WO2012127754A1 - スクロール圧縮装置 - Google Patents

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WO2012127754A1
WO2012127754A1 PCT/JP2011/079468 JP2011079468W WO2012127754A1 WO 2012127754 A1 WO2012127754 A1 WO 2012127754A1 JP 2011079468 W JP2011079468 W JP 2011079468W WO 2012127754 A1 WO2012127754 A1 WO 2012127754A1
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scroll
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敏 飯塚
努 昆
哲広 林
健二 相田
和▲禧▼ 杉本
保則 清川
好彦 長瀬
克城 阿久沢
芳秋 長沢
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll compression device that performs compression by meshing a fixed scroll and an orbiting scroll.
  • a compression mechanism including a fixed scroll having a spiral wrap meshing with each other and a swing scroll is provided in a sealed casing, and the compression mechanism is driven by a drive motor to swing with respect to the fixed scroll.
  • a scroll compression apparatus that performs compression by swinging a scroll is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the bearing which supports a drive shaft in a casing is provided in the upper and lower sides of a drive motor.
  • a thrust plate that supports the lower end of the drive shaft is attached to the bearin plate that supports the lower portion of the drive shaft.
  • the thrust surface that contacts the thrust plate and the lower end of the drive shaft is subject to the self-weight of the drive shaft and the drive shaft assembly including the rotor and balancer that are integrally attached to the drive shaft.
  • the present invention includes a scroll compression mechanism that compresses a refrigerant in a casing, and a drive motor that is connected to the scroll compression mechanism by a drive shaft and drives the scroll compression mechanism.
  • a scroll compression mechanism is supported by the casing by a main frame, a stator of the drive motor is directly or indirectly supported by the casing, the drive shaft is connected to a rotor of the drive motor, and the drive shaft is a bearing plate The lower end of the drive shaft is supported by a thrust plate provided on the bearing plate, and the rotor center position is located below the stator center position.
  • the rotor center position is positioned below the stator center position, a force to align each center position acts during operation of the drive motor, and thus an upward force is generated on the rotor.
  • the force applied to the thrust surface of the thrust plate can be reduced, and the sliding loss on the thrust surface can be reduced.
  • the rotor center position may be positioned below the stator center position within a range in which the rotor does not jump upward when the drive motor is started.
  • the rotor center position may coincide with the stator center position during operation, and an upward force may be applied to the rotor.
  • the rotor center position may be positioned below the stator center position within a range in which the rotor can be magnetized by a voltage applied to the stator winding when the rotor is magnetized.
  • the stator of the drive motor may be supported on the casing by a spacer ring.
  • the drive motor may be a DC motor controlled by an inverter.
  • the lower end of the drive shaft is supported by the thrust plate provided on the bearing plate, and the rotor center position is positioned below the stator center position. Therefore, an upward force is generated in the rotor, the force applied to the thrust surface of the thrust plate can be reduced, and the sliding loss on the thrust surface can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a scroll compressor according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view when the scroll compressor is stopped.
  • FIG. 3 is an enlarged partial sectional view of the scroll compressor during operation.
  • reference numeral 1 denotes a scroll compressor having an internal high pressure, and this compressor 1 is connected to a refrigerant circuit (not shown) that performs a refrigeration cycle operation by circulating the refrigerant, and compresses the refrigerant.
  • the compressor 1 has a vertically long cylindrical hermetic dome-shaped casing 3.
  • the casing 3 includes a casing main body 5 that is a cylindrical body having an axis extending in the vertical direction, and a bowl-shaped upper cap having a convex surface that is welded and integrally joined to the upper end of the casing body 5 7 and a flange-like lower cap 9 which is welded and integrally joined to the lower end portion of the casing body 5 and has a convex surface protruding downward, and is configured as a pressure vessel.
  • a terminal cover 52 is provided on the outer peripheral surface of the casing 3, and a power supply terminal 53 that supplies power to a stator 37 described later is provided inside the terminal cover 52.
  • a scroll compression mechanism 11 that compresses the refrigerant and a drive motor 13 that is disposed below the scroll compression mechanism 11.
  • the scroll compression mechanism 11 and the drive motor 13 are connected to each other by a drive shaft 15 disposed so as to extend in the vertical direction in the casing 3.
  • a gap space 17 is formed between the scroll compression mechanism 11 and the drive motor 13.
  • a main frame 21 is accommodated in the upper part of the casing 3, and a radial bearing portion 28 and a boss accommodating portion 26 are formed in the center of the main frame 21.
  • the radial bearing portion 28 is for supporting the tip (upper end) side of the drive shaft 15 and is formed to project downward from the center of one surface (lower surface) of the main frame 21.
  • the boss accommodating portion 26 is for accommodating a boss 25C of the swing scroll 25 described later, and is formed by recessing the center of the other surface (upper surface) of the main frame 21 downward.
  • An eccentric shaft portion 15 ⁇ / b> A is formed at the tip (upper end) of the drive shaft 15.
  • the eccentric shaft portion 15 ⁇ / b> A is provided so that the center thereof is eccentric from the axis of the drive shaft 15, and is inserted into the boss 25 ⁇ / b> C via the turning bearing 24 so as to be capable of turning.
  • the scroll compression mechanism 11 is composed of a fixed scroll 23 and a swing scroll 25.
  • the fixed scroll 23 is disposed in close contact with the upper surface of the main frame 21.
  • the main frame 21 is attached to the inner surface of the casing body 5, and the fixed scroll 23 is fixed to the main frame 21.
  • the swing scroll 25 meshes with the fixed scroll 23 and is disposed in the swing space 12 formed between the fixed scroll 23 and the main frame 21.
  • the casing 3 is partitioned into a high-pressure space 27 below the main frame 21 and a discharge space 29 above the main frame 21.
  • the spaces 27 and 29 communicate with each other through vertical grooves 71 formed to extend vertically on the outer periphery of the main frame 21 and the fixed scroll 23.
