JP2001193677A - スクリュー流体機械 - Google Patents

スクリュー流体機械

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JP2001193677A
JP2001193677A JP2000038858A JP2000038858A JP2001193677A JP 2001193677 A JP2001193677 A JP 2001193677A JP 2000038858 A JP2000038858 A JP 2000038858A JP 2000038858 A JP2000038858 A JP 2000038858A JP 2001193677 A JP2001193677 A JP 2001193677A
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screw
rotor
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fluid
fluid space
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JP2000038858A
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Shigeo Nakamura
重雄 中村
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ASUKA JAPAN KK
Aska Japan Inc
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ASUKA JAPAN KK
Aska Japan Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】スパイラキシャルスクリュー流体機械におい
て、ケーシング内で吸入側から吐出側へ吸入流体を移送
するに際し、ケーシングに内接するねじリード部で流体
を圧縮し、従来形より高真空、高圧力に且、最終吐出温
度を低くすることを目的とした。 【構成】ロータスパイラル面と対応する流体空間との間
において、ロータ回転に伴なって吸入からロータ終端ま
で異なるねじリードで複数段階で内部圧縮するスパイラ
キシャルスクリュー流体機械を構成した。 【効果】ねじリード部に圧縮機構を構成したので従来形
のスパイラキシャルスクリュー流体機械より高真空、高
圧力を確保できる。ロータ全長は同じねじリード数であ
れば従来形より短かくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスパイラキシャルス
クリュー流体機械にあって、ケーシング本体内に装着す
るロータを改善し、ケーシング行程内で高圧縮比を保つ
スパイラキシャルスクリュー流体機械に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の一条ねじで、左右同形、一体のロ
ータによるスパイラキシャルスクリュー流体機械の構造
は、コンプレッサとしての構成では、吸入側、始端ねじ
噛合せ部の一回転が押しのけ量となり、中間のねじリー
ド部は移送のみで圧縮機構がなく、吐出側、終端ねじ噛
合せ部で初めて圧縮され加圧された流体が吐出される構
成である。又真空ポンプとしての構成はロータの始端ね
じ噛合せ部の一回転を排気速度とし、圧縮機構のないね
じリード部を複数にし、このねじリード部の長さを立方
体容器とした分子間の気体分子運動と終端ねじ噛合せ部
で流体を圧縮することによって気体分子の密度を大とし
て真空ポンプを構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術に示したよ
うに一条ねじで左、右同形で一対のロータによるスパイ
ラキシャルスクリュー流体機械のコンプレッサとしての
構成で、圧縮機構は終端ねじ噛合せ部の一回転のみで、
圧縮比3が限界である。これ以上圧縮比を高くすると容
積効率が極端に低下すると共に圧縮温度が高くなり、ロ
ータ外径とケーシング内周が接触する事故が発生する。
これを防止するため、ロータ外径とケーシング内周のす
