JPH0226681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、作動媒体としての流体を圧縮するた
めに使用されるスクリユーロータ機に関し、特
に、該スクリユーロータ機で用いるロータの形状
に関するものである。

従来の技術 弾力性のある作動媒体としての流体を圧縮（も
しくは膨張）させるスクリユーロータ機は公知で
あり、一般に、互いに平行な軸心を中心とする２
つの穴が交叉してなる作動室を有するケーシング
が用いられている。このケーシングには低圧ポー
トと高圧ポートとが設けられており、この低圧お
よび高圧ポートとは前記作動室と連通すると共
に、低圧路と高圧路とも夫々連通している。作動
室の互いに交叉した形になつている穴には、夫々
ロータが回転自在に収納され、これらロータは互
いに噛合つている。各ロータには、螺旋状のラン
ド部と、一般に360゜以下の包み角度（wrap
angle）を有する螺旋状の溝部とが形成されてい
る。互いに噛み合うロータの一対の互いに連通す
る溝部が山形状室を形成しており、この山形状室
の基底は高圧ポート近傍にあると共に、頂部がロ
ータの回転に伴つて山形状室の容積が変わるにつ
れて軸方向に移動するようになつている。使用さ
れている一対のロータにおいて、ロータのランド
部ないしその大きな領域の部分がロータのピツチ
円の外側にあれば、そのロータはオス型であり、
また、ランド部と溝ないし少なくともその大きな
領域の部分がロータのピツチ円の内側にあればそ
のロータはメス型である。

発明が解決しようとする問題点 前述のように、スクリユーロータ機は公知であ
り、該スクリユーロータ機においては、ロータの
形状に応じてスクリユーロータ機の効率が変わる
こともよく知られている。

スクリユーロータ機の効率は、いわゆるブロー
ホール（blow−hole）の寸法と、山形状圧縮室
を周囲の低圧域から隔離しているシールの長さと
幅とに応じて変わる。ロータが回転に伴つて互い
に噛み合つたり、外れたりするに従つて形成され
るブローホールは、ロータの低圧側と高圧側との
両方において起こり、作動流体が圧縮室から漏れ
るのを許容している。

一般に、オスロータで駆動されるように構成し
たスクリユーロータ機では、メスロータに作用す
るトルクによつて、機械のシール特性、結果的
に、機械の効率が影響を受けることがある。

吐き出し効率が悪いことによる動力損失も、吐
き出しポートの寸法、従つて、ロータにおけるラ
ンド部の数や、螺旋角、ロータの長さなどによる
影響を受ける。

いわゆる「エアポケツト（trapped pocket）」
も、動力消費やベアリングの寿命に影響する。従
来の構成においては、これによる影響が大き過
ぎ、エアポケツトを排除するためには、機械その
ものを改修しなければならないほどである。

また、潤滑油膜の剪断作用による損失は、幾何
学的形状によつて、また、採用されたランド部の
数の組み合わせによつて影響を受ける。一部の従
来のスクリユーロータ機においては、余分の縦溝
部（flutes）を設けているが、その縦溝部は稼動
サイクル時において、作動流体を圧縮する点で何
の役割も果たしていない。かえつて、余分の縦溝
部が設けられているにより、粘性抵抗
（viscousdrag）に伴う損失が大きくなるだけであ
り、従つて、効率が減少している。

前述の構成のスクリユーロータ機の仕様は従来
公知であり、最近に至つて、ロータを互いに非対
称形とする、即ち、各ロータの溝部を、ロータの
軸と溝の最下部の一点とを通る半径方向の線を中
心として非対称形とすれば、機械の効率を上げる
ことができるのが明らかになつている。非対称形
の溝部を有するロータを備えたスクリユーロータ
機の一例としては、英国特許明細書第1197432号
および第2092676号とに開示されている。これら
の文献に開示されているスクリユーロータ機で
は、ロータは非対称形（asymmetric profiles）
をなしていると共に、メスロータのランド部にア
デンダム（即ち、メスロータのピツチ円の外側に
突出する部分）が、他方ではオスロータの溝部に
デデンダム（即ち、オスロータのピツチ円の内側
に延在する部分）が形成されるように構成されて
いる。

アデンダムを設け、それに伴つてデデンダムま
で設けることによつて、作動室の容積が増加し、
かつ、機械への駆動力がオスロータを介して与え
られるなら、好適な駆動条件が得られる。しかし
ながら、アデンダムを設けたことが、前述のブロ
ーホールをますます大きくさせる等の問題点が発
生している。

更に、ブローホールの大きさは、成形線で形成
されるオスロータおよびメスロータの先端の母線
の長さによつても影響を受ける。

スクリユーロータ機を設計するに当たつては、
特定形状のロータを製造するのに要する製造コス
トも無視出来ない。

所定出力の出せるスクリユーロータ機のコスト
は、その大きさのみならず、製造の難易度や、工
作工具の摩擦特性によつても影響される。

例えば、特定の設計や幾何学的形状が必要なロ
ータのランド部の数に応じて、製造コストが左右
される。従来の一部のスクリユーロータ機では、
最適性能が発揮させるためには、ロータが互いに
一致させる必要があると共に同期させなければな
らないため、一対のロータの製造コストが非常に
高くつく問題があつた。

