JPS58113595A - ロ−タリスクリユ−機械の噛合いロ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は時にコンプレッサとして作用するロータリスク
リュー機械より詳細には削−己のようｆＬｆＩＩｋ械内
で噛曾うロータのプロフィルに関する。

ロータリスクリュー−械におけるロータはヘリカルラン
ドと、それに干渉する碑とが設けられ、機械の作業空間
において平行の軸−の周りを回転するようにされている
。口〜夕の中の一万は雌ロータであって、各４の大部分
が輔ロータのピッチ円の内側に位置し、谷溝の少部分が
前記ピッチ円の外側に位置している。第２のロータは雄
ロータであって、各ランドの大部分が雄ロータのピッチ
円の外側に位置し、各ランドの少部分が前記ピッチ円の
内側に位置している。

過去５０年にわたり、ロータリスクリュー機械用ロータ
のプロフィルに関する種々の発明に係る４ｊＩ数の特許
が許可されてきた。これらの特許の中破も基本的にＸ要
な特許についての説明が例えば特願第８　Ｅ　３４４．
６１５号に含まれており、この説明の結−としてロータ
リスクリュー機械に対して適切でめると１じられている
ロータを提供していΦ。しかしながら仮で行った計算や
試験によれば、以ドの説明から明らかなように、ロータ
ノロフィルをさらに、かつ本質的に改良口丁能であるこ
とが４４Ｊ明した。

前述の特績から明らかなように、ロータゾロフィルに関
する従来の発明の目的は概ねロータゾロフィルのフラン
クの形状な櫨々提供することによりロータリスクリュー
機械の作業空間での漏洩を減少させることでめった。最
初の試みはロータの１・−合い面の密封線の兼さを短く
することにより高圧側から低圧側への漏洩を少なくして
容積効率を高めることであり、第２の試みは小さいいわ
ゆるブローホールを設け、内部圧縮中、即ち機械の入口
から出口ボートを開−して作動している間ねじ関の漏洩
を少なくすることによりコンプレッサの一力消費を減少
させることであった。前述の特願のＩｉｌ！明の部分で
、雌ロータのトルクはロータプロフィルの設計如何で正
トルクあるいは負トルクとなりうるよう影響を受けると
述べら扛ている０爆ロータの正のトルクは双方のロータ
において一方向性の＠一方向の力が得られるため鍋度の
機械的な−ｔｚ：足性と１１１６度の容積効率をもたら
すという利点があると浦じられている。しかしながら、
ロータリスクリュー機械のロータプロフィルの設計に関
して、これまでのところ前述のブローホールと蟻ロータ
の正のトルクの大きさとの間には関連性があり、この関
連性は機械の断熱効率に朽して基本的なものであるとい
う事実が無視されてきている。

後述するように、高度の断熱効率を得るためには、雌ロ
ータのトルクを上げるようプロフィルを設計したい場合
、前記のＪ＃に実はある程度まで必要なことであって、
これは原則としてブローホールのサイズをめる程度同時
に大きくしなければ実施できない。これら２つの相互に
関係するロータプロフィルの特性、即ち一ロータのトル
クとブローホールとは、雌ロータのトルクが増加すると
断熱効率は増加し、一方ブローホールの寸法が、雌ロー
タのトルクを増加させることによって増〃ｌすると断熱
効率を減少させるというように、断熱効率に関して相互
に一連する。換ピすれば、ロータゾロフィルを設計する
場合、断熱効率に関して、前述の２つの４性の閾に適度
の関係があるということでめるＯ 本発明の目的の１つは従来から周知のプロフィルによっ
て得られたものを上廻る断熱効率を有するロータリスク
リュー機械を提供するために、前記の適度の関係を満足
するロータのプロフィルを達成することである。

ロータゾロフィルの従来の設計においては、はとんどの
場合に支配的な考えは、ロータの噛合い部分の密封線を
最小限の長さにすることの他にブローホールのｒｆＪ積
を最小限とすることであった。

他方、できるだけ正確かつ安価にロータを製作できるよ
うにするために、利用可能な方法と機械とを使用する、
製作上の観点から好ましいプロフィルを設計しようと試
みられた。しかしながら雌ロータのトルクについて、断
熱効率に与えるその影響についての問題は完全に看過さ
れた。その結果めるプロフィルにおいては一ロータの着
しい磯のトルクが発生し、またそれらのプロフィルは断
熱効率を低ｆさせることが！ｉＩｌ：明された。しかし
ながら従来はこれらの低所熱効率が鑵ロータのトルク特
性によるものだとは壇解されなかった。檀々のプロフィ
ル設計について広範囲のｄｆを行いかつ、膨大な試験結
果をｔＦ１１１！ＩＬ、多大な埋−計算を行った後初め
て、本発明者は雌ロータのトルクと断熱効率との間の関
係の証明に成功した。

例えば、米国特願第２１７４５２２号に示すロータゾロ
フィルは最初に開発された対称的なゾロフィルであった
。前記４ｖ願の説明部分によれば、前記プロフィルの主
要な目的は、当時知られていたプロフィルに比較して、
スクリューコンプレッサにおける種々の圧縮空間におけ
る漏洩面積を著しく減少させることであった。このプロ
フィルは、゛フランクの中の１個がその根元から先趨ま
で完全に点で創成されており、ブローホール部分が完全
に排除されていることをｔ床している。他方のフランク
はその中心をピッチ円に位置させて円弧に沿うようにさ
れているので、この方のフランクの傭でｄ封−の長さが
短くされた。しかしながら、このプロフィルの組合せは
雌口〜夕の極めて関度の負のトルクを発生させた。例え
ばロータの組合せが４＋６で、ねじの深さが１８優の場
合、この−ロータの負のトルクはコンプレッサへの入力
トルクの２７チの大きさでめった。しかしながら前記特
許の説明部分においては雄ロータと雌ロータとの間のト
ルクの分配については何ら触れられていない。前記特許
のプロフィルの設計によって製作したコンプレッサの試
運転において、想像以上に断熱効率が低い理由が理解さ
れなかった。実際の理由は本明Ｓ＊で追面明らかにする
ようにロータの間のトルク分配が好ましくないため発生
した大量の動的損失の故であったのである。

