振動発電技術の開発動向と用途展開

第1部 環境発電の意義と振動発電の応用 (10:00～11:10)

　近年、環境に薄く広く存在するエネルギーを電力として取り出す環境発電 (Energy Harvesting) が注目されている。エネルギー源としては、環境光、電波、熱、振動などが考えられており、得られる電力は1μW～1mWオーダーと小さいが、系統から分離した小電力デバイスを長期間保守なしに使用可能とする技術として極めて有用である。 　なかでも、振動からの発電は、センサネットワークノードのためのエネルギー源として、道路,鉄道などインフラの構造ヘルスモニタリング、自動車,航空機などの輸送機器,携帯医療福祉機器などへの応用が期待されている。 　本セミナーでは、環境発電の意義、環境振動の特性、振動発電の原理、理論的発電可能量などについて判りやすく説明する。

1. マイクロ環境発電の概要
   • 環境発電の歴史
   • 環境発電の取得可能なエネルギー密度
   • 環境発電の種類
   • 環境振動発電のさきがけ
   • 環境振動発電のアプリケーション
2. マイクロ環境振動発電の原理
   • 振動系の基礎
   • 振動発電器の簡易モデル
   • 振動発電器の理論出力
   • 振動発電器の理論効率
3. 機械振動―電力変換技術
   • 電磁誘導
   • 圧電
   • 静電
• 質疑応答

第2部 エレクトレットを用いたマイクロ振動発電器の開発 (11:20～12:30)

　環境に存在する振動は、一般に周波数が100Hzと低く、また、周波数が変化することが特徴である。このような振動からの発電には、静電誘導なかでもエレクトレットを用いた発電が有利と考えられる。 　本講では、エレクトレットの基礎、材料、荷電方法、および、それを用いた発電器の特性について説明する。また、エレクトレット発電器の最新開発動向について、自身の取り組みも含めて解説する。

1. エレクトレット
   • エレクトレットの歴史
   • エレクトレットの基礎
   • エレクトレット材料
   • エレクトレットの荷電方法
2. エレクトレットを用いた静電誘導発電技術
   • 発電器モデル
   • 理論発電量と最適インピーダンス
   • エレクトレット発電器の特性
3. マイクロ・エレクトレット振動発電器の最新研究開発動向と課題
   • 東京大学での取り組み
   • 米国での取り組み
   • EU諸国での取り組み
   • 今後の課題と将来展望
• 質疑応答

第3部 Perpetuum社振動発電素子の紹介と活用例 (13:15～14:35)

　エナジーハーベスト (環境発電) という言葉が定着しつつあり、多くの環境発電技術の研究開発が行われるようになっている。英国のPerpetuum社は、産業機械の振動を電気エネルギーに変換する振動発電素子の実現に成功し、販売活動も行っている。 　本セミナーでは、Perpetuum社が開発した振動発電素子の原理を紹介すると共に活用事例を解説する。

1. 英Perpetuum社の紹介と振動発電への取り組み
2. Perpetuum社製振動発電素子の原理、製品紹介
3. アプリケーション、並びに評価例
4. 今後の展望
• 質疑応答

第4部 圧電式振動発電技術の研究開発動向と用途展望 (14:50～16:10)

　環境発電のひとつとして振動発電が注目されている。機械装置/機械構造物の振動から電力を得る振動発電は、利用できる振動源の振動数と振動振幅によって、電磁誘導式、静電式、圧電式の各方式に大別される。さらに最近では、新規材料の実用化で新しい振動発電方式が提案され、超磁歪式がその一例として挙げられる。 　本講では、圧電材料を用いて機械振動から微小電力を得る圧電式振動発電について、原理、従来からの研究動向および最近の研究開発動向について解説するとともに、産業機械向けの用途展望の事例として回転機械向けの用途を紹介する。

1. 環境発電と振動発電技術
   1. 環境発電の概略
   2. 機械振動分野における振動エネルギー回生技術の発展
      ～ Energy Regeneration から Enrtgy Harvesting へ ～
2. 圧電式振動発電
   1. 機械振動と圧電効果/逆圧電効果の基礎
   2. 圧電ダンパと共振技術
   3. 圧電式振動発電
   4. 機械振動分野における最近の研究開発動向
3. 用途展望
   1. 特許事例
   2. 産業機械向けの応用
4. まとめ
• 質疑応答