KR101370705B1 - 스크류 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 로터축의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 하면서, 로터축 자체의 진동을 직접적으로 저감할 수 있는 제진 구조를 구비한 외팔보 방식의 전동기 직결형 스크류 압축기를 제공하는 것이다.
스크류 로터(41)와, 스크류 로터(41)를 수용하는 스크류 케이싱(12)과, 스크류 로터(41)에 대하여 일체 구조로 되는 동시에 스크류 로터측에서 외팔보 지지된 모터축(7)과, 모터축(7)을 회전시키는 모터를 구비하는 스크류 압축기(1)이다. 스크류 압축기(1)는, 주위의 부재와 충돌하는 형태 또는 서로 충돌하는 형태로 모터축(7)과 대략 동축에 배치된 판 형상의 추(8)를 구비하여 이루어지는 제진 기구부를 구비한다. 추(8)의 고유 진동수와, 로터축(11)의 고유 진동수가 일치시켜져 있다.

Description

스크류 압축기{SCREW COMPRESSOR}

본 발명은, 스크류식의 압축기에 관한 것이다.

전동기 직결 구조의 스크류 압축기는, 구동 벨트를 통한 동력 전달 방식의 것보다 에너지 변환 효율이 좋다. 또한, 인버터를 사용한 회전수 제어 방식을 채용하는 스크류 압축기에 있어서는 전동기 직결 구조의 스크류 압축기가 주류로 되어 있다. 여기서, 비용 저감·메커니컬 로스 삭감의 목적에서, 모터축의 편측에 베어링을 설치하지 않는 외팔보 방식의 전동기 직결형 스크류 압축기로 되는 경우가 많다.

외팔보 방식의 스크류 압축기의 경우, 통상, 운전 회전수의 훨씬 위에 위험 속도가 오도록 로터축계의 설계가 이루어진다. 그러나 압력 맥동 성분의 가진력이 발생하는 스크류 압축기에서는, 로터축의 위험 속도(회전수)보다도 훨씬 낮은 회전수에 있어서 로터축계 부분의 진동이 커지는 경우가 있다. 또한, 축 회전수로 결정되는 언밸런스에 의한 진동의 고차 성분이 로터축계의 헐거워짐 등에 의해 크게 출력되는 경우에는, 역시 위험 속도(회전수)보다도 낮은 회전수에서 로터축계 부분의 진동이 커지는 경우가 있다.

여기서, 스크류 압축기의 진동을 저감하는 방법으로서는, 방진 고무를 사용한 동흡진기와 같은 진동 감쇠 장치에 의한 방법이나, 진동이 커지는 회전수 영역을 스킵하도록 로터축의 회전수를 제어하는 방법이 있다.

그러나 동흡진기와 같은 진동 감쇠 장치에 의한 방법에서는, 고무의 열화나 장착의 느슨함 등에 의해 방진 고무 부분 등의 설치 조건이 변화되면 로터축계 부분의 공진 주파수가 변화되어 진동 감쇠 효과가 얻어지지 않게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 인버터를 사용한 회전수 제어 방식을 채용하는 스크류 압축기의 경우, 특정 주파수에만 감쇠 효과를 갖는 동흡진기에서는 전체 회전수 영역에 있어서의 진동에 대응할 수 없다.

한편, 진동이 커지는 회전수 영역을 스킵하도록 로터축의 회전수를 제어하는 방법에서는, 진동이 커지는 회전수 주변의 회전수 영역에 대해서도 안전을 고려하여 스킵할 필요가 있어, 실기 운전 조건에 지장을 초래하는 경우가 있다.

스크류 압축기의 고유 진동수에 관계없이 진동을 저감할 수 있는 방법(전체 회전수 영역에 있어서의 진동을 저감할 수 있는 방법)으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 방법이 있다. 특허문헌 1에는, 모터 케이싱에 대하여 막대 형상체를 수평 방향으로 돌출 설치하고, 비교적 큰 여유를 갖게 한 구멍을 갖는 판(질량체)을 이 막대 형상체에 삽입한 것을 특징으로 하는 스크류 압축기가 기재되어 있다. 본 구조에 따르면, 모터 케이싱의 진동에 의해 판(질량체)이 상하 방향으로 변위하고, 모터 케이싱에 돌출 설치한 막대 형상체와 판(질량체)이 충돌하여 진동 에너지가 소비되어 모터 케이싱의 진동이 저감된다.

일본 특허 출원 공개 제2003-343641호 공보

여기서, 외팔보 방식의 전동기 직결형 스크류 압축기의 경우, 당해 스크류 압축기의 로터축계 부분의 진동이 커지면 로터축의 요동 주위 진동이 현저하게 커져, 전동기의 회전자와 고정자 사이의 거리가 넓어지거나 좁아지거나 한다. 이때, 회전자와 고정자 사이에 작용하는 자기 흡인력이 변화되므로 회전자뿐만 아니라 고정자측도 자기 흡인력에 의한 영향을 받아, 고정자가 설치되어 있는 모터 케이싱이 자기 흡인력으로 가진되어 진동한다. 이와 같이 전동기의 회전자측뿐만 아니라 고정자측도 진동함으로써, 전동기의 회전자와 모터 케이싱이 연성 진동하는 상태로 되고, 이 진동이 성장하여 급기야 회전자와 고정자가 접촉해 버리는 경우가 있다. 그 결과, 고정자측이 손상되어 운전 계속이 곤란해지는 상태가 발생하는 경우가 있다.

