JP5205151B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明はスクリュー圧縮機に関し、特に騒音を低減するための振動吸収構造に関する。

互いに軸平行でかつねじり方向が逆をなす雄雌１組のスクリューロータを有するスクリュー圧縮機において、圧縮機本体の駆動方法はモータの直結駆動あるいはベルト駆動が一般的である。大型機やインバータを使用した可変速機では直結駆動が多く、中小型機ではベルトによる駆動方式を取ることが多い。

スクリュー圧縮機はレシプロ圧縮機に比較して低振動・低騒音として普及しているが、インバータ等による可変速制御方式が一般化してきた現在、回転数制御の範囲の共振を完全に回避することは困難となっている。特許文献１では固有振動数での共振のみでなく広い範囲での振動低減が図られている。

特開2003-343641号公報

スクリュー圧縮機では、モータが駆動源となってスクリューロータを回転させているため、振動の発生源としては、雄雌１組のスクリューロータを有する圧縮機本体と駆動源たるモータが代表的である。特許文献１ではモータと圧縮機本体とが一体的に結合された構造を備え、振動発生源となる構造に対して制振装置を配置している。

しかし、この特許文献１では、振動の伝播を抑制するために、振動発生源を防振ゴムを介して台板上に設置しているものの、振動発生源が設置される台板において、いかなる振動が伝達するかは考慮されていない。

例えば、圧縮機本体とモータを共通のベース部材に並べて配置してベルト駆動とした場合、複数の振動源が一のベース部材に共存することになる。したがって、圧縮機構の構造体としては、ベース部材を含めて騒音・振動特性を評価する必要がある。

本発明の第一の目的は、このような圧縮機構の構造体の振動及び騒音を低減することである。

ところで、ベース部材は、圧縮機本体とモータとを連結するベルトの張力による屈曲に耐え得る剛性が必要となる。また、コスト的に安価であることが望ましく、そのため、ベース部材は、およそ四角形状で各辺（四辺）を折り曲げた鋼板製が好適である。四角形状の鋼板をベース部材として用いた場合、ベース部材に設置される圧縮機本体とモータの大きさの相違が問題となり得る。

すなわち、通常、圧縮機本体の大きさはモータと比べて軸方向の距離が短く小型であるため、圧縮機本体とモータを並べて配置した場合にはベース部材の上面には、圧縮機本体の側にスペース（平面部）が生じる。このスペースは、メンテナンスの関係上、空けておくことが望ましいものであるが、圧縮機本体やモータからの振動が伝播しやすくなるという課題があった。特に、小型のスクリュー圧縮機では圧縮機本体の加振周波数（噛合い１〜３次）がベース部材の固有振動数と一致しやすい傾向があるため、共振時にはベース部材の平面部にて振動が増幅され大騒音を発することが想定される。

本発明の第二の目的は、ベース部材に圧縮機本体とモータとが共存し、両者をベルト駆動した場合において、メンテナンスに優れ、ベース部材によって増幅され得る振動を抑制するスクリュー圧縮機を提供することである。

なお、圧縮機本体及びモータは、圧縮機の運転中に発熱するため、温度変化によるベース部材の防振特性も変化する。そこで、このような場合の温度変化による防振特性の変化が小さいスクリュー圧縮機を提供することを第三の目的とする。

本発明は上記した目的を達成するために、スクリュー圧縮機において、空気を圧縮する圧縮機本体と、圧縮機本体の下に配置されたオイルケーシングと、オイルケーシングと並んで配置され前記圧縮機本体を駆動するモータと、オイルケーシングと前記モータを載せるベース部材とを備え、ベース部材の裏側に少なくとも一枚の鋼板からなる振動吸収板を備えたものとし、例えば次の特徴を有している。
（１）前記ベース部材の裏側の平面部に密着して振動吸収板を備えたこと。
（２）前記振動吸収板はベース部材の裏側のうち、ベース部材上の前記オイルケーシング及び前記モータが配置されていない場所に対応する箇所に設置されたこと。

本発明によれば、スクリュー圧縮機において、圧縮機構の構造体の振動及び騒音を低減することができる。また、本発明の他の特徴によれば、スクリュー圧縮機のベース部材に圧縮機本体とモータとが共存し、両者をベルト駆動した場合において、メンテナンスに優れ、ベース部材によって増幅され得る振動を抑制することが可能である。さらに、本発明の他の特徴によれば、長期間の防振効果が期待できるスクリュー圧縮機を提供することができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。なお、それぞれの実施例は組み合わせて実施することも可能であり、これによれば双方の実施例による相乗効果が期待できる。

本発明によるスクリュー圧縮機の実施例１について、図面を用いて説明する。

本実施例では、圧縮機本体とモータを共通のベース部材に並べて配置してベルト駆動とした例を示している。なお、圧縮機本体及びモータは直接ベース部材に取り付けられる必要はなく、ベース部材に設けられる架台の上にモータを備えた場合、あるいは、ベース部材に設置されるオイルケーシングに圧縮機本体が取り付けられている場合も含むものとしている。

