JP6844676B1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】油の流出を抑制可能な信頼性の高いスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機１０は、冷媒を圧縮する圧縮機構３０、圧縮機構を駆動するモータ４０、及び圧縮機構及びモータを収容するケーシング２０を備える。モータは、ステータコア５２及びインシュレータ５４を含むステータ５０と、ステータの内部に配置されるロータ６０と、コイル４２と、コイルの端部に設けられる引出線７０と、を備える。コイルは、インシュレータを介してステータコアの複数のティースに巻き回される。ロータの回転軸Ｏに沿ってモータを見た際の、回転軸Ｏの位置を中心とするティースの外径をＤ１、ティースの内径をＤ２とし、回転軸Ｏの位置から引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムまでの平均距離をｄａとする。引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムは、０．６５＜（Ｄ１−ｄａ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５の関係を満たすように配置される。【選択図】図１

Description

スクロール圧縮機に関する。

特許文献１（特開２００３−２８６９４９号公報）のように、モータ冷却のため、圧縮機構から吐出される冷媒の一部を、モータの上方の空間からモータの下方の空間へと導くスクロール圧縮機が知られている。このようなスクロール圧縮機では、モータの下方の空間に流入した冷媒は、モータの下方の空間で向きを変えて、モータの上方の空間へと再び流入し、最終的に吐出管からスクロール圧縮機の外部へと流出する。

上記のようなスクロール圧縮機では、モータの下方の空間からモータの上方の空間へと冷媒が移動する際に、モータの下方の空間に存在する油が冷媒と共にモータの上方の空間へと移動し、冷媒と共に吐出管からスクロール圧縮機に流出するおそれがある。

そのため、このような油の流出を抑制可能な信頼性の高いスクロール圧縮機が求められている。

第１観点に係るスクロール圧縮機は、スクロール圧縮機構と、モータと、ケーシングと、
を備える。スクロール圧縮機構は、冷媒を圧縮する。モータは、スクロール圧縮機構を駆動する。ケーシングは、スクロール圧縮機構及びモータを収容する。モータは、ステータと、ロータと、コイルと、引出線と、を備える。ステータは、ステータコア及びインシュレータを含む。ロータは、ステータの内部に配置される。コイルは、インシュレータを介してステータコアの複数のティースに巻き回される。引出線は、コイルの端部に設けられる。ロータの回転軸に沿ってモータを見た際の、ロータの回転軸の位置を中心とするティースの外径をＤ１、ティースの内径をＤ２とし、ロータの回転軸の位置から引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムまでの平均距離をｄａとする。引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムは、０．６５＜（Ｄ１−ｄａ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５の関係を満たすように配置される。

第１観点のスクロール圧縮機では、引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムが上記の式を満たすように配置され、ステータの端面がある程度覆われる。その結果、油がコイル間の隙間を通過する冷媒と共に移動して、スクロール圧縮機の外部へと大量に持ち出されることを抑制できる。

第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点のスクロール圧縮機であって、回転軸の位置を中心とする周方向の少なくとも９５％以上の領域で、引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムは、０．６５＜（Ｄ１−ｄ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５の関係を満たすように配置される。ここで、ｄは、ロータの回転軸の位置から引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムまでの距離である。

第２観点のスクロール圧縮機では、周方向の９５％以上の領域で、引出線及び／又は引出線に巻かれるフィルムが上記の式を満たすように配置される。そのため、油がコイル間の隙間を通過する冷媒と共に移動し、スクロール圧縮機の外部へと大量に持ち出されることが特に抑制されやすい。

第３観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点又は第２観点のスクロール圧縮機であって、ロータの回転軸方向における、引出線とコイルとの間の隙間は２ｍｍ以上である。

第３観点のスクロール圧縮機では、コイル間の隙間を通過してきた冷媒の少なくとも一部を、引出線とコイルとの間の隙間を通過させて径方向外向きに導くことができる。そのため、本スクロール圧縮機では、コイル間の隙間を冷媒と共に移動してきた油の全量が、モータとスクロール圧縮機構との間の空間に直接的に流入してスクロール圧縮機の外部へと流出することを抑制できる。

第４観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかのスクロール圧縮機であって、引出線を囲むように配置されるインシュレータの外壁には、１７％以上４０％未満の開口が形成されている。

第４観点のスクロール圧縮機では、コイル間の隙間を通過してきた冷媒の少なくとも一部が、インシュレータの外壁の開口を通過してケーシングの内周面へと向かい、ケーシングの内周面に衝突する。そのため、コイル間の隙間を通過してきた冷媒がスクロール圧縮機の外部に直接向かう場合に比べて、スクロール圧縮機の外部への油の流出が抑制されやすい。また、インシュレータの外壁に占める開口の割合を４０％未満としているため、インシュレータの外壁の必要な強度も維持できる。

第５観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかのスクロール圧縮機であって、ガイドを更に備える。ガイドは、スクロール圧縮機構がモータの上方の空間に吐出する冷媒を、モータの下方の空間に導く。回転軸に沿ってモータを見た場合に、ガイドと回転軸を挟んだ反対側には、引出線に巻かれるフィルムが少なくとも配置される。

第５観点のスクロール圧縮機では、特に冷媒の流速が大きくなりやすいガイドと反対側の領域に少なくともフィルムを配置される。そのため、油がコイル間の隙間を通過する冷媒と共に移動して、スクロール圧縮機の外部へと大量に持ち出されることを抑制できる。

第６観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第５観点のいずれかのスクロール圧縮機であって、モータは、集中巻のモータである。

