JPH0213157B2 - - Google Patents
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- JPH0213157B2 JPH0213157B2 JP58247687A JP24768783A JPH0213157B2 JP H0213157 B2 JPH0213157 B2 JP H0213157B2 JP 58247687 A JP58247687 A JP 58247687A JP 24768783 A JP24768783 A JP 24768783A JP H0213157 B2 JPH0213157 B2 JP H0213157B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or engines
- F01C1/084—Toothed wheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、スクリユー形のロータにより空気を
圧縮する圧縮機に係り、特に効率的な圧縮を行う
ために熱膨張の小さいロータ材料を使用し、しか
も熱膨張の小さい分だけロータ間のギヤツプを小
さくした圧縮機に関する。
圧縮する圧縮機に係り、特に効率的な圧縮を行う
ために熱膨張の小さいロータ材料を使用し、しか
も熱膨張の小さい分だけロータ間のギヤツプを小
さくした圧縮機に関する。
スクリユー形圧縮部はオス、メス一対のスクリ
ユー式のロータにより、空気を圧縮排気する構造
となつている。
ユー式のロータにより、空気を圧縮排気する構造
となつている。
第１図Ａ，Ｂはスクリユー形圧縮機のスクリユ
ーロータ構造の一例を示す正面側および断面図で
あつて、オス１、メス２一対のスクリユーロータ
の回転により吸込側から供給された空気がロータ
間のギヤツプで圧縮されて吐出側に排出される構
造になつている。
ーロータ構造の一例を示す正面側および断面図で
あつて、オス１、メス２一対のスクリユーロータ
の回転により吸込側から供給された空気がロータ
間のギヤツプで圧縮されて吐出側に排出される構
造になつている。
従来のスクリユー形圧縮機ではロータの摩耗等
により圧縮効率が低下することを考慮して、オス
１とメス２のロータは非接触で駆動一回転する方
式になつている。
により圧縮効率が低下することを考慮して、オス
１とメス２のロータは非接触で駆動一回転する方
式になつている。
一般に、スクリユー形圧縮機においては、スク
リユーロータの回転により空気が圧縮されて発熱
し、それに伴つてスクリユーロータも定常運転時
に約200℃に加熱される。
リユーロータの回転により空気が圧縮されて発熱
し、それに伴つてスクリユーロータも定常運転時
に約200℃に加熱される。
従つて、スクリユーロータは温度の上昇に伴つ
て熱膨張しロータ間のギヤツプが減少し、ついに
はオス、メスのロータが接触状態になる。そのた
め、スクリユーロータの駆動一回転によりロータ
が摩耗し、圧縮効率が低下する。そこで、定常運
転の圧縮時におけるロータ間のギヤツプを適正に
保つためには、室温で組み立てる際にロータ間の
ギヤツプを熱膨張分だけ広く設ける必要がある。
て熱膨張しロータ間のギヤツプが減少し、ついに
はオス、メスのロータが接触状態になる。そのた
め、スクリユーロータの駆動一回転によりロータ
が摩耗し、圧縮効率が低下する。そこで、定常運
転の圧縮時におけるロータ間のギヤツプを適正に
保つためには、室温で組み立てる際にロータ間の
ギヤツプを熱膨張分だけ広く設ける必要がある。
従来のスクリユーロータ材料としてはS30C〜
S45Cまでの構造用炭素鋼あるいはダクタイル鋳
鉄等が一般に使用されている。しかし、この種の
材料では熱膨張係数が12×10-6と高いため、室温
の組み立て時にロータ間のギヤツプを大きく取る
必要がある。例えばS40C（熱膨張係数12×10-6）
によりオス、メス一対のスクリユーロータを作製
し、定常運転の温度を200℃とすると、室温（20
℃）の組み立て時のロータ間のギヤツプは約
400μｍとなる。
S45Cまでの構造用炭素鋼あるいはダクタイル鋳
鉄等が一般に使用されている。しかし、この種の
材料では熱膨張係数が12×10-6と高いため、室温
の組み立て時にロータ間のギヤツプを大きく取る
必要がある。例えばS40C（熱膨張係数12×10-6）
によりオス、メス一対のスクリユーロータを作製
し、定常運転の温度を200℃とすると、室温（20
