KR20080014700A

KR20080014700A - 스크류 펌프

Info

Publication number: KR20080014700A
Application number: KR1020070080780A
Authority: KR
Inventors: 유야 이자와; 신야 야마모토; 마사히로 이나가키; 마코토 요시카와
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2008-02-14
Also published as: JP4779868B2; TW200829795A; US7484943B2; CN101122291A; TWI336372B; EP1890039A2; JP2008045422A; US20080044304A1

Abstract

과제

로터의 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 리드각이 변화하는 부등 리드부에 있어서, 1 턴 후에 밀폐되는 이송 공간부의 용적을 종래보다 확대할 수 있어, 펌프로서의 흡입 효율을 향상시킬 수 있는 스크류 펌프의 제공에 있다.

해결 수단

스크류 펌프 (11) 의 로터 (20, 30) 의 스크류체 (21, 31) 를 구비하고, 부등 리드부 (25, 35) 와 하우징은, 흡입구 (17) 와 연통하는 도입 공간부 (P) 와, 도입 공간부 (P) 의 토출구측에서 밀폐되는 이송 공간부 (S1) 를 형성하고, 부등 리드부 (25, 35) 는, 흡입구측의 감김 개시로부터 일정한 범위에서 연속하는 리드각 완감역 (E1) 과, 리드각 완감역 (E1) 의 토출구측에 위치하는 리드각 급감역 (E2) 을 갖고, 리드각 완감역의 리드각의 감소율은, 리드각 급감역의 리드각의 감소율보다 작게 설정되고, 부등 리드부 (25, 35) 의 최대 리드각은, 정률 감소시에 결정되는 최대 리드각 (LM) 미만으로 설정된다.

Description

스크류 펌프{SCREW PUMP}

본 발명은, 서로 맞물리는 스크류 형상의 한쌍의 로터를 갖는 스크류 펌프에 관한 것이다.

종래의 스크류 펌프로는, 예를 들어, 특허 문헌 1 또는 특허 문헌 2 에 개시된 스크류 유체 기계가 존재한다.

이러한 종류의 스크류 펌프는, 서로 맞물리는 스크류 형상의 한쌍의 로터와, 양 로터를 수용하는 하우징을 구비하고 있다.

하우징의 일방의 단부에는 작동 유체를 도입하기 위한 흡입구가, 또, 타방의 단부에는 작동 유체를 토출시키기 위한 토출구가 설치되어 있다.

로터는 1 줄기의 나사를 갖고 있고, 이 로터의 리드각은 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 무단계로 감소되어 있고, 로터에 있어서 부등 (不等) 리드부를 형성한다.

또한, 리드각은 로터의 축심에 직각인 면과 나사산의 헬리컬 곡선이 만드는 각도이다.

스크류 펌프가 작동하면, 작동 유체의 용적은 흡입측으로부터 토출구측으로 이동함에 따라 축소된다.

또한, 동종의 기술로는, 특허 문헌 3 이나 특허 문헌 4 에 개시된 기술을 들 수 있다.

특허 문헌 3 에는, 압축 가능 매체용 배출기가 기재되어 있고, 이 배출기가 갖는 로터는 여러 줄기의 나사를 구비하고 있다.

이 로터는, 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 무단계로 감소하는 부등 리드부와, 리드각이 일정한 등 리드부를 갖는다.

특허 문헌 4 에는, 부등 리드부와 등 리드부를 갖는 로터가 구비된 진공 펌프가 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-182679호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-193677호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2001-55992호

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 평11-270485호

그런데, 로터의 1 회전을 1 턴으로 할 때, 1 턴 후에 한쌍의 로터 및 하우징에 의해 밀폐되는 공간부 (이후,「이송 공간부」로 표기한다) 의 용적이 클수록, 스크류 펌프로서의 흡입 효율이 향상된다.

그러나, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 4 에 관련된 종래의 기술에서는, 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 리드각이 무단계로 일정한 감소율로 감소하는 부등 리드부에 있어서의 이송 공간부에 있어서, 밀폐되는 이송 공간부의 용적을 적극적으로 확대하기 위한 구체적 구성은 개시되어 있지 않다.