一実施形態に係るスクロール圧縮機の概略縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機の、II−II矢視の概略断面図である。 図１のスクロール圧縮機のモータの概略平面図である。 図１のスクロール圧縮機のモータのインシュレータ上に配置される引出線の配置状況を模式的に示す概略平面図であり、引出線の配置領域をハッチングで示している。 図１のスクロール圧縮機におけるステータへの引出線の取付状況を模式的に示した概略縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機のインシュレータの模式的な概略斜視図である。 スクロール圧縮機において引出線による平均ステータ端面塞ぎ率を変化させた際の、スクロール圧縮機の外部への油流出量の変化を示す実験データである。 スクロール圧縮機においてインシュレータの第２壁の開口率を変化させた際の、スクロール圧縮機の外部への油流出量の変化を示す実験データである。 インシュレータの第２壁の開口率の定義について説明するための図面である。

一実施形態に係るスクロール圧縮機１０について、図面を参照しながら説明する。なお図面が見辛くなるのを避けるため、図面において参照符号の一部を省略する場合がある。

（１）全体構成
スクロール圧縮機１０の全体構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、スクロール圧縮機１０の概略縦断面図である。

スクロール圧縮機１０は、空調装置等の冷凍サイクル装置に使用され、冷凍サイクル装置の冷媒回路の一部を構成する。冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル装置で用いられる際、スクロール圧縮機１０は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して圧縮し、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を冷媒回路に吐出する。

スクロール圧縮機１０は、図１に示すように、ケーシング２０、圧縮機構３０、モータ４０、クランク軸８０、および下部軸受９０を主に有する。

スクロール圧縮機１０は、圧縮機構３０が吐出する高圧の冷媒ガスが流入する高圧空間にモータ４０が配置される。要するに、スクロール圧縮機１０は、高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。

（２）詳細構成
スクロール圧縮機１０の詳細構成について以下に説明する。

なお、以下の説明では、説明の都合上、方向や配置を説明するために、「上」、「下」等の表現を用いる場合があるが、特に断りの無い場合、図１中の矢印Ｕの示す方向を上とする。また、以下の説明では、平行、垂直、水平、鉛直等の表現を用いる場合があるが、これには、厳密に平行、垂直、水平、鉛直等である場合だけではなく、実質的に平行、垂直、水平、鉛直等である場合を含む。

（２−１）ケーシング
ケーシング２０は、図１のように、本体２１と、上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂと、を有する。本体２１は、上下が開口した円筒状の部材である。上蓋２２ａは、本体２１の上端に設けられる。下蓋２２ｂは、本体２１の下端に設けられる。本体２１と、上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとは、気密を保つように溶接により固定される。

ケーシング２０は、図１のように、その内部に、圧縮機構３０、モータ４０、クランク軸８０、および下部軸受９０を含むスクロール圧縮機１０の構成機器を収容する。

ケーシング２０の上部には、図１に示すように、吸入管２３が、ケーシング２０の上蓋２２ａを貫通して設けられる。吸入管２３は、スクロール圧縮機１０が接続される冷媒回路から、圧縮機構３０の圧縮対象である低圧のガス冷媒を供給する配管である。吸入管２３は、上蓋２２ａに気密状に取り付けられている。吸入管２３の下端は、後述する圧縮機構３０の固定スクロール３１に接続される。吸入管２３は、圧縮機構３０の圧縮室Ｓｃと連通する。

ケーシング２０の本体２１の上下方向の中間部には、図１のように、吐出管２４が設けられる。吐出管２４には、スクロール圧縮機１０で圧縮された高圧のガス冷媒が吐出される。吐出管２４は、本体２１に気密状に取り付けられている。吐出管２４のケーシング２０内の端部は、後述する圧縮機構３０のハウジング３３と、モータ４０との間の、第１空間Ｓ１に配置される。

ケーシング２０の下部には、油溜空間２５が形成される。油溜空間２５には、圧縮機構３０やクランク軸８０の摺動部分を潤滑するための油Ｌ（冷凍機油）が溜められる。油溜空間２５の油Ｌは、クランク軸８０の内部に形成された給油経路８４を通って、圧縮機構３０やクランク軸８０の摺動部分に供給される。圧縮機構３０やクランク軸８０を潤滑した油Ｌの一部は、後述するモータ４０のステータ５０と、本体２１との間に形成される隙間を通って、ケーシング２０の下部の油溜空間２５へと戻る。

（２−２）圧縮機構
圧縮機構３０は、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構の一例である。

圧縮機構３０は、図１に示すように、固定スクロール３１と、可動スクロール３２と、ハウジング３３と、主に有する。

固定スクロール３１は、図１に示すように、ハウジング３３の上方に配置される。固定スクロール３１は、ハウジング３３に密着して配置される。可動スクロール３２は、図１に示すように、固定スクロール３１とハウジング３３との間に配置される。ハウジング３３は、可動スクロール３２を下方側から支持する。

圧縮機構３０では、固定スクロール３１と可動スクロール３２とが、固定スクロール３１の鏡板３１ａの下面と可動スクロール３２の鏡板３２ａの上面とが対向する状態で配置される。圧縮機構３０では、固定スクロール３１の鏡板３１ａの下面から下方に突出する渦巻状（インボリュート状）の固定側ラップ３１ｂと、可動スクロール３２の鏡板３２ａの上面から上方に突出する渦巻状（インボリュート状）の可動側ラップ３２ｂとが組み合わされる。その結果、隣接する固定側ラップ３１ｂと可動側ラップ３２ｂとの間には、圧縮室Ｓｃが形成される。

