(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有する電動機と、
前記ロータと連結されたシャフト本体を有するシャフト部と、
前記シャフト本体と連結され、前記シャフト本体を介して伝達される前記電動機の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
を備え、
前記ロータは、
第１貫通孔と、前記第１貫通孔を形成する壁面部である内周面部に前記第１貫通孔の貫通方向に沿って形成された第１キー溝と、を有し、
前記シャフト本体は、
段部、雄ネジ部、及び、前記段部と前記雄ネジ部との間の外周面部に当該シャフト本体の軸方向に沿って形成された第２キー溝を有し、前記段部と前記雄ネジ部との間の少なくとも一部の箇所が前記ロータの前記第１貫通孔に挿入されており、
前記シャフト部は、
前記ロータの前記第１キー溝及び前記シャフト本体の前記第２キー溝に挿入され、前記第１貫通孔の貫通方向の長さが前記ロータよりも長いキーと、
前記シャフト本体における前記段部と前記雄ネジ部との間の部分が挿入された第２貫通孔、及び、前記第２貫通孔を形成する壁面部である内周面部に前記第２貫通孔の貫通方向に沿って形成され、前記キーが挿入された第３キー溝を有し、前記シャフト本体の前記段部と前記ロータとの間及び前記シャフト本体の前記雄ネジ部と前記ロータとの間のうちの少なくとも一方に配置されたスペーサと、
前記シャフト本体の前記雄ネジ部にねじ込まれ、前記シャフト本体の前記段部との間で前記ロータ及び前記スペーサを挟み込んで固定しているナットと、
を備えた圧縮機。
【請求項２】
前記シャフト本体の前記第２キー溝は、前記段部側の端部に、前記キーが設けられていない空洞部が形成されており、
前記スペーサは、前記内周面部及び外周面部のうちの少なくとも一方に、前記第２貫通孔の中心軸に対して前記第３キー溝とは対称となる位置に形成された切り欠きを有する請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記スペーサは、前記空洞部よりも前記雄ネジ部側に配置されている請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記キーにおける前記段部側の端部の形状は、前記シャフト本体の前記第２キー溝における前記段部側の端部の形状と一致している請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記シャフト本体の両端部のうち、前記段部を基準として前記雄ネジ部とは反対側に存在する端部を第１端部と定義し、前記段部を基準として前記雄ネジ部側に存在する端部を第２端部と定義した場合、
前記第１端部と前記段部との間となる範囲において前記シャフト本体を回転自在に支持する第１軸受と、
前記第２端部と前記雄ネジ部との間となる範囲において前記シャフト本体を回転自在に支持する第２軸受と、
を備え、
前記圧縮機構部は、前記段部よりも前記第１端部側で前記シャフト本体と連結され、
前記スペーサは、前記シャフト本体の前記段部と前記ロータとの間に配置されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記電動機は、インバータによって可変速駆動される構成である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機構部を収容するケーシングを備え、
前記圧縮機構部は、
シングルスクリュー形の圧縮機構部であり、
スクリュー溝が外周部に設けられ、前記シャフト本体に固定されたスクリューロータと、
外周部に前記スクリュー溝に噛み合い係合する歯が形成され、前記スクリュー溝及び前記ケーシングの内周面と共に圧縮室を形成するゲートロータと、
を有する請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から流出した冷媒を膨張させる膨張装置と、
前記膨張装置から流出した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備え、
冷媒としてＨＦＯ冷媒又はＨＦＯ系混合冷媒が使用されている冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関し、特に、電動機のロータが着脱自在にシャフト本体に固定された圧縮機、及び該圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒を圧縮する圧縮機は、ロータを有する電動機と、ロータと連結されたシャフト本体を有するシャフト部と、シャフト本体と連結され、シャフト本体を介して伝達される電動機の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備える。また、高価な圧縮機及び大型の圧縮機等には、メンテナンスしながら圧縮機を使用していくために、電動機のロータが着脱自在にシャフト本体に固定されているものもある。【０００３】
具体的には、ロータは、シャフト本体が挿入される第１貫通孔を有している。また、ロータは、第１貫通孔を形成する壁面部である内周面部に、第１貫通孔の貫通方向に沿って形成された第１キー溝を有している。シャフト本体は、段部及び雄ネジ部を有している。また、シャフト本体は、段部と雄ネジ部との間の外周面部に、当該シャフト本体の軸方向に沿って形成された第２キー溝を有している。そして、シャフト本体は、段部と雄ネジ部との間がロータの第１貫通孔に挿入される。シャフト本体からロータを着脱できるように、シャフト本体におけるロータに挿入される部分の直径は、ロータの第１貫通孔の直径よりも若干小さく形成される。【０００４】
シャフト部は、上記シャフト本体に加えて、ロータの第１キー溝及びシャフト本体の第２キー溝に挿入されるキーを備えている。すなわち、シャフト本体とロータとは、キーで連結される。また、シャフト部は、シャフト本体の雄ネジ部にねじ込まれるナットを備えている。そして、ロータは、シャフト本体の段部とナットとの間に挟み込まれ、固定される。【０００５】
着脱自在に電動機のロータをシャフト本体に固定する上述のような固定構造は、特に、スクリュー形の圧縮機構部を備えた圧縮機に、すなわちスクリュー形圧縮機に多く採用されている。例えば、特許文献１には、スクリュー圧縮機の一形式であるシングルスクリュー圧縮機に上述の固定構造を採用した例が開示されている。【０００６】
圧縮機が冷媒を圧縮する場合、電動機に供給される電力により、ロータが回転する。ロータが回転することにより、該ロータと固定されているシャフト本体も回転する。これにより、シャフト本体に連結されている圧縮機構部に、電動機の駆動力が伝達され、圧縮機構部において冷媒が圧縮される。すなわち、圧縮機が冷媒を圧縮する際、シャフト本体と、該シャフト本体に固定されたロータ、キー及びナット等の部品とで構成される回転体が、回転することとなる。【０００７】
ここで、回転体（シャフト本体、ロータ、キー及びナット等）の重心とシャフト本体の軸心との間のずれが大きいと、回転体が回転した際に圧縮機に発生する振動及び騒音（うなり音）が増大してしまう。例えば、シャフト本体に対してロータの着脱が容易となるように、シャフト本体におけるロータに挿入される部分の直径に対してロータの第１貫通孔の直径を大きくしすぎたとする。この場合、シャフト本体にロータを固定した際、シャフト本体の軸心に対してロータの中心軸（換言すると第１貫通孔の中心軸）がずれた状態になりやすい。このような状態になると、回転体の重心とシャフト本体の軸心との間のずれが大きくなり、圧縮機に発生する振動及び騒音も大きくなってしまう。【０００８】
