JPH0429112Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、スクロール流体装置などの回転式流
体装置におけるシール構造に関し、特に、チツプ
シールに係るものである。

（従来の技術） 一般に、例えば、冷凍機における圧縮機にはス
クロール流体装置が用いられており、このスクロ
ール流体装置は、特開昭60−73079号公報に開示
されているように、密閉ケーシング内に固定フレ
ームが設けられて上部室と下部室とに区画され、
該上部室に固定スクロールと公転スクロールと
が、下部室にモータがそれぞれ収納されて構成さ
れている。そして、上記両スクロールはそれぞれ
鏡板の前面にラツプが渦巻状に立設されて成り、
両鏡板を体面させると共に、両ラツプを噛合さ
せ、該両ラツプの側面が多点接触して該接触間に
密閉室が形成されている。更に、上記公転スクロ
ールは鏡板の背面に固定フレームを貫通するモー
タのクランク軸が連接されて支持され、該公転ス
クロールの支持中心がクランク軸心より偏心して
設けられ、該クランク軸の回転により公転スクロ
ールが固定クロールに対して自転することなく公
転し、密閉室が例えば収縮するように成つてい
る。

従つて、密閉ケースの下部室に流入した冷媒ガ
スは固定フレームの貫通孔を通り、公転スクロー
ルの側方から両ラツプ間の密閉室に導入され、公
転スクロールの公転で圧縮された後、固定スクロ
ールの中央部からケース外に吐出されている。

このスクロール流入装置において、両スクロー
ル間の密閉室は冷媒ガスを圧縮するので高圧とな
り、公転スクロールに下向きのスラスト力が作用
することになる。そこで、公転スクロールの背面
と固定フレームとの間に背圧室を形成し、密閉室
の高圧冷媒ガスの一部を背圧室に導き、公転スク
ロールを上方に押圧してスラスト力を軽減してい
る。そして、この背圧室は、固定フレームの上面
に２つの周回溝を刳設し、該周回溝にチツプシー
ルを嵌入させると共に、該チツプシールを公転ス
クロールの鏡板背面に圧接して形成されていた。

（考案が解決しようとする問題点） 上述したスクロール流体装置において、第７図
に示すように、背圧室を形成するチツプシールａ
は、１本のシール材を閉リングにして形成されて
いた。しかし、このチツプシールａでは、背圧室
と該背圧室の内側及び外側のガス室との間に圧力
差があるため、背圧室より外側のチツプシールａ
に拡張力P₁が、内側のチツプシールａに収縮力
P₂がそれぞれ作用することになる。従つて、上
記チツプシールａは、円周長さが一定で自由度が
ないので、内部に引張応力又は圧縮応力が作用
し、差圧が大きくなると、第８図に示すように、
破断ｂしたり、又は、第９図に示すように、変形
ｃしたりして、ガス漏れが生じるという欠点があ
つた。このガス漏れが生じると、上述した如く公
転スクロールに作用するスラスト力が大きくな
り、両スクロール間の密閉室よりガスが漏れると
いう問題があつた。

そこで、第１０図に示すように、チツプシール
ａに割り溝ｄを形成したり、第１１図に示すよう
に、チツプシールａの一部を切断し、両端部に段
差部ｅ，ｆを形成して該両段差部ｅ，ｆを重ね合
わせるようにすることが提案されている。これら
はいずれも円周方向の変位するので、引張応力等
が作用することはないが、前者のものにあつては
割り溝ｄよりガス漏れが生じ、効率低下を招くと
いう欠点があり、また、後者のものにあつては段
差部ｅ，ｆの加工を別個に行わなければならず、
コストアツプになるという欠点があり、いずれも
採用に難がある。

本考案は、斯かる点に鑑み、複数のリング部を
半径方向に重畳すると同時に、周方向に変位自在
に自由度を持たせることにより、簡単な構造でも
つて引張応力等が作用しないようにし、ガス漏れ
を確実に防止することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案が講じた手
段は、第２図及び第５図に示すように、固定部材
２２と、該固定部材２２に対し端面を近接対面さ
せて回転する回転体８とを備え、該回転体８の回
転により流体圧を変化させる回転式流体装置を前
提としている。

