JP7494763B2

JP7494763B2 - 流体機械

Info

Publication number: JP7494763B2
Application number: JP2021031163A
Authority: JP
Inventors: 史也篠田; 文博鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: CN114962290B; DE102022103990A1; US11598371B2; JP2022131915A; CN114962290A; US20220275834A1

Description

本発明は、流体機械に関する。

流体機械は、回転体と、回転体と一体的に回転する作動体と、を備えている。流体機械のハウジングは、回転体及び作動体を収容する。また、流体機械は、例えば、複数の動圧滑り軸受を備えている。各動圧滑り軸受は、回転体をハウジングに対して回転可能に支持する。

動圧滑り軸受は、回転体の回転数が、動圧滑り軸受により回転体が浮上する浮上回転数に達するまでは、回転体と接触した状態で回転体を支持する。そして、回転体の回転数が浮上回転数に達すると、動圧滑り軸受と回転体との間に生じる動圧によって、回転体が動圧滑り軸受に対して浮上する。これにより、回転体が動圧滑り軸受に対して非接触の状態で回転可能に支持される。

動圧滑り軸受は、回転体の回転数が浮上回転数を下回っている場合、回転体と接触した状態で回転体を支持するため、このときに、例えば、回転体から動圧滑り軸受に過大な荷重が加わると、動圧滑り軸受と回転体との間で焼き付きが生じる虞がある。そこで、動圧滑り軸受における回転体と対向する部位に樹脂製のコーティング層を有する動圧滑り軸受が、例えば特許文献１に開示されている。

また、回転体が動圧滑り軸受と接触した状態で回転すると、動圧滑り軸受と回転体との間で生じる摩擦によって動圧滑り軸受が発熱する。そこで、流体機械においては、動圧滑り軸受を冷却するための流体が流れる冷却流路をハウジング内に形成することが考えられている。

特開２０１９－８２１９５号公報

ところが、動圧滑り軸受のコーティング層と回転体とが接触した状態で回転すると、コーティング層が回転体に削られて、コーティング層の摩耗粉が発生する。ここで、冷却流路を流れる流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の摩耗粉が発生した場合、この摩耗粉が流体と共に、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受と回転体との間まで流れ込む場合がある。すると、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受と回転体との間に流れ込んだ摩耗粉によって、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の摩耗が促進される虞がある。その結果、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受の寿命が短くなり、耐久性が低下する。

上記課題を解決するための流体機械は、回転体と、前記回転体と一体的に回転する作動体と、前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、前記ハウジング内に形成されるとともに前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、前記動圧滑り軸受は、前記回転体と対向する部位に樹脂製のコーティング層を有する流体機械であって、前記複数の動圧滑り軸受は、前記複数の動圧滑り軸受のうち、前記冷却流路を流れる前記流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度が、前記上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、前記流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含む。

例えば、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の摩耗粉が発生し、この摩耗粉が流体と共に、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受と回転体との間まで流れ込んだ場合を考える。このとき、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度が、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低い。このため、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層から発生した摩耗粉の硬度が、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低い。したがって、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の摩耗粉が流体と共に、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受と回転体との間まで流れ込んだとしても、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の摩耗の促進を抑制することができる。

また、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受は、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受よりも冷却流路を流れる流体によって冷却され易い。このため、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度を、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、流体の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低くしても、流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の摩耗粉が発生し難い。したがって、流体機械の耐久性を向上させることができる。

上記流体機械において、前記冷却流路を流れる前記流体は、気体であり、前記各動圧滑り軸受は、気体軸受であるとよい。
このような、冷却流路を流れる流体が、気体であり、各動圧滑り軸受が、気体軸受である構成は、動圧滑り軸受が回転体をハウジングに対して回転可能に支持する構成として好適である。

上記流体機械において、前記作動体は、前記回転体の回転軸線方向の第１端部に設けられた第１羽根車と、前記回転軸線方向の第２端部に設けられた第２羽根車と、を含み、前記回転軸線方向において、前記第１羽根車と前記第２羽根車との間に配置されるとともに前記回転体を回転させる電動モータを備え、前記複数の気体軸受は、前記電動モータよりも前記回転体の第１端部寄りに位置する第１動圧ラジアル軸受と、前記電動モータよりも前記回転体の第２端部寄りに位置する第２動圧ラジアル軸受と、前記第１羽根車と前記第２羽根車との差圧を受ける動圧スラスト軸受と、を含み、前記気体は、前記第１動圧ラジアル軸受、前記第２動圧ラジアル軸受、前記動圧スラスト軸受、及び前記電動モータを冷却するとよい。

これによれば、第１動圧ラジアル軸受、第２動圧ラジアル軸受、及び動圧スラスト軸受を冷却する空気によって、電動モータも冷却することができるため、電動モータを冷却するための流体が流れる冷却流路を別途用意する必要が無くなる。その結果、流体機械の構成を簡素化することができる。

上記流体機械において、前記回転体は、軸部と、前記軸部の外周面から環状に突出するとともに前記軸部と一体的に回転する拡径部と、を有し、前記拡径部は、前記電動モータに対して前記回転軸線方向で離間した位置に配置され、前記動圧スラスト軸受は、前記拡径部における前記回転軸線方向で前記電動モータ寄りに位置する部位を回転可能に支持する第１動圧スラスト軸受と、前記拡径部における前記回転軸線方向で前記電動モータとは反対側に位置する部位を回転可能に支持する第２動圧スラスト軸受と、を含み、前記第１動圧スラスト軸受のコーティング層、及び前記第２動圧スラスト軸受のコーティング層のうち、前記回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方の硬度が、前記回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方の硬度よりも高いとよい。

