JPH0355681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃シリンダ内の燃焼ガスのエネル
ギーをフリーピストンを用いて液圧エネルギーに
変換して圧液を発生するようにしたいわゆる液圧
式フリーピストン内燃機関利用形の圧液発生装置
に関するものである。

［従来の技術］ この種の液圧式フリーピストン内燃機関は、構
造が簡単で長寿命化が可能であり出力制御が容易
に行なえるほど多くの長期を有し、従来から種々
のものが開発されている。ところが、従来のもの
はいずれも前記液圧エネルギー負荷、たとえば液
圧モータが前記フリーピストンの動きに直接影響
を与えるような構成をなしている。そのため、ピ
ストンの往復動作をコンロツドとクランクシヤフ
トとを用いて回転動作に変換して出力するように
した通常の機械式内燃機関と同様、負荷変動の激
しい使用状況の下では多くの欠点があらわれる。

［発明が解決しようとする課題］ すなわち、このようなものでは、負荷の大きさ
に応じて１サイクル当りの燃料供給量を変化させ
なければならないため、燃料制御系統の構造が複
雑になる。また、液圧モータから取出される出力
動作が非常に小さい部分負荷時においては内燃シ
リンダ内の平均ガス圧力が低い状態で運転が行わ
れため、高い熱効率を維持することができない。
さらに、負荷変動によつて内燃シリンダ内におけ
る燃焼条件が変化するので燃焼室の設計や排気ガ
ス対策が難しい等の欠点がある。

本発明は、このような課題を解決することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上のような目的を達成するため
に、次のような構成を採用したものである。

すなわち、２サイクル内燃シリンダと、この内
燃シリンダ内に往復動作可能に設けたフリーピス
トンと、非可逆流路系から作動液の供給を受けな
がら前記フリーピストンを吸気圧縮方向に往動作
させるとともに前記内燃シリンダ内の燃焼ガス圧
力による前記フリーピストンの復動作力を利用し
て出力用作動液を吐出する機液変換手段と、この
機液変換手段から出力用の逆止弁を介して吐出さ
れる出力用作動液をエネルギ保有状態で貯留する
アキユムレータと、逆止弁を通過してアキユムレ
ータ側に導かれた出力用作動液の圧力が所定の値
を下まわつた場合のみ前記フリーピストンに作動
を許容するパイロツト圧作動形のピストン作動制
御手段を設けたものである。

［作用］ このような構成のものであれば、アキユムレー
タ内のエネルギ保有状態が所定レベルよりも低
く、出力用の逆止弁を通してアキユムレータ側に
導かれた出力用作動液の圧力が設定値よりも低い
場合には、ピストン作動制御手段がフリーピスト
ンの動きを拘束することがないので、フリーピス
トンが内燃シリンダ内で往復動作を行う。すなわ
ち、この際には、非可逆流路系から作動液の供給
を受けながら、フリーピストンが吸気圧縮方向に
往動作し、所定の位置で内燃シリンダ内の燃料の
爆発的な燃焼が惹起される。そして、その燃焼ガ
ス圧力により前記フリーピストンが復動作する時
に、前記作動液が押出されるが、その作動液は、
非可逆流路系へは逆流できず、出力用作動液とし
て出力用逆止弁を介して吐出される。そして、こ
の動作が繰り返し営まれることにより、出力用作
動液が順次出力用逆止弁を通してアキユムレータ
側へ送り出される。アキユムレータ側に吐出され
た出力用作動液は、逆止弁の逆流防止作用により
気液変換手段側へ逆流することはできないので、
液圧モータ等の負荷に向けて出力されるととも
に、その残りが前記アキユムレータに蓄積され
る。そのため、フリーピストンが往復動作を繰り
返していると、アキユムレータの作動液蓄積量が
増大し、そのエネルギ保有状態が向上して、アキ
ユムレータ側の出力用作動液の圧力が上昇してく
る。そして、その圧力が設定値を上回ると、ピス
トン作動制御手段の働きによつて、前記フリーピ
ストンが復動作終了位置でロツクされることにな
り、気液変換手段からの出力用作動液の吐出は休
止される。その間は、前記アキユムレータから出
力用作動液が液圧モータ等の負荷に向けて出力さ
れることになるので、このアキユムレータの作動
液蓄積量は漸減し、その出力用作動液の圧力が低
下しはじめる。そして、その圧力が設定値を下回
ると、前記ピストン作動制御手段によるピストン
ロツク状態が解除され、フリーピストンが再び往
復動作を開始する。