즉, 종래의 스크류 펌프에서는, 부등 리드부에 있어서의 이송 공간부가 반드시 흡입 효율 향상을 위하여 적합한 용적으로 설정되어 있지 않다는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 로터의 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 리드각이 변화하는 부등 리드부에 있어서, 1 턴 후에 밀폐되는 이송 공간부의 용적을 종래보다 확대할 수 있어, 스크류 펌프로서의 흡입 효율을 향상시킬 수 있는 스크류 펌프의 제공에 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 맞물리는 스크류 형상의 수 로터 및 암 로터와, 상기 양 로터를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 일방의 단부에 설치되는 흡입구와, 상기 하우징의 타방의 단부에 토출구를 구비하고, 상기 로터는, 리드각이 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 감소하는 부등 리드부를 흡 입구측의 단부로부터 갖는 스크류 펌프에 있어서, 상기 부등 리드부와 상기 하우징은, 상기 흡입구와 연통하는 흡입구측의 도입 공간부와, 그 도입 공간부의 토출구측에서 밀폐되는 이송 공간부를 형성하고, 상기 부등 리드부는, 상기 흡입구측의 감김 개시로부터 일정한 범위에서 연속하는 리드각 완감역 (緩減域) 과, 그 리드각 완감역의 토출구측에 위치하는 리드각 급감역 (急減域) 을 갖고, 상기 리드각 완감역의 리드각의 감소율은, 리드각 급감역의 리드각의 감소율보다 작게 설정되고, 상기 부등 리드부의 최대 리드각은, 정률 (定率) 감소시에 결정되는 최대 리드각 미만으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 부등 리드부와 하우징은, 흡입구와 연통하는 흡입구측의 도입 공간부와, 도입 공간부의 토출구측에서 밀폐되는 이송 공간부를 형성한다.

리드각의 정률 감소에 의해 결정되는 정률 감소시의 최대 리드각 미만이 되도록 부등 리드부의 최대 리드각을 설정하면, 부등 리드부의 리드각은 일정한 감소율에 의해 감소하지 않고, 감소율은 변동된다.

부등 리드부는, 적어도 흡입구측의 감김 개시로부터 일정한 범위에서 연속하는 리드각 완감역과, 리드각 완감역의 토출구측에 위치하는 리드각 급감역을 갖는다.

리드각 완감역에 있어서의 리드각의 감소율은, 리드각의 정률 감소에 의해 결정되는 최대 리드각의 감소율보다 작고, 또, 리드각 급감역에 있어서의 리드각의 감소율은, 리드각의 정률 감소에 의해 결정되는 최대 리드각의 감소율보다 커진다.

이로써, 부등 리드부에 있어서 형성되는 1 턴 후에 밀폐되는 이송 공간부의 용적은, 정률 감소하는 부등 리드각을 구비한 경우의 부등 리드부의 밀폐된 이송 공간부보다 확대된다.

따라서, 1 턴 후에 한쌍의 로터 및 하우징에 의해 밀폐되는 이송 공간부의 용적을 종래보다 확대할 수 있어, 스크류 펌프로서의 흡입 효율을 향상시킬 수 있다.

덧붙여서, 리드각의 정률 감소에 의해 결정되는 정률 감소시의 최대 리드각를 초과하도록 부등 리드부의 최대 리드각을 설정하면 종래보다 이송 공간부의 용적은 감소한다.

또, 상기의 스크류 펌프에 있어서, 상기 로터는 리드각이 일정한 등 리드부를 갖고, 그 등 리드부는 상기 부등 리드부의 토출구측에 위치해도 된다.

이 경우, 리드각이 일정한 등 리드부가, 부등 리드부의 토출구측에 위치함으로써, 등 리드부에 있어서의 밀폐된 공간부에서는 압력차가 거의 없고, 등 리드부로 압축·이송된 작동 유체의 부등 리드부로의 역류 방지가 용이해진다.

본 발명에 의하면, 로터의 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 리드각이 변화하는 부등 리드부에 있어서, 1 턴 후에 밀폐되는 이송 공간부의 용적을 종래보다 확대할 수 있어, 스크류 펌프로서의 흡입 효율을 향상시킬 수 있는 스크류 펌프를 제공할 수 있다.

(제 1 실시형태)

이하, 제 1 실시형태에 관련된 스크류 펌프를 도 1 ∼ 도 4 에 기초하여 설명한다.

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 스크류 펌프의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 1 에 나타내는 제 1 실시형태에 관련된 스크류 펌프 (11) 는, 세로 배치형의 스크류 펌프이고, 반도체 제조 프로세스에 있어서 진공 펌프로서 사용된다.

