JP6914881B2 - 遠心圧縮機及びメカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、遠心圧縮機及びメカニカルシールに関する。

遠心圧縮機は、低速側シャフトと、高速側シャフトに取り付けられたインペラと、低速側シャフトの動力を高速側シャフトに伝達する増速機と、を備えている。遠心圧縮機のハウジング内には、インペラを収容するインペラ室と、増速機を収容する増速機室とが形成されている。インペラ室と増速機室とは仕切壁によって仕切られている。仕切壁には、シャフト挿通孔が形成されている。高速側シャフトは、増速機室内からシャフト挿通孔を通過してインペラ室内に突出している。

このような遠心圧縮機においては、高速側シャフトと増速機との摺動部分の摩擦や焼き付きを抑制するために、増速機にオイルが供給されている。増速機に供給されたオイルは、増速機室内に貯留されるため、増速機室内に貯留されるオイルが、シャフト挿通孔を介してインペラ室内へ洩れ出すことを抑制するために、シャフト挿通孔には、例えば、メカニカルシールが設けられている。

一般的に、メカニカルシールは、高速側シャフトと一体的に回転する回転環と、回転環に対して高速側シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに高速側シャフトを取り囲んだ状態でシャフト挿通孔に固定された固定環と、を備えている。回転環における固定環側の端面は、固定環と摺動する平坦面状の回転側摺動面を有している。固定環における回転環側の端面は、回転環の回転側摺動面と摺動する平坦面状の固定側摺動面を有している。さらに、固定側摺動面は、回転側摺動面とのシール面を有している。

図８に示すように、例えば特許文献１のメカニカルシール１００では、固定環１０１の固定側摺動面１０２に、正圧発生溝１０３（レイリーステップ機構）、負圧発生溝１０４（逆レイリーステップ機構）、及び連通溝１０５（半径方向溝）が形成されている。正圧発生溝１０３、負圧発生溝１０４、及び連通溝１０５は、固定側摺動面１０２のシール面１０２ｓよりも高速側シャフトの径方向外側に位置している。連通溝１０５は、正圧発生溝１０３及び負圧発生溝１０４に連通するとともに固定環１０１の外周側に連通している。正圧発生溝１０３は、負圧発生溝１０４よりも高速側シャフトの径方向外側に位置している。正圧発生溝１０３は、連通溝１０５から回転環の回転方向（図８において矢印Ｒ１００で示す方向）に向けて延びている。負圧発生溝１０４は、連通溝１０５から回転環の回転方向とは逆方向に向けて延びている。

正圧発生溝１０３は、正圧発生溝１０３における連通溝１０５とは反対側の端部に正圧段差面１０３ａ（レイリーステップ）を有している。固定側摺動面１０２は、正圧段差面１０３ａに対して回転環の回転方向で連続する正圧平坦面１０２ａを有している。また、負圧発生溝１０４は、負圧発生溝１０４における連通溝１０５とは反対側の端部に負圧段差面１０４ａ（逆レイリーステップ）を有している。固定側摺動面１０２は、負圧段差面１０４ａに対して回転環の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面１０２ｂを有している。

そして、高速側シャフトの回転に伴って回転環が回転すると、回転環と固定環１０１との間に介在するオイルが回転環の回転に追従して移動する。このとき、連通溝１０５を介して正圧発生溝１０３内に供給されているオイルは、回転環の回転に追従して正圧段差面１０３ａに向けて移動し、正圧段差面１０３ａを乗り越えて正圧平坦面１０２ａに向けて移動しようとする。これにより、回転側摺動面と固定側摺動面１０２との間に正圧が発生し、回転側摺動面と固定側摺動面１０２との間隔が広がって回転側摺動面と固定側摺動面１０２との間にオイルによる油膜が形成され、回転側摺動面と固定側摺動面１０２のシール面１０２ｓとの間の摺動性が向上する。

また、高速側シャフトの回転に伴って回転環が回転すると、回転側摺動面と固定側摺動面１０２の負圧平坦面１０２ｂとの間に介在するオイルが回転環の回転に追従して移動して、負圧段差面１０４ａを介して負圧発生溝１０４に流れ込む。これにより、負圧発生溝１０４内が負圧になって、増速機室内からシャフト挿通孔を介してインペラ室内へ洩れ出そうとするオイルが負圧発生溝１０４内に吸い込まれ易くなる。そして、負圧発生溝１０４内に吸い込まれたオイルは、回転環の回転に追従して連通溝１０５に向けて流れ、連通溝１０５を介してシャフト挿通孔内における固定環１０１の外周面よりも高速側シャフトの径方向外側に排出される。これにより、増速機室内に貯留されるオイルが、回転側摺動面と固定側摺動面１０２のシール面１０２ｓとの間を介してインペラ室内へ洩れ出すことが抑制される。

国際公開第２０１４／１４８３１６号

しかしながら、特許文献１のようなメカニカルシール１００を用いた場合、オイルが回転側摺動面と負圧平坦面１０２ｂとの間を通過してシール面１０２ｓに向けて流れ込むため、増速機室内のオイルが回転側摺動面とシール面１０２ｓとの間を介してインペラ室内へ洩れ出してしまう虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、増速機室内のオイルがインペラ室内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる遠心圧縮機及びメカニカルシールを提供することにある。

上記課題を解決する遠心圧縮機は、低速側シャフトと、高速側シャフトに取り付けられたインペラと、前記低速側シャフトの動力を前記高速側シャフトに伝達する増速機と、前記インペラを収容するインペラ室、及び前記増速機を収容する増速機室が形成されたハウジングと、前記インペラ室と前記増速機室とを仕切る仕切壁と、前記仕切壁に形成されるとともに前記高速側シャフトが挿通されるシャフト挿通孔と、前記増速機にオイルを供給するオイル供給通路と、前記シャフト挿通孔に設けられるメカニカルシールと、を備え、前記メカニカルシールは、前記高速側シャフトと一体的に回転する回転環と、前記回転環に対して前記高速側シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに前記高速側シャフトを取り囲んだ状態で前記シャフト挿通孔に固定される固定環と、を備え、前記回転環における前記固定環側の端面は、前記固定環と摺動する平坦面状の回転側摺動面を有し、前記固定環における前記回転環側の端面は、前記回転側摺動面と摺動する平坦面状の固定側摺動面を有しており、前記固定側摺動面は、前記回転側摺動面とのシール面を有し、前記固定側摺動面には、正圧発生溝、負圧発生溝、前記正圧発生溝に連通する第１連通溝、及び前記負圧発生溝に連通する第２連通溝が形成され、前記正圧発生溝、前記負圧発生溝、前記第１連通溝、及び前記第２連通溝は、前記シール面よりも前記高速側シャフトの径方向外側に位置し、前記第１連通溝及び前記第２連通溝は、前記固定環の外周側に連通しており、前記正圧発生溝は、前記第１連通溝から前記回転環の回転方向に向けて延びるとともに前記正圧発生溝における前記第１連通溝とは反対側の端部に正圧段差面を有し、前記負圧発生溝は、前記第２連通溝から前記回転環の回転方向とは逆方向に向けて延びるとともに前記負圧発生溝における前記第２連通溝とは反対側の端部に負圧段差面を有し、前記固定側摺動面は、前記正圧段差面に対して前記回転環の回転方向で連続する正圧平坦面と、前記負圧段差面に対して前記回転環の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面と、を有している遠心圧縮機であって、前記負圧平坦面、前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記高速側シャフトの径方向外側で重なる部位、及び前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記高速側シャフトの径方向内側で重なる部位の少なくとも一方には、前記シール面よりも前記高速側シャフトの径方向外側に位置し、且つ前記回転環の回転方向に対して交差する交差溝が形成されており、前記固定側摺動面には、前記交差溝における前記高速側シャフトの径方向外側の端部に連通する圧力開放溝が形成されている。