例えば、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい動圧スラスト軸受のコーティング層の硬度が、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい動圧スラスト軸受のコーティング層の硬度と同じである場合を考える。回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きいほど、動圧スラスト軸受のコーティング層に負荷がかかる。このため、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい動圧スラスト軸受は、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい動圧スラスト軸受よりも耐久性が低下し易い。そこで、第１動圧スラスト軸受のコーティング層、及び第２動圧スラスト軸受のコーティング層のうち、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方の硬度を、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方の硬度よりも高くした。このため、第１動圧スラスト軸受のコーティング層、及び第２動圧スラスト軸受のコーティング層のうち、回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方が削られ難くなる。したがって、流体機械の耐久性を向上させることができる。

上記流体機械において、前記冷却流路には、車載用燃料電池に向かって流れる空気の一部が前記気体として流入されるとよい。
車載用燃料電池に供給するための空気を利用して、各動圧滑り軸受を冷却することができる。したがって、車載用燃料電池を搭載する車両の構成を簡素化することができる。

この発明によれば、流体機械の耐久性を向上させることができる。

実施形態における電動圧縮機を示す側断面図。電動圧縮機の一部を拡大して示す側断面図。電動圧縮機の一部を拡大して示す側断面図。回転体及び動圧滑り軸受のコーティング層の一部を拡大して示す断面図。

以下、流体機械を電動圧縮機に具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。本実施形態の電動圧縮機は、燃料電池車に搭載されている。燃料電池車には、酸素及び水素を車載用燃料電池に供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。そして、電動圧縮機は、車載用燃料電池に供給される酸素を含む空気を圧縮する。

図１に示すように、流体機械としての電動圧縮機１０は、ハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、金属材料製であり、例えば、アルミニウム製である。ハウジング１１は、モータハウジング１２、コンプレッサハウジング１３、タービンハウジング１４、第１プレート１５、第２プレート１６、及び第３プレート１７を有している。

モータハウジング１２は、板状の端壁１２ａと、周壁１２ｂと、を有している。周壁１２ｂは、端壁１２ａの外周部から筒状に延びている。第１プレート１５は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口側の端部に連結され、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口を閉塞している。

そして、モータハウジング１２の端壁１２ａの内面１２１ａ、周壁１２ｂの内周面１２１ｂ、及び第１プレート１５におけるモータハウジング１２側の端面１５ａによってモータ室Ｓ１が区画されている。モータ室Ｓ１内には、電動モータ１８が収容されている。

第１プレート１５は、第１軸受保持部２０を有している。第１軸受保持部２０は、第１プレート１５の端面１５ａの中央部から電動モータ１８に向けて突出している。第１軸受保持部２０は、円筒状である。

第１プレート１５におけるモータハウジング１２とは反対側の端面１５ｂには、凹部１５ｃが形成されている。凹部１５ｃは、円孔状である。第１軸受保持部２０の内側は、第１プレート１５を貫通して凹部１５ｃの底面１５ｄに開口している。凹部１５ｃの軸心と第１軸受保持部２０の軸心とは一致している。凹部１５ｃの内周面１５ｅは、端面１５ｂと底面１５ｄとを接続している。

モータハウジング１２は、第２軸受保持部２２を有している。第２軸受保持部２２は、モータハウジング１２の端壁１２ａの内面１２１ａの中央部から電動モータ１８に向けて突出している。第２軸受保持部２２は、円筒状である。第２軸受保持部２２の内側は、モータハウジング１２の端壁１２ａを貫通して端壁１２ａの外面１２２ａに開口している。第１軸受保持部２０の軸心と第２軸受保持部２２の軸心とは一致している。

図２に示すように、第２プレート１６は、第１プレート１５の端面１５ｂに連結されている。第２プレート１６の中央部にはシャフト挿通孔１６ａが形成されている。シャフト挿通孔１６ａは、凹部１５ｃの内側に連通している。シャフト挿通孔１６ａの軸心は、凹部１５ｃの軸心及び第１軸受保持部２０の軸心と一致している。そして、第２プレート１６における第１プレート１５寄りの端面１６ｃと、第１プレート１５の凹部１５ｃと、によって、スラスト軸受収容室Ｓ２が区画されている。

コンプレッサハウジング１３は、空気が吸入される円孔状の吸入口１３ａを有する筒状である。コンプレッサハウジング１３は、吸入口１３ａの軸心が、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ａの軸心、及び第１軸受保持部２０の軸心と一致した状態で第２プレート１６における第１プレート１５とは反対側の端面１６ｂに連結されている。吸入口１３ａは、コンプレッサハウジング１３における第２プレート１６とは反対側の端面に開口している。コンプレッサハウジング１３と第２プレート１６の端面１６ｂとの間には、第１羽根車室１３ｂと、吐出室１３ｃと、第１ディフューザ流路１３ｄと、が形成されている。第１羽根車室１３ｂは、吸入口１３ａに連通している。吐出室１３ｃは、第１羽根車室１３ｂの周囲で吸入口１３ａの軸心周りに延びている。第１ディフューザ流路１３ｄは、第１羽根車室１３ｂと吐出室１３ｃとを連通している。第１羽根車室１３ｂは、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ａに連通している。

図３に示すように、第３プレート１７は、モータハウジング１２の端壁１２ａの外面１２２ａに連結されている。第３プレート１７の中央部にはシャフト挿通孔１７ａが形成されている。シャフト挿通孔１７ａは、第２軸受保持部２２の内側に連通している。シャフト挿通孔１７ａの軸心は、第２軸受保持部２２の軸心と一致している。

タービンハウジング１４は、空気が吸入される円孔状の吐出口１４ａを有する筒状である。タービンハウジング１４は、吐出口１４ａの軸心が、第３プレート１７のシャフト挿通孔１７ａの軸心、及び第２軸受保持部２２の軸心と一致した状態で第３プレート１７におけるモータハウジング１２とは反対側の端面１７ｂに連結されている。吐出口１４ａは、タービンハウジング１４における第３プレート１７とは反対側の端面に開口している。タービンハウジング１４と第３プレート１７の端面１７ｂとの間には、第２羽根車室１４ｂと、吸入室１４ｃと、第２ディフューザ流路１４ｄと、が形成されている。第２羽根車室１４ｂは、吐出口１４ａに連通している。吸入室１４ｃは、第２羽根車室１４ｂの周囲で吐出口１４ａの軸心周りに延びている。第２ディフューザ流路１４ｄは、第２羽根車室１４ｂと吸入室１４ｃとを連通している。第２羽根車室１４ｂは、シャフト挿通孔１７ａに連通している。