図１は本実施例のスクリュー圧縮機を横から示した図であり、上記したようなベース部材３に圧縮機本体１とモータ２とが配置された圧縮機構の構造体を示している。なお、図１においては、圧縮機本体１はオイルケーシング４の上にフランジ接続されており、オイルケーシング４及びモータ２は図２に示すベース部材のそれぞれの取り付け位置に備え付けられる。

図３は本実施例のスクリュー圧縮機を圧縮機本体１の側から示した図面である。図１乃至図３を用いて、本実施例におけるスクリュー圧縮機の動作について説明する。外部からの空気は、吸込み絞り弁９を介して圧縮機本体１に吸い込まれた後、所定の圧力まで圧縮される。この圧縮過程においては、圧縮により発生した圧縮熱を冷却するため、および潤滑とシールのために、圧縮機本体１に潤滑油が注入される。そして、潤滑油とともに吐出された圧縮空気は、オイルケーシング４内に流入し、オイルセパレータ１０において潤滑油と分離され、冷却機器にて冷却された後、図示しない外部装置へ吐出される。

そして、この圧縮動作がされる場合には、共通のベース部材３に圧縮機本体１とモータ２とが並べて配置され、これらは動力伝達用のプーリ(７a・７b)とベルト８によりベルト駆動されることから、複数の振動源が一のベース部材に共存することになる。そうすると、このような圧縮機構の構造体において、振動及び騒音が問題となるため、その低減が要求される。

このように発生する振動及び騒音を抑える方法としては、例えばオイルケースを防振ゴムを介して設置することが考えられる。これにより、振動発生源である圧縮機本体１からの振動の伝播を妨げることが可能だからである。しかしながら、上記したように本実施形態においては、モータ２の回転出力軸と圧縮機本体１の回転入力軸の双方に動力伝達用のプーリ(７a・７b)が設けられ、これらの回転を伝達するベルト８によりベルト駆動されるため、これらが設置されるベース部材においてはその際のベルト７の張力による屈曲に耐え得る剛性が必要である。よって、防振ゴムではそのような剛性がない以上、振動低減のためとはいえ、採用することはできない。

そこで、本実施例においては、ベース部材にはおよそ四角形状で各辺（四辺）を折り曲げた鋼板を用いることでベース部材に必要となる剛性を満たしたうえで、振動吸収板をベース部材に設置することにより振動低減を行う。そして、振動吸収板を設置する場所は、モータ等が載っている上面ではなく、その裏側に設置する。上面に設置すると、メンテナンスの際に必要となるスペースが侵食されることになるが、このように裏側に設置することでメンテナンスに必要なスペースを確保することができる。

さらに、本実施例において、振動吸収板には鋼板を用いることとして、これを上記したように部材ベース３の裏側に設置する。すると、振動吸収板も平面であり、ベース部材の平面部と密着して取りけることにより、振動を受けたときは両者間に摩擦が生じるため、振動を摩擦による熱に変換することによる振動吸収が可能となる。また、このように、鋼板を用いることによりゴム系や樹脂系の防振部材を用いることに比べ耐久性に優れ、長期間の防振効果が期待できる。さらに、鋼板を用いることはコスト的にも安価とすることを可能とするものである。

次に、本発明によるスクリュー圧縮機の実施例２について、図面を用いて説明する。

図４は、本実施例におけるスクリュー圧縮機を上から示した図面である。このように、一般には、圧縮機本体１の大きさはモータ１と比べて軸方向の距離が短く小型であるため、圧縮機本体１とモータ２を並べて配置した場合にはベース部材の圧縮機本体の側にスペース４a（平面部）が生じている。このような場合の圧縮機構の構造体と振動及び騒音について説明する。

このスペース４aは、メンテナンスの関係上、空けておくことが望ましいものであるが、このスペース４aにより圧縮機本体１やモータ２からの振動が伝播しやすくなると考えられる。つまり、ベース部材３は鋼板製であり静剛性が高いものであるが、平面的であるために曲げやねじりの固有振動数が低い周波数から存在し、小型の油冷式スクリュー圧縮機の場合等、低い回転数で運転することが可能である場合には、圧縮機本体の噛合い成分と共振する可能性が高いからである。

このように、小型のスクリュー圧縮機においては、圧縮機本体の加振周波数（噛合い１〜３次）がベース部材の固有振動数と一致しやすい傾向があるため、共振時にはベース部材のスペース４aにて振動が増幅され大騒音を発することが想定される。そこで、本実施例においては、振動吸収板をベース部材の裏側のうち、このスペース４aに対応する箇所に設置することにより、振動及び騒音を抑えることとしている。このように設置することにより、増幅器として働いていると考えられるスペース４aにおける振動の増幅及び大騒音の発生を抑えることができる。また、上面にはスペース３aがそのまま確保されるため、オイルフィルタ１１の交換やモータ２の点検等のメンテナンスに優位性はそのまま維持できる。

