JPS60153486A - ヘリカルロータ型回転容積式機械のロータ - 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】 ・産業上の利用分野 本発明は特に空気圧縮機など流体圧縮機としての使用に
適したらせん状ロータ型すなわちへりカ（ｌう） ルロータ型の回転容積式機械およびこの種の機械に使用
されるロータに関するものである。本発明は、特に１機
械効率を改善し、コストを低減させ。

耐久性を増大させる全く新しいロータ輪郭をその特色と
する。

更に詳細にいえば５本発明は内部に少くとも１対の互に
交差する孔腔を有するハウジングを持った前述の型の回
転容積式機械に関するものである。

入口孔および出口孔はケーシング孔腔の向い合いの両端
に設けられる。ロータは各孔腔内で回転するように取付
けられる。このロータの中の１個はおす形で、複数のヘ
リカルローブとその間に介在するヘリカルな溝とを備え
、その溝はほぼ完全にピッチ円の外側に在り、ローブの
側面は大体凸形の輪郭になっている。他方のロータはめ
す形で。

複数のへりカルローブとその間に介在するへりカルな溝
とで構成され、その溝はほぼ完全にそのピッチ円の内側
に在りローブの側面は大体凹形の輪郭になっている。お
すロータのローブは、めすロータの溝およびケーシング
の壁と協同で流体室を（１１＋） 形成する。この流体室の形は軸車の円形とみてよい。被
圧縮流体は、入口孔を通ってケーシング孔腔に入り、め
すロータの溝と関連ケーシング孔腔の壁の間に形成され
る室の中に捕えられる。二つのロータが回転するにつれ
て、これらの室は入口孔から出口孔に向けて移動し、室
の体積が減少し。

これによって室内の気体は圧縮される。出口孔に通じる
と、圧縮気体はケーシングから排出される。

・従来技術とその問題点 本発明に係る型の機械用のロータ輪郭の構成および設計
は、多くの研究考察の対象であった。ロータ輪郭とはロ
ータの縦軸に直角な平面内でのロータ形状であるとする
。おすおよびめすロータのロープおよび溝の形状は特に
重要である。この仕事では大きな押しのけ容積と高い体
積効率をもつ機械を設計するのに努力を集中してきた。

一般的にいえば、ロータの輪郭設計には三つの基本方式
が考えられる。この三つは生成輪郭１円弧輪郭および非
対称輪郭に分類できる。本発明は非対称輪郭に関するも
のである。

ジエー・イー・ウィツトフィールド（、ｙ、ｇ。

Ｗｈｉｔｆｉｅｌｄ）に発行された米国特許第２，２８
７，７１６号は、生成ロータ輪郭を代表するものである
。生成輪郭の詳細は当業者にとって衆知のことであり。

かつ上記の米国特許から得られるのでこ＼で考える必要
はない。生成輪郭の第１の利点はこの設計によって大き
な押しのけ容積が得られることである。生成輪郭にはロ
ータが回転するときにブローホールが全く発生しないと
いうもう一つの利点がある。ブロホールが存在すると圧
縮中の隣接する体積部分が連通できるようになる。圧縮
中の流体は圧力の高い体積部分から圧力の低い体積部分
へと流出し、その結果圧縮機効率の低下を招来する。

このようなブローホールのないことは、生成輪郭の効率
を向上させる。

しかしながら、生成輪郭には固有の欠点かめる。

生成輪郭の場合おすロータとめすロータの間に長いシー
ル線がある。シール線が長いということは。

作動空間から機械の低圧側へ流体が直接洩れ出る可能性
のある大きな領域が存在することを意味する。この漏洩
があると機械の体積効率は落ちる。

この設計に付随する一つの欠点は、ロータ相互がタイミ
ング的に合わない場合、ロータおよび機械全体に損傷が
及ばぬようにするために二つのロータ間に大きな隙間を
設けねばならぬことである。

シール線が長いので、隙間が太きいと漏洩による損失が
増大し体積効率に影響する。生成輪郭の持つ今一つの欠
点はおすロータのロープとめすロータの溝の間に大きな
閉じたポケットが形成されることである。これらのポケ
ットが流体を捕えそのため機械の体積効率が低下する。

なお、ロータが回転するにつれ、この捕えられた流体は
圧縮され。

機械の回転を妨げ、かつめすロータに曲げモーメントを
加える負のトルクを生み出す。このためめすロータのロ
ープの厚みを増すことが必要となりその結果機械の押し
のけ容積が減少する。

エッチ・アール・エルシン（Ｈ，Ｒ，Ｎ１Ｌｓｏｎ）に
発行された米国特許第２．６２２．７　ｇ　７号は円弧
輪郭設計を代表するものである。円弧輪郭設計は１周知
のもので空気圧縮１機およびガス圧縮機に広く用（１７
） いられている。円弧輪郭設計には、閉じたポケットが全
く形成されず、流体がこのような閉じたポケットに捕え
られることは全くないという利点がある。これは負のト
ルクを生ずることがないので。

