JPS62197674A - 往復式圧縮機の振動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、往復式圧縮機から生ずる変動トルりを相殺
して低振動化するための振動低減装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第１５図は例えば特開昭５８−１８７６８５号公報に示
された従来の往復式圧縮機の振動低減装置を示す断面図
であって、図において（１）は圧縮機本体、（２）は脚
部、（３）は防振支持材、（４）は架台、（５）は動吸
振器、（５ａ）は重錘、（５ｂ）は弾性支持共である。

次に動作について説明する。圧縮機（１）を運転すると
、この圧縮機（１）からはその回転数に応じた負荷トル
クの変動に起因する大きな振動が励起される。ここで、
動吸振器（δ）の重錘（５ａ）と弾性支持具（５ｂ）の
ばね定数とから定まる一次の固有振動数を圧縮機（１）
の問題となる振動周波数に一致させておくと、動吸振器
（５）と圧縮機（１）の振動とは逆位相で振動する。そ
して、動吸振器（６）は弾性支持具（５ｂ）を通じて、
圧縮機本体（１）に反作用トルクを供給する。この結果
、動吸振器（５）から供給される反作用トルクと圧縮機
の振動によるトルクが互に打ち消し合って、圧縮機の振
動が効果的に減少される。

〔発明が確決しようとする問題点〕

しかしな力５ら、従来の振動低減装置は以上のように構
成されているので、常に動吸振器の一次固有振動数を圧
縮機での問題となる振動の周波数と一致させねばならず
、また、圧縮機の負荷トルクの変動に伴う回転数が変化
した時などは周波数の一致がずれるため、振動の低減効
果が大巾に低下する性能上の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、圧縮機の回転数の変化にも対応できる往復式
圧縮機の振動低減装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る往復式圧縮機の振動低減装置は、付加重
錘およびこの付加重錘を駆動する駆動源から構成されて
往復式圧縮機本体に固定されるアクチュエータと、上記
往復式圧縮機の回転を検出してパルス信号を出力する回
転数センサと、この回転数センサから供給されるパルス
信号に基いて上　。

配圧縮機から生ずる変動トルクを相殺するように上記ア
クチュエータを駆動制御する制御回路とを備えたもので
ある。

〔作用〕

この発明においては、制御回路が回転数センサから供給
されるパルス信号に基づいて圧縮機から生ずる変動トル
クを相殺するようにアクチュエータを駆動制御するので
、圧縮機の変動トルクに起因する振動が効果的に低減さ
れることになる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であって、同
図に於いて（４）は架台、（６）は付加重錘およびこの
付加重錘を駆動する駆動源から構成され、圧縮機本体（
１）の外壁面に対して水平方向に装着されたアクチュエ
ータ、（７）は圧縮機（１）のクランク回転軸αＧに非
接触１こ取り付けられた圧縮機（１）の回転数を検出す
る回転数センサであって、圧縮機内部に装着されている
。（８）は回転数センサ（７）からの検出信号に基づい
て上記変動トルクを低減するように前記アクチュエータ
（６）を駆動する制御回路であり、例えば電子回路で構
成されている。第２図は第１図に示す装置を右側からみ
た側面図である。

第８図は第１図に示す制御回路（８）の−例を示す詳細
ブロック図であって、同図においてβ旧よ波形整形回路
、（財）は演算回路、−は駆動回路である。

この様に構成された装置に於いて、回転数センサ（７）
により検出される回転数の検出信号は通常パルス信号で
ある。このパルス信号は波形整形回路−へ伝送され、パ
ルス信号と同じ周期をもつ、すなわち同じ周波数の正弦
波信号に変換され、演算回路−に入力される。演算回路
−は上記信号を圧縮機（１）の変動トルクを低減するに
必要な位相とゲインを有する信号に変換する回路であっ
て、この変換された信号は駆動回路−に伝送される。駆
動回路−はアクチュエータ（６）を駆動するための電力
を供給するもので、上記の制御回路（８）でアクチュエ
ータ（６）を作動させることによって、アクチュエータ
（６）で発生する制御力を圧縮機本体（１）に印加させ
る。アクチュエータ（６）の制御力は上記回転数に同期
する力で、また圧縮機からの変動トルクも回転数に同期
するため、この変動トルクは制御力で相殺されることに
なり、これに伴なって圧縮機本体（１）の振動は大巾に
低減される。また、架台（４）に伝達される変動トルク
も小さくなるため、架台（４）上に設置される他の機器
への振動の影響も低下される。

