JPH0442554B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクリユ圧縮機等のスクリユロー
タ、特に、低圧で大容量のスクリユ圧縮機に適し
たスクリユロータの歯形に関する。

（従来の技術） 従来、スクリユ圧縮機のスクリユロータの歯形
として、歯数４の雄ロータと歯数６の雌ロータ
（以下、これらが噛合する歯形を４−６歯形とい
う）を用いて、中圧（３Kgｆ／cm²ｇ）の無給油式
スクリユ圧縮機用に体積効率の向上を図つたもの
（以下、４−6α歯形という。特開昭59−196988号
公報）、高圧（７Kgｆ／cm²ｇ）の油冷式スクリユ
圧縮機用に、特に、油膜によるシール効果の向上
を図つたもの（以下、４−6β歯形という）があ
る。

さらに、歯数５の雄ロータと歯数６の雌ロータ
（以下、これらが噛合する歯形を５−６歯形とい
う）を用いて、高圧（７Kgｆ／cm²ｇ）の無給油式
スクリユ圧縮機用に、特に、ホブ加工に適したも
の（以下、５−6γ歯形という。特願昭59−
252252号）もある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、以上の歯形は中高圧のスクリユ
圧縮機用として高効率化を図つたものである反
面、加工が困難であり、また、低圧（０〜３Kg
ｆ／cm²ｇ）、大容量のスクリユ圧縮機には適さな
いという問題点を有している。

一方、近年、廃熱回収設備等において、低圧で
大容量のスクリユ圧縮機が要求されてきており、
従来の歯形に代わる新しい歯形の開発が望まれて
いる。

そこで、本発明は、斯る要望に答えるため、加
工が容易で、低圧大容量に適した歯形を有するス
クリユ圧縮機等のスクリユロータを提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、歯数の減
少による歯溝の拡大と、雌ロータの歯末のたけ
（以下、アデンダムという）の増加による雄ロー
タ歯元のたけ（以下、デデンダムという）の増大
により、行程体積が増加して大容量代が図られる
ことに鑑み、歯数３の雄ロータと歯数４の雌ロー
タの噛み合わせによる歯形（以下、３−４歯形と
いう）を用い、加工容易で、かつ、低圧大容量に
適したスクリユ圧縮機のスクリユロータの歯形と
して開発するものである。

雄ロータと雌ロータの中心距離及びロータ長さ
が限定されたときには、歯先円を大きくしてアデ
ンダムを大きくすれば、創成歯切加工時に相手側
の歯底が抉られてデデンダムが大きくなり、行程
体積が増加することになる。しかし、この場合、
雌ロータのアデンダムが大きくなるにつれ、雄ロ
ータの歯の下部が抉られてアンダーカツトが生じ
る。従つて、雌ロータのアデンダムはある程度大
きめに設定して行程体積を増す一方、雌ロータの
歯先の角部に丸みを設けてアンダーカツトを極小
に押さえる必要がある。

ところが、雌ロータの歯先の角部に丸みを設け
ることは、いわゆるブローホールを増大させて体
積効率を低下させる傾向にある。前記４−5α歯
形において、雌ロータの歯先の角部の曲率を小さ
くしてシヤープエツジとし、ブローホールの減少
を図つたのは、体積効率を向上させるためであ
る。

この４−5α歯形のように歯数が多い場合には、
アデンダムの増加又は歯先の角部のシヤープエツ
ジ化によるアンダーカツトは顕著には生じない。

しかし、３−４歯形のように歯数が少ない場
合、アンダーカツトは量が少なくても形状的に顕
著に現れ、雄ロータのボブ加工が不可能になる。
このように、雌ロータの歯先のシヤープエツジ化
は、ブローホールの減少となつて体積効率を向上
させるものの、アンダーカツトを増大させて加工
困難とさせる。しかし、本発明の目的は、低圧大
容量に適した歯形を提供することにあるため、低
圧であれば多少のブローホールの増大は体積効率
の減少につながらない。

そこで、本発明は体積効率をある程度に維持し
ておき、雌ロータのアデンダムを大きくして行程
体積の増加を図り、かつ、雌ロータの歯先の角部
に丸みを設けてアンダーカツトを減少させ、ホブ
加工を容易にせんとするものである。