めすロータのロープの厚さを減らすことを可能にする。

めすロータのロープの厚さを減らすことができるから、
圧縮機の大きさがどんなものでもその押しのけ容積を増
大させることができる。この設計にはシール線が生成設
計に比べてはるかに短いという今一つの利点がある。シ
ール線の長さが短くなれば、損失は減少し１体積効率は
増大する。

円弧輪郭設計の第１の欠点は、生成輪郭に比べると押し
のけ容積が小さいことでおる。円弧輪郭には、また大き
なブローホールが形成され、被圧縮中の隣接体積部分間
の連通を許容する別の欠点もある。これが機械の断熱効
率を低下させ、シール線の長さが減少したことと閉じた
ポケットが無いことに依って得た利点を実質的に相殺す
る。

非対称輪郭は１円弧輪郭および生成輪郭双方の利点を兼
ね備えている。非対称設計ではめすロー（１８） タの溝の一方の側面は生成形で、他方の側面は円弧であ
る。非対称輪郭には、生成輪郭に比べるとシール線の長
さが短く、そのため摩擦および長いシール線に伴う漏洩
に起因する損失が減少する利点がある。さらに、この輪
郭では生成輪郭に比べて閉じ込まれたポケットの大きさ
が小さくなり、閉じ込まれたポケットが大きいことに関
連する損失や障害が減少する。円弧輪郭に対して、非対
称輪郭にはブローホールの大きさおよび大きなブローホ
ールに関連する損失が著しく減少する利点がある。さら
にその押しのけ容積は、生成輪郭に比べると小さいが１
円弧輪郭に比べると相当に大きい０ 非対称輪郭は、それ自体、はぼよく知られておシ、かつ
エイ・リショルム（Ａ、Ｌｙｓｈｏｌｍ）に発行された
米国特許第２．１７１４．５２２号、ジエ・イー・ウィ
ツトフィールド（Ｊ、Ｅ、Ｗｈｉｔｆｉｅ１４）に発行
された同第２．１４７３．２３４号、ブロー・イー・パ
ーツｙ　（Ｊ、Ｅ、Ｐｅｒｓｓｏｎ）に発行された同第
３．！ｉｌｌ、１８９号およびエル・ビー・シピイ（Ｌ
、Ｂ、５ｃｈｉｂｂｙ）に発行された同第３．１１２３
．０１７号に開示されている。更に、［ヘリカルスクリ
ューロータ輪郭］ニ対して１９８５年１１月１日に発行
された本願の発明者自身の米国特許第１１．　Ｉ↓１２
．７９６号は、おすロータがめすロータを駆動する機械
の場合に特に効果のある汗力角その他の改良事項を提供
する非対称設計を明確にした。

めすロータ駆動、すなわちめすロータがおすロータを駆
動するのは、この方が好ましい配列であることもあるが
、逆の配列では起らない問題を提起する。後者の状況下
では、めすロータは、トルクの５％を受ける。めす駆動
の状況下では、めすロータは、トルクの９５％を受ける
。このような場合には、めすロータ側部の接触応力が過
大となり、これに対応するには、めすロータを標準より
もずっと硬度の高い金属を用いて形成する必要がある。

熱論このような対症療法ではロータすなわちめすロータ
の製造コストを甚しく上昇させる。

・問題点を解決する手段 本発明の一つの目的は、標準の硬さを持っているにすぎ
ない金属で形成でき、それでもなお、めすロータの側部
に過度の接触応力を生ずることなく、めす駆動のできる
改良された非対称輪郭を開示することである。

ロータ相互間に改良された密封性を示し、従って更に効
率的な性能を発揮する前述のロータを開示することもま
たこの発明の目的である。

この発明のもう一つの目的は、相互間の潤滑を流体力学
的に容易にする前述のロータを開示することである。

詳しく言えば、この発明の目的の一つは、複数のヘリカ
ルなロープとその間に介在するヘリカルな溝を持ち５機
械のハウジング内で与えられた軸の回りに回転可能なロ
ータであり、同じように複数のへリカルなロープとその
間に介在するヘリカルな溝をもつ協力ロータと共動し、
かみ合い係合し、このようなハウジング内に流入した流
体を溝に受入れ、前記２個のロータの共動・かみ合い係
合および回転によってその圧力を変えられるようになっ
ているロータであり、このロータはノ・ウジ（２１） ング内に軸中心を持ち、このロータの溝は夫々断面で、
大体凹形である１対の面とこの１対の面の中間にあシ半
径方向に最も内側の第１の点を持ち。

とのロータはピッチ円を持ち、軸中心と第１の点を通る
直線が更にピッチ円上の与えられた第２の点も通り、前
記凹面の中の一方の面の小部分だけが、（ａ）そのピッ
チ円を横切り　（ｂ）第２の点から出ている与えられた
半径を有する円弧によって形成され、更に前記小部分は
前記円弧が横切るピッチ円上の第うの点と、ピッチ円の
内側で規定の距離にある第４の点を両端とするようなロ
ータを開示することである〇 更に本発明の目的の一つは、複数のへリカルなロープと
その間に介在するヘリカルな溝を持ち。