スクリューコンプレッサ用ロータのプロフィルについて
の開発の次の段階は例えば米国特許１ｉ１１２６２２７
８７号に開示されている対称の円形プロフィルでめつ九
。前記特許の説明の部分によれば、プローホール部分を
追加したことにより漏洩が大さくなったにもかかわらず
、前述のノロ鴛フィルに比較して、断熱効率は部分的に
はロータの１曾い耶の密封線の長さを約１２チさらに短
くし、また対称形のプロフィルの設計によりロータ端面
でのいわゆるトラップポケットを排除し、最終的にはロ
ータロープの頂部において密封帯部分を導入したことに
より向上されている。前述の対称形のゾロフィルに比較
して、前述のようにプロフィルを変えることにより期待
しえた断熱効率の向上は、同時に発生する比較的大きい
ブローホールを配慮すれば前述のように向上にかなり限
度がめることを考えれば、向上したとしても比較的され
り程度であろう。しかしながら実際の効率の増７ＩＯは
著しいものであった。その理由は対称的なプロフィルの
設計にあると考えられていた６何故なら対称的なプロフ
ィルはその形状が簡単なため、当時利用可能な方法によ
り容易に製作でき、そのためより良好なロータの品質、
即ちロータ噛合いの空隙を小さくすることができたから
である。しかしながら、この篤くべき大開発の本当の理
由は、−ロータの大きい負のトルクが排除され、その代
りに、約１０ｔｓの正のトルクが得られ、これが動的損
失を着しく減少させることを意味したという事実である
。ブローホールの面積を大きくしたことにより漏洩が増
加することから得られる懸念していたマイナス効果は、
約６０年前の当時スクリューコンプレッサは作業空間で
の乾燥圧縮用につくられ、その丸め現在液体噴射式コン
プレッサに適用されるものより速度が著しく大きかった
という事実により制限されていた。このように、速度が
より高速になった丸めプローホール部分を介して発生す
る漏洩の増加はパーセント的に限定されていた。しかし
ながら雌ロータのトルクからの影響による前記の問題は
当時は認められなかった。

１９５０年代の終り項に始った油噴射式スクリュコンプ
レッサの開発に伴って、ロータのプロフィルは新な要件
に対応せざるを得なくなり、その結果、例えば米国特販
＠３，４２３．０１７号に示すような対称形の、線によ
り創成したプロフィルが紹介された。この新規のプロフ
ィルの最も本質的な特長は、対称形の円形プロフィルに
比べてブローホール面積が約７５−減少し、いわゆる巌
ｒＣｌる５ｌＪＨのフランクのプロフィルを導入したこ
とにより駆動側の蛋封状悪が同上できたことでめった。

さらに、ロータ端面でのいわゆるトラップされたポケッ
トの寸法が減少し、かつ排出をより効率的に行うことが
できた。圧縮空間へ直接油を噴射するため行う必費のあ
ったロータの先端を低速状態にしたときに、この新規の
プロフィル設計はそれ以ＰＩｉＪのプロフィルと比較し
て効率が着しく向上することを証明した。しかしながら
雌ロータのトルクによるコンプレッサの性能への大きな
影４は虞然として１處されなかった。このトルクは実際
にｒｉｍ述の対称形の円形プロフィルと概ね同じで約１
０％めった。さらにトルクはロータのある角度立置では
負となったため前述した種類の大量の動的損失が発生し
た。

前述のプロフィルを広範囲に検討した結果と、諸国で鐘
近開発された多少は不満足であるが各種の変動要因を基
盤にして、本発明者はスクリューコンプレッサにおける
ロータのプロフィルを適正化するに不可欠の重要な（素
を発見することができた。理論計算の他に、この検討に
おいて、前述の檀々のプロフィル設計によりスクリュー
コンプレッサを作動させることＫより得た多数の試験結
果を評価した。その結果、雌ロータのトルクとブローホ
ール面積との間の関係が断熱効率に重要であると結−づ
けることができた。

