(57)【要約】【課題】フリーピストン式発電機のモータリング時に、ピストンの初期位置がストローク中央位置からずれていると、過大な修正力が生じて装置破損のおそれがある。【解決手段】制御装置１８は、ピストン１４のモータリング時に、ピストン１４の往復移動振幅を徐々に増加させるとともに、ピストン１４の往復移動振幅の中央を、モータリング開始位置からシリンダ１２内のストローク中央位置に徐々に変化させる。【選択図】図３
2016098770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石が組み込まれたピストンが、コイルが設けられたシリンダ内を往復移動することによって発電する、フリーピストン式発電機の制御装置であって、
前記ピストンのモータリング時に、前記ピストンの往復移動振幅を徐々に増加させるとともに、前記ピストンの往復移動振幅の中央を、モータリング開始位置から、前記シリンダ長の中央位置であるストローク中央位置に徐々に変化させることを特徴とする、フリーピストン式発電機の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフリーピストン式発電機の制御装置であって、
前記ピストンには、絶対位置を示す特徴部が形成され、
前記シリンダには、前記特徴部を検出する検出器が設けられ、
前記制御装置は、
モータリング前に、前記ピストンの初期位置から前記検出器が前記特徴部を検出するまで、前記ピストンを所定の初期化速度で移動させる初期化制御を実行するとともに、
前記検出器が前記特徴部を検出すると、当該検出位置をモータリング開始位置として、前記ピストンの往復移動振幅の中央を、前記モータリング開始位置から前記シリンダ内のストローク中央位置に徐々に変化させるモータリングを実行することを特徴とする、フリーピストン式発電機の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のフリーピストン式発電機の制御装置であって、
前記初期化速度の絶対値は、発電時における前記ピストンの最大速度の絶対値よりも小さいことを特徴とする、フリーピストン式発電機の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載のフリーピストン式発電機の制御装置であって、
前記制御装置は、前記初期化制御における往復移動において、前記ピストンの特徴部を前記検出器が検出する前に前記ピストンが前記シリンダ長の端部であるストローク端部に到達したことを検出した場合に、前記ピストンに対して移動方向を反転させることを特徴とする、フリーピストン式発電機の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のフリーピストン式発電機の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記初期化制御において、前記シリンダ長方向両端に設けられた燃焼室及び空気ばね室の圧縮に対する反発力に抗して、前記コイルに励磁電流を供給して前記ピストンを移動させ、
励磁電流供給時に前記ピストンが停止したことを検知すると、前記コイルへの励磁電流量を増加させ、
前記コイルへの励磁電流量が、前記ストローク端部に前記ピストンを位置させるのに要する励磁電流量に到達したときに、前記ピストンに対して移動方向を反転させるように励磁電流を制御することを特徴とする、フリーピストン式発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石が組み込まれたピストンが、コイルが設けられたシリンダ内を往復移動することによって発電する、フリーピストン式発電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２等に示されているように、従来から、シリンダ内でピストンを往復移動させることによって発電するフリーピストン式発電機が知られている。ピストンは機械的に拘束されずにシリンダ内を往復移動可能となっている。
【０００３】
シリンダ内における、ピストン往復移動方向（シリンダの長手方向）に沿った一端には燃焼室が設けられ、他端には空気ばね室が設けられている。燃料と空気（新気）の混合気を燃焼室で燃焼させると、燃焼圧によりピストンが燃焼室から空気ばね室側に押し出される。ピストンの移動に伴い空気ばね室は圧縮されて反発力が生じる。この反発力によりピストンは燃焼室に押し戻される。
【０００４】
ピストン外周面には永久磁石が設けられ、またシリンダ内周面にはコイルが設けられる。ピストンの往復移動に伴って、永久磁石とコイルとが相対移動する。この際に生じる誘導起電力により、発電が行われる。
