JPH01257785A - スラスト相殺型スクリュー圧縮機のロータ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は弾性流体の圧縮に用いられるスラスト相殺型ス
クリュー圧縮機のロータに関する。。

（従来の技術） 弾性流体例えば空気や冷媒蒸気等の気体をスクリュー圧
縮機を用いて圧縮する場合には、気体はスクリュー圧縮
機（以下、単に「［１−夕１という）の回転軸方向から
見て一方の端部から吸入され、圧縮された後に他方の端
部から吐出されるが、吐出側は気体の圧力が高いのでロ
ータの端面とケーシングとの間隙からの気体の漏れ損失
（ま吸入側の間隙に比べて大きくなる。

この欠点を少なくするため、ＭＬ雌のロータを左右対称
とくｒるように組合せてロータの吸込側の両端部から気
体を吸入し圧縮後、吐出側の中央部から吐出するような
構造にすれば、吐出側のロータの端面とケーシングとの
間隙が小となり、気体の洩れ損失を減少させることがで
きる。また、このようなロータの相合せを用いると、ロ
ータの両端の圧力差によって発生づ−るプラス１〜荷重
も左右のロータによって相殺することがＣきるので、バ
ランスピストンが不要どなる利点らある、。

しかしながら、ロータの歯形につい−Ｃ宛えてみると、
前記のようなスラスト相殺型のスラリ１−圧縮機の従来
形式の歯形によっては閉じ込み圧縮の問題や内部洩れの
問題があり、圧縮機の振動や騒音及び性能に種々の悪影
響を余儀なくされている。。

スラスト相殺型スクリュー圧縮（頬に適した歯形と言え
るためには、前記のように（や閉じ込み空間が生じない
こと、（へ）内部洩れが少イヱいことの２条件を兼ね備
えることが必要である。

しかしながら、従来歯形のうち、第４図のよう４１：　
ＨＪロータ１と畑ロータ２からなる円弧対称歯形では、
閉じ込み空間を生じないという点では前記の条イ！１を
満足する（Ｊれども、内部洩れが大きくなる。これを説
明覆る３、第５図のような雄ロータ１とｌロータ２の絹
合せから４する円弧対称歯形において、３．／Ｉ１．ｊ
、ピッチ円、Ｇはピッチ点、８はアデンダム、９はアデ
ンダム、５はブローホール、６は相離歯形間に生ずる噛
合い間隙である。ブローホール５どは、雄畑両［１−タ
が噛合っていく旧にできる吹き扱（プ孔のことであって
、この山形ではこのブローボールが人すく、噛合い間隙
６の高圧気体が人込なブ【」−ホール５から低Ｒ−側７
へ向【プて矢印のように吹き抜（］ることになり、しが
もアデンダム８があるのＣロータ間噛合いのシールライ
ンの長さが長く、洩れが増加し、したがって性能低下を
招くという欠点がある。

また、従来歯形のうち第６図のように雄［」−タ１０と
雌ロータ１１からなる非対称歯形では、圧縮側にできる
吹ぎ抜は部分は小さくなるが、′Ｍｔｍ両ロータの噛合
い部分に閉じ込み空間１２を生じ、この空間１２の圧縮
のため振動、騒音を生じ性能の低下を招く。１３．１４
は夫々ピッチ円である。

第７図はこのような閉じ込み圧縮の状態を示すものであ
って、雄１両ロータ間の閉じ込み空間は、回転ａ＋ｂ−
＞ｃにつれて１２ａ　→１２ｂ　−→１２ｃ　。

１２Ｃ′　のＪ：うに順次圧縮されることになる。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術にはω閉じ込み空間が生じないことと、に）内
部洩れが少ないことの２条件を共に満足することができ
ないという問題点がある。