機械のハウジング内で与えられた軸の回りに回転可能な
ロータであし、このロータは同じように複数のヘリカル
なロープとその間にヘリカルな溝とを持つ協力ロータと
共働・がみ合い係合し、このようなハウジング内に流入
した流体を溝に受入れ、前記２個のロータの共動・かみ
合い係合の回転に（２２） よってその圧力を変えられるようになっているロータで
あり、このロータはハウジング内に軸中上・を持ち、こ
のロータのローブは夫々、断面で、大体凸形である１対
の面とこの１対の面の中間にある半径方向に最も外側の
点を持ち、このロータはピッチ円を持ち、軸中心と、ロ
ーブの半径方向に最も外側の点によって規定された第１
の点を通る直線が更にピッチ円上の与えられた第２の点
も通り、前記凸面の中の一方の面の小部分だけが、（ａ
）そのピッチ円を横切り、かつ（ｂ）第２の点を原点と
する与えられた半径をもつ円弧に形成され、捷た。

この小部分は、その一つの凸面に沿ってピッチ円から外
側に向はピッチ円から規定された距離にある第うの点を
起点とし、前記円弧に沿って規定された距離と同じ寸法
の長さだけ存続してその凸面に沿った第４の点に至ると
いったロータを開示することである。

更に本発明のもう一つの目的は、ハウジングを持ち、そ
のハウジング内で平行な２軸の回りに回転可能な２個の
ロータを持ってハウジング内で作動流体を処理すること
のできる回転容積機械であり、この機械では、この２個
のロータが夫々複数のヘリカルなローブとその間に介在
するへりカルな溝を持って、共に作動しかみ合い係合し
、前記ハウジング内に流入した流体を溝に受入れ１次に
２個のロータの共動・かみ合い係合と回転によって、そ
の圧力を変え、そのハウジング内にロータは夫々軸中心
を持ち、一方のロータの溝は夫々。

断面で、１対の大体凹形である面と、この対の凹面の中
間にある半径方向に最も内側の点を持ち。

他方のロータのロープは夫々、断面で、１対の大体凸形
である面と、この対の凸面の中間にある半径方向に最も
外側の点を持ち、各ロータは夫々ピッチ円を有し、軸中
心と、最も外側と最も内側の両方の点を第１の共通−数
点で横切る直線は二つのピッチ円に共通な第２の与えら
れた点も通り、一方の凹面の小部分だけと一方の凸面の
小部分だけとが双方とも、（ａ）二つのロータの二つの
ピッチサークルを横切り、かつ（ｂ）第２の点を中心と
する与えられた半径をもつ円弧に形成され、そしてこの
二つの小部分はこの円弧が横切るロータのピッチ円上に
ある第うの点とそのロータのピッチ円の内側でピッチ円
から規定された距離にある第ヰの点を両端とするような
回転容積式機械を開示することである。

・実施例 図面に示すように１回転容積式機械ｌＯは、平行な軸１
８および２０の回りにそれぞれ回転可能なおすロータｉ
ｌｌおよびめすロータ１６のはいっているハウジング１
２全備えている。おすロータｉｌｌにはｑつのへリカル
なロープ２２とその間に介在するζつの溝２＋１があり
めすロータ１６には６つのヘリカルなロープ２６とその
間に介在する６つの溝２ｇがある。おすロータ１１１に
はピッチ円３０があり、めすロータ１６にはピッチ円３
２がある。

なおロータのローブ２２には夫々１対の大体凸形である
面う４およびう６と、面う４およびう６の中間にあり半
径方向に最も外側の第１の点３８がある。軸中心１８と
第１の点３８を通る直線はまたピッチ円３０の上にある
第２の点１１２を通る。

（２５） 面３６の小部分ｌｌ１１は、（ａ）第２の点１１２を原
点とし、←）ピッチ円３０を横切る円弧によって形成さ
れる。小部分ｌｌ１１は１面３６に沿い、ピッチ円う０
から規定の距離りだげ外側に在る点ｌＩ６に始まり。

面３６に沿って同じ距離りの長さだけ第４の点ｌＩ８ま
で続く。

おすロータのローブおよび溝は夫々さらに次のように形
成されている。第１の点う８から第５の点５０までの各
ロープの輪郭部分は、第２の点４２に半径の中心をもつ
円弧である。第１の点う８とその隣の点５２０間のごく
小さい部分は１点う８から点５２へと半径が減少して行
く弧である。点５２と第４の点４８の間の輪郭部分は、
第１図および第２図で第４の点１ｇと向い合っているめ
すロータ１６上の点が生成する曲線である。点５１１お
よび５６ならびに５８および６０は、それぞれそれらの
点の間に軸１８を中心として描いた円弧を形成する。点
５６と点６２の間の部分および点６２と第５の点５０の
間の部分は点６１Ｉと点６６の間をつなぐめすのロープ
２６の部分および点６６（２６） と第１図および第２図で第５の点５０と向い合った点と
の間をつなぐめすローブ２６の部分によって夫々生成さ
れる。点５８と点６８の間にあるおすロータ上の短い半
径変換部分は、第５の点４６と、その隣の点７０とに向
い合うめすローブ２６の面上の２点の間の部分によって
生成された生成面である。最後に点６８と点＋１６の間
のおすロータの輪郭部分は、第１図および第２図で、第
５の点４６と向い合うめすロータ１６上の点によって生
成される外転サイクロイドである。

