サスティナブル社会の実現のためのウェアラブル電源の提案

本研究では,身に付けて発電できるウェアラブル電源(発電機)の実用化と普及に向けての基礎データを提供することを目的としている。本年度は,Phase2:各発電システムにおける最も効率的かつ効果的な発電スタイルの提案とPhase3:ウェアラブル電源のビジネスモデル構築のための基礎資料の提示と発電機の試作を目指した。成果をまとめると以下の通りである。(1)ウェアラブル発電機としては,人の歩行を利用する「靴型ジェネレータ」が最も有望であることを明らかにした。(2)ベーンモータの理論やベーンポンプに理論を組み合わせた靴型ジェネレータに適したベーンタービン理論を構築した。(3)構築した理論に基づき,2種類のベーンタービン(statorの形状が偏心型:1機,長円型:2機)の設計・製作を行った。(4)製作したベーンタービンの性能を評価するために,回転性能試験と発電量測定試験を行った。(5)タービンの回転数は,偏心型ベーンタービンの方が大きかった。(6)長円型ベーンタービンの流入流出に使われていないポートを管路で繋げることにより回転数が増加した。これは,流出入のないポートを繋げることで,繋がった2つのポート間で循環が起こり,流量が仮想的に増大したためであることを明らかにした。(7)偏心型ベーンタービンへ圧力0.39MPa,流量4.1L/minで流体を供給した場合,得られた発電量は最大で95mWであった。この時の発電効率は0.036%と小さいものであったが,これは,ベーンタービンに連結したモータがベーンタービンの回転特性と合致していなかったためであることが分かった。(8)本年度の研究成果を総合的に検証し,実用機の実現のための課題として,チャンバーの最適な材質の決定,ベーンタービンの小型化,タンク形状の最適化,逆止弁の改良,ステータ形状の最適化,最適なモータの選定,ベーンタービンのトルク-回転特性の把握,出力電力の安定化などが必要であるとした。

本研究では,身に付けて発電できるウェアラブル電源(発電機)の実用化と普及に向けての基礎データを提供することを目的としている。本年度は,Phase2:各発電システムにおける最も効率的かつ効果的な発電スタイルの提案とPhase3:ウェアラブル電源のビジネスモデル構築のための基礎資料の提示と発電機の試作を目指した。成果をまとめると以下の通りである。(1)ウェアラブル発電機としては,人の歩行を利用する「靴型ジェネレータ」が最も有望であることを明らかにした。(2)ベーンモータの理論やベーンポンプに理論を組み合わせた靴型ジェネレータに適したベーンタービン理論を構築した。(3)構築した理論に基づき,2種類のベーンタービン(statorの形状が偏心型:1機,長円型:2機)の設計・製作を行った。(4)製作したベーンタービンの性能を評価するために,回転性能試験と発電量測定試験を行った。(5)タービンの回転数は,偏心型ベーンタービンの方が大きかった。(6)長円型ベーンタービンの流入流出に使われていないポートを管路で繋げることにより回転数が増加した。これは,流出入のないポートを繋げることで,繋がった2つのポート間で循環が起こり,流量が仮想的に増大したためであることを明らかにした。(7)偏心型ベーンタービンへ圧力0.39MPa,流量4.1L/minで流体を供給した場合,得られた発電量は最大で95mWであった。この時の発電効率は0.036%と小さいものであったが,これは,ベーンタービンに連結したモータがベーンタービンの回転特性と合致していなかったためであることが分かった。(8)本年度の研究成果を総合的に検証し,実用機の実現のための課題として,チャンバーの最適な材質の決定,ベーンタービンの小型化,タンク形状の最適化,逆止弁の改良,ステータ形状の最適化,最適なモータの選定,ベーンタービンのトルク-回転特性の把握,出力電力の安定化などが必要であるとした。