(57)【要約】【課題】雄ロータのスクリュ歯形の先端部の加工を従来のものより精度よく行い、スクリュ圧縮機の性能を向上しうるスクリュ歯形を提供する。【解決手段】本発明のスクリュ歯形２０は、雌雄一対のスクリュロータ２３，２４にて圧縮機本体２１が構成されてなるスクリュ圧縮機において、雄ロータ２４の先端部３２が、雄ロータ２４の回転軸の中心を中心点とする円弧に形成され、雄ロータ２４の先端部３２の円弧が、雌ロータ２３が回転する際にその雌ロータ２３と最も接近する位置での隙間が略ゼロとなる雄ロータ２４の形状である仮想雄ロータ形状４０と、雄ロータ２４の中心を中心点とする円弧との交点にて二分される円弧の短い方の仮想円弧３４上に形成されてなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌雄一対のスクリュロータにて圧縮機本体が構成されてなるスクリュ圧縮機において、
前記雄ロータの先端部が、前記雄ロータの回転軸の中心を中心点とする円弧に形成され、前記雄ロータの前記先端部の前記円弧が、前記雌ロータが回転する際に該雌ロータと最も接近する位置での隙間が略ゼロとなる前記雄ロータの形状である仮想雄ロータ形状と、前記雄ロータの前記中心を中心点とする前記円弧との交点にて二分される前記円弧の短い方の仮想円弧上に形成されてなることを特徴とするスクリュ歯形。
【請求項２】
前記雄ロータの前記先端部のうち、前進側歯形に形成されてなる部位が、追従側歯形に形成されてなる部位より長く形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のスクリュ歯形。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュ歯形に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の雄ロータ先端は、一般的には図４に示すような形状になっている。すなわち、回転方向Ｒに対し、前進側歯形１０は、雄ロータ回転軸中心Ａを中心としたピッチ円上のＢを中心とした円弧、追従側歯形１１は雄ロータの先端とＢの間にあるＣを中心とした円弧である。半径の大きさによって差は生じるが、このような形状になっている。
【０００３】
図５に示すように、特許文献１に示す雄ロータ１２の先端部１３は、雄ロータ１２と雌ロータ１４の隙間ε１及び雄ロータ１２とケーシング１５との隙間ε２を決定する重要な部位である。先端部１３の加工精度がスクリュ圧縮機の性能に大きな影響を及ぼす。特に、ε２の隙間の精度は、雄ロータ１２の先端部１３の加工の精度に大きく依存する。
【０００４】
しかし、従来、雄ロータ１２の先端部１３は、他の部分と同時にカッター等にて切削加工されていたため、精度よく加工するには限界があった。
【特許文献１】特公昭６０−４１２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、雄ロータのスクリュ歯形の先端部の加工を従来のものより精度よく行い、スクリュ圧縮機の性能を向上しうるスクリュ歯形を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明のスクリュ歯形は、雌雄一対のスクリュロータにて圧縮機本体が構成されてなるスクリュ圧縮機において、前記雄ロータの先端部が、前記雄ロータの回転軸の中心を中心点とする円弧に形成され、前記雄ロータの前記先端部の前記円弧が、前記雌ロータが回転する際に該雌ロータと最も接近する位置での隙間が略ゼロとなる前記雄ロータの形状である仮想雄ロータ形状と、前記雄ロータの前記中心を中心点とする前記円弧との交点にて二分される前記円弧の短い方の仮想円弧上に形成されてなるようにしたものである。
