JPH0712700Y2 - 回転式流体装置のシール構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、スクロール型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、チップシールに係る
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
型流体装置が用いられており、このスクロール型流体装
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
鏡板の前面にラップがインボリュート曲線状に立設され
て成り、両鏡板を対面させると共に、両ラップを噛合さ
せ、該両ラッ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ス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って
いる。

従って、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
ラップ間の密閉室に導入され、公転スクロールの中央部
からケース外に吐出されている。

このスクロール型流体装置において、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
減するようにしている。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、該周回溝にチッ
プシールを嵌入させると共に、該チップシールを公転ス
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型流体装置において、チップシール
はリング状の一体物で、断面矩形状に形成されており、
上記周回溝に密接嵌入されると共に、上面が公転スクロ
ールの鏡板背面に密接するように設けられていた。しか
しながら、上記チップシールの上面が公転スクロールの
公転により摩耗する場合があり、この摩耗により公転ス
クロールとの間に隙間が生じるという問題があり、ま
た、上記公転スクロール等と隙間が生じないように精度
良くチップシールを仕上げることは困難であり、シール
効率が悪いという問題があった。

そこで、第７図に示すように、チップシール（ａ）の下
面と周回溝（ｂ）の底面との間に圧縮スプリング（ｃ）
を介設し、該圧縮スプリング（ｃ）のバネ力により上記
チップシール（ａ）を公転スクロールに押圧するように
しているものがある。しかしながら、これでは圧縮スプ
リング（ｃ）を介設し難く、組付けに時間と手間を要す
る一方、部品点数が多くなるという問題があった。

本考案は、斯かる点に鑑みてなされたもので、チップシ
ールを竹の子バネ状に形成してバネ機能を具備せしめる
ことにより、シール効率を高めて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。

（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）及び（２）に
係る考案が講じた手段は、第１図に示すように、先ず、
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）との間をシールするチップシール（31）が設けら
れている。更に、該チップシール（31）には帯状のシー
ル材（33）が螺旋状に複数回巻回して半径方向に重畳形
成されると共に、螺旋方向に巻回するに従って中心軸方
向に変位し、且つ中心軸方向に所定の圧縮バネ力を有す
るように形成されている。加えて、上記チップシール
（31）の中心軸方向の両端面が上記固定部材（22）と回
転体（８）とにリング状に圧接された構成としている。

また、上記チップシール（31）は、シール材（33）が周
回方向に変位自在に形成されていて、該チップシール
（31）の内周側と外周側との流体差圧により巻込み巻戻
し自在に構成されている。

（作用） 上記構成により、請求項（１）に係る考案では、チップ
シール（31）はスクロール型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
シールなどを行っている。そして、上記チップシール
（31）は竹の子バネ状に中心軸方向に圧縮バネ力を有し
ているので、両端面が固定部材（22）と回転体（８）に
確実に圧接されることになり、確実なシールが行われる
ことになる。

また、請求項（２）に係る考案では、チップシール（3
1）の内周側と外周側との流体差圧によって該チップシ
ール（31）が周方向に変位し、巻込み或は巻戻ることに
なる。

（考案の効果） 従って、請求項（１）及び（２）に係る回転式流体装置
のシール構造によれば、チップシール（31）を竹の子バ
ネ状に形成しているので、該チップシール（31）が回転
体（８）によって摩耗しても隙間が生じることがなく、
しかも、チップシール（31）を高精度に仕上げることな
く確実なシールを行うことができる。更に、従来のよう
に別個にスプリング等を設ける必要がないので、部品点
数を減少させることができると共に、作業性を向上させ
ることができる。

また、請求項（２）に係る考案では、チップシール（3
1）が周方向に変位するので、無理な力が作用すること
がなく、歪みや破断等を確実に防止することができる。

（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５図に示すように、（１）は回転式流体装
置であるスクロール型流体装置で、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。

該スクロール型流体装置（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。そして、
上記スクロール機構（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）の前面にラップ（13），（14）がイ
ンボリュート曲線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、両ラップ（13），（14）が噛合され
ている。そして、上記固定スクロール（７）は鏡板（1
1）の外周縁にフランジ（11a）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）が突設される一方、上記ケース（２）の中央
部にはクランク軸（10）の支持フレーム（15）が固設さ
れ、該支持フレーム（15）には上下に連通する連通口
（15a）が突設されると共に、上記クランク軸（10）が
軸受メタル（16）を介して上下に嵌挿されて該クランク
軸（10）が支持されている。そして、該クランク軸（1
0）は上記支持フレーム（15）を貫通するクランク主軸
（10a）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、該クランク主軸（10
a）には電動機（９）が取付けられる一方、上記スクロ
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（10b）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。更に、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、該球体（17）により上記公転スクロール（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)が公転中心となっている。

上記固定スクロール（７）と公転スクロール（８）は両
ラップ（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、各ラップ（13），（14）の端面
が他方の鏡板（12），（11）に接し、上記接触（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（2
1）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っている。

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）の外周部には貫通孔（22
a）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
ップシール（31）がシール溝（32）を介して設けられ、
該チップシール（31）の内側には背圧室（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
するようになっている。また、上記チップシール（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）との間隙によって吸入路（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。