스크류 펌프 (11) 는, 기어 케이스 (12) 와, 로터 하우징 (14) 과, 상부 하우징 (16) 과, 스크류식의 로터 (20, 30) 로 주로 구성되어 있다.

기어 케이스 (12) 는, 구동원으로서의 전동 모터 (13) 와, 한쌍의 로터 (20, 30) 를 상대되는 방향으로 회전시키기 위한 기어 (23, 33) 와, 전동 모터 (13) 의 회전력을 로터 (20, 30) 에 전달하거나 분리하는 커플링 (24) 을 수용하는 케이스이다.

기어 케이스 (12) 의 상단에 통 형상의 로터 하우징 (14) 이 구비되어 있다.

로터 하우징 (14) 내에는 서로 맞물리는 한쌍의 로터 (20, 30) 를 수용하는 공간부가 형성되어 있다.

로터 하우징 (14) 의 수평 방향의 단면은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 맞물리는 로터 (20, 30) 의 형상에 대응되기 때문에 대략 안경 형상이다.

로터 하우징 (14) 의 기어 케이스 (12) 부근에는, 로터 (20, 30) 를 수용하는 공간부와 연통하는 토출구 (15) 가 형성되어 있다.

로터 하우징 (14) 과 기어 케이스 (12) 는, 도시하지 않는 볼트 등의 고정 부재에 의해 접합되어 있다.

로터 하우징 (14) 의 상단에는 로터 하우징 (14) 의 상단을 막도록 평판 형상의 상부 하우징 (16) 이 접합되어 있다.

상부 하우징 (16) 의 중앙 부근에는 로터 (20, 30) 를 수용하는 공간부와 연통하는 흡입구 (17) 가 형성되어 있다.

따라서, 스크류 펌프 (11) 는 흡입구 (17), 토출구 (15) 를 갖지만, 기어 케이스 (12) 의 상면과, 로터 하우징 (14) 및 상부 하우징 (16) 은, 공간부를 거의 밀폐한다.

이 실시형태에서는, 로터 하우징 (14) 내에 있어서, 로터 (20, 30) 의 스크류체 (21, 31) 에 있어서의 로터 단면 (21a, 31a) 과, 상부 하우징 (16) 사이에는 일정한 간격이 설정되어 있다.

이로써 양 스크류체 (21, 31) 의 로터 단면 (21a, 31a) 을 향하는 흡입측 공간부 (18) 가 형성된다.

다음으로, 로터 (20, 30) 에 대하여 설명한다.

이 실시형태에서는, 일방의 로터 (도 1 에 있어서 우측의 로터) 가 구동 로터 (20) 이고, 타방의 로터 (도 1 에 있어서 좌측의 로터) 가 종동 로터 (30) 로 되어 있다.

구동 로터 (20) 와 종동 로터 (30) 와 로터 하우징 (14) 은 작동 유체를 흡입구 (17) 측으로부터 토출구 (15) 측으로 이송·압축하기 위한 복수의 작동실을 형성한다.

먼저, 구동 로터 (20) 에 대하여 설명한다.

구동 로터 (20) 는 전동 모터 (13) 의 회전력의 전달을 받아 회전되는 로터이다.

구동 로터 (20) 는, 로터 하우징 (14) 내의 공간부에 수용되는 스크류체 (21) 와, 스크류체 (21) 로부터 기어 케이스 (12) 측으로 돌출되는 구동축체 (22) 와, 구동축체 (22) 에 장착된 구동측 기어 (23) 를 갖는다.

구동축체 (22) 는 기어 케이스 (12) 에 의해 베어링 (도시 생략) 을 통하여 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

구동축체 (22) 의 기어 케이스 (12) 측의 단부는 커플링 (24) 에 접속되어 있다.

구동측 기어 (23) 는 구동 로터 (20) 의 회전력을 종동 로터 (30) 로 전달하기 위한 것으로, 종동 로터 (30) 가 구비하는 종동측 기어 (33) 와 맞물린다.

구동 로터 (20) 에 있어서의 스크류체 (21) 는, 나선 형상의 나사산과 나사홈을 갖고 있어, 1 줄기의 나사로 되어 있다.

이 실시형태의 스크류체 (21) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 부등 리드부 (25) 와 등 리드부 (26) 의 2 개의 부위로 구성되어 있다.

