(57)【要約】  【課題】２つのピストン間に１つの燃焼室を構成した場合に、排気ポート付近の高熱の影響によって発電効率が低下するのを防止あるいは抑制する。  【解決手段】シリンダ３０内に摺動自在に嵌合された一対のピストン４１，４２の間において１つの燃焼室５１が形成されて、燃焼室５１での燃焼圧力を受けて一対のピストン４１，４２が互いに離間する方向に駆動される。燃焼室５１に開口される吸気ポート７１と排気ポート６１とが、シリンダ軸線方向に離間して位置設定される。シリンダ軸線方向において、排気ポート６１が一方のピストン４１に対して近い位置でかつ他方のピストン４２よりも遠い位置に位置設定される。一方のピストン４１の往復動によって発電を行う第１発電機８１と他方のピストン４２の往復動によって発電を行う第２発電機９１とがそれぞれ、シリンダ軸線方向において、排気ポート６１よりも他方のピストン４２に対して近い位置に配設される。【選択図】  図２
2008223657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に摺動自在に嵌合された一対のピストンの間において１つの燃焼室が形成され、該燃焼室での燃焼圧力を受けて該一対のピストンが互いに離間する方向に駆動されるようにしたフリーピストンエンジンにおいて、
前記燃焼室に開口される吸気ポートと排気ポートとがシリンダ軸線方向に離間して位置設定されることにより、該シリンダ軸線方向において該排気ポートが前記一対のピストンのうち一方のピストンに対して近い位置でかつ他方のピストンよりも遠い位置に位置設定されており、
前記一方のピストンの往復動によって発電を行う第１発電機と、前記他方のピストンの往復動によって発電を行う第２発電機とが設けられ、
前記各発電機はそれぞれ、前記シリンダ軸線方向において、前記排気ポートよりも前記他方のピストンに対して近い位置に配設されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
【請求項２】
請求項１において、
前記各発電機は、シリンダ軸線方向において、前記他方のピストンを境として前記排気ポートとは反対側となる位置に配設されている、ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１発電機は、前記一方のピストンの往復動に応じて変位される第１磁石保持体によって保持された第１永久磁石と、該第１永久磁石の近傍に配設された第１発電用コイルとを有し、
前記第２発電機は、前記他方のピストンの往復動に応じて変位される第２磁石保持体によって保持された第２永久磁石と、該第２永久磁石の近傍に配設された第２発電用コイルとを有し、
前記第１磁石保持体が、シリンダ軸線方向において、前記他方のピストンを境として前記排気ポートとは反対側となる位置に配設され、
前記第１磁石保持体が、前記一方のピストンに対して、前記シリンダに沿って延びる連結部材を介して連結されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
【請求項４】
請求項３において、
前記連結部材が、前記排気ポートに連なって前記シリンダから伸びる排気通路に対して、前記シリンダの径方向反対側に配設されている、ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記第１発電機のケーシングと前記第２発電機のケーシングとが、１つの共通ケーシングによって構成され、
前記各発電用コイルと各磁石保持体と各永久磁石とが、前記共通ケーシング内に配設され、
前記各発電用コイルが前記共通ケーシングに固定されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１発電用コイルが、前記共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられると共に、該複数の第１発電用コイルに対応して前記第１磁石保持体および第１永久磁石がそれぞれ該共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられており、
前記第２発電用コイルが、前記共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられると共に、該複数の第２発電用コイルに対応して前記第２磁石保持体および第２永久磁石がそれぞれ該共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられており、
前記第１発電用コイルと第２発電用コイルとが、前記共通ケーシングの周方向において交互に配設され、
前記第１磁石保持体と第２磁石保持体とが、前記共通ケーシングの周方向において交互に配設され、
