JPH0321759B2 - - 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、説明の都合上 (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１０〜１
４間を、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コロイド曲線と
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６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少さい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) 作用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、他社使用
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少ない。 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
法測定が為し難い。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。 (ヘ) ピツチ円付近での歯形の圧力角が、ほぼ０に
なるため精度良く加工することが難しく、加工
工具の寿命も短い。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、それに要する動力を（圧縮操
作とは無関係な）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、２
９〜３０；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によるエピトコロイド曲線、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
（直線１７〜２９上の点３６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、２
５〜２６；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、２７〜２１；ピツチ円１５上に中心を持
つ円弧。 よりなるが、図示のバキユーム空間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２ａ図に示
す回転位置にある場合、両ロータは点３１，３０
および６９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７３
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６７（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６８（第３図参照）側においては、空
間７３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７３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７０にバイパス孔７１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７１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、本発明は、従来、本出願人が使用して
いる第１図示の歯形が備える前述の利点を失うこ
となく、もしくは本発明技術に基く前述利点の減
縮量を可能な限り少なくして、問題点として挙げ
られた事項、すなわち、行程容積を大きくし、シ
ール点の形を変えて摩耗を防止し、長期使用に対
し効率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
出ポート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、圧力角を大きくと
つて歯形の加工精度、工具寿命の向上を図り、あ
わせて工具の成形を容易にすることができる新規
歯形を提供することを目的とする。なお、その他
の目的および効果については、以下に述べる本発
明の実施例の説明中で明らかにする。 構 成 以下に、本発明歯形について、添付図面に示す
一実施例に基いて説明する。 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を示し、その第３
ａ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、図示してない原動機に連結した回転軸４０に
よつて回転駆動されると共に、ロータ１に対し軸
４０の対称位置に伸びた支持軸４１と協動して、