可動スクロール３２には、鏡板３２ａの下部にボス部３２ｃが設けられている。可動スクロール３２は、ボス部３２ｃに後述するクランク軸８０の偏心部８１が挿入されることで、クランク軸８０と連結される。クランク軸８０は、後述するように、モータ４０のロータ６０と連結されている。モータ４０が駆動され、ロータ６０と連結されているクランク軸８０が回転すると、可動スクロール３２とハウジング３３との間に配置されるオルダムリング３４の働きで、可動スクロール３２は、固定スクロール３１に対して自転することなく公転する。可動スクロール３２が旋回することで、圧縮室Ｓｃ内の冷媒が圧縮される。圧縮室Ｓｃで圧縮された冷媒は、固定スクロール３１の鏡板３１ａに形成された吐出口３１ｃから上方に吐出される、吐出口３１ｃから吐出される冷媒は、固定スクロール３１に形成されている冷媒通路３１ｄおよびハウジング３３に形成されている冷媒通路３３ｂを通過し、ハウジング３３の下方の第１空間Ｓ１へと流入する。

ハウジング３３は、ケーシング２０の本体２１に固定されている。固定方法を限定するものではないが、ハウジング３３は、ケーシング２０の本体２１に圧入され、ハウジング３３の外周面の全周が本体２１の内周面２１ａに気密状に固定されている。ハウジング３３の上面には、固定スクロール３１が密着して固定されている。

ハウジング３３の上部中央には、下方に凹む凹部３３ａが形成されている。凹部３３ａには、クランク軸８０の偏心部８１が連結される可動スクロール３２のボス部３２ｃが配置される。ハウジング３３の下部には、クランク軸８０を軸支する上部軸受３５が設けられる。上部軸受３５は、後述するクランク軸８０の主軸８２を回転自在に軸支する。

（２−３）モータ
モータ４０について、図２〜図６を更に参照して説明する。図２は、スクロール圧縮機１０の、図１のII−II矢視の概略断面図である。図２では、モータ４０の説明に特に関連しない部分については簡略化して描画している。また、図２では、後述するステータコア５２のティース５２４に巻き回されるコイル４２は模式的に図示している。図３は、モータ４０を上方から見た、モータ４０の概略平面図である。図４は、インシュレータ５４の上方に配置される引出線７０の配置状況を模式的に示す概略平面図である。図５は、ステータ５０への引出線７０の取付状況を模式的に示した概略縦断面図である。図６は、インシュレータ５４の模式的な概略斜視図である。図６では、図面が煩雑になるのを避けるため、構成部材の一部の図示は省略してインシュレータ５４を描画している。

モータ４０は、圧縮機構３０を駆動する駆動部である。

モータ４０は、圧縮機構３０の下方に配置されている。具体的には、モータ４０は、図１のように、圧縮機構３０のハウジング３３に設けられた上部軸受３５と、下部軸受９０と、の間に配置されている。モータ４０とハウジング３３との間には、吐出管２４の端部が配置される第１空間Ｓ１が形成されている。

モータ４０は、図１に示すように、ステータ５０と、コイル４２と、ロータ６０と、引出線７０と、を主に含む。ステータ５０は、円筒状に形成されている。ステータ５０の内部（中空部）には、図１のように、僅かな隙間（エアギャップＧ）を介してロータ６０が配置されている。

（２−３−１）ステータ
ステータ５０は、図５のように、ステータコア５２と、インシュレータ５４と、を主に有する。図１のように、インシュレータ５４は、クランク軸８０の軸方向（以下、単に軸方向と呼ぶ）におけるステータコア５２の両端に配置される。

ステータコア５２は、例えば、電磁鋼板を複数積層して形成されている。ステータコア５２は、略円筒状に形成されている。ステータコア５２は、ケーシング２０の本体２１の内周面２１ａに固定されている。固定方法を限定するものではないが、ステータコア５２は、ケーシング２０の本体２１に圧入されている。

ステータコア５２は、図２のように、環状のヨーク５２２と、複数のティース５２４とを有する。各ティース５２４は、ヨーク５２２の内周面から径方向内側に突出する。複数のティース５２４は、ヨーク５２２に、周方向に等間隔で配列される。本実施形態では、ステータコア５２は、図２に示すように１２個のティース５２４を有する。しかし、本開示のスクロール圧縮機のティースの数は、１２個に限定されるものではない。

ヨーク５２２の円形状の外周面の一部には、径方向中心側に凹む様に切り欠かれた、コアカット５２ａが形成されている。そのため、コアカット５２ａと本体２１との間には、隙間が形成される。

複数のティース５２４には、インシュレータ５４を介してコイル４２が巻き回されている。コイル４２のそれぞれは、単一のティース５２４に巻き回され、複数のティース５２４にわたって巻き回されてはいない。要するに、モータ４０は、集中巻のモータである。各ティース５２４に巻き回されるコイル４２と、そのティース５２４に隣接するティース５２４に巻き回されるコイル４２との間には、図２のように、隙間４２ａが存在する。

インシュレータ５４は、図１のように、ステータコア５２の上下の両端部に取り付けられている。インシュレータ５４は、ステータコア５２とコイル４２とを絶縁するために設けられている。

