(57)【要約】【課題】コストを抑制できる遠心圧縮機を提供する。【解決手段】回転可能なインペラ４１と、回動可能な複数の入口ガイドベーン３０と、入口ガイドベーン３０を回動する駆動機構８０とを備える。複数の入口ガイドベーン３０は、インペラ４１の回転によって吸入される吸入冷媒の流量を調整するために、吸入冷媒が流れる吸入空間Ｓ３に回転方向に並んで配置される。また、駆動機構８０は、吸入空間Ｓ３に配置される。【選択図】図２
2013127207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なインペラ（４１）と、
前記インペラの回転によって吸入される吸入冷媒の流量を調整するために、前記吸入冷媒が流れる吸入空間（Ｓ３）に前記回転方向に並んで配置される、回動可能な複数の入口ガイドベーン（３０）と、
前記入口ガイドベーンを回動する駆動機構（８０）と、
を備え、
前記駆動機構は、前記吸入空間に配置される、
遠心圧縮機（２）。
【請求項２】
前記インペラと前記入口ガイドベーンと前記駆動機構とを収容し、前記吸入空間を形成する吸入空間形成部（８９）を有するケーシング（２３）、をさらに備え、
前記駆動機構は、前記入口ガイドベーンを駆動するモータ（８１）と、前記入口ガイドベーンに連結され前記入口ガイドベーンに前記モータの駆動力を伝達する駆動軸（８５）と、を有し、
前記吸入空間形成部には、前記吸入空間形成部を貫通しない孔が形成されており、
前記孔は、前記駆動軸を回転可能に支持する、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記駆動機構は、
前記モータが連結されて前記モータの駆動力が伝達され、前記駆動軸の延びる方向に対して直交する方向に延びる回転軸（８２）と、
前記回転軸に連結され前記回転軸を介して前記モータの駆動力が伝達される第１ギア（８３）と、
前記駆動軸に連結されて前記第１ギアに噛み合い、前記第１ギアを介して前記モータの駆動力が伝達され、前記駆動軸に前記モータの駆動力を伝達する第２ギア（８４）と、
をさらに有する、
請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記吸入空間形成部に接触するように前記吸入空間に配置され、前記駆動機構を支持する支持部材（９０）、をさらに備える、
請求項１〜３のいずれか１項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って吸入される冷媒の流量の調節等を行うために、インペラの吸入側にガイドベーンを設けている遠心圧縮機が存在する。例えば、特許文献１（特開２００４−１６２７１６号公報）に開示の遠心圧縮機では、ガイドベーンをインペラの吸入側に設置するために、事前旋回組立体ハウジング、環状リング及びベーンキャリア組立体から成る事前旋回発生組立体を設けており、さらに、これらの外周側に、ガイドベーンを駆動させるために、ベベルピニオンギヤ、アーム、機械リンク装置等を設けている。そして、環状リングに形成されるベベルギヤがベベルピニオンギヤと噛み合うことで環状リングが回転されることにより、ガイドベーンが駆動しており、ベベルピニオンギヤは、軸を介してアームと接続され、アームが機械リンク装置等によって回転されることにより駆動されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では、ガイドベーンを配置するための構造や駆動するための構造が複雑であり、コストがかかることが懸念される。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、コストを抑制できる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】
【０００５】
本発明の第１観点に係る遠心圧縮機は、回転可能なインペラと、回動可能な複数の入口ガイドベーンと、入口ガイドベーンを回動する駆動機構とを備える。複数の入口ガイドベーンは、インペラの回転によって吸入される吸入冷媒の流量を調整するために、吸入冷媒が流れる吸入空間に回転方向に並んで配置される。また、駆動機構は、吸入空間に配置される。
【０００６】
ここで、従来は、圧縮機とは別のガイドベーンユニット（事前旋回発生組立体、ベベルピニオンギヤ、アーム、機械リンク装置等）を、インペラの吸入側に設けているが、本発明では、圧縮機内の吸入空間に、入口ガイドベーン及び駆動機構を配置している。よって、従来に比べて、簡易に、入口ガイドベーン及び駆動機構を有するガイドベーンユニットを構成でき、コストも低減できる。
【０００７】
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、ケーシングをさらに備える。ケーシングは、インペラと入口ガイドベーンと駆動機構とを収容し、吸入空間を形成する吸入空間形成部を有する。駆動機構は、モータと、駆動軸とを有する。モータは、入口ガイドベーンを駆動する。駆動軸は、入口ガイドベーンに連結され入口ガイドベーンにモータの駆動力を伝達する。吸入空間形成部には、吸入空間形成部を貫通しない孔が形成されている。孔は、駆動軸を回転可能に支持する。