そこで、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機では、シャフト本体の段部にテーパー部を設け、ロータの内周面部における段部と対向する側の端部にもテーパー部を設けている。そして、シャフト本体の段部のテーパー部にロータのテーパー部を接触させて、ロータをシャフト本体に固定することにより、シャフト本体の軸心に対するロータの中心軸のずれを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５７７２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
圧縮機のコスト削減等の観点から、圧縮機構部の容量が異なる複数の圧縮機間において、シャフト本体等を共通化する場合がある。すなわち、容量の異なる圧縮機において、同一のシャフト本体等が用いられる場合がある。この際、圧縮機構部の容量に応じて電動機の容量も変更できるので、圧縮機構部の容量が小さな圧縮機には、容量の小さな電動機が用いられる。また、電動機の容量を小さくする際、ケーシングを共通化するため、電動機の外径は変更せず、電動機における第１貫通孔の貫通方向の長さを短くする。すなわち、電動機の容量を小さくする際、第１貫通孔の貫通方向に、電動機を構成するステータ及びロータの長さを短くする。【００１１】
したがって、容量の小さい電動機のロータの一方の端部をシャフト本体の段部に接触させた場合、ロータの他方の端部であるナット側の端部は、容量の大きい電動機のロータの場合と比べ、シャフト本体の段部に近い位置に配置されることとなる。このため、容量の小さい電動機のロータをシャフト本体に固定するためには、段部とナットとでロータを挟み込むために、シャフト本体の雄ネジ部を、容量の大きい電動機のロータをシャフト本体に固定する際に必要な位置よりも段部側まで長く形成する必要がある。また、キーがロータの端部よりもナット側に突出していると、キーとナットとが干渉し、段部とナットとでロータを挟み込めない。このため、容量の小さい電動機のロータをシャフト本体に固定するためには、容量の大きい電動機のロータをシャフト本体に固定する場合と比べ、長さの短いキーを用いる必要がある。【００１２】
このように長さの短いキーを用いた場合、シャフト本体の第２キー溝には、キーが挿入されていない空洞部分が生じてしまう。そして、この空洞部分が生じることによって回転体の重心が移動し、回転体の重心とシャフト本体の軸心との間のずれが大きくなって、圧縮機に発生する振動及び騒音が増大してしまうという課題があった。特に、インバータによって電動機が可変速駆動される場合や、冷凍サイクル装置にＨＦＯ冷媒等の低ＧＷＰ冷媒（低圧冷媒）が用いられる場合には、圧縮機が高回転数で動作することとなるため、換言すると回転体が高回転数で回転することとなるため、当該課題の影響がより大きくなる。また、特許文献１に開示された技術は、シャフト本体の軸心に対するロータの中心軸のずれを防止する技術である。このため、特許文献１に開示された技術は、第２キー溝に生じる空洞部分に起因した回転体の重心のずれ（偏心）は解消できず、該空洞部分に起因して発生する振動及び騒音の増大という当該課題を解消することはできない。【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、圧縮機構部の容量が異なる複数の圧縮機間においてシャフト本体等を共通化した場合でも、圧縮機に発生する振動及び騒音を抑制することが可能な圧縮機を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、本発明に係る圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る圧縮機は、ロータを有する電動機と、前記ロータと連結されたシャフト本体を有するシャフト部と、前記シャフト本体と連結され、前記シャフト本体を介して伝達される前記電動機の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備え、前記ロータは、第１貫通孔と、前記第１貫通孔を形成する壁面部である内周面部に前記第１貫通孔の貫通方向に沿って形成された第１キー溝と、を有し、前記シャフト本体は、段部、雄ネジ部、及び、前記段部と前記雄ネジ部との間の外周面部に当該シャフト本体の軸方向に沿って形成された第２キー溝を有し、前記段部と前記雄ネジ部との間の少なくとも一部の箇所が前記ロータの前記第１貫通孔に挿入されており、前記シャフト部は、前記ロータの前記第１キー溝及び前記シャフト本体の前記第２キー溝に挿入され、前記第１貫通孔の貫通方向の長さが前記ロータよりも長いキーと、前記シャフト本体における前記段部と前記雄ネジ部との間の部分が挿入された第２貫通孔、及び、前記第２貫通孔を形成する壁面部である内周面部に前記第２貫通孔の貫通方向に沿って形成され、前記キーが挿入された第３キー溝を有し、前記シャフト本体の前記段部と前記ロータとの間及び前記シャフト本体の前記雄ネジ部と前記ロータとの間のうちの少なくとも一方に配置されたスペーサと、前記シャフト本体の前記雄ネジ部にねじ込まれ、前記シャフト本体の前記段部との間で前記ロータ及び前記スペーサを挟み込んで固定しているナットと、を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る圧縮機の構成は、圧縮機構部の容量が異なる複数の圧縮機間においてシャフト本体等を共通化する際、容量が小さい圧縮機構部を備えた圧縮機を製作する際に採用される構成である。すなわち、本発明に係る圧縮機の構成は、複数の圧縮機間においてシャフト本体等を共通化する際、容量が小さい電動機を備えた圧縮機を製作する際に採用される構成である。【００１６】
本発明に係る圧縮機は、第１貫通孔の貫通方向の長さがロータよりも長いキーを備えている。このため、本発明に係る圧縮機は、従来の圧縮機においてシャフト本体の第２キー溝に生じていた空洞部分にキーを挿入することができる。ここで、従来の構成では、このような長いキーを用いた場合、ロータの端部からキーが突出するため、キーとナットとが干渉してしまい、シャフト本体の段部とナットとでロータを挟み込めない。しかしながら、本発明に係る圧縮機は、シャフト本体における段部と雄ネジ部との間の部分が挿入された第２貫通孔、及び、第２貫通孔を形成する壁面部である内周面部に第２貫通孔の貫通方向に沿って形成され、キーが挿入された第３キー溝を有し、シャフト本体の段部とロータの間及びシャフト本体の雄ネジ部とロータとの間のうちの少なくとも一方に配置されたスペーサを備えている。すなわち、本発明に係る圧縮機は、ロータの端部から突出したキー部分にスペーサが配置されることとなる。このため、本発明に係る圧縮機は、キーとナットとが干渉することも防止できるので、シャフト本体の段部とナットとでロータ及びスペーサを挟み込むことにより、ロータをシャフト本体に固定することができる。したがって、本発明に係る圧縮機は、従来の圧縮機においてシャフト本体の第２キー溝に生じていた空洞部分に起因して生じる回転体の重心のずれを抑制でき、圧縮機に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮動作を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機におけるロータ近傍を示す概略断面図である。