インシュレータ５４は、図６のように、環状部５４２と、複数の歯部５４４と、第１壁５４６と、第２壁５４８と、を主に有する。環状部５４２は、ステータコア５２のヨーク５２２に対応する位置に設けられている。言い換えれば、軸方向において、環状部５４２は、ステータコア５２のヨーク５２２に隣接して設けられている。各歯部５４４は、環状部５４２の内周面から径方向内側に突出する。複数の歯部５４４は、環状部５４２に、周方向に等間隔で配列される。複数の歯部５４４は、ステータコア５２のティース５２４に対応する位置に設けられている。言い換えれば、歯部５４４の数とティース５２４の数とは一致しており、軸方向において、複数の歯部５４４のそれぞれは、ステータコア５２の対応する１のティース５２４に隣接して設けられている。各歯部５４４の内側端部には、軸方向において、ステータコア５２とは反対側に延びる第１壁５４６が設けられている。第２壁５４８は、環状部５４２の軸方向における端面から、ステータコア５２とは反対側に延びる。第２壁５４８は、平面視において略円筒状に形成されている。

ステータコア５２の上方に配置されるインシュレータ５４の第２壁５４８には、複数の開口５４８ａが設けられている。ここでの開口５４８ａには、第２壁５４８に設けられた貫通穴及び切り欠きの両方を含む。

開口５４８ａの一部は、引出線７０の位置調整のために用いられる。例えば、開口５４８ａの一部（特にここでは切り欠き）は、開口５４８ａに隣接する第２壁５４８により引出線７０を挟み込んで保持する。また、例えば、開口５４８ａの一部（特にここでは貫通穴）は、引出線７０をインシュレータ５４に取り付ける際に、引出線７０の固定具７４の装着部として用いられる。

また、開口５４８ａの少なくとも一部は、後述するように、モータ４０の下方の空間から、コイル４２間の隙間４２ａを上昇してくる冷媒ガスを、ケーシング２０の本体２１の内周面２１ａへと導くために用いられる。

（２−３−２）ロータ
ロータ６０は、ステータ５０の中空部に、回転自在に収容されている。ロータ６０の中央部には、クランク軸８０の主軸８２を挿入するための中央穴６２が形成されている（図１参照）。ロータ６０の中央穴６２に主軸８２が挿入され、ロータ６０と主軸８２とが固定されることで、ロータ６０は、クランク軸８０を介して可動スクロール３２と連結される。

ロータ６０には、複数の永久磁石（図示せず）が埋め込まれている。ステータ５０のコイル４２に電流が供給されると、回転磁界が発生する。ロータ６０は、ロータ６０に設けられた永久磁石が回転磁界の影響を受けることで回転軸Ｏ周りを回転し、クランク軸８０を介して連結される可動スクロール３２を回転させる。ロータ６０の回転軸Ｏと、クランク軸８０の回転軸とは一致している。

（２−３−３）引出線
モータ４０は、複数の引出線７０を有する。各引出線７０は、ステータコア５２の各ティース５２４に巻き回される各コイル４２の端部に設けられる。引出線７０は、コイル４２と、コイル４２に電力を供給するためのターミナル（図示省略）とを接続するリード線である。コイル４２には、引出線７０を介して電力が供給される。引出線７０は、モータ４０の上部であって、ステータコア５２のティース５２４にインシュレータ５４を介して巻き回されるコイル４２の上方に配置されている（図１及び図３参照）。

引出線７０には、複数の引出線７０をまとめるように絶縁材料製のフィルム７２が巻かれてもよい。フィルム７２は、例えば樹脂製である。フィルム７２は、引出線７０の一部に巻かれてもよいし、又は、引出線７０の全体に巻かれてもよい。

本実施形態では、平面視において、周方向の所定領域に、引出線７０に巻かれているフィルム７２が配置されている。フィルム７２の配置が好ましい位置については後述する。なお、モータ４０において、フィルム７２は用いられなくてもよい。

ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た時の、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２の配置例について説明する。

初めに、説明に用いるいくつかの語や記号について定義する。

以下では、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際の、ロータ６０の回転軸Ｏの位置を中心とする、ステータコア５２のティース５２４の外径（外半径）を記号Ｄ１で表し、ティース５２４の内径（内半径）を記号Ｄ２で表す。

なお、回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見ると、実際にはステータコア５２の上方にインシュレータ５４や引出線７０が存在するため、ステータコア５２を直接見ることはできない。そこで、ここで“回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際の”という表現を用いる場合、対象を目視する上で邪魔になる部材は取り外さえている状態を前提とする。

回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た時のティース５２４の外径Ｄ１とは、具体的には、平面視における、回転軸Ｏと、ヨーク５２２とティース５２４との接続部との距離を意味する（図２参照）。回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た時のティース５２４の内径Ｄ２とは、具体的には、平面視における、回転軸Ｏと、ティース５２４の内周側の端部との距離（最小距離）を意味する（図２参照）。

また、以下では、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際の、ロータ６０の回転軸Ｏの位置から、引出線７０又はフィルム７２までの距離を、記号ｄで表す（図４参照）。要するに、ここでは、平面視における、回転軸Ｏと、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２との距離を記号ｄで表す。なお、モータ４０において、平面視における、回転軸Ｏと、引出線７０又はフィルム７２との距離（最短距離）は、一定でなくてもよい。なお、平面視において、回転軸Ｏと引出線７０又はフィルム７２との距離が一定でないとは、周方向において、回転軸Ｏと引出線７０又はフィルム７２との距離ｄ（回転軸Ｏの位置から、引出線７０又はフィルム７２までの最短距離）が、位置によって異なることを意味する。