부등 리드부 (25) 는, 스크류체 (21) 의 흡입구 (17) 측의 단부부터 토출구 (15) 근방까지 설정되어 있다.

등 리드부 (26) 는 부등 리드부 (25) 의 토출구 (15) 측부터 기어 케이스 (12) 를 향하는 단부까지 부등 리드부 (25) 에 연속하여 설정되어 있다.

부등 리드부 (25) 에 있어서의 리드각 (로터 (20) 의 회전축심과 직각인 면과 나사산의 헬리컬 곡선이 만드는 각도) 은 흡입구 (17) 측으로부터 토출구 (15) 측을 향하여 점감한다.

부등 리드부 (25) 의 리드각이 최대가 되는 위치는 흡입구 (17) 측의 단부인 로터 단면 (21a) 이 된다.

또한, 부등 리드부 (25) 에 있어서의 리드각의 감소에 대해서는, 도 4 에 기초하여 후에 상세하게 설명한다.

한편, 등 리드부 (26) 에 있어서의 리드각은 일정한 리드각으로 유지되어 있다.

등 리드부 (26) 의 리드각은, 부등 리드부 (25) 에 있어서의 최소의 리드각과 동일한 리드각으로 설정되어 있다.

구동 로터 (20) 에 있어서의 스크류체 (21) 의 흡입구 (17) 측의 로터 단면 (21a) 은, 구동 로터 (20) 의 회전축심과 직각인 면에 형성되어 있다.

이 로터 단면 (21a) 에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 나사홈의 시점측이 되는 도입 개구부 (27) 가 형성되어 있다.

다음으로, 종동 로터 (30) 에 대하여 설명한다.

종동 로터 (30) 는, 구동 로터 (20) 의 회전에 수반하여 회전되는 로터이다.

종동 로터 (30) 는 스크류체 (31) 와, 종동축체 (32) 와, 종동측 기어 (33) 로 구성된다.

종동 로터 (30) 에 있어서의 스크류체 (31) 는, 구동 로터 (20) 의 스크류체 (21) 와 마찬가지로, 나선 형상의 나사산과 나사홈을 갖는 1 줄기의 나사이다.

종동 로터 (30) 에 있어서의 스크류체 (31) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 부등 리드부 (35), 등 리드부 (36) 를 갖는다.

스크류체 (31) 에 있어서의 흡입구 (17) 측의 로터 단면 (31a) 에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 도입 개구부 (37) 가 형성되어 있다.

그런데, 구동 로터 (20) 와 종동 로터 (30) 의 스크류체 (21, 31) 는 서로 맞물리는 관계에 있다.

이 때문에, 양 로터 (20, 30) 의 부등 리드부 (25, 35) 의 흡입구 (17) 측에는, 도입 개구부 (27, 37) 와 연통되는 도입 공간부 (P) 가 형성된다 (도 1 에 있어서 흡입측의 2 점 쇄선의 해칭으로 나타낸다).

도입 공간부 (P) 는 흡입구 (17) 로부터의 작동 유체가 도입되는 공간부이고, 이 도입 공간부 (P) 는 로터 (20, 30) 의 회전에 의해 용적 변화를 한다.

도입 공간부 (P) 의 토출구 (15) 측에는 도 1 에 나타내는 바와 같이 밀폐 상태의 이송 공간부 (S1) (도 1 에 있어서 토출구 (15) 측의 2 점 쇄선의 해칭으로 나타낸다) 가 형성된다.

도 3 에서는, 스크류체 (21, 31) 에 의해 형성되는 이송 공간부 (S1) 를 양 로터 (20, 30) 와 별도로 도시하였다 (도 3 에 있어서의 상측 도면은 로터 (20, 30) 를 나타내고, 하측 도면은 이송 공간부 (S1) 를 나타낸다).

도입 공간부 (P) 와 흡입구 (17) 의 연통이 차단되어 밀폐 상태의 이송 공간부 (S1) 가 형성된 상태를 로터 (20, 30) 의 1 턴의 개시점으로 한다.

이 개시점을 양 로터 (20, 30) 의 회전각 0 도의 상태로 하고, 양 로터 (20, 30) 가 회전각 0 도의 상태부터 상대되는 방향으로 1 회전 (회전각을 360 도) 할 때까지를 1 턴으로 하면, 이송 공간부 (S1) 는 1 턴 후에 형성되는 공간부이다.