【図４】シャフト本体等を共通化した従来のスクリュー圧縮機のうちの圧縮機構部の容量が小さな方のスクリュー圧縮機における、ロータ近傍を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機におけるロータ近傍を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機におけるロータ固定位置近傍のシャフト本体及びキーを、図６のＣ方向から観察した図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機におけるロータ近傍を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機におけるロータ固定位置近傍のシャフト本体及びキーを、図８のＣ方向から観察した図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機における回転体近傍を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の各実施の形態では、本発明に係る圧縮機の一例、及び該圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の一例について、図面を参照しつつ説明する。ここで、本発明に係る圧縮機は、シャフト本体に電動機のロータを着脱自在に固定する際の固定構造に特徴を有する。このため、本発明に係る圧縮機の圧縮機構部の形式は特に限定されない。以下の各実施の形態では、シャフト本体に電動機のロータが着脱自在に固定されることが多いスクリュー形の圧縮機構部を備えたスクリュー圧縮機を例に、本発明に係る圧縮機を説明していくこととする。なお、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、明細書全文に示されている構成要素の形態はあくまで例示であって、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。そして、圧力の高低、及び容量の大小については、特に絶対的な値との関係で定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の概略断面図である。なお、図１では、引き出し線が指し示す構成及び各構成の形状がわかりやすくなるよう、一部の構成のみにハッチングを施している。
まず、図１を用いて、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の全体構成について説明する。なお、上述のように、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、シャフト本体２１に電動機１０のロータ１２を着脱自在に固定する際の固定構造に特徴を有する。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機における当該固定構造以外の構成は、従来のスクリュー圧縮機と同様であり、公知の種々の構成を採用することができる。
【００２０】
スクリュー圧縮機１００は、スクリュー圧縮機の一形式であるシングルスクリュー圧縮機である。スクリュー圧縮機１００は、電動機１０、シャフト部２０、及びシングルスクリュー形の圧縮機構部４０を備えている。また、スクリュー圧縮機１００は、電動機１０、シャフト部２０及び圧縮機構部４０を収容する外郭部を備えている。この外郭部は、ケーシング１、モータカバー２及び油分離器３で構成されている。
【００２１】
ケーシング１は、筒形状をしており、内部に電動機１０、シャフト部２０及び圧縮機構部４０を収容している。モータカバー２は、ケーシング１の一方の端部側の開口部を閉塞するものである。このモータカバー２には、圧縮機構部４０で圧縮される冷媒を外郭部内に導く吸入口２ａが設けられている。油分離器３は、ケーシング１の他方の端部側の開口部を閉塞するものである。この油分離器３内には、圧縮機構部４０で圧縮された冷媒が吐出される。そして、油分離器３内に充満した圧縮後の冷媒は、該油分離器３に設けられた吐出口３ａから、スクリュー圧縮機１００の外部へ吐出される。なお、外郭部内には、スクリュー圧縮機１００の構成部品間の摺動部を潤滑する等の目的のため、図示せぬ潤滑油が貯留されている。そして、圧縮機構部４０で圧縮された冷媒は、この潤滑油が混ざった状態となっている。このため、油分離器３は、圧縮後の冷媒と、該冷媒に混ざった潤滑油とを分離する機能も担っている。
【００２２】
電動機１０は、ケーシング１の内周面に固定されたステータ１１と、ステータ１１の内側に配置されたロータ１２とを備えている。電動機１０は、駆動周波数が一定な定速機でもよいし、インバータによって可変速駆動される構成でもよい（後述の図５参照）。すなわち、電動機１０は、駆動周波数の変更によりその容量を調整可能に駆動されるインバータ式のものであってもよい。
【００２３】
シャフト部２０は、シャフト本体２１、キー２６及びナット２７等を備えている。シャフト本体２１は、電動機１０のロータ１２と連結されているものである。本実施の形態１では、シャフト本体２１は、キー２６によって、ロータ１２と連結されている。なお、シャフト本体２１とロータ１２との連結構造の詳細については、後述する。
【００２４】
このシャフト本体２１は、段部２２及び雄ネジ部２３を有している。また、雄ネジ部２３には、ナット２７がねじ込まれている。そして、段部２２とナット２７との間にロータ１２を挟み込むことにより、ロータ１２はシャフト本体２１に固定される。なお、本実施の形態１に係るシャフト部２０は、スペーサ２８も備えている。そして、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、段部２２とナット２７との間に、ロータ１２に加えて後述のスペーサ２８も挟み込まれている。シャフト本体２１とロータ１２との固定構造の詳細については、後述する。
【００２５】
また、シャフト本体２１は、第１軸受６及び第２軸受７によって、回転自在に支持されている。詳しくは、シャフト本体２１の両端部のうち、段部２２を基準として雄ネジ部２３とは反対側に存在する端部を第１端部２１ａとし、段部２２を基準として雄ネジ部２３側に存在する端部を第２端部２１ｂとする。この場合、第１軸受６は、第１端部２１ａと段部２２との間となる範囲において、シャフト本体２１を回転自在に支持する。また、第２軸受７は、第２端部２１ｂと雄ネジ部２３との間となる範囲において、シャフト本体２１を回転自在に支持する。なお、本実施の形態１では、第１軸受６は、第１端部２１ａ近傍を回転自在に支持している。また、第２軸受７は、第２端部２１ｂ近傍を回転自在に支持している。
【００２６】
すなわち、シャフト本体２１及び該シャフト本体２１に固定された部品は、シャフト本体２１の軸心を中心として回転することとなる。以下、シャフト本体２１及び該シャフト本体２１に固定された部品を総称して、回転体と称することとする。なお、シャフト本体２１に固定された部品とは、ロータ１２、キー２６、ナット２７及びスペーサ２８である。また、本実施の形態１に係る圧縮機構部４０はシングルスクリュー形であるため、後述するスクリューロータ４１もシャフト本体２１に固定され、シャフト本体２１と共に回転する。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、スクリューロータ４１も回転体の一部を構成することとなる。
【００２７】
圧縮機構部４０は、シャフト本体２１と連結され、シャフト本体２１を介して伝達される電動機１０の駆動力によって冷媒を圧縮するものである。上述のように、本実施の形態１に係る圧縮機構部４０はシングルスクリュー形の圧縮機構部である。圧縮機構部４０は、１つのスクリューロータ４１と、２つのゲートロータ４２とを備えている。スクリューロータ４１は、第１端部２１ａと段部２２との間となる範囲において、シャフト本体２１に固定されている。スクリューロータ４１には、外周部に複数の螺旋状のスクリュー溝４１ａが設けられている。
【００２８】
２つのゲートロータ４２は、シャフト本体２１に対して点対称となる位置であって、スクリューロータ４１の両側にそれぞれ配置されている。ゲートロータ４２は、円板状の形状をしており、外周面には周方向に沿って複数の歯４２ａが設けられている。ゲートロータ４２の歯４２ａは、スクリュー溝４１ａに噛み合わされている。すなわち、歯４２ａは、スクリュー溝４１ａに噛み合い係合するものである。そして、ゲートロータ４２の歯４２ａ、スクリュー溝４１ａ及びケーシング１の内周面によって囲まれた空間が圧縮室４３となる（後述の図２も参照のこと）。圧縮室４３は、スクリューロータ４１の径方向中心に対して、点対称となる位置に複数形成される。