また、以下では、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際の、ロータ６０の回転軸Ｏの位置から、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２までの平均距離を、記号ｄａで表す（図４中の二点鎖線参照）。言い換えれば、ここでは、平面視における、回転軸Ｏと、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２との平均距離を記号ｄａで表す。

さて、上述の記号の定義において、本開示のスクロール圧縮機１０では、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２は、
０．６５＜（Ｄ１−ｄａ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５ （式１）
の関係を満たすように配置される。この結果、本開示のスクロール圧縮機１０では、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際に、平均すれば、回転軸Ｏを中心とする半径ｄａ（０．０５Ｄ１＋０，９５Ｄ２＜ｄａ＜０．３５Ｄ１＋０．６５Ｄ２）の円と回転軸Ｏを中心とする外径Ｄ１の円とで囲まれる範囲は、引出線７０又はフィルム７２で概ね覆われることになる。なお、説明が煩雑になることを避けるため、以下では、（Ｄ１−ｄａ）／（Ｄ１−Ｄ２）の値を、平均ステータ端面塞ぎ率と呼ぶ場合がある。

また、好ましくは、スクロール圧縮機１０では、回転軸Ｏの位置を中心とする周方向の少なくとも９５％以上の領域で、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２は、
０．６５＜（Ｄ１−ｄ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５ （式２）
の関係を満たすように配置される。この結果、本開示のスクロール圧縮機１０では、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際に、周方向に９５％以上の領域で、回転軸Ｏを中心とする半径ｄ（０．０５Ｄ１＋０，９５Ｄ２＜ｄ＜０．３５Ｄ１＋０．６５Ｄ２）の円と回転軸Ｏを中心とする外径Ｄ１の円とで囲まれる範囲は、引出線７０又はフィルム７２で概ね覆われることになる。なお、説明が煩雑になることを避けるため、以下では、（Ｄ１−ｄ）／（Ｄ１−Ｄ２）の値を、ステータ端面塞ぎ率と呼ぶ場合がある。

なお、より好ましくは、スクロール圧縮機１０では、回転軸Ｏの位置を中心とする周方向の全域で、引出線７０及びフィルム７２は、式２の関係を満たすように配置される。

要するに、本開示のスクロール圧縮機１０では、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際に、ステータコア５２のティース５２４の外径Ｄ１と、ティース５２４の内径Ｄ２と、の間の領域の多くが引出線７０又はフィルム７２で覆われる。

引出線７０及びフィルム７２の配置が、式１を満たすことで得られる効果について、図７を参照しながら説明する。図７は、スクロール圧縮機１０において引出線７０による平均ステータ端面塞ぎ率［％］を変化させた際の、スクロール圧縮機１０の外部への油流出量の変化を示す実験データである。実験にあたって用いられたスクロール圧縮機１０の構造や、スクロール圧縮機１０の運転条件は、平均ステータ端面塞ぎ率を除き同じである。

効果の説明の前に、スクロール圧縮機１０の運転中の、モータ４０周りの冷媒の流れを説明する。

上述したように、圧縮機構３０で圧縮された冷媒は、固定スクロール３１に形成されている冷媒通路３１ｄ及びハウジング３３に形成されている冷媒通路３３ｂを通過して第１空間Ｓ１に流入する。

図１に示すように、第１空間Ｓ１には、冷媒通路３１ｄ及び冷媒通路３３ｂを通過して第１空間Ｓ１に流入した冷媒の一部を、ステータコア５２のコアカット５２ａとケーシング２０の本体２１の内周面２１ａとの間の隙間に案内するガイド２６が設けられている。具体的には、圧縮機構３０が第１空間Ｓ１に吐出する冷媒の一部は、ガイド２６に案内されて下向きに流れ、ステータコア５２のコアカット５２ａの一部と本体２１の内周面２１ａとの間の隙間（第１隙間と呼ぶ）を下向きにモータ４０の下部の空間まで流れる。なお、ガイド２６は、ガイド２６を下向きに流れる冷媒の一部を分流させ、第１空間Ｓ１内に周方向の冷媒の流れを生じさせる機能も有する。

ガイド２６に導かれてモータ４０の下部の空間に流入した冷媒は、流れ方向を上向きに変える。モータ４０の下部の空間に流入した冷媒の一部は、ステータ５０とロータ６０との間のエアギャップＧや、コアカット５２ａと本体２１の内周面２１ａとの間の隙間（冷媒が下向きに流れる第１隙間以外の隙間）を上向きに流れる（図１参照）。また、モータ４０の下部の空間に流入した冷媒の一部は、コイル４２間に形成される隙間４２ａを上向きに流れる。

ガイド２６により第１空間Ｓ１内で周方向に案内された冷媒と、モータ４０の下部の空間から第１空間Ｓ１に、エアギャップＧや、コアカット５２ａと本体２１の内周面２１ａとの間の隙間や、コイル４２間の隙間４２ａ等を通過して流入した冷媒は、吐出管２４からケーシング２０の外に吐出される。

本願発明者は、このような冷媒の流れがモータ４０周りで生じるため、モータ４０のコイル４２の上方が引出線７０によりあまり覆われていない場合（言い換えれば、平均ステータ端面塞ぎ率が低い場合）、モータ４０の下方に存在する油Ｌが、コイル４２間に形成される隙間４２ａを上向きに流れる冷媒と共に第１空間Ｓ１へと移動しやすく、冷媒と共にスクロール圧縮機１０の外部に流出する油Ｌの量が比較的増加しやすいことを見出した（図７参照）。また、本願発明者は、モータ４０において平均ステータ端面塞ぎ率を０．６５より大きくすることで、スクロール圧縮機１０の外部に流出する油Ｌの量が低減されることを見出した（図７参照）。さらに、本願発明者は、モータ４０において平均ステータ端面塞ぎ率を大きくしすぎると（０．９５より大きくすると）、スクロール圧縮機１０の外部に流出する油Ｌの量が比較的増加しやすいことを見出した（図７参照）。

