JPH0319919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、可圧縮性流体を圧縮し、または膨張
させながら移送するスクリユ機械に使用される一
対のスクリユ・ロータ、特に、その歯形曲線に関
する。 従来技術 一般に可圧縮性流体の圧縮機等に使用される非
対称歯形を有するスクリユ・ロータは、その歯形
の主要部分をロータのピツチ円の外側に有するお
すロータと、主要部分をロータのピツチ円の内側
に有するめすロータとの組合わせからなり、通
常、複数枚の歯数を備えたおすロータと、その歯
数よりも若干多い歯数を有するめすロータとを噛
合わせ、おすロータの歯先円直径と、めすロータ
のピツチ円直径とが、ほぼ等しくなるように設定
されている。 このタイプの一対のスクリユ・ロータを軸心が
互に平行で、その直径が、それぞれのロータの外
径に等しい二つの円筒空間で、その軸心間の距離
が相互の半径の和よりも短かく、また、軸方向の
長さがロータの軸方向長さと同一な空間を有する
ケーシング内に回動自在に収めて、その両開口端
を端板で塞ぐと共に、その所要個所に、それぞれ
流体の吸込口および吐出口を穿設することによ
り、スクリユ圧縮機もしくは膨張機が構成されて
いる。〔第３ａ図および第３ｂ図参照〕 上記装置を圧縮機として使用する場合には、図
で、めすロータは反時計方向に、おすロータは時
計方向に、それぞれ回転させることになるが、こ
の際の、めすロータの歯形曲線について云えば、
その歯溝を形成する曲線中、回転方向前側の曲線
を前進側歯形、回転方向後側の曲線を追従側歯形
と呼び、おすロータの歯形を形成する曲線につい
ても、同様、その回転方向前側の曲線を前進側歯
形、回転方向後側の曲線を追従側歯形と称するこ
とにする。 前記装置を膨張機として使用するときには、そ
れぞれの曲線の呼び名が反対になるけれども、本
発明明細書、図面中の説明では、歯形曲線に関す
る名称は、すべての場合にわたつて上記定義に従
つて解説する。 第１ａ図および第１ｂ図は、前記スクリユ・ロ
ータの回転軸に直角な平面によつてロータを切断
したときにみられる各歯形曲線、すなわち、各ロ
ータの長手軸端面におけるスクリユ・ロータの歯
形の噛合わせ状態を示すもので、第１ａ図は、め
すロータ歯形追従側歯先曲線と、おすロータ歯形
の追従側歯先曲線とが接触し始めた直後の両ロー
タの歯形の位相を表わしており、それから、おす
ロータが20゜程回転して第１ｂ図示の位相、すな
わち、おすロータの歯形曲線の最高部とめすロー
タ歯形溝の最深部とが対向する状態を経て回転す
る。 上記歯形曲線は、従来から、本出願人が実施し
ている歯形（実公昭54−25552号公報参照）であ
り、その特徴は、次のとおりである。 すなわち、図中、１は、おすロータ、２は、お
すロータ１に噛合う、めすロータで、これらのロ
ータ１，２は、それぞれの回転中心（ピツチ円中
心）３，４を中心にして、ケーシング（図示して
ない）内を、矢印方向に回転することにより、流
体圧縮機としての作用を奏する。１５および１６
は、それぞれ、おすロータ１およびめすロータ２
のピツチ円で、その回転中心３および４を結ぶ直
線はピツチ円１５および１６の接点１７、すなわ
ち、ピツチ点１７を通る。 第１ｂ図を参照して、 (1) めすロータ歯形 (イ) 前進側曲線；直線３，４上で、めすロータ
の歯形中心最深部の点１２より歯形の先端１
０方向に向い、ピツチ点１７を中心にしてr₄
を半径に有する円弧１１〜１２と、同円弧の
外方部分１１〜１０の間を、めすロータの回
転中心４を通り、前記半径r₄の円弧１１〜１
２に接する直線１０〜１１とにより形成し、
めすロータ溝底部の１２〜１３間の曲線を、
めすロータの回転中心４を中心とし半径R₂
を有する円弧とし、かつ、歯先円外径を、め
すロータのピツチ円１６と一致させる。 (ロ) 追従側曲線；めすロータの溝の追従側の１
３〜１４の曲線を、おすロータの歯形上の点
８によつて創成されるエピトロコイド曲線と
する。 上記曲線を滑かにつないで形成される。 (2) おすロータ歯形 (イ) 前進側曲線；おすロータ歯形の中心頂点７
から、歯元側に向う点５に至る間の曲線を、
めす、おす両ロータのピツチ円１５，１６の
接点（ピツチ点）１７を中心とし、前記半径
r₄より回転に必要な間隙量だけ小さいr₃を半
径とする円弧とし、点６から歯元５に至る間
を、めすロータの歯先１０〜１１間の直線に
より形成される包絡線とする。 (ロ) 追従側曲線；おすロータ歯形の追従側の点
７〜８の間の曲線を、おすロータの回転中心
（ピツチ円中心）３を中心とし半径R₁とする
円弧とし、点８から歯元点９に至る曲線を、
相対する、めすロータの歯先の点１４によつ
て創成されるエピサイクロイド曲線とし、歯
溝の底の径の９〜５間を、おすロータのピツ
