(57)【要約】【課題】ロータの上端側にラジアルファンを設けて、電動機室内に潤滑油の流れを妨げないように冷媒ガスを含む空気の循環流を生成してモータを冷却する場合において、そのラジアルファンにかかるコストを削減する。【解決手段】上部バランサ２７０と対向するほぼ１８０゜の範囲内で、上部バランサよりも低い高さで放射状に形成された複数の羽根（ファンブレード）２４２と、各羽根２４２の上面間を覆うファンカバー部２６２および上記ロータの上端部側に固定される係止部２６３を含むファンキャップ２６０とを組み合わせてラジアルファンを構築する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内がメインフレームにより、上部側が冷媒圧縮部を有する圧縮室、下部側がモータを有するとともに、冷媒ガスの循環経路の一部に含まれる電動機室として区画されており、上記電動機室内には、モータ上部空間とモータ下部空間とを連通する手段として、上記モータのステータ外周側に形成された第１連通手段と、上記モータのロータ側もしくはロータ回転軸側に形成された第２連通手段とが設けられているとともに、上記ロータの上端部側に同ロータとともに回転するラジアルファンおよびバランサを備え、上記ラジアルファンによって上記冷媒ガスの一部を上記モータ下部空間から上記第２連通手段を介して吸い上げ上記モータ上部空間内に放出して上記密閉容器内を循環させるスクロール圧縮機において、
上記ラジアルファンは、上記バランサと対向するほぼ１８０゜の範囲内で、上記バランサよりも低い高さで放射状に形成された複数の羽根と、上記各羽根の上面間を覆うファンカバー部および上記ロータの上端部側に固定される係止部を含むファンキャップとを備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
上記ファンキャップは、上記第２連通手段の上方に配置され、上記第２連通手段は、上記羽根を介して上記モータ上部空間に連通している請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
上記ファンキャップは、中央に上記ロータ回転軸の挿通孔を有するほぼ円板状の一枚の金属板からなり、そのほぼ半分が上記ファンカバー部として用いられ、残りの半分が上記係止部として用いられることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
上記ファンキャップは、上記ファンカバー部と上記係止部とが異なる高さ位置に存在するように、それらを段差状に一体的に連結する連結部を備えていることを特徴とする請求項１，２または３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
上記ロータがかご型ロータで、上記ラジアルファンの各羽根が上記かご型ロータのエンドリングに一体に形成されているのに対して、上記バランサが別体として形成されている場合において、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサと上記ロータの上端部との間に挟まれた状態で、上記バランサとともに上記ロータの上端部に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
上記ロータがかご型ロータで、上記ラジアルファンの各羽根および上記バランサが、ともに上記かご型ロータのエンドリングに一体に形成されている場合において、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサの上に被せられた状態で、上記バランサの上端部に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
上記ロータが永久磁石型ロータであり、上記ラジアルファンの各羽根が上記マグネット型ロータに取り付けられる端板に一体に形成されているのに対して、上記バランサが別体として形成されている場合において、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサと上記端板との間に挟まれた状態で、上記バランサおよび上記端板とともに上記ロータの上端部に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
上記ロータが永久磁石型ロータであり、上記ラジアルファンの各羽根および上記バランサが、ともに上記マグネット型ロータに取り付けられる端板に一体に形成されている場合において、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサの上に被せられた状態で、上記バランサの上端部に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
上記ラジアルファンの複数の羽根が、中央に上記ロータ回転軸の挿通孔を有する金属板を上記挿通孔を中心とするほぼ１８０゜の範囲内で円周方向に沿って波形に屈曲させたファンブレードからなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
上記金属板の残りの１８０゜の範囲内に上記ロータの上端部側に固定される係止部が設けられており、上記係止部には同係止部を２分割する分割溝が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１１】
密閉容器内がメインフレームにより、上部側が冷媒圧縮部を有する圧縮室、下部側がモータを有するとともに、冷媒ガスの循環経路の一部に含まれる電動機室として区画されており、上記電動機室内には、モータ上部空間とモータ下部空間とを連通する手段として、上記モータのステータ外周側に形成された第１連通手段と、上記モータのロータ側もしくはロータ回転軸側に形成された第２連通手段とが設けられているとともに、上記ロータの上端部側に同ロータとともに回転するラジアルファンおよびバランサを備え、上記ラジアルファンによって上記冷媒ガスの一部を上記モータ下部空間から上記第２連通手段を介して吸い上げ上記モータ上部空間内に放出して上記密閉容器内を循環させるスクロール圧縮機において、
上記ロータが、上部端板および下部端板を有する永久磁石型ロータであり、上記ラジアルファンが、上記上部端板の下面側に上記第２連通手段と連通する放射状に形成された溝からなることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１２】