これまでの説明を理解するのに役立つかもしれないので
、以下におすロータの輪郭部分を表にして示す。

５１１−５６．　軸１８を中心とする円弧５６−６２．
　生成部分 ６２−５　Ｑ　、＋　生成部分 ５０−５８．　点１１２を中心とする円弧３８−５２．
　点５２に向けて半径が減少する弧５２−１１８．　生
成部分 １１８−１１６．　点１ｊ２を中心とする円弧１１６−
６８．　生成された外転サイクロイド６Ｂ−５８，生成
部分 ５ｇ−６０，軸１ｇを中心とする円弧 部めすロータの溝２８には、大体凸形である１対の面７
２．７１１および第１図および第２図で。

点３ｇに向いあい面７２と面７４の中門にある半径方向
に最も内側の第１の点がある。点５０と点う８の間にあ
る円弧部分の張る角度はほぼ６０°である。前述の線ｌ
ＩＯが軸中心２０と点３８を通るとき、直線ＩＩＯは点
１１２を逆にたどる。点１１２はまた（ピッチ円う０の
上と同じように）ピッチ円３２の上にもある。第１図お
よび第２図でおすロータｉｌｌの部分＋ＩＩＩに向い合
う面７４の小部分は。

部分１１１１を形成し１点１１２を中心とし、ピッチ円
３０（および３２）を横切る円弧と実質上同じ円弧によ
って形成される。面７４のこの小部分は、おすロータの
部分１１１１と長さが等しい。面３６および面？＋１の
前述の二つの小部分を形成する円弧は中心角で２０の範
囲にまたがる。おすロータのローブ上の点６ｇと点キロ
も約２♂の弧に対している。

めすロータの各ローブと溝とは更に次のように形成され
る。後に続く説明のため、おすロータｉｌｌで挙げた輪
郭上の点（すなわち点５０．３．８．１＋８゜１＋６）
は、めすロータにも存続するものとする。

めすロータの谷溝の輪郭部分で、第１の点３８から第５
の点５０までは、ピッチ円３２上にある第２の点４２を
半径中心とする円弧である。その半径は、これもまた点
３８と点５０の間に伸びるおすロータのローブ２２のそ
の部分を形成する点１１２を中心とする弧の半径と実質
上同じである。めすロータの点５０と点６６の間に伸び
る部分は１点５８と点５０の間をつなぐ円弧に接するイ
ンボリュートである。点６１１と点７６の間の部分は、
軸２０を中心とする円弧である。点６１４と点６６の間
をつなぐ部分は隣接するインボリュート部分および円弧
部分の両方に接するだ円弧である。点３８と点ｔａｇの
間の部分は生成された形状で、その形状は１点５８と点
５００間に伸びるおすロータの部分によって生成される
。点７０と点７８の間の（２つ） 部分は軸２０を中心とする別の円弧である。最後に点７
０と点４６の間の部分は後者の円弧に接し点Ｌ１６を通
るだ円弧である。

前と同じように、この特色あるめすロータの輪郭をより
深く理解するのに役立つかも知れないので、輪郭の各部
分を表にして以下に示す。

７６−６４．軸２０を中心とする円弧 ６１１−６６、だ円弧 ６６−５０．インボリュート ５０−３８．点１１２を中心とする円弧５Ｂ−１１８，
生成部分 １１ｇ−１６’、点１１２を中心とする円弧１ｊ６−７
０．だ円弧 ７０−７８．軸２０を中心とする円弧 部１および第２の点５８および＋４２は、それに一番近
い第５の点５０から実質上等距離にある。

また点５８．１１２およびそれに一番近い第５の点５０
は実質上二等辺三角形ｒＴＪの頂点となる。

更に、第２の点１１２を起点として点ｎｓを通る直線Ｉ
４１は、第１図に示すように、直線ｌｌＯが軸１８（３
０） と軸２０とを結び、かつ第１および第２の点５８および
ヰ２を通るときは、隣の溝２８の第５の点５０を通る。

