JP5042158B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機に関する。

圧縮機には、モータとこのモータにより回転駆動されて流体を圧縮する圧縮部とを支持部材で支持してなる圧縮機本体を、４カ所の振動吸収部材を介して台座部材上に設置したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２３１３２３号公報

ところで、圧縮機を例えば大型化する場合、重量増を伴うことになり、上記のような４カ所の振動吸収部材では十分に振動を吸収することができない可能性があった。また、設置面積を抑えるために圧縮機を高さ方向に延ばす変更を行った場合にも、上記のような４カ所の振動吸収部材では十分に振動を吸収することができない可能性があった。特に、往復動式の圧縮機の場合、起動時のクランク軸方向における遠心方向の揺動振動を低減する必要があり、また、定常運転時のピストンの往復動による上下方向の振動を低減する必要もあって、大型化の際には、これらの振動対策が不可欠であった。

したがって、本発明は、重量増や高さ増等に対して、簡素な構造で省スペース化を図りつつ十分に振動を抑制することができる圧縮機の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機本体の支持部材と台座部材との間に介装される複数の振動吸収部材が、軸方向に伸縮し圧縮部の回転軸の軸直交水平方向にて下部が前記圧縮機本体の重心側に上部が該重心とは反対側に位置するように傾斜配置される弾性部材を有しており、平面視で、前記重心を中心とした円周上で前記回転軸の軸方向にて前記重心を通過する仮想線上から等距離となる４カ所と、前記円周上で前記回転軸の軸方向にて前記４カ所の間となる複数カ所とに配置されている。

本発明によれば、重量増や高さ増等に対して、簡素な構造で省スペース化を図りつつ十分に振動を抑制することができる。

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の圧縮機の要部構成を示す正面図、図２は本実施形態の圧縮機の振動吸収部材を示す図、図３は本実施形態の圧縮機の振動吸収部材の配置を示す平面図、図４は本実施形態の圧縮機の全体構成を示す正面図である。

図１に示す本実施形態の圧縮機１１は、床面等の上に水平に設置される略矩形板状の台座部材１２と、台座部材１２上に設置される支持部材１３と、支持部材１３に設置される圧縮部１４と、支持部材１３に設置されるモータ１５と、支持部材１３に設置されるタンク１６とを有している。

支持部材１３は、複数の振動吸収部材２１を介して台座部材１２上に水平配置される略矩形板状のベース２２と、このベース２２上にその長手方向の一側に寄せて配設された支持フレーム２３とを有している。支持フレーム２３は、その脚部を構成するようにベース２２上に固定されて鉛直上方に延びる鉛直部２５と、これら鉛直部２５の上部に接合されて水平に延びる略矩形状の水平部２６と、鉛直部２５と水平部２６とを筋交い状に斜めに連結する連結部２７とを有している。ここで、支持フレーム２３の鉛直部２５は、板状の側板部であっても複数の脚部であっても良く、水平部２６は板状の天板部であっても、複数の梁部であっても良い。

そして、支持部材１３のベース２２上に、支持フレーム２３の内側に配設されてモータ１５が搭載されており、支持フレーム２３の水平部２６上に圧縮部１４が搭載されている。また、支持部材１３のベース２２上の支持フレーム２３の外空間に配設された状態で、タンク１６が支持フレーム２３の鉛直部２５に固定されている。

モータ１５は、モータ本体３０と、モータ本体３０に設けられた回転軸３１とを有しており、電力供給を受けて回転軸３１が回転する。

このモータ１５は、回転軸３１をベース２２の幅方向に沿って水平に配置してベース２２の上面に固定されており、支持フレーム２３の両鉛直部２５の間に配置されている。モータ１５の回転軸３１にはプーリ３２が固定されている。

圧縮部１４は、流体を圧縮するものであり、クランクケース３５と、クランクケース３５から鉛直方向に突出する一つのシリンダ３６と、このシリンダ３６の上部を閉塞するシリンダヘッド３７と、クランクケース３５の中央に回転可能に支持されたクランク軸（回転軸）３８とを有している。この圧縮部１４は、クランクケース３５内のクランク軸３８が回転することで、シリンダ３６内に配設された図示略のピストンが鉛直上下に往復動し、その結果、流体を吸引し圧縮して吐出する。圧縮部１４は単気筒式である。

圧縮部１４は、クランク軸３８をモータ１５の回転軸３１と平行に配置した状態で支持フレーム２３の水平部２６の上面に固定されており、クランク軸３８には、モータ１５に設けられたプーリ３２と同側においてプーリ３９が固定されている。

圧縮部１４に付設されたプーリ３９は、放射状をなす複数の羽根部４２を有しており、回転時に風を圧縮部１４に向け発生させる。つまり、プーリ３９は冷却ファンを兼用している。