すなわち、本発明は、歯数４の雌ロータ(F)と、
これと噛合する噛数３の雄ロータ（Ｍ）とからな
り、かつ、下記ロータ歯形を有するものである。

雌ロータの歯形 (a) 前進歯形が、 ピツチ（Pf）と雌雄ロータの各中心点
（Of，Om）を結ぶ線との交点（O₂）を中心
とする半径（SR₁）の円弧（d₂−e₂）と、 直線（O₂−e₂）の延長線上に中心点（O₃）
を有する半径（SR₂）の円弧（e₂−f₂）と、 直線（f₂−g₂）と、 点（O₄）を中心とする半径（SR₃）の円弧
（g₂−h₂）と、 直線（O₄−h₂）上の点（O₅）を中心とす
る半径（SR₄）の円弧（h₂−j₂）と、 歯先円（Cf）上の円弧（j₂−a₂）と、 を順にして接続してなる。

ただし、点（d₂）は中心点（Of，Om）を結
ぶ線上の点で、かつ、歯底円（Bf）上の点で
あり、点（f₂）はピツチ円（Pf）より内側に位
置している。

(b) 追従歯形が、 雄ロータ（Ｍ）の円弧（d₁−c₁）によつて
創成される創成曲線（d₂−c₂）と、 点（O₆）を中心とする半径（SR₅）の円弧
（c₂−b₂）と、 直線（O₆−b₂）上の点（O₇）を中心とす
る半径（SR₆）の円弧（b₂−a₂）と、 を順に接続してなる。

(c) アデンダム（Af）が、ピツチ円（Pf）の直
径３〜６％である。

(d) 半径（SR₄）及び半径（SR₆）が、アデンダ
ム（Af）の10〜50％である。

雄ロータの歯形 (a) 前進歯形が、 歯先円（Cm）上の円弧（d₁−l₁）と、 ピツチ円（Pm）と雌雄ロータの各中心点
（Of，Om）を結ぶ線との交点（O₁）を中心
とする前記半径（SR₁）に等しい半径の円弧
（l₁−e₁）と、 直線（O₁−e₁）の延長線上に中心点（O₃）
を有する前記半径（SR₂）に等しい半径の円
弧（e₁−f₁）と、 雌ロータ(F)の前記直線（f₂−g₂）によつて
創成される創成曲線（f₁−g₁）と、 雌ロータ(F)の前記円弧（g₂−h₂）によつて
創成される創成曲線（g₁−h₁）と、 雌ロータ(F)の前記円弧（h₂−j₂）によつて
創成される創成曲線（h₁−j₁）と、 歯底円（Bm）上の円弧（j₁−a₁）と、 を順に接続してなる。

ただし、点（d₁）は中心点（Of，Om）を結
ぶ線上の点で、かつ、歯先円（Cm）上の点で
あり、点（f₁）はピツチ円（Pm）より外方に
位置している。

(b) 追従歯形が、 中心点（Of₂Om）を結ぶ線上の点（O₈）
を中心とする半径（SR₇）の円弧（d₁−c₁）
と、 雌ロータ(F)の前記円弧（c₂−b₂）により創
成される創成曲線（c₁−b₁）と、 雌ロータ(F)の前記円弧（b₂−a₂）により創
成される創成曲線（b₁−a₁）と、 を順に接続してなる。

(c) ピツチ円（Pm）と円弧（c₁−b₁）との交点
（Op）における円弧（c₁−b₁）への接線と、交
点（Op）と中心点（Om）を結ぶ線のなす角度
（α₁）が追従側へ10〜30゜である。

（実施例） 第１図から第３図は、本発明の一実施例を示
す。

図中の記号は前記発明の構成の説明に用いた記
号と対応するので、この実施例の歯形については
説明を省略する。

本実施例においては、雄ロータＭ及び雌ロータ
Ｆの歯先は、それぞれ、第２図及び第３図に示す
ように、シールエツジEm，Efを有する。すなわ
ち、シールエツジEmは、雄ロータＭの歯先（円
弧l₁−e₁）に設けた三角溝l₁k₁m₁の縁で形成し、
シールエツジEfは、雌ロータＦの歯先に台形状
（k₂l₂m₂n₂）に削り出してある。

以上の構成からなる歯形は、従来歯形と比較し
て以下の特徴を有する。まず第一に３−４歯形と
なつており、従来の４−６歯形、５−６歯形より
歯数が減少している。この歯数の減少により、同
一中心距離、同一ロータ長さであれば、歯溝が大
きくなつて行程体積が増加することになる。