既述のように、雌ロータの負のトルクはコンプレッサに
余分の大量の損失を起因させることを意味する。このこ
とは以下のように示すことができる。この負のトルクを
相殺するには、コンプレッサにそれに対応した余分の圧
縮トルクを供給せねばならず、この余分のトルクはガス
の力により雄ロータに伝達される。この余分の圧縮作業
の大部分はその後雄ロータへ、直接接触により負のトル
クが伝達されるという形で戻される。しかしながら、余
分の圧縮作業が雌ロータへ熱動力学的に伝達され、次に
塩ロータへ機械的に戻されるということは、余分の圧縮
作業により動的損失と、雌ロータから雄ロータヘトルク
が伝達される際の歯車での損失というように二重の損失
が発生することが廚らかである。この余分の圧縮作業が
、断熱効率がわづか４０−５０％であって、その結果コ
ンプレッサの通常の圧縮作業時より著しく低い状態の、
いわゆる全圧圧縮により実施されるので、喝ロータの負
のトルクによる圧力において大量の熱動力学的損失が発
生する。また試−の結果、これらの損失はロータの先趨
速度菅増側させることにより著しく増加することが判明
した。このことは理論計算から得られる結果と一致する
。即ち、前述の熱動力学的損失は理論的には速度の三乗
に比例する。このように、スクリューコンプレッサの駕
高効率を得るには、雌ロータの明らかに正のトルクが得
られるようにロータのプロフィルを設計することが不可
欠である。さらに必要な要件は、このトルクがロータの
どの角度位瞳においても正の状−に留ることである。こ
の要件は効率の観点から重要であるのみならず、ロータ
を著しく４耗させたり、かつ多くの場合コンプレッサを
故障させる特殊な形の振動現象がコンプレッサに発生し
ないようにするという全く異った観点からも通用するこ
とが証明された。この振Ｓ、＊破は雌ロータに発生し、
角度方向の振動から構成され、即ち雌ロータが、ロータ
の噛合いの、いわゆるバックラッシュの空間である角度
方向の空間で振動する。これらの！Ｍ動はコンプレッサ
の排出口での圧力の脈動により、かつある根皮はロータ
の噛合いでの非均−接触状愈からの衝動により発生する
。広範囲の調査の結果、前記の圧力の脈動や噛会い接触
での最悪状１１においてさえも前述の振動が確実に発生
しないようにするには、雌ロータのトルクがある曖小値
となるようロータのプロフィルを設計する必要のあるこ
とが判明した。理論計算ならびに多年にわたる試験から
得た経験により前記の最小トルクは対応する雄ロータの
トルクの約１ｓｔｓであることが判明した。他方、摩耗
の観点からロータの間の接触力をできる限り小さく抑え
、かつこれは主な理由であろうが、雌ロータのトルクが
増えると自動的にブローホール面積を増加させるので、
雌ロータのトルクは限定する必要がある。最終的に、雌
ロータのトルクが対応する雄ロータのトルクの１７から
１９．５％の間、好ましくは１８．５係となるように過
度のロータプロフィルなＩ＆１士すべきことが判明した
。第６図において、厖ロータと４０−タとのトルクＴが
雄ロータの回転角の関数として変化する状−を示す、２
つの異ったプロフィル設計が示されている。上方の２本
の曲線は雄ロータのトルクの変化を示し、下方の２本の
曲線は雌ロータの対応する変化を示す。点線の曲線はプ
ロフィルＡ２．（第７図に示す）と−指示した参考プロ
フィルに対するトルクの変化を示し、実巌は本発明によ
る適正なプロフィルであるプロフィルＡＩ（第７図に示
す）のトルク変化を示す。蟻ロー、夕のロープの数は４
なので、トルク変化のサイクルは雄ロータの９０度の回
転角に対応する周期である。各ロータに対する絶対トル
クは図中トルク変化曲線と水平軸線（横座標）との間の
面積で示される。このように雄ロータに対する計算トル
クはＴＭ’で指示され、雌ロータの対応するトルクはＴ
Ｆで指示される。プロフィルＡ１−２については、雌ロ
ータのトルクと雄ロータのトルクとの間の比率は負であ
るで、−５，７％に等しい。第６図から判るように、こ
のゾロフィルは前述の９０度の周期の中の大きい部分（
約１／３）の間離ロータのトルクは負であって、さらに
トルクが瞬間的に極めて４尚い員の値になるという点で
付加的な欠点がある。また、このプロフィルによって製
作したロータでの評価試験運転において、特にロータの
先熾速度の速いとき断熱効率が著しく低いことが判明し
た。適正なプロフィル設計（プロフィル扁１）について
は、ｓ６図から明らかなように、雌ロータトルクは９０
度の周期全体にわたり正である。このように、前述のよ
うに計算して、１８．７優の正の値が得られる。プロフ
ィルＡ２と比較して、雌ロータのトルクは−５，７％か
ら＋１８．７係まで増加している。同時に、比較的均一
なトルク変化が得られた。これらを綜合して効率を著し
く向上させた。第７図に？いて、断熱効率が２個のプロ
フィル扁１と扁２との全く対比しうる試験よは著しい向
上がみられ（約２５　ｍ　／　ｓの通常の光層速度にお
いて７優の向上）、かつ先端速度を増加すればさらに同
上が著しい（４０ｍ／ｓの先端速度で１１％）ことが判
る。

断熱効率の観点から適正なロータプロフィルを得るため
には、雌ロータのトルクに関しての前述の状態において
、一対のねじ容積に対して計算した可能最小のゾロ−ホ
ール面積が得られる。スクリュコンプレッサ技術におい
て一般的に確立された計算方向によれば、ブローホール
自噴の対比計算において、基準寸法として、雄ロータの
直径１００ミリ、長さ１５０ミリ、全巻き肉３００゜が
使用される。相対的なブローホール面積は２１１！の協
働する雄ロータと雌ロータとの溝によって形成される、
一対の全ねじ容積に対して１リツトルの容積当りのａｌ
１２で表現される。その他の点に関しても適正に設計さ
れるのではあるが、前述の雌ロータの適正なトルクに対
するプロフィルを得るには、０Ｊ１１Ｉ！最小のプロー
ホール面積は２０−２５Ｍ”　／　ＩＪットルの太きで
、好ましくは約２３１３１”　／リットルである。

適正なロータゾロフィルに対する前述の要件を満スため
に、本発明者の計算において、プロフィルは下記する方
法で設計するのが好ましいことが判明した。

雄ロータと雌ロータとのロープ数に関して特許や刊行物
に種々の提案がなされている。スクリュコンプレッサの
性悪に対して最も基本的なロープ数は雄ロータについて
言及され、本発明者は本発明による適正なロータゾロフ
ィルを得るには４０−デが必要であることを見出した。

このロープ数によれば、前述の主要な要件において、最
も苛酷な作動状態においてもロータに加えられる応力に
抵抗するという強度上の観点から可能鏝大限の押し退は
量を同時に得ることが可能である。雌ロータに関しては
、なかんずく強度および裏作上の観点から適度のロープ
数は６であることが判明した。

前述の要件に対してこの適正な６＋４のロープ数の組合
せを行ったロータのフランクのプロフィルは色々な要領
で設計できる。以下の実施例はこれらのフランクのプロ
フィルが詳細設計される一例を説明している。

適度な断熱効率を備えたロータゾロフィルを設計すると
いう前述の目的は、本発明忙特許請求の範囲に記献の特
徴が与えられているという点から達成されている。

重付図面に示す′！！適例を介して本発明を以下説明す
る。

第１図から明らかなように、本実施例によるロータのロ
ープ数は４＋６の組合せであり、雄ロータのロープ数が
４で雌ロータが６である、前記のロープの間の干渉空間
はロータ溝、あるいは単に溝と称される。雄ロータの特
徴のある部分はロータのランドであって、雌ロータの特
徴ある部分は溝である。したがって、以後ランドは雄ロ
ータに関して、溝は碓ロータに関して述べること処する
。

