JPS59196988A - スクリユ−圧縮機等のスクリユ−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】 技術分野 本発明は−スクリュー圧縮機等に使用される雌雄両スク
リューロータに関し、殊に、雌ロータの各歯のピッチ円
の外側にアデンダムを有する一方、雄ロータの各歯底の
ピッチ円の内側に上記アデンダムに対応するアデンダム
を有する型式のスクリューロータの改良に関する。

従来技術 周知のように、スクリュー圧縮機は１８７８年頃ドイツ
国のＫｒｉｇａｒ氏により発明され、その後様々な改良
がなされた。当初提供されたロータは対称歯形ロータと
呼ばれるものであったが＝　１９６５年スウェーデン国
ｓＩ’−Ｍ社（スベンスカ・ロツク子・マスキナア　ア
クチボラク）により体積効率の非常に優れた非対称歯形
ロータが提供された。

この非対称歯形ロータは、例えは特公昭５６一１７５５
９号公報に見ることがてき〜その概略を第１図に示して
いる。

このロータは一雌ロータＦの各歯のピッチ円Ｐｆの外側
にアゾンタムＡ「を形成する一方、雄ロータＮ４の各歯
底のピッチ円Ｐｍの内側に上記アゾンタムＡｆに対応す
るアゾンタムＤｅｎを形成して理論容積の増加を図った
ものであり、その歯形の特徴は次のとおりである。

１）雌ロータ歯形 イ）前進側歯形 ｎ　−ｄ間は、ピッチ円Ｐｆと、雌雄ロータの中心点（
軸心）Ｏｆ、Ｏｍを結ぶ線との交点Ｉｎを中心とする円
弧であって、乙ｎ　ｍ　ｃｌは約１０度である。尚、点
１１は中心点Ｑｆ。

Ｏｍを結ふ線上にある。

ｃｌ−ｅ間は、半径ｄ　−ｍの延長線上の点ｋを中心と
する円弧である。尚、点ｅはピッチ円Ｐｒ上の点である
。

口）追従側歯形 ｎ−（間は一点ｍを中心とする円弧であって、ｌ　ｎ、
　ｍ　ｄは約１ｏ度である。したがって、Ｚｃ　ｍ　ｄ
は約２０度の円弧を成している。

ｃ−ｄ間は、雄ロータの点１１により創成される創成曲
線である。

ｂ−ｄ間は、直線０ｆ−ｂの延長線である。

尚、点ａはピッチ円Ｐｒ上の点である。

２）雄ロータ歯形 イ）前進側歯形 １）−１間は−ピッチ円Ｐｍと中心点Ｏｆ、Ｏｍを結ぶ
線との交点ｍを中心とする円弧であって一雌ロータの円
弧ｎ−ｄに対応している。尚、点Ｐ′は中心点ＣＨ，Ｏ
ｍを結ぶ線上の点である。

】−３間は、雌ロータの円弧ｄ−ｅにより創成される創
成曲線である。尚、点Ｊはピッチ円Ｐｍ上の点である。

口）追従側歯形 ｐ−ｈ間は、点ｍを中心とする円弧であって、雌ロータ
の円弧ｎ−（間に対応している。

ｈ−ｇ間は、雌ロータの点すにより創成される創成曲線
である。

ｇ−ｆ間は、雌ロータの直線１）　−ａにより創成され
る創成曲線である。尚、点ｆはピッチ円Ｉ’ｍ上の点で
ある。

ところで、本発明は上記構成のスクリューロータの体積
効率をさらに向上させることを目的としているか（上記
従来例の体積効率は８３．９９％）、この体積効率は、
理論容積、単位理論容積当りのシールライン長および単
位理論容積当りのブローホール面積の３つのファクター
に大きく左右されることか知られている。

