(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転によって冷媒を吸入するインペラ（４１）と、
前記インペラに連結され前記インペラを回転させる回転軸（２６）と、
前記インペラを前記回転軸の軸方向に拘束するスラスト磁気軸受（２８）と、
を備え、
前記スラスト磁気軸受は、前記インペラの軸方向の両側に配置される電磁石（７１）を有しており、
前記インペラは、円盤形状を有する磁性体であり、軸方向の両側の面で前記スラスト磁気軸受の磁力を受ける、
遠心圧縮機（２）。
【請求項２】
前記インペラは、
環形状を有するハブ（４２）と、前記ハブの吸入側の面（４４）から軸方向に突出する複数の羽根（４３）と、を有し、
前記羽根の径方向内側部分の軸方向の高さをＨ１とし、前記羽根の径方向外側部分の軸方向の高さをＨ２とし、前記ハブの半径をＤとした場合、
0005929157.tif 000005
の関係が成り立つ円盤形状を有する、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記インペラと前記電磁石との間に設けられ、前記インペラと前記電磁石との間の軸方向の隙間を検知する隙間センサ（９４）、をさらに備える、
請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラの回転による遠心力を利用して流体を圧縮する遠心式の圧縮機が存在している。この種の圧縮機には、インペラが連結される回転軸に取り付けられるロータと、ロータの外周側に設けられるステータとを有するモータが設けられており、回転軸に作用する軸方向の荷重を受けるためにさらにスラスト軸受が設けられているものがある。尚、近年では、モータのロータを高速回転することが望まれている。このため、回転精度を向上し磨耗を抑制するなどの意味から、スラスト軸受として、磁気軸受が設けられることがある。
【０００３】
ここで、スラスト磁気軸受として磁気軸受を用いる場合、スラスト磁気軸受の磁力を受ける部材として、軸方向に直交する径方向に広がる平面を有する平面部材を設ける必要がある。例えば、特許文献１（特開２００１−２６３２９１号公報）では、２つのインペラをそれぞれの平面部分が対向するように配置し、これらの平面部分がスラスト磁気軸受の磁力を受けるように、圧縮機を構成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示の技術では、２つのインペラのそれぞれの平面部分がスラスト磁気軸受の磁力を受けることになるので、平面部材を別途設ける必要がなく圧縮機の小型化に貢献している。しかし、特許文献１に開示のインペラは、スラスト磁気軸受の磁力を受ける平面部分から軸方向に向かって突出する翼を有しているため、軸方向の一端面しかスラスト磁気軸受の磁力を受ける平面部分として機能させることができない。このため、特許文献１に開示の技術では、複数のインペラの平面部分を対向するように配置する必要があり、１つのインペラを有する単段圧縮式の圧縮機への適用が困難である。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、簡易な構造で小型化が可能な遠心圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る遠心圧縮機は、回転によって冷媒を吸入するインペラと、インペラに連結されインペラを回転させる回転軸と、インペラを回転軸の軸方向に拘束するスラスト磁気軸受と、を備える。そして、スラスト磁気軸受は、インペラの軸方向の両側に配置される電磁石を有しており、インペラは、円盤形状を有する磁性体であり、軸方向の両側の面でスラスト磁気軸受の磁力を受ける。
【０００７】
本発明では、インペラがスラスト磁気軸受の磁力を受ける平面部材として機能している。これにより、別途の平面部材を設けなくてもよいので小型化を達成できる。また、本発明に係る遠心圧縮機が単段圧縮式構造の圧縮機であっても、平面部材としてインペラを用いることにより、スラスト磁気軸受の磁力を受けることができる。以上のように、本発明では、簡易な構造で小型化が可能である。