・作用 上述のロータ１１１およびロータ１６は、非対称である
。面３６および面７４は、設計された非対称による異っ
たアーチ形の形状のものであって、両者の間に空所ｒＶ
Ｊ　’に形成する。空所ｒＶＪは幅が変化し、や＼三日
月形をしている。外面的には、ロータＩＩｌおよびロー
タ１６は１本願の発明者が引用した先願米国特許第４．
１１１２．７９６号に限定されているロータと著しく違
っていないように見えるかもしれない。たとえば、前述
の特許と本発明の両方で、めすロータには、だ円弧イン
ボリュート、円弧および生成弧をこの順序でもっている
溝がある。然し本発明のロータには、極めて重要な相違
点があり、その新規性およびそれから生ずる進歩は、第
５図および第４図（第１図および第２図と併せて）を検
討すれば最も良く理解できる。

本願の発明者の米国特許第１１．１１１２．７９６号に
記述されているものも含めて、めすロータ駆動に使用さ
れる代表的な非対称ロータについては、その理論的駆動
は、はぼめすロータの溝８２の追従側にほとんど線接触
８０に相当する部分を介して行われる（第５図）。勿論
、これによって無限大の応力が生ずることになる。従っ
て、実際にはロータ材料が幾分か降伏して変形し、ロー
タ間に、狭いけれどもほぼ同形になった領域８■を形成
する。このような狭くて、変形した多少同形になってい
る領域についても、そこでの応力が許容できない程に高
くなることがあり得る。従ってロータは特別に硬化した
材料を用いて形成しなければならない。本発明に依れば
、ロータＩ１１およびロータ１６は、めすロータ駆動適
応し、認められていない材料の変形を回避する同形表面
をもつように設計されている。

例として示す目的でこ＼に開示した機械１０は。

空気圧縮機を含んでいる。この技術分野では普通である
ように１機械１０は油でおおわれるように設計されてい
る。熱論これは冷却とシールを目的として油が微細な噴
霧として機械１０の中にかみ合うロータＩＩＩとロータ
１６の間で噴射されることを意味する。（このような曲
の噴射は、当業者にとって周知のことであるから、ここ
では図に示さない。）次にロープ２２と溝２１Ｉとがか
み合い状態になると１両者は接触に近い係合に入る。そ
の間には極度に微細なすき間が生ずる。このようなすき
間は、ロープ２２の上と溝２１４の中とにある油膜で占
められる。次に、あるロータから別のロータへの伝動は
実際のところ、関連する近似接触をする面が互いにつか
み合うときに、それらのロータの間に残っているような
油膜を通しておこなわれる。このようなシーリング油膜
に関連する本発明の従来技術に比べての独自の特長を第
う図および第４図を検討することによって認識できる。

めすロータ１６′のロープ２６′がおすロータのロープ
２２′の向い合う面に接近すると（第５図）。

両者の間に介在する油膜を通して前述の線接触８０がで
きる。ロープからロープへ伝わる力を受けて（３５） いる接触の１線」が認め得るほどの油膜を保持できない
ことは、熱論よくわかるであろう。このような油は搾ら
れて線接触８０の両側に押し出され。

そして塑性変形して形成された領域８１Ｉからも同じよ
うに外側へと消散される。これは、組み合うローブ対ロ
ーブの面が同形でないということにその原因がある。第
４図は本発明の前に述べた独自の特長すなわち改良を示
している。

第４図は、新規のロータｉｌｌおよび１６の第うの点１
＋６と第４の点１１ｇの間で得られる狭い範囲の円弧部
分を強調している。また投影図で示しているように、ロ
ータ間の伝動接触域は菱形の領域８６として形成されて
いることがわかる。第うの点４６と第４の点ヰ８の間で
、ロータ間に得られる微細なすき間は、その中に油膜を
保持する。油は、本質的には非圧縮性であるから、接触
力を菱形領域ｇ６全体に分配する。その結果ロータｉｌ
ｌおよびロータ１６は単に標準の硬さをもった比較的安
価な材料で形成できる。

ロープが４個のおすロータｌＩＩとロープが６個（う　
１１） のめずロータ１６をもつ典型的な機械（すなわち。

空気圧縮機）の場合、常時少くともこの幅広い接触域８
６が５ケ所で得られる０ロータが回転するにつれ、領域
８６は、軸の回り全移動して排出端で消滅、すなわち分
離する一方で、新規の領域８６が入口端に生ずる。従っ
て１機械の回転角によっては、ある瞬間には４個の領域
８６が形成され、荷重を支えていることがある。この同
一形状領域８６が存在することで、今一つの利点が生れ
る。

実質上共通な半径の範囲および菱形の面はこれに対応す
る広い範囲のシール油の油膜を中に収容する。次に、こ
のように油膜が広がっていることはロータｉｌｌおよび
ロータ１６に加わるせん断応力を減少さぜる働きをする
。さらに領域８６の幅は。

線接触に比べれば相当に大きい幅であって、ロータ対ロ
ータのシーリングに著しい改良をもたらす。

第４図にもどると、おすロータの半径が減少する部分、
すなわち第１の点５ｇと点５２の間の部分が示されてい
る。この幅狭い弧が、第１の点３８と第１の点ｌＩｇの
間で得られるめすロータ１６の凹面を生成する。点５２
かめすロータ上に第４の点４８を生成し、一方おすロー
タおよびめすロータ上の二つの第１の点５ｇは実質上共
通の半径寸法（軸１８からの）を持つ。次に１回転中に
１点５２はめすロータの溝の点１１８とシール係合には
いり１面７１Ｉに沿って進みついに第１の点３８とシー
ル状態で一致する。以上のことが、シール面同志が実質
的には互いに面に沿っての線接触となっている先行技術
に比べて、協同して動くロープと溝に沿ってのシーリン
グを高めている。