理論容積に関して云えば、予め定められた雌雄両ロータ
間の中心間距離ＣＤ　（０ｍ−０ｆ　）を前提条件とし
て一理論容積を出来るだけ大きくすること、換言ずれは
、雌雄両ロータＩ′’　、　Ｍの外径寸法を出来るだけ
大きくするのがよい。ところが、雌雄両ロータＦ、Ｍの
外径寸法を単純に大きく出来ない事情がある。すなわち
、雌雄両ロータＦ、Ｍの外径寸法を大きくすると雌ロー
タＦの歯の歯厚カ薄くなり十分な機械的強度が失なわれ
るという問題かある。そして、この問題は、上記した第
１図に示す従来歯形においては顕著に表われる。

すなわち、第１図に示す従来歯形においては、前記した
如く、創成曲線ｃ−ｄは点）】により形成されるように
なっており、この点りは角度ｌ　ｈ　ｍ　ｎ分だけ追従
側歯形寄りになっているため、ロータの外径寸法を大き
くすると、創成曲線ｃ−ｂの部分が大きく扶れ、その結
果、雌ロータの歯厚か薄くなるのである。したがって、
第１図のスクリューロータの体積効率を向上させるため
には、雌雄ロータの外径寸法を大きくしても、その割に
は雌ロータの歯厚が薄くならないような歯形を創作しな
ければならない。

雌雄両ロータの外径寸法を単純に大きくできない事情は
上記以外にも存在する。それは、シールライン長とブロ
ーホール面積の問題である。つまり、雌雄両ロータの外
径寸法を単純に大きくするだけては、シールライン長も
同時に長くなるとともにブローホール面積も大きくなる
。これらは体積効率の低下原因になる。

本発明者等は、鋭意研究の結果、体積効率の向上を目的
として雌雄ロータの外径寸法を大きくする場合、雌ロー
タのアデンダム量〔（雌ロータの外径−雌ロータのピッ
チ円径）／（２Ｘ（雌ロータのピッチ円径’））、ＪＸ
１００％か大きな影響を持っていることを見い出した。

因に一第１図に示した従来例においてはアゾンタム量は
２７９であり、これは最適の値ではないことを見い出し
た。

技術的課題 したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、削ロー
タの歯厚の減小度合に対して、理論容積換言すれば雌雄
ロータの両者又は何れか一方の外径寸法を大きくできる
最適の、歯形並びに雌ロータアデンダム量さらには雌雄
ロータの外径寸法を見い出すことに存する。

上記技術的課題を解決するために本発明は以下の如く構
成した。

すなわち−雄ロータ（Ｍ）への前進側歯形に、雄ロータ
（Ｍ）のピッチ円（Ｐｍ、）と雌雄両ロータの各中心点
（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線との交点（ｍ、）を中心とする
円弧（ｄニーｅ　ｉ　）を含み、一方雌ロータ（Ｆ）は
、その追従側歯形に、雄ロータ（Ｍ）の上記点ｄ１によ
り創成される曲線（ｄ２−ｃ２）を含む構成とするとと
もに、雄ロータ（Ｍ）の外径（Ｔｍ　）を約１３７×面
に構成し、さらに、雌ロータ（Ｆ）のアデンダム（Ａｆ
）のアゾンタム量を約１．７〜２．３％に構成した。

但し、上記点（ｄ□、ｄ２）は夫々雌雄両ロータの各中
心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線上の点、Ｃ１０は雌雄両ロ
ータの中心点間距離である。

実施例 以下に、第２図に示した本発明の具体的実施例について
詳述する。

第２図は雌雄両ロータＦ、Ｍの歯形を示しており、その
歯形は以下の如しである。

１）雌ロータ歯形 雌ロータＦは、各歯のピッチ円Ｐｆの外側にアデンダム
Ａｆを有し、各歯底のピッチ円Ｐｆの内側にデデンダム
Ｄｆを有している。前進側歯形および追従側歯形は以下
の如しである。

