(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び渦巻部を有する固定スクロール部材と、基板及び渦巻部を有する可動スクロール部材とをそれらの渦巻部において互いに噛み合わせて両スクロール部材間に圧縮室を形成するとともに、一方のスクロール部材の基板において渦巻部を取り囲むようにして周壁を設け、各基板と周壁とにより渦巻部収容空間を区画形成し、可動スクロール部材を固定スクロール部材の軸心周りで公転させることにより、圧縮室を渦巻部の外周側から中心側に移動させて、渦巻部収容空間を介したガスの吸入及び吸入ガスの圧縮を行う構成のスクロール型圧縮機において、
前記周壁の端面或いはこの端面に対向する他方のスクロール部材の基板の一方には、周壁の延在方向に沿って第１シール部材収容溝が環状に形成され、第１シール部材収容溝には他方に先端面を以って接触する第１シール部材が収容され、周壁の端面或いはこの端面に対向する他方のスクロール部材の基板の一方において第１シール部材収容溝の内周側には、周壁の延在方向に沿って第２シール部材収容溝が環状に形成され、第２シール部材収容溝には他方に先端面を以って接触する第２シール部材が収容されており、第１シール部材の先端面の面圧が第２シール部材の先端面の面圧より大きくなるように、対向するスクロール部材に対する各シール部材の押し付け状態を設定したシール構造。
【請求項２】
前記第１シール部材及び第２シール部材のうちの少なくとも第１シール部材と、それが収容されるシール部材収容溝との間に弾性部材を介在させた請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
前記弾性部材は、それが介在されるシール部材とシール部材収容溝との間をシールする機能を有する請求項２に記載のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、吸気系の排気を行うために用いられるスクロール型真空ポンプ等のスクロール型圧縮機のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスクロール型真空ポンプは、基板及び渦巻部を有する固定スクロール部材と、基板及び渦巻部を有する可動スクロール部材とを備える。圧縮室は、互いの渦巻部を噛み合わせることで両スクロール部材間に形成されている。周壁は、固定スクロール部材の基板において渦巻部を取り囲むようにして設けられている。渦巻部収容空間は各基板と周壁とにより囲まれて区画形成され、真空吸気配管系に接続されている。そして、可動スクロール部材を固定スクロール部材の軸心周りで公転させることで、圧縮室が渦巻部の外周側から中心側に向かって容積を縮小しつつ移動される。従って、真空吸気配管系のガスは渦巻部収容空間を介して圧縮室に吸入され、この吸気ガスは圧縮室の移動とともに圧縮されて渦巻部の中心側で排気配管系に排出される。
【０００３】
ここで、到達圧力（吸気系の圧力をいかに低くまで下げられるかを表す）を低める等、真空ポンプの性能を高めるためには、渦巻部収容空間のシール性を高めて外部からのエアーやダストの吸い込みを確実に防止することが重要である。
【０００４】
一般的に、渦巻部収容空間のシールのために、ダストシールが周壁の端面に環状に配設されて可動スクロール部材に接触されており、さらには、このダストシールを周壁の端面の外周側及び内周側の二重に設けることも考えられている。ダストシールを二重に設けることで、真空圧と大気圧との間を段階的にシールでき、渦巻部収容空間のシール性がさらに向上される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、何らかの理由により、可動スクロール部材が固定スクロール部材に対して傾いた場合、可動スクロール部材は一部において固定スクロール部材から離間しようとする。従って、ダストシールと可動スクロール部材との接触が、この離間部分において絶たれることがあり、渦巻部収容空間のシール性が低下されていた。その結果、到達圧力を低められない等、真空ポンプの所定の性能を発揮できないおそれがあった。
【０００６】