・発明の効果 以上に説明したように本発明によれば１回転容積式機械
のロータを標準の硬度の金属で製作しても、めすロータ
の側面に不当な応力を生ずることなくめず駆動できると
ともに、めす、おすロータ間のシール特性を向上できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一つの実施例による機械のハウジン
グ内にある協力するおすとめすの両ロータの輪郭の主要
部分の線図である（横断面で示す）第２図は、第１図の
ロータの拡大線図すなわちロータの組み合っている面だ
けの図である。この図は輪郭の改良点を明瞭に示してい
る。 第５図は、先行技術すなわちめすロータ駆動を採用して
いる非対称ロータ輪郭に生ずる強烈な接触応力の存在位
置を示す線図であるとともに、理論上の接触線および隣
接変形領域の線図に直角な平面への投影を理想化した図
でもある。 第４図は、第５図と同様な線図および理想化した投影図
であって１本発明のロータ輪郭を採用しためす駆動の装
置の得る改良された接触応力の状況を描く。 （５７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のへりカルシロープ（２６）とその間に介在す
   るヘリカルな溝（２８）を有し、機械のハウジング（１
   ２）内で与えられた軸（２０）の回りに回転可能なロー
   タ（１６）で、同じように複数のヘリカルなロープ（２
   ２）とその間に介在するヘリカルな溝（２１＋）を有す
   る協力ロータ（１４）と共動・かみ合い係合し、従って
   、このようなハウジング内に流入した流体は、前記溝に
   受入れられ、前記２個のロータの共動、かみ合い係合お
   よび回転によって、その圧力を変えられ、前記ロータ（
   １６）はハウジング内に軸中心（２０）を有し、前記ロ
   ータ（１６）の溝（２８）の各々は、断面で、大体凹形
   である１対の面（７２，７１１）およびこの対をなす面
   の中間に半径方向に最も内側の第１の点（３ｇ）を有し
   、更にこのロータは、ピッチ円（３２）を有し、前記軸
   中心（２０）および第１の点（５ｇ）を通る直線（４０
   ）が更に前記ピッチ円上の第２の与えられた点（１１２
   ）も横切る構成のロータ（１６）において、前記１対の
   凹面のうちの一方の面（７１１）の小部分（ＩＩＩ＋）
   のみが、（ａ）前記ピッチ円を横切シ。 （ｂ）前記第２の点を中心とし与えられた半径を有する
   円弧によって形成され、且つ前記小部分は、前記円弧が
   横切る前記ピッチ円上の第５の点（ｌ１６）と、前記ピ
   ッチ円の内側で規定の距離にある第４の点（４８）とが
   両端となることを特徴とするロータ。 ２、　前記小部分（ＩＩｌｌ）は、中心角がほぼ２０゜
   である弧から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のロータ。 ５、　前記１対の凹面のうちの他方の凹面（７２）の各
   々の主要部分が、前記ピッチ円（３２）を横切り、かつ
   前記第２の点（４２）を中心とし規定の半径を有する別
   の円弧によって形成され、前記主要部分は、（ａ）前記
   第１の点（３８）と、（ｂ）前記他方の凹面（７２）に
   沿い第１の点から半径方向に外側へ離れている与えられ
   た第５の点く５０）とが両端となり。 この前記与えられた第２の点（４２）を起点として前記
   第１の点（１１８）を通る直線（４１）が複数の溝のう
   ちの隣接する溝（２ｇ）の前記１対の凹面の中の他方の
   凹面（７２）の主要部分にあるもう一つのこのような第
   ５の点（５０）を実質上通ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のロータ。 ４　前記第１および第２の点（５８，１１２）が前記与
   えられた第５の点（５０）から実質上等距離にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載のロータ。 ５　前記第１および第２の点（３８，１１２）ならびに
   前記与えられた第５の点（５０）が実質上二等辺三角形
   の頂点を形成することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載のロータ〇６　前記一方の凹面（７科）の主要部
   分が曲率の変化するアーチ形の面から成り、その主要部
   分は、その一端の第１＃の点（ＩＩ　８　）と反対側の
   端の第１の点（う８）とによって限られ、従って、前記
   一端で前記小部分（ｑｑ）に連なることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のロータ。 Ｚ　＠記ｌ対の凹面のうちの他方の四面（了２）の各々
   の主要部分が前ピッチ円（３２）を横切り、第２の点ｌ
   １２を中心として規定された半径を有する別の円弧によ
   って形成され、かつ前記主要部分は、（ａ）前記第１の
   点（３Ｂ）によって一端を限られ、従ってここで曲率の
   変化するアーチ形の面に接続しくｂ）前記他方の凹面に