  • the upper cap 7 of the casing 3 has a suction pipe 31 that guides the refrigerant in the refrigerant circuit to the scroll compression mechanism 11, and the casing body 5 has a discharge pipe 33 that discharges the refrigerant in the casing 3 to the outside of the casing 3. It is fixed in a penetrating manner.
  • the suction pipe 31 extends vertically in the discharge space 29, and an inner end thereof passes through the fixed scroll 23 of the scroll compression mechanism 11 and communicates with the compression chamber 35, and the refrigerant is introduced into the compression chamber 35 by the suction pipe 31. Is inhaled.
  • the drive motor (DC drive motor) 13 is a DC (Direct Current) motor that is driven by receiving an input from a direct current power source, and includes an annular stator 37 and a rotor 39 that is configured to be rotatable inside the stator 37. Is provided.
  • the drive motor 13 receives a constant input voltage, and its rotational torque is controlled by a PWM (Pulse Width Modulation) inverter that controls the duty ratio of the pulse wave, that is, the period for outputting the pulse wave and the pulse width when the pulse wave is output.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the stator 37 includes a stator core 37 ⁇ / b> A and the stator coil 18.
  • the stator core 37A is formed by stacking thin iron plates, and has a plurality of grooves inside although not shown.
  • the stator coil 18 is formed by winding a plurality of phases of stator windings, and is fitted into a groove formed inside the stator core 37A, and is provided above and below the stator core 37A.
  • the stator coil 18 is accommodated in the insulator 19.
  • the stator coil 18 is connected to the power supply terminal 53 via a lead wire (not shown).
  • the rotor 39 is formed of a ferrite magnet or a neodymium magnet and is magnetized by magnetization.
  • winding magnetization is performed by passing a current through a stator winding forming the stator coil 18 of the stator 37 and magnetizing the rotor 39.
  • There is external magnetization that is inserted into the stator 37 after being magnetized using an external magnetizing device.
  • a holder (pin holder) 58 used for positioning the rotor 39 when the rotor 39 is magnetized by winding is press-fitted inside the drive shaft 15.
  • the stator 37 is supported on the inner wall surface of the casing 3 by an annular spacer ring 38.
  • the spacer ring 38 is fixed to the inner wall surface of the casing 3 by shrink fitting, and the stator 37 is fixed to the inner wall surface of the spacer ring 38 by shrink fitting.
  • the upper end surface of the spacer ring 38 is provided below the upper end surface of the stator 37.
  • the bearing plate 8 that rotatably fits and supports the lower end portion of the drive shaft 15.
  • the bearing plate 8 is formed in a cylindrical shape with a boss portion 8A into which the drive shaft 15 is inserted, and an arm portion 8B that is provided around the boss portion 8A at substantially equal intervals and extends in four directions and is fixed to the casing body 5. Is provided. That is, the drive shaft 15 is supported on the casing 3 by the bearing plate 8.
  • the bearing plate 8 is formed between the arm portions 8B and has an opening 8E that communicates the upper and lower spaces.
  • a lower space (oil sump) 40 below the bearing plate 8 is maintained at a high pressure, and oil is stored in the inner bottom portion of the lower cap 9 corresponding to the lower end portion thereof.
  • An annular plate 59 is fixed to the bearing plate 8 between the bearing plate 8 and the oil sump 40.
  • the baffle plate 14 is supported by the annular plate 59 and provided above the annular plate 59.
  • the baffle plate 14 is made of, for example, a thin plate-shaped punching metal having a large number of pores 14D.
  • An oil supply passage 41 as a part of the high pressure oil supply means is formed in the drive shaft 15, and this oil supply passage 41 extends vertically inside the drive shaft 15 and enters an oil chamber 43 on the back surface of the swing scroll 25. Communicate.
  • the oil supply path 41 is connected to an oil pickup 45 provided at the lower end of the drive shaft 15.
  • a lateral hole 57 extending in the radial direction of the drive shaft 15 and penetrating the oil supply passage 41 is provided on the back side of the oil pickup 45.
  • the holder 58 described above is press-fitted into the horizontal hole 57.
  • the oil pickup 45 is press-fitted into the drive shaft 15 after the rotor 39 is magnetized.
  • the oil pickup 45 includes a suction port 42 provided at the lower end and a paddle 44 formed above the suction port 42.
  • the lower end of the oil pickup 45 is immersed in the lubricating oil stored in the oil sump 40, and the suction port 42 of the oil supply path 41 is opened in the lubricating oil.
  • the lubricating oil stored in the oil sump 40 enters the oil supply passage 41 from the suction port 42 of the oil pickup 45 and is pumped upward along the paddle 44 of the oil supply passage 41.
  • the pumped lubricating oil is supplied to the sliding portions of the scroll compression mechanism 11 such as the radial bearing 28 and the orbiting bearing 24 through the oil supply passage 41.
  • the lubricating oil is supplied to the oil chamber 43 on the back of the orbiting scroll 25 through the oil supply passage 41, and is supplied from the oil chamber 43 to the compression chamber 35 through the communication path 51 provided in the orbiting scroll 25.
  • the main frame 21 is formed with a return oil passage 47 that penetrates the main frame 21 in the radial direction from the boss accommodating portion 26 and opens into the vertical groove 71.
  • a return oil passage 47 that penetrates the main frame 21 in the radial direction from the boss accommodating portion 26 and opens into the vertical groove 71.
  • An oil collector 46 is provided below the return oil passage 47, and the oil collector 46 extends to the vicinity of the upper end of the spacer ring 38.
  • a plurality of notches 54 are formed on the outer peripheral surface of the stator 37 so as to extend up and down the stator 37.
  • Lubricating oil returned from the oil supply passage 41 through the return oil passage 47 and the oil collector 46 is returned to the oil sump 40 through the notches 54 and between the arm portions 8B of the bearing plate 8.
  • the discharge pipe 33 is shown by a broken line for convenience of explanation, but the discharge pipe 33 is arranged out of phase with the oil collector 46.
  • the fixed scroll 23 is composed of an end plate 23A and a spiral (involute) wrap 23B formed on the lower surface of the end plate 23A.