また、従来の一部のスクリユーロータ機に用い
られているシール材は、別に加工を要することか
ら、ロータの製造コストの増大の原因になつてい
るばかりではなくて、効率減少の原因ともなつて
いる。

更に、圧力角によつてもコストと性能とが影響
を受けることがあり、以前は、圧力角は零で理想
的な駆動条件が得られたが、ホブ研削過程での研
削特性上は好ましいものではなかつた。

また、ロータの幾何学的形状もコストに影響を
及ぼすことがある。曲率が急激に変わり、しか
も、研削負荷が平均してかからないようなことが
ある形状は、簡単に形成することは出来ない。

例えば、英国特許明細書第1197432号に開示さ
れているロータの形状では、傾斜面に不規則な部
分があるので、ピツチ円におけるオスロータの溝
の２つのフランク部間の角度が非常に小さくな
り、それがために斯るロータの製造に用いる工具
は、そのチツプにおいてほぼ平行なエツジを有す
るものでなければならない。ということは、工具
が摩耗するに伴つて、工具を再研削するには無駄
が多く、従つて工具の寿命も減少することから、
例えばホブ研削法により前述の形状を備えたロー
タを作るのは実用的ではない。

この問題点を解消すべくなされたものとして、
英国特許明細書第1503488号に開示されたものが
ある。しかし、この文献に開示されている形状の
ロータは比較的製造しやすいものの、オスロータ
のランド部の厚さを小さくせざるを得ず、従つて
ロータがこわれやすくなる欠点がある。当然のこ
とながら、ロータがこわれやすいのであれば、機
械としては充分に機能を発揮できない。

ともかく、従来のスクリユーロータ機における
ロータの形状は、一方のロータにおける一定の個
所を、他方のロータの形状の一部の母点として形
成されている。このように、母点を用いて他方の
ロータの形状を定めている場合、ロータの形状を
定めるに当たつて、定点を正確に定めるのが難し
い等の問題点がある。

加うるに、母点で定まるシール線が摩耗しやす
く、また、破損しやすい等の問題もある。

以上のことから、一方のロータの正確なフラン
ク部分を、対応するロータの形状の一部分の母線
として使うことで設定した形状を有するロータを
採用するスクリユーロータ機を提供する試みがな
されている。この一例として、例えば前述の英国
特許明細書第2092676号や第2112460号に開示され
ており、斯る文献においては円形の孤線を母線と
して用いている。

英国特許明細書第2106186号に開示されている
ものでは、母線として長円形の孤線と螺旋の曲線
とが使われている。ともかく、このように種々の
改良がなされて、機械の効率向上をもたらす点で
それなりの特徴を有しているけれども、効率がよ
いばかりではなく、製造コストも比較的安く、所
定寸法のロータにしては大きい流量がえられるな
どの長所を兼ね備えたスクリユーロータ機はまだ
提供されていない。

発明の構成 本発明は、上記した従来技術の問題に鑑みてな
されたもので、ハウジング内に、オスロータとメ
スロータとを平行な軸心を中心として回転自在に
配置し、使用中には作動流体の圧力を変える為に
互いに係合して協働するようにし、かつ、上記オ
スロータおよびメスロータは、それぞれ、螺旋状
のランド部と、該ランド部の間に介在する溝部を
備え、上記噛み合うメスロータの溝部とオスロー
タのランド部に、夫々、一次フランクと二次フラ
ンクを形成したものであつて、上記各ロータには
ランド部の先端に近接して、放物線形状の第一小
フランク部分を設けていることを特徴とするスク
リユーロータ機を提供するものである。

好ましくは、前記放物線の孤線の少なくとも１
つは、螺旋状のランド部の大きな領域部分がピツ
チ円の外側に突出しているオスロータの１次フラ
ンクにおける、小さい領域の部分とするのが好ま
しい。また、前記放物線の孤線の他方は、螺旋状
のランド部の少なくとも主要部がピツチ円の内側
にあメスロータの１次フランクにおける、小さい
領域部分とするのが望ましい。図示の実施例で
は、前記放物線の孤線についてのパラメータは互
いに等しくしている。

また、本発明は、作動空間を形成する一対の平
行軸心を有する夫々の穴を穿設したハウジング
と、前記穴に回転自在に設けた一対の互いに噛合
するオスロータおよびメスロータと、互いに隔離
してハウジングに形成されているとともに、機械
からの作動流体を吸引したり、吐出するべく前記
作動空間と連通する低圧および高圧ポートとから
なるスクリユーロータ機において、ロータとして
前述の構成をしたものを用いたのを特徴とするも
のである。

