(57)【要約】      （修正有）【課題】本体の回転数に関係なく回転方向に初期段階より圧力エネルギーが加わり外部動力を補助し、省エネルギー化を実現する空圧式回転補助装置を提供する。【解決手段】円盤型本体内部に本体一体である星型複列シリンダーの別列で隣合せるシリンダー２気筒が圧縮室１２とスライドバルブを共有し、クランクシャフト４の同軸上にシリンダー列数に合わせ異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにそれぞれ連結されるマスターロッド５、６とサブロッド７、８を介したピストンが列別にシリンダー内に配置され、装置本体が他要因で回転することにより本体と一体型のシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することからピストンはシリンダー内を往復し、ピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がクランクピンを押し、ピストン下降時には圧縮空気の反発力がクランクピンを押し、本体の回転を補助する。【選択図】図１
0003201789.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に回転力を補助する構造を有する装置であり、円盤型の本体内部に本体と一体である星型複列のシリンダーの別列で隣合せるシリンダー２気筒が圧縮室とスライドバルブを共有し、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにそれぞれ連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンが列別にシリンダーと共に配置される特徴的な構造と形状を有する空圧式回転補助装置である。
【請求項２】
本考案の空圧式回転補助装置は、本考案の空圧式回転補助装置本体が他要因で回転することにより本体と一体型のシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもクランクシャフト同軸上に設けられクランクアーム長分だけクランクシャフトセンターとは異なる位置に固定されているクランクピン周囲を回転することからマスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものであるが、この際にピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンとマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す力、ならびにピストン下降時にはシリンダー内の圧縮空気の反発力によりピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す力を発生させ、クランクピンが固定されていることからシリンダーが押され本体の回転方向への回転力を補助し、本体が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転に要する外部動力を補助する、空気圧縮時の反発力ならびに圧縮空気の反発力を使用した特徴的な構造と形状を有する［請求項１］記載の空圧式回転補助装置。
【請求項３】
本考案の空圧式回転補助装置は、星型複列に配置されるシリンダーが列別に異なる位相のクランク角を与えられることから、圧縮室とスライドバルブを共有する別列の隣合せるシリンダー２気筒は圧縮室を分割するスライドバルブで隔別された圧縮室内部においてピストン上昇時のトップエンドタイミングが異なることにより発生する異なる空圧の圧縮気を発生するものであり、ピストン上死点付近においてスライドバルブを圧縮室内部の空圧で開閉させることにより圧縮室内部において衝突させ衝撃波を発生させることで、圧縮空気の反発力に衝撃波の圧縮波をピストンに加える機構と構造を有するものであり、スライドバルブは開閉用のピストン一体型で圧縮室との間に空気を流動させるバイパスを有し、圧縮室内部が低圧の場合はリターン用スプリングにより閉じられているものであるが、圧縮室内部が高圧となった場合は圧縮室より導かれるバイパス内の空圧も高圧となり、スライドバルブ開閉用ピストンがリターン用スプリングを押しスライドバルブ開閉用シリンダーと一体のスライドバルブが開放される構造と形状の圧縮室とスライドバルブならびに開閉装置を有することを特徴とする［請求項１］記載の空圧式回転補助装置。
【請求項４】
本考案の空圧式回転補助装置のピストンは、回転方向へ圧力面積が大きな楕円の断面形状とスライドバルブ方向にスラントし圧縮室内部の形状に合わせ密着して盛上った形状と頂部に凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔を有するピストンヘッド、楕円ピストン内に２重インナーシリンダー構造で設けられるインナーピストン、楕円ピストン内部でインナーピストンのシリンダーヘッド方向に向けて設けられたインナーピストン用スプリングを有するものであり、圧縮時に楕円ピストンが圧縮室内部に達した後に楕円ピストン内部でインナーピストンが遅れて上死点に達し、楕円ピストンとは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔から２段目の圧縮気を送り出す構造から、スライドバルブ位置に圧縮波を激突させ、圧縮室内部に衝撃波を発生させる構造と形状のピストンを特徴とする［請求項１］記載の空圧式回転補助装置。
【請求項５】
本考案の空圧式回転補助装置のマスターロッドは、楕円ピストンがピストンピンでスモールエンドに繋がり、マスターロッド・ビッグエンドはクランクピンに繋がるものであり、マスターロッド・スモールエンドに直接繋がる楕円ピストン以外の同列のシリンダーに挿入される楕円ピストンはピストンピンでサブロッドに繋がり、サブロッドはロッドピンでマスターロッドに繋がるものであるが、マスターロッドに設けられるスライドガイドのガイドに沿い、ロッドリターン用カンチレバー単板スプリングとスラストワッシャーでロッドピンの位置が移動する構造と形状のマスターロッドとロッドピンを有することを特徴とする［請求項１］記載の空圧式回転補助装置。
【請求項６】
本考案の空圧式回転補助装置は、円盤状本体のクランクシャフト方向の両表面に配置される涙滴型を半割にした形状の一部にインテークとバルジ形状カウルを、逆涙滴型を半割にした形状で円盤状本体表面から凹んでいる形状の一部にエクゾーストホールが設けられ、これらインテークとエクゾーストホールを繋ぐ形状で本体内部にＸ型形状の気流制御ダクト、ならびに翼型デバイスを有するものであり、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体外部へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失せずに、ダクト内部で翼型デバイスとダクト壁面の距離の差により発生する加速気流により、本体の外部気流の全方向からの影響を排し回転方向への回転力の補助力として寄与すると共にシリンダー冷却装置としての機構を有するインテークとエクゾーストホール、ならびに本体内部の気流制御ダクトの形状と構造を有することを特徴とする［請求項１］記載の空圧式回転補助装置。
【請求項７】
本考案の空圧式回転補助装置は、全てのシリンダーにおいて楕円ピストンが下死点付近に達した状態におけるピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔を有し、吸排気孔より上部のシリンダー内部と圧縮室内部に吸排気孔の開孔時以外は外気と接する機構を有さず、また吸排気孔にバルブ装置あるいはタイミング装置といった関連装置を有さないことから、回転数の上昇にともなう圧縮過程によるシリンダーと圧縮室内の内気温度上昇が、ピストン上昇時の圧縮に際する反発力やピストン下降時の圧縮気の反発力を上昇させるシリンダー側壁の吸排気孔を有する形状と構造を特徴とする［請求項１］記載の空圧式回転補助装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として空圧式回転補助装置本体が回転した場合に回転力を補助する装置であり、円盤型の本体内部に本体と一体である星型複列のシリンダーの別列で隣合せるシリンダー２気筒が圧縮室とスライドバルブを共有し、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにそれぞれ連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンが列別にシリンダーと共にクランクシャフトを中心軸として配置されるものである。
前述のように本体が他要因で回転することにより本体と一体型のシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することからマスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものであるが、この際にコンロッドに設けられたロッドピンスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングにより、ピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンとマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す力となり、ピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された空気の反発力によりピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す力が発生することにより本体の回転方向への回転力を補助し、本体が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転に要する外部動力を補助する装置であり、これらの装置がホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等と一体化された形状と剛性を有するものである。
また本考案の空圧式回転補助装置は星型複列のシリンダー配置を与えられるものであり、別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を衝突させることで圧縮室内部において衝撃波を発生させる形状と構造を有するものである。
本考案の空圧式回転補助装置のピストンは上記のように別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用することからピストンがスライドバルブに向かい合う配置を与えられるものであり、圧縮室内部の形状に合わせて盛上った形状のピストンヘッドに圧力をピストンセンター方向へと向ける凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔を頂部に有すると共にスライドバルブ方向にスラントした形状であり、ピストン内部にインナーシリンダーとインナーピストンならびにインナーピストンスプリングを有するものである。
本考案の空圧式回転補助装置はピストン上昇時には圧縮室とシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力、ならびに、ピストン下降時には圧縮室とシリンダー内の圧縮された圧縮空気の圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力が発生するピストン上昇時と下降時の双方向でマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す機構であることから、マスターロッドにロッドピンで繋がるサブロッドは、マスターロッドにロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングを有し、ロッドピンの圧力点を移動することにより回転方向へとサブロッドの角度を変え、ピストンからサブロッドを介しロッドピンに圧力が加ることからマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンが押され、シリンダーを介し本体を回転方向へ回転させる形状と構造を有するものである。
また本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件を考慮すると共にシリンダーを冷却する機構として、円盤状本体にインテークならびに気流制御ダクトとエクゾーストホールを有し、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しない気流加速形状と回転方向への回転力をダクト内部において発生させる気流制御ダクトを有するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転する装置においては、ホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転を摩擦係数の低減化、軽量化、変速ギアによる回転に要するエネルギーの均一化、可変ブレード、装置の流体力学上の高効率化等により回転効率の効率化を図ってきたものであるが、本考案のように回転体の回転を原動力として補助エネルギーの空気圧を発生させ、その圧縮空気開放時ならびに空気圧縮時の反発力を補助回転力として利用し、従来は抵抗要素としてきたものを含めてエネルギーとする機構、構造の回転補助装置は存在しない。【０００３】  従来、空気圧縮装置ならびに空気圧駆動装置において圧縮室は圧力タンクを別途有するものが一般的であるが、本考案の空圧式回転補助装置はシリンダーヘッド部に圧縮室を有し、さらに別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を圧縮室内部で衝突させ、発生した衝撃波の圧縮波をピストン方向に流すことから圧縮室形状はよどみが発生しにくい形状を有するものであり、このような機構、構造の回転補助装置は存在しない【０００４】  ［０００３］で記したように、本考案の空圧式回転補助装置の圧縮室は特徴的な形状と構造を有することから、シリンダーならびにピストンも圧力波の形状に合わせ、圧縮室からの連続的な楕円の断面形状を有し、ピストンは回転方向により大きなクリアランスを与えられるものである。
ピストンヘッドは圧縮室内部の形状に合わせて盛上った形状であると同時に圧力をピストンセンター方向へと向ける凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔を頂部に有すると共にスライドバルブ方向にスラントした形状であり、ピストン内部にインナーシリンダーとインナーピストンならびにインナーピストンスプリングを有するものである。この形状と構造からピストン上昇時には圧縮気をスライドバルブ方向へと向かわせながら圧縮時の反発圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン上死点付近において圧縮室内部の空圧により作動するスライドバルブの開閉により圧縮気を激突させ衝撃波を発生させると同時に圧縮時の反発圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン下降時には圧縮気の反発圧力の圧縮波を受け、マスターロッドあるいはサブロッドへと伝えるものであり、同時に構造的にシリンダー長を短く設定することを可能としているもので、このような機構、構造の回転補助装置は存在しない。【０００５】  本考案の空圧式回転補助装置は、従来、星型複列のシリンダー配置の内燃機関や空圧機関においては通常ひとつのピストンがマスターロッドを介してクランクピンに繋げられ、他のシリンダーはサブロッドでマスターロッドを介して繋げられ、ピストンの上昇下降運動をクランクピンの回転運動に変換するか、あるいは、その逆の作動が殆どであるが、本考案の空圧式回転補助装置は本体が他要因で回転することにより本体と一体型であるシリンダーが回転し、同様にマスターロッドとサブロッドも固定されているクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することから、マスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものである。このことはロータリーエンジン等のクランクシャフトが固定されていてシリンダー、ピストン、マスターロッドとサブロッドが回転することと動作は似ているが、本考案の空圧式回転補助装置は［０００４］項に示したように、ピストン上昇時とピストン下降時の双方でマスターロッドのビッグエンドがクランクピンを押すことから回転補助力を得ているものであり、このような機構、構造の回転補助装置は存在しない。【０００６】  本考案の空圧式回転補助装置は人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に回転力を補助する装置であることから、固定されるクランクシャフトと円盤型の本体内部に本体と一体である星型複列のシリンダー配置を与えられるものである。星型複列シリンダー配置における列毎のマスターロッドは通常ひとつのピストンがマスターロッドを介してクランクピンに繋げられ、他のシリンダーのピストンはサブロッドでマスターロッドを介して繋げられ、ピストンの上昇下降運動をクランクピンの回転運動に変換するか、あるいは、その逆の動作が殆どであるが、本考案の空圧式回転補助装置は前述のように本体が他要因で回転することにより本体と一体型であるシリンダーが回転し、同様にマスターロッドとサブロッドも固定��れているクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することから、マスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものであり、本考案の空圧式回転補助装置は［０００４］［０００５］項に示したように、ピストン上昇時と下降時の双方でクランクピンを押す機構である。
