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エネルギーハーベスティング技術の最新動向    
Trends of Energy Harvesting Technologies
[コードNo.2010T763]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 桑野博喜(東北大学 工学研究科 ナノメカニクス専攻 教授)
■体裁/ B5判 251ページ
■発行/ 2010年10月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 70,200円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0281-2

 
★国内・海外から熱い期待を一身に集める「エネルギーハーベスティング」の成書が完成!
★振動、熱(温度差)、電磁波、単体・化合物、バイオ物質(生物由来物質)などのエネルギー源を用いた環境発電技術を
  詳述!
★ユビキタス社会到来の壁であるインフラ問題に向けて、抑えておくべき必読の書籍はまさしくこの一冊!

刊行にあたって

 身近な周辺にある振動や熱(温度差)、電磁波、単体・化合物、バイオ物質(生物由来物質)などのエネルギー源を電気エネルギーに変換する技術をエネルギーハーベスティング技術という。本技術により、有線の市販電力に頼る事無くデバイスや装置に直接電力を供給できる。また、電池のように交換や充電の必要がなく、長寿命でメンテナンスの必要が無い。本著では、このようなエネルギーハーベスティング技術の基礎と応用、および最新の動向についてこれから技術開発を進めようとする方々、応用を試みようとする方々を主な読者と考えて構成されている。
 それぞれのエネルギー源は、周囲の条件によりまた、利用の仕方などにより異なった使い方がなされる。いくつかのエネルギー源を組み合わせることが最適の場合も当然考えられる。本エネルギーハーベスティング技術は、(1)高付加価値、(2)新製品、新市場の開拓、(3)環境問題へのソリューション、などの観点から大きな期待がある。本技術により、従来の電源よりも大容量、長寿命、小型、低コスト、高安全性などを達成すれば従来製品の付加価値を高めることができる。例えば、携帯電話やPCなどへの適用である。また、このようなエネルギーハーベスティング技術を用いることにより、従来にない製品、新市場が生まれることが考えられる。例えば、家具、衣料品などへの適用である。さらに身近にあるエネルギー源を活用する分散型エネルギー源であることから、送電などの損失を低く抑えることができ、また基本的に長寿命であり、環境に有害では無い材料により構成されていることから、多くの場合、低環境負荷が期待できることが特徴である。
 本書は、多くの第一線の研究開発でご活躍される技術者、研究者の方々より玉稿をいただいた。
 少しでも読者の皆様のお役に立つことを願うものである。
(「はじめに」より抜粋)
平成22年10月  東北大学 桑野博喜

執筆者一覧

竹内敬治(株)NTTデータ経営研究所 社会・環境戦略コンサルティング本部 シニアスペシャリスト;信州大学 繊維学部 特任准教授
荒川裕則東京理科大学 工学部 工業化学科 教授
小野孝彦東京理科大学 工学部 工業化学科
山口真史豊田工業大学 大学院工学研究科 主担当教授
吉川暹京都大学 エネルギー理工学研究所 特任教授
篠原真毅京都大学 生存圏研究所 生存圏電波応用分野 教授
岡本洋秋田県立大学 システム科学技術学部 電子情報システム学科 准教授
桑野博喜東北大学 工学研究科 ナノメカニクス専攻 教授
小林三昭ジェイアール東日本コンサルタンツ(株) ICT事業本部 部長
林寛子ジェイアール東日本コンサルタンツ(株) ICT事業本部 主任
武藤佳恭慶應義塾大学 環境情報学部 教授
鳥海陽平日本電信電話(株) 環境エネルギー研究所 研究員
土居仁オムロン(株) 技術本部 コアテクノロジーセンター 主幹
大場正利オムロン(株) 技術本部 コアテクノロジーセンター センター長
鈴木雄二東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 教授
高橋勉長岡技術科学大学 工学部 機械系 准教授
白樫正高長岡技術科学大学 名誉教授
渡邊宏司(株)日立産機システム ドライブシステム事業部 主任技師
小貫哲平茨城大学 工学部 知能システム工学科 准教授
大瀧倫卓九州大学 大学院総合理工学研究院 エネルギー物質科学部門 准教授
小野崇人東北大学 工学研究科 機械システムデザイン工学専攻 教授
上田祐樹東京農工大学 機械システム工学科 特任准教授
三宅丈雄東北大学 工学研究科 バイオロボティクス専攻 助教
西澤松彦東北大学 工学研究科 バイオロボティクス専攻 教授
田中秀治東北大学 工学研究科 ナノメカニクス専攻 准教授
濱手雄一郎東北大学 工学研究科 ナノメカニクス専攻 助教
小紫公也東京大学 大学院新領域創成科学研究科 先端エネルギー工学専攻 教授