상기한 바와 같이, 특허문헌 1에 기재된 진동 저감 방법에서는, 모터 케이싱에 돌출 설치한 막대 형상체 및 이것에 삽입된 상하 방향으로 변위 가능한 판(질량체)에 의해, 「모터 케이싱」의 진동을 저감하고 있다. 그로 인해, 모터 케이싱의 진동의 작용에 의해 회전자측의 진동이 증대되는 일은 없다. 그러나 스크류 압축기의 로터축 자체의 진동이 커, 예를 들어 베어링의 허용 하중을 초과하는 진동으로 되어 버린 경우에는, 스크류 압축기의 로터축 자체에 어떠한 진동 대책이 필요해진다. 또한, 로터축 자체에 진동 대책을 실시하는 경우에는, 그 진동 대책이, 로터축의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)으로서 작용하지 않도록 고안해야 한다.

또한, 모터 케이싱에 돌출 설치한 막대 형상체 및 이것에 삽입된 상하 방향으로 변위 가능한 판(질량체)으로 하는 구성에서는, 막대 형상체 및 판(질량체)을 배치하는 공간을 모터 케이싱의 외부에 확보할 필요가 있어, 압축기의 패키지 레이아웃의 제약으로 되는 경우가 있다. 또한, 히트 밸런스를 취하기 위한 제약으로도 된다.

본 발명은, 상기 실상에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 로터축의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 하면서, 로터축 자체의 진동을 직접적으로 저감할 수 있는 제진 구조를 구비한 외팔보 방식의 전동기 직결형 스크류 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 스크류 로터와, 상기 스크류 로터를 수용하는 스크류 케이싱과, 상기 스크류 로터에 대하여 일체 구조로 되는 동시에 스크류 로터측에서 외팔보 지지된 모터축과, 상기 모터축을 회전시키는 모터와, 주위의 부재와 충돌하는 형태 또는 서로 충돌하는 형태로 상기 모터축과 대략 동축에 배치된 판 형상의 추를 적어도 구비하여 이루어지는 제진 기구부를 구비하고, 상기 제진 기구부의 고유 진동수가, 상기 스크류 로터와 상기 모터축으로 구성되는 로터축이 공진하는 진동수에 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기를 제공한다.

이 구성에 따르면, 로터축의 굽힘 진동에 대하여, 축 방향 전후의 스트로크 엔드(예를 들어, 모터축의 축 단부) 등과 추가 충돌하거나 서로 마찰하거나 함으로써, 또는 추끼리가 충돌하거나 서로 마찰하거나 함으로써, 진동 에너지가 소산되어, 로터축의 진동은 저감된다. 또한, 추를 적어도 구비하여 이루어지는 제진 기구부의 고유 진동수가, 로터축이 공진하는 진동수에 맞추어져 있음으로써, 로터축에 공진이 발생하면 제진 기구부의 진동이 촉진되어, 충돌과 마찰에 의한 진동 저감 성능이 보다 향상된다.

또한, 모터축과 대략 동축에 추가 배치되어 있음으로써, 로터축의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)은 발생하기 어렵다.

본 발명에 따르면, 로터축의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 하면서, 로터축 자체의 진동을 직접적으로 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스크류 압축기를 도시하는 측단면 모식도이다.
도 2는 도 1의 A부 확대도 및 그 X―X 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 추의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스크류 압축기를 도시하는 측단면 모식도이다.
도 5는 도 4의 B부 확대도 및 그 Y―Y 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 스크류 압축기를 도시하는 측단면 모식도이다.
도 7은 도 6의 C부 확대도 및 그 Z―Z 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 스크류 압축기의 일부 확대 측단면 모식도이다.
도 9는 도 1 및 도 2에 도시한 스크류 압축기의 변형예를 나타내는 일부 확대 측단면 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 스크류 압축기의 일부 확대 측단면 모식도이다.
도 11은 도 10에 도시한 스크류 압축기의 변형예를 나타내는 일부 확대 측단면 모식도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스크류 압축기(1)를 도시하는 측단면 모식도이다. 도 2는 도 1의 A부 확대도[도 2의 (a)] 및 그 X―X 단면도[도 2의 (b)]이다.

(스크류 압축기의 구성)

도 1에 도시하는 바와 같이, 스크류 압축기(1)는, 스크류 본체부(2)와 모터부(30)(모터)를 구비하여 이루어지는 전동기 직결 구조의 스크류 압축기이다.

(스크류 본체부)

스크류 본체부(2)는, 스크류 로터(41)와, 스크류 로터(41)를 수용하는 스크류 케이싱(12)을 갖는다. 스크류 로터(41)는, 스크류 치부(4)와, 스크류 치부(4)와 동축이고 당해 스크류 치부(4)에 대하여 일체 구조로 된 스크류축(3)을 갖는다. 스크류축(3)은, 베어링(14) 및 베어링(15)으로 양측 지지되어 있다.

스크류 치부(4)와 스크류축(3)은, 1개의 강재로부터 절삭 가공 등으로 제작된다. 또한, 스크류 치부(4)와 스크류축(3)을 각각 따로 제작한 뒤 강접(일체로 연결)해도 된다. 또한, 스크류 로터(41)와 후술하는 모터축(7) 모두 1개의 강재로부터 절삭 가공 등으로 제작되어 일체 구조로 되어 있다. 서로 일체 구조로 된 스크류 로터(41)와 모터축(7)으로 회전하는 로터축(11)을 구성한다. 또한, 스크류 로터(41)와 모터축(7)을 각각 따로 제작한 뒤 강접(일체로 연결)해도 된다. 강접(일체 구조화)의 방법으로서는 플랜지 연결 등이 있다.