本考案の空圧式回転補助装置は、このためにマスターロッドにロッドピンで繋がるサブロッドは、マスターロッドにロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングを有し、ロッドピンの位置が移動することにより回転方向へとサブロッドの角度を向かわせることからマスターロッドのビッグエンドにより固定されたクランクピンを押すものである。【０００７】  本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件を考慮し、本体へ激突する外部気流を本体内部へと取り込みシリンダーの冷却機構であると共に、回転力の一部とするために、円盤状本体の表面にインテークならびにエクゾーストホール、本体内部に異なる壁面距離と翼型デバイスを内蔵する気流制御ダクトを有し、本体が回転方向以外の流体の抵抗により回転力を損失しない気流加速形状と回転方向への圧力により回転力をダクト内部において発生させる気流制御ダクトを有するものであり、円盤状本体の表面に設けられるバルジ形状カウルの開口部奥に位置するインテークは、本体表面に貼り付く気流を剥離しカウルにより回転方向からの気流を流す形状で、回転中にはバルジ形状カウル後方に負圧が発生し気流制御ダクト内部へと気流を導き、この開口部間をつなぐ気流制御ダクトはダクト内部で翼型デバイスとダクト壁面の距離の差による気流の流れにより、気流加速形状と回転方向への圧力を発生させる内部壁面形状により回転力をダクト内部において発生させると共にシリンダーを冷却するものであり、全てが本体内部構造の一部を構築するものである。
これらのインテークならびに気流制御ダクトとエクゾーストホールは空力デバイスとして一般的ではあるが、空気圧縮時の反発力を補助回転力として利用する機構、構造の回転補助装置には存在しない。
【先行技術文献】
【０００８】
【実用新案文献】
実用新案登録第３１１２５９８号／国際公開番号ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０２１３２６
【０００９】
【非特許文献】  特願２０１１−２５１０６９
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】  しかしながら、以上の技術によれば、［０００８］のホイールイン式回転補助空圧装置においては圧力タンクを使用する事から、回転初動時においては空気加圧装置より圧力タンクへの充填にタイムラグがあり、空気圧駆動装置に充分な空圧が送り込まれないという問題があった。
そこで、この考案は、回転初動時より回転力を補助する空圧が発生する機構を装置の重量増加無くして提供することを第一の課題とする。【００１１】  また、［０００９］の空圧式回転補助装置においては圧力タンクを排したものであるが、ピストンならびにシリンダーに与えられた吸排気機構が複雑であり、蓄圧機構を有さないことから回転力に直結しない空気加圧装置と空気圧駆動装置間の圧力損失が少なからず発生するものであった。
そこで、この考案は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転する空圧式回転補助装置本体に加える回転補助力を単純な構造と機構により得る装置である事を第二の課題とする。【００１２】  本考案の第三の課題は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転を原動力として、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは発電機、産業機械等の回転部に要する外部動力を補助する装置である事であり、本考案の空圧式回転補助装置本体内部に構築する全ての装置が内蔵され、空圧式回転補助装置としての機構が完結する構造と形状を有する装置である事である。【００１３】  本考案の第四の課題は、本考案の空圧式回転補助装置が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等において、装置そのものが回転する構造を有する事から回転バランスの向上の為、シリンダー、圧縮室ならびにピストン、マスターロッド、サブロッド等の本考案の空圧式回転補助装置を構築する全ての装置がクランクシャフトを中心軸として放射状に配置される機構、構造の装置である事である。【００１４】  本考案の第五の課題は、空圧式回転補助装置本体が人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転することにより、星型複列のシリンダー内においてピストンが上昇し圧縮室に圧縮空気が発生するものであるが、この圧縮空気の反発力に方向性を与え、マスターロッドとサブロッドが固定されているクランクシャフト同軸上のクランクピンを押し、ピストン下降時には圧縮波で押されるピストンがマスターロッドとサブロッドにより、固定されているクランクシャフト同軸上のクランクピンを押す構造と形状を有する装置である事である。【００１５】  本考案の第六の課題は、本考案の空圧式回転補助装置においては、ピストンが上昇し圧縮室内部に圧縮空気が発生するものであるが、ピストン下降時に圧縮空気の反発力が、より強力な圧縮波として発生する構造と形状を有する装置である事である。【００１６】  本考案の第七の課題は、本考案の空圧式回転補助装置の圧縮室ならびにシリンダー、ピストンを圧力波の形状に合わせ、圧縮室からの連続的な断面形状とするものであり、同時にピストンヘッドの形状が圧力エネルギーを発生あるいは受け易い構造と形状を有するものである事である。【００１７】  本考案の第八の課題は、本考案の空圧式回転補助装置がピストン上昇時には圧縮気をスライドバルブ方向へと向かわせながら、同時に圧縮時の反発圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン下降時には圧縮気の反発圧力の圧縮波を受け、マスターロッドあるいはサブロッドへと伝えるものであり、マスターロッドのビッグエンドが固定されたクランクピンを押すことで、回転している本体に回転補助力を与えるためにサブロッドがマスターロッドを介して本体の回転方向へ圧力を向かわせる構造と形状を有するものである事である。【００１８】  本考案の第九の課題は、本考案の空圧式回転補助装置においては、本体に内蔵される機構が、回転補助力を発生させると同時に構造体としての機能を有するものである事である。【００１９】  本考案の第十の課題は、本体が流体中に露出する使用条件を考慮し、クランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体へ激突する外部気流の流体抵抗により本体の回転力を損失することなく、本体形状により回転力を発生する構造と形状を有するものである事である。【００２０】  本考案の第十一の課題は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転を原動力として、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは発電機、産業機械等において、省エネルギー化こそが社会的に求められる最大の訴求点である事から、本考案の空圧式回転補助装置が外部動力を補助する装置として、原動力の省エネルギー化を具体的に実現する装置である事である。【００２１】  本考案の第十二の課題は、回転初動時より本考案の空圧式回転補助装置が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転部の回転方向に圧力エネルギーを加え、回転力を補助する機構と構造を有する装置である事である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】  以上の課題を解決するために、本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に回転力を補助する装置であり、円盤型の本体内部に本体と一体である星型複列のシリンダーと別列の隣合せるシリンダー２気筒が圧縮室とスライドバルブを共有し、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにそれぞれマスターロッドのビッグエンドにより連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれの列別にシリンダーと共に配置されるものである。
前述のように本体が他要因で回転することにより本体と一体型であるシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドも固定されているクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することから、マスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものであるが、この際にピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドにより固定されているクランクピンを押す力、ならびにピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された圧縮空気の反発力によりピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドにより固定されているクランクピンを押す力が発生することにより本体の回転方向への回転力を補助し、本体が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転に要する外部動力を補助する構造を有する装置であり、星型複列に配置されるシリンダーが列別に異なる位相のクランク角を与えられることから、圧縮室とスライドバルブを共有する別列の隣合せるシリンダー２気筒はスライドバルブで隔別された圧縮室内部でピストン上昇時のトップエンドタイミングが異なることから発生する異なる空圧の圧縮気を発生させる機構と構造が与えられるものである。【００２３】  本体内に星型複列に配置されるシリンダー中の別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を圧縮室内部で衝突させ、発生した衝撃波の圧縮波にピストン方向へと方向性を与える機構、構造の装置であり、それぞれのピストントップエンドタイミングが異なることから発生する異なる空圧の圧縮気をスライドバルブが開放されることで圧縮室内部において衝突させ、圧縮室内部の圧縮空気の反発力に衝撃波の圧縮波を加えるものである。【００２４】  ［００２３］項に記されるスライドバルブは開閉用のピストン一体型で圧縮室との間に空気を流動させるバイパスを有するものであり、圧縮室内部が低圧の場合はリターン用スプリングにより閉じられているものであるが、圧縮室内部が高圧となった場合は圧縮室より導かれるバイパス内の空圧も高圧となり、スライドバルブ開閉用ピストンがリターン用スプリングを押しスライドバルブ開閉用シリンダーと一体のスライドバルブが開放される構造と形状を有するものである。【００２５】  本考案の空圧式回転補助装置の圧縮室とシリンダーならびにピストンは、ピストンが上昇する際にシリンダーならびに圧縮室に発生する圧縮空気に方向性を与え、ピストン下降時には圧縮空気の反発力に衝撃波の加わった圧縮波をピストン方向へと方向性を与える構造と形状を有する装置であり、このために圧縮室形状はよどみが発生しにくい形状を与えられ、シリンダーならびにピストンも圧力波の形状に合わせ、圧縮室からの連続的な楕円の断面形状とするものであり、同時にピストンヘッドの形状は圧縮室内部の形状に合わせて盛上った形状であると同時に圧力をスライドバルブ方向とピストンセンターへと向ける凹面スペースを頂部に有しスライドバルブ方向にスラントした構造と形状を有するものである。
また、ピストンとシリンダー間のクリアランスは回転方向に僅かに大きいものであり、ピストンが下死点付近に達した状態のピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔を有するものである。【００２６】  本考案の空圧式回転補助装置のピストンは、［００２５］項に記した圧縮室内部の形状に合わせ密着して盛上った形状を有するピストンヘッドが頂部に凹面スペースとスライドバルブ方向にスラントした構造と形状に加え、回転方向へ圧力面積が大きな楕円の断面形状と楕円ピストン内に２重のインナーシリンダーならびにインナーピストンとインナーピストンスプリングを有し、頂部の凹面スペースにインナーピストン用吸排気孔を有することで、圧縮時に楕円ピストンが圧縮室内部に達した後に楕円ピストン内部でインナーピストンが遅れて上死点に達し、楕円ピストンとは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔から２段目の圧縮気を送り出す構造から、スライドバルブ位置に圧縮波を効果的に激突させるものであり、楕円ピストンはシリンダー内部の傾倒防止にスカートを備えるが、インナーシリンダーのストロークを小さく設定することからスリッパーピストンとすることにより、このことから前列シリンダーと後列シリンダーのシリンダー長を短く設定可能とした構造と形状を有するものである。【００２７】  本考案の空圧式回転補助装置において中心軸となる固定されたクランクシャフトは、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにマスターロッドのビッグエンドにより、それぞれ連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれの列別にシリンダーと共に配置されるものである。
これは本考案の空圧式回転補助装置において列別の２気筒のシリンダー内で発生する圧縮気の発生するタイミングをずらすことにより［００２３］項で記した異なる圧力をもつ２つの圧縮波を圧縮室内部で衝突させて発生した衝撃波の圧縮波を発生させ、圧縮空気の反発力に衝撃波の圧縮波を加える機構である。
星型複列に配置されるシリンダー内のピストンが上昇時にシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンに連結されたマスターロッドとサブロッドを通じてマスターロッドのビッグエンドがクランクピンを押す力、ならびに圧縮室に発生する圧縮気により空気圧駆動装置を構成するシリンダー内のピストンが押し下げられマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドがクランクピンを押す力が連続して発生する事が望ましく、その為に各列のクランク角が小さく設定されるものである。【００２８】  本考案の空圧式回転補助装置においては、［００２７］項で記したようにクランクピンを押す力が連続して発生するようにクランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにマスターロッドのビッグエンドにより、それぞれ連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれの列別にシリンダーと共に配置されるものであるが、ストロークを一定としながらマスターロッドとサブロッドのサイズと形状が異なることによりクランクピンを押す角度が列により異なることで、マスターロッドの動作による共振の発生を抑える構造と形状を有するものである。【００２９】  本考案の空圧式回転補助装置は、ピストン上昇時と下降時の双方でクランクピンを押す機構であり、マスターロッドにロッドピンで繋がるサブロッドは、マスターロッドにロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングを有し、ロッドピンの位置が移動することにより回転方向へとサブロッドの角度を向かわせることからマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンが押され、シリンダーを介し本体を回転方向へ回転させるものである。【００３０】  本考案の空圧式回転補助装置は、［００２３］項で記したように星型複列に配置されるシリンダー中の別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用するものであり、圧縮室にスライドバルブ作動用の空気を流動させるバイパスの気流出入孔と圧縮室を分割または連結するスライドバルブのみを備えるものであり、圧縮室に吸排気孔あるいは吸排気バルブ等を有さない単純な構造と機構である。【００３１】  本考案の空圧式回転補助装置の中心軸となるクランクシャフトは、空圧式回転補助装置が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー等を備える車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され回転しないものであり、星型複列に配置されるシリンダーが複列配置とされる事で、本体と一体のシリンダーはクランクシャフトを中心軸として回転し、マスターロッドはマスターロッドのビッグエンドにより、クランクシャフト同軸上に設けられるクランクピンを中心軸として回転するものであり、［００２７］項で記したように、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにそれぞれ連結されるマスターロッドのビッグエンドにより、マスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれの列別に配置されるものである。【００３２】  本考案の空圧式回転補助装置においては、空圧式回��補助装置を構築する全ての装置がクランクシャフトを中心軸として放射状に配置される事により、空圧式回転補助装置そのものが剛性体として機能する構造であるのみならず、回転体としての回転バランスに優れた構造と配置を有するものである。【００３３】  本考案の空圧式回転補助装置は、［００３２］項に記したように、本体が回転バランスに優れた構造と配置を有するものであるが、同時にホイール等に内蔵した場合には荷重に対しても空圧式回転補助装置そのものが剛性体として機能する構造と形状を有するものである。
