配置。马达室位于叶轮室与涡轮室之间。第一轴孔位于叶轮室与马达室之间，并与叶轮室以及马达室连通。第二轴孔位于马达室与涡轮室之间，并与马达室以及涡轮室连通。电动马达收容于马达室内。叶轮收容于叶轮室。涡轮收容于涡轮室。驱动轴支承于第一轴孔以及第二轴孔，且沿轴向延伸而将电动马达、叶轮以及涡轮连结。封闭构件在第二轴孔与驱动轴之间设置有一个，并将马达室与涡轮室之间封闭。
4.该涡轮式流体机械与燃料电池连接。并且，在该电动马达的作用下叶轮旋转，从而叶轮将向燃料电池供给的阴极气体压缩。另外，来自燃料电池的废气向涡轮室导入。由此，在涡轮室中涡轮旋转。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：国际公开2019/159744号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.然而，在来自燃料电池的废气中可能包含在由燃料电池进行的发电时产生的生成水。因此，若该生成水通过第二轴孔而浸入马达室，则有可能在电动马达产生短路。关于这点，在上述以往的涡轮式流体机械中，利用封闭构件实现生成水通过第二轴孔浸入马达室的防止。然而，封闭构件无法将马达室与涡轮室之间完全封闭，因此仅利用一个封闭构件无法充分地防止生成水浸入马达室。因此，在该涡轮式流体机械中，无法适当地防止因生成水引起的电动马达的短路。
10.本发明是鉴于上述以往的实际情况而完成的，应解决的课题在于提供能够适当地防止因来自燃料电池的废气所包含的生成水引起的电动马达的短路的涡轮式流体机械。
11.用于解决课题的方案
12.本发明的涡轮式流体机械具备：壳体，其形成有叶轮室、涡轮室、位于所述叶轮室与所述涡轮室之间的马达室、位于所述叶轮室与所述马达室之间并与所述叶轮室和所述马达室连通的第一轴孔以及位于所述马达室与所述涡轮室之间并与所述马达室和所述涡轮室连通的第二轴孔；电动马达，其收容于所述马达室内；叶轮，其收容于所述叶轮室，并利用所述电动马达的旋转而压缩向燃料电池供给的阴极气体；涡轮，其收容于所述涡轮室，并利用来自所述燃料电池的废气而旋转；驱动轴，其穿过所述第一轴孔以及所述第二轴孔，并将
所述电动马达、所述叶轮以及所述涡轮连结；以及封闭构件，其设置于所述第二轴孔与所述驱动轴之间，并将所述马达室与所述涡轮室之间封闭，所述涡轮式流体机械的特征在于，所述封闭构件具有第一封闭构件以及相对于所述第一封闭构件在所述驱动轴的轴向上向所述涡轮室侧分隔的第二封闭构件，通过所述驱动轴、所述第二轴孔、所述第一封闭构件以及所述第二封闭构件而形成能够贮存所述废气所包含的生成水的贮存室，在所述壳体形成有与所述贮存室连通并将所述贮存室内的所述生成水向所述壳体的外部排出的排水路。
13.在本发明的涡轮式流体机械中，第一封闭构件与第二封闭构件在驱动轴的轴向上分隔。因此，即使来自燃料电池的废气所包含的生成水在第二轴孔与第二封闭构件之间流通，该生成水也首先贮存于贮存室内。并且，贮存室内的生成水为了朝向马达室流通，必须在第二轴孔与第一封闭构件之间进一步流通，其结果是，与以往相比难以浸入马达室内。另外，贮存室内的生成水被排水路向壳体的外部排出。这样，在该涡轮式流体机械中，能够适当地防止生成水通过第二轴孔浸入马达室。
14.因此，本发明的涡轮式流体机械能够适当地防止因来自燃料电池的废气所包含的生成水引起的电动马达的短路。
15.可以是，驱动轴具有：第一直径部；第二直径部，其与第一直径部呈同轴，所述第二直径部与第一直径部相比在轴向上位于涡轮室侧并形成为比第一直径部小的直径；以及台阶部，其与第一直径部以及第二直径部呈同轴并位于第一直径部与第二直径部之间。并且，优选的是，第一封闭构件设置于第一直径部，第二封闭构件形成为比第一封闭构件小的直径并设置于第二直径部。
16.在该情况下，浸入到贮存室内的生成水难以通过台阶部向第一封闭构件侧、即马达室侧流通，因此更难以浸入马达室。
