(57)【要約】【課題】低回転型の汎用的な電動モータを用いて所望圧力に流体を圧縮することができるコスト安価で小型の軸流圧縮機を提供する。【解決手段】第１及び第２の動翼３、７を軸方向に互いに対向して配置するとともに、上記第１の動翼３を回転駆動する第１の電動モータ４と、この電動モータ４と同軸上に配置されるとともに、第１の動翼３の回転方向と反対方向に上記第２の動翼７を回転駆動する第２の電動モータ８とを設けて、第１及び第２の動翼３、７を同軸反転させて空気（流体）Ａを圧縮する。【選択図】      図１
2004232563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に互いに対向して配置された第１及び第２の動翼を用いて、流体を圧縮する軸流圧縮機であって、
前記第１の動翼を回転駆動する第１の電動モータと、
前記第１の電動モータと同軸上に配置されるとともに、前記第１の動翼の回転方向と反対方向に前記第２の動翼を回転駆動する第２の電動モータと
を備えたことを特徴とする軸流圧縮機。
【請求項２】
前記第１及び第２の電動モータは、対応する第１及び第２の動翼を実質的に同速で回転駆動することを特徴とする請求項１記載の軸流圧縮機。
【請求項３】
前記第１及び第２の各電動モータが、１万〜１万５千回転程度の回転数で前記第１及び第２の動翼をそれぞれ回転駆動させることを特徴とする請求項１または２記載の軸流圧縮機。
【請求項４】
前記第１の電動モータが前記第２の動翼とで前記第１の動翼を挟むように配置され、かつ前記第２の電動モータが前記第１の動翼とで前記第２の動翼を挟むように配置されて、当該第１及び第２の電動モータと第１及び第２の動翼とを一列に並べて配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の軸流圧縮機。
【請求項５】
前記第１及び第２の電動モータのいずれかのモータにおいて、そのシャフトに前記流体によって対応する前記動翼と同方向に回転駆動される補助翼を一体的に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の軸流圧縮機。
【請求項６】
前記流体が、車載用燃料電池の反応ガスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の軸流圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気等の流体を軸方向に流して圧縮する軸流圧縮機、特に車載用途に好適な軸流圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸流式の圧縮機は、スクロール式やピストン式などの他の形式の圧縮機に比べて、機械効率に優れ、かつ小型であるという特徴を有しており、このような軸流圧縮機の特徴を利用して、例えば電気自動車に当該圧縮機を搭載することが実施されている。詳細には、上記電気自動車では、その駆動系に含まれた電動モータなどの電源として在来の二次電池（蓄電池）に代えて燃料電池を使用したものが実用化されつつある。このような燃料電池では、反応ガスとしての空気に含まれた酸素をより高圧で供給することにより、当該電池の起電力を大きくすることができる。それ故、軸流圧縮機を用いて空気をより高圧に圧縮することで燃料電池に供給される単位時間当たりの酸素量を増やして、当該電池の定格出力（電力量）を向上させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の軸流圧縮機では、上記のような車載用の燃料電池に適用した場合、その動翼（ロータ）の外周に設けられた翼列が亜音速に近い周速となるよう当該動翼を高速回転させることが求められ、電動モータで回転駆動させる場合には高価な高回転型モータを必要とした。
