JP5845874B2 - 回転体 - Google Patents

Description

本発明は、回転体に関する。

従来、特許文献１（特開２００２−５１６７号公報）に開示のように、軸部材としての回転軸の軸方向の位置を一定に保つための磁気軸受機構が存在する。この磁気軸受機構は、円盤部材としてのディスクの軸方向の両側に磁気軸受部を配置することによって、ディスクに加わるスラスト荷重を支持している。ここで、特許文献１では、磁気軸受部は、ステータコア及び電磁石を有する複数の磁気軸受ブロックから構成されており、複数の磁気軸受ブロックが回転軸の周囲においてリング状になるように配置されている。これにより、磁気軸受部を回転軸に対して容易に組み付けることができ、また、磁気軸受機構以外の部材の取り付け／取り外し作業が容易になっている。

上記の特許文献１では、ディスクが回転軸に取り付けられているため、ディスクの回転軸への固定作業やディスク以外の部材の取り付け／取り外し作業においては、依然として手間がかかる場合がある。

そこで、本発明の課題は、円盤部材が軸部材に対して簡易に固定される回転体を提供することにある。

本発明の第１観点に係る回転体は、軸部材と、円盤部材とを備える。軸部材は、軸方向に延び回転可能である。円盤部材は、軸部材に固定され、スラスト磁気軸受の磁力を受けて軸部材と共に軸方向の位置が保持される。また、円盤部材は、周方向に、複数の分割部に分割されている。そして、複数の分割部のそれぞれをネジによって軸部材に固定する、或いは、複数の分割部のうち周方向に隣接する分割部同士をネジによって連結して複数の分割部の軸部材に対する締め付け力を発生させる、ことによって、円盤部材が軸部材に固定される。

本発明では、円盤部材が複数に分割されている。また、複数の分割部のそれぞれをネジによって軸部材に直接固定する、又は、分割部同士をネジによって固定することによって分割部の回転軸に対する締め付け力を発生させ円盤部材を軸部材に固定している。よって、円盤部材を軸部材に対して簡易に固定できる。

本発明の第２観点に係る回転体は、本発明の第１観点に係る回転体であって、円盤部材は、複数の分割部の、周方向に隣接する分割部同士が対向する対向面、の一方が凹部が形成される凹面形状を有し、対向面の他方が凹部に継ぎ合わされる継ぎ部が形成される凸面形状を有するように、構成されている。

本発明では、簡易に分割部同士を接合できるので、ネジ止めを行いやすい。また、分割部同士の互いの軸方向位置のずれも抑制できる。

本発明の第３観点に係る回転体は、本発明の第１観点又は第２観点に係る回転体であって、軸部材は、軸方向に延びる軸方向延伸部と、軸方向延伸部から径方向に延びる径方向延伸部と、を有する。そして、円盤部材の軸方向の一端面は、径方向延伸部の軸方向の一端面に接触する。

本発明では、円盤部材の位置を簡易に且つ適切に決定でき、また、円盤部材の軸方向のズレも抑制できる。

本発明の第１観点に係る回転体では、円盤部材を軸部材に対して簡易に固定できる。

本発明の第２観点に係る回転体では、簡易に分割部同士を接合できるので、ネジ止めを行いやすい。また、分割部同士の互いの軸方向位置のずれも抑制できる。

本発明の第３観点に係る回転体では、円盤部材の位置を簡易に且つ適切に決定でき、また、円盤部材の軸方向のズレも抑制できる。

本発明に係る回転体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。 圧縮機構の概略断面図。 インペラの概略外観斜視図。 （ａ）スラスト円盤を軸方向から視た概略の軸方向視図。 （ｂ）スラスト円盤の一部を径方向から視た概略の径方向視図。 回転軸及びスラスト円盤の配置関係を示す模式図。 制御部の制御ブロック図。 （ａ）変形例Ｂに係るスラスト円盤を軸方向から視た概略の軸方向視図。 （ｂ）変形例Ｃに係る、複数の分割部を有するスラスト円盤の一部を径方向から視た概略の径方向視図。

以下、図面に基づいて、本発明に係る回転体８０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。

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、超臨界域で作動する二酸化炭素冷媒が使用されている。

（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。

（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で圧縮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。

（１−３）第１膨張機構４
第１膨張機構４は、冷媒を減圧する機構であり、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、吸入管６を介して利用側熱交換器５に接続されるように構成されている。