이 이송 공간부 (S1) 는, 양 로터 (20, 30) 의 1 턴 후에 도입 공간부 (P) 의 작동 유체가 이송되는 공간부이다.

덧붙여서, 도 2 는 양 로터 (20, 30) 가 반 턴 (회전각이 180 도) 한 시점의 상태를 나타내고 있다.

이 실시형태에서는, 도입 공간부 (P) 의 토출구 (15) 측의 이송 공간부 (S1) 의 더욱 토출구 (15) 측에는, 등 리드부 (26, 36) 에 의해 형성되는 다른 이송 공간부 (S2) 가 토출구 (15) 부근까지 순서대로 형성되어 있다.

등 리드부 (26, 36) 에 있어서 형성되는 각 이송 공간부 (S2) 는, 리드각이 일정하기 때문에 서로 동일한 용적이 된다.

각 이송 공간부 (S1, S2) 는 작동실에 상당한다.

여기서, 스크류체 (21) 의 부등 리드부 (25) 에 있어서의 리드각의 감소에 대하여 도 4 에 기초하여 설명한다.

도 4 는 스크류체 (21) 에 있어서의 리드각과 감김각의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4 의 그래프는 세로축을 리드각으로 하고, 가로축을 감김각으로 하고 있다.

감김각은 나사산의 헬리컬 곡선의 감김 각도이고, 이 그래프의 가로축의 기 준은 로터 (20) 에 있어서의 흡입구 (17) 측으로 하여, 흡입구 (17) 측의 단부를 감김각 0 도로 하고 있다.

감김각은 리드의 감김 수와 대응하고 있고, 감김각의 증대와 함께 리드의 감김 수가 증가하는 관계가 있다.

도 4 에서는 감김각의 시점 (감김각 0 도부터) 부터 소정의 감김각 (감김각 360 도) 까지는 리드각의 감소를 나타내는 그래프 G 로 되어 있다.

또한, 가로축의 기준을 로터 (20) 에 있어서의 흡입구 (17) 측으로 하는 경우, 소정의 감김각 (감김각 360 도) 으로부터 감김각의 종점 사이는 리드각이 일정하다고 할 수 있다.

도 4 에 있어서의 감김각의 시점 (감김각 0 도부터) 부터 소정의 감김각 (감김각 360 도) 까지의 범위는, 부등 리드부 (25) 에 대응하는 감김각의 범위이다.

리드각이 소정의 리드각 (L2) 이 되고, 그 이후의 감김각의 종점 (도 4 의 경우에는 토출구 (15) 측) 까지 감김각이 증가하여도 일정한 리드각 (L2) 이 유지된다.

리드각이 일정한 범위는 등 리드부 (26) 에 대응하는 감김각의 범위이다.

부등 리드부 (25) 에 있어서의 리드각의 감소에 대하여 추가로 언급하면, 흡입구 (17) 측에 있어서의 감김 개시부터 도중까지는 리드각이 완만하게 감소하고 있다.

여기에서는, 리드각이 미소하게 감소하는 감김각의 범위를 리드각 완감역 (E1) 으로 한다.

리드각 완감역 (E1) 으로부터 감김각이 급감하는 범위에서는, 리드각 완감역 (E1) 에 있어서의 리드각의 감소와 비교하여 리드각이 급감한다.

또한 여기에서는, 리드각 완감역 (E1) 으로부터 감김각의 증가에 수반하여 리드각이 급감하는 범위를 리드각 급감역 (E2) 으로 한다.

또한, 도 4 에 있어서 직선 형상으로 리드각이 감소하는 그래프 g 가 나타나 있으나, 이 그래프 g 에서는 부등 리드부 (25) 의 리드 각도가 감김각의 증가에 수반하여 정률 감소한다.

그래프 g 의 경우, 부등 리드부 (25) 의 길이가 정해져 있는 것 외에, 부등 리드부 (25) 에 대응하는 감김각은 360 도로 정해져 있기 때문에, 리드각이 정률 감소하는 경우, 흡입구 (17) 측에 있어서의 감김 개시의 최대 리드각 (LM) 은 스스로 결정된다.

리드각 완감역 (E1) 에 있어서의 리드각의 감소율은 일정하지는 않으나, 정률 감소의 그래프에 있어서의 리드각의 감소율을 초과하지 않는 감소율의 범위 내에 있다.

