(57)【要約】【課題】簡易な構成で、サージング状態から抜け出すことができる圧縮機構を提供する。【解決手段】インペラ４１と、回転軸２６と、複数のラジアル磁気軸受２７と、圧縮機構ケーシング２３とを備える。回転軸２６は、インペラ４１を回転させる。複数のラジアル磁気軸受２７は、回転軸２６を非接触で回転自在に支持し、所定条件において所定発熱量以上に発熱する。圧縮機構ケーシング２３は、インペラ４１と回転軸２６と複数のラジアル磁気軸受２７とを収容する。また、複数のラジアル磁気軸受２７の少なくとも一部は、圧縮機構ケーシング２３の内部空間であってインペラ４１に向かって吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ３に配置されている、又は、吸入空間Ｓ３を形成する吸入空間形成部２８２の外面に接触するように又はその外面の近傍に配置されている。【選択図】図２
2013127205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラ（４１）と、
前記インペラを回転させる回転軸（２６）と、
前記回転軸を非接触で回転自在に支持し、所定条件において所定発熱量以上に発熱する複数の磁気軸受（２７）と、
前記インペラと前記回転軸と前記複数の磁気軸受とを収容するケーシング（２３，２２３）と、
を備え、
前記複数の磁気軸受の少なくとも一部は、前記ケーシングの内部空間であって前記インペラに向かって吸入冷媒が流れる吸入空間（Ｓ３，Ｓ２３）に配置されている、又は、前記吸入空間を形成する吸入空間形成部（２８２）の外面に接触するように又はその外面の近傍に配置されている、
圧縮機構（２，２００）。
【請求項２】
前記回転軸と前記磁気軸受との間の隙間の隙間寸法を検知する隙間センサ（９３）をさらに備え、
前記磁気軸受は、前記隙間センサによって検知される隙間寸法が所定値を超えた場合に、前記所定発熱量以上に発熱する、
請求項１に記載の圧縮機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機構に関する。
【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する。遠心式の圧縮機は、大量の流体を吸い込み圧縮できるというメリットがある一方で、吸い込む流体の量が所定量を下回ると、サージングという吐出圧力及び流量が変動する現象が発生し圧縮機の振動が大きくなるという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１（特開平８−２３３３８２号公報）では、圧縮機に吸入される吸入ガス冷媒を、加熱器を用いて加熱し、吸入ガス冷媒を膨張させている。これにより、吸入ガス冷媒の体積流量が大きくなるので、サージング状態に入ったとしても、サージング状態から抜けることができるようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、吸入ガス冷媒を膨張させるために、吸入ガス冷媒を加熱するための加熱器を別途設ける必要がある。このため、コストが高くなる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、簡易な構成で、サージング状態から抜け出すことができる圧縮機構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観点に係る圧縮機構は、インペラと、回転軸と、複数の磁気軸受と、ケーシングとを備える。回転軸は、インペラを回転させる。磁気軸受は、回転軸を非接触で回転自在に支持し、所定条件において所定発熱量以上に発熱する。ケーシングは、インペラと回転軸と複数の磁気軸受とを収容する。また、複数の磁気軸受の少なくとも一部は、ケーシングの内部空間であってインペラに向かって吸入冷媒が流れる吸入空間に配置されている、又は、吸入空間を形成する吸入空間形成部の外面に接触するように又はその外面の近傍に配置されている。
【０００７】
ここで、例えば、所定条件とは、インペラに流れる吸入冷媒が所定量を下回る条件である。また、吸入空間形成部の外面の近傍とは、吸入空間形成部の外面よりも外側の箇所を意味する。本発明では、所定条件において所定発熱量以上に発熱する複数の磁気軸受の一部を、上述のように配置することで、サージングが発生している状態において、一部の磁気軸受を、吸入冷媒を加熱するための加熱器として機能させることができる。これにより、吸入冷媒を膨張させて体積流量を増やすことができる。このように、本発明では、サージング状態に入ったとしても、一部の磁気軸受の配置を上述のように配置するといった簡易な構成で、サージング状態から抜け出すことができるようになっている。
【０００８】
本発明の第２観点に係る圧縮機構は、本発明の第１観点に係る圧縮機構であって、隙間センサをさらに備える。隙間センサは、回転軸と磁気軸受との間の隙間の隙間寸法を検知する。そして、磁気軸受は、隙間センサによって検知される隙間寸法が所定値を超えた場合に、所定発熱量以上に発熱する。
【０００９】
ここで、サージングが発生すると振動が起こるため、隙間センサによって検知される隙間寸法が所定値を超えることが考えられる。そして、隙間寸法が所定値を超えると、振動を抑えるために、磁気軸受に電流が多く流れる時間が長くなり、磁気軸受の発熱量が増加する。そして、磁気軸受の発熱量が所定量以上になる。
【００１０】
このように、サージングが発生すると磁気軸受の発熱量が所定量以上になる。よって、本発明では、このような磁気軸受を上述のように配置することで、サージングが発生すると、自然と吸入冷媒を加熱することができるようになっている。よって、サージング状態から抜け出すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１観点及び第２観点に係る圧縮機構では、簡易な構成で、サージング状態から抜け出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る圧縮機構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】圧縮機構の概略断面図。
【図３】インペラの概略外観斜視図。
【図４】制御部の制御ブロック図。
【図５】変形例Ａに係る圧縮機構の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて、本発明に係る圧縮機構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。
【００１４】
（１）空気調和装置１の構成
図１は、本発明に係る圧縮機構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。
【００１５】