℃）の組み立て時のロータ間のギヤツプは約
400μｍとなる。
従つて、室温から定常運転の温度までのスクリ
ユーロータ間のギヤツプが大きいため、従来の熱
膨張係数の大きな材料からなる圧縮機では熱膨張
差分だけ空気の圧縮効率が低いという間題点を有
している。このように、従来の構造用炭素鋼およ
びダクタイル鋳鉄から成るスクリユーロータでは
本質的に熱膨張係数が大きいため、室温の組み立
て時にロータ間のギヤツプを小さくすることが因
難であつた。
ユーロータ間のギヤツプが大きいため、従来の熱
膨張係数の大きな材料からなる圧縮機では熱膨張
差分だけ空気の圧縮効率が低いという間題点を有
している。このように、従来の構造用炭素鋼およ
びダクタイル鋳鉄から成るスクリユーロータでは
本質的に熱膨張係数が大きいため、室温の組み立
て時にロータ間のギヤツプを小さくすることが因
難であつた。
よつて、従来の圧縮機では、スクリユーロータ
の形状等の設計変更を図つても室温から定常運転
までの圧縮効率を大巾に改善するには自ら制限さ
れるという問題点を有していた。
の形状等の設計変更を図つても室温から定常運転
までの圧縮効率を大巾に改善するには自ら制限さ
れるという問題点を有していた。
本発明の目的は、圧縮機の運転初期でも定常運
転時と差のない圧縮効率を得ることができる圧縮
機を提供するにある。
転時と差のない圧縮効率を得ることができる圧縮
機を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の要旨は、オス、メス一対のスクリユー
ロータによつて空気を圧縮する圧縮機において、
スクリユーロータが６×10-6／℃以下の熱膨張係
数を有するFeとNi及び／又はCoを主成分とする
合金からなることである。この合金は重量比で
Ni：32〜42％を主成分とし残部Feおよび不可避
的不純物からなるFe−Ni系合金、Ni＋Co：32〜
46％を主成分とし残部Feおよび不可避的不純物
からなるFe−Ni−Co系合金あるいはＣ：2.4％以
下、Si：２％以下、Mn：１％以下、Ni：35〜42
％、残部Feおよび不可避不純物のFe−Ni系鋳鉄
から形成されることにある。
ロータによつて空気を圧縮する圧縮機において、
スクリユーロータが６×10-6／℃以下の熱膨張係
数を有するFeとNi及び／又はCoを主成分とする
合金からなることである。この合金は重量比で
Ni：32〜42％を主成分とし残部Feおよび不可避
的不純物からなるFe−Ni系合金、Ni＋Co：32〜
46％を主成分とし残部Feおよび不可避的不純物
からなるFe−Ni−Co系合金あるいはＣ：2.4％以
下、Si：２％以下、Mn：１％以下、Ni：35〜42
％、残部Feおよび不可避不純物のFe−Ni系鋳鉄
から形成されることにある。
上記、スクリユーロータを構成する材料は熱膨
張係数が６×10-6以下であり、従来の構造用炭素
鋼あるいはダクタイル鋳鉄（熱膨張係数12×
10-6）に比べて２分の１小さくなつている。
張係数が６×10-6以下であり、従来の構造用炭素
鋼あるいはダクタイル鋳鉄（熱膨張係数12×
10-6）に比べて２分の１小さくなつている。
圧縮機の定常運転時（200℃）におけるオス、
メスのスクリユーロータ間のギヤツプを零と仮定
すれば、本発明に係る圧縮機のスクリユーロータ
は、室温の組み立て時のロータ間のギヤツプを従
来の２分１程度小さくすることができる。
メスのスクリユーロータ間のギヤツプを零と仮定
すれば、本発明に係る圧縮機のスクリユーロータ
は、室温の組み立て時のロータ間のギヤツプを従
来の２分１程度小さくすることができる。
したがつて、室温から定常運転までの圧縮効率
を大巾に改善することが可能となる。
を大巾に改善することが可能となる。
第２図は従来のS45Cと本発明におけるFeとNi
及び／又はCoを主成分とする合金のうちのFe−
Ni系合金（Ni：31〜47％）の熱膨張と温度との
関係を示す線図である。
及び／又はCoを主成分とする合金のうちのFe−
Ni系合金（Ni：31〜47％）の熱膨張と温度との
関係を示す線図である。
S45Cの熱膨張は温度の上昇につれて直線的に
増加する。一方、ニツケル35％及び39％を含有す
るFe−Ni系合金では200℃の熱膨張量がS45Cの
約10分の１となつている。
増加する。一方、ニツケル35％及び39％を含有す
るFe−Ni系合金では200℃の熱膨張量がS45Cの
約10分の１となつている。
