(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角型断面低空圧仕様シリンダの胴体内寸に対し隙間調整可能に組込まれるピストンの部品構成であって、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するロッド側ピストン板と、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するヘッド側ピストン板と、前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板との間に挟まれる印篭板と、前記印篭板に差し込み固定される複数のシリンダロッドと、前記シリンダ胴体内寸の３面に対面し、前記シリンダ胴体内寸の３面との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の横フラットバーと、前記シリンダ胴体内寸に倣うよう一対の前記横フラットバーの間に取り付けられるとともに、前記シリンダ胴体内寸との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の縦フラットバーと、前記横フラットバーと前記縦フラットバーとの取り付け箇所の内側角に設けられるコーナシールブロックと、前記横フラットバー及び前記縦フラットバーの内側中央に設けられるシールバックアップ角棒と、を備え、前記ロッド側ピストン板と、前記ヘッド側ピストン板と、前記印篭板と、前記複数のシリンダロッドと、前記横フラットバーと、前記縦フラットバーと、前記コーナーシールブロックと、前記シールバックアップ角棒とは、ねじで結合されていることを特徴とするピストンの部品構成。
【請求項２】
角型断面低空圧仕様シリンダの胴体内寸に対し隙間調整可能に組込まれるピストンの部品構成であって、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するロッド側ピストン板と、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するヘッド側ピストン板と、前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板との間に挟まれる印篭板と、前記印篭板に差し込み固定される複数のシリンダロッドと、前記シリンダ胴体内寸の３面に対面し、前記シリンダ胴体内寸の３面との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の中央にＬ字段差式突合せ加工面を有する横フラットバーと、前記シリンダ胴体内寸に倣うよう一対の前記横フラットバーの間に取り付けられるとともに、前記シリンダ胴体内寸との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の中央にＬ字段差式突合せ加工面と両端面側にねじ挿入取り付け窓を有する縦フラットバーと、を備え、前記ロッド側ピストン板と、前記ヘッド側ピストン板と、前記印篭板と、前記複数のシリンダロッドと、前記横フラットバーと、前記縦フラットバーとは、ねじで結合されていることを特徴とするピストンの部品構成。
【請求項３】
角型断面低空圧仕様シリンダの胴体内寸に対し隙間調整可能に組込まれるピストンの部品構成であって、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するロッド側ピストン板と、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するヘッド側ピストン板と、前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板との間に挟まれる印篭板と、前記印篭板に差し込み固定される複数のシリンダロッドと、前記シリンダ胴体内寸の３面に対面し、前記シリンダ胴体内寸の３面との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