(57)【要約】  スクロールポンプの第１のスクロールのスクロール壁の先端面に取り付けられて、先端面とスクロールポンプの第２のスクロールのベースプレートとの間をシールするスクロールポンプ先端シール（２４６）。先端シールは、金属製であり、少なくとも１つの内部に配置された空隙（２５１）を有する。金属先端シールは、複数の内部に配置された空隙（２５１）を定める発泡金属で作ることができる。【選択図】図１０
2019506570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロールと、
固定スクロールと、
前記固定スクロールに対する旋回運動を前記旋回スクロールに付与するように構成された駆動装置と、を備え、
前記旋回スクロールは、旋回スクロールベースプレートと、前記旋回スクロールベースプレートから前記固定スクロールの方に延びる旋回スクロール壁とを含み、前記固定スクロｐールは、固定スクロールベースプレートと、前記固定スクロールベースプレートから前記旋回スクロールの方に延びる固定スクロール壁とを有し、
前記旋回スクロール壁は、前記固定スクロールベースプレートに対向する先端面を有し、前記固定スクロール壁は、前記旋回スクロールベースプレートに対向する先端面を有し、
前記旋回スクロール壁の前記先端面は、前記旋回スクロール壁と前記固定スクロールベースプレートとの間をシールする第１の先端シール構成を備え、前記固定スクロール壁の前記先端面は、前記固定スクロール壁と前記旋回スクロールベースプレートとの間をシールする第２の先端シール構成を備え、
前記第１及び第２の先端シール構成の少なくとも１つは、前記それぞれの先端面上に配置された金属先端シールを備え、
前記金属先端シールは、少なくとも１つの内部に配置された空隙を備えている、
ことを特徴とするスクロールポンプ。
【請求項２】
少なくとも部分的に、前記金属先端シールは、複数の前記空隙を定める金属発泡体を備えている、
請求項１に記載のスクロールポンプ。
【請求項３】
前記金属先端シールは、中空金属部材を備える、
請求項１又は２に記載のスクロールポンプ。
【請求項４】
前記金属先端シールは、端と端が接触して配置された複数の金属シールセグメントを備えている、
請求項１、２、又は３に記載のスクロールポンプ。
【請求項５】
前記金属シールセグメントの各々は、平坦な端面を備え、隣接する前記金属シールセグメントのそれぞれの対向する前記端面は、当接する関係で配置される、
請求項４に記載のスクロールポンプ。
【請求項６】
前記金属シールセグメントの各々は、隣接する前記金属シールセグメントのそれぞれの対向する前記端面が重なり合う関係で配置されるように構成された、少なくとも１つの端面を備える、
請求項４に記載のスクロールポンプ。
【請求項７】
前記重なり合う端面は傾斜しており、上に重なる関係で配置される、
請求項６に記載のスクロールポンプ。
【請求項８】
前記金属シールセグメントの各々は、隣接する前記金属シールセグメントの端部形成部と嵌合する端部形成部が含む端部を備える、
請求項４に記載のスクロールポンプ。
【請求項９】
前記端部形成部は、前記金属シールセグメントの間のヒンジ結合部をもたらすように構成される、
請求項８に記載のスクロールポンプ。
【請求項１０】
前記端部形成部は、突出部及び嵌合用窪みを備える、
請求項８又は９に記載のスクロールポンプ。
【請求項１１】
前記複数の金属シールセグメントは、
ｉ）２０〜１００ｍｍ、又は、
ｉｉ）２０〜６０ｍｍ、
範囲の長さを有する少なくとも１つのシールセグメントを備える、
請求項４ないし１０のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１２】
前記金属シールセグメントの各々は、前記範囲の少なくとも一方の長さを有する、
請求項１１に記載のスクロールポンプ。
【請求項１３】
前記複数の金属シールセグメントは、第１の密度を有する少なくとも１つの第１のシールセグメントと、第２の密度を有する少なくとも１つの第２のシールセグメントとを備え、前記第２の密度は、前記第１の密度よりも高い、
請求項４ないし１２のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１４】
スクロールポンプの第１のスクロールのスクロール壁の先端面に取り付けられ、前記先端面と前記スクロールポンプの第２のスクロールのベースプレートとの間をシールするスクロールポンプ先端シールであって、前記先端シールは、金属製であり、少なくとも１つの内部に配置された空隙を備える、
スクロールポンプ先端シール。
【請求項１５】
少なくとも部分的に複数の前記空隙を定める金属発泡体で作られている、
請求項１４に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１６】
前記金属先端シールは、中空金属部材を備えている、
請求項１４又は１５に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１７】
前記金属先端シールは、前記先端面に端と端部が接触して取り付けられる複数の金属シールセグメントを備えている、