各ランＰと谷溝とは２個のフランクを有する。回転方向
での第１のランドの７ランクは雄ロータの先導７ランク
と称し、回転方向での第２のランドの７ランクは雄ロー
タの曳行フランクと称する。

同様に、雌ロータの回転方向での第１の溝のフランクを
先導フランク、第２の溝の７ランクを曳行フランクと称
する。雄ロータのランドのフランクは雌ロータの縛の７
ランクと協働する。％７ランクは異った形状を有する多
数の部分に分割されている。雄ロータの各ランドのフラ
ンク部分は同じであって、その結果、雌ロータの谷溝の
フランク部分もまた同じである。説明をしやすくするた
めに、雌ロータの曳行溝フランクから始めて、各フラン
ク部分を個々に説明する。以下の説明において、雌ロー
タは１で指示し、雄ロータは２で指示する。したがって
、２個のロータの対応する点や線に対して、１は雌ロー
タに、２に雄ローＩｔ／Ｃ対してｌ受用する。

−Ｄ １雄ロータの４フランクにおいて、第２図に示−［フラ
ンク部分Ｅ−Ｄは中心を点Ｐ１′においた円弧に沿って
おり、前記点は一ロータのピッチ円Ｃｄ１と、雌ロータ
の中心Ｏ１とフランク部分の１つの限界点であるＥと？
１１つて延びる直線との交点を構成する点と一致する。

また、前記の薇Ｅは雌ロータの中心０１に峡も近接して
位置したロータ溝における点、即ち溝の最内１１Ａの点
でもある。また円弧の中心Ｐ（ｔ・工、双方のロータが
完全に・憶会ったときの雄ロータのピッチ円ｃｄ１１に
対するピッチ円ＣｄＬの接線上の点でもある。円弧部分
Ｅ−Ｄの半径はピッチ円の内聞における雌ロータの溝の
半径方向の深さｈに相応する。ｈはロープの深さを一般
に示し、図示実施例においては協働する雄ロータの外径
の２０ｔ６であるしかしながら、実際には円１１１Ｅ−
Ｄの半径は、２　ＩＩ！のロータが噛合った際、それら
の間にある程度の窒ｐ＃を残すためロープの深さｈより
もわつかに大きい寸法とされる。

円弧Ｅ−Ｄの範囲は角度ψによって決定され、図示実施
例では１０°である。円弧Ｅ−Ｄは以後雌ロータの第１
の曳行溝フランク部分と称する。

−Ｃ フランク部分Ｄ−Ｃは雌ロータの第２の曳行溝フランク
部分と称する。第２図と第３図において、この部分の形
成される要領が示されている。この＃ｌフランク部分は
外転トロコイドであって、雄ロータのランＰの７ランク
における（以下詳述する）点Ｋによって創成される。第
２図は完全噛合い状暢に対応する角度位置における一対
のねじ？示丸第３図においては別の角度位置において前
記と同じ対のねじが示されている。ここではロータは回
転方向に対しである角度（雌ロータに対しては〜１２°
、雄ロータに対しては〜１２Ｘ７−１８°）回転した状
態である。このように回転すると、点には外伝トロコイ
げ曲線Ｄ−ｄを描いている。創成点ｄにおいて外転トロ
コイドに対して法４ｉｎはピッチ円の転び点ｒを通って
延びている。（これは歯車理論における基本的な特性で
ある。２個の協働するヤヤデロフィルは、その接点にお
いて共通の接線を有し、そこではプロフィルに対しての
法線は転び点’ｅ４つて延びる。ピッチ円はｍ動するこ
となく相互の上を転ぷ）。実際には、溝フランク部分Ｄ
−Ｃは噛合い部分にある程度の９原をつくるため直角方
向にわづかに外方に移動する。

図示実施例においては、溝フランク部分Ｄ−Ｃの創成は
点Ｃで終っており、この点Ｃはｍ２図に示す初期位置か
らある角度αｚ１８°に等しい雌ロータの回転状態に対
応する。溝フランク部分Ｅ−りとＤ−Ｃとが合う点りに
おいて、２＋１のフランクの曲線は共通の僧、巌を有す
る。

−Ｂ ｉ３Ｎ４図と第３図とに示すフランク部分Ｃ−Ｂはフラ
ンク部分Ｄ−Ｃが点Ｃにおいて連ることにより、２個の
７ランク部分が共通の接線を有する円弧である。フラン
ク部分Ｃ−Ｂは雌ロータの第６の曳行溝フランク部分と
称する。円弧Ｃ−Ｂの中心Ｑは法線ｎの上に位置してい
る。半径の寸法は可変であり、なかんずく角度β２（＠
２図参照）に影響する。円弧Ｃ−Ｂの外側の終り点Ｂは
一ロータのピッチ円Ｃｄｔに位置している。β２は＋ｌ
　Ｂに′ｊ６ける円弧Ｃ−Ｈの接線と点Ｂ’＆４るピッ
チ円Ｃｄ、の直径との間の角度である。製作上の観点か
ら、角度β２は大きい値であることが好ましく、かつ別
の観点、即ちロータの間のトルク分布がより均一になり
、即ち、断熱効率の向上とスクリュー機械の機械的な信
頼性の向上（維ロータの振動問題に対するリスクが少な
い）することの双方に対して望ましい４０−タのトルク
のＪＩＩＩ加が得られるという点からも望ましい。また
角度β２の１直が増加することは、ねじからねじへのガ
ス漏洩の増加、即ちいわゆるブローホール面積の増加と
いう欠点も意味する。後述するように、先導溝フランク
なＪｌｌ当に設計することにより、角度β２は雌ロータ
と塩ロータとの間の過度に好ましくないトルク分布を発
生させることなく、比較的適当に寸法を決めることがで
きる。図示実施例においては円弧Ｃ−Ｂの半径はその中
心Ｑが前述の法ｄｎαとピッチ円Ｃｄ１との間の交点と
一致するように選定している。この角度は＝７．２°で
ある。

