(57)【要約】  第１のスクロールと第２のスクロールと含む単段スクロールポンプをシールするスクロールポンプ先端シール。先端シールは、スクロール（２２）のスクロール壁（２８）の先端面（３４）に端と端が接触した状態で取り付けられた複数のシールセグメント（４６（１）〜４６（ｎ））で形成され、先端面（３４）と第２のスクロールのベースプレートとの間に連続したシールが形成される。【選択図】図２
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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有し、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面する先端面を有し、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面する先端面を有し、
前記旋回スクロール壁の先端面は、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うちの少なくとも一方は、前記先端面のそれぞれの上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】
前記シールセグメントの各々は、平坦な端面を含み、隣接する前記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１に記載のスクロールポンプ。
【請求項３】
前記シールセグメントの各々は、端面を含み、隣接する前記シールセグメントのそれぞれの対向する前記端面は、重なり合う関係で配置される、
請求項１に記載のスクロールポンプ。
【請求項４】
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３に記載のスクロールポンプ。
【請求項５】
前記セグメントの各々は、隣接する前記シールセグメントの端部形成部と嵌合する端部形成部を有する端部を備える、
請求項１に記載のスクロールポンプ。
【請求項６】
前記端部形成部は、前記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５に記載のスクロールポンプ。
【請求項７】
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５又は６に記載のスクロールポンプ。
【請求項８】
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１ないし７のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項９】
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８に記載のスクロールポンプ。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、
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９のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、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１０のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、金属で作られる、
請求項１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】
前記複数のシールセグメントは、前記先端面のそれぞれに形成された連続した溝内に配置される、
請求項１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】
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１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】
第１のスクロールと第２のスクロールとを備え単段スクロールポンプ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、前記第１及び第２のスクロールの一方のスクロール壁の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、連続したシールが、前記先端面と前記第１及び第２のスクロールの他方のベースプレートとの間に形成される、
ことを特徴とするスクロールポンプ先端シール。
【請求項１６】
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、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含む、
請求項１５に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１７】
前記端面は、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、隣接する前記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、
請求項１５に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１８】
前記端面は、前記シールセグメント端と端が接触した関係で配置される場合に、前記重なり合う端面が上に重なる関係にあるように構成される、
請求項１７に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項１９】
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、隣接する前記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を含む少なくとも１つの端部を備える、
請求項１５に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２０】
前記端部形成部は、前記隣接する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１９に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２１】
前記端部形成部は、突出部及び嵌合用窪みを含む、
請求項１９に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２２】
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１５ないし２１のいずれか１項に記載のスクロールポンプ。
【請求項２３】
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２２に記載のスクロールポンプ先端シール。
【請求項２４】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、
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１５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】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、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１５ないし２４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２６】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、金属で作られる、
請求項１５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２７】
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１５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２８】
第１のスクロールのスクロール壁と第２のスクロールのベースプレートの先端面との間をシールする先端シールをスクロールポンプ内に提供する方法であって、前記先端面上に端と端が接触した状態で複数のシールセグメントを配置して、連続した前記先端シールを形成するステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
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シールセグメントを配置するステップを含む、
請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記対向する端面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２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記端面は傾斜しており、前記重なり合う端面を上に重なる関係で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】
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シールセグメントを配置するステップを含む、
請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
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、前記隣接するシールセグメントの間でそれぞれのヒンジ結合部をもたらすように、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２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記シールセグメントは、
１）ポリイミド族のポリマー、
２）ポリアリールエーテルケトン族のポリマー、
３）ポリスルホン族のポリマー、
４）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２８ないし３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも１つの前記シールセグメントは、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２８ないし３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
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、前記複数のセグメントは、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先端シールを定める、
請求項２８ないし３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数のシールセグメントを前記先端面に形成された連続した溝内に配置するステップを含む、
請求項２８ないし３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
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２８ないし３７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を行う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か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、先端シールと対向する溝の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１５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２８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】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】金属発泡体構造を示す。
【図１０】２つのシールセグメントの概略側立面図である。
【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る。スクロール駆動部は、駆動軸１４に連結したモーター１８によって駆動され、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。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、シールセグメント４６（１）〜４６（ｎ）は、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。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。この実施例では、第２の端部６０は、対向する隣接する第３の端部５８と上に位置する関係で配置される。他の実施例では、端面の構成は、向かい合わせる場合に、重なり合う関係が横並びの上に位置しない関係であるようにすることができる。
【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。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。
【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。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。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（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。端部形成部の構成では、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。この実施例では、第１の端部５８での端部形成部は、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備える。突出部は、ネック部６４によってシールセグメント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、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、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。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、シールセグメントは、組み付けられると一体部品の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、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、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。
【００２２】
スクロール壁の先端に形成された溝内に端と端を接触して嵌められた複数の別々のシールセグメントを有するセグメント化された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の製造には適さない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する場合には適切な材料ではない。先端シールを複数のシールセグメントとして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製す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。適切なポリマーの例として、セグメント化された先端シールは、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製することができる。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ＰＥ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。
【００２３】
セグメント化された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。
【００２４】
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。
【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】
シールセグメントの各々は、同じ材料で作ることができる。しかしながら、一部の実施例では、（ポリイミド族又はＰＥＥＫ族のポリマーなど）相対的により可撓性のあるポリマーを使用して、スクロール壁の半径方向最内端で使用される１又は２以上のシールセグメントを作ることができ、一方で、金属を使用して、スクロール壁の半径方向最外端に対して使用される１又は２以上のシールセグメントを作る。いずれの場合も、端と端が接触して配置される複数のシールセグメントを使用することによって、ＰＴＦＥ製の先端シールが適切でないであろう圧送環境に適した材料で作った先端シールを提供する可能性がもたらされ、そうでない場合には、より適切な材料を使用することが容易ではないか又は材料を過度に浪費することになるはずである。
【００２８】
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。シールセグメントの１又は２以上が金属で作られている実施例では、シールセグメントの全体的な密度を低減するために、１又は複数のセグメントに空隙を設けることが望ましいであろう。そうでない場合、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。従って、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。金属パッキンセグメントの全体的な密度は、図９に示すようにセグメントを発泡金属で作ることによって低減することができ、好ましくは複数の内部空隙２５１を定める独立セル発泡金属とすることができる。例えば、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、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。他の実施例では、密度が相対的に低い金属パッキンセグメント３４６は、図１０に示すような内部空隙３５１を形成するために、例えば、端部３５８、３６０が適切なクリンピング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。
【００２９】
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。セグメント化さ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。
【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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