JPS6361792A - 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、非対称歯形を有するスクリュ圧縮機等のスク
リュロータに関するものである。

（発明の背景） 従来、スクリュ圧縮機等のスクリュロータには、種々の
非対称歯形が提案されており、第２図に例示するように
、このスクリュロータの歯形（ｊいくっかの曲線部分か
ら形成されている。すなわち、第２図は雄ロータ１と雌
ロータ２の噛み合い部分を示し、上記曲線部分を関数形
（点も含む）で表すと、雄ロータ歯１ａの駆動側は関数
ｆ（ｘ）、反駆動側は関数Ｃ，（ｘ）、ｈ（ｘ）、ｋ（
ｘ）で表される部分からなり、雌ロータ歯２ａの駆動側
は関数Ｆ（ｘ）、反駆動側は関数ｇ（ｘ）　、　Ｉ−１
（Ｘ）　、　Ｋ　（Ｘ）で表される部分からなっている
。

これら各部分のうち、雌ロータ歯２ａの関ｒｉｉｇ（ｘ
）部分の形状は雄ロータ歯１ａの関数Ｇ　（ｘ）部分の
創成により決まる部分であり、従来の歯形では、関数Ｇ
　（ｘ）部分は点か円のいずれかである。

ところで、スクリュ圧縮機等の性能（軸動力１体積効率
等）を左右するもののうちで、ロータ歯形に関係するも
のとしては、 １）シール線長さ ２）ブローポール面積 ３）シール性（ロータ間のソール線のシール性のこと） ４）摩擦力 ５）ネガティブトルク ６）ｌ・ラノプボリューム ７）摩耗性 等がある。

そして、スクリュ圧縮機等の性能との関係では、シール
線長さは短く、シール性は大きく、その他は小さい程好
ましい。

しかしながら、」―記各項目は互いに独立したものでは
なく、一方を良くすれば他方が悪くなる関係のものもあ
り、全ての項目を満足する歯形にするということば不可
能である。このため、歯形の性能については、たとえば
項目Ａで対比する歯形と性能が同じ場合に項目Ｂについ
て比較し、項目Ｂの性能が優れている場合に、総合的？
こみて対比する歯形より性能の良い歯形とする判断方法
が必要となる。

そこで、第３図〜第９図に各種歯形の関数Ｇ　（Ｘ）と
ブローホール面積、シール線長さ、ノール性、雄ロータ
にかかるトルク、トラップポリコーム、雄ロータ先端か
らシール点までの距離との関係を示す。これらのうち、
シール線長さ、トラップボリュームは雄ロータ回転角の
最終部分が、シール性は雄ロータ回転範囲にお（」る平
均値が、雄ロータにかかろ）・ルクは−（マイナス）側
がネガティブ）・ルクとして作用し、その最小値が判断
対象となり、雄ロータ先端からシール点までの距離（Ｑ
とする。）については、これを雄ロータ回転角（αとす
る。）で微分したもの（ｄｆ２／ｄα）が摩耗性を決め
ろ因子となり、その最小値が判断対象となる。

上記各図より、まず歯形の性能に大きな影響を与える項
目であるブローホールについては、−点鎖線による矢印
で示すようにＲ８−Ｒ６０とＲ１０とが略同−になって
いる。

ここで、ＲＩＯ，Ｒ８−Ｒ６０！ｊ関数Ｇ　（ｘ）によ
る形状を示し、Ｒｈｏは半径１０　（ｍｍ）の円で、Ｒ
８−Ｒ６０は第４図に示すように半径８（凹）と半径６
０　（ｍｍ）とからなる楕円で、最初のＲ８がロータ先
端の曲率半径でＲ６０がロータ先端から離れた側面部分
の曲率半径を示している。他の数値の表示についても同
様である。

次に、Ｒ８〜Ｉマロ０の場合、：ＲＩＯの場合について
比較すると、Ｒ８−Ｒ６０の方がシール線長さが短く（
第５図参照）、シール性が大きくなっている（第６図参
照）。