の横フラットバーと、前記シリンダ胴体内寸に倣うよう一対の前記横フラットバーの間に取り付けられるとともに、前記シリンダ胴体内寸との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の中央にＬ字段差式突合せ加工面と両端面側にねじ挿入取り付け窓を有する縦フラットバーと、前記横フラットバーの内側中央に設けられるシールバックアップ角棒と、を備え、前記ロッド側ピストン板と、前記ヘッド側ピストン板と、前記印篭板と、前記複数のシリンダロッドと、前記横フラットバーと、前記縦フラットバーと、前記シールバックアップ角棒とは、ねじで結合されていることを特徴とするピストンの部品構成。
【請求項４】
角型断面低空圧仕様シリンダの胴体内寸に対し隙間調整可能に組込まれるピストンの部品構成であって、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するロッド側ピストン板と、その外周４辺がシリンダ胴体内寸に対して隙間を有するヘッド側ピストン板と、前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板との間に挟まれる印篭板と、前記印篭板に差し込み固定される複数のシリンダロッドと、前記シリンダ胴体内寸の３面に対面し、前記シリンダ胴体内寸の３面との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の中央にＬ字段差式突合せ加工面を有する横フラットバーと、前記シリンダ胴体内寸に倣うよう一対の前記横フラットバーの間に取り付けられるとともに、前記シリンダ胴体内寸との隙間調整可能に前記ロッド側ピストン板と前記ヘッド側ピストン板とに取り付けられる一対の縦フラットバーと、前記横フラットバーと前記縦フラットバーとの取り付け箇所の内側角に設けられるコーナシールブロックと、前記縦フラットバーの内側中央に設けられるシールバックアップ角棒と、を備え、前記ロッド側ピストン板と、前記ヘッド側ピストン板と、前記印篭板と、前記複数のシリンダロッドと、前記横フラットバーと、前記縦フラットバーと、前記コーナシールブロックと、前記シールバックアップ角棒とは、ねじで結合されていることを特徴とするピストンの部品構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  角型断面の低空圧仕様シリンダ複数重ね用いた、大気圧空気の逐次式圧縮装置に於ける高速高頻度切換用ピストンは、シール材不要で短期消耗材皆無の耐久性と、摺動抵抗無視可能等の為に、必須な無接触に対応の上、加工容易化と組立調整簡便なピストン周り漏洩防止構造と構成仕組み。
【背景技術】
【０００２】  特許第５２２６８７８号公報（以下公報１と記す）は、大気圧空気をストローク大から小複数のシリンダを重ね連ね、これ等の全てを搖動アームの円弧搖動による同一周期一括駆動にて、連続運転を可能としたことによって、動力化運転を同時に叶えた逐次式圧縮装置を用いた、「空気発電装置」及び「浮力発電装置」を構成するものである、この気体圧縮特性を活用し優れた機能発揮牽引と効率高い動力化運転の為の前提とすべく、先ず、必要不可欠な部品とその制御方法とし、特許第５６５４６５７号公報（以下公報２と記す）を得、尚、俊敏的確シンプル等この上を行く考案となる、出願準備段取り中の物件１件を別にして、上記基本特許公報１に対する補完特許の発明によって、上記技術分野に記した残る１項目、所謂、本願を以て懸念の全てをクリアし磯能発揮牽引事項は完結との思慮の次第である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２２６８７８号公報（本願では公報１と記す）