  • the orbiting scroll 25 is composed of an end plate 25A and a spiral (involute) wrap 25B formed on the upper surface of the end plate 25A.
  • the wrap 23B of the fixed scroll 23 and the wrap 25B of the swing scroll 25 are meshed with each other, so that a plurality of compression is performed between the fixed scroll 23 and the swing scroll 25 by the both wraps 23B and 25B.
  • a chamber 35 is formed.
  • the orbiting scroll 25 is supported by the fixed scroll 23 via the Oldham ring 61, and a bottomed cylindrical boss 25C projects from the center of the lower surface of the end plate 25A.
  • an eccentric shaft portion 15 ⁇ / b> A is provided at the upper end of the drive shaft 15, and the eccentric shaft portion 15 ⁇ / b> A is rotatably fitted to a boss 25 ⁇ / b> C of the swing scroll 25.
  • the drive shaft 15 is provided with a counterweight portion (upper balancer) 63 below the main frame 21, and a lower balancer 77 is provided below the rotor 39.
  • the drive shaft 15 is dynamically balanced with the orbiting scroll 25, the eccentric shaft portion 15A, and the like by the upper balancer 63 and the lower balancer 77.
  • the rocking scroll 25 is revolved by rotating the drive shaft 15 while balancing the weight by the counter weight portion 63 and the lower balancer 77.
  • the compression chamber 35 is configured to compress the refrigerant sucked from the suction pipe 31 as the volume between the wraps 23B and 25B contracts toward the center.
  • a lower plate of the lower balancer 77 is provided with a rotor 39 and a regulation plate 55 that is caulked together with the lower balancer 77.
  • the restriction plate 55 is used to restrict the rotation of the rotor 39 when the rotor 39 is wound and magnetized.
  • a cup 48 is fixed to the lower side of the main frame 21 with bolts 49 so as to surround the counterweight portion 63.
  • the cup 48 prevents the lubricating oil leaking from the clearance between the main frame 21 and the drive shaft 15 from being scattered to the discharge pipe side due to the rotation of the counterweight part 63.
  • a discharge hole 73 is provided in the central portion of the fixed scroll 23, and the gas refrigerant discharged from the discharge hole 73 is discharged to the discharge space 29 through the discharge valve 75, and the main frame 21 and the fixed scroll 23.
  • the refrigerant flows out into the high-pressure space 27 below the main frame 21 through the vertical grooves 71 provided on the outer circumferences, and the high-pressure refrigerant is discharged out of the casing 3 through the discharge pipe 33 provided in the casing body 5.
  • the scroll compressor 1 When the drive motor 13 is driven, the rotor 39 rotates with respect to the stator 37, and thereby the drive shaft 15 rotates.
  • the swinging scroll 25 of the scroll compression mechanism 11 When the drive shaft 15 rotates, the swinging scroll 25 of the scroll compression mechanism 11 does not rotate with respect to the fixed scroll 23 but only revolves.
  • the low-pressure refrigerant is sucked into the compression chamber 35 from the peripheral side of the compression chamber 35 through the suction pipe 31, and the refrigerant is compressed as the volume of the compression chamber 35 changes.
  • the compressed refrigerant becomes high pressure and is discharged from the compression chamber 35 through the discharge valve 75 to the discharge space 29, and through the vertical grooves 71 provided on the outer circumferences of the main frame 21 and the fixed scroll 23.
  • the refrigerant flows out into the high-pressure space 27 below the main frame 21, and the high-pressure refrigerant is discharged out of the casing 3 through a discharge pipe 33 provided in the casing body 5.
  • the refrigerant discharged to the outside of the casing 3 circulates through a refrigerant circuit (not shown), and is again sucked into the compressor 1 through the suction pipe 31 and compressed, and the circulation of the refrigerant is repeated.
  • the flow of the lubricating oil will be described.
  • the lubricating oil stored in the inner bottom portion of the lower cap 9 in the casing 3 is sucked up by the oil pickup 45, and this lubricating oil passes through the oil supply passage 41 of the drive shaft 15 and the scroll compression mechanism 11.
  • Each of the sliding parts and the compression chamber 35 are supplied.
  • the excess lubricating oil in each sliding portion of the scroll compression mechanism 11 and the compression chamber 35 is collected from the return oil passage 47 to the oil collector 46 and passes through the notch 54 provided on the outer periphery of the stator 37. And returned to the lower side of the drive motor 13.
  • a thrust plate 6 is attached to the bearing plate 8 from below the bearing plate 8 by being screwed with screws 6A.
  • a hole 6B having a diameter smaller than that of the boss portion 8A of the bearing plate 8 is formed in the thrust plate 6, and the oil pickup 45 is inserted into the drive shaft 15 through the hole 6B.
  • the lower end of the drive shaft 15 is supported by the thrust plate 6 while being placed on the thrust surface 6 ⁇ / b> C that is a surface in contact with the thrust plate 6.
  • FIG. 2 is a view showing the positions of the rotor 39 and the stator 37 and the lower end of the drive shaft 15 and the thrust plate 6 when the drive motor 13 is attached to the casing 3, and is a partial sectional view of the scroll compressor 1.
  • FIG. The axial center position of the rotor 39 of the drive motor 13 is located below the axial center position of the stator 37 as shown in FIG.
  • the center position of the rotor 39 is located below the center position of the stator 37 in the range D1 of 0.2 mm to 2.0 mm, and the center position of the rotor 39 is located 0.5 mm below the center position of the stator 37. It is most desirable.
  • This range D1 is such that the drive shaft 15 does not float from the thrust surface 6C even when the drive motor 13 is driven to rotate stably, that is, compared to the upward force acting on the rotor 39, It is set so that its own weight increases.
  • the lower end of the drive shaft 15 is in contact with the thrust surface 6 ⁇ / b> C of the thrust plate 6.
  • FIG. 3 shows the positions of the rotor 39 and the stator 37 and the lower end of the drive shaft 15 and the thrust plate 6 when the drive motor 13 is driven to rotate stably, that is, when the scroll compressor is in operation. It is a figure and is the figure which expanded partially the sectional view of scroll compressor 1 under operation.