   沿い、前記第１の点から半径方向に外側に離れている第
   ５の点（５０）によって他方の端を限られることを特徴
   とする特許請求の範囲第６項記載のロータ０ ８　前記溝（２８）の各々は、一端で前記他方の面の主
   要部分に連なり、その反対側の端が前記ピッチ円（う２
   ）まで延びる凸形部分を持ち、前記凸形部分は、その前
   記一端で前記他方の面の主要部分に接するインボリュー
   トから成ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
   のロータ。 ９　複数のへリカルなロープ（２２）とその間に介在す
   る溝（２１１）をもち、機械のハウジング（１２）内で
   与えられた軸（１ｇ）の回りに回転可能なロータ（１１
   １）であって同じように複数のへリカルなローブ（２６
   ）とその間に介在するヘリカルな溝（２８）とを有する
   協力ロータ（１６）と共動・かみ合す係合し、従って、
   このようなハウジング内に流入した流体は前記溝に受入
   れられ、前記２個のロータの共動・かみ合い係合および
   回転によって、その圧力を変えられ、前記ロータ（Ｉｌ
   ｌ）は、ハウジング内に軸中心（１８）を持ち、前記ロ
   ータの前記ロープ（２２）の各々は、断面で、大体凸形
   である１対の面（５１１，３６）と、この対をなす２面
   の中間（５） に半径方向に最も外ｇＡ１１の点（３ｇ）を有し、前記
   ロータはピッチ円（３０）を有し、前記軸中心（１８）
   と半径方向でローブの一番外側の点によって規定された
   第１の点（う８）を通る直線（ｌＩＯ）がピッチ円上の
   与えられた第２の点（１１２）も通るロータにおいて。 前記１対の凸面の一方の凸面（う６）の小部分（ｑｌｌ
   ）のみが、（ａ）ピッチ円を横切り、（ｂ）第２の点を
   中心とし与えられた半径を有する円弧によって形成され
   、かつ前記小部分は、前記一方の凸面（う６）に沿って
   ピッチ円（３０）から外側へ規定の距離にある第うの点
   （１＋６）’を起点とし、前記規定の距離と同じ寸法の
   距離だけ円弧に沿って続き、前記一方の凸面に沿った位
   置にある第１の点（ＵＳ）を終点とすることを特徴とす
   るロータ。 １０　前記小部分（ｑＢが中心角約２０の円弧より成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のロータ。 １１、前記１対の凸面の他方の凸面（３４）の各（６） ｈの主要部分が前記ピッチ円（ｂｏ）を横切り前記第２
   の点（４２）を中心とし規定された半径を有する円弧に
   よって形成され、かつ前記主要部分が（ａ）第１の点く
   ５８）と（ｂ）前記他方の凸面に沿い第１の点から半径
   方向に内側に離れて存在する第５の点（５０）とを両端
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のロ
   ータ。 １２　前記第１および第２の点（５８，Ｉ２）が前記第
   ５の点（５０）から実質上等距離に在ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項記載のロータ。 １う　前記第１、第２および第５の点（′５８．１１２
   ５０）が実質上二等辺三角形の頂点を形成することを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項記載のロータ。 肌　前記一方の凸面（５６）の主要部分が一端で前記小
   部分（）Ｉ１１）に連なり、他方の端が前記第１の点（
   う８）の極めて近く迄延びるアーチ形の面からなり、そ
   のアーチ形の面が第２の点から測った半径が前記一端か
   ら前記他端へと指数関数的に増大する一連の半径で形成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のロ
   ータ。 １５、前記一方の凸面（５６）が、更に規定の距離に等
   しい長さだけ存続し、前記ピッチ円（ｂｏ）の外側に延
   びる外転サイクロイド形部分によって形成され、前記外
   転サイクロイド形部分が第２の点（１１２）から描いた
   約２０の弧であることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項記載のロータ。 １６、ハウジング（１２）ｅ有し、前記ハウジング内で
   平行な軸（１ｇ、２０）の回りに回転可能なロータ（Ｉ
   ｌｌ、１６）が入っているので作動流体を処理するのに
   適する回転容積式機械（１０）であり、前記二つのロー
   タは。 それぞれ共動・かみ合い係合するためのヘリカルなロー
   プ（２２，２６）とロープ間に介在する溝（２１１，２
   ８）を備え、前記ハウジングに入った流体が前記溝に受
   られ、前記二つのロータの共動・かみ合い係合および回
   転によってその圧力を変えられるようになっており、前
   記二つのロータ（１１１，１６）は、それぞれ軸中心（
   １８，２０）’ｉハウジング内に持ち、前記ロータ（１