請求項１４、１５、又は１６に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１８】
前記金属シールセグメントの各々は、前記金属シールセグメントが端と端が接触した関係で配置される場合に、向かい合った関係で当接して配置されるように構成される、平坦な端面を備える、
請求項１７に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１９】
前記金属シールセグメントの各々は、前記金属シールセグメントが端と端が接触した関係で配置される場合に、隣接する前記金属シールセグメントのそれぞれの対向する前記端面が重なり合う関係で配置されるように構成される、少なくとも１つの端面を備える、
請求項１７に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２０】
前記端面は、前記重なり合う端部が上に重なる関係であるように構成される、
請求項１９に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２１】
前記金属シールセグメントの各々は、前記金属シールセグメントが端と端が接触した関係で配置される場合に、隣接する前記金属シールセグメントの端部形成部と嵌合するように構成された端部形成部が含む少なくとも１つの端部を備える、
請求項１７に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２２】
前記端部形成部は、前記隣接する金属シールセグメントと間のヒンジ結合部をもたらすように構成される、
請求項２１に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２３】
前記端部形成部は、突出部及び嵌合用窪みを備える、
請求項２２に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２４】
前記複数の金属シールセグメントは、
ｉ）２０〜１００ｍｍ、又は、
ｉｉ）２０〜６０ｍｍ、
範囲の長さを有する少なくとも１つの金属シールセグメントを備える、
請求項１７ないし２３のいずれか１項に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２５】
前記金属シールセグメントの各々は、前記範囲の少なくとも一方の長さを有する、
請求項２４に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２６】
前記複数の金属シールセグメントは、第１の密度を有する少なくとも１つの第１のシールセグメントと、第２の密度を有する少なくとも１つの第２のシールセグメントとを備え、前記第２の密度は、前記第１の密度よりも高い、
請求項１７ないし２５のいずれか１項に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２７】
スクロールポンプの第１のスクロールのスクロール壁の先端面と前記スクロールポンプの第２のスクロールのベースプレートとの間をシールする先端シールを製造する方法であって、前記金属先端シールに少なくとも１つの内部に配置された空隙を提供するステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記金属先端シールを製造する方法であって、前記金属先端シールの少なくとも一部を複数の前記空隙を定める金属発泡体として形成するステップを含む、
請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属先端シールを製造する方法であって、前記金属先端シールの少なくとも一部は、中空部材を含む、
請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属先端シールを製造する方法であって、連続した前記金属先端シールを形成するために、前記先端面上で端と端が接触した複数の金属シールセグメントを配置するステップを含む、
請求項２７、２８、又は２９に記載の方法。
【請求項３１】
隣接する前記シールセグメントのそれぞれの対向する端面が向かい合って当接する関係にあるように、前記複数の金属シールセグメントを配置するステップを含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記当接する端面が重なり合うように、前記複数の金属シールセグメントを配置するステップを含む、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記当接する端面が上に重なる関係にあるように、前記金属シールセグメントの各々に少なくとも１つの傾斜端面を設けるステップをさらに含む、
請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
隣接する前記シールセグメントのそれぞれの対向する端部形成部が嵌合するように、前記複数の金属シールセグメントを配置するステップをさらに含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
それぞれのヒンジ結合部が前記隣接する金属シールセグメントの間にもたらされるように、前記端部形成部を構成するステップをさらに含む、