前記第１永久磁石と第２永久磁石とが、前記共通ケーシングの周方向において交互に配設されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリーピストンエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、燃焼ガスの有する熱エネルギを高効率に取り出すという観点から、フリーピストンエンジンが注目されている。特許文献１には、フリーピストンエンジンのピストンに設けた永久磁石が、リニア発電機の磁界内を往復動されることにより発電を行うものが開示されている。また、特許文献２には、シリンダ内に嵌合された２つのピストン間に１つの燃焼室を構成して、燃焼室内での燃焼圧力によって２つのピストンが離間方向駆動されるフリーピストンエンジンが提案されている。この特許文献２に記載のタイプのフリーピストンエンジンにおいては、１つのシリンダ内に配設された２つのピストンの移動方向が互いに反対方向になることから、特に振動低減の上で特に好ましいものとされる。
【０００３】
上記特許文献２のものでは、燃焼室に開口される排気ポートと吸気ポートとをシリンダ軸線方向に離間して配置したもの、つまり排気ポートが、シリンダ軸線方向において、一方のピストンに対して近い位置に配設されると共に、他方のピストンに対して遠い位置に配置されたものが提案されている。さらに、特許文献２には、上記一方のピストンによって発電を行う第１発電機を、一方のピストンを境にして他方のピストンとは反対側に配置し、また他方のピストンによって発電を行う第２発電機を、他方のピストンを境にして一方のピストンとは反対側に配置した構造も提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１５５３４５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フリーピストンエンジンにおいて発電を行う場合、発電機が高熱を受けると発電効率が低下してしまうことになる。フリーピストンエンジンにおいては、排気ポート付近が他の部分に比して高熱となるため、この排気ポート付近にある部材が高熱の影響を受けやすいものとなる。このような観点から、前記特許文献２に記載のような２つの発電機の配設位置を排気ポートに対する位置関係から考察すると、一方のピストンによって駆動される前記第１発電機が、シリンダ軸線方向において、他方のピストンによって駆動される第２発電機に比して排気ポートの近くに位置されることから、この第１発電機の発電効率が、排気ポート付近での高熱の影響を強く受けやすく、発電効率が低下する原因となる。
【０００５】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、２つのピストン間に１つの燃焼室を構成した場合に、排気ポート付近の高熱の影響によって発電効率が低下するのを防止あるいは抑制するようにしたフリーピストンエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
シリンダ内に摺動自在に嵌合された一対のピストンの間において１つの燃焼室が形成され、該燃焼室での燃焼圧力を受けて該一対のピストンが互いに離間する方向に駆動されるようにしたフリーピストンエンジンにおいて、
前記燃焼室に開口される吸気ポートと排気ポートとがシリンダ軸線方向に離間して位置設定されることにより、該シリンダ軸線方向において該排気ポートが前記一対のピストンのうち一方のピストンに対して近い位置でかつ他方のピストンよりも遠い位置に位置設定されており、
前記一方のピストンの往復動によって発電を行う第１発電機と、前記他方のピストンの往復動によって発電を行う第２発電機とが設けられ、
前記各発電機はそれぞれ、前記シリンダ軸線方向において、前記排気ポートよりも前記他方のピストンに対して近い位置に配設されている、
ようにしてある。
【０００７】
上記解決手法によれば、第１発電機は一方のピストンによって駆動されて発電を行ない、他方の発電機は他方のピストンによって駆動されて発電を行なうことになる。各発電機は、それぞれ、シリンダ軸線方向において、排気ポートよりも他方のピストンに対して近い位置に配設されているので、つまり各発電機はそれぞれ排気ポートから遠い位置となるように配設されているので、排気ポート付近の高熱の影響を各発電機が受けることが防止あるいは高熱の影響を受ける度合が低下されて、高熱による発電効率の低下防止の上で好ましいものとなる。また、各発電機と各ピストンとをシリンダ軸線方向に直列に配設した場合に比して、シリンダ軸線方向の長さを抑制することができる。
【０００８】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記各発電機は、シリンダ軸線方向において、前記他方のピストンを境として前記排気ポートとは反対側となる位置に配設されている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、各発電機の配設位置を、排気ポートから十分に遠い位置にすることができ、発電効率の低下防止の上でより一層好ましいものとなる。