【特許文献２】特許第５６５４６５７号公報（本願では公報２と記す）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記公報２は公報１装置作動を司る為の必須とする空圧制御系とその部品であり、本願は一定規模以下の小型装置については下記ＪＩＳ公差等最小クリアランスシールに加工管理のままとし、本願提起は、その規模境界は特定しないが、ＪＩＳ公差は寸法大に準じ許容公差も必然的に大きくなる、この事実については公報１に於けるシリンダピストンシール性能に限れば重大な欠点となる、此処から生ずる漏れ量はその隙間寸法の３乗に比例（詳細下記段落０００５参照）すること等、この課題の放置は公報１に対する致命傷的重大な欠陥を齎すものである、本願の使命はこの対策に尽きる、所謂、下記段落（０００５）に述べる規模別区分例等で特に大規模装置に於ける、シリンダピストン周りの空気漏れ最少に止める構造と仕組みを整えることによって、この効率低下極小に押える為の提起である、この提起は下記詳述のＪＩＳはめあい公差管理を凌ぐシール性能確保の上、部品加工容易化・組立調整簡便化と現実的確実な対応性等の考えられる全項の改善をなし、公報１の機能発揮・牽引を果す目的の本願は、原理理論に無関係箇所での寄与貢献の為に、一般的には見落し勝ちだが、この採用無しには公報１の実用は、実質的に不可能との重大な認識を以て提起の次第である。【０００５】  具体的には、公報１に於いて複数本重ね用いる専用シリンダは、角形断面でピストン外周の隙間は使用圧力範囲極低圧（最高１ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度）にも助けられ、例えば、ＪＩＳ公差Ｇ６ｈ５など最小クリアランスシールに加工管理され、シール材不要で短期消耗材皆無、平均摺動摩擦係数０．００２とされるボールブッシュ又はこれに代わるＬＭガイド等以外は、無接触で摺動抵抗無視可能等々、一般市販品とは根本的異次元的に異質な構造構成の上に、シリンダケーシング類と胴体、及び、ピストンは、軽量化を図ると共に、この隙間管理上熱膨張係数同値とする軽量で同一材質のアルミ板材を用い、板の平面加工は不要とし、この加工は原則外周４辺と穴あけのみ等、加工量の軽減を計る上に、原理理論以前の現実的対応あらゆる面で工夫クリア、所謂、上記公報２により、シリンダ作動１サイクル＝１秒１往復を目標とする準高速高頻度切換え運転を可能とし、尚、サイクルタイムは入出動力と正に反比例の関係保つ故に、準備段取り中の物件１件はこの機能改善と機構シンプル化で信頼性向改善を計りつつ、この目標サイクル短縮を極限に挑戦しようとするものである、そして、本願は、断面寸法境界特定しないが、一定規模以下であれば上記ＪＩＳ公差を基本に多少の工夫（例えば、上記Ｇ６をＨ６に改めて許容公差の零は無しを条件として、極力その公差の中間を狙う高精度加工指示等）で完璧となるが、実際は、例えば、出力百ｋｗ／ｈ発電規模用シリンダ断面は２ｘ１ｍ、１千ｋｗ／ｈ規模は８ｘ２．５ｍ（何れも大気圧空気からの圧縮と各シリンダ最大ストローク１ｍ以内を想定）等に至れば、公差適用管理は寸法大に過ぎて実際は不可能と言える域に至る上に、公報１への思惑、実はこれ等を凌ぐ規模をも想定の範囲にあり、これ等の機能発揮牽引と具体的対応には、上記公差での隙間からの気体の漏れ量は「隙間の３乗ｘ長さｘ前後の差圧ｘ時間」に比例する等文献にあり、この成立条件は整��である、そこで、これを乱流とすべく以下詳述の、ピストン外周のシム調整最小隙間と、縦横フラットバーセット３・４全外周に１〜３条程度の片ラビリンス的溝加工、及び、上記サイクル内の高速摺動とのトリプル相乗乱流効果が尚加増と期待できる、又、上記大規模事例の上記ＪＩＳ公差から生まれる隙間寸法の実際は、隙間の域を逸脱する程の害を齎す、従って、これ等規模に於けるＪＩＳ公差管理は不向きである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  