−Ａ 第２図と第６図とに示すフランク部分Ｂ−Ａも円弧であ
って、雌ロータの第４の曳行溝フランク部分と称する。

−ロータのピッチ円Ｃｄｌの外側に位置するロータプロ
フィルの部分は一般にアデンダムと称され、ねじの深さ
ｈに対する半径範囲は一般に雄ロータの外径に対するパ
ーセントで表現される。フランク部分Ｂ−Ａの中心Ｒは
、５ｇ６と＄４の曳行溝フランク部分の間の接会点ＢＫ
′ｊ６いて角をつけないよう、１１１Ｂ−Ｑ上、即ち点
Ｂに対する円弧Ｃ−Ｂの中径に位置される。半径Ｒ−Ｂ
の寸法は半径方向最外点Ａが雌ロータの外円ＣＹＬと接
触するように決められる。図示実施例に′ｊ６い【は、
アデンダムａは雄ロータの外径の約３優である。また、
溝フランク部分Ｃ−Ｂと同様に溝フランク部分Ｂ−Ａも
実際には、一定あるいはＯＴ変の４！隙が得られるよう
に修正される。

Ｌ−に 第２図に示すフランク部分Ｌ−には雄ロータの第１の曳
行ランドフランク部分であって、−ロータの１＠１の曳
行＃１フランク部分Ｅ−’ｐＫ対応する。

溝フランク部分ｇ−Ｄと同様、フランク部分り一には円
弧に沿っており、その中心Ｐ■は雄ロータのピッチ円Ｃ
ｄ、と、雄ロータの中心Ｏ１と雄ロータのランげの最外
点・である７２７７部分Ｌ−にの点りとを通って延びる
直線との交点と一致する。

このように、距＠Ｏ，−Ｌは廟ロータの外径の半分であ
る。円弧Ｌ−にの中心２口は双方のロータが完全に噛合
った場合の堆ロータのピッチ円ｃｄ麿と雌口〜夕のピッ
チ円Ｃｄ、との間の接点である。

また中心Ｐ、も雌ロータの第１の曳１ｅフランク部分Ｅ
−Ｄの中心Ｐ１に対しする接点でもある。

円弧Ｂ−Ｄの半径がロープの深さｈよりわづかに大きい
が、一方円弧Ｌ−Ｈの半径はロープの深さｈと等しい寸
法とされている。円弧Ｌ−にの範囲は円弧Ｒ−Ｄと同様
、即ち角度Ｖによって決まムに−Ｊ 第２図と第６図とに示す、雄ロータの第２の曳行ランげ
フランク部分に−Ｊは雌ロータの第３曳行溝フランク部
分Ｃ−Ｈにより創成される。ピッチ円が相互の上を転ぶ
場合点（杓によって創成される溝フランク部分Ｂ−Ｃと
は逆に、このランド７ランク部分に−Ｊは円弧Ｃ−Ｂ上
の点によって全て創成される。また、ランドフランク部
分に−Ｊは雌ロータのピッチ円Ｃｄｌに対して固定され
ていない点によって創成されるともいえるが、創成中円
弧Ｃ−Ｂに沿って動く。フランクプロフィルのこの形式
の創成に対する一般的な称呼は一創成、あるいは移動創
成（ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ　ｇｅｎｅｒａｔ＋ｉｏｎ　
）である。第２図から判るように、２７１７９７２部分
に−ＪはＫ　−ＪｓとＴ、−Ｊとに分割されている。

同様に、円弧Ｃ−ＢもＣ−’ｒ１と’ｒｔ　−Ｂとに分
割されている。Ｋ　−ＴＩＩの部分はＣ−’ｒ、の部分
により創成される。ロータが完全に噛合うときの始点（
第２図）において、点Ｐ１とＰｓＩとは転び点ｒと一致
する。この位置において点Ｔ２とＴＬとは相互に接触し
ている。それはこの位置１においては常に非創成点と７
創成点とに一致し、さらに直線Ｐ、−Ｑ上に位置してい
る。今や雌ロータが（回転方向に対して）時計方向に回
転することによって転び点がそれぞれＰＬからＴＪ、へ
、Ｐ８からＵｓへと移動すると、円弧Ｃ−Ｂ上の創成点
がＴＩからＣへと移動することによって、ランドフラン
ク部分子１Ｉ−Ｋが創成される。雌ロータを角度αだけ
回転させた後この部分の創成が完了する。次に、点Ｃは
点にと一致し、点Ｕ、はＵ、と一致する。代りに、雌四
−タが反時針方向に回転するように双方のロータを回転
させた場合、ランドフランク部分子、　−Ｊは同様にＴ
Ｉ−Ｂにより創成される。この部分の創成の完了時、雌
ロータはｒの角度を回転しており、点ＢとＪとは転び点
と一致する。フランクに沿ったその他の全ての点とは逆
に、ランＰフランク部分Ｌ−にとに−Ｊとは点Ｋにおい
て共通の接線を有さない。換言すれば、この点には雄ロ
ータのランＰのフランク上での角である。

−１ 雄ロータの第２の曳行ランドフランク部分に−Ｊと同様
に、雄ロータの第３の曳行ランＰフランク部分Ｊ−１は
雌ロータの曳行溝フランク上の曲線によって創成される
線、即ち円弧Ｂ−Ａによって創成される。創成はフラン
ク部分に−Ｊについて説明したのと同様に行われる。塩
ロータの第６の曳行ランドフランク部分Ｊ−■の創成が
その間に行われるロータの回転は雌ロータのピッチ円Ｃ
ｄＬ（第２図）上の円弧Ｂ−８の延長によって決ｆる。

−Ｆ 雌ロータの第１の先導溝フランク部分Ｅ−Ｆはロータの
溝の最内点Ｅから始まり、５＠４図と第５図とに示す長
円形の円弧に沿う。長円形の中心０８は直線ｏ　、−ｇ
−Ｐ　Ｌ’の＃、兼−上に位蓋し、Ｅ　−ｏｅのＷＥ、
離は長円形の長軸の半分である。長軸ｇ　−ｏ。