【０００８】
しかも、本発明では、インペラがスラスト磁気軸受の電磁石による磁力を受けることによって、インペラのスラスト方向（軸方向）の位置を保持できる。また、これにより、インペラに連結される回転軸のスラスト方向（軸方向）の位置も保持できる。
【０００９】
本発明の第２観点に係る遠心圧縮機は、本発明の第１観点に係る遠心圧縮機であって、インペラは、環形状を有するハブと、ハブの吸入側の面から軸方向に突出する複数の羽根とを有する。そして、インペラは、羽根の径方向内側部分の軸方向の高さをＨ１とし、羽根の径方向外側部分の軸方向の高さをＨ２とし、ハブの半径をＤとした場合、
0005929157.tif 000002
の関係が成り立つ円盤形状を有する。
【００１０】
上記のような式が成り立つインペラを用いることにより、小型化を達成できる。また、本発明に係る遠心圧縮機が単段圧縮式構造の圧縮機であっても、上記のような式が成り立つインペラを用いることにより、このインペラを、スラスト磁気軸受の磁力を受ける平面部材として機能させることができる。
【００１１】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機は、本発明の第１又は第２観点に係る遠心圧縮機であって、インペラと電磁石との間に設けられ、インペラと電磁石との間の軸方向の隙間を検知する隙間センサ、をさらに備える。
【００１２】
本発明では、インペラと電磁石との間の隙間管理を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１観点及び第２観点に係る遠心圧縮機では、平面部材としてのインペラを用いることにより、単段圧縮式構造を採ることができる。また、簡易な構造で小型化が可能である。また、インペラ及び回転軸の軸方向の位置を保持できる。
【００１４】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機では、インペラと電磁石との間の隙間管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る遠心圧縮機が採用された冷凍装置の一例としての空気調和装置の概略構成図。
【図２】遠心圧縮機の概略断面図。
【図３】インペラを軸方向前側から視た図。
【図４】インペラを回転中心を通って軸方向に切断した場合の断面図。
【図５】遠心圧縮機の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明に係る遠心圧縮機２が採用された冷凍装置の一例としての空気調和装置１の実施形態について説明する。
【００１７】
（１）空気調和装置１の構成
図１は、本発明に係る遠心圧縮機２が採用された冷凍装置の一例としての空気調和装置１の概略構成図である。
【００１８】
空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、対象空間の空調を行う冷凍装置である。空気調和装置１は、冷房運転を実行可能であり、主として、遠心圧縮機２と、熱源側熱交換器３と、第１膨張機構４と、利用側熱交換器５とを有している。尚、本実施形態では、冷媒として、超臨界域で作動する二酸化炭素冷媒が使用されている。
【００１９】
（１−１）遠心圧縮機２
遠心圧縮機２は、単一の圧縮部が組み込まれた単段式の圧縮機である。遠心圧縮機２は、吸入管６を流れる低圧の冷媒を、吸入口２１を介して吸入し、吸入口２１を介して吸入した冷媒を圧縮して高圧の冷媒とした後に、吐出口２２を介して吐出管７へと吐出する。尚、吸入管６は、利用側熱交換器５から出た冷媒を遠心圧縮機２の吸入側（吸入口２１）へと導く冷媒管であり、吐出管７は、遠心圧縮機２から吐出口２２を介して吐出された冷媒を熱源側熱交換器３の入口へと導く冷媒管である。遠心圧縮機２の構成については、後に詳述する。
【００２０】
（１−２）熱源側熱交換器３