【０００５】
また、ピストンの始動時には、停止状態のピストンをモータリングにより往復移動させる。つまり、フリーピストン式発電機を電動機として使用して、コイルを励磁させることでピストンを往復移動させる。このモータリングに当たり、例えば非特許文献１では、図４に示すように、ピストンの振幅を徐々に増加させている。ピストン停止状態から直ちに最大振幅まで加速させる場合、フリーピストン式発電機への入力が過大となるおそれがあるが、振幅を徐々に増加させることで、そのような入力の増大を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０３１７４６号公報
【特許文献２】特表２００３−５０８６６３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】守屋等、「フリーピストン発電システムの構築（第２報）＊―発電制御方法の検討―」、自動車技術会論文集、２０１４年７月、第４５巻、第４号、ｐ．６９１−６９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図４では、停止状態のピストンがシリンダ中央（ストローク中央位置）に位置している場合が例示されているが、実際には停止状態のピストンはシリンダ内の任意の位置を取り得る。モータリング開始位置が偏った状態で図４のような指令を与えた場合、実位置と目標位置との差が大きく、これを修正しようとする操作量（発電機の推力）が過大となり、その結果、ピストンがシリンダ内壁に衝突して破損するおそれがある。そこで、本発明は、モータリング時の装置の破損を回避可能な、フリーピストン式発電機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、磁石が組み込まれたピストンが、コイルが設けられたシリンダ内を往復移動することによって発電する、フリーピストン式発電機の制御装置に関するものである。当該制御装置は、前記ピストンのモータリング時に、前記ピストンの往復移動振幅を徐々に増加させるとともに、前記ピストンの往復移動振幅の中央を、モータリング開始位置から、前記シリンダ長の中央位置であるストローク中央位置に徐々に変化させる。
【００１０】
また、上記発明において、前記ピストンには、絶対位置を示す特徴部が形成され、前記シリンダには、前記特徴部を検出する検出器が設けられ、前記制御装置は、モータリング前に、ピストンの初期位置から前記検出器が前記特徴部を検出するまで、前記ピストンを所定の初期化速度で移動させる初期化制御を実行するとともに、前記検出器が前記特徴部を検出すると、当該検出位置をモータリング開始位置として、前記ピストンの往復移動振幅の中央を、前記モータリング開始位置から前記シリンダ内のストローク中央位置に徐々に変化させるモータリングを実行することが好適である。
【００１１】
また、上記発明において、前記初期化速度の絶対値は、発電時における前記ピストンの最大速度の絶対値よりも小さいことが好適である。
【００１２】
また、上記発明において、前記制御装置は、前記初期化制御における往復移動において、前記ピストンの特徴部を前記検出器が検出する前に前記ピストンが前記シリンダ長の端部であるストローク端部に到達したことを検出した場合に、前記ピストンに対して移動方向を反転させることが好適である。
【００１３】
また、上記発明において、前記制御装置は、前記初期化制御において、前記シリンダ長方向両端に設けられた燃焼室及び空気ばね室の圧縮に対する反発力に抗して、前記コイルに励磁電流を供給して前記ピストンを移動させ、励磁電流供給時に前記ピストンが停止したことを検知すると、前記コイルへの励磁電流量を増加させ、前記コイルへの励磁電流量が、前記ストローク端部に前記ピストンを位置させるのに要する励磁電流量に到達したときに、前記ピストンに対して移動方向を反転させるように励磁電流を制御することが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、モータリング時の装置の破損を回避可能な、フリーピストン式発電機の制御装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係るフリーピストン式発電システムの概要を説明する図である。
【図２】スリット列周辺の拡大断面図である。
【図３】本実施の形態に係るモータリング時の制御を説明する図である。
【図４】従来のモータリング時の制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜全体構成＞