【００２９】
続いて、スクリュー圧縮機１００の圧縮動作について説明する。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮動作を示す図である。なお、図２（ａ）は吸込行程を示しており、図２（ｂ）は圧縮行程を示しており、図２（ｃ）は吐出行程を示している。
スクリューロータ４１が、図１に示す電動機１０により、図１に示すシャフト本体２１を介して回転させられると、図２に示すように、ゲートロータ４２の歯４２ａが圧縮室４３を構成するスクリュー溝４１ａ内を相対的に移動する。このとき、圧縮室４３内では、吸込行程、圧縮行程及び吐出行程が順次行われる。吸込行程、圧縮行程及び吐出行程を１つのサイクルとして、サイクルが繰り返される。ここでは、図２においてハッチングで示した圧縮室４３に着目して、各行程について説明する。
【００３１】
図２（ａ）は、吸込行程における圧縮室４３の状態を示している。スクリューロータ４１が電動機１０により駆動して、実線矢印の方向に回転する。スクリューロータ４１が回転すると、図２（ｂ）に示すように圧縮室４３の容積が縮小していく。
【００３２】
引き続き、スクリューロータ４１が回転すると、図２（ｃ）に示すように、圧縮室４３が吐出口４４を介して、外部と連通する。これにより、圧縮室４３内で圧縮された高圧の冷媒ガスが、吐出口４４から外部へ吐出される。そして、再び、スクリューロータ４１の背面で同様の圧縮が行われる。この１つのサイクルにおいて、圧縮室４３はスクリューロータ４１の径方向中心に対して点対称となる位置に形成されるため、圧縮室４３内の流体圧力によってシャフト本体２１にかかる荷重は互いに相殺される。
【００３３】
上述のように、スクリュー圧縮機１００が冷媒を圧縮する際、スクリューロータ４１が回転する。つまり、スクリューロータ４１に固定されたシャフト本体２１、及び該シャフト本体２１に固定された部品が回転する。すなわち、スクリュー圧縮機１００が冷媒を圧縮する際、回転体が回転することとなる。この際、回転体の重心と、回転体の回転中心となるシャフト本体２１の軸心との間のずれが大きいと、回転体が回転した際に圧縮機に発生する振動及び騒音（うなり音）も増大する。このため、回転体の重心がシャフト本体２１の軸心に略一致するように、回転体を構成することが望ましい。
【００３４】
続いて、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００における、シャフト本体２１とロータ１２との連結構造の詳細、及び、シャフト本体２１とロータ１２との固定構造の詳細について説明する。
【００３５】
圧縮機のコスト削減等の観点から、圧縮機構部の容量が異なる複数の圧縮機間において、シャフト本体等を共通化する場合がある。すなわち、容量の異なる圧縮機において、同一のシャフト本体等が用いられる場合がある。この際、従来、圧縮機構部の容量が小さな圧縮機において、回転体の重心とシャフト本体の軸心との間のずれが大きくなって、圧縮機に発生する振動及び騒音が増大してしまうという課題があった。
そこで、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、以下の図３に示すようにシャフト本体２１にロータ１２を連結及び固定し、振動及び騒音の抑制を図っている。すなわち、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、シャフト本体等を共通化した複数の圧縮機のうちの、圧縮機構部の容量が小さな方の圧縮機である。
【００３６】
図３は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機におけるロータ近傍を示す概略断面図である。なお、図３では、引き出し線が指し示す構成及び各構成の形状がわかりやすくなるよう、一部の構成のみにハッチングを施している。
【００３７】
ロータ１２は、略円筒形状をしており、略中心部に貫通孔１３を有している。また、ロータ１２は、貫通孔１３を形成する壁面部である内周面部１４に、貫通孔１３の貫通方向に沿って形成されたキー溝１５を有している。この貫通孔１３には、シャフト本体２１における段部２２と雄ネジ部２３との間の部分が挿入されている。一方、シャフト本体２１は、段部２２と雄ネジ部２３との間の外周面部２４に、当該シャフト本体２１の軸方向に沿って形成されたキー溝２５を有している。そして、略角柱形状のキー２６が、ロータ１２のキー溝１５及びシャフト本体２１のキー溝２５に挿入されている。すなわち、ロータ１２とシャフト本体２１とは、キー２６によって連結されている。これにより、ロータ１２の回転トルクは、キー２６を介してシャフト本体２１へ伝達される。
なお、貫通孔１３が、本発明の第１貫通孔に相当する。キー溝１５が、本発明の第１キー溝に相当する。キー溝２５が、本発明の第２キー溝に相当する。
【００３８】
ここで、キー２６における貫通孔１３の貫通方向の長さは、ロータ１２の貫通孔１３の貫通方向の長さよりも長くなっている。このため、ロータ１２をシャフト本体２１の段部２２に接触させた際、キー２６の雄ネジ部２３側の端部は、ロータ１２の雄ネジ部２３側の端部から、ロータ１２の外側へ突出している。そして、本実施の形態１に係るシャフト部２０は、キー２６が突出した当該部分に配置されるスペーサ２８を備えている。
【００３９】
詳しくは、スペーサ２８は、略円筒形状をしており、略中心部に貫通孔２９を有している。また、スペーサ２８は、貫通孔２９を形成する壁面部である内周面部３０に、貫通孔２９の貫通方向に沿って形成されたキー溝３１を有している。そして、貫通孔２９には、シャフト本体２１における段部２２と雄ネジ部２３との間の部分が挿入されている。また、キー溝３１には、キー２６が挿入されている。
なお、貫通孔２９が、本発明の第２貫通孔に相当する。キー溝３１が、本発明の第３キー溝に相当する。
【００４０】
つまり、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、段部２２とナット２７との間にロータ１２及びスペーサ２８を挟み込むことにより、ロータ１２をシャフト本体２１に固定している。この際、スペーサ２８は、ロータ１２とナット２７との間に配置されている。換言すると、スペーサ２８は、ロータ１２とシャフト本体２１の雄ネジ部２３との間に配置されている。このようにロータ１２をシャフト本体２１に固定することにより、複数の圧縮機においてシャフト本体等を共通化する際、圧縮機構部の容量が小さな圧縮機に発生していた振動及び騒音を抑制できるという効果が得られる。
【００４１】
以下、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００が当該効果を得られる理由について説明する。
【００４２】
図４は、シャフト本体等を共通化した従来のスクリュー圧縮機のうちの圧縮機構部の容量が小さな方のスクリュー圧縮機における、ロータ近傍を示す概略断面図である。なお、図４では、引き出し線が指し示す構成及び各構成の形状がわかりやすくなるよう、一部の構成のみにハッチングを施している。また、図４では、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００と同じ構成には、同じ符号を付している。また、図４に示す二点鎖線は、圧縮機構部の容量が大きな方のスクリュー圧縮機において従来のシャフト本体３２１にロータを固定した際に、ロータの端部とナット２７とが接触する位置を示している。
【００４３】