しかし、可動スクロール部材の傾きに対する追従性を高めるために、内外両ダストシールを、共に可動スクロール部材に対して強く押し付けた状態とすると、両ダストシールの可動スクロール部材との摺動による摩耗劣化が早められる。従って、渦巻部収容空間のシール性が早期に低下され、真空ポンプの所定の性能を長期にわたって持続し得なかった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、その目的は、可動スクロール部材の傾きに対する追従性と耐久性との兼ね合いに優れたスクロール型圧縮機のシール構造を提供することにある。
【０００８】
【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の発明では、周壁の端面或いはこの端面に対向する他方のスクロール部材の基板の一方には、周壁の延在方向に沿って第１シール部材収容溝が環状に形成され、第１シール部材収容溝には他方に先端面を以って接触する第１シール部材が収容され、周壁の端面或いはこの端面に対向する他方のスクロール部材の基板の一方において第１シール部材収容溝の内周側には、周壁の延在方向に沿って第２シール部材収容溝が環状に形成され、第２シール部材収容溝には他方に先端面を以って接触する第２シール部材が収容されており、第１シール部材の先端面の面圧が第２シール部材の先端面の面圧より大きくなるように、対向するスクロール部材に対する各シール部材の押し付け状態を設定したシール構造である。
【０００９】
この構成においては、可動スクロール部材が固定スクロール部材に対して傾いた場合、両シール部材の先端面は、一部において対向するスクロール部材から離間しようとする。特に、第１シール部材は第２シール部材よりも外周側にあるため可動スクロール部材の移動量が多く、その先端面と対向するスクロール部材との離間が生じ易い。
【００１０】
しかし、第１シール部材は自身の弾性力により、対向するスクロール部材側に第２シール部材よりも強く付勢されており、可動スクロールの傾きに対する追従性に優れる。従って、第１シール部材の先端面がスクロール部材から離間することが防止される。
【００１１】
また、第２シール部材は、スクロール部材に対する押し付けが第１シール部材よりも弱い。従って、第２シール部材は、第１シール部材よりもスクロール部材との摺動による摩耗劣化が緩やかとなり、渦巻部収容空間のシール性が早期に低下することがない。
【００１２】
請求項２の発明では、前記第１シール部材及び第２シール部材のうちの少なくとも第１シール部材と、それが収容されるシール部材収容溝との間に弾性部材を介在させたものである。
【００１３】
この構成においては、可動スクロール部材が固定スクロール部材に対して傾いた場合、両シール部材は、一部では対向するスクロール部材から離れようとし、一部では対向するスクロール部材に対してさらに押し付けられようとする。
【００１４】
従って、シール部材において対向するスクロール部材から離間しようとする側は、組み付け時の圧縮変形により蓄積されていた弾性部材の付勢力が開放されることで、対向するスクロール部材側に付勢され、このスクロール部材との接触が絶たれることはない。また、シール部材において対向するスクロール部材に対してさらに押し付けられようとする側は、さらなる弾性部材の圧縮変形により収容溝内への没入が許容され、このスクロール部材に対して過大な力で押し付けられることがない。従って、シール部材の異常摩耗が回避される。
【００１５】
請求項３の発明では、前記弾性部材は、それが介在されるシール部材とシール部材収容溝との間をシールする機能を有するものである。
この構成においては、渦巻部収容空間のシール性が向上される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をスクロール型真空ポンプのシール構造に具体化した一実施形態について説明する。
【００１７】
図１に示すように、フロントハウジング１１は、リヤハウジングを兼ねる固定スクロール部材１２に接合固定されている。回転軸１３はフロントハウジング１１に回転可能に支持されている。偏心軸１４は、フロントハウジング１１内において回転軸１３に突設されている。ベアリング１５は偏心軸１４の外周に嵌合されている。
