(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（２８）の先端面（３４）に取り付けられ、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（１４６）は、第１の端部（１５８）、第２の端部、及び複数の湾曲形成部（１４９）を含む。湾曲形成部（１４９）は、先端シールの横方向の湾曲を容易にするために、先端シールの第１の端部と第２の端部との間で相隔たる間隔で配置された、先端シール（１４６）の少なくとも部分的な不連続部である。【選択図】図１０
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【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に向かって延びる旋回スクロール壁とを含み、前記固定スクロールは、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に向かって延びる固定スクロール壁とを含み、
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一方は、前記それぞれの先端面上に配置された先端シールを含み、
前記先端シールは、第１の端部と第２の端部とを有すると共に複数の湾曲形成部を含み、前記湾曲形成部は、前記先端シールの横方向の湾曲を容易にするために、前記先端シールの少なくとも一方の外壁に、前記第１の端部と前記第２の端部との間に相隔たる間隔で配置された少なくとも部分的な不連続部を備える、
ことを特徴とするスクロールポンプ。
【請求項２】
前記先端シールは、第１の側面と第２の側面とを有し、前記第１及び第２の側面の各々は、前記第１の端部から前記第２の端部まで延び、前記湾曲形成部は、前記第１の側面及び第２の側面の少なくとも一方に設けられた部分的な不連続部を備える、
請求項１に記載のスクロールポンプ。
【請求項３】
前記部分的な不連続部は、前記第１の側面に形成された第１の窪みと、前記第２の側面に形成された第２の窪みを備える、
請求項２に記載のスクロールポンプ。
【請求項４】
前記湾曲形成部は、前記第１の窪みの反対側に配置されたそれぞれの前記第２の窪みを備える、
請求項３に記載のスクロールポンプ。
【請求項５】
前記先端シールは、端と端が接触して配置された複数のシールセグメントを備え、それぞれの前記不連続部は、前記シールセグメントの隣接する前記端部の間に形成される、
請求項１に記載のスクロールポンプ。
【請求項６】
前記シールセグメントの各々は、平坦な端面を含み、それぞれの前記隣接する端部が当接する関係にあるように配置される、
請求項５に記載のスクロールポンプ。
【請求項７】
前記シールセグメントの各々は、それぞれの前記隣接する端部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つの端面を備えている、
請求項５に記載のスクロールポンプ。
【請求項８】
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７に記載のスクロールポンプ。
【請求項９】
前記セグメントの各々は、前記隣接する端部の端部形成部に相互係合する端部形成部を備えた端部を備える、
請求項５に記載のスクロールポンプ。
【請求項１０】
前記端部形成部は、前記隣接する端部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９に記載のスクロールポンプ。
【請求項１１】
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９又は１０に記載のスクロールポンプ。
【請求項１２】
前記複数のシールセグメントは、
ｉ）２０〜１００ｍｍ、又は、
ｉｉ）２０〜６０ｍｍ
の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ている、
請求項５ないし１１のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１３】
前記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１２に記載のスクロールポンプ。
【請求項１４】
前記複数の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５ないし１３のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１５】
前記先端シールは、
ｉ）ポリイミド族、
ｉｉ）ポリアリールエーテルケトン族、
ｉｉｉ）ポリスルホン族、又は、
ｉｖ）ポリアミドイミド族、
のポリマーで作られる、
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１６】
前記先端シールは、少なくとも１．５ＧＰａ、好ましくは、少なくとも２．０ＧＰａの曲げ弾性率を有するポリマーで作られる、
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１７】
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、第１の端部と第２の端部とを有し、前記先端シールの横方向の湾曲を容易にするために、前記先端シールの少なくとも一方の外壁に、前記第１の端部と前記第２の端部との間に相隔たる間隔で配置された少なくとも部分的な不連続部を備えている湾曲形成部を備えている、
スクロールポンプ先端シール。
【請求項１８】
前記先端シールは、第１の側面と第２の側面とを有し、前記第１及び第２の側面の各々は、前記第１の端部から前記第２の端部まで延び、前記湾曲形成部は、前記第１及び第２の側面のうちの少なくとも一方に設けられた部分的な不連続部を備えている、
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】
前記部分的な不連続部は、前記第１の側面に形成された第１の窪みと、前記第２の側面に形成された第２の窪みを備える、
請求項１８に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２０】
前記湾曲形成部は、前記第１の窪みの反対側に配置されたそれぞれの前記第２の窪みを備える、
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】
前記先端シールは、前記先端面に端と端が接触して取り付けられる複数のシールセグメントを備え、それぞれの前記不連続部は、前記シールセグメントが前記端と端が接触した関係で配置される場合に、前記シールセグメントの隣接する前記端部の間に形成される、
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】
前記シールセグメントの各々は、前記隣接する端部が当接する関係にあるように構成された平坦な端面を備える、
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】
前記シールセグメントの各々は、前記シールセグメントが前記端と端が接触した関係で配置される場合に、それぞれの前記隣接する端部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２１に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２４】