これらの結果を踏まえ、本実施形態のスクロール圧縮機１０では、引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２が、式１を満たすように配置されている。このような構成を有することで、本実施形態のスクロール圧縮機１０では、スクロール圧縮機１０の外部に流出する油Ｌの量を低減できる。

なお、平均ステータ端面塞ぎ率が式１を満たす場合であっても、ステータ端面塞ぎ率が０．６５〜０．９５の範囲に無い場所が増えると、その場所では引出線７０又はフィルム７２によるスクロール圧縮機１０の外部への油流出量の抑制効果が低下しやすい。そこで、ステータ端面塞ぎ率は、大半の領域で式２の関係を満たすことが好ましい。

特に、スクロール圧縮機１０では、上述のように、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際に、周方向に９５％以上の領域で、式２の関係を満たすことが好ましい。さらに好ましくは、スクロール圧縮機１０では、上述のように、ロータ６０の回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た際に、全域で式２の関係を満たすことが好ましい。

このような構成を有することで、本実施形態のスクロール圧縮機１０では、スクロール圧縮機１０の外部に流出する油Ｌの量が特に低減されやすい。

上述のように、ガイド２６に導かれてモータ４０の下部の空間に流入する冷媒は、モータ４０の下部の空間で上向きに冷媒の流れ方向を変える。そして、冷媒の上向き方向の流速は、ロータ６０の回転軸Ｏ（クランク軸８０の回転軸）に沿ってモータ４０を見た場合に、ガイド２６と回転軸Ｏを挟んだ反対側で特に大きくなりやすい。そのため、特に冷媒の上向き方向の流速が大きくなりやすい位置には、隙間４２ａを通過した冷媒が第１空間Ｓ１に直接（他の部材に当たることなく）流入することを抑制するため、図３のように、引出線７０に巻かれるフィルム７２が配置されることが好ましい。フィルム７２を配置することが好ましい理由は、フィルム７２の巻かれていない引出線７０を配置した場合には、引出線７０と引出線７０との間に生じる小さな隙間を冷媒が通過する可能性があるためである。

好ましくは、スクロール圧縮機１０では、引出線７０及び引出線７０に巻かれるフィルム７２は、引出線７０及びフィルム７２とコイル４２との間の、回転軸Ｏの方向の隙間Ｃ（図５参照）が２ｍｍ以上になるように配置されることが好ましい。具体的には、引出線７０をインシュレータ５４の第２壁５４８等に取り付ける際、引出線７０及びフィルム７２とコイル４２との間に２ｍｍ以上の隙間Ｃが形成されるように、引出線７０は固定具７４でインシュレータ５４に固定されることが好ましい。固定具７４は、例えば縛り紐である。

引出線７０及びフィルム７２とコイル４２との間に、２ｍｍ以上の隙間Ｃが設けられることで、コイル４２間の隙間４２ａをコイル４２の上端位置まで上昇した冷媒を、隙間Ｃを介して径方向外向きに導くことができる。コイル４２と引出線７０又は引出線７０に巻かれるフィルム７２との間を径方向外向きに導かれた冷媒は、インシュレータ５４の第２壁５４８に形成された開口５４８ａを通過して、ケーシング２０の本体２１の内周面２１ａに衝突する。このように冷媒を本体２１の内周面２１ａに衝突させることで、冷媒と共に運ばれてきた油Ｌを、本体２１の内周面２１ａに油滴として付着させ、スクロール圧縮機１０の外部への油の流出量を抑制することができる。

なお、一般に、インシュレータ５４の第２壁５４８には、引出線７０の固定等の目的で従来から開口５４８ａが形成されている。しかし、本願発明者は、インシュレータ５４の第２壁５４８に形成される開口５４８ａの面積を大きくとり、ケーシング２０の本体２１の内周面２１ａに衝突させる冷媒の量を増やすことで、スクロール圧縮機１０の外部への油流出量が更に抑制されやすくなることを見出した。図８を参照しながら説明する。図８は、スクロール圧縮機１０において、平均ステータ端面塞ぎ率は０．６５に固定し、インシュレータ５４の第２壁５４８の開口率を変化させた際の、スクロール圧縮機１０の外部への油流出量の変化を示す実験データである。

ここで説明にあたり、インシュレータ５４の第２壁５４８の開口率を定義する。インシュレータ５４の第２壁５４８は円筒状に形成されているが、これを、図９のように、平面状に展開した状態と仮定する。このとき、第２壁５４８の高さｈ（最大高さ）と、第２壁５４８の長さＢ（周方向の長さ）との積を総面積Ａｔと呼ぶ。また、第２壁５４８に形成されている開口５４８ａの面積の合計をＡｏとする。このときインシュレータ５４の第２壁５４８の開口率は、Ａｏ／Ａｔで定義される。

実験の結果、図８に示すように、インシュレータ５４の第２壁５４８の開口率を１７％以上とすると、スクロール圧縮機１０の外部への油の流出量が抑制されやすいことが見出された。一方、インシュレータ５４の第２壁５４８の強度の観点からは、インシュレータ５４の第２壁５４８の開口率は４０％未満とされることが好ましい。