これによれば、交差溝は、回転環と固定環との相対回転摺動によりオイルを外周側に戻すポンピング作用を発生させるため、回転側摺動面と負圧平坦面との間を通過してシール面に向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に戻し、圧力開放溝へ排出することができる。したがって、オイルが回転側摺動面と負圧平坦面との間を通過してシール面に向けて流れ込んで、増速機室内のオイルが回転側摺動面とシール面との間を介してインペラ室内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

上記遠心圧縮機において、前記交差溝は、前記負圧平坦面に形成されているとよい。これによれば、回転側摺動面と負圧平坦面との間を通過してシール面に向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に効率良く戻すことができる。
上記課題を解決するメカニカルシールは、ハウジング内を区画する仕切壁に形成されたシャフト挿通孔に設けられ、前記シャフト挿通孔と該シャフト挿通孔に挿通されるシャフトとの間をシールするメカニカルシールであって、前記シャフトと一体的に回転する回転環と、前記回転環に対して前記シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに前記シャフトを取り囲んだ状態で前記シャフト挿通孔に固定される固定環と、を備え、前記回転環における前記固定環側の端面は、前記固定環と摺動する平坦面状の回転側摺動面を有し、前記固定環における前記回転環側の端面は、前記回転側摺動面と摺動する平坦面状の固定側摺動面を有しており、前記固定側摺動面には、正圧発生溝、負圧発生溝、前記正圧発生溝に連通する第１連通溝、及び前記負圧発生溝に連通する第２連通溝が形成され、前記第１連通溝及び前記第２連通溝は、前記固定側摺動面の摺動面径方向の外部に連通しており、前記正圧発生溝は、前記第１連通溝から前記回転環の回転方向に向けて延びるとともに前記正圧発生溝における前記第１連通溝とは反対側の端部に正圧段差面を有し、前記負圧発生溝は、前記第２連通溝から前記回転環の回転方向とは逆方向に向けて延びるとともに前記負圧発生溝における前記第２連通溝とは反対側の端部に負圧段差面を有し、前記固定側摺動面は、前記正圧段差面に対して前記回転環の回転方向で連続する正圧平坦面と、前記負圧段差面に対して前記回転環の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面と、を有し、前記負圧平坦面、前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記シャフトの径方向外側で重なる部位、及び前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記シャフトの径方向内側で重なる部位の少なくとも一方には、前記固定側摺動面よりも前記シャフトの径方向外側に位置し、且つ前記回転環の回転方向に対して交差する交差溝が形成されており、前記交差溝は、当該メカニカルシールに供給されるオイルを前記固定側摺動面の摺動面径方向の外部に戻すポンピング作用を発生させるように前記シャフトの径方向に対して斜交している。
上記メカニカルシールにおいて、前記固定側摺動面には、前記交差溝における前記シャフトの径方向外側の端部に連通する圧力開放溝が形成されているとよい。
上記メカニカルシールにおいて、前記交差溝は、前記負圧平坦面に形成されているとよい。

この発明によれば、増速機室内のオイルがインペラ室内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

実施形態における遠心圧縮機を示す側断面図。 図１における２−２線断面図。 メカニカルシール周辺を拡大して示す側断面図。 固定環の正面図。 （ａ）は正圧発生溝、連通溝、正圧平坦面、及び回転環の関係を模式的に示す図、（ｂ）は負圧発生溝、連通溝、負圧平坦面、及び回転環の関係を模式的に示す図。 別の実施形態における固定環の正面図。 別の実施形態における固定環の正面図。 従来例における固定環の正面図。

以下、遠心圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。本実施形態の遠心圧縮機は、燃料電池を電力源として走行する燃料電池車両（ＦＣＶ）に搭載され、燃料電池に対して空気を供給する。

図１に示すように、遠心圧縮機１０のハウジング１１は、モータハウジング１２と、モータハウジング１２に連結される増速機ハウジング１３と、増速機ハウジング１３に連結されるプレート１４と、プレート１４に連結されるコンプレッサハウジング１５と、を備えている。モータハウジング１２、増速機ハウジング１３、プレート１４、及びコンプレッサハウジング１５は、例えばアルミニウムにより形成された金属材料製である。ハウジング１１は略筒状である。モータハウジング１２、増速機ハウジング１３、プレート１４、及びコンプレッサハウジング１５は、ハウジング１１の軸線方向にこの順序で配列されている。

モータハウジング１２は、円板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周縁から円筒状に延設された周壁１２ｂと、を有する有底円筒状である。増速機ハウジング１３は、円板状の底壁１３ａと、底壁１３ａの外周縁から円筒状に延設された周壁１３ｂと、を有する有底円筒状である。

モータハウジング１２の周壁１２ｂにおける底壁１２ａとは反対側の端部は、増速機ハウジング１３の底壁１３ａに連結されている。そして、モータハウジング１２の周壁１２ｂにおける底壁１２ａとは反対側の開口は、増速機ハウジング１３の底壁１３ａによって閉塞されている。底壁１３ａの中央部には、貫通孔１３ｈが形成されている。

増速機ハウジング１３の周壁１３ｂにおける底壁１３ａとは反対側の端部は、プレート１４に連結されている。そして、増速機ハウジング１３の周壁１３ｂにおける底壁１３ａとは反対側の開口は、プレート１４によって閉塞されている。プレート１４の中央部には、シャフト挿通孔１４ｈが形成されている。

コンプレッサハウジング１５は、プレート１４における増速機ハウジング１３とは反対側の面に連結されている。コンプレッサハウジング１５には、気体である空気が吸入される吸入口１５ａが形成されている。吸入口１５ａは、コンプレッサハウジング１５におけるプレート１４とは反対側の端面の中央部に開口するとともに、コンプレッサハウジング１５におけるプレート１４とは反対側の端面の中央部からハウジング１１の軸線方向に延びている。

遠心圧縮機１０は、低速側シャフト１６と、低速側シャフト１６を回転させる電動モータ１７と、を備えている。ハウジング１１内には、電動モータ１７を収容するモータ室１２ｃが形成されている。モータ室１２ｃは、モータハウジング１２の底壁１２ａの内面、周壁１２ｂの内周面、及び増速機ハウジング１３の底壁１３ａの外面によって区画されている。低速側シャフト１６は、低速側シャフト１６の軸線方向がモータハウジング１２の軸線方向に一致した状態でモータハウジング１２内に収容されている。低速側シャフト１６は、例えば鉄又は合金で形成された金属材料製である。

モータハウジング１２の底壁１２ａの内面には、筒状のボス部１２ｆが突出している。低速側シャフト１６の一端部は、ボス部１２ｆ内に挿入されている。低速側シャフト１６の一端部とボス部１２ｆとの間には、第１軸受１８が設けられている。そして、低速側シャフト１６の一端部は、第１軸受１８を介してモータハウジング１２の底壁１２ａに回転可能に支持されている。

