| 研究課題/領域番号 |
18K04030
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
藤本 滋 神奈川大学, 工学部, 教授 (80386888)
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| 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, エレクトロニクス・製造領域, 総括研究主幹 (00267395)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 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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| 研究実績の概要 |
本研究では、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、それそれの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、計測対象の振動体の加速度を計測することに成功した。その結果、2019年度に実施した振動台の大きな加振力を利用した振動発電によるセンサ駆動に比べて、駆動周期は大幅に長くなり、駆動時間は短くなったが、産業施設の加速度モニタリングの実用的な観点からは、モニタリングに必要な加速度計測時間を確保できることを確認した。
以上より、本研究で開発した発電素子としてLa添加積層PZT素子を用いた自律型の加速度モニタリングシステムは、産業施設としては小型のコンプレサの振動を利用しても加速度を無線送信できることを実証することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
2020年度の研究においては、まず、2019年度に実施した結果についてまとめ、電気学会論文として投稿し、採択、掲載された。次に、La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、計測対象の振動体の加速度を計測することに成功した。
しかしながら、コロナ禍の影響で、大学が感染防止対策として9月までロックアウトがあり、10月から研究再開されたが研究時間に大幅な制約がかかり、十分な研究時間を確保することはできなかった。このため、何とか実証実験は終了したが、追加実験や得られた実験データ評価を十分に行うことができなかった。このため、本研究の最終的な成果目標である「La添加積層PZT素子を用いた振動発電による無線加速度センサの駆動実証実験」の結果の評価・考察が不十分であり、また、その論文執筆を行うことができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記進捗状況で説明した通り、本研究の最終的な成果目標である「La添加積層PZT素子を用いた振動発電による無線加速度センサの駆動実証実験」の結果の吟味・考察そして論文執筆を行うことができなかったため、研究期間の延長申請（2021年度）を行い、承認された。
2021年度は、まず、上記実証実験で得られた実験データを評価・考察する。必要であれば、追加実験も実施する。そして、全ての結果をまとめて論文として電気学会に投稿し、結果を公開する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年度は、コロナ禍の影響で、大学が9月までロックアウト、10月からの研究再開においても研究時間に大幅な制約がかかり、十分な研究時間を確保することはできなかった。このため、今年度実施予定であった実証実験は必要最小限の実験しか行えず、実験に必要な消耗品（物品費）は、本学研究予算の範囲内の購入でまかない、科研費予算での新たな購入は行わなかった。本実証実験において、本研究で開発した加速度モニタリングシステムの適用範囲を確認するための追加実験を行うことはできなかった。また、この実証実験の結果をまとめ、論文執筆・投稿することができなかったため、論文審査・掲載料の支払いもなかった。
以上のようにコロナ禍の影響が大きく影響して、研究が遅れ、予定通りの金額を使用できなかった。遅れた研究に関しては、期間延長申請を行い承認されたため、延長期間において遅れた分の研究を行う中で予算を使用する予定である。
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