【０００７】
この構成により、雄ロータの回転軸の中心を中心点とする円弧上に形成された雄ロータの先端部が、前記雌ロータが回転する際に該雌ロータと最も接近する位置での隙間が略ゼロとなる前記雄ロータの形状である仮想雄ロータ形状と、雄ロータの前記円弧との交点にて定められ二分される円弧の短い方の仮想円弧上に形成されることで、雌ロータと雄ロータの先端部とが干渉するおそれを低減することができる。
【０００８】
さらに、前記雄ロータの前記先端部のうち、前進側歯形に形成されてなる部位が、追従側歯形に形成されてなる部位より長く形成されてなることが好ましい。この構成により、前進側歯形に形成されてなる部位を、追従側歯形に形成されてなる部位と同じか、短く形成した場合に比べて、雌ロータと雄ロータの先端部とが干渉するおそれを低減することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、雄ロータのスクリュ歯形の先端部をカッター等による切削加工ではなく、研磨による精度の高い加工をすることで、スクリュ圧縮機の性能を向上させることができる。
【００１０】
前進側歯形の方が雌ロータとの間隙にゆとりがあるため、雄ロータのスクリュ歯形の先端部のうち、前進側歯形に形成されてなる部位が、追従側歯形に形成されてなる部位より長く形成されていれば、雌ロータと雄ロータのスクリュ歯形の先端部とが干渉するおそれを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１２】
図１に本発明にかかるスクリュ歯形２０を有するスクリュ圧縮機本体２１のロータケーシング２２のロータ２３，２４軸方向断面図を示す。図２に咬合する雌雄ロータ２３，２４におけるスクリュ歯形２０の部分拡大図を示す。
【００１３】
１）雌ロータ歯形
雌ロータ２３は、各種のピッチ円Ｐｆの外側に圧縮効率が最も良い２〜３％のアデンダムＡｆを有し、各歯底２５のピッチ円Ｐｆの内側にデデンダムＤｆを有している。前進側歯形２６および追従側歯形２７は以下のとおりである。
【００１４】
イ）前進側歯形２６
・ｄ２−ｅ２間は、ピッチ円Ｐｆと、中心点（軸心）Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線との交点ｌを中心とする半径Ｒ１の円弧であって、∠ｄ２ｌｅ２は、歯元から歯先にかけての歯厚を好適な値にするため、４５〜５５度にしている。なお、ｄ２は中心点Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線上の点である。
【００１５】
・ｅ２−ｆ２間は、半径ｌ−ｅ２の延長線上の中心点Ｏ２を有する半径Ｒ２の円弧である。この円弧ｅ２−ｆ２は上記円弧ｄ２−ｅ２に対して点ｅ２において変曲している。なお、点ｆ２はピッチ円Ｐｆ上の点である。
【００１６】
・ｆ２−ｇ２間は、半径Ｏ２−ｆ２上に中心点Ｏ３を有する半径Ｒ３の円弧である。なお、点ｇ２は半径Ｒｆの歯先円Ｃｆ上の点で歯先円Ｃｆに接する。
【００１７】
・ｇ２−ｈ２間は、歯先円Ｃｆに沿った円弧である。この間の寸法は０．５〜１．５ｍｍとし、従来歯形のシールエッジが有するロータとケーシング接触時の保護機能と同じ効用を備えていることが好ましい。
【００１８】
ロ）追従側歯形２７
・ｄ２−ｃ２間は、雄ロータ２４の円弧ｄ１−ｃ１によって創成される創成曲線である。
【００１９】