上記上部端板には、上記ラジアルファンと対向するほぼ１８０゜の範囲内に上記バランサが一体に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１３】
密閉容器内がメインフレームにより、上部側が冷媒圧縮部を有する圧縮室、下部側がモータを有するとともに、冷媒ガスの循環経路の一部に含まれる電動機室として区画されており、上記電動機室内には、モータ上部空間とモータ下部空間とを連通する手段として、上記モータのステータ外周側に形成された第１連通手段と、上記モータのロータ側もしくはロータ回転軸側に形成された第２連通手段とが設けられているとともに、上記ロータの上端部側に同ロータとともに回転するラジアルファンおよびバランサを備え、上記ラジアルファンによって上記冷媒ガスの一部を上記モータ下部空間から上記第２連通手段を介して吸い上げ上記モータ上部空間内に放出して上記密閉容器内を循環させるスクロール圧縮機において、
上記ラジアルファンが、中央に上記ロータ回転軸の挿通孔を有する一枚の金属板からなり、上記挿通孔を中心とするほぼ１８０゜の範囲内で円周方向に沿って波形に屈曲された上記第２連通手段と連通する複数の放射溝を含むファンブレード部と、残りの１８０゜の範囲内で上記バランサとともに上記ロータの上端部側に固定されるように形成された係止部とを備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などの冷凍サイクルに用いられるスクロール圧縮機に関し、さらに詳しく言えば、モータの発熱を抑えるため、密閉容器内にロータとともに回転するラジアルファンを備えたスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、両端が閉塞された円筒状の密閉容器を備え、密閉容器内には、固定スクロールおよび旋回スクロールを組み合わせてなる冷媒圧縮部と、上記旋回スクロールを駆動する電動機とが収納されている。電動機は発熱源でもあり、密閉容器などの閉鎖された空間内で運転すると急速に温度が上昇する。過度な温度上昇は電動機の構成材料の劣化を招くため、冷却する必要がある。
【０００３】
スクロール圧縮機において、電動機の過度の温度上昇を防止する方法の一つとして下記の特許文献１が知られている。これを図１０により説明する。このスクロール圧縮機１は、両端が閉塞された円筒状の密閉容器２を備え、その内部はメインフレーム４を挟んで圧縮室２１と電動機室２２とに区画されている。
【０００４】
圧縮室２１側には、固定スクロール３１および旋回スクロール３２を組み合わせてなる冷媒圧縮部３が収納され、電動機室２２内には、旋回スクロール３２を回転させる回転駆動軸５を有する電動機６が収納されている。密閉容器２は、その軸線がほぼ垂直となるように設置されるため、密閉容器２の底部は潤滑油９の貯留部となっている。
【０００５】
固定スクロール３１および旋回スクロール３２は、ともに鏡板上に直立するように形成されたスクロールラップを備え、それらのスクロールラップ同士を噛み合わせた状態で、電動機６にて旋回スクロール３２を回転させることにより、ラップ同士で形成される三日月状の空間が外周から中心に向かって容積を小さくしながら移動することを利用して、その外周側から低圧ガスを吸い込み、中心付近から高圧ガスを吐出する。
【０００６】
電動機６の過度の温度上昇を抑えるため、この従来技術では、密閉容器２の外側に冷媒圧縮部３と電動機室２２の下部空間２２ｂとを連通させる配管２３を設け、冷媒圧縮部３で生成された高圧冷媒ガスを配管２３を介して電動機室２２の下部空間２２ｂ内に導き入れるようにしている。
【０００７】
これによれば、その高圧冷媒ガスが電動機６のステータ６ａとロータ６ｂとの間の隙間Ｇａおよびステータ６ａと密閉容器２との間の隙間Ｇｂを通って電動機６を冷却しながら電動機室２２の上部空間２２ａに向けて流れ、その上部空間２２ａに設けられている冷媒吐出管２４から冷凍サイクルに送り出される。
【０００８】
しかしながら、この従来技術には、次のような問題がある。すなわち、電動機室２２の下部に貯留されている潤滑油６は、ロータ６ｂの回転に伴って、その回転駆動軸５の下端側に設けられている容積型もしくは遠心式のポンプによってくみ上げられ、メインフレーム４の軸受などの摺動部を潤滑した後、電動機室２２の上部空間２２ａ側からステータ６ａと密閉容器２との間の隙間を通って電動機室２２の下部空間２２ｂに戻る。
【０００９】
したがって、ステータ６ａの外周側では、下部空間２２ｂから上部空間２２ａ側に向かう高圧冷媒ガスと、上部空間２２ａから下部空間２２ｂ側に向かう潤滑油とがぶつかり合うことになるため、潤滑油９の戻りが妨げられ、ポンプに十分な潤滑油９が供給されず、摺動部の潤滑不良を起こすおそれがある。また、密閉容器２の外部に配管２３を引き出しているため、その配管コストがかかる。
【００１０】
この問題を解決するため、本出願人は、下記特許文献２として、冷媒圧縮部で生成された高圧冷媒ガスを電動機室の上部空間内に直接導き入れるようにしたうえで、電動機室の上部空間と下部空間とを連通する連通手段として、電動機のステータと密閉容器との間に第１連通手段を設け、また、電動機のロータもしくはその回転軸に第２連通手段を設けるとともに、ロータの上部エンドリングに同ロータとともに回転するラジアルファンを設けることを提案している。
【００１１】
図１１に、ロータの上部エンドリング６ｃに設けられるラジアルファン７の一例を示す。これによれば、ラジアルファン７によって、高圧冷媒の一部が第２連通手段側では下部空間から上部空間側に向かって吸い上げられ、第１連通手段側では上部空間から下部空間側に向けて流れる循環経路ができるため、高圧冷媒ガスが潤滑油の流れとぶつかることなく、電動機を冷却することができる。
【００１２】
かご型ロータにおいて、通常、そのエンドリングはアルミニュウムの鋳造によって作られる。特許文献２では、ラジアルファン７の各ファンブレード７ａを上部エンドリング６ｃと一体に形成するとともに、同上部エンドリング６ｃに取り付けられる上部バランサ８側に各ブレード７ａの上面間を覆うファンカバー８ａを一体に形成している。
【００１３】