【００１８】
可動スクロール部材１６はベアリング１５に嵌合され、ベアリング１５を介して偏心軸１４に相対回転可能に支持されている。クランクピン１７ａ等を備えた周知の規制機構１７は、可動スクロール部材１６とフロントハウジング１１との間に介在されている。可動スクロール部材１６は、規制機構１７によって、自身の軸線周りでの回転が規制されている。従って、回転軸１３が回転されると、可動スクロール部材１６は偏心軸１４によりベアリング１５を介して回転軸１３の軸線（固定スクロール部材１２の軸線）周りで公転される。
【００１９】
前記固定スクロール部材１２は、ポンプの外殻を兼ねる基板２１と、基板２１の内面においてフロントハウジング１１側に向かって立設された渦巻部２２とを備える。可動スクロール部材１６は、基板２３と基板２３の内面において固定スクロール部材１２側に向かって立設された渦巻部２４とを備える。両スクロール部材１２，１６は渦巻部２２，２４において互いに噛み合わされ、各渦巻部２２，２４の軸線方向の端面２２ａ，２４ａは、対向するスクロール部材１６，１２の基板２３，２１の内面に対向されている。圧縮室２５は渦巻部２２，２４及び基板２１，２３にて囲まれて形成されている。そして、可動スクロール部材１６が回転軸１３の軸線周りで公転されると、圧縮室２５は渦巻の外周側から中心側に向かって、容積を縮小しつつ移動される。
【００２０】
ポンプの外殻を兼ねる周壁２６は、固定スクロール部材１２の基板２１においてその外周部に、渦巻部２２，２４を取り囲むようにして一体成形されている。周壁２６の軸線方向の端面２６ａは、その内周側において可動スクロール部材１６の基板２３の内面に対向されている。渦巻部収容空間２７は各基板２１，２３及び周壁２６により囲まれて区画形成されている。吸入口２８は周壁２６の外周に穿設され、渦巻の最も外周側にある、つまり吸入工程にある圧縮室２５を、渦巻部収容空間２７を介して図示しない真空吸気配管系に接続する。吐出口２９は固定スクロール部材１２の基板２１の中心に形成され、渦巻の最も中心側にある、つまり吐出工程にある圧縮室２５を、図示しない排気配管系に開放する。従って、圧縮室２５が渦巻の外周側から中心側へ移動することにより、真空吸気配管系内のガスは、吸入口２８及び渦巻部収容空間２７を介して圧縮室２５に吸入されるとともに圧縮され、吐出口２９を介して排気配管系に排出される。
【００２１】
次に、シール構造について詳述する。
図１〜図３に示すように、チップシール収容溝３１は、各渦巻部２２，２４の端面２２ａ，２４ａにおいて、渦巻の延長方向へ延びるように形成されている。合成樹脂よりなるチップシール３２は渦巻状をなし、各チップシール収容溝３１に収容されている。
【００２２】
第１ダストシール収容溝３３は、周壁２６の端面２６ａにおいてその延在方向へ延びるように円環状に形成されている。第２ダストシール収容溝３４は、周壁２６の端面２６ａにおいて第１ダストシール収容溝３３の内周側に、同心円環状に形成されている。第１シール部材としての合成樹脂よりなる第１ダストシール３５はリング状をなし、第１ダストシール収容溝３３に収容されている。第２シール部材としての合成樹脂よりなる第２ダストシール３６は、第１ダストシール３５より小径なリング状をなし、第２ダストシール収容溝３４に収容されている。
【００２３】
弾性部材としての合成ゴムよりなるパッキン３７〜３９は横断面円形をなし、対応するチップシール３２或いはダストシール３５，３６に応じて渦巻状（３７）或いはリング状（３８，３９）の外形を有する。パッキン３７は、各チップシール３２とチップシール収容溝３１との間に介在されている。パッキン３８は第１ダストシール３５と第１ダストシール収容溝３３との間に、パッキン３９は、第２ダストシール３６と第２ダストシール収容溝３４との間にそれぞれ介在されている。
【００２４】
