(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対以上の対向したピストンを備え、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ばね機構の弾発力によってクロススライダーに押圧し、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得るようにした多段圧縮装置であって、転がり軸受けと接するライナープレート表面に転がり軸受けの長手方向にほぼ平行に、直線状のグリース溝を少なくとも１つ設けたことを特徴とする多段圧縮装置。
【請求項２】
前記直線状のグリース溝の両端部にライナープレートを貫通するグリース孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の多段圧縮装置。
【請求項３】
前記直線状のグリース溝をライナープレートの全長にわたって設けたことを特徴とする請求項１記載の多段圧縮装置。
【請求項４】
前記直線状のグリース溝の幅が転がり軸受けの幅の１／５〜１／１０であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の多段圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は天然ガスなどの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り、さらに詳しくは転がり軸受けとライナープレートの摺動面におけるグリース切れを抑制して、騒音、変色、摩耗などを抑制した、信頼性の高い多段圧縮装置に関するものである。
【０００２】
この種の多段圧縮装置としては、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、従来、図５のように、４つの往復圧縮部１０１・１０２・１０３・１０４を直交する軸１０５・１０６上で往復連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、例えば米国特許第５，０３３，９４０号明細書などで周知である。
【０００４】
そして、上記多段圧縮装置においては、１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１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】
そして、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２Ａがヨーク１内で無理なく摺動する必要がある。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ので、例えば計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２Ａをスチールなどで形成すると、使用中に膨張率の差からヨークとクロススライダー２Ａとの間隙が拡大するなどの問題があった。
【０００８】
本発明者等は先に、このような苛酷な条件下であって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がなく、温度変化に強い構成にした多段圧縮装置として、ヨークとクロススライダーとの間に転がり軸受けを介在させ、この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に押圧するようにした多段圧縮装置を提供した（特願平７−２３７８９号明細書）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記多段圧縮装置は、転がり軸受けとライナープレートが接して摺動する面へのグリースの供給が不充分であるために長期に運転すると、騒音が発生したり、摺動面が変色したり、摩耗したりするのを抑制できず、信頼性の向上に未だ改良の余地があった。
【００１０】
本発明の目的は、天然ガスなどの所要の気体を多段階で高圧に圧縮する多段圧縮装置であって、転がり軸受けとライナープレートが接して摺動する面にグリースを充分に供給して、騒音、変色、摩耗などを抑制した信頼性の高い多段圧縮装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するため鋭意研究した結果、転がり軸受けと摺動して高温となるライナープレート表面に特定のグリース溝を設けることにより、グリース切れをなくせるので、騒音、変色、摩耗などを抑制できることを見いだし本発明を成すに至った。
【００１２】
本発明の請求項１の発明は、少なくとも１対以上の対向したピストンを備え、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ばね機構の弾発力によってクロススライダーに押圧し、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得るようにした多段圧縮装置であって、転がり軸受けと接するライナープレート表面に転がり軸受けの長手方向にほぼ平行に、直線状のグリース溝を少なくとも１つ設けたことを特徴とする多段圧縮装置である。
【００１３】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の多段圧縮装置において、前記直線状のグリース溝の両端部にライナープレートを貫通するグリース孔を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３の発明は、請求項１記載の多段圧縮装置において、前記直線状のグリース溝をライナープレートの全長にわたって設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４の発明は、請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３記載の多段圧縮装置において、前記直線状のグリース溝の幅が転がり軸受けの幅の１／５〜１／１０であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の多段圧縮装置の一実施形態の要部を示す説明図であり、図２は、図１に示した本発明の多段圧縮装置の分解説明図であり、図３の（Ａ）は、本発明で用いるライナープレートの一実施形態の要部を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明で用いるライナープレートの他の実施形態の要部を示す斜視図であり、図４は、クロススライダー、転がり軸受けおよびライナープレートの位置関係を示す断面説明図である。
なお、これらの図において前記図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。
【００１７】
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（例えば、Ｃｒ−Ｍｏ鋼、ＳＣＭ−４４０、ＳＵＪ２など製）の摺動を助ける転がり軸受け５（例えば、ＳＵＪ２など製）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。
【００１８】