17.优选的是，贮存室具有形成于第二轴孔并朝向重力所作用的方向凹陷的槽部。在该情况下，通过适当地确保贮存室，能够以大容量贮存浸入到贮存室内的生成水。因此，即使在生成水的水量较多的情况下，生成水也难以通过第二轴孔浸入马达室。
18.优选的是，在壳体形成有将被叶轮压缩了的阴极气体的一部分向马达室内供给的供给路以及与马达室和排水路连接的连结路。
19.在该情况下，能够利用通过供给路供给到马达室内的阴极气体使马达室内与涡轮室内相比适当地成为高压。因此，贮存室内的生成水难以在第二轴孔与第一封闭构件之间流通而更难以浸入马达室内。另外，马达室通过连结路而与排水路连接，因此即使在生成水在与第一封闭构件之间流通并浸入到马达室内的情况下，该生成水也容易由于马达室内与壳体的外部的压力差而在到达电动马达前通过连结路从排水路向壳体的外部排出。由此，该涡轮式流体机械能够更适当地防止因来自燃料电池的废气所包含的生成水引起的电动马达的短路。
20.发明效果
21.本发明的涡轮式流体机械能够可靠性高地防止因来自燃料电池的废气所包含的生成水引起的电动马达的短路。
附图说明
22.图1是实施例1的涡轮式流体机械的剖视图。
23.图2涉及实施例1的涡轮式流体机械，且是示出贮存室等的主要部分放大剖视图。
24.图3涉及实施例2的涡轮式流体机械，且是示出贮存室等的主要部分放大剖视图。
25.附图标记说明
26.1 壳体
27.3 电动马达
28.5 驱动轴
29.7 叶轮
30.9 涡轮
31.13d 排水路
32.27a 叶轮室
33.29a 涡轮室
34.30 马达室
35.31 供给路
36.33 连结路
37.35 第一轴孔
38.37 第二轴孔
39.53a 第一直径部
40.53b 第二直径部
41.53c 台阶部
42.61 第一密封环(第一封闭构件、封闭构件)
43.63 第二密封环(第二封闭构件、封闭构件)
44.300 燃料电池
45.s1 第一贮存室(贮存室)
46.s2 第二贮存室(贮存室)
47.s22 槽部。
具体实施方式
48.以下，参照附图对将本发明具体化的实施例1、2进行说明。实施例1、2的涡轮式流体机械均搭载于燃料电池车(省略图示)，且与图1所示的燃料电池300连接。由此，实施例1、2的涡轮式流体机械与燃料电池300一起构成燃料电池系统500。
49.(实施例1)
50.如图1所示那样，实施例1的涡轮式流体机械具备壳体1、电动马达3、驱动轴5、叶轮7、涡轮9、第一密封环61以及第二密封环63。第一密封环61以及第二密封环63是本发明中的“封闭构件”的一例。更具体而言，第一密封环61是本发明中的“第一封闭构件”的一例，第二密封环63是本发明中的“第二封闭构件”的一例。
51.在本实施例中，利用图1～3所示的实线箭头规定涡轮式流体机械的前后方向以及上下方向。前后方向是本发明中的“驱动轴的轴向”的一例。上下方向是向壳体1作用的重力的方向，在壳体1从上方朝向下方作用重力。前后方向与上下方向正交。并且，本实施例的涡轮式流体机械以驱动轴5的轴向成为前后方向的姿态搭载于燃料电池车。因此，包括壳体1
在内，对涡轮式流体机械与驱动轴的轴向正交地作用重力。需要说明的是，涡轮式流体机械能够与所搭载的燃料电池车相应地适当变更自身的姿态。
52.壳体1为铝合金制。壳体1包括马达壳体10、第一板11、第二板12、第三板13、压缩机壳体14以及涡轮壳体15。
53.马达壳体10具有端壁10a以及周壁10b。端壁10a位于马达壳体10的后端，且沿马达壳体10的径向即壳体1的径向延伸。端壁10a具有面向前方的第一端面101以及位于第一端面101的相反侧并面向后方的第二端面102。第二端面102构成马达壳体10的后端面。
54.周壁10b与端壁10a呈一体，且周壁10b从端壁10a朝向前方呈筒状延伸。周壁10b的前方开口。通过这些端壁10a以及周壁10b，从而马达壳体10呈有底的筒状。另外，在周壁10b形成有供给路31。供给路31沿壳体1的径向延伸，且在周壁10b的外周面103以及内周面104开口。另外，在周壁10b的前端形成有凸缘部10c。凸缘部10c与周壁10b相比沿马达壳体10的径向突出。