図１に示すように、ハウジング１１内には、回転体２４が収容されている。回転体２４は、軸部としての回転軸２４ａと、第１支持部２４ｂと、第２支持部２４ｃと、拡径部としての第３支持部２４ｄと、を有している。第１支持部２４ｂは、回転軸２４ａの外周面２４０ａにおける第１端部２４ｅ寄りの部位に設けられるとともに第１軸受保持部２０の内側に配置されている。第１支持部２４ｂは、回転軸２４ａに一体的に形成されるとともに回転軸２４ａの外周面２４０ａから突出している。

第２支持部２４ｃは、回転軸２４ａの外周面２４０ａにおける第２端部２４ｆ寄りの部位に設けられるとともに第２軸受保持部２２の内側に配置されている。第２支持部２４ｃは、回転軸２４ａの外周面２４０ａから環状に突出した状態で、回転軸２４ａの外周面２４０ａに固定されている。第２支持部２４ｃは、回転軸２４ａと一体的に回転可能である。

第３支持部２４ｄは、スラスト軸受収容室Ｓ２に配置されている。第３支持部２４ｄは、回転軸２４ａの外周面２４０ａから環状に突出した状態で、回転軸２４ａの外周面２４０ａに固定されている。したがって、第３支持部２４ｄは、回転軸２４ａとは別体である。第３支持部２４ｄは、回転軸２４ａと一体的に回転可能である。第３支持部２４ｄは、電動モータ１８に対して回転体２４の回転軸線方向で離間した位置に配置されている。

回転体２４の回転軸線方向の第１端部２４ｅには、作動体としての第１羽根車２５が連結されている。第１羽根車２５は、回転軸２４ａにおける第３支持部２４ｄよりも第１端部２４ｅ寄りに配置されている。第１羽根車２５は、第１羽根車室１３ｂに収容されている。回転体２４の回転軸線方向の第２端部２４ｆには、作動体としての第２羽根車２６が連結されている。第２羽根車２６は、回転軸２４ａにおける第２支持部２４ｃよりも第２端部２４ｆ寄りに配置されている。第２羽根車２６は、第２羽根車室１４ｂに収容されている。したがって、ハウジング１１は、第１羽根車２５、第２羽根車２６、及び回転体２４を収容する。また、電動モータ１８は、回転体２４の回転軸線方向において、第１羽根車２５と第２羽根車２６との間に配置されている。

第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ａと回転体２４との間には、第１シール部材２７が設けられている。第１シール部材２７は、第１羽根車室１３ｂからモータ室Ｓ１に向かう空気の洩れを抑制する。また、第３プレート１７のシャフト挿通孔１７ａと回転体２４との間には、第２シール部材２８が設けられている。第２シール部材２８は、第２羽根車室１４ｂからモータ室Ｓ１に向かう空気の洩れを抑制する。第１シール部材２７及び第２シール部材２８は、例えば、シールリングである。

電動モータ１８は、筒状のロータ３１及び筒状のステータ３２を備えている。ロータ３１は、回転軸２４ａに固定されている。ステータ３２は、ハウジング１１に固定されている。ロータ３１は、ステータ３２の径方向内側に配置されるとともに回転体２４と一体的に回転する。ロータ３１は、回転軸２４ａに止着された円筒状のロータコア３１ａと、ロータコア３１ａに設けられた図示しない複数の永久磁石と、を有している。ステータ３２は、ロータ３１を取り囲んでいる。ステータ３２は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面１２１ｂに固定された円筒状のステータコア３３と、ステータコア３３に巻回されたコイル３４と、を有している。回転体２４は、図示しないバッテリからコイル３４に電流が流れることによって、ロータ３１と一体的に回転する。したがって、電動モータ１８は、回転体２４を回転させる。よって、電動モータ１８は、回転体２４を回転させるための駆動源である。

本実施形態の燃料電池システム１は、車載用燃料電池としての燃料電池スタック１００と、電動圧縮機１０と、供給流路Ｌ１と、吐出流路Ｌ２と、分岐流路Ｌ３と、を備えている。燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池から構成されている。供給流路Ｌ１は、吐出室１３ｃと、燃料電池スタック１００と、を接続する。吐出流路Ｌ２は、燃料電池スタック１００と、吸入室１４ｃと、を接続する。

回転体２４がロータ３１と一体的に回転すると、第１羽根車２５及び第２羽根車２６が回転体２４と一体的に回転する。すると、吸入口１３ａから吸入された空気が第１羽根車室１３ｂ内で第１羽根車２５によって圧縮されるとともに第１ディフューザ流路１３ｄを通過して吐出室１３ｃから吐出される。そして、吐出室１３ｃから吐出された空気は、供給流路Ｌ１を介して燃料電池スタック１００に供給される。燃料電池スタック１００に供給された空気は、燃料電池スタック１００を発電するために使用される。その後、燃料電池スタック１００の排気として吐出流路Ｌ２へ吐出される。燃料電池スタック１００の排気は、吐出流路Ｌ２を介して吸入室１４ｃに吸入される。吸入室１４ｃに吸入される燃料電池スタック１００の排気は、第２ディフューザ流路１４ｄを通じて第２羽根車室１４ｂに吐出される。第２羽根車室１４ｂに吐出される燃料電池スタック１００の排気により第２羽根車２６が回転する。回転体２４は、電動モータ１８の駆動による回転に加え、燃料電池スタック１００の排気により回転する第２羽根車２６の回転によっても回転する。したがって、第１羽根車２５及び第２羽根車２６は、回転体２４と一体的に回転する作動体である。よって、作動体は、第１羽根車２５と、第２羽根車２６と、を含む。そして、燃料電池スタック１００の排気による第２羽根車２６の回転により回転体２４の回転が補助される。吸入室１４ｃに吐出された燃料電池スタック１００の排気は、吐出口１４ａから外部へ吐出される。

