JPS6041238B2 - スクリュ−圧縮機のスクリュ−ロ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスクリュー圧縮機に使用される雌雄両スクリュ
ーロータに関する。

第１図に従来の代表的タイプの雌雄両ロータの歯形を示
している。

ここに示したタイプのものは、雌ロータの各歯のピッチ
円Ｐｆの外側にアデンダムＡｆを形成する一方、雄ロー
タＭの各歯底のピッチ円Ｐｍの内側に上記アデンダムＡ
ｆに対応するデデンダムＤｍを形成して空間容積の増加
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 ィ）前進側歯形 ・ｎ−ｄ間は、ピッチ円Ｍと、雌雄ロー夕の中心点（軸
心）０ｆ，○ｍを結ぶ線との交点１を中心とする円弧で
あって、〈ｍｄは約１０度である。

尚、点ｎは中心点の，０ｍを結ぶ線上にある。・ｄ−ｅ
間は、半径ｄ−１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Ｐｆ上の点である。

ロ）追従形歯形 ・ｎ−ｃ間は、点１を中心とする円弧である。

・ｃ−ｂ間は、雄ロータの点ｈにより創成される創成曲
線である。

・ｂ−ａ間は、直線の−ｂの延長線であ る。

尚、点ａはピッチ円Ｐｆ上の点である。２）雄ロータ歯
形 イ）前進側歯形 ・ｐ−ｉ間は、ピッチ円ｐｍと中心点○ｆ，○ｍを結ぶ
線の交点ｍを中心とする円弧であって、雌ロータの円弧
ｎ−ｄに対応している。

尚、点Ｐ′は中心点○ｆ，０ｍを結ぶ線上の点である。
・ｉ−ｉ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ｉはピッチ円Ｐｍ上の点である。ロ）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−ｃ間に対応している。

・ｈ−ｇ間は、雌ロータの点ｂにより創成される創成曲
線である。

・ｇ−ｆ間は、略ロータの直線ｂ−ａにより創成される
創成曲線である。

満、点ｆはピッチ円Ｐｍ上の点である。

ところで、上記雌雄両ロータの前進側歯形は、円弧ｎ−
ｄ，ｐ−ｉが非常に短かく、かつ雌ロータの円弧ｄ−ｅ
と雄ロータの創成曲線ｉ−ｊが移動創成する関係にある
ためシールラインが短かし、という利点を有している。

１つの欠点は、雄ロータをホブ加工し縫いことである。
これは、円弧ｄ−ｅが非常に長く、かつ中心点のに対し
て凹の形状になっており、この部分が肖り代の長い重切
削になっているためである。ロータを能率的に生産する
ためにはホブ加工ができる歯形であることが好ましいこ
とは言うまでもない。他の１つの欠点は、雌ロータのデ
デンダムＭを余り深くできないため、空間容積の増大化
が妨げられていることがある。

その原因は円弧ｄ−ｅの中心点ｋがピッチ円Ｐｆの外側
に位置せしめられていることによる。すなわち、中心点
ｋがピッチ円Ｐｆの外側に位置せしめられているため、
デデンダムＤｆを深くしようとすれば、円弧ｄ−ｅの半
径が大きくなって、雌ロータの歯の歯元の厚みが薄くな
り、流体圧に対する強度が保てなくなる。したがって、
歯元の厚みを十分確保するためには、デデンダムＤｆは
余り深くすることが出来ない。その結果、雄ロータの各
歯のアデンダムＡｍが小さくならざるを得ず、そのため
雄ロータの外蓬寸法も小さくならざるを得ず、最終的に
、空間容積が小さくなるという結果を招くのである。し
たがって、本発明の１つは（第１発明）、先ず第１に、
上記タイプの雌雄ロー外こおける前進側歯形を改善して
、ホプ加工の容易化を可能とするとともに空間容積の増
加を図ろうとするものである。上記雌雄両ロータは、さ
らにその追従側歯形にも以下の如く欠点を有している。

第１の欠点は、創成曲線ｂ−ｃおよびｈ−ｇが夫々点ｈ
および点ｂによる創成曲線であるため、特に油注入式ス
クリューロータにおいては、創成曲線ｃ−ｂと点ｈ間お
よび創成曲線ｈ一ｇと点ｂ間に歯形間のガス密封のため
に注入された油が回転時の鞍効果によって生じる油膜圧
力が小さくシール性能が悪い。