第二に、雄ロータＦのアデンダムAfはピツチ
円Pfの３〜６％となつており、従来の２％程度
より大きく設けてある。これは、中心距離Of−
Om及びロータ長さが限定された場合に、歯先円
Cfを大きく（すなわちアデンダムAfを大きく）
することに、より相手側の雄ロータのデデンダム
Dm大きくして歯溝を広げ、行程体積を増加させ
るものである。

第三に、雄ロータＭのピツチ円Pmと追従歯形
（本明細書において、雄ロータについては、歯を
基準にして回転方向側を前進側、その歯形を前進
歯形といい、反回転方向側を追従側、その歯形を
追従歯形という。）との交点Op（以下、単に交点
Opという）と中心点Omとを結ぶ直線が、交点
Opにおける追従歯形への接線とのなす角α₁（以
下、単に歯溝の角度α₁という）を、追従側へ10〜
30゜に制限している。この歯溝の角度α₁が小さく
歯元が抉られた状態になると、ホブ加工が困難に
なり、逆にα₁が大きくなると、後述する雌ロータ
Ｆの歯先の角部（円弧a₂−b₂，b₂−c₂の部分）の
曲率との関係において、ブローホールが増大する
ことになり好ましくない。

第四に、雌ロータＦの歯先の前進側（本明細書
において、雌ロータについては、歯溝を基準にし
て回転方向側を前進側、その歯形を前進歯形とい
い、反回転方向側を追従側、その歯形を追従歯形
という。）円弧h₂−j₂で形成される角部の半径
SR₄、及び追従側の円弧b₂−a₂で形成される角部
の半径SR₆をアデンダムAfの10〜50％に制限して
いる。この円弧h₂−j₂及びb₂−a₂は、雄ロータＭ
の歯溝部分のそれぞれ円弧h₁−j₁，b₁−a₁を創成
する主体となつており、それらの曲率の大小が前
記歯溝の角度α₁の大小を定めることになる。

一方、これらの円弧のうち追従歯形を形成する
円弧b₂−a₂曲率の大小は、ブローホールの面積の
大小に直接影響する。ブローホールは、第４図に
示すように、雄ロータＭの歯先がケーシングＳよ
り離れてから雌ロータＦの歯に接するまでの間に
出来る圧縮ガスの吹抜穴のことをいい、雄ロータ
Ｍの歯先である点C₁と雌ロータＦの歯の点C₂と
が接する時点において、雄ロータＭの追従歯形を
形成する円弧c₁−b₁，雌ロータＦの追従歯形を有
する円弧c₂−b₂−a₂及びケーシングＳの雌ロータ
Ｆ側の内壁よりの延長線より形成される大略三
角形Ｂ（図中、点模様で示す領域）の面積で示さ
れる。この場合、円弧b₂−a₂の半径SR₆が小さい
場合、（図中、破線で示す）には、ブローホール
の面積は、雌ロータＦの歯先の膨出部B′（図中、
斜線模様で示す領域）だけ減じることになる。

従つて、雌ロータＦの歯先の角部の曲率が小さ
い（SR₆が小さい）場合には、前記歯溝の角度α₁
が小さくなつて歯元が大きく抉れる傾向となり、
ホブ加工が困難となる反面、ブローホールの面積
Ｂが減少して体積効率の向上で図られる。これに
対し曲率を大きく（SR₆を大きく）した場合に
は、歯溝の角度が大きくなつてホブ加工が容易と
なるが、ブローホールの面積Ｂが増加して体積効
率の向上は望めない。一方、雌ロータＦの歯先の
前進側の角部（前進歯形の円弧h₂−j₂を形成する
部分）の曲率の大小（SR₄の大小）は前記ブロー
ホールとは無関係であるが、雄ロータＭの歯元の
抉れの大小に関係するので、加工の容易性を考慮
すれば大きい方が好ましい。