低速側シャフト１６の他端部は、貫通孔１３ｈに挿入されている。低速側シャフト１６の他端部と貫通孔１３ｈとの間には、第２軸受１９が設けられている。そして、低速側シャフト１６の他端部は、第２軸受１９を介して増速機ハウジング１３の底壁１３ａに回転可能に支持されている。よって、低速側シャフト１６は、ハウジング１１に回転可能に支持されている。低速側シャフト１６の他端は、モータ室１２ｃから貫通孔１３ｈを通過して増速機ハウジング１３内に突出している。

低速側シャフト１６の他端部と貫通孔１３ｈとの間には、シール部材２０が設けられている。シール部材２０は、低速側シャフト１６の他端部と貫通孔１３ｈとの間において、第２軸受１９よりもモータ室１２ｃ寄りに配置されている。シール部材２０は、低速側シャフト１６の外周面と貫通孔１３ｈの内周面との間をシールする。

電動モータ１７は、筒状のステータ２１と、ステータ２１の内側に配置されるロータ２２とからなる。ロータ２２は、低速側シャフト１６に固定されるとともに低速側シャフト１６と一体的に回転する。ステータ２１は、ロータ２２を取り囲んでいる。ロータ２２は、低速側シャフト１６に止着された円筒状のロータコア２２ａと、ロータコア２２ａに設けられた複数の永久磁石（図示せず）と、を有している。ステータ２１は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面に固定された筒状のステータコア２１ａと、ステータコア２１ａに捲回されたコイル２１ｂと、を有している。そして、コイル２１ｂに電流が流れることによって、ロータ２２と低速側シャフト１６とが一体的に回転する。

遠心圧縮機１０は、高速側シャフト３１と、低速側シャフト１６の動力を高速側シャフト３１に伝達する増速機３０と、を備えている。ハウジング１１内には、増速機３０を収容する増速機室１３ｃが形成されている。増速機室１３ｃは、増速機ハウジング１３の底壁１３ａの内面、周壁１３ｂの内周面、及びプレート１４によって区画されている。増速機室１３ｃ内にはオイルが貯留されている。シール部材２０は、増速機室１３ｃ内に貯留されているオイルが、低速側シャフト１６の外周面と貫通孔１３ｈの内周面との間を介してモータ室１２ｃに洩れ出すことを抑制している。

高速側シャフト３１は、例えば鉄又は合金で形成された金属材料製である。高速側シャフト３１は、高速側シャフト３１の軸線方向が増速機ハウジング１３の軸線方向に一致した状態で増速機室１３ｃに収容されている。高速側シャフト３１におけるモータハウジング１２とは反対側の端部は、プレート１４のシャフト挿通孔１４ｈを通過してコンプレッサハウジング１５内に突出している。高速側シャフト３１の軸線は、低速側シャフト１６の軸線と一致している。

遠心圧縮機１０は、高速側シャフト３１に取り付けられたインペラ２４を備えている。ハウジング１１内には、インペラ２４を収容するインペラ室１５ｂが形成されている。インペラ室１５ｂは、コンプレッサハウジング１５とプレート１４とによって区画されている。プレート１４は、インペラ室１５ｂと増速機室１３ｃとを仕切る仕切壁である。そして、高速側シャフト３１が挿通されるシャフト挿通孔１４ｈは、仕切壁であるプレート１４に形成されている。

遠心圧縮機１０は、シャフト挿通孔１４ｈに設けられるメカニカルシール７１を備えている。メカニカルシール７１は、増速機室１３ｃ内に貯留されているオイルがシャフト挿通孔１４ｈを介してインペラ室１５ｂに洩れ出すことを抑制する。

インペラ室１５ｂと吸入口１５ａとは連通している。インペラ室１５ｂは、吸入口１５ａから離れるにつれて徐々に拡径していく略円錐台孔形状になっている。高速側シャフト３１におけるコンプレッサハウジング１５内に突出している突出端部は、インペラ室１５ｂに突出している。

インペラ２４は、基端面２４ａから先端面２４ｂに向かうに従って徐々に縮径した筒状である。インペラ２４は、インペラ２４の回転軸線方向に延び、且つ、高速側シャフト３１が挿通可能な挿通孔２４ｃを有している。インペラ２４は、高速側シャフト３１におけるコンプレッサハウジング１５内に突出している突出端部が挿通孔２４ｃに挿通された状態で、高速側シャフト３１と一体的に回転可能に高速側シャフト３１に取り付けられている。これにより、高速側シャフト３１が回転することによってインペラ２４が回転して、吸入口１５ａから吸入された空気が圧縮される。よって、インペラ２４は、高速側シャフト３１と一体回転して空気を圧縮する。

また、遠心圧縮機１０は、インペラ２４によって圧縮された空気が流入するディフューザ流路２５と、ディフューザ流路２５を通過した空気が流入する吐出室２６と、を備えている。

ディフューザ流路２５は、コンプレッサハウジング１５におけるプレート１４と対向する面と、プレート１４とによって区画されている。ディフューザ流路２５は、インペラ室１５ｂよりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置するとともにインペラ室１５ｂに連通している。ディフューザ流路２５は、インペラ２４及びインペラ室１５ｂを囲む環状に形成されている。

吐出室２６は、ディフューザ流路２５よりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置するとともにディフューザ流路２５に連通している。吐出室２６は環状である。インペラ室１５ｂと吐出室２６とはディフューザ流路２５を介して連通している。インペラ２４によって圧縮された空気は、ディフューザ流路２５を通ることによって、更に圧縮されて吐出室２６に流れ、吐出室２６から吐出される。

増速機３０は、低速側シャフト１６の回転を増速させて高速側シャフト３１に伝達する。増速機３０は、所謂トラクションドライブ式（摩擦ローラ式）である。増速機３０は、低速側シャフト１６の他端に連結されたリング部材３２を備えている。リング部材３２は金属製である。リング部材３２は、低速側シャフト１６の回転に伴って回転する。リング部材３２は、低速側シャフト１６の他端に連結された円板状のベース３３と、ベース３３の外縁部から円筒状に延設された筒部３４と、を有する有底円筒状である。ベース３３は、低速側シャフト１６に対して低速側シャフト１６の径方向に延びている。筒部３４の軸線は、低速側シャフト１６の軸線と一致している。

図２に示すように、高速側シャフト３１の一部は、筒部３４の内側に配置されている。また、増速機３０は、筒部３４と高速側シャフト３１との間に設けられる３つのローラ３５を備えている。３つのローラ３５は、例えば金属製であり、高速側シャフト３１と同一金属、例えば鉄又は鉄の合金で構成されている。３つのローラ３５は、高速側シャフト３１の周方向に互いに所定の間隔（例えば１２０度ずつ）をあけて配置されている。３つのローラ３５は同一形状である。３つのローラ３５は、筒部３４の内周面及び高速側シャフト３１の外周面の双方と当接する。

図１に示すように、各ローラ３５は、円柱状のローラ部３５ａと、ローラ部３５ａの軸線方向の第１端面３５ｂから突出する円柱状の第１突起３５ｃと、ローラ部３５ａの軸線方向の第２端面３５ｄから突出する円柱状の第２突起３５ｅと、を有している。ローラ部３５ａの軸心、第１突起３５ｃの軸心、及び第２突起３５ｅの軸心は一致している。各ローラ３５のローラ部３５ａの軸心が延びる方向（回転軸線方向）と高速側シャフト３１の軸線方向とは一致している。ローラ部３５ａの外径は、高速側シャフト３１の外径よりも大きい。

