(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機本体と電動機およびタンクからなる圧縮装置において、設置面積を小型化しつつ、運転時の圧縮機本体からタンクへの振動伝播を抑制することを目的とする。【解決手段】第一台座７と、第一台座上に設けられた第二台座５と、第二台座上に設けられた圧縮機本体３と、第二台座上に設けられた、圧縮機本体を駆動する電動機４と、圧縮機本体に接続されたタンク６からなる圧縮装置１であって、圧縮装置の構成物は、第一台座上にて、圧縮機本体、電動機、タンクの順序で並置されている構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一台座と、
前記第一台座上に設けられた第二台座と、
前記第二台座上に設けられた圧縮機本体と、
前記第二台座上に設けられた、前記圧縮機本体を駆動する電動機と、
前記圧縮機本体に接続されたタンクからなる圧縮装置であって、
前記圧縮装置の構成物は、前記第一台座上にて、前記圧縮機本体、前記電動機、前記タンクの順序で並置されていることを特徴とする圧縮装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮装置であって、
前記圧縮機本体は、往復動圧縮機であることを特徴とする圧縮装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧縮装置であって、
前記圧縮機本体は２つ以上の気筒を有する多気筒往復動圧縮機であって、
前記電動機は、前記圧縮機本体の前記電動機に最も近い気筒の鉛直方向下部に配置されていることを特徴とする圧縮装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧縮装置であって、
前記圧縮機本体は２つの気筒を有するＶ型２気筒往復動圧縮機であって、両側気筒が２段シリンダ構成であり、
前記圧縮機本体の片側の気筒が前記電動機側を向くよう配置されていることを特徴とする圧縮装置。
【請求項５】
請求項３に記載の圧縮装置であって、
前記圧縮機本体は２つの気筒を有するＶ型２気筒往復動圧縮機であって、片側気筒が２段シリンダ構成であり、
前記圧縮機本体の前記２段シリンダ構成の気筒が前記電動機側を向くよう配置されていることを特徴とする圧縮装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか1項に記載の圧縮装置であって、
前記圧縮機本体と前記タンクは配管で接続され、
該配管は、前記第一台座上あるいは前記第二台座上に設けられた中継継ぎ手を経由することを特徴とする圧縮装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか1項に記載の圧縮装置であって、
前記圧縮機本体は、一時圧縮された流体を吸込み昇圧するブースタ圧縮機であって、
前記圧縮機本体の吸込み口には、前記電動機の運転や停止に連動して前記圧縮機本体の吸込み流路の切替えを行う吸込み流路制御機器が設けられており、
前記吸込み流路制御機器は、前記圧縮機本体の前記吸込み流路制御機器に最も近い気筒の鉛直方向下部に配置されていることを特徴とする圧縮装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか1項に記載の圧縮装置であって、
前記第一台座は、鋼板の折り曲げによって成型した箱型形状であって、
前記第一台座の前記タンクとの接合部の裏面には、前記タンクとの接合面下部に相当する位置を横断し交差するよう補強板を設けたことを特徴とする圧縮装置。
【請求項９】
請求項１から７の何れか1項に記載の圧縮装置であって、
前記第二台座は、鋼板の折り曲げによって成型したコの字型形状であって、
前記第二台座の裏面には、前記圧縮機本体の前記第二台座への固定部および前記電動機の前記第二台座への固定部の下部に相当する位置、および前記第二台座の前記圧縮機本体の側端面に、前記コの字形状を横断する補強板を設けたことを特徴とする圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を圧縮する圧縮装置では、例えば、圧縮機本体とそれを駆動するための電動機をタンク上に配置することで、製品全体としての設置面積を低減し、かつ可搬性を向上した構成が知られている。
【０００３】