（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、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。

本実施形態では、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が、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。

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、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。

（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で放熱された後の冷媒を、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の導出口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。

（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。

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。

（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、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、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。

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、複数の入口ガイドベーン３０と、ラジアル磁気軸受２７と、スラスト磁気軸受２８と、回転体８０と、を有している。ここで、回転体８０は、モータ２５に連結される回転軸２６と、回転軸２６に固定されスラスト磁気軸受２８の磁力を受けるスラスト円盤２９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と、モータ２５と、複数の入口ガイドベーン３０と、ラジアル磁気軸受２７と、スラスト磁気軸受２８と、回転体８０と、が収容されるように構成されている。

（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。

（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が収容される圧縮空間Ｓ１と、吸入口２１から圧縮部２４（後述する）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。

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。

（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。

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）を流れる冷媒を、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。

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。

（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（具体的には、前端）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。

インペラ４１は、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。

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。

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。

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。

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４４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。

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。

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。

以上のように、圧縮機構２では、圧縮部２４のインペラ４１を回転させることにより、軸方向から冷媒を吸入し、その吸入した冷媒を、遠心力を用いて径方向外側へと流出させている。

（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、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、及び回転体８０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。

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、回転軸２６の内部には空洞が形成されており、導入口３５を介してモータケーシング３２内に供給された液冷媒は、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。

（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。

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。

（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の筒状部３１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２ａ５３ａ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、その内周面が、ロータ５２の外周面と共にエアギャップｔを形成するように、構成されている。

（２−４）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６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。

（２−５）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、回転体８０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、回転体８０の回転軸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を軸方向において挟むように、モータ２５の軸方向両端側に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。

具体的には、ラジアル磁気軸受２７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（ひいては、回転体８０）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（ひいては、回転体８０）の径方向の位置を保持している、すなわち、回転軸２６（ひいては、回転体８０）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（ひいては、回転体８０）を非接触で支持するため、軸受との間の摩擦や摩擦による磨耗を抑制できる。

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（ひいては、回転体８０）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（ひいては、回転体８０）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径方向隙間寸法を超えると、制御部９によってラジアル磁気軸受２７のコイルに流される電流量が増加し、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。

（２−６）スラスト磁気軸受２８及び回転体８０
回転体８０は、上述したように、軸部材としての回転軸２６と、スラスト円盤２９とを有している。スラスト円盤２９は、径方向に広がり軸方向を向く平面８１ａ，８２ａを有する環状の円盤部材であり、中空空間Ｓ４（図４を参照）を形成する中空空間形成面８１ｂ，８２ｂが回転軸２６の軸方向後端部に接触するように回転軸２６に対して固定されている。尚、回転軸２６及びスラスト円盤２９の詳細構成については、後述する。

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の軸方向の両側に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、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８１ａ，８２ａ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、軸受との間の摩擦や摩擦による磨耗を抑制できる。

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及び回転軸２６（回転体８０）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（回転体８０）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のコイルに流される電流量が増加し、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。

（３）回転体８０（回転軸２６及びスラスト円盤２９）の詳細構成
（３−１）スラスト円盤２９の構成
図４（ａ）は、スラスト円盤２９を軸方向から視た概略の軸方向視図であり、図４（ｂ）は、スラスト円盤２９の一部を径方向から視た概略の径方向視図である。

スラスト円盤２９は、軸方向視において略半環形状を有する複数（本実施形態では、２つ）の分割部８１，８２が継ぎ合わされることにより、形成されている。具体的には、スラスト円盤２９は、環状の１枚の円盤部材が周方向に複数に分割されて複数の分割部８１，８２が形成され、これらが継ぎ合わされることにより形成されている。

複数の分割部８１，８２は、それぞれ、上述した平面８１ａ，８２ａ及び中空空間形成面８１ｂ，８２ｂと、スラスト円盤２９の外郭を形成する外面８１ｃ，８２ｃと、他の分割部と継ぎ合わされる継ぎ形状が形成される継ぎ形成面８１ｄ，８２ｄとを有している。そして、複数の分割部８１，８２は、継ぎ形成面８１ｄ，８２ｄ同士が対向するように（すなわち、継ぎ形成面８１ｄと継ぎ形成面８２ｄとが、中心軸線Ｏ−Ｏに沿う面に対して対称面となるように）配置されて継ぎ合わされている。