好ましくはオスロータ等の一方のロータのラン
ドの数を４個とし、メスロータ等の他方のロータ
のランドの数は５個とするのが望ましい。

実施例 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明する。

第１図および第２図に示すように、スクリユ
ー・コンプレツサー１０のハウジングは、中央の
ハウジング１１と、左右両端のハウジング１２，
１３の３つの主要セクシヨンで構成されている。
上記中央のハウジング１１内には作動空間１４が
形成されている。この作動空間１４は、互いに平
行な軸心を有する２つの筒状空間で形成されてお
り、この２つの筒状空間は互いに交差している。
第２図に示すように、上記２つの筒状空間の直径
は互いに異なつている。上記中央のハウジング１
１は、さらに、低圧ポート１６を備えている。こ
の低圧ポート１６は入口１７を介して上記作動空
間１４に連通している。

右端のハウジング１３は高圧ポート１９を備え
ており、この高圧ポート１９は出口２０を介して
上記作動空間１４に連通している。第１図および
第２図より明らかなように、低圧ポート１６は、
ハウジング１１の側壁に形成されていると共に、
上記筒状空間の２つの軸心を含む平面に関して一
方の側（図中左側）に偏在している。高圧ポート
１９は、作動空間１４の端壁に形成されていると
共に、上記筒状空間の２つの軸心を含む上記平面
に関して他方の側（図中右側）に、つまり、低圧
ポート１６と反対の側に偏在している。

作動空間１４の中には、１対のロータ、即ち、
オスロータ２２とメスロータ２３とが収納されて
いる。第２図に示されるように、上記２つのオス
ロータ２２とメスロータ２３は、互いに噛み合つ
ていると共に、各ロータの軸心は作動空間１４の
各筒状空間の軸心と一致している。オスロータ２
２およびメスロータ２３は左右両端のハウジング
１２，１３に備えられた軸受により支承されてい
る（第１図には示していない）。オスロータ２２
は、さらに、左端のハウジング１２より突出して
いるシヤフト２４を備えている。該シヤフト２４
は、使用時に、直接的に或いは速度調整装置を介
して、コンプレツサーを駆動するための原動機に
接続される。

上記２つのオスロータ２２とメスロータ２３に
は、ハウジング１１内に形成されたチヤネル２５
を介して作動空間１４内に供給されるオイルによ
り、潤滑性が付与されている。

上記オスロータ２２及びメスロータ２３は、螺
旋状ランド部と、360゜より小さいラツプ角を有す
る溝部とを備えている。各ロータの構造、螺旋状
ランド部および溝部の形状は、以下に詳細する。

スクリユー・コンプレツサーでは周知のよう
に、１対の連通溝はシエブロン形（山形）空間を
形成し、このシエブロン形空間は、ロータ軸心を
横切る固定平面内で且つ出口２０に近接した位置
に、そのベース端を有する。シエブロン形空間の
頂点は、ロータの回転に伴い軸心方向に移動し
て、該シエブロン形空間の容積を変化し、それに
よつて、低圧ポート１６および入口１７を介して
シエブロン形空間に導入される作動流体を圧縮す
る。

上記説明において、「入口」、「出口」という用
語が使用されたが、これは装置がコンプレツサー
であることを前提にした場合であり、つまり、作
動流体が低圧ポート１６から高圧ポート１９に圧
縮されて送られる場合である。従つて、本装置
が、膨張機として使用される場合には、「入口」
と「出口」とは逆になる。

第３図は、メスロータ２３を示している。該メ
スロータ２３は、５つの螺旋状のランド部２７を
備えており、このランド部２７の間には５つの螺
旋状の溝部２８が形成されている。メスロータ２
３のピツチ円は符号２９で示されている。ランド
部２７はこのピツチ円２９を越えないように設定
されている。つまり、メスロータ２３はランド部
２７に前記したアデンダムを備えていない。

第３図より明白なように、溝部２８は、最も内
側の点３０を通る半径ライン（図中、一点鎖線で
示す）に関して対称形をなしている。各溝部２８
には、上記点３０の一側に第一次フランク３１
を、その他側に二次フランク３２を設けている。
これら一次および二次フランク３１，３２の形状
は、第５図を参照しながら、詳細に後述する。

第４図はオスロータ２２を示し、オスロータ２
２には、４つの螺旋状のランド部３３と、ランド
部３３の間に溝部３４が形成されている。オスロ
ータ２２のピツチ円は符号３５で示されており、
溝部３４の最も内側部分はピツチ円３５上にあ
り、ピツチ円３５内に窪んではいない。即ち、オ
スロータ２２の溝部３４には前述したデデンダム
はない。オスロータ２２の各ランド部３３は、そ
の先端３６を通るロータの半径ライン（図中、一
点鎖線で示す）に対して、対称形をなしていると
共に、該ラインの一側に一次フランク３７を、そ
の他側に二次フランク３８を備えている。上記一
次、二次フランク３７，３８の形状も、第５図を
参照して以下に詳細に説明する。