ネガティブトルクについては、関数Ｇ　（ｘ）による形
状が円か楕円かということにはあまり関係なく、ロータ
先端の曲率半径が大きくなる程小さくなる。したがって
、ｒ（８−Ｒ６０の場合とＲＩＯの場合では殆ど変わり
はない（第７図参照）。

トラップボリュームについては、曲率半径が大きい程小
さくなる傾向にあるが、Ｒ８−Ｒ６０の場合とＲｈｏの
場合とを比較すると、Ｒ８−Ｒ６０の場合の方が小さく
、楕円の方が円より優れていることを示している（第８
図参照）。

摩耗性については、関数Ｇ　（ｘ）部分でのシール点の
移動距離によって評価でき、移動速度が大きい程、摩耗
性は小さくなる。

第９図より、」−述のようにｄρ／ｄαを比べると、第
１０図のようになりＲ８−Ｒ６０の場合の方がＲＩＯの
場合より大きい。

一般に、関数Ｇ（χ）が表わす曲線の曲率半径が大きい
程、移動速度は大きいが、第９図、第１０図に示すよう
に円の場合はロータが回転してゆくにしたがって、移動
速度は小さくなる。一方、Ｒ８−Ｒ６０の楕円の場合は
、ロータが回転しても略一定の速度で移動してゆくため
、摩耗しにくくなる。このようになるのは同じ曲率半径
の場合にはロータの回転とともに移動速度は小さくなる
が、上記楕円の場合は回転とともにシール点は曲率半径
の大きい方へ移動してゆき、移動速度を増そうとするた
めである。

ところで、上記第５図〜第１０図によれば、円の場合に
は曲率半径が大きい程好ましいといえるが第３図からも
明らかなように、曲率半径が大きくなるとブローポール
が極端に大きくなり圧縮機の性能は悪くなる。

」−述したＩ”（８−Ｒ６０の楕円は、ブローポールを
大きくすることなく、第５図〜第１０図の特性を生かし
たものとなっている。ずなわぢ、ブローホールはロール
先端の曲率半径に依存し、この半径が小さい程小さくな
り、他の項目（第５図〜第１０図）は、関数Ｇ　（ｘ）
のうちでロール先端から離れた側面部分の曲率半径に依
存し、この半径が大きい程よい。

したがって、関数Ｇ（Ｘ）＋Ｊ必ずしも楕円である必要
はなく、関数Ｇ（Ｘ）のうちロータ先端の曲率半径が、
側面の曲率半径より小さい場合は、良好な性能を示し、
逆の場合には悪くなる（例えば、Ｒ２３，６−Ｒ５の楕
円の場合を参照）。

第１１図は関数Ｇ　（Ｘ）がＲ８−Ｒ６０の楕円の場合
（△印で示す。）とＲｈｏの従来歯形（特公昭６０−７
１１２３８号公報参照）（破線による矢印で示す。）の
性能を各項目毎に関数Ｇ　（Ｘ）がＲＯ（点を意味する
。）〜Ｒ２０の場合のどれと同等になるかを示したもの
である。

なお、ロータの歯の反駆動側に注目した場合、上記各種
項目のうちの１つである摩擦力は、駆動側に比べて無視
できるため、歯形形状間での比較は省略しである。

（発明の目的） 本発明は、以上の背景の下になされたもので、スクリュ
圧縮機等の性能の向上を可能とするスクリュ圧縮機等の
スクリュロータを提供しようとするものである。

