JP2007056768A - スクロール流体機械におけるチップシール - Google Patents
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Abstract
【課題】 バックアップ材とシール材を、温度や放射能等の影響を受けて劣化したり微粉化したりするおそれのある接着剤をもって接着することなく、側方向の相対位置を自動的に正しく保たせるようにした、スクロール流体機械におけるチップシールを提供する。
【解決手段】 旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロール1における固定ラップ3の先端面に設けたチップシール溝4内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材7を、バックアップ材6を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシール5において、バックアップ材6を含気焼結カーボンからなるものとし、このバックアップ材6に、接着剤を使用することなく、シール材7を重合して、バックアップ材6の表面における無数の微細針状突起が、シール材7における接合面に係合するようにする。
【選択図】 図2
【解決手段】 旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロール1における固定ラップ3の先端面に設けたチップシール溝4内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材7を、バックアップ材6を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシール5において、バックアップ材6を含気焼結カーボンからなるものとし、このバックアップ材6に、接着剤を使用することなく、シール材7を重合して、バックアップ材6の表面における無数の微細針状突起が、シール材7における接合面に係合するようにする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、スクロール圧縮機およびスクロール真空ポンプを含むスクロール流体機械において、旋回ラップおよび固定ラップの先端面のチップシール溝に嵌合されて、対向するスクロールの端板に気密的に摺接するチップシールに関する。
スクロール圧縮機やスクロール真空ポンプを含むスクロール流体機械は、関係技術者には周知であり、通常、駆動軸と一体をなす偏心軸部に、軸受を介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設して構成されている(特許文献1、2他)。
駆動軸の偏心軸部と自転防止機構をもって、旋回スクロールを偏心的に旋回させ、その旋回方向に応じて、前記密閉室の容積を、求心方向に漸次減少させるか、逆に遠心方向に漸次増大させることにより、外周部から吸引した気体を、圧縮させつつ中心部へ導くか、あるいは中心部から吸引した気体を、減圧して、外周部から吐出させるようになっている。
前記旋回ラップおよび固定ラップは、回転方向に徐々に径が増大する中心まわりのインボリュート曲線、もしくは中心を共通にするごく短寸の円弧を円周方向に接続した曲線、あるいはこれらの曲線を組み合わせたもの等をもって形成されており、かつ旋回ラップと固定ラップの旋回半径方向の間隙は、両ラップが接触することはなく、しかも過大となることがないように正確に定められている。
旋回ラップおよび固定ラップの先端面にはチップシール溝が形成され、このチップシール溝内には、対向するスクロールの端板に気密的に摺動するチップシールが嵌合されている。
チップシールは、通常、相手側端板に対する気密性を良好にするためのバックアップ材を、チップシール溝の底部に嵌合し、その表面に、樹脂からなるシール材を、接着剤を介して重合し、接着して形成されている。
バックアップ材としては、例えば耐熱性の弾性材(特許文献1、図3)や、シール材より軟質の多孔質材料(特許文献2)あるいは耐熱ゴムからなる帯状弾性チューブ等が、一般に使用されている。
スクロール流体機械を高温の下で使用した場合、あるいは使用中に過度に高温となった場合、さらには、放射能を帯びる状況の下で使用した場合には、バックアップ材とシール材との間の接着剤が、変質もしくは劣化して、接着力を失うとともに、接着剤が微粉化して、各摺動部等へ侵入し、シール性を損ったり、外部へ漏出して、周囲の環境に少からぬ影響を与えることがある。
また、バックアップ材とシール材が接着により一体化されていると、もしその一方のみが継続使用に不適当となった場合には、両者を一体的に交換もしくは廃棄しなければならず、不経済である。