【考案の効果】
【００３４】  本考案の空圧式回転補助装置は、一般的な空気加圧装置と空気圧駆動装置を組み合わせた機構ではなく、星型複列に配置されるシリンダー中の別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を圧縮室内部で衝突させ、発生した衝撃波の圧縮波をピストン方向に向かわせる機構、構造の装置であり、それぞれのピストンのトップエンドタイミングが異なることから発生する異なる空圧の圧縮気をスライドバルブが開放されることで圧縮室内部において衝突させ、通常の圧縮空気の反発力に衝撃波の圧縮波が加わることで、より大きなピストンへの圧力を発生させるものである。【００３５】  本考案の空圧式回転補助装置は、一般的な空気加圧装置あるいは空気圧駆動装置とは機能的に異なり、シリンダー内でピストンが上昇し圧縮室に空気を圧縮する過程で発生するピストンが受ける反力がマスターロッドとサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドにより、クランクシャフト同軸上に設けられクランクアーム長分だけクランクシャフトセンターとは異なる位置に固定されているクランクピンを押すことで本体の回転方向への回転力を補助するものであり、シリンダー内でピストンが下降する場合も同様に圧縮気がピストンを押す圧力がマスターロッドとサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押すことで、本来、抵抗力とされていた反力を同時に使用して本体の回転方向への回転力を補助するものである。【００３６】  本考案の空圧式回転補助装置は、ピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力、ならびに、ピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された圧縮空気の反発力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力が発生するものであるが、ピストン上昇時と下降時の双方向でマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す機構であることから、マスターロッドにロッドピンで繋がるサブロッドは、マスターロッドにロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングを有し、ロッドピンの位置を移動することにより回転方向へとサブロッドの角度が変わり、ピストンからサブロッドを介しロッドピンに圧力が加ることからマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンが押され、シリンダーを介し本体を回転方向へ回転させるものである。【００３７】  本考案の空圧式回転補助装置は［００３１］［００３４］項に記したように、星型複列に配置されるシリンダー中の別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用するものであり、圧縮室にスライドバルブ作動用の空気を流動させるバイパスの気流出入孔と圧縮室を分割または連結するスライドバルブのみを備えるものであり、圧縮室に吸排気孔あるいは吸排気バルブ等を有さず、ピストンが下死点付近に達した位置のシリンダーにそれぞれ吸排気孔を有する単純な構造と機構である。
このように本考案の空圧式回転補助装置は一般的な空気加圧装置あるいは空気圧駆動装置とは異なり、２気筒のシリンダーが圧縮室は共用するものの、それぞれがピストンの上昇あるいは下降によりシリンダー内で発生するタイプの異なる圧力でマスターロッドとサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドがクランクピンを押すものであり、このためにはシリンダーのピストン下死点付近の位置にある吸排気孔より上部にシリンダーと圧縮室に圧縮気が逃げる構造が存在しないことが効果的に働くものである。
これは自転車のタイヤに空気がフルに入っている状態で空気ポンプにより、さらに空気を入れようとした場合にポンプが跳ね返される状態と同様であり、［００３４］［００３５］項で記したようにシリンダー内で発生するタイプの異なる圧力がマスターロッドとサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドがクランクピンを押す構造として有効なものである。【００３８】  本考案の空圧式回転補助装置は［００３４］項に記したように、シリンダーと圧縮室に圧縮気が逃げる構造が存在しないことから、圧縮室を分割または連結するリターン用スプリングを有し開閉用ピストン一体型であるスライドバルブの作動用空気を流動させるバイパスの空気流出入孔より流出入する空気とバイパス内部の空気のコントロールを容易にするものである。
スライドバルブは圧縮室とバイパス内部が低圧の場合はリターン用スプリングにより閉じられているものであるが、圧縮室内部が高圧となった場合は圧縮室より連続するバイパス内も高圧となり、スライドバルブ開閉用ピストンがリターン用スプリングを押しスライドバルブ開閉用シリンダーと一体のスライドバルブが開放される構造と形状を有するものである。【００３９】  本考案の空圧式回転補助装置の圧縮室とシリンダーならびにピストンは、ピストン上昇時には圧縮室に発生する圧縮空気に方向性を与え、ピストン下降時には圧縮空気の反発力に衝撃波の加わった圧縮波をピストン方向に流す構造と形状を有するものである。
このため、圧力波の形状に合わせて圧縮室形状はよどみが発生しにくい形状を有し、シリンダーならびにピストンは圧縮室からの連続的な楕円の断面形状を与えられるものであり、同時にピストンヘッドの形状は圧縮室内部の形状に合わせた盛上った形状であると同時に圧力をピストンセンターへと向ける凹面スペースを頂部に有しスライドバルブ方向にスラントした構造と形状を有することで、圧力エネルギーロスを減少させたものである。【００４０】  本考案の空圧式回転補助装置のピストンは、圧力波の形状に合わせ、圧縮室からの連続的な楕円の断面形状とするものであり、同時にピストンヘッドの形状は圧縮室内部の形状に合わせて盛上った形状であると同時に圧力をスライドバルブ方向とピストンセンターへと向ける凹面スペースを頂部に有しスライドバルブ方向にスラントした構造と形状を有するものであると共にピストン内部にインナーシリンダーとインナーピストンを備えることで楕円ピストンとは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔から２段目の圧縮気を送り出す構造から、ピストン上死点付近で圧縮気をスライドバルブ位置に圧縮波を効果的に激突させることで衝撃波を発生させることに効果的に作動し、同時に圧縮圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン下降時には圧縮室内部の圧縮気の反発圧力の圧縮波を主に楕円ピストンが大きな面積で受けるものであり、インナーピストンはインナーピストン用吸排気孔から流入する反発圧力の圧縮波にインナーピストンスプリングの反発力を加えた圧力で下死点方向へとマスターロッドあるいはサブロッドに力を伝えるものである。【００４１】  本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置を構築する全ての装置がクランクシャフトを中心軸として放射状に配置される事により、空圧式回転補助装置そのものが剛性体として機能する構造であるのみならず、回転体としての回転バランスに優れた構造と配置を有するものである。【００４２】  また、本考案の空圧式回転補助装置においては、圧力エネルギーとなる空気圧は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に、回転数に関係なく回転部の回転方向に回転初期段階より圧力エネルギーを加え、他エネルギーを使用することなく外部動力を補助することで、資源の省エネルギー化を具体的に実現するものである。【００４３】  本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件を考慮し、クランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体へ激突する外部気流の流体抵抗により本体の回転力を損失することなく外部気流を本体内部へと取り込みシリンダー冷却気流、ならびに回転力とするために、円盤状本体の表面にインテークならびにエクゾーストホール、本体内部に異なる壁面距離と翼型デバイスを内蔵する気流制御ダクトを有するものである。
円盤状本体表面のバルジ形状カウルの開口部奥に位置するインテークは本体表面に貼り付く気流を剥離し回転方向からの気流をカバーで流す形状で、回転中にはバルジ形状カウル後方に負圧が発生し気流制御ダクト内部へと気流を導き、エクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流は吸い出されるものであり、この開口部間をつなぐ気流制御ダクトはダクト内部で翼型デバイスとダクト壁面の距離の差による気流の流れにより、気流加速形状と回転方向への圧力を発生させる内部壁面形状により回転力をダクト内部において発生させると共にシリンダーを冷却するものである。
これらのインテークならびに気流制御ダクトとエクゾーストホールは空力デバイスとして一般的ではあるが、空気圧縮時の反発力を補助回転力として利用する機構、構造の回転補助装置の本体への外部抵抗を低減し、かつ回転力を発生させ、省エネルギーに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本考案の空圧式回転補助装置の星型複列シリンダー配列とクランクピン位置、コンロッドの関連をクランクシャフト方向から示す概念図。
【図２】本考案の空圧式回転補助装置の星型複列シリンダー配列とクランクピン位置、コンロッドとピストンの関連を回転方向から示す概念図。
【図３】本考案の空圧式回転補助装置のシリンダーとピストン、圧縮室ならびにスライドバルブ、およびインテークとエクゾーストホールの位置関係をクランクシャフト方向から示す概念図。
【図４】本考案の空圧式回転補助装置の圧縮室ならびにスライドバルブ、バイパスの位置関係を回転方向から示す概念図。
【図５】本考案の空圧式回転補助装置のシリンダーと圧縮室、スライドバルブ機構ならびにバイパス、気流制御ダクトの位置関係をクランクシャフト方向から示す概念図。
【図６】本考案の空圧式回転補助装置のピストンならびにインナーピストンの概念図。
【図７】本考案の空圧式回転補助装置のインテークならびにエクゾーストホールの位置関係をクランクシャフト方向から示す概念図。
【図８】本考案の空圧式回転補助装置インテークならびにエクゾーストホール、内部の気流制御ダクトおよび圧縮室、スライドバルブ、バイパスの位置関係を回転方向から示す概念図。
【図９】本考案の空圧式回転補助装置を自転車のホイールに組み込んだ場合の一実施形態を回転方向から示す示す概念図。
【図１０】本考案の空圧式回転補助装置のマスターロッドにサブロッドを繋げるロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングの位置関係を示すマスターロッドの概念図。
【図１１】本考案の空圧式回転補助装置のマスターロッドとサブロッドならびにロッドリターン用カンチレバー単板スプリングの位置関係を回転方向から示す概念図。
【考案を実施するための形態】
【００４５】  本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に回転力を補助する装置であり、円盤型の本体内部に本体と一体である星型複列のシリンダーと別列の隣合せるシリンダー２気筒が圧縮室とスライドバルブを共有し、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンにマスターロッドのビッグエンドにより連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれの列別にシリンダーと共に配置されるものである。
前述のように本体が他要因で回転することにより本体と一体型であるシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもマスターロッドのビッグエンドが、固定されているクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することからマスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものであるが、この際にピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドにより、固定されているクランクピンを押す力、ならびにピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された圧縮空気の反発力によりピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドにより、固定されているクランクピンを押す力が発生することにより本体の回転方向への回転力を補助し、本体が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転に要する外部動力を補助する構造を有する装置であり、星型複列に配置されるシリンダーが列別に異なる位相のクランク角を与えられることから、圧縮室とスライドバルブを共有する別列の隣合せるシリンダー２気筒はスライドバルブで隔別された圧縮室内部でピストン上昇時のトップエンドタイミングが異なることから発生する異なる空圧の圧縮気をスライドバルブが開放されることで圧縮室内部において衝突させ、圧縮空気の反発力に衝撃波の圧縮波を加える機構と構造の装置である事から、［００４９］項以下に空気の流れと共にその作動を記すものである。
なお、シリンダー内と圧縮室内の空気あるいは圧縮気が外気と流出入するために、ピストンが下死点付近に達した位置のシリンダーにそれぞれ吸排気孔を有するものである。
【００４６】  また本考案の空圧式回転補助装置は別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を圧縮室内部で衝突させることで圧縮室内部において衝撃波を発生させる形状と構造を有するものであることから、［００４５］項の実施形態は星型複列のシリンダー配置中の２気筒について作動を記すものである。
【００４７】  本考案の空圧式回転補助装置の圧縮室は特徴的な形状と構造を有することから、シリンダーならびにピストンも圧力波の形状に合わせ、圧縮室からの連続的な楕円の断面形状を有するものであり、ピストンヘッドは圧縮室内部の形状に合わせた盛上った形状であると同時に圧力をスライドバルブ方向あるいはピストンセンターへと向ける凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔を頂部に有しスライドバルブ方向にスラントした形状を有するものであり、ピストン内部にインナーシリンダーとインナーピストンを備えることで楕円ピストンとは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔から２段目の圧縮気を送り出す構造から、ピストン上昇時に圧縮気をスライドバルブ位置に圧縮波を効果的に激突させることで衝撃波を発生させることに効果的に作動し、同時に圧縮圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン下降時には圧縮室内部の圧縮気の反発圧力の圧縮波を主に楕円ピストンが大きな面積で受けるものであり、インナーピストンはインナーピストン用吸排気孔から流入する反発圧力の圧縮波にインナーピストンスプリングの反発力を加えた圧力で下死点方向へとマスターロッドあるいはサブロッドに力を伝えるものである。