したがつて、このようなものであれば、フリー
ピストンには、負荷の変動が直接に作用すること
がなくなり、フリーピストン内燃機関を高い効率
で運転することが可能となる。すなわち、負荷が
小さな部分負荷時においても、内燃シリンダとフ
リーピストンとによつて営まれる１回づつのサイ
クルは、最大負荷時と同じように平均ガス圧力が
高い状態で行われる。したがつて、部分負荷時で
も最大負荷時と同程度の高い熱効率でガスサイク
ルが行われる。そして、１回づつの各燃焼が、出
力動力の大きさによらず、常に同じ条件で行われ
るので、燃焼室の設計や排気ガス対策等がやり易
くなる。

また、前記ピストン作動制御手段を、パイロツ
ト圧作動形のものにしているので、電気的な制御
装置等を一切使用することなしに、前述した作動
を営なませることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

実施例 １（第１図） 周知な構成をなす２サイクル内燃シリンダ１内
にフリーピストン２を往復動作可能に嵌合させて
いる。そして、このフリーピストン２を機液変換
手段たる液圧シリンダ３のピストン３ａに連結
し、前記フリーピストン２が往復動作を行つた場
合に前記液圧シリンダ３のポンプ室３ｂの容積が
増減するようにしている。また、この液圧シリン
ダ３のポンプ室３ｂを作動液送給管４を介して負
荷としての液圧モータ５の流入口５ａに連通させ
るとともに、該液圧モータ５の流出口５ｂを作動
液回収管路６を介して前記液圧シリンダ３のポン
プ室３ｂに接続している。出力用作動液の供給を
受ける負荷は液圧モータのみには限定されない
が、以下液圧モータを例に本発明を説明する。そ
して、前記作動液送給管路４の始端近傍部に、前
記液圧シリンダ３側から前記液圧モータ５方向へ
の作動液の流れのみを通過させる出力用の逆止弁
７を介挿するとともに、該作動液送給管４の前記
逆止弁７よりも下流部分に高圧側アキユムレータ
８を設けている。また、前記作動液回収管路６の
終端近傍部に、前記液圧モータ５側から前記液圧
シリンダ３方向への作動液の流れのみを通過させ
る逆止弁９を介挿することにより、前記液圧シリ
ンダ３に圧縮用作動液を供給するための非可逆流
路系１０を構成するとともに、該作動液回収管路
６の前記逆止弁９よりも上流部分に低圧側アキユ
ムレータ１１を設けている。さらに、この作動液
回収管路６の前記逆止弁９と前記低圧側アキユム
レータ１１との間に位置する部位にピストン作動
液制御手段たるカツトオフ弁１２を介挿してい
る。カツトオフ弁１２は、逆止弁７を通してアキ
ユムレータ８側に導かれた出力用作動液の圧力、
換言すれば、作動液送給管路４内の液圧をパイロ
ツト圧として受圧し、そのパイロツト圧が所定の
値を上まわると閉路状態となり、所定の値を下回
ると開路状態になるようにしたパイロツト圧作動
形のものである。一方、前記液圧モータ５は、正
逆転可能な可変容量形のものであり、操作レバー
等の操作により１回転当りの押退け容積を調節す
ることができるようになつている。なお、この実
施例は要部のみを原理的に示したものであり、内
燃機関始動用の回路等は省略してある。