チ円１５と一致させることにより、点８を、
ねじ山に沿つた稜線上の、めす、おす両ロー
タの接触線が両ロータを収容するシリンダの
圧縮室締切り側交線に到達するよう定める。
また、点８を、各ロータの回転中心３，４を
結ぶ直線（Ｘ軸）から遠く離して形成する。 第１ｂ図示の従来歯形は、以上述べたとおり規
定されているので、 (イ) 作業空間相互のブローホールを実質上０とす
ることができる。 (ロ) 第１ｂ図示のもので、おすロータ歯形の点８
をＸ軸から遠く離して形成したことにより、低
圧側端板と、おすロータとめすロータとの歯形
の接触部に生じる空間１８が、ロータの回転に
伴ない体積膨張する割合が、後述の、いわゆる
SRM歯形に比較して少ないため、体積膨張に
基くバキユーム生成作用による動力損失がな
い。 等々の利点がある反面、下記のような問題点も指
摘されている。すなわち、 (ハ) 空間容積が小さい（行程容積が小さい）。 (ニ) めすロータ歯形の溝底部に凹凸があるため、
シール性が良好とは云えず、また、加工時に寸
法測定が難しい。さらに、カツターのプロフイ
ールも凹凸があり複雑になつて加工能率が悪
い。 (ホ) 歯形の追従側曲線が点創成のため、シール点
が摩耗し易く、シール効果が持続し難い（長期
の使用により効率が低下する）。 (ヘ) ピツチ円付近での歯形の圧力角が、ほぼ０に
なるため歯形を精度良く加工することが難し
く、加工工具の寿命も短かくなる。特にスクリ
ユ・ロータをホブ加工する場合にホブ工具の寿
命が短かくなる。 なお、第１ａ図に示す両歯形の初期噛合位相に
おける接触面１８′は、その状態からおすロータ
１が約20゜回転した第１ｂ図示の位相で空間１８
のように膨張するので、この部分にバキユーム空
間を造成する結果、それに要する（圧縮操作とは
無関係な）動力を消費するから、前記空間１８の
容積は大きくならない方が好ましい。上記、特性
の歯形は、この体積膨張の割合が、後述のものに
比べて小さくできている。 たとえば、他社使用の従来歯形の一つ、特公昭
56−17559号公報記載の、ねじロータ機械に用い
られたロータの歯形は第２ａ図示のとおりで、図
中、第１図と同一符号を付した構成は、第１図記
載のものと同一部材であるから、その説明は省略
する。なお、第２ａ図の歯形の噛合い位相は、第
１ｂ図示と対応している。同図中、 (1) めすロータ歯形 (イ) 前進側曲線 ２８〜２９：直線１７〜２９上の点３６を中心
とする半径r′₁の円弧、 ２９〜３０；ピツチ点１７を中心とする半径
r′₂の円弧。 (ロ) 追従側曲線 ３０〜３１；おすロータ歯形上の点２３による
エピトロコイド曲線、 ３１〜３２；めすロータの回転中心４を通る直
線の一部、 ３２〜３３；ピツチ円１６上に中心を持つ円
弧、 ３３〜３４；回転中心４を中心とする円弧、 ３４〜３５；ピツチ円１６上に中心を持つ円
弧。 (2) おすロータ歯形 (イ) 前進側曲線 ２１〜２２；めすロータ歯形２８〜２９（直線
１７〜２９上の点３６を中心とした半径
r′₁の円弧）による包絡線、 ２２〜２３；ピツチ点１７を中心とする半径
r′₂の円弧。 (ロ) 追従側曲線 ２３〜２４；めすロータ歯形上の点３１による
エピトロコイド曲線、 ２４〜２５；直線３１〜３２による創成曲線、 ２５〜２６；ピツチ円１５上に中心を持つ円
弧、 ２６〜２７；回転中心３を中心とする円弧、 ２７〜２８；ピツチ円１５上に中心をもつ円
弧。 よりなるが、図示のバキユーム空間（真空造成空
間）１８の容積は、第１ｂ図示の歯形に比べて、
格段と大きなものとなつている。 また、上記めす、おす両ロータが第２図ａ図に
示す回転位置にある場合、両ロータは点３１，３
０および７６の三個所で作用空間からの漏洩が生
じない程度の僅かなクリアランスを有して接触し
ている。前記三個所の接触点によつて、歯形の前
進側（図でＸ軸よりも上方）においては、空間７
８が形成される一方、おすロータ歯形の追従側
（Ｘ軸よりも下方）においても同様に空間１８が
形成される。 今、吸入側端面７４（第３図参照）側では、め
す、おす両ロータが矢印方向に回転が進むと、空
間１８の容積が、次第に膨張し、前述したように
格段と大きなバキユーム空間を形成する。他方、
吐出側端面７５（第３図参照）側においては、空
間７８は、両ロータの回転につれて次第に、その
容積を縮小し、最終的にはゼロに近いところに迄
達することになる。そのため、前記空間７８内に
閉込められた気体は異常に加圧されることとなる
ほか、油冷式回転圧縮機の場合は、前記閉鎖空間
内にめす、おす各ロータおよびシリンダ壁によつ
て形成された圧縮作用空間内に冷却、シールおよ
び潤滑用として噴射した潤滑油が残留するので、
液体圧縮の状態となつて、めす、おすロータは異
常な振動や騒音を発生し、極端な場合にはロータ