具体的にいえば、上記車載用の燃料電池では、その定格出力として５０〜７０ｋＷ程度のものが要求されており、この要求を満足するには車内に取り込まれた空気を２〜３気圧程度に圧縮して３ｍ３／ｍｉｎ程度の流量で供給することが望まれた。このため、従来の軸流圧縮機では、例えば１０万回転（ｒｐｍ）を超える高速で単一の動翼を回転させる必要があり、汎用的な電動モータを使用することができずに、特注の高速モータを使用していた。この結果、圧縮機のコストを低減するのが難しいという問題があった。しかも、上記高速モータでは、そのシャフトを高速回転させるため、ステータ巻線などのモータ構造を小さくして軸流圧縮機の小型化を図ることが困難であるという問題もあった。
【０００４】
また、従来の軸流圧縮機としては、複数の動翼をシャフトの軸方向に併設した多段式の軸流圧縮機も製造されているが、このような従来の多段式圧縮機でも、そのモータの低速化と小型化の両立を図ることが難しく、コストダウンを行い難かった。具体的には、例えば動翼を４段に併設した場合、上記車載用燃料電池で要求される圧力に空気を圧縮するには各動翼を２万５千〜３万回転で回転させる必要があり、単一の動翼を用いた上記従来例と同様に、汎用的な電動モータを使用できなかった。また、動翼の設置数をさらに増加することで回転数の低減を行うことは可能であるが、上記設置数の増加に応じて、それらの動翼を回転させるのに必要なトルクが大きくなり、より高出力のモータを使用する必要を生じた。この結果、ステータ巻線などのモータ構造が大型化して圧縮機の小型化を妨げたり、当該圧縮機の大幅なコストアップを招いたりした。また、シャフトの一端側に取り付けられる動翼数が増加することから、そのシャフトの軸方向長さを長くしたり、他端側での支持構造を強化する必要を生じたりして、モータを複雑で大型な構造とし、ひいては圧縮機の大型化及びコスト上昇を招いた。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、低回転型の汎用的な電動モータを用いて所望圧力に流体を圧縮することができるコスト安価で小型の軸流圧縮機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸方向に互いに対向して配置された第１及び第２の動翼を用いて、流体を圧縮する軸流圧縮機であって、
前記第１の動翼を回転駆動する第１の電動モータと、前記第１の電動モータと同軸上に配置されるとともに、前記第１の動翼の回転方向と反対方向に前記第２の動翼を回転駆動する第２の電動モータとを備えたことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００７】
上記のように構成された軸流圧縮機では、上記第１及び第２の電動モータが対応する第１及び第２の動翼を同軸反転させる。これにより、流体を効率よく圧縮することができ、各モータの回転数を低くしたときでも所望圧力に流体を圧縮することができる。従って、低回転型の汎用的な電動モータを用いて各モータを構成することができる。また、流体を効率よく圧縮することができるので、軸流圧縮機の機械効率を向上させることができ、動翼を小さくすることができる。
【０００８】
また、上記軸流圧縮機（請求項１）において、前記第１及び第２の電動モータは、対応する第１及び第２の動翼を実質的に同速で回転駆動することが好ましい（請求項２）。
この場合、第１及び第２の動翼が実質的に同速で同軸反転するので、流体の圧縮効率を確実に向上させることができる。また、２つの動翼の慣性トルクを相殺できるため、圧縮機に不要な慣性力が生じず、車載された場合に車の挙動に影響を与えない。
【０００９】
また、上記軸流圧縮機（請求項１または２）において、前記第１及び第２の各電動モータが、１万〜１万５千回転程度の回転数で前記第１及び第２の動翼をそれぞれ回転駆動させることが好ましい（請求項３）。
この場合、各電動モータの回転数が小さいので、そのモータ構造を簡素にできる。
【００１０】
また、上記軸流圧縮機（請求項１〜３のいずれか）において、前記第１の電動モータが前記第２の動翼とで前記第１の動翼を挟むように配置され、かつ前記第２の電動モータが前記第１の動翼とで前記第２の動翼を挟むように配置されて、当該第１及び第２の電動モータと第１及び第２の動翼とを一列に並べて配置することが好ましい（請求項４）。
この場合、上記第１及び第２の電動モータと第１及び第２の動翼とが一列に並べて配置されるので、軸流圧縮機の構造を容易に簡素化することができる。
【００１１】
