(57)【要約】      （修正有）【課題】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２段式構成を完成させ、従来品とコストが大きく上昇しないで、高真空、高吐出圧力のスクリューとし、吐出温度を低減すると共に、従来機より極めて高真空１Ｐａ以上に、且つ、圧力仕様としては７ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇを容易に確保すること。【解決手段】  ロータは２段式とし、ねじリードは１段、２段共同一にて、ねじ加工機にて１セットで簡単に加工できるロータ構成を考え、ロータ長さの中央部に中央軸部を設け、確実な構成で１段吐出ポート、２段吸入空間を保ち、コンパクトで高性能の構成を試みた。【効果】  圧縮比を１段、２段に分け、小に設定できるので、すきま、精度管理が樂にできる。２段ロータ構造は、高分子密度で且つ、ねじ空間の巾が大きくできるので冷却効果がよい。ロータの加工は従来機と何等変わらない。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキメデス曲線、クインビー曲線及び該曲線と連なる円によりなる歯形を有する、一条の左、右同形、一対のねじによるロータでなる、スパイラキシャル、スクリュー形流体機械において、左、右の噛合ったロータを、ロータ全長の中央部に１段吐出遮壁と２段吸込空間を設けた２段式とし、始端の１段ロータ、吸入ねじ空間の容積と、終端に至る、２段ロータ、吸入ねじ空間の容積とを、必要とする容積比に構成し、１段、２段ロータ共、ねじリードは同寸法に構成すると共に、２段ロータ外径は１段ロータ外径より小さい寸法として、且つ、２段ロータ谷径は１段ロータ谷径より大きい寸法に構成し、２段ロータ外径と２段ロータ谷径の１段ロータとの各寸法差は同じ寸法差に構成し、ロータを回転することによって、１段ロータ、吸入ねじ空間の容積は１段吐出遮壁、直前のねじ噛合せ部で１段圧縮し、圧縮された流体は２段吸入空間から、２段ロータ、吸入ねじ空間を介してロータ終端のねじ噛合せ部で、２段圧縮する構成を特徴とした２段式２軸形スクリュー流体機械。
【請求項２】
アルキメデス曲線、クインビー曲線及び該、曲線と連なる円によりなる歯形にて、一条の左、右同形、一対の２段式ねじロータでなる、スパイラキシャル、スクリュー形流体機械にあって、左、右の噛合ったロータは、１段にあって複数のねじリードＲ１にて成る、１段ロータ長さＬ１で１段ロータ外径Ｄ１、及び１段ロー2005054762.tif 000005
スパイラル面巾Ｂ１＋１、２段ロータスパイラル面、ねじ寸法差Ｕ）にて求められる中央軸部巾Ｈを設け、その左端より、複数のねじリードＲ２にて成る、２段ロータ長さＬ２で２段ロータ外径Ｄ２及び２段ロータ谷径ｄ２を構成し、１段ロータ外径Ｄ１と２段ロータ外径Ｄ２の半径寸法差ｔ２と、１段ロータ谷径ｄ１と２段ロータ谷径ｄ２で示される半径寸法差ｔ１が、等しくなる如く、且つ、１段ロータ吸入ねじ空間４ａを、必要な圧縮された容積比とした、２段ロータ吸入ねじ空間４ｂに構築できる前記ｔ２、ｔ１寸法に構成し、１、２段ロータは、同時にねじ加工できることを特徴とした２段式２軸形スクリュー流体機械におけるロータ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細なる説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はスパイラキシャル、スクリュー形流体機械にあって、ロータを２段式に改良し、ケーシング行程内で高圧縮比を保持する２段式２軸形スクリュー流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来では、一条ねじで、左右同形、一対のロータによるスクリュー形流体機械の構成は、１段式にてケーシング内部圧縮をしない構造のもので、吸入側、始端のロータ噛合せ部の一回転が押しのけ量、及び真空では排気速度として、中間のねじリード部は圧縮機構はなく、移送するのみで吐出側、終端のロータ噛合せねじ部で初めて圧縮され、加圧された流体が吐出されるものである。