JP2006125211A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 密閉容器内において吐出ガスからの潤滑油の分離効率を向上させ、圧縮機を複数台使用するような空気調和装置において圧縮機間の潤滑油を均等にするスクロール圧縮機を得る。
【解決手段】 電動機回転子４１の下部に、開口部８ａ下向きにしてカップ状部材８を設け、カップ状部材８の下端８ｂは電動機固定子４２の下側コイルエンド４２ｂのスロット間隙４２ｃの下端４２ｄと同位置または下側で、密閉容器１内に入れられた規定量の潤滑油５の初期封入位置５ａより上側に位置させ、規定量の潤滑油が存在した際にカップ状部材の下端８ｂは潤滑油につからないが、規定量以上の潤滑油が存在した際にはカップ状部材の下端８ｂが潤滑油につかるようになり、定常運転時には圧縮機からの潤滑油の持ち出しを抑制し、密閉容器内の潤滑油が増加した際には速やかに排出が行え、圧縮機および空気調和装置の信頼性を向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に冷凍機、空気調和機、真空装置等に使用されるスクロール圧縮機に関する。

従来のスクロール圧縮機は、密閉容器内に、固定スクロールと揺動スクロールからなるスクロール圧縮手段と、該スクロール圧縮手段を主軸を介して駆動する電動機とを備え、スクロール圧縮手段により冷媒ガスを圧縮して密閉容器内に吐出し、この高圧の冷媒ガス（吐出ガス）を吐出管を通じて圧縮機外に排出するようになっている。この際、主軸等の軸受部は潤滑する必要があることから、密閉容器の底部には潤滑油が貯留されており、この潤滑油を主軸内に軸方向に設けられた給油路を通じて吸い上げて軸受部に給油するようになっている。しかしこのとき、密閉容器内に吐出される吐出ガスと潤滑油が混合し、潤滑油が吐出ガスと共に圧縮機外に排出されることとなり、圧縮機内部が潤滑油の枯渇現象を引き起こすおそれがあった。

上述のような潤滑油の枯渇現象を防ぐための従来技術には次のようなものがある。
電動機回転子の上部にファンを取り付けたもの（例えば、特許文献１参照）、電動機回転子に潤滑油の戻り通路等を設けて潤滑油を回収するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）、あるいは潤滑油が規定量以上になった場合には、均油管等を用いることなく、電動機回転子に羽根等を設けることによって油だめ内の潤滑油を飛散させるようにしたもの（例えば、特許文献３参照）等が知られている。

特開２００４−１５０４０６号公報 特開２００２−３１０７０号公報 特開平６−２８０７６８号公報

しかしながら、上述の従来技術には次のような問題点がある。
特許文献１では、電動機回転子の上部に取り付けられたファンにより密閉容器内の空間に吐出された吐出ガスから潤滑油を分離してから圧縮機外に吐出ガスを排出しようとするものであるが、ファンには潤滑油を多量に含んだ吐出ガスが供給されるため、潤滑油の分離が十分にできていないという問題点がある。すなわち、電動機固定子のコイルエンドにはスロット間隙があるため、潤滑油を含んだ吐出ガスが、電動機固定子の下側コイルエンドの下方を流れずに、下側コイルエンドのスロット間隙を通過してしまう。そのため、吐出ガスの流れを下降流から上昇流へと流れの方向を変更することで、潤滑油を分離しようとする目的が十分に達成されていないのである。したがって、ファンだけでは潤滑油の分離効率の向上が望めないものであった。

特にブラシレスＤＣモータのように電動機固定子のスロット数が少なく、電動機固定子コイルエンドのスロット間隙間が大きい電動機により構成されている圧縮機においては、電動機固定子コイルエンドの下側まで流れずに、電動機固定子コイルエンドのスロット間隙を通過する冷媒ガスが増加するため、冷媒ガスからの潤滑油の分離が十分に行われず、圧縮機からの潤滑油の流出が増加するという問題点があった。

特許文献２では、電動機回転子の上下面に戻り通路に連通するカバーを設けて主軸の軸受部から滴下する潤滑油を霧状に飛散させることなく密閉容器底部の油だめに回収しようとするものであるが、スクロール圧縮手段から吐出された冷媒ガスはそのまま圧縮機外に排出されるようになっており、冷媒ガスが電動機回転子の下側を流れるような構成とはなっていない。したがって、電動機回転子の下部に設けられたカバーは、戻り通路から流下する潤滑油のガイドに過ぎず、冷媒ガスから潤滑油を分離する機能は有していないものである。

