JP2007278238A - コンプレッサ支持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動のコンプレッサの振動を抑え、装置全体の静穏、小型化を実現する。
【解決手段】モータ駆動のコンプレッサを圧縮バネにより支持する方法であり、該圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えるコンプレッサ支持方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンプレッサの支持方法に関する。更に詳細には、医療用の酸素濃縮装置などに搭載するモータ駆動のコンプレッサに関するものであり、駆動時の振動を抑え、機器の静穏化を実現するコンプレッサ支持方法に関するものである。

肺気腫、肺結核後遺症や慢性気管支炎などの慢性呼吸器疾患患者に対して、高濃度の酸素を吸入させる酸素吸入療法が行われている。酸素吸入療法とは前記疾病患者に高濃度の酸素ガス、もしくは酸素濃縮気体を吸入させる治療法である。その酸素ガス、濃縮酸素気体を患者に供給する手法として、高圧酸素ボンベ、液体酸素ボンベ、酸素濃縮装置等が挙げられるが、長時間の連続使用に耐え、使い勝手がよいなどの理由によって、酸素濃縮装置が用いられるケースが増加している。

酸素濃縮装置は空気中の酸素を分離、濃縮することを可能にした装置である。酸素分離、濃縮する装置としては、高濃度の酸素が得られるという観点で、窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を1個或いは、複数の吸着床に充填した吸着型酸素濃縮装置が広く知られている。その中でも、圧力変動装置としてコンプレッサを用いた圧力変動吸着型酸素濃縮装置が広く世の中に広まっている。

かかる装置は通常窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填させた1個或いは複数の吸着床に対して、コンプレッサから圧縮空気を供給して吸着床内を加圧状態にして窒素を吸着させ、高濃度の酸素を得る吸着工程と、吸着床内を減圧して、窒素を脱着させる脱着工程からなり、これを一定サイクルで繰り返すことで、高濃度の酸素を得る装置である。かかる装置は、基本的に患者が飲食時、就寝時問わず、終日連続使用するものであり、装置は患者の比較的そばにある。そのため、かかる装置から発生する騒音や振動は、直接患者、患者の家族等の耳に入り、不快感を与える恐れがある。特に就寝時などは騒音の与える影響が大きく、患者、或いは患者の家族の睡眠を妨げ、メンタルヘルスにも悪影響を及ぼすことが懸念される。圧力変動吸着型酸素濃縮装置の最大の騒音および振動の発生要素はコンプレッサである。
特開平７−１５２８０４号公報

コンプレッサの駆動に伴う振動が直接装置に伝達するのを防止するため、通常、コンプレッサはコンプレッサ下部に設けた圧縮バネを介して装置内に搭載されている。コンプレッサには、ピストンの往復運動式コンプレッサや、ヘリカル式、スクロール式などの回転式コンプレッサがあり、種々の外観形状をしているが、図１や図２に示すように、コンプレッサをブラケットに搭載し、ブラケット下部の４点を支持することにより振動低減を行っている。

しかし、従来のコンプレッサのマウント方法では、コンプレッサの低回転時における高振幅の振動を低減するために、通常、マウントに使用する圧縮バネのバネ定数を小さくすることによって対処する。しかし、バネ定数を小さくするとバネの坐屈が発生しやすくなり、装置を輸送する際に生じる振動に対して自立ができないなどの問題がある。また、コンプレッサの重心が高いため、横揺れに対しての振動が大きくなり、コンプレッサとその周辺部材とが接触する可能性があり、接触防止用のガードを設ける、周辺に空間を設けるなどの対策が必要となる。また、支持バランスが不安定であるため、バネを４個以上使用し、バネ支持位置をコンプレッサから離れた位置を支持する必要がある。

さらに、コンプレッサを支えているバネを配置するためは、ブラケットの下部に空間を設ける必要がある。特に重量の大きいコンプレッサの場合には、土台との接触をさけるため荷重長を長くするため、バネの自然長を長くする必要があり、土台とブラケットの間隔を広くとる必要がある。このため、コンプレッサを収容するコンプレッサボックスの容積が大きくなり、その結果として装置全体が大型化する結果となる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、コンプレッサの支持方法を改善することでコンプレッサの振動を抑えることを見出したものである。すなわち、本発明は、モータ駆動のコンプレッサを圧縮バネにより支持する方法であり、該圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えるコンプレッサ支持方法を提供するものである。