本発明はこのようなく（イ）０２条件を共に満足するス
ラスト相殺型スクリュー圧縮機に好適のロータを１岑る
ことを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成１”るために、本発明のロータでは鰭
ロータの歯形はピッチ円の外側にのみ存在し、雌ロータ
の歯形はピッチ円の内側にのみ存在しかつそれぞれをそ
の第１歯形部と第２歯形部が非対称どなるようにしたも
のであって、雄ロー夕の歯形はピッチ円の外側にのみ位
置する第１　ｍ形部と第２歯形部とからなり、ロータ軸
に直角な断面において、前記の第１歯形部と第２歯形部
の主要部をピッチ円内の中心位置を異にしかつ半径を異
にする円弧にぞれぞれ構成する１、一方価ロータの歯形
はピッチ円の内側にのみ位置する第１歯形部と第２歯形
部とからなり、ロータ軸に直角な断面において、前記の
第１歯形部と第２歯形部の主要部を雄ロータの第１歯形
部の円弧と第２歯形部の円弧によりそれぞれ創成される
曲線に構成する３゜ また本発明のロータでは、雄ロータの第１１東形部の主
要部を、ピッチ点からピッチ円の内方に雄ロータの外径
の０％を含まない４６％以下の距離に第１の中心を有す
る円弧で構成し、−７’ｌ雄ロータの第２歯形部の主要
部を、ピッチ点からピッチ円の内方に雄ロータの外径の
０％を含まない１７％以下の距離に前記第１の中心とは
異なる第２の中心を有する円弧で構成する。

雄ロータの外径と軸芯間隔距離及びロータの−〇　− 歯数を（Ｉえ１′目、１両［１−々のビ・ソヂ円仔の寸
法は法定される。、小に歯先の開度ｔ？／ｆ！−５，；
でろ１ト：　、ｌ（［１−タの第１　Ｃ＋に＋形部の］
ｌ四部と第７）歯形部の１要部の１８１　’ｑ接続する
Ｍ＋　Ｉシ部ｔｊ　４ｉ：わｔ）ピ＋Ｈ）　ｑ　＋急０
を中心と４る円弧Ｃ＞Ｄ＋こお（，１イし”ツ丁＋：ｌ
ｌｉ　（３から！’：ｊ　Ｃ１点Ｄ　：：：ｔ−＜’の
距離は定５１−ろ（ハで、　”４Ｅ　’Ｆσ）中心Ｉと
第２の中心１−１のイ１′１ｉ（”！が、・ノシ定１れ
ば第１山）１１部と第２葭１形部のトル１部の円弧のＶ
径は必然的（−１夫定される５、（作用） 本発明は前記のよう（こ椙成さｉｔてい・うので′、１
１１１ロータの外径どピッ丁円径とか一致しＣおりアラ
゛ンダムか４（いので噛合い部のシールラーインの長さ
が短かり４Ｃす、１「］−ホールか１）の吹さ仇（Ｊ現
象が少なり４１す、またんｆ　＠　ｒ、：＋−夕の駒、
蚤い接触が′畠に一点−（行なわれるので、閉じ込み空
間を生ずることかない。

（実施例） 次に本発明のす副側を図面を参照しつつ説明する。

第１図は”ＪＡ−＋　６：型の１−．１−　タの場合で
ある、。

２３と２４は夫々ｊｆＪ　ｌ−］−夕と＠１］−タのピ
ッチ円である。先ず却１コータ２１の歯形（二′）いて
説明する。

この歯形はＡ　−Ｂ　−Ｃ−Ｄ　−Ｅ　−Ｆの曲線群か
らなる滑らかな一連の曲線により形成されており、各曲
線は次のように夫々形成される、。

△−１３：雌ロータ２２の円弧Ｊ−１〈により０１成さ
れる曲線である。

Ｂ−Ｃ：Ｃ−Ｇの延に線１−の点１−１を中心とする円
弧であって、第２歯形部の主要部 を構成する１３そしてこの第２の中心 Ｈはピッチ点Ｇからピッチ円２３の内 ブ〕にＧＷの距離にあるが、距１１１１１σ刊はｌＡ＋
ロータ２１の外径ＤＩ４の０２％の大きさであり、円弧
の半径１”ＴＵは外径［）Ｈの１９３６％の大きさであ
る。

