(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流通する密閉容器（１０）の内部に、前記冷媒を吸入圧縮する圧縮機構部（Ｃ）と、前記圧縮機構部（Ｃ）を駆動するモータ部（Ｍ）とを直列的に配置し、前記モータ部（Ｍ）を通して前記圧縮機構部（Ｃ）へ前記冷媒を供給する電動圧縮機において、
前記モータ部（Ｍ）を天地方向の天側とし、前記圧縮機構部（Ｃ）を地側として設置し稼動するとともに、前記圧縮機構部（Ｃ）の下部に潤滑油溜め部及び前記潤滑油溜め部からの給油機構が設けられていないことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記密閉容器（１０）内を圧縮前の低圧吸入ガス冷媒で満たす構造とし、前記圧縮機構部（Ｃ）のうち圧縮後の吐出ガス冷媒で高圧となる吐出室（２５）を、前記低圧吸入ガス冷媒雰囲気で取り囲む構造としたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記密閉容器（１０）内にガス冷媒を導入する吸入口（１４）から吸入された低圧ガス冷媒は、前記モータ部（Ｍ）のステータ（３１）と前記密閉容器（１０）を形成するケーシング（１１）の内壁との間に形成された冷媒通路、および前記圧縮機構部（Ｃ）のコンプレッサハウジング（２０）に形成された冷媒通路を経由して吸入室（２４）に入り圧縮されて高圧のガス冷媒となり、前記圧縮機構部（Ｃ）の固定スクロール（２２）とプレート（２３）で構成された吐出室（２５）へ吐出され、
前記低圧ガス冷媒はまた、前記固定スクロール（２２）と前記ケーシング（１１）との間に形成された冷媒通路を経由して、前記ケーシング（１１）よりも下部で前記密閉容器（１０）を形成する下部ケーシング（１３）と前記固定スクロール（２２）との間であって前記プレート（２３）の下方に形成された空間へも供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
冷媒が流通する密閉容器（１０）の内部に、前記冷媒を吸入圧縮する圧縮機構部（Ｃ）と、前記圧縮機構部（Ｃ）を駆動するモータ部（Ｍ）とを直列的に配置し、前記モータ部（Ｍ）を通して前記圧縮機構部（Ｃ）へ前記冷媒を供給する電動圧縮機において、
前記モータ部（Ｍ）を天地方向の天側とし、前記圧縮機構部（Ｃ）を地側として密閉容器内に設置して稼動され、潤滑油を含んだ冷媒が前記モータ部（Ｍ）から前記圧縮機構部（Ｃ）へ流れ込むことにより給油機構を設けない構造であり、
前記密閉容器（１０）内を圧縮前の低圧吸入ガス冷媒で満たす構造とし、前記圧縮機構部（Ｃ）のうち圧縮後の吐出ガス冷媒で高圧となる吐出室（２５）を、前記低圧吸入ガス冷媒雰囲気で取り囲む構造としたことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項５】
前記モータ部（Ｍ）に収容されたモータ（３０）へ電力を供給するための電気端子部（４０）を、前記密閉容器（１０）の天面側に設けると共に、前記電気端子部（４０）の外側端子部（４１ｂ）に外部リード線（４２）を接続した後、その接続部分を充填材（Ｐ）で密封したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
【請求項６】
前記圧縮機構部（Ｃ）がスクロール圧縮機であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
【請求項７】
圧縮すべき前記冷媒が冷凍サイクル内を流れる冷媒であって、圧縮された後の前記冷媒の圧力が冷媒の臨界圧以上の高さになるように設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
【請求項８】
前記冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項７に記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ部を冷却するためにモータ部側からガス冷媒を吸入する吸入冷媒冷却方式の電動圧縮機に関するもので、特に高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用される電動圧縮機として、二酸化炭素を冷媒とする超臨界ヒートポンプサイクルを採用したヒートポンプ式給湯器等に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空調装置や給湯器等の冷凍サイクルに用いられる縦置きの電動圧縮機では、圧縮機の潤滑のため、密閉容器の下部に潤滑油溜めと、そこに溜まる潤滑油を潤滑対象部へ送り出す給油機構とを設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この潤滑油溜めを設けることにより電動圧縮機が大きく（高く）なる。また、シャフトに潤滑油供給通路を縦通成形したり、ハウジングに潤滑油戻し通路を成形したりすることが必要で構造が複雑となり、加工コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、吸入冷媒冷却方式の電動圧縮機において、小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１記載の発明では、モータ部（Ｍ）を天地方向の天側とし圧縮機構部（Ｃ）を地側として設置し稼動するとともに、前記圧縮機構部（Ｃ）の下部に潤滑油溜め部及び前記潤滑油溜め部からの給油機構が設けられていないことを特徴とする。
