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マイクロ燃焼エンジンを用いた振動型エレクトレット発電システムの開発基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 17360092
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関東京大学

研究代表者

鈴木 雄二  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (80222066)

研究分担者 笠木 伸英  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (80107531)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
15,400千円 (直接経費: 15,400千円)
2006年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2005年度: 10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
キーワードMEMS / エレクトレット / マイクロ発電 / 触媒燃焼 / スターリングエンジン
研究概要

本研究では,高密度燃焼が可能なナノポーラスアルミナ・白金触媒,再生熱交換器および断熱層を組み込んだ高効率マイクロセラミック触媒燃焼器,液体ピストンを用いた振動型マイクロスターリングエンジン,マイクロマシン・プロセスで製作され摩擦要素を持たない振動型静電誘導型発電器を用いることによって,燃焼型マイクロ発電器の先導設計を試みることを目的とし,以下の研究を行った.
1)触媒層製作技術の開発
燃焼用触媒層として工業的に応用可能な,コールドスプレー法でアルミ厚膜を形成し,陽極酸化によりナノポーラスアルミナを製作する新しい技術を開発し,触媒層として高い活性を持つことを示した.
2)マイクロ触媒燃焼器の設計・実験評価
流れと伝熱,表面反応を考慮した数値解析に基づいてマイクロセラミック燃焼器を設計し,試作した.精密セラミック積層技術を用いて,厚さ300-500μmの多層セラミックからなる触媒燃焼器を試作し,極めて大きな発熱密度が得られ,660℃まで安定燃焼可能であることを明らかにした.
3)セミフリーピストン・2相2成分小型スターリングエンジンの試作
比較的低温度で高効率・高出力の実現が期待できる2相2成分スターリングエンジンを選択し,セミーフリーピストンエンジンの試作を行った.ディスプレーサ断面積20cm^2,パワーピストン断面積15.5cm^2のエンジンを試作し,2相状態の場合,27Hzにおいて6Wの出力が得られることを示した.
4)フッ素系ポリマーCYTOPにより,極めて高い電荷密度を長時間持続可能であることを示し,発電器プロトタイプを用いた実験から,20Hzの低周波数振動において0.28mWが得られることを示した.また,MEMS技術を用いて,樹脂製の高アスペクト比バネに電極を埋め込む方法を開発した.振動子のプロトタイプを製作し,低い共振周波数を保ちながら,導電性を確保できることを示した.

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2006

すべて 雑誌論文 (7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Micromachined High-Aspect-Ratio Parylene Spring and Its Application to Low-frequency Accelerometers2006

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y., Tai, Y.-C.
    • 雑誌名

      J. Microelectromechanical Systems 15・5

      ページ: 1364-1370

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Large-Entrainment-Ratio Supersonic Ejector for Micro Butane Combustor2006

    • 著者名/発表者名
      Fan, Y., Suzuki, Y., Kasagi, N.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16・9

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro Catalytic Combustor Using High-Precision Ceramic Tape Casting2006

    • 著者名/発表者名
      Okamasa, T., Lee, G.-G., Suzuki, Y., Kasagi, N., Matsuda, S.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16・9

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micromachined High-Aspect-Ratio Parylene Spring and Its Application to Low-frequency Accelerometers2006

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y., Tai, Y.-C.
    • 雑誌名

      J.Microelectromechanical Systems 15-5

      ページ: 1364-1370

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Large-Entrainment-Ratio Supersonic Ejector for Micro Butane Combustor2006

    • 著者名/発表者名
      Fan, Y., Suzuki, Y., Kasagi, N.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16-9

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro Catalytic Combustor Using High-Precision Ceramic Tape Casting2006

    • 著者名/発表者名
      Okamasa, T., Lee, G.-G., Suzuki, Y., Kasagi, N., Matsuda, S.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16-9

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro Catalytic Combustor Using Iligh-Precision Ceramic Tape Casting2006

    • 著者名/発表者名
      Okamasa, T., Lee, G.-G., Suzuki, Y., Kasagi, N., Matsuda,S.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16・9

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 特許2006

    • 発明者名
      鈴木雄二, 笠木伸英, 堤野匠, 鶴見行巧, 坂根好彦
    • 権利者名
      東京大学総長
    • 産業財産権番号
      2006-140889
    • 出願年月日
      2006-05-19
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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