前記端面は、前記重なり合う端部が上に重なる関係にあるように構成される、
請求項２３に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２５】
前記シールセグメントの各々は、前記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、前記隣接する端部の端部形成部に嵌合するように構成された端部形成部を含む少なくとも１つの端部を備える、
請求項２１に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２６】
前記端部形成部は、前記隣接する端部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２５に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２７】
前記端部形成部は、突出部及び嵌合用窪みを含む、
請求項２６に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２８】
前記複数のシールセグメントは、
ｉ）２０〜１００ｍｍ、又は、
ｉｉ）２０〜６０ｍｍ、
の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含む、
請求項２１ないし２７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２９】
前記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２８に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項３０】
前記複数の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含み、前記第２の密度は、前記第１の密度よりも高い、
請求項２１ないし２９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３１】
前記先端シールは、
ｉ）ポリイミド族、
ｉｉ）ポリアリールエーテルケトン族、
ｉｉｉ）ポリスルホン族、又は、
ｉｖ）ポリアミドイミド族、
ポリマーで作られる、
請求項１７ないし３０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３２】
前記先端シールは、少なくとも１．５ＧＰａ、好ましくは、少なくとも２．０ＧＰａの曲げ弾性率を有するポリマーで作られる、
請求項１７ないし３１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３３】
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提供する方法であって、
前記先端シールに複数の湾曲形成部を提供するステップ、を含み、
前記形成部は、前記先端シールの横方向の湾曲を容易にするために、前記先端シールの少なくとも１つの外壁に、前記先端シールに沿って相隔たる間隔で配置された少なくとも部分的な不連続部を備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項３４】
前記先端シールを提供する方法であって、前記先端シールは、第１の端部と、第２の端部と、第１の側面と、第２の側面とを有し、前記第１及び第２の側面の各々は、前記第１の端部から前記第２の端部まで延び、前記湾曲形成部は、前記第１及び第２の側面のうちの少なくとも一方に設けられた部分的な不連続部を含む、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記先端シールを提供する方法であって、前記部分的な不連続部は、前記第１の側面に形成された第１の窪みと、前記第２の側面に形成された第２の窪みを備える、
請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記先端シールを提供する方法であって、前記湾曲形成部は、前記第１の窪みの反対側に配置されたそれぞれの前記第２の窪みを備える、
請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記先端シールを提供する方法であって、複数のシールセグメントを前記先端面上に端と端が接触した状態で配置して、前記シールセグメントの隣接する前記端部の間に形成されたそれぞれの前記不連続部を有する、連続した前記先端シールを形成するステップを含む、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記先端シールを提供する方法であって、それぞれの前記隣接する端部が当接する関係にあるように前記複数のシールセグメントを配置するステップを含む、
請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記先端シールを提供する方法であって、前記隣接する端部が重なり合うように前記複数のシールセグメントを配置するステップを含む、
請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記先端シールを提供する方法であって、前記隣接する端部が上に重なる関係にあるように前記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３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記先端シールを提供する方法であって、前記シールセグメントの前記隣接する端部のそれぞれの端部形成部が嵌合するように、前記複数のシールセグメントを配置するステップを含む、
請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記先端シールを提供する方法であって、それぞれのヒンジ結合部が前記隣接する端部シールセグメントの間で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含む、
請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記先端シールを提供する方法であって、前記複数の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含み、前記第２の密度は、前記第１の密度よりも高い、
請求項３７ないし４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記先端シールを提供する方法であって、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、前記端部の間の長さとを有し、前記先端シールは、前記半径方向最内端から前記端部の中間位置まで延びる、
請求項３３ないし４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記先端シールを提供する方法であって、前記先端シールは、
１）前記ポリイミド族のポリマー、
２）前記ポリアリールエーテルケトン族のポリマー、
３）前記ポリスルホン族のポリマー、
４）前記ポリアミドイミド族のポリマー、又は、