(모터부)

모터부(30)(모터)는, 로터축(11)을 회전시키기 위한 구동원이며, 모터축(7)의 외주에 고정된 회전자(5)와, 회전자(5)의 외측에 배치된 고정자(6)와, 회전자(5) 및 고정자(6)를 수용하는 모터 케이싱(13)을 갖는다. 모터축(7)은, 스크류 로터(41)[스크류축(3)]와 동축이고 스크류 로터(41)[스크류축(3)]에 대하여 일체 구조로 되는 동시에 스크류 로터(41)측에서 외팔보 지지되어 있다. 구체적으로는, 스크류 로터(41)측의 베어링(14)[및 베어링(15)]으로 모터축(7)은 외팔보 지지되어 있다.

모터축(7)의 모터측 단부면(7a)은, 회전자(5)의 모터측 단부면(5a)보다도 스크류 로터(41)측에 위치하고 있다. 회전자(5)의 모터측 단부면(5a)에는 원판 형상의 엔드 부재(10)가 볼트(도시하지 않음) 등으로 고정되어 있다. 엔드 부재(10)의 중심에는 구멍(10a)이 형성되어 있다. 엔드 부재(10)는 모터축(7)과 동축으로 된다.

(제진 기구부)

모터축(7)의 모터측 단부면(7a)에는, 모터축(7)과 동축이고[모터축(7)의 회전 중심에] 볼트(9)가 고정되어 있다. 볼트(9)는, 본 발명에 관한 막대 형상 피(被) 미끄럼 이동 부재의 일례이다.

도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 볼트(9)는, 엔드 부재(10)의 중심에 형성된 구멍(10a)을 관통하는 형태로 모터축(7)의 모터측 단부면(7a)에 고정되는 피 미끄럼 이동 축부(16)와, 피 미끄럼 이동 축부(16)의 단부에 형성된 헤드부(17)(대경부)로 이루어진다. 헤드부(17)의 외경은 피 미끄럼 이동 축부(16)의 축 직경보다도 크다. 피 미끄럼 이동 축부(16)의 축 직경은, 모터축(7)의 축 직경보다도 작다.

여기서, 모터축(7)의 모터측 단부면(7a)과 엔드 부재(10) 사이의 공간에는, 볼트(9)의 피 미끄럼 이동 축부(16)에 헐겁게 삽입된 상태로 복수의 판 형상 또한 환 형상의 추(8)가 수용되어 있다. 본 실시 형태에서는 6매의 추(8)로 하고 있지만 6매에 한정되는 일은 없다. 1매여도 된다. 이 추(8)(본 실시 형태에서는 합계 6매)와, 볼트(9)로 본 발명에 있어서의 제진 기구부를 구성한다.

6매의 추(8)의 합계의 두께는, 모터측 단부면(7a)과 엔드 부재(10) 사이의 간격보다도 작다. 즉, 추(8)는, 모터축(7)의 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 추(8)의 축 방향 이동 가능량은, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 수 ㎜로 된다. 또한, 추(8)의 외경(직경)은, 회전자(5)의 내경보다도 작다. 또한, 상기한 바와 같이, 추(8)는, 볼트(9)의 피 미끄럼 이동 축부(16)에 헐겁게 삽입되어 있으므로, 모터축(7)의 축 직교 방향으로도 이동(변위) 가능하게 되어 있다. 추(8)의 축 직교 방향 변위 가능량은, 회전자(5)와 고정자(6)의 끼워 맞춤 치수와 동일한 정도로 되고, 예를 들어, 약 0.02㎜ 내지 약 0.5㎜로 된다.

여기서, 도 2의 (a)에서는, 추(8)가 모터축(7)과 동축에 도시되어 있다. 그러나 볼트(9)의 피 미끄럼 이동 축부(16)에 추(8)를 헐겁게 삽입시켜 정지한 상태에 있어서는, 엄밀하게는, 추(8)의 축 직교 방향 변위 가능량(0.02㎜ 내지 0.5㎜ 정도)만큼, 모터축(7)의 축심보다도 연직 하방향으로 추(8)의 축심이 내려간 상태로 된다. 즉, 본 발명에서, 모터축(7)과 「대략」 동축에 추(8)가 배치된다라 함은, 이 축 직교 방향 변위 가능량만큼 모터축(7)의 축심보다도 연직 하방향으로 추(8)의 축심이 내려간 상태로 되는 것을 표현하고 있다.

이와 같이 하여, 추(8)는, 모터축(7)의 모터측 단부면(7a), 엔드 부재(10) 등의 주위의 부재와 축 방향 등에서 충돌하는 형태로 모터축(7)과 대략 동축에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는 복수매의 추(8)를 사용하고 있으므로, 서로 축 방향에서 서로 충돌하도록 되어 있다.

또한, 피 미끄럼 이동 축부(16)의 단면 형상은 원형이지만 반드시 원형일 필요는 없고, 예를 들어, 사각형 등이어도 된다. 추(8)의 중심에 형성된 구멍(8a)도 마찬가지이며, 원형이 아니라, 예를 들어, 사각형 등이어도 된다. 추(8)의 중심에 형성된 구멍(8a)의 형상은, 피 미끄럼 이동 축부(16)의 단면 형상과 맞추어진다. 또한, 헤드부(17)의 단면 형상은 육각형이지만 반드시 육각형일 필요는 없고, 예를 들어, 원형 등이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 모터축(7)의 외팔보 지지측의 반대측 단부[엔드 부재(10) 부근]에 추(8)를 배치하고 있지만, 추(8)의 배치 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로터축(11)의 중도 부분에, 당해 로터축(11)의 축 직경보다도 작은 축 직경의 막대 형상 피 미끄럼 이동부를 형성하고, 이 부분에 추(8)를 헐겁게 삽입 배치해도 된다.