又、真空ポンプとしての構成は、圧縮機構のないロータねじリードを直列で複数にし、このねじリードが構成する吸入ねじ空間の長さを立方体容器とした、分子間の気体分子運動で真空度をＵＰさせ、更に終端のロータ噛合せねじ部で、この真空流体を圧縮することによって、より真空度を上げる構成としていた。  又、最近の技術として、１段ロータと２段ロータを全く異なる寸法に、特に２段のねじリードを同じ、２軸スパンに構成する為に、極端にリードを小に構成したものも理論的に考案されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来の技術に示したように、一条ねじで左、右同形、一対のロータによるスクリュー形流体機械の構成では、圧縮機としては、圧縮するのは終端のロータ噛合せねじ部の、一回転による圧縮加圧のみで、圧縮比は３〜３．５ぐらいである。これ以上に圧縮比を高くすれば、ねじによる圧縮ストロークが短いので容積効率が大きく低下すると共に、圧縮温度が高くなり、ロータ外周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、ロータ外径の回転すきまを大とすると、高圧吐出流体が吸入側へ逆流して、吸入流体が高温化し、更に圧縮温度が高くなる悪循環からロータ外径の接触が、早期に起こりやすい。このようにロータ外径の回転すきまは極めて微妙である。
【０００４】  この流体機械を真空ポンプとして使用すれば、始端のロータ噛合せねじ部の一回転を排気速度として、１Ｐａ（７．５×１０−３Ｔｏｒｒ）の真空を確保するため、４〜６リードのねじによる吸入ねじ空間を連続して、立方体容器として気体分子運動ができ、更に終端のロータ噛合せねじ部の圧縮機構と相俟って、真空度を確保している。これは圧力使用以上に圧縮比が増大するので、ロータ各部やケーシングの加工精度を向上させねば立方体容器として気体気密性がなくなり、終端、側面ねじ噛合せを付加しても１Ｐａの真空度を上昇させるのに非常に苦労しているのが現状で部品不良も多く出て、コスト的に歩留まりの悪い部品構成となっている。
【０００５】  従来の技術の後段の記述で、最近の技術として、１、２段構成ロータとする構造で、２段ロータに必要な圧縮された容積比を構成するには２軸スパンは１段、２段共同一である故、２段ロータのリードを極めて小さくせねばならない、と示した。しかし、ねじリードを小さくすれば、ねじ加工機の許容される刃物の動きが大きく制限されることになり、アルキメデス曲線の勾配面と、クインビー曲線のシール面の加工が難しく、ロータねじリード部の精度が確保しにくい、大きな欠点がある。  本発明は、これ等の諸欠点を補うため、ロータを２段式にするが、ねじリードも１段、２段共同一とし、圧縮比を１段、２段共に小にして、両段で全体の圧縮比を従来構成より大とする構成を採用した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  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、スクリュー形流体機械にあって、ロータ全長を１段ロータ、軸部、２段ロータの３つの部分に分け、１、２段ロータは同一ねじリードによる、ねじ創成にてねじ加工し、ロータ中央にある軸部には、１段吐出遮壁と２段吸入空間を設け、１、２段各ロータが、従来の構成による圧縮比より、小なる圧縮比に設定し、１、２段の圧縮比を合算して、従来形より大なる圧縮比になる如き圧縮構成を採用した。
【作用】
【０００７】  課題を解決するための手段に示したように、スパイラキシャル、スクリュー形流体機械において、本発明にあっては、ロータを１段ロータと２段ロータとに分けて圧縮機構を構成し、その中央部、軸部には１段吐出遮壁と２段吸入空間を設定することによって、真空ポンプとしては、１段ロータ噛合せねじ部と、連続した吸入ねじ空間が表わす１段の立方体容積との圧縮比を、従来形の該、圧縮比より小なる圧縮比に構成し、同じ機構をもつ、２段ロータとで、１、２段を直列に設定することによって、ねじリード部、吸入ねじ空間で高密度気体分子となって高い真空度を確保できる上、更に１、２段ロータ、終端ねじ噛合せ部の圧縮構造と連動して、１Ｐａ（７．５×１０−３Ｔｏｒｒ）以上の高真空度を達成できる作用をする。又、圧縮機では、１段ロータ、終端ねじ噛合せ部までの圧縮比２．８〜３とし、２段ロータ、終端ねじ噛合せ部までの圧縮比と相乗することで、合計、圧縮比８が確保でき、一条左、右同形の一対ロータでは不可能とされていた７ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇの吐出圧力のオイルフリー気体が昇圧でき、利用することができる。
