JPS61268891A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクリエ圧縮磯等のスクリュロータ、特に、
低圧で大容量のスクリュ圧縮機に適したスクリュロータ
の歯形に関する。

（従来の技術） 従来、スクリュ圧縮機のスクリュロータの歯形として、
歯数４の雄ロータと歯数６の雌ロータ（以下、これらが
噛合する歯形を４−６歯形という）を用いて、中圧（３
ｋｇｆ／ｃ＋＊”ｇ）の無給油式スクリュ圧ＪＩｉ！磯
用に体積効率の向上を図ったもの（以下、４−６α歯形
という。特開昭５９−１９６９８８号公報）、高圧（７
ｋｇｆ／　ｃｍ２ｇ）の油冷式スクリエ圧ｆ！磯用に、
特に、油膜によるシール効果の向上を図ったもの（以下
、４−６β歯形という）がある。

さらに、歯数５の雄ロータと歯数６の雌ロータ（以下、
これらが噛合する歯形を５−６歯形という）を用いて、
高圧（７ｋｇｆ／ｃｍ２ｇ）の無給油式スラリ１圧縮磯
用に、特に、ホブ加工に適したもの（以下、５−６γ歯
形という。特願昭５９−２５２２５２号）もある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、以上の歯形は中高圧のスクリュ圧ＩＩＡ
磯用として高効率化を図ったものである反面、加工が困
難であり、また、低圧（０−＝３　ｋｇｆ／ｃｍ２８）
、大容量のスクリエ圧縮磯には適さないという問題点を
有している。

一方、近年、廃熱回収設備等において、低圧で大容量の
スクリュ圧縮機が要求されてきており、従来の歯形に代
わる新しい歯形の開発が望まれている。

そこで、本発明は、斯る要望に答えるため、加工が容易
で、低圧大容量に適した歯形を有するスクリュ圧縮機等
のスクリュロータを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達１＆するため、本発明は、歯数の減少によ
る歯溝の拡大と、雌ロータの歯末のたけ（以下、アデン
ダムという）の増加による雄ロータ歯元のたけ（以下、
アデンダムという）の増大により、行程体積が増加して
大容量化が図られることに鑑み、歯数３の雄ロータと歯
数４の雌ロータの噛み合わせによる歯形（以下、３−４
歯形という）を用い、加工容易で、かつ、低圧大容量に
適したスクリュ圧ｆＩ暇のスクリュロータの歯形として
開発するものである。

雄ロータと鱈ロータの中心距離及びロータ長さが限定さ
れたときには、歯先円を大きくしてアデンダムを大きく
すれば、創成歯切加工時に相手側の歯底が袂られてデデ
ンダムが大きくなり、行程体積が増加することになる。

しかし、この場合、雌ロータのアデンダムが大トくなる
につれ、雄ロータの歯の下部が挾られてアンダーカット
が生じる。従って、雌ロータのアデンダムはある程度大
きめに設定して行程体積を増子一方、雌ロータの歯先の
角部に丸みを設けてアンダーカットを極小に押さえる必
要がある。

ところが、雌ロータの歯先の角部に丸みを設けることは
、いわゆるブロー水−ルを増大させて体積効率を低下さ
せる傾向にある。前記４−５ａ歯形において、雌ロータ
の歯先の角部の曲率を小さくしてシャープエツジとし、
ブローホールの減少を図ったのは、体積効率を向上させ
るためである。

この４−５α歯形のように歯数が多い場合には、アデン
ダムの増加又は歯先の角部のシャープエツジ化によるア
ンダーカットは顕著には生じない。

しかし、３−４歯形のように歯数が少ない場合、アンダ
ーカットは量が少なくても形状的に顕著に現れ、雄ロー
タのボブ加工が不可能になる。このように、雌ロータの
歯先のシャープエツジ化は、ブローホールの減少となっ
て体積効率を向上させるものの、アンダーカットを増大
させて加工困難とさせる。しかし、本発明の目的は、低
圧大容量に適した歯形を提供することにあるため、低圧
であれば多少のブローホールの増大は体積効率の減少に
つながらない。

