二質点系同調質量ダンパーを応用した橋梁振動発電システムの開発

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[テーマ(2)] 交通条件によって異なる橋梁の振動環境と発電の関係を明らかにするため，開発した同調質量系二質点系発電デバイス(TDMG)の実橋梁での適用実験において，TDMGの各マスと対象橋梁に設置した加速度センサを用いて振動加速度の計測を行った．得られた加速度データから卓越振動数を抽出し，対象橋梁の振動モード毎の振動エネルギーを算出することで，発電エネルギーと橋梁の振動エネルギーの振動モード毎の関係を分析した．その結果，交通条件は曜日と時間帯によって大きく分けられ，交通条件によって励起されやすい橋梁の振動モードが異なることを示し，自動車交通による振動モード毎の振動エネルギーと発電エネルギーの関係を示した．その上で，これまでの大型車交通を対象とした発電だけでなく，総交通量の多い小型車交通からも発電が可能な発電装置を提案した．[テーマ(5)] これまで当該研究者は，TDMGのばね・マス等のメカニカルなシステムに主眼を置いたパラメータ調整方法を提案し，大型車交通により励起される橋梁振動から発電を可能としたが，それに加えて橋梁の様々な振動環境に対して効率的に発電するため，発電装置内部の電磁気的パラメータを加えたTDMGシステム全体のパラメータ設計を行った．新たに開発した発電装置を搭載したTDMGの発電性能の検証のため実橋梁での適用実験を行い，発電量と橋梁の加速度計測結果から，様々な車両交通により励起される橋梁の振動エネルギーをTDMGが吸収し発電できることを示した．さらに，瞬間値でワットクラスの発電電力を達成し，MEMS振動センサ等を用いた一般的な橋梁のモニタリングシステムに十分な電気エネルギーが発電できることを示した．その上で，TDMGによる発電エネルギーの蓄電実験を行い，実験期間において発電エネルギーが蓄電可能であることを示し，橋梁を対象としたワイヤレスモニタリングシステムに電力の供給と運用を試みた．