また、複数の分割部８１，８２は、それぞれ、内部に、径方向に貫通するボルト孔８３，８４が形成されている。具体的には、ボルト孔８３，８４は、中空空間形成面８１ｂ，８２ｂから外面８１ｃ，８２ｃにかけて延びている。ボルト孔８３，８４は、ボルト８５，８６を挿入するための孔であり、ボルト孔８３，８４にボルト８５，８６を挿入することにより、複数の分割部８１，８２をそれぞれ回転軸２６に固定できる。ここで、ボルト８５，８６は磁性体である。尚、本実施形態では、ボルトを用いて分割部８１，８２を回転軸２６に固定しているが、磁性体のネジ類であればボルトに代えて使用できる。尚、回転軸２６には、図示はしないが、ボルト８５，８６を挿入するための穴が形成されている。

また、複数の分割部８１，８２のうちの一方は、継ぎ形成面８１ｄ，８２ｄの一部から外面８１ｃ，８２ｃの方向に向かって凹む凹部８７が形成されている。また、複数の分割部８１，８２のうちの他方は、継ぎ形成面８１ｄ，８２ｄの一部から凹部８７に向かって突出し凹部８７に継ぎ合わされる継ぎ部８８が形成されている。尚、図４（ｂ）では、分割部８１の対向面としての継ぎ形成面８１ｄに凹部８７が形成されており、分割部８２の対向面としての継ぎ形成面８２ｄに継ぎ部８８が形成されている場合を示している。ここで、継ぎ部８８は、凹部８７に継ぎ合わされるように、凹部８７に対向する位置に形成されている。

このように、本実施形態では、分割部８１，８２の継ぎ合わせ方法として本実継ぎを用いている。よって、分割部８１，８２の対向面としての継ぎ形成面の一方が、凹部が形成される凹面形状を有し、分割部８１，８２の対向面としての継ぎ形成面の他方が、凹部に継ぎ合わされる継ぎ部が形成される凸面形状を有している。

（３−２）回転軸２６の構成
図５は、回転軸２６及びスラスト円盤２９の配置関係を示す模式図である。

回転軸２６の一部は、スラスト円盤２９の位置精度を向上するために（スラスト円盤２９を回転軸２６の中心軸線Ｏ−Ｏに対して垂直方向（Ａ−Ａ線に沿う方向）に延びるように配置するために）、十字形状を有している。

具体的には、回転軸２６は、軸方向に延びる軸方向延伸部２６ａと、軸方向延伸部２６ａの一部の外周面から径方向外側に延びる径方向延伸部２６ｂとを有している。尚、径方向延伸部２６ｂは、スラスト円盤２９を回転軸２６に対して垂直に延びるように配置できれば、どんな形状でもよい。つまり、径方向延伸部２６ｂは、軸方向延伸部２６ａの一部の外周面から径方向外側に広がるような環形状を有していてもよいし、軸方向延伸部２６ａの一部の外周面のある箇所から径方向外側に延びるような半環形状、棒形状、板形状等を有していてもよい。

回転軸２６がこのように構成されることにより、スラスト円盤２９の軸方向の一端面（径方向延伸部２６ｂが形成される側の面）を、簡易に、回転軸２６の径方向延伸部２６ｂの軸方向の一端面（スラスト円盤２９に対向する面）に接触させることができる。よって、スラスト円盤２９の配置を簡易に且つ適切に決定でき、スラスト円盤２９の位置精度を向上できる。また、スラスト円盤２９の軸方向のずれも抑制しやすくなる。

（４）制御部９の構成
図６は、制御部９の制御ブロック図である。

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。

（５）スラスト円盤２９の形成方法及び回転軸２６への固定方法
（５−１）スラスト円盤２９の形成方法
まず、１枚の環状の円盤部材を用意し、この円盤部材の外面から径方向に向けて貫通するように孔（ボルト孔８３，８４）を形成する。そして、孔を形成した円盤部材を周方向に複数（本実施形態では、２つ）に切断等によって分割する。尚、本実施形態では、複数の分割部８１，８２が同等の大きさとなるように、環状の１枚の円盤部材は、中心を通り軸方向に延びる面に沿って分割されることが好ましい。そして、複数に分割された円盤部材の一方（分割部８１）の、複数に分割された円盤部材の他方（分割部８２）に対向する対向面（継ぎ形成面８１ｄ）に凹部８７を形成する。また、複数に分割された円盤部材の他方（分割部８２）の、複数に分割された円盤部材の一方（分割部８１）に対向する対向面（継ぎ形成面８２ｄ）に継ぎ部８８を形成する。最後に、凹部８７に継ぎ部８８を継ぎ合わせることにより、分割部８１と分割部８２とを接合する。以上のようにして、スラスト円盤２９が形成される。