第２図、第３図および第４図に示すように、メ
スロータ２３の５つの螺旋状のランド部２７とオ
スロータ２２の４つの螺旋状のランド部３３は、
一般に使用されている６つのランド部を備えたメ
スロータと４つのランド部を備えたオスロータが
用いられる場合よりも、上記メスロータ２３は可
成り小さい。上記メスロータ２３の谷の径は上記
オスロータ２２の谷の径より可成り小さく、本コ
ンプレツサーでは、これらの谷の径の比率は９／
16としており、かつ、ピツチ円２９と３５の直径
は５対４の比率である。

上記した比率は、後述する幾何学的特徴と共
に、今までに不可能と考えられていたレベルでの
作動を可能とするものである。

第５図には、メスロータ２３の溝部２８に噛合
するオスロータ２２の１つのランド部３３が示さ
れている。図面において、オスロータ２２のラン
ド部３３の先端３６が、メスロータ２３の溝部２
８における点３０に接触する回転位置にある。上
記点３０と先端３６は、この時一致しており、メ
スロータ２３とオスロータ２２の中心Ｃ１とＣ２
を結ぶライン上にある。メスロータ２３の隣接す
るランド部２７の各中央点は、Ｘ１，Ｘ２で示さ
れている。メスロータ２３の中心とランド部２７
の中心を結ぶラインＣ１−Ｘ１，Ｃ１−Ｘ２のな
す角度は72度である。一方、オスロータ２２で
は、隣接する溝部３４における中央点はＹ１，Ｙ
２は示されており、オスロータ２２の中心と溝部
３４の中心点を結ぶラインＣ１−Ｙ１とＣ２−Ｙ
２のなす角度は90度である。

第５図に示すように、上記オスロータ２２とメ
スロータ２３の輪郭は、多くの屈曲した線分から
構成されている。以下に詳述するように、これら
の線分は、隣接する線分の交点における正接が常
に等しくなるように選定し、その結果、隣接し合
う輪郭の線分の間に不連続が存在しないようにし
ている。

即ち、オスロータ２２においては、ランド部３
３の一次フランク３７は、点Ａ−Ｂ間の小さい領
域の第一小フランク部分ABと、点Ｂ−Ｃ間の大
きい領域の大フランク部分BC、点Ｃ−Ｄ間の小
さい領域の第二小フランク部分CDとから成る。
上記点Ａはオスロータ２２のランド部３３の先端
３６と一致する。オスロータ２２のランド３３の
二次フランク３８は、点Ｆ−Ａ間の大きい領域の
大フランク部分FAと、点Ｅ−Ｆ間の小さい領域
の小フランク部分DEから成る。オスロータ２２
の溝部３４は、点Ｄ−Ｅを結ぶ１つの屈曲部分
DEから成る。オスロータ２２のランド部におけ
る一次フランク３７と二次フランク３８とは、小
フランク部分CD，EFを介して夫々隣接する溝部
３４に接続されている。

上記したフランク部分について順に考察する
と、一次フランク３７の第一小フランク部分AB
は、点Ａに発端を有する放物線の円弧であり、点
Ａはオスロータ２２の先端３６と一致し、第一小
フランク部分ABは、ＡからＢに放物線の式Y²＝
4K1Xに従つて延在している。なお、Ｋ１は放物
線の円孤ABのパラメーターである。上記大フラ
ンク部分BCは、以下に詳述するメスロータ２３
の一次フランク３１の小フランク部分MNまで、
ロータが回転する時に成形される短縮外転トロコ
イドの包絡線である。

オスロータ２２の二次フランク３８の大フラン
ク部分FAは、オスロータ２２が回転する時に、
メスロータ２３の溝部２８に沿つて移動する際に
成形される短縮外転トロコイド包絡線である。こ
の場合、以下に詳述するように、メスロータ２２
の二次フランク３２のフランク部分OPに応じて
成形される。

オスロータ２２の溝部３４におけるフランク部
分DEは中心Ｃ２を中心とする円孤であり、オス
ロータ２２のピツチ円３５と一致している。小フ
ランク部分CDとEFは、メスロータ２３の円孤部
分PQとRMに応じて成形され、小フランク部分
CD，EFの勾配は、上記したように、隣接する部
分BC，DE，FAの勾配にマツチする。メスロー
タ２３について考察すると、メスロータ２３の溝
部２８の一次フランク３１は点Ｍ−Ｎ間の小さい
領域の小フランク部分MNと点Ｎ−０間の大きい
領域の大フランク部分MOから主に成つている。
メスロータ２３の溝部２８における二次フランク
３２は点Ｏ−Ｐ間の大きい領域の大フランク部分
OPと、点Ｐ−Ｑ間の小さい領域の第一小フラン
ク部分PQから成つている。メスロータ２３のラ
ンド部２７は点Ｑ−Ｒ間の大フランク部分QRに
よつて形成される先端部を有し、かつ、該ランド
部２７は点Ｐ−Ｑ間および点Ｒ−Ｍ間の小さい領
域の小フランク部分PQとRMを介して隣接する
溝部２８に接続されている。