【０００９】
前記第１発電機は、前記一方のピストンの往復動に応じて変位される第１磁石保持体によって保持された第１永久磁石と、該第１永久磁石の近傍に配設された第１発電用コイルとを有し、
前記第２発電機は、前記他方のピストンの往復動に応じて変位される第２磁石保持体によって保持された第２永久磁石と、該第２永久磁石の近傍に配設された第２発電用コイルとを有し、
前記第１磁石保持体が、シリンダ軸線方向において、前記他方のピストンを境として前記排気ポートとは反対側となる位置に配設され、
前記第１磁石保持体が、前記一方のピストンに対して、前記シリンダに沿って延びる連結部材を介して連結されている、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、シリンダに沿って伸びる連結部材を設けるという簡単な構造によって、各発電機、特に排気ポートからの高熱の影響を受けやすかった第１発電機を、排気ポートから遠く離れた位置に配設することができる。
【００１０】
前記連結部材が、前記排気ポートに連なって前記シリンダから伸びる排気通路に対して、前記シリンダの径方向反対側に配設されている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、連結部材を、排気通路の有する高熱の影響を極力受けにくい位置に配設して、連結部材を介して第１発電機に高熱が伝達されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【００１１】
前記各発電機が、前記ピストンの往復動に伴って前記永久磁石が前記発電用コイルに対して往復動することによって発電を行うリニア式発電機とされ、
前記第１発電機のケーシングと前記第２発電機のケーシングとが、１つの共通ケーシングによって構成され、
前記各発電用コイルと各磁石保持体と各永久磁石とが、前記共通ケーシング内に配設され、
前記各発電用コイルが前記共通ケーシングに固定されている、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、各発電機のケーシングを共通の１つのケーシングによって構成して、全体としてコンパクトに構成する上で好ましいものとなり、またコスト低減等の上でも好ましいものとなる。また、第１永久磁石と第１発電用コイルとの間で作用する力を、第２永久磁石と第２発電用コイルとの間で作用する力とで相殺させて、ケーシングに対して特定の一方向にのみ大きな力が作用するのを防止する上でも好ましいものとなる。
【００１２】
前記第１発電用コイルが、前記共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられると共に、該複数の第１発電用コイルに対応して前記第１磁石保持体および第１永久磁石がそれぞれ該共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられており、
前記第２発電用コイルが、前記共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられると共に、該複数の第２発電用コイルに対応して前記第２磁石保持体および第２永久磁石がそれぞれ該共通ケーシングの周方向に間隔をあけて複数設けられており、
前記第１発電用コイルと第２発電用コイルとが、前記共通ケーシングの周方向において交互に配設され、
前記第１磁石保持体と第２磁石保持体とが、前記共通ケーシングの周方向において交互に配設され、
前記第１永久磁石と第２永久磁石とが、前記共通ケーシングの周方向において交互に配設されている、
ようにしてある（請求項６対応）。この場合、ケーシングの周方向に間隔をあけて、各発電機を構成する部材を交互に配設することにより、ケーシングひいては発電に伴う反力を受ける各ピストンやシリンダに対して無理な曲げ力を作用させないようにする上で好ましいものとなる。また、各発電機の各構成要素をケーシングの周方向に分散配置することによって、ケーシングの長さを短くしつつ大きな発電能力を確保する上でも好ましいものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排気ポート付近の高熱の影響によって発電効率が低下してしまうことを防止あるいは抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、車両としての自動車を駆動するモータへの給電用としてフリーピストンエンジンを利用した場合の実施形態を示すものである。この図１において、１は駆動用（走行用）のモータで、実施形態ではＡＣモータで構成されている。２Ｒ、２Ｌは左右の駆動輪（前輪または後輪）であり、この駆動輪２Ｒ、２Ｌは、デファレンシャルギア３を介してモータ１によって駆動される。
【００１５】