しかし、圧縮機本体が運転にともない大きな振動を発生する場合、上記のタンク上に機器を配置した方式では、振動荷重が直接タンクに伝播することになる。この振動荷重は、圧力容器であるタンクの各部に繰返し応力を生じさせ、疲労破損による内部流体の漏洩など、信頼性に関わる問題が発生する可能性がある。特に、振動は往復動圧縮機の場合は極めて大きく、上記課題が顕著である。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１に開示されているように、圧縮機本体および電動機を台座上に配置し、それとは別の隔離した位置にタンクを配置した構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示されている構成は、タンクの配置箇所によって圧縮装置全体の設置面積が大幅に拡大されるほか、圧縮機とタンクを一体の圧縮装置として設計管理することができず、装置全体としての信頼性確保が困難になるという点について考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機本体と電動機およびタンクからなる圧縮装置において、設置面積を小型化しつつ、運転時の圧縮機本体からタンクへの振動伝播を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記背景技術に鑑み、その一例を挙げるならば、第一台座と、第一台座上に設けられた第二台座と、第二台座上に設けられた圧縮機本体と、第二台座上に設けられた、圧縮機本体を駆動する電動機と、圧縮機本体に接続されたタンクからなる圧縮装置であって、圧縮装置の構成物は、第一台座上にて、圧縮機本体、電動機、タンクの順序で並置されている構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧縮機本体と電動機およびタンクからなる圧縮装置において、設置面積を小型化しつつ、運転時の圧縮機本体からタンクに対する振動伝播を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における圧縮装置の概略構成図である。
【図２】実施例１における圧縮機本体の内部構成図である。
【図３】実施例２における圧縮装置の概略構成図である。
【図４】実施例３における圧縮装置の概略構成図である。
【図５】実施例３における圧縮装置の他の概略構成図である。
【図６】実施例３における圧縮装置のさらに他の概略構成図である。
【図７】実施例４における圧縮装置の概略構成図である。
【図８】実施例５における第一台座を裏面から見た構成図である。
【図９】実施例６における圧縮機ユニットの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本実施例における圧縮装置１の概略構成図である。図１において、圧縮装置１は、圧縮機本体３と、これを駆動する電動機４と、圧縮機本体３および電動機４を上部に配置した第二台座５と、これらを上部に配置した第一台座７と、第一台座７上に配置したタンク６からなっている。このうち、圧縮機本体３および電動機４、第二台座５からなる構造物を圧縮機ユニット２とする。
【００１３】
圧縮機本体３の吐出し口は、吐出し配管８を介してタンク６と接続されている。圧縮機本体３は流体を圧縮するものであり、本実施例では往復動圧縮機で説明する。
【００１４】
図２は圧縮機本体３の内部構成図である。図２において、圧縮機本体３は、クランク室３１と、クランク室３１から鉛直方向に突出するひとつのシリンダ３２と、このシリンダ３２の上部を閉鎖するシリンダヘッド３３と、クランク室３１の中央に回転可能に支持されたクランクシャフト３４とを有している。圧縮機本体３は、クランク室３１内のクランクシャフト３４が回転することで、シリンダ３２内に設置されたピストン３５が鉛直方向に往復動し、その結果としてシリンダ外部から流体を吸引し圧縮して吐出する。
【００１５】
なお、図１および図２では、説明簡略化のため、圧縮機本体の形状はピストン３５とシリンダ３２を１対しか持たない１気筒１段圧縮機としているが、クランクシャフト３４に対して直列あるいは放射状に複数のピストン３５とシリンダ３２を有する圧縮機でもよい。
【００１６】
圧縮機本体３は、クランクシャフト３４を電動機４の回転軸と並行に配置した状態で第二台座５の上面に固定されており、クランクシャフト３４には圧縮機プーリ３６が、電動機軸には電動機プーリ３７が固定されている。圧縮機本体３に付設された圧縮機プーリ３６は羽根を有しており、その回転にともない冷却風を圧縮機本体３に向けて発生させることで、圧縮機本体３の放熱を促す。
【００１７】
圧縮機プーリ３６および電動機プーリ３７には、動力伝達のための伝動ベルト３８が巻回されている。これにより、電動機４の回転にしたがって、電動機プーリ３７、伝動ベルト３８および圧縮機プーリ３６を介して圧縮機本体３のクランクシャフト３４が回転駆動されて、圧縮機本体３が流体を圧縮する。
【００１８】