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、圧縮機構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、ＨＦＣ−１３４ａが使用されているが、これに限られるものではない。
【００１６】
（１−１）圧縮機構２
圧縮機構２は、単一の圧縮部が組み込まれた単段式の遠心圧縮機から構成される。圧縮機構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から出た冷媒を圧縮機構２の吸入側（吸入口２１）へと導く冷媒管であり、吐出管７は、圧縮機構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。圧縮機構２の構成については、後に詳述する。
【００１７】
（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圧縮機構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を介して圧縮機構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。
【００１８】
（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。
【００１９】
（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を介して圧縮機構２の吸入口２１に接続されるように構成されている。
【００２０】
以上に説明した、圧縮機構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。
【００２１】
また、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、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。
【００２２】
（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内（具体的には、モータケーシング３２の導出口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。
【００２３】
（１−６）戻し配管１８
戻し配管１８は、モータケーシング３２内（モータ収容空間Ｓ２）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。
【００２４】
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。
【００２５】
（２）圧縮機構２の詳細構成
図２は、圧縮機構２の概略断面図である。図３は、インペラ４１の概略外観斜視図である。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、圧縮機構２の吸入側を前とする）とし、軸方向に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。
【００２６】
圧縮機構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構である。圧縮機構２は、図２に示すように、主として、圧縮機構ケーシング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、スラスト磁気軸受２８と、スラスト円盤２９と、複数の入口ガイドベーン３０とを有している。圧縮機構２は、密閉式の圧縮機構ケーシング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、スラスト円盤２９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。
【００２７】
（２−１）圧縮機構ケーシング２３
圧縮機構ケーシング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。
【００２８】
（２−１−１）圧縮部ケーシング３１
圧縮部ケーシング３１は、圧縮機構ケーシング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、を形成している。吸入空間Ｓ３には、ラジアル磁気軸受２７の一部が配置されている。ラジアル磁気軸受２７については、後に詳述する。
【００２９】
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、圧縮機構ケーシング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、圧縮機構ケーシング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。
【００３０】
（２−１−２）モータケーシング３２
モータケーシング３２は、圧縮機構ケーシング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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。尚、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。
【００３４】
インペラ４１は、図３に示すように、主として、ハブ４２と、ハブ４２の前面から軸方向に突出するように周方向に配置された複数の羽根４３、４４を有しており、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。
【００３５】
ハブ４２は、前側から後側に向けて拡径しており、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４２ａと、ハブ前面４２ａよりも半径が大きい円形状平面であるハブ後面４２ｄとを有しており、ハブ前面４２ａが吸入側（前側）を向くように且つハブ後面４２ｄが後側を向くように、配置されている。
【００３６】
ハブ４２は、さらに、ハブ後面４２ｄの外周縁から軸方向に延びハブ後面４２ｄと中心軸が共通であるハブ円筒形状面４２ｂと、ハブ前面４２ａの外周縁からハブ円筒形状面４２ｂの前縁までを径方向内側に窪むようになだらかに繋ぐ拡径湾曲面４２ｃとを有している。尚、インペラ４１の拡径湾曲面４２ｃは、拡径湾曲面４２ｃと、圧縮機構ケーシング２３のインペラ配置空間Ｓ１ａを形成するインペラ配置空間形成部の拡径湾曲面４２ｃに対向する拡径湾曲対向面１９との最短距離が冷媒流れ方向の下流側に進むにつれて短くなるように形成されている。
【００３７】
インペラ４１の拡径湾曲面４２ｃには、大羽根４３と小羽根４４とが、周方向に交互に並ぶように形成されている。尚、大羽根４３と小羽根４４とは、拡径湾曲面４２ｃに対して垂直となるように突出しており、大羽根４３と小羽根４４との対向する面同士が周方向に概ね等間隔となるように形成されている。
【００３８】