これによれば、上部エンドリング６ｃに上部バランサ８を取り付けることにより、それに伴ってラジアルファン７を組み立てることができるが、ファンブレード７ａと上部バランサ８とを同じ高さにしているため、ファンブレード７ａの高さが必要以上に高くなり、また、そのファンブレード７ａの大きさに合わせて上部バランサ８の質量を増す必要があり、その分、材料コストが増加してしまう。
【００１４】
さらには、上部バランサ８には、ファンブレード７ａに対するファンカバー８ａが一体に形成され、そのファンカバー８ａがメインフレーム４の軸受部４ａ（図１０参照）の直下に位置することになるため、上記軸受部４ａとロータ６ｂとの間に、上部バランサ８の高さ以上のスペースを確保する必要があり、その分、スクロール圧縮機自体の軸方向長さを大きくせざるを得ない、という問題がある。
【００１５】
そこで、これを解決するため、本出願人は、引き続いて下記特許文献３を提案している。この提案の一例を図１２により説明すると、ファンブレード７ａの高さｈをラジアルファン７の送風能力に必要とされる最小高さとし、これに対して上部バランサ８をそれよりも高い高さｐとして、上記メインフレーム４の軸受部４ａの外周に沿って回転するように配置する。
【００１６】
これによれば、上記軸受部４ａとロータ６ｂとの間のスペースを上部バランサ８の高さよりも小さくでき、したがって、スクロール圧縮機自体の軸方向長さをより短くできるとともに、所定の送風能力を有するラジアルファン７を得ることができる。
【００１７】
しかしながら、図１２に示すように、異なる高さのファンブレード７ａと上部バランサ８とを一体として製造するには、焼結では技術的に困難であるため、鋳造品を切削によって仕上げ加工する必要があり、コストアップとなる。なお、ラジアルファン７と上部バランサ８とをそれぞれ別体として焼結で作る方法（特許文献３の図４参照）もあるが、これによると、組み立て工数が増えるため、やはりコストアップとなるので好ましくない。
【００１８】
また、永久磁石ロータを用いる同期モータにおいては、上記かご型ロータを有する誘導モータのように、ロータのエンドリングにファンブレードを一体に成形することができないため、ラジアルファンのファンブレードを単品として焼結または鋳造で作る必要があり、これがコストアップの要因となる。
【００１９】
【特許文献１】
特開平７−３０５６８８号公報
【特許文献２】
特願２００１−２９９２４８
【特許文献３】
特願２００２−３０８００７
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、冷媒圧縮部の旋回スクロールを駆動する電動機の過度の温度上昇を防止するため、そのロータにラジアルファンを設けて電動機室内で冷媒ガスの一部を循環させる場合において、ラジアルファンにかかるコストを削減することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、密閉容器内がメインフレームにより、上部側が冷媒圧縮部を有する圧縮室、下部側がモータを有するとともに、冷媒ガスの循環経路の一部に含まれる電動機室として区画されており、上記電動機室内には、モータ上部空間とモータ下部空間とを連通する手段として、上記モータのステータ外周側に形成された第１連通手段と、上記モータのロータ側もしくはロータ回転軸側に形成された第２連通手段とが設けられているとともに、上記ロータの上端部側に同ロータとともに回転するラジアルファンおよびバランサを備え、上記ラジアルファンによって上記冷媒ガスの一部を上記モータ下部空間から上記第２連通手段を介して吸い上げ上記モータ上部空間内に放出して上記密閉容器内を循環させるスクロール圧縮機において、上記ラジアルファンは、上記バランサと対向するほぼ１８０゜の範囲内で、上記バランサよりも低い高さで放射状に形成された複数の羽根（ファンブレード）と、上記各羽根の上面間を覆うファンカバー部および上記ロータの上端部側に固定される係止部を含むファンキャップとを備えていることを特徴としている。
【００２２】
これによれば、ファンブレードおよびバランサのいずれにもファンカバーを一体として形成する必要がなく、それらの形状が単純であってよいため、少なくともバランサについては焼結により製造することができる。また、ファンキャップは、バランサとともにロータの上端部側に固定されるため、組み立ても簡単に行うことができる。
【００２３】
第２連通手段を通って持ち上げられた冷媒ガスがラジアルファンを通らずにモータ上部空間に流出しないようにするため、上記ファンキャップは、上記第２連通手段と上記モータ上部空間とを仕切る仕切板であることが好ましく、これにより、上記第２連通手段と上記モータ上部空間とは上記羽根を介して連通する。
【００２４】
上記第１発明の好ましい態様によると、上記ファンキャップは、中央に上記ロータ回転軸の挿通孔を有するほぼ円板状の一枚の金属板からなり、そのほぼ半分が上記ファンカバー部として用いられ、残りの半分が上記係止部として用いられる。これによれば、ファンキャップが金属板の加工品から構成されているため、材料コストおよび加工コストが従来の成型品に比べて格段に安くなる。
【００２５】
上記ファンブレードと上記バランサの高さが異なる場合に対応できるように、上記ファンキャップは、上記ファンカバー部と上記係止部とが異なる高さ位置に存在するように、それらを段差状に一体的に連結する連結部を備えていることが好ましい。
【００２６】
これによれば、上記ロータがかご型ロータで、上記ラジアルファンの各羽根が上記かご型ロータのエンドリングに一体に形成されているのに対して、上記バランサが別体として形成されている場合において、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサと上記ロータの上端部との間に挟まれた状態で、上記バランサとともに上記ロータの上端部に固定される。
【００２７】
また、上記ロータがかご型ロータで、上記ラジアルファンの各羽根および上記バランサが、ともに上記かご型ロータのエンドリングに一体に形成されている場合においては、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサの上に被せられた状態で、上記バランサとともに上記ロータの上端部に固定される。
【００２８】
また、上記ロータが永久磁石型ロータであり、上記ラジアルファンの各羽根が上記マグネット型ロータに取り付けられる端板に一体に形成されているのに対して、上記バランサが別体として形成されている場合においては、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサと上記端板との間に挟まれた状態で、上記バランサおよび上記端板とともに上記ロータの上端部に固定される。
