大阪公大、ヒトの歩行の振動による発電性能を約90倍に高めることに成功

理論解析の結果、衝撃的振動を利用する場合では、発電素子に蓄積できる運動エネルギーの量が少ないことが発電できる電力が低下してしまう原因であることが明らかにされた。

そこで、衝撃的振動から受け取れる運動エネルギーの量を増大させるとともに、一定時間蓄積することも可能な仕組みを利用することで、この課題の解決を目指すことにしたという。

そして考案されたのが、単純な構造でありながら高いエネルギー蓄積性能を持つU字型の振動増幅パーツであり、複数のシミュレーション技術を組み合わせ、最適構造の設計が行われた。MEMS技術を用いて作製された小型圧電振動発電素子の下にU字型振動増幅パーツが取り付けられたところ、衝撃的な振動に対する発電性能を約90倍にまで向上させることができたとする。

今回の研究成果のイメージ。ヒトの歩行運動で発生する振動からの発電性能を約90倍に拡大することに成功した (出所:大阪公大プレスリリースPDF)

なお、振動発電素子では、小型化と発電電力の増大という、相反する要求に応えることが大きな課題だという。今回開発された素子であれば、素子面積を増加させることなく発電性能を向上させることが可能なため、今後、非定常振動を衝撃的振動に変える機構などを開発することで、歩行運動などからウェアラブル端末などの小型電子機器を駆動できるレベルの発電が可能になっていくことが期待されるとしている。