図１及び図２に示すように、増速機３０は、プレート１４と協働して各ローラ３５を回転可能に支持する支持部材３９を備えている。支持部材３９は、筒部３４の内側に配置されている。支持部材３９は、円板状の支持ベース４０と、支持ベース４０から立設された柱状の３つの立設壁４１と、を有している。支持ベース４０は、プレート１４に対して各ローラ３５の回転軸線方向に対向配置されている。３つの立設壁４１は、支持ベース４０におけるプレート１４側の面４０ａからプレート１４に向けてそれぞれ延びている。そして、３つの立設壁４１は、筒部３４の内周面と、隣り合う２つのローラ部３５ａの外周面とによって区画された３つの空間を埋めるようにそれぞれ配置されている。

支持部材３９には、ボルト４４が挿通可能なボルト挿通孔４５が３つ形成されている。各ボルト挿通孔４５は、３つの立設壁４１それぞれをローラ３５の回転軸線方向に貫通している。図１に示すように、プレート１４における支持部材３９側の面１４ａには、各ボルト挿通孔４５に連通する雌ねじ孔４６がそれぞれ形成されている。そして、支持部材３９は、各ボルト挿通孔４５に挿通された各ボルト４４が各雌ねじ孔４６に螺合されることによってプレート１４に取り付けられている。

プレート１４における支持部材３９側の面１４ａは、３つの凹部５１（図１では一つの凹部５１のみ図示）を有している。３つの凹部５１は、高速側シャフト３１の周方向に互いに所定の間隔（例えば１２０度ずつ）をあけて配置されている。３つの凹部５１それぞれの配置位置は、３つのローラ３５それぞれの配置位置に対応している。３つの凹部５１内には、円環状のローラ軸受５２がそれぞれ配置されている。

支持ベース４０におけるプレート１４側の面４０ａは、３つの凹部５３（図１では一つの凹部５３のみ図示）を有している。３つの凹部５３は、高速側シャフト３１の周方向に互いに所定の間隔（例えば１２０度ずつ）をあけて配置されている。３つの凹部５３それぞれの配置位置は、３つのローラ３５それぞれの配置位置に対応している。３つの凹部５３内には、円環状のローラ軸受５４が配置されている。

各ローラ３５の第１突起３５ｃは、各凹部５１内のローラ軸受５２内に挿入され、ローラ軸受５２を介してプレート１４に回転可能に支持されている。各ローラ３５の第２突起３５ｅは、各凹部５３内のローラ軸受５４内に挿入され、ローラ軸受５４を介して支持部材３９に回転可能に支持されている。

高速側シャフト３１には、高速側シャフト３１の軸線方向に離間して対向配置された一対のフランジ部３１ｆが設けられている。３つのローラ３５のローラ部３５ａは、一対のフランジ部３１ｆによって挟持されている。これにより、高速側シャフト３１の軸線方向における高速側シャフト３１と３つのローラ３５のローラ部３５ａとの位置ずれが抑制されている。

図２に示すように、３つのローラ３５、リング部材３２、及び高速側シャフト３１は、３つのローラ３５と高速側シャフト３１及び筒部３４とが互いに押し付けあっている状態でユニット化されている。そして、高速側シャフト３１は、３つのローラ３５によって回転可能に支持されている。

３つのローラ３５のローラ部３５ａの外周面と筒部３４の内周面との当接箇所であるリング側当接箇所Ｐａには押し付け荷重が付与されている。また、３つのローラ３５の外周面と高速側シャフト３１の外周面との当接箇所であるシャフト側当接箇所Ｐｂには、押し付け荷重が付与されている。リング側当接箇所Ｐａ及びシャフト側当接箇所Ｐｂは、高速側シャフト３１の軸線方向に延びている。

そして、電動モータ１７が駆動して、低速側シャフト１６及びリング部材３２が回転すると、リング部材３２の回転力が、各リング側当接箇所Ｐａを介して３つのローラ３５に伝達されて３つのローラ３５が回転し、３つのローラ３５の回転力が、各シャフト側当接箇所Ｐｂを介して高速側シャフト３１に伝達される。その結果、高速側シャフト３１が回転する。このとき、リング部材３２は、低速側シャフト１６と同一速度で回転し、３つのローラ３５は低速側シャフト１６よりも高速で回転する。そして、３つのローラ３５の外径よりも外径が小さい高速側シャフト３１は、３つのローラ３５よりも高速で回転する。これにより、増速機３０によって、高速側シャフト３１が低速側シャフト１６よりも高速で回転する。

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、増速機３０にオイルを供給するオイル供給通路６０を備えている。また、オイル供給通路６０は、メカニカルシール７１にもオイルを供給する。さらに、遠心圧縮機１０は、オイル供給通路６０を流れるオイルを冷却するオイルクーラ５５と、オイル供給通路６０を流れるオイルが貯留されるオイルパン５６と、オイルパン５６に貯留されたオイルを吸い上げて吐出するオイルポンプ５７と、を備えている。

オイルクーラ５５は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの外周面に取り付けられる有底筒状のカバー部材５５ａを有している。そして、カバー部材５５ａの内面とモータハウジング１２の周壁１２ｂの外周面とによって空間５５ｂが区画されている。また、オイルクーラ５５は、空間５５ｂ内に配置される冷却配管５５ｃを有している。冷却配管５５ｃの両端部は、モータハウジング１２に支持されている。冷却配管５５ｃは、オイル供給通路６０の一部を形成する。

また、カバー部材５５ａには、導入配管５５ｄ及び排出配管５５ｅが設けられている。空間５５ｂには、導入配管５５ｄから低温流体が導入される。空間５５ｂに導入された低温流体は、排出配管５５ｅから排出されて図示しない冷却装置によって冷却された後、再び導入配管５５ｄを介して空間５５ｂに導入される。低温流体は、例えば、水である。

オイルパン５６は、モータハウジング１２の底壁１２ａの内部に形成されている。オイルパン５６は、モータハウジング１２の底壁１２ａにおける外周側の部位に位置している。また、オイルポンプ５７は、モータハウジング１２の底壁１２ａの内部に設けられている。オイルポンプ５７は、例えば、トロコイドポンプである。オイルポンプ５７は、低速側シャフト１６の一端部に連結されている。そして、オイルポンプ５７は、低速側シャフト１６の回転に伴って駆動する。

オイル供給通路６０は、増速機室１３ｃとオイルクーラ５５とを接続する第１接続通路６１を有している。第１接続通路６１は、増速機ハウジング１３を貫通してモータハウジング１２の周壁１２ｂの内部まで延びている。第１接続通路６１の一端は、増速機室１３ｃ内に開口している。第１接続通路６１の他端は、冷却配管５５ｃの一端に接続されている。

遠心圧縮機１０は、第１接続通路６１における増速機室１３ｃ内に開口する部分が重力方向下側に位置するように燃料電池車両に搭載されている。よって、増速機室１３ｃ内のオイルは、第１接続通路６１に流入する。

オイル供給通路６０は、オイルクーラ５５とオイルパン５６とを接続する第２接続通路６２を有している。第２接続通路６２は、モータハウジング１２の内部に形成されている。第２接続通路６２の一端は、冷却配管５５ｃの他端に接続されている。第２接続通路６２の他端は、オイルパン５６内に開口している。