（５−２）スラスト円盤２９の回転軸２６へ固定方法
複数の分割部８１，８２のうちの一方（本実施形態では、凹部８７が形成されている分割部８１）を、その軸方向の前端面が回転軸２６の径方向延伸部２６ｂの軸方向後端面に接触するように配置する。そして、複数の分割部８１，８２のうちの一方（分割部８１）のボルト孔にボルトを挿入することによって、複数の分割部８１，８２のうちの一方（分割部８１）を回転軸２６に固定する。次に、複数の分割部８１，８２のうちの他方（継ぎ部８８が形成されている分割部８２）を、その継ぎ部８８が凹部８７に継ぎ合わされるように且つその軸方向の前端面が回転軸２６の径方向延伸部２６ｂの軸方向後端面に接触するように配置する。そして、複数の分割部８１，８２のうちの他方（分割部８２）のボルト孔にボルトを挿入することによって、複数の分割部８１，８２のうちの他方（分割部８２）を回転軸２６に固定する。このようにして、スラスト円盤２９が回転軸２６に固定される。

（６）特徴
（６−１）
本実施形態では、円盤部材としてのスラスト円盤２９が、周方向に複数の分割部８１，８２に分割されている。そして、これらの複数の分割部８１，８２のそれぞれが、ネジ類であるボルト８５，８６を用いて、軸部材としての回転軸２６に固定されることによって、スラスト円盤２９が回転軸２６に固定されている。

このように、本実施形態では、スラスト円盤２９を回転軸２６に対して簡易に取り付け（固定）できる。また、スラスト円盤２９を簡易に取り外すこともできるので、スラスト円盤２９以外の部材の取り付け／取り外し作業も容易になる。

（６−２）
本実施形態では、スラスト円盤２９は、複数の分割部８１，８２の、分割部８１，８２同士が対向する対向面としての継ぎ形成面８１ｄ，８２ｄの一方に凹部８７が形成され、且つ、継ぎ形成面８１ｄ，８２ｄの他方に継ぎ部８８が形成されるように、構成されている。

本実施形態では、このように、継ぎ合わせ方法として本実継ぎを用いている。このような継ぎ合わせ方法を用いることにより、分割部８１，８２同士を簡易に接合することができる。また、分割部８１，８２同士を接合した後の、これらの互いの軸方向位置のずれも抑制できる。また、分割部８１，８２同士を接合した後のボルト止めも簡易に行うことができる。

（７）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。

（７−１）変形例Ａ
上記実施形態では、スラスト円盤２９は、２つの分割部８１，８２を有していると説明したが、これに限られるものではなく、施工状況等に応じて３つ以上の分割部を有していてもよい。この場合も、上記と同様の作用効果を得ることができる。尚、分割部が３つ以上の場合は、周方向に隣接する分割部同士が対向する対向面の一方に凹部が形成され、その対向面の他方に継ぎ部が形成される。そして、これらの分割部がそれぞれ周方向に隣接する分割部と接合されることにより、スラスト円盤が形成される。

（７−２）変形例Ｂ
図７（ａ）は、本変形例Ｂに係るスラスト円盤１２９を軸方向から視た概略の軸方向視図である。

上記実施形態では、スラスト円盤２９（分割部８１，８２）を回転軸２６に固定しているが、スラスト円盤の回転軸に対する固定方法は、これに限られるものではない。

例えば、図７（ａ）に示すように、複数の分割部１８１，１８２のそれぞれを互いに連結（固定）することによって、これらの分割部１８１，１８２（スラスト円盤１２９）を回転軸２６に固定してもよい。以下、本変形例Ｂに係るスラスト円盤１２９の構成について説明する。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。