特許文献３では、複数の圧縮機間で均等に潤滑油量を確保しようとするものであり、電動機回転子の下部に羽根を設け、密閉容器内の余分な潤滑油を巻き上げて密閉容器外に排出することにより圧縮機間の潤滑油を均一にするものであるが、均油管を設ける必要は無いものの、電動機回転子の下部に設けた羽根が定常運転時に抵抗となるため、圧縮機の入力が増加してしまうという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、密閉容器内において吐出ガスからの潤滑油の分離効率を向上させることができるスクロール圧縮機を得ることである。

また、第２の目的は、例えば圧縮機を複数台使用するような、空気調和装置においては、均油管や油面センサなどの特別な設備等を設けることなく圧縮機間の潤滑油を均等にすることができるスクロール圧縮機を得ることである。

本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に設けられた、スクロール圧縮手段、および該スクロール圧縮手段を主軸を介して駆動する電動機と、前記スクロール圧縮手段の上部に設けられた冷媒の吐出空間と、該スクロール圧縮手段と前記電動機の間の第１の空間とが連通するように、該スクロール圧縮手段の外周側に設けられた第１の冷媒流路と、前記第１の空間と前記電動機の下方の第２の空間とが連通するように、該電動機の外周側に設けられた第２の冷媒流路と、電動機回転子の上部に取り付けられたファンと、前記電動機回転子の下部に開口部を下向きにして取り付けられたカップ状部材と、前記カップ状部材の内部と前記ファンの内側空間とが連通するように、前記電動機回転子に設けられた第３の冷媒流路と、前記ファンの上部において、前記スクロール圧縮手段の下部に開口部を下向きにして取り付けられた吐出カバーと、前記吐出カバーに連通するように、前記密閉容器に設けられた吐出管と、を備え、
前記カップ状部材の下端を、前記電動機固定子の下側コイルエンドのスロット間隙の下端と同位置または下側に位置させてなるものである。

本発明のスクロール圧縮機は、電動機回転子の下部に、開口部を下向きにしてカップ状部材を取り付け、さらにそのカップ状部材の下端を、電動機固定子の下側コイルエンドのスロット間隙の下端と同位置または下側に位置させてなるものであるので、定常状態での圧縮機運転時には、潤滑油を含んだ吐出ガスが電動機固定子の下側コイルエンドのスロット間隙を通過してしまい、電動機固定子の下側コイルエンドの下部を通過した際の下降流から上昇流への流れの変更による潤滑油の分離が十分に行われない場合でも、電動機回転子の下部に設けられたカップ状部材により、潤滑油を含む冷媒ガスに遠心力を与えることにより、冷媒ガスからの潤滑油の分離が行われるとともに、冷媒ガスの流れを下降流から上昇流へと変更することにより冷媒ガスと潤滑油の分離が行われるため、潤滑油の分離効率が著しく向上し、圧縮機からの潤滑油の持ち出しが抑制され、より信頼性の高い圧縮機を得ることができるという効果を有する。

また、本発明のスクロール圧縮機は、カップ状部材の下端が、密閉容器内に入れられた潤滑油の初期封入位置より上側に位置するようにすることにより、圧縮機内部に規定量の潤滑油が存在した際にはカップ状部材の下端が潤滑油につからないが、ある圧縮機の密閉容器内の潤滑油が増加し規定量以上の潤滑油が存在した際には、カップ状部材の下端が潤滑油につかるようになっているので、例えば、圧縮機を複数台使用する空気調和装置において、空気調和装置の運転条件により他の圧縮機から流出した潤滑油が、該圧縮機の密閉容器内部に流入して潤滑油が増加することにより規定量以上の潤滑油が存在した際には、電動機回転子の下部に設けられたカップ状部材が油面を攪拌し潤滑油を巻き上げることにより、圧縮機内部の余剰の潤滑油が吐出ガスと共に当該圧縮機外に排出される。吐出ガスと共に冷媒回路に放出された潤滑油は、熱交換器を通過した後に空気調和装置を構成する圧縮機に冷媒ガスと共に等分ずつ戻り、圧縮機間の潤滑油の均油が行われるため、均油管などの特別な構造を設けずに圧縮機間の油を均等にすることができ、安価で信頼性の高い空気調和装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。図２は本発明の実施の形態１において、圧縮機が定常状態で運転された際の、吐出ガスと潤滑油の流れを表す模式図であり、図３は本発明の実施の形態１において、圧縮機内に規定量（初期封入量）以上の潤滑油が流入した際の状態を示すものである。図４は本発明の実施の形態１における、カップ状部材の設けられた電動機回転子の下面図である。図５は本発明の実施の形態１における電動機固定子の側面図であり、図６はその下面図、図７は図５のＡ−Ａ断面図である。

このスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、スクロール圧縮手段２と、このスクロール圧縮手段２を主軸３を介して駆動する電動機４とを備えている。また、密閉容器１の底部は潤滑油５が貯留される油だめ６となっている。潤滑油５は主軸３を軸方向に貫通する給油路３ｆを通じて吸い上げられ、主軸３の上端より軸受部に給油されるようになっている。さらに、電動機４の回転子４１の上部にはファン７が取り付けられ、回転子４１の下部にはカップ状部材８が開口部８ａを下向きにして取り付けられている。スクロール圧縮手段２には冷媒ガスの吸入管９が連接され、スクロール圧縮手段２から密閉容器１内に吐出された冷媒ガス（吐出ガス）はスクロール圧縮手段２の下部に取り付けられた吐出カバー１０を通じて吐出管１１より圧縮機外に排出されるようになっている。

さらに各部材・要素について詳細に説明する。密閉容器１は圧力容器となっている。スクロール圧縮手段２は、固定スクロール２１と揺動スクロール２２とからなり、さらにコンプライアントフレーム２３とガイドフレーム２４を含む。固定スクロール２１と揺動スクロール２２は、それぞれ台板部２１ａ、２２ａに実質的に同一形状の板状渦巻歯２１ｂ、２２ｂを有し、これら２つの板状渦巻歯２１ｂ、２２ｂを互いに噛み合わせて装着されている。板状渦巻歯２１ｂと２２ｂの間には相対的に容積が変化する圧縮室２ａが形成されている。

固定スクロール２１は、外周部をガイドフレーム２４にボルト（図示せず）によって締結されている。また、固定スクロール２１の側面からは、冷媒ガスの吸入管９が密閉容器１を貫通して圧入されている。固定スクロール２１の台板部２１ａの中央部には圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート２１ｃが設けられている。圧縮された高圧の冷媒ガスは、固定スクロール２１の上部に設けられた吐出空間１２に吐出される。

揺動スクロール２２は、固定スクロール２１に対して自転することなく旋回運動を行うようになっている。揺動スクロール２２の台板部２２ａの板状渦巻歯２２ｂと反対側の面（下面）の中心部には中空円筒のボス部２２ｅが形成されており、このボス部２２ｅに主軸３の上端に設けられた揺動軸部（偏心軸部）３ａが揺動軸受２２ｃを介して回転自在に係合されている。また、上記台板部２２ａの下面にはコンプライアントフレーム２３のスラスト軸受２３ａと圧接摺動可能なスラスト面２２ｄが形成されている。

揺動スクロール２２の偏心旋回運動中における自転を防ぐために、オルダムリング２５がコンプライアントフレーム２３上に載置されている。オルダムリング２５は、９０度の位相差をもつそれぞれ２個の爪２５ａ、２５ｂ（但し、図１等ではわかりやすくするため、固定スクロール側の爪２５ａと揺動スクロール側の爪２５ｂは１８０度の位相差で示してある）を有し、爪２５ａは固定スクロール２１の台板部２１ａにほぼ一直線上に形成された２個一対のオルダム案内溝２１ｄに往復摺動自在に係合されており、爪２５ｂは揺動スクロール２２の台板部２２ａにほぼ一直線上に形成された２個一対のオルダム案内溝２２ｇに往復摺動自在に係合されている。

コンプライアントフレーム２３はその外周部に設けられた上下２つの円筒面２３ｃ、２３ｄを、ガイドフレーム２４の内周部に設けた円筒面２４ａ、２４ｂにより半径方向に支持されており、その中心部には電動機４により回転駆動される主軸３を半径方向に支持する主軸受２３ｂおよび副主軸受２３ｅが形成されている。なお、コンプライアントフレーム２３の円筒面２３ｃ、２３ｄ、およびガイドフレーム２４の円筒面２４ａ、２４ｂは、断面が円弧状に形成されその凸面同士で接触するようになっているが、ストレートの円筒面同士であっても差し支えないものである。

