JPH1162858A - スクロール型圧縮機のシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１シール部材及び第２シール部材をスクロ
ール部材に対してそれ程強く押し付けなくとも、スクロ
ール型圧縮機の性能を効果的に高めることが可能なシー
ル構造を提供すること。 【解決手段】 チップシール３３は固定スクロール部材
１２と可動スクロール部材１６に配設され、先端面３３
ａを以って他方のスクロール部材１６，１２に接触され
て圧縮室２５をシールする。ダストシール３４は固定ス
クロール部材１２に配設され、可動スクロール部材１６
に接触されて渦巻部収容空間２７をシールする。ダスト
シール３４の先端面３４ａの面圧とチップシール３３の
先端面３３ａの面圧との比が１以上でかつ１．５以下と
なるように、対向するスクロール部材１２，１６に対す
る各シール３３，３４の押し付け状態が設定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、吸気系の
排気を行うために用いられるスクロール型真空ポンプ等
のスクロール型圧縮機のシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−２１３８４号公報等で開示さ
れるスクロール型真空ポンプは、基板及び渦巻部を有す
る固定スクロール部材と、基板及び渦巻部を有する可動
スクロール部材とを備える。圧縮室は、互いの渦巻部を
噛み合わせることで両スクロール部材間に形成されてい
る。周壁は、固定スクロール部材の基板において渦巻部
を取り囲むようにして設けられている。渦巻部収容空間
は各基板と周壁とにより囲まれて区画形成され、真空吸
気配管系に接続されている。そして、可動スクロール部
材を固定スクロール部材の軸心周りで公転させること
で、圧縮室が渦巻部の外周側から中心側に向かって容積
を縮小しつつ移動される。従って、真空吸気配管系内の
ガスは渦巻部収容空間を介して圧縮室に吸入され、この
吸入ガスは圧縮室の移動とともに圧縮されて渦巻部の中
心側で排気配管系に吐出される。

【０００３】チップシール収容溝は、固定スクロール部
材及び可動スクロール部材の渦巻部の端面において、渦
巻の延長方向に沿って形成されている。ダストシール収
容溝は、周壁の端面において環状に形成されている。チ
ップシールはチップシール収容溝にそれぞれ収容され、
対向するスクロール部材の基板に接触されることで圧縮
室をシールする。ダストシールはダストシール収容溝に
収容され、対向する可動スクロール部材の基板に接触す
ることで、渦巻部収容空間を外部よりシールする。

【０００４】ここで、到達圧力（吸気系の圧力をいかに
低くまで下げられるかを表す）を低める等、真空ポンプ
の性能を高めるためには、チップシールによる圧縮室の
シール性を高めて圧縮効率を向上させること、及びダス
トシールによる渦巻部収容空間のシール性を高めて外部
からのエアーやダストの吸い込みを確実に防止すること
が重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、圧縮室及び
渦巻部収容空間のシール性を高めるために、チップシー
ル及びダストシールを対向するスクロール部材に対して
強く押し付けた状態とすると、チップシール及びダスト
シールのスクロール部材との摺動による摩耗劣化が早め
られる。従って、圧縮室及び渦巻部収容空間のシール性
が早期に低下され、真空ポンプの高性能を長期にわたっ
て持続し得なかった。

【０００６】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、第１シ
ール部材及び第２シール部材をスクロール部材に対して
それ程強く押し付けなくとも、スクロール型圧縮機の性
能を効果的に高めることが可能なシール構造を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、固定スクロール部材及び可動ス
クロール部材の渦巻部の端面には、渦巻の延長方向に沿
って第１シール部材収容溝を形成し、各第１シール部材
収容溝には対向するスクロール部材の基板に先端面を以
って接触して圧縮室をシールする第１シール部材がそれ
ぞれ収容されるとともに、周壁の端面或いはこの端面に
対向する他方のスクロール部材の基板の一方には第２シ
ール部材収容溝が環状に形成され、第２シール部材収容
溝には他方に先端面を以って接触して渦巻部収容空間を
シールする第２シール部材が収容されており、第２シー
ル部材の先端面の面圧と第１シール部材の先端面の面圧
との比が１以上でかつ１．５以下となるように、対向す
るスクロール部材に対する各シール部材の押し付け状態
を設定したシール構造である。

