JP2001182679A - スクリュー流体機械 - Google Patents

スクリュー流体機械

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JP2001182679A
JP2001182679A JP37699699A JP37699699A JP2001182679A JP 2001182679 A JP2001182679 A JP 2001182679A JP 37699699 A JP37699699 A JP 37699699A JP 37699699 A JP37699699 A JP 37699699A JP 2001182679 A JP2001182679 A JP 2001182679A
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JP
Japan
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screw
rotor
volume
fluid
spiral
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JP37699699A
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Inventor
Shigeo Nakamura
重雄 中村
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ASUKA JAPAN KK
Aska Japan Inc
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ASUKA JAPAN KK
Aska Japan Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】スパイラキシャルスクリュー流体機械におい
て、ケーシング内で吸入側から吐出側へ吸入流体を移送
するに際し、ケーシングに内接するねじリード部で流体
を圧縮し、従来形より高真空、高圧力に且、最終吐出温
度を低くすることを目的とした。 【構成】ロータスパイラル面と対応する流体空間との間
において、ロータ回転に伴なって吸入からロータ終端ま
で無段階で内部圧縮するスパイラキシャルスクリュー流
体機械を構成した。 【効果】ねじリード部に圧縮機構を構成したので従来形
のスパイラキシャルスクリュー流体機械より高真空、高
圧力を確保できる。ロータ全長が同じねじリード部で従
来形より短かくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスパイラキシャルス
クリュー流体機械にあって、ケーシング本体内に装着す
るロータを改善し、ケーシング行程内で高圧縮比を保つ
スパイラキシャルスクリュー流体機械に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の一条ねじで、左右同形、一体のロ
ータによるスパイラキシャルスクリュー流体機械の構造
は、コンプレッサとしての構成では、吸入側、始端ねじ
噛合せ部の一回転が押しのけ量となり、中間のねじリー
ド部は移送のみで圧縮機構がなく、吐出側、終端ねじ噛
合せ部で初めて圧縮され加圧された流体が吐出される構
成である。又真空ポンプとしての構成はロータの始端ね
じ噛合せ部の一回転を排気速度とし、圧縮機構のないね
じリード部を複数にし、このねじリード部の長さを立方
体容器とした分子間の気体分子運動と終端ねじ噛合せ部
で流体を圧縮することによって気体分子の密度を大とし
て真空ポンプを構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術に示したよ
うに一条ねじで左、右同形で一対のロータによるスパイ
ラキシャルスクリュー流体機械のコンプレッサとしての
構成で、圧縮機構は終端ねじ噛合せ部の一回転のみで、
圧縮比3が限界である。これ以上圧縮比を高くすると容
積効率が極端に低下すると共に圧縮温度が高くなり、ロ
ータ外径とケーシング内周が接触する事故が発生する。
これを防止するため、ロータ外径とケーシング内周のす