이 때문에, 리드각 완감역 (E1) 에 있어서의 감김 개시의 최대 리드각 (L1) 은 정률 감소의 그래프 g 에 의해 결정되는 최대 리드각 (LM) 미만이 된다.

한편, 리드각 급감역 (E2) 에 있어서의 리드각의 감소율도 일정하지는 않으나, 정률 감소의 그래프에 있어서의 리드각의 감소율을 초과하는 감소율로 되어 있다.

그리고, 이 실시형태에서는, 리드각 완감역 (E1) 과 리드각 급감역 (E2) 의 경계 (T) 의 리드각 감소율은 직선 m 으로 나타난다.

직선 m 의 구배는 정률 감소의 그래프 g 에 있어서의 리드각의 감소율과 일치한다.

그리고, 도 4 에 나타내는 리드각과 리드의 감김각의 관계는, 로터 (30) 에 있어서의 스크류체 (31) 의 부등 리드부 (35) 및 등 리드부 (36) 에 대해서도 적용된다.

이와 같이 구성된 리드각 완감역 (E1) 과 리드각 급감역 (E2) 을 부등 리드부 (25) 가 갖는 경우, 부등 리드부 (25, 35) 가 형성하는 이송 공간부 (S1) 의 용적은, 정률 감소의 리드각에 의해 형성되는 이송 공간부 (도시 생략) 의 용적보다 크게 설정된다.

다음으로, 이 실시형태에 관련된 스크류 펌프 (11) 의 동작에 대하여 설명한다.

양 로터 (20, 30) 가 회전되면, 도입 공간부 (P) 는 회전각이 360 도, 즉 1 턴 후에는 도입 공간부 (P) 의 토출구 (15) 측의 이송 공간부 (S1) 로서 수속된다.

1 턴 후의 이송 공간부 (S1) 의 흡입구 (17) 측에는, 다음의 가둠을 위한 도입 공간부 (P) 가 부등 리드부 (25, 35) 에 있어서 형성된다.

2 턴 후에는, 이송 공간부 (S) 의 작동 유체는 추가로 등 리드부 (26, 36) 에 있어서의 토출구 (15) 측의 다른 이송 공간부 (S2) 에 이송된다.

그리고, 턴 수를 거듭하면, 이송 공간부 (S2) 의 작동 유체는 순서대로 토출구 (15) 를 향하여 이송되고, 최종적으로는 토출구 (15) 로부터 토출된다.

또한, 등 리드부 (26, 36) 는 이송된 작동 유체의 부등 리드부 (25, 35) 로의 역류를 억제한다.

제 1 실시형태에 관련된 스크류 펌프 (11) 에 의하면 이하의 작용 효과를 나타낸다.

(1) 부등 리드부 (25, 35) 에 있어서 형성되는 1 턴 후에 밀폐되는 이송 공간부 (S1) 의 용적은, 정률 감소하는 리드각을 구비한 스크류체에 있어서의 이송 공간부의 용적보다 확대된다. 따라서, 1 턴 후에 밀폐되는 이송 공간부 (S1) 의 용적을 종래보다 확대할 수 있어, 스크류 펌프로서의 흡입 효율을 향상시킬 수 있다.

(2) 등 리드부 (26, 36) 에 있어서의 리드각이 동일하기 때문에, 등 리드부 (26, 36) 에 있어서의 이송 공간부 (S2) 에서는 압력차가 거의 없고, 토출구측으로 압축·이송된 작동 유체의 부등 리드부 (25, 36) 로의 역류 방지가 용이해진다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 제 2 실시형태에 관련된 스크류 펌프에 대하여 도 5 및 도 6 에 기초하여 설명한다.

이 실시형태의 스크류 펌프는, 양 로터에 있어서의 스크류체의 구성이 제 1 실시형태와 상이하다.

이 실시형태의 스크류 펌프에서는, 도 5 에 나타내는 구동 로터 (60) 및 종동 로터 (70) 를 갖는다.

구동 로터 (60) 및 종동 로터 (70) 에 있어서의 스크류체 (61, 71) 는, 부등 리드부 (65, 75) 및 등 리드부 (66, 76) 를 갖는다.

이 실시형태의 스크류체 (61, 71) 는 여러 줄기의 나사로 되어 있다.