(제진 기구부의 고유 진동수)

여기서, 추(8)의 고유 진동수와, 스크류 로터(41)와 모터축(7)으로 구성되는 로터축(11)의 고유 진동수를 일치시킨다. 로터축(11)의 고유 진동수는, 예를 들어, 로터축(11)과 일체로 회전하는 부품, 즉, 로터축(11), 회전자(5), 볼트(9) 및 엔드 부재(10) 등의 부품을 고려하여 계산에 의해 구해진다. 추(8)의 고유 진동수는, 그 판 두께, 직경, 재료 등을 선택함으로써 조정된다.

(작용·효과)

스크류 압축기(1)에 따르면, 주로 스크류 로터(41)의 회전에 기인하는 로터축(11)의 굽힘 진동에 대하여, 축 방향 전후의 스트로크 엔드[모터축(7)의 모터측 단부면(7a) 및 엔드 부재(10)의 단부면]와 추가 충돌하거나 서로 마찰하거나 함으로써, 진동 에너지가 소산되어(축 방향 충돌에 의한 진동 에너지의 소산), 로터축(11)의 진동은 저감된다. 즉, 회전하는 로터축(11) 자체의 진동을, 축 방향 등으로 이동하여 충돌하는 추(8)로 직접적으로 저감할 수 있다. 또한, 로터축(11)의 굽힘 진동이 커지는 부분인, 모터축(7)의 외팔보 지지측의 반대측 단부[엔드 부재(10) 부근]에 추(8)를 배치하고 있음으로써, 축 방향 충돌에 의한 진동 에너지의 소산 효율을 보다 높일 수 있게 되어 있다.

또한, 제진 기구부를 구성하는 추(8)의 고유 진동수를, 로터축(11)의 고유 진동수와 일치시킴으로써, 추(8)의 진동이 촉진되어, 충돌과 마찰에 의한 진동 저감 성능을 보다 향상시키도록 되어 있다. 로터축(11)의 고유 진동수 부근에서는, 추(8) 부분에서 큰 진동이 여기되므로, 충돌과 마찰이 촉진되기 때문이다.

또한, 모터축(7)과 대략 동축에 추(8)를 배치함으로써, 로터축(11)의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)은 발생하기 어렵다. 또한, 모터축(7)과 동축에 배치된 볼트(9)에 대하여 환 형상의 추(8)를 헐겁게 삽입시킨 형태로 함으로써, 로터축(11)의 회전 시의 불균형력(언밸런스)을 보다 발생시키기 어렵게 되어 있다.

또한, 축 방향으로 인접시켜 복수의 추(8)를 배치하고 있으므로, 추(8)끼리가 축 방향 충돌하거나 서로 마찰하거나 함으로써도 진동 에너지를 소산되게 하도록 되어 있다.

또한, 모터축(7)의 모터측 단부면(7a)과 엔드 부재(10) 사이의 공간에 추(8)를 수용함으로써, 스크류 압축기 전체의 축 방향 길이를 종래와 대략 동일하게 할 수 있다.

(변형예)

볼트(9)의 고유 진동수와, 스크류 로터(41)와 모터축(7)으로 구성되는 로터축(11)의 고유 진동수를 일치시켜도 된다. 로터축(11)의 고유 진동수 부근에서는, 볼트(9) 부분에서 큰 진동이 여기되고, 그 진동에 의해, 볼트(9)에 헐겁게 삽입된 추(8) 부분에서도 큰 진동이 여기된다. 이에 의해, 충돌과 마찰에 의한 진동 저감 성능이 향상된다. 1개의 볼트(9)의 고유 진동수를 조정하는 것만으로, 복수의 추(8) 전부의 진동을 촉진시킬 수 있다. 볼트(9)의 고유 진동수는, 그 축 직경, 길이, 재료 등을 선택함으로써 조정된다.

또한, 볼트(9)의 고유 진동수 및 추(8)의 고유 진동수를, 모두 로터축(11)의 고유 진동수와 일치시켜도 된다. 나아가서는, 추(8)와 볼트(9)로 구성되는 제진 기구부 전체적으로(계로서), 그 고유 진동수를, 로터축(11)의 고유 진동수와 일치시켜도 된다.

「제진 기구부의 고유 진동수와, 로터축(11)의 고유 진동수가 일치시켜져 있다」라 함은, 추(8) 및 볼트(9) 중 적어도 어느 한쪽의 고유 진동수와, 로터축(11)의 고유 진동수가 일치시켜져 있는 것 및 제진 기구부 전체적으로(계로서), 그 고유 진동수와, 로터축(11)의 고유 진동수가 일치시켜져 있는 것을 전부 포함하고 있다.

또한, 로터축(11)의 고유 진동수에, 제진 기구부의 고유 진동수를 반드시 일치시킬 필요는 없다. 로터축(11)이 공진하는 진동수[로터축(11)에 대하여 감쇠를 부가하고자 하는 진동수]에, 제진 기구부의 고유 진동수를 맞추면, 로터축(11)에 공진이 발생하면[감쇠를 부가하고자 하는 진동수의 진동이 로터축(11)에 발생하면], 제진 기구부의 진동이 촉진되어, 충돌과 마찰에 의한 진동 저감 성능이 향상된다.