大羽根４３及び小羽根４４は、いずれも、前面視において左巻となるように螺旋状に伸びることにより、いわゆる「後ろ向き羽根」を構成している。すなわち、大羽根４３及び小羽根４４は、ハブ前面４２ａ側からハブ後面４２ｄ側に向かうにつれて、径方向に拡大しながら、左に旋回するように延びている。
【００３９】
さらに、大羽根４３及び小羽根４４は、前端部の長手方向と、径方向外側端部の長手方向とが、互いにねじれの位置関係となるように構成されている。
【００４０】
尚、各大羽根４３は、拡径湾曲面４２ｃの、前端部から後端部まで延びるように形成されている。これに対して、各小羽根１２３は、拡径湾曲面４２ｃの、前端部と後端部との中間程度の位置から後端部まで延びるように形成されている。
【００４１】
インペラ４１は、モータ２５が駆動することで、前面視において右回転（図３において矢印で示す方向に向かって回転）することにより、吸入管６を流れる冷媒を吸入口２１を介して吸入し、圧縮して高圧とした後、吐出口２２を介して吐出管７に向けて吐出する。
【００４２】
各大羽根４３及び小羽根４４の前方部分で且つ径方向外側の部分は、インペラ４１が回転することにより、拡径湾曲対向面１９の近傍を沿うように移動する。これにより、冷媒の流速を増すことができる。そして、流速を増した状態の冷媒は、インペラ配置空間Ｓ１ａの径方向外側（吐出側）に形成されるデフューザ空間Ｓ１ｂにおいて、運動エネルギが圧力エネルギに変換され、高圧冷媒となる。デフューザ空間Ｓ１ｂで高圧となった冷媒は、さらに径方向外側に形成されるスクロール空間Ｓ１ｃにおいて、減速されて整流され、吐出口２２を介して吐出管７に吐出される。
【００４３】
以上のように、圧縮機構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、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。
【００４４】
（２−３）モータ２５
モータ２５は、圧縮部２４の後側に配置され、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、スラスト磁気軸受２８及びスラスト円盤２９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。
【００４５】
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。
【００４６】
（２−３−１）ロータ５２
ロータ５２は、圧縮部２４のインペラ４１に連結された回転軸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を介して、圧縮部２４のインペラ４１が駆動（回転）し、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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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、圧縮機構ケーシング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。
【００４９】
（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、複数（具体的には、２つ）存在する。
【００５０】
ここで、複数のラジアル磁気軸受２７の一部は、上述したように、吸入空間Ｓ３に配置されている。具体的には、モータ２５の軸方向前側に配置されているラジアル磁気軸受２７（以下では、説明のために、これを適宜、吸入側ラジアル磁気軸受２７ａという）が、吸入空間Ｓ３に配置されている。
【００５１】
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を挟んで径方向に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。
【００５２】
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。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が所定値を超えると、制御部９によってラジアル磁気軸受２７のコイルに流れる電流量が増加され、ラジアル磁気軸受２７に電流が多く流れる時間が長くなる。そして、これにより、ラジアル磁気軸受２７の発熱量が増加し、ラジアル磁気軸受２７の発熱量が所定量以上に発熱するようになっている。
【００５３】
（２−５）スラスト磁気軸受２８及びスラスト円盤２９
スラスト円盤２９は、回転軸２６の軸方向後端部に設けられている。スラスト円盤２９は、径方向に広がり軸方向を向く平面２９ａを有する環状の円盤部材であり、その中空部が回転軸２６に固定されている。
【００５４】
スラスト磁気軸受２８は、スラスト円盤２９を挟んで軸方向に対向するように、スラスト円盤２９の軸方向両側に１つずつ配置されている。スラスト磁気軸受２８は、主として、円環状のコイル（図示せず）を含む電磁石７１を有している。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とスラスト円盤２９との間に磁界を発生させ、回転軸２６に固定されたスラスト円盤２９を、軸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って、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及びスラスト円盤２９の軸方向の位置を保持している、すなわち、回転軸２６及びスラスト円盤２９を軸方向に拘束している。尚、スラスト磁気軸受２８の磁力を受けるのは、スラスト円盤２９の平面２９ａである。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これらの磨耗を抑制できる。
【００５５】
尚、本実施形態では、スラスト磁気軸受２８とスラスト円盤２９との間には、スラスト磁気軸受２８とスラスト円盤２９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が設けられており、この軸方向隙間センサ９４によって、スラスト円盤２９、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、スラスト円盤２９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。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が所定値を超えると、制御部９によって、スラスト磁気軸受２８のコイルに流れる電流量が増加され、スラスト磁気軸受２８の発熱量が所定量以上に発熱するようになっている。
【００５６】