次に、本発明によるスクリュー圧縮機の実施例３について、説明する。

本実施例においては、ベース部材に設置する振動吸収板を、ベース部材３と同様の鋼板を用いる。圧縮機本体及びモータは、圧縮機の運転中に発熱することから、振動吸収板には温度変化があった場合でも同様の防振特性が求められるところ、鋼板は温度変化に対する性質(防振特性)の変化も小さいため、この要求を満たすことが可能であるからである。すなわち、ベース部材３と同様の鋼板を用いた振動吸収板は、経年変化に対して優れた特性を持っているといえる。

次に、本発明によるスクリュー圧縮機の実施例４について、図面を用いて説明する。

本実施例においては、振動吸収板を図４に示すようにベース部材のスペース４aに対応する部分の裏側であり、かつ、ベース部材３の角部に設置する。なお、振動吸収板は略四角形状であり、ボルトにより固定されるものであるが、粘着テープや溶接による固定でもよくボルトに限定されるものではない。次に本実施例における振動吸収板の固定方法について説明する。

図５は、振動吸収板を固定するためのボルトの位置を示す図面である。本実施例においては、その振動吸収板の固定のためボルトを全面に渡って(例えば振動吸収板の４隅に)打ち込むものではなく、その一端５aについてボルトを打ち込みベース部材３のモータ２と反対側の端部に取り付けることとしている。なお、図４では、３箇所にボルトを打ち込むことで固定しているが、３箇所に限定するものではない。

ベース部材の平面部は共振時、大きな振動加速度をもって振動するが、当該ベース部材３は４辺を折り曲げた構造となっているため縁の部分が振動の節となり、縁から少し内側が振動の腹となると考えられる。そこで、上記したように振動吸収板の一端をベース部材３に固定することで、腹の部分と振動吸収板が締結され平面部の振動を振動吸収板に効率よく伝播することが可能となり、振動発生源からの振動及び騒音の低減が可能となる。

そして、上記したように他端を固定しないことにより、振動吸収板は自由度を持つため、ベース部材の振動とは同期せずに振動する。このように、ベース部材の振動とは逆位相の振動を起こさせることで、ベース部材の振動を吸収することができる。これにより、ベース部材の平面部からの振動及び騒音の抑制効果を増すことが可能となる。

したがって、図４及び図５においては、モータと反対側の端部に当たる５aにおいて振動吸収板の固定を行っているが、端部５ｂでも同様の効果が期待でき、５aに限定されるものではない。

図１は、本実施例に係るスクリュー圧縮機について、モータ及び圧縮機本体が並列になっている状態を示した図面である。 図２は、本実施例に係るスクリュー圧縮機のベース部材へのモータ及びオイルケーシングの取り付けについて説明する図面である。 図３は、本実施例に係るスクリュー圧縮機について、圧縮機本体の側面から示した図面である。 図４は、本実施例に係るスクリュー圧縮機について、ベース部材へモータ及び圧縮機本体が取り付けられた状態を上から示した図面である。 図５は、本実施例に係る振動吸収板の固定方法について説明するための図面である。

符号の説明

１…圧縮機本体、２…モータ、３…ベース部材、４…オイルケーシング、４a…スペース４a（平面部）、５…オイルケーシング設置面、５a・５b…振動吸収板の一端、６…モータ設置面、７a・７b…プーリ、８…ベルト、９…吸込み絞り弁、１０…オイルセパレータ。

Claims (6)

1. 空気を圧縮する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体の下に配置されたオイルケーシングと、
   前記オイルケーシングと並んで配置され前記圧縮機本体を駆動するモータと、
   前記オイルケーシングと前記モータを載せるベース部材とを備えたスクリュー圧縮機において、
   前記ベース部材の前記オイルケーシング及び前記モータが搭載された面の裏側の平面部に密着して、少なくとも一枚の鋼板からなる振動吸収板を備えたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１において、前記モータの出力軸に備えられた第１のプーリと、
   前記圧縮機本体に備えられた第２のプーリと、
   前記第１のプーリと第２のプーリとの間に巻かれたベルトとを備え、
   前記モータの動力は前記ベルトを介して前記圧縮機本体に伝達されることを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項１において、前記ベース部材は略四角形状であり、四辺を折り曲げた鋼板が用いられていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項１において、前記振動吸収板には、前記ベース部材に用いている鋼板と同様のものが用いられていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 空気を圧縮する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体の下に配置されたオイルケーシングと、
   前記オイルケーシングと並んで配置され前記圧縮機本体を駆動するモータと、
   前記オイルケーシングと前記モータを載せるベース部材とを備えたスクリュー圧縮機において、
   前記ベース部材の前記オイルケーシング及び前記モータが搭載された面の裏側に、少なくとも一枚の鋼板からなる振動吸収板を備え、
   前記振動吸収板はベース部材の裏側のうち、ベース部材上の前記オイルケーシング及び前記モータが配置されていない場所に対応する箇所に設置されたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 請求項１乃至５において、前記振動吸収板はその一端がベース部材に締結されることにより固定されることを特徴とするスクリュー圧縮機。

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