従来のスクリュー圧縮機のシャフト本体３２１は、本実施の形態１に係るシャフト本体２１と同様に、段部３２２及び雄ネジ部３２３を有している。そして、雄ネジ部３２３には、ナット２７がねじ込まれている。また、従来のスクリュー圧縮機のシャフト本体３２１は、本実施の形態１に係るシャフト本体２１と同様に、段部３２２と雄ネジ部３２３との間の外周面部３２４に、当該シャフト本体３２１の軸方向に沿って形成されたキー溝３２５を有している。そして、略角柱形状のキー３２６がロータ１２のキー溝１５及びシャフト本体３２１のキー溝３２５に挿入されることにより、ロータ１２とシャフト本体３２１とが連結されている。
【００４４】
また、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機は、本実施の形態１に係るスペーサ２８を有しておらず、段部３２２とナット２７とでロータ１２を直接挟み込むことにより、ロータ１２をシャフト本体３２１に固定している。このため、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機においては、キー３２６における貫通孔１３の貫通方向の長さは、ロータ１２の貫通孔１３の貫通方向の長さ以下となっている。キー３２６がロータ１２の端部よりもナット２７側に突出していると、キー３２６とナット２７とが干渉し、段部３２２とナット２７とでロータ１２を挟み込めず、ロータ１２をシャフト本体３２１に固定できないからである。
【００４５】
ここで、圧縮機構部の容量に応じて電動機の容量も変更できるので、シャフト本体等を共通化する際、圧縮機の容量も変更される。この際、ケーシングを共通化するため、電動機の外径は変更せず、電動機における貫通孔１３の貫通方向の長さを変更する。すなわち、電動機の容量を大きくする場合、貫通孔１３の貫通方向に、電動機を構成するステータ及びロータの長さを長くする。このため、圧縮機構部の容量が大きな方の従来のスクリュー圧縮機にシャフト本体３２１を用いた場合、ロータの段部３２２側の端部を段部３２２に接触させた際、ロータのナット２７側の端部は、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機に比べ、シャフト本体３２１の第２端部３２１ｂ側へ張り出すこととなる。つまり、圧縮機構部の容量が大きな方の従来のスクリュー圧縮機において、シャフト本体３２１にロータを固定した際、ロータの端部とナット２７とは、図４に示す二点鎖線の位置で接触することとなる。
【００４６】
このため、圧縮機構部の容量が大きな方の従来のスクリュー圧縮機にシャフト本体３２１を用いた場合、ロータとシャフト本体３２１とを連結するキーは、図４に示す二点鎖線の位置近傍まで延びたものとなる。換言すると、シャフト本体３２１のキー溝３２５は、図４の二点鎖線よりも第２端部３２１ｂ側まで延ばして形成する必要がある。したがって、シャフト本体３２１を複数のスクリュー圧縮機に共用した際、圧縮機構部の容量が大きな方の従来のスクリュー圧縮機では、図４にＢで示すキー溝３２５の範囲にキーが挿入される。一方、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機では、図４にＢで示すキー溝３２５の範囲にキー３２６が挿入されない。
【００４７】
すなわち、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機には、図４にＢで示すキー溝３２５の範囲に、空洞部分３２７が形成されることとなる。そして、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機は、この空洞部分３２７が生じることによって回転体の重心が移動し、回転体の重心とシャフト本体３２１の軸心との間のずれが大きくなってしまう。つまり、圧縮機構部の容量が小さな方の従来のスクリュー圧縮機は、圧縮機に発生する振動及び騒音が増大してしまう。
【００４８】
一方、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、ロータ１２における貫通孔１３の貫通方向の長さよりも長いキー２６を用いることができる。すなわち、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、シャフト本体２１を共用する圧縮機構部の容量が大きな方のスクリュー圧縮機に用いられるキーを、キー２６として用いることができる。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、シャフト本体２１に、従来のような空洞部分３２７が発生しない。
【００４９】
また、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、ロータ１２の端部から突出したキー２６部分にスペーサ２８が配置される。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、キー２６とナット２７とが干渉することも防止できるので、シャフト本体２１の段部２２とナット２７とでロータ１２及びスペーサ２８を挟み込むことができ、ロータ１２をシャフト本体２１に固定することができる。
【００５０】
したがって、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、空洞部分３２７に起因して生じる回転体の重心のずれを抑制でき、スクリュー圧縮機１００に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００５１】
なお、スペーサ２８は、回転体の重心の偏心を抑制するものであるため、シャフト本体２１及びキー２６と同等の比重を有する材質で形成されることが望ましい。また、シャフト本体２１を共用する圧縮機構部の容量が大きな方のスクリュー圧縮機において、シャフト本体２１に電動機のロータを固定する場合、スペーサ２８を用いずに、段部２２とナット２７とで直接ロータを挟み込めばよい。
【００５２】
本実施の形態１の最後に、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００を備えた冷凍サイクル装置の一例について説明する。
【００５３】
図５は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
図５に示す冷凍サイクル装置２００は、スクリュー圧縮機１００、凝縮器１０１、膨張装置１０２及び蒸発器１０３を備えている。冷凍サイクル装置２００では、スクリュー圧縮機１００の電動機１０を、インバータ１５１によって可変速駆動する構成としている。すなわち、スクリュー圧縮機１００の電動機１０は、インバータ１５１から供給される交流電力の周波数に応じた回転数で回転する構成となっている。このため、冷凍サイクル装置２００は、インバータ１５１の交流電力の周波数を制御する、換言すると電動機１０の回転数を制御する制御装置１５０を備えている。
【００５４】
圧縮機の電動機をインバータによって可変速駆動する場合、圧縮機が高回転で動作する状態になることがある。つまり、圧縮機の回転体が高回転で回転する場合がある。このため、圧縮機の電動機をインバータによって可変速駆動する場合、回転体の重心とシャフト本体の軸心との間のずれによって生じる振動及び騒音が、より増大しやすくなる。このため、インバータによって可変速駆動される圧縮機として、振動及び騒音を抑制できる本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００を用いるのが有効である。なお、インバータ１５１は、スクリュー圧縮機１００の構成としてもよいし、スクリュー圧縮機１００とは別に設けて冷凍サイクル装置２００の構成としてもよい。
【００５５】
凝縮器１０１は、スクリュー圧縮機１００で圧縮された冷媒を凝縮させるものである。凝縮器１０１の冷媒流入口は、スクリュー圧縮機１００の吐出口３ａと冷媒配管で接続されている。膨張装置１０２は、例えば膨張弁であり、凝縮器１０１から流出した冷媒を膨張させるものである。膨張装置１０２の冷媒流入口は、凝縮器１０１の冷媒流出口と冷媒配管で接続されている。蒸発器１０３は、膨張装置１０２から流出した冷媒を蒸発させるものである。蒸発器１０３の冷媒流入口は、膨張装置１０２の冷媒流出口と冷媒配管で接続されている。また、蒸発器１０３の冷媒流出口は、スクリュー圧縮機１００の吸入口２ａと接続されている。