増速機室１３ｃ内に貯留されているオイルは、第１接続通路６１に流入して、第１接続通路６１、冷却配管５５ｃ、及び第２接続通路６２を通過する。ここで、冷却配管５５ｃを通過するオイルは、オイルクーラ５５の空間５５ｂに導入される低温流体との熱交換が行われることにより冷却される。そして、オイルクーラ５５によって冷却されたオイルが、オイルパン５６に貯留される。

オイル供給通路６０は、オイルパン５６とオイルポンプ５７とを接続する第３接続通路６３を有している。第３接続通路６３は、モータハウジング１２の内部に形成されている。第３接続通路６３の一端は、オイルパン５６内に突出している。第３接続通路６３の他端はオイルポンプ５７の吸入口５７ａに接続されている。

オイル供給通路６０は、オイルポンプ５７の吐出口５７ｂに接続される第４接続通路６４を有している。第４接続通路６４は、モータハウジング１２の底壁１２ａ及び周壁１２ｂを貫通して増速機ハウジング１３の周壁１３ｂの内部まで延びている。第４接続通路６４の一端は、オイルポンプ５７の吐出口５７ｂに接続されている。第４接続通路６４の他端は、増速機ハウジング１３の周壁１３ｂの内部に位置している。

オイル供給通路６０は、第４接続通路６４の他端から分岐する第１分岐通路６５及び第２分岐通路６６を有している。第１分岐通路６５は、第４接続通路６４の他端からモータハウジング１２に向けて延びており、増速機ハウジング１３の周壁１３ｂ及び増速機ハウジング１３の底壁１３ａを貫通している。第１分岐通路６５の一端は、第４接続通路６４の他端に連通している。第１分岐通路６５の他端は、貫通孔１３ｈに開口している。

第２分岐通路６６は、第４接続通路６４の他端からプレート１４に向けて延びており、増速機ハウジング１３の周壁１３ｂを貫通してプレート１４の内部まで延びている。第２分岐通路６６の一端は、第４接続通路６４の他端に連通している。第２分岐通路６６の他端は、プレート１４の内部に位置している。

オイル供給通路６０は、第２分岐通路６６の他端に連通する共通通路６７を有している。共通通路６７は、第２分岐通路６６に対して直交する方向であって、且つ第２分岐通路６６の他端から重力方向下側へ直線状に延びている。また、オイル供給通路６０は、共通通路６７から分岐するシール部材側供給通路６９及び増速機側供給通路７０を有している。シール部材側供給通路６９の一端は、共通通路６７に連通している。シール部材側供給通路６９の他端は、シャフト挿通孔１４ｈに開口している。増速機側供給通路７０は、共通通路６７からコンプレッサハウジング１５とは反対側に向けて直線状に延びてプレート１４を貫通し、立設壁４１を貫通して立設壁４１におけるローラ部３５ａの外周面と向かい合う位置に開口している。よって、増速機側供給通路７０は、増速機室１３ｃに連通している。

電動モータ１７が駆動されると、低速側シャフト１６の回転によりオイルポンプ５７が駆動されて、オイルパン５６内に貯留されているオイルが第３接続通路６３及び吸入口５７ａを介してオイルポンプ５７内に吸入され、吐出口５７ｂを介して第４接続通路６４に吐出される。オイルポンプ５７は、低速側シャフト１６の回転数の増加に伴い、吐出口５７ｂから吐出されるオイルの量が比例的に増加するように駆動される。そして、第４接続通路６４に吐出されたオイルは、第４接続通路６４を流れて第１分岐通路６５及び第２分岐通路６６にそれぞれ分配される。

第４接続通路６４から第１分岐通路６５に分配されたオイルは、第１分岐通路６５を流れて貫通孔１３ｈ内に流入し、シール部材２０及び第２軸受１９に供給される。これにより、シール部材２０と低速側シャフト１６との摺動部分、及び第２軸受１９と低速側シャフト１６との摺動部分の潤滑が良好なものとなる。

第４接続通路６４から第２分岐通路６６に分配されたオイルは、第２分岐通路６６を介して共通通路６７に流入する。共通通路６７を流れるオイルは、その一部がシール部材側供給通路６９に分配され、その他のオイルが増速機側供給通路７０を流れる。共通通路６７からシール部材側供給通路６９に分配されたオイルは、シール部材側供給通路６９を流れてシャフト挿通孔１４ｈに流入し、メカニカルシール７１に供給される。また、増速機側供給通路７０を流れるオイルは、ローラ部３５ａの外周面に供給される。これにより、ローラ部３５ａと高速側シャフト３１との摺動部分の潤滑が良好なものとなる。メカニカルシール７１及びローラ部３５ａの外周面に供給されたオイルは、増速機室１３ｃ内に戻される。

図３に示すように、シャフト挿通孔１４ｈは、大径孔１４１ｈと、大径孔１４１ｈに連通する小径孔１４２ｈと、大径孔１４１ｈと小径孔１４２ｈとを接続する環状の段差面１４３ｈと、を有している。大径孔１４１ｈは、インペラ室１５ｂに連通している。小径孔１４２ｈは、増速機室１３ｃに連通している。段差面１４３ｈは、高速側シャフト３１の径方向に延びている。大径孔１４１ｈ及び小径孔１４２ｈは、円孔状であるとともにそれぞれの軸心は、高速側シャフト３１の回転軸線に一致している。

一対のフランジ部３１ｆの一方は、小径孔１４２ｈ内に配置されている。高速側シャフト３１は、増速機室１３ｃ内から小径孔１４２ｈ及び大径孔１４１ｈを通過してインペラ室１５ｂ内に突出している。

メカニカルシール７１は、高速側シャフト３１と一体的に回転する回転環８１と、シャフト挿通孔１４ｈに固定される固定環９１と、を備えている。本実施形態において、小径孔１４２ｈ内に配置されるフランジ部３１ｆは、回転環８１として機能している。よって、本実施形態において、回転環８１は、高速側シャフト３１に一体形成されている。回転環８１は、円環状である。固定環９１は、回転環８１に対して高速側シャフト３１の軸線方向で対向配置されるとともに高速側シャフト３１を取り囲んだ状態で大径孔１４１ｈに固定されている。よって、固定環９１は、回転環８１よりもインペラ室１５ｂ寄りに配置されている。

メカニカルシール７１は、固定環９１を回転環８１に向けて押圧するスプリング７２と、スプリング７２を保持するスプリング保持部７３と、スプリング７２及びスプリング保持部７３ごと固定環９１を覆った状態で固定環９１を保持するカートリッジ７４とを備えている。

カートリッジ７４は、円環状の底壁７４ａと、底壁７４ａの内周縁から回転環８１に向けて起立する筒状の内周壁７４ｂと、底壁７４ａの外周縁から回転環８１に向けて起立する円筒状の外周壁７４ｃと、を有している。外周壁７４ｃは、大径孔１４１ｈの内周面に沿って延びている。カートリッジ７４は、外周壁７４ｃが大径孔１４１ｈの内周面に嵌合されることにより、シャフト挿通孔１４ｈに固定されている。高速側シャフト３１は、内周壁７４ｂの内側、及び底壁７４ａの内側を通過している。

固定環９１、スプリング７２、及びスプリング保持部７３は、底壁７４ａ、内周壁７４ｂの外周面、及び外周壁７４ｃの内周面によって区画される空間内に配置されている。そして、カートリッジ７４は、高速側シャフト３１の軸線方向に移動可能な状態で、固定環９１を高速側シャフト３１と一体回転しないように保持している。このため、固定環９１は、高速側シャフト３１の軸線方向への移動が許容されている一方、高速側シャフト３１の周方向への移動が規制されている。