請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記複数の金属シールセグメントは、第１の密度を有する少なくとも１つの第１のシールセグメントと、第２の密度を有する少なくとも１つの第２のシールセグメントとを備え、前記第２の密度は、前記第１の密度よりも高い、
請求項３０ないし３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記スクロール壁は、半径方向最内端と、半径方向最外端と、前記端の間の長さとを有し、金属先端シールは、前記半径方向最内端から前記端の間の中間位置まで延びる、
請求項２７ないし３６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロールポンプ先端シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のスクロールコンプレッサ又はポンプは、固定スクロール、旋回スクロール、及び旋回スクロール用の駆動機構を備える。駆動機構は、ポンプ入口とポンプ出口との間で流体の圧送を引き起こすために、旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回するように構成されている。固定スクロール及び旋回スクロールの各々は、略円形のベースプレートから延びる直立スクロール壁を備える。各スクロール壁は、それぞれのベースプレートから遠く離れて配置されてそれぞれのベースプレートに対して略垂直に延びる端面又は先端面を有する。旋回スクロール壁は、旋回スクロールの旋回中に固定スクロール壁と噛み合い、スクロールの相対的な旋回運動により、連続したガス容積が、各スクロール壁の間に規定されたポケット内に封入されて入口から出口まで圧送されるように構成されている。
【０００３】
スクロールポンプは、潤滑されないドライポンプとすることができ、内部作業空間は油などの流体でシールされない。この場合、背漏れを防止するために、各スクロール壁の先端部は、他方のスクロールのベースプレートに当接してシールする先端シールを備える。先端シールは、スクロール壁の先端部に定められた溝内に位置し、典型的にはＰＴＦＥ製である。各溝の基部と先端シールの対向面との間に小さな隙間が存在し得るので、使用時、隙間を占める流体は、先端シールを他方のスクロールのベースプレートに向ってこれに当接して押し付ける。先端シールは、製造及び作動上の公差によって生じたスクロール間の隙間を閉じて漏れを許容レベルまで低減する。
【０００４】
一般に、先端シールは、先端溝よりも狭く、先端シールと溝の対向する側壁との間には半径方向の間隙がある。スクロールの相対的な旋回運動の間に、先端シールは、その運動の一部では一方の側壁に付勢され、その運動の別の一部では他方の側壁に付勢される。先端シールがこれらの位置の間で前後に移動する際に、シールの一方側からシールの他方側への漏れ流路が存在するので、漏れが増大する。公知の先端シールは、典型的には、１：１である、高さ：半径方向幅のアスペクト比を有する。すなわち、先端シールの半径方向幅は、先端シールの高さに等しいので、先端シールは、正方形の断面を有する。従って、先端シールは、半径方向又は幅方向では比較的剛性が高い。先端シールが先端シール溝の各側壁の間で半径方向に移動するとき、この比較的剛性が高いことが、先端シールの移動を遅くするので漏れが増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば放射線被爆を伴う一部の真空用途に関して、オイルフリーのスクロールポンプを使用することが好都合である場合、又は必須である場合さえある。しかしながら、放射線被爆する可能性がある場合、ＰＴＦＥを先端シール材として使用することは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項１に規定するスクロールポンプを提供する。
【０００７】
本発明は、請求項１４に規定するスクロールポンプ先端シールも含む。
【０００８】
本発明は、請求項２７に規定する先端シールをスクロールポンプ内に設ける方法を含む。
【０００９】
単に例示的に示される以下の開示は図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スクロールポンプの概略図である。
【図２】先端シール構成の第１の実施例を示す固定スクロールの概略平面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ〜ＩＩＩの断面図である。
【図４】図２に示す固定スクロールの中央領域の拡大図である。
【図５】図４に対応する先端シール構成の第２の実施例を示す図である。
【図６】図４に対応する先端シール構成の第３の実施例を示す図である。
【図７】図４に対応する先端シール構成の第４の実施例を示す図である。
【図８】図４に対応する先端シール構成の第５の実施例を示す図である。
【図９】図４に対応する先端シール構成の第６の実施例を示す図である。
【図１０】別の金属先端シールの概略的な斜視図である。
【図１１】図１０のXI-XI線の部分断面図である。