また、楕円ピストンはシリンダー内部の傾倒防止に楕円ピストン・スカートを備えるものであるが、インナーピストンは、インナーシリンダーのストロークを小さく設定することからスリッパーピストンであり、このことから本体と一体である前列シリンダーと後列シリンダーのシリンダー長を短く設定可能としているものである。
【００４８】  また本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件を考慮し、円盤状本体にインテークならびに気流制御ダクトとエクゾーストホールを有し、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しない気流加速形状と回転方向への回転力をダクト内部において発生させる気流制御ダクトを有するものであり、本体へ激突する外部気流を本体内部へと取り込み回転力とするために、円盤状本体の表面にインテークならびにエクゾーストホール、本体内部に異なる壁面距離と翼型デバイスを内蔵する気流制御ダクトを有し、本体が回転方向以外の流体の抵抗により回転力を損失しない気流加速形状と回転方向への圧力により回転力をダクト内部において発生させる気流制御ダクトを有するものであり、インテークはバルジ形状カウルの開口部奥に位置し、エクゾーストホールは凹んだ位置に設けられて、この開口部間をダクトがつなぐものであり、同時に全てが本体内部構造の一部を構築するものであることから、実施形態は本体回転時として作動を記すものである。
【００４９】  本考案のエネルギー要因となる圧縮空気は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転により、本考案の空圧式回転補助装置本体が固定されたクランクシャフトをセンターとして回転することにより、本体と一体型であるシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもマスターロッドのビッグエンドにより、固定されているクランクシャフト同軸上でシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンをセンターとしてマスターロッドのビッグエンドにより回転するマスターロッドとサブロッドに連結されたピストンがシリンダー内を往復することにより圧縮室に発生するものであり、それぞれのシリンダーの側面に設けられる吸排気孔より、ピストンが下死点位置に移動した時点で外気が吸排気孔を通りシリンダー内部に流入するものである。
【００５０】  ［００４９］項に記した吸排気孔は、一般の空気圧縮装置や内燃機とは異なり、掃気あるいは吸気はシリンダーの温度を低下させる目的が多くを占めるものであり、シリンダー内の高温の圧気が開放された空気が冷えた外気へと自然流出し、代わりに外気が流入するものである。
そもそも実施形態として記する際に、基本的に回転初期段階においてシリンダー内に空気は存在していることから、吸気を第一段階と記するのは異なる実施形態ではあるが、流れとして記するものである。
【００５１】  本考案の空圧式回転補助装置本体が固定されたクランクシャフトをセンターとして回転することにより、本体と一体型であるシリンダーが回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもマスターロッドのビッグエンドにより、固定されているクランクシャフト同軸上でシリンダー列数に合わせてクランク角が異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピンをセンターとして回転し、マスターロッドあるいはサブロッドに連結されたピストンがシリンダー内を上昇することでシリンダー内と圧縮室内の空気は圧縮される。
この際に星型複列に配置されるシリンダーが列別に異なる位相のクランク角を与えられることから、圧縮室とスライドバルブを共有する別列の隣合せるシリンダー２気筒はスライドバルブで隔別されたシリンダー内と圧縮室内に同時期には異なる圧縮率の圧縮気を発生させるものである。
【００５２】  空圧式回転補助装置本体が回転するとともにクランクシャフトをセンターとしてシリンダーが回転し、クランクピンをセンターとするマスターロッドのビッグエンドによりマスターロッドあるいはサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を上昇するものであるが、［００５１］項で記したピストンがシリンダー内を上昇時にシリンダー内と圧縮室内に圧縮反発力が発生し、反発圧力を受けたピストンはマスターロッドあるいはサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押すものであるが、クランクピンはクランクシャフトと共に固定状態にあり、またクランクシャフトとは異なるセンターにマスターロッドのビッグエンドが位置することから回転方向にシリンダーを押すことになり、シリンダーと一体型の空圧式回転補助装置本体が回転するものである。
【００５３】  ［００５２］項に記した作動は本考案の空圧式回転補助装置を仮に星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合、本体１回転の間に１８回の連続した反発圧力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンに加わるものである。
【００５４】  ［００５２］［００５３］項に記した作動は、ピストンがシリンダー内を上昇時にシリンダー内と圧縮室内に圧縮時反発力が発生し、反発圧力を受けたピストンはマスターロッドあるいはサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押すものであるが、このピストン上昇時にシリンダー内と圧縮室内に発生する圧縮反発力をピストンに受け、ピストンからマスターロッドにロッドピンで繋がるサブロッドのロッドピンがマスターロッドに設けられているサブロッドロッドピン用スライドガイド中をロッドピンの位置が移動することにより回転方向へとサブロッドの角度を向かわせることからマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンが押されるものであるが、クランクピンはクランクシャフトと共に固定状態にあり、またクランクシャフトとは異なるセンターにマスターロッドのビッグエンドが位置することから回転方向にシリンダーを押すことになり、シリンダーと一体型である本体を回転方向へ回転させるものである。
【００５５】  シリンダー内においてピストンが上死点近辺となり、圧縮室内の圧縮圧が上がると別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用することから、スライドバルブの作動をコントロールする圧縮室内のバイパス空気流出入孔よりバイパス内部に圧気が流入しスライドバルブシリンダーとスライドバルブピストンによりスライドバルブを抑えているスライドバルブ用スプリングを圧縮し、スライドバルブを開放するものである。
本考案の空圧式回転補助装置においては、別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることから、ピストンが上死点近辺で開放されたスライドバルブにより、それぞれのシリンダー内でクランクの位相の差で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波は圧縮室内部で衝突し衝撃波を発生させるものである。
【００５６】  本考案の空圧式回転補助装置のシリンダー内においてピストンが上死点付近となった場合、圧縮室内部の形状に合わせ密着しスライドバルブ方向にスラントして盛上った形状を有するピストンヘッドは頂部に凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔を有しスライドバルブ方向にスラントした構造と形状を有することにより圧縮気がスライドバルブ方向に圧縮圧力が向かうものである。
圧縮時に楕円ピストンが圧縮室内部に達した後に楕円ピストン内部の２重インナーシリンダー内のインナーピストンが遅れて上死点に達し、楕円ピストンとは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔から２段目の圧縮気を送り出すことで、ピストンヘッド形状と合わせスライドバルブ位置に圧縮波を効果的に激突させるものであり、ペアとなる前列シリンダーの一番シリンダーと後列シリンダーの一番シリンダー内の楕円ピストンが、それぞれが形状やサイズの異なる前列用マスターロッドと後列用マスターロッドに連結されてマスターロッドのビッグエンドでクランクシャフト同軸上のクランク角とクランクアーム長の異なるクランクピン周囲を回転することから、前列シリンダーの一番シリンダーと後列シリンダーの一番シリンダー内の楕円ピストンは上死点のタイミングが異なり、このことが圧縮室を分割または連結するスライドバルブの作動と共に圧縮室内部に衝撃波を発生させることに効果的に作動するものである。
【００５７】  本考案の空圧式回転補助装置のシリンダーを星型複列構成とした場合、前列の楕円ピストンが上死点に達した後に、後列の楕円ピストンがクランク角の位相の差分遅れて上死点に達する機構と構造から、圧縮室を共有しながらスライドバルブにより仕切られている圧縮室内の圧縮気にはシリンダー別の圧力差が発生するものであり、この圧縮気の圧力差ならびにシリンダーヘッドのスラントした形状と頂部の凹面により与えられた方向性が、スライドバルブが開放された時点で圧縮波の激突により衝撃波を発生させるものである。
【００５８】  前列の楕円ピストンが上死点に達した後に、後列の楕円ピストンがクランク角の位相差分遅れて上死点に達する時点では［００５４］項に記したように、圧縮室内の圧縮気によりバイパス内部に圧気が流入し、スライドバルブシリンダーとスライドバルブピストンによりスライドバルブ用スプリングが圧縮されスライドバルブが開放され、［００５７］項に記したように、仕切りが消失した圧縮室内で２気筒のシリンダーでそれぞれ発生した圧縮気が激突し衝撃波を発生させる。
【００５９】  ［００５８］項に記したように、圧縮室とスライドバルブを共有する別列の隣合せるシリンダー２気筒がスライドバルブで隔別された圧縮室内部で楕円ピストン上昇時のトップエンドタイミングが異なることから発生する異なる圧力の圧縮気はスライドバルブを開放し圧縮室内部において衝突させることにより、圧縮気の反発力に衝撃波を加えた圧縮波はシリンダーヘッドの頂部の凹面方向へ向かうものである。
【００６０】  圧縮室内部の圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波はシリンダーヘッドの頂部の凹面を押し、楕円ピストンを押し下げるものであるが、前列の楕円ピストンが上死点に達した後に本体の回転力と圧縮波の反発により下死点方向に向かい、続いて後列の楕円ピストンがクランク角の位相の差分遅れて上死点に達し、同様に圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波によりシリンダーヘッドの頂部の凹面が押され、楕円ピストンを押し下げるものである。
【００６１】  圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波は、それぞれのシリンダーヘッド頂部の凹面を押すことにより楕円ピストンを押し下げ、圧力を受けた楕円ピストンは楕円ピストン内部に位置するインナーピストンのピストン径が異なること、またインナーピストン用吸排気孔の口径がさらに異なることから、楕円ピストン下降時には圧縮室内部の圧縮気の反発圧力の圧縮波を主に楕円ピストンが大きな面積で受けるものであり、インナーピストンはインナーピストン用吸排気孔から流入する反発圧力の圧縮波にインナーピストンスプリングの反発力を加えた圧力で下死点方向へマスターロッドあるいはサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押すものであるが、クランクピンはクランクシャフトと共に固定状態にあり、またクランクシャフトとは異なるセンターにマスターロッドのビッグエンドが位置することからシリンダーと一体の本体を回転方向に回転させる。
【００６２】  ［００６１］項に記した作動は、ピストンがシリンダー内を下降時にシリンダー内と圧縮室内の圧縮気反発力により、圧力を受けたピストンはマスターロッドあるいはサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押すものであるが、このピストン下降時にシリンダー内と圧縮室内に発生する圧縮反発力をピストンに受け、ピストンとマスターロッドをロッドピンで繋げるサブロッドのロッドピンがマスターロッドに設けられているサブロッドロッドピン用スライドガイド中をロッドピンが移動し、ロッドリターン用カンチレバー単板スプリングにより回転方向に移動していたロッドピンの圧力点が反回転方向に移動することから、サブロッドのピストンピンからの角度がマスターロッドビッグエンドに対し反回転方向でロッドピンに長いタイミングで圧力を加え、マスターロッドのビッグエンドにより固定されているクランクピンを押し、本体を回転方向へ回転させるものである。
【００６３】  ［００６１］項に記した作動は本考案の空圧式回転補助装置を仮に星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合、本体１回転の間に１８回の連続した圧縮気による反発圧力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンに加わるものであり、クランクピンがクランクシャフトと共に固定状態にあり、またクランクシャフトとは異なるセンターにマスターロッドのビッグエンドが位置することからシリンダーと一体構造である本体を回転方向に回転させるものである。
【００６４】  ［００６１］項に記したように、圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波により、シリンダー内において押し下げられたピストンが下死点付近に達した状態のピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔を有することから、圧縮により加熱したシリンダー内部の内気は流出し、交換に冷たい外気がシリンダー内に流入するものである。
【００６５】  外気がシリンダー内に流入後、本考案の空圧式回転補助装置本体が回転していることから、マスターロッドあるいはサブロッドで繋がるピストンは上昇し、シリンダー側壁の吸排気孔位置を通過することにより、シリンダー内は再び密閉空間となるものである。
【００６６】  上記の［００４９］項から［００６５］項の作動は本考案の空圧式回転補助装置本体が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体が意図的に停止されるか、何らかの外部要因による抵抗が回転体を停止させるまで繰り返されるものである。
【００６７】  また、シリンダー内においてピストンの作動ならびに吸排気機構はクランク角により必然的にコントロールされるものであり、同時に圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波を発生するスライドバルブのコントロールもピストンの作動により発生する圧縮室内の圧縮空気によりコントロールされていることから、全ての作動にタイミングコントロールの必要性は無く、本考案の空圧式回転補助装置本体回転数の変化に必然的に追従するものである。
【００６８】  本考案の空圧式回転補助装置を仮に星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合、本体１回転の間に３６回の連続した反発圧力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンに加わるものであり、同時にそれぞれのシリンダー内でピストンが上死点位置、上昇位置、下降位置、下死点位置等の１８の位置にそれぞれ位置し、連続した回転補助エネルギーを発生させることにより本体を回転方向に回転させるものである。
【００６９】  また、本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件となる可能性を有することから、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体外部へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しないために、本体にインテークならびに回転方向から見るとＸ型のダクト形状を有する気流制御ダクトとエクゾーストホールを有し、円盤状の空圧式回転補助装置本体クランクシャフト方向表面にバルジ形状カウルのの開口部奥に位置するインテークの形状は、本体表面に貼り付く気流を剥離し回転方向からの気流をカバーで流す形状で、回転中にはバルジ形状カウル後方に負圧が発生し気流制御ダクト内部へと気流を吸い込み、気流制御ダクトに流入した気流をダクト内部の翼型デバイスにより速度の異なる気流としてダクト壁面に沿って加速してシリンダーを冷却し、本体表面の凹んだ位置に設けられるエクゾーストホールにより排出するものである。