の摩耗の進行および損傷の発生を促進する。さら
には、過大な回転トルクを必要としたり、ロータ
およびケーシングに過度の負荷が加わるので動力
損失も大きく、また、軸受の耐用時間を短縮させ
る結果ともなつていた。 上述の問題点を解消するため、従来では特公昭
58−214693号公報や特公昭58−131388号公報に記
載されているように、第２ｂ図を参照して、吐出
側ケーシングの内壁面７５にバイパス孔７７を穿
設し、そのバイパス孔を通して別個の低圧作用空
間または吸込み側空間内へ前記残留気体および潤
滑油を逃がすか、またはバイパス孔７７の容積を
大きくして低圧作用空間内への流出を阻止するよ
うな手段が施されているが、構造が複雑になり、
コスト高となる欠点があつた。 目 的 そこで本発明スクリユ・ロータは、従来、本出
願人が使用している第１図に示す歯形が備える利
点を失うことなしに、もしくは、それに基く損失
を可能な限り減小して、問題点として挙げられた
事項、特に、シール点の摩耗を防止して長期に亘
る使用に対し効率の低減が生じないようにすると
共に、吐出側ケーシング内壁面において、吐出工
程終了直前の吐出口閉止時に形成される閉空間の
縮小によつて生じる異常な振動や騒音を防止し、
円滑、かつ過負荷の生じない運転を確保し、ま
た、切削加工上の問題点を解決した新規歯形を提
供することを目的とする。その詳細な構成および
効果については、以下の実施例における説明にお
いて明らかにする。 構 成 本発明は、 １ 平行な二軸の回りを、噛合いながら回転する
一対のめすロータおよびおすロータからなるス
クリユ・ロータであつて、めすロータの各歯形
の主要部は、そのピツチ円内に形成され、おす
ロータの各歯形の主要部がそのピツチ円外に形
成されたタイプのものにおいて、各ロータの回
転軸に直交する平面内に形成される各歯形曲線
中、少なくとも、 めすロータの追従側歯形の一部の曲線が、そ
の歯底から歯先側に沿つて、おすロータの追従
側歯形の一部を形成する半径R₄の円弧によつ
て形成される包絡線と、めすロータの歯溝の凹
形の外側に中心を有する半径R₇の円弧とより
なり、 おすロータの追従側歯形の一部の曲線が、そ
の歯先から歯元側に沿つて、各ロータの回転中
心を結ぶ直線を片側にみて中心角θ₂の角を挾
む、おすロータの回転中心に中心を有する半径
R₅の円弧と、おすロータの回転中心から前記
円弧の他端に伸びた半径線上に中心を有し、前
記回転中心を中心にして画いた半径R₅の円弧
に接する半径R₄の円弧と、めすロータの追従
側歯形の半径R₇の円弧によつて形成される包
絡線とよりなり、 かつ、おすロータの追従側歯形を形成する前
記半径R₄の円弧の中心を各ロータの回転中心
を結ぶ直線から遠く離して形成することを特徴
とするスクリユ・ロータ。 ２ 平行な二軸の回りを噛合いながら回転するめ
すロータおよびおすロータからなるスクリユ・
ロータであつて、めすロータの各歯形の主要部
は、そのピツチ円内に形成され、おすロータの
各歯形の主要部がそのピツチ円外に形成された
タイプのものにおいて、各ロータの回転軸に直
交する平面内に形成される各歯形曲線中、少な
くとも、 めすロータの追従側歯形は、その歯底から歯
先側に沿つて、おすロータの追従側の一部を形
成する半径R₄の円弧によつて形成される包絡
線と、めすロータの歯溝の凹形の外側に中心を
有する半径R₇の円弧と、前記半径R₇の円弧と、
そのピツチ円とに接する小さな半径R₈の円弧
とよりなり、 めすロータの前進側歯形は、その歯底から歯
先側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線
上に位置して、めすロータのピツチ円よりも外
側に中心を有し、前記直線を片側にみて中心角
θ₁の角を挾む、半径R₁の円弧と、前記半径R₁
の円弧に対し、その中心点と反対側に中心を有
し、該半径R₁の円弧に接する半径R₂の円弧と、
めすロータの歯溝の凹形の外側に中心を有し、
前記半径R₂の円弧と、そのピツチ円とに接す
る半径R₆の円弧とよりなり、かつ、めすロー
タの歯底は半径R₁の円弧と、前記半径R₄の円
弧によつて形成される包絡線との間を共通接線
または滑らかな曲線により接続する、 一方、おすロータの追従側歯形は、その歯先
から歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を結
ぶ直線を片側にみて中心角θ₂の角を挾む、おす
ロータの回転中心に中心を有する半径R₅の円
弧と、おすロータの回転中心から前記円弧の他
端に伸びた半径線上に中心を有し、前記回転中
心を中心にして画いた半径R₅の円弧に接する
半径R₄の円弧と、めすロータの追従側歯形の
半径R₇の円弧によつて形成される包絡線と、
同じく半径R₈の円弧によつて形成される包絡