ここで、前記各収容溝３１，３３，３４の内底面３１ａ，３３ａ，３４ａから対向するスクロール部材１２，１６の基板２１，２３までの間隔は、この各収容溝３１，３３，３４に収容されるシール３２，３５，３６の自然状態での高さにパッキン３７〜３９の自然状態での高さを加えた長さより狭い。従って、両スクロール部材１２，１６を組み付けた状態にて各シール３２，３５，３６は、先端面３２ａ，３５ａ，３６ａを以って対向するスクロール部材１２，１６の基板２１，２３に押し付けられた状態となる。この状態にて、パッキン３７はチップシール３２の基端面３２ｂとチップシール収容溝３１の内底面３１ａとに、パッキン３８は第１ダストシール３５の基端面３５ｂと第１ダストシール収容溝３３の内底面３３ａとに、パッキン３９は第２ダストシール３６の基端面３６ｂと第２ダストシール収容溝３４の内底面３４ａとにそれぞれ弾性接触されている。
【００２５】
従って、圧縮室２５は、チップシール３２によって他の圧縮室２５及び渦巻部収容空間２７からシールされる。また、渦巻部収容空間２７は、ダストシール３５，３６によって、ポンプ内の大気雰囲気からシールされる。特に、ダストシール３５，３６を二重に設けることで、真空圧と大気圧との間を段階的にシールでき、渦巻部収容空間２７のシール性が良好となる。
【００２６】
本実施形態においては、第１ダストシール３５の先端面３５ａに作用する単位面積あたりの圧力（面圧）と、第２ダストシール３６の先端面３６ａの面圧との比が１を越えるように、理想的には１．５〜２．５となるように、第１及び第２ダストシール３５，３６の基板２３に対する押し付け状態が設定されている。この押し付け状態の設定は、ダストシール収容溝３３，３４の深さ、周壁２６の端面２６ａとそれに対向する基板２３の内面との間隙、パッキン３８，３９の材質や高さ、ダストシール３５，３６の材質や高さ等を調節することによりなされる。
【００２７】
図４は、第２ダストシール３６の先端面３６ａの面圧をある値に固定し、第１ダストシール３５の先端面３５ａの面圧を変化させた場合において、真空ポンプの到達圧力を計測した試験結果を示すグラフである。基板２３に対する第１ダストシール３５の押し付け力が弱く、第２ダストシール３６の先端面３６ａとの面圧比が低い場合、つまり、両ダストシール３５，３６のトータルのシール能力が低い場合に、到達圧力を低められないことはこの試験前でも想像に難くない。
【００２８】
しかし、図４のグラフからは、基板２３に対する第１ダストシール３５の押し付け力を強くして、第１ダストシール３５の先端面３５ａの面圧を高く設定すること、つまり、両ダストシール３５，３６のトータルのシール能力を高めることが、必ずしも真空ポンプの到達圧力を低くするとは限らないことが読み取れる。このことから、本発明人は、真空ポンプの到達圧力を低くするためには、第１ダストシール３５のシール能力と第２ダストシール３６のシール能力とのバランス、つまり、第１ダストシール３５の先端面３５ａの面圧と第２ダストシール３６の先端面３６ａの面圧とのバランスが重要であることを見出した。
【００２９】
そして、第１ダストシール３５の先端面３５ａと第２ダストシール３６の先端面３６ａとの面圧比を１．５以上でかつ２．５以下に設定した場合、両者３５，３６のシール能力のバランスが良好となり、真空ポンプの到達圧力を所望の圧力以下にまで低下させることができた。
【００３０】
上記構成の本実施形態においては、次のような効果を奏する。
（１）回転軸１３のブレ等により、可動スクロール部材１６が固定スクロール部材１２に対して傾いた場合、基板２３は、一部においてダストシール３５，３６から離れようとする。特に、第１ダストシール３５は第２ダストシール３６よりも偏心軸１４から遠い位置にあるため基板２３の移動量が多く、その先端面３５ａと基板２３との離間が生じ易い。
【００３１】
しかし、第１ダストシール３５の先端面３５ａの面圧が、第２ダストシール３６の先端面３６ａの面圧より大きく設定されている。従って、第１ダストシール３５は自身の弾性力により、第２ダストシール３６よりも強く可動スクロール部材１６側に付勢されている。その結果、第１ダストシール３５は可動スクロール部材１６の傾きに対する追従性に優れ、その先端面３５ａが基板２３から離間して渦巻部収容空間２７のシール性が低下することが防止される。
【００３２】