上記メスロータ２３のフランク部分について、
順次説明すると、メスロータ２３の溝部２８にお
ける一次フランク３１の小フランク部分MNは、
放物線の式に従つてＭからＮに延在する放物線の
円孤であり、パラメーターＫ２を有する。上記パ
ラメーターＫ２は前記オスロータ２２の先端部に
おける放物線Ａ−ＢのパラメーターＫ１に等し
い。

メスロータ２３の溝部２８における一次フラン
ク３１の大フランク部分NOは、ロータが回転し
た時のオスロータ２２の先端３６の移動の軌跡で
ある放物線Ａ−Ｂによつて成形される延長外転ト
ロコイド包絡線である。これは、メスロータ２３
の溝部２８の内側の頂点で、点３０と一致する点
０まで延在する。

第５図には、メスロータ２３の１つのランド部
２７が示されており、該メスロータ２３の二次フ
ランク３２は、式Y²＝4K3Xによつて形成される
大フランク部分OPを有している。なお、Ｋ３は
放物線の円孤Ｏ−Ｐのパラメーターである。コン
プレツサーでは、パラメータＫ３はパラメーター
Ｋ１とＫ２に関して、略８：１の比率にある。Ｋ
３の値はメスロータの輪郭の変位をもたらし、上
記値は、設計で使用される許容値の大きさに対し
て充分な剛性を提供するように定められた縦溝
（flute）厚さに対して最大である。

上記縦溝厚さは、メスロータ２３のランド部２
７の、その深さの略中心点での平面上の幅として
定義され、該幅は、プレート厚さに対するパーセ
ンテージで表される。

上記したことは、第５図中のラインＴ２−Ｔ３
とＴ１−Ｘ２によつて概算的に現されている。

図示の圧縮機における上記縦溝の厚さは大略28
％である。

y²＝4K3XにおけるＫの値の選択に基づく別の
利点は後述する。

メスロータ２３のランド部２７のフランク部分
QRはＣ１を中心とする円孤であると共にメスロ
ータ２３のピツチ円２９と一致している。小フラ
ンク部分PQ及びRMも円孤であり、その中心と
半径は、前記したように、隣接するフランク部分
MN，OP及びQRと連続する勾配が同一となるよ
うに、選定されている。この条件は等しい半径を
有する小フランク部分PQ，RMによつて達成さ
れる。上記オスロータ２２の小フランク部分EF，
CDは、メスロータ２３の小フランク部分PQ，
RMに応じて成形されることは明らかである。ロ
ータ形状についての上記説明から、オスロータ２
２及びメスロータ２３の形状の全ての成形部は点
成形よりもむしろ線成形されることが理解される
であろう。上述のように、ロータ形状の全ての主
要成形部の母線は、放物線状弧であり、これによ
り、以下に詳述する如く圧縮機の密封性が大幅に
改善される。

第６図及び第７図は、第５図と同様に、オスロ
ータ２２及びメスロータ２３が示されており、そ
れぞれ第５図の位置より、オスロータ２２はメス
ロータ２３に対して、第６図では、10゜、第７図
では30゜回転している。

第６図は上記のロータ形状の放物線成形による
圧縮機の密封性への影響を示している。第６図に
示すように、オスロータ２２とメスロータ２３と
は、Ｓ１，Ｓ２及びＳ３で示す３ケ所の部分で密
封帯で封接触している。Ｓ１はメスロータ２３の
二次フランク３２とオスロータ２２の二次フラン
ク３８の間に形成される密封帯である。Ｓ２はオ
スロータ２２の先端放物線の小フランク部分AB
とメスロータ２３の大フランク部分NOとの相互
係合によつて得られる密封帯である。又、Ｓ３は
メスロータ２３の先端放物線の小フランク部分
MNとオスロータ２２の大フランク部分BCとの
係合によつて得られる密封帯である、図示の構成
において、スクリユーロータ機が圧縮機として機
能する時、密封帯Ｓ２，Ｓ３はロータの後続フラ
ンク上にある。しかし、オスロータ２２が圧縮機
を駆動するにつれて、メスロータ２３の流体スペ
ース内の空気圧力は、メスロータ２３上に負のト
ルクを発生する。これにより、密封帯Ｓ２及びＳ
３において、フランク部分が接近するように付勢
され、これらの位置における良好な密封を確保す
る。第６図に示すように、密封帯Ｓ１は、密封帯
Ｓ２及びＳ３によりもかなり幅が広く、従つて、
密封帯Ｓ１においてフランク部分を分離するよう
に働く上記したメスロータ２３上の負トルクにも
拘わらず、Ｓ１における密封帯は満足な密封状態
を維持するよう機能する。

更に、密封帯Ｓ２およびＳ３の密封線の長さは
密封帯Ｓ１の密封線長さよりも約50％長いので、
両側の漏れ面積を略等しくなるように密封帯Ｓ
２，Ｓ３を閉鎖することは、より重要なことであ
る。

