JP2003106272A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 モータ６のステータ外周面に形成された
切欠部６１１（第１連通手段）と、ロータ６２の軸方向
に沿って軸方向のロータ６２内を貫通する連通孔６２２
（第２連通手段）とからなる循環経路を設けて、モータ
６の回転運動を利用して、冷媒をモータ下部空間２２２
とモータ上部空間２２１とを循環させて、モータ６を強
制的に冷却する。

Description

【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、本発明は以下の特徴を備えている。すなわち、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たス
クロール圧縮機において、上記モータのステーターの外
周面には、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１連通手段が設けられ、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お
り、上記ロータまたは上記回転駆動軸には、上記モータ
の回転運動を利用することにより、上記モータ下部空間
内の冷媒が上記第２連通手段を通って上記モータ上部空
間に移動され、上記モータ上部空間の冷媒が上記第１連
通手段を通って上記モータ下部空間に循環する循環手段
が設けられてい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】上記循環手段の具体的な態様としては、上
記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が好まし
く、これによれば、モータの回転運動を利用して簡単に
冷媒を循環させることが可能となる。

【００１３】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や、上記ロータのエンド
リングに、そのの半径方向に沿って設けられた孔もしく
は溝であってもよい。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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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２２
１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２５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。

【００２２】モータ上部空間２２１とモータ下部空間２
２２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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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６
２２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。

【００２９】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３
３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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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５
１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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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５
２から構成されている。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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２
２１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。

【００４１】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６
５２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。

【００４２】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。

【００４３】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２２
１に吸い上げられる。

【００４４】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１
１および図１２に示すように、ブレード６５３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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】なお、上述した各実施形態は内部高圧型の
スクロール圧縮機を例に示したが、本発明は密閉容器２
内に仕事を終えた低圧冷媒を導き入れる、いわゆる内部
低圧型のスクロール圧縮機にも適用可能である。

【００５０】

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H003 AA05 AB03 AC03 BE07 CF05 CF06 3H029 AA02 AA14 AB03 BB12 CC03 CC06 CC07 CC09 CC23 CC49 3H039 AA03 AA04 AA12 BB13 CC01 CC12 CC27 CC32 CC33 CC47

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   とに区画されたスクロール圧縮機において、 上記モータのステーターの外周面には、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１連通手段が
   設けられ、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おり、 上記ロータまたは上記回転駆動軸には、上記モータの回
   転運動を利用することにより、上記モータ下部空間内の
   冷媒が上記第２連通手段を通って上記モータ上部空間に
   移動され、上記モータ上部空間の冷媒が上記第１連通手
   段を通って上記モータ下部空間に循環する循環手段が設
   けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 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である請求項１に記載のスクロー
   ル圧縮機。
3. 【請求項３】 上記第２連通手段は、上記ローターの回
   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
   と、上記回転駆動軸の外周面との間に形成された連通孔
   である請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 上記第２連通手段は、上記回転駆動軸の
   外周面に沿って設けられた溝と、上記ローターの回転駆
   動軸取付孔の内周面との間に形成された連通孔である請
   求項１に記載のスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 上記第２連通手段は、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請求項１に
   記載のスクロール圧縮機。
6. 【請求項６】 上記循環手段は、上記モータの回転運動
   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である請求項１ないし５のい
   ずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
7. 【請求項７】 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６に記載のスクロール圧縮機。
8. 【請求項８】 上記ラジアル送風機構は、上記ロータの
   エンドリングに、その半径方向に沿って設けられた孔も
   しくは溝からなる請求項６に記載のスクロール圧縮機。
9. 【請求項９】 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６に記載の
   スクロール圧縮機。
10. 【請求項１０】 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６に記載のスクロー
    ル圧縮機。
11. 【請求項１１】 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６に記載のスクロール圧縮機。