電動圧縮機１０は、複数の動圧滑り軸受Ｂ１を備えている。複数の動圧滑り軸受Ｂ１は、回転体２４をハウジング１１に対して回転可能に支持する。複数の動圧滑り軸受Ｂ１は、第１動圧ラジアル軸受２１と、第２動圧ラジアル軸受２３と、動圧スラスト軸受４０と、を含む。第１動圧ラジアル軸受２１及び第２動圧ラジアル軸受２３は、回転体２４をラジアル方向で回転可能に支持する。なお、「ラジアル方向」とは、回転体２４の回転軸線方向に対して直交する方向である。

図２に示すように、第１動圧ラジアル軸受２１は円筒状である。第１動圧ラジアル軸受２１は、第１軸受保持部２０に保持されている。したがって、第１動圧ラジアル軸受２１は、電動モータ１８よりも回転体２４の第１端部２４ｅ寄りに位置する。第１動圧ラジアル軸受２１は、回転体２４の第１支持部２４ｂを支持する。

第１動圧ラジアル軸受２１は、回転体２４の回転数が、第１動圧ラジアル軸受２１により回転体２４が浮上する浮上回転数に達するまでは、第１支持部２４ｂと接触した状態で回転体２４を支持する。そして、回転体２４の回転数が浮上回転数に達すると、第１支持部２４ｂと第１動圧ラジアル軸受２１との間に生じる空気膜の動圧によって、第１支持部２４ｂが第１動圧ラジアル軸受２１に対して浮上する。これにより、第１動圧ラジアル軸受２１は、第１支持部２４ｂと非接触の状態で回転体２４を支持する。したがって、第１動圧ラジアル軸受２１は、気体軸受である。

図３に示すように、第２動圧ラジアル軸受２３は円筒状である。第２動圧ラジアル軸受２３は、第２軸受保持部２２に保持されている。したがって、第２動圧ラジアル軸受２３は、電動モータ１８よりも回転体２４の第２端部２４ｆ寄りに位置する。第２動圧ラジアル軸受２３は、回転体２４の第２支持部２４ｃを支持する。

第２動圧ラジアル軸受２３は、回転体２４の回転数が、第２動圧ラジアル軸受２３により回転体２４が浮上する浮上回転数に達するまでは、第２支持部２４ｃと接触した状態で回転体２４を支持する。そして、回転体２４の回転数が浮上回転数に達すると、第２支持部２４ｃと第２動圧ラジアル軸受２３との間に生じる空気膜の動圧によって、第２支持部２４ｃが第２動圧ラジアル軸受２３に対して浮上する。これにより、第２動圧ラジアル軸受２３は、第２支持部２４ｃと非接触の状態で回転体２４を支持する。したがって、第２動圧ラジアル軸受２３は、気体軸受である。

図２に示すように、動圧スラスト軸受４０は、回転体２４をスラスト方向で回転可能に支持する。なお、「スラスト方向」とは、回転体２４の回転軸線方向である。
動圧スラスト軸受４０は、第１動圧スラスト軸受４１と、第２動圧スラスト軸受４２と、を含む。第１動圧スラスト軸受４１及び第２動圧スラスト軸受４２は、スラスト軸受収容室Ｓ２に配置されている。第１動圧スラスト軸受４１及び第２動圧スラスト軸受４２は、第３支持部２４ｄを挟み込むように配置されている。第１動圧スラスト軸受４１及び第２動圧スラスト軸受４２は、第３支持部２４ｄに対して、回転体２４の回転軸線方向で対向している。

第１動圧スラスト軸受４１は、回転体２４の回転数が、第１動圧スラスト軸受４１により回転体２４が浮上する浮上回転数に達するまでは、第３支持部２４ｄと接触した状態で回転体２４を支持する。そして、回転体２４の回転数が浮上回転数に達すると、第３支持部２４ｄと第１動圧スラスト軸受４１との間に生じる空気膜の動圧によって、第３支持部２４ｄが第１動圧スラスト軸受４１に対して浮上する。これにより、第１動圧スラスト軸受４１は、第３支持部２４ｄと非接触の状態で回転体２４を支持する。したがって、第１動圧スラスト軸受４１は、気体軸受である。そして、第１動圧スラスト軸受４１は、第３支持部２４ｄにおける回転体２４の回転軸線方向で電動モータ１８寄りに位置する部位を回転可能に支持する。

第２動圧スラスト軸受４２は、回転体２４の回転数が、第２動圧スラスト軸受４２により回転体２４が浮上する浮上回転数に達するまでは、第３支持部２４ｄと接触した状態で回転体２４を支持する。そして、回転体２４の回転数が浮上回転数に達すると、第３支持部２４ｄと第２動圧スラスト軸受４２との間に生じる空気膜の動圧によって、第３支持部２４ｄが第２動圧スラスト軸受４２に対して浮上する。これにより、第２動圧スラスト軸受４２は、第３支持部２４ｄと非接触の状態で回転体２４を支持する。したがって、第２動圧スラスト軸受４２は、気体軸受である。第２動圧スラスト軸受４２は、第３支持部２４ｄにおける回転体２４の回転軸線方向で電動モータ１８とは反対側に位置する部位を回転可能に支持する。

よって、第１動圧スラスト軸受４１は、回転体２４をスラスト方向で回転可能に支持する。第２動圧スラスト軸受４２は、回転体２４をスラスト方向で回転可能に支持する。したがって、動圧スラスト軸受４０は、第１羽根車２５及び第２羽根車２６との間の差圧を受ける。