【０００７】
これにより、潤滑油を含んだ冷媒が上方のモータ部（Ｍ）から下方の圧縮機構部（Ｃ）へと流れ、モータ部（Ｍ）に残ることなく全て圧縮機構部（Ｃ）へ流れ込むことより、特段給油機構を設けなくとも圧縮機を潤滑する構造となる。このことより、従来の潤滑油溜め部分や構造が複雑となる給油機構を無くすことができ、電動圧縮機を小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造とすることができる。
【０００８】
請求項２及び４に記載の発明によれば、密閉容器（１０）内を圧縮前の低圧吸入ガス冷媒で満たす構造とし、圧縮機構部（Ｃ）のうち圧縮後の吐出ガス冷媒で高圧となる吐出室（２５）を、上記低圧吸入ガス冷媒雰囲気で取り囲む構造としたことを特徴とする。特に請求項３に記載の発明では、密閉容器（１０）内にガス冷媒を導入する吸入口（１４）から吸入された低圧ガス冷媒は、モータ部（Ｍ）のステータと密閉容器（１０）を形成するケーシング（１１）の内壁との間に形成された冷媒通路、および圧縮機構部（Ｃ）のコンプレッサハウジング（２０）に形成された冷媒通路を経由して吸入室（２４）に入り圧縮されて高圧のガス冷媒となり、圧縮機構部（Ｃ）の固定スクロール（２２）とプレート（２３）で構成された吐出室（２５）へ吐出され、低圧ガス冷媒はまた、固定スクロール（２２）とケーシング（１１）との間に形成された冷媒通路を経由して、ケーシング（１１）よりも下部で密閉容器（１０）を形成する下部ケーシング（１３）と固定スクロール（２２）との間であってプレート（２３）の下方に形成された空間へも供給されることを特徴とする。
【０００９】
これにより、高圧ガス雰囲気となる吐出室（２５）は低圧ガス雰囲気で取り囲まれて大気圧と接する部分が無くなり、従来、大気圧との差圧分だけ耐圧強度を持たせていた部分は低圧ガスとの差圧分だけに耐圧強度を下げることができ、ハウジングの肉厚を薄くすることなどができる。
【００１０】
また、大気圧と接する部分は全て低圧ガス雰囲気となるため、密閉容器（１０）も耐圧強度確保が容易となることから、電動圧縮機を小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造とすることができる。
【００１１】
これは特に、フロンを冷媒とする冷凍サイクルと比べて高圧側圧力が２〜５倍以上と高い、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに用いる電動圧縮機において、特段の効果を発揮するものである。
【００１２】
請求項５記載の発明では、モータ部（Ｍ）に収容されたモータ（３０）へ電力を供給するための電気端子（４０）を、密閉容器（１０）の天面側に設けると共に、前記電気端子（４０）の外側端子部（４１ｂ）に外部リード線（４２）を接続した後、その接続部分を充填材（Ｐ）で密封したことを特徴とする。
【００１３】
これは従来、モータ部（Ｍ）側からガス冷媒を吸入する吸入冷媒冷却方式の電動圧縮機において電気端子（４０）は、モータ部（Ｍ）側に設けると電気端子（４０）も冷えて結露水により短絡の不具合が生じることより、温度の高くなる圧縮機構部（Ｃ）側に設けられていた。しかし、電気端子（４０）を圧縮機構部（Ｃ）側に設けても結露の可能性は残り、信頼性は低い。
【００１４】
その上、圧縮機構部（Ｃ）側に設けるために圧縮機構部（Ｃ）にリード線を通過させるための通路を設けたり、密閉容器（１０）の円筒面に電気端子（４０）の座を設けたりで複雑となり加工性も悪い。また、円筒面への電気端子（４０）の溶接やリード線の取り回し等で組み付け作業性も悪く、コストアップの要因となっている。また、接続部の位置が円筒外面等で限定され、設計自由度が無いことや、設置性の悪いことでも問題であった。
【００１５】
これに対して、電気端子（４０）をモータ部（Ｍ）側に設け、リード線にゴムブッシュを付けてリード線取出口を密封する例もあるが、結露を完全には防げないという問題は残る。
【００１６】
しかし上記発明により、電気端子（４０）をモータ部（Ｍ）側に設けても、外側の接続部を充填材（Ｐ）で密封することにより完全防水となり、結露に対して信頼性の高い構造となる。また、これによりモータ（３０）に近い密閉容器（１０）の天面に電気端子（４０）を配置でき、加工性や組み付け作業性及び設置性を良くすることができることから、電動圧縮機を小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造とすることができる。