スプリング７２及びスプリング保持部７３は、カートリッジ７４の底壁７４ａと固定環９１との間に配置されている。スプリング保持部７３は、固定環９１と当接しており、スプリング７２は、スプリング保持部７３と底壁７４ａとを連結している。これにより、スプリング７２の付勢力がスプリング保持部７３を介して固定環９１に伝達され、固定環９１が回転環８１に向けて押圧されている。

回転環８１における固定環９１側の端面８１ａは、固定環９１と摺動する平坦面状の回転側摺動面８２を有している。固定環９１における回転環８１側の端面９１ａは、回転側摺動面８２と摺動する平坦面状の固定側摺動面９２を有している。固定側摺動面９２は、回転側摺動面８２とのシール面９２ｓを有している。

また、固定環９１の内周面の一部は、高速側シャフト３１の径方向外側に凹んでいる。また、内周壁７４ｂの一部が高速側シャフト３１の径方向内側に凹んでいる。そして、固定環９１の内周面における高速側シャフト３１の径方向外側へ凹んだ部分と、内周壁７４ｂにおける高速側シャフト３１の径方向内側へ凹んだ部分との間には、円環状のシール部材７５が設けられている。

固定環９１の端面９１ａの外周部には、環状の切欠凹部９１ｂが形成されている。切欠凹部９１ｂは、高速側シャフト３１の軸線方向において段差面１４３ｈと接触している。シール部材側供給通路６９の他端は、小径孔１４２ｈの内周面及び段差面１４３ｈに開口している。よって、シール部材側供給通路６９の他端は、高速側シャフト３１の径方向において回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との摺動部分に対向している。そして、シール部材側供給通路６９の他端からは、小径孔１４２ｈ内に向けてオイルが噴射される。

図４に示すように、固定環９１の固定側摺動面９２には、連通溝９３が複数形成されている。複数の連通溝９３は、高速側シャフト３１の周方向へ等間隔置きに配置されている。各連通溝９３は、固定側摺動面９２のシール面９２ｓよりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置している。各連通溝９３は、高速側シャフト３１の径方向に延びるとともに固定環９１の外周側に連通している。具体的には、各連通溝９３は、切欠凹部９１ｂに開口している。

固定環９１の固定側摺動面９２には、複数の正圧発生溝９４が形成されている。各正圧発生溝９４は、固定側摺動面９２のシール面９２ｓよりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置している。各正圧発生溝９４は、各連通溝９３に連通している。よって、各連通溝９３は、各正圧発生溝９４に連通する第１連通溝として機能する。

各正圧発生溝９４は、各連通溝９３から回転環８１の回転方向（図４において矢印Ｒ１で示す方向）に向けて延びている。各正圧発生溝９４は、高速側シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３同士の間で、高速側シャフト３１の周方向に延びている。各正圧発生溝９４は、高速側シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３のうち、回転環８１の回転方向とは逆方向に位置する連通溝９３に連通するとともに、回転環８１の回転方向に位置する連通溝９３とは非連通である。

各正圧発生溝９４は、各正圧発生溝９４における連通溝９３とは反対側の端部に正圧段差面９４ａを有している。固定側摺動面９２は、各正圧発生溝９４の正圧段差面９４ａに対して回転環８１の回転方向で連続する正圧平坦面９２ａをそれぞれ有している。各正圧平坦面９２ａは、固定側摺動面９２において、高速側シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３のうち、正圧発生溝９４と非連通である連通溝９３と正圧発生溝９４の正圧段差面９４ａとの間に位置する部位である。

固定環９１の固定側摺動面９２には、負圧発生溝９５が形成されている。負圧発生溝９５は、固定側摺動面９２のシール面９２ｓよりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置している。負圧発生溝９５は、各正圧発生溝９４よりも高速側シャフト３１の径方向内側に位置している。負圧発生溝９５は、複数の連通溝９３のうちの一つの連通溝９３に連通しており、その連通している連通溝９３から回転環８１の回転方向とは逆方向に向けて延びている。したがって、負圧発生溝９５に連通している連通溝９３は、正圧発生溝９４に連通する第１連通溝、及び負圧発生溝９５に連通する第２連通溝として機能する。

負圧発生溝９５に連通している連通溝９３におけるシール面９２ｓ側の端部は、その他の各連通溝９３におけるシール面９２ｓ側の端部よりもシール面９２ｓ寄りに位置している。そして、負圧発生溝９５は、連通溝９３におけるシール面９２ｓ側の端部に連通している。

負圧発生溝９５は、負圧発生溝９５における連通溝９３とは反対側の端部に負圧段差面９５ａを有している。固定側摺動面９２は、負圧段差面９５ａに対して回転環８１の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面９２ｂを有している。負圧発生溝９５は、連通溝９３との接続位置９５ｂと負圧段差面９５ａとの位置が高速側シャフト３１の周方向で負圧平坦面９２ｂ及び連通溝９３を介して対向している。

高速側シャフト３１の径方向で各正圧発生溝９４と負圧発生溝９５との間に位置する固定側摺動面９２の部位には、高速側シャフト３１の周方向全周に亘って延びる環状溝９６が形成されている。負圧発生溝９５に連通している連通溝９３におけるシール面９２ｓ側の端部は、環状溝９６よりもシール面９２ｓ寄りに位置している。環状溝９６は、各連通溝９３に連通している。具体的には、環状溝９６は、負圧発生溝９５に連通している連通溝９３に対しては、連通溝９３におけるシール面９２ｓ側の端部よりも高速側シャフト３１の径方向外側の部分に連通している。また、環状溝９６は、その他の各連通溝９３に対しては、各連通溝９３におけるシール面９２ｓ側の端部に連通している。

負圧平坦面９２ｂには、回転環８１の回転方向に対して交差する交差溝９７が複数形成されている。複数の交差溝９７は、回転環８１と固定環９１との相対回転摺動によりオイルを外周側に戻すポンピング作用を発生させるスパイラル溝である。複数の交差溝９７は、高速側シャフト３１の径方向に対して斜交している。複数の交差溝９７は、シール面９２ｓよりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置している。複数の交差溝９７における高速側シャフト３１の径方向外側の端部は、環状溝９６に連通している。よって、本実施形態において、環状溝９６は、複数の交差溝９７における高速側シャフト３１の径方向外側の端部に連通する圧力開放溝である。

なお、各連通溝９３の深さと環状溝９６の深さとは同じである。また、各連通溝９３の深さ及び環状溝９６の深さは、各正圧発生溝９４の深さ及び負圧発生溝９５の深さよりも深い。さらに、各正圧発生溝９４の深さと負圧発生溝９５の深さはほぼ同じである。また、複数の交差溝９７の深さは、各正圧発生溝９４の深さ及び負圧発生溝９５の深さよりも浅い。

固定環９１は、複数の連通溝９３のうちの一つの連通溝９３が、シール部材側供給通路６９の他端と高速側シャフト３１の径方向で対向するように、シャフト挿通孔１４ｈに位置決めされている。そして、シール部材側供給通路６９の他端から噴射されるオイルは、シール部材側供給通路６９の他端と高速側シャフト３１の径方向で対向している連通溝９３に供給され、正圧発生溝９４に供給される。

