2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on method of monitoring facility condition using vibration power generation of high output piezoelectric elements as power source
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18K04030
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
藤本 滋 神奈川大学, 工学部, 教授 (80386888)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一木 正聡 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (00267395)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 圧電素子 / ランタン（La） / 振動発電 / 設備状態モニタリング / PZT素子 / 動荷重 / 積層PZT素子 / 加速度センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、産業施設や設備に発生する振動を、高出力圧電素子（以下PZT素子）を用いて電気変換し、これを電源として加速度センサを駆動し、離れた場所でモニタリングすることで対象とする機械設備を監視する手法を開発することである。
2018年度と2019年度においては、まず、①PZT素子の発電特性発電特性の向上のために最適なLa濃度を持つPZT素子を開発し、それを最適に積層したLa添加積層PZT素子を開発した。また、このLa添加積層PZT素子の発電特性を把握した。次に②加速センサ駆動のための電力供給安定回路および省電力化された高効率の回路設計を開発した。さらに、③開発したLa添加積層PZT素子を用いた振動発電にて有線型のアナログ加速度センサおよび無線型加速度センサを駆動する実験として、振動台の大きな加振力を利用した振動発電を行い、これらを駆動し、各センサによる加速度計測を行うことに成功した。
2020年度の研究においては、まず、④2019年度に実施した結果についてまとめ、日本機械学会D&D2020および電気学会センサシンポジウムにて発表した。さらに、無線加速度センサ駆動に関する研究成果を電気学会論文として投稿し、採択、掲載された。次に、⑤La添加積層PZT素子から電力を発生させる振動力（動荷重）を実際の産業設備の一つである小型コンプレッサの振動を利用した実証実験を実施した。この実験において、La添加積層PZT素子から取り出した電力により無線加速度センサを駆動し、加速度データを無線送信し計測対象の加速度を計測することに成功し、実証した。この結果として、研究目的である自立型無線加速度モニタリング手法を開発することができた。
今年度は、この成果を「La添加積層PZT素子を電源とした自立型無線加速度モニタリングシステムの実証試験」として電気学会論文に投稿し、採択、掲載された。
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