【００５６】
また、冷凍サイクル装置２００は、冷媒として、低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ冷媒又はＨＦＯ系混合冷媒を使用している。ＨＦＯ冷媒としては、化学式がＣ３Ｈ２Ｆ４で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３Ｚｆ等のテトラフルオロプロペン等がある。ＨＦＯ冷媒は、低動作圧となる低圧冷媒であるため、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ冷媒を用いた場合と比べ、密度が小さく冷凍能力が小さくなるので、圧縮機が高回転で動作することとなる。つまり、圧縮機の回転体が高回転で回転することとなる。このため、ＨＦＯ冷媒を使用する場合、回転体の重心とシャフト本体の軸心との間のずれによって生じる振動及び騒音が、より増大しやすくなる。このため、ＨＦＯ冷媒を使用する際、振動及び騒音を抑制できる本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００を用いるのが有効である。
【００５７】
実施の形態２．
シャフト本体２１のキー溝２５の形状及びキー２６の形状によっては、キー溝２５の端部に若干の空洞部分が形成される場合がある。このような場合、スペーサ２８を本実施の形態２のように形成すればよい。なお、本実施の形態２において特に説明されていない事項は、実施の形態１と同様とする。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機におけるロータ近傍を示す概略断面図である。また、図７は、本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機におけるロータ固定位置近傍のシャフト本体及びキーを、図６のＣ方向から観察した図である。なお、図６では、引き出し線が指し示す構成及び各構成の形状がわかりやすくなるよう、一部の構成のみにハッチングを施している。
【００５９】
本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、略角柱形状のキー２６を備えている。つまり、キー２６における段部２２側の端部２６ａは、略四角形状となっている。このような形状のキー２６をシャフト本体２１のキー溝２５に挿入した際、キー溝２５における段部２２側の端部２５ａに空洞部を生じさせないようにするには、当該端部２５ａを略四角形状に加工する必要がある。しかしながら、キー溝２５の端部２５ａをキー２６の端部２６ａの形状に合わせて略四角形状に加工するには、特殊な工具が必要となり、キー溝２５の加工時間も増大してしまう。
【００６０】
ここで、キー溝は、通常、エンドミル等で加工される。このため、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００においても、キー溝２５をエンドミルで加工している。キー溝２５をエンドミルで加工することにより、特殊な工具が不要となり、キー溝２５の加工時間も増大しない。しかしながら、キー溝２５をエンドミルで加工した場合、図７に示すように、キー溝２５の端部２５ａは、エンドミルの外周形状に対応して少なくとも一部が円弧状に形成されることとなる。キー溝２５の端部２５ａは、例えば、半円形状に形成されることとなる。このため、キー溝２５に略角柱形状のキー２６を挿入した際、キー溝２５の端部２５ａには、若干の空洞部３４が形成されることとなる。
【００６１】
そこで、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００においては、空洞部３４によって回転体の重心が移動し、回転体の重心とシャフト本体２１の軸心との間のずれが大きくなることを防止するため、図６のようにスペーサ２８を形成している。詳しくは、本実施の形態２に係るスペーサ２８は、外周面部３２に、シャフト本体２１の軸心に対してキー溝２５つまり空洞部３４とは対称となる位置に形成された切り欠き３３を有する。換言すると、スペーサ２８は、外周面部３２に、貫通孔２９の中心軸に対してキー溝３１とは対称となる位置に形成された切り欠き３３を有する。
【００６２】
このようにスペーサ２８を形成することにより、空洞部３４によって生じる回転体の重心の偏心を切り欠き３３で相殺することができる。つまり、空洞部３４によって回転体の重心が移動することを防止でき、回転体の重心とシャフト本体２１の軸心との間のずれが大きくなることを防止できる。したがって、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、キー溝２５の端部２５ａに空洞部３４が形成されていても、スクリュー圧縮機１００に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００６３】
なお、切り欠き３３が形成される位置は、外周面部３２に限定されない。シャフト本体２１の軸心に対してキー溝２５つまり空洞部３４とは対称となる位置であれば、換言すると、貫通孔２９の中心軸に対してキー溝３１とは対称となる位置であれば、スペーサ２８の内周面部３０に切り欠き３３を形成してもよい。また、内周面部３０及び外周面部３２の双方に、切り欠き３３を形成してもよい。すなわち、スペーサ２８は、内周面部３０及び外周面部３２のうちの少なくとも一方に、切り欠き３３を有していれば、スクリュー圧縮機１００に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００６４】
実施の形態３．
キー溝２５をエンドミルで加工する場合、キーを本実施の形態３のような形状とすることにより、回転体の重心が移動することを防止でき、回転体の重心とシャフト本体２１の軸心との間のずれが大きくなることを防止できる。なお、本実施の形態３において特に説明されていない事項は、実施の形態１又は実施の形態２と同様とする。
【００６５】
図８は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機におけるロータ近傍を示す概略断面図である。また、図９は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機におけるロータ固定位置近傍のシャフト本体及びキーを、図８のＣ方向から観察した図である。なお、図８では、引き出し線が指し示す構成及び各構成の形状がわかりやすくなるよう、一部の構成のみにハッチングを施している。
【００６６】
本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００は、本実施の形態２と同様に、シャフト本体２１のキー溝２５をエンドミルで加工している。このため、キー溝２５の端部２５ａは、例えば半円形状に形成されている。本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００が本実施の形態２と異なる点は、キー２６の端部２６ａの形状である。本実施の形態３では、キー２６の端部２６ａを、キー溝２５の端部２５ａの形状と一致した形状に形成している。すなわち、本実施の形態３では、キー２６の端部２６ａは、半円形状に形成されている。なお、本実施の形態３で称する「一致」とは、実質的に一致することを表し、厳密に一致することを表すものではない。このため、キー２６の端部２６ａの形状とキー溝２５の端部２５ａの形状との間に加工誤差程度の違いがある場合、本実施の形態３でいうところの「一致」に相当する。
【００６７】