従つて、この種の材料をスクリユーロータに適
用すれば、定常運転時の温度（200℃）における
熱膨張量の差分だけ室温でのロータ間のギヤツプ
を小さくすることができる。よつて室温から定常
運転時に移行する際の圧縮効率を大巾に向上させ
ることができる。
用すれば、定常運転時の温度（200℃）における
熱膨張量の差分だけ室温でのロータ間のギヤツプ
を小さくすることができる。よつて室温から定常
運転時に移行する際の圧縮効率を大巾に向上させ
ることができる。
一例としてスクリユーロータをFe−39％Ni系
合金で形成すると共に、ロータの軸芯間の距離を
200mmとし、定常運転時の温度を200℃とした場合
には室温の組み立て時のロータ間のギヤツプを
140μｍにすることができ、従来のロータ間のギ
ヤツプに比べて半減させることが可能である。
合金で形成すると共に、ロータの軸芯間の距離を
200mmとし、定常運転時の温度を200℃とした場合
には室温の組み立て時のロータ間のギヤツプを
140μｍにすることができ、従来のロータ間のギ
ヤツプに比べて半減させることが可能である。
第３図は熱膨張係数に及ぼすFe−Ni系合金の
Ni含有量の影響を示す線図である。
Ni含有量の影響を示す線図である。
Fe−Ni系２元合金では定温の組み立て時のロ
ータ間のギヤツプを半減させ高い圧縮効率を得る
には熱膨張係数を30〜200℃の間で６×10-6以下
に抑制する必要があり、そのためNi量を32〜46
％に限定することが好ましい。Ni量が32％以下
ではFe−Ni系合金の熱膨張係数を６×10-6以下
にすることができなく、圧縮効率を改善する効果
が小さい一方、Ni量が46％を越えると、熱膨張
係数が６×10-6以上となつて、却つて圧縮効率を
低下させる。
ータ間のギヤツプを半減させ高い圧縮効率を得る
には熱膨張係数を30〜200℃の間で６×10-6以下
に抑制する必要があり、そのためNi量を32〜46
％に限定することが好ましい。Ni量が32％以下
ではFe−Ni系合金の熱膨張係数を６×10-6以下
にすることができなく、圧縮効率を改善する効果
が小さい一方、Ni量が46％を越えると、熱膨張
係数が６×10-6以上となつて、却つて圧縮効率を
低下させる。
従つて、基本的な組成としては鉄にニツケルを
32〜46％含有した合金がベースとなる。
32〜46％含有した合金がベースとなる。
一方、コバルトは熱膨張係数に対しニツケルと
等価の効果を有するため、本発明はコバルトが含
有される場合にはニツケル＋コバルト量で32〜46
％と規定される。
等価の効果を有するため、本発明はコバルトが含
有される場合にはニツケル＋コバルト量で32〜46
％と規定される。
他方、このFe−Ni2元合金はオーステナイト系
合金であるため、切削性及び強度が若干劣る欠点
がある。従つて、切削性を向上させるために燐を
添加したり、黒鉛を基地に晶出させたりするのは
好ましい。さらに強度を向上させるためには、炭
化物形成元素であるクロム等を添加したり、さら
に析出強化元素であるアルミニウム、チタン等を
添加して析出硬化を利用するのは好ましい。
合金であるため、切削性及び強度が若干劣る欠点
がある。従つて、切削性を向上させるために燐を
添加したり、黒鉛を基地に晶出させたりするのは
好ましい。さらに強度を向上させるためには、炭
化物形成元素であるクロム等を添加したり、さら
に析出強化元素であるアルミニウム、チタン等を
添加して析出硬化を利用するのは好ましい。
しかし、上気の元素（Ｐ、Cr、Al、Ti等）を
多量に添加すると、かえつて強度の低下及び熱膨
張係数が増大する等の問題があるので、好ましく
は以下に示す範囲で制限すべきである。
多量に添加すると、かえつて強度の低下及び熱膨
張係数が増大する等の問題があるので、好ましく
は以下に示す範囲で制限すべきである。
Ｃ：3.0％以下、Mn：５％以下、Si：５％以
下、Cr：９％以下、Co：９％以下、Cu：３％以
下、Ti：５％以下、Al：３％以下。
下、Cr：９％以下、Co：９％以下、Cu：３％以
下、Ti：５％以下、Al：３％以下。
第４図は炭素2.4％、珪素２％およびマンガン
１％を一定としてニツケル量を変えた際のFe−
Ni系２元合金の熱膨張係数とNi量の関係を示す
線図である。
１％を一定としてニツケル量を変えた際のFe−
Ni系２元合金の熱膨張係数とNi量の関係を示す
線図である。
前述した様に炭素、珪素およびマンガンを含有
せしめたFe−Ni系２元合金は第３図に示したFe