従って、もしバックアップ材とシール材を、互いに接着することなく、旋回ラップまたは固定ラップの先端のチップシール溝内へ嵌合して、所要の機能を発揮させることができれば、その実用的効果は、きわめて大となることは明らかである。
しかし、もし前記両者が一体的に接着されていないと、チップシール溝内において、両者の接合面の一側より他側ヘの気密性は完全には保たれず、所期の遮気機能を得ることはできない。
さらに、もしバックアップ材とシール材が、接着により一体化されていないと、これらは小断面で長寸であるから、それらのチップシール溝内への嵌合の前後において、両者の側方向の関係位置を正しく保つことは容易ではなく、それらの取扱いや、チップシール溝内への装着や取外しが面倒になる。
特開平6−207588号公報
特許第3248618号公報
本発明は、バックアップ材とシール材を、温度や放射能等の影響を受けて劣化したり微粉化したりするおそれのある接着剤をもって接着することなく、側方向の相対位置を、常に正しく保たせるようにすることにより、その取扱いを便利とし、かつ必要に応じ、両者を分離して、継続使用に不適当となったもののみを新品と交換して、長期に亘り経済的に使用しうるようにした、スクロール流体機械におけるチップシールを提供することを目的とするものである。
本発明によると、上記課題は、特許請求の範囲の各請求項に記載され、次に列記する諸手段により解決される。
(1)旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロールにおける固定ラップの先端面に設けたチップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材を、バックアップ材を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシールにおいて、前記バックアップ材を含気焼結カーボンからなるものとし、このバックアップ材に、接着剤を使用することなく、シール材を重合して、前記バックアップ材の表面における、無数の微細針状突起が、シール材における接合面に係合するようにする。
(1)旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロールにおける固定ラップの先端面に設けたチップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材を、バックアップ材を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシールにおいて、前記バックアップ材を含気焼結カーボンからなるものとし、このバックアップ材に、接着剤を使用することなく、シール材を重合して、前記バックアップ材の表面における、無数の微細針状突起が、シール材における接合面に係合するようにする。
(2)旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロールにおける固定ラップの先端面に設けたチップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材を、バックアップ材を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシールにおいて、前記シール材とバックアップ材の対向面の一方に、断面略V字状の突条を設けるとともに、同じく他方に、前記突条よりも小さな挟角を有する断面略V字状の凹溝を設け、前記旋回スクロールと固定スクロールを組付けたとき、前記突条と、凹溝とが嵌合することにより、前記シール材とバックアップ材の側方向の関係位置を、自動的に正しく保つようにする。
(3)上記(2)項において、バックアップ材を含気焼結カーボンからなるものとし、その表面における無数の微細針状突起が、シール材における当接面に係合するようにする。
(4)上記(2)または(3)項において、旋回スクロールと固定スクロールを組付けて、シール材とバックアップ材を押圧させたとき、前記突条の傾斜する側面が、前記凹溝の開口縁部を押圧することにより、気体の側方向への流通を遮断するようにする。
(5)上記(2)〜(4)項のいずれかにおいて、旋回スクロールと固定スクロールを組付けて、シール材とバックアップ材を押圧させたとき、その一方の突条が他方の凹溝内へ嵌入することにより、シール材とバックアップ材の一方または双方が、弾性的に撓んで、相手側端板を好適に押圧するようにする。
(6)上記(2)〜(5)項のいずれかにおいて、シール材とバックアップ材の対向面のいずれか一方の適所より係止片を突設し、同じく他方に、前記係止片をきつく嵌合しうる係合孔を設けることにより、シール材とバックアップ材を、容易に分離しないようにして係合する。