Ｃ−Ｄ　：ピッヂ点Ｇを中心とする円弧であって歯先の
開度である角ＣＯＤは １６°の人ささである。

Ｄ−［ニーＤ−Ｇの延長練土の点ｌを中心とする円弧で
あって、第１歯形部の１−東部 を構成する。そしてこの第１の中心 １はピッチ点Ｇからピッチ円２３の内 方に否ゴの距離にあるが、距離４丁 は外径ＤＨの３６％の大きさであり、 円弧の半径ＩＤは外径ＤＨの２２７％ の大きさである。

Ｅ−Ｆ：圃ロータ２２の円弧Ｎ−０により創成される曲
線である。

雄ロータ２１の歯形は前記の構成からなり、中心及び半
径の異なる円弧を有する第１歯形部と第２歯形部により
その主要部が形成されており、デデンダムを右していな
い。

次に、畑ロータ２２の歯形について説明する。

この歯形はＪ−に−Ｌ、−Ｍ−Ｎ−０の曲線群からなる
消らかな一連の曲線により形成されており、各曲線は次
のように夫々形成される。

Ｊ−に：点Ｐを中心とする円弧である、。

この円弧は雌ロータ２２の肩径部であ ってピッチ円（癲ロータの外径）に おける接線と雌ロータ２２の第２歯形 部［雄ロータ２１の第２歯形部によっ て創成される曲線コにおける接線と の２つの接線に内接するＰを中心と する円弧であって、却ロータ２１の外 径ＤＨの０９９％の半径を有してい る。　　； に−Ｌ：ＩＩロータ２１の第２歯形部の円弧Ｂ−Ｃによ
り０１成される曲線であって第 ２歯形部の主要部を構成する。７ Ｌ、−Ｍ：点Ｇを中心とする円弧である。

Ｍ−Ｎ　：雄ロータ２１の第１歯形部の円弧Ｄ−「によ
り創成される曲線であって第 １歯形部の主要部を構成する。。

Ｎ−０：点Ｑを中心とする円弧である。

この円弧は頗ロータ２２の膚径部であ ってピッチ円（畑ロータの夕）径）に おりる接線と畑ロータ２２の第１歯形 部［雄ロータ２１の第１１１！Ｉ形部によって創成され
る曲線］にお（プる接線と の２つの接線に内接するＱを中心と する円弧であって、雄ロータ２１の外 径ＤＨの３．６１％の゛ト径を有している１゜ 雌ロータ２２の歯形は前記の構成からなり、中心及び半
径の異なる円弧を有する第１歯形部と第２歯形部により
その主要部が形成されており、アデンダムを有していな
い。

相離両ロータの歯形の曲線は油膜によるシール効果を重
視し、歯面上に油膜が容易に形成されるよう滑らかな曲
面どし、不連続な曲線を極力避けるように考慮されてい
る。

前記の実施例においては、各部の寸法について夫々特定
の数値を示したが、これは好ましい１例を示したものに
すぎない。各部の寸法の好ましい数値範囲を次に記載す
る。

雄ロータ２１の第１、第２歯形部の主要部において、 第１歯形部の主要部を構成する円弧Ｄ−Ｅに関し、 ｆｌ−は雄ロータ２１の外径ＤＨの３．０ないし４２％
の大きさであること。

