(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対以上の対向したピストンを備えると共に、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動からスコッチヨーク機構によって変換して得る多段圧縮装置において、ピストンを固定するヨークとクロススライダーとの間に介在させた転がり軸受けを、ライナープレートを介して受けるばね機構の弾発力によってクロススライダーまたはヨークに押圧したことを特徴とする多段圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所要の気体を多段階で高圧に圧縮する多段圧縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置としては、圧縮段数の増加に従って往復圧縮部、すなわち、シリンダとピストンとによる圧縮部を高圧側になるほどシリンダとピストンの直径を細くするとともに、Ｌ型・Ｖ型・Ｗ型・半星型・星型・対向釣り合い型などに配置して、各圧縮部を所要の位相にずらせた行程で動作するように、クランク軸に連結して連動することにより多段階の圧縮動作を行う機構を電動機などの駆動源により運転する構成が日本機械学会昭和４５年９月１５日「機械工学便覧」第１０編第３０図〜第３２図などにより開示されている。
【０００３】
また、図４のように、４つの往復圧縮部１０１・１０２・１０３・１０４を直交する軸１０５・１０６上で往復運動するように配置し、往復圧縮部１０１から順次に高圧化して往復圧縮部１０４を最終段の高圧圧縮部とした多段圧縮装置が、例えば米国特許５０３３９４０などで周知である。
【０００４】
そして、上記多段圧縮装置においては、一対の対向するピストン５１・５３はヨーク１Ａに連結し、ヨーク１Ａ内で軸１０６を横切るように移動可能に設けるクロススライダー２Ａはクランクピン３を介してクランクシャフト４に連結している。また、他の一対の対向するピストン５２・５４はヨーク１Ａと向きを９０度ずらして配設したヨーク１Ｂに連結し、ヨーク１Ｂ内で軸１０５を横切るように移動可能に設ける図示しないクロススライダーもクランクピン３を介してクランクシャフト４に連結している。
【０００５】
したがって、図示しない電動モータなどによって、クランクシャフト４を回転させてクランクピン３をクランクシャフト４の回りに回転させると、ヨーク１Ａにおいては軸１０５の方向のクランクピン３の変位にはクロススライダー２Ａが移動して対応し、軸１０６の方向にはヨーク１Ａが移動することで対応するので、一対のピストン５１・５３は軸１０６の方向にのみ往復運動する。
【０００６】
一方、ヨーク１Ｂにおいては軸１０６の方向には図示しないクロススライダーが移動して対応し、軸１０５の方向にはヨーク１Ｂが移動することで対応するので、一対のピストン５２・５４は軸１０５の方向にのみ往復運動する。
【０００７】
そして、クランクシャフト４の定速回転から、ピストン５１・５２・５３・５４のスムースな往復運動を変換して得るためには、クロススライダー２がヨーク１内で無理なく摺動する必要があるので、例えば図５に示したように転がり軸受け５をヨーク１とクロススライダー２との間に介在させていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の多段圧縮装置は、ガスを断熱圧縮するので冷却ファンなどで空冷しても温度が１２０〜１３０℃にも上昇し、部材寸法が変化する。
【０００９】
すなわち、例えば軽量化を図る目的でヨークをアルミニウム・アルミニウム合金などによって形成し、摩耗し易いクロススライダーをスチールで形成すると、使用中に膨張率の差からヨークとクロススライダーとの間隙が拡大する。
【００１０】
したがって、常温付近で転がり軸受けが正常に機能するように設計した場合には、温度上昇時には前記間隙が大きくなり過ぎて、摩擦力の大きい滑りが部分的に発生したり、転がり軸受けの位置がずれてクロススライダーとヨークの損傷が著しく進むと云った不都合が生じる。
【００１１】
一方、温度上昇時に転がり軸受けが正常に機能するように設計すると、温度上昇のない装置起動時に前記間隙が狭過ぎて転がり軸受けに極めて大きな力が作用し、転がり軸受けが正常に機能することができなくなり、この場合もクロススライダーとヨークを著しく損傷すると云った問題点があり、温度変化に強い構成にする必要があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、少なくとも一対以上の対向したピストンを備えると共に、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動からスコッチヨーク機構によって変換して得る多段圧縮装置において、ピストンを固定するヨークとクロススライダーとの間に介在させた転がり軸受けを、ライナープレートを介して受けるばね機構の弾発力によってクロススライダーまたはヨークに押圧したことを特徴とする多段圧縮装置を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。なお、これらの図において前記図４・図５の符号と同一符号で示した部分は、従来技術の項で説明したものと同様の機能を持つ部分であり、本発明の理解を妨げない範囲で説明は省略した。
【００１４】
本発明の多段圧縮装置においては、ヨーク１内でクロススライダー２の摺動を助ける転がり軸受け５を、金属（例えば、スチール）製のライナープレート６を介して受けるばね７の弾発力によって、例えば図１および図２に示したようにクロススライダー２の両側面に押圧設置する。