（２−４）クランク軸
クランク軸８０は、モータ４０の駆動力を可動スクロール３２に伝達する軸である。クランク軸８０は、ケーシング２０の本体２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置され、モータ４０のロータ６０と、圧縮機構３０の可動スクロール３２とを連結する（図１参照）。

クランク軸８０は、主軸８２と、主軸８２の回転軸に対して偏心した偏心部８１とを有する（図１参照）。

偏心部８１は、主軸８２の上端に配置され、可動スクロール３２のボス部３２ｃに連結される。

主軸８２は、ハウジング３３に設けられた上部軸受３５、および、後述する下部軸受９０により、回転自在に軸支される。また、主軸８２は、上部軸受３５と下部軸受９０との間で、モータ４０のロータ６０と連結される。主軸８２は、上下方向に延びる中心軸周りを回転する。

クランク軸８０の内部には、圧縮機構３０や、クランク軸８０と上部軸受３５および下部軸受９０との摺動部に油Ｌを供給するための給油経路８４が形成されている。油溜空間２５の油Ｌは、給油経路８４を通って圧縮機構３０等に供給される。

（２−５）下部軸受
下部軸受９０は、クランク軸８０を軸支する軸受であって、モータ４０の下方に配置される（図１参照）。下部軸受９０は、ケーシング２０の本体２１に固定されている。下部軸受９０は、クランク軸８０の主軸８２を回転自在に軸支する。

（３）スクロール圧縮機の動作説明
スクロール圧縮機１０の動作について説明する。

引出線７０を介してコイル４２に電流が供給され、モータ４０が駆動されると、ロータ６０が回転し、ロータ６０と連結されたクランク軸８０が回転する。クランク軸８０が回転することで、可動スクロール３２が駆動される。可動スクロール３２は、自転することなく固定スクロール３１に対して公転する。

可動スクロール３２の公転に伴い、圧縮機構３０の圧縮室Ｓｃの容積は周期的に変化する。圧縮室Ｓｃの容積が増加する際には、低圧のガス冷媒が、吸入管２３を通って圧縮室Ｓｃに供給される。より具体的には、最周縁側の圧縮室Ｓｃの容積が増加する際に、吸入管２３から供給される低圧のガス冷媒が、最周縁側の圧縮室Ｓｃに供給される。一方、圧縮室Ｓｃの容積が減少する際には、圧縮室Ｓｃ内でガス冷媒が圧縮され、最終的に高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、固定スクロール３１の上面の中心付近に位置する吐出口３１ｃから吐出される。吐出口３１ｃから吐出された高圧のガス冷媒は、固定スクロール３１に形成されている冷媒通路３１ｄおよびハウジング３３に形成されている冷媒通路３３ｂを通過して、ハウジング３３の下方の第１空間Ｓ１へと流入する。第１空間Ｓ１に流入した後の冷媒の流れは、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明は省略する。圧縮機構３０により圧縮された高圧のガス冷媒は、最終的に吐出管２４からスクロール圧縮機１０の外部に吐出される。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態のスクロール圧縮機１０は、スクロール圧縮機構の一例としての圧縮機構３０と、モータ４０と、ケーシング２０と、を備える。圧縮機構３０は、冷媒を圧縮する。モータ４０は、圧縮機構３０を駆動する。ケーシング２０は、圧縮機構３０及びモータ４０を収容する。モータ４０は、ステータ５０と、ロータ６０と、コイル４２と、引出線７０と、を備える。ステータ５０は、ステータコア５２及びインシュレータ５４を含む。ロータ６０は、ステータ５０の内部に配置される。コイル４２は、インシュレータ５４を介してステータコア５２の複数のティース５２４に巻き回される。引出線７０は、コイル４２の端部に設けられる。ロータ６０の回転軸に沿ってモータ４０を見た際の、ロータ６０の回転軸Ｏの位置を中心とするティース５２４の外径をＤ１、ティース５２４の内径をＤ２とし、ロータ６０の回転軸Ｏの位置から引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２までの平均距離をｄａとする。引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２は、
０．６５＜（Ｄ１−ｄａ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５
の関係を満たすように配置される。

本スクロール圧縮機１０では、引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２が上記の式を満たすように配置され、ステータ５０の端面がある程度覆われる。その結果、油Ｌがコイル４２間の隙間４２ａを通過する冷媒と共に移動して、スクロール圧縮機１０の外部へと大量に持ち出されることを抑制できる。

また、ここでは、ステータ５０の端面を覆うために、引出線７０や引出線７０に巻かれるフィルム７２が利用されるので、別部材でステータ５０の端面を覆う場合に比べ、コストを抑制できる。

（４−２）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、回転軸Ｏの位置を中心とする周方向の少なくとも９５％以上の領域で、引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２は、
０．６５＜（Ｄ１−ｄ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５
の関係を満たすように配置される。ここで、ｄは、ロータ６０の回転軸Ｏの位置から引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２までの距離である。

本スクロール圧縮機１０では、周方向の９５％以上の領域で、引出線７０及び／又は引出線７０に巻かれるフィルム７２が上記の式を満たすように配置される。そのため、油Ｌがコイル４２間の隙間４２ａを通過する冷媒と共に移動し、スクロール圧縮機１０の外部へと大量に持ち出されることが特に抑制されやすい。

（４−３）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、ロータ６０の回転軸Ｏの方向における、引出線７０とコイル４２との間の隙間Ｃは２ｍｍ以上である。