本考案の空圧式回転補助装置本体に内蔵される気流制御ダクトは、ダクト内部で翼型デバイスとダクト壁面の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであり、エクゾーストホールにより排出される気流はエクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流は排出されるものであり、エクゾーストホールにより排出される気流は本体に沿って流れ、本体への外部気流の影響を低減するものである。
【００７０】  ［００６９］項に記した本考案の空圧式回転補助装置の本体に内蔵される気流制御ダクトは、ダクト内部で翼型デバイスとダクト壁面の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであると共にシリンダーを冷却し、さらに回転中にはバルジ形状カウル後方に負圧を発生することでインテークからの外気を吸引するものである。
また、エクゾーストホールにより排出される気流はエクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流が排出されるものであり、エクゾーストホールにより排出される気流は本体に沿って流れ、バルジ形状カウルと本体表面の涙滴型凹凸部で渦流を発生させることで、本体への外部気流の影響を低減するものである。
【００７１】  ［００６９］［００７０］項は空圧式回転補助装置の本体が人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転により、本考案の空圧式回転補助装置本体が固定されたクランクシャフトをセンターとして回転することにより、回転方向への回転力を補助する機能を有するものであるが、同時に本体の構造体として機能するものであることから、実施形態は本体回転時として作動を記するものである。
【実施例】
【００７２】  以下、添付図に従って実施例を説明する。【００７３】  ［図１］は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合の複列シリンダー配列とクランクピン位置、コンロッドの関連をクランクシャフトの延長方向から示した一実施形態である。
本考案の空圧式回転補助装置を本考案の空圧式回転補助装置が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体内部に配置した場合、［図１］に示すように円盤型の本体内部にシリンダーは本体と一体にクランクシャフトを中心軸として星型に複列配置され、クランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられるクランクアーム長の異なるクランクピン位置に配置される。
［図１］において仮に星型９気筒複列シリンダーとした場合、前列の９気筒シリンダーは第一のクランクピン位置にあり、後列の９気筒シリンダーは異なるクランク角を有する第二のクランクピン位置にあるものであることから、前列の９気筒シリンダーは０度を１番シリンダーとすると３２０度まで４０度間隔で配置され、後列の９気筒シリンダーは２０度を１番シリンダーとして３４０度まで４０度間隔で配置される。
本考案の空圧式回転補助装置は、［図１］に示すように前列の１番シリンダーと後列の１番シリンダー、ならびに前列２番と後列２番、前列３番と後列３番、前列４番と後列４番、前列５番と後列５番、前列６番と後列６番、前列７番と後列７番、前列８番と後列８番、前列９番と後列９番のシリンダーがそれぞれ２気筒ずつシリンダーヘッド位置に圧縮室とスライドバルブを共有するものであり、前列のシリンダーにはクランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられてクランクアーム長の異なる第一のクランクピンにマスターロッドのビッグエンドで連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれ前列１番シリンダーから前列９番シリンダーに配置され、同様に後列のシリンダーにはクランクシャフト同軸上にシリンダー列数に合わせて異なる位相で設けられてクランクアーム長の異なる第二のクランクピンにマスターロッドのビッグエンドで連結されるマスターロッドとサブロッドを介したピストンがそれぞれ後列１番シリンダーから後列９番シリンダーに配置されるものである。
前述のように本体が他要因で回転することにより本体と一体型のシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもマスターロッドのビッグエンドでクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することからマスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復するものであるが、この際にピストン上昇時にはシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンとマスターロッドとサブロッドが連結されたマスターロッドのビッグエンドでよりクランクピンを押す力、ならびにピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された空気の反発力によりピストンとマスターロッドとサブロッドがマスターロッドのビッグエンドでクランクピンを押す力が発生することにより本体の回転方向への回転力を補助し、本体と一体化された形状と剛性を有するものである。
また本考案の空圧式回転補助装置は別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共用し、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を衝突させることで圧縮室内部において衝撃波を発生させる形状と構造を有するものである。
また本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件を考慮し、円盤状本体に、本体にインテークならびに気流制御ダクトとエクゾーストホールを有し、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しない気流加速形状と回転方向への回転力をダクト内部において発生させる気流制御ダクトを有するものである。
図中、２０度を１番シリンダーとして３４０度まで４０度間隔で配置されるのが前列シリンダー１であり、０度を１番シリンダーとして３２０度まで４０度間隔で配置されるのが後列シリンダー２である。
それぞれのシリンダーには楕円ピストン３が挿入されており、楕円ピストン３はマスターロッドとサブロッドに連結されてマスターロッドのビッグエンドでクランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム長の異なるクランクピン周囲を回転するものである。
［図１］は一実施形態として星型９気筒複列のシリンダー配置を示していることから、クランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム長の異なるクランクピン別に、マスターロッドは形状やサイズの異なる前列用５と後列用６が存在し、サブロッドもサイズの異なる前列用７と後列用８が存在することから、マスターロッドのビッグエンド９、ならびにクランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム１０長の異なるクランクピン１１も前列用と後列用が存在し、９基の前列シリンダー１に楕円ピストン３が挿入され前列シリンダー１の一番シリンダーの楕円ピストン３に前列用マスターロッド５が連結され、前列シリンダー１の二番シリンダーから九番シリンダーの楕円ピストン３には前列用サブロッド７が連結されるものであり、９基の後列シリンダー２に挿入される楕円ピストン３には後列シリンダー２の一番シリンダーの楕円ピストン３に後列用マスターロッド６が連結され、後列シリンダー２の二番シリンダーから九番シリンダーの楕円ピストン３には後列用サブロッド８が連結されるものである。
本考案の空圧式回転補助装置は異なる位相で作動するピストンが挿入されるシリンダーが２気筒をペアとしてシリンダーヘッド位置に位置する圧縮室とスライドバルブを共有するものであり、一実施形態として星型９気筒複列のシリンダー配置を示している図１においては前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダー、前列シリンダー１の二番シリンダーと後列シリンダー２の二番シリンダー、前列シリンダー１の三番シリンダーと後列シリンダー２の三番シリンダー、前列シリンダー１の四番シリンダーと後列シリンダー２の四番シリンダー、前列シリンダー１の五番シリンダーと後列シリンダー２の五番シリンダー、前列シリンダー１の六番シリンダーと後列シリンダー２の六番シリンダー、前列シリンダー１の七番シリンダーと後列シリンダー２の七番シリンダー、前列シリンダー１の八番シリンダーと後列シリンダー２の八番シリンダー、前列シリンダー１の九番シリンダーと後列シリンダー２の九番シリンダーがペアとなるものである。
なお、シリンダーヘッド位置にある圧縮室１２は衝撃波を発生させるために圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびにバイパス１５、スライドバルブシリンダー１６、スライドバルブピストン１７、スライドバルブ用スプリング１８を有するものであり、［図３］［図５］で示す。
次に、楕円ピストン３は圧縮室１２内部の形状に合わせ密着して盛上った形状を有するピストンヘッド１９が頂部に凹面スペース２０を有しスライドバルブ１３方向にスラントした構造と形状を有し、ピストンによる圧縮気がスライドバルブ１３方向、あるいはピストン方向に圧縮圧力か反発圧力の圧縮波が向かうものであり、楕円ピストン３については［図６］で示す。
また、全てのシリンダーは圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波により、シリンダー内において押し下げられたピストンが下死点付近に達した状態のピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔２１を有することから、圧縮により加熱したシリンダー内部の内気は流出し、交換に冷たい外気がシリンダー内に流入するものである。
なお、マスターロッド前列用５とサブロッド前列用７、ならびにマスターロッド後列用６とサブロッド後列用８を繋げるロッドピン３７と、マスターロッドに設けられるスライドガイド３８、ロッドリターン用カンチレバー単板スプリング３９については［図１０］［図１１］で示す。
［図１］中で、上記は空圧式回転補助装置本体内部を図示したものであるが、本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件となる可能性を有することから、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体外部へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しないために、本体にインテーク４３ならびに回転方向から見るとＸ型のダクト形状を有する気流制御ダクト２２とエクゾーストホール２３を有し、円盤状の空圧式回転補助装置本体クランクシャフト方向表面にバルジ形状カウル２４のの開口部奥に位置するインテーク４３の形状は、本体表面に貼り付く気流を剥離し回転方向からの気流を流す形状で、回転中にはバルジ形状カウル２４後方に負圧が発生し気流制御ダクト２２内部へと気流を吸い込み、気流制御ダクト２２に流入した気流をダクト内部の翼型デバイス２５により速度の異なる気流としてダクト壁面２６に沿って加速してシリンダーを冷却し、本体表面の凹んだ位置２７に設けられるエクゾーストホール２３により排出するものである。
本考案の空圧式回転補助装置本体に内蔵される気流制御ダクト２２は、ダクト内部で翼型デバイス２５とダクト壁面２６の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであり、エクゾーストホール２３により排出される気流はエクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流は排出されるものであり、エクゾーストホール２３により排出される気流は本体に沿って流れ、本体への外部気流の影響を排することに寄与するものである。このインテーク４３、気流制御ダクト２２、エクゾーストホール２３については［図７］［図８］で示す。
なお、［図１］中において上死点、下死点付近以外のピストンは作図を省略したものであるが、それぞれのサブロッドにピストンはベアリングを介してピストンピンで接続されシリンダー内に当然存在するものである。【００７４】  ［図２］は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合の複列シリンダー配列とクランクピン位置、コンロッドの関連をクランクシャフトと直角方向である回転方向から示した一実施形態であり、図１をクランクシャフトと直角方向である回転方向から示したものである。
［図２］は、［図１］同様に一実施形態として星型９気筒複列のシリンダー配置を示していることから、クランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム長の異なるクランクピン別に、マスターロッドは形状やサイズの異なる前列用５と後列用６が存在し、サブロッドもサイズの異なるサブロッド前列用７とサブロッド後列用８が存在することから、マスターロッドのビッグエンド９、ならびにクランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム１０長の異なるクランクピン１１も前列用と後列用が存在し、９基の前列シリンダー１に楕円ピストン３が挿入され前列シリンダー１の一番シリンダーの楕円ピストン３に前列用マスターロッド５が連結され、前列シリンダー１の二番シリンダーから九番シリンダーの楕円ピストン３には前列用サブロッド７が連結されるものであり、９基の後列シリンダー２に挿入される楕円ピストン３には後列シリンダー２の一番シリンダーの楕円ピストン３に後列用マスターロッド６が連結され、後列シリンダー２の二番シリンダーから九番シリンダーの楕円ピストン３には後前列用サブロッド８が連結されるものである。
本考案の空圧式回転補助装置は異なる位相で作動するピストンが挿入されるシリンダーが２気筒をペアとしてシリンダーヘッド位置に位置する圧縮室とスライドバルブを共有することから、図２においては前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダー、前列シリンダー１の五番シリンダーと後列シリンダー２の五番シリンダーがペアとして図示されているものであるが、当然、前列９気筒ならびに後列９気筒が存在する。
なお、シリンダーヘッド位置にある圧縮室１２は衝撃波を発生させるために圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびにバイパス１５、スライドバルブシリンダー１６、スライドバルブピストン１７、スライドバルブ用スプリング１８を有するものであり、図２により、クランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム１０長の異なるクランクピンの位置による複列のシリンダー配置から、圧縮室１２とバイパス１５、は前列と後列のシリンダーをシリンダーヘッド位置で繋ぎ共有する形状で配置されるものである。
次に、楕円ピストン３は圧縮室１２内部の形状に合わせ密着して盛上った形状を有するピストンヘッド１９が頂部に凹面スペース２０を有しスライドバルブ１３方向にスラントした構造と形状を有し、この形状からピストンによる圧縮気がスライドバルブ１３方向、あるいはピストン方向に圧縮圧力あるいは反発圧力の圧縮波が向かうものである。
また、全てのシリンダーは圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波により、シリンダー内において押し下げられたピストンが下死点付近に達した状態のピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔２１を有することから、圧縮により加熱したシリンダー内部の内気は流出し、交換に冷たい外気がシリンダー内に流入するものである。
次に、円盤状本体のクランクシャフト方向表面にバルジ形状の開口部を有し、本体表面の回転に伴う気流をバルジ形状カウル２４で流す形状であり、バルジ形状カウル２４の開口部奥に位置するインテーク４３より本体へ激突する外部気流をバルジ形状と気流制御ダクト２２に発生する負圧により気流制御ダクト２２内へ導き、気流制御ダクト２２に流入した気流をダクト内部の翼型デバイス２５により速度の異なる気流としてダクト壁面２６に沿って加速してシリンダーを冷却し、本体表面の凹んだ位置２７に設けられるエクゾーストホール２３により排出するものである。本考案の空圧式回転補助装置本体に内蔵される気流制御ダクト２２は、ダクト内部で翼型デバイス２５とダクト壁面２６の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであり、エクゾーストホール２３により排出される気流はエクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流は吸い出されるものであり、エクゾーストホール２３により排出される気流は本体に沿って流れ、バルジ形状カウル２４と本体表面の涙滴型凹凸部で渦流を発生させることで、本体への外部気流の影響を排することに寄与するものである。このインテーク４３、気流制御ダクト２２、エクゾーストホール２３については［図７］［図８］で示す。