きまを大とすると、今度は高温吐出流体が吸入側へ逆流
し終端ねじ噛合せ部で流体を圧縮する以前に、吸入流体
が高温となり、更に圧縮温度が高くなる悪循環からロー
タ外径、スパイラル面の接触を誘発し、且、促進する。
従って前記したように圧縮比は3が限界になる。従って
ゲージ圧力で2kgf/cm以上の圧縮は不可能であ
った。
【0004】次のこのスクリュー流体機械を真空ポンプ
としての構成では、ロータのねじリード数を4〜6に設
定し、始端ねじ噛合せ部の一回転を排気速度として真空
ポンプを構成し得るが、1Pa(7.5×10−3To
rr)の真空を確保するため複数にしたねじリード部に
より立方体の容器として気体分子運動ができるよう構成
し、更に終端ねじ部の圧縮作用で前記真空度を保ってい
る。従ってこのねじリード部はロータ外径のスパイラル
面とケーシング内周とのすきまを最少にし、スパイラル
面から流体が吸入側へ逆流しないようにしなければねじ
リード部が立方体容器を構成し得ない。すなわち分子間
や分子と立方体の壁との気体分子運動を確保する立方体
容器となり得ないのである。この立方体容器を構成する
ためには、ロータ・ケーシングの加工精度を高精度にす
きまを管理し、更に加工後ライニング材を吹付けたりし
た無理な加工も強いられている。更に気体分子の密度が
大となり、高い真空を発生させる圧縮作用は、終端ねじ
噛合せ部のみに構成されているので終端部近辺が過大な
圧縮比となって急激な吐出温度の上昇となる。この上昇
した温度をもった流体はロータスパイラル面のすきまか
ら吸入側全域に逆流し、吸入流体の温度が上昇して再圧
縮に入る悪循環による膨張で前記すきまを大とせざるを
得ない欠点をもっている。この為1Paの真空を確保す
るには過大なコストを必要とし、更に1Pa以上の高真
空は達し得にくいのが現状である。
【0005】以上の如く従来の一条ねじ左右同形一対の
ロータで構成するスパイラキシャルスクリュー流体機械
は、ねじリード部が圧縮機構を備えておらず、それ故に
終端ねじ噛合せ部に過大な圧縮負荷をかけると共に、終
端部の高温流体がストレートに吸入側に逆流する欠点を
もっていた。本発明はこの欠点を補なうためこのねじリ
ード部に圧縮機構を構成することを課題とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題に
鑑みなされたもので、一条の左、右同形、一対ロータを
有するスパイラキシャルスクリュー流体機械にあって、
ロータ全長に対して必要な圧縮比、若しくは真空比を確
保するため、始端ねじ噛合せ部の吸入位置から終端ねじ
噛合せ部の吐出位置へ複数のねじリード部が構成する流
体空間を終端方向へ向って異なるねじリードが構成する
ねじ段数に従って、流体空間容積を縮小する圧縮構造を
ロータに構成する機構を採用した。
【0007】
【作用】課題を解決するための手段に示したように、一
条の左、右同形、一対のロータでなるスパイラキシャル
スクリュー流体機械に於いてロータのスパイラル面と溝
部が構成する、始端ねじ噛合せ部の吸入位置で封入され
る流体空間と、終端ねじ噛合せ部の吐出位置前の流体空
間との間で、ねじリード部が構成する立方体容積とした
流体空間を、終端方向に向って複数段の異なるねじリー
ドにより、複数段で流体空間の容積を、圧縮、縮小し、
最終圧縮比を保つ圧縮構造をロータに構成することによ
り、コンプレッサではこのねじリード部で容積比3の流
体空間を構成することができるので終端ねじ噛合せ部の
圧縮比3と相乗すれば圧縮比9が確保でき、一条左、右
同形一対ロータでは不可能とされていた7kgf/cm
Gの吐出圧力のオイルフリー流体が容易に昇圧でき利
用されることができる。
【0008】又真空ポンプとしては複数のねじリード部
が保つ空間が立方体容器とした機能によって、気体分子
運動で初期の真空度を保ちながら、更にロータスパイラ
ル面が構成する複数の異なったねじリードによる複数段
で吸入流体空間の容積を縮小することにより圧縮比3〜
4を保ち、このねじリード部終端迄に高密度気体分子と
なって高い真空度が確保できる上、更に終端ねじ噛合せ
部の圧縮比3と連動して目標とする1Pa(7.5×1
−3Torr)以上の高真空度を達成できる作用をも
っている。
【0009】
【実施例】図1〜図5の参照による実施例で構成を説明