コンプライアントフレーム２３には、上記スラスト軸受２３ａの面内から軸方向に貫通する連絡通路２３ｍが設けてあり、そのスラスト軸受側の開口部２３ｆは揺動スクロール２２の台板部２２ａに設けられた抽出孔２２ｆに対面して配置されている。また、コンプライアントフレーム２３には、圧力調整弁収納空間２３ｈが形成されており、この圧力調整弁収納空間２３ｈの一端（図１における左端）はコンプライアントフレーム２３と揺動スクロール２２から形成されるボス部空間２３ｇに連通するとともに他端（図１における右端）は固定スクロール２１、揺動スクロール２２、コンプライアントフレーム２３、およびガイドフレーム２４から形成される吸入圧力空間２ｂに開放されている。この圧力調整弁収納空間２３ｈには、ボス部空間２３ｇ側に圧力調整弁２３ｉが、吸入圧力空間２ｂ側には圧力調整ばね押え２３ｋがコンプライアントフレーム２３に固定されて収納されており、これら圧力調整弁２３ｉと圧力調整ばね押え２３ｋの間には圧力調整ばね２３ｊが自然長より縮められて収納されている。

ガイドフレーム２４の外周面２４ｄは焼きばめ、もしくは溶接などによって密閉容器１に固着されているものの、その外周部には切り欠きや穴などにより、上述の吐出空間１２と、スクロール圧縮手段２と電動機４の間の第１の空間１４とが連通するように、第１の冷媒流路１３が形成されている。したがって、固定スクロール２１の吐出ポート２１ｃから圧力容器１内の吐出空間１２に吐出された高圧の冷媒ガスは、この第１の冷媒流路１３を通じて吐出空間１２からスクロール圧縮手段２と電動機４の間の第１の空間１４に導かれる。

ガイドフレーム２４の内周面には、コンプライアントフレーム２３の外周面に形成された上下の円筒面２３ｃ、２３ｄと係合する円筒面２４ａ、２４ｂおよびシール材を収納するシール溝が２ヶ所設けられており、それぞれシール材２６ａ、２６ｂが設置されている。これら上下２つのシール材２６ａ、２６ｂを用いて密封されたガイドフレーム２４の内周面とコンプライアントフレーム２３の外周面とからなるフレーム空間２４ｃは、コンプライアントフレーム２３の連絡通路２３ｍとのみ連通しており、揺動スクロール２２に設けられた抽出孔２２ｆより供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となっている。

また、ガイドフレーム２４の電動機側（図１において下側）には吐出カバー１０が電動機回転子４１の上方に軸方向下向きに開口部１０ａを持つように設けられている。吐出カバー１０は、ガイドフレーム２４にボルトなどで取り付けられており、ガイドフレーム２４と吐出カバー１０の間の空間には吐出通路１０ｂが設けられている。そして、吐出管１１がこの吐出通路１０ｂに連通するよう、密閉容器１およびガイドフレーム２４を貫通して取り付けられている。

電動機４は、主軸３が取り付けられた回転子４１と、回転子４１を回転駆動する固定子４２とからなり、固定子４２は上側コイルエンド４２ａと下側コイルエンド４２ｂを有する。また、固定子４２の外周面は焼きばめなどにより密閉容器１に固定されており、その外周部には切欠きや穴などにより第１の空間１４と電動機４下方の第２の空間１６とが連通するように第２の冷媒流路１５が設けられている。さらに、回転子４１にはファン７の内側空間７ａとカップ状部材８の内部とが連通するように第３の冷媒流路１７が設けられている。

主軸３の上端部は揺動スクロール２２の揺動軸受２２ｃと回転自在に係合する揺動軸部３ａが形成されており、その下側には主軸バランサ３ｄが焼きばめにより固定されている。さらに、その下にはコンプライアントフレーム２３の主軸受２３ｂおよび副主軸受２３ｅと回転自在に係合する主軸部３ｂが形成されている。また、主軸３の下側はサブフレーム１８の副軸受１８ａと回転自在に係合する副軸部３ｃが形成され、この副軸部３ｃと前述した主軸部３ｂ間には電動機回転子４１が焼きばめにより固定されている。電動機回転子４１の上端面には上バランサ１９ａが、下端面には下バランサ１９ｂが固定されており、前述した主軸バランサ３ｄとあわせて合計３個のバランサにより、静バランスおよび動バランスがとられている。さらに、主軸３の下端にはオイルパイプ３ｅが圧入されており、密閉容器１底部の油だめ６にたまった潤滑油５を吸い上げる構造となっている。