【００１７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図面に基づき説明する。
【００１９】
本実施形態は、本発明に係る電動圧縮機（以下、圧縮機と略す。）を二酸化炭素を冷媒とする超臨界ヒートポンプサイクルを用いた給湯器に適用したものであって、図１は給湯機の模式図である。
【００２０】
１００は本発明に係る圧縮機であり、２００は圧縮機１００から吐出する高温高圧の冷媒と給湯用の水（給水）とを熱交換する水冷媒熱交換器（以下、加熱器と呼ぶ）である。尚、加熱器２００は、給水と冷媒との熱交換効率を向上させるべく、給水流れと冷媒流れとが対向流れとなる対向流型熱交換器構造となっている。
【００２１】
３００は加熱器２００から流出した冷媒を減圧する減圧器であり、この減圧器３００はキャピラリーチューブのごとく、開度が固定された固定絞り型のものである。４００は減圧器３００にて減圧された冷媒を蒸発させて大気中から熱を吸熱する吸熱器（蒸発器）であり、５００は吸熱器４００から流出する冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して気相冷媒のみを圧縮機１００の吸入側に流出すると共に、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。
【００２２】
尚、６１０は給湯器の使用者が希望する給湯温度を設定入力する温度設定パネル（温度設定手段）であり、６２０は加熱器２００の冷媒入口側における冷媒温度を検出する温度センサ（温度検出手段）であり、６３０は給水用のウォータポンプである。
【００２３】
そして、圧縮機１００及びウォータポンプ６３０の回転数は、温度設定パネル６１０の設定温度及び温度センサ６２０の検出温度に基づいて、予め設定されたプログラムに従って電子制御装置（ＥＣＵ）６００により制御される。また、これらの機器を収容する給湯機の室外機内では、圧縮機１００はモータ部Ｍが天地方向の天側で、圧縮機構部Ｃが地側となる姿勢で設置されている。
【００２４】
次に、圧縮機１００の構造を図２の断面図を用いて説明する。
【００２５】
圧縮機１００は、鉄管で作った円筒ケーシング１１の両端に、同じく鉄製の上部ケーシング１２と下部ケーシング１３とを溶接で接合して耐圧密閉容器１０を形成している。内部は大きく分けて、冷媒を圧縮する圧縮機構部Ｃと、圧縮機構部Ｃを駆動するモータ部Ｍとが上下方向に配列されている。
【００２６】
圧縮機構部Ｃは、旋回スクロール２１と固定スクロール２２等からなる周知のスクロール型圧縮機構であり、２０は旋回スクロール２１等の可動部を収納するコンプレッサハウジングである。これらも鉄製であり、組み合わされた後コンプレッサハウジング２０と固定スクロール２２はボルト（図示せず）にて固定される。
【００２７】
モータ部Ｍ内には、ＤＣブラシレスモータ３０（以下、モータと略す）が収納されている。尚、モータ３０は、固定子鉄心と巻線からなるステータ３１と、このステータ３１内で回転するマグネットロータ３２とを有して構成されている。
【００２８】
マグネットロータ３２を支持するロータシャフト３３の長手方向一端側は、コンプレッサハウジング２０を貫通して旋回スクロール２１に連結されていると共に、コンプレッサハウジング２０に固定されたラジアル軸受３４によって回転可能に保持されている。一方、ロータシャフト３３の他端は、モータハウジング３５に固定されたラジアル軸受３６によって回転可能に保持されている。
【００２９】
上部ケーシング１２にはモータ３０へ電力を供給するための電気端子部４０が設けられている。その電気端子部４０の構造を図３に示す。上部ケーシング１２には電気端子４１が溶接固定されており、その電気端子４１の内側端子部４１ａにはモータ３０からのリード線３７が接続されている。また、外側端子部４１ｂには図示しない制御電源と接続するための外部リード線４２が接続されている。
【００３０】
そして、外側端子部４１ｂと外部リード線４２との接続部の周りには、接続部を取り囲むようにリング４３が上部ケーシング１２に圧入固定されており、接続作業が終わった後にエポキシ系樹脂等の充填材Ｐを流し込んでモールド（密封）し、接続部を完全に防水するようになっている。
【００３１】
また、モールドした部分から出ている外部リード線４２は、リング４３にねじ止め固定したプレート４４の先に付けた樹脂クランプ４５で固定し、外部リード線４２に係る応力でモールド部に亀裂等が入り絶縁不良を起こすことを防止している。
【００３２】
次に、ガス冷媒の流れを説明する。
【００３３】