きまを大とすると、今度は高温吐出流体が吸入側へ逆流
し終端ねじ噛合せ部で流体を圧縮する以前に、吸入流体
が高温となり、更に圧縮温度が高くなる悪循環からロー
タ外径、スパイラル面の接触を誘発し、且、促進する。
従って前記したように圧縮比は3が限界になる。従って
ゲージ圧力で2kgf/cm以上の圧縮は不可能であ
った。
【0004】次のこのスクリュー流体機械を真空ポンプ
としての構成では、ロータのねじリード数を4〜6に設
定し、始端ねじ噛合せ部の一回転を排気速度として真空
ポンプを構成し得るが、1Pa(7.5×10−3To
rr)の真空を確保するため複数にしたねじリード部の
全長で立方体の容器として気体分子運動ができるよう構
成し、更に終端ねじ部の圧縮作用で前記真空度を保って
いる。従ってこのねじリード部はロータ外径のスパイラ
ル面とケーシング内周とのすきまを最少にし、スパイラ
ル面から流体が吸入側へ逆流しないようにしなければね
じリード部が立方体容器を構成し得ない。すなわち分子
間や分子と立方体の壁との気体分子運動を確保する立方
体容器となり得ないのである。この立方体容器を構成す
るためには、ロータ・ケーシングの加工精度を高精度に
すきまを管理し、更に加工後ライニング材を吹付けたり
した無理な加工も強いられている。更に気体分子の密度
が大となり、高い真空を発生させる圧縮作用は、終端ね
じ噛合せ部のみに構成されているので終端部近辺が過大
な圧縮比となって急激な吐出温度の上昇となる。この上
昇した温度をもった流体はロータスパイラル面のすきま
から吸入側全域に逆流し、吸入流体の温度が上昇して再
圧縮に入る悪循環による膨張で前記すきまを大とせざる
を得ない欠点をもっている。この為1Paの真空を確保
するには過大なコストを必要とし、更に1Pa以上の高
真空は達し得にくいのが現状である。
【0005】以上の如く従来の一条ねじ左右同形一対の
ロータで構成するスパイラキシャルスクリュー流体機械
は、ねじリード部が圧縮機構を備えておらず、それ故に
終端ねじ噛合せ部に過大な圧縮負荷をかけると共に、終
端部の高温流体がストレートに吸入側に逆流する欠点を
もっていた。本発明はこの欠点を補なうためこのねじリ
ード部に圧縮機構を構成することを課題とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題に
鑑みなされたもので、一条の左、右同形、一対ロータを
有するスパイラキシャルスクリュー流体機械にあって、
ロータ全長に対して必要な圧縮比、若しくは真空比を確
保するため、始端ねじ噛合せ部の吸入位置から終端ねじ
噛合せ部の吐出位置へ複数のねじリード部が構成する流
体空間を終端方向へ向って無段階に流体空間容積を縮小
する圧縮構造をロータに構成する機構を採用した。
【0007】
【作用】課題を解決するための手段に示したように、一
条の左、右同形、一対のロータでなるスパイラキシャル
スクリュー流体機械に於いてロータのスパイラル面が構
成する、始端ねじ噛合せ部の吸入位置で封入される流体
空間容器と終端ねじ噛合せ部の吐出位置前の流体空間と
の間で複数のねじリード部が構成する立方体容器とした
流体空間を、終端方向に向って無段階に流体空間容積
を、ねじリードを小さくし乍ら縮小し、最終圧縮比を保
つ圧縮構造をロータに構成することにより、コンプレッ
サではこのねじリード部で容積比3の流体空間を構成す
ることができるので終端ねじ噛合せ部の圧縮比3と相乗
すれば圧縮比9が確保でき、一条左、右同形一対ロータ
では不可能とされていた7kgf/cmGの吐出圧力
のオイルフリー流体が容易に昇圧でき利用されることが
できる。
【0008】又真空ポンプとしては複数のリード部が保
つ空間が立方体容器とした機能によって、気体分子運動
で初期一段目の真空度を保ち、更にロータスパイラル面
が構成する複数のねじリード部による無段階に流体空間
容積を縮小することにより圧縮比3〜4を保ち、このね
じリード部終端迄に高密度気体分子となって高い真空度
が確保できる上、終端ねじ噛合せ部の圧縮比3と連動し
て目標とする1Pa(7.5×10−3Torr)以上
の高真空度を達成できる作用をもっている。
【0009】
【実施例】図1〜図5の参照による実施例で構成を説明