図１に、本実施形態に係るフリーピストン式発電システムの概要を示す。フリーピストン式発電システムは、フリーピストン式発電機１０とその制御装置１８を備える。フリーピストン式発電機１０は、シリンダ１２、ピストン１４、及び検出器１６を備える。
【００１７】
シリンダ１２内の長手方向一端には燃焼室２０が設けられ、他端には空気ばね室２２が設けられている。ピストン１４はシリンダ１２内に配置され、燃焼室２０で発生する燃焼圧力と空気ばね室２２の圧縮に伴う反発力とで、燃焼室２０と空気ばね室２２との間を往復移動する。
【００１８】
ピストン１４の外周面には永久磁石２４が設けられ、またシリンダ１２内周面にはコイル２６が周方向に沿って巻き回されている。ピストン１４の往復移動に伴い、永久磁石２４とコイル２６とが相対移動する。これにより誘導起電力が生じて発電が行われる。
【００１９】
また、フリーピストン式発電機１０の始動時、つまりピストン１４を停止状態から往復運動状態にするために、フリーピストン式発電機１０を電動機として使用する。この電動機として使用する動作として、本実施形態では、初期化制御とモータリングが含まれる。初期化制御は、ピストン１４の絶対位置が不明であるときにピストン１４を移動させて絶対値の探索を行う制御である。モータリングとは、初期化制御後にコイル２６に励磁電流を流してピストン１４を移動させることを指しており、ピストン１４の駆動方式としては、燃焼圧力（爆発エネルギ）によりピストン１４を移動させるファイアリングと対の関係にある。
【００２０】
制御装置１８は、発電時（ファイアリング時）には、燃焼室２０の混合気の導入量や燃焼タイミング等を制御することで、ピストン１４の挙動を制御する。また始動時（モータリング時）には、コイル２６に流す励磁電流量を制御することで、ピストン１４の挙動を制御する。
【００２１】
＜各構成の詳細＞
ピストン１４は、シリンダ１２内に収容され、当該シリンダ１２内を往復移動する。ピストン１４とシリンダ１２との間にはわずかなクリアランスが設けられており、燃焼室２０と空気ばね室２２との気体の流通を抑制しつつ、シリンダ１２内のピストン１４の移動を可能としている。
【００２２】
図１に示す例では、ピストン１４は、燃焼室２０側が相対的に小径であり、空気ばね室２２側が相対的に大径となっている。このようにすることで、ピストン１４の空気ばね室２２側の受圧面積が、燃焼室２０側の受圧面積よりも大きくなり、空気ばね室２２の圧力が比較的小さくても、ピストン１４を燃焼室２０に押し戻すことができる。
【００２３】
また、ピストン１４は、大径部（空気ばね室側）の最外周部に、燃焼室２０側に突出するような円環部２８が形成されている。円環部２８はシリンダ１２の燃焼室２０側に設けられたガイドリング溝３０に挿入されるように形成されている。円環部２８がガイドリング溝３０に挿入された状態でピストン１４が往復移動することで、当該往復移動（実ストローク）が安定する。
【００２４】
加えて、ピストン１４の往復移動を安定させる更なる手段として、ピストン１４の小径部の裏側、つまり空気ばね室２２側には、軸方向に抉られた止まり穴３２が形成されている。止まり穴３２にはシリンダ１２の空気ばね室２２から延びるガイドシャフト３４が挿入される。
【００２５】
また、円環部２８を含めたピストン１４の大径部の外周面、つまりピストン１４の最外周面には、永久磁石２４が設けられている。永久磁石２４はピストン１４の全ストロークにおいてコイル２６と対面するように配置されていることが好適である。
【００２６】
燃焼室２０から相対的に離間した大径部の外周面に永久磁石２４を設けることで、燃焼室２０からの熱が永久磁石２４に伝達しにくくなり、その結果、永久磁石２４の高温化に伴う減磁を防ぐことができる。
【００２７】
円環部２８を含めたピストン１４の大径部の外周面には、永久磁石２４の他にも、スリット列３５が切られている。図１に示す例では、ピストン１４の紙面上下にスリット列３５が切られているが、さらに両側面にもスリット列３５が切られていてよい。つまりピストン１４の外周面には、周廻りに９０°間隔でスリット列３５が切られていてよい。また、これらスリット列３５は、位相をずらすようにして形成されていてよい。例えば隣り合うスリット３７，３７（図２参照）同士の間隔の４分の１ごとに、各面にスリット列３５を切るようにしてもよい。このようにすることで、ピストン１４の位置を高精度に検出することが可能となる。
【００２８】