【００２９】
また、上記ロータが永久磁石型ロータであり、上記ラジアルファンの各羽根および上記バランサが、ともに上記マグネット型ロータに取り付けられる端板に一体に形成されている場合においては、上記ファンキャップの係止部は、上記バランサの上に被せられた状態で、上記バランサとともに上記ロータの上端部に固定されることが好ましい。
【００３０】
上記第１発明には、よりコストを削減するため、上記ラジアルファンの複数の羽根として、中央に上記ロータ回転軸の挿通孔を有する金属板を上記挿通孔を中心とするほぼ１８０゜の範囲内で円周方向に沿って波形に屈曲させたファンブレードを採用する態様も含まれる。
【００３１】
この場合、上記金属板の残りの１８０゜の範囲内に上記ロータの上端部側に固定される係止部が設けられるが、上記ロータ回転軸の挿通孔に上記係止部に同係止部を２分割する分割溝を形成することで、金属板の取付作業性をより向上させることができる。
【００３２】
上記課題を解決するため、本願の第２発明は、密閉容器内がメインフレームにより、上部側が冷媒圧縮部を有する圧縮室、下部側がモータを有するとともに、冷媒ガスの循環経路の一部に含まれる電動機室として区画されており、上記電動機室内には、モータ上部空間とモータ下部空間とを連通する手段として、上記モータのステータ外周側に形成された第１連通手段と、上記モータのロータ側もしくはロータ回転軸側に形成された第２連通手段とが設けられているとともに、上記ロータの上端部側に同ロータとともに回転するラジアルファンおよびバランサを備え、上記ラジアルファンによって上記冷媒ガスの一部を上記モータ下部空間から上記第２連通手段を介して吸い上げ上記モータ上部空間内に放出して上記密閉容器内を循環させるスクロール圧縮機において、上記ロータが、上部端板および下部端板を有する永久磁石型ロータであり、上記ラジアルファンが、上記上部端板の下面側に上記第２連通手段と連通する放射状に形成された溝からなることを特徴としている。
【００３３】
これによれば、上記上部端板を上記ロータに取り付けるだけで、ラジアルファンが得られる。この場合、組み立て作業性をより改善するうえで、上記上部端板には、上記ラジアルファンと対向するほぼ１８０゜の範囲内に上記バランサを一体に形成することができる。
【００３４】
上記課題を解決するため、本願の第３発明は、密閉容器内がメインフレームにより、上部側が冷媒圧縮部を有する圧縮室、下部側がモータを有するとともに、冷媒ガスの循環経路の一部に含まれる電動機室として区画されており、上記電動機室内には、モータ上部空間とモータ下部空間とを連通する手段として、上記モータのステータ外周側に形成された第１連通手段と、上記モータのロータ側もしくはロータ回転軸側に形成された第２連通手段とが設けられているとともに、上記ロータの上端部側に同ロータとともに回転するラジアルファンおよびバランサを備え、上記ラジアルファンによって上記冷媒ガスの一部を上記モータ下部空間から上記第２連通手段を介して吸い上げ上記モータ上部空間内に放出して上記密閉容器内を循環させるスクロール圧縮機において、上記ラジアルファンが、中央に上記ロータ回転軸の挿通孔を有する一枚の金属板からなり、上記挿通孔を中心とするほぼ１８０゜の範囲内で円周方向に沿って波形に屈曲された上記第２連通手段と連通する複数の放射溝を含むファンブレード部と、残りの１８０゜の範囲内で上記バランサとともに上記ロータの上端部側に固定されるように形成された係止部とを備えていることを特徴としている。
【００３５】
これによれば、焼結や鋳造によることなく、ラジアルファンを金属板の一部を波形に加工した金属部品から構成することができるとともに、上記ロータに対する組み込みも容易に行うことができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図９を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図であり、図２はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００３７】
このスクロール圧縮機１０は、縦置きとして設置される両端が閉塞された円筒状の密閉容器１００を備えており、密閉容器１００内は、メインフレーム１３０を挟んで上側が圧縮室１１０，下側が電動機室１２０に区画されている。
【００３８】
圧縮室１１０内には、固定スクロール１４１と旋回スクロール１４２とを組み合わせてなる冷媒圧縮部１４０が収納されている。固定スクロール１４１の鏡板には、渦巻き状の固定スクロールラップ１４３が立設されている。同様に、旋回スクロール１４２の鏡板にも、渦巻き状の旋回スクロールラップ１４４が立設されており、これらの固定スクロールラップ１４３と旋回スクロールラップ１４４は、互いに噛み合わされている。
【００３９】
旋回スクロール１４２の背面には、円筒状の軸受凹部１４５が設けられており、この軸受凹部１４５に、モータ回転駆動軸１５０のクランク軸１５２が連結されている。旋回スクロール１４２とメインフレーム１３０との間には、旋回スクロール１４２の自転を防止するためのオルダムリング１４６が介装されている。また、圧縮室１１０内には、密閉容器１００の例えば上部から冷媒圧縮部１４０内に向けて仕事を終えた冷媒（低圧冷媒）を引き込むための冷媒吸入管１１１が差し込まれている。
【００４０】
電動機室１２０内には、旋回スクロール１４２を駆動する回転駆動軸１５０を有する電動機（以下、モータという。）２００が収納されている。電動機室１２０内は、モータ２００により、モータ上部空間１２１とモータ下部空間１２２とに区画されており、モータ下部空間１２２の底部は、潤滑油１０１の貯留部となっている。
【００４１】
回転駆動軸１５０には、モータ２００のロータ２２０に同軸的に取り付けられるロータ回転軸１５１と、ロータ回転軸１５１の先端（図１では上端）にロータ回転軸１５１の軸線に対して所定量だけ偏心されたクランク軸１５２とが含まれている。回転駆動軸１５０の内部には、潤滑油１０１をクランク軸１５２の先端にまで導く潤滑油供給通路１５３が偏心的に穿設されている。
【００４２】