【図１２】金属先端シール用の２つの金属シールセグメントの側立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図４を参照すると、スクロールポンプ１０は、ポンプハウジング１２と、本実施例では偏心軸部１６を有する駆動軸１４を備えるスクロール駆動部とを備えている。スクロール駆動部は、駆動軸１４と連結したモーター１８によって駆動される。偏心軸部１６は、旋回スクロール２０に連結されており、駆動軸の回転は、流体をポンプ入口２４とポンプ出口２６との間の流体流路に沿って圧送する、固定スクロール２２に対する旋回運動を旋回スクロールに与える。
【００１２】
固定スクロール２２は、スパイラル又はインボリュートスクロール壁２８を備える。スクロール壁２８は、略円形のベースプレート３２の主要面３０から垂直に延び、主要面３０から離間する端面又は先端面３４を有する。先端面３４は、主要面３０に略平行とすることができる。旋回スクロール２０は、スパイラル又はインボリュートスクロール壁３６を備える。スクロール壁３６は、略円形のベースプレート３８の主要面３７から垂直に延び、主要面３７から離間する端面又は先端面４０を有する。先端面４０は、主要面３７に略平行とすることができる。旋回スクロール壁３６は、旋回スクロール２０の旋回運動中に固定スクロール壁２８と協働する又はかみ合う。スクロール２０、２２の相対的な旋回運動により、連続したガス容量は、各スクロール壁の間に定められたポケット内に閉じ込められて入口から出口まで圧送される。
【００１３】
スクロールポンプ１０はドライポンプとすることができ、スクロール２０、２２は潤滑さないので、各スクロールの間の作業隙間をシールする潤滑油が存在しない。スクロール壁２８、３６の先端面３４、４０とベースプレート３２、３８の対向する主要面３０、３７との間のそれぞれの隙間４２、４４を通る背漏れを防止するか又は少なくとも低減するために、それぞれの先端シール構成が設けられており、隙間４２、４４を閉鎖するようになっている。固定スクロール２２の先端シール構成は、図２〜図４に示されており、以下で詳細に説明する。図１〜図４には示されていないが、旋回スクロール２０の先端シール構成は、固定スクロール２２の先端シール構成と同じか又は同様とすることができる。
【００１４】
図２〜図４を参照すると、固定スクロール２２の先端シール構成は、スクロール壁２８の先端面３４に形成された溝４８内に位置するセグメント化された金属先端シール４６（１）〜４６（ｎ）を備える。一部の実施例では、溝４８は、スクロール壁２８の半径方向最内端５０からスクロール壁の半径方向最外端５２に延びることができる。しかしながら、図２〜図４に例示する実施例では、溝４８は、スクロール壁２８の半径方向最内端５０から半径方向最内端５０と半径方向最外端５２との中間の位置４７まで延びている。先端シール構成は、位置４７に配置した溝４８の端部からスクロール壁２８の半径方向最外端５２まで、先端シールのないスクロール壁の先端面３４を備えることができる。先端シールのない先端面３４の一部が先端シール構成の一部を形成する実施例では、先端面は、対向するベースプレート３８の主要面３７との間の流体の漏れを阻止する、ポケット、窪み、溝、又はセレーションを形成する１又は２以上の凹部を備えることができる。先端シールのない先端面３４の一部が先端シール構成の一部を形成する実施例では、圧送流体の圧力が相対的に低くなる領域では先端シールがなく、圧力が相対的に高くなる場所では先端シールが存在するように、セグメント化された金属先端シール４６（１）〜４６（ｎ）は、スクロール壁２８の内側端部に設けられており、スクロール壁の外側端部では先端シールが省略される。
【００１５】
図３を参照すると、溝４８の基部５７と、対向するセグメント化された金属先端シール４６（１）〜４６（ｎ）の側面との間には小さな隙間５６があるので、使用時、隙間を占める流体は、セグメント化された金属先端シールを旋回スクロール２０のベースプレート３８の対向する主要面３７の方に押し付けることができる。従って、セグメント化された金属先端シール４６（１）〜４６（ｎ）は流体クッションで支持することができ、これは、シールを付勢してベースプレート３８の主要面３７とシール係合させる機能を果たす。加えて、図３には示されていないが、セグメント化された金属先端シール４６（１）〜４６（ｎ）と溝４８の対向する側壁との間には半径方向間隙が存在できる。スクロール２０、２２の相対的な旋回運動の間に、セグメント化された金属先端シール４６（１）〜４６（ｎ）は、その運動の一部では一方の側壁に付勢され、その運動の別の一部では他方の側壁に付勢される。
【００１６】