第７図は、オスロータ２２の先端放物線Ａ−Ｂ
がメスロータ２３の先端放物線Ｍ−Ｎに丁度接触
しているロータの回転位置を示している。ロータ
を当該位置から少しでも回転させると、図示のオ
スロータ２２のランド部とメスロータ２３の溝部
２８の間の接触が解除される。第７図に示す位置
において、オスロータ２２とメスロータ２３の先
端放物線の勾配は同一であり、両放物線はそれら
の原点を指向している。

スクリユー圧縮機技術において公知のように、
ブローホール又は漏れ三角形は、中間ロウブ
（robe）密封線上での破断に直結するロータの非
係合部において発生する。ブローホールの寸法
は、放物線Ａ−Ｂ及びＭ−Ｎの長さと、パラメー
タＫ１及びＫ２の値と、一次フランク上のメスロ
ータ２３のランド部２７の先端半径の寸法とによ
つて決まる。

２つの放物線Ａ−ＢとＭ−Ｎの組み合わせ及び
特徴は、最適運転条件下におけて形成されるブロ
ーホールの面積が押しのけられる空気１リツトル
当たり３mm²を越えず、同時に、最も重要な密封帯
Ｓ２及びＳ３の密封性能を改善するのに必要な帯
幅を設けるように、設定される。

放物線Ａ−Ｂ及びＭ−Ｎを、上記の如く構成す
ることにより、漏れが確実に最低に抑えられる。
上記両放物線Ａ−Ｂ，Ｍ−Ｎは等しい勾配を備え
ると共にそれらの原点を指向しているので、第７
図に示す位置における上記両放物線間の接触は、
放物線の最小曲率を有する部分において行なわ
れ、よつて、接触長さは最大となり、漏れの可能
性が低下する。

第８図は、ブローホール４１の位置及びオスロ
ータ２２とメスロータ２３の間の係合密封線４２
を示す。ブローホール４１は公知の圧縮機で通常
設定されているものよりもはるかに小さく、か
つ、前記したように、密封帯の幅はかなり大き
い。

ロータ形状の成形した線の組合わせ、母線とし
ての放物線状弧の利用、基端から先端まで屈曲点
の無い滑らかで連続した曲率半径でフランクの主
要部分を形成していること、更に、５個の螺旋状
ランド部を備えるメスロータと４個の螺旋状ラン
ド部を備えるオスロータとの組合わせにより、多
くの重要な利点が得られる。

これらの利点のうち、第一の極めて重要なもの
は、圧縮機の体積効率が高いことである。この高
い体積効率を生じる要因としては、良好な密封性
と、ブローホールの面積が大幅に減少されたこと
がある。上記良好な密封性は、後続縁部の密封帯
を閉鎖するように働くメスロータの負トルクと、
密封帯の寸法の両方から優れたものとなつてい
る。

第二の重要な効果は、本発明に係わる圧縮機
が、従来不可能と考えられていた作動レベルで、
ある一定の大きさのロータにより、作動し得るこ
とである。これは、前以て定められた独自の幾何
学上の比と、選択されたランド部の結合の結果に
よる。例えば、本発明に組み込まれる圧縮機の大
きさは、英国特許明細書第2092676号に記載され
た圧縮機よりも、最適作動条件としては、約22％
も小さくてよい。

選択されたランド形状から生ずる第三の効果
は、縦溝（flute）の一致が除去されることであ
る。従来の６個のランド部を有するメスロータ
と、４個のランド部を有するオスロータを噛み合
わせる場合、ロータが回動する時、オスロータの
同一の２個のランド部が、常時、メスロータの同
一の３個の溝部に噛合することが認められてい
る。作動中時の変化は、オスロータの２個のラン
ド部が、メスロータの異なる組み合わせの３個の
溝部に係合する結果、もたらされる。最適な作動
は、コスト増大は免れ得ないが、最も優れた噛み
合い形状となるように入念に選択することによつ
て、達成される。

上記の圧縮機において、オスロータのランド部
は各々交互にメスロータの溝部に噛合し、よつ
て、作動は二つのロータの相対的な定位によつて
影響を受けない。

第四の効果は、メスロータに通常は６個のラン
ド部を用いられていたのを、本発明では５個とし
て、１個のランド部を省いていることである。そ
れは即ち、該ランド部に付着した粘着性障害物
と、それに伴う動力消費の増大が除去されること
を意味する。このため、メスロータのランド部の
広さは、適当に増大し得るし、比較的高速度で作
動するオスロータの密封作動に、より最適に調和
し得る。

更に、メスロータから１個のランド部を省くこ
とにより、与えられるどの容積比においても、吐
き出しポートの大きさが増大され、すなわち、吐
き出しポートの損失を減少することになる。この
効果は特に高圧力比で有益である。

