JP2007231796A - 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】低放射線環境下において、放射線による影響を受けることなく使用することができ、しかも強度よび物理的特性がすぐれ、かつ従来の高放射線仕様のものに比して、著しく安価に提供することができる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】焼結カーボンからなるバックアップ材４の上面に、エポキシ系樹脂からなる接着剤５を介して、ポリテトラフルオロエチレンからなるシール材６を、重合し接着する。
【選択図】図１

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に設けた嵌溝に嵌合されて、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精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嵌溝が形成され、この嵌溝内には、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。
図４は、例えば特許文献１，２に記載されている固定スクロール(11)を内方から見た斜視図で、端板(12)から立設されている螺旋状の固定ラップ(13)の先端面の嵌溝(14)内に、チップシール(15)が嵌合されている。
動力駆動される図示しない旋回ラップについても同様である。
本発明は、上記チップシール(15)の改良に係るものである。
チップシール(15)は、通常、図５に示すように、図示しない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(16)を、嵌溝(14)の底部に嵌合し、その表面に、樹脂からなる自己潤滑性シール材(17)を、接着剤(18)を介して重合し、接着して形成されている。
シール材(17)としては、一般的には、テフロン（登録商標）と呼ばれているポリテトラフルオロエチレンが使用されている。
バックアップ材(16)としては、例えば耐熱性の多孔質の弾性材（特許文献１，図３）や、シール材より軟質のポリテトラフルオロエチレン（テフロン(登録商標）)等の多孔質材料（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。
接着剤(18)としては、ポリウレタン系のものが、一般的に使用されている。
上記したような一般的仕様のチップシールを備えるスクロール流体機械を、高放射線の環境下で使用すると、放射線によりバックアップ材(16)が変質して、破断、欠落を生じ、バックアップ力を失うこととなる。
また、ポリウレタン系である接着剤(18)は、変質劣化して、接着力を失うとともに、微粉化して、スクロール流体機械の各摺動部等へ侵入し、シール性を損なったり、外部へ漏出して、周囲の環境に少なからぬ影響を与えたりすることとなる。
さらに、放射線により、テフロン（登録商標）系のシール材(17)も、変質して分離破断され、部分的に欠落して、短期間の中に使用に耐えなくなる。
高放射線環境下で使用されるスクロール流体機械のチップシールにおける上記のような問題を解決するために、図６に示すように、シール材(19)をポリイミド系樹脂からなるものとし、かつバックアップ材(20)を、焼結カーボンからなるものとしたチップシール(21)が提供されている。
なお、この場合、ポリイミド系樹脂からなるシール材(19)と、焼結カーボンからなるバックアップ材(20)を、合目的的に接着することは事実上不可能であるので、両者は接着することなく、単に重合した状態で、固定ラップ(13)および旋回ラップの先端面の嵌溝(14)内へ嵌合して使用に供される。
しかし、このようなチップシール(21)においては、シール材(19)であるポリイミド系の樹脂はきわめて高価であるため、全体の価格が大となり、かつシール材(19)とバックアップ材(20)とは接着されていないため、両者の取扱い、並びに嵌溝(14)内への嵌合に著しく手間がかかり、またシール材(19)は柔軟性に乏しいため、その取扱いに不便であり、かつ作業性が悪いという問題がある。
特開平６−２０７５８８号公報 特許第３２４８６１８号公報
上記したように高放射線下で使用される従来のチップシールは、きわめて高価格であり、かつ取扱い上不便な点が多いにも拘わらず、その性能の故に、用途に応じて、他に代え難いものとして重用されている。
しかし現実には、放射線量がやや低くて、必ずしも上述したような高放射線仕様のチップシールを必要としない放射線環境下においても、他に選択肢がないため、上記したような高価な高放射線仕様のチップシールが使用されているのが実情である。
このようなことは、過剰品質と言うべきであって、誠に不合理かつ不経済であることは明白であり、低放射線環境下において、十分使用に耐える安価なチップシールを提供することは、きわめて有意義である。
本発明は、上記説明したような実情に鑑み、低放射線環境下において、放射線による影響を受けることなく使用することができ、しかも強度および物理的特性がすぐれ、かつ従来の高放射線仕様のものに比して、著しく安価に提供することができる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課題とするものである。