そこで、本発明は体積効率をある程度に維持しておき、
雌ロータのアデンダムを大きくして行程体積の増加を図
り、かつ、雌ロータの歯先の角部に丸みを設けてアンダ
ーカットを減少させ、ホブ加工を容易にぜんとするもの
である。

すなわち、本発明は、歯数４の雌ロータ（Ｆ）と、これ
と噛合する噛数３の雄ロータ（Ｍ）とからなり、かつ、
下記ロータ歯形を有するものである。

雌ロータの歯形 ａ）前進歯形が、 ■ピッチ円（Ｐｆ）と雌雄ロータの各中心点（Ｏｆ、Ｏ
ｍ）を結ぶ線との交点（０２）を中心とする半径（ＳＲ
２）の円弧（ｄ２ｅ２）と、■直線（０２−Ｏ２）の延
長線上に中心点（Ｏｌ）を有する半径（ＳＲ２）の円弧
（ｅｘ　　ｆ２）と、■直線（ｆ２　　ｇ２）と、 ０点（０４）を中心とする半径（Ｓ　Ｒ２）の円弧（ｇ
２−ｈ２）と、 ■直線（ｏ、−ｈ２）上の点（Ｏ９）を中心とする半径
（ＳＲ４）の円弧（ｈ２−ｊ２）と、■歯先円（Ｃｆ）
上の円弧（ｊｚ−Ｏ２）と、を順に接続してなる。

ただし、点（ｄ２）は中心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線上
の点で、かつ、歯底円（Ｂｆ）上の点であり、点（ｆ２
）はピッチ円（Ｐｆ）より内側に位置している。

ｂ）追従歯形が、 ■雄ロータ（Ｍ）の円弧（ｄ＋−ｃｌ）によって創成さ
れる創成曲線Ｃｄｚ　　ａ２）と、■燕（ｏｓ）を中心
とする半径（ＳＲ５）の円弧（＋！２−ｂ２）と、 ■直線（０，−ｂ２）上の点（０７）を中心とする半径
（ＳＲ２）の円弧（ｂ２−Ｏ２）と、を順に接続してな
る。

Ｃ）アデンダム（Ａｆ）が、ピッチ円（Ｐｆ）の直径３
〜６％である。

ｄ）半径（ＳＲ４）及び半径（ＳＲ２）が、アデンダム
（Ａｆ）の１０〜５０％である。

雄ロータの歯形 ａ）前進歯形が、 ■歯先円（Ｃｍ）上の円弧（ｄ、−Ｎ、）と、■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（Ｏ５）を中心とする前記半径（ＳＲ２）
に等しい半径の円弧（１１ｅ＋）と、 ■直線（０，−ｅ、）の延長線上に中心点（Ｏｌ）を有
する前記半径（ＳＲ２）に等しい半径の円弧（ｅｌ−Ｌ
）と、 ■雌ロータ（Ｆ）の前記直線（ｆ２ｇ２）によってＭ成
される創成面ａ（Ｆｌ−ｇｌ）と、■雌ロータ（Ｆ）の
前記円弧し２−ｈ２）によって創成される創成曲線（ｇ
＋　　ｈｌ）と、■雌ロータ（Ｆ）の前記円弧（ｈｚ　
　Ｊ２）によって創成される創成曲線（Ｔｏ−ｊ＋）と
、■歯底円（Ｂｍ）上の円弧（Ｊ＋　　ａｔ）と、を順
に接続してなる。

タタし、点（ｃｌ）ハ中心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線上
の点で、かつ、歯先円（Ｃｍ）上の点であり、点（ｆｌ
）はピッチ円（Ｐｍ）より外方に位置している。

ｂ）追従歯形が、 ■中心点（Ｏｆ、Ｏ＋）を結ぶ線上の点（Ｏ２）を中心
とする半径（ＳＲ２）の円弧（ｄ＋　　ｃｌ）と、 ■雌ロータ（Ｆ）の前記円弧（（！２−ｂ２）により創
成される創成曲線（ｃ＋　　ｂ＋）と、■雌ロータ（Ｆ
）の前記円弧（ｂ２−ａ２）により創成される創成曲線
（ｂ、−ａ、）と、を順に接続してなる。