スリット列３５の拡大図、すなわち図１の一点鎖線の円で囲った部分の拡大図を図２に示す。スリット列３５はピストン１４の軸方向に沿ってスリット３７を複数切ることで構成される。また、本実施形態では、隣り合うスリット３７，３７のピッチ（間隔）が、他のピッチとは異なるような特徴部３６を設けている。例えば図２では、スリット３７，３７間のピッチｄ１とは異なるピッチｄ２となるような特徴部３６を、スリット列３５の中央部に設けている。なお、図１では、特徴部３６を、紙面上下のスリット列３５に設けているが、周廻りに複数形成されたスリット列３５のいずれかひとつに、特徴部３５を設けるようにしてもよい。
【００２９】
スリット列３５は、ピストン１４の全ストロークにおいて検出器１６と対向するように形成されていてよい。例えばピストン１４が上死点（最も燃焼室２０側の位置）にいる場合に、スリット列３５の紙面最も右側のスリット３７が検出器１６と対向するようにし、ピストン１４が下死点（最も空気ばね室２２側）にいる場合に、スリット列３５の紙面最も左側のスリット３７が検出器１６と対向するようにする。加えて、ピストン１４がストローク中央、つまり、シリンダ長の中央に位置するときに検出器１６と対向するように、特徴部３６をピストン１４に形成することが好適である。
【００３０】
図１に戻り、シリンダ１２は、中空の略筒形状部材である。この中空領域の長手方向の全長、つまりシリンダ長がストローク長となり、その中央位置がストローク中央となる。また、ストローク長の端部がストローク端部となる。ピストン１４の形状に合わせて、シリンダの中空形状は、燃焼室２０側が相対的に小径となっており、空気ばね室２２側が相対的に大径となっている。
【００３１】
ピストン１４の往復移動方向に沿って、言い換えると、シリンダ長方向の一端には燃焼室２０が形成され、他端には空気ばね室２２が形成されている。燃焼室２０は、掃気孔３８、排気口４０、排気バルブ４２、インジェクタ４４、及び点火手段４６が設けられている。
【００３２】
掃気孔３８は、燃焼室２０内に新気を導入する。新気の導入に際して、図示しない掃気ポンプを駆動させることによって、外部から掃気孔３８に新気を導入するようにしてもよい。掃気孔３８は、例えば、シリンダ１２の内壁面に開口されていてよく、ピストン１４が上死点に位置しているときにはピストン１４によって塞がれるとともに、ピストン１４が下死点に位置しているときには開放されるような位置に形成されていてよい。
【００３３】
また、排気口４０は、燃焼室で新気と燃料との混合気を燃焼させた後の排気を、外部に排出する。また、排気口４０が無く、掃気孔３８のみで掃気・排気を行うループフロー式であってもよい。
【００３４】
インジェクタ４４は、燃料を噴射する噴射手段である。点火手段４６は、混合気に点火して燃焼圧力を生じさせる。また、点火手段４６の無い、圧縮自着火方式によって燃焼圧力を生じさせてもよい。
【００３５】
空気ばね室２２は、ピストン１４を燃焼室２０側に押し戻す機能を有している。ピストン１４が燃焼室２０側から空気ばね室２２側に移動する際に、空気ばね室２２が圧縮される。この圧縮により反発力が生じ、当該反発力により、ピストン１４が燃焼室２０側に押し戻される。内圧を一定範囲に収めるため、空気ばね室２２には、調圧弁４８が設けられていてもよい。
【００３６】
コイル２６は、シリンダ１２の内周面に設けられている。コイル２６は、ピストン１４の全ストロークに亘って、永久磁石２４と対向するような位置に設けられていることが好適である。また、コイル２６は、外部に設けられたインバータ等の電力変換器（図示せず）に接続される。コイル２６で発生した交流電力は電力変換器によって直流電力に変換されてバッテリ等の直流電源に供給される。また、初期化時及びモータリング時には、直流電源から供給された直流電力が電力変換器によって交流電力に変換されてコイル２６に供給される。
【００３７】
検出器１６は、対向するスリット列３５の通過を検出することでピストン１４の変位を検出する。また、スリット列３５の特徴部３６を検出する。検出器１６は、コイル２６とともに、シリンダ１２の内周面に設けられる。上述したように、検出器１６はピストン１４の全ストロークに亘って、スリット列３５と対向するような位置に設けられていることが好適である。
【００３８】
検出器１６は、スリット３７の凹凸に応じて２つの値を取るようにしてもよい。例えば、検出器１６がスリット３７の底面と相対しているときに、検出器１６は、検出信号Ｓ１Ｈを出力する。また、スリット３７，３７間の突出面と相対しているときに、検出器１６は、検出信号Ｓ１Ｌを出力する。
【００３９】
