(57)【要約】【課題】モータのロータの風損や撹拌損を効果的に低減できる高効率な圧縮機を提供する。【解決手段】密閉容器４０と、密閉容器４０内に配置された圧縮部と、密閉容器４０内に配置され、圧縮部を駆動するアウターロータモーとを備える。上記アウターロータモータは、ステータ４と、ステータ４の外周側に配置された略円筒形状のロータ６とを有する。ステータ４の外周よりも内側に軸方向に沿うように設けられた第１流路２１の水力等価直径をＤ１とし、ステータ４の外周とロータ６の内周との間に形成される第２流路２２の水力等価直径をＤ２とし、ロータ６の外周と密閉容器４０の内壁との間の第３流路２３の水力等価直径をＤ３としたとき、      Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす。【選択図】図２
2007224768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器(４０)と、
上記密閉容器(４０)内に配置された圧縮部(１０)と、
上記密閉容器(４０)内に配置され、上記圧縮部(１０)を駆動するアウターロータ型モータ(Ｍ)と
を備え、
上記アウターロータ型モータ(Ｍ)は、固定子(４)と、上記固定子(４)の外周側に配置された略円筒形状の回転子(６)とを有し、
上記固定子(４)の外周よりも内側に軸方向に沿うように設けられた第１流路(２１)の水力等価直径をＤ１とし、上記固定子(４)の外周と上記回転子(６)の内周との間に形成される第２流路(２２)の水力等価直径をＤ２とし、上記回転子(６)の外周と上記密閉容器(４０)の内壁との間の第３流路(２３)の水力等価直径をＤ３としたとき、
Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２
の関係を満たすことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記密閉容器(４０)内の上側に上記圧縮部(１０)が配置され、
上記密閉容器(４０)内の上記圧縮部(１０)の下側かつ上記圧縮部(１０)に吸入されるべき低圧冷媒が満たされた低圧領域に上記アウターロータ型モータ(Ｍ)が配置されていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧縮機に関し、詳しくは、アウターロータ型モータを用いた圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機としては、密閉容器内に圧縮部を駆動するアウターロータ型モータを配置したものがある(例えば、実開昭６０−３１１７２号公報(特許文献１)、特開２００４−８４６５３号公報(特許文献２)、特開２００４−３０１０３８号公報(特許文献３)参照)。この圧縮機のアウターロータ型モータは、圧縮部の構成部品で支持されたステータと、そのステータの外側に配置された円筒形状のロータを備えている。
【０００３】
上記アウターロータ型モータは、小型で高出力を出せるが、ステータとロータ間のすきま以外の移動面(ロータの外周面)がインナーロータ型モータに比べてアウターロータ型モータでは大幅に増える。このようなアウターロータ型モータを、大気中に比べ雰囲気ガスの密度が大きい冷媒と冷凍機油が存在する密閉容器内で用いる場合、ロータの回転に伴う風損が大きくなる。
【０００４】
また、上記アウターロータ型モータを用いた圧縮機では、潤滑のための冷凍機油が油滴となって密閉容器内、特にモータの回転による遠心力によって密閉容器の内壁付近に飛散する。このロータの外壁付近の油滴は、他の油滴と互いに衝突を繰返して油滴径が成長し、密閉容器の内壁とロータの外周面との間では、大きくなった油滴のせん断破壊を伴う粘性損失が生じる。
【０００５】
このように、上記従来のアウターロータ型モータを用いた圧縮機では、ロータの風損や撹拌損が増大するため、圧縮機の効率を低下させるという問題がある。
【特許文献１】実開昭６０−３１１７２号公報
【特許文献２】特開２００４−８４６５３号公報
【特許文献３】特開２００４−３０１０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、モータのロータの風損や撹拌損を効果的に低減できる高効率な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】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、
上記密閉容器内に配置された圧縮部と、
上記密閉容器内に配置され、上記圧縮部を駆動するアウターロータ型モータと
を備え、
上記アウターロータ型モータは、固定子と、上記固定子の外周側に配置された略円筒形状の回転子とを有し、