密閉容器１の側面にはガラス封止された端子４３が設置されており、電動機固定子４２からのリード線が接続されている。
以上のように、本実施の形態のスクロール圧縮機は、密閉容器１内の上部にスクロール圧縮手段２を、下部に電動機４を配置し、スクロール圧縮手段２を主軸３を介して電動機４により駆動するとともに、上記密閉容器１内は圧縮された吐出ガス雰囲気となる高圧シェルタイプのスクロール圧縮機を表している。

ここで、電動機回転子４１の上部にはファン７が設けられているとともに、下部には、下向きに開口したカップ状部材８が、電動機固定子４２の下側コイルエンド４２ｂのスロット間隙４２ｃを覆うように取り付けられている。すなわち、カップ状部材８の下端８ｂは、密閉容器１の底部の油だめ６に入れられた規定量の潤滑油５の初期封入位置５ａより上側にあり、かつ、上記スロット間隙４２ｃの下端４２ｄと同位置または下側に位置するように設置されている。これにより、密閉容器１内部に規定量（初期封入量）の潤滑油５が存在した際にカップ状部材８の下端８ｂは潤滑油５につからないが、規定量以上の潤滑油５が存在した際には下端８ｂが潤滑油５につかるようになっている。

また、カップ状部材８は電動機回転子４１に対し、電動機回転子４１の上下面に設けられる上バランサ１９ａ、下バランサ１９ｂや、図示しない端板などの部品と共にかしめなどにより固定されている。４１ｃはそのためのリベットを示している。

また、カップ状部材８の外形形状は、図４に示すように、電動機回転子４１の磁石４１ａの配置と同じ形状となるように構成されている。

ファン７は、電動機回転子４１の上端とその上の台板７ｂとの間に放射状に複数の羽根７ｃを取り付けることによって構成されている。そして、ファン７の内側空間７ａは、上述のように第３の冷媒流路１７を介してカップ状部材８の内部に連通している。

つぎに本発明のスクロール圧縮機の基本動作について説明する。低圧の吸入冷媒は吸入管９から固定スクロール２１および揺動スクロール２２の板状渦巻歯２１ｂ、２２ｂで形成される圧縮室２ａにはいる。電動機４により主軸３を介して駆動される揺動スクロール２２は偏心旋回運動を行うとともに、圧縮室２ａの容積を減少させる。この圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール２１の吐出ポート２１ｃより密閉容器１内の吐出空間１２に吐出される。

なお、上記圧縮行程において圧縮途中の中間圧力の冷媒ガスは揺動スクロール２２の抽出孔２２ｆよりコンプライアントフレーム２３の連絡通路２３ｍを経て、フレーム空間２４ｃに導かれ、この空間の中間圧力雰囲気を維持する。高圧となった吐出ガスは密閉容器１内を高圧雰囲気で満たし、吐出管１１から圧縮機外に放出されるため、密閉容器１内が高圧雰囲気となる高圧シェルタイプの圧縮機を構成している。

密閉容器１底部の油だめ６にためられた潤滑油５は、吐出空間１２の圧力Ｐｄと吸入圧力空間２ｂの圧力Ｐｓとの差圧により主軸３を軸方向に貫通する給油路３ｆを通り揺動軸受空間３ｇに導かれる。この軸受部の絞り作用によって中間圧力となった潤滑油５は、揺動軸受２２ｃを潤滑した後に、揺動スクロール２２とコンプライアントフレーム２３によって囲まれた空間（ボス部空間）２３ｇを満たし、圧力調整弁収納空間２３ｈに配置した圧力調整ばね２３ｊによって負荷される力に打ち勝って圧力調整弁２３ｉを押し、吸入圧力空間２ｂに導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室２ａに吸入される。この際、ボス部空間２３ｇの圧力Ｐｍは圧力調整弁２３ｉと圧力調整ばね２３ｊの作用により、Ｐｍ＝Ｐｓ＋αの圧力となるよう制御されている。ボス部空間の圧力Ｐｍが、揺動スクロール２２とコンプライアントフレーム２３を引き離そうとする力として作用することにより、固定スクロール２１と揺動スクロール２２のスラスト接触力が減少し、スラスト摺動損失を低減できるような構造となっている。圧縮室２ａに吸入された潤滑油５は、圧縮行程により高圧の冷媒ガスとともに吐出ポート２１ｃから密閉容器１内の吐出空間１２に吐出される。