【実施例】
【０００８】  図１〜図３は本発明の実施例で、構成を説明する。図はアルキメデス曲線と、クインビー曲線よりなる２段式スパイラキシャル、スクリュー形流体機械を示し、真空ポンプとしての構成例で、図１は本発明の２段式２軸スクリュー形真空ポンプで、ロータ全長が２段式のロータ構成で中央、軸部に１段吐出遮壁を備えた２段にて必要圧縮比まで圧縮する全体組立構造を示す。図２は１、２段ロータの噛合せを表わし、加工方法を示している。図３は上下、２分割になっているケーシング側面を示す。次に図１〜図３により、回転作動を説明する。モータ（図示せず）により３、右ロータが右回転すれば、ギャーによって２、左ロータは同期逆回転で左回転する。この回転で７、流体吸入口より吸入した流体は３ｂ、１段ロータスパイラル面のねじリードによって、区画された４ａ、１段吸入流体空間が４ｂ、２段吸入流体空間に至る過程で、Ｒ１、１段ねじリードにおける４ａ、１段ロータ吸入ねじ空間の立方体容積が一つの容器として、２段側へ移動しながら、流体分子間及び分子と、又３ｄ、立方体容器の壁との衝突流分子運動で、真空度を上昇させる。２、３、１段ロータ、外径Ｄ１は２ａ、３ａ、２段ロータ、外径Ｄ２に縮小させ、又、ｄ１、１段ロータ谷径は、ｄ２、２段ロータ谷径に拡大させる。Ｒ１、１段ねじリードと、Ｒ２、２段ねじリードは同一寸法にねじを創成する。４ａ、１段ロータ吸入ねじ空間は３ｂ、１段ロータの終端、ねじ噛合せ部で、１０、１段吐出遮壁との間で、更に圧縮を増幅させる。４ａ、１段ロータ吸入ねじ空間は４ｂ、２段ロータ吸入ねじ空間の容積へ圧縮、吐出し真空度を上昇させる。１１、は２段吸入空間で流体脈動を緩和させる。この流体は２ａ、３ａ、２段ロータの４ｂ、２段吸入ねじ空間の立方体容器効果及び２段ロータの終端、ねじ噛合せ部での加圧により、更に数段高い真空度を生じさせ得る。【０００９】  この構成で圧縮機に使用する場合、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く、１段吐出圧力を１．９ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ、すなわち圧縮比を２．８４にして、２段ロータにおける２段圧縮比も、１段と同じ数値を確保すれば、合計圧縮比は８．０６となり、オイルフリー流体、すなわち気体圧縮で、最も利用の多い７ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇの吐出圧力を得ることも容易である。【００１０】  図２における本発明の１、２段ロータの噛合せ、及び加工方法は次の通りになる。まず、ねじ加工する前のロータ全般寸法は、１段ロータ円筒は外径Ｄ１とＬ１、１段ロータ長さを決定する。Ｌ１はＲ１、１段ねじリード×リード数にて決める。リード数は求める真空度により決まる。次にＨ、中央軸部を設定する。Ｈ＝（Ｒ１、１段ねじリードーＢ１、ねじスパイラル面巾＋Ｕ、１、２段ロータスパイ2005054762.tif 000003
円筒は外径Ｄ２とし、Ｌ２、２段ロータ長さは１段と同じくＲ２、２段ねじリード×リード数にて決める。２段ロータと１段ロータの外径、谷径寸法差は４ａ／４ｂ＝圧縮比として容積比を算出し、ｔ２＝ｔ１として、Ｍ、軸スパンを基に外径Ｄ２谷径ｄ２を決める。Ｒ１、１段ねじリード、とＲ２、２段ねじリードは同寸法である。ねじ加工はねじ加工機でＲ１、１段ねじリードで外径Ｄ１、谷径ｄ２で１段、２段を同時に第１加工すれば、２段ロータのねじは完成する。次にねじ加工機を調整し、谷径ｄ１で１段ロータのみ谷径を第２加工すれば、１段ロータが完成し、両ロータ共ねじ加工機への加工のセットは１回で完了する。尚、ねじ加工機はマシニング、プログラムを１、２段ロータ加工にインプットする。【００１１】  図３における構成は、ケーシングは２つのロータ軸心を通すＸ、線で上、下に分割し、１、下部ケーシングと１Ａ、上部ケーシングはＷ、線で分割したものである。１０、１段吐出遮壁はこれもＷ線で上、下に分割し、各々のケーシング１、１Ａの内部２段ケーシングを設ける側壁に固定する。１２、は１段吐出ポートを示す。