熱源側熱交換器３は、冷却源としての水又は空気と熱交換させることにより遠心圧縮機２から吐出された冷媒の放熱を行う冷媒の放熱器として機能する。熱源側熱交換器３は、一端が、吐出管７を介して遠心圧縮機２の吐出口２２に接続されており、他端が、第１膨張機構４に接続されるように構成されている。
【００２１】
（１−３）第１膨張機構４
第１膨張機構４は、熱源側熱交換器３で放熱された冷媒の減圧を行う機構であり、電動膨張弁が使用されている。第１膨張機構４は、一端が、熱源側熱交換器３に接続され、他端が、利用側熱交換器５に接続されるように構成されている。
【００２２】
（１−４）利用側熱交換器５
利用側熱交換器５は、加熱源としての水又は空気と熱交換させることにより第１膨張機構４で減圧された冷媒の加熱を行う冷媒の加熱器として機能する。利用側熱交換器５は、一端が、第１膨張機構４に接続され、他端が、吸入管６を介して遠心圧縮機２の吸入口２１に接続されるように構成されている。
【００２３】
以上に説明した、遠心圧縮機２、熱源側熱交換器３、第１膨張機構４、及び、利用側熱交換器５は、吸入管６及び吐出管７を含む冷媒配管によって順次接続されることにより、冷媒が循環するメイン経路１１を構成している。
【００２４】
また、本実施形態での空気調和装置１は、モータ２５（後述する）を冷却するために、モータケーシング３２（後述する）内に低圧の冷媒を流している。よって、本実施形態での空気調和装置１は、さらに、第１バイパス配管１７と、戻し配管１８とを有している。
【００２５】
（１−５）第１バイパス配管１７
第１バイパス配管１７は、熱源側熱交換器３で放熱された冷媒を、モータケーシング３２の導入口３５（後述する）へと導く第１バイパス経路１２を構成する冷媒管であり、一端が熱源側熱交換器３の出口に接続され、他端がモータケーシング３２の導入口３５に接続されるように構成されている。第１バイパス配管１７には、減圧機構としての第２膨張機構１２ａが設けられている。第２膨張機構１２ａは、開度調整が可能な電動膨張弁である。この第２膨張機構１２ａによって、熱源側熱交換器３で放熱された後の高圧の冷媒が冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されている。
【００２６】
（１−６）戻し配管１８
戻し配管１８は、モータケーシング３２内を流れる低圧の冷媒を利用側熱交換器５に導く戻し経路１３を構成するための冷媒管であり、一端がモータケーシング３２の排出口３６（後述する）に接続され、他端が利用側熱交換器５の入口に接続されるように構成されている。
【００２７】
以上のように、本実施形態の空気調和装置１では、メイン経路１１と、第１バイパス経路１２と、戻し経路１３と、によって、冷媒が流れる冷媒回路１０が形成されている。
【００２８】
（２）遠心圧縮機２の詳細構成
図２は、遠心圧縮機２の概略断面図である。尚、以下では、回転軸２６の中心軸線をＯ−Ｏとし、回転軸２６の回転中心をＯとする。また、中心軸線Ｏ−Ｏに沿って延びる方向を軸方向又は前後方向（尚、遠心圧縮機２の吸入側を前とする）とし、軸方向に対して直交する方向を径方向とし、軸方向周りの方向を周方向とする。
【００２９】
遠心圧縮機２は、潤滑油を必要としない、いわゆるオイルレスの圧縮機である。遠心圧縮機２は、図２に示すように、主として、圧縮機ケーシング２３と、圧縮部２４と、モータ２５と、回転軸２６と、ラジアル磁気軸受２７と、複数の入口ガイドベーン３０と、スラスト磁気軸受２８と、を有している。遠心圧縮機２は、密閉式の圧縮機ケーシング２３に、圧縮部２４、モータ２５、回転軸２６と、ラジアル磁気軸受２７と、スラスト磁気軸受２８と、複数の入口ガイドベーン３０とが収容されるように構成されている。
【００３０】
（２−１）圧縮機ケーシング２３
圧縮機ケーシング２３は、軸方向に延びる略円筒形状の密閉式容器であり、圧縮部ケーシング３１と、モータケーシング３２とを有している。
【００３１】
（２−１−１）圧縮部ケーシング３１