１０は、フリーピストンエンジンであり、このフリーピストンエンジン１０は、ピストンやシリンダを含むエンジン本体１１と後述する発電機８１．９１とを含めたユニット体として構成されている。エンジン本体１１は、発電機８１，９１を駆動するもので、発電機８１、９１によって発電された電力（交流）は、整流器２０によって直流に変換された後、ＤＣ−ＡＣコンバータ２１を介してモータ１に供給される一方、余剰電力はバッテリ２２に供給される。また、バッテリ２２からの電力が、上記ＤＣ−ＡＣコンバータ２１を介してモータ１に供給されるようにもなっている。制動時の回生エネルギを回収するため、制動時には、モータ１によって発電された電力が、整流器２３によって直流に変換された後、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４によって昇圧されてバッテリ２２に供給される。
【００１６】
自動車の運転状態に応じた電力供給の流れは、例えば次のように行われるが、フリーピストンエンジン１０による最大発電量は、モータ１による最大出力を確保できる程度に十分に大きいものとされている。
（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８１、９１での発電は行われず（フリーピストンエンジン１０つまりエンジン本体１１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８１、９１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８１、９１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８１、９１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８１、９１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。
【００１７】
次に、フリーピストンエンジン１０の一例について、図２を参照しつつ説明する。この図２において、エンジン本体１１は、両端がそれぞれ閉じられた円筒状部材によって構成されたシリンダ３０を有する。シリンダ３０内には、第１ピストン４１および第２ピストン４２が摺動自在に嵌合されている。各ピストン４１と４２とは直列に配設されて、互いに相対向されている。そして、シリンダ３０のうち各ピストン４１と４２との間の空間に１つの燃焼室５１が構成されている。これにより、各ピストン４１，４２は、燃焼室５１内での燃焼圧力を受けたときに、互いに離間する方向に駆動されることになる。なお、各ピストン４１，４２に対して、燃焼室５１を圧縮する方向（互いに接近する方向）への戻り力の付与は、図示を略すリターンスプリングによって行うことができる。
【００１８】
エンジン本体１１は、実施形態では、自己着火式の２サイクルエンジンとされて、圧縮、膨張、排気、掃気（吸気）のサイクルが繰り返されるようになっている。このため、燃焼室５１に対しては、排気ポート６１が開口されると共に、吸気ポート７１が開口されている。排気ポート６１は、シリンダ部材３０の周方向に間隔をあけて複数設けられており、各排気ポート６１は１つの排気通路６２に連なっている。同様に、吸気ポート７１もシリンダ部材３０の周方向に間隔をあけて複数設けられており、各吸気ポート７１は、１つの吸気通路７２に連なっている。
【００１９】
排気ポート６１と吸気ポート７１とは、シリンダ軸線方向（図２左右方向）に間隔をあけて配置されている。より具体的には、排気ポート６１が、シリンダ軸線方向において、一方のピストンとなる第１ピストン４１の近くに位置されると共に、他方のピストンとなる第２ピストン４２に対しては遠い位置に位置されている。換言すれば、シリンダ３０の軸線方向中心位置を境にして、排気ポート６１は、第１ピストン４１側に位置設定されている。逆に、吸気ポート７１は、シリンダ軸線方向において、第１ピストン４１に対しては遠い位置に位置されると共に、第２ピストン４２に対しては近い位置に位置されている。前記排気通路６２と吸気通路７２とは、シリンダ部材３０の径方向一方側からシリンダ部材３０に対して接続されて、図２中下方に向けて伸びている。
【００２０】
前述した排気ポート６１や排気通路６２の配設位置の設定からして、第１ピストン４１が第２ピストン４２よりも高熱となりやすく、また、シリンダ部材３０の周方向のうち、排気通路６２付近でかつ排気通路６２が伸びる方向となる図２下方側が高熱となりやすくなる。
【００２１】