(7)上記(6)項において、係止片の先端部と係合孔の奥部を拡幅させることにより、係止片と係合孔を嵌合した際、両者が容易に分離しないようにする。
(8)上記(6)または(7)項において、係止片を突条の先端に設け、かつ係合孔を凹溝の底部に設ける。
(9)上記(6)〜(8)項のいずれかにおいて、係止片と係合孔を、シール材とバックアップ材における突条と凹溝の側方に設ける。
(10)上記(6)〜(9)項のいずれかにおいて、係止片と係合孔を、シール材およびバックアップ材の長手方向を向く連続体とする。
(11)上記(6)〜(9)項のいずれかにおいて、係止片と係合孔を、多数の独立したものとする。
特許請求の範囲の各請求項に記載の発明によると、次のような効果が得られる。
請求項1に係る発明:−
バックアップ材の素材である含気焼結カーボン、例えば東洋炭素株式会社製黒鉛シート「PERMA−FO1L」(登録商標)は、多数の網目状の微細空間を有し、適度の柔軟性と圧縮復元性を有するとともに、相手側部材とのなじみ性もすぐれている。そのため、このバックアップ材を、旋回ラップもしくは固定ラップの先端のチップシール溝内へ、シール材と重合して嵌合すると、使用に伴い、その網目状の微細空間内へ、側方から圧力空気が浸透し、バックアップ材はチップシール溝の深さ方向に若干膨張する。
請求項1に係る発明:−
バックアップ材の素材である含気焼結カーボン、例えば東洋炭素株式会社製黒鉛シート「PERMA−FO1L」(登録商標)は、多数の網目状の微細空間を有し、適度の柔軟性と圧縮復元性を有するとともに、相手側部材とのなじみ性もすぐれている。そのため、このバックアップ材を、旋回ラップもしくは固定ラップの先端のチップシール溝内へ、シール材と重合して嵌合すると、使用に伴い、その網目状の微細空間内へ、側方から圧力空気が浸透し、バックアップ材はチップシール溝の深さ方向に若干膨張する。
これにより、シール効果は、高まるとともに、バックアップ材とシール材は、妄りに分離したり、側方へずれ動いたりすることはなくなり、長期に亘って効果的なシールが行われる。
また、バックアップ材とシール材に適度の圧接力が作用した場合には、バックアップ材の表面の微細針状突起がシール材に食い込み、かつ微細空間がつぶされるので、シール効果は高まって、側方向の通気抵抗は大となる。従って、バックアップ材とシール材を接着剤をもって接着しなくても、被処理気体が側方向へ漏洩することはなく、またバックアップ材とシール材が、妄りに側方へ相対移動することもない。
さらに、バックアップ材とシール材に過度の圧接力が作用した場合には、バックアップ材の微細空間がつぶされ、チップシール溝の深さ方向に若干縮小するので、シール材に対する強い圧接力を緩和させることができ、シール材をより長期に亘って良好に維持し得る。
また、バックアップ材とシール材に適度の圧接力が作用した場合には、バックアップ材の表面の微細針状突起がシール材に食い込み、かつ微細空間がつぶされるので、シール効果は高まって、側方向の通気抵抗は大となる。従って、バックアップ材とシール材を接着剤をもって接着しなくても、被処理気体が側方向へ漏洩することはなく、またバックアップ材とシール材が、妄りに側方へ相対移動することもない。
さらに、バックアップ材とシール材に過度の圧接力が作用した場合には、バックアップ材の微細空間がつぶされ、チップシール溝の深さ方向に若干縮小するので、シール材に対する強い圧接力を緩和させることができ、シール材をより長期に亘って良好に維持し得る。
請求項2に係る発明:−
シール材とバックアップ材を重合すると、両者の側方向の関係位置は、自動的に正しく保たれるので、組付け作業を簡単に行うことができる。
シール材とバックアップ材を重合すると、両者の側方向の関係位置は、自動的に正しく保たれるので、組付け作業を簡単に行うことができる。
請求項3に係る発明:−
使用に伴い、バックアップ材とシール材の接触部同士は、やや食い込み状態となって係合し、気体の側方通過は良好に阻止される。
使用に伴い、バックアップ材とシール材の接触部同士は、やや食い込み状態となって係合し、気体の側方通過は良好に阻止される。
請求項4に係る発明:−
旋回スクロールと固定スクロールを組付けると、シール材とバックアップは互いに押圧して、突条の側面が凹溝の開口縁部に圧接し、気体の側方向への流通は阻止される。
旋回スクロールと固定スクロールを組付けると、シール材とバックアップは互いに押圧して、突条の側面が凹溝の開口縁部に圧接し、気体の側方向への流通は阻止される。
請求項5に係る発明:−
旋回スクロールと固定スクロールを組付けると、シール材とバックアップ材は弾性的に大きく撓むので、すぐれたシール効果が得られる。
旋回スクロールと固定スクロールを組付けると、シール材とバックアップ材は弾性的に大きく撓むので、すぐれたシール効果が得られる。
請求項6に係る発明:−