線とよりなり、かつ、おすロータの追従側歯形
を形成する前記半径R₄の円弧の中心を各ロー
タの回転中心を結ぶ直線から遠く離して形成
し、 おすロータの前進側歯形は、その歯先から歯
元側に沿つて、めすロータの前進側歯形の半径
R₁の円弧によつて形成される包絡線と、同じ
く半径R₂の円弧によつて形成される包絡線と、
同じく半径R₆の円弧によつて形成される包絡
線とよりなることを特徴とするスクリユ・ロー
タ、 であつて、今、その一実施例を添付図面に従つて
説明すると以下のとおりである。 第３図は、本発明スクリユ・ロータを組込んで
構成した可圧縮性流体の圧縮機であつて、第３ａ
図は、同ｂ図におけるＡ−Ａ線に沿う側断面図、
第３ｂ図は、同ａ図示のＢ−Ｂ線に沿つて切断し
た横断面図である。図中、１は、おすロータで図
示してない駆動装置に連結した回転軸６０によつ
て回転駆動されると共に、ロータ１に対し軸６０
と対称位置に延びた支持軸６１と協動して、ロー
タ１を各端板６２および６３の軸受部６４および
６５に、回転自在に軸支されている。 ２は、おすロータ１に噛合うめすロータで、前
記ロータ２も、その各端面に延出する回転軸によ
り、端板６２，６３に回転自在に軸支されてい
る。６６は一対の相互に噛合つたロータ１および
２の外周を囲むケーシングであつて、その長手軸
方向端面でそれぞれ吸込口６７を有する低圧側端
板６２と、吐出口６８を備えた高圧側端板６３と
を連結し、ロータ歯溝面とケーシング内壁および
両端板内側とにより、作用空間６９を形成し、か
つ区画する。前記作用空間６９はケーシング内に
ある作用流体用の低圧通路７０および高圧通路７
１にそれぞれ通じる吸込口６７および吐出口６８
を有する。ケーシング６６の断面は円筒状空間を
平行に二つ並べて、その中心軸間距離が各円筒空
間の半径の和よりも小さく、したがつて両円筒空
間は相互に重なり部分を持ち、両空間内壁が交叉
する部分に稜線７２が現われる。 めすロータ２は、一条の各らせん溝が回転軸
（長手）方向に沿い、前記軸回りに通常200゜捩ら
れた６個の溝を備え、前記溝はロータ２のピツチ
円１６の内側にあり、溝間を区切る歯の高さはピ
ツチ円周を限界とし、また、前記溝形は、ほぼ内
に凹の曲線よりなる。 おすロータ１は、通常４条のらせん歯を備えて
いて、各歯条は回転軸（長手）方向に沿い、回転
軸回りに約300゜の捩りが与えられている。前記歯
条の歯丈は、同ロータのピツチ円の外側に位置
し、歯条と歯条との間にはめすロータ２の歯が入
込む溝が設けられていて、その歯形断面は大方、
外側に凸曲線よりなる。 作用空間６９は、ロータの溝面と歯面およびそ
の噛合線ならびに高圧側端板内側面によつてＶ字
形に区画され、ロータの回転により低圧側端板６
２の吸込口６７と前記作用空間との連通が締切ら
れた後、両ロータの噛合線の移動（両ロータの回
転に伴なう相対的な）により、前記区画された作
用空間の容積が締切り時におけるそれに比べて縮
小されて高圧側端板６３に穿設した吐出口６８に
連通して、その間に作用空間の縮小により圧縮
し、高圧になつた可圧縮性流体を、高圧室７１側
に吐出する。 その間、ロータ歯、溝面間の噛合い、ケーシン
グ内壁との間の摺動面およびロータ端面と両端板
内側面との間の摺動面の潤滑および気密保持（シ
ール）ならびに可圧縮性流体の断熱圧縮による発
熱を冷却するために、冷却潤滑油を、ノズル７３
を介して作用空間内に噴射している。 本発明のスクリユ・ロータは上述圧縮機に使用
された両ロータの歯形曲線に特徴があり、第４図
に、その一実施例を示す歯形ａ図からｄ図は、そ
のスクリユ・ロータを各回転軸に直交する平面に
より切断したときにみられる一対の噛合位相の異
なる歯形曲線の四つの状態を表わし、第４ｅ図
は、めすロータの歯底部およびおすロータの歯先
部の歯形の拡大図である。また、その噛合位相は
ａ図からｄ図の方向に進行する。図中、１は、お
すロータ、O_nは、同ロータの回転中心、１５は
同ロータのピツチ円で、おすロータ１は回転中心
O_nの回りに矢印方向（時計方向）に回転する。 ２は、おすロータ１と噛合う、めすロータであ
つて、回転中心O_fの回りに矢印方向（反時計方
向）に回転する。１６は同ロータ２のピツチ円
で、両ロータの回転中心O_n，O_fを結ぶ直線上に
おいて、ピツチ円１５と接する。前記点がピツチ
点O₃である。 なお、１８，１８−₁，１８−₂…は両ロータの
歯形曲線の接触部に生じる真空造成空間である。 第４ｄ図において、 (イ) めすロータの歯形曲線、 (a) 追従側歯形、その歯底から歯先側に沿つ
て、 (1) C₂−B₂；おすロータの歯形曲線の一部、
R₄を半径とする円弧C₁−B₁による包絡線。
点B₂で曲線B₂−A₂に接する。 (2) B₂−A₂；包絡線C₂−B₂と点B₂において