シリンダ３０の外部には、シリンダ軸線方向一端部側において、第１発電機８１と第２発電機９１とが配設されている。第１発電機８１は、第１ピストン４１によって駆動されるもので、固定配置されると共にシリンダ軸線方向に長く伸びる第１発電用コイル８２と、第１発電用コイル８２に沿って長く伸びる第１磁石保持体８３と、第１磁石保持体８３に固定保持された多数の第１永久磁石８４とを有する。第１発電用コイル８２は３相交流用とされており、第１永久磁石８４はＮ極とＳ極とが交互に配置されたものとなっている。これにより、第１発電用コイル８２に磁界を発生させた状態で、第１磁石保持体８３つまり第１永久磁石８４をシリンダ軸線方向に往復動させることによって、磁界の変化が生じて、第１発電機８１での発電が行われる。このように、実施形態では、第１発電機８１は、リニア式発電機とされている。
【００２２】
上記第１発電機８１を駆動するために、第１ピストン４１からは、シリンダ３０の一端部（図２右端部）を摺動自在に貫通して外部に伸びる延長ロッド４１ａが延設されている。延長ロッド４１ａの延設方向は、第１ピストン４１を境にして、第２ピストン４２とは反対側方向となる。この延設ロッド４１ａの先端部と第１磁石保持体８３とが、連結部材８５によって連結されている。この連結部材８５は、互いに一体の第１部分８５ａと第２部分８５ｂとを有する。第１部分８５ａは、第２１磁石保持体８３の延長線上に位置されて、シリンダ３０に沿ってシリンダ軸線方向に伸びている。第２部分８５ｂは、シリンダ３０の径方向に伸びて、延長ロッド４１ａに一体化されている。第１部分８５ａは、シリンダ３０の径方向において、排気通路６２とは１８０度反対側となる位置に位置設定されている。なお、第１発電機８１のケーシング８６が、図２中一点鎖線でもって示される。
【００２３】
第２発電機９１は、第２ピストン４２によって駆動されるもので、固定配置されると共にシリンダ軸線方向に長く伸びる第１発電用コイル９２と、発電用コイル９２に沿って長く伸びる磁石保持体９３と、磁石保持体９３に固定保持された多数の永久磁石９４とを有する。発電用コイル９２は３相交流用とされており、永久磁石９４は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されたものとなっている。これにより、発電用コイル９２に磁界を発生させた状態で、磁石保持体９３つまり永久磁石９４をシリンダ軸線方向に往復動させることによって、第２発電機９１での発電が行われる。このように、実施形態では、第２発電機９１は、リニア式発電機とされている。
【００２４】
上記第２発電機９１を駆動するために、第２ピストン４２からは、シリンダ３０の他端部（図２左端部）を摺動自在に貫通して外部に伸びる延長ロッド４２ａが延設されている。延長ロッド４２ａの延設方向は、第２ピストン４２を境にして、第１ピストン４１とは反対側方向となる。そして、この延長ロッド４２ａの延長線上に第２磁石保持体９３が位置されて、延長ロッド４２ａの先端部に第２磁石保持体９３が連結されている。なお、第２発電機９２のケーシング９６が、図２中一点鎖線で示される。
【００２５】
ここで、図１に示す構成の作用について説明する。まず、燃焼室５１で燃焼が行なわれると、燃焼圧力を受ける２つのピストン４１と４２とが互いに離間する方向に駆動され（下死点方向への駆動）、このとき、第１磁石保持体８３は図２右方へ駆動される一方、第２磁石保持体９３は図２左方へ変位されて、それぞれ発電が行われる。各ピストン４１，４２が下死点に到達したは後は、図示を略すリターンスプリングによって燃焼室５１を圧縮する方向へと変位されて、次の燃焼に備えることになる。このような各ピストン４１，４２の往復動によって、各時縦方向８３，９３（各永久磁石８４，９４）が往復動されて、発電が継続的に行われる。
【００２６】
ここで、各発電機８１，９１は、それぞれ、第２ピストン４２を境にして、排気ポート６１とは反対側の位置、つまり排気ポート６１や排気通路６２の高熱の影響を受けにくい位置に配設されているので、高熱による発電効率の低下という事態が防止あるいは抑制されることになる。また、連結部材８５のうち、シリンダ３０に沿って長く伸びる第１部分８５ａは、高熱となる排気通路６２に対してシリンダ３０の径方向反対側に位置されているので、第１部分８５ａが高熱になることが防止あるいは抑制されることになる。つまり、連結部材８５を介して、排気ポート６１付近の高熱が第１磁石保持体８３や第１永久磁石８４に伝達されてしまう事態が防止あるいは抑制されて、発電効率低下の防止や抑制により好ましいものとなっている。さらに、第１発電機８１は、従来は、シリンダ軸線方向において第１ピストン４１を境にして第２ピストン４２とは反対側、つまり図２においてシリンダ３０の右方側に配置されていたために、エンジン全体としてシリンダ軸線方向長さが極めて長くなっていたが、本発明では、このシリンダ軸線方向長さが大幅に短縮化されたものとなる。
【００２７】
図３〜図６は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、前記実施形態と同一構成要素のは同一符合を付してその重複した説明は省略する（このことは、以下の第３実施形態についても同じ）。本実施形態では、第１発電機８１と第２発電機９１とのケーシングを１つの共通ケーシング９７によって構成してある。また、各発電機８１，９１の各構成部材８２〜８４および９２〜９４を、それぞれ共通ケーシング９７の周方向に複数に分割した分割構成としてある。