【００１５】
ヨーク１は、グリスの注入が可能に貫通したピストン取り付け穴１１をそれぞれの中心部に備え（グリスの注入はピストン未装着時に行う）、且つ、クロススライダー２・転がり軸受け５・ライナープレート６・ばね７などがその内部に容易に収納できるように、例えば椀状の２個のヨーク部材１Ｃ・１Ｃ同士を突き合わせて形成するように構成する。
【００１６】
この場合、例えばヨーク部材１Ｃそれぞれの突き合わせ部に貫通して設けるボルト穴１２にボルト８Ａを通し、このボルトのねじ部にナット８Ｂを締め込んで２個のヨーク部材１Ｃ・１Ｃ同士が一体化できるように構成するが、それぞれの突き合わせ端面の複数箇所に位置合わせ用の凹部１３を設け、ここにピン９を挿入するよう構成すれば、ヨーク部材１Ｃ・１Ｃ同士の一体化が簡単に行える。
【００１７】
そして、椀状のヨーク部材１Ｃそれぞれの内側には、ライナープレート６の全厚と、転がり軸受け５のライナープレート６に臨む側の面が没し、転がり軸受け５のクロススライダー２に臨む側の面が突出し得る深さの凹部１４を形成し、クロススライダー２が摺動しても転がり軸受け５とライナープレート６とが移動し難いように構成する。
【００１８】
また、各凹部１４のクロススライダー２が摺動する方向の中心から等距離の位置に、ばね７を挿入して位置決めするための凹部１５を少なくとも２個配設し、クロススライダー２が摺動しても、ばね７の力が転がり軸受け５に均等に作用し易いように構成する。
【００１９】
本発明の多段圧縮装置は、転がり軸受け５をライナープレート６を介して受けるばね７の力によって、例えば図３に示したようにヨーク１の内面に押圧して設置するように構成しても良い。なお、図３においては、ヨーク１の組み立て要領は示していない。
【００２０】
この場合、クロススライダー２の両側面には、ライナープレート６の転がり軸受け５に臨む側の面が突出し得る深さの凹部１４Ａをそれぞれ形成して、クロススライダー２が摺動してもライナープレート６が移動できないように構成すると共に、各凹部１４Ａにおいてはその中心から等距離の位置にばね７を挿入して位置決めするための凹部１５Ａを少なくとも２個配設し、クロススライダー２が摺動してもばね７の力が転がり軸受け５に均等に作用し易いように構成する。
【００２１】
また、ヨーク１の内部には転がり軸受け５のクロススライダー２に臨む側の面が突出し得る深さの凹部１４Ｂを対向形成し、クロススライダー２が摺動しても設置する転がり軸受け５が移動し難いように構成する。また、この場合のピストン取り付け穴１１Ａは、貫通しないように設ける。
【００２２】
このように本発明の多段圧縮装置においては、ライナープレート６を介して受けるばね７の弾発力によって転がり軸受け５をクロススライダー２の両側面にそれぞれ押圧するか、ヨーク１の内面に押圧する構成であるので、軽量化を図る目的でヨーク１を例えばアルミニウム・アルミニウム合金などによって形成し、摩耗し易いクロススライダー２をスチールで形成し、使用中に温度変化を受けて部材寸法が変動しても、転がり軸受け５がクロススライダー２またはヨーク１に押圧される力は殆ど変化しない。したがって、転がり軸受け５の機能は安定し、ヨーク１とクロススライダー２の摩耗は共に大幅に減少する。
【００２３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２４】
例えば、ばね７としては、コイルばねに代えて板ばねを使用することもできるし、各凹部１４・１４Ａに凹部１５をそれぞれ４個設け、４個のばねによって転がり軸受け５をより均等に押圧するように構成しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記したように、少なくとも一対以上の対向したピストンを備えると共に、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動からスコッチヨーク機構によって変換して得る多段圧縮装置において、ピストンを固定したヨークとクロススライダーとの間に介在させる転がり軸受けを、ライナープレートを介して受けるばね機構の弾発力によってクロススライダーまたはヨークに押圧した多段圧縮装置であるので、
【００２６】
軽量化を図る目的でヨークを例えばアルミニウム・アルミニウム合金などによって形成し、摩耗し易いクロススライダーをスチールで形成し、使用中に温度変化を受けて部材寸法が変動しても、転がり軸受けがクロススライダーまたはヨークに押圧される力は殆ど変化しない。このため、転がり軸受けの機能は安定し、ヨークとクロススライダーの摩耗は共に大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の要部を示す説明図。
【図２】図１の分解説明図。
【図３】他の実施形態の要部を示す説明図。
【図４】従来技術を示す説明図。
【図５】スコッチヨーク機構を示す説明図。
【符号の説明】
１・１Ａ・１Ｂ  ヨーク
１Ｃ  ヨーク部材
２・２Ａ  クロススライダー
３  クランクピン
４  クランクシャフト
５  転がり軸受け
６  ライナープレート
７  ばね
８Ａ  ボルト
８Ｂ  ナット
９  ピン
１１・１１Ａ  ピストン取り付け穴
１２  ボルト穴
１３・１４・１４Ａ・１４Ｂ・１５・１５Ａ  凹部
５１・５２・５３・５４  ピストン
１０１  往復圧縮部
１０２  往復圧縮部
１０３  往復圧縮部
１０４  往復圧縮部
１０５・１０６  軸
【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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