直交する直線上で、かつ、めすロータのピ
ツチ円１６の接線の上の点に中心点O₇を
有する半径R₇の円弧で、点A₂において曲
線A₂−H₂に接する。 (3) A₂−H₂；前記の点O₇とA₂とを結ぶ直線
上に中心O₈を有する、小さな半径R₈の円
弧。 (b) その前進側歯形、歯底から歯先側に沿つ
て、 (4) C₂−E₂；おすロータの回転中心O_nとめ
すロータの回転中心O_fとを結ぶ直線上で、
めすロータのピツチ円１６外に位置する点
O₁を中心にした角θ₁で、半径R₁の円弧。
点E₂で曲線E₂−F₂に接する。 ここで、θ₁＝40°〜46゜、1.05≦
R₁／R₅−１／2PCD≦1.3 ただし、PCD；おすロータのピツチ円
直径。 R₁／R₅−１／2PCDが１よりも大きければ大 きい程、θ₁が小さければ小さい程、C₂−E₂
を構成する歯形曲線のピツチ円付近の圧力
角を大きくすることができ、（第７，８図
も参照のこと）、R₁／R₅−１／2PCDが、１に 近ければ近い程、θ₁が大きければ大きい
程、めすロータの歯厚を厚くすることがで
きる。 本実施例においては、上記圧力角を充分
に大きくすることができ、かつ、強度的に
も充分な歯厚を確保できる範囲としてR₁
およびθ₁について上述範囲を選択してい
る。 (5) C′₂−D′₂；おすロータの歯形曲線の一部
である円弧B₁−C₁による包絡線B₂−C₂（前
記線上の点C₂は、また直線O_f−O_n上の点
でもある。）と直線O_f−O_n上であつて、ピ
ツチ円１６の外側に中心O₁を有する半径
R₁の円弧D₂−E₂との共通接線。 なお、前記C′₂−D′₂間は、半径R₅と同程
度の緩かな曲線を用いて滑かにつないでも
よい。 (6) E₂−F₂；点O₁，E₂を結ぶ直線の延長線
上に位置する点O₂を中心とした半径R₂の
円弧。点F₂で曲線F₂−G₂と接する。 (7) F₂−G₂；点O₂，F₂を結ぶ直線上に中心
O₆を有する半径R₆の円弧。点G₂で曲線G₂
−H₂と接する。 (8) G₂−H₂；外径に一致する。点H₂で曲線
A₂−H₂に接する。G₂−H₂の巾は、PCD×
（0.004〜0.01）mm程度とする。 (ロ) おすロータ歯形曲線 (a) 追従側歯形は、その歯先から歯元側に沿つ
て、 (9) D₁−C₁；おすロータの回転中心O_nを中
心にした中心角θ₂で、半径R₅の円弧。 点C₁において曲線C₁−B₁と接する。上
記のうち、 θ₂＝4゜〜8゜ θ₂が大きければ大きい程、空間１８を小
さくすることができ、θ₂が小さければ小さ
い程、曲線D₁−C₁，C′₂−D′₂の間の、お
す・めすロータ間の間隙を小さくできる。 本実施例においては、前記空間１８を充
分小さくすることができ、かつ、曲線C′₂
−D′₂の間のおす・めすロータ間の間隙も
実用上、問題にならない程度にできる範囲
として、θ₂について上記範囲を示す。 (10) C₁−B₁；おすロータ歯形曲線上の点C₁
と同ロータの回転中心O_nとを結ぶ直線上
に中心O₄を持ち、上記半径R₅の円弧D₁−
C₁に接する小さな半径R₄の円弧。点B₁で
曲線B₁−A₁に接する。 (11) B₁−A₁；めすロータ歯形の一部である
円弧B₂−A₂による包絡線。点A₁で曲線A₁
−H₁と接する。 (12) A₁−H₁；めすロータ歯形の一部、円弧
A₂−H₂による包絡線。 (b) 前進側歯形、その歯先から歯元側に沿つ
て、 (13) D₁−E₁；めすロータ歯形の一部である
円弧C₂−E₂による包絡線。点E₁で曲線E₁
−F₁と、点D₁で曲線D₁−C₁に接する。 (14) E₁−F₁；めすロータ歯形の一部、円弧
E₂−F₂による包絡線。点F₁で曲線F₁−G₁
と接する。 (15) G₁−H₁；歯底径と一致。点H₁で曲線
A₁−H₁に接する。 １例として、第４図に示された歯形にお
ける各半径および角度を、第１表に示す。 【表】 【表】 のピツチ円直径
効 果 本発明スクリユ・ロータ歯形曲線は、以上のと
おり成形されているので、 (1) 半径R₄の円弧C₁−B₁の中心点O₄を、おすロ
ータの回転中心O_nから伸びた半径線上に設け
たことにより、第５図を参照して、その点C₁
における接線と直線O_f−O_nに対する垂線ｌの
なす角θ₇が、中心点O₄をピツチ点O₃から伸び
た半径線上に設けた場合のそれθ′₇に比べ小さ
くでき、おすロータの追従側歯形曲線が両ロー
タの回転中心を結ぶ直線O_f−O_nより大きく離
れて、めすロータ追従側歯形曲線に近づき、空
間１８を小さくできる。 (2) 中心角θ₂に関連して、円弧C₁−B₁の中心点
O₄を直線O_f−O_nから大きく離して形成したの
で、さらに空間１８を小さくできる。 以上、第４ｂ〜ｃ図示のように両ロータの回
転に伴ない空間１８の体積が膨張する割合が小
さいため、その真空造成に費やされる動力損失