また各点ｈ，ｂは摩耗やすいためシール能力が早く低下
しやすいことである。第２の欠点は、点ｈおよびｂは夫
々２つの線、すなわち円弧Ｐ−ｎと創成曲線ｈ−ｇ又は
創成曲線ｃ−ｂと直線ｂ−ａ、の各交点として製作しな
ければならないが、この交点を正確な位置に形成するこ
とは極めて困難であることである。第３の欠点は、ブロ
ーホール面積が大きく圧縮効率に悪影響を及ぼしている
ことである。

したがって、本発明の今１つ（第２発明）は、上記前進
側歯形のみならず追従側歯形を同時に改良して、前進側
歯形におけるホブ加工の容易化と密閉線の長さをできる
だけ短かく、しかも空間容積の増加をはかり、また追従
側における雌雄ロータのシール性能の向上、シール点の
製作容易化並びに雌ロータの歯先におけるブローホール
面積の減少化を図って圧縮効率の向上を同時的に図ろう
とするものである。

以下に、第２，３，４図に基づいて第１及び第２の発明
を具体的に説明する。

第２図に第１および第２発明を共に示しており、雌雄ロ
ータの歯形は次の如しである。

１）雌ロータ歯形 雌ロータＦは、各種のピッチ円Ｐｆの外側に圧縮効率が
技も良い２〜３％のアデンダム虹を有し、各歯底のピッ
チ円ｆの内側にデデンダムＰｆ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。ィ）
前進側歯形 ・ｄ２一ｅ２間は、ピッチ円Ｐｆと、中心点（鞠心）の
，０ｍを結ぶ線とのタミ点１を中心とする半径Ｒ，の円
弧であって、ムもｌｅ２は、歯元から歯先にかけての歯
厚を好適な値にするため、４５〜５８薮こしている。

尚、点ｄ２は中心点の，０ｍを結ぶ線上の点である。・
ｅ２一ｆ２間は、半径１−ｅ２の延長線上の中心点０２
を有する半径Ｒ２の円弧である。

この円弧ｅ２一ｆ２は上記円弧ｄ２−ｅ２に対して点ｅ
２において変曲している。尚、点ｆ２はピッチ円Ｐｆ上
の点である。・ｆ２−ｇ２間は、半径０２−ｆ２上に中
心点を有する半径Ｒ３の円弧である。

尚、点ｇ２は半径Ｒｆの歯先円Ｃｆ上の点で歯先円Ｃｆ
に接する。・ｇ２‐ｈ２間は、歯先円Ｃｆに沿った円弧
である。

この間の寸法は０．５〜１．５凧とし従来歯形のシール
エッジが持つロータとケーシング接触時の保護機能と同
じ効用をもたせることが好ましい。

ロ）追従側歯形 ・ｄ２一ｃ２間は、雄ロータＭの円弧ｄ，一ｃ，によっ
て創成される創成曲線である。

・ｃ２一ａ２間は、点０５を中心とする半径Ｒ５の円弧
である。

尚、点物ま、ピッチ円Ｐｆ上の点であり、点０５は、点
ａ２においてピッチ円Ｐｆ‘こ接する接線Ｒ′５と、点
Ｃ２における創成曲線も−ｃ２と円弧ｃ２一ａ２との共
通法線Ｒ′５との交点である。円弧ｃ２−ａ２は創成曲
線ｄ２−ｃ２に対して点ｃ２において変曲している。・
ゐ−〜間は、雄ロータＭの点ａ．によって創成される創
成曲線である。尚真ｈ２は歯先円Ｃｆ上の点である。尚
、この部分は加工性向上のため雌ロータピッチサークル
上に中心０６を持ち内接円Ｃｆに接する半径Ｒ６の円弧
としても良い。

２）雄ロータ歯形 雌ロータＭは、各歯のピッチ円Ｐｍの外側にアデンダム
Ａｍを有し、各歯底のピッチ円Ｐｍの内側にデデンダム
Ｄｆを有してる。

前進側歯形および追従側歯形は以下の如しである。ィ）
前進側歯形 ・ｄ，一ｅ，間は、ピッチ円ｐｍと雌雄ロータの各中心
点の，０ｍを結ぶ線との交点ｍを中心としかつ上記半径
Ｒ，に略等しい半径の円弧であって、上記雌ロータの円
弧ｄ２−ｅ２に対応している。

しかして、くｄ，ｍｅ，は二Ｑ１ｅ２と同角度である。
尚、点ｄ，は中心点の，０ｍを結ぶ線上の点である。・
ｅ，一ｆ，間は、雌ロータＦの円弧ｅ２−ｆ２によって
創成される創成曲線である。