の長さと、長軸と短軸との比は比較的自由に選定できる
。しかしながら、本発明による要求を満すフランクプロ
フィルを得るためには、長軸は雄ロータの外径より大き
くあらねばならない。このように距離Ｅ−０８≧Ｌ−０
，であって、４＋６のロープの組合せに対しては長軸と
短軸との比は１．５＝１から２．０　二１の範囲内でな
ければならない。

フランク部分Ｅ−・Ｆは雌ロータの角度Ｕの回転の間（
円弧Ｐ、−ＶＬ　）雄ロータに対応するフランク部分Ｌ
−Ｍを創成する。直線Ｆ　−ｖＬはａＦにおいて長円形
に対する法ａｎｕである。このようにして、長方形の形
を選定することにより、雌ロータの先４−ｊ６よび曳行
溝フランク部分は点ｇＫ％いて共通の接線をつくる。さ
らに、修正フランクプロフィル（第４図で点線で示す）
を得るために、長円形の長軸の長さを増加することによ
り、点Ｅから点Ｆに対して連続して減少するロープ内の
ｇ！隙をつくるためにフランク部分Ｅ−Ｆの長方形を利
用する−ことができる。また、短軸の長′２！ヲ変える
ことにより、フランク部分Ｅ−ＦＫ沿った空隙分布をさ
らに変えることができる。前記２本の軸を変えることに
より、簡単に、フランクに沿って希望する２２！隙分布
を達成することができる。図示実施例においては、角度
ｕ：１８°、長円形の長軸と短軸の比率：１．７０：１
．および長軸の長さを、点ＨＶＣ−１４ける長円形の曲
率半径が円弧１ｊ−Ｄの半径と同じになるように選定し
た。

Ｆ−（） 第４図に示す雌ロータの第２の先導溝フランク部ｆ）Ｆ
−Ｇはその中心を一ロータのピッチ円Ｃｄ１の内１１１
１１の点Ｗにおいた円弧に沿っている。ＩＩ前前記７冫
７７ ッチ円りｄｔ上にある。図示実施例のフランク部分Ｆ−
Ｇの半径は雌ロータの曳行溝フランクの円弧Ｃ−Ｈの半
径と等しくなるよう選定した。

Ｇ＝Ｈ 第４図に示す雌ロータの第６の先導溝フランク部分Ｇ−
Ｈも相合する点ＧＫ＄；ｆいて２個のフランク部分Ｆ−
ＧとＧ−Ｈに共通接４１１　ｔｏを提供すべく中心なｗ
−Ｇ＠上の点Ｘに位置させた円弧に沿っている。接線ｔ
Ｇと、雌ロータの中心０１と点Ｇとを通る直線との間の
角度はβ【である。このように、この設計は雌ロータの
曳行溝フランクのフランク部分Ｃ−ＢとＢ−Ａと同じで
ある。図示実施例における円弧Ｆ−（）の半径は円弧Ｃ
−Ｈの半径と等しいように選定したので、角度βｌは：
　１　７．５°である。半径Ｘ−Ｇの寸法は、円弧Ｇ−
Ｈと、雌ロータの外円ＣＹＬとが点ＨＶｃＮいて相互に
接触するように決めている。

Ｌ−Ｍ 蟻ロータの第１の先導ランドフランク部分り−Ｍは、維
ロータの第２の曳行ランドフランク部分に−Ｊと原則的
に同様に、雌ロータの先導溝フランク部分の長円形の孤
Ｅ−Ｆにより創成された線である。雌ロータと雄ロータ
上の点Ｐ１とＰＩＩが転び点ｒで相性に接触している完
全噛合い位１ｔから回転方向に対して双方のロータが回
転すると、雌ロータのピッチ円ＣｄＬの上の円ｆｉＰ１
−Ｖよ　と雄ロータのピッチ円ｃｄ雪上の円弧Ｐ２−Ｖ
２　　とが相互に対して転ぶ（第５図参照）。次いで創
成点は点Ｅから雌ロータの溝フランク上の点Ｆから雌ロ
ータフランク上の点Ｆへ、かつ同時に点りから雄ロータ
の対応するランドフランク部の点Ｍへと移動する。

−Ｎ 雄ロータの第２の先導ランドフランク部分Ｍ−Ｎは雌ロ
ータの溝フランクの対応する部分Ｆ−（）によって創成
された線である。ランドフランク部　４、分Ｍ−Ｈの最
内力点Ｎは雄ロータのピッチ円Ｃｄ。

上に位置している。このフランク部分のデロフイレは雄
ロータの曳行ランドフランクの反対向の曲杉部分と原則
として同様につくられる。

−０ 雄ロータの第６の先導ランドフランク部分Ｎ−０は雌ロ
ータの先４１ｓフランクの対応するフランク部分Ｇ−Ｈ
により創成されたーである。喝ロータのこのランドフラ
ンク部分Ｎ−０は壌ロータのピッチ円Ｃｄ５Ｉ０）内１
１！Ｉに位置する。