する。参照例はアルキメデス曲線と、クインビー曲線よ
り成るスパイラキシャルスクリュー流体機械を構成した
ものの内、真空ポンプとしての構成例で、図1は本発明
構造のスクリュー真空ポンプを表わし、ロータ全長から
複数のねじリード部に於けるロータスパイラル面によっ
て流体空間の容積が、左側、終端ねじ噛合せ部に近づく
に従がい無段階で必要圧縮比まで圧縮する構成の組立構
造を示す。図1〜図3に於いて1ケーシング、2左ロー
タ、3右ロータを示し、4はロータスパイラル面で左、
右ロータに構成される。5は吸入流体空間、6はねじリ
ード部終端の吐出側流体空間を示す。7は吐出側サイド
カバーで11吐出孔を設ける。8は吸入側サイドカバ
ー、9は流体吸入口、10は流体吐出口である。図2は
右ロータを表わしねじリード数を6とした構成で4ロー
タスパイラル面は、左側吐出に近づくにつれ無段階に巾
が小となり、それに伴なってSの吸入側ねじリードが
の吐出側ねじリードに短縮されると共に、5の吸入
流体空間は6の吐出側流体空間に圧縮されることを示し
ている。図3は図2の右ロータをA矢視した側面を表わ
し、Cアルキメデス曲線とCクインビー曲線及びC
円で構成されたねじ歯形である。図4は従来構造のス
クリュー真空ポンプを示し、図5は同、右ロータを表わ
すが、S吸入側ねじリードとS吐出側ねじリードが
同寸法であることを示している。
【0010】次に図1及び図2により回転作動を説明す
る。モータ(図示せず)により3、右ロータは右回転す
れば駆動・従動ギヤーの連動によって2、左ロータは右
ロータと同期逆回転で左回転する。この回転によって9
流体吸入口より吸入した流体は、4ロータスパイラル面
のねじリードによって区画された5の吸入流体空間と、
6吐出側流体空間、間、ねじリードの12立方体容積を
一つの容器となって左方へ移動しながら流体分子間及び
分子と、13立方体容積の壁との衝突流体分子運動で真
空度を上昇させる。2、3ロータは4ロータスパイラル
面が図示の如く無段階に巾が細くなる如くに、同時にS
の吸入側ねじリードも無段階でSの吐出側ねじリー
ドと小さくなる構成に創成加工している。そのため、5
吸入流体空間の容積は高真空度を創出させるに必要な圧
縮比を無段階に保って、6吐出側流体空間の容積に圧縮
するので、ねじリードの12立方体容積は無段階で容積
を縮小させながら、吸入流体を左方へ移動させると共に
大きな圧縮比で流体を圧縮することになり、更に真空度
を付加することができる。この高真空になった流体は
2、3ロータの終端ねじ噛合せ部でもう一度圧縮され、
前記の6吐出側流体空間の真空度より数段高い高真空度
を生じさせ得るので、従来のスパイラキシャルスクリュ
ー流体機械から得る真空度より格段に高い真空が得られ
る。
【0011】このスクリュー流体機械をコンプレッサと
して構成する場合、5の吸入流体空間の容積はS吸入
側ねじリード部に於ける12立方体容積が終端ねじ噛合
せ部に近づくに従って、無段階で圧縮され、6吐出側流
体空間の容積となり、圧縮比が3以上確保するのは容易
なので、この作動を初期一段として、更に終端ねじ噛合
せ部における圧縮比3を二段として、吐出圧力を考察す
れば圧縮比は9が確保できオイルフリー流体で最も利用
の多い7kgf/cmGの吐出圧力の流体を使用する
ことは容易である。次に図6は角ねじ形状をもった従来
の一条の左、右同形ねじ一対のロータによるスパイラキ
シャルスクリュー流体機械を表わすが、このロータも前
述したアルキメデス、クインビー曲線のロータと同様に
2、3ロータは、ねじリード部において4ロータスパイ
ラル面を無段階に巾が細くなるように、又同時にS
吸入側ねじリードが無段階にてS吐出側ねじリードと
小さくなる構成に加工、創成することによって、高圧縮
比のスクリュー流体機械を構成することができる。
【0012】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、ロータをス
パイラル面とそれに対応する溝部が構成する流体空間容
積を左側、終端ねじ噛合せ部に近づくに従って無段階で
圧縮、縮小する構造に創成することによってケーシング
内で2段階の内部加圧をすることになり、コンプレッサ