圧縮部ケーシング３１は、圧縮機ケーシング２３の軸方向前側部分（吸入側部分）を構成し、その内面によって、圧縮部２４を収容する圧縮空間Ｓ１と、圧縮部２４の吸入側に位置し吸入口２１から圧縮部２４に向かって吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ３と、磁気軸受配置空間Ｓ４とを形成している。尚、磁気軸受空間Ｓ４は、インペラ４１の軸方向後側に位置している。
【００３２】
また、圧縮部ケーシング３１には、主として、冷媒を吸入するための吸入口２１と、冷媒を吐出するための吐出口２２とが形成されている。吸入口２１は、圧縮機ケーシング２３の軸方向一端（前端）に向かって開口しており、吸入管６に接続されている。吐出口２２は、圧縮機ケーシング２３の径方向外端に向かって開口しており、吐出管７に接続されている。
【００３３】
（２−１−２）モータケーシング３２
モータケーシング３２は、圧縮機ケーシング２３の軸方向後側部分を構成し、軸方向に延びる略円筒状の容器であり、軸方向の両端が開口した略円筒形状の筒状部３２ａと、筒状部３２ａの開口を軸方向両側から閉じる閉塞部３２ｂ，３２ｃとを有している。モータケーシング３２は、その内部に、モータ２５を収容するモータ収容空間Ｓ２を形成している。
【００３４】
また、モータケーシング３２には、主として、導入口３５と、排出口３６とが形成されている。導入口３５は、第１バイパス配管１７において第２膨張機構１２ａによって減圧された後の低圧の液冷媒を、モータケーシング３２内（すなわち、モータ収容空間Ｓ２）に導入するための開口であり、第１バイパス配管１７に接続されている。排出口３６は、モータケーシング３２内（モータ収容空間Ｓ２）を流れた冷媒を、モータ収容空間Ｓ２の外（戻し配管１８）へと排出するための開口であり、戻し配管１８に接続されている。
【００３５】
尚、圧縮部ケーシング３１の軸方向後端面とモータケーシング３２の軸方向前端面（閉塞部３２ｂの軸方向前端面）とは、圧縮空間Ｓ１とモータ収容空間Ｓ２とを区画する区画部として機能している。
【００３６】
（２−２）圧縮部２４
圧縮部２４は、吸入口２１を介して吸入空間Ｓ３に流入する吸入冷媒を圧縮する部分であり、圧縮空間Ｓ１に配置されている。圧縮部２４は、主として、回転軸２６の軸方向一端部分（具体的には、前端部分）に連結され回転可能なインペラ４１を有している。インペラ４１は、磁性体である。ここで、本実施形態では、インペラ４１が配置されるインペラ配置空間Ｓ１ａと、インペラ配置空間Ｓ１ａの径方向外側に位置するデフューザ空間Ｓ１ｂと、デフューザ空間Ｓ１ｂの径方向外側に位置するスクロール空間Ｓ１ｃとを総称して、圧縮空間Ｓ１と呼んでいる。ここで、デフューザ空間Ｓ１ｂとは、インペラ４１の回転によって流速を増した冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換し、高圧の冷媒とするための空間である。また、スクロール空間Ｓ１ｃとは、流速を減速して整流するための空間である。
【００３７】
遠心圧縮機２では、回転軸２６の回転によって圧縮部２４のインペラ４１が回転する。そして、回転軸２６が圧縮部２４のインペラ４１を回転させることにより、軸方向前側から冷媒を吸入し、その吸入した吸入冷媒を、圧縮しながら遠心力を作用させて径方向外側へと流出させている。尚、インペラ４１の詳細構成については、後述する。
【００３８】
（２−３）モータ２５
モータ２５は、圧縮部２４の軸方向後側に配置され、主として、ロータ５２と、ロータ５２に対向するステータ５３とを有している。モータ２５（ロータ５２及びステータ５３）は、ラジアル磁気軸受２７と共に、モータケーシング３２内（すなわち、モータ収容空間Ｓ２）に収容されている。
【００３９】
尚、本実施形態では、モータケーシング３２内（モータ収容空間Ｓ２）には、上述したように、第１バイパス配管１７を流れ第２膨張機構１２ａによって減圧された低圧の液冷媒が導入口３５を介して供給されている。そして、この液冷媒は、回転軸２６の内部に流入している。尚、回転軸２６内を流れる冷媒は、モータ２５からの熱によって加熱されて蒸発することにより、モータケーシング３２内から排出口３６を介してモータケーシング３２外へ出るときには、ガス冷媒となっている。