【０００８】この構成においては、第１シール部材の先
端面の面圧と第２シール部材の先端面の面圧とのバラン
ス、つまり、圧縮室のシール性と渦巻部収容空間のシー
ル性とのバランスが良好となり、シール部材を対向する
スクロール部材に対してそれ程強く押し付けなくとも、
スクロール型圧縮機の性能が高められる。

【０００９】請求項２の発明では、前記第１シール部材
及び第２シール部材のうちの少なくとも第２シール部材
と、それが収容されるシール部材収容溝との間に弾性部
材を介在させたものである。

【００１０】この構成においては、可動スクロール部材
が固定スクロール部材に対して傾いた場合、第１シール
部材及び第２シール部材は、一部では対向するスクロー
ル部材から離れようとし、一部では対向するスクロール
部材に対してさらに押し付けられようとする。従って、
シール部材において対向するスクロール部材から離間し
ようとする側は、組み付け時の圧縮変形により蓄積され
ていた弾性部材の付勢力が開放されることで対向するス
クロール部材側に付勢され、このスクロール部材との接
触が絶たれることはない。また、シール部材において対
向するスクロール部材に対してさらに押し付けられよう
とする側は、さらなる弾性部材の圧縮変形により収容溝
内への没入が許容され、このスクロール部材に対して過
大な力で押し付けられることがない。従って、シール部
材の異常摩耗が回避される。

【００１１】請求項３の発明では、前記弾性部材は、そ
れが介在されるシール部材とシール部材収容溝との間を
シールする機能を有する。この構成においては、渦巻部
収容空間或いは圧縮室のシール性が向上される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をスクロール型真空
ポンプのシール構造に具体化した一実施形態について説
明する。

【００１３】図１及び図２に示すように、フロントハウ
ジング１１は、リヤハウジングを兼ねる固定スクロール
部材１２に接合固定されている。回転軸１３はフロント
ハウジング１１に回転可能に支持されている。偏心軸１
４は、フロントハウジング１１内において回転軸１３に
突設されている。ベアリング１５は偏心軸１４の外周に
嵌合されている。

【００１４】可動スクロール部材１６はベアリング１５
に嵌合され、ベアリング１５を介して偏心軸１４に相対
回転可能に支持されている。クランク１７ａ等を備えた
周知の規制機構１７は、可動スクロール部材１６とフロ
ントハウジング１１との間に介在されている。可動スク
ロール部材１６は規制機構１７によって、自身の軸線周
りでの回転が規制されている。従って、回転軸１３が回
転されると、可動スクロール部材１６は偏心軸１４によ
りベアリング１５を介して回転軸１３の軸線周りで公転
される。

【００１５】前記固定スクロール部材１２は、ポンプの
外殻を兼ねる基板２１と、基板２１の内面においてフロ
ントハウジング１１側に向かって立設された渦巻部２２
とを備える。可動スクロール部材１６は、基板２３と基
板２３の内面において固定スクロール部材１２側に向か
って立設された渦巻部２４とを備える。両スクロール部
材１２，１６は渦巻部２２，２４において互いに噛み合
わされ、各渦巻部２２，２４の軸線方向の端面２２ａ，
２４ａは、対向するスクロール部材１６，１２の基板２
３，２１の内面に対向されている。圧縮室２５は渦巻部
２２，２４及び基板２１，２３にて囲まれて形成されて
いる。そして、可動スクロール部材１６が回転軸１３の
軸線周りで公転されると、圧縮室２５は渦巻の外周側か
ら中心側に向かって、容積を縮小しつつ移動される。

【００１６】ポンプの外殻を兼ねる周壁２６は、固定ス
クロール部材１２の基板２１においてその外周部に、渦
巻部２２，２４を取り囲むようにして一体成形されてい
る。周壁２６の軸線方向の端面２６ａは、内周側におい
て可動スクロール部材１６の基板２３の内面に対向され
ている。渦巻部収容空間２７は各基板２１，２３及び周
壁２６により囲まれて区画形成されている。吸入口２８
は周壁２６の外周に穿設され、渦巻の最も外周側にあ
る、つまり吸入工程にある圧縮室２５を、渦巻部収容空
間２７を介して図示しない真空吸気配管系に接続する。
吐出口２９は固定スクロール部材１２の基板２１の中心
に形成され、渦巻の最も中心側にある、つまり吐出工程
にある圧縮室２５を排気配管系に開放する。従って、圧
縮室２５が渦巻の外周側から中心側へ移動することによ
り、吸気ガスが吸入口２８及び渦巻部収容空間２７を介
して圧縮室２５に吸入され、この吸気ガスは大気圧以上
に圧縮された後、吐出口２９を介して排気配管系に吐出
される。