そして、モータ１５のプーリ３２と圧縮部１４のプーリ３９とが互いに軸線方向の位置を合わせており、これらプーリ３２，３９に無端のベルト４５が巻回されている。これにより、モータ１５によりプーリ３２、ベルト４５およびプーリ３９を介して圧縮部１４のクランク軸３８が回転駆動されて、図示略のピストンが上下動し、圧縮部１４が流体を圧縮する。

タンク１６は、円筒状をなす胴部４７の両側を蓋部４８で閉塞したもので、軸線方向に長い形状をなしている。このタンク１６が、中心軸線を鉛直方向に沿わせた姿勢で支持フレーム２３の鉛直部２５の外面に固定部材４９を介して固定されている。

圧縮部１４のシリンダヘッド３７には配管５０が接続されており、この配管５０がタンク１６に接続されている。これにより、圧縮部１４から吐出される圧縮流体は配管５０を介してタンク１６に導入されることになり、タンク１６は導入された圧縮流体を貯留する。

ここで、上記したモータ１５、圧縮部１４およびタンク１６等の支持部材１３で支持されるものすべてと、支持部材１３とが、圧縮機本体５１を構成しており、この圧縮機本体５１が複数の振動吸収部材２１を介して台座部材１２に設置されることになる。言い換えれば、圧縮機本体５１の重量が、複数の振動吸収部材２１で支持される、振動吸収部材２１より上側のバネ上重量となり、圧縮機本体５１はバネ上系部品となる。

圧縮機本体５１の支持部材１３と、台座部材１２との間に介装される上記した振動吸収部材２１は、図２に示すように、軸方向に伸縮し、軸方向が鉛直および水平に対して傾斜配置される防振ゴム（弾性部材）５５と、この防振ゴム５５の傾斜方向に直交してその下面に接合される支持板部５６およびこの支持板部５６の下縁部から支持板部５６と鈍角をなして防振ゴム５５の上部方向に水平に延出する固定板部５７を有する下部取付部材５８と、防振ゴム５５の傾斜方向に直交してその上面に接合される支持板部５９およびこの支持板部５９の上縁部から支持板部５９と鋭角をなして防振ゴム５５の下部方向とは反対方向に水平に延出する固定板部６０を有する上部取付部材６１とを有している。ここで、防振ゴム５５は水平に対する角度αが４５度をなすように傾斜している。
ただし、支持板部５６と固定板部５７の設定角度は鈍角としたが鋭角でも構わない。その場合、支持板部５９と固定板部５９は鈍角をなす。また、振動モードによりそれぞれ鋭角、鈍角は適時選択可能である。

ここで、防振ゴム５５は、図２（ｃ）に示すその軸直交断面が、幅方向が水平に沿い長手方向が水平に対して傾斜する横長形状をなしており、長手方向の両端側が先細の形状をなしている。

また、下部取付部材５８の固定板部５７と上部取付部材６１の固定板部６０とは、互いに水平方向の位置を合わせて上下に離間して配置されており、下部取付部材５８の固定板部５７には、下向きに突出するように取付ボルト５７ａが固定され、上部取付部材６１の固定板部６０にも、下部取付部材５８の取付ボルト５７ａと同軸をなして上向きに突出するように取付ボルト６０ａが固定されている。

ここで、上記の振動吸収部材２１は、下部取付部材５８が、その固定板部５７において台座部材１２の上面に載置されて取付ボルト５７ａでこの台座部材１２に固定されることになり、上部取付部材６１が、その固定板部６０において圧縮機本体５１の支持部材１３の下面に当接されて取付ボルト６０ａでこの支持部材１３に固定されることになる。

そして、図１に示すように、圧縮機本体５１の重心を通る鉛直線ｇを参照すると、すべての振動吸収部材２１は、防振ゴム５５が、圧縮部１４の回転軸であるクランク軸３８の軸直交水平方向（図１左右方向）において下部が圧縮機本体５１の重心側に上部がこの重心とは反対側に位置するように傾斜配置されることになる。言い換えれば、すべての振動吸収部材２１は、防振ゴム５５の軸線が、クランク軸３８の軸直交平面内に配置される状態となり、その結果、軸直交断面の長手方向がクランク軸３８の軸直交平面内に配置される状態となる。
ここで、一般的な防振ゴムの傾斜配置の場合、防振ゴムの軸線は上部が重心方向を向くように取り付けられる場合が多い。そこで、比較実験を実施したところ、一般的な防振ゴムの傾斜配置の場合は、圧縮機本体５１が振動により床面上を移動する現象が発生したが、本実施例で示す、防振ゴム５５の下部が重心側に配置される構成では、圧縮本体５１の移動は発生しなかった。