また、上記軸流圧縮機（請求項１〜４のいずれか）において、前記第１及び第２の電動モータのいずれかのモータにおいて、そのシャフトに前記流体によって対応する前記動翼と同方向に回転駆動される補助翼を一体的に設けてもよい（請求項５）。
この場合、上記補助翼が流体によって対応する第１または第２の動翼と同方向に回転駆動されるので、当該補助翼が設けられた電動モータでの対応する動翼の回転駆動を補助することができる。
【００１２】
また、上記軸流圧縮機（請求項１〜５のいずれか）において、前記流体が、車載用燃料電池の反応ガスであってもよい（請求項６）。
この場合、低回転型の汎用的な電動モータを用いて上記反応ガスを所望圧力に圧縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の軸流圧縮機の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、従来例との対比を容易なものとするために、電気自動車に搭載される燃料電池に反応ガスを供給する供給系に組み込まれる軸流圧縮機に適用した場合を例示して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る軸流圧縮機の要部構成を示す一部切裁断面図である。図において、本実施形態の軸流圧縮機１は、筒状のハウジング２と、このハウジング２の吸入口２ａ側から吐出口２ｂ側に順次配列されるとともに、吐出口２ｂ側に上記反応ガスとしての空気を圧送する第１及び第２の圧縮機構Ｐ、Ｑとを備えている。ハウジング２は上記電気自動車側に設けられた空気の取込口と排気口とを繋ぐ流路の途中に配置されたものであり、その吸入口２ａ及び吐出口２ｂが上記流路を構成するエアーパイプに接続されている（図示せず）。また、吐出口２ｂの下流側の流路上には上記燃料電池が配置されており、上記取込口から車内に導入された空気Ａが軸流圧縮機１により所望圧力に圧縮された後、その圧縮空気ＣＡが上記電池の空気極に供給される（図示せず）。
【００１４】
具体的には、上記軸流圧縮機１は、その容積が４リットル程度に構成されたものであり、同圧縮機１は上記吸入口２ａに流れ込む１気圧程度の空気（大気）Ａを上記第１及び第２の圧縮機構Ｐ、Ｑにより、例えば１分間当たり３ｍ３の圧縮率で２〜３気圧程度に空気圧を高め、圧縮空気ＣＡとして吐出口２ｂから吐出するよう構成されている。その後、圧縮空気ＣＡは、イットリア安定化ジルコニア等の固体酸化物を用いた燃料電池の空気極に供給され、当該空気極において上記空気ＣＡに含まれた酸素分子が酸素イオンに変換される。そして、燃料電池では、その燃料極において空気極からの酸素イオンが燃料ガスとしての水素ガスと化学反応して、水を生じるとともに電荷（電子）を発生させ、当該電池が５０〜７０ｋＷ程度の電力を生じて、上記電気自動車の駆動輪を駆動する駆動モータなどの電気系統の電源として利用されるようになっている。
【００１５】
上記第１の圧縮機構Ｐは、空気Ａを圧縮する第１の動翼（ロータ）３と、この動翼３を回転駆動する第１の電動モータ４とを備えている。上記動翼３は、電動モータ４のシャフト４ａに一体回転可能に連結された円盤状部材３ａと、この部材３ａの外周面に対し所定角度で等間隔に配列された複数個（例えば２４個）の翼（羽根）３ｂとを有している。
上記電動モータ４は、上記吸入口２ａ側の端部が流線型に形成された収納容器５内から吐出口２ｂ側に、一端部が突出した上記シャフト４ａと、当該容器５内に収納されたモータ本体４ｂとを備えており、第１の動翼３を一の方向に回転させる。また、この電動モータ４は、後で詳述するように、低回転型の汎用的な電動モータにより構成されており、さらにシャフト４ａは、軸受鋼や軸受用鋼等の鋼製からなる玉軸受などの汎用的な転がり軸受４ｃによって回転自在に支持されている。
また、上記収納容器５の外周面には、一端部側がハウジング２の内周面２ｃに固定された複数個（例えば２４個）の静翼（ステータ）６の他端部側が取り付けられている。これらの静翼６は、上記内周面２ｃの周方向周りに等配されたものであり、吸入口２ａ側から流れてきた空気Ａの整流を行う。また、静翼６は、収納容器５をハウジング２内に固定支持する支持部材としての機能も有している。