55.第一板11位于马达壳体10的前方。第一板11具有位于前方的第一前表面11a以及位于后方的第一后表面11b。第一板11使第一后表面11b抵接于凸缘部10c并且与凸缘部10c连结。由此，第一板11将周壁10b的开口闭塞。这样，通过端壁10a、周壁10b以及第一后表面11b而在马达壳体10的内部划分出马达室30。马达室30与供给路31连通。由此，马达室30通过供给路31而与壳体1的外部连通。
56.在第一板11形成有第一凸起部11c、第一凹部11d以及第一贯通孔11e。第一凸起部11c从第一后表面11b朝向后方呈圆筒状突出，且在马达室30内延伸。在第一凸起部11c的内部设置有第一径向轴承21a。
57.第一凹部11d从第一前表面11a朝向后方凹陷设置。在第一凹部11d的内部设置有第一推力轴承23a以及第二推力轴承23b。第一贯通孔11e位于第一板11的中央部，且将第一板11沿前后方向贯通。由此，第一贯通孔11e在前端与第一凹部11d连通，且在后端与第一凸起部11c连通。这些第一凸起部11c、第一凹部11d以及第一贯通孔11e相互呈同轴。
58.另外，在马达壳体10的端壁10a形成有第二凸起部10d、第二贯通孔10e以及连结路33。第二凸起部10d从第一端面101朝向前方呈圆筒状突出，且在马达室30内延伸。在第二凸起部10d的内部设置有第二径向轴承21b。在此，作为上述的第一径向轴承21a以及第二径向轴承21b，采用了气体轴承。需要说明的是，作为第一径向轴承21a以及第二径向轴承21b，也可以采用气体轴承以外的轴承。
59.第二贯通孔10e位于端壁10a的中央部，且将端壁10a沿前后方向贯通。由此，第二贯通孔10e在前端与第二凸起部10d连通。第二凸起部10d以及第二贯通孔10e与第一凸起部11c、第一凹部11d以及第一贯通孔11e呈同轴。
60.连结路33将端壁10a沿前后方向贯通。连结路33与马达室30连通。更具体而言，连结路33与马达室30的后方侧连通。
61.第二板12位于第一板11的前方。第二板12具有位于前方的第二前表面12a以及位于后方的第二后表面12b。第二板12使第二后表面12b抵接于第一前表面11a并且与第一板11连结。
62.在第二板12形成有第二凹部12c以及第三贯通孔12d。第二凹部12c从第二前表面12a朝向后方凹陷设置。第二凹部12c形成为比第一凹部11d小的直径。第二凹部12c在前端
与后述的叶轮室27a连通。另外，在第二凹部12c的内部设置有金属制的第三密封环25。
63.第三贯通孔12d位于第二板12的中央部，且将第二板12沿前后方向贯通。由此，第三贯通孔12d在前端与第二凹部12c连通，且在后端与第一凹部11d连通。第二凹部12c以及第三贯通孔12d与第一凸起部11c、第一凹部11d以及第一贯通孔11e呈同轴。
64.通过这些第一凸起部11c、第一凹部11d、第一贯通孔11e、第二凹部12c以及第三贯通孔12d而形成第一轴孔35。第一轴孔35在壳体1中位于叶轮室27a与马达室30之间，且与叶轮室27a以及马达室30连通。
65.第三板13位于马达壳体10的后方。第三板13具有位于前方的第三前表面13a以及位于后方的第三后表面13b。第三板13使第三前表面13a抵接于端壁10a的第二端面102并且与马达壳体10连结。
66.在第三板13形成有第四贯通孔13c、排水路13d以及连接路13e。第四贯通孔13c位于第三板13的中央部，且将第三板13沿前后方向贯通。第四贯通孔13c与第二贯通孔10e呈同轴。
67.如图2所示那样，第四贯通孔13c包括第一孔部131以及第二孔部132。第一孔部131构成第四贯通孔13c的前方部分。第一孔部131形成为与第二贯通孔10e直径相同，且与第二贯通孔10e连通。第二孔部132位于第一孔部131的后方，且构成第四贯通孔13c的后方部分。第二孔部132与第一孔部131呈同轴，且形成为比第一孔部131小的直径。第二孔部132与后述的涡轮室29a连通。这样，第四贯通孔13c位于第二贯通孔10e与涡轮室29a之间，且与第二贯通孔10e以及涡轮室29a连通。