ロータ１を各端板４２および４３の軸受部４４お
よび４５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４２，４３に回転自在に軸支されている。４６
は、一組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、それぞれ流体吸込口４７を有する低圧側端
４２と、吐出口４８を備えた高圧側端板４３とを
連結し、ロータ歯、溝面、ケーシング内壁および
両端板内壁により、作用空間４９を形成し、かつ
区画する。前記作用空間４９は、ケーシング内に
ある作用流体用の低圧通路５０および高圧通路５
１にそれぞれ連通する吸込口４７および吐出口４
８を有する。ケーシング４６の断面は、円筒状空
間を平行に二つ並べて、その中心軸摩距離が各円
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る部分を持ち、両空間内壁が
交叉する個所に稜線５２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°程度
捩られた六個の溝を備え、前記溝は、その大部分
がロータ２のピツチ円の内側にあり、溝間を区切
る歯の高さはピツチ円周よりもわずかに突出し、
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、通常四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
時回りに約300°の捩りが与えられている。前記歯
条の歯丈は、一部同ロータのピツチ円周の内側に
伸びるほか、その大部分は前記ピツチ円の外側に
位置し、歯状と隣接する歯条との間には、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、外側に凸の曲線よりなる。作用空
間４９はＶ字形に区画され、ロータの回転により
低圧側端板４２の吸込口４７と前記作用空間との
連通が締切られた後、両ロータの歯形の噛合線の
移動（ロータの回転に伴なう相対的な）に伴な
い、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し、その間に流体が断
熱圧縮され高圧、高温になつて、やがて前記作用
空間が高圧側端板４３に穿設した吐出口４８に連
通したとき高圧室５１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
ル作用）ならびに可圧縮性流体の断熱圧縮による
温度上昇を冷やすために、冷却した潤滑油をノズ
ル５３を通して作用空間内に噴射するようにして
いる。 本発明スクリユ・ロータは上記可圧縮性流体用
圧縮機に使用されるロータの歯形曲線に関する。 第４ａ，ｂ，ｃおよびｄ図は、本発明スクリ
ユ・ロータを各回転軸に直交する平面で切断した
ときに、その切口にみられる歯形曲線を示し、図
中、１は、おすロータ、３は、その回転中心、す
なわち、おすロータ歯形のピツチ円１５の中心
で、おすロータ１は、めすロータ２に噛合つて回
転中心３の周り矢印方向に回転する。２は、めす
ロータ、４は、その回転中心、すなわち、めすロ
ータ歯形のピツチ円１６の中心でもあり、前記ロ
ータ２は、おすロータ１と噛合つて、回転中心４
の回りに矢印方向に回転する。１７は、ピツチ点
で、点３，１７および４は一直線上にあり、ピツ
チ円１５，１６はピツチ点１７において外装して
いる。なお、１８は、歯形間に生じるバキユーム
空間（真空造成空間）である。図示の歯形の噛合
い状態は、第４ａ図の位相が、両ロータの歯溝の
噛合いが始まる直前の位置で、両歯形とケーシン
グ内壁の稜線との間に形成されるブローホールの
説明図、第４ｂ図は、それから10°位おすロータ
１が回転して、両ロータの歯形が始めて接触１
８′した（回転方向上流側において）状態、第４
ｃ図は、さらに、おすロータが20°程回転して両
歯形曲線が最も深く噛合つている位相を示し、第
４ｄ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。以下に述べる歯
形曲線の説明は、第４ｃ図および第４ｄ図に基い
て行なう。 第４ｃ図および第４ｄ図を参照して、図中、歯
形曲線は、それぞれ下記の条件により規制されて
いる。なお、A_fはアデンダム、D_nはデデンダム、
歯形曲線上の点A₁はピツチ円１５上の、A₂はピ
ツチ円１６上の点でもある。 (1) めすロータ歯形 (イ) 追従側曲線；歯先から歯底側に向つて、 (a) H₂−A₂；おすロータ歯形曲線と、同ロ
ータのピツチ円１５との交点A₁による創
成曲線、めすロータのピツチ円１６上の点
A₂でA₂−B₂と接する。 (b) A₂−B₂；ピツチ円１６に点A₂において
接する直線上であつて歯溝の凹形の外側に
中心O₇を有する半径R₇の円弧。 (c) B₂−C₂；おすロータ歯形曲線の一部で
ある円弧B₁−C₁による包絡線で、点B₂に