Ｃ）ピッチ円（Ｐｍ）と円弧（ｃ１ｂ＋）との交点（Ｏ
ｐ）における円弧（ａｔ−ｂ＋）への接線と、交点（Ｏ
ｐ）と中心点（Ｏｍ）を結ぶ線のなす角度（α１）が追
従側へ１０〜３０°である。

（実施例） 第１図から第３図は、本発明の一実施例を示す。

図中の記号は前記発明の詳細な説明に用いた記号と対応
するので、この実施例の歯形については説明を省略する
。

本実施例においては、雄ロータＭ及び雌ロータＦの歯先
には、それぞれ、第２図及び第３図に示すように、シー
ルエツジＥｍ、Ｅｆを有する。すなわち、シールエツジ
ＥＩｌｌは、雄ロータＭの歯先（円弧１ｌ−ｅｌ）に設
けた三角溝１１に＋ｌ＋の緑で形成し、シールエツジＥ
ｆは、雌ロータＦの歯先に台形状（１２１２ｍ２ｎ２）
に削り出しである。

以上の構成からなる歯形は、従来歯形と比較して以下の
特徴を有する。まず第一に、３−４歯形となっており、
従来の４−６歯形、５−６歯形より歯数が減少している
。この歯数の減少により、同一中心距離、同一ロータ長
さであれば、歯溝が大きくなって行程体積が増加するこ
とになる。

第二に、雌ロータＦのアデンダムＡｆはピッチ円Ｐｆの
３〜６％となっており、従来の２％程度より大きく設け
である。これは、中心距離０ｆ−Ｏｎ及びロータ長さが
限定された場合に、歯先円Ｃｆを大きく（すなわちアデ
ンダムＡｆを大きく）することにより、相手側の雄ロー
タのデデンダムＤｍ大きくして歯溝を広げ、行程体積を
増加させるものである。

第三に、雄ロータＭのピッチ円Ｐｍと追従歯形（本明細
書において、雄ロータについては、歯を基準にして回転
方向側を前進側、その歯形を前進歯形といい、反回転方
向側を追従側、その歯形を追従歯形という。）との交点
Ｏｐ（以下、単に交点ｏｐという）と中心点０ＬＩｌと
を結ぶ直線が、交点Ｏｐにおける追従歯形への接線との
なす角ａ＋（以下、単に歯溝の角度ａ１という）を、追
従側へ１０〜３０”に制限している。この歯溝の角度α
、が小さく歯元が袂られた状態になると、ホブ加工が困
難になり、逆にα１が大きくなると、後述する雌ロータ
Ｆの歯先の角部（円弧ａ２　　ｂ２＋ｂ２ｅｘの部分）
の曲率との関係において、ブローホールが増大すること
になり好ましくない。

第四に、雌ロータＦの歯先の前進側（本明細書において
、雌ロータについては、歯溝を基準にして回転方向側を
前進側、その歯形を前進歯形といい、反回転方向側を追
従側、その歯形を追従歯形という。）の円弧ｈ２ｊ２で
形成される角部の半径ＳＲ４、及び追従側の円弧ｂ２−
ａ２で形成される角部の半径ＳＲ，をアデンダムＡｆの
１０〜５０％に制限している。この円弧ｈ２Ｊ２及びｂ
２−　ａ２は、雄ロータＭの歯溝部分のそれぞれ円弧）
１＋　　Ｊ＋＊＆＋　　ａｔを創成する主体となってお
り、それらの曲率の大小が前記歯溝の角度α１の大小を
定めることになる。

一方、これらの円弧のうち追従歯形を形成する円弧ｂ２
−ａ２の曲率の大小は、ブローホールの面積の大小に直
接影響する。ブローホールは、第４図に示すように、雄
ロータＭの歯先がケーシングＳより離れてから雌ロータ
Ｆの歯に接するまでの開に出来る圧縮〃スの吹抜穴のこ
とをいい、雄ロータＭの歯先である点Ｃ１と雌ロータＦ
の歯の点Ｃ２とが接する時点において、雄ロータＭの追
従歯形を形成する円弧ＣＩ−ｂ１１雌ロータＦの追従歯
形を有する円弧ｃ２−ｂ２−ａ２及びケーシングＳの雌
ロータＦ側の内壁よりの延長線■より形成される大略三
角形Ｂ（図中、点模様で示す領域）の面積で示される。

