(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内がメインフレームを挟んで圧縮室と電動機室とに区画され、上記圧縮室が上記密閉容器の上部側に配置され、上記電動機室が上記密閉容器の下部側に配置されており、上記電動機室内がモータを介して実質的に連通するモータ上部空間とモータ下部空間とに区画され、上記モータ下部空間内に貯留されている潤滑油が上記モータの回転駆動軸に設けられている潤滑油供給孔を介して上記圧縮室側に汲み上げられ所定の軸受摺動部分を潤滑したのち、上記モータのステーターの外周面に形成されている第１連通手段を介して  上記モータ下部空間に戻されるとともに、上記圧縮室にて生成された高圧ガス冷媒が上記モータ上部空間内に導かれ、上記電動機室の上記モータ上部空間側に設けられている冷媒吐出管より所定の冷凍サイクルに吐出される内部高圧型であるスクロール圧縮機において、
上記モータのロータまたは回転駆動軸には、上記モータ上部空間と上記モータ下部空間とを連通する第２連通手段が設けられているとともに、上記第２連通手段の上記モータの上部空間側には、上記モータの回転運動によって生じる遠心力を利用して外周向きのポンプ力を発生するラジアル送風機構が設けられ、上記ラジアル送風機構は、上記ロータの端部に取り付けられるバランスウエイトと上記ロータの回転軸を挟んで対向する部分において半径方向に沿って放射状に形成された複数のファンブレードからなり、
上記ラジアル送風機構による上記外周向きのポンプ力にて上記モータ下部空間の圧力を上記モータ上部空間の圧力よりも負圧とすることにより、上記モータ上部空間内の冷媒が上記第１連通手段を通って上記モータ下部空間に移動し、さらに上記モータ下部空間内の冷媒が上記第２連通手段と上記ラジアル送風機構を通って上記モータ上部空間に移動する循環経路を構成することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
上記ラジアル送風機構は、上記ロータのエンドリングに放射状のファンブレードを一体に形成したものである請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
上記ラジアル送風機構は、円盤状の基盤の半径方向に沿って放射状のファンブレードを多数有するファン部材からなり、上記ファン部材を上記ロータのエンドリングに固定したものからなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
上記ラジアル送風機構は、円盤状の基盤の半径方向に沿って放射状のファンブレードを多数有するファン部材からなり、上記ファン部材を上記回転駆動軸に固定したものからなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
上記ラジアル送風機構は、上記ロータに取り付けられるバランスウエイトの一部に、その半径方向に沿って放射状のファンブレードを多数設けたものからなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【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、さらに詳しくいえば、モータの冷却性能を改善したスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機の一例を図１６に示す。このスクロール圧縮機１は、内部がメインフレーム４によって圧縮室２１と電動機室２２とに区画された密閉容器２を備え、圧縮室２１側に固定スクロール３１および旋回スクロール３２からなる冷媒圧縮部３が収納され、電動機室２２内に旋回スクロール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の底部には潤滑油Ｏが貯留されている。
【０００３】
このスクロール圧縮機１は、冷媒圧縮部３で生成された高圧冷媒を一旦電動機室２２内を通してから冷凍サイクルに送り出す、いわゆる内部高圧型のスクロール圧縮機であり、生成された高圧冷媒は、密閉容器２外に設けられた高圧冷媒通路（パイプ）２３を通って電動機室２２の下部側空間へと運ばれ、モータ６を通って冷媒吐出管２４から冷凍サイクルに送り出される。
【０００４】
また、モータ６はそれ自体の発熱によって温度が上昇する。そこで、このスクロール圧縮機１では、モータ６のステータ６１の外周面に切欠部６１１を設けている。これにより、下部空間に導入された冷媒は、切欠部６１１およびステータ６１とロータ６２の間隙を通って冷媒吐出管２４に導かれることとなり、発熱したモータを強制的に冷却している。これと同じような構成は、例えば特開平７−３１７６７２号公報にも例示されている。