図１に示すピストンの構造は、ロッド側ピストン板１とヘッド側ピストン板２の２枚に分け、共にシリンダ胴体内寸に対し、充分な隙間を持ったラフ加工（図１事例規模では隙間片側２ｍｍ）をして、芯出し固定されたＷボールブッシュ１０又は之に代わるＬＭガイド１８・オイレスブッシュ１９等を介して保持されたロッド１１に、先ず、内径を精密加工したロッド印篭板１３と、ロッド側ピストン板１の外周隙間ほぼ等分にして、ねじ締め固定、この両者だけをハードロックベアリングナット（商品名）１４等を用いて一旦固定して、隙間シム調整用前後動可能にした後、ロッド側ピストン板１の上下に、両端を切断仕上げしただけの２枚組２組の横フラットバー（以下ＦＢと記す）３のシリンダ内寸に接する各３辺を、事例規模で厚さ例えば２０μ程度以下等極薄シム調整（本願無関係箇所だが、この場合、ロッド側ケーシング内板７とヘッド側ケーシング内板１６、及び、シリンダ胴体側面板１２の上下寸法は、胴体内寸の取付基準面故ばらつき不向きにて、一般的加工過程では長辺・短辺別に合体加工等、細心の注意工夫を要することは当然で、尚、これ等３点は装置１台構成全シリンダ分の合体加工が望ましい等は当然である）後、ロッド側ピストン板１にねじ締め固定、続いて、左右の中央に両端を切断仕上げしただけの２枚組２組の縦ＦＢ４の両端を、既に調整取付けられた横ＦＢ３に押付け、夫々のシリンダ内寸に接する側のみ極薄シム調整後ロッド側ピストン板１にねじ締め固定する、そして、ロッド側ピストン板１にシールバックアップ角棒５とコーナシールブロック６と共に強固にねじ締め固定してから、一旦取付けたハードロックベアリングナット１４のみを外し、ヘッド側ピストン板２を差込み後、既に取付けた縦横ＦＢ３・４、シールバックアップ棒５コーナシールブロック６ロッド印篭板１３のタップ穴にねじ締め固定にて組み込み作業は終了｛ここは（実施するための形態）にて項目該当し捨拾選別困難故一部重複掲載する、尚、図１の正面図はロッド・ヘッド側ピストン板１・２に挟み込まれる縦横ＦＢ３・４を含む中間材だけの全てを図示し、内、Ｍ８φ１０ＣＢ穴はロッド側ピストン板１への締付け用で、Ｍ６はヘッド側ピストン板２の取付け用である、その他横方向からの締付け等は図示の通りである｝となる、簡便で原則規模大小無関係に加工部品単純・最小隙間調整組込み容易・的確確実な耐久性に富むシリンダピストンを構成する。【０００７】  図２は図１に示したＡ部を拡大図示し、その直下に、中央のＬ字段差式突合せ調整面１５にて加工量は若干増加するが、中間シールバックアップ角棒５を省く別案と、縦ＦＢ４にねじ挿入窓を設け横ＦＢ３の係わるコーナシールブロック６を夫々４個省く別案提示、尚下に、これ等の選択組合例を示した。
【発明の効果】
【０００８】  角型ピストン寸法２ｘ１ｍも８ｘ２．５ｍでも、又、之を超える規模にしても、本願実用規模実際は大小殆ど無関係に、ＪＩＳはめあい公差採用を拒み、ロッド側ピストン板１とヘッド側ピストン板２の２枚に分けること自体は内部を空洞にし、材料を節約し軽量化をも叶える上に、この長さ大の外周４辺は規模に応じ適正充分な隙間を設けたラフ加工（場合によっては面取り不要で素材のまま）が許容される、効率・機能を左右するシール機構の部品製作は、原則ＦＢ端面切断加工と穴あけのみで、組立調整も容易簡便なＦＢ切断材を用い、隙間管理は極薄シム調整と、補助材としての中間シールバックアップ角棒５とコーナシールブロック６等（提示の別案は若干加工増でこれ等不要）のねじ締め作業だけで完了する、所謂、ＪＩＳ公差適用管理する方法を拒んだ理由を確認すると、先ず、摺動抵抗大にして短期消耗材を兼ねるシール材は断じて採用出来ないことが大前提で、これ等使用は精密加工を伴う分高価になる上、シリンダ胴体内寸長さ大になるに従い、隙間も大きくなる欠点があり、この欠点は本願の係わる大気圧空気の逐次式圧縮装置に於いては、シリンダ多数用いることを含め致命的欠陥を齎す上に、アルミＦＢを用いたシム調整法は実用面でもその機能的信頼度を遥かに凌ぐだけでなく、上記段落（０００５）のトリプル相乗効果も期待でき、安価簡便確実な結果を齎す、又、本願の効果は原理理論に無関係故に、見落としがちな失敗源を事前に排除することができる等極めて重要な技術である、そして、この本質はシンプルで確実性に優れ、使用上耐久性・信頼度をも高めるものと思慮の次第である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  断面２ｘ１ｍの具体的ピストン構造構成と寸法事例を示した取合い説明図である。