本スクロール圧縮機１０では、コイル４２間の隙間４２ａを通過してきた冷媒の少なくとも一部を、引出線７０とコイル４２との間の隙間Ｃを通過させて径方向外向きに導くことができる。そのため、本スクロール圧縮機１０では、コイル４２間の隙間４２ａを冷媒と共に移動してきた油Ｌの全量が、モータ４０と圧縮機構３０との間の第１空間Ｓ１に直接的に流入してスクロール圧縮機１０の外部へと流出することを抑制できる。

（４−４）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、引出線７０を囲むように配置されるインシュレータ５４の第２壁５４８には、１７％以上４０％未満の開口５４８ａが形成されている。第２壁５４８は、インシュレータ５４の外壁の一例である。

本スクロール圧縮機１０では、コイル４２間の隙間４２ａを通過してきた冷媒の少なくとも一部が、インシュレータ５４の第２壁５４８の開口５４８ａを通過してケーシング２０の本体２１の内周面２１ａへと向かい、内周面２１ａに衝突する。そのため、コイル４２間の隙間４２ａを通過してきた冷媒がスクロール圧縮機１０の外部に直接向かう場合に比べて、スクロール圧縮機１０の外部への油Ｌの流出が抑制されやすい。また、インシュレータ５４の第２壁５４８に占める開口５４８ａの割合を４０％未満としているため、インシュレータ５４の第２壁５４８の必要な強度も維持できる。

（４−５）
本実施形態のスクロール圧縮機１０は、ガイド２６を備える。ガイド２６は、圧縮機構３０がモータ４０の上方の第１空間Ｓ１に吐出する冷媒を、モータ４０の下方の空間に導く。回転軸Ｏに沿ってモータ４０を見た場合に、ガイド２６と回転軸Ｏを挟んだ反対側には、引出線７０に巻かれるフィルム７２が少なくとも配置される。

本スクロール圧縮機１０では、特に冷媒の流速が大きくなりやすいガイド２６と反対側の領域に少なくともフィルム７２を配置される。そのため、油Ｌがコイル４２間の隙間４２ａを通過する冷媒と共に移動して、スクロール圧縮機１０の外部へと大量に持ち出されることを抑制できる。

（５）変形例
以下に上記実施形態の変形例を示す。なお、以下に示す変形例は、互いに矛盾しない範囲で、複数組み合わして適用されてもよい。

（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、引出線７０の一部にフィルム７２が巻かれる場合について説明したが、引出線７０にはフィルム７２が巻かれなくてもよいし、引出線７０全体にフィルム７２が巻かれてもよい。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、インシュレータ５４の第２壁５４８に形成される開口５４８ａは、矩形状に図示されているが、開口５４８ａの形状は矩形状に限定されるものではなく、適宜決定されればよい。

＜付記＞
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

本開示は、スクロール圧縮機に広く適用でき有用である。

１０ スクロール圧縮機
２０ ケーシング
３０ 圧縮機構（スクロール圧縮機構）
４０ モータ
４２ コイル
５０ ステータ
５２ ステータコア
５４ インシュレータ
６０ ロータ
７０ 引出線
７２ フィルム
５２４ ティース
５４８ 第２壁（外壁）
５４８ａ 開口
Ｃ 隙間
Ｏ 回転軸（ロータの回転軸）
Ｓ１ 第１空間（空間）

特開２００３−２８６９４９号公報

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構（３０）と、
   前記スクロール圧縮機構を駆動するモータ（４０）と、
   前記スクロール圧縮機構及び前記モータを収容するケーシング（２０）と、
   を備え
   前記モータは、
   ステータコア（５２）及びインシュレータ（５４）を含むステータ（５０）と、
   前記ステータの内部に配置されるロータ（６０）と、
   前記インシュレータを介して前記ステータコアの複数のティース（５２４）に巻き回されるコイル（４２）と、
   前記コイルの端部に設けられる引出線（７０）と、
   を備え、
   前記ロータの回転軸（Ｏ）に沿って前記モータを見た際の、
   前記ロータの前記回転軸の位置を中心とする前記ティースの外径をＤ１、前記ティースの内径をＤ２とし、
   前記ロータの前記回転軸の位置から前記引出線及び／又は前記引出線に巻かれるフィルム（７２）までの平均距離をｄａとした場合に、
   前記引出線及び／又は前記引出線に巻かれる前記フィルムは、
   ０．６５＜（Ｄ１−ｄａ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５
   の関係を満たすように配置される、
   スクロール圧縮機（１０）。
2. 前記ロータの前記回転軸の位置から前記引出線及び／又は前記引出線に巻かれる前記フィルムまでの距離をｄとした場合に、
   前記回転軸の位置を中心とする周方向の少なくとも９５％以上の領域で、前記引出線及び／又は前記引出線に巻かれる前記フィルムは、
   ０．６５＜（Ｄ１−ｄ）／（Ｄ１−Ｄ２）＜０．９５
   の関係を満たすように配置される、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記ロータの回転軸方向における、前記引出線及び／又は前記引出線に巻かれる前記フィルムと前記コイルとの間の隙間（Ｃ）は２ｍｍ以上である、
   請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記引出線を囲むように配置される前記インシュレータの外壁（５４８）には、１７％以上４０％未満の開口（５４８ａ）が形成されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記スクロール圧縮機構が前記モータの上方の空間（Ｓ１）に吐出する冷媒を、前記モータの下方の空間に導くガイドを更に備え、
   前記回転軸に沿って前記モータを見た場合に、前記ガイドと前記回転軸を挟んだ反対側には、前記引出線に巻かれる前記フィルムが少なくとも配置される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記モータは、集中巻のモータである、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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