JP4779881B2 - フリーピストンエンジン - Google Patents
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Description
シリンダと、該シリンダ内に往復動可能に嵌合されると共に該シリンダ内の燃焼圧力を受けるピストンと、を備えたフリーピストンエンジンにおいて、
前記シリンダの外部に配設され、前記ピストンと機械的に連動されて往復動されると共に永久磁石を保持した磁石保持体と、
前記シリンダの外部に配設され、前記磁石保持体の往復動によって発電を行う発電部と、
を備え、
前記ピストンと磁石保持体とが、歯車を介して連動され、
前記ピストンの移動方向と前記磁石保持体の移動方向とが互いに反対方向となるように設定されている、
ようにしてある。
前記ピストンが所定位置にまで移動したときに、前記連動機構または前記磁石保持体の一方に当接されて、該ピストンが該所定位置を超えて移動するのを規制するストッパが設けられている、ようにしてある(請求項2対応)。この場合、ピストンが所定位置を超えて移動するのをストッパによって規制して、安全上より一層好ましいものとなる。
前記ストッパは、前記ピストンが前記所定位置まで移動したときに前記歯車に係合されて該歯車の回転を規制するように設定されている、
ようにしてある(請求項3対応)。この場合、歯車を利用してピストンと磁石保持体との連動を確実に行いつつ、この歯車を有効に利用してストッパ機能を得ることができる。
前記一対のピストンが連結ロッドを介して互いに一体化されていて、該一対のピストンの行程が互いに異なるように設定され、
前記一対のピストンと前記磁石保持体とが前記連結ロッドを介して機械的に連動されている、
ようにしてある(請求項7対応)。この場合、一対のピストンの行程を相違させた運転によって、ピストンを圧縮方向に復帰移動させるためのリターンスプリング等の部材を別途用いるという複雑な構造を採択することなく連続運転を行なうことができる。また、連結ロッドそのものはシリンダ内を気密に往復動させる必要性がないので、磁石保持体との連結も容易となる。
前記一対の磁石保持体の各質量が、前記一対のピストンと前記連結ロッドとの一体化物の質量の半分の大きさに設定され、
前記一対の磁石保持体の移動速度が、前記一対のピストンの移動速度と等しくなるように設定されている、
ようにしてある(請求項8対応)。この場合、一対の磁石保持体を、シリンダの軸線を挟むようにバランスよく配設しつつ、一対のピストンと連結ロッドとの一体化物の往復動による振動を、一対の磁石保持体によって効果的に低減することができる。
(1)要求発電量が極めて少ないとき
発進時や極軽負荷時でかつバッテリ22の蓄電量が大きいときである。このときは、発電機12での発電は行われず(フリーピストンエンジン10の停止状態)、バッテリ22からのみモータ1へ電力が供給される。
(2)要求発電量が少ないとき
軽負荷〜中負荷時でかつバッテリ22の蓄電量が多いときである。このときは、発電機12での発電が行われて(フリーピストンエンジン10が作動)、発電機12からもっぱらモータ1へ電力が供給される(若干の余剰電力分を発電して、余剰電力をバッテリ22に蓄電するようにしてもよい)。
(3)要求発電量が中〜大のとき
軽負荷〜高負荷時でかつバッテリ22の蓄電量が少ないときである。このときは、発電機12で走行に必要な電力以上の十分な発電が行われて(フリーピストンエンジン10が作動)、発電機12からモータ1へ電力が供給されると共に、十分な余剰電力がバッテリ22に蓄電される。
(4)回生制動時
モータ1が駆動輪2R、2Lによって駆動される発電機として機能されるときである。このときは、モータ1で発電された電力がバッテリ22に蓄電される。なお、フリーピストンエンジン10は、停止してもよいが、次の発電に備えて、極低速で運転を継続させることもできる。
2R、2L:駆動輪
10:フリーピストンエンジン
11:エンジン本体
12:発電機
13a、13b:ストッパ
14a、14b:ストッパ
22:バッテリ
30シリンダ部材
31:第1シリンダ
32:第2シリンダ
41:第1ピストン
42:第2ピストン
43:連結ロッド
51:第1燃焼室
52:第2燃焼室
61,62:磁石保持体
63,64:永久磁石
65,66:コイル(発電部)
71,72:ラック(連動用)
75,76:中間歯車(連動用)
81、82:ラック(連動用)
75A、75B:中間歯車(減速用)
76A、76B:中間歯車(減速用)
Claims (8)
- シリンダと、該シリンダ内に往復動可能に嵌合されると共に該シリンダ内の燃焼圧力を受けるピストンと、を備えたフリーピストンエンジンにおいて、
前記シリンダの外部に配設され、前記ピストンと機械的に連動されて往復動されると共に永久磁石を保持した磁石保持体と、
前記シリンダの外部に配設され、前記磁石保持体の往復動によって発電を行う発電部と、
を備え、
前記ピストンと磁石保持体とが、歯車を介して連動され、
前記ピストンの移動方向と前記磁石保持体の移動方向とが互いに反対方向となるように設定されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項1において、
前記ピストンが所定位置にまで移動したときに、前記連動機構または前記磁石保持体の一方に当接されて、該ピストンが該所定位置を超えて移動するのを規制するストッパが設けられている、ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項2において、
前記ストッパは、前記ピストンが前記所定位置まで移動したときに前記歯車に係合されて該歯車の回転を規制するように設定されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記ピストンの質量と移動速度との積が、前記磁石保持体の質量と移動速度との積と等しくなるように設定されている、ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、
前記ピストンの移動速度よりも前記磁石保持体の移動速度が遅くなるように設定されている、ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、
前記ピストンの移動速度よりも前記磁石保持体の移動速度が早くなるように設定されている、ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、
同一直線上において前記シリンダおよびピストンがそれぞれ一対設けられ、
前記一対のピストンが連結ロッドを介して互いに一体化されていて、該一対のピストンの行程が互いに異なるように設定され、
前記一対のピストンと前記磁石保持体とが前記連結ロッドを介して機械的に連動されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。 - 請求項7において、
前記磁石保持体が、シリンダの軸線を挟むようにして一対設けられ、
前記一対の磁石保持体の各質量が、前記一対のピストンと前記連結ロッドとの一体化物の質量の半分の大きさに設定され、
前記一対の磁石保持体の移動速度が、前記一対のピストンの移動速度と等しくなるように設定されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
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