イ）前進側歯形 ｄ　２　　ｅ　２間は、ピッチ円Ｐｆと、中心点Ｏｆ。

Ｏｍを結ぶ線との交点ｍを中心とする円弧であって、乙
ｄ２ｎ１ｅ２は約４０度にしている。

尚、点ｄ２は中心点０［、Ｏｍを結ぶ線上の点である。

ｅ　２　　ｆ　２間は、点Ｃ２を通る接線であって、点
「２はピッチ円ＰＩ上の点である。

１２　　ｇ２間は、点ｆ２を通りかっ線ｅ　２　　ｆ　
２に対し直角な線上の点Ｓを中心とする円弧である。尚
、点ｇ２は中心０［を中心とする円弧」二の点である。

口）追従側歯形 ｄ２’　　ｃ　２　間は、雄ロータＭの点ｄ１によって
創成される創成曲線である。

Ｃ２ｂ　２間は、点ｂ２（ピッチ円Ｐｆ上の点）を通る
ピッチ円Ｐｆの接線上の点ｔを中心とする円弧である。

ｂ２．−ａ２間は、ピッチ円Ｐｆｊ二の点９を中心とす
る円弧である。尚、点ａ２は中心Ｏｆを中心とする円弧
上の点である。

２）雄ロータ歯形 雄ロータＭは一雌ロータＦのアデンダムＡ［に対応する
アデンダムＤｍを有している。前進側歯形および追従側
歯形は以下の如しである。

イ）前進側歯形 ｄ　１　　ｅ　１間は、ピッチ円Ｐｍと雌雄ロータの各
中心点Ｏｆ、Ｏｍを結ぶ線との交点ｍを中心とする円弧
であって、上記雌ロータＦの円弧（Ｊ　２　　ｅ　２に
対応している。しかして、Ｚ　ｄ　１＋１１　ｅ　ｉは
Ｚ　ｄ　２１１１　ｅ　２と同角度である。尚、点ｄ１
は中心点Ｏｆ、Ｏｍを結ぶ線上の点である。

”１　　（ｆｌ”　ｇ１間は、雌ロータＦの線ｅ　２−
（［２）−ｇ２　　により創成される創成曲線である。

尚〜点ｆ１はピッチ円Ｐｍ上の点であり、ｇｌは雄ロー
タＭの歯底円上の点である。

口）追従側歯形 ’　ｄ１ｂｉ間は、雌ロータＦの円弧Ｃ２ｂ　２により
創成される創成曲線である。尚、点１〕□はピッチ円Ｐ
ｍ上の点である。

・Ｉ）ｌ　　ａｉ間は、雌ロータＦの円弧ｂ　２　　ａ
　２に対応する円弧である。尚一点ａ□は雄ロータＭの
歯底円上の点である。

本発明の一実施例に係る雌雄両ロータＦ、ｈｉの歯形は
上記のとおりであるが、この歯形は、第３図に示すとこ
ろから明らかな如く、従来例に係る歯形（第１図）と比
較すれは、雌ロータの歯厚を厚くてきる。第３図におい
て、Ｆ、Ｍは本実施例に係る雌雄両ロータを示しており
（実線）−Ｆ’。

Ｍ′は従来例に係る此ａ雄両ロータを示している。そし
て、それらの外径（Ｔｍ、−ｒｆ）の寸法は同一にして
示している。Ｗは未実施例に係る雌ロータＦの最小歯厚
を、またＷ′は従来例に係る雌ロータＦ′の最小歯厚を
夫々示している。第３図では、歯厚１へ／は歯厚Ｗの略
６２％となっている。歯厚ｗ　、　Ｗ′は何れも雄ロー
タの外径により変化するが−この変化を第４図に示して
いる（第４図は中心間距離ＣＤ−１００ｍｍの場合につ
いて示している。）。

第４図よりも、本発明の実施例に係る歯厚Ｗが従来例に
係る歯厚Ｗ′より大きいことが明らかである。

」二記の如き歯厚の相違の大きな理由は、雌ロータＦ、
　１７′の創成曲線（１２Ｃ２、Ｃｂの形状にある。

すなわち、雌ロータＶの創成曲線ｃ−１〕は、前記シタ
如く、ｍロータＭ′の点１１により創成されるため、歯
厚に関する挟り量が非常に大きくなっている。一方一雌
ロータＦの創成曲線ｄ　２　　Ｃ２は雄ロータＭの点ｄ
、（この点は中心点Ｏｍ、Ｏｆを結ぶ線上にある）によ
り創成されるため、歯ｊに関する扶り量か比較的小さく
なるのである。