５）金属、
で作られる、
請求項３３ないし４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記先端シールを提供する方法であって、前記先端シールは、少なくとも１．５ＧＰａ、好ましくは、少なくとも２．０ＧＰａの曲げ弾性率を有するポリマーで作られる、
請求項３３ないし４５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、放射線被爆され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１７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３３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III-III線の断面図である。
【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】金属発泡体構造を示す。
【図９】２つのシールセグメントの側立面図である。
【図１０】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。
【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と連結されており、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に向かって押し付けることができる。従って、セグメント化された先端シール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。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とを有する細長体である。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。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。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シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）を備える先端シールの第２の実施例を示す。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とを有する細長体である。この実施例では、シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除く、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のシールセグメント４６（１）の第１の端部５８及びシールセグメント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。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、セグメントが連続した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。シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体的に第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有する細長体である。この実施例では、シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除き、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のシールセグメント４６（１）の第１の端部５８及びシールセグメント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。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、シールセグメント４６（２）の第１の端部５８の階段形成部は、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、シールセグメント４６（３）の第１の端部５８の階段形成部は、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、シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、実質的に連続した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。隣接するシールセグメント間の表面接触領域の増大によって、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。シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、第１の端部５８と、全体的に第１の端部の反対側に配置された第２の端部６０とを有する細長体である。この実施例では、シールセグメント４６（１）及び４６（ｎ）を除き、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のシールセグメント４６（１）の第１の端部５８及びシールセグメント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２〜図７に例示する実施例は、スクロール壁の先端内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を備えている。不連続の形の湾曲形成部が、シールセグメントの隣接する端部の間で先端シールの外壁又は側面に形成される。不連続部は、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をもたらす。さらに、先端シールを複数の別々のセグメントで形成することによって、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。
【００２２】
図２〜図７に例示する先端シール１４６は、金属発泡体で作ることができる。図８に示すように、金属発泡体は、内部配置された複数の空隙２５１を定める。金属発泡体は、図８に示すように独立セル金属発泡体とすることができる。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９は、内部空隙を有するシールセグメントを提供する別の方法を示す、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。各々の中空部材の第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る。
【００２３】
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、耐摩耗特性を有するので望ましい場合があり、このことは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。
【００２４】