上記固定子の外周よりも内側に軸方向に沿うように設けられた第１流路の水力等価直径をＤ１とし、上記固定子の外周と上記回転子の内周との間に形成される第２流路の水力等価直径をＤ２とし、上記回転子の外周と上記密閉容器の内壁との間の第３流路の水力等価直径をＤ３としたとき、
Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２
の関係を満たすことを特徴とする。
【０００８】
上記構成の圧縮機によれば、潤滑のための冷凍機油が油滴となって回転子の回転による遠心力によって密閉容器の内壁付近に飛散する。このとき、上記第１流路の水力等価直径をＤ１と、上記第２流路の水力等価直径をＤ２とし、上記第３流路の水力等価直径をＤ３の関係が、
Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２
の条件を満たすことによって、密閉容器内の油滴が多量に存在する最外周部での油戻し特性を高めることができ、アウターロータ型モータの上部での油溜りを防止して、回転子の風損や撹拌損を効果的に低減でき、効率を向上できる。また、上記条件を満足するように、冷媒の流れる第１〜第３流路を規定することにより、回転子の外周部での風損や撹拌損を効果的に抑えつつ、固定子内を流れる冷媒流量を増やせるので、固定子を効果的に冷却できる。
【０００９】
また、一実施形態の圧縮機は、
上記密閉容器内の上側に上記圧縮部が配置され、
上記密閉容器内の上記圧縮部の下側かつ上記圧縮部に吸入されるべき低圧冷媒が満たされた低圧領域に上記アウターロータ型モータが配置されている。
【００１０】
上記実施形態の圧縮機によれば、上記アウターロータ型モータが配置された低圧領域から上側の圧縮部に低圧冷媒が吸い込まれることにより、第１,第２流路に下側から上側に冷媒流れが生じ、上記流量係数に関する条件を満たすことによって、第３流路すなわち密閉容器内の油滴が多量に存在する最外周部で油滴を上側から下側に容易に戻るようになる。
【発明の効果】
【００１１】
以上より明らかなように、この発明の圧縮機によれば、モータのロータの風損や撹拌損を効果的に低減できる高効率な圧縮機を実現することができる。
【００１２】
また、一実施形態の圧縮機によれば、アウターロータ型モータが配置された低圧領域から上側の圧縮部に冷媒が吸い込まれる構成において、第１,第２流路に下側から上側に冷媒流れが生じ、第３流路における上側から下側への油戻し特性が高まる。流路の水力等価直径が小さく流れ難い第２流路の外周に、流路の水力等価直径が大きい第３流路を設けることによって、油の遠心力および流れやすさの差により油が第３流路を通るので、油が流れない第２流路の粘性損失が出にくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の圧縮機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１４】
図１はこの発明の実施の一形態のスクロール圧縮機の要部の縦断面図を示している。
【００１５】
このスクロール圧縮機は、図１に示すように、本体部１と、上記本体部１から延びる円筒形状の支持部２と、上記支持部２内に嵌合された主軸３と、上記支持部２の外周に固定された固定子としてのステータ４と、上記支持部２から突出した主軸３の先端側に回転子用支持部材の一例としてのロータ支持部５を介して固定され、ステータ４の外周側を囲うように配置された回転子としての円筒形状のロータ６とを密閉容器４０内に備えている。このスクロール圧縮機では、本体部１と支持部２を一体に形成している。上記支持部２の内側かつ本体部１側から所定の間隔をあけて設けられた主軸受(図示せず)と副軸受(図示せず)によって、主軸３を回転自在に支持している。
【００１６】
上記主軸３とステータ４およびロータ６でアウターロータ型モータＭを構成している。また、上記ロータ６には、周方向に所定の間隔をあけて複数の板状の永久磁石１４が埋め込まれているが、永久磁石の有無及び永久磁石がロータ内部に埋め込まれているか否かについては任意である。特に、打ち抜かれた電磁鋼板を積層してなるようなロータコア内部に永久磁石を埋め込んで、ロータコア内周を円筒とした場合、風損を低減できる。打ち抜かれた電磁鋼板を積層したものであれば、内周の円筒度が良好である。本構成によれば、永久磁石による磁束によりエアギャップ部の磁束密度を向上させることができ、トルクを増大できる上に、磁気的突極性に起因するリラクタンストルクをも有効に利用できるという効果を合わせて有する。
【００１７】
また、上記ステータ４は、外周に向かって放射状に伸びるティース部とそのティース部を内周部でつなぐヨーク部とからなるステータコアと、ステータコアのティース部に巻回されたコイルとを有する。
【００１８】