そして、上記固定部材２２及び回転体８の対向
端面の一方には周回状のシール溝３２が刳設され
ている。加えて、該シール溝３２には上記固定部
材２２と回転体８間をシールするリング状チツプ
シール３１，３４が設けられている。更に、該チ
ツプシール３１，３４は、複数のリング部３３，
３５が半径方向に重畳した形状に形成されると共
に、該各リング部３３，３５が上記チツプシール
３１，３４の内周側と外周側との流体差圧で周方
向に変位してリング径が変更自在になるように形
成された構成としている。

（作用） 上記構成により、本考案では、スクロール流体
装置における背圧室のシールや、ロータリピスト
ン型圧縮機における圧縮室のシールなどを行つて
いる。そして、このシールを行うチツプシール３
１，３４は複数のリング部３３を渦巻状に連接し
て形成するか、あるいは、複数のリング部３５を
割り溝３６を有する別体で形成すると共に、各リ
ング部３５を嵌合して形成し、例えば、チツプシ
ール３１，３４の内周側が高圧となり、拡張力が
作用した際、渦巻状のリング部３３では巻戻り、
割り溝３６を有するリング部３５ではこの割り溝
３６間隔が広がり、その拡張力を吸収することに
なる。

また、その際、最外周のリング部３３，３５が
シール溝３２に圧接すると共に、リング部３３，
３５が半径方向に重畳しているので、つまり、渦
巻状あるいは割り溝３６位置の異なるリングであ
るので、流体圧のシールを確実に行うことができ
る。

従つて、チツプシール３１，３４には引張応力
や圧縮応力が生じないので、破断や変形等が確実
に防止できることになり、信頼性の高いシールを
行うことができる。また、上記チツプシール３
１，３４は、リング部３３を渦巻状にするか、又
は、リング部３５に割り溝３６を形成して嵌合さ
せるのみであるので、加工が容易であり、安価に
製作することができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図及び第４図に示すように、１は回転式流
体装置であるスクロール流体装置で、冷凍機にお
ける圧縮機に用いられ、冷媒ガスを高圧に圧縮し
て吐出している。

該スクロール流体装置１は、密閉ケース２内に
スクロール機構３と駆動機構４とが収納されて構
成され、該ケース２の側部には吸入管５が、上部
には吐出管６が連設されている。前記スクロール
機構３は固定スクロール７と回転体である公転ス
クロール８とより成り、また、上記駆動機構４は
電動機９とクランク軸１０とより構成されてい
る。

上記固定スクロール７及び公転スクロール８は
鏡板１１，１２の前面にラツプ１３，１４が渦巻
状に立設されて成り、両スクロール７，８は鏡板
１１，１２の前面を対面させて上下に並設され、
両ラツプ１３，１４が噛合されている。前記固定
スクロール７は鏡板１１の外周縁にフランジ１１
ａが連設され、該フランジ１１ａにてケース２に
固定され、該ケース２内が固定スクロール７上方
の高圧室２ａと下方の低圧室２ｂとに区画されて
いる。また、上記公転スクロール８の鏡板１２の
背面中央部にはスクロール軸１２ａが突設されて
いる。一方、クランク軸１０はクランク主軸１０
ａの上端に凹状のスクロール軸受孔１０ｂを有す
るボス１０ｃが連接されて成り、ケース２に固定
され且つ上下口１５ａを有する支持フレーム１５
にクランク主軸１０ａが貫通されて該クランク軸
１０が軸受メタル１６および２３を介して支持さ
れている。このクランク主軸１０ａには電動機９
が取付けられており、スクロール軸受孔１０ｂは
その軸受中心O₁がクランク主軸１０ａの軸心O₂
より偏心して設けられ、該スクロール軸受孔１０
ｂに前記公転スクロール８のスクロール軸１２ａ
が嵌合されている。そして、上記両スクロール
７，８における鏡板１１，１２の外周面間にはガ
イド円形溝を介して複数の球体１７が設けられ、
公転スクロール８は自転運動を防止しつつスクロ
ール軸受孔１０ｂの偏心により固定スクロール７
に対して公転し、このスクロール軸受孔１０ｂの
中心O₁（スクロール軸１２ａの中心）が公転スク
ロール８の可動支点、クランク主軸１０ａの軸心
O₂が公転中心となつている。