【００４０】
（２−３−１）ロータ５２
ロータ５２は、圧縮部２４のインペラ４１が連結された回転軸２６に嵌め込まれることにより回転軸２６に取り付けられている。ロータ５２が回転することによって、回転軸２６が回転し、回転軸２６が回転することによって、回転軸２６に連結される圧縮部２４のインペラ４１が駆動（回転）する。これにより、圧縮部２４のインペラ４１が冷媒を圧縮するようになっている。
【００４１】
ロータ５２は、主として、ロータコア５２ａと、複数の磁石（図示せず）とを有している。ロータコア５２ａは、中央の孔部に回転軸が嵌め込まれる略円筒形状の部材であり、電磁鋼板が軸方向に積層されることによって形成されている。複数の磁石は、例えば、希土類磁石からなり、各々が周方向に所定の間隔を空けて、ロータコア５２ａに嵌め込まれている。
【００４２】
（２−３−２）ステータ５３
ステータ５３は、ロータ５２の外周側に配置され、圧縮機ケーシング２３（モータケーシング３２）の筒状部３２ａの内周面に焼き嵌めによって固定されている。ステータ５３は、主として、ステータコア５３ａと、ステータコア５３ａに装着される巻線（図示せず）とを有している。ステータ５３は、各巻線に通電されることによって回転磁界が発生されるように、構成されている。尚、ステータ５３は、その内周面と、ロータ５２（ロータ５２の外周面）との間に、隙間としてのエアギャップｔが形成されるように、構成されている。
【００４３】
（２−４）ラジアル磁気軸受２７
ラジアル磁気軸受２７は、スラスト磁気軸受２８と共に、回転軸２６を非接触で回転自在に支持する軸受である。ラジアル磁気軸受２７は、回転軸２６の径方向（ラジアル方向）の荷重を支持する。本実施形態では、ラジアル磁気軸受２７は、モータ２５を軸方向において両側から挟むように、モータ２５の軸方向両側に１つずつ配置されている。すなわち、本実施形態では、ラジアル磁気軸受２７は、２つ存在する。
【００４４】
ラジアル磁気軸受２７は、具体的には、主として、コイル（図示せず）を含む複数（本実施形態では、４極）の電磁石６１を有している。複数の電磁石６１は、回転軸２６の径方向外側において、周方向に所定の間隔を空けて配置されている。すなわち、４極の電磁石６１は、２極ずつが回転軸２６を径方向に挟んで互いに対向するように配置されている。ラジアル磁気軸受２７は、コイルに電流が流されることにより複数の電磁石６１と回転軸２６との間に磁界を発生させ、回転軸２６を、径方向に発生する磁力（磁気吸引力）により磁気浮上させることにより、非接触で回転軸２６を支持している。すなわち、ラジアル磁気軸受２７は、電磁石６１によって発生する径方向の磁力によって、回転軸２６の径方向の位置を保持している、すなわち、回転軸２６を径方向に拘束している。このように、ラジアル磁気軸受２７は、回転軸２６を非接触で支持するため、回転軸と軸受との間の摩擦や摩擦によるこれらの磨耗を抑制できる。
【００４５】
尚、本実施形態では、回転軸２６とラジアル磁気軸受２７（複数の電磁石６１）との間には、回転軸２６とラジアル磁気軸受２７との間の径方向の隙間の径方向隙間寸法を検知する径方向隙間センサ９３（図５を参照）が設けられており、この径方向隙間センサ９３によって、回転軸２６の径方向の位置が検知されるようになっている。そして、この径方向隙間センサ９３によって検知される径方向隙間寸法により、ラジアル磁気軸受２７のコイルに流される電流量、ひいては、磁力が変更されるように制御されて、回転軸２６の径方向の位置が決定されている。尚、ラジアル磁気軸受２７のコイルに流される電流量は、後述する制御部９によって制御されている。
【００４６】
（２−５）入口ガイドベーン３０