【００１７】次に、シール構造について詳述する。図１
〜図３に示すように、チップシール収容溝３１は、各渦
巻部２２，２４の端面２２ａ，２４ａにおいて、渦巻の
延長方向へ延びるように形成されている。ダストシール
収容溝３２は、周壁２６の端面２６ａにおいてその周方
向へ延びるように円環状に形成されている。第１シール
部材としての合成樹脂よりなるチップシール３３は渦巻
状をなし、各チップシール収容溝３１に収容されてい
る。第２シール部材としての合成樹脂よりなるダストシ
ール３４はリング状をなし、ダストシール収容溝３１に
収容されている。

【００１８】弾性部材としての合成ゴムよりなるパッキ
ン３５，３６は横断面円形をなし、対応するチップシー
ル３３或いはダストシール３４に応じて渦巻状（３５）
或いはリング状（３６）の外形を有する。パッキン３５
は、各チップシール３３とチップシール収容溝３１との
間に介在されている。パッキン３６は、ダストシール３
４とダストシール収容溝３２との間に介在されている。

【００１９】ここで、前記各収容溝３１，３２の内底面
３１ａ，３２ａから対向するスクロール部材１２，１６
の基板２１，２３までの間隔は、この収容溝３１，３２
に収容されるシール３３，３４の高さにパッキン３５，
３６の高さを加えた長さより狭い。従って、両スクロー
ル部材１２，１６を組み付けた状態にて各シール３３，
３４は、先端面３３ａ，３４ａを以って対向するスクロ
ール部材１２，１６の基板２１，２３に押し付けられた
状態となる。この状態にて、パッキン３５は、チップシ
ール３３の基端面３３ｂとチップシール収容溝３１の内
底面３１ａとに、パッキン３６は、ダストシール３４の
基端面３４ｂとダストシール収容溝３２の内底面３２ａ
とにそれぞれ弾性接触される。従って、圧縮室２５はチ
ップシール３３によって、他の圧縮室２５及び渦巻部収
容空間２７からシールされ、渦巻部収容空間２７はダス
トシール３４によって、ポンプ内の大気雰囲気からシー
ルされる。

【００２０】本実施形態においては、ダストシール３４
の先端面３４ａに作用する単位面積あたりの圧力（面
圧）とチップシール３３の先端面３３ａの面圧との比
が、１以上でかつ１．５以下となるように、理想的には
１．２以上でかつ１．３以下となるように、ダストシー
ル３４及びチップシール３３の基板２１，２３に対する
押し付け状態が設定されている。この押し付け状態の設
定は、収容溝３１，３２の深さ、渦巻部２２，２４或い
は周壁２６の端面２２ａ，２４ａ，２６ａとそれに対向
する基板２１，２３の内面との間の間隙、パッキン３
５，３６の材質や高さ、各シール３３，３４の材質や高
さ等を調節することによりなされる。

【００２１】図４は、前記チップシール３３の先端面３
３ａの面圧をある値に固定し、ダストシール３４の先端
面３４ａの面圧を変化させた場合において、真空ポンプ
の到達圧力を計測した試験結果を示すグラフである。基
板２３に対するダストシール３４の押し付け力が弱く、
ダストシール３４の先端面３４ａの面圧が低い場合、つ
まり、渦巻部収容空間２７のシール性が低い場合に、到
達圧力を低められないことはこの試験前でも想像に難く
ない。

【００２２】しかし、図４のグラフからは、基板２３に
対するダストシール３４の押し付け力を強くして、ダス
トシール３４の先端面３４ａの面圧を高く設定するこ
と、つまり渦巻部収容空間２７のシール性を高めること
が、必ずしも真空ポンプの到達圧力を低くするとは限ら
ないことが読み取れる。このことから、本発明人は、真
空ポンプの到達圧力を低くするためには、ダストシール
３４の先端面３４ａの面圧とチップシール３３の先端面
３３ａの面圧とのバランス、つまり、圧縮室２５のシー
ル性と渦巻部収容空間２７のシール性とのバランスが重
要であることを見出した。