【００２８】
まず、図３において、共通ケーシング９７は、円形の内孔９７ａを有して、全体的に円筒形とされて、その一端は閉じられると共に（有底）、その他端は開口されている（図３は、共通ケーシング９７の開口側端が示されている）。共通ケーシング９７の中心（軸線）は、シリンダ軸線の延長線上に位置するように設定されている。
【００２９】
共通ケーシング９７の内面には、共通ケーシング９７の周方向に等間隔に、３個の第１発電用コイル８２が固定されている。この第１発電用コイル８２に対応して、第１磁石保持体８３および第１永久磁石８４も３個ずつ設けられている。勿論、第１磁石保持体８３およびこれに固定された第１永久磁石８４は、第１発電用コイル８２に対向させた状態で、共通ケーシング９７の周方向等間隔に配置されている。
【００３０】
第２発電機９１も、第１発電機８１と同様に構成されている。すなわち、共通ケーシング９７の内面には、共通ケーシング９７の周方向に等間隔に、３個の第２発電用コイル９２が固定されている。この第２発電用コイル９２に対応して、第２磁石保持体９３および第２永久磁石９４も３個ずつ設けられている。勿論、第２磁石保持体９３およびこれに固定された第２永久磁石９４は、第２発電用コイル９２に対向させた状態で、共通ケーシング９７の周方向等間隔に配置されている。そして、第１発電用コイル８２と第２発電用コイル９２とは、共通ケーシング９７の周方向において交互に配置され、同様に、第１磁石保持体８３と第２磁石保持体９３が共通ケーシング９７の周方向において交互に配置され、第１永久磁石８４と第２永久磁石９４が共通ケーシング９７の周方向において交互に配置されている。
【００３１】
第１磁石保持体８３と第１ピストン４１への連結態様の一例が、図４に示される。この図４において、第１ピストン４１の延長ロッド４１ａには、連結部材８７（前記実施形態における連結部材８５に相当）が連結されている。連結部材８７は、シリンダ軸線回りに等間隔に配置された３本の第１部分８７ａ（前記実施形態における第１部分８５ａに相当）と、第１ピストン４１の延長ロッド４１ａに固定された略円板状の第２部分８７ｂ（前記実施形態における第２部分８５ｂに相当）とを有する。第１部分８７ａは、シリンダ３０を取り巻くようにしてシリンダ軸線方向に伸びていて、その各先端部に第１磁石保持体８３が一体化されている（一体成形でもよく、あるいは別部材となる磁石保持体８３を第１部分８７ａに対して固定具等によって固定してもよい）。そして、各第１部分８７ａの基端部は、第２部分８７ｂの外周縁部に対して一体化されている（実施形態では、各部分８７ａと８７ｂとは一体成形されている）。
【００３２】
第２磁石保持体９３と第２ピストン４２との連結態様の一例が、図５に示される。この図５において、第２磁石保持体９３は、シリンダ軸線回りに等間隔に配置された３本の分割構成とされて、その基端部が、フランジ部９３ａに一体化されている。そして、フランジ部９３ａ部分にて、第２ピストン４２の延長ロッド４２ａに固定されている。３つの磁石保持体９３は、フランジ部９３ａと共に一体成形されている。勿論、３本の第２磁石保持体９３は、フランジ部９３ａを含めて、３本の第１磁石保持体８３や連結部材８７の第１部分８７ａと干渉しない配置関係とされる（図３、図６参照）。
【００３３】
本実施形態では、２つの発電機８１，９１のケーシングを１つの共通ケーシング９７によって構成されているので、コンパクト化を図る上で好ましいものとなる。また、各発電機８１，９１の各構成要素８２〜８４、９２〜９４を、共通ケーシング９７の周方向に分散配置したので、共通ケーシング９７の全長を短くしつつ高い発電能力を得ることができる。さらに、共通ケーシング９７に加わる発電に際しての反力（この反力はピストン４１，４２やシリンダ３０にも伝達される）が、シリンダ軸線に対して曲げ力として作用してしまう事態を極力低下させる上でも好ましいものとなる。
【００３４】
図７〜図９は、本発明の第３実施形態を示すものである。本実施形態では、図２に示すようなエンジン本体１１を配列に２組設けて、一方の組のエンジン本体での燃焼圧力を利用して、他方の組のエンジン本体のピストン４１，４２を圧縮方向（上死点方向）へ戻すようにしたもので、このため、ピストン４１，４２を圧縮方向へ戻すためのリターンスプリングが不用となっている。
【００３５】
まず、第１のエンジン本体が符合１１Ｘで示され（図２のエンジン本体１１に相当）、この第１のエンジン本体１１Ｘの各構成要素については、前記第１の実施形態で用いた符合に「Ｘ」の符合を付して示してある。同様に、第２のエンジン本体が符合１１Ｙで示され（図２のエンジン本体１１に相当）、この第２のエンジン本体１１Ｙの各構成要素については、前記第１の実施形態で用いた符合に「Ｙ」の符合を付して示してある。なお、図７〜図９では、簡略化のためおよび各ピストンの連結態様を明確に示すために、シリンダ３０については図示を略してある。