로터축(11)이 공진하는 진동수라 함은, 특정한 진동 모드에서 로터축(11)의 굽힘 진동이 커지는 진동수이며, 로터축(11)의 고유 진동수를 포함한다. 또한, 로터축(11)에 대하여 감쇠를 부가하고자 하는 진동수는, 스크류 압축기(1)의 운전에 지장이 발생하는 로터축(11)의 굽힘 진동이 커지는 진동수이며, 로터축(11)의 고유 진동수를 포함한다.

나아가서는, 상기한 스크류 압축기(1)에서는, 모터축(7)의 모터측 단부면(7a)에 볼트(9)의 일단부를 비틀어 넣음 등으로 고정하는 동시에, 볼트(9)의 타단부[헤드부(17)]를 엔드 부재(10)에 강하게 접촉시킴으로써, 볼트(9)가 양측 지지되지만, 모터측 단부면(7a)에 볼트(9)의 단부만 고정하거나, 또는 엔드 부재(10)에 볼트(9)의 단부[헤드부(17)]만 고정하는 것과 같이, 볼트(9)가 외팔보 지지되어도 된다.

(추의 변형예)

도 3은 도 1, 2에 도시한 추(8)의 변형예를 나타내는 도면이며, 도 2의 (b)에 도시한 X―X 단면도에 상당하는 추의 단면도이다.

전제로서, 도 3에 도시한 판 형상 또한 환 형상의 추(42)의 고유 진동수는, 로터축(11)의 고유 진동수와 일치시켜진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 추(42)의 주연부(42a)에는, 그 둘레 방향을 따라 등간격으로(동일한 위상차로) 초생달 형상의 구멍(42b)이 4개 형성되어 있다. 구멍(42b)의 일부는, 추(42)의 외형을 따르는 원호 형상으로 되어 있다.

구멍(42b)의 존재에 의해 그 부분의 탄성이 커지므로, 추(42)의 주연부(42a)는, 당해 주연부(42a)의 내측 부분보다도 탄성이 큰 스프링부로 된다. 또한, 초생달 형상의 구멍(42b)의 원호 형상부 정상부 등에, 당해 구멍(42b)과 추(42)의 주연을 연통시키는 슬릿이 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 반도(半島) 형상의 진동부가 추(42)의 주연부(42a)에 형성된다.

(작용·효과)

추(42)의 주연부(42a)를 당해 주연부(42a)의 내측 부분보다도 탄성이 큰 스프링부로 하고, 당해 주연부(42a)에 스프링(탄성)의 기능을 갖게 함으로써, 추(42)의 질량과 탄성으로부터 구해지는 추(42)의 고유 진동수의 조정을 행하기 쉬워진다.

또한, 주연부(42a)의 둘레 방향을 따라 복수의 구멍(42b)을 형성하는 것에 의해, 당해 주연부(42a)를 스프링부로 함으로써, 구멍(42b)의 형상, 치수 등에 의해 추(42)의 고유 진동수의 조정을 행할 수 있다. 이에 의해, 감쇠를 부가하고자 하는 진동수[예를 들어, 로터축(11)의 고유 진동수]가 낮은 경우라도, 추(42)의 판 두께를 확보하면서, 추(42)의 고유 진동수의 조정을 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 추(42)에 따르면, 추(42)의 무게 중심이, 추(42)의 중심과 일치하므로, 로터축(11)의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)도 발생하기 어렵다.

(제2 실시 형태)

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스크류 압축기(102)를 도시하는 측단면 모식도이다. 도 5는 도 4의 B부 확대도[도 5의 (a)] 및 그 Y―Y 단면도[도 5의 (b)]이다. 도 4 및 도 5에 있어서, 제1 실시 형태의 스크류 압축기(1)와 마찬가지의 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

제1 실시 형태의 스크류 압축기(1)와, 본 실시 형태의 스크류 압축기(102)의 주된 차이점은, 본 실시 형태의 스크류 압축기(102)가, 통 형상의 스페이서(18)를 구비하여 이루어지는 것이다.

(스페이서)

스페이서(18)는, 추(8)의 축 방향 이동 가능량을 조정하기 위한 것이며, 본 실시 형태에서는, 추(8)의 축 방향 양측 중 엔드 부재(10)측에 배치되어 있다. 또한, 추(8)의 축 방향 양측 중 적어도 어느 한쪽에 스페이서(18)를 배치할 수 있다. 또한, 스페이서(18)의 수는, 복수여도 된다.

스페이서(18)를 넣음으로써, 추(8)의 축 방향 이동 가능량은, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 수 ㎜로 된다. 또한, 스페이서(18)의 축 직교 방향 변위 가능량은, 회전자(5)와 고정자(6)의 끼워 맞춤 치수와 동일한 정도로 되고, 예를 들어, 약 0.02㎜ 내지 약 0.5㎜로 된다. 스페이서(18)의 중심에 형성된 구멍(18a)은, 원형이 아니라, 예를 들어, 사각형 등이어도 된다. 스페이서(18)의 중심에 형성된 구멍(18a)의 형상은, 피 미끄럼 이동 축부(16)의 단면 형상과 맞추어진다.