【００２３】そして、ダストシール３４の先端面３４ａ
とチップシール３３の先端面３３ａとの面圧比を１以上
でかつ１．５以下に設定した場合、つまり、シールする
前後の差圧が大きなダストシール３４を、差圧が小さな
チップシール３３よりも若干強く基板２３に対して押し
付けた場合、圧縮室２５のシール性と渦巻部収容空間２
７のシール性とのバランスが良好となり、真空ポンプの
到達圧力を所望の圧力以下にまで低下させることができ
た。特に、ダストシール３４の先端面３４ａとチップシ
ール３３の先端面３３ａとの面圧比を１．２以上でかつ
１．３以下に設定した場合には、前述した圧縮室２５の
シール性と渦巻部収容空間２７のシール性とのバランス
がさらに良好となり、真空ポンプの到達圧力を所望の圧
力よりも大きく低下させることができた。

【００２４】上記構成の本実施形態においては、次のよ
うな効果を奏する。 （１）ダストシール３４の先端面３４ａとチップシール
３３の先端面３３ａとの面圧比を、１以上でかつ１．５
以下に設定した。従って、上述したように、シール３
３，３４をむやみに強く基板２１，２３に押し付けなく
とも、効果的に到達圧力を低めることができ、高性能な
スクロール型真空ポンプを得ることができた。基板２
１，２３にそれ程強く押し付けられないシール３３，３
４は、基板２１，２３との摺動による摩耗劣化が遅らせ
られる。その結果、圧縮室２５及び渦巻部収容空間２７
のシール性を維持して、スクロール型真空ポンプの高性
能を長期にわたって持続し得る。

【００２５】（２）何らかの理由により、可動スクロー
ル部材１６が固定スクロール部材１２に対して傾いた場
合、基板２３は、一部ではダストシール３４から離れよ
うとし、一部ではダストシール３４にさらに押し付けら
れようとする。ダストシール３４はチップシール３３よ
りも偏心軸１４から遠い位置にあるため、この基板２３
の離間及び押し付けの度合いが大きい。

【００２６】しかし、パッキン３６がダストシール３４
とダストシール収容溝３２との間に介在されている。従
って、ダストシール３４において基板２３が離れようと
する側は、組み付け時の圧縮変形で蓄積されていたパッ
キン３６の付勢力が開放されることで基板２３側に付勢
され、先端面３４ａが基板２３の内面から離間すること
はない。また、ダストシール３４において基板２３がさ
らに押し付けられようとする側は、さらなるパッキン３
６の圧縮変形によりダストシール収容溝３２内への没入
（逃げ）が許容され、基板２３に過大な力で押し付けら
れることがない。従って、ダストシール３４の異常摩耗
が回避される。

【００２７】以上のように、パッキン３６は、可動スク
ロール部材１６の傾きに対するダストシール３４の追従
性を高め、渦巻部収容空間２７の所定のシール性の維
持、すなわち、スクロール型真空ポンプの高性能の持続
に貢献される。

【００２８】（３）パッキン３５は、前述したパッキン
３６とダストシール３３との関係と同様に、可動スクロ
ール部材１６の傾きに対するチップシール３３の追従性
を高める。従って、パッキン３５は、圧縮室２５の所定
のシール性の維持、すなわち、スクロール型真空ポンプ
の高性能の持続に貢献される。

【００２９】（４）可動スクロール部材１６を支持する
偏心軸１４は、一端側のみが回転軸１３により支持され
ている。つまり、回転軸１３は、可動スクロール部材１
６を片持ち支持している。従って、回転軸１３は可動ス
クロール１３や偏心軸１４の荷重によりぶれ易く、可動
スクロール部材１６は固定スクロール部材１２に対して
傾き易い。その結果、前述した（２）の問題が顕著に表
れる。このような構成の真空ポンプにパッキン３５，３
６を適用することは、その効果を奏するのに特に有効と
なる。

【００３０】（５）パッキン３５，３６は、各シール３
３，３４の基端面３３ｂ，３４ｂと収容溝３１，３２の
内底面３１ｂ，３２ｂとにそれぞれ弾性接触され、各シ
ール３３，３４と収容溝３１，３２との間のシール作用
を奏する。従って、各シール３３，３４による圧縮室２
５及び渦巻部収容空間２７のシール性がさらに高めら
れ、到達圧力をさらに低め得る。

【００３１】本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下
の態様でも実施できる。 ○チップシール３３は、ダストシール３４と比較して偏
心軸１４に近い位置にあり、可動スクロール部材１６の
傾きに対しても、ある程度は自身の弾性力によって追従
可能である。従って、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す
ように、チップシール３３とチップシール収容溝３２と
の間にパッキン３５を介在させない構成を採ることも可
能である。