ここで圧縮機本体３は、ピストン３５の上下動によって流体を圧縮するものであるから、その運転にともなって原理的に振動を発生する。この振動は、圧縮機本体３およびこれを固定するボルトを介して第二台座５を加振する。この加振のエネルギーは、圧縮機の容量や、電動機の出力、取扱う流体の圧力や流量が増大するにともない大きくなり、圧縮機本体を固定する構造物の各部に繰返し負荷を与え、疲労破壊を生じさせるなど、不具合の原因となることがある。特に圧力容器であるタンクについては、疲労破壊を生じた場合、内部流体の漏洩にともなう重大な事故を生じかねない。このことから、往復動圧縮機の加振力に対してタンクの強度信頼性を確保することは、圧縮機製造者にとって最優先課題である。
【００１９】
そこで本実施例では、図１に示すように、圧縮機本体３および電動機４を第二台座５上に配置しており、この第二台座５とタンク６とを並置するよう第一台座７上に設けている。すなわち、第一台座７上にて、圧縮機本体３、電動機４、タンク６の順序で並置されている。なお、９はボルトであり、ボルト９により第一台座７にタンク６が固定される。
【００２０】
このように、加振源である圧縮機本体３および電動機４を搭載した第二台座５とは別に、タンク６を離して配置することによって、圧縮機本体３からタンク６への振動伝播を抑制し、強度信頼性を確保することが可能となる。
【００２１】
また、第二台座５上で圧縮機ユニット２を完結させることで、容積の異なるタンク仕様への組替えや、圧縮機ユニット２だけの交換の場合などに、圧縮機ユニット２を一体として取外すことが可能となり、個別の保守・メンテナンス作業の容易化を図ることが可能となる。
【００２２】
なお、このときの作業性向上のため、第二台座５にはフォークリフトの爪を差し込むことや、クレーンのロープを通すことが可能な穴１０を設けておくと、さらに可搬性を向上可能である。
【００２３】
加えて本実施例では、第一台座７によって圧縮機ユニット２とタンク６を一体化しておくことで、製品全体としても可搬性を向上させるとともに、圧縮機本体３とタンク６の一体設計管理を可能とし、法規的な対応を容易化できるという利点がある。
【００２４】
よって、本実施例によれば、圧縮機本体と電動機およびタンクからなる圧縮装置において、設置面積を小型化しつつ、運転時の圧縮機本体からタンクに対する振動伝播を抑制することが可能となる。
【実施例２】
【００２５】
本実施例では、実施例１に加えて、圧縮機本体３とタンク６を接続する吐出し配管８の強度信頼性を同時に確保可能な構成について説明する。図３は、本実施例における圧縮装置の概略構成図である。
【００２６】
実施例１における構成では、吐出し配管８が圧縮機本体３とタンク６を直接接続していた。この場合、構成が簡素である分だけ吐出し流路構成部材を削減でき、コストを抑制可能であるという長所がある。しかし一方で、圧縮機本体３の振動に対し、離して設置したタンク６が異なる位相で振動した場合に、その変位差が吐出し配管８に集中することが懸念される。このような配管両端の相対変位は、配管固定部の繰返し負荷となり、疲労亀裂および内部流体漏洩など、重大な不具合の原因となる。
【００２７】
そこで本実施例では、図３に示すように、第二台座５上に中継継ぎ手１１を設け、吐出し配管８aおよび８bによって圧縮機本体３とタンク６を接続する。
【００２８】
このように構成した場合、圧縮機本体３の振動方向２６に対して中継継ぎ手１１は振動振幅が小さく、また振動位相が近くなるため、吐出し配管８a両端の変位差を小さくすることができ、強度信頼性を確保可能となる。また、振動の小さい中継継ぎ手１１とタンク６を接続することで、吐出し配管８bについてもタンク６の振動方向２５に対して同様に両端の変位差を小さくすることができるだけでなく、タンク６への振動伝播をさらに抑制することが可能である。
【００２９】
なお、このときの中継継ぎ手１１を設ける位置としては、第二台座５のほか、第一台座７上であってもよい。ただし、第二台座５に設けた場合は、タンク６との吐出し配管８bを取外すだけで、圧縮機ユニット２を第一台座７から取外せるという点で、保守・メンテナンス作業性の容易化が図れる。
【実施例３】
【００３０】
本実施例では、前記実施例に加えて、圧縮機本体３が２つ以上の気筒を有する多気筒往復動圧縮機であった場合でも、製品全体の設置面積を低減可能な構成について説明する。
【００３１】
実施例２における構成では、圧縮機本体３がたとえば２気筒往復動圧縮機であった場合、そのシリンダ配列によっては、製品全体の設置面積が大幅に拡大するという問題がある。たとえば、圧縮機本体３が２気筒を水平配列したものであった場合、電動機４側の気筒を保守点検する際の分解作業性を考慮すると、圧縮機本体３と電動機４の距離を相当に確保する必要がある。このため、気筒が長くなるにともない、圧縮機ユニット２および圧縮装置１全体の幅寸法が拡大されることになる。
【００３２】