また、圧縮室１２、スライドバルブ１３とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびにバイパス１５、スライドバルブシリンダー１６、スライドバルブピストン１７、スライドバルブ用スプリング１８に関しては［図３］［図５］で、楕円ピストン３については［図６］で示す。【００７５】  ［図３］は、本考案の空圧式回転補助装置のシリンダーと圧縮室ならびにスライドバルブの関連を示した一実施形態であり、前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダーがスライドバルブ１３方向に向き合って配置されるものである。したがって当然ながら一実施形態として星型９気筒複列のシリンダー配置の場合、図１に示したように前列シリンダー１の二番シリンダーと後列シリンダー２の二番シリンダー、前列シリンダー１の三番シリンダーと後列シリンダー２の三番シリンダー、前列シリンダー１の四番シリンダーと後列シリンダー２の四番シリンダー、前列シリンダー１の五番シリンダーと後列シリンダー２の五番シリンダー、前列シリンダー１の六番シリンダーと後列シリンダー２の六番シリンダー、前列シリンダー１の七番シリンダーと後列シリンダー２の七番シリンダー、前列シリンダー１の八番シリンダーと後列シリンダー２の八番シリンダー、前列シリンダー１の九番シリンダーと後列シリンダー２の九番シリンダーも向き合った形で配置されるものである。シリンダーヘッド位置にある圧縮室１２は衝撃波を発生させるために圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびにバイパス１５、スライドバルブシリンダー１６、スライドバルブピストン１７、スライドバルブ用スプリング１８を有するものであり、図２で示したように、クランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム１０長の異なるクランクピン１１の位置による複列のシリンダー配置から、圧縮室１２とバイパス１５、は前列と後列のシリンダーをシリンダーヘッド位置で繋ぐ形状で配置されるものである。
また、圧縮室１２は圧縮気の圧力を効率的にスライドバルブ１３方向あるいはピストンヘッド１９方向へと向かわせるために、圧縮室１２内部の形状をペアになるシリンダー内で向き合う配置をとる楕円ピストン３のピストンヘッド１９が一部密着する形状とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびに圧縮室１２を分割または連結するスライドバルブ１３を有するものであり、圧縮室の形状と関連を［図３］に示したものである。
本考案の圧縮室１２に圧縮気が逃げる構造が存在しないことから、圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３はリターン用スプリングとして作用するスライドバルブ用スプリング１８により、圧縮室内部の圧力が低い場合には閉止状態にあるものであるが、圧縮室内部の圧力が高まるとスライドバルブ作動用気流出入孔１４より圧縮気が流入することでバイパス１５に直結するスライドバルブシリンダー１６内で、スライドバルブ１３と一体型であるスライドバルブピストン１７が押されプレート状のスライドバルブ１３を開放位置へとスライドさせるものである。
なお、当然ながら楕円ピストン３が上死点を過ぎ下死点方向へ向かうと圧縮室１２内部の圧力も低下することから、リターン用スプリングとして作用するスライドバルブ用スプリング１８によりスライドバルブ１３は閉止位置に戻るものである。
［図３］に示すように本考案の空圧式回転補助装置はペアとなる前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダー内の楕円ピストン３は、それぞれが形状やサイズの異なる前列用マスターロッド５と後列用マスターロッド６に連結されてマスターロッドのビッグエンドでクランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム１０長の異なるクランクピン１１周囲を回転することから、前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダー内の楕円ピストン３は上死点のタイミングが異なり、このことが圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３の作動により圧縮室１２内部に衝撃波を発生させる形状と構造であり、図１に示したように星型９気筒複列のシリンダー配置の場合、前列シリンダー１の二番シリンダーと後列シリンダー２の二番シリンダー、前列シリンダー１の三番シリンダーと後列シリンダー２の三番シリンダー、前列シリンダー１の四番シリンダーと後列シリンダー２の四番シリンダー、前列シリンダー１の五番シリンダーと後列シリンダー２の五番シリンダー、前列シリンダー１の六番シリンダーと後列シリンダー２の六番シリンダー、前列シリンダー１の七番シリンダーと後列シリンダー２の七番シリンダー、前列シリンダー１の八番シリンダーと後列シリンダー２の八番シリンダー、前列シリンダー１の九番シリンダーと後列シリンダー２の九番シリンダー間において、本体が１回転の間に９回の衝撃波を発生させ、それぞれの楕円ピストン３に連結するマスターロッドあるいはサブロッドがマスターロッドのビッグエンドでクランクピンを１８回押すことにより本体の回転力を補助するものである。
また、全てのシリンダーは圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波により、シリンダー内において押し下げられた楕円ピストン３が下死点付近に達した状態のピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔２１を有することから、圧縮により加熱したシリンダー内部の内気は流出し、交換に冷たい外気がシリンダー内に流入するものである。【００７６】  ［図４］は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合の複列シリンダー配列における圧縮室１２、バイパス１５、スライドバルブ１３とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、の関連をクランクシャフトと直角方向である回転方向から示した一実施形態であり、図１をクランクシャフトと直角方向である回転方向から示したものである。
［図４］に示すように本考案の空圧式回転補助装置はペアとなる前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダーが圧縮室１２を共有しているものであり、圧縮室１２は圧縮気の圧力を効率的にスライドバルブ１３方向あるいはピストンヘッド１９方向へと向かわせるために、圧縮室１２内部の形状をペアになるシリンダー内で向き合う配置をとる楕円ピストン３のピストンヘッド１９が一部密着する形状とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびに圧縮室１２を分割または連結するスライドバルブ１３を有するものであり、スライドバルブ１３により分割または連結することにより圧縮室１２内部で異なる圧力の圧縮波を衝突させることで衝撃波を発生させる形状と構造を有し、圧縮室１２は［図３］［図４］に示すように、スライドバルブ１３方向に絞りこまれた形状を示したものである。
また図中に示されるスライドバルブ１３のコントロール用のバイパス１５は本考案の圧縮室１２に圧縮気が逃げる構造が存在しないことから、スライドバルブ作動用気流出入孔１４を通じてバイパス１５内部は圧縮室１２とほぼ同圧であり、圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３はリターン用スプリングとして作用するスライドバルブ用スプリング１８により、圧縮室内部の圧力が低い場合にはバイパス１５内の圧力も低いことからスライドバルブ用スプリング１８は無負荷で開放された状態であり、スライドバルブ１３は閉止状態にあるものであるが、圧縮室内部の圧力が高まるとスライドバルブ作動用気流出入孔１４より圧縮気が流入することでバイパス１５に直結するスライドバルブシリンダー１６内で、スライドバルブ１３と一体型であるスライドバルブピストン１７が押されスライドバルブ用スプリング１８が圧縮されてプレート状のスライドバルブ１３を開放位置へとスライドさせるものであり、当然ながら楕円ピストン３が上死点を過ぎ下死点方向へ向かうと圧縮室１２内部の圧力も低下することから、リターン用スプリングとして作用するスライドバルブ用スプリング１８によりスライドバルブ１３は閉止位置に戻るものである。
［図３］［図４］中の気流制御ダクト２２へのインテーク４３はバルジ形状カウル２４の開口部奥に位置し、エクゾーストホール２３が本体表面から凹んだ位置２７に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流は吸い出されるものであり［図７］に記す。【００７７】  ［図５］は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒配置とした場合の複列シリンダー配列におけるスライドバルブ１３、スライドバルブピストン１７、スライドバルブ用スプリング１８、スライドバルブセッティングホール４４、スライドバルブ作動用気流出入孔１４、バイパス１５、圧縮室１２、インテーク４３、気流制御ダクト２２、エクゾーストホール２３の位置関係を示す概念図である。
圧縮室１２は［図３］に示したように圧縮気の圧力を効率的にスライドバルブ１３方向あるいはピストンヘッド１９方向へと向かわせるために、圧縮室１２内部の形状をペアになるシリンダー内で向き合う配置をとる楕円ピストン３のピストンヘッド１９が一部密着する形状とスライドバルブ作動用気流出入孔１４、ならびに圧縮室１２を分割または連結するスライドバルブ１３を有するものであり、本考案の空圧式回転補助装置シリンダーと圧縮室１２に圧縮気が逃げる構造が存在しないことから、圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３はリターン用スプリングとして作用するスライドバルブ用スプリング１８により、圧縮室内部の圧力が低い場合には閉止状態にあるものであるが、圧縮室内部の圧力が高まるとスライドバルブ作動用気流出入孔１４より圧縮気が流入することでバイパス１５に直結するスライドバルブシリンダー１６内で、スライドバルブ１３と一体型であるスライドバルブピストン１７が押されプレート状のスライドバルブ１３を開放位置へとスライドさせるものである。
なお、当然ながら楕円ピストン３が上死点を過ぎ下死点方向へ向かうと圧縮室１２内部の圧力も低下することから、リターン用スプリングとして作用するスライドバルブ用スプリング１８によりスライドバルブ１３は閉止位置に戻るものである。
また、スライドバルブセッティングホール４４はスライドバルブセッティング時、あるいはメンテナンス時に使用されるものであり、シールボルト４５でシールされることで圧縮気が逃げない密閉構造が確保されているものである。【００７８】  ［図６］は、本考案の空圧式回転補助装置のピストンの関連を示した一実施形態であり、特徴的な回転方向へ圧力面積が大きな楕円の断面形状とスライドバルブ１３方向にスラントし圧縮室１２内部の形状に合わせた形状に密着して盛上り、頂部に凹面スペース２０とインナーピストン用吸排気孔３０を有するピストンヘッド１９、楕円ピストン３内に２重インナーシリンダー３６構造で設けられるインナーピストン２８、楕円ピストン３内部でインナーピストン２８のシリンダーヘッド方向に向けて設けられたインナーピストン用スプリング２９、ならびに楕円ピストン用リング３１、楕円ピストン用バックアップリング３２、インナーピストン用リング３３、インナーピストン・バックアップリング３４を有し、［図４］に示したように本考案の空圧式回転補助装置はペアとなる前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダーが圧縮室１２を共有していることから、圧縮室１２は圧縮気の圧力を効率的にスライドバルブ１３方向あるいはピストンヘッド１９方向へと向かわせるために、圧縮室１２の内部形状ならびにピストンはペアになるシリンダー内で向き合った配置となる。
楕円ピストン３は圧縮室１２内部の形状に合わせ密着して盛上った形状を有するピストンヘッド１９が頂部に凹面スペース２０とインナーピストン用吸排気孔３０を有し、スライドバルブ１３方向にスラントした構造と形状により、ピストン上昇時に圧縮気をスライドバルブ１３方向へと向かわせながら圧縮反発圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン下降時には圧縮気の反発圧力に衝撃波を加えた圧縮波を受け、マスターロッドあるいはサブロッドへと伝えるものである。
この、楕円ピストン３はピストンヘッド１９が圧縮室１２内部の形状に合わせた形状を有することからピストンヘッド１９はスライドバルブ１３方向にスラントし頂部の凹面スペース２０とインナーピストン用吸排気孔３０により圧縮室１２内部でスライドバルブ１３方向へ圧縮気を向かわせるものであり、圧縮時に楕円ピストン３が圧縮室１２に達した後に楕円ピストン３内部でインナーピストン２８が遅れて上死点に達し、楕円ピストン３とは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔３０から２段目の圧縮気を送り出す構造から、スライドバルブ１３位置に圧縮波を効果的に激突させるものであり、［図３］に示すように本考案の空圧式回転補助装置はペアとなる前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダー内の楕円ピストン３は、それぞれが形状やサイズの異なる前列用マスターロッド５と後列用マスターロッド６に連結されてマスターロッドのビッグエンドでクランクシャフト４同軸上のクランク角とクランクアーム１０長の異なるクランクピン１１周囲を回転することから、前列シリンダー１の一番シリンダーと後列シリンダー２の一番シリンダー内の楕円ピストン３は上死点のタイミングが異なり、このことが圧縮室を分割または連結するスライドバルブ１３の作動により圧縮室１２内部に衝撃波を発生させることに効果的に作動するものである。
また、楕円ピストン３内部に位置するインナーピストン２８はピストン径が異なること、またインナーピストン用吸排気孔３０の口径がさらに異なることから、ピストン下降時には圧縮室１２内部の圧縮気の反発圧力の圧縮波を主に楕円ピストン３が大きな面積で受けるものであり、インナーピストン２８はインナーピストン用吸排気孔から流入する反発圧力に衝撃波を加えた圧縮波にインナーピストン用スプリング２９の反発力を加えた圧力で下死点方向へマスターロッドあるいはサブロッドに力を伝えるものである。
なお、楕円ピストン３とインナーピストン２８は、それぞれ楕円ピストンリング３１、楕円ピストン・バックアップリング３２、インナーピストンリング３３、インナーピストンバックアップリング３４をそれぞれ有し、楕円ピストン３はシリンダー内部の傾倒防止に楕円ピストン・スカート３５を備え、インナーピストン２８は、インナーシリンダー３６のストロークを小さく設定することからスリッパーピストンであり、このことから本体と一体である前列シリンダー１と後列シリンダー２のシリンダー長を短く設定可能としているものである。
また、楕円ピストン３と同様にインナーシリンダー３６、ならびにインナーピストン２８も回転方向への圧力面積が大きな楕円の断面形状を有するものであり、前列シリンダー１の一番シリンダー内に挿入される楕円ピストン３と後列シリンダー２の一番シリンダー内に挿入される楕円ピストン３がスライドバルブ１３方向に向き合って配置されるものである。したがって当然ながら一実施形態を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合、図１に示したように前列シリンダー１の二番シリンダーと後列シリンダー２の二番シリンダー、前列シリンダー１の三番シリンダーと後列シリンダー２の三番シリンダー、前列シリンダー１の四番シリンダーと後列シリンダー２の四番シリンダー、前列シリンダー１の五番シリンダーと後列シリンダー２の五番シリンダー、前列シリンダー１の六番シリンダーと後列シリンダー２の六番シリンダー、前列シリンダー１の七番シリンダーと後列シリンダー２の七番シリンダー、前列シリンダー１の八番シリンダーと後列シリンダー２の八番シリンダー、前列シリンダー１の九番シリンダーと後列シリンダー２の九番シリンダー内の楕円ピストン３も向き合って配置されるものである。