このようにキー２６を形成することにより、キー溝２５の端部２５ａに空洞部３４が形成されることを防止できる。したがって、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００は、キー溝２５をエンドミルで加工しても、回転体の重心が移動することを防止でき、回転体の重心とシャフト本体２１の軸心との間のずれが大きくなることを防止できる。すなわち、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００は、キー溝２５をエンドミルで加工しても、スクリュー圧縮機１００に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００６８】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３では、ロータ１２とナット２７との間にスペーサ２８を配置した。換言すると、実施の形態１〜実施の形態３では、ロータ１２とシャフト本体２１の雄ネジ部２３との間にスペーサ２８を配置した。しかしながら、スペーサ２８の配置位置は、当該位置に限定されるものではなく、本実施の形態４に示す位置に配置してもよい。なお、本実施の形態４において特に説明されていない事項は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とする。
【００６９】
図１０は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機における回転体近傍を示す概略断面図である。なお、図１０では、引き出し線が指し示す構成及び各構成の形状がわかりやすくなるよう、一部の構成のみにハッチングを施している。
【００７０】
本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１〜実施の形態３と同様、段部２２よりも第１端部２１ａ側となるシャフト本体２１部分に、圧縮機構部４０のスクリューロータ４１が固定されている。換言すると、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１〜実施の形態３と同様、段部２２よりも第１端部２１ａ側となるシャフト本体２１部分に、圧縮機構部４０が連結されている。また、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１〜実施の形態３と同様、段部２２よりも第２端部２１ｂ側となるシャフト本体２１部分に、電動機１０のロータ１２及びスペーサ２８が設けられている。詳しくは、ロータ１２及びスペーサ２８は、段部２２とナット２７とによって挟み込まれ、シャフト本体２１に固定されている。
【００７１】
本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００が実施の形態１〜実施の形態３と異なる点は、スペーサ２８の配置位置である。実施の形態１〜実施の形態３では、スペーサ２８は、ロータ１２とナット２７（換言すると雄ネジ部２３）との間に配置されていた。すなわち、実施の形態１〜実施の形態３では、ロータ１２の端部がシャフト本体２１の段部２２に接触する構成となっていた。一方、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００では、スペーサ２８は、段部２２とロータ１２との間に配置されている。すなわち、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００では、スペーサ２８の端部がシャフト本体２１の段部２２に接触する構成となっている。本実施の形態４のように、ロータ１２よりも段部２２側にスペーサ２８を配置することにより、実施の形態１〜実施の形態３と比べ、重量物であるロータ１２を第２軸受７に近い位置に配置することができる。
【００７２】
ここで、シャフト本体２１は第１軸受６及び第２軸受７によって回転自在に支持されているため、回転体はシャフト本体２１の軸心を回転中心として回転する。この際、シャフト本体２１に固定された回転体を構成する部品のうち、重心がシャフト本体２１の軸心からずれている部品は、第１軸受６と第２軸受７との間の中央に近いほど、つまり回転体の支持点である第１軸受６及び第２軸受７から離れるほど、回転体の振動及び騒音（うなり音）を増大させる。また、シャフト本体２１に固定された回転体を構成する部品のうち、重心がシャフト本体２１の軸心からずれている部品は、重量が大きいほど、回転体の振動及び騒音（うなり音）を増大させる。
【００７３】
また、ロータ１２の製作時に該ロータ１２の内部に空洞等が形成され、ロータ１２の重心が偏った場合、このような重心の偏りを検出するのは困難であり、上述のスペーサ２８によって重心の偏心を是正することは難しい。
【００７４】
しかしながら、本実施の形態４で示したようにスペーサ２８を配置し、重量物であるロータ１２を回転体の支持点である第２軸受７に近い位置に配置することにより、ロータ１２の重心が偏った場合でも、スクリュー圧縮機１００の振動及び騒音を抑制することができる。
【００７５】
なお、実施の形態２のようにキー溝２５の端部２５ａに空洞部３４が形成されている場合、スペーサ２８は、空洞部３４よりも雄ネジ部２３側（換言すると、ナット２７側）に配置される。つまり、スペーサ２８のキー溝３１にキー２６が挿入されている状態とする。空洞部分３２７に起因して生じる回転体の重心のずれを抑制するためである。キー溝２５の端部２５ａに空洞部３４が形成されている場合に、本実施の形態４で示したようにスペーサ２８を配置することにより、空洞部３４と、該空洞部３４によって生じる回転体の重心の偏心を相殺する切り欠き３３とを近づけることができる。上述のように、回転体に重心の偏心を発生させる箇所と、回転体の支持点である第１軸受６及び第２軸受７との距離とにより、振動及び騒音の発生度合いが異なる。このため、空洞部３４と切り欠き３３とを近づけることにより、振動及び騒音の抑制が容易となる。
【００７６】
ここで、ロータ１２とナット２７（換言すると雄ネジ部２３）との間と、段部２２とロータ１２との間との双方に、スペーサ２８を配置してもよい。換言すると、スペーサ２８を２つに分割し、一方をロータ１２とナット２７（換言すると雄ネジ部２３）との間に配置し、他方を段部２２とロータ１２との間に配置してもよい。このようにスペーサ２８を配置した場合、ロータ１２とナット２７（換言すると雄ネジ部２３）との間に配置されるスペーサ２８の厚みを、実施の形態１〜実施の形態３よりも薄くできる。なお、スペーサ２８の厚みとは、スペーサ２８におけるシャフト本体２１の軸心方向の長さである。つまり、このようにスペーサ２８を配置しても、実施の形態１〜実施の形態３と比べ、重量物であるロータ１２を回転体の支持点である第２軸受７に近い位置に配置することができ、ロータ１２の重心が偏った場合でもスクリュー圧縮機１００の振動及び騒音を抑制することができる。
【００７７】
なお、上記の実施の形態１〜実施の形態４では、シングルスクリュー形の圧縮機構部４０を備えたスクリュー圧縮機１００を例に、本発明を説明した。スクリュー圧縮機はシャフト本体に電動機のロータが着脱自在に固定されることが多いため、本発明を実施することが特に有効だからである。しかしながら、本発明に係る圧縮機の圧縮機構部は、シングルスクリュー形に限定されるものではない。上述のように、本発明に係る圧縮機は、シャフト本体に電動機のロータを着脱自在に固定する際の固定構造に特徴を有している。このため、本発明に係る圧縮機の圧縮機構部として、スクロール形、ロータリー形等の種々の圧縮機構部を採用することができる。
【００７８】