更に、上記ケース（２）内の底部には潤滑油の油溜め
（27）が形成される一方、上記クランク主軸（10a）は
給油路（10d）が穿設されると共に、下端部が上記油溜
め（27）の潤滑油に浸漬され、該潤滑油を上記軸受メタ
ル（16），（23）に供給するようにしている。また、上
記支持フレーム（15）と固定フレーム（22）との間には
バランサ室（28）が形成され、該バランサ室（28）内に
位置してバランサ（10e）が上記クランク軸（10）のボ
ス（10c）に連接されており、該バランサ（10e）の回転
により上記連通口（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、上記支持フレーム（1
5）等に形成された回収通路（29）を介して油溜めに戻
すように成っている。

次に、本考案の特徴である上記チップシール（31）につ
いて説明する。該チップシール（31）は、第２図〜第４
図に示すように、周回状のシール溝（32）に設けられて
おり、該シール溝（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）の上面に対面している。そして、上記
シール溝（32）の幅はチップシール（31）の厚さより大
きく形成されている。

一方、上記チップシール（31）は、所定幅（上下長さ）
の帯状シール材（33）が螺旋状に複数回巻回されて形成
されると共に、螺旋方向に巻回するに従って螺旋中心の
中心軸方向に変位する竹の子状に形成されている。更
に、上記チップシール（31）はシール材（33）が半径方
向に重畳すると共に、中心軸方向に所定の圧縮バネ力を
有しており、該チップシール（31）における中心軸方向
の両端面（31a），（31a）は平坦に形成されていて、該
両端面（31a），（31a）が上記シール溝（32）の底面と
固定フレーム（22）の上面とにリング状に圧接されて背
圧室（25）をシールしている。

また、上記シール材（33）の内端及び外端は自由端に形
成されると共に、両端部がシール溝（32）側面に略沿う
ように漸次薄肉に形成されて巻込み巻戻し自在に構成さ
れていて、上記背圧室（25）と吸入路（26）との冷媒ガ
ス差圧で周方向に変位し、上記シール溝（32）内で螺旋
径が変更自在に構成されている。

次に、このスクロール型流体装置（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）内に流
入し、低圧室（2b）において、電動機（９）のエアギャ
ップを通り、支持フレーム（15）の連通口（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）が両ラップ（1
3），（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（2a）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。

特に、起動時などのように上記背圧室（25）が高圧化し
ていない状態において、上記チップシール（31）は中心
軸方向に圧縮バネ力を有しているので、該チップシール
（31）の上下両端面（31a），（31a）がシール溝（32）
の底面と固定フレーム（22）の上面とに確実に圧接する
ことになり、上記背面室（25）の外側が確実にシールさ
れることになり。

従って、チップシール（31）を竹の子バネ状に形成して
いるので、該チップシール（31）が公転スクロール
（８）の回転によって摩耗しても隙間が生じることがな
く、しかも、チップシール（31）を高精度に仕上げるこ
となく確実なシールを行うことができる。更に、従来の
ように別個にスプリング等を設ける必要がないので、部
品点数を減少させることができると共に、作業性を向上
させることができる。

また、背圧室（25）が高圧になるに従ってチップシール
（31）はシール溝（32）の内端から外端に向って巻戻っ
て螺旋径が大きくなり、該チップシール（31）に作用す
る拡張力を吸収することになる。よって、チップシール
（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、外側のシール材（33）がシ
ール溝（32）の外周面に圧接されるので、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（4
6），（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（49）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
述したチップシール（31）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。従って、チッ
プシール（31）は中心軸方向の圧縮バネ力により圧縮室
（51）を確実にシールすると共に、圧縮室（51）が高圧
になると、上記チップシール（31）は外側より圧力を受
けて巻込むことになる。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型流体装置（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、スクロール型流体装置（１）は圧縮機の他に、膨
張機として用いてもよい。

また、シーチシール（31）は両端部を薄肉に形成した
が、第２図一点鎖線で示すように、両端部まで均一な肉
厚で形成してもよい。

【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図はシー
ル構造を示すスクロール型流体装置の要部の断面図であ
る。第２図はチップシールの平面図、第３図は同側面
図、第４図は取付状態を示す同要部の拡大断面図であ
る。第５図はスクロール型流体装置の断面図、第６図は
ロータリピストン型圧縮機の断面図である。第７図は従
来のシール構造を示す要部の拡大断面図である。 （１）……スクロール型流体装置、（２）……ケース、
（３）……スクロール機構、（４）……駆動機構、
（７）……固定スクロール、（８）……公転スクロー
ル、（10）……クランク軸、（11），（12）……鏡板、
（13），（14）……ラップ、（22）……固定フレーム、
（25）……背圧室、（31）……チップシール、（32）…
…シール溝、（33）……シール材、（31a）……端面、
（41）……ロータリピストン型圧縮機、（42）……ケー
ス、（43）……圧縮ポンプ、（44）……シリンダ、（4
5）……ロータリピストン、（46），（47）……サイド
カバー、（51）……圧縮室。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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）との間
   をシールするチップシール（31）が設けられ、該チップ
   シール（31）は、帯状のシール材（33）が螺旋状に複数
   回巻回して半径方向に重畳形成されると共に、螺旋方向
   に巻回するに従って中心軸方向に変位し、且つ中心軸方
   向に所定の圧縮バネ力を有するように形成され、上記チ
   ップシール（31）の中心軸方向の両端面が上記固定部材
   （22）と回転体（８）とにリング状に圧接されているこ
   とを特徴とする回転式流体装置のシール構造。
2. 【請求項２】チップシール（31）は、シール材（33）が
   周回方向に変位自在に形成されていて、該チップシール
   （31）の内周側と外周側との流体差圧により巻込み巻戻
   し自在に構成されていることを特徴とする請求項（１）
   記載の回転式流体装置のシール構造。