モータ下部空間１２２内には、ロータ回転軸１５１の下端側を軸支するサブフレーム１６０が設けられており、ロータ回転軸１５１は、メインフレーム１３０に形成されているロータ回転軸受け１３１およびサブフレーム１６０に設けられている軸受部１６１の２点で軸受されている。ロータ回転軸１５１の下端側は、サブフレーム１６０によって潤滑油１０１内に浸漬するように支持されている。
【００４３】
この実施形態におけるスクロール圧縮機１０は内部高圧型で、冷媒圧縮部１４０で生成された高圧冷媒ガスは、固定スクロール１４１およびメインフレーム１３０の外周側に穿設されたガス通路１３２を介して一旦電動機室１２０のモータ上部空間１２１内に入り、モータ上部空間１２１に設けられている冷媒吐出管１２３より図示しない冷凍サイクルに送出される。
【００４４】
モータ２００は、密閉容器１００の内周面に沿って配置されるステータ２１０と、ステータ２１０の内周面側に所定の間隙をもって回転可能に配置されたロータ２２０とを備えており、ローター２２０は、その中心にロータ回転軸１５１を備えている。ステータ２１０には、ロータ２３０に回転磁界を与えるコイル２１１が巻回されている。
【００４５】
モータ上部空間１２１とモータ下部空間１２２とは、第１および第２の２つの連通手段により連通されている。この例において、第１連通手段は、ステータ２１０と密閉容器１００との間で、ステータ２１０の外周面側に形成された切欠溝２１２であり、第２連通手段は、ロータ２２０の軸方向に沿って貫設された連通孔２２２である。切欠溝２１２および連通孔２２２の配置や数は任意に設定することができる。なお、モータ上部空間１２１とモータ下部空間１２２とは、ステータ２１０とロータ２２０との間に存在する間隙によっても連通している。
【００４６】
また、図１および図２において、連通孔２２２は、ロータ２２０内に設けられているが、ロータ２２０の軸挿通孔２２１とモータ回転軸１５１との間に設けてもよい。すなわち、軸挿通孔２２１の内周面側および／またはモータ回転軸１５１の外周面側に半円状の溝を形成して、これを連通孔２２２として機能させてもよい。
【００４７】
次に、図３を参照して、上記ロータ２２０の構成を具体的に説明する。第１実施形態におけるロータ２２０はかご型ロータであり、リング状の電磁鋼板２３１を所定角度ずつずらしながら積層したロータ本体２３０を備え、ロータ本体２３０の両端には、エンドリング２４０，２５０が一体的に成型されている。
【００４８】
図２に示すように、各電磁鋼板２３１には、円周方向に沿ってかご型導体を形成するための導体形成孔２３２が所定の間隔をもって多数設けられており、この導体形成孔２３２が所定角度ずつずらしながら積層されることにより、ロータ本体２３１内にかご型のスロット孔２３３が形成される。
【００４９】
エンドリング２４０，２５０は、スロット孔２３３内に鋳込まれる例えばアルミニウムからなる導体と一体に形成されている。エンドリング２４０，２５０の中央部分には、円形凹部２４１が形成されており、その中に上記連通孔２２２の各端部が配置されている。なお、下端側の円形凹部は作図の都合上、その図示が省略されている。
【００５０】
ロータ２２０の上部側（モータ上部空間１２１側）の上部エンドリング２４０には、ラジアルファンを構成する複数のファンブレード２４２が一体的に形成されている。ファンブレード２４２は、上部エンドリング２４０のほぼ１８０°の範囲内にわたって放射状に配置されている。また、上部エンドリング２４０には、後述するファンキャップ２６０とバランサ２７０とを固定するためのガイドピン２４３，２４４がほぼ１８０゜の間隔をもって一対として設けられている。
【００５１】
上部エンドリング２４０には、ファンキャップ２６０とバランサ（上部バランサ）２７０とが設けられる。ファンキャップ２６０は、中央にロータ回転軸１５１の挿通孔２６１を有するほぼ円板状の１枚の金属板からなり、ファンブレード２４２の上面間を覆うファンカバー部２６２と、上部エンドリング２４０に対して係止される係止部２６３とを備えている。
【００５２】
ファンカバー部２６２は、ファンキャップ２６０のほぼ半周にわたって形成されており、残りの半分が係止部２６３とされている。ファンカバー部２６２と係止部２６３とは、連結部２６４，２６４を介して段差状に連結されており、この例では、ファンカバー部２６２が係止部２６３に対して一段高い位置に存在するように形成されている。
【００５３】
連結部２６４，２６４は、ファンブレード２４２の高さに相当する高さを有する垂直板からなり、両端がそれぞれファンカバー部２６２と係止部２６３に対してほぼ直角に連結されている。係止部２６３には、上部エンドリング２４０のガイドピン２４３，２４４に嵌合するガイド孔２６５，２６５が穿設されている。
【００５４】
上部バランサ２７０は、上部エンドリング２４０上において、ファンブレード２４２の形成領域と対向する反対側のほぼ１８０゜の範囲内に配置されるＣ字状のブロックからなり、例えば黄銅粉末の焼結体を用いることができる。
【００５５】
上部バランサ２７０は、スクロール圧縮機本来のバランス質量に各ファンブレード２４２の質量を加えた質量を有るようにファンブレード２４２よりも高く形成されており、その両端側には、ガイドピン２４３，２４４が下端側から差し込まれる固定孔２７１，２７１が設けられている。
【００５６】
固定孔２７１，２７１は、上部バランサ２７０の下端から上端にかけて貫通する貫通孔として設けられているが、この例において、固定孔２７１，２７１は、下端側の孔径がガイドピン２４３，２４４とほぼ同一径とされており、上端側の孔径は、下端側の孔径よりも大径に形成されている。
【００５７】
すなわち、この例において、上部バランサ２７０は、ガイドピン２４３，２４４に差し込まれた後、それらの先端を固定孔２７１，２７１の上からカシメて固定するようにしており、そのため上端側の孔径が大径とされている。なお、これ以外にボルトなどのネジ式で固定してもよい。
【００５８】
ロータ２２０の下部側（モータ下部空間１２２側）の下部エンドリング２５０には、バランサ２５１（以下、下部バランサと言う。）が一体的に形成されている。下部バランサ２５１は、下部エンドリング２５０のほぼ１８０°範囲にわたって形成されており、下部エンドリング２５０の下端面よりも所定高さ突出するように形成されている。なお、上部バランサ２７０と下部バランサ２５１は、１８０゜ずらして配置される。
【００５９】