前記固定スクロール７と公転スクロール８は両
ラツプ１３，１４が側面にて多点接触１８するよ
うに設けられると共に、各ラツプ１３，１４の端
面が他方の鏡板１２，１１に接し、接触１８間に
密閉室１９が形成されている。また、上記固定ス
クロール７のフランジ１１ａには内面から下面に
亘る吸入口２０が、鏡板１１の中央部には吐出口
２１がそれぞれ穿設され、該吸入口２０より流体
が密閉室１９に供給されるように成つている。

また、上記公転スクロール８の鏡板１２背面側
にはケース２に固着された固定部材であるドーナ
ツ状の固定フレーム２２が鏡板１２と平行に形成
されている。該固定フレーム２２の外周部には貫
通口２２ａが穿設されると共に、中央部にはクラ
ンク軸１０のボス１０ｃが軸受メタル２３を介し
て嵌入され、該ボス１０ｃが回転自在に支持され
ている。更に、上記固定フレーム２２の内周上面
には段差部２４が形成され、該段差部２４の外側
に本考案が特徴とするチツプシール３１がシール
溝３２を介して設けられ、該チツプシール３１の
内側に背圧室２５が段差部２４と公転スクロール
８の鏡板１２との間に形成されている。該背圧室
２５は、図示しないが、高圧の密閉室１９に連通
されて高圧冷媒ガスが導入され、公転スクロール
８を固定スクロール７側に押圧するようになつて
いる。また、上記チツプシール３１の外側には公
転スクロール８の鏡板１２と固定フレーム２２と
の間〓によつて吸入路２６が形成され、上記固定
スクロール７の吸入口２０と固定フレーム２２の
貫通孔２２ａとが連通されている。

尚、第４図における２７は潤滑油の油溜めであ
り、該潤滑油はクランク主軸１０ａ内に形成され
た給油路１０ｄから軸受メタル１６，２３に供給
されている。また、２８は支持フレーム１５と固
定フレーム２２間に形成されたバランサ室で、ボ
ス１０ｃに連接されたバランサ１０ｅの回転によ
り上下口１５ａを通過した冷媒ガス中のミスト状
の潤滑油を側壁に衝突させ、通路２９を介して油
溜め２７に戻すように成つている。

次に、本考案の特徴であるチツプシール３１に
ついて説明する。該チツプシール３１は周回状の
シール溝３２に設けられており、シール溝３２は
回転体である公転スクロール８の鏡板１２背面に
刳設されて固定部材である固定フレーム２２に対
面している。そして、上記シール溝３２の幅はチ
ツプシール３１の厚さより大きく形成されてい
る。

一方、上記チツプシール３２は、第２図及び第
３図に示すように、２つのリング部３３，３３よ
り形成され、該両リング部３３，３３は１本のシ
ール材を渦巻状にして連続形成されている。そし
て、内側のリング部３３の一端は自由端に形成さ
れ、他端には外側のリング部３３の一端が連接さ
れ、該外側のリング部３３は内側のリング部３３
を巻回して他端が自由端に形成されている。従つ
て、上記両リング３３，３３は半径方向に重畳し
ており、背圧室２５と吸入路２６の流体差圧（本
実施例では背圧室２５が高圧）で周方向に変位し
て巻込み巻戻し自在に形成され、リング径が周回
溝３２内で変更自在になつている。そして、上記
チツプシール３１は周回溝３２の底面と固定フレ
ーム２２の上面とに圧接して背圧室２５をシール
している。