検出器１６内には、検出信号Ｓ１の値をカウントするカウンタが設けられてよい。例えば、検出器１６内のハードウェア回路によってカウンタが構成されてよい。検出信号Ｓ１の値（Ｈ／Ｌ）が増加する度にカウンタが増えるように構成されており、このカウンタ値によって、ピストン１４の位置が算出できる。また、カウンタ値は、スリット列３５の特徴部３６を検知したときにはリセットするように設定されていてもよい。このリセット動作により、ピストン１４の絶対位置を検出することが可能となる。カウンタ値は制御装置１８に送信される。
【００４０】
検出器１６は、例えば、渦電流センサ、光学センサ、静電容量センサ等の非接触センサのいずれかから構成されてよい。なお、シリンダ１２内は潤滑用のオイル等がシリンダ１２の内表面やピストン１４の外表面に付着しており、光学的に良好な検出環境を確保することは困難となる場合がある。このような観点から、検出器１６として、渦電流センサや静電容量センサを用いることが好適である。
【００４１】
制御装置１８は、フリーピストン式発電機１０が安定的な発電を行うために、ピストン１４の挙動を制御する。また、初期化時及びモータリング時には、フリーピストン式発電機１０を電動機として機能させ、ピストン１４を移動させる。
【００４２】
制御装置１８は、コンピュータから構成されてよく、例えば、演算回路であるＣＰＵ、メモリ等の記憶部、及び機器・センサインターフェースが内部バスを介して互いに接続されている。
【００４３】
制御装置１８の記憶部には、下記にて説明する初期化時及びモータリング時の制御プログラムや、ファイアリング時（発電時）の制御プログラムが記憶されている。
【００４４】
制御装置１８は、機器・センサインターフェースを介して、周辺機器との信号授受を行う。具体的には、検出器１６からカウンタ値を受信し、また、排気バルブ４２、インジェクタ４４、及び、点火手段４６に対して作動信号を送信する。さらに、モータリング時にはコイル２６に供給する励磁電流量を制御する。
【００４５】
発電時（ファイアリング時）において、制御装置１８は、検出器１６からピストン１４の位置を検出すると、当該位置に基づいて、排気バルブ４２の開放タイミング、インジェクタ４４の噴射タイミング、及び、点火手段４６の点火タイミングを決定する。
【００４６】
＜制御装置のモータリング制御＞
初期化時及びモータリング時において、制御装置１８は、フリーピストン式発電機１０を電動機として用いる。すなわち、制御装置１８はコイル２６に励磁電流を流してピストン１４を移動させる。ピストン１４の往復運動の振幅が十分に大きくなったところで、制御装置１８は、フリーピストン式発電機１０を電動機から発電機に切り替える。
【００４７】
初期化時及びモータリング時の制御について、図３のグラフを用いて説明する。当該グラフでは横軸を時間、縦軸をピストン１４の位置としている。また、本実施形態の理解を容易にするために、このグラフに用いるフリーピストン式発電機１０では、スリット列３５の特徴部３６の配置を偏らせている。つまり、ピストン１４がストローク中央位置、つまり、発電時の上死点と下死点の中間位置にピストン１４がいるときには、特徴部３６と検出器１６とが相対せずに、そこからずれた位置で特徴部３６と検出器１６とが相対するように、スリット列３５が形成されている。
【００４８】
まず制御装置１８は、ピストン１４の絶対位置を把握するための初期化（初期化制御）を行う。ピストン１４の絶対位置が不明な状態では、ピストン１４に推力を与えるための適切な電気制御を行うことができないが、ごく低速であれば、言い換えると電力効率が低効率の状態で、ピストン１４に推力を与えることはできる。例えば、初期化速度の絶対値は、発電時におけるピストン１４の最大速度の１／１０程度となる。
【００４９】
初期化では、コイル２６に励磁電流を供給してピストン１４に推進力を与えるが、その一方でピストン１４の移動の過程で燃焼室２０及び空気ばね室２２の圧縮に対する反発力も生じる。燃焼室２０及び空気ばね室２２にピストン１４を近づけるほど反発力が強くなるから、これに抗してピストン１４をさらに移動させるために、制御装置１８は、コイル２６への励磁電流量を増加させる。
【００５０】
例えば、コイル２６に励磁電流を供給している間に、ピストン１４が停止したことを検出器１６が検出した場合、制御装置１８はコイル２６への励磁電流量を増加させる。ピストン１４の停止判定については、例えば検出器１６のカウンタ値が所定期間に亘って変化しない場合に当該判定が行われる。
【００５１】
図３に示すように、検出器１６が特徴部３６を検出する前に、ピストン１４がストローク端部に到達したことを検出した場合、制御装置１８は、ピストン１４に対して移動方向を反転させるように、コイル２６への励磁電流を制御する。例えば励磁電流の波形を反転させる。折り返し点の到達検出は、例えば、コイル２６への励磁電流量が、燃焼室２０または空気ばね室２２の反発力に抗して当該折り返し点にピストン１４を位置させるのに要する励磁電流量に到達したことをもって行うことができる。