また、楕円ピストン３は前列シリンダー１、後列シリンダー２に挿入されているものであるが、回転方向に僅かに大きくクリアランスを与えられているものである。【００７９】  ［図７］は、本考案の空圧式回転補助装置の本体クランクシャフト方向の両表面に配置されるインテークならびにエクゾーストホール、本体内部の気流制御ダクトの関連を示した一実施形態であり、本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件となる可能性を有することから、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体外部へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しないためにインテーク２１ならびに回転方向から見るとＸ型のダクト形状を有する気流制御ダクト２２とエクゾーストホール２３を有し、インテーク４３は円盤状本体の表面に設けられるバルジ形状カウル２４の開口部奥に位置し、エクゾーストホール２３が本体表面から凹んだ位置２７に設けられるものであり、円盤状の空圧式回転補助装置本体クランクシャフト方向表面のバルジ形状カウル２４開口部奥に位置するインテーク４３の形状は、本体表面に貼り付く気流を剥離し回転方向からの気流を流す形状で、回転中にはバルジ形状カウル２４後方に負圧が発生し気流制御ダクト２２内部へと気流を吸い込み、気流制御ダクト２２に流入した気流をダクト内部の翼型デバイス２５により速度の異なる気流としてダクト壁面２６に沿って加速してシリンダーを冷却し、本体表面の凹んだ位置２７に設けられるエクゾーストホール２３により排出するものである。
本考案の空圧式回転補助装置本体に内蔵される気流制御ダクト２２は、気流制御ダクト２２に流入した気流をダクト内部の翼型デバイス２５により速度の異なる気流としてダクト壁面２６に沿って加速してシリンダーを冷却し、本体表面の凹んだ位置２７に設けられるエクゾーストホール２３により排出するものである。本考案の空圧式回転補助装置本体に内蔵される気流制御ダクト２２は、ダクト内部で翼型デバイス２５とダクト壁面２６の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであり、エクゾーストホール２３により排出される気流はエクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流が排出されるものであり、エクゾーストホール２３により排出される気流は本体に沿って流れ、バルジ形状カウル２４と本体表面の涙滴型凹凸部で渦流を発生させることで、本体への外部気流の影響を排するものである。
なおバルジ形状２４・凹んだ位置２７と記した形状は本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合を一実施形態とした場合、円盤状本体の前列シリンダー１の一番シリンダー上部表面において回転方向からの涙滴型を半割にした形状が円盤状本体表面から盛上り、その回転方向先端にインテーク４３が、後列シリンダー１の一番シリンダー上部表面で回転方向からの逆涙滴型を半割にした形状が円盤状本体表面から凹んでいるものであり、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体外部へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失せずに、気流制御ダクト２２がダクト内部で翼型デバイス２５とダクト壁面２６の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであり、同時にこれらの全てが構造体として機能するものである。【００８０】  ［図８］は、本考案の空圧式回転補助装置の関連をクランクシャフトと直角方向である回転方向から示した一実施形態であり、［図７］をクランクシャフトと直角方向である回転方向から示したものであり、図中の矢印は気流の流れの一例を示したものである。【００８１】  ［図９］は、本考案の空圧式回転補助装置を２輪自転車の後ホイールに組み込んだ場合の一実施形態を示す概念図である。
ちなみに自転車等においては、人力、自然エネルギー等の外部動力要因を機械的機構によりホイールの回転力に変換し、ホイールと一体を成すタイヤ５０による対地駆動、あるいは慣性により走行するものであるが、本考案の空圧式回転補助装置をホイール４９に組み込み、クランクシャフトをフレームに固定した場合、ホイール４９が回転する事により、ホイールに組み込まれた本体が回転することで本体と一体型であるシリンダーも回転し、同様にマスターロッドとサブロッドもマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクシャフト同軸上のクランクピン周囲を回転することからマスターロッドとサブロッドに連結されたピストンはシリンダー内を往復し、この際にピストン上昇時はシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンとマスターロッドあるいはサブロッドを通じ、マスターロッドのビッグエンドにより固定されているクランクピンを押す力が発生し、星型複列に配置されるシリンダーが列別に異なる位相のクランク角を与えられることから、圧縮室とスライドバルブを共有する別列の隣合せるシリンダー２気筒はスライドバルブで隔別された圧縮室内部でピストン上昇時のトップエンドタイミングが異なることから発生する異なる空圧の圧縮気をスライドバルブが開放されることで圧縮室内部において衝突させることで、ピストン下降時にはシリンダーと圧縮室内の圧縮気反発力に衝撃波を加えた反発力がピストンとマスターロッドあるいはサブロッドを通じ、マスターロッドのビッグエンドにより固定されているクランクピンを押す力が発生することにより本体の回転方向への回転力を補助し、本体が装着されるホイールの回転に要する外部動力を補助する構造を有する装置であり、ホイールが回転する限り、常時ホイールの回転を補助するものである。
また、自転車等においては一般的に人力の外部動力要因をクランク、スプロケット、チェーンリング、チェーン又はドライブシャフト、フリーギア等の機械的機構により後ホイールの回転力に変換し、ホイールと一体を成すタイヤによる対地摩擦駆動、あるいは慣性により走行するものであり、前ホイールは多くの場合、対地摩擦により回転はしているものの駆動力は発生しておらず、操舵、および車体バランスのために存在しているものであるが、本考案の空圧式回転補助装置をホイールに組込んだ場合、ホイールと一体を成すタイヤ５０による対地摩擦駆動、あるいは慣性により回転するホイールが回転する事により空圧式回転補助装置が作動する機構と構造で補助駆動力が発生する事から、後ホイールは勿論、通常駆動装置を有さない前ホイールに空圧式回転補助装置を内蔵した場合、走行と同時に回転する前ホイールにおいても補助駆動力を発生するものである。
なお、本図は後輪駆動の２輪自転車の後ホイールに本考案の空圧式回転補助装置を組込んだ場合の一実施形態として表示したものであり、クランクとチェーンリングからチェーンにより後輪多段スプロケット４６にチェーンリングの回転が伝達されフリーギア４７を介してホイール４９に回転力を伝え、減速あるいは停止の際にはディスクブレーキ・ローター４８をキャリパーで締める一般的な自転車の後ホイールに空圧式回転補助装置を内蔵させたものとして示したものであり、変速装置、ディスクブレーキキャリパー等の図示は省略したものである。
空圧式回転補助装置をホイールに組込むことにより、各ホイールが駆動装置の有無にかかわらずホイールが回転するかぎり、その回転を補助する回転力を発生することから、電動自転車、モーターサイクル、３輪、４輪、６輪等の多装輪車、トレーラー、リヤカーその他の車両等においても同様の使用が可能であるものであり、全輪駆動となるのみならず、回転力補助はホイール個別の回転に追従することからデフ装置を省略することが可能となるものである。【００８２】  ［図１０］は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合のマスターロッドにサブロッドを繋げるロッドピン３７のスライドガイド３８とロッドリターン用カンチレバー単板スプリング３９の一実施形態を示す概念図であり、形状やサイズは異なるもののマスターロッド前列用５とマスターロッド後列用６は同一の働きであることから［図１０］は一実施形態としてマスターロッド後列用６をクランクシャフト方向から示したものである。
マスターロッド後列用６には楕円ピストン３がピストンピン４０でマスターロッド・スモールエンド４２に繋がり、マスターロッド・ビッグエンド９はクランクピン１１に繋がるものであり、マスターロッド・スモールエンド４２に直接繋がる楕円ピストン３以外の同列の後列シリンダー２に挿入される楕円ピストン３は、ピストンピン４０でサブロッド後列用８に繋がるものである。サブロッド後列用８はロッドピン３７でマスターロッド後列用６に繋がるものであるが、スライドガイド３８にスラストワッシャー４１でクランクシャフト方向に位置決めされたロッドピン３７が挿入され、マスターロッドにサブロッド後列用８の一本あたりに形状と曲げ応力が異なる２本のロッドリターン用カンチレバー単板スプリング３９が設けられることから、スライドガイド３８のガイドに沿ってサブロッド後列用８のロッドピン３７位置は移動するものである。
これにより、楕円ピストン３上昇時には後列シリンダー２内と圧縮室１２内の空気圧縮時の圧縮気反発力により圧力を受けた楕円ピストン３はマスターロッド後列用６あるいはサブロッド後列用８を介してマスターロッド後列用６のマスターロッド・ビッグエンド９によりベアリング５２を介してクランクピン１１を押すものであるが、この楕円ピストン３上昇時に後列シリンダー２内と圧縮室１２内に発生する圧縮反発力を楕円ピストン３に受け、楕円ピストン３とマスターロッド後列用６をロッドピン３７で繋げるサブロッド後列用８のロッドピン３７がマスターロッド後列用６に設けられているサブロッドロッドピン用スライドガイド３８中をロッドピン３７が移動し、ロッドリターン用カンチレバー単板スプリング３９により回転方向に移動していたロッドピン３７の圧力点が反回転方向に移動することから、サブロッドのピストンピンからの角度がマスターロッド・ビッグエンド９に対し反回転方向へとベアリング５２を介してロッドピン３７に圧力を加え、マスターロッドのビッグエンド９により固定されているクランクピン１１を押し、本体を回転方向へ回転させるものである。
また、楕円ピストン３が下降時には後列シリンダー２内と圧縮室１２内の圧縮気反発力により、圧力を受けた楕円ピストン３はマスターロッド後列用６あるいはサブロッド後列用８を介してマスターロッド後列用６のマスターロッド・ビッグエンド９によりクランクピン１１を押すものであるが、この楕円ピストン３下降時に後列シリンダー２内と圧縮室内に発生する圧縮反発力を楕円ピストン３に受け、楕円ピストン３とマスターロッド後列用６をロッドピン３７で繋げるサブロッド後列用８のロッドピン３７がマスターロッド後列用６に設けられているスライドガイド３８中をロッドピン３７が移動し、ロッドリターン用カンチレバー単板スプリング３９により回転方向に移動していたロッドピン３７の圧力点が反回転方向に移動することから、サブロッド後列用８のピストンピン４０からの角度がマスターロッドビッグエンド９に対し反回転方向でロッドピン３７に長いタイミングで圧力を加え、マスターロッド後列用６のマスターロッド・ビッグエンド９が固定されているクランクピン１１を押し、本体を回転方向へ回転させるものである。【００８３】  ［図１１］は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合のマスターロッドにサブロッドを繋げるロッドピン３７のスライドガイド３８とロッドリターン用カンチレバー単板スプリング３９の一実施形態ををクランクシャフトと直角方向である回転方向から示した概念図であり、形状やサイズは異なるもののマスターロッド前列用５とマスターロッド後列用６は同一の働きであることから［図１１］は一実施形態としてマスターロッド後列用６を示したものである。
なお、図中のマスターロッド後列用６のビッグエンドはベアリング５２を介してクランクピン１１にセットされるものであり、マスターロッド後列用６のスモールエンドはベアリングを介してピストンピン４０にセットされ、サブロッド後列用８のスモールエンドはベアリング５２を介してピストンピン４０にセットされ、マスターロッド側はベアリングを介してロッドピン３７でスライドガイド３８のガイド溝中をスラストワッシャー４１でクランクシャフト方向に位置決めされ移動するものである。
【産業上の利用可能性】
【００８４】  本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に回転力を補助する構造を有する装置であり、空圧式回転補助装置本体の作動に他エネルギーを使用することなく外部動力を補助することから資源の省エネルギー化を具体的に実現するものである。【００８５】  本考案の空圧式回転補助装置は、星型複列に配置されるシリンダー中の別列で位相の異なる２気筒のシリンダーが圧縮室を共有するものであるが、圧縮室を分割するスライドバルブを圧縮室内部において空圧で開閉させることにより、それぞれのシリンダー内で発生する異なる圧力をもつ２つの圧縮波を圧縮室内部で衝突させ、発生した衝撃波の圧縮波をピストン方向に向かわせる機構、構造の装置であり、それぞれのピストンのトップエンドタイミングが異なることから発生する異なる空圧の圧縮気をスライドバルブを開放し圧縮室内部において衝突させ、通常の圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波により、通常の圧縮気反発力のみの反発力に比較して、より大きなピストンへの圧力を発生させることから資源の省エネルギー化あるいは小型化を具体的に実現するものである。【００８６】  本考案の空圧式回転補助装置は、一般的な空気加圧装置あるいは空気圧駆動装置とは機能的に異なり、シリンダー内でピストンが上昇し圧縮室に空気を圧縮する過程で発生する圧縮時の反発圧力をピストンが受ける反力がマスターロッドとサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドにより、クランクシャフト同軸上に設けられクランクアーム長分だけクランクシャフトセンターとは異なる位置に固定されているクランクピンを押すことで本体の回転方向への回転力を補助するものであり、また、シリンダー内でピストンが下降する場合も同様に圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波がピストンを押す圧力がマスターロッドとサブロッドを介しマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押すことで、従来、抵抗要素としてきた反力を含めてエネルギーとする機構、構造の回転補助装置として外部動力エネルギーの省エネルギー化を成すものである。【００８７】  本考案の空圧式回転補助装置は、［００８６］項に記した、ピストン上昇時には圧縮室とシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力、ならびに、ピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された圧縮空気の圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力が発生するピストン上昇時と下降時の双方向でマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す機構であることから、マスターロッドにロッドピンで繋がる���ブロッドは、マスターロッドにロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングを有し、ロッドピンの圧力点を移動することにより回転方向へとサブロッドの角度を変え、ピストンからサブロッドを介しロッドピンに圧力が加ることからマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンが押され、シリンダーを介し本体を回転方向へ回転させるものであり、圧縮空気の反発力を利用する機構を装置の複雑化あるいは重量増加やサイズの拡大等を要さず、またコントロール装置の要もないことから、資源の省エネルギー化を具体的に実現するものである。【００８８】  本考案の空圧式回転補助装置は、［００８７］項に記した、マスターロッドにロッドピンのスライドガイドとロッドリターン用カンチレバー単板スプリングを有しロッドピンの圧力点を移動することで、ピストン上昇時には圧縮室とシリンダー内の空気圧縮時の反発力がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力、ならびに、ピストン下降時にはシリンダー内の圧縮された圧縮空気の圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波がピストンからマスターロッドとサブロッドを介してマスターロッドのビッグエンドが固定されているクランクピンを押す力が発生するピストン上昇時と下降時の双方向でマスターロッドのビッグエンドによりクランクピンを押す機構は、本考案の空圧式回転補助装置を星型９気筒複列のシリンダー配置とした場合には空圧式回転補助装置本体が１回転につき３６回クランクピンが押されて回転力を補助する機構と構造であることから、従来、抵抗力とされていた空気圧縮時の反発力を回転力に変換することで、資源の省エネルギー化を具体的に実現するものである。