また本発明は、かかるバネ支持点の一つが駆動するモータの回転軸の軸線上に備え、かつ平衡を保持するための補助バネの支持点を、該バネ支持点の水平面上下方向１０ｍｍ以内に備えることを特徴とするコンプレッサ支持方法を提供するものである。

また本発明は、モータ駆動のコンプレッサをブラケットに固定し、該ブラケットを支持する圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えることを特徴とするものであり、特に該バネ支持点および補助バネの支持点を構成する支持台を備え、支持台上で該モータ駆動のコンプレッサを支持するコンプレッサ支持方法を提供するものである。

また本発明は、駆動用モータ付きコンプレッサおよびそれを支持する圧縮バネを備え、該圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えるコンプレッサを提供する。特に該圧縮バネが、そのバネ支持点の一つが駆動モータの回転軸の軸線上に備え、かつ平衡を保持するための補助用の圧縮バネの支持点が、軸線上のバネ支持点の水平面上下方向１０ｍｍ以内に備えることを特徴とするコンプレッサを提供するものである。

また本発明は、コンプレッサを固定するブラケットを備え、該ブラケットを支持する圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えること、該圧縮バネのバネ支持点および該補助バネの支持点を構成する支持台を備え、支持台上で該モータ駆動のコンプレッサを支持することを特徴とするコンプレッサを提供するものである。

本発明のコンプレッサ支持方法は、バネ支持点に加わるバネ伸縮方向以外の振動成分を最小限にすることでバネの伸縮方向の振動低減効果を適切に使うことができる。従来のコンプレッサ支持方法で使用されているバネよりもバネ定数の大きなバネを使用でき、使用可能なバネ定数の範囲が広くなるだけでなく、低回転数における振動も低減することができる。また、コンプレッサの重心が下がることにより、コンプレッサの支持が安定し、バネによる支持が３点でも平衡を保つことが可能となる。また、バネ支持台自体が周辺部材との衝突防止の機能を有しているため、衝突防止用の緩衝材などのガードを別途設ける必要がない。更に、支持台部分をコンプレッサの保持領域として使用することができるため、装置内のコンプレッサ設置に伴う使用容積が小さく、省スペース化を実現することができる。

本発明のコンプレッサ支持方法を図面を用いて説明する。本発明のコンプレッサ支持方法は、モータ駆動で作動するコンプレッサに適用するものである。
コンプレッサの１つとしてシリンダ内のピストンを往復運動させることにより空気を圧縮、逆に吸引する往復運動式コンプレッサがあり、モータの回転運動をクランクによりピストンの往復運動に変換している。ピストンが１つの１ヘッド、ピストンが左右2つの２ヘッドのものがあり、図３には２ヘッドタイプの往復運動式コンプレッサの例（上面図、正面図）を示す。通常、かかるコンプレッサは、図１のようにブラケット上に搭載し、ブラケットの４隅を圧縮バネで支持する方法が取られる。これに対し本発明は、コンプレッサ支持用の圧縮バネの１つをモータの回転軸上に設ける。コンプレッサをブラケットの下部にネジ止めで固定し、吊り下げた状態でブラケットを圧縮バネで支持する。バネ支持台を設置し、その上に圧縮バネの支持点を設ける。荷重が懸かった状態での圧縮バネの支持点がコンプレッサを駆動させるモータの回転軸の軸線上に来るように圧縮バネのバネ定数を設定する。コンプレッサのバランスを取るための補助用の圧縮バネを軸線の左右に設ける。かかる実施例では、補助バネの支持点もモータ回転軸水平面に来るように設定した。

図４には、同じ２ヘッドタイプの往復運動式コンプレッサのシリンダ方向を縦向きにした場合の支持方法を示す。コンプレッサとブラケットの固定は、ブラケットにコンプレッサの一方のヘッドが貫通する空隙を設け、ブラケットから伸びる固定部材にコンプレッサの中央部分でネジ止めにより固定する。コンプレッサの向き、ブラケットとの固定位置が相違する他、支持方法は図３に記載のコンプレッサと同じである。

図３、図４の何れの支持方法を採用しても、支持台の下部空間にコンプレッサの約半分を収納することが可能となり、装置の小型化に貢献する。

次に図５を用いて、回転式コンプレッサの1つであるヘリカルコンプレッサの支持方法について説明する。ヘリカルブレード型コンプレッサは、例えば特開2000-87886号公報に記載の回転式のコンプレッサである。該コンプレッサは、冷蔵庫などの冷媒などの流体を圧縮するコンプレッサとして開発されたものであり、円筒形のシリンダと圧縮室の仕切りとなるヘリカルブレード、モータ回転軸に対して偏芯したローラを主な構成要素とし、ローラがシリンダ内部であるクリアランスを保ちながら旋回運動することにより圧縮室は軸方向に移動して圧縮される。