この場合、円弧ｂ２−ａ２の半径ＳＲ，が小さい場合、
（図中、破線で示す）には、ブローホールの面積は、雌
ロータＦの歯先の膨出部Ｂ’（図中、斜線模様で示す領
域）だけ減じることになる。

従って、雌ロータＦの歯先の角部の曲率が小さい（ＳＲ
ｓが小さい）場合には、前記歯溝の角度α１が小さくな
って歯元が大きく挾れる傾向となり、ホブ加工が困難と
なる友面、ブローホールの面積Ｂが減少して体積効率の
向上が図られる。これに対し、曲率を太きく（ＳＲ，を
大きく）シた場合には、歯溝の角度α１が大軽くなって
ホブ加工が容易となるが、ブローホールの面積Ｂが増加
して体積効率の向上は望めない。一方、雌ロータＦの歯
先の前進側の角部（前進歯形の円弧ｈ２−ｊ２を形成す
る部分）の曲率の大小（ＳＲ１の大小）は前記ブローホ
ールとは無関係であるが、雄ロータＭの歯元の袂れの大
小に関係するので、加工の容易性を考慮すれば大きい方
が好ましい。

以上の観点より、半径ＳＲ４及びＳＲ，は、従来、アデ
ンダムＡｆと同じであったものを、前述の通りアデンダ
ムＡｆを増加させたことに併い、従来のようにアデンダ
ムＡｆと同じ値にすることは体積効率の低下をもたらす
ので、本発明においては、上限をアデンダムＡｆの５０
％に制限することにより、体積効率を維持するとともに
、雄ロータＭの歯溝の角度α、が１０〜３０°の範囲に
入るように下限をアデンダムＡｆの１０％に押さえ、ホ
ブ加工を容易にしたものである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スク
リュロータのホブ加工が容易で、雌ロータと雄ロータの
中心距離及びロータ長さを同一にしたとしても、体積効
率の低下を招くことなく行程体積を増加することが可能
となり、低圧、大容量に適したスクリュ圧縮機となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るスクリュロータの歯形図、第２
図は、第１図の雄ロータの歯先のシールエツジ部分を示
す拡大図、第３図は、第１図の雌ロータの歯先のシール
エツジ部分を示す拡大図、第４図は、第１図に示す歯形
の噛み合いにおけるブローホール部分を示す拡大図であ
る。 Ｆ・・・雌ロータ、　　Ｍ・・・雄ロータ、ａ１〜）ｌ
＋＋ｊ＋・・・雄ロータ歯形の各点、ｂ２〜ｈｚｔｊ２
・・・雌ロータ歯形の各点、Ａｆ・・・雌ロータのアデ
ンダム、 ＳＲ４・・・雄ロータの歯先の前進側の角部の半径、Ｓ
　Ｒａ・・・雌ロータの歯先の追従側の角部の半径、α
１・・・雄ロータの歯溝の角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯数４の雌ロータ（Ｆ）と、これと噛合する噛数
   ３の雄ロータ（Ｍ）とからなり、かつ、下記ロータ歯形
   を有することを特徴とするスクリュ圧縮機等のスクリュ
   ロータ。 ￥雌ロータの歯形￥ ａ）前進歯形が、 ［１］ピッチ円（Ｐｆ）と雌雄ロータの各中心点（Ｏｆ
   、Ｏｍ）を結ぶ線との交点（Ｏ＿２）を中心とする半径
   （ＳＲ＿１）の円弧（ｄ＿２−ｅ＿２）と、［２］直線
   （Ｏ＿２−ｅ＿２）の延長線上に中心点（Ｏ＿３）を有
   する半径（ＳＲ＿２）の円弧（ｅ＿２−ｆ＿２）と、［