【０００５】
ところで、密閉容器２の底部に貯留された潤滑油Ｏは、回転駆動軸５内の潤滑油供給孔５１を通って軸受摺動部４２に供給された後、仕事を終えた潤滑油Ｏは、メインフレーム４の軸受や高圧冷媒とともに電動機室２２内に戻され、モータ６のステータ６１外周面に形成された切欠部６１１を通って、再び密閉容器２の底部に貯留される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した高圧冷媒通路２３を電動機室２２の下側空間に配置した場合、切欠部６１１を上から下に流れる潤滑油Ｏと、下から上に流れる高圧冷媒とがぶつかり合うこととなり、潤滑油Ｏの戻りが妨げられるおそれがある。潤滑油Ｏの戻りが妨げられると、密閉容器２底部に十分な潤滑油Ｏが貯留されず、軸受摺動部４２の潤滑不良を起こすおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、潤滑油の流れを妨げることなく、モータを効率的に冷却することができるスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明は、密閉容器内がメインフレームを挟んで圧縮室と電動機室とに区画され、上記圧縮室が上記密閉容器の上部側に配置され、上記電動機室が上記密閉容器の下部側に配置されており、上記電動機室内がモータを介して実質的に連通するモータ上部空間とモータ下部空間とに区画され、上記モータ下部空間内に貯留されている潤滑油が上記モータの回転駆動軸に設けられている潤滑油供給孔を介して上記圧縮室側に汲み上げられ所定の軸受摺動部分を潤滑したのち、上記モータのステーターの外周面に形成されている第１連通手段を介して  上記モータ下部空間に戻されるとともに、上記圧縮室にて生成された高圧ガス冷媒が上記モータ上部空間内に導かれ、上記電動機室の上記モータ上部空間側に設けられている冷媒吐出管より所定の冷凍サイクルに吐出される内部高圧型であるスクロール圧縮機において、上記モータのロータまたは回転駆動軸には、上記モータ上部空間と上記モータ下部空間とを連通する第２連通手段が設けられているとともに、上記第２連通手段の上記モータの上部空間側には、上記モータの回転運動によって生じる遠心力を利用して外周向きのポンプ力を発生するラジアル送風機構が設けられ、上記ラジアル送風機構は、上記ロータの端部に取り付けられるバランスウエイトと上記ロータの回転軸を挟んで対向する部分において半径方向に沿って放射状に形成された複数のファンブレードからなり、上記ラジアル送風機構による上記外周向きのポンプ力にて上記モータ下部空間の圧力を上記モータ上部空間の圧力よりも負圧とすることにより、上記モータ上部空間内の冷媒が上記第１連通手段を通って上記モータ下部空間に移動し、さらに上記モータ下部空間内の冷媒が上記第２連通手段と上記ラジアル送風機構を通って上記モータ上部空間に移動する循環経路を構成することを特徴としている。
【０００９】
これによれば、冷媒配管を電動機室の下側に導かなくとも、モータ自身の回転運動を使ってモータ内を冷媒が循環することにより、モータを効果的に冷却することができるとともに、従来型に見られる潤滑不良も効果的に抑えることができる。
【００１０】
上記第２連通手段は、上記ロータ内を軸方向に貫通する貫通孔、または上記ローターと上記回転駆動軸との間に形成された連通孔、もしくは上記回転駆動軸内を通って、一端が上記モータ上部空間に連通し、他端が上記モータ下部空間に連通する連通孔である。
【００１１】
上記ローターと上記回転駆動軸との間に形成された連通孔の具体的な態様としては、上記ロータの回転駆動軸取付孔の内周面の軸方向に沿って設けられた溝や上記回転駆動軸の外周面に沿って設けられた溝などがある。
【００１２】
上記ラジアル送風機構のより具体的な態様としては、上記ロータのエンドリングに放射状のファンブレードを一体に形成したものであってもよい。これによれば、回転によって生じた遠心力によって、冷媒がモータ下部空間からモータ上部空間へ移動され、再びモータ下部空間に戻る循環経路が形成される。
【００１３】
同様の効果を奏するものとして、上記ラジアル送風機構は円盤状の基盤の半径方向に沿って放射状のファンブレードを多数有するファン部材からなり、上記ファン部材を上記ロータのエンドリングもしくは上記回転駆動軸に対して固定したものであってもよい。
【００１４】