이 때문에, 스크류체 (61) 의 흡입구측의 로터 단면 (61a) 에는 복수의 도입 개구부 (67) 가 형성되어 있다.

그리고, 스크류체 (71) 의 흡입구측의 로터 단면 (71a) 에도 도입 개구부 (77) 가 복수 형성되어 있다.

스크류체 (61, 71) 의 여러 줄기의 나사는, 부등 리드부 (65, 75) 와 등 리드부 (66, 76) 를 갖는다.

도 5 에서는, 스크류체 (61, 71) 및 로터 하우징에 의해 형성되는 이송 공간부 (S1) 를 스크류체 (61, 71) 와 별도로 도시하였다 (도 5 에 있어서의 상측 도면은 로터 (60, 70) 를 나타내고, 하측 도면은 이송 공간부 (S1) 를 나타낸다).

이 실시형태의 리드각과 감김각의 관계를 나타내면 도 6 에 있어서의 그래프로 나타난다.

스크류체가 여러 줄기의 나사인 경우라도, 기본적으로 제 1 실시형태와 동일한 그래프가 된다.

도 6 에 있어서의 그래프 G 는 감김각의 시점부터 소정의 감김각까지는 리드각의 감소를 나타내고, 그래프 G 는 부등 리드부 (65) 에 대응하는 감김각의 범위이다.

일정한 리드각 (L2) 이 유지되는 범위는 등 리드부 (66) 에 대응하는 감김각의 범위이다.

도 6 에 있어서 리드각 완감역 (E1) 과, 리드각 급감역 (E2) 이 존재하고, 부등 리드부에 대응하여 정률 감소하는 그래프 g 가 존재한다.

그래프 g 는 흡입구측에 있어서의 감김 개시의 최대 리드각 (LM) 은 스스로 결정되는 것을 나타내고 있다.

제 2 실시형태에서는, 리드각 완감역 (E1) 및 리드각 급감역 (E2) 에 있어서의 리드각의 감소율은 일정하지 않은 점과, 리드각 완감역 (E1) 의 리드각의 감소율이 정률 감소의 그래프에 있어서의 리드각의 감소율을 초과하지 않는 점과, 리드각 급감역 (E2) 에 있어서의 리드각의 감소율이 정률 감소의 그래프 g 에 있어서의 리드각의 감소율을 초과하는 점과, 리드각 완감역 (E1) 에 있어서의 감김 개시의 최대 리드각 (L1) 은 정률 감소의 그래프에 의해 결정되는 최대 리드각 (LM) 미만이 되는 점과, 리드각 완감역 (E1) 과 리드각 급감역 (E2) 의 경계 (T) 에 있어서의 리드각의 감소율 (직선 m 으로 나타난다) 이 정률 감소의 그래프 g 에 있어서의 리드각의 감소율과 일치하는 점은, 제 1 실시형태와 공통된다.

리드각 완감역 (E1) 및 리드각 급감역 (E2) 의 범위, 리드각 완감역 (E1) 및 리드각 급감역 (E2) 의 리드각의 감소율, 그래프 g 의 리드각의 감소율은, 나사가 여러 줄기인 점에서 제 1 실시형태의 경우와 상이하다.

또한, 도 6 에 나타내는 리드각과 리드의 감김각의 관계는, 로터 (70) 에 있어서의 스크류체 (71) 의 부등 리드부 (75) 및 등 리드부 (76) 에 대해서도 적용된다.

이 실시형태에 의하면, 리드각 완감역 (E1) 과 리드각 급감역 (E2) 을 부등 리드부 (65, 75) 가 갖는 경우, 부등 리드부 (65, 75) 가 형성하는 이송 공간부 (S1) 의 용적은, 정률 감소의 리드각에 의해 형성되는 이송 공간부 (도시 생략) 의 용적보다 크게 설정된다.

따라서, 제 2 실시형태에 관련된 스크류 펌프는 제 1 실시형태의 작용 효과 (1), (2) 와 거의 동등한 효과를 나타낸다.