また、第２ダストシール３６は、可動スクロール部材１６に対して第１ダストシール３５よりも弱く押し付けられている。従って、第２ダストシール３６は第１ダストシール３５よりも、可動スクロール部材１６との摺動による摩耗劣化が緩やかとなり、両シール３５，３６のトータルのシール能力が早期に所定よりも低下されることがない。その結果、渦巻部収容空間２７の所定のシール性を長期に渡って維持できる。
【００３３】
以上のように、第１ダストシール３５の先端面３５ａの面圧を第２ダストシール３６の先端面３６ａの面圧より高く設定することで、可動スクロール部材１６の傾きに対する追従性と耐久性との兼ね合いに優れたシール構造となる。
【００３４】
（２）前述した可動スクロール部材１６の傾きにより、基板２３は、一部ではダストシール３５，３６から離れようとし、一部ではダストシール３５，３６にさらに押し付けられようとする。特に、第１ダストシール３５は第２ダストシール３６よりも偏心軸１４から遠い位置にあるため基板２３の移動量が多く、その先端面３５ａは基板２３から離間し易いし、基板２３に対して過大に押し付けられもし易い。
【００３５】
しかし、パッキン３８が、第１ダストシール３５と第２ダストシール収容溝３３との間に介在されている。従って、第１ダストシール３５において基板２３が離れようとする側は、組み付け時の圧縮変形で蓄積されていたパッキン３８の付勢力が開放されることで基板２３側に付勢され、先端面３５ａが基板２３の内面から離間することはない。また、第１ダストシール３５において基板２３がさらに押し付けられようとする側は、さらなるパッキン３８の圧縮変形により第１ダストシール収容溝３３内への没入（逃げ）が許容され、基板２３に過大な力で押し付けられることがない。従って、第１ダストシール３５の異常摩耗が回避される。
【００３６】
以上のように、パッキン３８は、可動スクロール部材１６の傾きに対する第１ダストシール３５の追従性を高め、渦巻部収容空間２７の所定のシール性の維持、すなわち、スクロール型真空ポンプの高性能の持続に貢献される。
【００３７】
（３）パッキン３９は、前述したパッキン３８と第１ダストシール３５との関係と同様に、可動スクロール部材１６の傾きに対する第２ダストシール３６の追従性を高める。従って、パッキン３９は、渦巻部収容空間２７の所定のシール性の維持、すなわち、スクロール型真空ポンプの高性能の持続に貢献される。
【００３８】
（４）パッキン３７は、前述したパッキン３８，３９とダストシール３５，３６との関係と同様に、可動スクロール部材１６の傾きに対するチップシール３２の追従性を高める。従って、パッキン３７は、圧縮室２５の所定のシール性の維持、すなわち、スクロール型真空ポンプの高性能の持続に貢献される。
【００３９】
（５）可動スクロール部材１６を支持する偏心軸１４は、一端側のみが回転軸１３により支持されている。つまり、可動スクロール部材１６は回転軸１３に片持ち支持されている。従って、回転軸１３は可動スクロール部材１６や偏心軸１４の荷重によりブレ易く、可動スクロール部材１６は固定スクロール部材１２に対して傾き易い。その結果、前述した（１）〜（４）の問題が顕著に表れる。このような構成の真空ポンプにパッキン３７〜３９を適用することは、その効果を奏するのに特に有効となる。
【００４０】
（６）パッキン３７〜３９は、各シール３２，３５，３６の基端面３２ｂ，３５ｂ，３６ｂと収容溝３１，３３，３４の内底面３１ａ，３３ａ，３４ａとにそれぞれ弾性接触され、各シール３２，３５，３６と収容溝３１，３３，３４との間のシール作用を奏する。従って、各シール３２，３５，３６による圧縮室２５及び渦巻部収容空間２７のシール性がさらに高められ、到達圧力をさらに低め得る等、真空ポンプの高性能化を図り得る。
【００４１】
本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態において、ダストシール３５，３６は二重に設けられていたが、これを変更し、ダストシールを三重や四重等さらに多重に設けても良い。この場合、外周側のダストシールほど先端面の面圧が高くなるように、各ダストシールの可動スクロール部材１６に対する押し付け状態を設定することが最も望ましいが、複数のダストシールのうち２つのダストシールについて、外周側のダストシールの面圧が内周側のダストシールの面圧より大きい関係にあれば良い。