この構成によれば、まず、ファンカバー部２６２にてファンブレード２４２の各上面間を覆うようにしてファンキャップ２６０を上部エンドリング２４０上に配置する。その位置決めは、係止部２６３のガイド孔２６５，２６５を上部エンドリング２４０のガイドピン２４３，２４４に嵌合することにより行う。
【００６０】
次に、上部バランサ２７０の固定孔２７１，２７１をガイドピン２４３，２４４に嵌合させて上部バランサ２７０をファンキャップ２６０の係止部２６３上に配置して、ガイドピン２４３，２４４の先端部をかしめる。これにより、ロータ２２０にラジアルファンが設けられる。
【００６１】
再び、図１を参照して、このラジアルファンを備えたスクロール圧縮機の動作について説明する。モータ２００を起動してスクロール圧縮機１０を作動させると、図示しない冷凍サイクルにおいて仕事を終えた低圧冷媒は、冷媒吸入管１１１より冷媒圧縮部１４０の外周側に導かれ、その固定スクロール１４１と旋回スクロール１４２の各スクロールラップ１４３，１４４の間を外周側から中心に向かって移動しながら圧縮される。
【００６２】
冷媒圧縮部１４０によって生成された高圧冷媒ガスは、上記ガス通路１３２を通って電動機室１２０のモータ上部空間１２１内に入り、冷媒吐出管１２３より図示しい冷凍サイクルに送出されるが、このとき、電動機室１２０内には、ロータ２２０とともに回転するファンブレード２４２よりなるラジアルファンの遠心送風力により、モータ上部空間１２１に対してモータ下部空間１２２側が負圧となる。
【００６３】
このため、上記第１連通手段である切欠溝２１２側では、モータ上部空間１２１からモータ下部空間１２２に向かう空気流が生成され、上記第２連通手段である連通孔２２２側ではモータ下部空間１２２からモータ上部空間１２１に向かう空気流が生成される。
【００６４】
これにより、モータ上部空間１２１内に入った高圧冷媒ガスの一部は、モータ上部空間１２１から外周側の上記切欠溝２１２を通ってモータ下部空間１２２に至り、モータ下部空間１２２から内周側の上記連通孔２２２を通って再びモータ上部空間１２１に戻るように循環し、モータ２００を冷却する。
【００６５】
一方、密閉容器１００の底部に貯留されている潤滑油１０１は、回転駆動軸１５０の下端に設けられているポンプ手段により、同回転駆動軸１５０内の潤滑油供給通路１５３を通って上方に吸い上げられ、メインフレーム１３０側の各軸受摺動部を潤滑したのち、モータ上部空間１２１に戻されるが、上記ラジアルファンの遠心送風力により、外周側の上記切欠溝２１２内を伝わって、同切欠溝２１２を下る高圧冷媒ガスの流れに乗って速やかに密閉容器１００の底部に戻されることになる。
【００６６】
本発明の第２実施形態として、上記ファンキャップ２６０は、図４に示すように、同期モータの永久磁石を有するロータ３２０に対しても適用することができる。永久磁石型ロータ（マグネットロータ）３２０においては、ロータ本体３３０の上端側と下端側の各々に、別体として形成された上部端板３４０と下部端板３５０とがそれぞれ取り付けられる。
【００６７】
なお、上部端板３４０と下部端板３５０は、上記第１実施形態の上部エンドリング２４０と下部エンドリング２５０に対応するが、ロータ本体３３０に対して一体でない点で異なっている。
【００６８】
ロータ本体３３０は電磁鋼板の積層体からなり、その中央にロータ回転軸１５１が挿通される軸挿通孔３３１を備えており、軸挿通孔３３１の周りには、モータ上部空間１２１とモータ下部空間１２２（図１参照）とを連通する第２連通手段としての連通孔３３２が設けられている。この例において、連通孔３３２は軸線方向を中心に９０°間隔で４カ所に設けられている。
【００６９】
また、この例において、ロータ本体３３０には、６個のスロット孔が円周方向に沿って均等間隔に設けられており、その各々に板状の永久磁石３３３が差し込まれている。また、ロータ本体３３０の外周側には、電磁鋼板の積層体を保持するための固定ピン３３５が挿通される複数のピン挿通孔３３４が円周方向に沿って等間隔で穿設されている。
【００７０】
上部端板３４０には、そのほぼ半周にわたってラジアルファン用のファンブレード３４２が複数枚立設されている。また、上部端板３４０には、固定ピン３３５が挿通されるピン挿通孔３４３が円周方向に沿って等間隔で設けられており、上部端板３４０は固定ピン３３５を介してロータ本体３３０に一体的に固定される。
【００７１】
このマグネットロータ３２０においても、上記第１実施形態と同じく、上部エ端板３４０上において、ファンブレード３４２の形成領域と対向する反対側のほぼ１８０゜の範囲内に配置されるほぼＣ字状の例えば焼結体からなる上部バランサ３７０を備えている。
【００７２】
上部バランサ３７０は、ファンキャップ２６０および上部端板３４０とともに、固定ピン３３５を介してロータ本体３３０に一体的に固定される。そのため、ファンキャップ２６０の係止部２６３と上部バランサ３７０とには、固定ピン３３５が挿通されるピン挿通孔３６５，３７１が穿設されている。
【００７３】
下部端板３５０も、上部端板３４０と同じく、固定ピン３３５を介してロータ本体３３０に一体的に固定されるが、この例では、下部端板３５０と下部バランサ３５１は別体として形成されており、下部バランサ３５１は下部端板３５０とともに固定ピン３３５によりロータ本体３３０に固定される。なお、下部バランサ３５１と下部端板３５０は一体とすることもできる。
【００７４】
このマグネットロータ３２０を組み立てる手順の一例を説明する。ロータ本体３３０に永久磁石３３３が装着されているとして、まず、ロータ本体３３０の各ピン挿通孔３３４に固定ピン３３５を圧入する。
【００７５】
次に、ロータ本体３３０の上端側については、固定ピン３３５の突き出ている端部に、上部端板３４０，ファンキャップ２６０および上部バランサ３７０の各ピン挿通孔３４３，３６５，３７１を取り付ける。その場合、上記第１実施形態と同じく、ファンキャップ２６０のファンカバー部２６２でファンブレード３４２の上面間を覆い、また、ファンキャップ２６０の係止部２６３を上部端板３４０と上部バランサ３７０の間に配置する。
【００７６】
ロータ本体３３０の下端側についても、固定ピン３３５の突き出ている端部に下部端板３５０と下部バランサ３４２とを取り付ける。そして、各固定ピン３３５の両端をかしめる。このようにして、マグネットロータ３２０の上部端板３４０に対してラジアルファンを安価に組み込むことができる。なお、スクロール圧縮機の動作は、上記第１実施形態と同じである。