次に、アクチュエータ（６）に付加重錘の慣性力を利用
した動電型リニアアクチュエータを適用した実施例を第
４図に示す。図において、ＩＯは永久磁石、四は円筒状
のヨーク、−はコイル、−はコイル−を支持するコイル
サポート、釦はヨーク−の左右端部に配設されてヨーク
鈴を保持する支持ばね、川はヨーク−を貫通したガイド
棒、前はヨーク鈴の左右端部に固着した軸受であって、
ガイド棒−に沿って摺動し、これに伴なってヨーク−は
水平方向にリニアに駆動される。−はケーシングである
。

この様に構成された装置に於いて、永久磁石■は半径方
向に着磁されてヨーク鞄に固着されることにより磁気回
路を形成しており、コイル國が挿入される空隙では所定
の磁束密度が得られるよう設定されている。ここで、コ
イル鈴に駆動回路−から駆動電流が供給されると、電磁
気学的作用によってコイル−と永久磁石ｅｔ＋との間に
は電磁力が発生する。この時、作用・反作用の原理に基
づき、コイル關に生じた電磁力はコイルサポート−を介
して圧縮機本体（１）に固着されるケーシング−へ伝達
されることにより圧縮機本体（１）に作用する。一方、
永久磁石＠０に発生する電磁力はヨーク−を支持する支
持ばね−の復元力がヨーク−と永久磁石Ｈの慣性力の和
に釣り合う。上記の力学的モデルを第６図に示す。図に
おいて、（９）はヨーク−と永久磁石■の質量の和の付
加重錘で、支持ばね−のばね定数はＫｄである。またＵ
はコイル關と永久磁石■との間に働く電磁力であって、
圧縮機本体（１）には電磁力Ｕと支持ばね−の復元力と
が加算された制振力Ｔが作用する。また、支持ばね−は
ヨーク−の中立位置を確保する役割を果たす。

この様に構成された装置に於いて、圧縮機本体（１）か
ら発生されて架台（４）に伝達される変動トルクは、回
転数センサ（７）によってその周波数が検出される。回
転数センサ（７）からのパルス状の検出信号は波形整形
回路＠幻で、同じ周期を有する正弦波信号に変換され、
演算回路−に入力される。演算回路（イ）はアクチュエ
ータ（６）から発生する制御力が圧縮機本体（１）から
の変動トルクを打消すかあるいは軽減するように所定の
制御則を満たすゲインおよび位相特性に設定されている
。このため、回転数センサ（７）から発生される信号は
、演算回路−に於いてゲインと位相が調整された後に、
駆動回路−を通じてアクチュエータ（６）を駆動する。

ここで、アクチュエータ（６）が発生する制御力の方向
は、変動トルクを相殺するように演算回路（財）の制御
則を設定しているので、圧縮機本体（１）の振動そのも
のが低減されることになる。

第６図はクランク回転軸αＯと回転数センサ（７）の相
対関係を示すもので、回転数センサ（７）がクランク回
転軸Ｑｌ）に設けられている切り欠き１０ａを検出する
毎にパルス信号を発生する。

なお、上記実施例では、アクチュエータ（６）として動
電型リニアアクチュエータを適用した場合について説明
したが、付加重錘を有して直動する形式であれば、その
駆動源として油圧、あるいは空気を用いたアクチュエー
タであっても上記実施例と同様の効果を奏する。

第７図はこの発明の他の実施例を示し、図において、利
は波形整形器であり、回転数センサ（７）から供給され
るパルス信号をもとに圧縮機（１）の回転数と同じ周波
数で位相が圧縮機（１）の位相に基づく波形を得る。（
８４ａ）〜（８４Ｃ）は波形整形器（８１１で得られた
波形から周波数が圧縮機（１）の回転数の整数倍（この
例ではそれぞれ１倍、２倍、８倍）の正弦波を発振する
それぞれ第１．第２．第８の正弦波発振回路、（８５ａ
）〜（８５ｃ）はそれぞれ第１．第２．第８の正弦波発
振回路（８４ａ　）〜（８４ｃ）からの各正弦波の位相
と振幅を圧縮機（１）の振動に応じて制御する第１、第
２．第８の位相・振幅制御回路、−は第１゜第２．第８
の位相・振幅制御回路（８５ａ　）〜（８５ｃ）からの
出力信号を増幅してアクチュエータ（６）を駆動する駆
動回路すなわち増幅器、（ロ）は圧縮機（１）の時間軸
に対する振動波形を得る加速度センサ、（２）は加速度
センサからの出力をもとに周波数に対する位相および振
幅の関係を得るスペクトラムアナライザである。スペク
トラムアナライザ（２）の出力信号は第１．第２．第８
の位相・振幅制御回路（８５ａ）〜（８５ｃ）に入力さ
れる。第８．第９図は圧縮機の振動の周波数解析の一例
を示す特性図であり、それぞれ周波数（Ｈ２）に対する
振幅（すなわち電圧）および位相の関係を示している。