  • a force is applied during operation to match (match) the center position of the rotor 39 with the center position of the stator 37.
  • An upward force acts on 39. Since the stator 37 is supported on the casing 3 by the spacer ring 38, the stator 37 is supported without moving even if a force for aligning the center positions of the rotor 39 and the stator 37 is applied.
  • the self-weight of the drive shaft assembly 16 including the drive shaft 15 of the drive motor 13 and the rotor 39, the upper balancer 63, the lower balancer 77 and the like attached integrally to the drive shaft 15 is applied to the thrust surface 6C. This can prevent the sliding loss on the thrust surface 6C.
  • the center position of the rotor 39 is deviated by a predetermined amount or more with respect to the center position of the stator 37, when a large current is applied to the stator 37 when the drive motor 13 is driven, an upward force acting on the rotor 39 is applied. In some cases, the drive shaft assembly 16 jumps upward and reacts, causing the lower end of the drive shaft 15 to collide with the thrust surface 6C and generate a collision sound.
  • the center position of the rotor 39 is positioned below 0.2 mm to 2.0 mm with respect to the center position of the stator 37, so that the drive shaft assembly 16 is excessively driven when the drive motor 13 is driven. Can be prevented, and it is possible to prevent the occurrence of collision noise caused by the lower end of the drive shaft 15 colliding with the thrust surface 6C.
  • the center position of the rotor 39, the stator It is necessary to make the shift of the center position of 37 below a predetermined value.
  • the center position of the rotor 39 is positioned below the center position of the stator 37 within a range of 0.2 mm to 2.0 mm, so that the rotor 39 is magnetized using winding magnetization. It can be carried out.
  • the scroll compression mechanism 11 that compresses the refrigerant inside the casing 3, the scroll compression mechanism 11 and the drive shaft 15 are connected to drive the scroll compression mechanism 11.
  • the scroll compression mechanism 11 is supported by the casing 3 by the main frame 21, the stator 37 of the drive motor 13 is directly or indirectly supported by the casing 3, and the rotor 39 of the drive motor 13 is supported by the rotor 39.
  • the drive shaft 15 is connected, the drive shaft 15 is supported by the casing 3 by the bearing plate 8, the lower end of the drive shaft 15 is supported by the thrust plate 6 provided on the bearing plate 8, and the rotor 39 center position is the stator 37 center position. It was located below.
  • the thrust shaft 6 is subjected to the weight of the drive shaft assembly 16 including the drive shaft 15 of the drive motor 13 and the rotor 39, the upper balancer 63, the lower balancer 77 and the like attached integrally to the drive shaft 15. This can prevent the sliding loss on the thrust surface 6C.
  • the rotor 39 center position is located below the stator 37 center position within a range in which the rotor 39 does not jump upward when the drive motor 13 is started.
  • the thrust shaft 6 is subjected to the weight of the drive shaft assembly 16 including the drive shaft 15 of the drive motor 13 and the rotor 39, the upper balancer 63, the lower balancer 77 and the like attached integrally to the drive shaft 15. This can prevent the sliding loss on the thrust surface 6C.
  • the rotor 39 center position is lower than the stator 37 center position within a range in which the rotor 39 can be magnetized by a voltage applied to the winding of the stator 37 when the rotor 39 is magnetized. Therefore, the rotor 39 of the drive motor 13 attached to the casing 3 can be magnetized using winding magnetization.
  • the stator 37 of the drive motor 13 is supported on the casing by the spacer ring 38, even if a downward force is generated on the stator 37 during operation of the drive motor 13. Since the stator 37 is supported by the casing by the spacer ring 38, the center position of the rotor 39 and the center position of the stator 37 can be matched by the upward force acting on the rotor. Therefore, an upward force acting on the rotor 39 drives the thrust plate 6 including the drive shaft 15 of the drive motor 13, the rotor 39 integrally attached to the drive shaft 15, the upper balancer 63, the lower balancer 77, and the like. The weight of the shaft assembly 16 can be prevented from being applied, and the sliding loss on the thrust surface 6C can be reduced.
  • the drive motor 13 is a DC motor whose rotational torque is controlled by a PWM inverter, the drive motor 13 can be reduced in size by using a drive motor with high output efficiency, and further driven by the inverter. By doing so, generation of useless heat due to increase / decrease of the voltage of the drive motor 13 can be prevented, and drive efficiency can be improved.