上記の、改良された容積測定能率が生起する、
他に重要な効果は、１リツトルの空気排出毎の動
力消費の削減である。

更にまた、メスロータの二次フランクの放物線
状の定域におけるパラメーターＫ３の値は、第６
図において、二次フランク３２と３８の間のポケ
ツトとして示される所謂エアポケツト状態が、従
来の考察で生じていた離間力より、はるかに小さ
い離間力しか生じないように選定されている。

上記した効果は、すべて圧縮機の作動に関する
ものである。しかし、上記した作動上の効果の他
に、製造方法に点からも優れた効果を有するもの
である。

そのうち、最も重要な第一の効果は、上述のロ
ータには、ゼロあるいは負の圧縮角度がなく、そ
れにより、ホブ研削法によつてロータを機械にか
ける場合に発生する問題を除去することが出来
る。

ホブ研削法によつて、不充分な圧力で曲げられ
たロータを機械にかけようとして生じる際の、困
難さや浪費や品質問題は、英国特許明細書第
2092676号等で十分理解され論述されている。

定められた幾何学的形状に対する最小圧縮角度
は約10゜である。

上記圧縮機がもたらす第二の製造効果は、メス
ロータのランド部の二次フランク上に形成される
放物線に関するものである。上述のごとく、y²＝
4K3Xで定められる放物線は、第５図の点３０で
表されるロータの根底から、点Ｐで表されるメス
ロータのランド部の先端まで、なめらかに続く曲
線半径を呈する。この放物線によつてもたらされ
る、より平滑な形状は、英国特許明細書第
2092676に示された圧縮機とは、対照的に機械作
業を改良する。

製造費を削減出来る別の重要な要因は、メスロ
ータのランド部の形状に係わる。通常用いられて
いるメスロータには、機械にかける必要があるラ
ンド部は６個があるが、本発明に係わるメスロー
タでは、機械にかけるランド部は５個しかない。

さらに別の効果は、上記スクリユーロータ圧縮
機の改良された密封特徴によつて、圧縮機の作動
を害することなく、製造方法において、より大き
な許容力が認められることである。