次に、このスクロール流体装置１の作用につい
て説明する。

先ず、冷媒ガスは吸入管５よりケース２に流入
し、低圧室２ｂにおいて、電動機９のエアギヤツ
プを通り、支持フレーム１５の上下口１５ａ、バ
ランサ室２８、固定フレーム２２の貫通孔２２
ａ、吸入路２６を順に介して固定スクロール７の
吸入口２０より密閉室１９に導入する。

一方、公転スクロール８はクランク軸１０の回
転により偏心して回転し、固定スクロール７に対
して自転することなく公転し、密閉室１９が両ラ
ツプ１３，１４間で順次形成されて収縮する。そ
して、密閉室１９に導入された冷媒ガスは圧縮さ
れ、固定スクロール７の吐出口２１より高圧室２
ａに吐出され、吐出管６を介してケース２外に導
出される。

この圧縮動作中において、背圧室２５は高圧の
冷媒ガスが密閉室１９より導かれており、公転ス
クロール８を固定スクロール７に押圧し、公転ス
クロール８のスラスト力を軽減している。

この背圧室２５の外側はチツプシール３１でシ
ールされており、このチツプシール３１は渦巻状
に形成されているので、背圧室２５が高圧Ｐにな
るに従つてシール溝３２の内端から外端に向つて
巻戻つてリング径が大きくなり、チツプシール３
１に作用する拡張力を吸収することになる。よつ
て、チツプシール３１には引張応力が生ずること
が少なくなり、破断等が確実に防止されると共
に、外側のリング部３３がシール溝３２の内周面
に圧接され、同時に内側のリング部３３が外側の
リング部３３に圧接されるので、確実なシールが
行われ、公転スクロール８のスラスト力が確実に
軽減されることになる。

第５図は他のチツプシール３４を示し、該チツ
プシール３４は、前実施例のチツプシール３１を
１本のシール材で形成したのに代え、３つのリン
グ部３５，３５，３５をそれぞれ別体で形成した
ものである。各リング部３５は割り溝３６が形成
されて略Ｃ字状に形成されて周方向に変位自在に
成つている。そして、内側のリング部３５に中央
のリング部３５が、該中央のリング部３５に外側
のリング部３５が順に嵌合されて半径方向に重畳
されている。更に、割り溝３６はそれぞれ異なる
位置に設定され、例えば、内側のリング部３４で
は右側に、中央のリング部３４では下側に、外側
のリング部３４では左側に設定されている。

従つて、前実施例と同様に背圧室２５が高圧に
なると、割り溝３６の間隔が広がつて拡張力を吸
収することになる。特に、割り溝３６は隣接する
リング部３４で閉鎖されるので、ガス漏れが生じ
ることがない。その他は前実施例と同様である。

第６図は回転式流体装置としてロータリピスト
ン型圧縮機４１を適用した実施例を示している。
該ロータリピストン型圧縮機４１は、密閉ケース
４２内に圧縮ポンプ４３が収納されて成り、該圧
縮ポンプ４３はケース４２に固定されたシリンダ
４４内に回転体であるロータリピストン４５が偏
心して設けられると共に、該シリンダ４４の上下
両端がサイドカバー４６，４７で閉塞されて構成
されている。更に、上記ロータリピストン４５
は、図示しない電動機のクランク軸４８にカム４
９を介して連結される一方、上記シリンダ４４に
はブレード５０がシリンダ４４内に出没自在に設
けられ、上記シリンダ４４内に圧縮室５１が形成
されている。そして、該圧縮室５１において、冷
媒ガスをロータリピストン４５の回転により圧縮
している。

この圧縮機４１において、固定部材である上部
サイドカバー４６とロータリピストン４５との間
には、上述したチツプシール３１又は３４がシー
ル溝３２を介して設けられ、圧縮室５１をシール
している。従つて、圧縮室５１が高圧になると、
上記チツプシール３１，３４は外側より圧力を受
けて収縮することになり、渦巻状チツプシール３
１では巻込むことになり、又、割り溝３６を有す
るチツプシール３４では割り溝３６の間隔が狭く
なり、収縮力を吸収することになる。その他は前
実施例と同様である。