   ３］直線（ｆ＿２−ｇ＿２）と、 ［４］点（Ｏ＿４）を中心とする半径（ＳＲ＿３）の円
   孤（ｇ＿２−ｈ＿２）と、 ［５］直線（Ｏ＿４−ｈ＿２）上の点（Ｏ＿５）を中心
   とする半径（ＳＲ＿４）の円弧（ｈ＿２−ｊ＿２）と、
   ［６］歯先円（Ｃｆ）上の円弧（ｊ＿２−ａ＿２）と、
   を順に接続してなる。 ただし、点（ｄ＿２）は中心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線
   上の点で、かつ、歯底円（Ｂｆ）上 の点であり、点（ｆ＿２）はピッチ円（Ｐｆ）より内側
   に位置している。 ｂ）追従歯形が、 ［１］雄ロータ（Ｍ）の円弧（ｄ＿１−ｃ＿１）によっ
   て創成される創成曲線（ｄ＿２−ｃ＿２）と、［２］点
   （Ｏ＿６）を中心とする半径（ＳＲ＿５）の円弧（ｃ＿
   ２−ｂ＿２）と、 ［３］直線（Ｏ＿６−ｂ＿２）上の点（Ｏ＿７）を中心
   とする半径（ＳＲ＿６）の円弧（ｂ＿２−ａ＿２）と、
   を順に接続してなる。 ｃ）アデンダム（Ａｆ）が、ピッチ円（Ｐｆ）の直径３
   〜６％である。 ｄ）半径（ＳＲ＿４）及び半径（ＳＲ＿６）が、アデン
   ダム（Ａｆ）の１０〜５０％である。 ￥雄ロータの歯形￥ ａ）前進歯形が、 ［１］歯先円（Ｃｍ）上の円弧（ｄ＿１−ｌ＿１）と、
   ［２］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（Ｏ＿１）を中心とする前記
   半径（ＳＲ＿１）に等しい半径の円弧（ｌ＿１−ｅ＿１
   ）と、 ［３］直線（Ｏ＿１−ｅ＿１）の延長線上に中心点（Ｏ
   ＿３）を有する前記半径（ＳＲ＿２）に等しい半径の円
   弧（ｅ＿１−ｆ＿１）と、 ［４］雌ロータ（Ｆ）の前記直線（ｆ＿２−ｇ＿２）に
   よって創成される創成曲線（ｆ＿１−ｇ＿１）と、［５
   ］雌ロータ（Ｆ）の前記円弧（ｇ＿２−ｈ＿２）によっ
   て創成される創成曲線（ｇ＿１−ｈ＿１）と、［６］雌
   ロータ（Ｆ）の前記円弧（ｈ＿２−ｊ＿２）によって創
   成される創成曲線（ｈ＿１−ｊ＿１）と、［７］歯底円
   （Ｂｍ）上の円弧（ｊ＿１−ａ＿１）と、を順に接続し
   てなる。 ただし、点（ｄ＿１）は中心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線
   上の点で、かつ、歯先円（Ｃｍ）上の点であり、点（ｆ
   ＿１）はピッチ円（Ｐｍ）より外方に位置している。 ｂ）追従歯形が、 ［１］中心点（Ｏｆ、Ｏｍ）を結ぶ線上の点（Ｏ＿３）
   を中心とする半径（ＳＲ＿７）の円弧（ｄ＿１−ｃ＿１
   ）と、 ［２］雌ロータ（Ｆ）の前記円弧（ｃ＿２−ｂ＿２）に
   より創成される創成曲線（ｃ＿１−ｂ＿１）と、［３］
   雌ロータ（Ｆ）の前記円弧（ｂ＿２−ａ＿２）により創
   成される創成曲線（ｂ＿１−ａ＿１）と、を順に接続し
   てなる。 ｃ）ピッチ円（Ｐｍ）と円弧（ｃ＿１−ｂ＿１）との交
   点（Ｏｐ）における円弧（ｃ＿１−ｂ＿１）への接線と
   、交点（Ｏｐ）と中心点（Ｏｍ）を結ぶ線のなす角度（
   ａ＿１）が追従側へ１０〜３０°である。