尚、点ｆ，はピッチ円Ｐｍ上にある。・ｆ，一ｇ，間は
、雌ロータＦの円弧ｆ２一＆によって創成される創成曲
線である。

尚封は、歯元円Ｃｍ上の点である。

・ｇ，一ｈ間は、半径Ｒｍの歯元円Ｃｍに沿った円弧で
ある。

ロ）追従側歯形 ・ｄ，一ｃ，間は、直線○ｆ−○ｍ上に中心点０４を有
する半径４ の円弧である半径Ｒ４は、雄ロータピッチ
円Ｐｍ上にある点ｍよりの円弧の半径Ｒ，の略２０〜３
０％である。

・ｃ，一ａ，間は、雌ｏ−タＦの円弧ｃ２一ａ２によっ
て創成される創成曲線である。

尚、点ａ，はピッチ円Ｐｍ上の点である。・ａ，一ｈ，
間は、雌ロータＦの点ｈ２によって創成される創成曲線
である。

尚、この部分は加工性向上のため雌ロー タピツチサークル上に中心Ｑを持ち外接 円Ｃｆに接する半径Ｒ７の円弧としても良い。

以上、第２図に示されたロータ歯形を説明したが、第１
発明は、雌雄両〇−夕の進側歯形について成立するもの
であって、各ロータの追従側歯形については特に限定さ
れない。

つまり、追従側歯形には従来例を適用することもあるい
は第２図以外の池新規な歯形を適用することもできる。
一方、第２発明は、第２図について説明した前進側歯形
および追従側歯形の両者を含んで成立するものである。
本発明に係る雌雄ロータの歯形は上記のとおりであって
、先ず、その前進側歯形を第１図に示した従釆の雌ロー
タの前進側歯形と比較すると、以下の如き利点がある。

すなわち、先ず第１に、本発明では、雌ロータＦの円弧
も−ｅ２の角度ともｌｅ２並びに雄ロータＭの円弧ｄ，
一ｅ２の角度くｄ，ｍｅ２を夫々略４５度として各円弧
ｄ２−ｅ２，ｄ，一ｅ，を大きく形成するとともに、そ
れらの中心点１，ｍを夫々ピッチ円Ｐｆ，Ｐｍ上にとっ
ているので、流体圧が最も強く作用する点ｅ近傍の歯厚
を第１図の歯形のものと同程度に形成すると、雌ロータ
ＦのデデンダムＤｆの深さをより深く、また雄ロータＭ
のアデンダムＡｍの突出量をより長くすることができ、
したがって、第１図の歯形に比較して空間容積が増加す
ることになる。点｝，ｍをさらに中心点０ｆに近ずけれ
ば体積Ｖはさらに増加するが、ピッチ円Ｐｆを越えて近
ずけると、雌雄ロータの歯の干渉という問題が生じる。

したがって点１，ｍは本発明のようにピッチ円Ｐｆ又は
Ｐｍ上に位置させるのが最もよい。第２に、本発明では
、雌ロータＦの前進側歯形を点ｅ２において、円弧Ｑ−
ｅ２に対して変曲する円弧ｅ２−ｆ２を形成しているの
で、各円弧長は分断されて短か〈なる。したがって、ホ
ブ加工が非常に行ないやすくなる。これらの雌歯形の歯
先まで３つの円弧とこれに対応する雄歯形がつくる密封
線の長さは、これら曲線群によって囲まれた空間容積が
第１図歯形に比べて大きいため相対的に短かくなり、即
ち最４・の漏洩空間で最大の空間容積を有する圧縮効率
の極めてすぐれた歯形である。

以上説明したように、本発明すなわち第１発明は、先ず
第１に、雌雄ロータの前進側歯形に関して、空間容積の
増加とホブ加工の容易化という所期の目的を達成するこ
とができる。

さらに、本発明に係る雌雄ロータの追従側歯形を第１図
に示した従来の雌ロータの追従側歯形と比較すると、以
下の如き利点がある。

すなわち、先ず第１の利点は、雌ロータＦのｄ２−ｃ２
間を雄ロータＭの円弧ｄ，一ｃ，による創成曲線とする
とともに、雄ロータＭのｃ，一ａ，間を雌ロータＦの円
弧ｃ２−ａ２による創成曲線としているので、それらの
間における密封は各曲線が形成する帯状面同志で密封線
を形成するので、密封点の近傍は面と面が接した面シー
ルとなり、特に油注入式スクリューロー夕の場合には挟
効果を伴った高い油膜圧力が生じ、シール性が非常に良
いことである。