次いで、液圧発生装置の作動を説明する。

高圧側アキユムレータ８内の圧力が所定の設定
値よりも低い場合には、カツトオフ弁１２が開い
ているため、低圧値アキユムレータ１１に蓄えら
れている圧縮用作動液が前記カツトオフ弁１２お
よび逆止弁９を通して液圧シリンダ３のポンプ３
ｂに供給される。そのため、該液圧シリンダ３の
ピストン３ａが図中上方へ押し上げられフリーピ
ストン２を吸気圧縮方向に往動作させる。そし
て、フリーピストン２が上死点に達して膨脹行程
に移行すると該フリーピストン２が内燃シリンダ
１内の燃焼ガス圧力によつて強制的に復動作させ
られ前記液圧シリンダ３のポンプ室３ｂの容積が
縮小する。その結果、前記ポンプ室３ｂ内の作動
液が液圧シリンダ３外へ吐出され、非可逆流路系
１０に逆流できないために逆止弁７を通して高圧
側アキユムレータ８へ送られる。そして、フリー
ピストン２が不死点に達し内燃シリンダ１内の燃
焼ガスがシリンダ１外へ排気されてしまうと液圧
シリンダ３内の作動液の圧力が低下し再び低圧側
アキユムレータ１１内の圧縮用作動液がカツトオ
フ弁１２および逆止弁９を通して前記液圧シリン
ダ３内に供給され前述した行程が繰り返される。
すなわち、前記内燃ピストン２の往復運動に応じ
て逆止弁７，９が自動的に作動するので、カツト
オフ弁１２が開いている限り、２サイクル内燃シ
リンダ内のガスの圧縮膨脹が順次繰返され運転が
継続する。この場合に膨脹行程毎に液圧シリンダ
３から高圧側アキユムレータ８へ送られる出力用
作動液の圧力は、前記低圧側アキユムレータ１１
に蓄えられている圧縮用作動液の圧力よりも当然
高くなり、両者の圧力差が液圧モータ５に作用し
て該液圧モータ５の出力軸５ｃにトルクを発生さ
せる。

ところで、この液圧発生装置では、内燃機関の
膨脹行程時に液圧シリンダ３から逆止弁７を通し
て高圧側アキユムレータ８方向へ吐出される出力
作動液の流量の平均値が前記液圧モータ５を通過
する出力用作動液の流量よりも大きい場合には、
その流量差分の出力用作動液は高圧側アキユムレ
ータ８に貯留され、それに伴つて圧力が上昇す
る。そして、高圧側アキユムレータ８内の圧力が
所定の値に達すると、その圧力が信号となつて前
記カツトオフ弁１２が閉じる。その結果、低圧側
アキユムレータ１１から逆止弁９を通して液圧シ
リンダ３に向かう圧縮用作動液の流れが遮断さ
れ、フリーピストンは膨脹行程が終了した位置で
静止したままとなる。そして、高圧側アキユムレ
ータ８内に貯留された出力用作動液が液圧モータ
５によつて消費され該出力用作動液の圧力が所定
の値を下回ると、その低下した圧力が信号となつ
て前記カツトオフ弁１２が解放され、前述したフ
リーピストン２の往復動作が再開されて、新たな
出力用作動液が前記高圧側アキユムレータ８に補
給される。

本発明の圧液発生装置は以上のとおり作動する
が前記カツトオフ弁１２の感度を高くすることは
比較的容易であるから、高圧側アキユムレータ８
内の圧力が所定の値よりもごくわずか高くなるだ
けでフリーピストン２が停止し、また、ごくわか
低くなるだけでフリーピストン２の運転が再開さ
れるように設定することができ、したがつて高圧
側アキユムレータ８内の圧力を略一定の値に保こ
とが可能である。従つて、高圧側アキユムレータ
８内の圧力が事実上常時一定に保たれていると、
１回の膨脹行程で液圧ピストン３ａが作動液に与
える仕事量も常に一定となり、負荷すなわち液圧
モータ５の消費流量（出力動力の大きさ）によつ
て変化することがない。この事は、１回の膨脹行
程で燃焼ガスがフリーピストン２に与える仕事量
も出力動力の大きさによらず常に一定値であるこ
とを意味しており、１回の燃焼に関与する燃料と
空気の量が常に一定量で良いことを示している。
具体的には、例えば、１回当りの燃焼噴射量は一
定値に固定されたままで良く、負荷の大きさに応
じて変える必要がない。