さらには、上記ラジアル送風機構は上記ロータに取り付けられるバランスウエイトの一部に、その半径方向に沿って放射状のファンブレードを多数設けたものであってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１には本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の断面図が示されている。なお、先に説明した図１６の従来装置と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、同じ参照符号が用いられている。また、図１ないし図６に示されている第１実施形態ないし第３実施形態は本発明の基本的な構成を説明するための参考実施形態で、図７ないし図１５に示されている第４実施形態ないし第６実施形態が請求項１〜５に記載されている発明の具体的な構成例を示す実施形態である。
【００１６】
このスクロール圧縮機１ａは、メインフレーム４を挟んで上側が圧縮室２１、下側が電動機室２２に区画された円筒状の密閉容器２を縦置きにしたものからなり、圧縮室２１内に固定スクロール３１および旋回スクロール３２からなる冷媒圧縮部３が収納され、電動機室１３内に旋回スクロール３２を駆動する回転駆動軸５を有する電動機（モータ）６が収納されている。密閉容器２の底部には、潤滑油Ｏが一定量貯留されている。
【００１７】
本発明において、冷媒圧縮部３およびメインフレーム４の構成は、あくまでスクロール圧縮機構を備えるに必要な構成要素を備えていればよく、その構成は任意であるため説明は省略する。
【００１８】
回転駆動軸５は、上端側がメインフレーム４によって軸支され、下端側がサブフレーム４１によって軸支されており、先端が旋回フレーム３２の背面に接続され、下端が密閉容器２の底部に貯留された潤滑油Ｏ内に向けて差し込まれている。回転駆動軸５の内部には、潤滑油Ｏを各軸受摺動部４２へ供給する潤滑油供給孔５１が回転軸に対して偏心配置されている。
【００１９】
電動機６は、密閉容器２の内周面に沿って設けられたステータ６１と、ステータ６１の内周面に沿って同軸的に取り付けられたロータ６２とからなり、ロータ６２の両端には、ドーナツ状のエンドリング６３、６３と、旋回スクロール３２の運動に対して圧縮機全体の動バランスをとるためのバランスウエイト６４，６４とがそれぞれ設けられている。ステータ６１には、ロータ６２を回転駆動するための磁力を発生させるためのコイル６１２が多重に巻回されている。
【００２０】
この実施形態において、電動機室２２は、モータ６を挟んで実質的に連通するモータ上部空間２２１とモータ下部空間２２２とに区画されている。モータ上部空間２２１には、冷媒を冷凍サイクルへと送り出すための冷媒吐出管２４が、この実施形態において密閉容器２の外周面から回転駆動軸５に向けて引き込まれている。モータ下部空間２２２には、上述したサブフレーム４１が密閉容器２の内周面に沿って一体的に取り付けられ、さらに潤滑油Ｏが貯留されている。
【００２１】
モータ上部空間２２１とモータ下部空間２２２とは、ステータ６１の外周面のに形成された第１連通手段である切欠部６１１と、ロータ６２の軸方向に沿って形成された第２連通手段である連通孔６２２とを介して連通している。なお、モータ上部空間２２１とモータ下部空間２２２とは、ステータ６１とロータ６２の間に形成された隙間によっても連通している。
【００２２】
図２に示すように、切欠部６１１はステータ６１の外周面に沿って軸方向の上端側（モータ上部空間２２１側）から下端側（モータ下部空間２２２側）にかけて半月状に切り欠かれた孔からなり、この実施形態においては中心軸に対して９０°間隔で４カ所に設けられている。
【００２３】
なお、切欠部６１１は必要に応じて数を増やしてもよいし、またその形状も例えばステータ６２内を貫通する貫通孔であってもよく、任意に設定できる。
【００２４】
連通孔６２２は、軸方向の上端側（モータ上部空間２２１側）から下端側（モータ下部空間２２２側）にかけてロータ６２の軸取付孔６２１側よりを貫通する円筒状の孔からなる。この実施形態において、連通孔６２２は中心軸に対して９０°間隔で４カ所に設けられている。
【００２５】
この連通孔６２２においても、その数や形状は任意であり、例えば楕円状に形成するなどしてもよいし、立体的に見て回転方向に沿った立体螺旋状に形成してもよい。
【００２６】
連通孔６２２は、図面上では単なるストレート構造となっているが、実際にはロータ６２の回転時に連通孔６２２内の冷媒をモータ上部空間２１１に強制的に押し上げるための循環手段が設けられていることが好ましい。
【００２７】
この第１実施形態において、循環手段は連通孔６２２の下端側を回転方向に向かって傾けて形成された開口部からなり、これによれば、回転時に連通孔６２２内で冷媒に上向きの力が働き、冷媒が強制的に上に押し上げられる。なお、これ以外に上述した押し上げ効果を奏するものがあれば、適宜選択して使用できる。
【００２８】