すなわち、第３図に示すように、雄歯形のｄ，一ｃ，の
円弧が雌歯形の創成曲線ｄ２一ｃ２に接するときＡ，の
帯状面同志が、又雌歯形ａ２一ｃ２の円弧が雄歯形の創
成曲線ａ，一ｃ，に接するとき８の帯状面同志ができる
。これらの２面間には襖形状ができ密封目的の注入油を
回転時の速い相対速度で巻き込み高い油膜圧力の発生が
みられ密封効果を高める。また、このように面シールの
構造にすれば、雄ロータＭの円弧ｄ，一ｃ，の全体或る
し、は雌ロータＦの円弧ｃ２−ａ２の全体がシールに関
与するため、従来の点シールに比較して、耐摩耗性もよ
くシール性能の持続性が優れている。第２に、雌歯先部
分のブローホール面積が従来のものに比較してかなり減
少することである。

すなわち、第４図に示すように（従来の歯形を図中破線
で示す）、ｃ２−ａ２を円弧として点ａ２を点ａより雄
ロー夕Ｍの中心側に寄せるとともに（第１図の歯形では
相当部分ｂ−ａが雌歯形の中心よりの直線になっている
）、雌ロータＦの部分も−ｈ２を機ロータＭの点ａ，に
よる創成曲線とすることによりアデンダム山を従来のも
のより鋭角化することによって、図中斜線模様で示した
面積に相当するブローホール面積を減少させているので
ある。したがって、このスクリューロータによれば圧縮
効率等が向上する。以上説明したように、本発明すなわ
ち第２発明は、上記前進側歯形の利点に加えてスクリュ
ー圧縮機のスクリューロータの追従側歯形において、シ
−ル性能の向上とブロ−ホール面積の減少化を達成する
ことによって圧縮効率の向上を図ることができ、所期の
目的を達成することができる。