【発明の効果】
【００１２】  本発明による全体構成にあって、真空ポンプに対応の場合、真空度を１Ｐａ（７．５×１０−３Ｔｏｒｒ）よりやや高真空を考えた時、Ｒ１、１段ねじリード数は４〜５、Ｒ２、２段ねじリード数は２〜３、程度であり、圧縮比は２．８〜３でよいのに対して、従来構造の１段式は圧縮比は３〜３．５が必要で、その為、全体的にすきまを小に、精度を余儀なく上昇させている。本発明は圧縮比を小さく設定できるので、すきま、精度について、従来構造の如き、すきま、精度管理を厳重にする必要はない。又、本発明はロータにあって、１段と２段のねじリードを同じにし、２段ロータは必要な圧縮比を保持するのに、ねじ加工機で１段ロータと同時に加工をすすめられるので精度保持が簡単で、コストが低廉である。  更に２段式に構成して、必要圧縮比を２段に分割しているので、特に２段側は圧縮比２．８〜３に圧縮された流体で、２段側ケーシングの４ｂ、２段ロータ吸入ねじ空間容積に対する巾は大きく、冷却面積も大であり、効率よく、冷却することが可能である。  従って、従来構造で、現在主とした構成の１段式の真空ポンプと、本発明の２段式真空ポンプを比較すると、本発明は分子密度が２．８〜３倍に圧縮された流体と、２段ロータ吸入ねじ空間の大きな巾との、相乗冷却効果から所要動力は低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のアルキメデス、クインビー曲線でなる２段式２軸形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２段式２軸形スクリュー流体機械の左、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２段式２軸形スクリュー流体機械のケーシング構成図。
【符号の説明】
【００１４】  １………下部ケーシング          １Ａ……上部ケーシング  ２………左、１段ロータ          ２ａ……左、２段ロータ  ３………右、１段ロータ          ３ａ……右、２段ロータ  ３ｂ……１段ロータスパイラル面  ３ｃ……２段ロータスパイラル面  ３ｄ……立方体容器の壁          ３ｅ……中央軸部  ４ａ……１段ロータ吸入ねじ空間  ４ｂ……２段ロータ吸入ねじ空間  ５………吸入側サイドカバー      ６………吐出側サイドカバー  ７………流体吸入口              ８………流体吐出口  ９………２段吐出ポート        １０………１段吐出遮壁  １１………２段吸入空間        １２………１段吐出ポート  Ｒ１……１段ねじリード          Ｒ２……２段ねじリード  Ｂ１……１段ロータスパイラル面巾  Ｂ２……２段ロータスパイラル面巾  Ｓ２……２段ロータ谷径巾        Ｄ１……１段ロータ外径  Ｄ２……２段ロータ外径          ｄ１……１段ロータ谷径2005054762.tif 000004
Ｌ１……１段ロータ長さ          Ｌ１……２段ロータ長さ  Ｈ………中央軸部長さ            ｔ１……２段、１段ロータ谷径寸法差  ｔ２……１段、２段ロータ外径寸法差  Ｕ……１、２段ロータスパイラル面寸法差  Ｍ………ロータ軸心寸法          Ｘ………ロータ軸心水平線  Ｗ………ケーシング、１段吐出遮壁分割線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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