尚、本実施例に係る雌ロータＦは、ｅ　２　　ｆ　２間
を直線に形成しているため、この部分に関しては、ホブ
加工によりこの雌ロータＦ′を製作する場合、個々のホ
ブ切刃か順番に切削するので重切削とならず、加工条件
が良いという利点がある。一方、従来例に係る雌ロータ
Ｆ′は−ｃｌ−ｅ間を円弧としているため、複数個のホ
ブ切刃がこの部分を同時的に切削する−すなわち重切削
することになり、加工条件としては良くない。

ところで、第３図において、雌雄両ロータの中心間距離
ＣＩ）を１とするとき、実用上理論容積を最大ならしめ
るための雄ロータＦの外径Ｔｍは約１．３７ｘＣＤの寸
法構成であることが、本発明者等の実験より明らかとな
った。換言すれは、理論的には、雄ロータＦの外径Ｔｍ
は大きければ大きい程理論容積が増加するか、雄ロータ
外径の増大は必然的に雌ロータ歯厚の減小をもたらしめ
るため、該歯厚の最小許容値の観点より、外径Ｔｍは１
．３７ＸＣＤが最大値であることが明らかとなった。

上記雌ロータ歯厚は、機械的最小許容強度により規定さ
れるものであり、主として雌ロータの製作上の加工性の
観点およびロータ使用時における耐圧力性の観点より決
定される。本発明者等の実験によれば、雌雄ロータの中
心間距離が１００　ｍＩｎの場合−その雌ロータ歯厚の
最小許容値は約８工であることが判明した。上記雄ロー
タＭの外径（１、，３７ｘ　ＣＤ　）の値はこの最小許
容値（８−ｍ　）を基に決定したものである。したがっ
て、第４図において一本発明の実施例に係る体積効率曲
線および従来例に係る体積効率曲線の各破線部は非許容
領域となる。尚、本実施例および従来例の何れにおいて
も、雄ロータ外径を増大すれば体積効率が漸増すること
は、この第４図よりも明らかであろう。

ところで、上に雄ロータの外径を大きくすることにより
体積効率の向上を図れることについて説明したか、雌ロ
ータについても、シールライン長およびブローホール面
積の点を考慮外とすれは、理論的にはその外径か大きい
程体積効率も向上する。しかしなから、シールライン長
およびフローホール面積の問題を考慮すれば、雌ロータ
外径は一従来例に比して−むしろ小さくする方が体積効
率を向上できる興味ある事実を本発明者等は見い出した
。第６図に本実施例と従来例の雌雄ロータ径を比較的に
示している。

ところて−雌ロータの外径はそのピッチ円径寸法とアゾ
ンタム寸法との和により決定される。そして、そのピッ
チ円径寸法は雌雄ロータの中心間距離ＣＩ）と雌雄ロー
タの歯数比により自動的に決定される。したかって、雌
ロータの外径はアゾンタム量法すなわちアデンダム量に
より決定される。

本発明者等は、第５図に示す如＜−ｄｌＪＩ−ロータの
アゾンタム量を適宜変更し、シール線長およびフローホ
ール面積との関係で体積効率が如何に変化するかを追求
したところ図に示す結果を得た。すなわち、体積効率は
アテンタノ、量２％において最大値を示す曲線となった
。前記した如く、従来例、　　のアゾンタム量１は２．
７９てその体積効率は約０．８４であるから（第５図◎
印で示している）、本実施例のアゾンタム量、例えば０
〜３％、の何れにおいても従来例の体積効率を十分に凌
駕しているが、１．１にアゾンタム量２％の近傍、すな
わち１７〜２．３％の当りにおいて、体積効率８５７を
」二回る恨れたイ１白を示した。