が少ない。 (3) 第(2)項に述べた条件に基いて、めす・おす両
ロータの噛合いにより吐出工程終了直前の吐出
口閉止時に形成されるおすロータ歯形の前進側
の空間７８〔第２ａ図参照〕は、前記ロータの
ねじ山を挾んで隣接する吸入側（低圧側）の作
用空間との間に、その性能を低下させない程度
の僅かな面積を有する連通路が形成される。そ
のため、空間７８内に閉込められた過圧縮気体
および残留するシール用等潤滑油が、前記連通
路を介して隣接する低圧側作用空間内に排出さ
れるので、吐出工程終了直前の吐出口閉止時に
おいて前記空間７８内で圧縮気体の過圧縮や液
体圧縮の行われることが解消し、それに伴なう
騒音や異常振動の発生または不測の摩耗、軸受
損耗などが発生しない。 さらに、従来技術で提案されている特開昭58
−214693号公報、特開昭58−131383号公報記載
のようなバイパス孔７７〔第２ｂ図参照〕を設
けることを要さず、構造が簡単で、しかも安価
なスクリユ圧縮機を提供することができる。 (4) 曲線B₁−A₁を、めすロータ歯形曲線の一部
である円弧B₂−A₂の包絡線とし、また円弧A₂
−H₂を小さな半径R₈の円弧としたので、第４
ａ図を参照して、ブローホールは実用上問題と
ならない大きさとすることができる。なお、同
図中、１はおすロータ、O_nはその回転中心、
１５はおすロータのピツチ円、２はめすロー
タ、O_fは、その回転中心、１６は、めすロー
タのピツチ円、６６は両ロータのケーシング、
７２は、ケーシングのおす・めすロータ内壁面
が交叉する稜線である。 (5) 第６図を参照して、曲線B₂−A₂を、めすロ
ータの歯溝の凹形の外側に中心O₇を有する円
弧としたので、第４ｄ図および第６図示の曲線
C₂−B₂をピツチ円１６上まで延長した場合ま
たは回転中心O_fと点B₂とを結ぶ直線をピツチ
円１６まで延長した場合に比べて同ロータの歯
形を切削成形するカツターのプロフイールの裾
が広がる傾向があり、圧力角θ₃も大きくできる
ので、歯形の加工精度を向上し、また、工具寿
命を延長させることができる。 (6) ピツチ円附近での圧力角θ₃を、円弧B₂−A₂
をピツチ円１６上H′₂まで延長した場合のそれ
θ′₃と比較して大きくとることができ、歯形の
加工精度が向上し、工具寿命を延長させること
ができる。 (7) 第７図を参照して、点E₂における歯形曲線
の接線とO_f−E₂直線とのなす角θ₄を、円弧C₂
−E₂の中心がピツチ円１６上にある場合にお
ける同様の角θ′₄に比べ大きくできるため、C₂
−E₂を構成する曲線のピツチ円付近の圧力角
を大きくできる。 (8) 第８図を参照して歯形曲線上の点F₂におけ
る同曲線の接線とO_f−F₂直線とのなす角θ₅を大
きくすることができ、（θ₅＞θ′₅）E₂−F₂を構成
する曲線のピツチ円附近での圧力角を大きくで
きる。 (9) 第９図を参照して、F₂−G₂曲線をめすロー
タの歯溝の凹形の外側に中心O₆を有する円弧
としたので円弧E₂−F₂をそのままピツチ円１
６まで延長した場合に比べ、前記ロータのホブ
加工時におけるホブカツターの側面の損傷を防
止し、工具の長寿命化が図れると共に、歯形の
加工精度が向上する。 (10) 歯形曲線上の点G₂における同曲線の接線と、
O_f−G₂直線とのなす角θ₆を大きくすることが
でき（θ₆＞θ′₆）、F₂−G₂を構成する曲線のピツ
チ円附近の圧力角を大きくすることができる。 以上、歯形曲線の圧力角を大きくでき、歯形
の加工精度が向上し、かつ、工具寿命を伸ばす
ことができる。 (11) 円弧B₂−A₂，A₂−H₂，C₂−E₂，E₂−F₂，
F₂−G₂およびC₁−B₁に噛合うそれぞれの歯形
曲線を、それぞれ円弧によつて形成される包絡
線B₁−A₁，A₁−H₁，D₁−E₁，E₁−F₁，F₁−
G₁，およびC₂−B₂としたので、耐摩耗性を向
上させることができる。 (12) 第１０図を参照して、上述のとおりであるか
ら、摺接面が同方向に湾曲し、その間に潤滑油
ｅが供給されると、両摺動面の移動により、滑
油が、くさび効果を奏し、歯面の潤滑と摺動面
のシール性を向上させることができる。 (13) 従来、シール点として重要な点にもかかわ
らず、不連続点である〔第１ｂ図の符号８、第
２図の符号２３参照〕ために、ノギス、マイク
ロメータはもとより、三次元測定等でも、フイ
ラーｆの先が球面のため、正確な位置測定が難
しかつた。すなわち、第１１ａ図、第１１ｂ
図、第１１ｃ図を参照して、歯形曲線に不連続
点があると、同じ点を測定するときにもフイラ
ーｆと接触する位置が定まらないので、不連続
点の正確な位置が解らない。ところがC₁−B₁
曲線を円弧とし連続曲線とした場合には、その
ようなことは生じないから測定が容易になる。
したがつて、正確な歯形曲線を加工成形し易
い。 以上詳述したように、本願の第１番目の発明に