−Ａ 雌ロータの最外方部分Ｈ−Ａは雌ロータの雌ロータの外
円Ｃ’Ｙｔ上にあり、第１図に示す雌ロータの連続した
２　Ｉｌｌのｍを遅いでいる。

−Ｔ 雄ロータのランドの最内部分０−Ｉは、雄ロータの連続
した２個のランＰを連ぐ部分であって、雌ロータの最外
部分Ｈ−ＡＫよって創成さ？た線である。

【図面の簡単な説明】

ｊｇ１図は、ロータ軸に対して垂直であり、いわゆる完
全噛合い状態、即ち雌ロータの半径方向最内力点が対応
する雄ロータの半径方向最外方点とｍ−している角度位
１ｔＫロータがある状態の、本発明による一対のロータ
の断面図、 ＃Ｉ２図は第１図に示すものと同じ角度位置において１
ｓｏ−夕の溝と協働している雄ロータの拡大図、 ｌ／ｃ６図はロータが別の角度位置にある状態の第１図
に示すものと類似の図面、 ＠４図は第２図と類似であるが、雌ロータの溝と雄のロ
ータランドとの別のフランク１１１１に説明する図面、 第５図は第３図と類似であるが、雌ロータの溝と雄ロー
タランＰの、別のフランク側を説明した図面、 第６図は本発明によるプロフィル（実線）Ｖ有するロー
タと、参考プロフィル（点ａ）とヲ有スるロータについ
て雄ロータの回転角度の関数として雄ロータと雌ロータ
とのトルク分布を示し、第７図は本発明によるロータの
プロフィル（プロフィルＪＩ６１）と参考プロフィル（
プロフィル扁２）と、かつ全く対比しうる試−に２いて
得た前記２個のロータのプロフィルについて雄ロータの
先端速度の関数としての断熱効率を示す。 図において １・・・雌ｏ−１２・・・雄ロータ Ｅ−Ｄ・・・雌ロータの第１の曳行溝フランクＤ−Ｃ・
・・　　ｌ　　第２１ Ｃ−Ｂ・・・　　ｌ　　第３１ Ｂ−Ａ・・・　　ｙ　　　１ｇ４　　１Ｅ−Ｆ・・・　
　ｌ　　第１の先導溝フランクＦ−Ｇ・・・　　ｌ　　
第２１ Ｇ−Ｈ・・・　　Ｉ　　第３１ Ｌ−Ｋ・・・雄ロータの５１！１の曳行ランドフランク
に−Ｊ・・・　　Ｉ　　第２１ Ｊ−ｒ・・・　　ｌ　　第６１ Ｌ−Ｍ・・・　　ｌ　　！＠１の先導ランドフランクＭ
−Ｎ・・・　　ｌ　　第２１ Ｎ−０・・・　　Ｉ　　第６１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ヘリカルのランドと、それに干渉する溝とが設け
   られ、ロータリスクリュー機械の作業空間において平行
   の１ｌｉＩ線の周りを回転するようにされた２１−の−
   合いロータにおいて、一方のロータの１個の溝が第２の
   ロータの対応するランドと崗−することによって山形練
   状のチャンバが形成され、その開放端はロータリスクリ
   ュー機械の変圧端へ開放しており、前記口・−夕の一方
   が雌ロータであってその韓フランクの大部分がロータの
   ピッチ円の内［Ｋ位置し、少部分がピッチ円の外側に位
   置しており、＠２のロータは廟ロータであって各ランド
   フランクの大部分が咳ロータのピッチ円の外側に位置し
   、少部分がピッチ円の内側に位置することにより、ロー
   タの＠巌に対して垂直の平面において罰記山形絞状のチ
   ャンバの外周壁を形成している％雌ロータの溝の曳行フ
   ランクの大部分が雄ロータのフランクにおける丸いか、
   ｔｈるいｒよ好１しくは鋭い元のついた角部により１４
   １Ｊ成されるプロフィルｔ’！Ｌ、ｉｉ？１１ピ山形絞
   状のナヤンバの内周壁を形成する各−ロータの先導フラ
   ンクが峨ね−１１１ｄ成されたプロフィルを有し、谷庫
   ロータランドのフランクのプロフィルは、前記ランドと
   溝とが相互に１合ったり、外れたりする際蟻ロータフラ
   ンクの対応するプロフィルによって形成される境界に沿
   い、ロータリ機械におけるガスの力ＶＣより一ロータに
   作用するトルクが雄ロータの対応するトルクの１７−１
   ９．５チ、好ましくは約１８．５チであり、かつロータ
   噛合いの制圧側で形成されるブローホールｌ積が、雄ロ
   ータの直径を１００ミリ、黄さを１５０　ミＩＪ、雌ロ
   ータの全巻き角を３００°として計４した場合に前記山
   形縁状のチャンバが最大容積の場合前記チャンバのリッ
   トル当りの容積に対して２５騙にの１直をと廻らないこ
   とを特赦とするロータ。 （２、特許請求の範囲第１ＪＪＬに記載のロータにおい
   て、前記鎮ロータのｌ！ｌｌ　ｉ！己先導フランク部分
   が量円杉に沿った第１のフランク部分を含み、雄ロータ
   の先導ランドフランクの対応する第１のフランク部分が
   前記長円形によってｌ＠ｊＩｕ成されることを特徴とす
   るロータ。 ｔ３１　４１ｆｄｌ求の範囲第２項に記載のロータにお
   いて、−ロータの前記長円形の４フランク部分が溝の半
   径方最内方の点から一ロータのピッチ円、の近傍で、か
   つその内側の点まで外方へ延びることを待機とするロー
   タ。 （４）特許請求の範囲第２項または第３項に記載のロー
   タにおいて、雌ロータの前記長円形フランク部分が、双
   方のロータが相互に完全に噛合った場合、２個のロータ
   の中心を通って延びる線とに中心を有する長円形の一部
   であることを特徴とするロータ。 （５１’＃許請求の範囲第４項に記載のロータにおいて
   、前記長円形の長袖がｊｌｏ−夕の外径より大きいか等
   しいことを特徴とするロータ。 （６）特許請求の範囲第４項または第５項に記載のロー
   タにおいて、前記長円形の長袖と短軸との比率が１．５
   　：　１から２：１の範囲にめることを時畝とするロー
   タ。 （７）特許請求の範囲４４項から第６項筐でのいづれか
   １項に配植のロータにおいて、−ロータノ前記第１のフ
   ランク部分を形成するのに使用する長円形は、姫ロータ
   の前記の対応するフランク部分を創成するのに使用する
   長円形より長軸が大さいが、短軸と中心とは同じでめる
   ことを特徴とするロータ。 （８）特許請求の範囲第４項から第６項までのいづれか
   １項に記載のロータにおいて、雌ロータの溝の前記第１
   のフランク部分を形成するのに使用する長円形が、雄ロ