上部ケーシング１２にはアキュムレータ５００から流出した冷媒を密閉容器１０内に導入する吸入口１４が形成されている。ガス冷媒は、吸入口１４から密閉容器１０内に吸入され、吸入した低圧ガス冷媒は、ステータ３１と円筒ケーシング１１の内壁との間に形成された図示しない冷媒通路と、コンプレッサハウジング２０に形成された図示しない冷媒通路を経由して吸入室２４に入る。
【００３４】
また、この低圧ガス冷媒は、固定スクロール２２と円筒ケーシング１１の内壁との間に形成された図示しない冷媒通路を経由して、固定スクロール２２と下部ケーシング１３との間の空間２６へも供給される。
【００３５】
吸入室２４に入ったガス冷媒は、両スクロール２１、２２間で圧縮されて高圧のガス冷媒となり、固定スクロール２２とプレート２３で構成された吐出室２５へ吐出され、吐出室２５から外部へ連通させた吐出口２７から圧縮機外部（加熱器２００）へ向けて吐出される。
【００３６】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３７】
モータ部Ｍを天地方向の天側とし、圧縮機構部Ｃを地側として設置し稼動している。これにより、潤滑油を含んだ冷媒が上方のモータ部Ｍから下方の圧縮機構部Ｃへと流れ、モータ部Ｍに残ることなく全て圧縮機構部Ｃへ流れ込むことより、特段給油機構を設けなくとも圧縮機を潤滑する構造となっている。このことより、従来の潤滑油溜め部分や構造が複雑となる給油機構を無くして、電動圧縮機を小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造としている。
【００３８】
また、密閉容器１０内を圧縮前の低圧吸入ガス冷媒で満たす構造とし、圧縮機構部Ｃのうち圧縮後の吐出ガス冷媒で高圧となる吐出室２５を、低圧吸入ガス冷媒雰囲気で取り囲む構造としている。これにより、高圧ガス雰囲気となる吐出室２５は低圧ガス雰囲気で取り囲まれて大気圧と接する部分が無くなり、従来、大気圧との差圧分だけ耐圧強度を持たせていた部分は低圧ガスとの差圧分だけに耐圧強度を下げることができ、ハウジングの肉厚を薄くすることなどができる。
【００３９】
また、大気圧と接する部分は全て低圧ガス雰囲気となるため、密閉容器１０も耐圧強度確保が容易となることから、電動圧縮機を小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造としている。
【００４０】
これは特に、フロンを冷媒とする冷凍サイクルと比べて高圧側圧力が２〜５倍以上と高い、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに用いる電動圧縮機において、特段の効果を発揮している。
【００４１】
また、モータ部Ｍに収容されたモータ３０へ電力を供給するための電気端子部４０を密閉容器１０の天面側に設け、電気端子部４０の外側端子部４１ｂに外部リード線４２を接続した後、その接続部分を充填材Ｐでモールドしている。
【００４２】
これにより、電気端子部４０をモータ部Ｍ側に設けても、外側の接続部を充填材Ｐでモールド（密封）することにより完全防水となり、結露に対して信頼性の高い構造となっている。また、これによりモータ３０に近い密閉容器１０の天面に電気端子部４０を配置でき、加工性や組み付け作業性及び設置性を良くすることができることから、電動圧縮機を小型軽量化及びコスト低減が可能な簡素な構造としている。
【００４３】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
【００４４】
上述の実施形態では、圧縮機構Ｃとしてスクロール型圧縮機構を採用したが、本発明に係る電動圧縮機は、これに限定されるものではなく、ベーン型及びロタスコ（ローリングピストン）型等のその他の圧縮機構であってもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態では、モータ３０はＤＣブラシレスモータであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、インダクションモータ等その他の電動モータであってもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが超臨界ヒートポンプサイクルに使用される冷媒は二酸化炭素に限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動圧縮機を用いた給湯機の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における電動圧縮機の断面図である。
【図３】図２における電気端子部の詳細図である。
【符号の説明】
１０  密閉容器
２５  吐出室
３０  モータ
４０  電気端子部
４１ｂ  外側端子部
４２  外部リード線
Ｃ  圧縮機構部
Ｍ  モータ部
Ｐ  充填材
【図１】
0003893904.tif 000002
【図２】
0003893904.tif 000003
【図３】
0003893904.tif 000004