図５（ａ）に示すように、高速側シャフト３１の回転に伴って回転環８１が回転すると、連通溝９３を介して正圧発生溝９４内に供給されているオイルは、図５（ａ）において矢印Ｔ１で示すように、回転環８１の回転に追従して正圧段差面９４ａに向けて移動し、正圧段差面９４ａを乗り越えて正圧平坦面９２ａに向けて移動しようとする。これにより、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間に正圧が発生し、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間隔が広がって回転側摺動面８２と固定側摺動面９２との間にオイルによる油膜が形成され、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２のシール面９２ｓとの間の摺動性が向上する。なお、回転環８１と固定環９１との間に介在するオイルが回転環８１の回転に追従して移動することにより、各連通溝９３にオイルが供給されるとともに、各連通溝９３から各正圧発生溝９４にオイルが供給されている。

図５（ｂ）に示すように、高速側シャフト３１の回転に伴って回転環８１が回転すると、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２の負圧平坦面９２ｂとの間に介在するオイルは、図５（ｂ）において矢印Ｔ２で示すように、回転環８１の回転に追従して移動して、負圧段差面９５ａを介して負圧発生溝９５に流れ込む。これにより、負圧発生溝９５内が負圧になって、増速機室１３ｃ内からシャフト挿通孔１４ｈを介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出そうとするオイルが負圧発生溝９５内に吸い込まれ易くなる。

そして、負圧発生溝９５内に吸い込まれたオイルは、回転環８１の回転に追従して負圧発生溝９５に連通している連通溝９３に向けて流れ、連通溝９３を介してシャフト挿通孔１４ｈ内における固定環９１の外周面よりも高速側シャフト３１の径方向外側に排出される。これにより、増速機室１３ｃ内に貯留されるオイルが、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２のシール面９２ｓとの間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出すことが抑制される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
複数の交差溝９７は、回転環８１と固定環９１との相対回転摺動によりオイルを外周側に戻すポンピング作用を発生させるため、回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込もうとするオイルは、ポンピング作用によって外周側に戻され、環状溝９６へ排出される。したがって、オイルが回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込んでしまうことが抑制される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）負圧平坦面９２ｂには、シール面９２ｓよりも高速側シャフト３１の径方向外側に位置し、且つ回転環８１の回転方向に対して交差する交差溝９７が複数形成されている。また、固定側摺動面９２には、複数の交差溝９７における高速側シャフト３１の径方向外側の端部に連通する圧力開放溝としての環状溝９６が形成されている。これによれば、複数の交差溝９７は、回転環８１と固定環９１との相対回転摺動によりオイルを外周側に戻すポンピング作用を発生させるため、回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に戻し、環状溝９６へ排出することができる。したがって、オイルが回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込んで、増速機室１３ｃ内のオイルが回転側摺動面８２とシール面９２ｓとの間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

（２）複数の交差溝９７は、負圧平坦面９２ｂに形成されている。これによれば、回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に効率良く戻すことができる。

（３）オイルが回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込んで、増速機室１３ｃ内のオイルが回転側摺動面８２とシール面９２ｓとの間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出してしまうことを抑制することができるため、メカニカルシール７１に供給するオイルの量を増やすことができる。よって、回転側摺動面８２と固定側摺動面９２のシール面９２ｓとの間の摺動性を向上させ易くすることができる。

（４）増速機室１３ｃ内からインペラ室１５ｂ内へのオイルの洩れが抑制されるため、遠心圧縮機１０によって圧縮された空気と共にオイルが燃料電池に供給されてしまうことが抑制され、燃料電池の発電効率が低下してしまうことを回避することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図６に示すように、交差溝９７が、固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向外側で重なる部位に形成されていてもよい。固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向外側で重なる部位には、交差溝９７が複数形成されている。複数の交差溝９７は、固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向外側であって、且つ環状溝９６よりも高速側シャフト３１の径方向内側に位置している。複数の交差溝９７における高速側シャフト３１の径方向外側の端部は、環状溝９６に連通している。これによれば、複数の交差溝９７は、回転環８１と固定環９１との相対回転摺動によりオイルを外周側に戻すポンピング作用を発生させるため、回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に戻し、環状溝９６へ排出することができる。したがって、オイルが回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込んで、増速機室１３ｃ内のオイルが回転側摺動面８２とシール面９２ｓとの間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

○ 図７に示すように、交差溝９７が、固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向内側で重なる部位に形成されていてもよい。固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向内側で重なる部位には、交差溝９７が複数形成されている。また、固定側摺動面９２には、複数の交差溝９７における高速側シャフト３１の径方向外側の端部に連通する圧力開放溝９６ａが形成されている。圧力開放溝９６ａは、負圧平坦面９２ｂに形成されるとともに、高速側シャフト３１の周方向において、負圧平坦面９２ｂを挟んで負圧段差面９５ａとは反対側に位置する連通溝９３に連通している。これによれば、複数の交差溝９７は、回転環８１と固定環９１との相対回転摺動によりオイルを外周側に戻すポンピング作用を発生させるため、回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に戻し、圧力開放溝９６ａへ排出することができる。圧力開放溝９６ａに排出されたオイルは、連通溝９３に排出される。したがって、オイルが回転側摺動面８２と負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込んで、増速機室１３ｃ内のオイルが回転側摺動面８２とシール面９２ｓとの間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

○ 実施形態において、固定環９１の固定側摺動面９２に、負圧発生溝が複数形成されていてもよい。各負圧発生溝は、各連通溝９３に連通している。各負圧発生溝は、各連通溝９３から回転環８１の回転方向とは逆方向に向けて延びている。各負圧発生溝は、高速側シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３同士の間で、高速側シャフト３１の周方向に延びている。各負圧発生溝は、高速側シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３のうち、回転環８１の回転方向に位置する連通溝９３に連通するとともに、回転環８１の回転方向とは逆方向に位置する連通溝９３とは非連通である。固定側摺動面９２は、各負圧発生溝の負圧段差面９５ａに対して回転環８１の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面９２ｂをそれぞれ有している。各負圧平坦面９２ｂは、固定側摺動面９２において、高速側シャフト３１の周方向で隣り合う連通溝９３のうち、負圧発生溝と非連通である連通溝９３と負圧発生溝の負圧段差面９５ａとの間に位置する部位である。そして、各負圧平坦面９２ｂに、交差溝９７がそれぞれ形成されている。各負圧平坦面９２ｂに形成された交差溝９７における高速側シャフト３１の径方向外側の端部は、環状溝９６にそれぞれ連通している。これによれば、回転側摺動面８２と各負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込もうとするオイルをポンピング作用によって外周側に戻し、環状溝９６へ排出することができる。したがって、オイルが回転側摺動面８２と各負圧平坦面９２ｂとの間を通過してシール面９２ｓに向けて流れ込んで、増速機室１３ｃ内のオイルが回転側摺動面８２とシール面９２ｓとの間を介してインペラ室１５ｂ内へ洩れ出してしまうことを抑制することができる。

○ 実施形態において、交差溝９７は、負圧平坦面９２ｂ、固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向外側で重なる部位、及び固定側摺動面９２における負圧平坦面９２ｂに対して高速側シャフト３１の径方向内側で重なる部位の少なくとも一方に形成されていればよい。