−Ni系２元合金に比較して熱膨張係数が大きく
なる傾向を示す。ここで本発明での熱膨張係数６
×10-6となる組成はNi量で35〜42％である。
せしめたFe−Ni系２元合金は第３図に示したFe
−Ni系２元合金に比較して熱膨張係数が大きく
なる傾向を示す。ここで本発明での熱膨張係数６
×10-6となる組成はNi量で35〜42％である。
この上記の組成からなるFe−Ni系２元合金は
スクリユーロータを鋳造法で一体成形あるいはス
クリユーロータと軸とを鋳ぐるみで一体に鋳造す
るのに供するものである。
スクリユーロータを鋳造法で一体成形あるいはス
クリユーロータと軸とを鋳ぐるみで一体に鋳造す
るのに供するものである。
本発明における低熱膨張材料（熱膨張係数６×
10-6）と従来の構造用炭素鋼（熱膨張係数12×
10-6）でオス、メスのスクリユーロータをそれぞ
れ製作し、圧縮効率の比較を行つた。吐出圧力７
Kg／cm2、吸込流量1000m3／ｈとして圧縮効率を比
較した。
10-6）と従来の構造用炭素鋼（熱膨張係数12×
10-6）でオス、メスのスクリユーロータをそれぞ
れ製作し、圧縮効率の比較を行つた。吐出圧力７
Kg／cm2、吸込流量1000m3／ｈとして圧縮効率を比
較した。
その結果、従来の圧縮機では圧縮効率が65％で
あつたが、本発明による圧縮機は圧縮効率が68％
となり大巾に改善されることが判明した。
あつたが、本発明による圧縮機は圧縮効率が68％
となり大巾に改善されることが判明した。
このことより、FeとNi及び／又はCoを主成分
とする合金によりスクリユーロータを構成する本
発明は、室温の組み立て時にロータ間のギヤツプ
を２分の１にすることができるので、圧縮効率を
大巾に向上させることができる。
とする合金によりスクリユーロータを構成する本
発明は、室温の組み立て時にロータ間のギヤツプ
を２分の１にすることができるので、圧縮効率を
大巾に向上させることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、圧縮機の圧縮効率、特に室温から定常運転時
までの圧縮効率を大巾に高めることができ、運転
時に大巾な省エネルギーが達成できると共に、過
負荷によりロータ温度が異状に上昇してもロータ
相互が接触状態となりにくく、圧縮機の信頼性が
向上するという顕著な効果を有する。さらに、ス
クリユーロータをオーステナイト系材料で形成し
たので耐腐食性が優れ、湿潤空気を圧縮すること
ができるという利点を兼ね備えている。
ば、圧縮機の圧縮効率、特に室温から定常運転時
までの圧縮効率を大巾に高めることができ、運転
時に大巾な省エネルギーが達成できると共に、過
負荷によりロータ温度が異状に上昇してもロータ
相互が接触状態となりにくく、圧縮機の信頼性が
向上するという顕著な効果を有する。さらに、ス
クリユーロータをオーステナイト系材料で形成し
たので耐腐食性が優れ、湿潤空気を圧縮すること
ができるという利点を兼ね備えている。
第１図Ａ，Ｂはスクリユー形圧縮機のスクリユ
ー部の構造の一例を示す平面図および縦断面図、
第２図は温度変化に対するS45Cと鉄−ニツケル
合金の熱膨張曲線、第３図は鉄−ニツケル系合金
のNi含有量と熱膨張係数との関係を示す線図、
第４図は高ニツケル球状黒鉛鋳鉄のNi含有量と
熱膨張係数との関係を示す線図である。 １……オスのスクリユーロータ、２……メスの
スクリユーロータ。
ー部の構造の一例を示す平面図および縦断面図、
第２図は温度変化に対するS45Cと鉄−ニツケル
合金の熱膨張曲線、第３図は鉄−ニツケル系合金
のNi含有量と熱膨張係数との関係を示す線図、
第４図は高ニツケル球状黒鉛鋳鉄のNi含有量と
熱膨張係数との関係を示す線図である。 １……オスのスクリユーロータ、２……メスの
スクリユーロータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ オス・メス一対のスクリユーロータによつて
空気を圧縮する圧縮機において、スクリユーロー
タは６×10-6／℃以下の熱膨張係数を有するFe
とNi及び／又はCoを主成分とする合金からなる
ことを特徴とする圧縮機。 ２ 前記FeとNi及び／又はCoを主成分とする合
金は、重量比でNi：32〜46％を主成分とし、残
部をFeおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧縮機。 ３ 前記FeとNi及び／又はCoを主成分とする合