68.通过这些第二凸起部10d、第二贯通孔10e以及第四贯通孔13c而形成第二轴孔37。第二轴孔37在壳体1中位于马达室30与涡轮室29a之间，且与马达室30以及涡轮室29a连通。
69.排水路13d与第一孔部131连通并且排水路13d在第三板13的内部沿壳体1的径向延伸，且在第三板13的外周面130开口。由此，排水路13d将第二轴孔37与壳体1的外部连通。
70.连接路13e在第三板13的内部朝向前方延伸，且在后端与排水路13d连通。另外，连接路13e的前端在第三板13的第三前表面13a开口。连接路13e通过第三板13与马达壳体10连结，从而与连结路33连通。由此，连结路33经由连接路13e而与排水路13d连通。
71.如图1所示那样，压缩机壳体14位于第二板12的前方。压缩机壳体14呈筒状，与第二板12的第二前表面12a抵接并且连结于第二板12。由此，压缩机壳体14构成壳体1的前端部。
72.在压缩机壳体14形成有第一吸入口14a以及第一吐出口14b。第一吸入口14a与第一轴孔35呈同轴，且第一吸入口14a在压缩机壳体14的内部沿前后方向延伸。第一吸入口14a的前端在压缩机壳体14的前端面140开口。第一吐出口14b在压缩机壳体14的内部沿径向延伸，且在压缩机壳体14的外周面141开口。
73.另外，在压缩机壳体14与第二前表面12a之间形成有叶轮室27a、吐出室27b以及第一扩散流路27c。叶轮室27a与第一吸入口14a连通。吐出室27b在叶轮室27a的周围绕第一吸入口14a的轴心延伸。吐出室27b与第一吐出口14b连通。第一扩散流路27c将叶轮室27a与吐出室27b连通。由此，叶轮室27a通过第一扩散流路27c以及吐出室27b而与第一吐出口14b连通。
74.涡轮壳体15位于第三板13的后方。涡轮壳体15呈筒状，与第三板13的第三后表面
13b抵接并且连结于第三板13。由此，涡轮壳体15构成壳体1的后端部。
75.在涡轮壳体15形成有第二吸入口15a以及第二吐出口15b。第二吸入口15a在涡轮壳体15的内部沿径向延伸，且在涡轮壳体15的外周面151开口。第二吐出口15b与第二轴孔37呈同轴，且第二吐出口15b在涡轮壳体15的内部沿前后方向延伸。第二吐出口15b的后端在涡轮壳体15的后端面150开口。
76.另外，在涡轮壳体15与第三后表面13b之间形成有涡轮室29a、吸入室29b以及第二扩散流路29c。涡轮室29a与第二吐出口15b连通。吸入室29b在涡轮室29a的周围绕第二吐出口15b的轴心延伸。吸入室29b与第二吸入口15a连通。第二扩散流路29c将涡轮室29a与吸入室29b连通。由此，涡轮室29a通过第二扩散流路29c以及吸入室29b而与第二吸入口15a连通。
77.这样，在壳体1中，叶轮室27a与涡轮室29a在前后方向上分隔，且在叶轮室27a与涡轮室29a之间配置有马达室30。
78.在第一吸入口14a连接有配管41。通过配管41而从壳体1的外部向第一吸入口14a吸入包含氧的阴极气体。另一方面，在第一吐出口14b连接有配管43的一端。配管43的另一端与燃料电池300连接。由此，吐出室27b与燃料电池300连接。另外，在配管43连接有配管45的一端。配管45的另一端连接于供给路31。另外，在配管45设置有中间冷却器400。需要说明的是，中间冷却器400为市售品。
79.另外，在燃料电池300连接有配管47的一端。并且，配管47的另一端连接于第二吸入口15a。由此，燃料电池300与吸入室29b连接。在第二吐出口15b连接有配管49。
80.电动马达3收容于马达室30内。电动马达3具有定子3a以及转子3b。定子3a形成为沿前后方向延伸的圆筒状，且固定于周壁10b的内周面104。定子3a与在壳体1的外部设置的供电装置(省略图示)连接。转子3b呈比定子3a小的直径且形成为沿前后方向延伸的圆筒状。转子3b配置于定子3a内。