【図２】  図１のＡ部を拡大示し、この部分の別案提示と別案との選択組合せ事例説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  図１は、シリンダ断面内寸２ｘ１ｍの具体的ピストン構造寸法の実施事例で、ピストンの構成と取合い全部品を示し、所謂、ロッド側ケーシング内板７同外板９、シリンダ胴体上下板８同側面板１２、シリンダロッド１１の４本の例、Ｗボールブッシュ１０等取合い部品のほぼ全てを示したシリンダ組立状態図である、そして、このピストンは、ロッド側ピストン板１とヘッド側ピストン板２の２枚に分け、この外周は精密加工施すのではなく、共にシリンダ胴体内寸に対し、充分な隙間（例えば、事例大きさ規模では片側２ｍｍ両側合せて４ｍｍ程度）を持たせ、この外周はラフ仕上げ、場合によっては素材のままも許される、そして、先ず、芯出し固定されたＷボールブッシュ１０を介し取付けられた、例えば４本の焼入れロッド１１に内径を精密加工したロッド印篭板１３と共に、ロッド側ピストン板１をシリンダ内寸に対し隙間約均等にして、ハードロックベアリンナット（商品名）１４又は之に代わる部品等にて一旦締め付ける。
【００１１】  図１の上面図には、一旦組立て、このピストンを組込むために取外しを要するヘッド側内板１６と同外板１７も参照図示し、例外的図法だが、ボールブッシュに代わる例として、シリンダ断面が長方形故に外周から取付け容易な事例の説明を兼ねて図示したＬＭガイド１８は大規模装置に適し平均摩擦係数０．００２と同値で、ガイドレールブラケット２０、スライダー補強材２１を用いた取合い例を提示した（この場合ケーシングのロッド貫通穴は漏洩防止加工を施す）、特にシリンダ断面８ｘ２．５ｍ含む大規模装置は市販品入手の関係で原則ＬＭガイド方式となると思われる、更に、オイレスブッシュ１９（何れも、ブッシュ採用ではＬＭを用いない等全て単独）使用例として説明の為何れも平面図のみに例示した。
【００１２】  このロッド側ピストン板１上下に調整完了時中央に２ｍｍ程度の調整用隙間（この隙間は傾斜でも凸凹・段差等煩雑加工でも機能等に変化なく無意味）が空く２本構成の横ＦＢ３の２組を取付け、シリンダに接する３面共に極力薄いシム調整（具体的には例えば厚２０μで擦りなく可能であれば、尚、極力薄く）後、ロッド側ピストン板１にねじ締め固定、続いて、同様に中央２ｍｍ程度の調整用隙間が空く２本構成の縦ＦＢ４の２組を左右の中央に取付け、この上下両端を横ＦＢ３の内側に押付け、シリンダ内寸に接する左右２側面は極薄シム調整後ロッド側ピストン板１にねじ締め固定、この各２枚組計４組取付け後、中間シールバックアップ角棒５（□３０棒）と、コーナシールブロック６（ｔ３０□１５０）各々４個等締付け後、ハードロックベアリンナット（商品名）１４のみを一旦取外し、ヘッド側ピストン板２をはめ込み、縦横ＦＢ３・４他中間部品のねじ穴全てを利用して締付け、ハードロックベアリンナット１４を締付けることによって、ピストンの組込み調整作業は終了、最後にヘッド側ケーシング内板１６と同外板１７を取付けて、シリンダ単品組込み調整作業は完了（本願無関係ながら、胴体板に内圧による撓みは禁物、リブ等での補強は重要、又、必要に応じシリコンゴムの充填や液体パッキン塗布等は適宜有効）となる。
【００１３】  これ等締付けボルト、又は、ねじ部作業に付いては、緩み防止の為ロックタイト（商品名）等塗布等の上、挟み込み中間部材のキャップボルト（以下ＣＢと記す）穴を用いロッド側ピストン板１にねじ締め固定するが、挟み込み中間部品のタップ穴を用いてヘッド側ピストン板２をねじ締め固定する、以上によって、原則ピストン内部には、作動低圧空気の漏洩に通ずる侵入なき様工夫して、これ等の締め付けねじ類が例えばＭ６ならば、ＣＢ穴はＭ８用（φ１０）等採用し、縦横２ｍｍの調整代を持たせた、縦横ＦＢ中間材・両ピストン板１・２等、母材は全てアルミ故に窪み変形防護には、最低限ＣＢ頭にはワッシャと可能ならばねワッシャも用いる、又、上記事例程度規模で縦横最大±２ｍｍは調整可能とし、ＪＩＳ公差での、単体加工では適わない、総合的に精密加工不要で加工負担の軽減計り、組込み調整も簡便容易にして確実・的確なシール性能が得られる、所謂、ピストン周辺部品製作と組立調整によって必要機能の全ての改善が出来る、この大きさ規模はＳＳ材ならばＭ８程度が一般的だが、ねじの締付け強度は充分故、低圧空気の侵入防止を兼ねる為、図１如く本数多めにしＷ・ＳＷ使用等、母材保護の取合い上の配慮から、ねじ込み長さは太さ比大きくすべく、この場合はＭ６程度が最適である。