さて、コンプライアントフレーム２３には、圧縮作用により固定スクロール２１と揺動スクロール２２が軸方向に離れようとするスラストガス力と、ボス部空間２３ｇの中間圧力によりコンプライアントフレーム２３と揺動スクロール２２が離れようとする力の合計が図１において下向きの力として作用する。

一方、圧縮途中の冷媒ガスを導いて中間圧力雰囲気となったフレーム空間２４ｃがコンプライアントフレーム２３とガイドフレーム２４を引き離そうとする力と、下部の高圧雰囲気に露出している部分に作用する差圧力の合計が、上向きの力として作用する。定常運転時においては前述した上向きの力が下向きの力を上回るように設定されており、このためコンプライアントフレーム２３は上下２つの嵌合された円筒面２３ｃ、２３ｄにガイドされて上方に浮上する。揺動スクロール２２はコンプライアントフレーム２３と密着摺動して同様に浮上し、その板状渦巻歯２２ｂを固定スクロール２１に接触させて摺動する。

また、起動時や液圧縮時などには前述したスラストガス力が大きくなり、揺動スクロール２２はスラスト軸受２３ａを介してコンプライアントフレーム２３を下方に強く押し下げるので、揺動スクロール２２と固定スクロール２１の歯先と歯底には比較的大きな隙間が生じ、圧縮室の異常な圧力上昇を回避することができる、いわゆる圧力リリーフを行うことが可能になっている。

コンプライアントフレーム２３には揺動スクロール２２に発生する転覆モーメントの一部または全部が、スラスト軸受２３ａを介して伝達されるものの、主軸受２３ｂから受ける軸受負荷と、その反作用である２つの合力、すなわちコンプライアントフレーム２３とガイドフレーム２４の上下２つの嵌合する円筒面２３ｃ、２３ｄと円筒面２４ａ、２４ｂから受ける反力の合力によって生じる偶力が転覆モーメントを打ち消すように作用するので、非常に良好な定常運転時追随動作安定性、およびリリーフ動作安定性を有する。

ところで、電動機回転子４１と主軸３の回転に伴うファン７の回転により、電動機回転子４１の上部空間（第１の空間１４）には負圧が生じ、台板７ｂと主軸３との間の内側空間７ａより冷媒ガスと潤滑油を吸い込むような流れが発生するため、電動機回転子４１において冷媒ガスと潤滑油の混合ガスは電動機回転子４１の内周側より吸い込まれ外周側に排出される流れが発生するようになる。

したがって、図２に白抜きの矢印で冷媒ガスの流れを、黒塗りの矢印で潤滑油の流れを示すように、吐出ポート２１ｃから吐出された冷媒ガスと潤滑油の混合ガスは、ガイドフレーム２４の外周部に設けられた第１の冷媒流路１３を通り密閉容器１内の第１の空間１４に達した後、電動機固定子４２の外周部に切り欠きや凹み部などにて設けられた第２の冷媒流路１５を下降し密閉容器内の第２の空間１６に、その後電動機回転子４１の下部に設けられたカップ状部材８内から電動機回転子４１に設けられた第３の冷媒流路１７を上昇するような流れが発生する。すなわち、電動機固定子４２の外周側に設けられた第２の冷媒流路１５は冷媒の下降流路として利用され、電動機回転子４１に設けられたカップ状部材８および第３の冷媒流路１７は上昇流路として利用され、この間に、冷媒ガスから潤滑油が分離される。

また、カップ状部材８および電動機固定子４２の下側コイルエンド４２ｂの外面に沿って流れる下降流から上昇流への流れの方向の変更が行われる際にも潤滑油が分離される。さらに、カップ状部材８の回転による遠心力により潤滑油が分離される。したがって、第３の冷媒流路１７を通って上昇した冷媒ガスには殆ど潤滑油を含まない状態となり、このような潤滑油を殆ど含まない状態の冷媒ガスが、ファン７の内周側から吸い込まれ羽根７ｃによって外周側に吹き飛ばされて電動機固定子４２の第１の空間１４側の上側コイルエンド４３ａにぶつかって、さらに潤滑油が分離されるようになる。その後、冷媒ガスから分離された潤滑油は密閉容器１の内壁や電動機回転子４１の第３の冷媒流路１７や電動機固定子４２と電動機回転子４１の間のエアギャップを伝わって油だめ６に戻る。

潤滑油が分離された冷媒ガスは、潤滑油が戻る方向とは逆方向に、電動機回転子４１の上方に開口された吐出カバー１０の開口部１０ａから吐出通路１０ｂを通る。吐出通路１０ｂは第１の空間１４とは吐出カバー１０にて隔てられているので、潤滑油を多量に含んだ冷媒ガスと再び混ざり合うことなく吐出管１１より圧縮機外に排出される。