このスクロール圧縮機１を作動させると、圧縮室２１内に吐出された高圧冷媒は、固定スクロール３１とメインフレーム４の一部に設けられた冷媒通路３３を通って電動機室２２のモータ上部空間２２１に運ばれる。電動機室２２内に運ばれた高圧冷媒は冷媒吐出管２４から冷凍サイクルへと送り出される。
【００２９】
このとき、モータ上部空間２２１内の冷媒の一部は、ロータ６２の回転によって生じた負圧により、切欠部６１１およびステータ６１とロータ６２との間隙を通ってモータ下部空間２２２に吸い込まれる。次に、モータ下部空間２２２を通って連通孔６２２に設けられた循環手段を介して連通孔６２２内に吸い込まれて、再びモータ上部空間２２１へと強制的に持ち上げられる。
【００３０】
これによれば、冷媒がモータ６内を強制的に循環する冷却経路が形成され、モータ６の発熱を効果的に抑えることができる。
【００３１】
このとき、密閉容器２底部に貯留された潤滑油Ｏは、回転駆動軸５内に設けられた潤滑油供給孔５１を通って冷媒圧縮部３に供給され、各軸受摺動部４２に供給され、これを潤滑した後、排油孔４３を通って電動機室２２に戻されるが、電動機室２２内に戻された潤滑油Ｏは、切欠部６１１を下方に向かって流れる冷媒の流れに乗って、無理なく密閉容器２の底部（モータ下部空間２２２）に再び戻ることができる。
【００３２】
次に、図３〜図１５を参照して、本発明のスクロール圧縮機の第２実施形態〜第６実施形態および循環手段の変形例について説明するが、その基本的な構成が上記第１実施形態と同一または同一と見なされる部分については同じ参照符号を付し、その説明も省略する。
【００３３】
図３および図４には、本発明のスクロール圧縮機の第２実施形態が示されている。第２実施形態において、第２連通手段は、ロータ６２の軸取付孔６２１の内周面の軸方向に沿ってモータ上部空間２２１とモータ下部空間２２２とを連通する長さに形成された半円状の溝６２３と、回転駆動軸５の外周面との間に形成されている。この第２実施形態において、溝６２３は中心軸に対して９０°間隔で４カ所に設けられている。
【００３４】
各溝６２３の形状は任意であり、例えば半楕円状や断面コ字状に形成するなどしてもよいし、立体的に見て回転軸に沿った立体螺旋状に形成してもよい。また、その数も３０°間隔で多数設けるなどしてもよく、その数および形状は任意である。
【００３５】
図５および図６には、本発明のスクロール圧縮機の第３実施形態が示されている。第３実施形態においても第２連通手段は、上記第２実施形態と同じくロータ６２の軸取付孔６２１と回転駆動軸５との間に形成されているが、この第３実施形態においては、回転駆動軸５の外周面の軸方向に沿って形成された半円状の溝５２から構成されている。
【００３６】
この第３実施形態においても、各溝５２は中心軸に対して９０°間隔で４カ所に設けられており、その形状および数は任意に選択できる。
【００３７】
図７および図８には、本発明のスクロール圧縮機の第４実施形態が示されている。この第４実施形態において第２連通手段は、回転駆動軸５内を通って、一端がモータ上部空間２２１に連通し、他端がモータ下部空間２２２に連通する連通孔５３によって形成されている。
【００３８】
連通孔５３は、回転軸に対して９０°間隔にて４カ所形成されており、モータ上部空間２２１に連通する上端側の開口部が軸線に対して直角に開口されている。これによれば、回転によって生じた遠心力によって開口部内の冷媒が遠心力によって放射状に吹き出されることにより、循環手段が形成される。この第４実施形態においても、各連通孔５３の形状および数は、任意に選択できる。
【００３９】
図９および図１０には、本発明のスクロール圧縮機の第５実施形態が示されている。この第５実施形態の特徴は、ロータ６２の上端側（モータ上部空間２２１側）に取り付けられる上部エンドリング６５と上部バランスウエイト６６に組み込まれた循環手段にある。
【００４０】
上部エンドリング６５は、内部に少なくとも回転駆動軸５と各連通孔６２２とを収納する開口部６５２を有するドーナツ状（リング状）に形成された基部６５１と、同基部６５１のほぼ半周にわたって上端面から直角に立設されたブレード６５３とからなり、ブレード６５３は基部６５１の半径方向に沿って所定の間隔をもって放射状に多数、この実施形態では７枚設けられている。
【００４１】
上部バランスウエイト６６は、中央に回転駆動軸５が挿通される挿通孔６６２を有する扁平かつドーナツ状（リング状）に形成されたベース６６１と、同ベース６６１のほぼ半周わたって一体的に設けられたウエイト部６６３とから構成されている。
【００４２】
この上部エンドリング６５と上部バランスウエイト６６とが、ブレード６５３とウエイト部６６３とが互いに向き合うように一体化して、ロータ６２の上端側に取り付けられている。これによれば、ロータ６２が回転することでブレード６５３がいわゆるラジアルファンとして機能することにより、各連通孔６２２内が負圧になり、連通孔６２２内の冷媒がモータ上部空間２２１に吸い上げられる。