図４で最も良く分かるように、セグメント化された金属先端シールは、溝４８内に端と端が接触して配置された複数のシールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）を備える。金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体として第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有し、内部に配置された少なくとも１つの空隙を含む細長体である。断面において、シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と第２の端部６０との間に延びる中心線に対して対称とすることができ、断面は少なくとも実質的に矩形とすることができる。金属先端シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、細長体の縦方向に湾曲することができる。この実施例では、第１の端部５８及び第２の端部６０の各々は、平面又は平坦な端面を備える。必須ではないが、例示する実施例では、端面は直立しており、使用時、溝４８の基部５７に対して少なくとも実質的に垂直に延びる。金属シールセグメント４６（１）以外の全てのシールセグメントの第１の端部５８は、隣接する金属シールセグメントのそれぞれの対向する第２の端部６０と向かい合って当接する関係で配置され、その結果、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）のそれぞれの長さの総和に実質的に対応する長さを有する、実質的に連続した先端シールを効果的に形成する。
【００１７】
図５は、全体的に図４に対応する、溝４８内で端と端が接触して配置された複数の金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）を備える金属先端シールの第２の実施例を示す。金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体として第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有し、内部に配置された少なくとも１つの空隙を含む細長体である。この実施例では、金属シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除く、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）の全ては、傾斜端面を備える第１の端部５８及び第２の端部６０を有する。第１の金属シールセグメント４６（１）の第１の端部５８及び金属シールセグメント４６（ｎ）の第２の端部６０は、これらの端部を溝４８のそれぞれの端部の近くに取り付けることを可能にするように構成された端面、例えば、直立した平坦な端面を備えることができる。金属シールセグメント４６（１）以外の全てのシールセグメントの第１の端部５８は、連続した金属先端シールを効果的に形成するように、隣接するセグメントのそれぞれの対向する第２の端部６０と面と面とが重なり合う関係で当接した状態で配置される。
【００１８】
図６は、全体的に図４に対応する、溝４８内で端と端が接触して配置された複数の金属シールセグメント４６（１）、４６（２）、４６（３）〜４６（ｎ）（セグメント４６（ｎ）は図６では図示せず）を備える先端シールの第３の実施例を示す。金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体として第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有し、内部に配置された少なくとも１つの空隙を含む細長体である。この実施例では、金属シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除き、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）の全ては、それぞれ端面を備える第１の端部５８及び第２の端部６０を備え、この端部は、切り込みが形成されており、嵌合階段形成部を定めるようになっている。第１の金属シールセグメント４６（１）の第１の端部５８及び金属シールセグメント４６（ｎ）の第２の端部６０は、これらの端部を溝４８のそれぞれの端部の近くに取り付けることを可能にするように構成された端面、例えば、直立した平坦な端面を備えることができる。第１の金属シールセグメント４６（１）以外の全てのシールセグメントの第１の端部５８は、隣接するシールセグメントのそれぞれの対向する第２の端部６０と重なり合う関係で当接した状態で配置される。従って、金属シールセグメント４６（２）の第１の端部５８の階段形成部は、金属シールセグメント４６（１）の第２の端部６０の階段形成部と重なり合い、金属シールセグメント４６（３）の第１の端部５８の階段形成部は、金属シールセグメント４６（２）の第２の端部６０の階段形成部と重なり合うので、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、実質的に連続した金属先端シールを形成するように配置される。従って、端面の構成は、端面が向き合った場合に、横並びの、上に位置しない重なり合う関係であるようになっている。
【００１９】
図５及び図６に例示的に示すような重なり合う関係で組み付けられる金属シールセグメントを提供することで、図４に示す実施例で例示された単純な当接関係で得られるよりも、隣接するセグメント間に大きな表面接触領域又は接続部を提供することができる。隣接する金属シールセグメント間の表面接触領域の増大によって、金属シールセグメント間の漏れの可能性を低減することができる。隣接するセグメント間の重なりは、２つのスクロール２０、２２間の十分なシールを維持すると同時にある程度の熱膨張に対応することもできる。