しかも、振動吸収部材２１は、平面視で、図３に示すように、圧縮機本体５１の重心Ｇを中心とした同一円周Ｃ上におけるクランク軸方向（図３上下方向）にて重心Ｇを通過する仮想線上から等距離となる４カ所と、この同一円周Ｃ上における、クランク軸方向においてこれら４カ所の間となる２カ所（複数カ所）とに配置されている。より具体的に、間の２カ所の振動吸収部材２１は、平面視で、圧縮機本体５１の重心Ｇとクランク軸方向に一致する、重心Ｇに対しクランク軸直交方向両側に向かい合う２カ所に配置されている。

ここで、図４に示すように、台座部材１２には、圧縮機本体５１を囲んで枠部６５が設けられている。この枠部６５は、台座部材１２の四隅から圧縮機本体５１の側方を鉛直上方に延びる支柱部６６と、これら支柱部６６に支持されて圧縮機本体５１を上から覆う天板部６７とからなっている。つまり、本実施形態の圧縮機１１は、いわゆるパッケージ型の圧縮機となっており、枠部６５は防音箱としての機能を持ち騒音低減や、デザイン性の向上を図っている。

以上の構成の本実施形態の圧縮機１１によれば、圧縮機本体５１の支持部材１３と台座部材１２との間に介装される複数の振動吸収部材２１が、軸方向に伸縮し圧縮部１４のクランク軸３８の軸直交水平方向にて下部が圧縮機本体５１の重心Ｇ側に上部が重心Ｇとは反対側に位置するように傾斜配置される防振ゴム５５を有しており、平面視で、重心Ｇを中心とした円周Ｃ上のクランク軸方向にて重心Ｇを通過する仮想線上から等距離となる４カ所と、円周Ｃ上のクランク軸方向にて４カ所の間となる、圧縮機本体５１の重心Ｇとクランク軸方向に一致する２カ所とに配置されているため、重量増や高さ増等に対して、簡素な構造で省スペース化を図りつつ十分に振動を抑制することができる。

特に、圧縮機１１の起動時および停止時の振動は、モータ１５の回転トルクによるクランク軸３８の回転および図示略のピストンの往復動による、クランク軸直交方向の揺動振動が支配的であり、定常運転時は、複合的な振動になって、ピストンの質量重心で上下振動が支配的となるが、複数の振動吸収部材２１を上記のように、円周Ｃ上のクランク軸方向にて４カ所の間となる２カ所に追加することで、上記した両振動を効果的に抑制することができる。つまり、傾斜してこの方向に伸縮する防振ゴム５５によって、特に上下方向の振動を効果的に抑制できる。また、クランク軸直交方向の両側に防振ゴム５５を追加することで、クランク軸直交方向の揺動振動を効果的に抑制できる。さらに、すべての防振ゴム５５を圧縮機本体５１の重心Ｇを中心とした円周Ｃ上に配置することで、防振ゴム５５の一つ当たりにかかる荷重を平均化でき、荷重の偏りをなくし、揺動振動、上下振動の両振動を効果的に抑制し、その他の異常振動等も抑制することができる。

また、本実施形態の圧縮機１１によれば、振動吸収部材２１は、防振ゴム５５と、防振ゴム５５の傾斜方向に直交して防振ゴム５５の下面に接合される支持板部５６および支持板部５６の下部から水平に延出して台座部材１２に固定される固定板部５７を有する下部取付部材５８と、防振ゴム５５の傾斜方向に直交して防振ゴム５５の上面に接合される支持板部５９および支持板部５９の上部から水平に延出して支持部材１３に固定される固定板部６０を有する上部取付部材６１とを有しているため、防振ゴム５５を傾斜状態に良好に保持しつつ台座部材１２と圧縮機本体５１とを確実に連結することができる。

また、本実施形態の圧縮機１１によれば、圧縮機１１の起動時および停止時の揺動方向の振動振幅を抑制することができるため、圧縮機本体５１が枠部６５にぶつかって破損することを防止できる。

なお、以上の実施形態においては、振動吸収部材２１の配置として、圧縮機本体５１の重心Ｇを中心とする同一円周Ｃ上において、クランク軸方向にて重心Ｇを通過する仮想線上から等距離となる４カ所のクランク軸方向の間位置に２カ所を追加する合計６カ所の場合を例にとり説明したが、偶数個であれば良く、例えば、クランク軸方向にて重心Ｇを通過する仮想線上から等距離となる４カ所のクランク軸方向の間に、クランク軸方向にて重心Ｇから等距離となる４カ所を追加する合計８カ所としても良く、さらには、それ以上としても良い。

