田舎の西北: ページの作成:「{{出典の明記|date=2013年11月4日 (月) 10:33 (UTC)}} '''ピストン運動'''（ピストンうんどう）は、シリンダー内部をピストンが往...」

2019-12-17T01:09:46Z

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{{出典の明記|date=2013年11月4日 (月) 10:33 (UTC)}}
'''ピストン運動'''（ピストンうんどう）は、[[シリンダー]]内部を[[ピストン]]が往復運動すること。多くは回転運動に変換して利用する。

==利用の歴史==
この「シリンダー・ピストン」構造は一定の[[冶金学|金属加工技術]]が在れば簡単に製作できる事から、[[産業革命]]の時代には[[蒸気機関]]（蒸気エンジン）が盛んに動力として利用された。水蒸気では余り高い圧力が得られなかったが、水が沸騰できる低い温度でも一定の圧力が得やすい他、大型化することで低圧でも充分実用的な装置を作ることができ、産業・交通面で大いに利用された。

初期のものでは直径が1～5mもあるような大型のはずみ車を必要としたが、後にこれは金属加工技術の向上などによって小型化されていった。初期のものは[[イギリス]]の[[ロンドン]]にある[[サイエンス・ミュージアム|科学博物館]]で蒸気エンジン実動模型（ただし現在展示中のものは[[電動機|モーター]]ではずみ車を回転させている）を見る事ができる。小型の物ではアルコールランプを使った模型が同ロンドン市内の[[ハムレーズ]]（[[玩具]]専門[[百貨店]]）でも購入可能である。

これら蒸気エンジンは[[気密]]性を保持するために[[油]]を浸した[[布]]などが利用されており、この[[パッキン]]構造で高圧蒸気の圧力をピストンに伝えていた。この構造は[[燃焼]]などの熱に耐えられないため、これを応用・発展させて内燃機関にする事は到底不可能である。

後に金属の切削加工技術が発達、[[鉄]]などの耐熱性のある[[金属]]（パッキングに[[石綿]]も利用した）のみで構成された密閉シリンダー構造が可能となると、[[ガソリンエンジン]]が作れるようになった。現在では金属加工技術は更に向上、[[ディーゼルエンジン]]等の高温・高圧で駆動するエンジンも一般に広く利用されている。

これらは高圧のガスで駆動させる構造であるため、[[ボンベ]]等に蓄えられた高圧ガス（圧縮空気や[[二酸化炭素|炭酸ガス]]といったもの）で駆動する物も作る事ができる。1980年代以降には、[[アクリル樹脂]]でできた圧縮空気によって駆動する空気エンジンを搭載した玩具も数多く登場している。
{{Double image aside|right|ピストンバルブ交換2.jpg|200|ピストンバルブ交換1.jpg|200|フラッシュバルブの蓋を外した状態|点検で取り出されたピストンバルブの様子}}

また、身近な利用例に[[和式便器|水洗便器]]用洗浄弁である[[フラッシュバルブ (栓)|フラッシュバルブ]]の[[ピストンバルブ]]がある。
[[フラッシュバルブ (栓)|フラッシュバルブ]]式の水洗便所では、水を流す度に[[ピストンバルブ]]が高圧で往復運動して、[[便器]]に供給する[[水流]]の出力を[[制御]]する。

[[フラッシュバルブ (栓)|フラッシュバルブ]]の作動原理は、押し棒レバー等の[[起動]]弁を操作すると、内蔵されている[[ピストンバルブ]]の[[安全弁|リリーフバルブ]]の[[安全弁|逃し弁]]が開き、ピストンバルブ上部の圧力室部に溜まった、高水圧の水が抜けるので、給水圧力で[[ピストンバルブ]]が上昇し吐水（便器への給水）が始まり、同時にピストンバルブの[[ストレーナー]]（[[フィルター]]）から小穴を経て圧力室に水が徐々に入り、やがて圧力室の水圧が高くなると[[ピストンバルブ]]が下降しはじめて、ついに自動的に水が止まる。

==内燃機関・外燃機関==
[[熱膨張]]したガス圧を利用する[[内燃機関]]・[[外燃機関]]に多く使われる動力変換様式で、一定の気密があるシリンダー内を加圧・もしくはガスを膨張させ、そのシリンダーの一端にあるピストンを押す力とする。このシリンダーが押された力を[[クランク (機械要素)|クランク]]や[[カム]]等といった物を利用して軸の回転運動に変換、これで[[機械|機械装置]]を駆動させる動力などに利用する。

[[熱機関]]による「熱から運動を生み出す」ために広く用いられる様式であるが、シリンダーの長さに限りがあるため、ピストンを外部から動力を入力して元に戻す必要がある。この際、内部のガスは排出され、ピストンは加圧前の状態に収まる。

この
#加圧または膨張
#圧力をピストンの運動エネルギーに変換
#減圧しながら外部からの入力によってピストンを所定位置に戻す
というプロセスを繰り返す事によって、連続的に運動エネルギーを発生させる。なお外部からの運動エネルギー入力には、[[慣性]]の力を利用した[[はずみ車]]（フリクション）や他のシリンダーからの動力などが利用されるが、小型の物では[[ばね|バネ]]などに蓄えられた歪みを利用する場合もある。

{{DEFAULTSORT:ひすとんうんとう}}
[[Category:工学]]

ピストン運動 - 変更履歴

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