シール材とバックアップ材を組み付けたとき、その一方の係止片が他方の係合孔へきつく嵌合することにより、両者は、接着剤等を使用することなく、容易に分離しないように一体化される。
シール材とバックアップ材を組み付けたとき、その一方の係止片が他方の係合孔へきつく嵌合することにより、両者は、接着剤等を使用することなく、容易に分離しないように一体化される。
請求項7に係る発明:−
シール材とバックアップ材の係合は、きわめて強固になる。
シール材とバックアップ材の係合は、きわめて強固になる。
請求項8に係る発明:−
シール材とバックアップ材を重合して、その側方向の中央部同士を押圧すれば、両者は、良好な安定を保った状態で、簡単かつ強固に一体化される。
シール材とバックアップ材を重合して、その側方向の中央部同士を押圧すれば、両者は、良好な安定を保った状態で、簡単かつ強固に一体化される。
請求項9に係る発明:−
シール材とバックアップ材を、広い範囲で安定よく係合させることができる。
シール材とバックアップ材を、広い範囲で安定よく係合させることができる。
請求項10に係る発明:−
係止片と係合孔を、長手方向に順次係合させ、かつ離脱させることができる。
係止片と係合孔を、長手方向に順次係合させ、かつ離脱させることができる。
請求項11に係る発明:−
係止片と係合孔を、端から逐次、円滑かつ軽力で係合したり、離脱したりすることができる。
係止片と係合孔を、端から逐次、円滑かつ軽力で係合したり、離脱したりすることができる。
図1は、例えば特許文献1、2に記載されている旋回スクロール(1)に、本発明に係るチップシールを装着したものを、内方から見た斜視図で、端板(2)から立設されている螺旋状の旋回ラップ(3)の先端面のチップシール溝(4)内に、本件発明に基づくチップシール(5)が嵌合されている。
動力駆動されない図示しない固定ラップについても同様である。
図2は、請求項1に記載の発明に係るチップシール(5)が嵌合されている前記チップシール溝(4)の先端部の拡大縦断面図である。
チップシール(5)は、チップシール溝(4)内の底部に嵌合されている含気焼結カーボンからなるバックアップ材(6)の表面に、例えばポリイミド系樹脂からなるシール材(7)を重合したものである。
なお、含気焼結カーボンとは、例えば大阪市西淀川区竹島5−7−12所在の東洋炭素株式会社製「PERMA−FO1L」(登録商標)と呼ばれるものであって、バインダーを使用せず、天然鱗状黒鉛を膨張圧延成形して、不純物を極度に減少させ、熱的に異方向性を有するようにしたもので、一般の黒鉛に比して、柔軟性、圧縮復元性および相手材とのなじみ性を良好にしたもののことである。
しかし、上記東洋炭素株式会社の製品のみに限るものではなく、合目的的な網目状の微細空間と、柔軟性と圧縮性と、相手側部材とのなじみ性にすぐれているものであれば、他のものでもよい。
図3は、請求項2〜4に記載の発明に係るチップシール(5)が嵌合されている前記チップシール溝(4)の先端部の拡大縦断面図である。
シール材(7)の下面中央に断面略V字状の突条(8)を設け、かつバックアップ材(6)の上面中央に、前記突条(8)よりも小さな挟角の断面略V字状の凹溝(9)を設けてある。ここに、突条(8)、凹溝(9)の断面略V字状の斜面は直線形状のみでなく、内又はあるいは外に膨らんだ曲面、あるいは、くぼんだ曲面形状であってもよい。
バックアップ材(6)にシール材(7)を重合したとき、突条(8)と凹溝(9)が嵌合することにより、両者の側方向の関係位置は、自動的に正しく保たれる(請求項2)。
バックアップ材(6)を、図2におけるのと同様の材料からなるものとすることもある(請求項3)。
シール材(7)をバックアップ材(6)に押付けると、突条(8)の傾斜する側面が、凹溝(9)の開口縁部を押圧するので、気体の側方向への流通は遮断される(請求項4)。
シール材(7)をバックアップ材(6)へより強く押付けると、突条(8)は、弾性を有するバックアップ材(6)の凹溝(9)内へ嵌入して、バックアップ材(6)をチップシール溝(4)の深さ方向に撓ませ、シール材(7)は相手側の端板を常に弾性的に押圧する(請求項5)。
図4に示すように、突条(8)をバックアップ材(6)に設け、凹溝(9)をシール材(7)に設けてもよい。
図5は、請求項6〜8のいずれかに記載の発明の実施形態を示す。
シール材(7)の突条(8)の先端より、先端をやや広幅とした係止片(10)を突設し、バックアップ材(6)の凹溝(9)を、前記係止片(10)が適正に嵌合しうる奥部がやや広幅のものとしてある(請求項6〜8)。
図6は、請求項9記載の発明の例を示し、係止片(11)と係合孔(12)は、シール材(7)とバックアップ材(6)における突条(8)と凹溝(9)の側方に設けられている。
係止片(11)と係合孔(12)は、チップシール(5)の長手方向に連続するもの(請求項10)であっても、図7、図8に示すような、多数の独立したもの(請求項11)であってもよい。