複数の入口ガイドベーン３０は、圧縮部２４のインペラ４１の回転によって吸入される吸入冷媒の流量や流れ方向を調整するために、吸入空間Ｓ３（すなわち、圧縮部２４の吸入側）に配置される回動可能な羽根部材である。複数の入口ガイドベーン３０は、各々が周方向に並んで配置されており、駆動装置３０ａ（図５を参照、例えば、モータ）によって駆動されている。尚、駆動装置３０ａの駆動軸は、径方向に延びるように配置されており、入口ガイドベーン３０は、径方向に延びる軸線回りに回動する。そして、この回動によって入口ガイドベーン３０の径方向に広がる径方向水平面に対する傾斜が変更される。これにより、上述した吸入冷媒の流量や流れ方向を調整している。
【００４７】
（２−６）スラスト磁気軸受２８
スラスト磁気軸受２８は、圧縮機ケーシング３１内に配置されており、主として、コイル（図示せず）を含む複数の電磁石７１を有している。複数の電磁石７１は、インペラ４１を挟んで軸方向に対向するように、インペラ４１の軸方向の両側に１極ずつ配置されている。尚、インペラ４１の軸方向一端側（前側）に配置される電磁石７１は、吸入空間Ｓ３に配置されている。また、インペラ４１の軸方向他端側（後側）に配置される電磁石７１は、磁気軸受配置空間Ｓ４に配置されている。
【００４８】
スラスト磁気軸受２８は、コイルに電流が流されることにより複数の電磁石７１と磁性体であるインペラ４１との間に磁界を発生させ、回転軸２６に連結（固定）されたインペラ４１を、軸方向に発生する磁力（磁気吸引力）によって磁気浮上させている。そして、これにより、非接触で回転軸２６を支持している。すなわち、スラスト磁気軸受２８は、電磁石７１によって発生する軸方向の磁力によって、回転軸２６及びインペラ４１の軸方向の位置を保持している、すなわち、回転軸２６及びインペラ４１を軸方向に拘束している。
【００４９】
このように、スラスト磁気軸受２８は、回転軸２６を非接触で支持するため、回転軸と軸受との間の摩擦や摩擦による磨耗を抑制できる。
【００５０】
尚、本実施形態では、スラスト磁気軸受２８（電磁石７１）とインペラ４１との間には、スラスト磁気軸受２８（電磁石７１）とインペラ４１との間の軸方向の隙間の軸方向隙間寸法を検知する軸方向隙間センサ９４（図５を参照）が設けられており、この軸方向隙間センサ９４によって、インペラ４１、ひいては、回転軸２６の軸方向の位置が検知されるようになっている。そして、この軸方向隙間センサ９４によって検知される軸方向隙間寸法により、スラスト軸気軸受２８のコイルに流される電流量、ひいては、磁力が変更されるように制御されて、インペラ４１及び回転軸２６の軸方向の位置が決定されている。尚、スラスト磁気軸受２８のコイルに流される電流量は、制御部９によって制御されている。
【００５１】
（３）インペラ４１の詳細構成
図３は、インペラ４１を軸方向前側から視た図である。図４は、インペラ４１を回転中心Ｏを通って軸方向に切断した場合の断面図である。
【００５２】
インペラ４１は、略円盤形状を有しており、回転軸２６の軸方向前端部にボルトによって連結（固定）されている。インペラ４１は、主として、図３及び図４に示すように、ハブ４２と、複数の羽根４３とを有している。インペラ４１は、ハブ４２の前後方向に延びる回転軸２６からモータ２５の駆動力が伝達されて回転軸２６を軸心として回転する。具体的には、インペラ４１は、モータ２５が駆動することで、図３において矢印で示す回転方向に向かって回転する。
【００５３】
（３−１）ハブ４２
ハブ４２は、その中央部に回転軸２６を通すための孔４２ａが形成されている環形状の円板部材である。ハブ４２は、回転軸２６と一体回転するように回転軸２６に軸支されている。ハブ４２は、径方向に広がった円形状平面であるハブ前面４４及びハブ後面４５が、それぞれ、前後方向（軸方向）を向くように配置されている。
【００５４】
（３−２）羽根４３
複数の羽根４３は、ハブ４２のハブ前面４４の径方向外端部分に、各々が周方向に略等間隔に並ぶように配置されている。複数の羽根４３は、それぞれ、略同じ大きさに形成されている。羽根４３は、ハブ４２の吸入側の面であるハブ前面４４から軸方向前側に略垂直に突出するように形成されている。
【００５５】