【００１６】
上記第２の圧縮機構Ｑは、上記圧縮機構Ｐと同様に、空気Ａを圧縮する第２の動翼７と、この動翼７を回転駆動する第２の電動モータ８とを備えている。上記動翼７は、電動モータ８のシャフト８ａに一体回転可能に連結された円盤状部材７ａと、この部材７ａの外周面に対し所定角度で等間隔に配列された複数個（例えば２４個）の翼７ｂとを有している。
上記電動モータ８は、上記吐出口２ｂ側の端部が流線型に形成された収納容器９内から吸入口２ａ側に、一端部が突出した上記シャフト８ａと、当該容器９内に収納されたモータ本体８ｂとを備えている。また、この電動モータ８は、そのシャフト８ａが上記第１の電動モータ４のシャフト４ａと同軸に配置されたものであり、同シャフト８ａはシャフト４ａの回転方向と逆方向に同じ回転数で回転するようになっている。これにより、第２の動翼７は、上記第１の動翼３とは反対方向の他の方向に実質的に同速で回転駆動される。また、第２の電動モータ８は、上記第１の電動モータ４と同様に、低回転型の汎用的な電動モータを用いて構成されており、そのシャフト８ａは、軸受鋼や軸受用鋼等の鋼製からなる玉軸受などの汎用的な転がり軸受８ｃによって回転自在に支持されている。
【００１７】
また、上記収納容器９の外周面には、一端部側がハウジング２の内周面２ｃに固定された複数個（例えば２４個）の静翼１０の他端部側が取り付けられている。これらの静翼１０は、上記内周面２ｃの周方向周りに等配されたものであり、吐出口２ｂ側に圧送される圧縮空気ＣＡの圧力を僅かに上昇させる。また、静翼１０は、収納容器９をハウジング２内に固定支持する支持部材としての機能も有している。また、軸流圧縮機１では、ハウジング２内の空気路中に配置される収納容器５、９及び動翼３、７の円盤状部材３ａ、７ａは、図に示すように、それら全体で卵を横倒しにした如くの流線型の構造体に構成されており、空気Ａ及び圧縮空気ＣＡの流れを阻害するのを極力抑えつつ、動翼３、７による空気圧縮を効率よく行えるようになっている。
【００１８】
上記第１及び第２の動翼３、７は、軸方向（図の左右方向）に所定隙間をおいて互いに対向して配置されたものであり、対応する第１及び第２の電動モータ４、８によって互いに反対方向に、かつ実質的に同速で回転駆動される。このように、本実施形態の軸流圧縮機１では、複数設けられた翼３ｂからなる翼列を備えた上記第１の動翼３と、複数設けられた翼７ｂからなる翼列を備えた上記第２の動翼７とを互いに近接配置し、かつ実質的に同速で同軸反転させているので、対応する電動モータ４、８の回転数を低くしたときでも、空気Ａを効率よく圧縮することができる。また、第１及び第２の動翼３、７を実質的に同速で駆動していることから、空気Ａの圧縮効率を確実に向上させることができる。この結果、本実施形態の軸流圧縮機１では、上記従来例と異なり、高価で高回転型の電動モータを用いることなく、低回転型の汎用的な電動モータを用いて動翼３、７を回転させて空気Ａを所望圧力に圧縮することができる。
【００１９】
具体的にいえば、第１及び第２の各電動モータ４、８は、ＤＣモータやインバータ駆動されるＡＣモータなどにより構成されたものであり、１万〜１万５千回転（ｒｐｍ）程度の低回転型の汎用的な電動モータが用いられている。そして、各電動モータ４、８が、上記範囲内の回転数で対応する第１及び第２の動翼３、７を回転駆動させることにより、空気Ａから所望の高圧（２〜３気圧）の圧縮空気ＣＡを上記流量（３ｍ３／ｍｉｎ）以上で供給することができ、上記燃料電池の空気極に供給される単位時間当たりの酸素分子量を増加させて当該電池に要求される電力量（５０〜７０ｋＷ）を発生可能なものとしている。このように、本実施形態では、１０万回転を超える回転数で単一の動翼を回転させていた上記従来例や４段に併設された動翼を２万５千〜３万回転で回転させていた上記従来例での各高回転型電動モータに比べて、ステータ巻線などのモータ構造自体が小型でコスト安価な上記低回転型の汎用的な電動モータを使用することができ、２つの電動モータ４、８を用いた本実施形態の軸流圧縮機１の方が上記従来例よりも圧縮機の小型化及び低コスト化を図ることができる。