【００７７】
次に、図５に示す第３実施形態について説明する。図５には、ロータ４２０のみを示すが、このロータ４２０は誘導モータ用で、その基本的な構成は、上記第１実施形態で説明した図３のロータ２２０と同じであってよいため、このロータ４２０において、上記ロータ２２０と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【００７８】
この第３実施形態は、ラジアルファンを有するファンプレート４５０を用いる点を特徴としている。すなわち、この第３実施形態において、ロータ本体４３０の上部エンドリング４４０には、ファンプレート４５０および上部バランサ２７０を一体的に保持するためのガイドピン２４３，２４４のみが設けられる。
【００７９】
ファンプレート４５０は、中央にロータ回転軸１５１の挿通孔４５１を有するリング状の金属板からなり、ラジアルファンを構成する複数の羽根（ファンブレード）４５２を備えている。
【００８０】
ファンブレード４５２は、金属板を挿通孔４５１を中心とするほぼ１８０゜の範囲内で円周方向に沿って波形に屈曲させたファンブレードからなり、残りの１８０゜の範囲内にロータ本体４３０の上端部側に固定される係止部４５３が設けられている。係止部４５３には、ガイドピン２４３，２４４が挿通される一対のピン挿通孔４５４，４５４が設けられている。
【００８１】
これによれば、ファンプレート４５０を上部バランサ２７０とともにロータ本体４３０の上部エンドリング４４０に固定することにより、ファンブレード４５２よりなるラジアルファンが得られる。なお、ファンブレード４５２は、上部エンドリング４４０に固定された状態で、上記第２連通手段としての連通孔２２２と連通する。また、この例において、ファンプレート４５０は金属板をプレス成形したものからなるが、場合によっては、樹脂板とすることもできる。
【００８２】
次に、図６に示す第４実施形態について説明する。この第４実施形態におけるロータ５２０は永久磁石モータ用であり、その基本的な構成は、上記第２実施形態で説明した図４のロータ３２０と同じであってよいため、このロータ５２０において、上記ロータ３２０と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【００８３】
この第４実施形態は、ロータ本体５３０の上部端板３４０にファンブレードを形成せずに、その代わりとして、ファンキャップ２６０とともにファンプレート５５０を用いることを特徴としている。
【００８４】
ファンプレート５５０は、円盤状の金属板をプレス加工したものからなり、中央にロータ回転軸１５１が挿通される軸挿通孔５５１を備えている。このファンプレート５５０には、半径方向のほぼ１８０°にわたって垂直面と水平面とを交互に屈曲してなるファンブレード５５２が形成されており、残りの１８０°が上部端板３４０に対する係止部５５３とされている。
【００８５】
係止部５５３には、ロータ本体５３０から突設される固定ピン３３５が挿通されるピン挿通孔５５４が円周方向に沿って所定間隔で複数形成されている。係止部５５３の一部には、軸挿通孔５５１の径に柔軟性を持たせて、ファンプレート５５０の取付時にロータ回転軸１５１との間の隙間をより小さくするためのすり割り溝５５５が半径方向に沿って形成されている。
【００８６】
ファンプレート５５０は、その上にファンキャップ２６０が被せられ、ファンブレード５５２の上面がファンキャップ２６０のファンカバー部２６２で覆われた状態で、上部バランサ３７０とともにロータ本体５３０の上部端板３４０に固定され、固定された状態で上記第２連通手段としての連通孔３３２と連通する。なお、場合によっては、ファンプレート５５０を樹脂板としてもよい。
【００８７】
次に、図７に示す第５実施形態について説明する。この第５実施形態におけるロータ６２０は誘導モータ用であり、その基本的な構成は、上記第１実施形態で説明した図３のロータ２２０と同じであってよいため、このロータ６２０において、ロータ２２０と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【００８８】
この第５実施形態では、ロータ本体６３０の上部エンドリング２４０に、ファンブレード２４２とともに上部バランサ６４２が一体に形成され、これに伴って上記ファンキャップ２６０と異なる形状のファンキャップ６６０を用いる点を特徴としている。
【００８９】
すなわち、上部エンドリング６４０には、ファンブレード２４２と対向するほぼ１８０゜の範囲内で、上部バランサ６４２がファンブレード２４２よりも高い高さをもって一体に形成されている。上部バランサ６４２には、ファンキャップ６６０を取り付けるためのガイドピン６４４，６４４が設けられている。なお、上部バランサ６４２の全体質量は、上記第１実施形態で説明した上部バランサ２７０と同じとなるように選択される。
【００９０】
ファンキャップ６６０は、ロータ回転軸１５１が挿通される軸挿通孔６６１を有する好ましくは金属板からなり、ファンブレード２４２上面間を覆うファンカバー部６６２と、上部バランサ６４２の上端部側に固定される係止部６６３とを備えている。ファンカバー部６６２と係止部６６３とは、段差部６６４，６６４を介して、ファンカバー部６６２側が係止部６６３に対して一段低くなるように連結されている。
【００９１】
この第５実施形態によれば、ファンキャップ６６０を上部バランサ６４２に固定するだけで、ファンキャップ６６０のファンカバー部６６２にてファンブレード２４２上面間が覆われ、ファンブレード２４２によるラジアルファンが得られる。
【００９２】
次に、図８に示す第６実施形態について説明する。この第６実施形態におけるロータ７２０は永久磁石モータ用であり、その基本的な構成は、上記第２実施形態で説明した図４のロータ３２０と同じであってよいため、このロータ７２０において、ロータ３２０と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【００９３】
この第６実施形態は、ロータ本体７３０に取り付けられる上部端板３４０に、ファンブレード３４２とともに上部バランサ７４３が一体に形成され、これに伴って上記第５実施形態におけるファンキャップ６６０と同形状のファンキャップ７５０を用いる点を特徴としている。
【００９４】