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Abstract

　駆動軸のスラスト面での摺動ロスを低減するスクロール圧縮装置を提供する。　ケーシング３の内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、スクロール圧縮機構１１と駆動軸１５で連結され当該スクロール圧縮機構１１を駆動する駆動モータ１３とが収容され、スクロール圧縮機構１１がメインフレーム２１によりケーシング３に支持され、駆動モータ１３のステータ３７が直接的または間接的にケーシング３に支持され、駆動モータ１３のロータ３９に駆動軸１５が連結され、当該駆動軸１５がベアリングプレート８によりケーシング３に支持され、駆動軸１５の下端がベアリングプレート８に設けたスラストプレート６で支持され、ロータ３９中心位置をステータ３７中心位置よりも下側に位置させた。

Description

スクロール圧縮装置
　本発明は、固定スクロールと揺動スクロールの噛み合いにより圧縮を行うスクロール圧縮装置に関する。
　従来、密閉されたケーシング内に、互いに噛合する渦巻き状のラップを有する固定スクロールと揺動スクロールとからなる圧縮機構を備え、この圧縮機構を駆動モータで駆動させて、固定スクロールに対して揺動スクロールを揺動動作させることにより圧縮を行うスクロール圧縮装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３－０３５２８９号公報
　ところで、スクロール圧縮装置では、駆動モータの上下に駆動軸をケーシングに支持する軸受が設けられる。駆動軸の下部を支持するベアリンプレートには、駆動軸の下端を支持するスラストプレートが取り付けられる。スラストプレートと、駆動軸の下端とが接するスラスト面には、駆動軸、及び、駆動軸に一体に取り付けられたロータやバランサ等を含む駆動軸組部の自重がかかるため、スラスト面での摺動ロスが大きくなるという問題がある。
　本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、駆動軸のスラスト面での摺動ロスを低減するスクロール圧縮装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、ケーシングの内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構と駆動軸で連結され当該スクロール圧縮機構を駆動する駆動モータとが収容され、前記スクロール圧縮機構がメインフレームにより前記ケーシングに支持され、前記駆動モータのステータが直接的または間接的に前記ケーシングに支持され、前記駆動モータのロータに前記駆動軸が連結され、当該駆動軸がベアリングプレートにより前記ケーシングに支持され、前記駆動軸の下端が前記ベアリングプレートに設けたスラストプレートで支持され、前記ロータ中心位置を前記ステータ中心位置よりも下側に位置させたことを特徴とする。
　この発明では、ロータ中心位置をステータ中心位置よりも下側に位置させたため、駆動モータの運転中には、各中心位置を合わせようとする力が作用するため、ロータに上向きの力が発生し、スラストプレートのスラスト面にかかる力を低減することができ、スラスト面での摺動ロスを低減させることができる。
　この構成において、前記駆動モータの起動時に前記ロータが上方へジャンプしない範囲で前記ロータ中心位置を前記ステータ中心位置よりも下側に位置させたことを特徴とする構成としても良い。また、運転中に前記ロータ中心位置が前記ステータ中心位置と一致し前記ロータに上向きの力が作用する構成としても良い。また、前記ロータの着磁時に前記ステータの巻線に印加する電圧で前記ロータが着磁できる範囲で前記ロータ中心位置を前記ステータ中心位置よりも下側に位置させた構成としても良い。また、前記駆動モータのステータがスペーサリングにより前記ケーシングに支持されている構成としても良い。また、前記駆動モータは、インバータ制御されるＤＣモータである構成としても良い。
　本発明によれば、駆動軸の下端が前記ベアリングプレートに設けたスラストプレートで支持され、ロータ中心位置をステータ中心位置よりも下側に位置させたため、駆動モータの運転中には、各中心位置を合わせようとする力が作用するため、ロータに上向きの力が発生し、スラストプレートのスラスト面にかかる力を低減することができ、スラスト面での摺動ロスを低減することができる。
図１は本発明を適用した実施形態に係るスクロール圧縮装置の断面図である。 図２はスクロール圧縮装置の停止時の部分断面拡大図である。 図３はスクロール圧縮装置の運転中の部分断面拡大図である。
　以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１において、１は内部高圧となるスクロール圧縮装置を示し、この圧縮機１は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う図外の冷媒回路に接続されて、冷媒を圧縮するものである。この圧縮機１は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング３を有する。
　このケーシング３は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部であるケーシング本体５と、その上端部に気密状に溶接されて一体接合され、上方に突出した凸面を有する椀状の上キャップ７と、ケーシング本体５の下端部に気密状に溶接されて一体接合され、下方に突出した凸面を有する椀状の下キャップ９とで圧力容器に構成されており、その内部は空洞とされている。ケーシング３の外周面には、ターミナルカバー５２が設けられ、このターミナルカバー５２の内部には、後述のステータ３７に電源を供給する電源供給端子５３が備えられる。
　ケーシング３の内部には、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、このスクロール圧縮機構１１の下方に配置される駆動モータ１３とが収容されている。これらのスクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３とは、ケーシング３内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１５によって連結されている。また、これらのスクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３との間には間隙空間１７が形成されている。
　ケーシング３の内部上方には、メインフレーム２１が収納され、このメインフレーム２１には中央にラジアル軸受部２８とボス収容部２６とが形成されている。ラジアル軸受部２８は、駆動軸１５の先端（上端）側を軸支するためのものであり、当該メインフレーム２１の一方の面（下側の面）の中央から下方に突出して形成されている。ボス収容部２６は後述する揺動スクロール２５のボス２５Ｃを収容するためのものであり、メインフレーム２１の他方の面（上側の面）の中央を下方に凹陥することにより形成されている。駆動軸１５の先端（上端）には、偏心軸部１５Ａが形成されている。この偏心軸部１５Ａは、中心が駆動軸１５の軸心と偏心して設けられると共に、旋回軸受け２４を介して、ボス２５Ｃに旋回駆動可能に挿入されている。
