JP2552791Y2 - スクロール流体機械 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、圧縮機、膨張機、及び真空ポンプとして機
能するスクロール流体機械に係り、特に相手側スクロー
ルの摺動面と対峙する螺旋状のラップ端面に、断面矩形
状のシール溝を介してチップシールを嵌入させたスクロ
ール流体機械に関する。

「従来の技術」 従来より、第５図（Ａ）（Ｂ）に示すように、周壁11
により囲繞された凹状空間12の底面14上に第１のラップ
13を形成した固定スクロール10と、前記第１のラップ13
に嵌合可能な第２のラップ21を有する旋回スクロール20
とからなり、周壁11と、固定スクロールの底面である第
２のラップ21の摺動面14（底面）上に夫々吸込口16と吐
出口17を設けるとともに、圧縮室として機能する両ラッ
プ間の接点（又は最近接点）が徐々に中心へ向かって移
動するように、旋回スクロール20を一定の半径で固定ス
クロール10のラップ13の中心の周りを公転運動させる事
により、前記吸込口16より凹状空間12内に導入した気体
を、第２のラップ21の巻き終り端21b（外端）を回り込
みながら、両ラップ13,21によって形成される密閉空間P
3に取り込み、旋回スクロール20の公転運動とともに徐
々にその容積をP1に減少させながら、中心に向かって移
動させ、該密閉空間P0内の気体が高圧化した際に吐出口
17と導通させて、該吐出口17より前記高圧気体を外部に
排出可能に構成したスクロール式圧縮機は公知である。

この種の圧縮機においては、相手側スクロール10、20
の摺動面14（旋回スクロール20側の摺動面は不図示）と
対峙する螺旋状のラップ端面21a（第１図（Ａ）参）に
断面矩形状に凹設したシール溝２に帯状のチップシール
（1A、1B）を嵌入させ、特に無給油式の圧縮機において
は前記チップシール１を帯状自己潤滑材で形成し、第５
図（Ａ）における高圧側の密閉空間P1と低圧側の空間P3
とのシールを、第１図（Ｂ）に示すように高圧側の密閉
空間P1よりシール1Aとラップ21のシール溝２間の空隙３
を介してチップシール底面1a側に導入された背圧を利用
して前記チップシール１を摺動面14側に押圧させる事に
より前記密閉空間P1、P3間のシール性能の向上を図って
いる。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、前記密閉空間Ｐは、旋回スクロール20
の公転運動とともに徐々にその容積を減少させながら、
中心に向かって移動させるように構成している為に、言
い換えれば中心域側に進めば進むほど前記密閉空間Ｐ内
の気体がほぼ幾何級数的に高圧化する為に、チップシー
ルと前記シール溝側壁間の空隙３を介してチップシール
底面1a側に導入される背圧は、中心域側に進むにしたが
って大きくなり、この為該中心域側における面圧が他の
部位に比較して相当大になる為に、チップシールの偏摩
耗が生じ易く、該偏摩耗によりチップシール交換頻度が
大になるのみならず、外周側が十分使用に耐えるにも拘
らず、チップシール全体を交換せねばならないと言う欠
点を有す。

この場合、無給油式圧縮機においては、前記チップシ
ールが軟質の自己潤滑性樹脂材で形成されている為に、
前記欠点が一層増幅される。

又、中心側のチップシール底面側には高圧の背圧が印
加されている為に、前記摩耗によりチップシールが薄肉
化すると、前記背圧に起因して第３図（Ｂ）に示すよう
にシール溝内でチップシールが長さ方向に折曲して、ラ
ップ摺動面側と点接触で接触し、その部位における異常
摩耗が生じてしまう。

かかる欠点を解消する為に、前記チップシール全体を
厚肉化すると、外周側では背圧が低い為に、チップシー
ルの圧接力が低下し、好ましい圧縮効率を得る事が困難
になる。

本考案はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記チップシ
ールが異常摩耗する事なく、好ましい圧縮効率を維持し
ながら長期に亙る耐久性の向上を図ったスクロール流体
機械を提供する事を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 本考案は、前記チップシールがラップ中心域側と、外
周側でその摩耗量が異なる点に着目し、少なくともラッ
プ中心側に位置するチップシール高さを、その外周側に
位置するチップシール高さより大に設定した事を第１の
特徴とする。

かかる構成は段差部を介して中心側を厚肉に設定した
一本のチップシールで形成する事も可能であるが、高さ
の異なるチップシールを形成する事は加工が困難になる
のみならず、自動化が容易でない。

