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圧電素子の積層化による振動発電装置の高出力化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25420196
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関神奈川大学 (2016)
東京都市大学 (2013-2015)

研究代表者

藤本 滋  神奈川大学, 工学部, 教授 (80386888)

研究分担者 一木 正聡  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (00267395)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード振動エネルギー変換 / 圧電素子 / 積層圧電素子 / 振動発電理論 / エネルギーハーベスト / 高出力発電素子 / 振動実験 / PZT素子 / 振動発電 / 積層PZT素子 / センサデバイス駆動 / 積層 / 加速度センサー / エネルギーハーベト / 高出力圧電素子 / ピエゾ素子 / 積層構造 / 回路モデル / 構造物振動 / 振動試験
研究成果の概要

PZT素子の振動発電特性を大幅に向上させるためにPZT素子の積層化を提案すると共に積層PZT素子の発電理論を構築した。この理論から最適積層数は11層であることを見出した。また、1,3,5,7,11層の積層PZT素子を試作すると共にこれらの発電特性を明らかにするために振動発電実験が行われた。その結果、積層PZT素子の発電特性は発電理論と良く一致しており、発電理論の妥当性が検証された。さらに高出力11層PZT素子を電源として温度センサーと無線送信モジュールの組み合わせた電子デバイスや加速度センサモジュールを駆動させる実験が行われた。その結果、これらの電子デバイスは正常に作動することが実証された。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] 圧電素子を用いた振動発電手法に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      藤本滋,今井健嗣,一木正聡
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 51 号: 7 ページ: 497-508

    • DOI

      10.14953/jjsde.2015.2663

    • NAID

      130005164445

    • ISSN
      0919-2948, 2188-9023
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] エアコンプレッサの振動を利用した振動発電による温度モニタリングシステムの駆動試験2016

    • 著者名/発表者名
      梅崎俊吾,藤本滋
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2016
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 積層圧電素子を用いた産業施設モニタリングシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      今井健嗣,藤本滋
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部第22期総会講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層圧電素子を用いた並列型振動発電装置の開発2016

    • 著者名/発表者名
      梅崎俊吾,藤本滋
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部第22期総会講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層圧電素子の振動発電による加速度センサの駆動2015

    • 著者名/発表者名
      今井健嗣,藤本滋
    • 学会等名
      電気学会・機械学会 第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層ピエゾ素子を用いた加速度センサに関する研究(ランダム波の再現性の評価)2015

    • 著者名/発表者名
      坂倉宏治,藤本滋
    • 学会等名
      電気学会・機械学会 第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造物振動を利用した発電手法に関する研究(放射線環境下における振動発電素子の発電特性)2015

    • 著者名/発表者名
      梅崎俊吾,藤本滋,内山孝文
    • 学会等名
      電気学会・機械学会 第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 振動発電素子を用いた温度送信装置の駆動2015

    • 著者名/発表者名
      今井健嗣,藤本滋
    • 学会等名
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2015
    • 発表場所
      弘前大学(青森)
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層ピエゾ素子を用いた加速度センサの開発に関する研究(計測電圧の高出力化)2015

    • 著者名/発表者名
      坂倉宏治,藤本滋
    • 学会等名
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2015
    • 発表場所
      弘前大学(青森)
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層PZT発電素子のスイッチング回路への適用性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      今井健嗣,藤本滋,一木正聡
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第21期総会講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層ピエゾ素子を用いた加速度センサの開発に関する研究(計測インピーダンスの影響)2015

    • 著者名/発表者名
      坂倉宏治,藤本滋
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第21期総会講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Self power generation piezoelectric elements applied to switchiing circuits2014

    • 著者名/発表者名
      T. Imai,S. Fujimoto,M. Ichiki
    • 学会等名
      PowerMEMS2014 (The 14th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power generation and Energy Conversion Applications )
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(淡路島)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層圧電素子による発電特性の高出力化2014

    • 著者名/発表者名
      今井健嗣,藤本滋,一木正聡,北原時雄
    • 学会等名
      電気学会「センサマイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ(島根県松江市)
    • 年月日
      2014-10-20 – 2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層ピエゾ素子を用いた加速度センサーの特性評価2014

    • 著者名/発表者名
      坂倉宏治,藤本滋,一木正聡,北原時雄
    • 学会等名
      電気学会「センサマイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ(島根県松江市)
    • 年月日
      2014-10-20 – 2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層PZT素子を用いた振動発電によるセンサ電源への応用2014

    • 著者名/発表者名
      山岸昇平,藤本滋,一木正聡,北原時雄
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第20期総会講演会
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造物振動を利用した発電手法に関する研究(積層型圧電素子の等価回路モデルを用いた発電特性評価)2013

    • 著者名/発表者名
      山岸昇平,藤本滋,一木正聡,北原時雄
    • 学会等名
      日本機械学会[No.13-18] 第13回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 発表場所
      九州産業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層ピエゾ素子を用いた加速度センサーに関する研究

    • 著者名/発表者名
      坂倉宏治、藤本滋、一木正聡,北原時雄
    • 学会等名
      関東学生会第53回卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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