尚、上記実施例はスクロール流体装置１及びロ
ータリピストン型圧縮機４１について説明した
が、本考案はその他の回転式流体装置に適用でき
ることは勿論であり、スクロール流体装置１は圧
縮機の他に、膨張機として用いてもよい。

また、各チツプシール３１，３４のリング部３
３，３５は２つ及び３つに限られず、４つ以上に
してもよい。

（考案の効果） 以上のように、本考案の回転式流体装置のシー
ル構造によれば、固定部材と回転体間をシールす
るチツプシールが複数のリング部を重畳して形成
されると共に、該各リング部が流体差圧で周方向
に変位してリング径が変更自在に形成されている
ために、チツプシールに内周側より拡張力や外周
側より収縮力が作用しても各リング部が周方向に
変位する自由度を有するので、チツプシールでシ
ールを行いながら、チツプシールに引張応力や圧
縮応力が作用することがなく、破断や変形を確実
に防止することができる。従つて、流体の漏れを
防止して確実なシールを行うことができ、例え
ば、スクロール流体装置における背圧室のシール
を確実に行うことができるから、公転スクロール
のスラスト力を確実に軽減することができる。

また、チツプシールはリング部を渦巻状にする
か、又は、割り溝を形成して嵌合させるのみであ
るので、加工が極めて容易であり、安価に製作す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本考案の実施例を示し、第１
図は公転スクロールの断面側面図、第２図は同要
部の底面図、第３図はチツプシールの概略図、第
４図はスクロール流体装置の断面図である。第５
図は他のチツプシールを示す平面図である。第６
図はロータリピストン型圧縮機の要部の断面図で
ある。第７図〜第１１図は従来例を示し、第７図
は従来のチツプシールの平面図、第８図は引張応
力による破断状態を示す同平面図、第９図は圧縮
応力による変形状態を示す同平面図、第１０図及
び第１１図は他のチツプシールを示す要部の平面
図である。 １……スクロール流体装置、７……固定スクロ
ール、８……公転スクロール、９……電動機、１
０……クランク軸、１９……密閉室、２２……固
定フレーム、２５……背圧室、３１，３４……チ
ツプシール、３２……シール溝、３３，３５……
リング部、３６……割り溝、４１……ロータリピ
ストン型圧縮機、４３……圧縮ポンプ、４４……
シリンダ、４５……ロータリピストン、４６，４
７……サイドカバー、５１……圧縮室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 固定部材２２に対し端面を近接対面させて回
   転する回転体８を備え、該回転体８の回転によ
   り流体圧を変化させるようにした回転式流体装
   置において、上記固定部材２２及び回転体８の
   対向端面の一方に周回状のシール溝３２が刳設
   されると共に、該シール溝３２に上記固定部材
   ２２と回転体８間をシールするリング状チツプ
   シール３１，３４が設けられ、該チツプシール
   ３１，３４は、複数のリング部３３，３５が半
   径方向に重畳した形状に形成され、該各リング
   部３３，３５が上記チツプシール３１，３４の
   内周側と外周側との流体差圧で周方向に変位し
   てリング径が変更自在になるように形成されて
   いることを特徴とする回転式流体装置のシール
   構造。 (2) チツプシール３１は、１本のシール材を渦巻
   状に巻回して各リング部３３が半径方向に重畳
   した形状に形成され、流体差圧で巻込み巻戻し
   自在に構成されていることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第(1)項記載の回転式流体装置
   のシール構造。 (3) チツプシール３４は、そのリング部３５がそ
   れぞれ割り溝３６を有する別体のリングで形成
   され、且つ該各割り溝３６の位置を異ならせて
   嵌合重畳されて成り、流体差圧で上記リング部
   ３５の割り溝３６間隔が拡大縮小するように構
   成されていることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第(1)項記載の回転式流体装置のシール
   構造。