・ｃ２−ａ２間は、点Ｏ５を中心とする半径Ｒ５の円弧である。なお、点ａ２は、ピッチ円Ｐｆ上の点であり、点Ｏ５は、点ａ２においてピッチ円Ｐｆに接する接線Ｒ５１と、点ｃ２における創成曲線ｄ２−ｃ２と円弧ｃ２−ａ２との共通法線Ｒ５２との交点である。円弧ｃ２−ａ２は創成曲線ｄ２−ｃ２に対して点ｃ２において変曲している。
【００２０】
・ａ２−ｈ２間は、雄ロータ２４の点ａ１によって創成される創成曲線である。なお、点ｈ２は歯先円Ｃｆ上の点である。
【００２１】
上記ｈ２−ａ２−ｃ２−ｄ２−ｅ２−ｆ２−ｇ２−ｈ２は、雌ロータ２３の歯形の６分の１を構成している。
【００２２】
２）雄ロータ歯形
雄ロータ２４は、各歯２８のピッチ円Ｐｍの外側にアデンダムＡｍを有し、各歯底２９のピッチ円Ｐｍの内側にデデンダムＤｍを有している。前進側歯形３０および追従側歯形３１は以下のとおりである。
【００２３】
イ）前進側歯形３０
・ｄ１−ｅ１間は、ピッチ円Ｐｍと雌雄ロータ２３，２４の各中心点Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線との交点ｍを中心とし、かつ上記半径Ｒ１に略等しい半径Ｒ１’の円弧であって、雌ロータ２３の円弧ｄ２−ｅ２に対応している。しかして、∠ｄ１ｍｅ１は∠ｄ２ｌｅ２と同角度である。なお、点ｄ１は中心点Ｏｆ，Ｏｍを結ぶ線上の点である。
【００２４】
・ｅ１−ｆ１間は、雌ロータ２３の円弧ｅ２−ｆ２によって創成される創成曲線である。なお、点ｆ１はピッチ円Ｐｍ上にある。
【００２５】
・ｆ１−ｇ１間は、雌ロータ２３の円弧ｆ２−ｇ２によって創成される創成曲線である。なお、ｇ１は、歯元円Ｃｍ上の点である。
【００２６】
・ｇ１−ｈ１間は、半径Ｒｍの歯元円Ｃｍに沿った円弧である。
【００２７】
ロ）追従側歯形３１
・ｄ１−ｃ１間は、直線Ｏｆ−Ｏｍ上に中心点Ｏ４を有する半径Ｒ４の円弧である。半径Ｒ４は、雄ロータピッチ円Ｐｍ上にある点ｍを中心とする円弧の半径Ｒ１の略２０〜３０％である。
【００２８】
・ｃ１−ａ１間は、雌ロータ２３の円弧ｃ２−ａ２によって創成される創成曲線である。なお、点ａ１はピッチ円Ｐｍ上の点である。
【００２９】
・ａ１−ｈ１間は、雌ロータ２３の点ｈ２によって創成される創成曲線である。
【００３０】
上記ｈ１−ａ１−ｃ１−ｄ１−ｅ１−ｆ１−ｇ１−ｈ１は、雄ロータ２４の歯形の５分の１を構成している。
【００３１】
図３に雄ロータ２４のスクリュ歯形の点ｄ１付近の形状の部分拡大図を示す。雄ロータ２４の歯形には、点ｄ１から径方向に高さＨ、幅Ｗ（Ｗ＝Ｗａ＋Ｗｂ、ｄ１から前進側歯形３０方向に幅Ｗａ、追従側歯形３１方向に幅Ｗｂ）の略矩形の先端部３２が設けられている。先端部３２の幅Ｗ方向は、雄ロータ２４の回転軸の中心Ｏｍを中心点とする円弧の一部に形成される形状である。雄ロータ２４の先端部３２以外はカッターにより切削加工されるが、先端部３２は研磨により加工される。研磨加工後、前記形状が確保されれば、点ｄ１から径方向に突出する先端部３２のｄ１からの高さＨは０であってもよい。
【００３２】
雄ロータ２４の先端部３２は、雄ロータ２４の回転軸の中心を中心点Ｏｍとする円弧に形成し、その円弧が形成される範囲を限定することで、先端部３２を有する雄ロータ２４のスクリュ歯形の形状が、従来の雄ロータ１２のスクリュ歯形の形状より大きくなっていても、雌雄ロータ２３，２４と干渉しなくなるようにしている。
【００３３】
具体的には、図３に示すように、その雄ロータ２４の先端部３２の円弧が、雌ロータ２３と、雄ロータ２４の回転軸の中心を中心点とする円弧の交点（α１とα２）にて定められる仮想円弧３３内（Ｗｍａｘの範囲内）に形成されてなるようにしている。
【００３４】