以下の表に、従来例と本実施例の具体的諸元を例示する
。

上記具体的比較例に示すように、本実施例は従来例に比
較して、理論容積が増加する一方単位理論容積当りの一
シール長やブローホール面積か共に融小しており、これ
らの結果より本実施例の体積効率が従来例の体積効率よ
り飛跡的に向上したことか明らかである。

上記実施例の具体的説明から明らかなように一木発明は
、ｄ’ｄＪロータの追従側歯形の曲線（ｄ　２　　Ｃ２
）を雄ロータの、ロータ中心連結線上の点（ｄｌ）によ
り創成する形状として雌ロータ歯厚を最大限に保（ＩＪ
シ、以って雄ロータの外径の長寸法化すなわち理論容積
の増大化を図り、さらに雌ロータの外径を約１．３７Ｘ
（ｊ）とすることにより理論容積を最大ならしめ、さら
に雌ロータのアゾンタム量を約１７〜２３％にすること
により、単位理論容積当りのシールライン長およびフロ
ーホール面積の減小を図って、従来例の体積効率（８３
，９９％）より飛躍的に高い８５７％以上の体積効率を
得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係る１１１１Ｉｔ雄両ロータの歯形図
−第２図は本発明の一実施例に係る叶ｉｆ：　ＥＮ両ロ
ータの歯形図−第３図は従来例および」−記実施例に係
る各雌雄両ロータの比較歯形図で脚ロータ歯厚を比較的
に示す図、第４図は賄ロータ径（横軸）に対する雌ロー
タ歯厚および体積効率（縦軸）を従来例と上記実施例と
て比較的に示すグラフ、第５図は上記実施例において肉
、ロータアゾンタム”：（ｈｕｂ）に対するブローホー
ル面積、ソールライン長−理論容積および体積効率（＠
′Ｌ軸）の変化を示すグラフ、第６図は従来例および上
記実施例に係る各雌雄両ロータの比較図で、径寸法の違
いを示すＵ’ｈ形図である。 Ｍ　、、、　７７、（、ロータ、Ｆ　雌ロークーＰ　ｆ
　　ＩＩｌ、ｌイロータピッチ円、Ｐｍ　−＠ロータピ
ッチ円−Ａｆ　　州（ロータアゾンタム−１）ｆ顛ロー
タテテンタム、Ｉ）ｍ　−１ｉｆｔロータテテンタム、
Ｏｆ　σｔｆｔロータ中心点−〇ｍ雄ロータ中心点。 手続補正書 昭和５９年５月２９日 特許庁長　官　殿 １　事件の表示 昭和５８年特許願第　０４４６８２　　　　　号２発明
の名称 スクリュー圧縮機等のスクリューロータ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 江所　兵庫県神戸上中火）ズｊＦ！＋：、’、Ｔ：町１
丁口３番１８−冗４代理人 住所　大阪府大阪市東区本町２−４０　本町ビル内・ｆ
ｉ：１１７ｎ 氏名　弁理士（６２１４）青　山　葆　ほか　２名ｉ１
．ｊＪ、（ｉ、１１．偉１□↓ 明相１書、：１特許誼求の１頗…」」、１光明の評利１
な温間”ｊ”９４ゝ＼−一／ ８、補正の内・容 １、明細書中、次の個所を訂正します。 （１）第７頁第２０行目、 Ｌすなわち、雄ロータ」とあるを、 「すなわち、第１発明は雄ロータ」と訂正します。 （２）第６頁第７行１」から９行目ｉこがけて、「面に
描成し、・・・構成した。」とあるを、「σ〕シニ構成
した。 第２発明は、」１記第１発明の構成に加えて、雌ロータ
（Ｆ）のアデンダム（Ａｆ）のアデンダム宿を約１．７
〜２３３％１こ構成した。」と訂正します。 （３）第１３頁第１１行目から１２行目；こかけで、１
−明らかとなった。」とあるを、 ［明らかとなった。この知見に基いて第１発明を完成す
るに至った。」と訂正します。 （４）第１４頁第９行目 「向上を図れること」とあるを、 ［向上を図った第１光明］と訂正しよす。 （５）第１４頁第１６行目から１７行目（こが（すて、
１−見い出した。−１とあるを、 「見い出し、この知見に基いて第２発明を完成するに至
った。」と訂正します。 （６）第１７頁第１９行目から２０行目にかけて、「よ
り飛躍的に・・・でとる。」とあるを、「より高い８５
％以上の体積効率を１；）る二とかでトる。尚、従来例
の体積効率と比較して高々１％のんＣ゛あるＬ・、現実
の製造可能な臨界状態におけるこの１％の差：ｉ極めて
太すい意義を持つものである。」と訂正しまず。 ・（７）特５′１古管求のＭｔ囲を別紙の通り訂正し工
す。 以　　−ト 特許請求の範囲 ［１ｊ　　雄ロータ（Ｆ）の各市のピンチ円ｊ　Ｐ　ｆ
　＞の外側にアデンダム（Ａｆ）を有する一方、雄ロー
タ（Ｉ＼１）の各歯底のピッチ円（Ｆ’　＋ｎ　）の内
側に」二記アデンダ／、（Ａｆ）ｔこＡ”Ｊ応するデデ
ンダム（Ｄｍ）を有する型式のスクリューロータであっ
て、 雄ロータに＼・１）は、その前進側歯形に、雄ロータ（
へ・１）のピッチ円（Ｐｔｎ）と雌雄両ロータの各中心
点（Ｏｆ　＋　（１１ｍ　：！を結ふ線との交、ζ’：
ｊ［１１）を中心とする円弧ｊｄ、　−ｅｊを含み、−
力士ＩＥロータ（Ｆｌｉは、その追従ｌ１ｌｌＩ歯形に
、雄ロータ（Ｍ）の上記点＜ｄ、）　（こより創成され
る曲線（ｄ、　　ｃｌ）を含み、雄ロータ１、ｉ＼′１
）の外径（Ｔ１１１）が約１．３’７ＸＣ心ｐあ一泰；
才」」０作ζするスクリ巴二圧縮眠挨ｐスー々丈円Ｉロ
ー乙 但し、」二記魚（ｄ、、ｃｌ２）は夫々雌雄両ロータの
各中心点（○ｔ、０１１　）を結ぷ゛線上の点、で弔は
雌雄両ロータの中心点間距離である。 の各歯底のピッチ円（Ｐ■１１）の内１１ｆｌｌに」−
記アデ゛ング今□−−□峙−−−□□□□□−□−≠−
□−−−□←□□→一応城老−４，