しかも、上記低回転型の汎用的な電動モータは、各高回転型電動モータに比べてはるかに軽量であることから、当該圧縮機の軽量化を従来例に比べ容易に図ることができ、車載用に好適な圧縮機を簡単に構成することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、空気Ａを効率よく圧縮することができるので、軸流圧縮機１の機械効率を向上させることができ、第１及び第２の各動翼３、７を小さくすることができる。この結果、軸流圧縮機１の小型化及び低コスト化をより簡単に図ることができるとともに、慣性トルクを小さくすることができ、当該圧縮機１のＯＮ／ＯＦＦ特性を向上させることができる。すなわち、各電動モータ４、８が駆動するロータ（第１及び第２の動翼３、７）での慣性トルクを小さくすることができるので、各動翼３、７での回転開始から所定の回転数までに到達する時間で示される起動特性並びに所定の回転数から停止するまでの時間で示される停止特性、さらに回転数制御特性を向上させることができ、走行条件により電源のＯＮ／ＯＦＦ操作や出力変動が比較的頻繁に行われる電気自動車等に好適な軸流圧縮機を容易に構成することができる。しかも、このように低速駆動される動翼３、７を同軸反転させているので、動翼を停止するためのプロペラ等を各シャフト４ａ、７ａに取り付ける必要がない。
さらに、本実施形態では、第１及び第２の動翼３、７を低速回転させ、かつ効率よく空気Ａを圧縮空気ＣＡに圧縮することができるので、吸入口２ａから導入される空気Ａを整流する上記静翼６及び圧縮空気ＣＡの圧力を僅かに高めて吐出口２ｂに送る上記静翼１０を省略またはそれら静翼６、１０の設置数や形状などの設計を簡単化することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、モータ本体４ｂ、８ｂから外側に突出したシャフト４ａ、８ａにそれぞれ取り付けられた第１及び第２の動翼３、７を互いに対向配置している。さらには、第２の動翼７とで第１の動翼３を挟むように第１の電動モータ４を配置し、かつ第１の動翼３とで第２の動翼７を挟むように第２の電動モータ８を配置して、当該第１及び第２の電動モータ４、８と第１及び第２の動翼３、７とを一列に並べて配置するとともに、端部が空気Ａ及び圧縮空気ＣＡの流れ方向に沿って流線型にそれぞれ形成された収納容器５、９内に電動モータ４、８のモータ本体４ｂ、８ｂを収納してハウジング２内に配置する構成としている。これにより、電動モータ４、８が空気Ａ及び圧縮空気ＣＡの流れに対して抵抗となるのを極力防ぐことができるとともに、シンプルな構造の軸流圧縮機１を容易に構成することができる。但し、これら第１及び第２の電動モータ４、８として同じ出力のモータを使用する必要はなく、第２の電動モータ８のモータ出力に比べて同出力が１／２程度の小さいモータにより第１の電動モータ４を構成することができる。つまり、第１の電動モータ４は、第２の電動モータ８よりも上流側に配置されているため、空気Ａの圧縮に必要な第１の動翼３の回転トルクが第２の動翼７のものより小さく、それ故小さい出力のモータを第１の電動モータ４に用いることができる。その結果、この構成によると、モータ部及び翼部を含めた圧縮機全体寸法を小さく、例えば体積で４リットル以下にすることができる。
【００２２】
また、本実施形態では、上記従来例に比べて、第１及び第２の動翼３、７の回転数を大幅に低くしているので、各動翼３、７の翼３ａ、７ａに作用する遠心力を小さくすることができる。例えば上記２〜３気圧、３ｍ３／ｍｉｎの圧縮機の場合、その動翼外周部の速度を音速の７０％以下に容易におとすことができる。また、各部の設計最適化を行うことにより、上記速度を音速の５０％以下とすることも可能となる。この結果、上記従来例に比べて、遠心力による破損が翼３ａ、７ａに生じるのを容易に防ぐことができ、翼３ａ、７ａの円盤状部材３ｂ、７ｂへの取付構造などを簡単化して動翼３、７の軽量化を容易に図ることができる。さらに、強度が低い翼を使用できるようになるため、安価な金属材料を適用することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、各シャフト４ａ、８ａの回転数が上記１万〜１万５千回転（ｒｐｍ）程度の低回転数に抑えられており、当該シャフト４ａ、８ａが上記軸受鋼や軸受用鋼等の鋼製からなる玉軸受などの汎用的な転がり軸受４ｃ、８ｃにより軸支されているので、上記従来例に比べて耐震性に優れ、かつコスト安価な軸流圧縮機を構成することができる。