（２−６）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冷媒（吸入冷媒）の流量や流れ方向を調整するために、吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ３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４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。
【００５７】
（３）制御部９の構成
図４は、制御部９の制御ブロック図である。
【００５８】
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。
【００５９】
（４）吸入冷媒の加熱
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する。遠心式の圧縮機は、大量の流体を吸い込み圧縮できるというメリットがある一方で、吸い込む流体の量が所定量を下回ると、サージングという吐出圧力及び流量が変動する現象が発生し圧縮機の振動が大きくなるという問題がある。
【００６０】
そこで、本実施形態では、吸入空間Ｓ３に複数のラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）を配置し、ラジアル磁気軸受２７（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）の発熱を用いて吸入空間Ｓ３を流れる吸入冷媒を加熱している。
【００６１】
具体的には、流量センサ９５によって検知される吸入冷媒の流量が所定量を下回り（所定条件に相当）、サージングが発生すると、圧縮機構２の振動が起こり径方向隙間センサ９３によって検知される径方向隙間寸法が大きくなる状態が生じる。このため、径方向隙間寸法が、所定径方向隙間寸法（所定値）を超える状態が生じる。尚、所定径方向隙間寸法とは、予めシミュレーション、机上計算等によって導出されて設定された回転軸２６とラジアル磁気軸受２７との間の径方向の隙間寸法である。そして、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が所定径方向隙間寸法を超えると、制御部９が、圧縮機構２の振動を抑制するために、ラジアル磁気軸受２７のコイルに流す電流量を増加している。このように、サージングが発生すると、ラジアル磁気軸受２７に電流が多く流れる時間が長くなることにより、ラジアル磁気軸受２７の発熱量が増加する。そして、上述したように、ラジアル磁気軸受２７の発熱量が所定量以上に発熱するようになっている。
【００６２】
このように、本実施形態では、サージングが発生するとラジアル磁気軸受２７が所定量以上に発熱する現象を利用して、発熱されたラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）を用いて、吸入冷媒を加熱している。
【００６３】
（５）特徴
以上のように、本実施形態では、吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ３に複数のラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）を配置し、サージングが発生するとラジアル磁気軸受２７の発熱量が所定量以上になる現象を利用して、一部のラジアル磁気軸受２７（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）によって吸入空間Ｓ３の冷媒を加熱している。
【００６４】
これにより、吸入冷媒の質量流量が同じでも、吸入冷媒を加熱して膨張させることにより吸入冷媒の体積流量を増加させることができる。すなわち、圧縮部２４のインペラ４１に向かって流れる冷媒の体積流量を増加させることができる。よって、サージング状態に入ったとしても、その状態から自然と抜けるようにすることができる。
【００６５】
このように、本実施形態では、吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ３に、複数のラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）を配置するといった簡易な構成を用いて、サージング状態に入ったとしてもその状態から抜けるようにすることができる。
【００６６】
また、この一部のラジアル磁気軸受２７（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）は、サージングが発生したときにのみ発熱量が所定量以上になって吸入冷媒を加熱する加熱器として機能するが、サージングが発生していない通常状態のときは、通常の軸受として機能する。
【００６７】
尚、上記実施形態では、２つのラジアル磁気軸受２７が存在していることが前提であるが、１つのラジアル磁気軸受２７のみが設けられている場合は、このラジアル磁気軸受２７が吸入空間Ｓ３に配置されることになる。
【００６８】
（６）変形例
以上、本発明の実施形態について図面を用いて説明したが、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。
【００６９】
（６−１）変形例Ａ
図５は、本変形例Ａに係る圧縮機構２００の概略断面図である。
【００７０】
上記実施形態の圧縮機構２に代え以下に説明する圧縮機構２００を採用してもよい。尚、上記実施形態と同様の構成については、同番号を付し説明を省略する。
【００７１】
圧縮機構２００は、潤滑油を必要としない、いわゆるオイルレスの圧縮機構である。圧縮機構２００は、図５に示すように、主として、圧縮機構ケーシング２２３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、スラスト磁気軸受２８と、スラスト円盤２９と、複数の入口ガイドベーン３０とを有している。圧縮機構２は、密閉式の圧縮機構ケーシング２２３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、スラスト円盤２９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。
【００７２】
圧縮機構ケーシング２２３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２３１と、モータケーシング３２とを有している。尚、圧縮部ケーシング２３１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。
【００７３】