おいてA₂−B₂と滑らかに接続する。 (d) 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３−４上の点
でもある。）と、直線３−４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との同
程度の緩かな曲線を用いて滑らかにつない
でもよい。 (ロ) 前進側曲線；直線３−４の交点から歯先側
をみて、 (e) D′₂−E₂；直線３−４上に中心O₁を有す
る半径R₁の円弧で、点E₂において曲線E₂
−F₂に接する。前記半径R₁の円弧の他方
は直線３−４と点D₂で交わる。 (f) E₂−F₂；直線３−４上の点O₁において、
前記線と角θ₁を成して交わる直線O₁−E₂
の延長線上においてO₁と反対側に中心O₂
を有する半径R₂の円弧。ただし、歯溝側
に対して凸。点F₂において曲線F₂−G₂に
接する。ここで、θ₁＝40°〜46°、1.05≦
R₁／R₅−１／２・PCD≦1.3、ただし、 PCD；おすロータのピツチ円直径。 R₁／R₅−１／２・PCD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、
D′₂−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８
図参照）、R₁／R₅−１／２・PCD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θ₆について上述の範囲を選択してい
る。 (g) F₂−G₂；直線O₂−F₂上であつて歯溝の
凹形の外側に中心O₈を有する半径R₈の円
弧。前記円弧は、点F₂で円弧E₂−F₂に接
し、かつ、めすロータの外径と点G₂で接
する。 (h) G₂−H₂；めすロータの外径で、PCD×
（0.004〜0.01）mm程度の巾とする。 (2) おすロータ歯形 (イ) 追従側曲線；歯元から歯先側に沿つて、 (j) H₁−A₁；めすロータ歯形上の点H₂によ
る創成、点H₁で、おすロータ歯底円に接
する。 (k) A₁−B₁；めすロータ歯形の一部、円弧
A₂−B₂による包絡線。点B₁で、曲線B₁−
C₁と接する。 (l) B₁−C₁；直線３−４と点３においてθ_r5
の角を挾んで交叉するおすロータの回転中
心から伸びる半径線上に中心O₄を有する
短かい半径R₄の円弧。ただし、角θ_r5は4°
から8°の間で、比較的に大きく、その結
果、中心O₄は直線３−４に対して遠く離
れた位置にある。点C₁で曲線C₁−D₁と接
する。 (m) C₁−D₁；点３を中心とし半径R₅の円弧
で、点D₁で曲線D₁−E₁に接する。 (ロ) 前進側曲線；歯先から歯元側に向つて、 (n) D₁−E₁；めすロータ歯形曲線の一部、
曲線C′₂−D′₂−E₂による包絡線。点E₁で曲
線E₁−F₁と接する。図中、めすロータの
歯形曲線D′₂−E₂とは点D′₂において接す
る。 (o) 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
に接する。 (p) F₁−G₁；めすロータ歯形の一部、円弧
F₂−G₂による包絡線。点G₁でおすロータ
歯底円と接する。 (q) G₁−H₁；おすロータ歯底円。 により、それぞれ形成されている。 効 果 本発明スクリユ・ロータの歯形曲線の特徴は以
上のとおりであるから、 (1) 半径R₄の円弧B₁−C₁の中心O₄を、おすロー
タの回転中心３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３−４に対する垂線ｌのなす角
θ₆が、中心O₄をピツチ点１７から伸びた半径
線上に設けた場合のそれθ′₆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３−４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) 角θr⁵を比較的大きめに選定することにより、
角θr⁵を挾む一包の半径線上に位置する円弧B₁
−C₁の中心O₄を直線３−４から大きく離した
ので、さらに空間１８を小さくできる。 以上、第４ｂ図および第４ｃ図にみられるよ
うに、空間１８の体積膨張率が小さいため、バ
キユーム造成に基く無用な動力損失が少ない。 (3) また、第２ａ図に示す従来の歯形において
は、吐出工程の終了直前で、かつ吐出ポートが
閉じられるときに、おすロータの前進側に形成
される空間７３、両ロータの回転に伴なつて容
積が減少する。したがつて、前記空間７３内に
閉込められた圧縮気体およびシール用潤滑油は
異常に加圧される。 本発明歯形においては前記空間７３に相当す
る空間７５〔第４ｄ図参照〕は圧縮工程におい
て生ずるが、おすロータ歯形の線B₁−C₁は、
直線３−４と点３において角θr⁵（＝4°〜8°）を
挾んで交叉する線３−C₁上に中心O₄を有する
半径R₄の円弧であり、かつ前記中心O₄は直線
３−４から大きく離れており（角θr⁵＝4°〜8°で