具体的には、例えば単一の動翼を用いた上記従来例では、その動翼を１０万回転を超える高速で回転駆動させていたので、このような高回転型モータでは、そのシャフトを回転自在に支持する軸受として玉軸受等の転がり軸受を使用することができないことから、滑り軸受（動圧軸受を含む）が用いられていた。ところが、この滑り軸受は転がり軸受に比べて耐震性が低いものであり、自動車走行に伴う振動等に起因して軸受のタッチダウンが生じ易いものであった。また、このように高速回転させていたので、その動翼回転やシャフト回転に伴う騒音も極めて大きくなって遮音対策を軸流圧縮機に行う必要があった。
【００２４】
また、２万５千〜３万回転する電動モータを用いて４段の動翼を回転させていた上記従来例では、そのモータシャフトを転がり軸受で支承することは可能であったが、本実施形態と異なり、軸受鋼や軸受用鋼等の鋼製の汎用的な転がり軸受を用いた場合、その軸受の耐久性が不足し、早期不具合を生じる恐れがあった。このため、上記汎用的な転がり軸受に比べて、高価なセラミック軸受が使用されていた。
これに対して、本実施形態では、上記汎用的な転がり軸受４ｃ、８ｃが用いられているので、コスト安価で耐震性に優れた軸受で電動モータ４、８の各シャフト４ａ、８ａが支承されることとなるため、優れた耐震性を有し、かつコスト安価な軸流圧縮機を容易に構成することができる。
【００２５】
図２は、別の実施形態に係る軸流圧縮機の要部構成を示す一部切裁断面図である。図２において、この実施形態と図１に示した実施形態との主な相違点は、上記第２の圧縮機構Ｑの構成において、上記電動モータ８に代えて、シャフト１１ａをモータ本体１１ｂの両側に突出させシャフト両端に異なる回転系を連結可能なモータ、いわゆる両軸タイプの電動モータ１１を使用するとともに、吐出口２ｂ側のシャフト突出部分に補助翼１２を設けた点である。
図２に示すように、本実施形態では、第２の電動モータ１１のシャフト１１ａは、同モータ１１のモータ本体１１ｂの両側から図の左右方向に突出した状態で、上記軸受鋼や軸受用鋼等の鋼製からなる玉軸受などの汎用的な転がり軸受１１ｃによって回転自在に支持されている。また、この電動モータ１１は、上記低回転型の汎用的な電動モータを用いて構成されたものであり、そのシャフト１１ａの一端部に一体回転可能に取り付けられた第２の動翼７を上記範囲（１万〜１万５千回転（ｒｐｍ）程度）内の回転数で回転駆動する。さらに、シャフト１１ａの他端部には、複数の翼部１２ａが外周面上に等間隔に設けられた補助翼１２が一体回転可能に取り付けられている。
【００２６】
また、上記電動モータ１１を収納する収納容器１３には、排気パイプ１４が連結された連結口１３ａが設けられており、上記燃料電池の空気極に供給された後、外部に排出される排出空気が当該容器１３内に導入されるようになっている。この連結口１３ａは、容器１３の吐出口２ｂ側の端部を円形状に開口することにより形成されている。そして、この収納容器１３では、連結口１３ａからの上記排出空気を容器１３の内部に導入しその排出空気を補助翼１２の翼部１２ａに与えることにより、当該補助翼１２を上記第２の動翼７と同方向に回転駆動させるようになっている。尚、上記排出空気は、補助翼１２を回転駆動させた後、図示を省略したパイプ等により、収納容器１３及びハウジング２の外部に送られて車外に放出される。
【００２７】
以上のように構成された本実施形態では、上記補助翼１２が収納容器１３内に導入された排出空気により第２の動翼７と同方向に回転駆動されるので、当該補助翼１２が設けられた電動モータ１１での第２の動翼７の回転駆動を補助することができる。この結果、電動モータ１１での消費電力を抑えることができ、軸流圧縮機１の省エネルギー化を図ることができる。また、第２の電動モータ１１では、その第２の動翼７に対する回転駆動が補助されるので、図１に示した第２の電動モータ８に比べて小さい出力のモータにより当該モータ１１を構成することができる。