　上記スクロール圧縮機構１１は、固定スクロール２３と揺動スクロール２５とで構成されている。固定スクロール２３は、メインフレーム２１の上面に密着して配置される。メインフレーム２１は、ケーシング本体５の内面に取り付けられ、固定スクロール２３は、メインフレーム２１に固定されている。揺動スクロール２５は、固定スクロール２３に噛合し、固定スクロール２３と、メインフレーム２１との間の形成される揺動空間１２内に配置される。ケーシング３内は、メインフレーム２１の下方の高圧空間２７と、メインフレーム２１の上方の吐出空間２９とに区画される。各空間２７，２９は、メインフレーム２１及び固定スクロール２３の外周に縦に延びて形成された縦溝７１を介して連通している。
　ケーシング３の上キャップ７には、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１１に導く吸入管３１が、またケーシング本体５には、ケーシング３内の冷媒をケーシング３外に吐出させる吐出管３３がそれぞれ気密状に貫通固定されている。吸入管３１は、吐出空間２９を上下方向に延び、その内端部はスクロール圧縮機構１１の固定スクロール２３を貫通して、圧縮室３５に連通し、この吸入管３１により圧縮室３５内に冷媒が吸入される。
　駆動モータ（ＤＣ駆動モータ）１３は、直流電源からの入力を受けて駆動するＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータであり、環状のステータ３７と、このステータ３７の内側に回転自在に構成されたロータ３９とを備える。駆動モータ１３は、一定の入力電圧を受け、パルス波のデューティ比、つまり、パルス波を出す周期と出した時のパルス幅と、を制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータによって回転トルクが制御され駆動する。
　ロータ３９には、駆動軸１５を介してスクロール圧縮機構１１の揺動スクロール２５が駆動連結されている。ステータ３７は、ステータコア３７Ａと、ステータコイル１８とから成る。ステータコア３７Ａは、薄い鉄板を重ね合わせて形成され、内部には、図示は省略したが、複数の溝を有する。ステータコイル１８は、複数相のステータ巻線が巻回されて形成され、ステータコア３７Ａの内部に形成された溝に嵌入されて、ステータコア３７Ａの上下に備えられる。ステータコイル１８は、インシュレータ１９の内部に収容されている。ステータコイル１８は、不図示の導線を介して電源供給端子５３に接続される。
　ロータ３９は、フェライト磁石、或いは、ネオジウム磁石から形成され着磁によって磁化される。ロータ３９を磁化させる方法としては、ロータ３９をステータ３７に内挿した後、ステータ３７のステータコイル１８を形成するステータ巻き線に電流を流して着磁する巻線着磁、或いは、ロータ３９を外部の着磁装置を用いて着磁させた後にステータ３７に内挿する外部着磁がある。駆動軸１５の内部には、ロータ３９の巻線着磁を行う際に、ロータ３９の位置決めに用いる、ホルダ（ピンホルダ）５８が圧入されている。
　ステータ３７は、環状のスペーサリング３８によってケーシング３の内壁面に支持される。スペーサリング３８はケーシング３の内壁面に焼き嵌めによって固定され、ステータ３７はスペーサリング３８の内壁面に焼き嵌めによって固定される。スペーサリング３８の上端面は、ステータ３７の上端面よりも下方に設けられる。
　駆動モータ１３の下方には、駆動軸１５の下端部を回転可能に嵌入支持するベアリングプレート８が備えられる。ベアリングプレート８は、円筒状に形成され駆動軸１５が嵌入されるボス部８Ａと、このボス部８Ａに略等間隔に周設され４方向に延び、ケーシング本体５に固定されるアーム部８Ｂとを備える。つまり、駆動軸１５は、ベアリングプレート８によってケーシング３に支持される。ベアリングプレート８は、各アーム部８Ｂの間に形成され、上下の空間を連通する開口部８Ｅを有する。
　図１に示す、ベアリングプレート８の下方の下部空間（油溜め）４０は、高圧に保たれており、その下端部に相当する下キャップ９の内底部には油が貯留される。ベアリングプレート８と、油溜め４０の間には、環状プレート５９がベアリングプレート８に固定されて備えられる。また、環状プレート５９の上方には、バッフル板１４が環状プレート５９に支持されて設けられる。バッフル板１４は、例えば、多数の細孔１４Ｄを有した、例えば薄板状のパンチングメタルによって形成される。
　駆動軸１５内には、高圧油供給手段の一部としての給油路４１が形成され、この給油路４１は、駆動軸１５の内部を上下に延び、揺動スクロール２５の背面の油室４３に連通している。この給油路４１は、駆動軸１５の下端に設けたオイルピックアップ４５に連結される。オイルピックアップ４５の奥側には、駆動軸１５の径方向に延び、給油路４１を貫通する横穴５７が設けられる。この横穴５７には、上述したホルダ５８が圧入される。オイルピックアップ４５は、ロータ３９の着磁後に、駆動軸１５に圧入される。
　オイルピックアップ４５は、下端に設けられた吸込口４２と、この吸込口４２の上方に形成されたパドル４４とを備える。オイルピックアップ４５の下端は、油溜め４０に貯留された潤滑オイルに浸漬されて、当該給油路４１の吸込口４２が潤滑オイル内にて開口している。駆動軸１５が回転すると、油溜め４０に貯留された潤滑オイルがオイルピックアップ４５の吸込口４２から給油路４１に入り、この給油路４１のパドル４４に沿って上方に汲み上げられる。そして、汲み上げられた潤滑オイルは、給油路４１を通じ、ラジアル軸受部２８、及び、旋回軸受２４等のスクロール圧縮機構１１の各摺動部分に供給される。さらに、潤滑オイルは、給油路４１を通じて揺動スクロール２５背面の油室４３に供給され、この油室４３から、揺動スクロール２５に設けられた連通路５１を介して、圧縮室３５へ供給される。
　メインフレーム２１には、ボス収容部２６からメインフレーム２１を径方向に貫通し、縦溝７１に開口する戻し油路４７が形成される。給油路４１を通じ、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分、及び、圧縮室３５に供給される潤滑オイルのうち、過剰となった潤滑オイルは、この戻し油路４７を通って油溜め４０に戻される。戻し油路４７の下方には、オイルコレクター４６が設けられ、オイルコレクター４６は、スペーサリング３８の上端近傍まで延在する。ステータ３７の外周面には、ステータ３７の上下に亘る複数の切欠き５４が形成される。戻し油路４７、オイルコレクター４６を通じて給油路４１から戻された潤滑オイルは、この切欠き５４、及び、ベアリングプレート８の各アーム部８Ｂの間を通って油溜め４０に戻される。なお、図１の断面図において、吐出管３３が説明の便宜上破線で示されているが、吐出管３３は、オイルコレクター４６とは、位相をずらして配置される。