【００８９】  本考案の空圧式回転補助装置の楕円ピストンは、圧縮室内部の形状に合わせ密着して盛上った形状を有するピストンヘッドが頂部に凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔を有し、スライドバルブ方向にスラントした構造と形状により、ピストン上昇時に圧縮気をスライドバルブ方向へと向かわせながら圧縮反発圧力をマスターロッドあるいはサブロッドへと伝え、ピストン下降時には圧縮気の反発圧力に衝撃波を加えた圧縮波を受け、マスターロッドあるいはサブロッドへと伝えるものであり、楕円ピストンはピストンヘッドが圧縮室内部の形状に合わせた形状を有することからピストンヘッドはスライドバルブ方向にスラントし頂部の凹面スペースとインナーピストン用吸排気孔により圧縮室内部でスライドバルブ方向へ圧縮気を向かわせるものであり、圧縮時に楕円ピストンが圧縮室に達した後に楕円ピストン内部でインナーピストンが遅れて上死点に達し、楕円ピストンとは口径の異なるインナーピストン用吸排気孔から２段目の圧縮気を送り出す構造により、スライドバルブ位置に圧縮波を効果的に発生させ、［００８５］項で記したように、シリンダー別の上死点タイミングの差により異なる圧力をもつ２つの圧縮波をスライドバルブ位置で激突させた際にピストンによる圧縮気に方向性と時間差を与え、圧縮気の反発圧力に衝撃波を加えた圧縮波が発生する構造と形状を有することで、外部動力エネルギーの省エネルギー化を成すものである。【００９０】  本考案の空圧式回転補助装置の全てのシリンダーは圧縮気反発力に衝撃波を加えた圧縮波により、シリンダー内において押し下げられた楕円ピストンが下死点付近に達した状態のピストンヘッド上部位置のシリンダー側壁に吸排気孔を有することから、圧縮により加熱したシリンダー内部の内気は流出し、交換に冷たい外気がシリンダー内に流入するものである。本考案の空圧式回転補助装置においてはシリンダーのピストン下死点付近の位置にある吸排気孔より上部のシリンダーと圧縮室に圧縮気が逃げる構造が存在せず、また吸排気孔にバルブ装置あるいはタイミング装置といった関連装置を必要としない事から、シンプルな構造で生産加工、組立、メンテナンスを容易にするものである。【００９１】  本考案の空圧式回転補助装置は、構築する全ての機構がクランクシャフトを中心軸として放射状に配置される事により、空圧式回転補助装置を構成する機構そのものが剛性体として機能する構造であるのみならず、回転体としての回転バランスに優れた構造と配置を有するものであることから、空圧式回転補助装置が組み込まれる本体の剛性を負担することにより、資源の省エネルギー化を成すものである。【００９２】  本考案の空圧式回転補助装置においては、本考案の空圧式回転補助装置が装着されるホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体別に独立した装置であり、上記の回転体が回転する事で作動する事から、本考案の空圧式回転補助装置が装着されるホイールを一例とした場合には、駆動機構を有さないホイールにも駆動力は発生することから、２輪車の場合には２輪駆動、４輪車の場合には４輪駆動、６輪車の場合には６輪駆動が、あるいはトレーラー、リヤカー等にも全輪駆動が容易に実現するものであり、同時に回転力補助はホイール個別の回転に追従することから、前後左右のホイールに回転差を生じるデファレンシャル装置、あるいはホイールインモーター、ハブリダクション装置等の異なる機構に対応することが可能なものであることから、ユーザーの操作は勿論、生産加工、組立、メンテナンスを容易にするものである。【００９３】  本考案の空圧式回転補助装置は本体が流体中に露出する使用条件となる可能性を有することから、本体がクランクシャフト方向、あるいは回転方向から本体外部へ激突する外部気流の流体抵抗により回転力を損失しないためにインテークならびに回転方向から見るとＸ型のダクト形状を有する気流制御ダクトとエクゾーストホールを有し、インテークは円盤状本体の表面に設けられるバルジ形状カウルの開口部奥に位置し、エクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられるものであり、円盤状の空圧式回転補助装置本体クランクシャフト方向表面にバルジ形状カウルの開口部奥に位置するインテークの形状は、本体表面にの回転に伴い貼り付く気流をバルジ形状カウルで剥離し回転方向からの気流を流す形状で、回転中にはバルジ形状カウル後方に負圧が発生し気流制御ダクト内部へと気流を吸い込み、気流制御ダクトに流入した気流をダクト内部の翼型デバイスとダクト内部壁面の距離の差により速度の異なる気流としてダク���壁面に沿って加速してシリンダーを冷却し、本体表面の凹んだ位置に設けられるエクゾーストホールにより排出するものである。この気流制御ダクトは、ダクト内部で翼型デバイスとダクト壁面の距離の差により発生する加速気流の流れにより、本体の回転方向への回転力に寄与するものであり、エクゾーストホールにより排出される気流はエクゾーストホールが本体表面から凹んだ位置に設けられることにより、回転中には本体に沿って大気中へと気流制御ダクト内部の気流が排出されるものであり、エクゾーストホールにより排出される気流は本体に沿って流れ、バルジ形状カウルと本体表面の涙滴型凹凸部で渦流を発生させることで本体への外部気流の抵抗を低減し、外部動力エネルギーの省エネルギー化を成すものである。【００９４】  本考案の空圧式回転補助装置においては、一例として自転車のホイールに空圧式回転補助装置を内蔵した場合、走行環境がいかなる状態においてもホイールが回転する限りホイールに回転方向へのトルクが加えられるものである。
したがって、個々に異なる搭乗者の人力エネルギーと回転効率、車体軽量化等で支えられてきた従来の自転車による走行とは異なり、路面が走行可能な条件下であれば適切な変速ギア比の選択と人力エネルギーでホイールが回転する限りホイールにトルクが加えられることで、自転車車体の荷重ならびに積載荷重の問題、あるいは平地における走行と勾配がある路面、荒れた路面における人力エネルギー消費の差は従来の自転車と比較すると大幅に減少するものである。
なお、当然の事ながら、自転車の場合、原エネルギーの人力エネルギーには限りがある為、走行距離においては従来の自転車に比較し本考案の空圧式回転補助装置が装着されたホイールを有する自転車の走行距離はホイールに回転方向へのトルクが加えられることで人力エネルギーを省力化する事から大幅に増加するものであり、インフラ設備の整わない地域への長距離交通手段、輸送手段として活用可能であり、また大都市部、国立公園内等における大気汚染防護手段等の環境問題に完全対応が可能なものである。【００９５】  本考案の空圧式回転補助装置は［００９３］項に一例として記した自転車のホイールに空圧式回転補助装置を内蔵した場合に限らず、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の外部動力要因で回転する回転体への使用に際しても空圧式回転補助装置を内蔵あるいは装備することにより回転中の回転トルクが上昇する機構と構造で外部動力要因のエネルギーを絞りコントロールする事が可能となる事から、上記回転体を有する車両、船舶、航空機、発電機、その他回転機構を有する機械等においては、従来に比較して動力要因となる原動機、電動機等の小型化の実現が可能となり、自然エネルギーを動力要因とする場合は装置ならびに設備全体の小型化が可能となるものである。【００９６】  本考案の空圧式回転補助装置は回転方向の全周方向にシリンダー、ピストン、コンロッドが配置されていること、ならびにマスターコンロッドあるいはサブロッドがピストン上昇時、下降時の双方でクランクピンを押すことから、本体が外部動力要因で回転した場合、意図的に回転を停止するか何らかの抵抗が動力要因を上回り回転力を失う場合を除き、初動より常時回転方向への回転トルクが発生するものである。
通常の一般的な自転車は人力エネルギーにより当該自転車のチェーンリングに直結する左右のクランクを交互に踏み込んだ状態の、クランク下降時の９０度位置で最大回転トルクが、９０度位置前後で回転トルクが生み出されているものであり、一部のロードバイクに使用されるペダルとシューズを連結するビンディングペダルを別として、一般的な自転車は引き足と呼ばれるクランク上昇中には回転トルクは発生していないものである。
また、一般的な自転車はクランク１回転でチェーンリングが１回転し左右のクランクが、それぞれクランク下降時の９０度位置に最大回転トルク発生位置を有するが、前記［００９３］項に一例として記した自転車のホイールに空圧式回転補助装置を内蔵した場合、クランク位置に関係なく回転トルクがシリンダー列数ｘ１列シリンダー数ｘ２＝回転トルク発生回数、ホイール１回転の間に３６０度÷シリンダー列数÷１列シリンダー数＝発生タイミングにより全周方向でホイールに発生することで、搭乗者の人力エネルギーを省力化するものである。【００９７】  通常の一般的な自転車は、本体が人力エネルギーにより上り坂を登攀時には変速ギアの最低速回転ギア比を使用して回転トルクを倍増させて登攀するが、速度を維持するにはケイデンスとよばれる左右のクランクに直結するペダルの回転数がチェーンリングとギア比に対応して倍増して必要となるものであり、筋力及びその持久力は負担が増大するものである。
また、平地等の長距離走行では高速の移動が好ましいことから変速ギアの最高速回転ギア比を使用して速度を維持するが、上記に記したケイデンスは半減するものの、人体の心拍数が上がると共に、チェーンリングと最高速回転ギア比の関係で回転トルクは減少するものである。
したがって、登攀時、平地、カーブといった走行環境の変化にかかわらず回転トルクを常時発生させ、上り坂登攀時にも変速ギアの最低速回転ギア比を使用しないことでケイデンスを抑え、平地やカーブ等は最高速回転ギア比を使用してケイデンスを抑えながら回転トルクを増加させ、心拍数を抑えながら、筋力及びその持久力の負担を減らすことが好ましいものである。
本考案の空圧式回転補助装置は［００９４］項に一例として記した自転車のホイールに空圧式回転補助装置を内蔵した場合、［００９６］項に記したように搭乗者の人力エネルギーを省力化するものである。【００９８】  外部動力要因のエネルギーで回転する本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置のシリンダー内部においてピストンが下死点位置にある状態で、ピストンヘッド位置のシリンダー壁面に有するシリンダー内部への吸排気孔が、吸排気孔より上部のシリンダー内部と圧縮室内部に吸排気孔の開孔時以外は外気と接する機構を有さないことから、回転数が上がれば上がるほど、ピストンとシリンダーの摺動性や潤滑に問題を起こさない程度の圧縮過程によるシリンダーと圧縮室内の内気温度上昇が、ピストン上昇時の圧縮に際する反発力やピストン下降時の圧縮気の反発力に有利に働くものであり、［００９６］項に記した一般的な自転車が有する高速の長距離走行に対する問題、あるいは上り坂を登攀時に最低速回転ギア比を使用せずケイデンスを抑えることで、搭乗者の人体的負担を軽減し人力エネルギーを省力化する形状と構造を有するものである。
なお、吸排気孔より上部のシリンダー内部と圧縮室内部が吸排気孔の開孔時以外は外気と接する機構を有さない形状と構造、ならびにシリンダーと圧縮室内の内気が温度上昇することは、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の外部動力要因で回転する回転体への使用に際しても同様に、動力要因となる原動機、電動機等の省エネ化の実現が可能となり、自然エネルギーを動力要因とする場合も小さなエネルギーからの稼動を可能とするものである。【００９９】  本考案の空圧式回転補助装置を設置、あるいは装着するにあたっては、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定可能であれば、クランクシャフトを固定した対象がどのような動作で角度変化した場合も作動するものであり、作動中にクランクシャフトを固定した対象が角度変化した場合も問題なく回転体に追従して作動するものである。
また、回転補助装置を設定する、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転する機器が空圧式回転補助装置と一体構造でなくとも、空圧式回転補助装置を別ユニットとして回転部に連結設定することも当然可能であり、一例として、空圧式回転補助装置を貫通するクランクシャフトの一方が片持ちで固定部となり、反対側に突出するクランクシャフトがチューブ状のスクリュープロペラシャフト内部に設定されるベアリングで保持され、スクリュープロペラシャフトならびにスクリュープロペラは空圧式回転補助装置本体のケースに固定されるというような機器のレイアウトも可能であり、前記のホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等への設定以外にプーリー等の回転体に設定する等、機器設定レイアウトの自由度が高いことから、既存の設備に装着が容易なものである。
【符号の説明】
【０１００】１    前列シリンダー
２    後列シリンダー
３    楕円ピストン
４    クランクシャフト
５    マスターロッド前列用
６    マスターロッド後列用
７    サブロッド前列用
８    サブロッド後列用
９    マスターロッド・ビッグエンド
１０  クランクアーム
１１  クランクピン
１２  圧縮室
１３  スライドバルブ
１４  スライドバルブ作動用気流出入孔
１５  バイパス
１６  スライドバルブシリンダー
１７  スライドバルブピストン
１８  スライドバルブ用スプリング
１９  ピストンヘッド
２０  ピストンヘッド頂部凹面スペース
２１  吸排気孔
２２  気流制御ダクト
２３  エクゾーストホール
２４  本体表面バルジ形状カウル
２５  翼型デバイス
２６  ダクト壁面
２７  本体表面凹部
２８  楕円ピストン・インナーピストン
２９  インナーピストン用スプリング
３０  インナーピストン吸排気孔
３１  楕円ピストンリング
３２  楕円ピストンバックアップリング
３３  インナーピストンリング
３４  インナーピストンバックアップリング
３５  楕円ピストン・スカート
３６  インナーシリンダー
３７  ロッドピン
３８  スライドガイド
３９  ロッドリターン用カンチレバー単板スプリング
４０  ピストンピン
４１  スラストワッシャー
４２  マスターロッド・スモールエンド
４３  インテーク
４４  スライドバルブセッティングホール
４５  シールボルト
４６  後輪、多段スプロケット
４７  フリーギア
４８  ディスクブレーキ・ローター
４９  ホイール
５０  タイヤ
５１  クランクシャフト
５２  ベアリング
【図１】
0003201789.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003201789.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003201789.tif 000009
【図８】
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【図９】
0003201789.tif 000011
【図１０】
0003201789.tif 000012
【図１１】
0003201789.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月4日(2015.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】  また、本考案の空圧式回転補助装置においては、圧力エネルギーとなる空気圧は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として発生し、本体が回転した場合に回転数に関係なく回転部の回転方向に回転初期段階より圧力エネルギーが加わり外部動力を補助する構造により、資源の省エネルギー化を具体的に実現するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】  本考案の空圧式回転補助装置は、空圧式回転補助装置本体のセンターを貫通するクランクシャフトが、本考案の空圧式回転補助装置が装着される車両、船舶、航空機、あるいは建築物、構造物等に固定され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因、あるいは慣性により回転するホイール、ドライブシャフト、ブレード、ノーズコーン、ローターケーシング、ランナコーン、インペラー、スクリュープロペラ等の回転体の回転を原動力として本体が回転した場合に回転力を補助する構造を有する装置であり、本体が回転した場合に回転数に関係なく回転部の回転方向に回転初期段階より圧力エネルギーが加わり外部動力を補助することから資源の省エネルギー化を具体的に実現するものである。