以上の観点より、半径SR₄及びSR₆は、従来、
アデンダムAfと同じであつたものを、前述の通
りアデンダムAfを増加させたことに併い、従来
のようにアデンダムAfと同じ値にすることは体
積効率の低下をもたらすので、本発明において
は、上限をアデンダムAfの50％に制限すること
により、体積効率を維持するとともに、雄ロータ
Ｍの歯溝の角度α₁が10〜30゜の範囲に入るように
下限をアデンダムAfの10％に押さえ、ホブ加工
を容易にしたものである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、スクリユロータのホブ加工が容易で、雌ロー
タと雄ロータの中心距離及びロータ長さを同一に
したとしても、体積効率の低下を招くことなく行
程体積を増加することが可能となり、低圧、大容
量に適したスクリユ圧縮機となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るスクリユロータの歯形
図、第２図は、第１図の雄ロータの歯先のシール
エツジ部分を示す拡大図、第３図は、第１図の雌
ロータの歯先のシールエツジ部分を示す拡大図、
第４図は、第１図に示す歯形の噛み合いにおける
ブローホール部分を示す拡大図である。 Ｆ……雌ロータ、Ｍ……雄ロータ、a₁〜h₁，j₁
……雄ロータ歯形の各点、b₂〜h₂，j₂……雌ロー
タ歯形の各点、Af……雌ロータのアデンダム、
SR₄……雄ロータの歯先の前進側の角部の半径、
SR₆……雌ロータの歯先の追従側の角部の半径、
α₁……雄ロータの歯溝の角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 歯数４の雌ロータ(F)と、これと噛合する噛数
   ３の雄ロータ（Ｍ）とからなり、かつ、下記ロー
   タ歯形を有することを特徴とするスクリユ圧縮機
   等のスクリユロータ。 雌ロータの歯形 (a) 前進歯形が、 ピツチ円（Pf）と雌雄ロータの各中心点
   （Of，Om）を結ぶ線との交点（O₂）を中心
   とする半径（SR₁）の円弧（d₂−e₂）と、 直線（O₂−e₂）の延長線上に中心点（O₃）
   を有する半径（SR₂）の円弧（e₂−f₂）と、 直線（f₂−g₂）と、 点（O₄）を中心とする半径（SR₃）の円弧
   （g₂−h₂）と、 直線（O₄−h₂）上の点（O₅）を中心とす
   る半径（SR₄）の円弧（h₂−j₂）と、 歯先円（Cf）上の円弧（j₂−a₂）と、 を順に接続してなる。 ただし、点（d₂）は中心点（Of，Om）を結
   ぶ線上の点で、かつ、歯底円（Bf）上の点で
   あり、点（f₂）はピツチ円（Pf）より内側に位
   置している。 (b) 追従歯形が、 雄ロータ（Ｍ）の円弧（d₁−c₁）によつて
   創成される創成曲線（d₂−c₂）と、 点（O₆）を中心とする半径（SR₅）の円弧
   （c₂−b₂）と、 直線（O₆−b₂）上の点（O₇）を中心とす
   る半径（SR₆）の円弧（b₂−a₂）と、 を順に接続してなる。 (c) アデンダム（Af）が、ピツチ円（Pf）の直
   径３〜６％である。 (d) 半径（SR₄）及び半径（SR₆）が、アデンダ
   ム（Af）の10〜50％である。 雄ロータの歯形 (a) 前進歯形が、 歯先円（Cm）上の円弧（d₁−l₁）と、 ピツチ円（Pm）と雌雄ロータの各中心点
   （Of，Om）を結ぶ線との交点（O₁）を中心
   とする前記半径（SR₁）に等しい半径の円弧
   （l₁−e₁）と、 直線（O₁−e₁）の延長線上に中心点（O₃）
   を有する前記半径（SR₂）に等しい半径の円
   弧（e₁−f₁）と、 雌ロータ(F)の前記直線（f₂−g₂）によつて
   創成される創成曲線（f₁−g₁）と、 雌ロータ(F)の前記円弧（g₂−h₂）によつて
   創成される創成曲線（g₁−h₁）と、 雌ロータ(F)の前記円弧（h₂−j₂）によつて
   創成される創成曲線（h₁−j₁）と、 歯底円（Bm）上の円弧（j₁−a₁）と、 を順に接続してなる。 ただし、点（d₁）は中心点（Of，Om）を結
   ぶ線上の点で、かつ、歯先円（Cm）上の点で
   あり、点（f₁）はピツチ円（Pm）より外方に
   位置している。 (b) 追従歯形が、 中心点（Of，Om）を結ぶ線上の点（O₈）
   を中心とする半径（SR₇）の円弧（d₁−c₁）
   と、 雌ロータ(F)の前記円弧（c₂−b₂）により創
   成される創成曲線（c₁−b₁）と、 雌ロータ(F)の前記円弧（b₂−a₂）により創
   成される創成曲線（b₁−a₁）と、 を順に接続してなる。 (c) ピツチ円（Pm）と円弧（c₁−b₁）との交点
   （Op）における円弧（c₁−b₁）への接線と、交点
   （Op）と中心点（Om）を結ぶ線のなす角度（α₁）
   が追従側へ10〜30゜である。