あることに関連して）、さらに、めすロータ歯
形の線C′₂−D′₂は、おすロータ歯形の前記円弧
B₁−C₁により形成される包絡線と半径R₁の円
弧との共通接線または半径R₅と同程度の滑ら
かな曲線であり、おすロータ歯形の線D₁−E₁
は、めすロータ歯形の円弧D′₂−E₂により形成
される包絡線であるから、前記空間７５の閉込
み容積を可及的に小さくすることができる。 さらに、吐出側端面においては両ロータの回
転に伴ない、前記両歯形の包絡線で形成された
部分が離間して前記空間７５を吸入側に連通さ
せる。 以上により吐出工程終了直前の吐出ポート閉
止時において、前記空間７５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することがない。さ
らに、従来技術において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７１〔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B₂−C₂を円弧B₁−C₁の包絡線とし、曲
線D₁−E₁を円弧D₂−E₂の、曲線E₁−F₁を円弧
E₂−F₂の、曲線F₁−G₁を円弧F₂−G₂の、曲線
A₁−B₁を円弧A₂−B₂の、それぞれ包絡線とし
たので、歯形の摺動面が面接触となるから当該
個所の耐摩耗性が向上する。 (5) 第６図を参照して、上記のとおり歯形摺動面
が面接触となるから、潤滑油Ｅが供給される
と、くさび効果により前記面の潤滑およびシー
ル効果を向上させることができる。 以上、耐摩耗性およびシール効果を向上させ
ることができ、スクリユ・ロータの長期の使用
に対し効率の低下を防止することができる。 (6) 第７図を参照して、曲線A₂−B₂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、曲線B₂−C₂を外径まで延長し
た場合または回転中心４と点B₂とを結ぶ直線
を外径まで延長した歯形の場合に比べて前記ロ
ータの歯形を切削するカツターのプロフイール
の裾が広がる傾向にあり、圧力角も大きくでき
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。 (7) 曲線H₂−A₂をおすロータの歯形曲線上の点
A₁による創成曲線としたので、当該歯形にお
ける圧力角θ₂を、曲線A₂−B₂を外径まで（H′₂
まで）延長した場合のそれθ′₂に比較して大き
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。 (8) 第８図を参照して、点E₂における圧力角θ₃
を、円弧D₂−E₂の中心がピツチ点１７にある
場合の圧力角θ′₃に比べて大きくできるため、
D₂−E₂を構成する歯形曲線の圧力角を大きく
できる。 (9) 第９図を参照して、歯形曲線上の点F₂にお
ける圧力角θ₄を大きくすることができ（∠θ₄＞
∠θ′₄）、E₂−F₂を構成する曲線の圧力角を大き
くできる。そのため前記ロータ歯形のホブ加工
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) 第１０図を参照して、歯形曲線上の点G₂に
おける圧力角θ₅を大きくすることができ（∠θ₅
＞∠θ′₅）、F₂−G₂を構成する曲線の圧力角を大
きくできる。 (11) アデンダムA_f、デデンダムD_nを設けると共
に、めすロータの追従側歯先のH₂−A₂間を、
おすロータ歯形曲線上のピツチ円との交点A₁
による創成曲線としたので、ロータの歯形間の
空間容積が大きくなり、かつ、めす、おす両ロ
ータの噛合によるシール点が長くなり、またブ
ローホールも小さくすることができるから性能
の向上が図れる。 以上、全体として空間容積を大きくして空気
量を増加することができるとともに、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。 (12) なお、従来シール点として重要な個所にも
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〕のために、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１１ｂ図、第
１１ｃ図を参照して、歯形曲線に不連続な点が
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。ところが第１１ａ図に
示すように曲線B₁−C₁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
線を加工し易い。 以上のとおりであるから、本発明歯形曲線によ
れば、バキユーム造成空間が大きくならないよう
配慮して、従来歯形の利点を残す一方、シール点
の歯形を円弧および曲面の面接触構造として潤滑
油による、くさび効果を生じさせ、密封および潤
滑作用を効果的に行わせて摩耗を減少させ、シー
ル効果を長持ちさせることにより、効率を維持す