動圧滑り軸受Ｂ１は、回転体２４と対向する部位に樹脂製のコーティング層Ｃ１を有する。コーティング層Ｃ１は、図示しない母材と粉末状の固体潤滑剤とから形成されている。母材は、バインダ樹脂と強化材とから構成されている。バインダ樹脂としては、例えば、ポリアミドイミド樹脂が用いられる。強化材としては、例えば、二酸化チタンが用いられる。固体潤滑剤としては、例えば、二硫化モリブデンが用いられる。

コーティング層Ｃ１は、第１動圧ラジアル軸受２１における第１支持部２４ｂと対向する部位に形成される第１ラジアルコーティング層２１ｂと、第２動圧ラジアル軸受２３における第２支持部２４ｃと対向する部位に形成される第２ラジアルコーティング層２３ｂと、を含む。さらに、コーティング層Ｃ１は、第１動圧スラスト軸受４１における第３支持部２４ｄと対向する部位に形成される第１スラストコーティング層４１ｂと、第２動圧スラスト軸受４２における第３支持部２４ｄと対向する部位に形成される第２スラストコーティング層４２ｂと、を含む。

図１、図２、及び図３に示すように、ハウジング１１には、冷却流路５０が形成されている。冷却流路５０には、流体としての空気が流れる。したがって、冷却流路５０を流れる流体は、気体である。冷却流路５０は、第２プレート１６、第１プレート１５、モータハウジング１２、及び第３プレート１７に亘って形成されている。冷却流路５０は、第１流路５１及び第２流路５２を有している。

第１流路５１は、第２プレート１６に設けられている。第１流路５１は、第２プレート１６の側壁面に設けられた流入口５１ａを有している。第１流路５１は、スラスト軸受収容室Ｓ２に連通している。

第２流路５２は、第３プレート１７に設けられている。第２流路５２は、第３プレート１７の側端面に設けられた排出口５２ａを有している。第２流路５２は、第２動圧ラジアル軸受２３と第２支持部２４ｃとの間を介してモータ室Ｓ１に連通している。

ここで、分岐流路Ｌ３は、供給流路Ｌ１から分岐している。分岐流路Ｌ３は、供給流路Ｌ１と、第１流路５１の流入口５１ａと、を接続する。分岐流路Ｌ３の途中には、インタークーラＲ１が設けられている。インタークーラＲ１は、分岐流路Ｌ３を流れる空気を冷却する。

第１流路５１には、燃料電池スタック１００に向かって供給流路Ｌ１を流れる空気の一部が分岐流路Ｌ３を介して流入される。なお、第１流路５１に流入される空気は、分岐流路Ｌ３を流れる途中でインタークーラＲ１によって冷却されている。第１流路５１に流入した空気は、第２動圧スラスト軸受４２と回転軸２４ａとの間、第２動圧スラスト軸受４２と第３支持部２４ｄとの間、凹部１５ｃの内周面１５ｅと第３支持部２４ｄとの間、第１動圧スラスト軸受４１と第３支持部２４ｄとの間、及び第１動圧スラスト軸受４１と回転軸２４ａとの間の順に通過する。そして、第１動圧ラジアル軸受２１と第１支持部２４ｂとの間を通過してモータ室Ｓ１内に流れ込む。モータ室Ｓ１内に流れ込んだ空気は、例えば、ロータ３１とステータ３２との間を通過して第２動圧ラジアル軸受２３と第２支持部２４ｃとの間に流れ込む。続いて、第２動圧ラジアル軸受２３と第２支持部２４ｃとの間に流れ込んだ空気は、第２流路５２に流れ込み、排出口５２ａから排出される。したがって、第１流路５１、第２動圧スラスト軸受４２と回転軸２４ａとの間、第２動圧スラスト軸受４２と第３支持部２４ｄとの間、凹部１５ｃの内周面１５ｅと第３支持部２４ｄとの間、第１動圧スラスト軸受４１と第３支持部２４ｄとの間、第１動圧スラスト軸受４１と回転軸２４ａとの間、第１動圧ラジアル軸受２１と第１支持部２４ｂとの間、モータ室Ｓ１、第２動圧ラジアル軸受２３と第２支持部２４ｃとの間、及び第２流路５２は、冷却流路５０を構成している。

このように、空気が冷却流路５０を流れることにより、電動モータ１８、第１動圧ラジアル軸受２１、第２動圧ラジアル軸受２３、第１動圧スラスト軸受４１、及び第２動圧スラスト軸受４２それぞれが空気によって直接冷却される。よって、冷却流路５０には、燃料電池スタック１００に向かって流れる空気の一部が、冷却流路５０を流れる気体として流入される。冷却流路５０は、冷却流路５０を流れる空気が、第２動圧スラスト軸受４２、第１動圧スラスト軸受４１、第１動圧ラジアル軸受２１、及び第２動圧ラジアル軸受２３の順に直列に流れるようにハウジング１１に形成されている。

本実施形態では、第２スラストコーティング層４２ｂの硬度は、第１スラストコーティング層４１ｂの硬度よりも低い。第１スラストコーティング層４１ｂの硬度は、第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度よりも低い。第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度は、第２ラジアルコーティング層２３ｂの硬度よりも低い。

よって、第２スラストコーティング層４２ｂの硬度は、第１スラストコーティング層４１ｂの硬度、第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度、及び第２ラジアルコーティング層２３ｂの硬度よりも低い。第１スラストコーティング層４１ｂの硬度は、第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度、及び第２ラジアルコーティング層２３ｂの硬度よりも低い。第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度は、第２ラジアルコーティング層２３ｂの硬度よりも低い。このように、本実施形態では、複数の動圧滑り軸受Ｂ１は、複数の動圧滑り軸受Ｂ１のうち、冷却流路５０を流れる空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度が、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１に対し、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くなる組み合わせを６組含んでいる。したがって、複数の動圧滑り軸受Ｂ１は、複数の動圧滑り軸受Ｂ１のうち、冷却流路５０を流れる空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度が、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１に対し、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含んでいる。なお、コーティング層Ｃ１の硬度は、例えば、母材の硬度、固体潤滑剤の含有率、及び固体潤滑剤の粒径などによって調整される。