【００３２】○上記実施形態においてパッキン３５，３
６を、同じ弾性部材としてのバネ材に変更すること。 ○空調システムに適用され、冷媒ガスの圧縮を行うため
のスクロール型圧縮機のシール構造において具体化する
こと。

【００３３】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載すると、前記弾性部材３５を、第１シール部
材３３と第１シール部材収容溝３１との間にも介在させ
た請求項２に記載のシール構造。

【００３４】このようにすれば、可動スクロール部材１
６の傾きに対する第１シール部材３３の追従性をも高め
得る。

【００３５】

【発明の効果】上記構成の請求項１の発明によれば、ス
クロール型圧縮機の高性能を長期にわたって持続でき
る。

【００３６】請求項２の発明によれば、可動スクロール
部材の傾きに対するシール部材の追従性が高められ、渦
巻部収容空間及び圧縮室の所定のシール性を維持でき
て、スクロール型真空ポンプの高性能を持続し得る。

【００３７】請求項３の発明によれば、渦巻部収容空間
或いは圧縮室のシール性を高めることができ、スクロー
ル型圧縮機の性能が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 スクロール型真空ポンプの縦断面図。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】 （ａ）は図１の円Ｂ中の要部拡大図、（ｂ）
は図１の円Ｃ中の要部拡大図。

【図４】 本発明人が行った試験の結果を示すグラフ。

【図５】 別例を示す図であり、（ａ）は図３（ａ）に
対応して、（ｂ）は図３（ｂ）に対応して示す図。

【符号の説明】

１２…固定スクロール部材、１６…可動スクロール部
材、２１…固定スクロール部材を構成する基板、２２…
同じく渦巻部、２２ａ…渦巻部の端面、２３…可動スク
ロール部材を構成する基板、２４…同じく渦巻部、２４
ａ…渦巻部の端面、２５…圧縮室、２６…周壁、２６…
周壁の端面、２７…渦巻部収容空間、３１…第１シール
部材収容溝としてのチップシール収容溝、３２…第２シ
ール部材収容溝としてのダストシール収容溝、３３…第
１シール部材としてのチップシール、３３ａ…チップシ
ールの先端面、３４…第２シール部材としてのダストシ
ール、３４ａ…ダストシールの先端面。

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【手続補正書】

【提出日】平成９年８月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板及び渦巻部を有する固定スクロール
   部材と、基板及び渦巻部を有する可動スクロール部材と
   をそれらの渦巻部において互いに噛み合わせて両スクロ
   ール部材間に圧縮室を形成するとともに、一方のスクロ
   ール部材の基板において渦巻部を取り囲むようにして周
   壁を設け、各基板と周壁とにより渦巻部収容空間を区画
   形成し、可動スクロール部材を固定スクロール部材の軸
   心周りで公転させることにより、圧縮室を渦巻部の外周
   側から中心側に移動させて、渦巻部収容空間を介したガ
   スの吸入及び吸入ガスの圧縮を行う構成のスクロール型
   圧縮機において、 前記固定スクロール部材及び可動スクロール部材の渦巻
   部の端面には、渦巻の延長方向に沿って第１シール部材
   収容溝を形成し、各第１シール部材収容溝には対向する
   スクロール部材の基板に先端面を以って接触して圧縮室
   をシールする第１シール部材がそれぞれ収容されるとと
   もに、周壁の端面或いはこの端面に対向する他方のスク
   ロール部材の基板の一方には第２シール部材収容溝が環
   状に形成され、第２シール部材収容溝には他方に先端面
   を以って接触して渦巻部収容空間をシールする第２シー
   ル部材が収容されており、第２シール部材の先端面の面
   圧と第１シール部材の先端面の面圧との比が１以上でか
   つ１．５以下となるように、対向するスクロール部材に
   対する各シール部材の押し付け状態を設定したシール構
   造。
2. 【請求項２】 前記第１シール部材及び第２シール部材
   のうちの少なくとも第２シール部材と、それが収容され
   るシール部材収容溝との間に弾性部材を介在させた請求
   項１に記載のシール構造。
3. 【請求項３】 前記弾性部材は、それが介在されるシー
   ル部材とシール部材収容溝との間をシールする機能を有
   する請求項２に記載のシール構造。