したがつて、このような構成のものであれば１
回当りの燃料の噴射量一定のままでも自動的に出
力動力の大きさが制御されるので、従来のような
１回当りの燃料噴射量を負荷の大きさに応じて変
化させるようにしたものよりも燃料制御系統の構
造がはるかに簡単となる。また、液圧モータ５か
ら取り出される出力動力が非常に小さい部分負荷
時でも、内燃シリンダ１とフリーピストン２とに
よつて営まれる１回ずつのサイクルは、最大負荷
時と同じように平均ガス圧力が高い状態で行われ
る。したがつて、部分負荷時でも最大負荷時と同
程度の高い熱効率でガスサイクルが行われる。さ
らに、１回ずつの各燃焼が、出力動力の大きさに
よらず常に同じ条件で行われるので、燃焼室の設
計や排気ガス対策などがやりやすくなる等の優れ
た効果が得られる。

そして、このようなものであれば、液圧モータ
５に常に一定の差圧が作用するので、この実施例
のように液圧モータ５を可変容量形のものにすれ
ば、該液圧モータ５の１回転当りの押のけ容積を
適宜調節することによつて、出力軸５ｃのトルク
と回転速度を零も含めて正逆両回転方向において
意のままに制御することができる。ただし、液圧
モータ５の消費流量が、フリーピストン２の連続
運転によつて得られる最大吐出し流量よりも大き
くなると、高圧側アキユムレータ８の設けられて
いる作動液送給管路４内の圧力が低下し、フリー
ピストン２はスロークエンドに衝突するようにな
り、同時に液圧モータ５の有効トルクも低下す
る。したがつて、液圧モータ５の消費流量がフリ
ーピストン２の吐出し得る最大流量を越えること
のない範囲で液圧モータ５の１回転当りの押退け
容積を調節することが必要であることは勿論であ
る。なお、このようなものであれば、液圧モータ
５を液圧ポンプとして作動させることにより、液
圧ブレーキとしても使うことができ、負荷の制動
時のエネルギを回収して高圧側アキユムレータ８
に貯留しておき、次に負荷を動かす時に有効利用
することも可能である。

実施例 ２（第２図、第３図） この実施例は、対向ピストン形の液圧式フリー
ピストンデイーゼル機関を主要な構成要素とする
液圧発生装置である。すなわち、２サイクルデイ
ーゼルシリンダ１′内に対をなすフリーピストン
２′，２′を対向配置し、これら両フリーピストン
２′，２′の先端面間に燃焼室１′ａを形成してい
る。そして、これら各フリーピストン２′，２′の
基端に機液変換手段たる液圧シリンダ３′，３′の
液圧ピストン３′ａ，３′ａを連結し、前記フリー
ピストン２′，２′が往復動作を行つた場合に前記
液圧シリンダ３′，３′のポンプ室３′ｂ，３′ｂの
容積が増減するようにしている。また、これら各
液圧シリンダ３′，３′のポンプ室３′ｂ，３′ｂを
作動液送給管路４′を介して負荷側の液圧モータ
５′の流入口５′ａに連通させるとともに、該液圧
モータ５′の流出口５′ｂを作動液回収回路６′，
６′を介して前記液圧シリンダ３′，３′のポンプ
室３′ｂ，３′ｂに接続している。そして、前記各
作動液送給管路４′，４′の始端近傍部に、前記液
圧シリンダ３′側から前記液圧モータ５′方向への
作動液の流れのみを通過させる出力用の逆止弁
７′，７′を介挿するとともに、該作動液送給管路
４′，４′の終端合流部４′ａに高圧側アキユムレ
ータ８′を設けている。また、前記作動液回収管
路６′，６′の終端近傍部に、前記液圧モータ５′
側から前記液圧シリンダ３′，３′方向への作動液
の流れのみを通過させる逆止弁９′，９′を介挿す
ることにより、前記液圧シリンダ３′，３′に圧縮
用作動液を供給するための非可逆流路系１０′を
構成するとともに、該作動液回収管路６′，６′の
始端側合流部６′ａに低圧側アキユムレータ１
１′を設けている。さらに、この始端側合流部
６′ａの前記低圧側アキユムレータ１１′よりも下
流部分にピストン作動制御手段たるカツトオフ弁
１２′を介挿している。カツトオフ弁１２′は、ポ
ペツト１２′ａを、パイロツト室１２′ｂ又はパイ
ロツト室１２′ｄ内に導入されると液圧とスプリ
ング１２ｃの押圧力とによつて閉止方向に押圧す
るようにしたパイロツト圧作動形のもので、前記
パイロツト１２′ｂはパイロツト圧導入用管路１
３を介して前記作動液送給管路４′に連通させて
ある。詳述すれば、このカツトオフ弁１２′のポ
ペツト１２′ａは、第２図及び第３図に示すよう
に、弁本体１２１と、この弁本体１２１の基端面
１２１ａから突設した受圧ロツ１２２とからなる
もので、前記弁本体１２１の基端面１２１ａを前
記パイロツト室１２′ｂに臨ませるとともに、前
記受圧ロツド１２２の先端面１２２ａを前記パイ
ロツト室１２′ｄに臨ませている。そして、前記
両パイロツト室１２′ｂと１２′ｄの連通は、前記
受圧ロツド１２２により断たれている。なお１４
は運転・停止管制弁、１５は前記作動液回収管路
６′ａに作動液を補給するための漏れ補給用液圧
ポンプ、１６はこの液圧ポンプを駆動するための
始動電動機、１７はリリーフ弁、１８は補機類、
１９は補機駆動用液圧モータである。また、２１
は燃料噴射弁、２２は前記フリーピストン２′を
外方へ付勢する同期運動用ばねである。