上記密閉容器４０内かつ本体部１の上側に圧縮部１０を配置している。この圧縮部１０は、本体部１の上側に固定された固定スクロール１１と、上記固定スクロール１１に重ね合わされ、本体部１により公転可能に支持された旋回スクロール１２とを有する。上記旋回スクロール１２は、鏡板１２aと、その鏡板１２aに設けられた渦巻き状のラップ(図示せず)とを有している。上記旋回スクロール１２の渦巻き状のラップは、固定スクロール１１に設けられた渦巻き状のラップと互いにかみ合わされて、固定スクロール１１と旋回スクロール１２との間に複数の圧縮室を形成する。また、上記旋回スクロール１２の鏡板１２aの下側にボス１３を立設し、そのボス１３に内嵌する偏心軸(図示せず)を主軸３の上端側に設けている。
【００１９】
また、上記圧縮部１０の下側の密閉容器４０の側壁に低圧冷媒を吸い込むための吸込口(図示せず)を設けると共に、圧縮部１０の上側の密閉容器４０の天板に高圧冷媒を吐出する吐出口(図示せず)を設けている。
【００２０】
図２は上記スクロール圧縮機の要部の拡大断面図を示している。
【００２１】
図２に示すように、支持部２に外嵌されたステータ４の内側かつ支持部２近傍に軸方向に沿って複数の第１流路２１を形成している。また、上記ステータ４の外周とロータ６の内周との間に形成される第２流路２２(エアギャップ部)を形成し、ロータ６の外周と密閉容器４０の内壁との間の第３流路２３を形成している。第１流路２１は、通常ステータのヨーク部に設けられる。第２流路２２はティース先端の相互間に設けられ、エアギャップ部に向かって開口する凹部(通常スロットオープン部という)があれば、それも含む。ロータ内周にも、エアギャップ部に向かって開口する凹部があれば、それも含むが、風損低減の観点からは、ロータ内周は円筒がよい。
【００２２】
上記第１流路２１全体の水力等価直径をＤ１とし、第２流路２２の水力等価直径をＤ２とし、第３流路２３の水力等価直径をＤ３するとき、
Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２
の条件を満たしている。
ここで水力等価直径は、(４Ａ／Ｌ)をもって表す(Ａ:流路断面積、Ｌ:断面長)。
【００２３】
次に、図３は上記圧縮機の要部の運転時の拡大断面図を示している。図３に示すように、アウターロータ型モータＭが密閉容器４０内かつ圧縮部１０(図１に示す)の下側の低圧領域に配置されているので、圧縮部１０に低圧冷媒が吸入されることによって、第１,第２流路２１,２２に下側から上側に冷媒流れが生じる。なお、上記圧縮部１０の吸入口(図示せず)は、アウターロータ型モータＭが配置されている低圧領域に開口するように本体部１の下側に設けられている。また、圧縮部１０の吐出口(図示せず)は、圧縮部１０の高圧領域に開口するように固定スクロール１１の上側に設けられている。
【００２４】
このとき、上記流量係数の条件を満たすことによって、密閉容器４０内の油滴が多量に存在する最外周部での油戻し特性を高めることできる。したがって、上記圧縮機では、アウターロータ型モータＭの上部での油溜りを防止でき、ロータ６の風損や撹拌損を効果的に低減することができる。
【００２５】
また、ガス冷媒の流れる第１〜第３流路２１〜２３を規定することで、ロータ６の外周での風損や撹拌損を効果的に抑えると共に、ステータ４内を流れるガス量を増やせるので、ステータ４を効果的に冷却することができる。
【００２６】
上記実施の形態では、スクロール圧縮機に用いられるアウターロータ型モータについて説明したが、ロータリ圧縮機などの他の構成の圧縮機にこの発明を適用してもよい。
【００２７】
また、上記実施の形態では、ステータ４の内側かつ支持部２近傍に軸方向に平行な複数の第１流路２１を形成したが、第１流路はこれに限らず、屈曲した第１流路であってもよく、固定子の外周よりも内側に軸方向に沿うように、かつ、固定子内を下側から上側に冷媒が流れるように設けられた第１流路であればよい。例えば、集中巻の場合であれば、スロット内に２つのコイル間にできるスペースが第１流路であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態の圧縮機の縦断面図である。
【図２】図２は上記圧縮機の要部の拡大断面図である。
【図３】図３は上記圧縮機の要部の運転時の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…本体部
２…支持部
３…主軸
４…ステータ
５…ロータ支持部
６…ロータ
７…ボス
１０…圧縮部
１１…固定スクロール
１２…旋回スクロール
１２a…鏡板
１３…ボス
１４…永久磁石
２１…第１流路
２２…第２流路
２３…第３流路
４０…密閉容器
Ｍ…アウターロータ型モータ
【図１】
2007224768.tif 000003
【図２】
2007224768.tif 000004
【図３】
2007224768.tif 000005