次に動作について説明する。圧縮機（１）を運転すると
、圧縮機（１）からはその回転数に応じた負荷トルクの
変動に起因する大きな振動が励起される。

その振動は、第８図に示すように、回転数と同じ周波数
Ｎ（例えば８０Ｈｚ　）の振動とその整数倍の２Ｎ　、
　８Ｎなどの周波数成分を持っている。したがって、そ
の振動を動的に打ち消すために、圧縮機（１）の回転数
を回転数センサ（７）で検出し、波形整形器−でその波
形を整形して基準信号とする。この基準信号に同期した
信号を、回転数と同じ周波数の発振をする第１の正弦波
発振回路（８４ａ）で発生し、スペクトラム、アナライ
ザ（２）からの出力と比較して振動のＮ成分と大きさが
同じで位相が逆になるように第１の位相・振幅制御回路
（８５ａ）で調節する。

同様に、２Ｎ成分、８Ｎ成分の各信号を第２．第８の正
弦波発振器（８４ｂ）　、　（８４ｃ）と第２．第８の
位相・振幅制御回路（８５ｂ）　、　（８５ｃ）で作る
。これらの信号を合成して増幅器−へ送り、増幅してア
クチュエータ（６）を駆動し、圧縮機（１）の振動を低
減する。第１０図〜第１２図はそれぞれ第１〜第８の正
弦波発振回路（８４ａ）〜（８４ｃ）より発生した正弦
波信号を示し、第１８図は増幅器−への入力信号すなわ
ちＮ、２Ｎ、８Ｎ成分の合成信号を示す。各図とも横軸
が時間、縦軸が電圧を表わす。この実施例によれば、第
１図〜第８図に示す実施例と同様に圧縮機（１）の回転
数が変化してもそれに対応して効果的に振動を低減でき
るのはもちろんのこと、マイコンなどを使用した制御回
路を用いるに比べると、回路が簡単で、しかも現場で簡
単に位相や加振力の調節ができるなどの効果がある。

なお、上記実施例では振動の８Ｎ成分までを合成する制
御回路を示したが、発生する振動によっては高次の周波
数を持つものもあるので、５Ｎあるいは７Ｎなどまで正
弦波発振器と位相・振幅制御回路をパラレルに追加して
もよく、また、例えば２Ｎの成分が無ければ、その周波
数を発生する正弦波発振器（８４ｂ）と位相・振幅制御
回路（８５ｂ）を省略してもよい。

第１４図はこの発明のさらに他の実施例を示す構成図で
ある。図において、（至）は電圧制御発振回路、ａ４は
電圧制御発振回路（至）より発振した出力周波数を分局
して位相信号を得る分周回路、（至）は分周回路α尋で
分周されたアクチュエータ（６）を駆動している信号の
位相と波形整形器（８１１で整形された回転数信号の位
相とを比較し、その比較出力で電圧制御発振回路（至）
から出力する信号の位相を制御する位相比較回路である
。

次に動作について説明する。圧縮機（１）を運転すると
、圧縮機（１）からはその回転数に応じた負荷トルクの
変動に起因する大きな振動が励起されるが、その振動を
打ち消すために、回転数パルスを回転数センサ（７）で
検出し、波形整形器ＳＯでその波形を整形して圧縮機（
１）の回転数信号Ｎとする。一方、圧縮機（１）で発生
する振動は回転数Ｎと同じ周波数だけではなく、２Ｎ、
８Ｎ、・・・などの整数倍の成分も含まれる。そこで、
電圧制御発振回路（至）では振動を打ち消すための信号
としてＮだけでな（，２Ｎ。

８Ｎ・・・などの整数倍の信号をも発生させることが必
要である。その場合、この実施例では簡単に基準信号Ｎ
の整数倍の信号を発生させることができる。

電圧制御発振回路（至）で発振した整数倍の信号を分周
回路で分周して、周波数をＮにして位相比較回路（至）
で基準信号と比較し、違いに応じて電圧を変え、電圧制
御発振回路（至）に制御入力し発振周波数を制御する。