金は、重量比でNi＋Co：32〜42％を主成分とし、
残部をFeおよび不可避的不純物からなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧縮機。 ４ 前記FeとNi及び／又はCoを主成分とする合
金は、重量比でＣ：2.4％以下、Si：２％以下、
Mn：１％以下、Ni：35〜42％、残部Feおよび不
可避的不純物からなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の圧縮機。 ５ 前記オス・メス一対のスクリユーロータ間の
ギヤツプを熱膨張差分だけ小さくしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
記載の圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24768783A JPS60142081A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24768783A JPS60142081A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60142081A JPS60142081A (ja) | 1985-07-27 |
| JPH0213157B2 true JPH0213157B2 (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=17167148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24768783A Granted JPS60142081A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60142081A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63162841A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-06 | Nippon Chuzo Kk | 快削性低熱膨脹合金 |
| JP2622684B2 (ja) * | 1987-04-28 | 1997-06-18 | 株式会社日立製作所 | 圧縮機用複合スクリューロータの製造法 |
| JP2741256B2 (ja) * | 1989-08-24 | 1998-04-15 | 株式会社日立製作所 | 低熱膨張焼結合金及びその製造方法並びに圧縮装置 |
| US6371744B1 (en) | 1998-03-23 | 2002-04-16 | Taiko Kikai Industries Co., Ltd. | Dry screw vacuum pump having spheroidal graphite cast iron rotors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS588784B2 (ja) * | 1976-07-28 | 1983-02-17 | 日本電気株式会社 | 半二重デ−タ通信方式 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57142187U (ja) * | 1981-03-02 | 1982-09-06 | ||
| JPS588784U (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-20 | 株式会社日立製作所 | スクリユ−ロ−タ |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP24768783A patent/JPS60142081A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS588784B2 (ja) * | 1976-07-28 | 1983-02-17 | 日本電気株式会社 | 半二重デ−タ通信方式 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60142081A (ja) | 1985-07-27 |
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