【００１４】  以上段落（００１０〜１３）は考えられる最善な方法として、図１を用い実施事例形態を分割説明した、図２は図１のＡ部を拡大図示し、その下は、この部分の別案提示説明図である、中央のＬ字加工によるＦＢ段差式突合せ調整面１５によって加工は増量するが、これ等を設けることによって、４個の中間シールバックアップ角棒５を省くことが出来る、又、縦ＦＢ４にねじ挿入窓２３を設け縦横ＦＢ３・４の係わるコーナシールブロック６を夫々４個省いた別案を提示、尚、その下にこれ等の選択組合例を示した。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本願が係わる基本特許となる公報１は、大気圧空気の逐次式圧縮装置を用いた「空気発電装置」及び「浮力発電装置」を構成する発明で、共に「未利用エネルギー分野」を開拓する画期的な発明装置となるものと信ずる、この運転速度目標は１サイクル１往復１秒の準高速高頻度切換え運転を叶えつつ、切換時の効率低下防止・サイクルタイムの確保のための補完特許が公報２の発明であった、そして、逐次式圧縮過程に於ける漏洩損出防止の機能発揮牽引、及び、性能保証の多角的補完が本願と位置付けられ、これ等のどれ１つ欠いても機能不全に陥る程の、重要な発明となることは、夫々個別書に説明の通りである、これ等の重要事項を事前に察知排除又は予防に万全を期した、必須な補完関係を保つ極めて重要な発明であったことを確認したい。
【符号の説明】
【００１６】１    ロッド側ピストン板              ２    ヘッド側ピストン板
３    横隙間調整フラットバーセット    ４    縦隙間調整フラットバーセット
５    中間シールバックアップ角棒      ６    コーナシールブロック
７    ロッド側ケーシング内板          ８    シリンダ胴体上下板
９    ロッド側ケーシング外板          １０  Ｗボールブッシュ
１１  シリンダロッド                  １２  シリンダ胴体側面板
１３  ロッド印篭板                    １４  ハードロックベアリングナット
１５  ＦＢ段差式突合せ調整面          １６  ヘッド側ケーシング内板
１７  ヘッド側ケーシング外板          １８  ピストン用ＬＭガイド
１９  オイレスブッシュ                ２０  ＬＭガイドレールブラケット
２１  スライダー補強材          ２２  横段差式隙間調整フラットバーセット（別案）
２３  ねじ挿入取付用窓
【要約】      （修正有）【課題】角型断面の低空圧（使用圧力範囲最高１ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度）専用シリンダにおいて、シール材不要で短期消耗材皆無、摺動抵抗無視可能程度のピストン構造を提供する。【解決手段】機構簡便堅牢にして、シリンダ内寸に無接触と極小隙間調整方式を開発採用、平均摩擦係数０．００２とされるＷボールブッシュ１０、又は、ＬＭガイド１８及びこれ等に代わるもの以外無接触で、摺動抵抗無視可能とし、漏洩極小機能と短期消耗品皆無で耐久性に富む、組立調整簡便容易なピストンの部品構成とその構造仕組みを提起した。【選択図】図１【図１】
0005876608.tif 000002
【図２】
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