上記問題については、たとえば圧縮機本体３の取扱う圧力が高い場合や、圧縮流体のブローバイによる漏洩などを防止する目的で、電動機４側の気筒に２段シリンダ構成を採用する場合などは、設置面積への影響がさらに大きく深刻になる。
【００３３】
図４は、本実施例における圧縮装置の概略構成図である。本実施例では、図４に示すとおり、圧縮機本体３をたとえば９０度の位相角を有するＶ型２気筒往復動圧縮機とし、その電動機４側の気筒の下部の空間に電動機４を配置する。すなわち、電動機４は圧縮機本体３の電動機４に最も近い気筒の鉛直方向下部に配置する。このように構成することで、圧縮機本体３の気筒の長さに依らず、設置面積を低減することが可能となる。
【００３４】
また、図５に本実施例における他の圧縮装置の概略構成図を示す。図５に示すように、圧縮機本体３がＶ型２気筒往復動圧縮機であって、さらに両側気筒が２段シリンダ構成であるような多段昇圧型往復動圧縮機である場合は、片側の気筒が電動機側を向くよう配置することで、同様に設置面積を低減することが可能となる。
【００３５】
また、図６に示すように、圧縮機本体３がＶ型２気筒往復動圧縮機であって、片側気筒が２段シリンダ構成であるような場合でも、図５の場合と同様に、その気筒が電動機側を向くよう配置することで、同様に設置面積を低減することが可能となる。
【実施例４】
【００３６】
本実施例では、前記実施例に加えて、たとえば圧縮機本体３が圧縮流体を吸込み、さらに昇圧して吐出すブースタ圧縮機であった場合など、圧縮機本体３の吸込み側に吸込み流路制御機器が配置されるような場合においても、製品設置面積を低減可能な構成について説明する。図７は、本実施例における圧縮装置１の概略構成図である。図７において、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図を示している。
【００３７】
圧縮機本体３をブースタ圧縮機として使用する場合、起動時の負荷を低減するためや、吸込み流体の純度・露点悪化を防止するため、一般に圧縮機の起動・停止に連動して吸込み流路の切替えを行う弁を有した吸込み流路制御機器を設ける必要がある。このため、図７において、圧縮機本体３の吸込み口には、吸込み配管１６および図示しない３方弁、減圧弁、電磁弁および、フィルタ、オリフィスなどから構成される吸込み流路制御機器１５が接続されている。なお、図７において、吸込み流路制御機器１５の入口は、本圧縮装置を客先にて設置する際、ブースタ圧縮機が吸込む流体の配管を接続するための接続口を兼ねている。
【００３８】
この吸込み流路制御機器１５は、吸込み配管１６の形状によって圧縮装置１のいずれの箇所にも配置することが可能であるが、配置箇所によっては製品設置面積が直接拡大されるほか、前述の圧縮機本体３の振動によって、吸込み配管１６の繰返し負荷が増加するため、その振動状態を考慮して配置箇所を決定する必要がある。
【００３９】
そこで本実施例では、図７に示すように、圧縮機本体３に対して電動機４とは反対側の第二台座５上に吸込み流路制御機器１５を配置する。このように配置することで、圧縮機本体３と吸込み流路制御機器１５の相対変位を抑制し、吸込み配管１６の振動負荷を低減することが可能となる。また、圧縮機本体３が２気筒往復動圧縮機であっても、図示のとおり、たとえば９０度の位相角を有するＶ型２気筒往復動圧縮機とし、電動機４とは反対側の気筒の下部に吸込み流路制御機器１５を設ける。すなわち、吸込み流路制御機器１５は、圧縮機本体３の吸込み流路制御機器１５に最も近い気筒の鉛直方向下部に配置する。これにより、製品設置面積を低減することが可能となる。
【００４０】
なお、圧縮装置１の設置施工性を考慮すると、この吸込み流路制御機器１５における客先での配管接続部は、圧縮機前方に向いていることが望ましい。また、圧縮機本体３は、その運転時に流体を圧縮することによる圧縮熱でもって、シリンダヘッド３３の吐出し側を中心に高温となる。このため、顧客にとっての安全性を考慮すると、シリンダヘッド３３の吐出し側は圧縮機本体３の圧縮機プーリ側に設けることが望ましい。このことから、吸込み流路制御機器１５と圧縮機本体３を接続する吸込み配管１６としては、図７に示すとおりＺ型の形状をとることで、配管自体の生産性および組付け作業性を向上させつつ、上記の吸込み流路制御機器１５の配置が可能となる。
【００４１】
ところで、吸込み流路制御機器１５は、その機器構成や、圧縮機本体３の気筒の大きさ、角度などによって、構成機器の組付けおよび第二台座５への取付け作業が困難になる。この場合、図７に示すように吸込み流路制御機器１５を台座板２３に固定し、各構成機器を予め組付けた状態で第二台座５上に固定するよう別体することで、生産性および保守点検作業性の向上が図れる。
【実施例５】
【００４２】
本実施例では、前記実施例に加えて、さらにタンク６の振動を低減することが可能な構成について説明する。