ＴＩＮは外径ＤＨの２２１ないし２３３％の大ぎさであ
ること。

第２歯形部の主要部を構成する円弧Ｂ−Ｃに関し、 Ｇｌｌは雄ロータ２１の外径ＤＨの０１ないし１．０％
の大きさであること。

）−Ｉ　Ｃは外径ＤＨの１９２ないし２０．１％の大き
さであること。

また第１ｆｌ＋形部と第２歯形部の主要部間の歯先の開
度である角ＣＧＤは１４°ないし１８°の大きさである
こと。

雌ロータ２２の第１、第２歯形部の肩径部において、 第１歯形部の肩径部を構成する円弧Ｎ−０の半径は雄ロ
ータ２１の外径ＤＨの３０ないし４０％の大ぎさである
こと。

第２６ｉ１形部の肩径部を構成する円弧Ｊ−にの半径は
雄ロータ２１の外径ＤＨの０．９５ないし１．５％の大
きさであること。

次に、本発明の第２の実施例を第２図及び第３図を参照
しつつ説明する。

この実施例は［５＋　６　Ｉ型ロータの場合であるが、
基本的な歯形としては第１の実施例と同じであり、同−
符号又は記号の部分は同一の構成部分を示すので、その
説明を省略しまたは簡単にする。

３３と３４は夫々雄ロータと雌ロータのピッチ円である
。先ｆ雄ロータ３１の歯形について説明する。

Ａ−Ｂの曲線、Ｃ−Ｄの円弧、Ｅ−Ｆの曲線は第１の実
施例と同じようにして形成される。

Ｂ−Ｃの円弧も基本的には第１の実施例と同じであるが
、ｎは雄ロータ３１の外径の１２％の大きさであり、肩
テかＤＨの１７４％の大きさである点が異なっている。

Ｄ−Ｅの円弧も基本的には第１の実施例と同じであるが
、Ｇｌが雄ロータ３１の外径の４．３％の大きさであり
、ＩＤがＤＨの２０．６％の大きさである点が異なって
いる。

次に雌ロータ３２の歯形において、その第１、第２歯形
部の主要部については、第１実施例と同じであるのでそ
の説明を省略する。

第１、第２歯形部の肩径部の円弧については次のとおり
である。

第１歯形部の円弧Ｎ−０の半径は維ロータ３１の外径Ｄ
Ｈの３．８６％の大きさであり、第２１！ｉ形部の円弧
Ｊ−にの半径は雄ロータ３１の外径ＤＨの１．０％の大
きさである。

また、本害施例における各部の寸法も好ましい１例を示
したものにすぎない。各部の寸法の好ましい数値範囲を
次に記載する。

雄ロータ３１の第１、第２歯形部の主要部において、 第１歯形部の主要部を構成する円弧Ｄ−Ｅに関し、 石］はＤＨの３．７％ないし４．６％の大きさであるこ
と。

ＩＤはＤＨの１９，９ないし２０９％の大きさであるこ
と。

第２歯形部の主要部を構成する円弧Ｂ−Ｃに関し、 百Ｉ−１ｉｌＤ　Ｈの０７ないし１７％の大きさである
こと。

Ｔｔｌｍはり、の１６９ないし１７．９％の大きさであ
ること。

創ロータの第１、第２歯形部の肩径部の円弧の゛ト径の
大きさの数値範囲は、第１実施例の揚台のＮ−０，Ｊ−
にの数値範囲とそれぞれ同じであるので、説明を省略覆
る。

次に本発明の歯形によれば閉じ込み圧縮が生じ４了いこ
とを第２の実施例を引用し第３図によっ（説明する。

Ｍ　１ｔｌ１両目−タ間の空間は［１−夕の回転がａ−
）ｂ　−１Ｇと進行するにつれて３５ａ　−＋　３５ｂ
　−＋　３５ｃと変化するが、噛合い接触が常に一点で
行なわれるので閉じ込み空間を生じることがなく、した
がって振動、騒音を生ビデ、また性能の低下も防止でき
る。

別表に、各種歯形によるスラスト相殺スクリ］−圧縮機
について同一の運転条件でシ」算（Ｉ）縮機性能シミ１
し〜ジョン）した結果を、幾何学的特性値どしての単位
溝押しのけ聞当りの（２）噛合部シールライン長さ、（
ハ）歯先部シールライン長さ、及び（Ｃ）ブローホール
面積について、並びにに）体積効率について示す。

