| 研究課題/領域番号 |
15K06685
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
田中 義和 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00335704)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 環境発電 / 振動発電 / 圧電材料 / 柔軟発電体 |
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| 研究実績の概要 |
近年、再生可能エネルギー発電、環境発電もしくはエネルギーハーベスティングをキーワードとした研究が活発化してきている。その背景には、化石燃料の枯渇に対する懸念、二酸化炭素排出による地球温暖化対策、純粋な技術革新への意識、がある。再生可能エネルギーの代表としては、周知のように、太陽光発電、風力発電が挙げられる。
一方、新しい発電技術として、熱電変換材料、磁歪材料、圧電材料などの機能性材料を用いた発電技術の研究開発が２０００年代前半から活発化してきている。これらの技術は、現状において、太陽光発電や風力発電と比べ、１つ１つの発電装置から獲得できる電力は小さいため、環境発電もしくはエネルギーハーベスティングと呼ばれている。しかし、自動車からスマートグリットとまで幅広く活用できる技術と期待され、さまざまなアプリケーションの研究開発が、欧米を中心に進められている。
環境発電に活用できる振動エネルギーは身近に多種多様に存在している。風力エネルギー、海洋エネルギー、工作機械の振動、自動車のエンジン振動など、さまざまなものが考えられる。特に自動車エンジンの振動エネルギーは大きく、この振動エネルギーを活用できる技術を開発することは、自動車メーカーにとって非常に魅力的であると想定できる。そこで、本研究課題では、代表者らが提案している柔軟発電体とエンジン振動を組み合わせた環境発電技術の開発を行う。
研究初年度（平成２７年度）は、研究課題を円滑に進めるための基礎となる、柔軟発電体の理論特性評価方法の開発を行った。具体的には、様々な支持方式におけるパネル型柔軟発電体の理論特性評価方法の開発、圧縮変形型柔軟発電体の理論特性評価方法の開発、インピーダンスマッチング評価方法の開発、を行った。
その成果として、査読付き国際会議プロシーディング1編、査読無し国内講演論文2編、であった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画と照らし合わせて、本研究課題の進歩状況を自己点検すると、おおむね順調に進歩していると考えている。平成２７年度の研究計画をおおむね達成しており、平成27年度以降の研究計画を実施する上での基盤が構築できたと考えている。
研究初年度（平成２７年度）は、研究課題を円滑に進めるための基礎となる、柔軟発電体の理論特性評価方法の開発を行った。開発した理論特性評価方法の妥当性の検証のために、振動試験機を用いた強制振動実験を行った。具体的には、様々な支持方式におけるパネル型柔軟発電体の理論特性評価方法の開発、圧縮変形型柔軟発電体の理論特性評価方法の開発、
インピーダンスマッチング評価方法の開発、を行った。様々な支持方式におけるパネル型柔軟発電体の理論特性評価方法の開発においては、様々な支持方式（片端固定、両端単純支持、両端完全固定）における理論特性評価方法の開発を行い、その妥当性を振動試験機を用いた強制振動実験により検証を行った。これにより、パネル型柔軟発電体の振動と発電特性を評価できるようになった。圧縮変形型柔軟発電体の理論特性評価方法の開発においては、理論特性評価方法の開発を行い、その妥当性を振動試験機を用いた強制振動実験および衝撃力負荷実験を実施することで検証を行った。インピーダンスマッチング評価方法の開発では、外部負荷を変化させた強制振動実験により、開発した評価方法の妥当性を検証した。
その成果として、査読付き国際会議プロシーディング1編、査読無し国内講演論文2編、であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２７年度の成果と研究計画に基づき、研究を進展させる。研究計画では、平成２８年度以降の研究項目は、「理論特性評価方法を用いたパラメータスタディ」、「実機を用いた発電検証実験および非線形振動発電の検討」、「柔軟発電体の疲労特性の検討」であり、平成２８年度はおもに「理論特性評価方法を用いたパラメータスタディ」、「実機を用いた発電検証実験および非線形振動発電の検討」、について研究を行う。「理論特性評価方法を用いたパラメータスタディ」では、平成２７年度に開発した特性評価方法を用いて、パラメータスタディを行い、設置場所の振動環境を考慮した柔軟発電体の設計を行う。設置場所としては、エンジンの側面、エンジンを支えるマウント周辺を想定している。したがって、設置可能なスペースが限られてくる。そこで、設置可能なスペースおよび設置形態を考慮して、最大の電力出力が得られる柔軟発電体を設計し、振動試験機を用いた確認実験を行う。「実機を用いた発電検証実験および非線形振動発電の検討」では、設計・試作した柔軟発電体をエンジンおよびエンジンを支えるマウント部周辺に取り付け、実機・振動試験機を用いた発電検証実験を行う。また、発電体に磁石などを付加した非線形振動発電、支持部の摩擦抵抗によって発生するパラメトリック励振についても検討を行う。
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