なお、先端部３２の円弧の縁の部分が、前記円弧の交点α１、α２に極めて近い位置に形成されると、雌ロータ２３と雄ロータ２４との干渉が生じてしまう。従って、その干渉を回避するために、まず、雌ロータ２３が回転する際にその雌ロータ２３と最も接近する位置（図３ではｐ点）での隙間が略ゼロとなる（すなわち、雌雄ロータがほぼ接する）場合の雄ロータの形状である仮想雄ロータ形状４０を想定する。そして、その仮想雄ロータ形状４０と、雄ロータ２４の回転軸の中心を中心点とする円弧の交点（α１’とα２’）にて定められる仮想円弧３４内（Ｗｍａｘ’の範囲内）に先端部３２の円弧が形成されてなるようにしている。なお、自ずと仮想円弧３４は、仮想円弧３３よりも短くなる。また、この仮想円弧３４は、仮想雄ロータ形状４０と、雄ロータ２４の中心を中心点とする円弧の交点（α１’とα２’）にて二分される円弧の短い方、と換言することもできる。
【００３５】
例えば、雄ロータ２４径が１５０ｍｍ、ｍを中心とする円弧の半径Ｒ１’が３２．５ｍｍ、Ｏ４を中心とする円弧の半径Ｒ４が１３．６ｍｍ、ロータ２３，２４の隙間を５０μとすると、雌ロータ２３と干渉しない雄ロータ２４の回転軸の中心を中心点Ｏｍとする円弧の幅（Ｗｍａｘ’）は３．７ｍｍとなる。この３．７ｍｍという幅は研磨にて加工するうえにおいて、十分な幅である。
【００３６】
この幅Ｗｍａｘ’より狭い幅Ｗに先端部３２を形成し、先端部３２を研磨にて加工する。この先端部３２以外の部位は、従来のカッターにより切削加工する。
【００３７】
従来の歯形形状と比較して、雄ロータ先端部３２以外は同じであるため、従来と同様の強度を確保しつつ、先端部３２により精度の高い加工をすることができ、スクリュ圧縮機の性能を向上させることができる。
【００３８】
また、図３に示すように、前進側歯面３０のｍを中心とする円弧の半径Ｒ１’は、追従側歯面３１のＯ４を中心とする円弧の半径Ｒ４より大きい。従って、図３に示すように、前進側歯面３０側の雌ロータ２３と干渉しない部分の長さＷ１は追従側歯面３１側の長さＷ２より長くなり、前進側歯面３０のほうが雌ロータ２３との間隙にゆとりがある。従って、雄ロータ２４の先端部３２の円弧のうち、前進側歯面３０に形成されてなる部位の幅Ｗａが、追従側歯面３１に形成されてなる部位の幅Ｗｂより長く形成すると、先端部３２の円弧は同じ幅Ｗであっても、前進側歯面３０に形成されてなる部位の幅Ｗａが、追従側歯面３１に形成されてなる部位の幅Ｗｂと同じか、幅Ｗｂより短く形成した場合より、雌ロータ２３と雄ロータ２４の先端部３２とが干渉するおそれを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかるスクリュ歯形を有するスクリュ圧縮機のロータケーシングのロータ軸方向断面図。
【図２】咬合する雌雄ロータにおけるスクリュ歯形の部分拡大図。
【図３】雄ロータのスクリュ歯形の点ｄ１付近の形状を示す部分拡大図。
【図４】従来の雄ロータのスクリュ歯形の先端の一部を示す図。
【図５】従来のスクリュ歯形の先端部が決定する雄ロータと雌ロータの隙間ε１およびケーシングとロータの隙間ε２を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
２０  スクリュ歯形
２１  スクリュ圧縮機本体
２３  雌ロータ
２４  雄ロータ
３０  前進側歯形
３１  追従側歯形
３２  先端部
３４  仮想円弧
４０  仮想雄ロータ形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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