また、複数の羽根４３は、それぞれ、径方向内側部分が径方向外側部分よりも短い形状を有しており、主として、短面４３ａと、短面４３ａよりも径方向外側に形成され、短面４３ａよりも長い長面４３ｂと、短面４３ａの回転方向下流側部分と長面４３ｂの回転方向下流側部分とを回転方向上流側から回転方向下流側に突出するようになだらかに繋ぐ小湾曲面４３ｃと、短面４３ａの回転方向上流側部分と長面４３ｂの回転方向上流側部分とを回転方向上流側から回転方向下流側に突出するようになだらかに繋ぐ大湾曲面４３ｄとを有している。複数の羽根４３のそれぞれの短面４３ａ及び長面４３ｂは、回転中心Ｏを中心として放射状に並ぶように形成されている。そして、羽根４３は、小湾曲面４３ｃと大湾曲面４３ｄとが所定の間隔を空けて対向するように配置されている。
【００５６】
また、羽根４３の径方向内側部分（具体的には、短面４３ａ）の軸方向の高さをＨ１とし、羽根４３の径方向外側部分（具体的には、長面４３ｂ）の軸方向の高さをＨ２とした場合、羽根４３は、下記の（式１）が成り立つように、形成されている。
0005929157.tif 000003
【００５７】
すなわち、羽根４３の前面４３ｅは、ハブ４２のハブ前面４４及びハブ後面４５と略平行の関係にあり、複数の羽根４３は、いわゆる略２次元翼型に形成されている。
【００５８】
尚、インペラ４１全体としては、ハブ４２の半径（回転中心Ｏからハブ４２の径方向外端面４２ｂまでの距離）をＤとした場合、下記の（式２）が成り立っている。
0005929157.tif 000004
【００５９】
以上のように、インペラ４１は、上述した（式１）及び（式２）が成り立つ円盤形状を有している。よって、本実施形態では、羽根４３が形成されていないハブ後面４５だけでなく、ハブ前面４４に配置される羽根４３の軸方向の一端面（すなわち、吸入側を向く前面４３ｅ）も、スラスト磁気軸受２８の磁力を受ける平面として機能させることができる。
【００６０】
（４）制御部９の構成
図５は、遠心圧縮機２の制御ブロック図である。
【００６１】
空気調和装置１は、上述したように、第１膨張機構４、第２膨張機構１２ａ、モータ２５、ラジアル磁気軸受２７、スラスト磁気軸受２８、入口ガイドベーン３０の駆動装置３０ａ等の空気調和装置１を構成する各要素の動作を制御する制御部９をさらに有している。制御部９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されており、上述の径方向隙間センサ９３、軸方向隙間センサ９４、吸入空間Ｓ３を流れる冷媒の流量を検知する流量センサ９５等と接続されている。そして、これらのセンサからの検出結果を受けて、上述の各要素の動作を制御している。
【００６２】
（５）特徴
（５−１）
本実施形態では、インペラ４１が、上記の（式１）及び（式２）が成り立つ円盤形状を有している。また、インペラ４１は、磁性体である。
【００６３】
これにより、インペラ４１の両側の面（具体的には、ハブ後面４５及び羽根４３の前面４３ｅ）を、スラスト磁気軸受２８の磁力を受ける平面部材として機能させることができる。よって、別途の平面部材を設けなくてもよいので、小型化及び軽量化を達成できる。また、特許文献１（特開２００１−２６３２９１号公報）に開示のように、インペラを２つ以上設けることを必須にしなくてもよい。すなわち、本実施形態に記載のような単段式圧縮構造の圧縮機であっても、インペラ４１をスラスト磁気軸受２８の磁力を受ける平面部材として採用できる。以上のように、本実施形態の遠心圧縮機２では、簡易な構造で小型化が可能である。
【００６４】
また、従来、インペラには、３次元翼型の羽根が形成されているが、本実施形態では、インペラ４１の羽根４３は、２次元翼型に形成されているので、従来に比べると加工が容易であり、遠心力や熱による変形に対する許容度が高くなる。
【００６５】
（５−２）
本実施形態では、インペラ４１を軸方向において挟むように、スラスト磁気軸受２８（複数の電磁石７１）が配置されている。すなわち、スラスト磁気軸受２８（電磁石７１）は、インペラ４１のケーシングとしての機能も有していることになる。そして、本実施形態では、スラスト磁気軸受２８（電磁石７１）とインペラ４１との間の軸方向隙間寸法を検知している。これにより、ケーシングの機能を有するスラスト磁気軸受２８（電磁石７１）とインペラ４１との間の隙間管理を容易に行うことができる。これにより、冷媒の漏れを抑制でき、圧縮機効率を向上できる。