図４に示すように、回転体２４が、第１ラジアルコーティング層２１ｂと接触した状態で回転した際に、第１支持部２４ｂが第１ラジアルコーティング層２１ｂに対して摺動する。このとき、第１ラジアルコーティング層２１ｂの一部が第１支持部２４ｂに削られ、削られた第１ラジアルコーティング層２１ｂの一部が第１支持部２４ｂにおける第１動圧ラジアル軸受２１と対向する部位に付着して、第１支持部２４ｂに移着層Ｃ２が形成される場合がある。このように形成された移着層Ｃ２の硬度は、第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度と同等であるため、移着層Ｃ２が形成されていない第１支持部２４ｂが第１ラジアルコーティング層２１ｂに直接接触した状態で回転する場合に比べると、第１ラジアルコーティング層２１ｂが摩耗し難くなる。

なお、第２支持部２４ｃにおける第２動圧ラジアル軸受２３と対向する部位、第３支持部２４ｄにおける第１動圧スラスト軸受４１と対向する部位、及び第３支持部２４ｄにおける第２動圧スラスト軸受４２と対向する部位にも同様に移着層Ｃ２が形成される場合があるがその詳細な説明は省略する。

＜作用＞
次に、本実施形態の作用について説明する。
ところで、動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１と回転体２４とが接触した状態で回転すると、コーティング層Ｃ１が回転体２４に削られて、コーティング層Ｃ１の摩耗粉が発生する。ここで、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗粉が発生した場合、この摩耗粉が空気と共に、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１と回転体２４との間まで流れ込む場合がある。

空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度は空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１に対し、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低い。このため、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１から発生した摩耗粉の硬度が、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１よりも低くなる。したがって、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗粉が空気と共に、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１と回転体２４との間まで流れ込んだとしても、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗の促進が抑制される。

＜効果＞
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）複数の動圧滑り軸受Ｂ１は、複数の動圧滑り軸受Ｂ１のうち、冷却流路５０を流れる空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度が、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１に対し、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含む。このため、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１から発生した摩耗粉の硬度が、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くなる。したがって、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗粉が空気と共に、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１と回転体２４との間まで流れ込んだとしても、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗の促進を抑制することができる。

また、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１は、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１よりも冷却流路５０を流れる空気によって冷却され易い。このため、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度を、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くしても、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗粉が発生し難い。したがって、電動圧縮機１０の耐久性を向上させることができる。

（２）第１動圧ラジアル軸受２１、第２動圧ラジアル軸受２３、第１動圧スラスト軸受４１、及び第２動圧スラスト軸受４２を冷却する空気によって電動モータ１８を冷却する。このため、電動モータ１８を冷却するための空気が流れる冷却流路を別途用意する必要が無くなる。その結果、電動圧縮機１０の構成を簡素化することができる。

（３）空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度を、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１に対し、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くすることにより、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の摩耗の促進を抑制している。これによれば、例えば、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１から発生した摩耗粉を、空気の流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１と回転体２４との間に流れ込む前に捕捉するフィルターを設置する必要がなくなる。このため、部品点数の増加を抑制することができる。

（４）冷却流路５０は、冷却流路５０を流れる空気が、第２動圧スラスト軸受４２、第１動圧スラスト軸受４１、第１動圧ラジアル軸受２１、及び第２動圧ラジアル軸受２３の順に直列に流れるようにハウジング１１に形成されている。例えば、冷却流路５０を流れる空気が、第２動圧スラスト軸受４２、第１動圧スラスト軸受４１、第１動圧ラジアル軸受２１、及び第２動圧ラジアル軸受２３それぞれに対して並列に流れるようにハウジング１１に形成される場合に比べると、冷却流路５０の経路を簡素化することができる。

（５）第２動圧スラスト軸受４２、第１動圧スラスト軸受４１、第１動圧ラジアル軸受２１、及び第２動圧ラジアル軸受２３の順に直列に流れる空気が、電動モータ１８を冷却するように冷却流路５０が構成されている。これによれば、第１動圧ラジアル軸受２１、第２動圧ラジアル軸受２３、第１動圧スラスト軸受４１、及び第２動圧スラスト軸受４２を冷却する空気によって電動モータ１８も冷却する冷却流路５０の構成を簡素化することができる。

（６）冷却流路５０には、燃料電池スタック１００に向かって流れる空気の一部が、冷却流路５０を流れる気体として流入される。これによれば、燃料電池スタック１００に供給するための空気を利用して、第１動圧ラジアル軸受２１、第２動圧ラジアル軸受２３、第１動圧スラスト軸受４１、及び第２動圧スラスト軸受４２を冷却することができる。したがって、燃料電池スタック１００を搭載する車両の構成を簡素化することができる。

＜変更例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○ 実施形態において、流体として空気を使用したが、これに限られない。例えば、流体としてオイルを使用してもよい。この場合、回転体２４の回転数が浮上回転数に達すると、例えば、第１支持部２４ｂと第１動圧ラジアル軸受２１との間に生じる油膜の動圧によって、第１支持部２４ｂが第１動圧ラジアル軸受２１に対して浮上する。

○ 実施形態において、流体機械は、電動モータ１８を備えていなくてもよい。この場合、回転体２４を回転させるための駆動源として、例えば、エンジンを用いてもよい。
○ 実施形態において、例えば、第１スラストコーティング層４１ｂ、第１ラジアルコーティング層２１ｂ、及び第２ラジアルコーティング層２３ｂそれぞれの硬度が等しい構成であってもよい。また、第１スラストコーティング層４１ｂの硬度と第２スラストコーティング層４２ｂの硬度とが等しく、第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度と第２ラジアルコーティング層２３ｂの硬度とが等しくてもよい。この場合、第１スラストコーティング層４１ｂの硬度及び第２スラストコーティング層４２ｂの硬度が、第１ラジアルコーティング層２１ｂの硬度及び第２ラジアルコーティング層２３ｂの硬度よりも低い構成であればよい。要は、複数の動圧滑り軸受Ｂ１が、複数の動圧滑り軸受Ｂ１のうち、冷却流路５０を流れる空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度が、空気の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１に対し、流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受Ｂ１のコーティング層Ｃ１の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含んでいればよい。