而も、前記段差部の存在はその部分における、圧接力
の不均一化にもつながり異常摩耗の原因にもなり易い。

そこで、本考案の第２の特徴とする所は、前記チップ
シールを長さ方向に複数に分割し、該分割した中心側に
位置するチップシール高さを外周側に位置する他のチッ
プシール高さより大に設定した点にある。

そして、本考案の第３の特徴は、前記チップシール同
士の接合面の一部に少なくともチップシール高さ方向と
交差する方向に沿って対峙する対峙面を形成して構成し
た点にある。

また、ラップ中心側に位置するチップシールと、その
外周側に位置するチップシールの材質を異ならせて構成
すると好ましい。

「作用」 かかる技術手段によれば、中心域側と外周側でチップ
シールが分割されているため、中心側のチップシールが
摩耗した場合でも該チップシールのみを交換すればよ
く、メインテナンスの容易化と部品点数の有効利用につ
ながるのみならず、外周側が十分使用に耐えるにも拘ら
ず、チップシール全体を交換せねばならないと言う欠点
を解消しうる。

又、中心側に位置するチップシール高さは、外周側に
位置する他のチップシール高さより大に設定した為に、
中心側に位置するチップシールの摩耗化を大に取れ、こ
れによりチップシール交換頻度の低減が可能である。

この場合、無給油式圧縮機においては、前記チップシ
ールが軟質の自己潤滑性樹脂材で形成されている為に、
前記欠点が一層増幅される。

又、中心側のチップシールは高さ方向に厚肉であるた
めにチップシール底面側に高圧の背圧が加わっても第３
図（Ｂ）に示すようにシール溝内でチップシールが長さ
方向に折曲する恐れがなく、ラップ摺動面との点接触に
起因する異常摩耗の防止が図れる。

一方、外周側に位置するチップシールは薄肉である為
に、低い背圧でも好ましいフローティング性能を維持す
る事が出来、これにより、好ましい圧縮効率を得る事が
出来る。

又、前記各チップシールは、一律の高さを有する為
に、自動化が容易であり、且つ夫々のチップシール毎に
独立してフローティングが可能である為に、圧接力の均
一化につながる。

また、前記チップシール同士の接合面の一部に少なく
ともシール高さ方向と交差する方向に沿って対峙する対
峙面を形成して構成しているので、好ましい実施例にお
いては前記接合面を鍵形状若しくは傾斜させて、少なく
とも高さ方向と交差する方向に沿って対峙する対峙面を
形成することができる。この場合は、チップシールの底
面側より背圧が加わることにより、前記両接合面同士が
背圧により密着し、好ましいシール効果が得られると共
に、前記各チップシール1A,1Bは夫々分割して嵌合され
ている為に、他側のチップシール1B,1Aのフローティン
グ動作に影響される事なく、円滑に圧接動作を行うこと
が出来る。よって、前記チップシール同士の接合面を、
シール高さ方向に垂直に形成した場合のように、両シー
ル間に隙間が生じガス漏洩が発生する恐れがない。

また、ラップ中心側に位置するチップシールと、その
外周側に位置するチップシールの材質を異ならせて構成
した場合は、前記中心側は背圧の高圧化とともに温度上
昇も大になる為に、中心域側と外周側のチップシールの
材質を異ならせ、中心域側のチップシールをより耐熱性
と耐摩耗性の高い材料で形成することができる。

「実施例」 以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を例示的
に詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この考案の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本考案の実施例に係る無給油式スクロール圧
縮機の要部構成を示し、21aは相手側スクロール摺動面1
4と対峙するラップ端面で、その長手方向中心線に沿っ
て螺旋方向に、断面矩形状のシール溝２を凹設し、そし
て該シール溝2A,2Bは第２図に示すように、ラップ21中
心端より所定長さ地点で段部2Cを介して僅かに浅くして
鍵形状に形成する。

そして、前記シール溝２は第１図（Ｂ）（Ｃ）に示す
ごとく、ラップ21中心側に位置するチップシール幅を外
周側に位置するチップシール幅より大に設定し、中心側
のチップシール1Aとシール溝2A間のクリアランス３を、
シール溝幅は同一チップシール幅にてその外周側に位置
するチップシール1Bとシール溝2B間のクリアランスより
小になるように形成している。

尚、前記段部2Cは後記するようにラップ21中心端から
略３πの地点に形成するのがよい。

一方、チップシール1A,1Bは、前記段部2Cと対応する
位置で長さ方向に２つに分割すると共に前記シール溝2
A,2Bに対応させて中心側のチップシール1A高さを大に、
又外周側のチップシール1Bをそれより僅かに小に設定す
る。