【００２８】
尚、上記の説明では、車載用燃料電池に反応ガスを供給する供給系に組み込まれる軸流圧縮機に適用した場合について説明したが、本発明は軸方向に互いに対向して配置された第１及び第２の動翼を有し、これらの動翼をそれぞれ回転駆動する第１及び第２の電動モータを設けて、第１及び第２の動翼を同軸反転させるものであればよく、冷却媒体としてのＣＯ２ガス等の流体に対し、上記第１及び第２の動翼を回転させてその流体を圧縮する各種軸流圧縮機に適用することができる。
また、上記の説明では、第１及び第２の電動モータに各々１つの第１及び第２の動翼を取り付けた構成について説明したが、例えば軸方向に２段に併設された２つの動翼を上記第１の動翼として第１の電動モータ４のシャフト４ａに一体回転可能に設け、先端側の動翼を第２の動翼に対向配置する構成でもよい。
また、モータを動翼の前または後部に配置した例を示したが、動翼の内部にモータを収容するよう動翼を配置する構成でもよく、この場合は軸流圧縮機の軸方向寸法を短くできる。本発明に係る圧縮機では上述の如くモータが小出力、小型であるため、このような構成を実施できる。
【００２９】
また、図２に示した実施形態では、第２の電動モータ１１のシャフト１１ａに補助翼１２を設けるとともに、燃料電池の空気極に供給された後の上記排出空気により当該補助翼１２を駆動させて、電動モータ１１での第２の動翼７に対する回転駆動を補助する構成について説明したが、本発明は流体によって対応する動翼と同方向に回転駆動される補助翼をモータシャフトに一体的に設けるものであればよく、第１の電動モータ４を上記両軸タイプの低回転型の汎用的な電動モータを用いて構成し、そのモータシャフトに排出空気によって第１の動翼と同方向に回転駆動される補助翼を設けて当該モータでの第１の動翼に対する回転駆動を補助させる構成でもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の軸流圧縮機によれば、低回転型の汎用的な電動モータを用いて、上記第１及び第２の各動翼を回転駆動させて流体を所望圧力に圧縮することができるので、軸流圧縮機の機械効率を向上させて動翼を小さくすることができる点とも相まって、コスト安価で小型の軸流圧縮機を容易に構成することができる。
【００３１】
また、請求項２の軸流圧縮機によれば、流体の圧縮効率を確実に向上させることができるので、コスト安価で小型の軸流圧縮機をさらに容易に構成することができる。
【００３２】
また、請求項３の軸流圧縮機によれば、上記各電動モータのモータ構造を簡素にできるとともに、滑り軸受やセラミック軸受を使用することなく、軸受鋼や軸受用鋼などの鋼製の汎用的な転がり軸受を用いて各モータのシャフトを軸支することができるので、耐震性に優れ、かつコスト安価な軸流圧縮機を構成することができる。
【００３３】
また、請求項４の軸流圧縮機によれば、軸流圧縮機の構造を容易に簡素化することができるので、当該圧縮機の小型化をさらに簡単に行うことができる。
【００３４】
また、請求項５の軸流圧縮機によれば、上記補助翼が設けられた電動モータでの動翼の回転駆動を補助することができるので、その電動モータでの消費電力を抑えることができ、軸流圧縮機の省エネルギー化を図ることができる。
【００３５】
また、請求項６の軸流圧縮機によれば、低回転型の汎用的な電動モータを用いて上記車載用燃料電池の反応ガスを所望圧力に圧縮することができるので、電気自動車等の車両への搭載性に優れた圧縮機を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸流圧縮機の要部構成を示す一部切裁断面図である。
【図２】別の実施形態に係る軸流圧縮機の要部構成を示す一部切裁断面図である。
【符号の説明】
１    軸流圧縮機
３    第１の動翼
４    第１の電動モータ
４ａ    シャフト
７    第２の動翼
８、１１    第２の電動モータ
８ａ、１１ａ    シャフト
１２    補助翼
【図１】
2004232563.tif 000003
【図２】
2004232563.tif 000004