【００６６】
（５−３）
従来、スラスト磁気軸受の磁力を受ける平面部材は、回転軸２６に、焼き嵌め等によって固定されている。一方、本実施形態では、インペラ４１は、ボルトによって回転軸２６に固定されている。よって、本実施形態では、インペラ４１の取り付け／取り外し効率が向上する。従って、本実施形態では、インペラ４１以外の他の部品（例えば、非常用に設けられるタッチダウン軸受）へのアクセス性が向上する。
【００６７】
（６）変形例
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６８】
（６−１）変形例Ａ
上記実施形態では、遠心圧縮機２は、単一の圧縮部が組み込まれた単段式の圧縮機であると説明したが、これに限られるものではない。例えば、２つの圧縮部を有する一軸二段圧縮構造の遠心圧縮機であってもよいし、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の遠心圧縮機であってもよいし、さらに、多段圧縮式の圧縮機を２系統以上並列に接続して構成された並列多段圧縮式の遠心圧縮機であってもよい。
【００６９】
（６−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、冷凍装置として、冷房運転を実行可能な空気調和装置１を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、冷房と暖房とを切替可能な空気調和装置に適用してもよいし、ヒートポンプ式の給湯装置に適用してもよい。
【００７０】
（６−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、スラスト磁気軸受２８は、複数の電磁石７１を有しており、複数の電磁石７１は、インペラ４１を挟んで軸方向に対向するように、インペラ４１の軸方向の両側に１極ずつ配置されていると説明したが、これに限られるものではなく、電磁石７１は、インペラ４１の軸方向の両側のうち少なくとも一方に配置されていればよい。
【００７１】
例えば、スラスト磁気軸受２８は、１つの電磁石７１を有しており、インペラ４１の軸方向の一端側にのみ配置されていてもよい。従来では、軸方向の一端面しかスラスト磁気軸受の磁力を受ける平面部分として機能させることができないが、本発明では、インペラ４１は円盤形状を有しているので、インペラ４１の軸方向の両側のいずれにもスラスト磁気軸受２８を配置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明では、スラスト磁気軸受を備えた遠心圧縮機に種々適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
２                  遠心圧縮機
２６                回転軸
２８                スラスト磁気軸受
４１                インペラ
４２                ハブ
４３                羽根
４４                ハブ前面（ハブの吸入側の面）
７１                電磁石
９４                軸方向隙間センサ（隙間センサ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開２００１−２６３２９１号公報
【図１】
0005929157.tif 000006
【図２】
0005929157.tif 000007
【図３】
0005929157.tif 000008
【図４】
0005929157.tif 000009
【図５】
0005929157.tif 000010