スラスト円盤１２９は、軸方向視において略半環形状を有する複数（本変形例では、２つ）の分割部１８１，１８２が本実継ぎにより継ぎ合わされることにより、形成されている。具体的には、スラスト円盤１２９は、板状の１枚の円盤部材が周方向に複数に分割されて複数の分割部１８１，１８２が形成され、これらが継ぎ合わされることにより形成されている。

複数の分割部１８１，１８２は、それぞれ、軸方向を向き径方向に広がる平面１８１ａ，１８２ａと、中空空間Ｓ５を形成する中空空間形成面１８１ｂ，１８２ｂと、スラスト円盤１２９の外郭を形成する外面１８１ｃ，１８２ｃと、一方の分割部と継ぎ合わされる継ぎ形状が形成される継ぎ形成面１８１ｄ，１８２ｄと、を有している。そして、複数の分割部１８１，１８２は、それぞれ、継ぎ形成面１８１ｄ，１８２ｄ同士が対向するように（すなわち、継ぎ形成面１８１ｄと継ぎ形成面１８２ｄとが中心軸線Ｏ−Ｏに沿う面に対して対称面となるように）配置されて継ぎ合わされている。

また、複数の分割部１８１，１８２は、それぞれ、内部に、中空空間形成面１８１ｂ，１８２ｂから外面１８１ｃ，１８２ｃにかけて延びるように貫通するボルト孔１８３，１８４が形成されている。ボルト孔１８３，１８４は、一方の分割部１８１，１８２を、他方の分割部１８１，１８２に固定するために、ボルト１８５，１８６を挿入できるように形成されている。尚、ボルト孔１８３，１８４は、複数の分割部１８１，１８２にそれぞれ形成されている必要はなく、一方の分割部１８１，１８２にのみ形成されていてもよい。また、複数の分割部１８１，１８２は、それぞれ、一方の分割部１８１，１８２にボルト孔１８３，１８４を介して差し込まれたボルトを、他方の分割部１８１，１８２に取り付けるための取付孔（図示せず）が形成されている。ここで、ボルト１８５，１８６は磁性体である。尚、本実施形態では、ボルトを用いて分割部１８１，１８２同士を固定しているが、磁性体のネジ類であればボルトに代えて使用できる。

以上のように、本変形例では、複数の分割部１８１，１８２をそれぞれボルト１８５，１８６によって連結することによって、複数の分割部１８１，１８２の中空空間形成面１８１ｂ，１８２ｂの回転軸２６に対する締め付け力を発生させている。これにより、スラスト円盤２９を簡易に回転軸２６に固定することができる。尚、分割部が３つ以上の場合は、その複数の分割部のうち周方向に隣接する分割部同士をボルト（ネジ）によって固定することによって、スラスト円盤を回転軸２６に固定することになる。

以下、このようなスラスト円盤１２９の形成方法及びスラスト円盤１２９の回転軸２６への固定方法について簡単に説明する。

（７−２−１）スラスト円盤１２９の形成方法
まず、１枚の環状の円盤部材を用意し、この円盤部材を、周方向に複数（２つ）に切断等によって分割する。尚、複数の分割部１８１，１８２が同等の大きさとなるように、１枚の環状の円盤部材は、中心を通り軸方向に延びる面に沿って分割されることが好ましい。そして、複数に分割された円盤部材の一方（分割部１８１）の、複数に分割された円盤部材の他方（分割部１８２）に対向する対向面（継ぎ形成面１８１ｄ）に、凹部８７を形成する。また、複数に分割された円盤部材の他方（分割部１８２）の、複数に分割された円盤部材の一方（分割部１８１）に対向する対向面（継ぎ形成面１８２ｄ）に、継ぎ部８８を形成する。そして、凹部８７に継ぎ部８８を継ぎ合わせるように、分割部１８１と分割部１８２とを接合する。このようにして、スラスト円盤１２９が形成される。

（７−２−２）スラスト円盤１２９の回転軸２６への固定方法
複数の分割部１８１，１８２（本実施形態では、凹部８７が形成されている分割部１８１）を、その軸方向の前端面が回転軸２６の径方向延伸部２６ｂの軸方向後端面に接触するように配置する。次に、複数の分割部１８１，１８２のうちの他方（継ぎ部８８が形成されている分割部１８２）を、その継ぎ部８８が凹部８７に継ぎ合わされるように且つその軸方向の前端面が回転軸２６の径方向延伸部２６ｂの軸方向後端面に接触するように配置する。次に、複数の分割部１８１，１８２のボルト孔１８３，１８４にボルトを挿入することによって、複数の分割部１８１，１８２同士を固定し合う。これにより、複数の分割部１８１，１８２が回転軸２６に固定される。そして、このようにして、スラスト円盤１２９が回転軸２６に固定される。