【００４３】
上記実施形態においてブレード６５３とウエイト部６６３とは、上部エンドリング６５と上部ウエイト部６６にそれぞれ一体的に設けられているが、図１１および図１２に示すように、ブレード６６４を上部バランスウエイト６６のベース６６１に一体に取り付けてもよいし、また、バランス部６６３を半ドーナツ状の別体に形成して、上部エンドリング６５または上部ウエイト部６６に後付けするようにしてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
【００４４】
さらには、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、あらかじめ上部バランスウエイト６６のベース６６１にブレード６６４とバランス部６６３とを一体に設けてもよい。これによれば、上部エンドリング６５は加工する必要がなく、より安価に製造することができる。
【００４５】
図１４および図１５に第６実施形態を示す。この第６実施形態は、上部エンドリング６５の内周面と外周面を貫通する貫通孔６５４が半径方向に沿って、この第６実施形態において、貫通孔６５４は回転軸に対して９０°間隔で４カ所設けられている。これによっても、モータの回転力によって生じる遠心力を利用したラジアルポンプが構成される。
【００４６】
この第５および第６実施形態において、第２連通手段は上記第１実施形態と同じロータ６２の軸方向に沿って設けられた連通孔６２２からなるが、これ以外に上記第２〜第４実施形態に記載されたものであってもよく、第２連通手段は適宜に選択できる。
【００４７】
また、本発明の循環手段はモータの回転運動によって生じた遠心力を利用して外周向きのポンプ力を発生するラジアル送風機構を奏するものであればよく、上述した以外に循環効果が得られるものがあれば、この限りではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータを挟んで区切られた電動機室内を冷媒が移動する第１および第２連通手段と、モータの回転運動を利用して、電動機室内の冷媒を上記各連通手段を介して強制的に循環させる循環手段とが設けられていることにより、潤滑油の循環を妨げることなくモータを冷却することが可能であり、低コストで信頼性の高いスクロール圧縮機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の模式的断面図。
【図２】上記第１実施形態のモータの要部断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機の要部断面図。
【図４】上記第２実施形態のモータの要部断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るスクロール圧縮機の要部断面図。
【図６】上記第３実施形態のモータの要部断面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係るスクロール圧縮機の要部断面図。
【図８】上記第４実施形態のモータの要部断面図。
【図９】本発明の第５実施形態に係るスクロール圧縮機の要部断面図。
【図１０】上記第５実施形態のモータの要部断面図。
【図１１】上記第５実施形態の循環手段の変形例を説明する要部断面図。
【図１２】上記変形例の循環手段を模式的に示した分解斜視図。
【図１３】上記循環手段の別の変形例を模式的に示した分解斜視図。
【図１４】本発明の第６実施形態に係るスクロール圧縮機の要部断面図。
【図１５】上記第６実施形態の上部エンドリングの透視斜視図。
【図１６】従来のスクロール圧縮機の断面図。
【符号の説明】
１，１ａ  スクロール圧縮機
２  密閉容器
２１  圧縮室
２２  電動機室
２２１  モータ上部空間
２２２  モータ下部空間
２３  高圧冷媒通路
２４  冷媒吐出管
３  冷媒圧縮部
３１  固定スクロール
３２  旋回スクロール
４  メインフレーム
４１  サブフレーム
５  回転駆動軸
５１  潤滑油供給孔
５２  溝
５３  連通孔
６  モータ
６１  ステータ
６１１  切欠部
６２  ロータ
６２１  取付孔
６２２  連通孔
６２３  溝
６３  エンドリング
６４  バランスウエイト
６５  上部エンドリング
６５３  ブレード
６５４  貫通孔
６６  上部バランスウエイト
６６３  ウエイト部
６６４  ブレード
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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