○ 実施形態において、複数の交差溝９７が、高速側シャフト３１の径方向に延びていてもよい。
○ 実施形態において、交差溝９７の数は適宜変更してもよい。例えば、負圧平坦面９２ｂに、交差溝９７が１本だけ形成されていてもよい。

○ 実施形態において、固定環９１の固定側摺動面９２に、正圧発生溝９４に連通する第１連通溝と、負圧発生溝９５に連通する第２連通溝とが、別々に形成されていてもよい。この場合、第１連通溝及び第２連通溝は、固定環９１の外周側に連通している。

○ 実施形態において、各正圧発生溝９４の深さが負圧発生溝９５の深さよりも深くてもよい。また、各正圧発生溝９４の深さが負圧発生溝９５の深さよりも浅くてもよい。
○ 実施形態において、各連通溝９３の深さが環状溝９６の深さよりも深くてもよい。また、各連通溝９３の深さが環状溝９６の深さよりも浅くてもよい。

○ 実施形態において、連通溝９３及び正圧発生溝９４の数は適宜変更してもよい。
○ 実施形態において、回転環８１が、高速側シャフト３１とは別部材であってもよい。

○ 実施形態において、遠心圧縮機１０の適用対象及び圧縮対象の気体は任意である。例えば、遠心圧縮機１０は空調装置に用いられていてもよく、圧縮対象の気体は冷媒ガスであってもよい。また、遠心圧縮機１０の搭載対象は、車両に限られず任意である。

１０…遠心圧縮機、１１…ハウジング、１３ｃ…増速機室、１４…仕切壁であるプレート、１４ｈ…シャフト挿通孔、１５ｂ…インペラ室、１６…低速側シャフト、２４…インペラ、３０…増速機、３１…高速側シャフト、６０…オイル供給通路、７１…メカニカルシール、８１…回転環、８１ａ…端面、８２…回転側摺動面、９１…固定環、９１ａ…端面、９２…固定側摺動面、９２ａ…正圧平坦面、９２ｂ…負圧平坦面、９２ｓ…シール面、９３…第１連通溝及び第２連通溝として機能する連通溝、９４…正圧発生溝、９４ａ…正圧段差面、９５…負圧発生溝、９５ａ…負圧段差面、９６…圧力開放溝である環状溝、９６ａ…圧力開放溝、９７…交差溝。

Claims (5)

1. 低速側シャフトと、
   高速側シャフトに取り付けられたインペラと、
   前記低速側シャフトの動力を前記高速側シャフトに伝達する増速機と、
   前記インペラを収容するインペラ室、及び前記増速機を収容する増速機室が形成されたハウジングと、
   前記インペラ室と前記増速機室とを仕切る仕切壁と、
   前記仕切壁に形成されるとともに前記高速側シャフトが挿通されるシャフト挿通孔と、
   前記増速機にオイルを供給するオイル供給通路と、
   前記シャフト挿通孔に設けられるメカニカルシールと、を備え、
   前記メカニカルシールは、
   前記高速側シャフトと一体的に回転する回転環と、前記回転環に対して前記高速側シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに前記高速側シャフトを取り囲んだ状態で前記シャフト挿通孔に固定される固定環と、を備え、
   前記回転環における前記固定環側の端面は、前記固定環と摺動する平坦面状の回転側摺動面を有し、前記固定環における前記回転環側の端面は、前記回転側摺動面と摺動する平坦面状の固定側摺動面を有しており、前記固定側摺動面は、前記回転側摺動面とのシール面を有し、
   前記固定側摺動面には、正圧発生溝、負圧発生溝、前記正圧発生溝に連通する第１連通溝、及び前記負圧発生溝に連通する第２連通溝が形成され、前記正圧発生溝、前記負圧発生溝、前記第１連通溝、及び前記第２連通溝は、前記シール面よりも前記高速側シャフトの径方向外側に位置し、
   前記第１連通溝及び前記第２連通溝は、前記固定環の外周側に連通しており、
   前記正圧発生溝は、前記第１連通溝から前記回転環の回転方向に向けて延びるとともに前記正圧発生溝における前記第１連通溝とは反対側の端部に正圧段差面を有し、
   前記負圧発生溝は、前記第２連通溝から前記回転環の回転方向とは逆方向に向けて延びるとともに前記負圧発生溝における前記第２連通溝とは反対側の端部に負圧段差面を有し、
   前記固定側摺動面は、前記正圧段差面に対して前記回転環の回転方向で連続する正圧平坦面と、前記負圧段差面に対して前記回転環の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面と、を有している遠心圧縮機であって、
   前記負圧平坦面、前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記高速側シャフトの径方向外側で重なる部位、及び前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記高速側シャフトの径方向内側で重なる部位の少なくとも一方には、前記シール面よりも前記高速側シャフトの径方向外側に位置し、且つ前記回転環の回転方向に対して交差する交差溝が形成されており、
   前記固定側摺動面には、前記交差溝における前記高速側シャフトの径方向外側の端部に連通する圧力開放溝が形成されていることを特徴とする遠心圧縮機。
2. 前記交差溝は、前記負圧平坦面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. ハウジング内を区画する仕切壁に形成されたシャフト挿通孔に設けられ、前記シャフト挿通孔と該シャフト挿通孔に挿通されるシャフトとの間をシールするメカニカルシールであって、
   前記シャフトと一体的に回転する回転環と、前記回転環に対して前記シャフトの軸線方向で対向配置されるとともに前記シャフトを取り囲んだ状態で前記シャフト挿通孔に固定される固定環と、を備え、
   前記回転環における前記固定環側の端面は、前記固定環と摺動する平坦面状の回転側摺動面を有し、前記固定環における前記回転環側の端面は、前記回転側摺動面と摺動する平坦面状の固定側摺動面を有しており、
   前記固定側摺動面には、正圧発生溝、負圧発生溝、前記正圧発生溝に連通する第１連通溝、及び前記負圧発生溝に連通する第２連通溝が形成され、
   前記第１連通溝及び前記第２連通溝は、前記固定側摺動面の摺動面径方向の外部に連通しており、
   前記正圧発生溝は、前記第１連通溝から前記回転環の回転方向に向けて延びるとともに前記正圧発生溝における前記第１連通溝とは反対側の端部に正圧段差面を有し、
   前記負圧発生溝は、前記第２連通溝から前記回転環の回転方向とは逆方向に向けて延びるとともに前記負圧発生溝における前記第２連通溝とは反対側の端部に負圧段差面を有し、
   前記固定側摺動面は、前記正圧段差面に対して前記回転環の回転方向で連続する正圧平坦面と、前記負圧段差面に対して前記回転環の回転方向とは逆方向で連続する負圧平坦面と、を有し、
   前記負圧平坦面、前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記シャフトの径方向外側で重なる部位、及び前記固定側摺動面における前記負圧平坦面に対して前記シャフトの径方向内側で重なる部位の少なくとも一方には、前記固定側摺動面よりも前記シャフトの径方向外側に位置し、且つ前記回転環の回転方向に対して交差する交差溝が形成されており、
   前記交差溝は、当該メカニカルシールに供給されるオイルを前記固定側摺動面の摺動面径方向の外部に戻すポンピング作用を発生させるように前記シャフトの径方向に対して斜交していることを特徴とするメカニカルシール。
4. 前記固定側摺動面には、前記交差溝における前記シャフトの径方向外側の端部に連通する圧力開放溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール。
5. 前記交差溝は、前記負圧平坦面に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のメカニカルシール。

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