ると共に、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ずる異常な
振動や騒音を防止し、また、アデンダムA_f、デ
デンダムD_nを設けるなどして空間容積の増加を
図ることができる。 しかも、歯形のピツチ円近傍における圧力角を
比較的に大きくすることができたから、成形工具
による加工性が良好であるばかりでなく、加工精
度を向上させることができ、またカツターのプロ
フイールに極端な角部を形成することを要しない
ため工具の成形し容易で、しかも耐用時間の延長
も可能になる。 これにより、ホブ工具の寿命も延ばすことがで
き、ホブ加工が容易にできる。 なお、アデンダム、デデンダムを設けたにもか
かわらず、第４ａ図示のようにブローホールは実
用上殆んど問題にならない程度である。 一例として第４図に示される本発明歯形におけ
る各種半径および角度を、第１表に示す。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来から使用されてい
るスクリユ・ロータの歯形曲線であつて、第１ａ
図、第１ｂ図は、本出願人が使用している歯形の
噛合い位相を異にする図で、時間的経過は第１ａ
図示のものから第１ｂ図に移行する。第２ａ図
は、他の使用例、第２ｂ図はスクリユ圧縮機の吐
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・ロータを使用するロ
ータ機械、詳しくは圧縮機の側断面図および横断
面図、第４図は、本発明スクリユ・ロータの一対
の歯形曲線の異なる噛合わせ位置を示すもので、
第４ａ図示の位置から順次、第４ｃ図示の状態に
移行する。第４ｄ図は前記噛合歯形の拡大図、第
５図ないし第１０図は、本発明スクリユ・ロータ
の歯形曲線の特徴を解説するため歯形の一部を拡
大して示した図、第１１図は、本発明スクリユ・
ロータの歯形曲線の測定方法の説明図である。 １……おすロータ、２……めすロータ、３およ
び４……ロータの回転中心、１５および１６……
ピツチ円、１７……ピツチ点、１８……バキユー
ム造成空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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は、その主
   要部分が同ロータのピツチ円内に形成され、おす
   ロータの各歯形は、その主要部分が同ロータのピ
   ツチ円外に形成されている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、めすロータの歯
   形溝は、アデンダムA_fの歯先の点H₂と同ロータ
   のピツチ円上の点A₂との間を結ぶ曲線H₂−A₂
   を、おすロータ歯形上の点A₁による創成曲線と
   し、点A₂−B₂間を、点A₂において前記ピツチ円
   に接する直線上で、かつ同歯溝の外側に中心O₇
   を有する半径R₇の円弧、点B₂−C′₂間を、おすロ
   ータ歯形の一部である円弧B₁−C₁による包絡線
   とし、そのうちの点C₂は前記包絡線と各ロータ
   の回転中心を結ぶ直線との交点、点D′₂−E₂間を、
   前記連結線上で、かつ、めすロータのピツチ円外
   側に中心O₁を有する半径R₁の円弧、該円弧は、
   おす・めすロータの回転中心とを結ぶ直線と点
   D₂で交叉する、点B₂−C₂間の点C′₂と点D₂−E₂間
   の点D′₂間は、前記曲線B₂−C₂、D₂−E₂に対する
   共通接線、点E₂−F₂間を、点O₁において各ロー
   タの回転中心を結ぶ直線と角θ₁を成して交わる直
   線O₁−E₂の延長線上で歯溝の外側に中心O₂を有
   する半径R₂の円弧、点F₂−G₂間を、直線O₂−F₂
   上に中心O₈を有する半径R₆の円弧で、同円弧は
   点G₂においてG₂−H₂に接することにより形成さ
   れ、おすロータ歯形は、デデンダムD_nの歯底の
   点H₁と同ロータのピツチ円上の点A₁との間を結
   ぶ曲線H₁−A₁を、めすロータ歯溝上の点H₂によ
   る創成曲線とし、順次、点A₁−B₁間を、めすロ
   ータ歯溝の一部である円弧A₂−B₂による包絡線、
   点B₁−C₁間を、おすロータの回転中心において
   各ロータの回転中心を結ぶ直線と各θr₅を成して
   伸びる半径線上に中心O₄を有する小さな半径R₄
   の円弧で、その中心O₄を前記連結線から遠く離
   し、点C₁−D₁間を、おすロータの回転中心を中
   心とする半径R₅の円弧、また、点D₁−E₁間を、
   めすロータ歯溝の一部である円弧D₂−E₂による
   包絡線、点E₁−F₁間を、同じく円弧F₂−G₂によ
   る包絡線により形成し、めすロータ歯形には、ア
   デンダムA_fを、おすロータ歯形には、そのアデ
   ンダムA_fに対応するデデンダムD_nを設けたこと
   を特徴とするスクリユ・ロータ。