　固定スクロール２３は、鏡板２３Ａと、この鏡板２３Ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２３Ｂとで構成されている。一方、揺動スクロール２５は、鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２５Ｂとで構成されている。そして、固定スクロール２３のラップ２３Ｂと、揺動スクロール２５のラップ２５Ｂとは互いに噛合しており、このことにより固定スクロール２３と揺動スクロール２５との間において、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂで複数の圧縮室３５が形成されている。
　揺動スクロール２５は、オルダムリング６１を介して固定スクロール２３に支持され、その鏡板２５Ａの下面の中心部には有底円筒状のボス２５Ｃが突設されている。一方、駆動軸１５の上端には偏心軸部１５Ａが設けられ、この偏心軸部１５Ａは、揺動スクロール２５のボス２５Ｃに回転可能に嵌入されている。
　さらに、駆動軸１５には、メインフレーム２１の下側に、カウンタウェイト部（上バランサ）６３が設けられ、ロータ３９の下部には、下バランサ７７が設けられている。駆動軸１５は、これらの上バランサ６３、及び、下バランサ７７によって揺動スクロール２５や偏心軸部１５Ａ等と動的バランスを取っている。
　これらのカウンタウェイト部６３、及び、下バランサ７７により重さのバランスを取りながら駆動軸１５が回転することで、揺動スクロール２５を公転させるようになっている。そして、この揺動スクロール２５の公転に伴い、圧縮室３５は、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間の容積が中心に向かって収縮することで吸入管３１より吸入された冷媒を圧縮するように構成されている。また、下バランサ７７の下面には、ロータ３９、及び、下バランサ７７と一体にカシメられる規制プレート５５が設けられる。規制プレート５５は、ロータ３９の巻線着磁を行う際に、ロータ３９の回転を規制するために用いられる。
　メインフレーム２１の下側には、カウンタウェイト部６３の周りを囲うようにカップ４８がボルト４９で固定されている。カップ４８は、メインフレーム２１と、駆動軸１５との間のクリアランスから漏れ出た潤滑オイルが、カウンタウェイト部６３の回転によって吐出管側に飛散されるのを防ぐ。
　固定スクロール２３の中央部には吐出孔７３が設けられており、この吐出孔７３から吐出されたガス冷媒は、吐出弁７５を通って吐出空間２９に吐出され、メインフレーム２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、メインフレーム２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。
　このスクロール圧縮装置１の運転動作について説明する。
　駆動モータ１３を駆動すると、ステータ３７に対してロータ３９が回転し、それによって駆動軸１５が回転する。駆動軸１５が回転すると、スクロール圧縮機構１１の揺動スクロール２５が固定スクロール２３に対して自転せずに公転のみ行う。このことにより、低圧の冷媒が吸入管３１を通して圧縮室３５の周縁側から圧縮室３５に吸引され、この冷媒は圧縮室３５の容積変化に伴って圧縮される。そして、この圧縮された冷媒は、高圧となって圧縮室３５から吐出弁７５を通って吐出空間２９に吐出され、メインフレーム２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、メインフレーム２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。ケーシング３外に吐出された冷媒は、図示を省略した冷媒回路を循環した後、再度吸入管３１を通して圧縮機１に吸入されて圧縮され、このような冷媒の循環が繰り返される。
　潤滑オイルの流れを説明すると、ケーシング３における下キャップ９の内底部に貯留された潤滑オイルが、オイルピックアップ４５により吸い上げられ、この潤滑オイルが、駆動軸１５の給油路４１を通じ、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分、及び、圧縮室３５へ供給される。スクロール圧縮機構１１の各摺動部分、及び、圧縮室３５で過剰となった潤滑オイルは、戻し油路４７から、オイルコレクター４６に集められ、ステータ３７の外周に設けられた切欠き５４を通って駆動モータ１３の下方に戻される。
　次に、駆動モータ１３の配置状態について詳述する。
　ベアリングプレート８には、ベアリングプレート８の下側から、スラストプレート６がねじ６Ａでねじ止めされて取り付けられている。スラストプレート６には、ベアリングプレート８のボス部８Ａよりも小径の孔６Ｂが形成され、この孔６Ｂを介して、オイルピックアップ４５が駆動軸１５に挿入される。駆動軸１５の下端は、スラストプレート６と接する面であるスラスト面６Ｃの上に載置された状態で、スラストプレート６に支持される。
　図２は、駆動モータ１３がケーシング３に取り付けられた時のロータ３９とステータ３７、及び、駆動軸１５の下端とスラストプレート６の位置を示す図であり、スクロール圧縮装置１の断面図を部分的に拡大した図である。
　駆動モータ１３のロータ３９の軸方向の中心位置は、図２に示すように、ステータ３７の軸方向の中心位置よりも下側に位置されている。ロータ３９中心位置は、ステータ３７中心位置より、０．２ｍｍ～２．０ｍｍの範囲Ｄ１で下側に位置しており、ロータ３９中心位置は、ステータ３７中心位置より０．５ｍｍ下側に位置されていることが最も望ましい。この範囲Ｄ１は、駆動モータ１３が安定して回転駆動しているときも、駆動軸１５がスラスト面６Ｃから浮かばない、即ち、ロータ３９に作用する上向きの力に比べて駆動軸組部１６の自重が大きくなるように設定される。また、駆動軸１５の下端は、スラストプレート６のスラスト面６Ｃに当接している。
　図３は、駆動モータ１３が安定して回転駆動しているとき、つまり、スクロール圧縮装置が運転中のときのロータ３９とステータ３７、及び、駆動軸１５の下端とスラストプレート６の位置を示す図であり、運転中のスクロール圧縮装置１の断面図を部分的に拡大した図である。
　この状態で、駆動モータ１３を駆動し、スクロール圧縮装置１を運転させると、運転中には、ロータ３９の中心位置がステータ３７の中心位置とが一致する（合わせる）力が作用するため、ロータ３９に上向きの力が作用する。ステータ３７は、スペーサリング３８によってケーシング３に支持されているため、ロータ３９、ステータ３７の各中心位置を合わせる力が作用しても、移動することなく支持される。これによって、駆動モータ１３の駆動軸１５、及び、駆動軸１５に一体に取り付けられたロータ３９、上バランサ６３、下バランサ７７等を含む駆動軸組部１６の自重がスラスト面６Ｃにかかるのを防ぐことができ、スラスト面６Ｃでの摺動ロスを低減させることができる。
　また、ロータ３９の中心位置が、ステータ３７の中心位置に対して所定以上にずれていると駆動モータ１３の駆動時でステータ３７に大きな電流がかかる際に、ロータ３９に作用する上向きの力によって駆動軸組部１６が上方にジャンプし、反動で、駆動軸１５の下端がスラスト面６Ｃに衝突して、衝突音を発生させる場合がある。本構成では、ロータ３９の中心位置を、ステータ３７の中心位置に対して０．２ｍｍ～２．０ｍｍの範囲で下側に位置させることで、駆動モータ１３の駆動時に駆動軸組部１６が過分に跳ね上がるのを防止することができ、駆動軸１５の下端がスラスト面６Ｃに衝突して起こる衝突音の発生を防ぐことができる。