（７−３）変形例Ｃ
図７（ｂ）は、本変形例Ｃに係る、複数の分割部２８１，２８２を有するスラスト円盤２２９の一部を径方向から視た概略の径方向視図である。

上記実施形態では、分割部２８１，２８２の継ぎ合わせ方法として本実継ぎを用いているが、これに限られるものではない。

例えば、図７（ｂ）に示すように、矢筈継ぎを用いてもよい。以下、矢筈継ぎ形状を有するスラスト円盤２２９の構成について説明する。尚、以下では、１枚の環状の円盤部材が複数の分割部２８１，２８２に切断されたときのその切断面の位置を切断位置ということにする。

図７（ｂ）に示すように、分割部２８１は、他方の分割部２８２と対向する対向面２８１ｄが、切断位置Ｐ１から外面（図示せず）の方向（図７（ｂ）の矢印の方向）に向かって台形形状に凹む凹部２８７が形成される凹面形状を有するように構成されている。また、分割部２８２の分割部２８１と対向する対向面２８２ｄは、凹部２８７に継ぎ合わされるように、切断位置Ｐ２から凹部２８７に向かって突出する継ぎ部２８８が形成される凸面形状を有するように構成されている。尚、図７（ｂ）では、複数の分割部２８１，２８２のうち分割部２８１の対向面２８１ｄが凹面形状を有しており、分割部２８２の対向面２８２ｄが凸面形状を有する場合を例にとって説明したが、逆であってもよい。

本変形例Ｃのような構成を有する場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。

（７−４）変形例Ｄ
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。

（７−５）変形例Ｅ
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、冷房運転と暖房運転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。

本発明では、回転可能な軸部材と、スラスト磁気軸受の磁力を受ける円盤部材とを備える回転体に種々適用可能である。

２６ 回転軸（軸部材）
２６ａ 軸方向延伸部
２６ｂ 径方向延伸部
２８ スラスト磁気軸受
２９，１２９，２２９ スラスト円盤（円盤部材）
８０ 回転体
８１，８２、１８１，１８２、２８１，２８２ 分割部
８１ｄ，８２ｄ、１８１ｄ，１８２ｄ、
２８１ｄ，２８２ｄ 継ぎ形成面（対向面）
８５，８６、１８５，１８６ ボルト（ネジ）
８７、２８７ 凹部
８８、２８８ 継ぎ部

特開２００２−５１６７号公報

Claims (3)

1. 軸方向に延び回転可能な軸部材（２６）と、
   前記軸部材に固定され、スラスト磁気軸受（２８）の磁力を受けて前記軸部材と共に軸方向の位置が保持される円盤部材（２９，１２９，２２９）と、
   を備え、
   前記円盤部材は、周方向に複数の分割部（８１，８２、１８１，１８２、２８１，２８２）に分割されており、
   前記複数の分割部のそれぞれをネジ（８５，８６、１８５，１８６）によって前記軸部材に固定する、或いは、前記複数の分割部のうち周方向に隣接する前記分割部同士をネジによって連結して前記複数の分割部の前記軸部材に対する締め付け力を発生させる、ことによって、前記円盤部材が前記軸部材に固定される、
   回転体（８０）。
2. 前記円盤部材は、
   前記複数の分割部の、周方向に隣接する前記分割部同士が対向する対向面（８１ｄ，８２ｄ、１８１ｄ，１８２ｄ，２８１ｄ，２８２ｄ）、の一方が凹部（８７、２８７）が形成される凹面形状を有し、前記対向面の他方が前記凹部に継ぎ合わされる継ぎ部（８８、２８８）が形成される凸面形状を有するように、構成されている、
   請求項１に記載の回転体。
3. 前記軸部材は、軸方向に延びる軸方向延伸部（２６ａ）と、前記軸方向延伸部から径方向に延びる径方向延伸部（２６ｂ）と、を有し、
   前記円盤部材の軸方向の一端面は、前記径方向延伸部の軸方向の一端面に接触する、
   請求項１又は２に記載の回転体。

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