ただし、に）の体積効率は冷媒Ｒ１２を使用するビル空
調用ヒートポンプ暖房時の運転条件をもとに割算した。

（以下次頁） ただし、この表においてはＳＲＭ対称歯形を基準にして
この特性値を１００とし、伯の歯形の特性値をそれとの
相対比で表わしている。

（以下次頁） 本発明のスラスト相殺型スクリュー圧縮機のロータは、
右ねじと左ねじのねじれ方向の異なる２個の南部が向い
合っているので、これを一体のまま機械加工をすること
は困難である。片方の山部をフライスによって歯切りし
ようとすると、他方の歯部に干渉してその一部を切削し
てしまうことになる。

そこで片方の山部は軸と一体のまま歯切り加工をし、他
方の山部は別個に爾切り加工をしてこれを前者と連結し
嵌込んで組立てるようにする。

この嵌込みの際、雄の歯部はキーで固定するが、畑の歯
部は噛合いに柔軟性をもたせるようにキーなしで結合す
る。

ロータの歯切りはフライス加りどボブ加圧の２種類の方
法があるが、ここでは従来歯形の加工方法と同じく製作
が容易で安価であるフライスによる加工を行なう。ねじ
れ方向の歯溝の輪郭をもつ刃物を外周に並べたフライス
を回転させて一溝ずつ切削していく。

〔発明の効果〕

本発明のロータの歯形は、シール部のうち最も洩れ損失
の大きい噛合い部のシールラインの長さが短かいのでブ
ローホールからの吹き扱は現象が少なくなり、体積効率
が高くなる９、特に（５＋６）型の場合は、歯数が多い
ので隣り合う満との間の圧ツノ比が小ざくインるため洩
れが少なくなる。。

また、相離ロータの噛合い接触が常に一点で行なわれる
ので閉じ込み空間を生ずることがなく、したがって閉じ
込み圧縮を起す歯形に比へて性能がよくなり、振動や騒
音も小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータの第１の実施例の横断面図、第
２図は本発明のロータの第２の実施例の横断面図、第３
図（９）（ハ）（Ｃ）は第２の実施例の作動説明図、第
４図は従来の円弧対称歯形の説明図、第５図は第４図の
歯形の作動説明図、第６図は従来の非対称歯形の説明図
、第７図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は第６図歯形の作動説
明図である、。 ２１・・雄ロータ、２２・・雌ロータ、２３・・ピッチ
円、２４・・ピッチ円、３１・・雄ロータ、３２・・雌
ロータ、３３・・ピッチ円、３４・・ピッ４円、△、Ｂ
、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ・・却ロータの歯形曲線」二の点、Ｊ
、に、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ・・細ロータの歯形曲線」−の点
、Ｇ・・ピッチ点、■・・第１の中心、Ｈ・・第２の中
心、円弧ＢＣ・・第２歯形部の主要部、円弧Ｄ「・・第
１歯形部の主要部、Ｄ　・・・雄ロータの外径。 〜　２〇　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）雄ロータの歯形はピッチ円の外側にのみ位置する
   第１歯形部と第２歯形部とからなり、ロータ軸に直角な
   断面において、前記の第１歯形部と第２歯形部の主要部
   がピッチ円内の中心位置を異にしかつ半径を異にする円
   弧からそれぞれ構成されており、一方雌ロータの歯形は
   ピッチ円の内側にのみ位置する第１歯形部と第２歯形部
   とからなり、ロータ軸に直角な断面において、前記の第
   １歯形部と第２歯形部の主要部が雄ロータの第１歯形部
   の円弧と第２歯形部の円弧によりそれぞれ創成される曲
   線から構成されているスラスト相殺型スクリュー圧縮機
   のロータ。
2. （２）雄ロータの第１歯形部の主要部が、ピッチ点から
   ピッチ円の内方に雄ロータの外径の０％を含まない４．
   ６％以下の距離に第１の中心を有する円弧からなり、一
   方雄ロータの第２歯形部の主要部が、ピッチ点からピッ
   チ円の内方に雄ロータの外径の０％を含まない１．７％
   以下の距離に前記第１の中心とは異なる第２の中心を有
   する円弧からなる請求項１記載のスラスト相殺型スクリ
   ュー圧縮機のロータ。