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｊ）雌ロータ（Ｆ）の各歯のピッチ円（Ｐｆ）の外側に
   アゾンタム（Ａ［）を有する一方、雄ロータ（Ｍ）の各
   歯底のピッチ円（Ｐｍ　）の内側に上記アゾンタム（Ａ
   「）に対応するデデンダム（］）ｍ）を有する型式のス
   クリューロータであって、 雄ロータ（Ｉｌ＋４）は、その前進側歯形に、雄ロータ
   （Ｍ）のピッチ円（Ｐｍ）と雌雄両ロータの各中心点（
   ＯＦ、Ｏｍ’）を結ぶ線との交点（宜η）を中心とする
   円弧（ｄ□−ｅ　１　）を含み、一方雌ロータ（Ｆ）は
   、その追従側歯形に、雄ロータ（Ｍ、）の上記点（ｄ□
   ）により創成される曲線（ｃｌｃ）を含み、 −２ Ｋｆロータ（Ｍ）の外径（−Ｆｍ’）か約１．３７ｘＣ
   Ｄ　　に構成され− さらに、雌ロータ（Ｆ’）のアデンダム（Ａ［）のアデ
   ンダム量か約１．７〜２．３％であることを特徴とする
   ースクリュー圧縮機等のスクリューロータ。 但し〜上記点（ｄｌ、ｄ２）は夫々雌雄両ロータの各中
   心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線上の点−ＣＤは雌雄両ロー
   タの中心点間距離である。