よれば、めすロータの追従側歯形曲線の一部をそ
の歯底から歯先側に沿つて、おすロータの追従側
歯形の一部を形成する半径R₄の円弧によつて形
成される包絡線と、めすロータの歯溝の凹形の外
側に中心を有する半径R₇の円弧とにより形成し、
おすロータの追従側歯形曲線の一部を、その歯先
から歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ
直線を片側にみて中心角θ₂の角を挾む、おすロー
タの回転中心に中心を有する半径R₅の円弧と、
おすロータの回転中心から前記円弧の他端に伸び
た半径線上に中心を有し、前記回転中心を中心に
して画いた半径R₅の円弧に接する半径R₄の円弧
と、めすロータの追従側歯形の一部を形成する半
径R₇の円弧によつて形成される包絡線とにより
形成し、かつ、前記おすロータの追従側歯形を形
成する半径R₄の円弧の中心を各ロータの回転中
心を結ぶ直線より遠く離して位置させたので、吸
込側端板とおす・めすロータとの接触部に生じる
空間（真空造成空間）を小さくでき、その真空造
成に費やされる動力損失を少なくできる上、短絡
漏洩空間（ブローホール）を小さくすることがで
き、スクリユ・ロータの追従側歯形において潤滑
油による、くさび効果により両摺動面の潤滑性お
よび耐久性も向上させることができる。 また、本願第２番目の発明によれば、 めすロータの追従側歯形をその歯底から歯先側
に沿つて、おすロータの追従側歯形の一部を形成
する半径R₄の円弧によつて形成される包絡線と、
めすロータの歯溝の凹形の外側に中心O₇を有す
る半径R₇の円弧と、前記半径R₇の円弧と、その
ピツチ円１６とに接する小さな半径R₈の円弧に
より形成し、 めすロータの前進側歯形を、その歯底から歯先
側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線上に
おいて、めすロータのピツチ円よりも外側に中心
O₁を有し、前記直線を片側にみて中心角θ₁の角
を挾む、半径R₁の円弧と、前記半径R₁の円弧の
中心点と反対側に中心を有し、該半径R₁の円弧
に接する半径R₂の円弧と、めすロータの歯溝の
凹形の外側に中心を有し、前記半径R₂の円弧と、
そのピツチ円１６とに接する半径R₆の円弧によ
り形成し、かつ、前記めすロータの歯底は前記半
径R₁の円弧と前記半径R₄の円弧によつて形成さ
れる包絡線間を共通接線により接続し、 一方、おすロータの追従側歯形を、その歯先か
ら歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直
線を片側にみて中心角θ₂の角を挾む、おすロータ
の回転中心に中心を有する半径R₅の円弧と、お
すロータの回転中心から前記円弧の他端に伸びた
半径線上に中心を有し、前記回転中心を中心にし
て画いた半径R₅の円弧に接する半径R₄の円弧と、
めすロータの追従側歯形の半径R₇の円弧によつ
て形成される包絡線と、同じく半径R₈の円弧に
よつて形成される包絡線とにより形成し、 おすロータの前進側歯形を、その歯先から歯元
側に沿つて、めすロータの前進側歯形の半径R₁
の円弧によつて形成される包絡線と、同じく半径
R₂の円弧によつて形成される包絡線と、同じく
半径R₆の円弧によつて形成される包絡線とによ
り形成し、 前記おすロータの追従側歯形を形成する半径
R₄の円弧の中心を各ロータの回転中心を結ぶ直
線より遠く離して位置させたので、吸込側端板と
おす・めすロータとの接触部に生じる空間（真空
造成空間）を小さくでき、その真空造成に費やさ
れる動力損失を少なくでき、短絡漏洩空間（ブロ
ーホール）を小さくできるとともに、吐出側ケー
シング内壁面における吐出工程終了直前の吐出ポ
ート閉止時に生じる異常な振動や騒音を防止する
ことができる外、スクリユ・ロータの追従側歯形
および前進側歯形において、潤滑油によりくさび
効果を奏し、潤滑性およびシール性の向上、耐久
性の向上を達成することができ、さらに歯形曲線
の圧力角を大きくできることにより、歯形曲線の
加工性に優れ、かつ、ホブ工具の寿命も延ばすこ
とができ、また、ホブ加工が容易にできる。 すなわち、本発明によれば実用上有用なスクリ
ユ・ロータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来使用されているス
クリユ・ロータの歯形曲線であつて、第１ａ図、
第１ｂ図は、本出願人会社使用の歯形の一対のロ
ータにおける噛合わせ位相を異にする場合、第２
ａ図は他社使用の歯形の一例、第２ｂ図は、その
吐出側シリンダーの一部断面図、第３ａ図および
第３ｂ図は本発明スクリユ・ロータを施したロー
タ機械の側断面図および横断面図、第４ａ〜ｄ図
は、本発明スクリユ・ロータの一実施例における