(작용·효과)

추(8)의 축 방향 이동 가능량이 지나치게 크면, 추(8)가 예를 들어 넘어지듯이 움직여 로터축(11) 회전 시의 불균형력(언밸런스력)이 발생해 버린다. 스페이서(18)에 의해, 추(8)의 축 방향 이동 가능량을 조정함으로써, 추(8)의 넘어짐을 방지할 수 있어, 로터축(11)의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 스크류 압축기(103)를 도시하는 측단면 모식도이다. 도 7은 도 6의 C부 확대도[도 7의 (a)] 및 그 Z―Z 단면도[도 7의 (b)]이다. 도 6 및 도 7에 있어서, 제1 실시 형태의 스크류 압축기(1)와 마찬가지의 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다

제1 실시 형태의 스크류 압축기(1)와, 본 실시 형태의 스크류 압축기(103)의 주된 차이점은, 추의 배치이며, 본 실시 형태의 스크류 압축기(103)에서는, 엔드 부재(10)보다도 외측[회전자(5)의 축 방향 외측]에 추를 배치하고 있다.

(제진 기구부)

본 실시 형태의 볼트(21)(막대 형상 피 미끄럼 이동 부재)는, 엔드 부재(10)의 중심에 형성된 구멍(10a)을 관통하는 형태로 모터축(7)의 모터측 단부면(7a)에 고정되는 피 미끄럼 이동 축부(22)와, 피 미끄럼 이동 축부(22)의 단부에 형성된 헤드부(23)(대경부)로 이루어진다. 피 미끄럼 이동 축부(22)는, 모터축(7)의 단부면측으로부터 순서대로 소경부(22a), 중경부(22b)를 갖는다. 헤드부(23)의 외경은 피 미끄럼 이동 축부(22)의 소경부(22a)·중경부(22b)의 축 직경보다도 크고, 또한 추(20)의 내경보다도 크다. 헤드부(23)의 외경을 추(20)의 내경보다도 크게 함으로써, 추(20)는, 볼트(21)의 단부로부터 튀어 나와 탈락해 버리는 일은 없다.

볼트(21)의 헤드부(23)는, 엔드 부재(10)보다도 외측, 바꾸어 말하면, 회전자(5)의 축 방향 외측에 위치되어 있다. 헤드부(23)의 단면 형상은 육각형이지만 반드시 육각형일 필요는 없고, 예를 들어, 원형 등이어도 된다.

그리고 볼트(21)의 헤드부(23)와 엔드 부재(10) 사이의 피 미끄럼 이동 축부(22)의 중경부(22b)에 복수의 환 형상의 추(20)가 헐겁게 삽입되어 있다. 본 실시 형태에서는 3매의 추(20)로 하고 있지만 3개에 한정되는 일은 없다. 1매여도 된다. 이들 3매의 추(20)와 볼트(21)로 본 발명에 있어서의 제진 기구부를 구성한다.

이들 3매의 추(20)와 볼트(21)로 구성되는 제진 기구부의 고유 진동수를, 로터축(11)에 대하여 감쇠를 부가하고자 하는 진동수에 맞추는 것에 관해서는, 상기한 제1 실시 형태[스크류 압축기(1)]와 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다(이후에 기재된 실시 형태·변형예에 있어서도 마찬가지).

(작용·효과)

본 실시 형태의 스크류 압축기(103)에 따르면, 로터축(11)의 굽힘 진동이 커지는 부분인, 모터축(7)의 외팔보 지지측의 반대측 단부보다도 외측에 추(20)가 배치되게 되어, 축 방향 충돌에 의한 진동 에너지의 소산 효율을 보다 높일 수 있다. 또한, 스크류 압축기(103)에 따르면, 엔드 부재(10)를 제거하는 일 없이 추(20)를 세트할 수 있다. 또한, 추(20)의 수량 조정 등을 할 때에는, 기본적으로, 볼트(21)의 중경부(22b)의 길이만을 변화시키면 되고, 모터축(7)의 가공[모터축(7)의 길이 변경] 등을 필요로 하지 않는다. 또한, 추(20)의 외경 치수도 임의로 결정할 수 있다.

(제4 실시 형태)

도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 스크류 압축기(104)의 일부 확대 측단면 모식도이며, 스크류 압축기(1)의 일부를 도시하는 도 2의 (a)에 상당하는 도면이다. 도 8에 있어서, 제1 실시 형태의 스크류 압축기(1)와 마찬가지의 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에서는, 엔드 부재(10)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에 추(8)를 배치할 뿐만 아니라 점성체(24)를 봉입하고 있다. 점성체(24)의 봉입에 의해, 추(8)의 미끄럼 이동면에 점성 감쇠를 발생시킬 수도 있고, 그 결과, 이 점성 감쇠에 의해서도 로터축(11)의 진동을 저감할 수 있다. 여기서, 추(8)의 미끄럼 이동면이라 함은, 추(8)와 피 미끄럼 이동 축부(16)가 접하는 면, 추(8)와 회전자(5)가 접하는 면 등을 말한다. 또한, 점성체(24)로서는, 점도가 높은 그리스, 실리콘 오일 등을 들 수 있다. 10000cSt 내지 100000cSt 정도의 점도의 점성체(24)가 바람직하다.

제4 실시 형태의 변형예로서, 엔드 부재(10)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에, 모터축(7)의 진동에 수반하여 진동하는 분립체를 봉입하는 것도 바람직하다. 분립체의 봉입에 따르면, 분립체의 입자간의 마찰에 의한 마찰 감쇠에 의해서도 로터축(11)의 진동을 저감할 수 있다. 또한, 분립체로서는, 슬래그[고로 서냉 슬래그, 고로 수쇄 슬래그, 전로 슬래그, 전기로 슬래그 등], 콜드 펠릿(시멘트에 의해, 철분·더스트·플라이애시 등을 펠릿 형상으로 굳힌 것), 금속계의 환원철 펠릿 및 소결 강, 글래스계의 시라스 벌룬(화산재를 원료로 한 미세한 중공 글래스구) 및 세라믹계의 분립체 등을 들 수 있다. 100㎛ 내지 수 ㎜ 정도의 입경의 분립체가 바람직하다.