【０００８】
本発明では、孔が、吸入空間形成部を貫通しないように形成されている。よって、孔を介した、ガス冷媒の吸入空間への流入／ガス冷媒の吸入空間からの流出、を抑制できる。
【０００９】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機は、本発明の第２観点に係る遠心圧縮機であって、駆動機構は、回転軸と、第１ギアと、第２ギアとをさらに有する。回転軸は、モータが連結されてモータの駆動力が伝達され、駆動軸の延びる方向に対して直交する方向に延びる。第１ギアは、回転軸に連結され回転軸を介してモータの駆動力が伝達される。第２ギアは、駆動軸に連結されて第１ギアに噛み合い、第１ギアを介してモータの駆動力が伝達され、駆動軸にモータの駆動力を伝達する。
【００１０】
ここで、第１ギア及び第２ギアは、いわゆるかさ歯車を形成している。本発明では、このようなかさ歯車を用いることにより、入口ガイドベーンを駆動する構成を簡易にできている。
【００１１】
本発明の第４観点に係る遠心圧縮機は、本発明の第１観点〜第３観点のいずれかに係る遠心圧縮機であって、吸入空間形成部に接触するように吸入空間に配置され、駆動機構を支持する支持部材、をさらに備える。
【００１２】
本発明では、支持部材は、吸入空間形成部に接触するように配置されている。よって、吸入空間形成部を、支持部材を支持する部材として機能させることができる。従って、簡易に、支持部材を支持でき、さらに、駆動部材も支持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１観点に係る遠心圧縮機では、コストを抑制できる。
【００１４】
本発明の第２観点に係る遠心圧縮機では、孔を介した、ガス冷媒の吸入空間への流入／ガス冷媒の吸入空間からの流出、を抑制できる。
【００１５】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機では、入口ガイドベーンを駆動する構成を簡易にできている。
【００１６】
本発明の第４観点に係る遠心圧縮機では、簡易に、支持部材を支持でき、さらに、駆動部材も支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】インペラの概略外観斜視図。
【図４】駆動機構の概略外観斜視図。
【図５】制御部の制御ブロック図。
【図６】従来のガイドベーンを軸方向から視た軸方向斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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、ＨＦＣ−１３４ａが使用されているが、これに限られるものではない。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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。図３は、インペラ４１の概略外観斜視図である。図４は、駆動機構８０の概略外観斜視図である。尚、以下では、軸部材としての回転軸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。
【００３１】
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、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、複数の入口ガイドベーン３０を回動する駆動機構８０と、駆動機構８０を支持する支持部材９０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、駆動機構８０と、支持部材９０とが収容されるように構成されている。
【００３２】
（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。
【００３３】
（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、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。
【００３４】
また、圧縮部ケーシング３１は、圧縮空間Ｓ１を形成する圧縮空間形成部８８と、吸入空間Ｓ３を形成する吸入空間形成部８９とを有している。尚、圧縮空間Ｓ１とは、圧縮部２４を収容する空間である。吸入空間Ｓ３とは、吸入口２１から圧縮部２４に向かって吸入冷媒が流れる空間である。
【００３５】
また、吸入空間形成部８９には、吸入空間Ｓ３に連通するように径方向に延び、後述する駆動軸８５を回転可能に支持する軸受孔８９ａが形成されている。軸受孔８９ａは、吸入空間形成部８９を貫通しないように形成されている。
【００３６】