一般にはこの方法をＰＬＬ回路と呼んでいる。また、電
圧制御発振回路側で発生した信号は、スペクトラムアナ
ライザ（２）からの信号をもとに、振動を打ち消すよう
に位相・振幅制御回路−で位相・振幅を調節され、増幅
器（至）で増幅されてアクチュエータ（６）を駆動し、
振動を低減する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、付加重錘およびこの
付加重錘を駆動する駆動源とから構成されて往復式圧縮
機本体に固定されるアクチュエータと、上記往復式圧縮
機の回転を検出してパルス信号を出力する回転数センサ
と、この回転数センサから供給されるパルス信号に基い
て上記圧縮機から生ずる変動トルクを相殺するように上
記アクチュエータを駆動制御する制御回路とを設けたの
で、極めて低振動の往復式圧縮機が実現できる。

また、負荷変動によって回転数が変化しても、これに追
随するため、その制振効果は負荷変動の影響を受けない
などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による往復式圧縮機の振動
低減装置を示す正面図、第２図は第１図に示す装置の側
面図、第８図は第１図に示す制御回路の詳細を示すブロ
ック図、第４図は第１図に示すアクチュエータの断面図
、第５図は第１図に示す装置の力学的モデル図、第６図
は第１図に示す回転数センサの取付状況を示す図、第７
図はこの発明の他の実施例による往復式圧縮機の振動低
減装置を示す構成図、第８図、第９図はそれぞれ圧縮機
の振動の周波数解析の一例を示す特性図、第１０図〜第
１２図はそれぞれ第１〜第８の正弦波発振回路より発生
した正弦波信号を示す特性図、第１８図は増幅器への入
力信号すなわちＮ、２Ｎ、８Ｎ成分の合成信号を示す特
性図、第１４図はこの発明のさらに他の実施例による往
復式圧縮機の振動低減装置を示す構成図、第１５図は従
来の往復式圧縮機の振動低減装置を示す要部断面図であ
る。 図において、（１）は圧縮機本体、（４）は架台、（５
）は動吸振器、（５ａ）は重錘、（５ｂ）は弾性支持共
、（６）はアクチュエータＩｌｌは永久磁石、−はヨー
ク、−はコイル、（７）は回転数センサ、（８）は制御
回路、但旧よ波形整形回路、姉は演算回路、−は駆動回
路、（８４ａ）〜（８４ｃ）は第１．第２．第８の正弦
波発振回路、（８５ａ）〜（８５ｃ）は第１．第２．第
８の位相・振幅制御回路、−は位相・振幅制御回路、（
９）は付加重錘、αＯは回転軸、Ｑｌ）は加速度センサ
、（２）はスペクトラムアナライザ、（至）は電圧制御
発振回路、α◆は分周回路、（至）は位相比較回路であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機によって駆動される往復式圧縮機において
   、付加重錘およびこの付加重錘を駆動する駆動源から構
   成されて上記往復式圧縮機本体に固定されるアクチュエ
   ータと、上記往復式圧縮機の回転を検出してパルス信号
   を出力する回転数センサと、この回転数センサから供給
   されるパルス信号に基いて上記圧縮機から生ずる変動ト
   ルクを相殺するように上記アクチュエータを駆動制御す
   る制御回路とを設けたことを特徴とする往復式圧縮機の
   振動低減装置。
2. （２）制御回路は、パルス信号をもとに往復式圧縮機の
   回転数と同じ周波数で位相が上記往復式圧縮機の位相に
   基づく波形を得る波形整形器、上記波形から周波数が上
   記回転数の整数倍の正弦波を発振する第１、第２、第３
   、・・・の正弦波発振回路、および第１、第２、第３、
   ・・・の正弦波発振回路の正弦波発振回路の各正弦波の
   振幅と位相を上記圧縮機の振動に応じて制御する第１、
   第２、第３、・・・の振幅・位相制御回路を備えたもの
   である特許請求の範囲第１項記載の往復式圧縮機の振動
   低減装置。
3. （３）制御回路は、パルス信号をもとに往復式圧縮機の
   回転数と同じ周波数で位相が上記往復式圧縮機の位相に
   基づく波形を得る波形整形器より出力した位相信号と電
   圧制御発振回路より出力した位相信号とを位相比較回路
   で比較し、その比較力で上記電圧制御発振回路から出力
   する信号の位相を制御することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の往復式圧縮機の振動低減装置。
4. （４）電圧制御発振回路より出力した位相信号は、上記
   電圧制御発振回路からの出力周波数を分周回路で分周し
   たものである特許請求の範囲第３項記載の往復式圧縮機
   の振動低減装置。