前述したように、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。先端シールを横切る圧力差が相対的に低い場合には、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場合がある。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し、これは、この問題を軽減することができる。一部の実施例では、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とを備えることができる。例えば、金属先端シールの全体的な密度は、先端シールを発泡金属で作ることによって低減することができ、この密度は同じ金属で作られた金属先端シールの密度よりもかなり低くすることができる。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。
【００２５】
前述したように、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、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、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。シールセグメントの全ては、実質的に同じ長さとすることができる。代替的に、長さが異なる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多数の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。
【００２６】
一部の実施例では、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、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、シールセグメントのうちの少なくとも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、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。
【００２７】
スクロールポンプ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。先端シールセグメントで作られた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シールセグメントだけを交換して、残りの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、比較的短い新規な先端シールを摩耗させることは好都合であろう。
【００２８】
図１０は、全体的に図４に対応する、先端シール１４６の第５の実施例を示す。先端シール１４６は、一体形先端シールである。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１０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つの端の中間位置に配置することができる。
【００２９】
先端シール１４６は、先端シールの少なくとも１つの外壁に、部分的な不連続部を有する湾曲形成部１４９を備える。例示する実施例では、湾曲形成部は、先端シール１４６の側面に縦方向に延びる窪み又はノッチ１４９を有している。窪み１４９は、先端シール１４６の長さ全体に沿って、又はその長さ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、先端シール１４６の両面に設けられている。先端シール１４６の両面に設ける場合、窪み１４９は、図１０に示すように概して対向する離間した関係で配置す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、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。湾曲形成部１４９を設けることによって、先端シール１４６の横断方向又は横方向の可撓性を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先端シールの移動が容易になる。窪み１４９は、先端シールの質量を低減することもできる。
【００３０】
スクロール壁部の先端に形成された溝内の端と端を接触して嵌められた部分的な不連続部又は複数の別々のシールセグメントを有する先端シールを設けると、そうでない場合には先端シール形成に適切ではないであろう、相対的に可撓性ではない材料の使用を可能にすることができる。さらに、先端シールを設けることによって、特定の動作環境では望ましいであろうが、これを加工して先端シールを形成することが難しいか又はバルク材の浪費となる可能性があるので、先端シール製造には適さないと考えられる材料を利用することができる。例えば、先端シールは、一般にＰＴＦＥ製であるが、ＰＴＦＥは、スクロールポンプが放射線に被爆される場合には適切な材料ではない。部分的な不連続部又は複数のシールセグメントを備える先端シールを設けることによって、ＰＴＦＥよりも高い曲げ弾性率を有しかつ放射線被爆に対してＰＴＦＥよりも少なくとも良好に対応し得るポリマー材料で先端シールを作る可能性がもたらされ、又は先端シールを金属で作る可能性さえもたらされる。ポリマー先端シールは、ポリイミド（ＰＩ）族、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）族、ポリスルホン（ＰＳＵ）族、又はポリアミドイミド族のポリマーで作ることができる。これらの高性能ポリマー族の適切な例としては、ＰＡＥＫ族のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＳＵ族のポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、及びＰＩ族のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が挙げられる。これらのポリマーは、少なくとも１．５ＧＰａ、好ましくは２．０ＧＰａよりも大きい曲げ弾性率を有することができる。例えば、ＰＥＩは、３．４〜５．４ＧＰａの曲げ弾性率を有することができ、ＰＥＳは、３．４〜５．６ＧＰａの曲げ弾性率を有することができ、ＰＩ族のＶＥＳＰＥＬ（登録商標）は、３．７〜２０ＧＰａの曲げ弾性率を有することができ、ＰＥＥＫは、１．３２〜２０ＧＰａの曲げ弾性率を有することができる。使用するポリマーは、ＰＴＦＥよりも低い密度を有することができる。例えば、使用するポリマーの密度は、１．６ｇ／ｃｍ3未満、好ましくは１．５ｇ／ｃｍ3未満とすることができる。ＰＥＥＫは、１．３２〜１．５１ｇ／ｃｍ3の密度を有することができ、ＰＥＩ及びＰＥＳは、１．２７〜１．５１ｇ／ｃｍ3の密度を有することができ、ＶＥＳＰＥＬ（登録商標）は、１．３７〜１．５４ｇ／ｃｍ3の密度を有することができる。このようなポリマー先端シールは、乾燥した環境で動作することができるので、自己潤滑性をもたらすために黒鉛などの充填剤をポリマー材料に添加することが望ましい場合がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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