する。参照例はアルキメデス曲線と、クインビー曲線よ
り成るスパイラキシャルスクリュー流体機械を構成した
ものの内、真空ポンプとしての構成例で、図1は本発明
構造のスクリュー真空ポンプを表わし、ロータ全長から
複数のねじリード部に於けるロータスパイラル面によっ
て流体空間の容積が、終端ねじ噛合せ部に近づくに従が
い異なるねじリードで3段階で必要圧縮比まで圧縮する
構成の組立構造を示す。図1〜図3に於いて1ケーシン
グ、2左ロータ、3右ロータを示し、4aは吸入側ロー
タスパイラル面で4aから4b、中間ロータスパイラル
面、そして4c吐出側ロータスパイラル面とねじリード
が小となって、左、右ロータに構成される。5aは吸入
流体空間、5bは4bねじリードにおける中間流体空
間、5cはねじリード終端4cの吐出側流体空間を示
す。7は吐出側サイドカバーで11吐出孔を設ける。8
は吸入側サイドカバー、9は流体吸入口、10は流体吐
出口である。図2は右ロータを表わしねじリード数を9
とした構成で4a吸入側ロータスパイラル面は、4b、
4cと流体吐出口に近づくにつれ3段階に巾が小とな
る。それに伴なってSの吸入側ねじリードがSの中
間ねじリードからSの吐出側ねじリードに短くなる。
それと共に、5aの吸入流体空間は5bの中間流体空間
から5cの吐出側流体空間に圧縮されることを示してい
る。図3は図2の右ロータをA矢視した側面を表わし、
アルキメデス曲線とCクインビー曲線及びC
で構成されたねじ歯形である。図4は従来構造のスクリ
ュー真空ポンプを示し、図5は同、右ロータを表わす
が、S吸入側ねじリードとS吐出側ねじリードが同
寸法であることを示している。
【0010】次に図1及び図2により回転作動を説明す
る。モータ(図示せず)により3、右ロータは右回転す
れば駆動・従動ギヤーの連動によって2、左ロータは右
ロータと同期逆回転で左回転する。この回転によって9
流体吸入口より吸入した流体は、4a吸入側ロータスパ
イラル面のねじリードによって区画された5aの吸入流
体空間と、5c吐出側流体空間との間で、S吸入側ね
じリードにおける5a吸入流体空間の立方体容積を一つ
の容器となって吐出側へ移動しながら流体分子間及び分
子と、6立方体容積の壁との衝突流体分子運動で真空度
を上昇させる。2、3ロータは4a吸入側ロータスパイ
ラル面が4b、4cに図示の如く3段階に巾が細くなる
と共に、同時にSの吸入側ねじリードも3段階でS
の中間ねじリードからSの吐出側ねじリードと小さく
なる構成に創成加工している。そのため、5a吸入流体
空間の容積は高真空度を創出させるに必要な圧縮比を3
段階に構成して、5c吐出側流体空間の容積に圧縮する
ので、S吸入側ねじリードの5aの立方体容積は異な
るねじリードによって3段階で容積を縮小させながら、
吸入流体を吐出側へ移動させると共に大きな圧縮比で流
体を圧縮することになり、更に真空度を付加することが
できる。この高真空になった流体は2、3ロータの終端
ねじ噛合せ部でもう一度圧縮され、前記の5c吐出側流
体空間の真空度より数段高い高真空度を生じさせ得るの
で、従来のスパイラキシャルスクリュー流体機械から得
る真空度より格段に高い真空が得られる。
【0011】このスクリュー流体機械をコンプレッサと
して構成する場合、5aの吸入流体空間の容積は、終端
ねじ噛合せ部に近づくに従って、5bの中間流体空間を
通って3段階で圧縮され、5c吐出側流体空間の容積と
なり、圧縮比が3以上確保するのは容易なので、この作
動を初期一段として、更に終端ねじ噛合せ部における圧
縮比3を二段として、吐出圧力を考察すれば圧縮比は9
が確保できオイルフリー流体で最も利用の多い7kgf
/cmGの吐出圧力の流体を使用することは容易であ
る。尚真空ポンプの如き立方体容器としての流体空間を
構成する必要はない。次に図6は角ねじ形状をもった従
来の一条の左、右同形ねじ一対のロータによるスパイラ
キシャルスクリュー流体機械を表わすが、このロータも
前述したアルキメデス、クインビー曲線のロータと同様
に2、3ロータは、異なるねじリードによって4a吸入
側ロータスパイラル面が4b、4cと複数段階に巾が細
くなるように、又同時にSの吸入側ねじリードがS
の中間ねじリードから段階的にてS吐出側ねじリード
と小さくなる構成に加工、創成することによって、高圧