（発明の構成） 」―記目的を達成するために、本発明は、非ｉ＝１称歯
形を有するスクリュ圧縮機等のスクリュロータにおいて
、雌ロータ歯の反駆動側の歯形を創成する雄ロータ歯先
端の創成部分の形状を歯先端の曲率半径は小さく、歯元
に向かって連続的に曲率半径が大きくなるように形成し
た。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明に係るスクリュ圧縮機等のスクリュロ
ータで、第２図と同様に雄ロータＩ、雌ロータ２の噛み
合い部分のみを示し、雄ロータ歯１ａは関数ｆ（ｘ）、
Ｇ　（ｘ）、ｈ（ｘ）、ｋ（ｘ）で表される部分からな
り、雌ロータ歯２ａは関数Ｆ　（ｘ）、ｇ（ｘ）ＪＴ（
ｘ）、Ｋ（ｘ）で表される部分からなる非対称歯形であ
る。

また関数ｇ（ｘ）部分は、雄ロータ歯１ａの創成部分で
ある関数Ｇ　（ｘ）部分により創成される部分である。

そして、この関数Ｇ　（ｘ）により表される創成部分の
形状を歯先端の曲率半径は小さく、歯元に向かって連続
的に曲率半径が大きくなるように形成しである。このよ
うな形状としては、例えば長径の方向をロータ歯先端に
向（」た場合の楕円かある。

ところで、第１図中０１を雄ロータ１の中心、３．４を
雄ロータｌ、雌ロータ２のピッチ円、５を雄ロータ１の
歯先円、点Ｐをピッチ点、Ｒ１を歯先円５とピッチ点Ｐ
との間の距離とする。

そして、歯先端の曲率半径をＲｍｉｎとすると、曲率半
径Ｒｍｉｎは、 ］　＞Ｒｍｉｎ／Ｒ＋＞０．２ を満たすものとする。Ｒｍｉｎがこの範囲より小さくな
るど関数Ｇ　（ｘ）が円の場合とあまり差がなくなる。

また、歯先端部から離れた部分のより大きくする曲率半
径Ｒｍａｘは （ここで（ＰＣＤ）Ｍは雄ロータのＰ、Ｃ，Ｄ　を表わ
す。）とする。

（発明の効果） 以」二の説明より明らかなように、本発明によれば、非
対称歯形を有するスクリュ圧縮機等のスクリュロータに
おいて、雌［７−タ歯の反駆動側の歯形を創成する雄ロ
ータ歯先端の創成部分の形状を歯先端の曲率半径は小さ
く、歯元に向かって連続的に曲率半径が大きくなるよう
に形成しである。

このため、ブローポールを大きくすることなく、ソール
線長さ、ソール性等の面において改擲てき、スクリュ圧
縮機等の性能を向上させろことかできるという効果を奏
する。

【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噛み合い部分を
示す部分正面図、第２図は従来のスクリュロータの噛み
合い部分を示す部分正面図、第３ハ１はブローポールと
雄ロータ先端形状との関係を示す図、第４図は歯形表示
の説明用部分正面図、第５図２第６図、第７図、第８図
、第９図、第１０図はノール線長さ１ノール性、雄ロー
タにかかろトルク。 トラップボリューム、雄ロータ先端からシール点までの
距離、シール点の移動速度の各々と雄ロータ回転角との
関係を示す図、第１１図は性能比較図である。 １・・雄ロータ、１ａ・・雄ロータ歯、２・・・雌ロー
タ、２ａ・・・雌ロータ歯。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所代　理　人
　弁理士　　青山　葆　ばか２名ベー合纂槌ヤＩ 、＼−老を 翠ロー乎七侶讐 第７図 第９図 第１０図 、人 ン ル↑ ゝゝ’　　　　　　　Ｒ１５ 移　　　　　　　　　　　Ｒ８−Ｒ６０鮫 遠 庁　　　− （’ｄ’／　）し−一一一）ぐ二 ｄ（Ｘ　　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非対称歯形を有するスクリュ圧縮機等のスクリュ
   ロータにおいて、雌ロータ歯の反駆動側の歯形を創成す
   る雄ロータ歯先端の創成部分の形状を歯先端の曲率半径
   は小さく、歯元に向かって連続的に曲率半径が大きくな
   るようにしたことを特徴とするスクリュ圧縮機等のスク
   リュロータ。