コンプレッサのシリンダとは逆方向のモータの軸線上に圧縮バネのバネ支持点を設け、シリンダ方向の左右にバランス用の圧縮バネ2つを設ける。ブラケット中央部にＵ字状の固定部材を設けコンプレッサ下部でネジ止めにより固定し、ブラケットを土台に設けたバネ支持台上に圧縮バネで支持する。モータ軸線方向の圧縮バネのバネ支持点は、軸線上に来るように支持台の高さ、圧縮バネの荷重長、バネ定数を設定する。バランスを保持するため、補助の圧縮バネの高さはモータ回転軸の水平面に対して±10ｍｍ以内に設定した。

バネ支持により振動低減できるのはバネの縦方向（伸縮方向）の振動のみであり、横方向の振動低減はできない。そのため、バネ支持部分に対して横方向の力が加わると、振動低減効果が低下してしまう。モータの回転軸上にバネ支持点を設置することで縦方向のみの振動が加わり、バネの振動低減効率を最大限に使用することができる。逆にモータ回転軸より離れるに従って横方向の振動が加わるようになる。

バネ支持点はモータ回転軸の前後どちらに設けてもよく、モータおよびコンプレッサの重量バランス、形状、バネ支持台の設置スペース等を考慮して設定する。本実施例のようにバネ支持点の１つを回転軸の軸線上に設置する方法もあるが、設置スペースの余裕があればモータの回転軸方向の前後2箇所に設ける方が振動低減効果は大きい。モータの回転軸方向の前後2箇所のみでは、支持バランスが取り難い為、本実施例では左右2箇所に補助用の圧縮バネを設け、3点支持によりコンプレッサを支持した。補助用の圧縮バネの支持点についても、なるべく軸線に近い方が振動低減効果は大きく、好ましくは軸線と同一平面上、ないし上下±１０ｍｍ以内に設けるのが好ましい。

ブラケットとコンプレッサの固定は、ブラケット下部にコンプレッサを固定し、コンプレッサを吊り下げる形状の他、ブラケットを鍋型としてコンプレッサをブラケット上部に載せ、フランジ部分で支持する形状を採用することも可能である。バネ支持点をバネ支持台上部に設けることで、支持台の空間部分にコンプレッサを設けることが可能となり、装置全体の小型化を実現することができる。

従来のピストン往復式圧縮機のバネ支持例。 従来のヘリカル式圧縮機のバネ支持例。 本発明のピストン往復式圧縮機のバネ支持例。 本発明のピストン往復式圧縮機のバネ支持例。 本発明のヘリカル式圧縮機のバネ支持例。

Claims (8)

1. モータ駆動のコンプレッサを圧縮バネにより支持する方法であり、該圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えるコンプレッサ支持方法。
2. 該バネ支持点の一つが駆動するモータの回転軸の軸線上に備え、かつ平衡を保持するための補助バネの支持点を、該バネ支持点の水平面上下方向１０ｍｍ以内に備えることを特徴とする請求項１記載のコンプレッサ支持方法。
3. 該モータ駆動のコンプレッサをブラケットに固定し、該ブラケットを支持する圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えることを特徴とする請求項１記載のコンプレッサ支持方法。
4. 該圧縮バネのバネ支持点および該補助バネの支持点を構成する支持台を備え、支持台上で該モータ駆動のコンプレッサを支持する、請求項２記載のコンプレッサ支持方法。
5. 駆動用モータ付きコンプレッサおよびそれを支持する圧縮バネを備え、該圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えるコンプレッサ。
6. 該圧縮バネが、そのバネ支持点の一つが駆動モータの回転軸の軸線上に備え、かつ平衡を保持するための補助用の圧縮バネの支持点が、軸線上のバネ支持点の水平面上下方向１０ｍｍ以内に備えることを特徴とする請求項５記載のコンプレッサ。
7. コンプレッサを固定するブラケットを備え、該ブラケットを支持する圧縮バネのバネ支持点の少なくとも１つが、駆動用モータの回転軸の軸線上に備えることを特徴とする請求項５または６記載のコンプレッサ。
8. 該圧縮バネのバネ支持点および該補助バネの支持点を構成する支持台を備え、支持台上で該モータ駆動のコンプレッサを支持する、請求項７記載のコンプレッサ。

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