次いで、この液圧発生装置の作動を説明する。

機関が停止している間は、運転・停止管制弁１
４が第２図に実線で示す位置ａに切換えられてい
る。そのとき、液圧シリンダ３′のポンプ室３′ｂ
に連通している管路２３がタンク２４に解放され
ているので、同期運動用ばね２２，２２の引張力
によつてフリーピストン２′，２′は外側のストロ
ーク端のストツパ（図示せず）に押付けられてい
る。始動時には、始動電動機１６で漏れ補給用液
圧ポンプ１５を駆動し、低圧側アキユムレータ１
１′に蓄圧された圧力が運転・停止管制弁１４お
よび管路２５を経てカツトオフ弁１２′のパイロ
ツト１２′ｂにも作用するので、運転・停止管制
弁１４が停止の位置に切り換えられている限り、
カツトオフ弁１２′は閉じたままとなる。このよ
うにして低圧側アキユムレータ１１′の蓄圧が終
了したら運転・停止管制弁１４を運転の位置ｂに
切り換えて、管路２３を遮断するとともに管路２
５をタンク２４側に接続する。そうすると、管路
２５を通つてパイロツト室１２′ｂ内に作用して
いた圧力が取り除かれるので、カツトオフ弁１
２′が開き、低圧側アキユムレータ１１′内の圧縮
用作動液が作動液回収管路６′，６′および逆止
９′，９′を通つて液圧シリンダ３′，３′のポンプ
室３′ｂ，３′ｂ内に流入し、その流入した作動液
の圧力によつて液圧ピストン３′ａ，３′ａおよび
フリーピストン２′，２′が内方へ押圧されて２サ
イクルデイーゼルシリンダ１′内の吸気が圧縮さ
れる。そして、前記２サイクルデイーゼルシリン
ダ１′内の吸気が十分圧縮されたところで燃料噴
射弁２１から燃料が噴射され燃焼が行われる。こ
のようにして膨脹行程に移行すると燃焼ガスの圧
力でフリーピストン２′，２′が外方へ押され、液
圧シリンダ３′，３′のポンプ室３′ｂ，３′ｂ内の
作動液が逆止弁７′，７′を通つて高圧側アキユム
レータ８′へ送出される。そのときには、逆止弁
９′，９′は自動的に閉じる。膨脹行程の終わりに
フリーピストン２′，２′によつてシリンダポート
が開かれ燃焼ガスが排気されるとともに、フリー
ピストン２′，２′の基端面によつて圧縮されてい
た空気が２サイクルデイーゼルシリンダ１′内に
流入しガスの交換が行われる。膨脹行程が終了し
てフリーピストン２′，２′が外側の死点で停止す
ると、逆止弁７′，７′が自動的に閉じ、低圧側ア
キユムレータ１１′内の作動液がカツトオフ弁１
２′および逆止弁９′，９′を通つてポンプ３′ｂ，
３′ｂ内に流入し、次のサイクルが開始される。
始動直後で高圧側アキユムレータ８′の圧力が低
い間は、燃焼ガスのエネルギを作動液に全部吸収
させることができないので、フリーピストン２′，
２′はストロークエンドに衝突する。したがつて、
フリーピストン２′，２′のストロークエンドには
クツシヨン装置を設けておくことが必要である。
しかして、このようにしておくと、始動直後の数
サイクルはフリーピストン２′，２′はストローク
エンドのクツシヨン装置に衝突するが、その間に
高圧側アキユムレータ８′に作動液が貯留され圧
力が上昇する。前記高圧側アキユムレータ８′の
圧力が所定の値に達すると、その圧力が管路１３
を経てカツトオフ弁１２′のパイロツト室１２′ｄ
に導かれて、受圧ロツド１２２の先端面１２２ａ
に作用するので、該カツトオフ弁１２′が閉成し
て低圧側アキユムレータ１１′から液圧シリンダ
３′，３′へ向かう流れを遮断する。その結果、フ
リーピストン２′，２′は膨脹行程の終了した位
置、すなわち、外側の死点で停止したままとな
る。この状態で、負荷すなわち補機駆動用液圧モ
ータ１９あるいは出力用液圧モータ５′により高
圧側アキユムレータ８′内の作動液が流出すると、
その圧力が低下するが、それが所定の値まで低下
すると管１３を経由してカツトオフ弁１２′のポ
ペツト１２′ａの受圧ロツ１２２を押圧していた
力が小さくなりポペツト１２′ａは低圧側アキユ
ムレータ１１′から伝わる圧力によつて少し押し
開かれる。カツトオフ弁１２′のポペツト１２′ａ
が少し開いて管６′，６′の終端側へ作動液が流入
すると、それまで低い圧力であつた管６′，６′の
終端側の圧力が上昇し、その上昇した圧力がカツ
トオフ弁１２′のポペツト１２′ａをさらに押し開
く方向に作用するので、カツトオフ弁１２′は急
速に開き、２サイクルデイーゼルシリンダ１′内
の吸気の圧縮が再び開始され液圧の発生が行われ
る。