【００３６】
図７において、第１のエンジン本体１１Ｘの第１ピストン４１Ｘ（の延長ロッド）と、第２のエンジン本体１１Ｙの第２ピストン４２Ｙ（の延長ロッド）とが、第１の連動部材１０１によって連結されている。同様に、第１のエンジン本体１１Ｘの第２ピストン４２Ｘ（の延長ロッド）と、第２のエンジン本体１１Ｙの第１ピストン４１Ｙ（の延長ロッド）とが、第２の連動部材１０２によって連結されている。これにより、第１エンジン本体１１Ｘの燃焼圧力によって、第２エンジン本体１１Ｙの各ピストン４１Ｙ、４２Ｙが圧縮方向（上死点方向）に戻るように駆動される。同様に、第２エンジン本体１１Ｙの燃焼圧力によって、第１エンジン本体１１Ｘの各ピストン４１Ｘ、４２Ｘが圧縮方向（上死点方向）に戻るように駆動される。
【００３７】
図８には、第１の連動部材１０１の詳細が示される。また、図９には、第２の連動部材１０２の詳細が示される。各連動部材１０１、１０２は、エンジン本体１１Ｘと１１Ｙとの間に配設されている。第１の連動部材１０１は、連動に際しての外力が各エンジン本体１１Ｘ、１１Ｙに対してシリンダ軸線に対する大きな曲げ力として作用するのを極力防止（抑制）するために、連動のための力を伝達する部材として、上下一対の部材１０１ａ、１０１ｂを有するものとなっている（実施形態では１０１ａがロッド状で、１０１ｂが板状）。
【００３８】
同様に、第２１の連動部材１０２は、連動に際しての外力が各エンジン本体１１Ｘ、１１Ｙに対してシリンダ軸線に対する大きな曲げ力として作用するのを極力防止（抑制）するために、連動のための力を伝達する部材として、上下一対の部材１０２ａ、１０２ｂを有するものとなっている（実施形態では１０２ａがロッド状で、１０２ｂが板状）。なお、各連動部部材１０１と１０２とは、組付け完了時には、相互に干渉しないようにされている。
【００３９】
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。エンジン本体としては、例えば、図２に示す構造のものを３段並置する等、要求される発電能力に応じてエンジン本体１１の数を適宜選択し得るものである。
【００４０】
各永久磁石８４，９４は、ピストン４１あるいは４２に対して一体的に設けることなく、例えば、ピストン４１，４２に対して歯車等を介して連動された磁石保持体を設けて、この磁石保持体に永久磁石８４，９４を保持させるようにすればよい。特に、歯車を介して永久磁石８４，９４をピストン４１．４２と連動させる場合、ピストンの往復動に応じて永久磁石８４，９４（磁石保持体８３、９３）が正逆回転されるように構成することもでき、この場合は、発電機８１．９１としてはより発電効率の高い回転式のものを用いることができる。フリーピストンエンジンは、自動車用に限らず、定置式の発電用等に用いる等、その仕様範囲は限定されないものである。フリーピストンエンジンは、火花点火式であってもよく、あるいは４サイクル式にする等、適宜の形式を採択することができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】フリーピストンエンジンを自動車の走行用モータへの給電用として利用した場合の実施形態を示す全体系統図。
【図２】本発明の第１実施形態を示すもので、フリーピストンエンジンの一例を示す一部断面平面図。
【図３】本発明の第２実施形態を示すもので、第１発電機と第２発電機とのケーシングを１つの共通のケーシングとした場合の一例を示す斜視図。
【図４】第２実施形態に用いる第１ピストンと第１磁石保持体との連結態様を示す斜視図。
【図５】第２実施形態に用いる第２ピストンと第２磁石保持体との連結態様を示す斜視図。
【図６】図４に示す連結態様を、第２磁石保持体との位置関係と共に示すもので、シリンダ軸線方向から見たときの図。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す要部平面図。
【図８】図７に示す第１の連動部材の詳細を示す斜視図。
【図９】図７に示す第２の連動部材の詳細を示す斜視図。
【００４２】
１０：フリーピストンエンジン
１１：エンジン本体
２２：バッテリ
３０シリンダ
４１：第１ピストン
４２：第２ピストン
５１：燃焼室
６１：排気ポート
６２：排気通路
７１：吸気ポート
８１：第１発電機
８２：第１発電用コイル
８３：第１磁石保持体
８４：第１永久磁石
８５：連結部材
９１：第２発電機
９２：第２発電用コイル
９３：第２磁石保持体
９４：第２永久磁石
８７：連結部材（図４）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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