　また、ステータ３７のステータコイル１８に電圧を印加して、ステータコア３７Ａの内部に磁界を発生させ、巻線着磁を用いてロータ３９の着磁を行うには、ロータ３９の中心位置と、ステータ３７の中心位置のずれを所定以下にする必要がある。本構成では、ロータ３９の中心位置を、ステータ３７の中心位置に対して０．２ｍｍ～２．０ｍｍの範囲で下側に位置させることで、巻線着磁を用いてロータ３９の着磁を行うことができる。
　以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、ケーシング３の内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、スクロール圧縮機構１１と駆動軸１５で連結され当該スクロール圧縮機構１１を駆動する駆動モータ１３とが収容され、スクロール圧縮機構１１がメインフレーム２１によりケーシング３に支持され、駆動モータ１３のステータ３７が直接的または間接的にケーシング３に支持され、駆動モータ１３のロータ３９に駆動軸１５が連結され、当該駆動軸１５がベアリングプレート８によりケーシング３に支持され、駆動軸１５の下端がベアリングプレート８に設けたスラストプレート６で支持され、ロータ３９中心位置をステータ３７中心位置よりも下側に位置させた。これによって、駆動モータ１３の運転中には、各中心位置を一致させる（合わせる）力が作用するため、ロータ３９には、ロータ３９中心位置がステータ３７中心位置に寄ろうとする上向きの力が発生する。そのため、スラストプレート６に、駆動モータ１３の駆動軸１５、及び、駆動軸１５に一体に取り付けられたロータ３９、上バランサ６３、下バランサ７７等を含む駆動軸組部１６の自重がかかるのを防ぐことができ、スラスト面６Ｃでの摺動ロスを低減させることができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、駆動モータ１３の起動時にロータ３９が上方へジャンプしない範囲でロータ３９中心位置をステータ３７中心位置よりも下側に位置させたため、駆動モータ１３の駆動時でステータ３７に大きな電流がかかる際に、ロータ３９に作用する上向きの力によって駆動軸組部１６が上方にジャンプするのを防ぐことができる。そのため、駆動軸組部１６が上方にジャンプした反動で、駆動軸１５の下端がスラスト面６Ｃに衝突し、衝突音が発生するのを防ぐことができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、駆動モータ１３の運転中には、各中心位置を一致させる（合わせる）力が作用するため、ロータ３９には、ロータ３９中心位置がステータ３７中心位置に寄ろうとする上向きの力が作用する。そのため、スラストプレート６に、駆動モータ１３の駆動軸１５、及び、駆動軸１５に一体に取り付けられたロータ３９、上バランサ６３、下バランサ７７等を含む駆動軸組部１６の自重がかかるのを防ぐことができ、スラスト面６Ｃでの摺動ロスを低減させることができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、ロータ３９の着磁時にステータ３７の巻線に印加する電圧でロータ３９が着磁できる範囲でロータ３９中心位置をステータ３７中心位置よりも下側に位置させたため、ケーシング３に取り付けた駆動モータ１３のロータ３９を巻線着磁を用いて着磁することができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、駆動モータ１３のステータ３７がスペーサリング３８によりケーシングに支持されているため、駆動モータ１３の運転中にステータ３７に下向きの力が発生しても、ステータ３７がスペーサリング３８によりケーシングに支持されているため、ロータに作用する上向きの力でロータ３９中心位置とステータ３７中心位置とを一致させることができる。そのため、ロータ３９に作用する上向きの力で、スラストプレート６に、駆動モータ１３の駆動軸１５、及び、駆動軸１５に一体に取り付けられたロータ３９、上バランサ６３、下バランサ７７等を含む駆動軸組部１６の自重がかかるのを防ぐことができ、スラスト面６Ｃでの摺動ロスを低減させることができる。
　また、駆動モータ１３は、ＰＷＭインバータによって回転トルクが制御されるＤＣモータであるため、出力効率の良い駆動モータを用いることで、駆動モータ１３の小型化を図ることができ、さらに、インバータによって駆動させることで、駆動モータ１３の電圧の上昇／下降による無駄な熱の発生を防ぎ、駆動効率をよくすることができる。
　１　スクロール圧縮装置
　３　ケーシング
　６　スラストプレート
　６Ｃ　スラスト面
　８　ベアリングプレート
　１１　スクロール圧縮機構
　１３　駆動モータ（ＤＣ駆動モータ）
　１５　駆動軸
　２１　メインフレーム
　３７　ステータ
　３８　スペーサリング
　３９　ロータ

Claims (6)

  1. 　ケーシングの内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構と駆動軸で連結され当該スクロール圧縮機構を駆動する駆動モータとが収容され、
    　前記スクロール圧縮機構がメインフレームにより前記ケーシングに支持され、
    　前記駆動モータのステータが直接的または間接的に前記ケーシングに支持され、
    　前記駆動モータのロータに前記駆動軸が連結され、当該駆動軸がベアリングプレートにより前記ケーシングに支持され、前記駆動軸の下端が前記ベアリングプレートに設けたスラストプレートで支持され、
    　前記ロータ中心位置を前記ステータ中心位置よりも下側に位置させたことを特徴とするスクロール圧縮装置。
  2. 　前記駆動モータの起動時に前記ロータが上方へジャンプしない範囲で前記ロータ中心位置を前記ステータ中心位置よりも下側に位置させたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮装置。
  3. 　運転中に前記ロータ中心位置が前記ステータ中心位置と一致し前記ロータに上向きの力が作用することを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮装置。
  4. 　前記ロータの着磁時に前記ステータの巻線に印加する電圧で前記ロータが着磁できる範囲で前記ロータ中心位置を前記ステータ中心位置よりも下側に位置させたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮装置。
  5. 　前記駆動モータのステータがスペーサリングにより前記ケーシングに支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮装置。
  6. 　前記駆動モータは、インバータ制御されるＤＣモータであることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一項に記載のスクロール圧縮装置。
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