縮比のスクリュー流体機械を構成することができる。
【0012】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、ロータをス
パイラル面とそれに対応する溝部が構成する流体空間容
積が、終端ねじ噛合せ部に近づくに従って異なるねじリ
ードで複数段にて圧縮、縮小する構造にねじを創成する
ことと、終端ねじ噛合せ部で更に加圧をするので、コン
プレッサとしては吐出圧力7kgf/cmG、これに
流体分子運動が付加する真空ポンプでは1Pa(7.5
×10−3Torr)以上の真空度が容易に確保できる
ようになった。又、ケーシング内ねじリード及び終端ね
じ噛合せ部と圧縮機構が分割されているので、従来のス
クリュー流体機械と比較し同仕様にて使用時は吐出温度
は低くおさえられる。ねじリード寸法が中央及び、終端
ねじ噛合せ部直前と短くなるので、同一ねじリード数の
場合、従来のスクリュー流体機械に比較しロータ長さが
短かく構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のアルキメデス・クインビー曲線でな
るスパイラキシャルスクリュー流体機械の縦断面図。
【図2】 本発明のアルキメデス・クインビー曲線でな
るスパイラキシャルスクリュー流体機械の右ロータ図。
【図3】 本発明のアルキメデス・クインビー曲線でな
るスパイラキシャルスクリュー流体機械の右ロータ側面
図。
【図4】 従来構造のアルキメデス・クインビー曲線で
なるスパイラキシャルスクリュー流体機械の縦断面図。
【図5】 従来構造のアルキメデス・クインビー曲線で
なるスパイラキシャルスクリュー流体機械の右ロータ
図。
【図6】 従来構造の角ねじ形状でなるスパイラキシャ
ルスクリュー流体機械のケーシング、ロータの縦断面
図。
【符号の説明】
1……ケーシング 2……左ロータ 3……右ロータ 4a……吸入側ロー
タスパイラル面 4b……中間ロータスパイラル面 4c……吐出側ロー
タスパイラル面 5a……吸入流体空間 5b……中間流体空
間 5c……吐出側流体空間 6……立方体容積の
壁 7……吐出側サイドカバー 8……吸入側サイド
カバー 9……流体吸入口 10……流体吐出口 11……吐出孔 S……吸入側ねじ
リード S……中間ねじリード S……吐出側ねじ
リード C……アルキメデス曲線 C……クインビー
曲線 C……円 L……ロータ全長

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルキメデス曲線とクインビー曲線からな
    る歯形を有する、一条の左、右同形ねじ一対のロータを
    有するスパイラキシャルスクリュー流体機械に於いて、
    左、右のロータにあって始端の、吸入流体空間の容積と
    終端ねじ噛合せ部、直前の、吐出側流体空間の容積との
    必要とする容積比を複数の異なるねじリードにより複数
    段に構成し、ねじリードのロータスパイラル面と対応す
    る溝部の立方体容積との間において、ロータを回転する
    ことによって、吸入流体空間の容積が終端ねじ噛合せ部
    に移動するに従って、複数段で必要とした容積比の吐出
    側流体空間の容積まで圧縮し、縮小する構成にロータね
    じを創成したことを特徴としたスパイラキシャルスクリ
    ュー流体機械。
  2. 【請求項2】角ねじ形状からなる歯形を有する、一条の
    左、右同形ねじ一対のロータを有するスパイラキシャル
    スクリュー流体機械に於いて、左、右のロータにあって
    始端の、吸入流体空間の容積と、終端ねじ噛合せ部、直
    前の、吐出側流体空間の容積との必要とする容積比を複
    数の異なるねじリードにより複数段に構成し、ねじリー
    ドのロータスパイラル面と対応する溝部の立方体容積と
    の間において、ロータを回転することによって、吸入流
    体空間の容積が終端ねじ噛合せ部に移動するに従って、
    複数段で必要とした容積比の、吐出側流体空間の容積ま
    で圧縮し、縮小する構成にロータねじを創成したことを
    特徴としたスパイラキシャルスクリュー流体機械。
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