【００５２】
ストローク端部に到達したことをもって、ピストン１４の絶対位置を把握するようにしてもよいが、検出器１６のカウンタと同期した位置検出を行うために、ピストン１４の往復移動を継続させて、時刻ｔ１に示すように、検出器１６に特徴部３６を検出させる。
【００５３】
検出器１６が特徴部３６を検出して、ピストン１４の絶対値が把握されると、初期化からモータリングにピストン１４の駆動を切り換える。このとき、制御装置１８は、モータリング開始位置、つまり特徴部３６を検出した位置とストローク中央位置との間隔に基づいて、時刻ｔ１からｔ２の波形に示すように、モータリングにおけるピストン１４の往復移動振幅の中央を、モータリング開始位置からシリンダ１２内のストローク中央位置に徐々に変化させる。
【００５４】
また、モータリングにおいて、制御装置１８は、ピストン１４の往復移動振幅を徐々に増加させる。ピストン１４の移動振幅を徐々に増加させるようにすることで、ピストン１４の移動に伴う電力負荷が平滑化される。
【００５５】
時刻ｔ１からｔ２に至るまでの振幅波形は、例えば下記数式（１）のように表すことができる。
【００５６】
【数１】
2016098770.tif 000003
【００５７】
数式（１）中、Ｓ＊はストローク目標値（ピストン１４の目標位置）、ａ（ｔ）は振幅の増加率を示す関数、ｓｉｎωｔはピストン１４の往復移動を示す関数、及び、Ｓ０（ｔ）は振幅の中央をモータリング開始位置からストローク中央位置に移動させるための関数を示す。
【００５８】
関数ａ（ｔ）は、関数ｓｉｎωｔの振幅を徐々に増加させるような内容であればよく、例えば傾きが正の一次関数であってよい。また、振幅の増加率が過大であると、電力負荷が過大となるので、消費電力が許容範囲となるように増加率を設定する事が好適である。例えば、時刻ｔ１からｔ２まで掛かる時間が２秒程度となるように、関数ａ（ｔ）の増加率を設定する事が好適である。
【００５９】
関数ｓｉｎωｔの振動角周波数ωは、ピストン１４の移動をばね・質量系の単振動システムと捉えたときの固有振動数としてよい。固有振動数とすることで、ピストン１４を低損失にて往復移動させることができる。具体的には、単振動システムのばね定数ｋ、移動体（ピストン１４）の質量ｍを用いて、下記数式（２）のように振動角周波数ωを設定してもよい。
【００６０】
【数２】
2016098770.tif 000004
【００６１】
関数Ｓ０（ｔ）は、関数ｓｉｎωｔの振幅中央を徐々にストローク中央に移動させるような内容であればよく、例えば傾きが正の一次関数であってよい。振幅中央の移動度合いは、複数周期掛けて行うようにしてよく、例えば２周期から４周期程度掛けて行うようにしてもよい。また、関数ａ（ｔ）による振幅の増加率と同期させるようにしてもよい。
【００６２】
時刻ｔ４において、ピストン１４の振幅中央がストローク中央位置に到達し、またその振幅が初爆に適した大きさに至ると、制御装置１８はフリーピストン式発電機の駆動モードをモータリングからファイアリングに切り替える。つまり、制御装置１８はインジェクタ４４に燃料を噴射させ、また点火手段４６を点火させる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、モータリング時にピストン１４の振幅中央をモータリング開始位置からストローク中央位置まで徐々に移動させることで、燃焼室２０または空気ばね室２２側に偏った往復移動が解消され、その結果、振幅の増加に伴う装置の破損が回避できる。
【００６４】
なお、上述した実施形態では、モータリングの前に初期化を行い、特徴部３６が検出された位置をピストン１４のモータリング開始位置としていたが、この形態に限られない。例えば、前回の駆動終了時（停止時）におけるピストン１４の絶対位置が明らかである場合には初期化を行う必要がなく、当該位置をピストン１４のモータリング開始位置とすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  フリーピストン式発電機、１２  シリンダ、１４  ピストン、１６  検出器、１８  制御装置、２０  燃焼室、２２  空気ばね室、２４  永久磁石、２６  コイル、３５  スリット列、３６  特徴部、３７  スリット。
【図１】
2016098770.tif 000005
【図２】
2016098770.tif 000006
【図３】
2016098770.tif 000007
【図４】
2016098770.tif 000008