尚、第１および第２いずれの発明も油注入式圧縮機、無
給油式圧縮機の区別を問わず前記各効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスクリューロータの菱部を示す鞠直角断
面図、第２図は本発明に係るスク１」ユーロータの要部
を示す鞠直角断面図、第３図は第２図のスクリューータ
の追従側におけるシール機構を示す説明図、第４図は第
３図の菱部拡大図である。 Ｆ・・・雌ロー夕、Ｍ・・・雄ロータ、Ｐｆ，Ｐｍ・・
・ピッチ円、Ｃｆ・・・歯先円、Ｃｍ・・・歯元円、０
ト・・雌ロータの中心点、０ｍ…雄ロータの中心点、Ａ
ｆ，Ａｍ…アデンダム、Ｄｆ，Ｄｍ・・・デデンダム、
ｄ２，ｅ２，ら，ｇ２，ｈ２…雄ロータの前進側歯形を
形成する点、ｄ，，ｅ，，ｆ，，ｇ，，ｈ，・・・雄ロ
ータの前進側歯形を形成する点、１，ｍ，０２，０３，
０４，０５・・・円弧の中心点、ｃ２，ａ２…雌ロータ
の追従側歯形を形成する点、ｃ，，ａ．・・・雄ロー夕
の追従側歯形を形成する点。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 雌ロータＦの各歯のピツチ円Ｐｆの外側にアデンダ
   ムＡｆを有する一方、雄ロータＭの各歯底のピツチ円Ｐ
   ｍの内側に上記アデンダムＡｆに対応するデデンダムＤ
   ｍを有するタイプのものにして、雌ロータＦの前進側歯
   形が、雌ロータＦのピツチ円Ｐｆと雌雄ロータの各中心
   点Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線との交点ｌを中心とする円弧ｄ＿
   ２−ｅ＿２と、半径ｌ−ｅ＿２の延長線上に中心点Ｏ＿
   ２を有する円弧ｅ＿２−ｆ＿２と、半径Ｏ＿２−ｆ＿２
   上に中心点Ｏ＿３を有する円弧ｆ＿２−ｇ＿２と、雌ロ
   ータＦの歯先円Ｃｆに沿つた円弧ｇ＿２−ｈ＿２よりな
   り、雄ロータＭの前進側歯形が、 雄ロータＭのピツチ円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ｄ＿１−ｅ
   ＿１と、雌ロータＦの上記円弧ｅ＿２−ｆ＿２が創成す
   る創成曲線ｅ＿１−＿１と、雌ロータＦの上記円弧ｆ＿
   ２−ｇ＿２が創成する創成曲線ｆ＿１−ｇ＿１と、雄ロ
   ータＭの歯元円Ｃｍに沿つた円ｇ＿１−ｈ＿１よりなる
   ことを特徴とするスクリユー圧縮機に使用されるスクリ
   ユーロータ。 但し、 （１）点ｄ＿１，ｄ＿２は夫々、雌雄ロータの中心点Ｏ
   ｆ，Ｏｍを結ぶ線上の点である。 （２）点ｆ＿１は、雄ロータＭのピツチ円Ｐｍ上の点で
   ある。 （３）点ｆ＿２は、雌ロータＦのピツチ円Ｐ上の点であ
   る。 （４）＜ｄ＿１ｍｅ＿１および＜ｄ＿２ｌｅ＿２は夫々
   ４５〜５５度である。 ２ 雌ロータＦの各歯のピツチ円Ｐｆの外側にアデンダ
   ムＡｆを有する一方、雄ロータＭの各歯底のピツチ円Ｐ
   ｍの内側に上記アデンダムＡｆに対応するデデンダムＤ
   ｍを有するタイプのものにして、雌ロータＦの前進側歯
   形が、雌ロータＦのピツチ円Ｐｆと雌雄ロータの各中心
   点Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線との交点ｌを中心とする円弧ｄ＿
   ２−ｅ＿２と、半径ｌ−ｅ＿２の延長線上に中心点Ｏ＿
   ２を有する円弧ｅ＿２−ｆ＿２と、半径Ｏ＿２−ｆ＿２
   上に中心点Ｏ＿３を有する円弧ｆ＿２−ｇ＿２と、雌ロ
   ータＦの歯先円Ｃｆに沿つた円弧ｇ＿２−ｈ＿２よりな
   り、雄ロータＭの前進側歯形が、 雄ロータＭのピツチ円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ｄ＿１−ｅ
   ＿１と、雌ロータＦの上記円弧ｅ＿２−ｆ＿２が創成す
   る創成曲線ｅ＿１−ｆ＿１と、雌ロータＦの上記円弧ｆ
   ＿２−ｇ＿２が創成する創成曲線ｆ＿４−ｇ＿１と、雄
   ロータＭの歯元円Ｃｍに沿つた円弧ｇ＿１−ｈ＿１より
   なり、さらに、雌ロータＦの追従側歯形が、 雄ロータＭの円弧ｄ＿１−ｃ＿１が創成する創成曲線ｄ
   ＿２−ｃ＿２と、点Ｏ＿５を中心とする円弧ｃ＿２−ａ
   ＿２と、雄ロータＭの点ａ＿１が創成する創成曲線ａ＿
   ２−ｈ＿２よりなり、雄ロータＭの追従側歯形が、 雌雄ロータの中心点Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線上に中心点Ｏ＿
   ４を有する円弧ｄ＿１−ｃ＿１と、雌ロータＦの円弧ｃ
   ＿２−ａ＿２が創成する創成曲線ｃ＿１−ａ＿１と、雌
   ロータＦの点ｈ＿２が創成する創成曲線ａ＿１−ｈ＿１
   よりなることを特徴とするスクリユー圧縮機のスクリユ
   ーロータ。 但し、 （１）点ｄ＿１，ｄ＿２は夫々、雌雄ロータの中心点Ｏ
   ｆ，Ｏｍを結ぶ線上の点である。 （２）点ｆ＿１は、雄ロータＭのピツチ円Ｐｍ上の点で
   ある。 （３）点ｆ＿２は、雌ロータＦのピツチ円Ｐｆ上の点で
   ある。 （４）＜ｄ＿１ｍｅ＿１および＜ｄ＿２ｌｅ＿２は夫々
   ４５〜５５度である。 （５）点ａ＿２は、雌ロータＦのピツチ円Ｐｆ上の点で
   ある。 （６）点Ｏ＿５は、点ａ＿２においてピツチ円Ｐｆに接
   する接線Ｒ′＿５と、点Ｃ＿２における創成曲線ｄ＿２
   −ｃ＿２と円弧ｃ＿２−ａ＿２との共通法線Ｒ′＿５と
   の交点である。 （７）点ｈ＿２は雌ロータＦの歯先円Ｃｆ上の点である
   。（８）点ａ＿１は、雄ロータＭのピツチ円Ｐｍ上お点
   である。 （９）点ｈ＿１は、雄ロータの歯元円Ｃｍ上の点である
   。