すなわち、上部端板３４０は、ロータ回転軸１５１が挿通される軸挿通孔７４１を有し、ファンブレード３４２と対向するほぼ１８０゜の範囲内で、上部バランサ７４３がファンブレード３４２よりも高い高さをもって一体に形成されている。なお、上部バランサ７４３の全体質量は、上記第２実施形態で説明した上部バランサ３７０と同じとなるように選択される。
【００９５】
ファンブレード３４２および上部バランサ７４３の各々には、ロータ本体７３０に対する固定用として、ロータ本体７３０に圧入される固定ピン３３５の端部が挿通されるピン挿通孔７４４が所定の間隔で穿設されている。
【００９６】
ファンキャップ７５０は、上記ファンキャップ６６０と実質的に同じで、ロータ回転軸１５１が挿通される軸挿通７５１を有する好ましくは金属板からなり、ファンブレード３４２上面間を覆うファンカバー部７５２と、上部バランサ７４３の上端部側に固定される係止部７５３とを備えている。
【００９７】
ファンカバー部７５２と係止部７５３とは、段差部７５４，７５４を介して、ファンカバー部７５２側が係止部７５３に対して一段低くなるように連結されている。また、ファンカバー部７５２と係止部７５３には、ロータ本体７３０に対する固定用として、上記上部端板３４０のピン挿通孔７４４に対応する位置にピン挿通孔７５５が穿設されている。
【００９８】
この第６実施形態においても、ロータ本体７３０に上部端板３４０に取り付けたのち、その上部端板３４０にファンキャップ７５０を固定するだけで、ファンキャップ７５０のファンカバー部７５２にてファンブレード３４２上面間が覆われ、ファンブレード３４２によるラジアルファンが得られる。
【００９９】
次に、図９に示す第７実施形態について説明する。この第７実施形態におけるロータ８２０は永久磁石モータ用であって、上記第６実施形態の変形例に相当する。したがって、上記第６実施形態におけるロータ７２０と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【０１００】
この第７実施形態においては、ロータ本体８３０に取り付けられる上部端板３４０の下面側（ロータ本体８３０と対向する面側）にラジアルファンを備えていることを特徴としている。
【０１０１】
すなわち、上部端板３４０は、中央にロータ回転軸１５１が挿通される軸挿通孔８４４を有する好ましくは金属粉末の焼結により円盤状に形成されるが、その板厚が厚くされており、ロータ本体８３０と対向する下面側には、ほぼ１８０゜の範囲内で、放射状に形成されたラジアルファン用の複数の溝８４３が設けられている。各溝８４３は、上部端板３４０をロータ本体８３０に固定した際に、上記第２連通手段としての連通孔３３２と連通する。
【０１０２】
また、上部端板３４０の上面側には、上記ラジアルファン用の溝８４３と対向する反対側のほぼ１８０゜の範囲内に上部バランサ８４２が設けられている。上部バランサ８４２は上部端板３４０と一体に成形されることが好ましいが、別体として形成して上部端板３４０の上面に取り付けるようにしてもよい。
【０１０３】
なお、上部端板３４０には、ロータ本体８３０に対する固定用として、ロータ本体８３０に圧入される固定ピン３３５の端部が挿通されるピン挿通孔８４５が所定の間隔で穿設されている。
【０１０４】
この第７実施形態によれば、上部端板３４０をロータ本体８３０に固定するだけでラジアルファンが得られるため、上述したバランサキャップが不要となり、ラジアルファンにかかるコストをより安価にすることができる。
【０１０５】
なお、上記実施形態で説明したスクロール圧縮機は、冷媒圧縮部で生成された高圧冷媒ガスを電動機室経由で冷凍サイクルに供給する内部高圧型であるが、本発明は、冷凍サイクルから戻される低圧冷媒を電動機室経由で冷媒圧縮部に与える内部低圧型にも適用可能である。また、上記各実施形態においては、バランサやファンキャップなどをかしめピンにより固定するようにしているが、ボルトなど他の固定手段を用いてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロータの上端側にラジアルファンを設けて、電動機室内に潤滑油の流れを妨げないように冷媒ガスを含む空気の循環流を生成してモータを冷却する場合において、そのラジアルファンにかかるコストが削減でき、全体として低コストで信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロータを備えたスクロール圧縮機の全体的な構成を示す模式的断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】上記第１実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図６】本発明の第４実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図７】本発明の第５実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図８】本発明の第６実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図９】本発明の第７実施形態に係るロータを示す分解斜視図。
【図１０】第１従来例としてのスクロール圧縮機を示す概略的断面図。
【図１１】第２従来例としてのスクロール圧縮機が備えているラジアルファンの構成を示す分解斜視図。
【図１２】第３従来例としてのスクロール圧縮機が備えているラジアルファンの構成を示す概略的な断面図。
【符号の説明】
１０  スクロール圧縮機
１００  密閉容器
１０１  潤滑油
１１０  圧縮室
１２０  電動機室
１２１  モータ上部空間
１２２  モータ下部空間
１２３  冷媒吐出管
１３０  メインフレーム
１４０  冷媒圧縮部
１５０  回転駆動軸
１６０  サブフレーム
２００  モータ
２１０  ステータ
２１２  切欠溝
２２０〜８２０  ロータ
２３０〜８３０  ロータ本体
２４０  上部エンドリング
２５０  下部エンドリング
２６０，６６０，７５０  ファンキャップ
３４０  上部端板
３５０  下部端板
２７０，３７０  上部バランサ
４５０，５５０  ファンプレート
【図１】
2004278374.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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