본 발명은, 상기의 제 1, 제 2 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지의 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태의 스크류 펌프는 양 로터의 축선이 상하로 되는 세로 배치로 하였으나, 양 로터의 방향은 특별히 한정되지 않고 자유롭게 설정해도 된다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 양 로터가 1 줄기 또는 여러 줄기의 스크류체를 갖는다고 하였으나, 나사의 줄기 수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 2 줄기나 3 줄기의 스크류체로 해도 된다. 또, 스크류체의 나사의 감김각과 대응하는 감김 수도 적절한 수로 자유롭게 설정된다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 도 4 또는 도 6 에 나타내는 그래프 G 가 서로 근사한 곡선을 그렸는데, 예를 들어 별례 1, 2 로서 도 7 에 나타내는 그래프 GA, GB 에 의해 규정되는 부등 리드부 및 등 리드부를 갖는 로터도 본 발명의 적용 대상에 포함된다. 이 경우, 그래프 GA, GB 에 의해 규정되고, 도입 공간부 (P) 의 토출구측의 이송 공간부 (S1) 는, 적어도 정률 감소하는 그래프 g 에 의해 특정되는 이송 공간보다 용적이 크게 설정된다. 또한, GA 의 그래프에 의 해 특정되는 이송 공간은, GB 의 그래프에 의해 특정되는 이송 공간부 (S1) 보다, 정률 감소하는 그래프 g 에 의해 특정되는 이송 공간과의 용적차가 커진다. 즉 GB 보다 GA 에 의해 설정되는 이송 공간부 (S1) 가 흡입 효율상으로는 유리하다.

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 스크류 펌프를 세로 파단하여 나타내는 측면도이다.

도 2 는 도 1 에 있어서의 A-A 선 화살표도이다.

도 3 은 제 1 실시형태에 관련된 스크류 펌프의 요부를 세로 파단하여 나타내는 정면도이다.

도 4 는 제 1 실시형태에 있어서의 리드각과 감김각의 관계를 나타내는 그래프도이다.

도 5 는 제 2 실시형태에 관련된 스크류 펌프의 요부를 세로 파단하여 나타내는 정면도이다.

도 6 은 제 2 실시형태에 있어서의 리드각과 감김각의 관계를 나타내는 그래프도이다.

도 7 은 별례 1, 2 에 관련된 스크류 펌프에 있어서의 리드각과 감김각의 관계를 나타내는 그래프도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 스크류 펌프

14 로터 하우징

15 토출구

16 상부 하우징

17 흡입구

20, 60 구동 로터

21, 61 스크류체 (구동 로터)

21a, 61a 로터 단면 (흡입구측)

25, 65 부등 (不等) 리드부

26, 66 등 (等) 리드부

27, 67 도입 개구부 (구동 로터)

30, 70 종동 로터

31, 71 스크류체 (종동 로터)

31a, 71a 로터 단면 (흡입구측)

35, 75 부등 리드부 (종동 로터)

36, 76 등 리드부

37, 77 도입 개구부 (종동 로터)

P 도입 공간부

S1 이송 공간부 (부등 리드부)

S2 이송 공간부 (등 리드부)

E1 리드각 완감역 (緩減域)

E2 리드각 급감역 (急減域)

G, GA, GB 그래프

g 그래프 (리드각이 정률 감소인 경우)

L1 최대 리드각 (그래프 G 의 경우)

L2 소정의 리드각 (등 리드부의 리드각)

LM 최대 리드각 (그래프 g)

Claims

서로 맞물리는 스크류 형상의 수 로터 및 암 로터와, 상기 양 로터를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 일방의 단부에 설치되는 흡입구와, 상기 하우징의 타방의 단부에 토출구를 구비하고, 상기 로터는, 리드각이 흡입구측으로부터 토출구측을 향하여 감소하는 부등 리드부를 흡입구측의 단부로부터 갖는 스크류 펌프에 있어서,

상기 부등 리드부와 상기 하우징은, 상기 흡입구와 연통하는 흡입구측의 도입 공간부와, 그 도입 공간부의 토출구측에서 밀폐되는 이송 공간부를 형성하고,

상기 부등 리드부는, 상기 흡입구측의 감김 개시로부터 일정한 범위에서 연속하는 리드각 완감역과, 그 리드각 완감역의 토출구측에 위치하는 리드각 급감역을 갖고,

상기 리드각 완감역의 리드각의 감소율은, 리드각 급감역의 리드각의 감소율보다 작게 설정되고,

상기 부등 리드부의 최대 리드각은, 정률 감소시에 결정되는 최대 리드각 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
제 1 항에 있어서,

상기 로터는, 리드각이 일정한 등 리드부를 갖고, 그 등 리드부는 상기 부등 리드부의 토출구측에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.