（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する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、その内面によって、モータ２５を収容するモータ収容空間Ｓ２を形成している。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、モータケーシング３２内（モータ収容空間Ｓ２）から外（具体的には、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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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とを有しており、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。すなわち、インペラ４１の回転方向と、上記周方向とは、同じである。
【００４０】
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。
【００４１】
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（図１を参照）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。さらに、大羽根４３及び小羽根４４は、前面側端部の長手方向と、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。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。
【００４４】
インペラ４１は、モータ２５が駆動されて、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、圧縮して高圧の冷媒とした後、吐出口２２を介して吐出管７に向けて吐出する。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。
【００４５】
以上のように、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、圧縮部２４のインペラ４１の回転によって軸方向前側から吸入される冷媒（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。
【００４６】
（２−３）モータ２５
モータ２５は、図１に示すように、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、ラジアル磁気軸受２７、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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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）するようになっている。
【００４９】
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。
【００５０】
（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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
スラスト磁気軸受２８は、スラスト円盤２９を軸方向において挟むように、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。
【００５６】
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（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、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。
【００５７】
（２−６）入口ガイドベーン３０
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。入口ガイドベーン３０は、後述する駆動軸８５に連結されており、駆動軸８５を介して、後述する駆動モータ８１の駆動力が伝達されることにより、駆動軸８５の中心軸線Ａ−Ａ（図２や図４を参照）を中心として回動する。ここで、駆動モータ８１が連結される回転軸８２の中心軸線Ｏ'−Ｏ'（図２や図４を参照）は、回転軸２６の中心軸線Ｏ−Ｏの延長線上にある。よって、以下で述べる軸方向、前後方向、径方向、及び周方向は、上述した定義と同じである。尚、駆動軸８５の中心軸線Ａ−Ａは、中心軸線Ｏ−Ｏ及びＯ'−Ｏ'に対して直交する径方向に延びる。尚、図４では、後述する第２ギア８４、駆動軸８５及び入口ガイドベーン３０の全てについての図示を省略している。
【００５８】
複数の入口ガイドベーン３０は、各々が、径方向に延びるように形成されており、インペラ４１の回転方向（すなわち、周方向）に、略等間隔で並ぶように配置されている。
【００５９】
また、複数の入口ガイドベーン３０は、軸方向視において、後述する駆動軸８５の中心軸線Ａ−Ａ（図４を参照）上の点を頂点として径方向外側に向かうにつれて広がる略三角形状を有している。