また、以上の実施形態においては、圧縮部１４が鉛直方向にシリンダ３６が配置された単気筒である場合を例にとり説明したが、鉛直方向に対して両側にシリンダが配置されたＶ型２気筒あるいは水平対向型２気筒、鉛直方向および鉛直方向に対して両側にシリンダが配置されたＷ型３気筒等であっても良い。しかしながら、単気筒型は、他の複数気筒型と比べて特に定常運転時の上下振動（縦振動）が大きいため、上記構成は、この上下振動に対して特に効果を奏する。

ここで、防振ゴム５５を傾斜配置した理由は以下である。
防振ゴム５５はバネとは異なり、バネ定数や強度を自由に設定できるものではないため、多くの場合、既存のものから製品仕様にあったものを選定することになる。しかしながら、特に、単気筒、ロングストロークの圧縮機などでは、Ｚ方向振動が大きく、その選定に難を要する。例えば、既存のものから防振ゴム５５を選定すると、振動伝達率の目標を３０％程度に設定した場合でも、その仕様は、Ｚ方向静的バネ定数が３０Ｎ／ｍｍ、Ｚ方向許容荷重が１９０Ｎになる。この条件において、バネ定数から防振ゴム５５を選定すると、一般的にそれは非常に柔らかいものになる。一方、許容荷重から選定すると、このバネ定数を満足するものが無い。上記したように防振ゴム５５はバネとは違い、バネ定数と許容荷重がある程度比例しているので、「柔らかくてバネ定数が強いもの」は作るのが困難なのである。また、防振ゴム５５はＺ方向が柔らかくなると、必然的にＸ，Ｙ方向も柔らかくなってしまう。そのため、非定常的な振動（起動・停止時などの揺れ）を抑えることが出来なくなってしまう。このため、防振ゴム５５を斜めに取り付けることを考えた。

図２（ａ）に示す通り、防振ゴム５５を斜めに取り付けることにより、Ｚ方向のバネ定数は、図中実線矢印に対して破線矢印で示すように、実質的に小さくなる。しかし、ゴムそのものが柔らかくなったわけではないから、防振ゴム５５の強度（許容荷重）は維持でき、Ｘ，Ｙ方向（左右，前後方向）への振動が大きくなることもない。また、今回採用した防振ゴムの断面は図２（ｃ）のようになっている。これは、Ｘ方向に対し、Ｙ方向の変形に強いことを示している。これを図３のように配置することにより、Ｙ方向の揺れを抑えることができる。なお、防振ゴムの傾斜角が小さすぎると、本来のバネ定数に対する実質的なバネ定数の変化量が少なすぎる、倒れすぎると防振ゴム５５に掛かる荷重方向が変わりすぎてしまう（ほとんど横から掛かるようになってしまう）等の観点から、本実施例では４５度の傾斜角度を採用している。

本発明に係る一実施形態の圧縮機の要部構成を示す正面図である。 本発明に係る一実施形態の圧縮機の振動吸収部材を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る一実施形態の圧縮機の振動吸収部材の配置を示す平面図である。 本発明に係る一実施形態の圧縮機の全体構成を示す正面図である。

符号の説明

１１ 圧縮機
１２ 台座部材
１３ 支持部材
１４ 圧縮部
１５ モータ
２１ 振動吸収部材
３８ クランク軸（回転軸）
５１ 圧縮機本体
５５ 防振ゴム（弾性部材）
５６ 支持板部
５７ 固定板部
５８ 下部取付部材
５９ 支持板部
６０ 固定板部
６１ 上部取付部材
６５ 枠部
Ｃ 円周
Ｇ 重心

Claims (3)

1. モータと該モータにより回転駆動されて流体を圧縮する圧縮部とを支持部材で支持してなる圧縮機本体と、
   該圧縮機本体を設置するための台座部材と、
   前記圧縮機本体の前記支持部材と前記台座部材との間に介装される複数の振動吸収部材とを有し、
   これら振動吸収部材は、軸方向に伸縮し前記圧縮部の回転軸の軸直交水平方向にて下部が前記圧縮機本体の重心側に上部が該重心とは反対側に位置するように傾斜配置される弾性部材を有しており、平面視で、前記重心を中心とした円周上で前記回転軸の軸方向にて前記重心を通過する仮想線上から等距離となる４カ所と、前記円周上で前記回転軸の軸方向にて前記４カ所の間となる複数カ所とに配置されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記振動吸収部材は、前記弾性部材と、該弾性部材の傾斜方向に直交して該弾性部材の下面に接合される支持板部および該支持板部の下部から水平に延出して前記台座部材に固定される固定板部を有する下部取付部材と、前記弾性部材の傾斜方向に直交して該弾性部材の上面に接合される支持板部および該支持板部の上部から水平に延出して前記支持部材に固定される固定板部を有する上部取付部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記台座部材には、前記圧縮機本体を囲んで枠部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。

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