(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの往復圧縮部が十字型に配置されて多段圧縮部が構成され、この多段圧縮部のうち一対の対向往復圧縮部のピストンはスコッチヨーク機構の一方のヨークに同一水平軸線上で連結され、他の一対の対向往復圧縮部のピストンは前記ヨークと向きを９０度ずらして配設した他方のヨークに同一水平軸線上で連結され、前記２つのヨークはクランク軸における上端部のクランクピンに係合しており、当該クランクピンの上端は軸受に支持され、このクランクピンの回転運動を前記２つのヨークを介して前記４つの往復圧縮部の各ピストンに対し前記同一水平軸線に沿う往復運動にそれぞれ変換することにより気体を多段階で圧縮する多段圧縮装置において、前記多段圧縮部と、この多段圧縮部の下方に配設されるステータとロータとから成る電動機部とを連結する連結部が設けられ、この連結部内の前記電動機部側に第１の軸受を設けると共に、前記多段圧縮部側に第２の軸受を設け、この第１の軸受で前記クランク軸の中間部を軸支し、第２の軸受で前記クランク軸の上部を軸支し、更に前記電動機部のロータにより前記クランク軸の下部が軸着されている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】
本発明は窒素ガスなどの所要の気体を、複数の往復圧縮部を備えて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】
従来、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開示されている（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）。
【０００３】
また、従来、図３に示したように、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１００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１００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、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に連結してある。そして図２に示したように４つの往復圧縮部１０１・１０２・１０３・１０４を含む多段圧縮部５５は駆動源の電動機部５６と連結部５７において相互に連結されている。多段圧縮装置１００は、電動機部５６の電動モータ５８によって、クランク軸５９を回転させクランクピン６０をクランク軸５９の回りに回転させて、一対のピストン５１・５３を軸１０５の方向にのみ往復運動させ、他の一対のピストン５２・５４を軸１０６の方向にのみ往復運動させるようなスコッチヨーク機構を備えている。
そして、連結部５７の電動機部５６側に、連結部５７に支持されてクランク軸５９を軸支する軸受６１が設けられている。６２は電動モータ５８のロータ、６３は電動モータ５８のステータを示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の多段圧縮装置１００においては、クランク軸５９を軸支する軸受６１が、多段圧縮部５５と電動機部５６とを連結する連結部５７の電動機部５６側に１個設けられていたので、運転中に多段圧縮部５５の各往復圧縮部における圧力がアンバランスとなった場合、ロータ６２がステータ６３に接触する恐れがあった。
本発明の目的は、窒素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おいて、運転中に多段圧縮部の各往復圧縮部における圧力がアンバランスとなった場合であっても、ロータがステータに接触せずに運転を続行できるような耐久性、安全性、信頼性が高い多段圧縮装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、本発明は、４つの往復圧縮部が十字型に配置されて多段圧縮部が構成され、この多段圧縮部のうち一対の対向往復圧縮部のピストンはスコッチヨーク機構の一方のヨークに同一水平軸線上で連結され、他の一対の対向往復圧縮部のピストンは前記ヨークと向きを９０度ずらして配設した他方のヨークに同一水平軸線上で連結され、前記２つのヨークはクランク軸における上端部のクランクピンに係合しており、当該クランクピンの上端は軸受に支持され、このクランクピンの回転運動を前記２つのヨークを介して前記４つの往復圧縮部の各ピストンに対し前記同一水平軸線に沿う往復運動にそれぞれ変換することにより気体を多段階で圧縮する多段圧縮装置において、前記多段圧縮部と、この多段圧縮部の下方に配設されるステータとロータとから成る電動機部とを連結する連結部が設けられ、この連結部内の前記電動機部側に第１の軸受を設けると共に、前記多段圧縮部側に第２の軸受を設け、この第１の軸受で前記クランク軸の中間部を軸支し、第２の軸受で前記クランク軸の上部を軸支し、更に前記電動機部のロータにより前記クランク軸の下部が軸着されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１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縦断面を示す説明図である。
なお、図１において前記図２〜３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。
【０００８】
図１に示したように、本発明の多段圧縮装置１００Ａにおいては、クランク軸５９を軸支する軸受として、多段圧縮部５５と電動機部５６とを連結する連結部５７の電動機部５６側に従来と同じように軸受６１が設けられているとともに、連結部５７の多段圧縮部５５側に軸受６１Ａが設けられている。連結部５７に軸受６１と軸受６１Ａが合計２個設けられている以外は図２〜３に示した多段圧縮装置１００と同様になっている。
本発明の多段圧縮装置１００Ａは、連結部５７に軸受６１と軸受６１Ａの複数の軸受を設けたので、例え運転中に多段圧縮部５５の各往復圧縮部において圧力のアンバランスが発生した場合であっても、クランク軸５９が安定に回転するのでロータ６２がステータ６３に接触する恐れがない。
【０００９】
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。
例えば、複数の往復圧縮部を上記のＬ型・Ｖ型・Ｗ型・半星型・星型・対向釣り合い型などに配置した構成、または、３つまたは５つ以上の往復圧縮部を星型に配置した構成の多段圧縮装置であってもよい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の多段圧縮装置は、多段圧縮部と電動機部を連結する連結部に支持された複数の軸受によりクランク軸を軸支するようにしたので、運転中に多段圧縮部の各往復圧縮部において圧力のアンバランスが発生した場合であっても、クランク軸が安定に回転するので、ロータがステータに接触する恐れがなく、耐久性、安全性、信頼性が高い。
【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縦断面を示す説明図である。
【図２】  従来の多段圧縮装置の断面説明図である。
【図３】  図２に示した従来の多段圧縮装置の縦断面を示す説明図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ  多段圧縮装置
１０１  第１段目往復圧縮部
１０２  第２段目往復圧縮部
１０３  第３段目往復圧縮部
１０４  第４段目往復圧縮部
１０５、１０６  軸
１Ａ、１Ｂ  ヨーク
５１〜５４  ピストン
５５  多段圧縮部
５６  電動機部
５７  連結部
５８  電動モータ
５９  クランク軸
６０  クランクピン
６１、６１Ａ  軸受
６２  ロータ
６３  ステータ
【図１】
0003813376.tif 000002
【図２】
0003813376.tif 000003
【図３】
0003813376.tif 000004