【００２０】
図７は、全体的に図４に対応する、溝４８内で端と端が接触して配置された複数の金属シールセグメント４６（１）、４６（２）、４６（３）〜４６（ｎ）（セグメント４６（ｎ）は図７では図示せず）を備える先端シールの第４の実施例を示す。金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体として第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有し、内部に配置された少なくとも１つの空隙を含む細長体である。この実施例では、金属シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除き、金属シールセグメント４６（１）、４６（２）、４６（３）〜４６（ｎ）の全ては、それぞれの相互係合可能な端部形成部を備える第１の端部５８及び第２の端部６０を有し、これによって、隣接する金属シールセグメントは、実質的に連続した金属先端シールを形成するために、ヒンジ式又は関節接合式の端と端が接触した関係で接続することができる。第１の金属シールセグメント４６（１）の第１の端部５８及び金属シールセグメント４６（ｎ）の第２の端部６０は、これらの端部を溝４８のそれぞれの端部の近くに取り付けることを可能にするように構成された端面、例えば、直立した平坦な端面を備えることができる。端部形成部によって作られた接続部では、個々の金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、先端シールの縦方向の相対移動では分離できないようになっている。例示の実施例では、端部形成部は、フック又はアンダーカットの形を取る。ヒンジ式又はヒンジ様の接続部を隣接する金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）間に形成することによって、高い可撓性の先端シールを提供することができるので、旋回スクロール２０の旋回運動に応じた溝４８の各側壁の間の先端シールの横断方向又は横方向の移動が容易となり、先端シールより下方の漏れが潜在的に低減する。
【００２１】
図８は、全体的に図４に対応する、溝４８内で端と端が接触して配置された複数の金属シールセグメント４６（１）、４６（２）、４６（３）〜４６（ｎ）（セグメント４６（ｎ）は図８では図示せず）を備える先端シールの第５の実施例を示す。金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体として第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有し、内部に配置された少なくとも１つの空隙を含む細長体である。この実施例では、シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除き、金属シールセグメント４６（１）、４６（２）、４６（３）、４６（４）〜４６（ｎ）の全ては、それぞれの相互係合可能な端部形成部を備える第１の端部５８及び第２の端部６０を有し、これによって、隣接するシールセグメントは、実質的に連続した金属先端シールを形成するために、端と端が接触した関係で接続することができる。第１の金属シールセグメント４６（１）の第１の端部５８及び金属シールセグメント４６（ｎ）の第２の端部６０は、これらの端部を溝４８のそれぞれの端部の近くに取り付けることを可能にするように構成された端面、例えば、直立した平坦な端面を備えることができる。端部形成部の構成では、個々の金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、金属先端シールの縦方向の相対移動では分離できないようになっている。
【００２２】
この実施例では、相互係合可能な端部形成部は、第２の端部６０内に設けられた嵌合用窪みへ挿入可能な突出部を第１の端部５８に備える。突出部は、ネック部６４によって金属シールセグメント４２（２）〜４６（ｎ）の本体に結合された円形断面の先端部６２を備えることができ、窪みは、円形断面の内端部６６、及び内端部からそれぞれのセグメントの端部に延びるより狭い溝６８を備えることができる。端部形成部は、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）の縦方向を横切る方向への相対移動によって相互に係合するように構成することができる。例示の実施例では、第１の端部５８の端部形成部は、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）の長手方向軸に対して少なくとも実質的に垂直な相対移動によって第２の端部６０を有する端部形成部へ挿入可能である。端部形成部は、圧入又は軽度の締まり嵌めを行うように構成することができる。
【００２３】