【００４３】
前述までの実施例において、タンク６は、第一台座７上に鉛直に立たせるよう配置していた。このような設置方法は、製品設置面積低減の観点において非常に有効であるものの、タンク６の重心位置が高いことから、固定状態が不安定になりやすい。したがって、例えば、圧縮機本体３の振動が、第二台座５および第一台座７を介してタンク６に伝播した場合、図３中に矢印２５で示すとおり、タンク６が第一台座７との接合部近傍を変形させながら、頭を振るような振動を生じることがある。このような振動は、タンク６の固定部および吐出し配管８bの繰返し負荷となる。
【００４４】
この振動の対策としては、第一台座７のタンク６との接合部近傍の剛性を上げることが有効である。
【００４５】
図８は、本実施例における第一台座７を裏面から見た構成図である。図８に示すように、タンク６を固定する第一台座７を、設置面を開放状態とした鋼板の折り曲げによって成型した箱型形状によって構成し、かつタンク６取付け部の裏面に、タンク６の脚フランジ面６aに対して横断し交差するよう２つの補強板７a、７bを設ける。図８では、２つの補強板７a、７b はＬ型鋼板として示している。このように構成することで、タンク６が頭を振るような振動の原因となる、第一台座７の変形を低減しつつ、第一台座７自体を安価に構成することが可能となる。
【００４６】
なお、このときタンク６を第一台座７上に固定するボルト９の位置は、この補強板７ａおよび７ｂの近傍に配置することが効果的である。例えば補強板７ａおよび７ｂがＬ型あるいはコの字型の鋼板であるような場合、この補強板と第一台座７の接触面を貫通するように設けることで、より振動低減効果が期待できる。
【実施例６】
【００４７】
本実施例では、前記実施例に加えて、さらに圧縮機本体の振動および騒音を低減することが可能な構成について説明する。
【００４８】
図９は本実施例における圧縮機ユニットの概略構成図である。図９において、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は第二台座５の底面から見た底面図、（Ｃ）は第二台座５を側面から見た側面図である。
【００４９】
図９に示すように、第二台座５の構造は、鋼板をコの字形状に折り曲げ加工した構成とすることで、安価に構成できる。ただし単なるコの字型鋼板では、圧縮機の運転にともない、コの字の断面を図９（Ｃ）に示す点線のように変形させるような振動を生じやすい。このため、補強板５aおよび５bを取付けた構成とすることで、剛性増加を図る。なお、補強板５a、５bは、Ｌ型鋼板でもよい。また、補強板５aおよび５bの配置については、第二台座全体の振動を抑制するためには、圧縮機本体３および電動機４の重心に一致させることが効果的である。すなわち、圧縮機本体３の第二台座５への固定部および電動機４の第二台座５への固定部の下部に相当する位置に、コの字形状を横断する補強板５a、５bを設ける。
【００５０】
しかしこれだけでは、圧縮機本体３がこの補強板５aを支点として、矢印２６に示すように回転する方向の振動を生じる。また、運転中に圧縮機本体３の下部から放射される騒音が、この第二台座内の空間５dで反響し、側面側の開放部から発せされることで圧縮装置１の運転音を悪化させるという問題がある。
【００５１】
そこで、図９に示すように、第二台座の圧縮機本体側端面を横断する補強板５cを追加し、５a、５b、５cを各々第一台座７に固定した構成とする。このように構成することで、圧縮機本体３が補強板５aを支点として回転する方向の振動に対し、補強板５cが抵抗することで、振動を低減することが可能となる。また同時に、第二台座内の空間５dで反響した運転時騒音が、第二台座５の側面から放射されるのを防止することが可能となり、騒音低減を図れる。
【００５２】
以上、実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１：圧縮装置、２：圧縮機ユニット、３：圧縮機本体、４：電動機、５：第二台座、５ａ、５ｂ、５ｃ：補強板、５ｄ：第二台座内の空間、６：タンク、６ａ：脚フランジ面、７：第一台座、７ａ、７ｂ：補強板、８、８ａ、８b：吐出し配管、９：ボルト、１０：穴、１１：中継継ぎ手、１５：吸込み流路制御機器、１６：吸込み配管、２３：台座板、２５：タンク振動方向、２６：圧縮機本体振動方向、３１：クランク室、３２：シリンダ、３３：シリンダヘッド、３４：クランクシャフト、３５：ピストン、３６：圧縮機プーリ、３７：電動機プーリ、３８：伝動ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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