81.驱动轴5由驱动轴主体51以及密封托架53构成。驱动轴主体51为金属制。驱动轴主体51形成为沿轴向即前后方向延伸的圆柱状，且从前方趋向后方而依次具有第一轴部51a、第二轴部51b、第三轴部51c以及第四轴部51d。第一轴部51a、第二轴部51b、第三轴部51c以及第四轴部51d相互呈同轴。
82.第一轴部51a与第四轴部51d形成为相同直径。第一轴部51a以及第四轴部51d将直径的长度设为第一长度l1(参照图2。)，且在驱动轴主体51中形成为最小直径。图1所示的第二轴部51b形成为比第一、第四轴部51a、51d大的直径。第二轴部51b在前端与第一轴部51a连接。更具体而言，第二轴部51b将直径的长度设为比第一长度l1长的第二长度l2(参照图2。)。第三轴部51c将直径的长度设为比第二长度l2长的第三长度l3。由此，第三轴部51c在驱动轴主体51中形成为最大直径。如图1所示那样，第三轴部51c在前端与第二轴部51b连接，且在后端与第四轴部51d连接。
83.如图2所示那样，密封托架53为金属制，且形成为圆筒状。密封托架53通过压入第四轴部51d，从而固定于第四轴部51d。此时，密封托架53与第三轴部51c的后端抵接。这样，密封托架53与驱动轴主体51一体化。
84.密封托架53由第一直径部53a、第二直径部53b以及台阶部53c构成。这些第一直径部53a、第二直径部53b以及台阶部53c相互呈同轴。另外，第一直径部53a、第二直径部53b以
及台阶部53c通过密封托架53固定于第四轴部51d，从而与驱动轴主体51呈同轴。
85.第一直径部53a构成密封托架53的前方部分。第一直径部53a将直径的长度设为第三长度l3，且与驱动轴主体51的第三轴部51c呈相同直径。由此，第一直径部53a以及第三轴部51c在驱动轴5中成为最大直径。另外，在第一直径部53a的外周面形成有第一环槽55a。
86.第二直径部53b构成密封托架53的后方部分。第二直径部53b将直径的长度设为第二长度l2，且呈比第一直径部53a小的直径。另外，第二直径部53b呈与驱动轴主体51的第二轴部51b相同的直径。在第二直径部53b的外周面形成有第二环槽55b。
87.在此，第三长度l3比第四贯通孔13c中的第一孔部131的内径的长度短，且比第二孔部132的内径的长度长。另一方面，第二长度l2比第二孔部132的内径的长度短。由此，包括第三轴部51c在内第一直径部53a为比第一孔部131小的直径，且成为比第二孔部132大的直径。并且，第二直径部53b成为比第二孔部132小的直径。
88.台阶部53c位于第一直径部53a与第二直径部53b之间。台阶部53c沿密封托架53的径向延伸并且与第一直径部53a以及第二直径部53b连续。
89.如图1所示那样，驱动轴5在壳体1内穿过第一轴孔35以及第二轴孔37。另外，在驱动轴5中，驱动轴主体51的第三轴部51c在马达室30内穿过转子3b并且固定于转子3b。并且，第三轴部51c在第一凸起部11c内穿过第一径向轴承21a，并且在第二凸起部10d内穿过第二径向轴承21b。这样，驱动轴5能够绕驱动轴心o旋转。需要说明的是，驱动轴心o与涡轮式流体机械的前后方向平行地延伸。
90.另外，在驱动轴5中，驱动轴主体51的第一轴部51a在叶轮室27a内延伸。另外，第二轴部51b在第二凹部12c内穿过第三密封环25。由此，第三密封环25设置于第一轴孔35与驱动轴5之间并将叶轮室27a与马达室30之间封闭。并且，第二轴部51b在第一凹部11d内穿过第一、第二推力轴承23a、23b，此外被压入支承板57。支承板57位于第一推力轴承23a与第二推力轴承23b之间。由此，支承板57在与第二后表面12b之间将第一推力轴承23a沿前后方向夹持，并且在与第一凹部11d的壁面之间将第二推力轴承23b沿前后方向夹持。
91.另外，如图1所示那样，在驱动轴5中，驱动轴主体51的第四轴部51d在涡轮室29a内延伸。另外，第三轴部51c的后端部以及密封托架53进入第四贯通孔13c内。具体而言，第三轴部51c的后端部与密封托架53的第一直径部53a进入第四贯通孔13c的第一孔部131内，密封托架53的第二直径部53b进入第二孔部132内。