ヨーク１は、グリー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（グリー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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１および図２に示したように、転がり軸受け５と接するライナープレート６の表面の中央部には転がり軸受け５の長手方向にほぼ平行に、グリースを溜めて両者間にグリースを供給するための直線状のグリース溝２０が設けられている。直線状のグリース溝２０をライナープレート６の表面に１個設けた例を示したが、例えばライナープレート６の表面に２個幅の狭い直線状のグリース溝２０を設けてもよい。２２は直線状のグリース溝２０の両端部にライナープレート６を貫通して設けたグリース孔である。
【００２３】
転がり軸受け５と接するクロススライダー２の表面の中央部にも転がり軸受け５の長手方向にほぼ平行に、グリースを溜めて両者間にグリースを供給するための直線状のグリース溝２１が設けられている。このグリース溝２１も複数設けてもよい。
ピストン未装着時にグリースの注入が可能に貫通したピストン取り付け穴１１を利用してグリースの注入を行うと、注入されたグリースはグリース孔２２を経て、グリース溝２０に入り、さらに転がり軸受け５を経てグリース溝２１にも入るようになっている。
【００２４】
転がり軸受け５と摺動して高温となるライナープレート６とクロススライダー２の表面にこのようなグリース溝２０、グリース溝２１を設けたので、グリースはグリース溝２０とグリース溝２１の両方に充分に溜められ、このグリースが摺動面に供給されるので、本発明の多段圧縮装置を連続運転しても、転がり軸受け５とライナープレート６およびクロススライダー２の摺動面におけるグリース切れを抑制でき、騒音が発生せず、また摺動面における変色や摩耗などを抑制できる。
【００２５】
図３（Ａ）は図１および図２に示したライナープレート６の斜視図である。図示しない転がり軸受け５と接するライナープレート６の表面の中央部にはこの転がり軸受け５の長手方向にほぼ平行に、グリースを溜めて摺動面にグリースを供給するための直線状のグリース溝２０が設けられている。２２はグリース孔である。
【００２６】
図３（Ｂ）はライナープレートの他の実施態様を示す斜視図である。図示しない転がり軸受け５と接するライナープレート６Ａの表面の中央部にはこの転がり軸受け５の長手方向にほぼ平行に、グリースを溜めて摺動面にグリースを供給するための直線状のグリース溝２３がライナープレート６Ａの全長にわたって設けられている。ライナープレート６Ａには（Ａ）に示したライナープレート６のようにライナープレート６を貫通するグリース孔２２は設けられていない。ピストン未装着時にピストン取り付け穴１１からグリースの注入を行うと、注入されたグリースはライナープレート６Ａの両端部２４、２４を経て、グリース溝２３に入る。
【００２７】
図４に、クロススライダー２、転がり軸受け５およびライナープレート６の位置関係を示す。５０はローラーである。直線状のグリース溝２０の幅ｗは転がり軸受け５の幅Ｗの約１／５〜１／１０程度とすることが好ましい。ライナープレート６に直線状のグリース溝２０を複数設けた場合は、これらの合計幅ｗが転がり軸受け５の幅Ｗの約１／５〜１／１０程度とすることが好ましい。
１／１０未満ではグリース溜り量が少なくなって転がり軸受け５とライナープレート６の摺動面におけるグリース切れを抑制できなくなる恐れがある。１／５を超えるとグリース溜り量は多くなるが、転がり軸受け５とライナープレート６の摺動面が小さくなり、ライナープレート６が損傷を受ける恐れがある。直線状のグリース溝２０の深さは、適正なグリース溜り量、ライナープレート６の強度などを考慮して、溜められたグリースが摺動面によく供給され、ライナープレート６が損傷を受けないように設計すればよく、特に限定されない。
【００２８】
なお直線状のグリース溝２１の幅ｗについても、グリース溝２０の場合と同様な理由から転がり軸受け５の幅Ｗの約１／５〜１／１０程度とすることが好ましい。クロススライダー２に直線状のグリース溝２１を複数設けた場合は、これらの合計幅ｗが転がり軸受け５の幅Ｗの約１／５〜１／１０程度とすることが好ましい。
【００２９】
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し、かつ、転がり軸受け５とライナープレート６およびクロススライダー２の摺動面におけるグリース切れを抑制した構成であるので、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、摩耗し易いライナープレート６およびクロススライダー２をＳＵＪ２などの軸受け鋼で形成し、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に押圧される力は殆ど変化せず、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、ライナープレート６の磨耗は共に大幅に減少するとともに転がり軸受け５とライナープレート６およびクロススライダー２の摺動面における騒音、変色、摩耗などを抑制できる。
【００３０】
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。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の多段圧縮装置は連続運転しても転がり軸受けとライナープレートの摺動面におけるグリース切れを抑制でき、長期運転中、摺動面における騒音の発生、変色、摩耗などを抑制できる。
【００３２】
本発明の請求項２の多段圧縮装置は、グリース溝にグリース孔を経てグリースを容易に供給でき、溜っているグリースが転がり軸受けとライナープレートの摺動面に供給され易いので、転がり軸受けとライナープレートの摺動面におけるグリース切れをよく抑制できる。
【００３３】
本発明の請求項３の多段圧縮装置は、グリース溝の両端部を経てグリース溝にグリースを容易に供給でき、溜っているグリースが転がり軸受けとライナープレートの摺動面に供給され易いので、転がり軸受けとライナープレートの摺動面におけるグリース切れをよく抑制できる。
【００３４】
本発明の請求項４の多段圧縮装置は、転がり軸受けとライナープレートの摺動面におけるグリース切れをよく抑制できる上、ライナープレートが損傷を受ける恐れがない。
【００３５】
本発明の多段圧縮装置は、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に押圧される力は殆ど変化しないので、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、ライナープレートの摩耗は大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多段圧縮装置の一実施形態の要部を示す説明図である。
【図２】図１に示した本発明の多段圧縮装置の分解説明図である。
【図３】（Ａ）は図１および図２に示した本発明で用いるクロススライダーの一実施形態の要部を示す斜視図であり、（Ｂ）は本発明で用いる他のクロススライダーの要部を示す斜視図である。
【図４】クロススライダー、転がり軸受けおよびライナープレートの位置関係を示す断面説明図である。
【図５】従来の多段圧縮装置の断面説明図である。
【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、６Ａ  ライナープレート
７  ばね
８Ａ  ボルト
８Ｂ  ナット
９  ピン
１１  ピストン取り付け穴
１２  ボルト穴
１３・１４・１５  凹部
２０、２１  グリース溝
２２  グリース孔
２４  グリース溝の端部
１０１、１０２、１０３、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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