このように、本実施例に係る圧液発生装置は、
前記実施例１のものと基本的には同様の作動をな
すものであり、したがつて、前述した実施例１の
効果と同様な効果を得ることができる。しかも、
本実施例のような構成によれば、対向ピストン
２′，２′の同期運動が簡単に得られるという利点
もある。すなわち、本実施例では、対向ピストン
２′，２′をばね特性の等しい同期運動用ばね２
２，２２によつてそれぞれ外側に向けて引張るよ
うにしているので対向ピストン２′，２′が同期位
置から対称的にずれた場合、各々のフリーピスト
ン２′，２′に作用する流体圧（ガス圧と液圧）に
よる力は常に等しい大きさに保たれるのに対し、
同期運動用のばね２２，２２が各々のフリーピス
トン２′，２′に及ぼす力に差異が生ずる。２個の
フリーピストン２′，２′が同期位置から相対的に
ずれた場合に生ずるばね力の差異は、相対的なず
れを修正しようとする方向に作用するから、対向
ピストン２′，２′の同時運動が得られる。したが
つて、このようなものであれば、ラツクとピニオ
ンギヤの組合わせやリンク機構を用いて対向ピス
トンを同期させるようにしたものに比べてはるか
に構成が簡単であり、また、摺動部分がないので
摩擦損失もなく寿命も長いなどの長所を有し、圧
液発生として優れた装置を提供する。