シールセグメントに図８に例示するような相互の緊密嵌合部である相互係合可能な結合用端部形成部を提供することによって、隣接する金属シールセグメント間に積極的な結合を形成する可能性がもたらされるので、金属シールセグメントは、組み付けられると一体部品の金属先端シールを厳密に再現することができる。端部形成部は、例えば、金属先端シールの縦方向の相対移動が許容されないように構成することができる。代替的に又は付加的に、端部形成部は、金属シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）の横方向の相対的移動が許容されないように構成することができる。
【００２４】
一部の実施例では、スクロール壁の先端に形成された溝内に端と端が接触して取り付けられた複数の別々の金属シールセグメントを備えるセグメント化された先端シールとして金属先端シールを作ることによって、一体形先端シールでは得ることができないある程度の横断方向又は横方向の可撓性が得られる。さらに、このように金属先端シールを作ることによって、製造が単純になりバルク材の浪費を低減することができる。
【００２５】
図９は、全体的に図４に対応する、先端シール１４６の第６の実施例を示す。金属先端シール１４６は、一体形先端シールであり、少なくとも１つの内部に配置された空隙を定める。金属先端シール１４６は、略矩形の断面とすることができ、第１の端部１５８及び第２の端部（図９では図示せず）を有する。第１の端部１５８は、スクロール壁２８の半径方向最内端１５０に隣接する溝１４８の端部に配置される。図２を参照すると、第２の端部は、スクロール壁部２８の半径方向最外端５２に隣接するか、又は位置４７などの２つの端部の中間位置に配置することができる。
【００２６】
金属先端シール１４６は、側面に窪み又はノッチ１４９を備える。窪み１４９は、金属先端シール１４６の長さ全体に沿って、又はその長さの一部の上だけに規則正しく相隔たる間隔で配置することができる。例示する実施例では、窪み１４９は、金属先端シール１４６の両面に設けられている。金属先端シール１４６の両面に設ける場合、窪み１４９は、図９に示すように概して対向する離間された関係で配置されるか、又は千鳥配置することができる。窪み１４９は、弓形の断面とすることができ、金属先端シール１４６の一部又は全高にわたって延びることができる。窪み１４９は、金属先端シール１４６の横断方向又は横方向の可撓性が大きくすることができ、結果的に、スクロール旋回時、溝４８の対向する側壁の間の金属先端シールの移動が容易になる。窪み１４９は、金属先端シールの質量を低減することもできる。
【００２７】
図１０は、少なくとも１つの内部に配置された空隙を定める細長体を含む、別の金属先端シール２４６の斜視図である。金属先端シール２４６は、略矩形の断面とすることができ、第１の端部２５８及び第２の端部２６０を有する。図２を参照すると、金属先端シール２４６の長さは以下のようにすることができる、すなわち、スクロールポンプ１０の先端面３４、４０に取り付けられると、第１の端部２５８は、スクロール壁部２８、３６の半径方向最内端２５０の近傍に配置され、第２の端部２６０は、それぞれのスクロール壁の半径方向最外端２５２の近傍に配置される。もしくは、金属先端シール２４６は、第１の端部２５８がスクロール壁の半径方向最内端２５０の近傍に配置されると、第２の端部２６０が、例えば図２に例示するように、半径方向最内端２５０と半径方向最外端２５２の中間に配置されるように相対的に短くすることができる。
【００２８】
図１１を参照すると、金属先端シール１４６、２４６は、複数の内部配置された空隙２５１を定める金属発泡体で作ることができる。金属発泡体は、図１１に示すように独立セル金属発泡体とすることができる。図９、図１０、及び図１１は、発泡金属で作られた一体形金属先端シール２４６を例示するが、発泡金属の使用は一体形金属先端シールに限定されず、セグメント化された金属先端シールの金属シールセグメントは、同様に発泡金属で作ることができることを理解されたい。
【００２９】
他の実施例では、金属先端シール又は金属先端シールセグメントは、端部が、例えば、適切なクリンピング又はプラッギングで閉鎖された所定のカット長さの中空部材、例えばチューブから作ることができる。図１２は、各々が中空部材を備えた２つの金属シールセグメント３４６を示す。各々中空部材の第１の端部３５８及び第２の端部３６０は、内部に配置された空隙３５１を定めるためにクリンピング、別の変形プロセス、又はプラッギングによって閉鎖されている。
【００３０】
金属先端シールは青銅で作ることができ、このことは青銅が核用途に承認された材料であるという利点を有する。青銅をセグメント化された金属先端シール材として使用することは、青銅が自己潤滑特性、耐摩耗性特性を有するので望ましい場合があり、このことは金属先端シールが対向するスクロールと摺り接触することになるので好都合であろう。おそらく金属を含有する合金のうちで、セグメント化された金属先端シールの製造に適する良好な耐摩耗性を示す他の金属としては、コバルト、銅、金、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、及び銀が挙げられる。
【００３１】