92.叶轮7收容于叶轮室27a内。叶轮7固定于驱动轴主体51的第一轴部51a。涡轮9收容于涡轮室29a内。涡轮9固定于驱动轴主体51的第四轴部51d。这样驱动轴5将叶轮7、涡轮9以及电动马达3连结。叶轮7通过驱动轴5绕驱动轴心o旋转，从而在叶轮室27a内绕驱动轴心o旋转。同样地，涡轮9通过驱动轴5绕驱动轴心o旋转，从而在涡轮室29a内绕驱动轴心o旋转。
93.如图2所示那样，第一密封环61以及第二密封环63均为金属制。第二密封环63形成为比第一密封环61小的直径。第一密封环61保持于第一环槽55a内并且设置于密封托架53的第一直径部53a。另一方面，第二密封环63保持于第二环槽55b内并且设置于密封托架53的第二直径部53b。由此，在密封托架53、进而驱动轴5中，第一密封环61与第二密封环63在前后方向上分隔配置。更具体而言，第二密封环63位于比第一密封环61靠后方的位置。
94.第一密封环61以及第二密封环63通过如上述那样密封托架53进入第四贯通孔13c内，从而与密封托架53一起进入第四贯通孔13c内。并且，第一密封环61配置于第一孔部131
与第一直径部53a之间。另一方面，第二密封环63配置于第二孔部132与第二直径部53b之间。这样，第一密封环61以及第二密封环63设置于第二轴孔37与驱动轴5之间并将马达室30与涡轮室29a之间封闭。
95.另外，在第二轴孔37中，通过密封托架53、第一孔部131的内周面、第二孔部132的内周面、第一密封环61以及第二密封环63而形成第一贮存室s1。第一贮存室s1是本发明中的“贮存室”的一例。第一贮存室s1与排水路13d连通。另外，第一贮存室s1与马达室30之间被第一密封环61封闭，且第一贮存室s1与涡轮室29a之间被第二密封环63封闭。
96.图1所示的燃料电池300为市售品，且由多个燃料电池单体构成。燃料电池300能够通过使阴极气体与阳极气体发生化学反应而进行发电。
97.在如以上那样构成的涡轮式流体机械中，通过从供电装置向电动马达3进行供电，从而电动马达3工作，且驱动轴5绕驱动轴心o旋转。因此，在叶轮室27a内叶轮7绕驱动轴心o旋转。
98.由此，叶轮7将从第一吸入口14a吸入到叶轮室27a内的阴极气体压缩。被叶轮7压缩了的阴极气体从第一吐出口14b向配管43吐出。并且，吐出到配管43的阴极气体在配管43内朝向燃料电池300流通，并向燃料电池300供给。由此，在燃料电池300中进行发电。
99.另外，在配管43内流通的阴极气体的一部分在配管45内流通，被中间冷却器400冷却并且从供给路31向马达室30内供给。由此，马达室30内与第一贮存室s1内以及涡轮室29a内相比成为高压。
100.另一方面，包含完成了由燃料电池300进行的发电的阴极气体的来自燃料电池300的废气在配管47内流通，从第二吸入口15a向吸入室29b导入，进而向涡轮室29a内导入。这样，在来自燃料电池300的废气的作用下，在涡轮室29a内涡轮9绕驱动轴心o旋转。由此，涡轮9进行电动马达3使驱动轴5绕驱动轴心o旋转时的辅助。在此，导入到涡轮室29a内的废气与在配管43内流通的阴极气体、即被叶轮7压缩了的阴极气体相比成为低压。另外，导入到涡轮室29a内的废气通过被绕驱动轴心o旋转的涡轮9从第二吐出口15b向配管49内吐出，从而向壳体1的外部排出。
101.然而，在来自燃料电池300的废气中可能包含在由燃料电池300进行的发电时产生的生成水。该生成水能够与废气一起从第二吐出口15b向配管49内吐出，但是存在生成水的一部分贮存于涡轮室29a内的情况。
102.在此，在该涡轮式流体机械中，在密封托架53设置有第一密封环61以及第二密封环63，第二密封环63向比第一密封环61靠后方侧、即涡轮室29a侧分隔。