実施例 ３（第４図） 前記実施例１と同様な２サイクル内燃シリンダ
１″内にフリーピストン２″を往復動作可能に嵌合
させている。そして、このフリーピストン２″を
３組で機液変換手段を構成する液圧シリンダ３″
…の各液圧ピストン３″ａに連結し、前記フリー
ピストン２″が往復動作を行つた場合に前記各液
圧シリンダ３″…（両側の液圧シリンダ３″…は主
として出力用として機能し、中央の液圧シリンダ
３″は主として圧縮用として機能する）のポンプ
室３″ｂ…の容積が増減するようにしている。そ
して、両側の液圧シリンダ３″，３″のポンプ室
３″ｂ，３″ｂが作動液送給管路４″に接続されて
圧液の発生を行なうようになつている。図示例で
はこの管路４″は出力用の液圧モータ５″の流入口
５″ａに連通させるとともに、該液圧モータ５″の
流出口５″ｂを作動液回収管路６″を介して前記両
側の液圧シリンダ３″，３″のポンプ室３″ｂ，
３″ｂに接続している。そして、前記作動液送給
管路４″および前記作動液回収管路６″の途中には
それぞれ前記実施例１と同様な機能を有した出力
用の逆止弁７″、高圧側アキユムレータ８″、逆止
弁９″および低圧側アキユムレータ１１″がそれぞ
れ介挿してある。しかして、両側の液圧シリンダ
３″，３″に作動液を供給するための非可逆流路系
１０″は、前記作動液回収管路６″の終端近傍部に
前記逆止弁９″を介挿することにより構成されて
いる。また、前記作動液送給管路４″の途中から
補助管路３１を分岐させ、この補助管路３１の先
端を中央の液圧シリンダ３″のポンプ室３″ｂに接
続している。そして、この補助管路３１の途中に
ピストン作動制御手段をなす前記実施例１と同様
なカツトオフ弁１２″を介挿するとともに、この
カツトオフ弁１２″介挿部に前記ポンプ室３″ｂか
ら前記作動液送給管路４″方向への流れのみを通
過させる逆止弁３２を並列に設けている。なお、
この実施例は要部のみを原理的に示したものであ
り、始動用の回路等は省略してある。

次いで、この実施例の作動を説明する。

２サイクル内燃シリンダ１″内のガスが圧縮さ
れる行程においては、高圧側アキユムレータ８″
から高圧作動液がカツトオフ弁１２″を通つて中
央の液圧シリンダ３″のポンプ室３″ｂに導入され
該液圧シリンダ３″の液圧ピストン３″ａに作用し
てフリーピストン２″を第３図における上方へ押
し上げる。その時に、両側の液圧シリンダ３″，
３″のポンプ室３″ｂ，３″ｂには、低圧側アキユ
ムレータ１１″からの作動液が逆止弁９″を通つて
流入する。内燃シリンダ１″内のガス圧縮は主と
して中央の液圧シリンダ３″ａに作用する力によ
つて行われる。したがつて、低圧側アキユムレー
タ１１″の圧力は、両側の液圧シリンダ３″，３″
内でキヤビテーシヨンが発生しないようにする為
だけであるから、数気圧程度あれば十分である。
一方、内燃シリンダ１内の燃焼ガスが膨脹する行
程では、フリーピストン２″によつて各液圧シリ
ンダ３″…の液圧ピストン３″ａ…が押し下げられ
る。その際に両側の液圧ピストン３″ａ，３″ａに
よつて排除される作動液は、出力用の逆止弁７″
を通つて高圧側アキユムレータ８″へ流れる。ま
た、膨脹行程時に中央の液圧ピストン３″ａによ
つて排除される作動液は、カツトオフ弁１２″と
逆止弁３２を通して高圧側アキユムレータ８″へ
送り出される。膨脹行程中に、高圧側アキユムレ
ータ８″へ作動液が流入するとアキユムレータ
８″内部のガスが圧縮されて圧力が上昇し、所定
の圧力に達すると前記カツトオフ弁１２″が閉鎖
される。膨脹行程の途中でカツトオフ弁が閉鎖さ
れても、中央の液圧ピストン３″ａによつて排除
される作動液は逆止弁３２を通つて流出するの
で、フリーピストン２″が途中で停止することは
ない。高圧側アキユムレータ８″内の作動液が流
圧モータ５″などの負荷によつて消費されるわけ
であるが、その圧力が低下するとカツトオフ弁１
２″が再び開き、中央の液圧シリンダ３″内に圧縮
用作動液が送られ、内燃シリンダ１″内のガスが
圧縮されて次のサイクルが行われる。そして、定
常的に圧液の発生が行われるわけである。