又、材質においても中心側のチップシール1Aにおいて
は、カーボン、グラファイト、コプナ樹脂、等の耐熱性
の良好な自己潤滑性材料で形成し、一方外周側のチップ
シール1Bはフッ素樹脂を用いるのがよい。

そして、前記両チップシール1A-1Bの接合面1Cは、第
２図（Ａ）に示すように垂直にカットしてもよいが、
（Ｂ）に示すように長さ方向にそって鍵型状に形成して
もよく、更に（Ｃ）に示すように長さ方向に傾斜させて
もよい。

即ち、前記（Ｂ）及び（Ｃ）の様に形成する事によ
り、チップシールの底面側より背圧が加わった場合前記
両接合面1C同士が密着し、好ましい効果が得られると共
に、前記各チップシール1A,1Bは夫々分割して嵌合され
ている為に、他側のチップシール1B,1Aのフローティン
グ動作に影響される事なく、円滑に圧接動作を行うこと
が出来る。

尚、前記シール溝２の段部1Cの形成位置は任意に設定
出来るが、吐出圧8kgf/cm²，スクロール巻数約４に設定
した無給油式スクロール圧縮機を用いた場合における、
ラップ角度とその各角度位置におけるシール溝２の内周
側と外周側における差圧との関係を確認した所、第４図
の様な関係を得た。

尚、シール溝２始端即ち、チップシール始端はラップ
中心端より、0.75πの位置に設定している。

本図より理解される如く前記差圧は、その最大値線に
おいてはチップシール１を嵌合させるラップ中心端よ
り、略３πの区域において最大差圧値（7kgf/cm²）を示
し、そして３πを超えた後その差圧が急激に低下する事
が理解される。

一方、前記差圧の平均値線においても中心端より徐々
に圧力上昇していき、そしてチップシール１の始端位置
で2kgf/cm²に達した後、その後、２π角度位置で最大差
圧値を示し、以後徐々に減少していく。

従って、前記グラフ図より、ラップ中心端より略２〜
３πまでの角度範囲における差圧が最も大きく、従って
前記範囲に段差位置を設定する事により、好ましい効果
が得られる事が理解される。

又、本実施例は、ラップ中心側に位置するチップシー
ルとシール溝間のクリアランスを、その外周側に位置す
るチップシールとシール溝間のクリアランスより小に設
定する事により、前記中心域側においては、前記クリア
ランス2Aを小にしてチップシール底面1a側に流入するガ
ス流の量を抑える事により、該シールの面圧を適正に維
持し、これにより前記シール摺動面における摩耗の解消
と、シール溝側壁面を流れる気体漏洩量の低減を図り、 一方、外周側においては、前記クリアランスを逆に大
にしてチップシール底面側に流入するガス流の量を増や
す事により、例え背圧が小な場合においても摺動面側に
付勢される付勢力の増大を図り、これにより効率よいシ
ール性能を得る事が出来る。

「考案の効果」 以上記載した如く本考案によれば、前記チップシール
が異常摩耗する事なく、好ましい圧縮効率を維持しなが
ら長期に亙る耐久性の向上を図ることが可能となる。

又、前記実施例では圧縮機について詳細に説明した
が、これのみに限定されず膨張機や真空ポンプにも適用
可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本考案の実施例に
係る無給油式スクロール圧縮機を示し、（Ａ）はその要
部斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ′、Ｃ−
Ｃ′線断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はチッ
プシールとシール溝の関係を示す概略図、第３図は本考
案と従来技術における中心域側におけるチップシールと
ラップ摺動面の圧接状態を示す作用図、第４図はラップ
角度とその各角度位置におけるシール溝の内周側と外周
側における差圧との関係を示すグラフ図、第５図（Ａ）
及び（Ｂ）は本考案が適用されるスクロール圧縮機を示
す説明図である。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】相手側スクロールの摺動面と対峙する螺旋
   状のラップ端面に断面矩形状に凹設したシール溝に嵌合
   されるチップシールを長さ方向に複数に分割すると共
   に、少なくともラップ中心側に位置する一のチップシー
   ル高さを、その外周側に位置する他のチップシール高さ
   より大に設定し、前記チップシールを介して前記摺動面
   とラップ間に形成される囲繞空間の封止を図るスクロー
   ル流体機械において、 前記チップシール同士の接合面の一部に少なくともチッ
   プシール高さ方向と交差する方向に沿って対峙する対峙
   面を形成したことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 【請求項２】ラップ中心側に位置するチップシールと、
   その外周側に位置するチップシールの材質を異ならせた
   請求項１）記載のスクロール流体機械。