103.由此，在该涡轮式流体机械中，如图2的虚线箭头所示那样，即使涡轮室29a内的生成水在第四贯通孔13c的第二孔部132与第二密封环63之间流通，其生成水也不会直接浸入马达室30，而首先贮存于第一贮存室s1内。并且，第一贮存室s1内的生成水为了朝向马达室30流通，必须越过台阶部53c并且在第四贯通孔13c的第一孔部131与第一密封环61之间进一步流通。因此，第一贮存室s1内的生成水难以浸入马达室30内。另外，被叶轮7压缩了的阴极气体的一部分从供给路31向马达室30内供给，从而马达室30内与第一贮存室s1内以及涡轮室29a内相比成为高压。在这点上，第一贮存室s1内的生成水也难以浸入马达室30内。
104.并且，第一贮存室s1内的生成水被排水路13d向第三板13的外部、进而壳体1的外部排出。这样，在该涡轮式流体机械中，适当地防止生成水通过第二轴孔37从涡轮室29a内
向马达室30内浸入。
105.因此，实施例1的涡轮式流体机械能够适当地防止因来自燃料电池300的废气所包含的生成水引起的电动马达3的短路。
106.尤其是，在该涡轮式流体机械中，在马达壳体10的端壁10a形成有连结路33，该连结路33通过形成于第三板13的连接路13e而与排水路13d连通。因此，即使第一贮存室s1内的生成水在第一孔部131与第一密封环61之间流通、并经过第二贯通孔10e以及第二凸起部10d浸入到马达室30内，该生成水也容易由于马达室30内与壳体1的外部的压力差而在达到电动马达3前通过连结路33以及连接路13e从排水路13d向壳体1的外部排出(参照图2中虚线箭头。)。在这点上，该涡轮式流体机械也适当地防止因阴极气体所包含的生成水引起的电动马达3的短路。
107.(实施例2)
108.如图3所示那样，在实施例2的涡轮式流体机械中，通过密封托架53、第一孔部131的内周面、第二孔部132的内周面、第一密封环61以及第二密封环63而形成第二贮存室s2。第二贮存室s2也是本发明中的“贮存室”的一例。
109.第二贮存室s2由贮存室主体s21以及槽部s22构成。贮存室主体s21形成为与实施例1的涡轮式流体机械中的第一贮存室s1相同的大小，贮存室主体s21与马达室30之间被第一密封环61封闭，并且贮存室主体s21与涡轮室29a之间被第二密封环63封闭。
110.槽部s22形成于第一孔部131。槽部s22在第一孔部131中配置于比驱动轴心o靠下方的位置，且从第一孔部131的内周面在驱动轴5的径向上朝向下方呈矩形形状凹陷设置。即，槽部s22朝向在涡轮式流体机械搭载于燃料电池车时重力对涡轮式流体机械作用的方向凹陷。这样，槽部s22面向贮存室主体s21并且与贮存室主体s21连通。另外，槽部s22与排水路13d连通。需要说明的是，槽部s22也可以在第一孔部131的内周面沿驱动轴5的周向呈圆环状形成。该涡轮式流体机械中的其他结构与实施例1的涡轮式流体机械相同，对相同的结构标注相同的附图标记并省略与结构相关的详细的说明。
111.在该涡轮式流体机械中，在涡轮室29a内的生成水在第四贯通孔13c的第二孔部132与第二密封环63之间流通并浸入到第二贮存室s2内的情况下，该生成水由于作用于壳体1的重力而从第二贮存室s2的贮存室主体s21向槽部s22流通，并贮存于槽部s22。并且，贮存于槽部s22的生成水被排水路13d向壳体1的外部排出。
112.这样，第二贮存室s2由贮存室主体s21以及槽部s22构成，在该涡轮式流体机械中，能够增多贮存于第二贮存室s2的生成水的水量。由此，即使在从涡轮室29a内向第二贮存室s2浸入了较多的生成水的情况下，生成水也难以从第二贮存室s2溢出。另外，通过生成水贮存于槽部s22，从而该生成水更难以在第一孔部131与第一密封环61之间流通。由于这些，在该涡轮式流体机械中，第二贮存室s2内的生成水难以浸入马达室30内。该涡轮式流体机械中的其他作用与实施例1的涡轮式流体机械相同。
113.以上，结合实施例1、2说明了本发明，但本发明并不被上述实施例1、2限制，当然能够在不脱离其主旨的范围内适当变更而应用。
114.例如，在实施例1、2的涡轮式流体机械中，驱动轴5由驱动轴主体51以及密封托架53构成。然而，并不限定于此，也可以是，仅由驱动轴主体51构成驱动轴5，并对第三轴部51c以及第四轴部51d分别设置第一密封环61以及第二密封环63。