【００４２】
○チップシール３２は、ダストシール３５，３６と比較して偏心軸１４に近い位置にあり、可動スクロール部材１６の傾きに対しても、ある程度は自身の弾性力によって追従可能である。従って、チップシール３２とチップシール収容溝３１との間にパッキン３７を介在させない構成を採ることも可能である。
【００４３】
○第２ダストシール３６は、第１ダストシール３５と比較して偏心軸１４に近い位置にあり、可動スクロール部材１６の傾きに対しても、ある程度は自身の弾性力によって追従可能である。従って、第２ダストシール３６と第２ダストシール収容溝３４との間にパッキン３９を介在させない構成を採ることも可能である。
【００４４】
○上記実施形態においてパッキン３７〜３９を、同じ弾性部材としてのバネ材に変更すること。
○空調システムに適用され、冷媒ガスの圧縮を行うためのスクロール型圧縮機のシール構造において具体化すること。
【００４５】
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）前記弾性部材３９を、第２シール部材３６と第２シール部材収容溝３４との間にも介在させた請求項２又は３に記載のシール構造。
【００４６】
このようにすれば、可動スクロール部材１６の傾きに対する第２シール部材３６の追従性をも高め得る。
（２）前記固定スクロール部材１２及び可動スクロール部材１６の渦巻部２２，２４の端面２２ａ，２４ａには、渦巻の延長方向に沿ってチップシール収容溝３１が形成され、各チップシール収容溝３１には対向するスクロール部材１２，１６の基板２１，２３に先端面３２ａを以って接触して圧縮室２５をシールするチップシール３２がそれぞれ収容されている請求項１〜３のいずれかに記載のシール構造。
【００４７】
このようにすれば、圧縮室２５のシール性が高められる。
（３）前記チップシール３２とチップシール収容溝３１との間に弾性部材３７を介在させた前記（２）に記載のシール構造。
【００４８】
このようにすれば、可動スクロール部材１６の傾きに対するチップシール３２の追従性を高め得る。
【００４９】
【発明の効果】
上記構成の請求項１の発明によれば、可動スクロール部材の傾きに対する追従性と耐久性との兼ね合いに優れたシール構造となる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、可動スクロール部材の傾きに対するシール部材の追従性が高められ、渦巻部収容空間の所定のシール性を維持できて、スクロール型圧縮機の高性能を持続し得る。
【００５１】
請求項３の発明によれば、渦巻部収容空間のシール性を高めることができ、スクロール型圧縮機の性能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  スクロール型真空ポンプの縦断面図。
【図２】  図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】  （ａ）は図１の円Ｂ中の要部拡大図、（ｂ）は図１の円Ｃ中の要部拡大図。
【図４】  本発明人が行った試験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１２…固定スクロール部材、１６…可動スクロール部材、２１…固定スクロール部材を構成する基板、２２…同じく渦巻部、２３…可動スクロール部材を構成する基板、２４…同じく渦巻部、２５…圧縮室、２６…周壁、２６ａ…周壁の端面、２７…渦巻部収容空間、３３…第１シール部材収容溝としての第１ダストシール収容溝、３４…第２シール部材収容溝としての第２ダストシール収容溝、３５…第１シール部材としての第１ダストシール、３５ａ…第１ダストシールの先端面、３６…第２シール部材としての第２ダストシール、３５ａ…第２ダストシールの先端面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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