   ータの対応するフランク部分を１ｕ成するのに使用する
   長円形より短軸はわづかに偏位しているが、長袖と中心
   とは同じであることを特徴とするロータ。 （９）特許請求の範囲第１項から第８項までのいづれか
   １項に記載のロータにおいて、蛾ロータが６個のランド
   と溝とを有し、雄ロータが４個のランドと溝とを有する
   ことを￥ｆ畝とするロータ。 ｕｌ　　特許請求の範囲第９項に記載のロータにおいて
   、雌ロータの４のピッチ円の半径方向の範囲は厖ロータ
   の外径の１９−２１チ、好ましくは約２０％でうって、
   嫡ロータのピッチ円の外側に位置したアデンダムの半径
   方向の範囲は雄ロータの外注の２．５−３．５　％　、
   好ましくは約６俤であることを時鎖とするロータ。 ＩＩＤ　４許請求の範囲第１ＪＡから５ｇ１０項までの
   いづれか１項に記載のロータにおいて、雌ロータのｖ行
   １１ｔフランクが、双方のロータが相互に完全に・−合
   った際、雄ロータと雌ロータとのピッチ円の接点に中心
   がある円弧に沿った第１のフランク部分を言むことを脣
   鐵とするロータ。 Ｑ３　　特許請求の範囲第１１項に記載のロータにおい
   て、蟻ロータの前記曳行溝フランクが雌ロータのフラン
   ク上の点により創成された第２のフランク部分を含むこ
   とを特徴とするロータ。 ｕ３　　特許請求の範囲第１２項に記載のロータにおい
   て、雌ロータの前記曳行溝フランクが、第２と第６のフ
   ランク部分が相合する点で共通の接線なもつように中心
   を位置させた円弧に沿う第６のフランク部分をさむこと
   を特徴とするロータ。 ｆ１４Ｊ　　特許請求の範囲第１３ＪＡに記載のロータ
   において、雌ロータのｉｌｌｌｌ性曳行溝ンクが第４の
   フランク部分を含み、該フランク部分は前記第６と第４
   のフランク部分の相合する点と前記第６のフランク部分
   の前記中心との間を連ぐ線ヒに中心ゲ有し、かつ前記第
   ４のフランク部分が半径方向最外方の点において一ロー
   タの外円と接線するような寸法とした半径を有する円弧
   に沿っていることを特徴とするロータ。 四　特許請求の範囲第２項と第１２項とに記載のロータ
   において、雌ロータの先導溝フランクが第２のフランク
   部分を含み、該フランク部分が前記第１と第２の先導溝
   フランク部分がそれらの相合する点で共通の接線を有す
   るように中心を位置した円弧に沿うことを特徴とするロ
   ータ。 （７）特許請求の範ＩＭ第１５項に記載のロータにｇい
   て、雌ロータの前記先導溝フランクが第６のフランク部
   分を有し、該フランク部分は、前記第２と第６のフラン
   ク部分がそれらの相合する点において共通の装機’に＃
   Ｌ、かつ前ｄ己第６のフランク部分の半径万回蛾外方の
   点が一ロータの外円と接するようにした寸法の半径を有
   し、かつ中心を位置させた円弧に沿うことを特徴とする
   ロータ。 Ｖ乃　　時ｌｌ１ｆ請求の範囲第２項と第１５項とに記
   載のロータにおいて、塩ロータの前記先導ランドフラン
   クが一ロータの前記第２のフランク部分によって一創成
   された第２のフランク部分を合むことをｔＰ＃徴とする
   ロータ。 ｊｕｌｌ　　特許請求の範囲第１６項と第１７項に記載
   のロータにおいて、雄ロータの前記先導ランドフランク
   が雌ロータの前記第６の先導溝フランク部分によって巌
   創成された第６のフランク部分を含むことを特徴とする
   ロータ。 ｍ　　特許請求の範囲第１５項から第１８項までのいづ
   れか１ＪＡに記載のロータにおいて、雌ロータの前記先
   導韓フランクの前記第２と第６のフランク部分との間の
   相合点が雌ロータのピッチ円−ヒに位置し、雄ロータの
   前記先導ラン−フランクの第２と第６のフランク部分の
   間の相合点が坩ロータのピッチ円ヒに笹直することを特
   徴とするロータ。 四　特許請求の範囲第２項、第６項および第１１項に記
   載のロータにおいて雌ロータの前記先導２よび曳行溝フ
   ランクのｑ（Ｉ　Ｈｅ　５ｇｉのフランク部分がそれら
   の相合する点において共通の装機を舊することを特徴と
   するロータ。 ■復　特許、４＋１求の範囲第１１項と第２０項とに記
   載のロータにおいて、雄ロータの曳行ランドフランクが
   第１のフランク部分を含み、該フランク部分が、双方の
   ロータが相互に完全に留合った際雄ロータと雌ロータと
   のピッチ円の接点に中心を位置させた円弧に沿うことを
   特徴とするロータ。 （支）特許請求の範囲第１６項と第２１項とに記載のロ
   ータにおいて、雄ロータの前記曳行ランドフランクが雌
   ロータの前記曳行溝フランクの前記第６のフランク部分
   により巌Ｊ！１１成されたｙ４２のフランク部分をきむ
   ことを特徴とするロータ。 （至）　特許請求の範囲第１４項と第２２項とにｉピ械
   のロータにおいて、雌ロータの前記受付ランドフランク
   が喝ロータのＭＵ記曵曳行フランクの前記第４のフラン
   ク部分により−Ｊ成された４３のフランク部分を含むこ
   とを！＃倣とするロータ。 ｒ１４　　特許−請求の範囲第１６項、第１４碑、第２
   ２項および第２６項のいづれか１項に記載のロータにお
   いて、−ロータの前記曳行溝フランクの前記第６と第４
   のフランク部分の間の相合点が雌ロータのピッチ円、ヒ
   に位置し、雄ロータの前記曳行ランドフランクの前記第
   ２と第６のフランク部分の間の相合点が雄ロータのピッ
   チ円ヒに位置することを特徴とするロータ。 に）特許請求の範囲第１２項、第２１項および第２２項
   のいづれか１項に記−のロー２において、Ｊ＃Ｆｃｒ−
   夕の前記曳行ランドフランク上の前記点は雄ロータの前
   記曳行ランドフランクの第１と第２のフランク部分の閾
   の相合する点であることを特徴とするロータ。 １４　　特許請求の範囲第２５槍に記載のロータにおい
   て、前記相合する点は雄ロータの前記曳行ランドフラン
   ク上の鋭い角であることを特徴とするロータ。