(1)旋回スクロール
(2)端板
(3)旋回ラップ
(4)チップシール溝
(5)チップシール
(6)バックアップ材
(7)シール材
(8)突条
(9)凹溝
(10)係止片
(11)係止片
(12)係合孔
(2)端板
(3)旋回ラップ
(4)チップシール溝
(5)チップシール
(6)バックアップ材
(7)シール材
(8)突条
(9)凹溝
(10)係止片
(11)係止片
(12)係合孔
Claims (11)
- 旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロールにおける固定ラップの先端面に設けたチップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材を、バックアップ材を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシールにおいて、
前記バックアップ材を含気焼結カーボンからなるものとし、このバックアップ材に、接着剤を使用することなく、シール材を重合して、前記バックアップ材の表面における、無数の微細針状突起が、シール材における接合面に係合するようにしたことを特徴とするスクロール流体機械におけるチツプシール。 - 旋回スクロールにおける旋回ラップ、および(または)固定スクロールにおける固定ラップの先端面に設けたチップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接しうるシール材を、バックアップ材を介して嵌合してなるスクロール流体機械におけるチップシールにおいて、
前記シール材とバックアップ材の対向面の一方に、断面略V字状の突条を設けるとともに、同じく他方に、前記突条よりも小さな挟角を有する断面略V字状の凹溝を設け、前記旋回スクロールと固定スクロールを組付けたとき、前記突条と、凹溝とが嵌合することにより、前記シール材とバックアップ材の側方向の関係位置を、自動的に正しく保つようにしたことを特徴とするスクロール流体機械におけるチツプシール。 - バックアップ材を含気焼結カーボンからなるものとし、その表面における無数の微細針状突起が、シール材における当接面に係合するようにしたことを特徴とする請求項2記載のスクロール流体機械におけるチツプシール。
- 旋回スクロールと固定スクロールを組付けて、シール材とバックアップ材を押圧させたとき、前記突条の傾斜する側面が、前記凹溝の開口縁部を押圧することにより、気体の側方向への流通を遮断するようにしたことを特徴とする請求項2または3記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- 旋回スクロールと固定スクロールを組付けて、シール材とバックアップ材を押圧させたとき、その一方の突条が他方の凹溝内へ嵌入することにより、シール材とバックアップ材の一方または双方が、弾性的に撓んで、相手側端板を好適に押圧するようにしたことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- シール材とバックアップ材の対向面のいずれか一方の適所より係止片を突設し、同じく他方に、前記係止片をきつく嵌合しうる係合孔を設けることにより、シール材とバックアップ材を、容易に分離しないようにして係合したことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- 係止片の先端部と係合孔の奥部を拡幅させることにより、係止片と係合孔を嵌合した際、両者が容易に分離しないようにしたことを特徴とする請求項6記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- 係止片を突条の先端に設け、かつ係合孔を凹溝の底部に設けたことを特徴とする請求項6または7に記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- 係止片と係合孔を、シール材とバックアップ材における突条と凹溝の側方に設けたことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- 係止片と係合孔を、シール材およびバックアップ材の長手方向を向く連続体としたことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
- 係止片と係合孔を、多数の独立したものとした請求項6〜9のいずれかに記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
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