圧縮部ケーシング２３１には、圧縮機構ケーシング２２３の軸方向前側部分（吸入側部分）を構成し、主として、吸入口２２１と、吐出口２２２とが形成されている。吸入口２２１は、圧縮機構ケーシング２２３の径方向外側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、圧縮機構ケーシング２２３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。また、圧縮部ケーシング２３１は、内面によって、圧縮部２４を収容する圧縮空間Ｓ１を形成する圧縮空間形成部２８１と、内面によって、圧縮部２４の吸入側に位置し吸入口２２１から圧縮部２４に向かって吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ２３とを形成する吸入空間形成部２８２と、を有している。尚、吸入空間形成部２８２は伝熱性能の高い材料から構成される。
【００７４】
本変形例では、複数のラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側（軸方向前側）に位置する吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）は、所定量以上に発熱している状態において吸入空間形成部２８２と熱交換可能となるように配置されている。具体的には、本変形例では、吸入側ラジアル磁気軸受２７ａは、その一端面が、吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）に接触するように配置されている。
【００７５】
以上のように、本変形例では、複数のラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）が、吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ２３を形成する吸入空間形成部２８２に接触するように配置されている。ここで、吸入冷媒の流量が所定量を下回り（所定条件に相当）、サージングが発生すると、上記実施形態のように、ラジアル磁気軸受２７の発熱量が所定量以上に発熱する。
【００７６】
よって、本変形例では、一部のラジアル磁気軸受２７を、サージングが発生している状態（具体的には、所定発熱量以上に発熱している状態）において、吸入空間形成部２８２を加熱する加熱器として機能させることができる。吸入空間形成部２８２が加熱されると、この加熱された吸入空間形成部２８２と吸入空間Ｓ２３を流れる吸入冷媒との間で熱伝達が行われる。これにより、吸入空間Ｓ２３を流れる吸入冷媒が加熱される。すなわち、一部のラジアル磁気軸受２７（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）は、吸入空間Ｓ２３を流れる吸入冷媒を加熱する加熱器として機能している。
【００７７】
このように、本変形例では、吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ２３を形成する吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）に接触するようにラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）を配置し、サージングが発生するとラジアル磁気軸受２７（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）の発熱量が所定量以上になる現象を利用して、ラジアル磁気軸受２７（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）によって吸入空間Ｓ２３の冷媒を加熱している。すなわち、本変形例では、吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）に接触するようにラジアル磁気軸受２７の一部（吸入側ラジアル磁気軸受２７ａ）を配置するといった簡易な構成を用いて、サージング状態に入ったとしてもその状態から抜けるようにすることができる。
【００７８】
尚、本変形例では、吸入側ラジアル磁気軸受２７ａが吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）に接触するように配置されていることを例に挙げて説明したが、吸入側ラジアル磁気軸受２７ａは、吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）に接触している必要はなく、吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）の近傍に配置されていてもよい。すなわち、吸入空間形成部２８２の外面（軸方向前端面）と熱交換が可能となるような位置に配置されていればよい。尚、上述の近傍とは、吸入空間形成部２８２の外面よりも外側（軸方向前側）に位置する箇所を意味する。このような構成を有する場合であっても、本変形例で説明した作用効果を同様に得ることができる。
【００７９】
（６−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、圧縮機構２は、単一の圧縮部が組み込まれた単段式の遠心圧縮機から構成されると説明したが、これに限られるものではない。例えば、１台の一軸二段圧縮構造を有する圧縮機構であってもよいし、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の圧縮機構であってもよいし、さらに、多段圧縮式の圧縮機を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構であってもよい。
【００８０】
（６−３）変形例Ｃ
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。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明では、磁気軸受を備えた圧縮機構に種々適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
２，２００          圧縮機構
２３，２２３        圧縮機構ケーシング（ケーシング）
２６                回転軸
２７                ラジアル磁気軸受（磁気軸受）
４１                インペラ
９３                径方向隙間センサ（隙間センサ）
２８２              吸入空間形成部
Ｓ３，Ｓ２３        吸入空間
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】特開平８−２３３３８２号公報
【図１】
2013127205.tif 000003
【図２】
2013127205.tif 000004
【図３】
2013127205.tif 000005
【図４】
2013127205.tif 000006
【図５】
2013127205.tif 000007