上記の如く、本発明は、簡単な構造で、種々の
優れた作用効果を奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるスクリユーロータ圧縮
機の実施例を示す第２図の１−１線に沿つた部分
縦断面図、第２図は第１図の２−２線に沿つた断
面図、第３図は第１図および第２図に示す圧縮機
のメスロータの端面図、第４図は第１図および第
２図に示す圧縮機のオスロータの端面図、第５図
は第３図および第４図に示すメスロータとオスロ
ータの相互関係と形状を示す部分拡大図、第６図
は第５図の位置より10度だけローターが回転した
第５図と同様な図、第７図は第５図の位置よりロ
ータが30度回転した第５図および第６図と同様な
図、第８図は上記噛み合い関係にある両ロータ間
のシール線を示すための上記２つのローターの斜
視図である。 １１……ハウジング、１４……作動空間、１６
……低圧ポート、１９……高圧ポート、２２……
オスロータ、２３……メスロータ、２４……シヤ
フト、２７，３３……螺旋状のランド部、２８，
３４……溝部、２９，３５……ピツチ円、３１，
３７……１次フランク、３２，３８……２次フラ
ンク、３６……先端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング１１内に、オスロータ２２とメス
   ロータ２３とを平行な軸心を中心として回転自在
   に配置し、使用中には作動流体の圧力を変える為
   に互いに係合して協働するようにし、かつ、上記
   オスロータ２２およびメスロータ２３は、それぞ
   れ、螺旋状のランド部２７，３３と、該ランド部
   の間に介在する溝部２８，３４を備え、上記噛み
   合うメスロータ２３の溝部２８とオスロータ２２
   のランド部３３に、夫々、一次フランク３１，３
   ７と二次フランク３２，３８を形成したものであ
   つて、上記各ロータにはランド部の先端に近接し
   て、放物線形状の第一小フランク部分を設けてい
   ることを特徴とするスクリユーロータ機。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のロータであつ
   て、オスロータ２２は、該ロータのピツチ円３５
   の外側に突出する螺旋状のランド部３３に少なく
   とも大きい領域のフランク部分を備える一方、メ
   スロータ２３は、該ロータのピツチ円２９の内部
   に位置する螺旋状のランド部２７に少なくとも大
   きい領域のフランク部分を備えていることを特徴
   とするロータ機。 ３ 特許請求の範囲第１項あるいは第２項に記載
   のロータであつて、第一小フランク部分ABが、
   オスロータ２２の一次フランクのランド部の先端
   ３６から延在して設けられ、かつ、他の第一小フ
   ランク部分MNは、メスロータの１次フランク側
   のランド部の先端QRに近接して位置されている
   ことを特徴とするロータ機。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   １項に記載のロータであつて、上記両放物線状ア
   ーク形状が、同一の放物線定数を有することを特
   徴とするロータ機。 ５ 特許請求の範囲第２項又は第３項に記載のロ
   ータであつて、メスロータ２３の１次フランク３
   １の大フランク部分NOが、オスロータ２２の１
   次フランク３７の上記第一小フランク部分ABに
   より形成される延長外転トロコイド包絡線に従う
   輪郭を有することを特徴とするロータ機。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載のロータであつ
   て、メスロータ２３の１次フランク３１の大フラ
   ンク部分NOがピツチ円２９の方へ外方に延在
   し、第一小フランク部分MNに連続することを特
   徴とするロータ機。 ７ 特許請求の範囲第３項乃至第６項のいずれか
   １項に記載のロータであつて、メスロータ２３の
   二次フランク３２の大フランク部分OPも放物線
   アーク形状としたことを特徴とするロータ機。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載のロータであつ
   て、オスロータ２２の二次フランク３８の大フラ
   ンク部分FAが、ロータ回転時にランド部と溝部
   が互いにかみ合い且つ離間するにつれて、メスロ
   ータ２３の二次フランク３２の大フランク部分
   OPにより展開される短縮外転トロコイド包絡線
   に従う輪郭を有することを特徴とするロータ機。 ９ 特許請求の範囲第３項乃至第８項のいずれ
   か、１項に記載のロータであつて、オスロータ２
   ２の１次フランク３８の大フランク部分BCが、
   メスロータ２３の１次フランク３１の上記第一小
   フランク部分MNにより成形される短縮外転トロ
   コイド包絡線に従う輪郭を有することを特徴とす
   るロータ機。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載のロータであ
   つて、オスロータ２２の一次フラング３７は、大
   フランク部分BCが、ピツチ円３５の隣接部分か
   ら延び、上記第一小フラング部分ABに連接する
   構成としたことを特徴とするロータ機。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載のロータで
   あつて、オスロータ２２の１次フランク３７の第
   一小フランク部分ABが、ランド部３３の先端３
   ６において、二次フランク３８の大フラング部分
   FAに連接することを特徴とするロータ機。 １２ 特許請求の範囲第１項乃至第１１項のいず
   れか１項に記載のロータであつて、メスロータ２
   ３のランド部２７は、該メスロータ２３のピツチ
   円２９の外方に延在せず、又、オスロータ２２の
   溝部３４は、オスロータ２２のピツチ円３５の内
   部に延在しない構成としたことを特徴とするロー
   タ機。 １３ 内部に平行軸心を有する２つの横行開孔を
   設けて作動空間１４を形成したハウジング１１
   と、上記各開孔に夫々回転自在に配設した互いに
   噛み合う一対のオスロータ２２とメスロータ２３
   とを設け、各ロータに螺旋状のランド部と該ラン
   ド部の間に介在する溝部とを形成し、協働的に係
   合するロータ２２，２３の回転で作動流体の圧力
   の変化させ、更に、ハウジングの離間した位置
   に、ロータに対する作動流体の入口及び出口とし
   て、作動空間１４に連通する低圧ポート１６及び
   高圧ポート１９を設けた作動流体用のスクリユー
   ロータ機であつて、上記一対のロータを特許請求
   の範囲第１項乃至第１２項のいずれか１項に記載
   のロータとして構成したことを特徴とするロータ
   機。 １４ 特許請求の範囲第１３項に記載のスクリユ
   ーロータ機であつて、オスロータ２２が４つのラ
   ンド部を有し、メスロータ２３が５つのランド部
   を有することを特徴とするロータ機。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載のスクリユ
   ーロータ機であつて、上記４つのランド部を有す
   るオスロータ２２は、そのランド部３３の少なく
   とも大フランク部分をロータのピツチ円３５の外
   部に位置させる一方、又、５つのランド部を有す
   るメスロータ２３を、そのランド部２７の少なく
   とも大フランク部分をロータのピツチ円２９の内
   部に位置させることを特徴とするロータ機。 １６ 特許請求の範囲第１５項に記載のスクリユ
   ーロータ機であつて、オスロータ２２をロータ機
   の駆動手段と接続する為に、ハウジング１１から
   延在するシヤフト２４を設けたことを特徴とする
   ロータ機。 １７ 特許請求の範囲第１３項乃至第１６項のい
   ずれか１項に記載のスクリユーロータ機であつ
   て、低圧ポート１６を介してロータ機に流入する
   作動流体は、ロータ２２，２３の回転により圧縮
   され、高圧ポート１９を介してロータ機から流出
   する構成としたことを特徴とするロータ機。 １８ 特許請求の範囲第１３項乃至第１７項のい
   ずれか１項に記載のスクリユーロータ機であつ
   て、低圧ポート１６をロータ２２，２３の回転軸
   心を包含する面の一側に位置せしめ、一方、高圧
   ポート１９を、該面の他の側に位置せしめたこと
   を特徴とするロータ機。 １９ 特許請求の範囲第１６項に記載のスクリユ
   ーロータ機であつて、駆動手段をオスロータ２２
   のシヤフト２４に接続してロータ機を使用中に、
   メスロータ２３に負のトルクを生じることを特徴
   とするロータ機。