としては吐出圧力7kgf/cmG、真空ポンプでは
1Pa(7.5×10−3Torr)以上の真空度が容
易に確保できるようになった。又、ケーシング内及び終
端ねじ噛合せ部と圧縮機構が分割されているので、従来
のスクリュー流体機械と比較し同仕様にて使用時は吐出
温度は低くおさえられる。ねじリード寸法が左側、終端
ねじ噛合せ部に近づくにつれて短くなるので、同一ねじ
リード数の場合、従来のスクリュー流体機械に比較しロ
ータ長さが短かく構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のアルキメデス・クインビー曲線でな
るスパイラキシャルスクリュー流体機械の縦断面図。
【図2】 本発明のアルキメデス・クインビー曲線でな
るスパイラキシャルスクリュー流体機械の右ロータ図。
【図3】 本発明のアルキメデス・クインビー曲線でな
るスパイラキシャルスクリュー流体機械の右ロータ側面
図。
【図4】 従来構造のアルキメデス・クインビー曲線で
なるスパイラキシャルスクリュー流体機械の縦断面図。
【図5】 従来構造のアルキメデス・クインビー曲線で
なるスパイラキシャルスクリュー流体機械の右ロータ
図。
【図6】 従来構造の角ねじ形状でなるスパイラキシャ
ルスクリュー流体機械のケーシング、ロータの縦断面
図。
【符号の説明】
1……ケーシング 2……左ロータ 3……右ロータ 4……ロータスパイラル
面 5……吸入流体空間 6……吐出側流体空間 7……吐出側サイドカバー 8……吸入側サイドカバ
ー 9……流体吸入口 10……流体吐出口 11……吐出孔 12……立方体容積 13……立方体容積の壁 S……吸入側ねじリー
ド S……吐出側ねじリード L……ロータ全長 C……アルキメデス曲線 C……クインビー曲線 C……円

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルキメデス曲線とクインビー曲線からな
    る歯形を有する、一条の左、右同形ねじ一対のロータを
    有するスパイラキシャルスクリュー流体機械に於いて、
    左、右のロータにあって右端の、吸入流体空間の容積と
    終端ねじ噛合せ部、直前の、吐出側流体空間の容積とを
    必要とする容積比とねじリード数で構成し、ねじリード
    のロータスパイラル面と対応する溝部の立方体容積との
    間において、ロータを回転することによって、吸入流体
    空間の容積が終端ねじ噛合せ部に近接するに従って、無
    段階で必要とした容積比の吐出側流体空間の容積まで圧
    縮し、縮小する構成にロータねじを創成したことを特徴
    としたスパイラキシャルスクリュー流体機械。
  2. 【請求項2】角ねじ形状からなる歯形を有する、一条の
    左、右同形ねじ一対のロータを有するスパイラキシャル
    スクリュー流体機械に於いて、左、右のロータにあって
    右端の、吸入流体空間の容積と終端ねじ噛合せ部、直前
    の、吐出側流体空間の容積とを必要とする容積比とねじ
    リード数で構成し、ねじリードのロータスパイラル面と
    対応する溝部の立方体容積との間において、ロータを回
    転することによって、吸入流体空間の容積が終端ねじ噛
    合せ部に近接するに従って、無段階で必要とした容積比
    の、吐出側流体空間の容積まで圧縮し、縮小する構成に
    ロータねじを創成したことを特徴としたスパイラキシャ
    ルスクリュー流体機械。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7484943B2 (en) 2006-08-11 2009-02-03 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Screw pump with improved efficiency of drawing fluid
JP2013525690A (ja) * 2010-05-04 2013-06-20 オーリコン レイボルド バキューム ゲーエムベーハー スクリュー式真空ポンプ

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