115.另外，在实施例1、2的涡轮式流体机械中，与第一密封环61相比将第二密封环63形成为较小直径，但并不限定于此，也可以将第一密封环61与第二密封环63形成为相同直径。
116.另外，也可以在将马达室30与涡轮室29a之间封闭时，除了第一密封环61以及第二密封环63以外，还使用其他密封环等封闭构件。
117.另外，也可以将供给路31、连结路33以及连接路13e的形成省略。
118.另外，在实施例1、2的涡轮式流体机械中，排水路13d在第三板13的外周面130开口。然而，并不限定于此，排水路13d也可以通过在第二吐出口15b开口从而与壳体1的外部连通。在该情况下，流通过排水路13d的生成水从第二吐出口15b向壳体1的外部排出。
119.工业实用性
120.本发明能够在燃料电池车、燃料电池系统等中利用。

技术特征：
1.一种涡轮式流体机械，其具备：壳体，其形成有叶轮室、涡轮室、位于所述叶轮室与所述涡轮室之间的马达室、位于所述叶轮室与所述马达室之间并与所述叶轮室和所述马达室连通的第一轴孔以及位于所述马达室与所述涡轮室之间并与所述马达室和所述涡轮室连通的第二轴孔；电动马达，其收容于所述马达室内；叶轮，其收容于所述叶轮室，并利用所述电动马达的旋转而压缩向燃料电池供给的阴极气体；涡轮，其收容于所述涡轮室，并利用来自所述燃料电池的废气而旋转；驱动轴，其穿过所述第一轴孔以及所述第二轴孔，并将所述电动马达、所述叶轮以及所述涡轮连结；以及封闭构件，其设置于所述第二轴孔与所述驱动轴之间，并将所述马达室与所述涡轮室之间封闭，所述涡轮式流体机械的特征在于，所述封闭构件具有第一封闭构件以及相对于所述第一封闭构件在所述驱动轴的轴向上向所述涡轮室侧分隔的第二封闭构件，通过所述驱动轴、所述第二轴孔、所述第一封闭构件以及所述第二封闭构件而形成能够贮存所述废气所包含的生成水的贮存室，在所述壳体形成有与所述贮存室连通并将所述贮存室内的所述生成水向所述壳体的外部排出的排水路。2.根据权利要求1所述的涡轮式流体机械，其中，所述驱动轴具有：第一直径部；第二直径部，其与所述第一直径部呈同轴，所述第二直径部与所述第一直径部相比在所述轴向上位于所述涡轮室侧并形成为比所述第一直径部小的直径；以及台阶部，其与所述第一直径部以及所述第二直径部呈同轴并位于所述第一直径部与所述第二直径部之间，所述第一封闭构件设置于所述第一直径部，所述第二封闭构件形成为比所述第一封闭构件小的直径并设置于所述第二直径部。3.根据权利要求1或2所述的涡轮式流体机械，其中，所述贮存室具有形成于所述第二轴孔并朝向重力所作用的方向凹陷的槽部。4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮式流体机械，其中，在所述壳体形成有将被所述叶轮压缩了的阴极气体的一部分向所述马达室内供给的供给路以及与所述马达室和所述排水路连接的连结路。

技术总结
本发明提供能够适当地防止因来自燃料电池的废气所包含的生成水引起的电动马达的短路的涡轮式流体机械。在本发明的涡轮式流体机械中，在第二轴孔(37)与驱动轴(5)之间设置有第一密封环(61)以及第二密封环(63)。第一密封环(61)以及第二密封环(63)将马达室(30)与涡轮室(29a)之间封闭。第二密封环(63)相对于第一密封环(61)在驱动轴(5)的轴向上向涡轮室(29a)侧分隔。在该涡轮式流体机械中，通过驱动轴(5)、第二轴孔(37)、第一密封环(61)以及第二密封环(63)而形成第一贮存室(S1)。另外，在壳体(1)形成有与第一贮存室(S1)连通并将第一贮存室(S1)内的生成水向壳体(1)的外部排出的排水路(13d)。水路(13d)。水路(13d)。


技术研发人员：铃木润也 森英文
受保护的技术使用者：株式会社丰田自动织机
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/8/24