以上、実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機は、ロータ１２を有する電動機１０と、ロータ１２と連結されたシャフト本体２１を有するシャフト部２０と、シャフト本体２１と連結され、シャフト本体２１を介して伝達される電動機１０の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備える。また、ロータ１２は、貫通孔１３（第１貫通孔）と、貫通孔１３を形成する壁面部である内周面部１４に貫通孔１３の貫通方向に沿って形成されたキー溝１５（第１キー溝）と、を有する。また、シャフト本体２１は、段部２２、雄ネジ部２３、及び、段部２２と雄ネジ部２３との間の外周面部２４に当該シャフト本体２１の軸方向に沿って形成されたキー溝２５（第２キー溝）を有し、段部２２と雄ネジ部２３との間がロータ１２の貫通孔１３に挿入されている。また、シャフト部２０は、ロータ１２のキー溝１５及びシャフト本体２１のキー溝２５に挿入され、貫通孔１３の貫通方向の長さがロータ１２よりも長いキー２６と、シャフト本体２１における段部２２と雄ネジ部２３との間の部分が挿入された貫通孔２９（第２貫通孔）、及び、貫通孔２９を形成する壁面部である内周面部３０に貫通孔２９の貫通方向に沿って形成され、キー２６が挿入されたキー溝３１（第３キー溝）を有し、シャフト本体２１の段部２２とロータ１２との間及びシャフト本体２１の雄ネジ部２３とロータ１２との間のうちの少なくとも一方に配置されたスペーサ２８と、シャフト本体２１の雄ネジ部２３にねじ込まれ、シャフト本体２１の段部２２との間でロータ１２及びスペーサ２８を挟み込んで固定しているナット２７と、を備える。
このように圧縮機を構成することにより、空洞部分３２７に起因して生じる回転体の重心のずれを抑制でき、圧縮機に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００７９】
また、実施の形態２に係る圧縮機においては、シャフト本体２１のキー溝２５は、段部２２側の端部２５ａに、キー２６が設けられていない空洞部３４が形成されており、スペーサ２８は、内周面部３０及び外周面部３２のうちの少なくとも一方に、貫通孔２９の中心軸に対してキー溝３１とは対称となる位置に形成された切り欠き３３を有する。この際、スペーサ２８は、空洞部３４よりも雄ネジ部２３に配置されている。
圧縮機をこのように構成することにより、空洞部３４によって生じる回転体の重心の偏心を切り欠き３３で相殺することができるので、空洞部３４によって回転体の重心が移動することを防止でき、圧縮機に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００８０】
また、実施の形態３に係る圧縮機においては、キー２６における段部２２側の端部２６ａの形状は、シャフト本体２１のキー溝２５における段部２２側の端部２５ａの形状と一致している。
圧縮機をこのように構成することにより、空洞部３４が形成されることを防止でき、圧縮機に発生する振動及び騒音を抑制することができる。
【００８１】
また、実施の形態４に係る圧縮機は、シャフト本体２１の両端部のうち、段部２２を基準として雄ネジ部２３とは反対側に存在する端部を第１端部２１ａと定義し、段部２２を基準として雄ネジ部２３側に存在する端部を第２端部２１ｂと定義した場合、第１端部２１ａと段部２２との間となる範囲においてシャフト本体２１を回転自在に支持する第１軸受６と、第２端部２１ｂと雄ネジ部２３との間となる範囲においてシャフト本体２１を回転自在に支持する第２軸受７と、を備える。また、圧縮機構部は、段部２２よりも第１端部２１ａ側でシャフト本体２１と連結されている。また、スペーサ２８は、シャフト本体２１の段部２２とロータ１２との間に配置されている。
圧縮機をこのように構成することにより、重量物であるロータ１２を回転体の支持点である第２軸受７に近い位置に配置することができ、ロータ１２の重心が偏った場合でも圧縮機の振動及び騒音を抑制することができる。
【００８２】
また、実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機においては、電動機１０は、インバータ１５１によって可変速駆動される。
圧縮機の電動機をインバータによって可変速駆動する場合、圧縮機の回転体が高回転で回転する場合があるため、振動及び騒音がより増大しやすくなる。このため、インバータによって可変速駆動される圧縮機として実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機を用いるのが特に有効である。
【００８３】
また、実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機においては、圧縮機構部を収容するケーシング１を備え、圧縮機構部は、シングルスクリュー形の圧縮機構部４０であり、スクリュー溝４１ａが外周部に設けられ、シャフト本体２１に固定されたスクリューロータ４１と、外周部にスクリュー溝４１ａに噛み合い係合する歯４２ａが形成され、スクリュー溝４１ａ及びケーシング１の内周面と共に圧縮室４３を形成するゲートロータ４２と、を有する。
シングルスクリュー形の圧縮機構部を備えたスクリュー圧縮機は、シャフト本体に電動機のロータが着脱自在に固定されることが多い。このため、シングルスクリュー形の圧縮機構部を備えたスクリュー圧縮機を実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機のように構成することが特に有効である。
【００８４】
また、実施の形態１〜実施の形態４に係る冷凍サイクル装置２００は、実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１０１と、凝縮器１０１から流出した冷媒を膨張させる膨張装置１０２と、膨張装置１０２から流出した冷媒を蒸発させる蒸発器１０３と、を備え、冷媒としてＨＦＯ冷媒又はＨＦＯ系混合冷媒が使用されている。
ＨＦＯ冷媒は、低動作圧となる低圧冷媒であるため、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ冷媒を用いた場合と比べ、密度が小さく冷凍能力が小さくなるので、圧縮機が高回転で動作することとなる。つまり、圧縮機の回転体が高回転で回転することとなる。このため、ＨＦＯ冷媒を使用する場合、回転体の重心とシャフト本体の軸心との間のずれによって生じる振動及び騒音がより増大しやすくなる。このため、ＨＦＯ冷媒を使用する際、振動及び騒音を抑制できる実施の形態１〜実施の形態４に係る圧縮機を用いるのが特に有効である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ケーシング、２  モータカバー、２ａ  吸入口、３  油分離器、３ａ  吐出口、６  第１軸受、７  第２軸受、１０  電動機、１１  ステータ、１２  ロータ、１３  貫通孔、１４  内周面部、１５  キー溝、２０  シャフト部、２１  シャフト本体、２１ａ  第１端部、２１ｂ  第２端部、２２  段部、２３  雄ネジ部、２４  外周面部、２５  キー溝、２５ａ  端部、２６  キー、２６ａ  端部、２７  ナット、２８  スペーサ、２９  貫通孔、３０  内周面部、３１  キー溝、３２  外周面部、３３  切り欠き、３４  空洞部、４０  圧縮機構部、４１  スクリューロータ、４１ａ  スクリュー溝、４２  ゲートロータ、４２ａ  歯、４３  圧縮室、４４  吐出口、１００  スクリュー圧縮機、１０１  凝縮器、１０２  膨張装置、１０３  蒸発器、１５０  制御装置、１５１  インバータ、２００  冷凍サイクル装置、３２１  シャフト本体（従来）、３２１ｂ  第２端部（従来）、３２２  段部（従来）、３２３  雄ネジ部（従来）、３２４  外周面部（従来）、３２５  キー溝（従来）、３２６  キー（従来）、３２７  空洞部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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