特に、ブラシレスＤＣモータのように、電動機固定子４２のスロット数が少なく、コイルエンド間のスロット間隙４２ｃが大きい電動機により構成されている圧縮機においては、電動機回転子４１の下部に下向きに開口したカップ状部材８を、その下端８ｂがコイルエンド間のスロット間隙４２ｃの下端４２ｄと同位置または下端４２ｄよりも下側に位置するように設けているので、電動機固定子４２のコイルエンド間のスロット間隙４２ｃを通過した、潤滑油が十分に分離されていない状態の冷媒ガスに遠心力を与え、冷媒ガスから潤滑油の分離を行うことができる。また、冷媒ガスは一旦カップ状部材８の外壁に沿って下降した後、カップ状部材８の内側で上昇するために、下降流から上昇流への流れの変化によっても冷媒ガスから潤滑油が分離される。

また、複数の圧縮機から構成される大容量の空気調和装置などにおいて、運転条件により他の圧縮機からの潤滑油の排出が増加し、空気調和装置の熱交換器などを通過した後、吸入冷媒ガスと共に圧縮機内に流入した潤滑油が図３のように密閉容器１内に規定油量（初期封入油量）以上にたまった場合には、電動機回転子４１の下部に取り付けられたカップ状部材８の下端８ｂが潤滑油につかるようになっているため、電動機回転子４１の回転に伴うカップ状部材８の回転により、潤滑油が攪拌され巻き上げられるために、密閉容器１内の潤滑油が規定油量以下になり、カップ状部材８の下端８ｂが潤滑油５につからなくなるまで一時的にその圧縮機からの潤滑油の排出が増加する。その圧縮機から排出された潤滑油は、吸入ガスと共に他の一または複数の圧縮機に均等に流入するため、均油管や油面センサなどの特別な設備等を設けなくても、複数の圧縮機間での潤滑油の均油が行われる。

以上のように、電動機回転子４１の下部に下向きに開口したカップ状部材８を、下端８ｂが下側コイルエンド４２ｂのスロット間隙４２ｃの下端４２ｄと同位置またはそれより下側に位置するように設けているので、冷媒ガスからの潤滑油の分離効率が向上する。そのため、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少しユニットの効率が向上するとともに、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

また、電動機回転子４１の下部に設けられたカップ状部材８は、下端８ｂが密閉容器１内部に規定量（初期封入量）の潤滑油が存在した際に下端が潤滑油につからないが、規定量以上の潤滑油が存在した際には下端８ｂが潤滑油につかるように設けられているため、複数の圧縮機から構成される大容量の空気調和装置において、油面センサや均油管などの特別な設備を設けずに、圧縮機間での潤滑油の均油が行われるため、安価でかつ簡単な構成のまま、空気調和装置の信頼性を向上することができる。

また、カップ状部材８は、電動機回転子４１に対し、電動機回転子４１を構成する下バランサ１９ｂなどの部品と共にカシメなどにより固定される構成としたために、カップ状部材８を固定するための特別な構造を必要としないため、圧縮機製造コストを低減することが可能になる

また、ブラシレスＤＣモータにおいて電動機回転子４１は、コア４１ｂを加圧しつつ、リベット４１ｃにてかしめることにより組み立てられる。このとき、カップ状部材８の外形形状が、電動機回転子４１の磁石４１ａの配置と同じ形状に構成されているため、カップ状部材８より外周側において磁石４１ａに沿った形状でコア４１ｂの加圧を容易に行うことができ、歪等の少なく形状精度の高い電動機回転子を構成することができるため、圧縮機の製造が容易になる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、磁石４１ａを六角形状に配置した、六極ブラシレスＤＣモータを搭載したスクロール圧縮機について説明したが、磁石４１ａを四角形状に配置した四極ブラシレスＤＣモータにおいては、カップ状部材８の形状を四角形にすることで、同様に形状精度の高い電動機回転子を構成することが可能になる。

実施の形態３．
以上の実施の形態１、２では、ブラシレスＤＣモータを搭載したスクロール圧縮機について説明したが、誘導電動機を搭載するスクロール圧縮機においても同様の効果が得られる。

