スターリングエンジンと色素増感型太陽電池を組み込んだ三輪駆動ロボット教材の開発

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静岡大学工学部では1年生を対象に創造教育実習をおこなっている。この創造教育実習の支援業務として教材開発がある。教材の開発にあたっては創造教育実習が工学部全学科の1年生全員を対象としていることから、機械・電気電子・化学・情報工学といった各専門分野をそれぞれ取込んだ教材開発が必要となる。今回は各専門分野を取入れ学生が興味を持ち、ものづくり体験ができる教材として、色素増感型太陽電池と低温度差スターリングエンジンならびにこれらを搭載した3輪走行ロボットの試作開発を目的とした。色素増感型太陽電池はパネル表面にコーティングする素材として、果実、花などから抽出した液体を色素材料として用いている。今回はハイビスカス、ブルーベリーから抽出した液を用いてそれぞれの光エネルギー変換効率を調べ、太陽電池パネルを作成した。この太陽電池での発電電力を利用しスターリングエンジンの片側を加熱し、エンジン内部に温度差を生じさせる。スターリングエンジンの製作では、太陽電池による発電量が少なく加熱による温度差があまり期待できないため、少ない温度差で駆動できる低温度差スターリングエンジンを設計、製作している。このときエンジンの内部の動きがわかるように、透明シリンダを用いて製作をおこなった。この他、前方の障害物を感知する赤外線センサーを取り付け、前方の障害物を回避して進むように制御している。また、太陽パネルには光量を感知するCdSセンサーを設置し常に太陽パネルに光が均等に照射されるようにパネルの角度を制御している。これらのセンサーを制御するためのPICマイコンを用いた制御回路を製作している。