○ 実施形態において、冷却流路５０は、冷却流路５０を流れる空気が、第２動圧スラスト軸受４２、第１動圧スラスト軸受４１、第１動圧ラジアル軸受２１、及び第２動圧ラジアル軸受２３の順に直列に流れるようにハウジング１１に形成されていたが、これに限らない。例えば、冷却流路５０は、冷却流路５０を流れる空気が、第２動圧スラスト軸受４２及び第１動圧スラスト軸受４１の順に直列に流れる流路と、冷却流路５０を流れる空気が、第１動圧ラジアル軸受２１及び第２動圧ラジアル軸受２３の順に直列に流れる流路と、を有するようにハウジング１１に形成されていてもよい。

○ 実施形態において、例えば、回転体２４をスラスト方向に支持するために、静圧スラスト軸受を用いてもよい。
○ 実施形態において、例えば、回転体２４をラジアル方向に支持するために、静圧ラジアル軸受を用いてもよい。

○ 実施形態において、例えば、第１動圧ラジアル軸受２１及び第２動圧ラジアル軸受２３が、第１動圧スラスト軸受４１及び第２動圧スラスト軸受４２よりも空気の流れ方向の上流側に配置されていてもよい。また、第１動圧ラジアル軸受２１及び第２動圧ラジアル軸受２３が、空気の流れ方向において、第１動圧スラスト軸受４１と第２動圧スラスト軸受４２との間に配置されていてもよい。要は、電動圧縮機１０の耐久性が向上すればよく、第１動圧ラジアル軸受２１、第２動圧ラジアル軸受２３、第１動圧スラスト軸受４１、及び第２動圧スラスト軸受４２の配置位置は、特に限定されない。

○ 実施形態において、第１スラストコーティング層４１ｂ、及び第２スラストコーティング層４２ｂのうち、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方の硬度が、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方の硬度よりも高くなるようにしてもよい。

例えば、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい動圧スラスト軸受４０のコーティング層Ｃ１の硬度が、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい動圧スラスト軸受４０のコーティング層Ｃ１の硬度と同じである場合を考える。回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きいほど、動圧スラスト軸受４０のコーティング層Ｃ１に負荷がかかる。このため、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい動圧スラスト軸受４０は、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい動圧スラスト軸受４０よりも耐久性が低下し易い。そこで、第１スラストコーティング層４１ｂ、及び第２スラストコーティング層４２ｂのうち、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方の硬度を、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方の硬度よりも高くした。このため、第１スラストコーティング層４１ｂ、及び第２スラストコーティング層４２ｂのうち、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方が削られ難くなる。したがって、電動圧縮機１０の耐久性を向上させることができる。

この場合、第１動圧スラスト軸受４１、及び第２動圧スラスト軸受４２のうち、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方が、回転体２４が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方よりも空気の流れ方向の上流側に配置されていてもよい。

○ 実施形態において、コーティング層Ｃ１を構成する材料は、適宜変更してもよい。例えば、固体潤滑剤としては、二硫化タングステンを用いてもよい。要は、コーティング層Ｃ１の硬度を異ならせることにより、電動圧縮機１０の耐久性が向上すればよい。

○ 実施形態において、第１支持部２４ｂは、回転軸２４ａに一体的に形成されていたが、これに限らない。例えば、第１支持部２４ｂが、回転軸２４ａと別体であってもよい。

○ 実施形態において、第３支持部２４ｄは、回転軸２４ａと別体であったが、第３支持部２４ｄは、回転軸２４ａに一体的に形成されていてもよい。
○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、第１羽根車２５及び第２羽根車２６を備える構成であったが、第２羽根車２６を備えていなくてもよい。

○ 実施形態において、冷却流路５０を流れる気体は空気に限らず、例えば、冷媒ガスを用いてもよい。
○ 実施形態において、冷却流路５０には、燃料電池スタック１００に向かって流れる空気の一部が、冷却流路５０を流れる気体として流入されたが、これに限らず、燃料電池スタック１００に向かって流れる空気とは別の空気であってもよい。

○ 実施形態において、第１シール部材２７及び第２シール部材２８は、シールリングであったが、これに限らない。第１シール部材２７及び第２シール部材２８は、例えば、ラビリンスシールであってもよい。

○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、第１羽根車２５によって圧縮された流体が、第２羽根車２６によって再び圧縮されるような構成であってもよい。
○ 実施形態において、第１羽根車２５及び第２羽根車２６が圧縮する流体としては、空気に限らない。したがって、電動圧縮機１０の適用対象及び圧縮対象の流体は任意である。例えば、電動圧縮機１０は空調装置に用いられていてもよく、圧縮対象の流体は冷媒であってもよい。また、電動圧縮機１０の搭載対象は、車両に限られず任意である。

○ 実施形態において、回転体２４の回転によって作動する作動体としてスクロール機構を備えたスクロール型圧縮機を流体機械として採用してもよい。また、作動体として２つのロータを備えたルーツポンプを流体機械として採用してもよい。

１０…流体機械としての電動圧縮機、１１…ハウジング、１８…電動モータ、２１…第１動圧ラジアル軸受、２１ｂ…第１ラジアルコーティング層、２３…第２動圧ラジアル軸受、２３ｂ…第２ラジアルコーティング層、２４…回転体、２４ａ…軸部としての回転軸、２４ｄ…拡径部としての第３支持部、２５…作動体としての第１羽根車、２６…作動体としての第２羽根車、４０…動圧スラスト軸受、４１…動圧滑り軸受としての第１動圧スラスト軸受、４１ｂ…第１スラストコーティング層、４２…動圧滑り軸受としての第２動圧スラスト軸受、４２ｂ…第２スラストコーティング層、５０…冷却流路、１００…車載用燃料電池としての燃料電池スタック、Ｂ１…動圧滑り軸受、Ｃ１…コーティング層。