【００６０】
入口ガイドベーン３０は、中心軸線Ａ−Ａを中心として回動することにより、径方向に広がる径方向水平面に対する傾斜角度が変更される。これにより、上述した吸入冷媒の流量や流れ方向を調整できている。
【００６１】
（２−７）駆動機構８０
駆動機構８０は、入口ガイドベーン３０を駆動（回動）する機構であり、入口ガイドベーン３０と共に吸入空間Ｓ３に配置されている。駆動機構８０は、図４に示すように、主として、駆動モータ８１と、駆動モータ８１が嵌め込まれて連結される回転軸８２と、回転軸８２に連結される第１ギア８３と、第１ギア８３に噛み合う第２ギア８４と、第２ギア８４に連結される駆動軸８５と、を有している。
【００６２】
（２−７−１）駆動モータ８１
駆動モータ８１は、制御部９によりパルスが入力されることによって駆動されるステッピングモータであり、回転軸８２の軸方向前端側部分に連結されている。駆動モータ８１が駆動されると、図示しない駆動モータ８１のロータの回転することにより回転軸８２に駆動モータ８１の駆動力が伝達され、回転軸８２が回転する。
【００６３】
（２−７−２）第１ギア８３及び第２ギア８４
第１ギア８３は、回転軸８２の軸方向後端側部分に取り付けられて連結されており、駆動モータ８１が駆動されて回転軸８２が回転されることにより、軸方向回り（すなわち、周方向）に回転する。すなわち、第１ギア８３は、回転軸８２を介して駆動モータ８１の駆動力が伝達されることにより回転する。第１ギア８３は、略円錐形状を有し、その外周面に複数の歯８３ａが形成されるように構成されている。
【００６４】
第２ギア８４は、略円錐形状を有し、その外周面に複数の歯８４ａが形成されるように構成されている。また、第２ギア８４は、最大の外周長さが第１ギア８３の最大の外周長さよりも小さくなるように構成されており、複数の歯８４ａが第１ギアに形成される複数の歯８３ａに噛み合うように、第１ギア８３の外周面に接触するように配置されている。また、第２ギア８４は、周方向に、所定の間隔を空けて、複数設けられている。
【００６５】
第１ギア８３が駆動モータ８１によって回転されると、第１ギア８３に噛み合う複数の第２ギア８４が中心軸線Ａ−Ａ回りに回転するようになっている。すなわち、複数の第２ギア８４は、第１ギア８３を介して駆動モータ８１の駆動力が伝達されている。
【００６６】
このように、第１ギア８３と第２ギア８４とは、それぞれの中心軸線が互いに直交するように配置されており、いわゆるかさ歯車を形成している。
【００６７】
また、第２ギア８４には、下記の駆動軸８５が連結されており、駆動モータ８１の駆動力を駆動軸８５に伝達している。
【００６８】
（２−７−３）駆動軸８５
駆動軸８５は、上述のように、径方向内端部に第２ギア８４が連結されており、第２ギア８４よりも径方向外側に、入口ガイドベーン３０が固定されている。また、駆動軸８５は、その径方向外端部が、軸受孔８９ａに挿入されて支持されるように、配置されている。軸受孔８９ａは、駆動軸８５が回転可能となるように、駆動軸８５を支持している。
【００６９】
そして、駆動軸８５は、回転軸８２、第１ギア８３、及び第２ギア８４を介して、駆動モータ８１からの駆動力が伝達され、その駆動力を、入口ガイドベーン３０に伝達する。すなわち、駆動モータ８１は、回転軸８２、第１ギア８３、第２ギア８４、及び、駆動軸８５を介して、入口ガイドベーン３０を駆動している。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、駆動モータ８１の駆動力が伝達される回転軸８２に、第１ギア８３及び第２ギア８４から構成されるかさ歯車が取り付けられている。よって、軸方向に延びる回転軸８２、に伝達される駆動モータ８１からの駆動力を、軸方向に直交する径方向に延びる駆動軸８５、に伝達できている。これにより、駆動軸８５に連結される入口ガイドベーン３０が回動されるようになっている。すなわち、第１ギア８３及び第２ギア８４から構成されるかさ歯車を用いることにより、簡易に、駆動モータ８１の駆動力を、入口ガイドベーン３０に伝達できている。
【００７１】
（２−８）支持部材９０
支持部材９０は、駆動機構８０の駆動モータ８１を支持する板状部材であり、入口ガイドベーン３０及び駆動機構８０と共に、吸入空間Ｓ３に配置されている。支持部材９０は、その径方向両外端面が、吸入空間形成部８９の内面に接触するように配置されている。すなわち、吸入空間形成部８９は、その内面によって支持部材９０を支持する機能を有している。よって、吸入空間形成部８９によって簡易に支持部材９０を支持でき、駆動モータ８１を支持する部材としても機能できている。
【００７２】
（３）制御部９の構成
図５は、制御部９の制御ブロック図である。
【００７３】
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、駆動モータ８１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等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。
【００７４】
（４）特徴