前述したように、金属先端シールは、これが収容される溝の基部と先端シールの対向面との間に配置された流体によって、対向するスクロールベースプレートの主要面に押し付けることができる。先端シールを横切る流体圧力は、ポンプ入口近傍の相対的に低い圧力とポンプ出口近傍の相対的に高い圧力との間で変化することになる。金属シール先端シールに１又は２以上の空隙を設けることによって、先端シールの全体的な密度が低減する。このことは好都合であり、その理由は、さもなければ少なくとも金属先端シールを横切って作用する圧力が相対的に低い場所では、流体圧力が先端シールを対向するスクロールベースプレートに押し付けるには十分でないからである。例えば、先端シールを発泡金属で作ることによって金属先端シールの全体的な密度を低減することができ、発泡金属で作られた先端シールは、同じ金属で作られた中実の金属先端シールよりもかなり低い密度を有することになる。例示的に、中実青銅シールセグメントは、８．８ｇ／ｃｍ3の密度を有することができ、代わりに独立セル発泡青銅シールセグメントを使用することによって密度を３〜４ｇ／ｃｍ3に低減することができる。セグメント化された先端シールは、ポンプ入口に最も近接して配置された先端シールの端部用に配置された相対的に低い密度の１又は２以上のシールセグメントと、ポンプ出口に最も近接して配置された先端シールの端部用に配置された相対的に高い密度の１又は２以上のシールセグメントを備えることができる。従って、１又は２以上の中空つまり発泡金属シールセグメントは、ポンプ入口に最も近接して配置された先端シールの端部の方に設けることができ、１又は２以上の中実金属シールセグメントは、ポンプ出口に最も近接して配置された先端シールの端部の方に設けることができる。
【００３２】
前述したように、金属先端シールは、スクロール壁の半径方向最内端だけに設けることができ、金属先端シールのない先端面の部分は、先端シール構成の残余部を形成することができる。他の実施例では、金属先端シールは、スクロール壁の少なくとも実質的に長さ全体に沿って設けることができる。金属シールセグメントの全ては、実質的に同じ長さを有することができる。代替的に、長さが異なる金属シールセグメントを設けることができる。長さが異なるシールセグメントを使用する実施例では、比較的短い金属シールセグメントは、スクロール壁の曲率が最も大きいスクロール壁の半径方向最内端に使用することができ、相対的により長いセグメントは、スクロール壁の曲率が減少する場所に使用することができる。一部の実施例では、単一の金属シールセグメントは、スクロール壁の半径方向に外側の湾曲部（ｔｕｒｎ）の１又は２以上に使用することができ、一方、複数のシールセグメントは、スクロール壁の半径方向に内側の湾曲部の１つのみに使用する。少なくとも一部の実施例では長さが相対的に短い金属シールセグメントを使用することが好都合な場合があり、その理由は、長さが相対的に長い金属シールセグメントを使用するには、スクロール壁の曲率の変化を考慮するために、異なる曲率を有するより多数の金属シールセグメントを設けることを必要とする場合があるからである。しかしながら、相対的により長い金属シールセグメントを使用することは、組み立て時間を短縮すると共に先端シールを通る潜在的な漏れ経路の数を低減するのに好都合であろう。
【００３３】
一部の実施例では、金属シールセグメントは、２０〜１００ｍｍの範囲の長さを有することができるが、他の実施例では、金属シールセグメントは、２０〜６０ｍｍの範囲の長さを有することができる。一部の実施例では、金属シールセグメントの少なくとも１つは、スクロール壁の半径方向最内端５０と半径方向最外端５２との間の先端面の湾曲長さの１〜５％の範囲の湾曲長さを有することができる。他の実施例では、少なくとも１つの金属シールセグメントは、先端面の湾曲長さの１〜２％の範囲の湾曲長さを有することができる。さらに他の実施例では、金属シールセグメントの少なくとも１つは、先端面の湾曲長さの約１．５％の湾曲長さを有することができる。
【００３４】
スクロールポンプ金属先端シールの最大の摩耗は、作動圧が最高であるはずのポンプ出口２６近傍に配置されたスクロール壁の端部で発生するであろう。金属シールセグメントの金属先端シールを設けることによって、交換を必要とする磨耗した金属シールセグメントだけを交換して、残りの金属シールセグメントを連続使用のために元の位置に残す可能性が生じる。このことは、材料使用の観点からコスト効率が高くなる場合があり、環境により優しい。さらに、その後の保守作業において、先端シールの摩耗時に生じるダスト量を低減する必要があるので、比較的短い新しい新規な先端シールを摩耗させることは好都合であろう。
【図１】
2019506570.tif 000003
【図２】
2019506570.tif 000004
【図３】
2019506570.tif 000005
【図４】
2019506570.tif 000006
【図５】
2019506570.tif 000007
【図６】
2019506570.tif 000008
【図７】
2019506570.tif 000009
【図８】
2019506570.tif 000010
【図９】
2019506570.tif 000011
【図１０】
2019506570.tif 000012
【図１１】
2019506570.tif 000013
【図１２】
2019506570.tif 000014
【国際調査報告】
2019506570.tif 000015
2019506570.tif 000016
2019506570.tif 000017