Claims

回転体と、
前記回転体と一体的に回転する作動体と、
前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、
前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、
前記ハウジング内に形成されるとともに前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、
前記動圧滑り軸受は、前記回転体と対向する部位に樹脂製のコーティング層を有する流体機械であって、
前記複数の動圧滑り軸受は、前記複数の動圧滑り軸受のうち、前記冷却流路を流れる前記流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度と、前記上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層から発生した摩耗粉の硬度とが、前記上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、前記流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含むことを特徴とする流体機械。
前記冷却流路を流れる前記流体は、気体であり、
前記各動圧滑り軸受は、気体軸受であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記作動体は、
前記回転体の回転軸線方向の第１端部に設けられた第１羽根車と、
前記回転軸線方向の第２端部に設けられた第２羽根車と、を含み、
前記回転軸線方向において、前記第１羽根車と前記第２羽根車との間に配置されるとともに前記回転体を回転させる電動モータを備え、
前記複数の気体軸受は、
前記電動モータよりも前記回転体の第１端部寄りに位置する第１動圧ラジアル軸受と、
前記電動モータよりも前記回転体の第２端部寄りに位置する第２動圧ラジアル軸受と、
前記第１羽根車と前記第２羽根車との差圧を受ける動圧スラスト軸受と、を含み、
前記気体は、前記第１動圧ラジアル軸受、前記第２動圧ラジアル軸受、前記動圧スラスト軸受、及び前記電動モータを冷却することを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
前記回転体は、
軸部と、
前記軸部の外周面から環状に突出するとともに前記軸部と一体的に回転する拡径部と、を有し、
前記拡径部は、前記電動モータに対して前記回転軸線方向で離間した位置に配置され、
前記動圧スラスト軸受は、
前記拡径部における前記回転軸線方向で前記電動モータ寄りに位置する部位を回転可能に支持する第１動圧スラスト軸受と、
前記拡径部における前記回転軸線方向で前記電動モータとは反対側に位置する部位を回転可能に支持する第２動圧スラスト軸受と、を含み、
前記第１動圧スラスト軸受のコーティング層、及び前記第２動圧スラスト軸受のコーティング層のうち、前記回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方の硬度が、前記回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方の硬度よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の流体機械。
前記冷却流路には、車載用燃料電池に向かって流れる空気の一部が前記気体として流入されることを特徴とする請求項２～請求項４のいずれか一項に記載の流体機械。
回転体と、
前記回転体と一体的に回転する作動体と、
前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、
前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、
前記ハウジング内に形成されるとともに前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、
前記動圧滑り軸受は、前記回転体と対向する部位に樹脂製のコーティング層を有する流体機械であって、
前記複数の動圧滑り軸受は、前記複数の動圧滑り軸受のうち、前記冷却流路を流れる前記流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度が、前記上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、前記流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含み、
前記冷却流路を流れる前記流体は、気体であり、
前記各動圧滑り軸受は、気体軸受であり、
前記作動体は、
前記回転体の回転軸線方向の第１端部に設けられた第１羽根車と、
前記回転軸線方向の第２端部に設けられた第２羽根車と、を含み、
前記回転軸線方向において、前記第１羽根車と前記第２羽根車との間に配置されるとともに前記回転体を回転させる電動モータを備え、
前記複数の気体軸受は、
前記電動モータよりも前記回転体の第１端部寄りに位置する第１動圧ラジアル軸受と、
前記電動モータよりも前記回転体の第２端部寄りに位置する第２動圧ラジアル軸受と、
前記第１羽根車と前記第２羽根車との差圧を受ける動圧スラスト軸受と、を含み、
前記気体は、前記第１動圧ラジアル軸受、前記第２動圧ラジアル軸受、前記動圧スラスト軸受、及び前記電動モータを冷却することを特徴とする流体機械。
前記回転体は、
軸部と、
前記軸部の外周面から環状に突出するとともに前記軸部と一体的に回転する拡径部と、を有し、
前記拡径部は、前記電動モータに対して前記回転軸線方向で離間した位置に配置され、
前記動圧スラスト軸受は、
前記拡径部における前記回転軸線方向で前記電動モータ寄りに位置する部位を回転可能に支持する第１動圧スラスト軸受と、
前記拡径部における前記回転軸線方向で前記電動モータとは反対側に位置する部位を回転可能に支持する第２動圧スラスト軸受と、を含み、
前記第１動圧スラスト軸受のコーティング層、及び前記第２動圧スラスト軸受のコーティング層のうち、前記回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が大きい方の硬度が、前記回転体が回転する際に受けるスラスト荷重が小さい方の硬度よりも高いことを特徴とする請求項６に記載の流体機械。
回転体と、
前記回転体と一体的に回転する作動体と、
前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、
前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、
前記ハウジング内に形成されるとともに前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、
前記動圧滑り軸受は、前記回転体と対向する部位に樹脂製のコーティング層を有する流体機械であって、
前記複数の動圧滑り軸受は、前記複数の動圧滑り軸受のうち、前記冷却流路を流れる前記流体の流れ方向の上流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度が、前記上流側に配置された動圧滑り軸受に対し、前記流れ方向の下流側に配置された動圧滑り軸受のコーティング層の硬度よりも低くなる組み合わせを少なくとも１組含み、
前記冷却流路を流れる前記流体は、気体であり、
前記各動圧滑り軸受は、気体軸受であり、
前記冷却流路には、車載用燃料電池に向かって流れる空気の一部が前記気体として流入されることを特徴とする流体機械。