(변형예)

도 9는 도 1 및 도 2에 도시한 스크류 압축기(1)의 변형예를 나타내는 일부 확대 측단면 모식도이며, 어느 도면도 스크류 압축기(1)의 일부를 도시하는 도 2의 (a)에 상당하는 도면이다.

모터축(7)의 축 방향으로 복수의 추를 인접 배치할 뿐만 아니라, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 모터축(7)의 축 직교 방향(직경 방향)으로도 복수의 추(25·26)를 인접 배치(다층 배치)하는 것도 바람직하다. 환 형상의 추(25)의 내경은, 환 형상의 추(26)의 내경보다도 크다. 모터축(7)의 축 직교 방향(직경 방향)으로 추(25·26)를 인접 배치(다층 배치)함으로써, 추(25·26)끼리도 충돌·마찰하므로, 추의 충돌·미끄럼 이동 면적도 증가하여, 진동 에너지를 보다 소산되게 하기 쉬워진다.

또한, 본 형태에 있어서, 엔드 부재(10)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에, 도 8에서 도시한 점성체(24)나 분립체를 봉입하는 것도 바람직하다. 점성체(24)의 봉입에 의해, 추(25·26)간의 미끄럼 이동면에도 점성 감쇠를 발생시킬 수 있다. 분립체의 봉입에 의해, 분립체의 입자끼리가 서로 스치는 것에 의한 마찰 감쇠 효과가 추(25·26)간에 있어서도 얻어진다. 또한, 본 형태에서는, 축 직교 방향으로 2매의 추(25·26)를 인접 배치(다층 배치)하고 있지만, 축 직교 방향으로 3매 이상의 추를 인접 배치(다층 배치)해도 된다.

또한, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 구멍이 없는 원판 형상의 추(27)를, 엔드 부재(10)(구멍 없음)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에 복수 배치해도 된다. 즉, 도 2의 (a)에 도시한 볼트(9)를 생략해도 된다. 본 형태에 의해서도, 축 방향 전후의 스트로크 엔드[모터축(7)의 모터측 단부면(7a) 및 엔드 부재(10)의 단부면]와 추(27)가 충돌함으로써 진동 에너지가 소산되어, 로터축(11)의 진동은 저감된다. 또한, 모터축(7)과 대략 동축에 원판 형상의 추(27)를 배치함으로써, 로터축(11)의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 할 수 있다. 또한, 추(27)의 고유 진동수가, 로터축(11)에 대하여 감쇠를 부가하고자 하는 진동수[예를 들어, 로터축(11)의 고유 진동수]에 맞추어짐으로써, 감쇠를 부가하고자 하는 진동수의 진동이 발생하면, 추(27)의 진동이 촉진되어, 충돌과 마찰에 의한 진동 저감 성능이 보다 향상된다.

(제5 실시 형태)

도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 스크류 압축기(105)의 일부 확대 측단면 모식도이며, 스크류 압축기(1)의 일부를 도시하는 도 2의 (a)에 상당하는 도면이다. 도 10에 있어서, 제1 실시 형태의 스크류 압축기(1)와 마찬가지의 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다(후술하는 도 11에 대해서도 마찬가지).

본 실시 형태에서는, 엔드 부재(10)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에, 환 형상의 추(19)를 1매, 코일 스프링(32)을 2개, 환 형상의 감쇠체(33)를 2개 배치하고 있다. 2개의 코일 스프링(32)은, 환 형상의 감쇠체(33)에 그 외측으로부터 삽입되는 형태로 엔드 부재(10)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에 배치되어 있다. 나아가서는, 2개의 코일 스프링(32)은, 수축된 상태로, 각각, 엔드 부재(10)와 추(19) 사이, 추(19)와 모터측 단부면(7a) 사이에 내장되어 있다. 이와 같이 하여 환 형상의 추(19)는, 코일 스프링(32) 및 감쇠체(33)에 의해 축 방향으로 지지되어 있다. 또한, 제1 실시 형태에 있어서의 추(8)와 마찬가지로, 추(19)의 외주면과 회전자(5)의 끼워 맞춤 치수, 또는 추(19)의 내주면과 볼트(9)의 끼워 맞춤 치수를, 회전자(5)와 고정자(6)의 끼워 맞춤 치수와 동일한 정도로 함으로써, 로터축(11) 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 하고 있다. 여기서, 감쇠체(33)로서는, 예를 들어, 실리콘계 겔상의 감쇠체를 들 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 로터축(11)의 진동에 대하여 추(19)가 축 방향으로 진동하여 그 반력에 의해 로터축(11)의 진동 에너지가 소산된다. 즉, 로터축(11)의 회전 시의 불균형력(언밸런스력)을 발생시키기 어렵게 하면서, 소위 동흡진기의 제진 작용에 의해 로터축(11)의 진동을 직접적으로 저감할 수 있다.

제5 실시 형태의 변형예로서, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 코일 스프링(32) 대신에 환 형상의 볼록 형상 판 스프링(35)을 사용해도 된다. 또한, 환 형상의 감쇠체(33) 대신에 점도가 높은 그리스 등의 점성체(34)를 엔드 부재(10)와 모터측 단부면(7a) 사이의 공간에 봉입해도 된다. 점성체(34)로서는, 점도가 높은 그리스 외에, 실리콘 오일 등을 들 수 있다. 1000cSt 내지 10000cSt 정도의 점도의 점성체(34)가 바람직하다.