このように、本実施例に係る圧液発生装置は前
記実施例１のものと基本的には同じ作用を奏し得
るものであり、したがつて、前述した実施例１の
効果と同様な効果を得ることができる。しかも、
本実施例のように圧縮用の中央の液圧シリンダ
３″と動力取出用の両側の液圧シリンダ３″，３″
とを各別に設け、内燃シリンダ１″内のガス圧縮
を主として高圧側アキユムレータ８″から供給さ
れる作動液によつて行わせるようにすると、負荷
すなわち液圧モータ５″の消費による圧力（低圧
側アキユムレータ１１″の圧力）は前記実施例１、
２のものに比べてはるかに低い値となる。その結
果、押しのけ容積の小さい負荷すなわち、たとえ
ば液圧モータ５″を用いても同等の出力軸トルク
を得ることができ、このことは換言すれば大負荷
の作動に適用可能である。また、低圧側アキユム
レータ１１″の蓄圧力は、前記実施例１、２の低
圧側アキユムレータ１１，１１′に比べるとはる
かに低圧であるから、低圧側アキユムレータの軽
量化を図ることもできる。更に、この種のもので
は、液圧モータ５″や液圧シリンダ３″…部分から
漏れた作動液を補給用ポンプ（図示せず）により
低圧側アキユムレータ１１″へ送り込むことが必
要であるが、その圧力が低いので、前記実施例
１、２のものに比べて補給用ポンプの吐出圧力が
はるかに低くなるという利点もある。

なお、以上の各実施例１、２、３は、いずれも
負荷作動液の一部または全部を圧縮用作動液とし
て気液変換手段に供給するようにしたものである
が、本発明はかならずしもこのようなものに限ら
れないのは勿論であり、例えば、別個に設けた非
可逆流路系から圧縮用作動液を前記気液変換手段
に供給するようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成のものであるか
ら、負荷の大きさに応じて１サイクル当りの燃料
供給量を変化させるような必要がなく、燃料制御
系統の簡略化を図ることができるとともに、部分
負荷時においても高い熱効率を維持することがで
き、また、負荷変動によつて内燃シリンダ内にお
ける燃焼条件が変化するようなことのないため、
燃焼室の設計や排気ガス対策の容易な液圧式フリ
ーピストン内燃機関が得られ、したがつて、良好
な液圧発生装置を提供することができるものであ
る。

また、このものは、フリーピストンの作動・休
止をアキユムレータ内の圧力に対応するパイロツ
ト圧により自動的に切換えるようにしているの
で、電気的な制御装置等を一切使用することなし
に実施することが可能である。そのため、構造を
簡略なものにすることができるとともに、高い信
頼性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略回路説明
図、第２図は本発明の他の実施例を示す回路説明
図、第３図は同実施例におけるカツトオフ弁を示
す断面図、第４図は本発明のさらに他の実施例を
示す概略回路説明図である。 １，１′，１″……内燃シリンダ、２，２′，
２″……フリーピストン、３，３′，３″……機液
変換手段（液圧シリンダ）、７，７′，７″……出
力用の逆止弁、８，８′，８″……アキユムレータ
（高圧側アキユムレータ）、１０，１０′，１０″…
…非可逆流路系、１２，１２′，１２″……ピスト
ン作動制御手段（カツトオフ弁）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２サイクル内燃シリンダと、この内燃シリン
   ダ内に往復動作可能に設けたフリーピストンと、
   非可逆流路系から作動液の供給を受けながら前記
   フリーピストンを吸気圧縮方向に往動作させると
   ともに前記内燃シリンダ内の燃焼ガス圧力による
   前記フリーピストンの復動作力を利用して出力用
   作動液を吐出する機液変換手段と、この機液変換
   手段から出力用の逆止弁を介して吐出される出力
   用作動液をエネルギ保有状態で貯留するアキユム
   レータと、前記出力用の逆止弁を通過してアキユ
   ムレータ側に導かれた出力用作動液の圧力をパイ
   ロツト圧として受圧しそのパイロツト圧が所定の
   値を上まわつた場合に前記フリーピストンを復動
   作終了位置にロツクするとともに前記パイロツト
   圧が所定の値を下まわつた場合にそのフリーピス
   トンに対するロツク状態を解除するパイロツト圧
   作動形のピストン作動制御手段とを具備してなる
   ことを特徴とする圧液発生装置。