一対のロータの歯形曲線を示し、それぞれ、その
ａ図からｄ図の方向に噛合位相が変化する。第５
図ないし第１０図は本発明スクリユ・ロータ歯形
曲線の特性を解説するための歯形曲線の一部拡大
説明図、第１１ａ〜ｃ図は、ロータ歯形曲線測定
のための説明図である。 １……おすロータ、２……めすロータ、O_nお
よびO_f……ロータの回転中心、１５および１６
……ピツチ円、１８……真空造成空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行な二軸の回りを噛合いながら回転する一
   対のめすロータおよびおすロータからなるスクリ
   ユ・ロータであつて、めすロータの各歯形の主要
   部は、そのピツチ円内に形成され、おすロータの
   各歯形の主要部がそのピツチ円外に形成されたタ
   イプのものにおいて、各ロータの回転軸に直交す
   る平面内に形成される各歯形曲線中、少なくと
   も、 めすロータの追従側歯形の一部の曲線が、その
   歯底から歯先側に沿つて、おすロータの追従側歯
   形の一部を形成する半径R₄の円弧によつて形成
   される包絡線と、めすロータの歯溝の凹形の外側
   に中心を有する半径R₇の円弧とよりなり、 おすロータの追従側歯形の一部の曲線が、その
   歯先から歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を
   結ぶ直線を片側にみて中心角θ₂の角を挾む、おす
   ロータの回転中心に中心を有する半径R₅の円弧
   と、おすロータの回転中心から前記円弧の他端に
   伸びた半径線上に中心を有し、前記回転中心を中
   心にして画いた半径R₅の円弧に接する半径R₄の
   円弧と、めすロータの追従側歯形の半径R₇の円
   弧によつて形成される包絡線とよりなり、かつ、
   おすロータの追従側歯形を形成する前記半径R₄
   の円弧の中心を各ロータの回転中心を結ぶ直線か
   ら遠く離して形成することを特徴とするスクリ
   ユ・ロータ。 ２ 平行な二軸の回りを噛合いながら回転するめ
   すロータおよびおすロータからなるスクリユ・ロ
   ータであつて、めすロータの各歯形の主要部は、
   そのピツチ円内に形成され、おすロータの各歯形
   の主要部がそのピツチ円外に形成されたタイプの
   ものにおいて、各ロータの回転軸に直交する平面
   内に形成される各歯形曲線中、少くとも、 めすロータの追従側歯形は、その歯底から歯先
   側に沿つて、おすロータの追従側の一部を形成す
   る半径R₄の円弧によつて形成される包絡線と、
   めすロータの歯溝の凹形の外側に中心を有する半
   径R₇の円弧と、前記半径R₇の円弧と、そのピツ
   チ円に接する小さな半径R₈の円弧とよりなり、 めすロータの前進側歯形は、その歯底から歯先
   側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線上に
   位置して、めすロータのピツチ円よりも外側に中
   心を有し、前記直線を片側にみて中心角θ₁の角を
   挾む、半径R₁の円弧と、前記半径R₁の円弧に対
   し、その中心点と反対側に中心を有し、該半径
   R₁の円弧に接する半径R₂の円弧と、めすロータ
   の歯溝の凹形の外側に中心を有し、前記半径R₂
   の円弧と、そのピツチ円とに接する半径R₆の円
   弧とよりなり、かつ、めすロータの歯底は半径
   R₁の円弧と、前記半径R₄の円弧によつて形成さ
   れる包絡線との間を共通接線または滑らかな曲線
   により接続する、 一方、おすロータの追従側歯形は、その歯先か
   ら歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直
   線を片側にみて中心角θ₂の角を挾む、おすロータ
   の回転中心に中心を有する半径R₅の円弧と、お
   すロータの回転中心から前記円弧の他端に伸びた
   半径線上に中心を有し、前記回転中心を中心にし
   て画いた半径R₅の円弧に接する半径R₄の円弧と、
   めすロータの追従側歯形の半径R₇の円弧によつ
   て形成される包絡線と、同じく半径R₈の円弧に
   よつて形成される包絡線とよりなり、かつ、おす
   ロータの追従側歯形を形成する前記半径R₄の円
   弧の中心を各ロータの回転中心を結ぶ直線から遠
   く離して形成し、 おすロータの前進側歯形は、その歯先から歯元
   側に沿つて、めすロータの前進側歯形の半径R₁
   の円弧によつて形成される包絡線と、同じく半径
   R₂の円弧によつて形成される包絡線と、同じく
   半径R₆の円弧によつて形成される包絡線とより
   なることを特徴とするスクリユ・ロータ。