図６は、従来のガイドベーンを軸方向から視た軸方向斜視図である。
【００７５】
従来、インペラに向かって流れる冷媒の流量を調整するために、インペラの吸入側には、図６に示すようなガイドベーンユニット１１０が配置されている。図６に示すガイドベーンユニット１１０は、主として、円筒状のパイプ１１１と、パイプ１１１の内部空間ＩＳに配置される複数のガイドベーン１１２と、パイプ１１１の外部空間に配置されガイドベーン１１２を駆動する駆動モータを含む駆動ユニット（図示せず）とを有している。尚、駆動モータの駆動軸１１３は、パイプ１１１を貫通してガイドベーン１１２に固定されている。また、上述したように、特許文献１（特開２００４−１６２７１６号公報）に開示のような構成を有するガイドベーンユニットも提案されている。
【００７６】
これらのようなガイドベーンユニットでは、ガイドベーンを配置するための構造やガイドベーンを駆動するための構造が複雑である。また、このような構成を有するガイドベーンユニットは、遠心圧縮機を構成する機器や部材の全コストに対する割合が比較的高くなると推測される。よって、ガイドベーンを設ける場合は、簡易な構成で、且つ、コストを低減できることが好ましい。
【００７７】
そこで、本実施形態では、まず、ガイドベーンとしての入口ガイドベーン３０を吸入空間Ｓ３に配置し、さらに、入口ガイドベーン３０が配置される空間と同空間（吸入空間Ｓ３）に、駆動機構８０を配置するようにしている。従来は、圧縮機とは別のユニットであるガイドベーンユニットを、インペラの吸入側に設けているが、本実施形態では、遠心圧縮機２の圧縮機ケーシング２３の内部空間に位置する吸入空間Ｓ３に、入口ガイドベーン３０及び駆動機構８０を配置している。よって、従来に比べて、簡易に、入口ガイドベーン３０及び駆動機構８０から成る入口ガイドベーンユニットを構成でき、コストも低減できる。
【００７８】
また、本実施形態では、上述したように、駆動モータ８１の駆動力が伝達される回転軸８２に、第１ギア８３及び第２ギア８４から構成されるかさ歯車を取り付けている。駆動機構８０として、このようなかさ歯車を用いることにより、軸方向に延びる回転軸８２、に伝達される駆動モータ８１からの駆動力を、軸方向に直交する径方向に延びる駆動軸８５、に伝達でき、入口ガイドベーン３０を簡易に回動させることができている。
【００７９】
尚、本実施形態では、入口ガイドベーン３０が連結される駆動軸８５、を吸入空間形成部８９に形成される軸受孔８９ａによって軸支している。このように、遠心圧縮機２の圧縮機ケーシング２３に形成される軸受孔８９ａを利用して簡易に駆動軸８５を軸支できている。
【００８０】
また、本実施形態では、駆動モータ８１を支持する支持部材９０を吸入空間形成部８９の内面に接触するように配置している。これにより、吸入空間形成部８９が、支持部材９０を支持することができている。
【００８１】
さらに、本実施形態では、軸受孔８９ａは、吸入空間形成部８９を貫通しないように形成されている。これにより、軸受孔を介した、ガス冷媒の吸入空間Ｓ３への流入／ガス冷媒の吸入空間Ｓ３からの流出、を抑制できる。
【００８２】
（５）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。
【００８３】
（５−１）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。
【００８４】
（５−２）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。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明では、入口ガイドベーン及び入口ガイドベーンを駆動する駆動機構を備えた遠心圧縮機に種々適用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
２                  遠心圧縮機
２３                圧縮機ケーシング（ケーシング）
３０                入口ガイドベーン
４１                インペラ
８０                駆動機構
８１                駆動モータ（モータ）
８２                回転軸
８３                第１ギア
８４                第２ギア
８５                駆動軸
８９                吸入空間形成部
９０                支持部材
Ｓ３                吸入空間
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特開２００４−１６２７１６号公報
【図１】
2013127207.tif 000003
【図２】
2013127207.tif 000004
【図３】
2013127207.tif 000005
【図４】
2013127207.tif 000006
【図５】
2013127207.tif 000007
【図６】
2013127207.tif 000008