또한, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 코일 스프링(32) 및 감쇠체(33) 대신에, 엔드 부재(10)와 추(19) 사이 및 추(19)와 모터측 단부면(7a) 사이에 환 형상의 점탄성체(36)를 배치하여, 이 점탄성체(36)에 의해 축 방향으로 추(19)를 지지해도 된다. 점탄성체(36)로서는, 손실 계수 0.2 내지 0.5 정도의 고감쇠 고무(예를 들어, 부틸계 고무)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 변형예에서는, 추(19)의 양측에 복수의 점탄성체(36)를 배치하고 있지만, 추(19)의 양측에 각각 1개씩 점탄성체(36)를 배치해도 된다.

나아가서는, 도시를 생략하지만, 도 9의 (b)에 도시한 추(27)와 같이, 추(19), 감쇠체(33) 및 점성체(34)를, 구멍이 없는 형태의 것으로 하여, 볼트(9)를 생략해도 된다.

나아가서는, 예를 들어, 도 10에 도시한 구조에 있어서, 추(19)의 양측 중 편측에만, 코일 스프링(32) 및 감쇠체(33)를 배치해도 된다(도 11에 있어서도 마찬가지). 코일 스프링(32) 및 감쇠체(33)가 배치되어 있지 않은 측에서는, 추(19)와 엔드 부재(10)[또는, 모터축(7)의 축 단부]가 충돌함으로써 진동 에너지가 소산된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재한 한에 있어서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능한 것이다.

1 : 스크류 압축기
2 : 스크류 본체부
3 : 스크류축
5 : 회전자
6 : 고정자
7 : 모터축
8 : 추
9 : 볼트(막대 형상 피 미끄럼 이동 부재)
10 : 엔드 부재
11 : 로터축
12 : 스크류 케이싱
13 : 모터 케이싱
30 : 모터부(모터)
41 : 스크류 로터

Claims (7)

1. 스크류 로터와,
   상기 스크류 로터를 수용하는 스크류 케이싱과,
   상기 스크류 로터에 대하여 일체 구조로 되는 동시에 스크류 로터측에서 외팔보 지지된 모터축과,
   상기 모터축을 회전시키는 모터와,
   주위의 부재와 충돌하는 형태 또는 서로 충돌하는 형태로 상기 모터축의 직교 방향 변위 가능량만큼 모터축의 축심보다도 연직 하방향으로 축심이 내려간 상태로 배치된 판 형상의 추를 적어도 구비하여 이루어지는 제진 기구부를 구비하고,
   상기 제진 기구부의 고유 진동수가, 상기 스크류 로터와 상기 모터축으로 구성되는 로터축이 공진하는 진동수에 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제진 기구부는, 상기 모터축과 동축에 설치된 당해 모터축의 축 직경보다도 작은 축 직경의 막대 형상 피 미끄럼 이동 부재를 더 구비하고,
   환 형상의 상기 추가 상기 막대 형상 피 미끄럼 이동 부재에 헐겁게 삽입되어 있고,
   환 형상의 상기 추 및 상기 막대 형상 피 미끄럼 이동 부재 중 적어도 어느 한쪽의 고유 진동수가, 상기 로터축이 공진하는 진동수에 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추의 주연부는, 당해 주연부의 내측 부분보다도 탄성이 큰 스프링부로 되어 있고,
   상기 추의 고유 진동수가, 상기 로터축이 공진하는 진동수에 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.
4. 제3항에 있어서, 상기 주연부에 당해 주연부의 둘레 방향을 따라 복수의 구멍이 형성됨으로써, 상기 주연부가 상기 스프링부로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터는,
   상기 모터축의 외주에 고정된 회전자와,
   상기 회전자의 외측에 배치된 고정자와,
   상기 회전자 및 상기 고정자를 수용하는 모터 케이싱을 갖고,
   상기 모터축의 모터측 단부면은, 상기 회전자의 모터측 단부면보다도 스크류 로터측에 위치되고,
   상기 모터축과 동축이고 상기 회전자의 모터측 단부면에 고정된 엔드 부재를 구비하고,
   상기 모터축의 모터측 단부면과 상기 엔드 부재 사이의 공간에 상기 추가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.
6. 제3항에 있어서, 상기 모터는,
   상기 모터축의 외주에 고정된 회전자와,
   상기 회전자의 외측에 배치된 고정자와,
   상기 회전자 및 상기 고정자를 수용하는 모터 케이싱을 갖고,
   상기 모터축의 모터측 단부면은, 상기 회전자의 모터측 단부면보다도 스크류 로터측에 위치되고,
   상기 모터축과 동축이고 상기 회전자의 모터측 단부면에 고정된 엔드 부재를 구비하고,
   상기 모터축의 모터측 단부면과 상기 엔드 부재 사이의 공간에 상기 추가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.
7. 제4항에 있어서, 상기 모터는,
   상기 모터축의 외주에 고정된 회전자와,
   상기 회전자의 외측에 배치된 고정자와,
   상기 회전자 및 상기 고정자를 수용하는 모터 케이싱을 갖고,
   상기 모터축의 모터측 단부면은, 상기 회전자의 모터측 단부면보다도 스크류 로터측에 위치되고,
   상기 모터축과 동축이고 상기 회전자의 모터측 단부면에 고정된 엔드 부재를 구비하고,
   상기 모터축의 모터측 단부면과 상기 엔드 부재 사이의 공간에 상기 추가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크류 압축기.

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