   ６）の溝（２８）は、それぞれ、断面で、１対の大体凹
   形の面（７２，７１１）と前記１対の凹面の中間の半径
   方向に最も内側の点（３８）を有し、もう一方のロータ
   （１１４）の前記ロープ（２２）は、それぞれ、断面で
   、１対の大体凸形の面（５１１，５６）と前記１対の面
   の中間の半径方向に最も外側の点（３８）を有し、前記
   二つのロータは、ピッチ円（５０，３２）を有し、前記
   二つの軸中心と、第１の共通点（３８）において一致し
   た最も内側の点と最も外側の点の両方とを通る直線（ｌ
   ｌＯ）が更に前記ピッチ円の両方に共通な第２の与えら
   れた点（ｌＩ２）を通るようになっている回転容積式機
   械において、前記１対の凹面の一方の面の小部分（Ｉｌ
   ｑ）だけと前記１対の凸面の一方（９） の凸面の小部分（＋＋　１４）だけとが両方とも（ａ）
   前記二つのロータの前記ピッチ円を横切り。 （ｂ）第２の点ｌＩ２から出る与えられた半径を有する
   円弧によって形成され、がっ前記両手部分（Ｉ４ｕ）は
   前記円弧が横切る前記一方のロータ（１６）の前記ピッ
   チ円（う２）上にある第うの点（１４６）と、前記一方
   のロータの前記ピッチ円の内方へ規定の距離のところに
   ある第４の点（＋＋　８　）とがそれぞれ両端となるこ
   とを特徴とする回転容積式機械。 ｉ７．　ハウジング（１２）を有し、前記ハウジング内
   で平行な軸（ｘｇ、２０）の回りに回転可能なロータ（
   １１１，１６）が入っているので１作動流体を処理する
   のに適する回転容積式機械（ｌＯ）であり、前記二つの
   ロータはそれぞれ、共動・かみ合い係合するためのヘリ
   カルなロープ（２２，２６）とロープ間に介在する溝（
   ２１４，２８）を備え、前記ハウジングに入った流体が
   前記溝に受けられ、前記二つのロータの共動・がみ合い
   係合と回転（１０） によってその圧力を変えられるようになっており、前記
   二つのロータ（ｉｌｌ、１６）は、・・ウジング内に軸
   中心（ｉｌｌ！、２０）を有し。 ロータ（１６）の溝（２８）は、それぞれ。 断面で、１対の大体凹形である面（７２，７１１）と、
   前記１対の凹面の中間の半径方向に最も内側の点（５１
   を有し、もう一方のロータ（１ヰ）の前記ローブ（２２
   ）は、それぞれ。 断面で、１対の大体凸形である面（１，３６）と、前記
   １対の凸面の中間の半径方向に最も外側の点く５８）を
   有し、前記１対の凹面の一つ（７１１）の主要部分が第
   １の弧を形成し。 前記１対の凸面の一つ（３６）の主要部分が第２の弧を
   形成し、前記二つの主要部分は互いに向い合い、その間
   に幅が変化する空所を形成し、前記一つの凹面の小部分
   （Ｉｌｌｌ）が与えられた形状で形成される回転容積式
   機械において、前記一つの凸面の小部分（ＩｌＩＩ）が
   同じ前記の与えられた形状に形成され、前記二つの小部
   分が互いに向い合い、それらの小部分間にそれに沿って
   実質上均一寸法の微小の隙間しか形成しないことを特徴
   とする回転容積式機械。 １８　前記小部分（ｕｑ）が前記各ローブの一つ（２２
   ）に始まり点（４２）を中心とする中心角が約２０の弧
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の
   回転容積式機械。 １９、前記二つのロータ（Ｉｌｌ、１６）がピッチ円（
   ３０，５２）’ｉ有し、前記軸中心（１８，２０）と、
   第１の共通点（５ｇ）において一致した最も内側の点と
   最も外側の点の両方を通る直線（ｌＩ、ｏ）が更に前記
   二つのピッチ円に共通な第２の与えられた点（１１２）
   も通り。 前記二つの小部分（＋＋Ｕ）が両方とも（ａ）前記ピッ
   チ円（ｂｏ、３２）の両方を横切り、かつ（ｂｌ前記第
   ２の点（１１２）を起点とする与えられた半径を有する
   円弧によって形成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１７項記載の回転容積式機械。 ２０　前記一方の凹面（７１１）の前記小部分（１１１
   １）が前記一方のロータ（１６）の前記ピッチ円（３２
   ）から規定の距離にある第１の終点（目８）を有し、前
   記一方の凸面（３６）の前記小部分（４りは前記もう一
   方のロータ（ｉｌｌ）の前記ピッチ円（３０）から同じ
   前記の規定の距離にある第１の終点（４ｇ）を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の回転容積
   式機械。 ２１　前記一方の凹面（７１Ｉ）の前記小部分（ＩＩｕ
   ）が、前記一方のロータ（１６）の前記ピッチ円（３２
   ）に第２の終点（，１１６）を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第２０項記載の回転容積式機械。 ２２、前記他方の凸面（３１１）の主要部分が約６ｇを
   張る円弧を形成することを特徴とする特許請求の範囲第
   １７項記載の回転容積式機械。