実施の形態４．
以上の実施の形態１、２、３では、カップ状部材８の形状が多角形状のものについて説明したが、カップ状部材８は円形状でも同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機が定常状態で運転された際の、吐出ガスと潤滑油の流れを表す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機内に規定量以上の潤滑油が流入した際の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機において、カップ状部材の設けられた電動機回転子の下面図である。 本発明の実施の形態１における電動機固定子の側面図である。 図５の下面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器、２ スクロール圧縮手段、２ａ 圧縮室、２ｂ 吸入圧力空間、３ 主軸、３ａ 揺動軸部、３ｂ 主軸部、３ｃ 副軸部、３ｄ 主軸バランサ、３ｅ オイルパイプ、３ｆ 給油路、３ｇ 揺動軸受空間、４ 電動機、５ 潤滑油、５ａ 初期封入位置、６ 油だめ、７ ファン、７ａ 内側空間、７ｂ 台板、７ｃ 羽根、８ カップ状部材、８ａ 開口部、８ｂ 下端、９ 吸入管、１０ 吐出カバー、１０ａ 開口部、１０ｂ 吐出通路、１１ 吐出管、１２ 吐出空間、１３ 第１の冷媒流路、１４ 第１の空間、１５ 第２の冷媒流路、１６ 第２の空間、１７ 第３の冷媒流路、１８ サブフレーム、１８ａ 副軸受、１９ａ 上バランサ、１９ｂ 下バランサ、２１ 固定スクロール、２１ａ 台板部、２１ｂ 板状渦巻歯、２１ｃ 吐出ポート、２１ｄ オルダム案内溝、２２ 揺動スクロール、２２ａ 台板部、２２ｂ 板状渦巻歯、２２ｃ 揺動軸受、２２ｄ スラスト面、２２ｅ ボス部、２２ｆ 抽出孔、２２ｇ オルダム案内溝、２３ コンプライアントフレーム、２３ａ スラスト軸受、２３ｂ 主軸受、２３ｃ 上側円筒面、２３ｄ 下側円筒面、２３ｅ 副主軸受、２３ｆ 連絡通路開口部、２３ｇ ボス部空間、２３ｈ 圧力調整弁収納空間、２３ｉ 圧力調整弁、２３ｊ 圧力調整ばね、２３ｋ 圧力調整ばね押え、２３ｍ 連絡通路、２４ ガイドフレーム、２４ａ 上側円筒面、２４ｂ 下側円筒面、２４ｃ フレーム空間、２４ｄ ガイドフレーム外周面、２５ オルダムリング、２５ａ 固定スクロール側爪、２５ｂ 揺動スクロール側爪、２６ａ 上側シール材、２６ｂ 下側シール材、４１ 電動機回転子、４１ａ 磁石、４１ｂ コア、４１ｃ リベット、４２ 電動機固定子、４３ 端子、４２ａ 上側コイルエンド、４２ｂ 下側コイルエンド、４２ｃ スロット間隙、４２ｄ スロット間隙下端。

Claims (4)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器内に設けられた、スクロール圧縮手段、および該スクロール圧縮手段を主軸を介して駆動する電動機と、
   前記スクロール圧縮手段の上部に設けられた冷媒の吐出空間と、該スクロール圧縮手段と前記電動機の間の第１の空間とが連通するように、該スクロール圧縮手段の外周側に設けられた第１の冷媒流路と、
   前記第１の空間と前記電動機の下方の第２の空間とが連通するように、該電動機の外周側に設けられた第２の冷媒流路と、
   電動機回転子の上部に取り付けられたファンと、
   前記電動機回転子の下部に開口部を下向きにして取り付けられたカップ状部材と、
   前記カップ状部材の内部と前記ファンの内側空間とが連通するように、前記電動機回転子に設けられた第３の冷媒流路と、
   前記ファンの上部において、前記スクロール圧縮手段の下部に開口部を下向きにして取り付けられた吐出カバーと、
   前記吐出カバーに連通するように、前記密閉容器に設けられた吐出管と、を備え、
   前記カップ状部材の下端を、前記電動機固定子の下側コイルエンドのスロット間隙の下端と同位置または下側に位置させてなることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記カップ状部材の下端は、前記密閉容器内に入れられた潤滑油の初期封入位置より上側に位置することを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 前記カップ状部材は、前記電動機回転子の上下面に設けられるバランサと共に固定してなることを特徴とする請求項１または２記載のスクロール圧縮機。
4. 前記電動機がブラシレスＤＣモータであって、前記カップ状部材の外形形状を、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の磁石の配置と同じ形状として構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
   

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