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) スクロール流体機械の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嵌溝内に嵌合される断面角形のチップシールであって、焼結カーボンからなるバックアップ材の上面に、エポキシ系樹脂からなる接着剤を介して、ポリテトラフルオロエチレンからなるシール材を、重合し接着する。
(２) 上記(１)項において、バックアップ材およびシール材における対向面の一方または双方を、多数の小凹凸からなる粗面とする。
(３) 上記(１)または(２)項において、バックアップ材およびシール材における対向面の一方または双方に、それらの長手方向と非平行をなす多数の凹凸条を設ける。
なお、長手方向に非平行な凹凸条とは、長手方向に対して一定方向に傾斜するものばかりでなく、直交するものも含み、また非直線状のもの、あるいは途中で反転折曲する山形もしくはジグザグ状のものも含む。
請求項１に係る発明：−
放射線が格別に高くないいわゆる低放射線環境下において、従来の一般的仕様のチップシールに比して、接着剤およびバックアップ材が影響を受けることは小さく、短時間の中に、破断したり分離したりして、使用に耐えなくなることはない。
しかも、従来低放射線環境下でも使用せざるを得なかった高放射線仕様のチップシールに比して、はるかに安価であり、かつバックアップ材とシール材とが接着されていない高放射線仕様のチップシールに比して、取扱いが容易である。
請求項２に係る発明：−
接着剤がバックアップ材とシール材における対向面の粗面内へ食い込み状態となり、強固な接着が行われる。
請求項３に係る発明：−
スクロール流体機械の運転に伴い、チップシールにその長手方向の負荷がかかっても、バックアップ材とシール材は、容易に長手方向へずれたり分離したりすることはない。
図１は、本発明の第１の実施形態を示し、図４〜図６に基づいて説明したのと同様のラップ(１)の先端面の嵌溝(２)内に嵌合されるチップシール(３)を、焼結カーボンからなるバックアップ材(４)の表面に、エポキシ系樹脂からなる接着剤(５)をもって、テフロン（登録商標）系の材料からなるシール材(６)を重合接着したものとしてある。
従ってこのバックアップ材(４)および接着剤(５)は、一定限度以下の低放射線によっては、ほとんど影響を受けることはない。また、シール材(６)に万一クラックが生じたり、破断もしくは欠損しても、それらが分離して、作動部等へ入り込んだりすることはない。
図２，図３は、図１のものにおいて、接着剤(５)によるシール材(６)とバックアップ材(４)の接着をより良好としたものである。
図２においては、バックアップ材(４)およびシール材(６)の対向面を、接着剤(５)が食い込むことができるような粗面、もしくは多数の独立した凹凸を有するものとしてある。
図３においては、バックアップ材(４)およびシール材(６)の対向面を、チップシール(３)の長手方向に対して直交もしくは傾斜する多数の凹凸条を有するものとしてある。
凹凸条は、一直線状のものに限らず、曲線もしくは折れ線とすることもある。
このようにしておくと、運転に伴い、バックアップ材(４)とシール材(６)に、その長手方向に異なる力が作用することに伴い、バックアップ材(４)とシール材(６)とが、接着剤(５)を介して分離したり相対移動したりするのが効果的に防止される。
ラップの先端面の嵌溝に嵌合されている請求項１記載の本発明のチップシールを示す縦断面図である。 請求項２記載のチップシールを示す図１と同様の縦断面図である。 請求項３記載のチップシールの斜視図である。 固定スクロールの一例を内方から見た斜視図である。 ラップの先端面の嵌溝に嵌合されている従来の一般的仕様のチップシールを示す縦断面図である。 高放射線仕様のチップシールを例示する図５と同様の図である。
符号の説明
(１)ラップ
(２)嵌溝
(３)チップシール
(４)バックアップ材
(５)接着剤
(６)シール材
(11)固定スクロール
(12)端板
(13)固定ラップ
(14)嵌溝
(15)チップシール
(16)バックアップ材
(17)シール材
(18)接着剤
(19)シール材
(20)バックアップ材

Claims (3)

  1. スクロール流体機械の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嵌溝内に嵌合される断面角形のチップシールであって、焼結カーボンからなるバックアップ材の上面に、エポキシ系樹脂からなる接着剤を介して、ポリテトラフルオロエチレンからなるシール材を、重合し接着してなることを特徴とするスクロール流体機械におけるチップシール。
  2. バックアップ材およびシール材における対向面の一方または双方を、多数の小凹凸からなる粗面としたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
  3. バックアップ材およびシール材における対向面の一方または双方に、それらの長手方向と非平行をなす多数の凹凸条を設けてあることを特徴とする請求項１または２記載のスクロール流体機械におけるチップシール。
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