構成および内容

第1章エネルギーハーベスティングの市場動向(竹内敬治)
1はじめに
2エネルギーハーベスティング市場の特性
3様々な市場
3.1ビルオートメーションとスマートグリッド
3.2タイヤ空気圧センサー
3.3広がる用途
4エネルギーハーベスティングコンソーシアム
第2章電磁エネルギー(太陽電池)利用技術
1色素増感太陽電池(荒川裕則、小野孝彦)
1.1はじめに
1.2色素増感太陽電池の原理と構造
1.3研究室レベルでの色素増感太陽電池の最高性能
1.4モジュール、サブモジュールの開発動向
1.5色素増感太陽電池の耐久性の検討
1.6さらなる高性能化と低価格化を目指した研究(今後の展開)
1.7おわりに
2結晶・薄膜シリコン太陽電池(山口真史)
2.1結晶シリコン太陽電池
2.2薄膜シリコン太陽電池
3化合物薄膜太陽電池(山口真史)
3.1はじめに
3.2CdTe太陽電池およびCIGS太陽電池
3.3高効率III-V族多接合太陽電池
3.4III-V族多接合太陽電池の宇宙用太陽電池としての実用化
3.5低コスト化を狙った集光型太陽電池
3.6将来展望
3.7おわりに
4有機薄膜太陽電池(吉川暹)
4.1はじめに
4.2有機太陽電池の基礎
4.3高効率化への道筋
4.4新規材料開発の重要性
4.5デバイス開発―高効率化における新素子構造の重要性
4.6OPVの信頼性
4.7OPVの将来展望
5電波エネルギーハーベスティング(篠原真毅)
5.1はじめに
5.2レクテナ用アンテナ
5.3レクテナ用整流回路
5.4おわりに
第3章力学エネルギー利用技術
1マイクロ振動発電(岡本洋、桑野博喜)
1.1マイクロ振動発電を取り巻く状況
1.2要求される電力アウトプット
1.3主要なマイクロ振動発電の方式
1.4主要な機械電気エネルギー変換方式の概要
1.5おわりに
2床発電システム(小林三昭、林寛子、武藤佳恭)
2.1はじめに
2.2「床発電システム」の概要
2.3開発概要
2.4開発詳細
2.5開発成果
2.6一般利用への展開
2.7おわりに
3歩行発電靴の研究開発(鳥海陽平)
3.1はじめに
3.2歩行発電システム
3.3歩行発電靴の試作
3.4実験
3.5実験結果と考察
3.6まとめと今後の展望
4エレクトレット材料を用いた小型環境振動発電デバイスの開発と応用(土居仁、大場正利)
4.1はじめに
4.2エレクトレットを用いた静電誘導方式
4.3発電電極部
4.4発電機構部
4.5整流・充電回路と蓄電素子
4.6無線センサーモジュールへの応用例
4.7高架橋のヘルスモニタリングシステムへの応用例
4.8その他の応用例
4.9おわりに
5ポリマー・エレクトレットを用いたMEMS振動発電器(鈴木雄二)
5.1はじめに
5.2振動発電器のモデル
5.3ポリマー・エレクトレットの開発
5.4エレクトレットを用いた静電誘導発電
5.5MEMSエレクトレット振動発電器
5.6おわりに
6流れによる振動を利用した発電の現状と将来性(高橋勉、白樫正高)
6.1はじめに
6.2解析
6.3円柱の渦励振と渦励振発電の例
6.4おわりに
7マイクロ水力発電―日立エネルギー回収システム―(渡邊宏司)
7.1自然エネルギーを利用した発電
7.2マイクロ水力発電
7.3エネルギー回収システムの誕生
7.4エネルギー回収システムの構成
7.5エネルギー回収システムの特長
7.6発電性能曲線と性能表
7.7効果計算
7.8導入事例
7.9将来へ向けて
第4章熱エネルギー利用技術
1マイクロ熱発電(小貫哲平、桑野博喜)
1.1マイクロ熱発電
1.2発電方式
1.3熱源
1.4熱流操作素子
1.5まとめ
2n型酸化物熱電変換素子(大瀧倫卓)
2.1熱電変換とは
2.2導電性金属酸化物
2.3高移動度酸化物
2.4ホッピング伝導酸化物
2.5層状構造酸化物
2.6SrTiO3系ペロブスカイト
2.7ZnO系酸化物
2.8おわりに
3熱電子発電(小野崇人)
3.1はじめに
3.2動作モードと特性
3.3熱電子発電器の研究
4熱音響発電―熱音響現象の基礎―(上田祐樹)
4.1はじめに
4.2熱音響エンジン内の音波の性質
4.3熱音響エンジンのエネルギー変換のメカニズム
4.4流体力学的な記述
4.5熱音響エンジンの発振温度
第5章バイオ・化学エネルギー利用技術
1バイオ燃料電池(三宅丈雄、西澤松彦)
1.1はじめに
1.2バイオ燃料電池の歴史
1.3バイオ燃料電池の起電力と性能制御因子
1.4バイオ燃料電池に用いる酵素電極の開発動向
1.5体液による発電と体内埋め込み
1.6MEMS技術によるバイオ燃料電池の小型化・機能化
1.7実用化への課題と用途開発
1.8おわりに
2マイクロ燃料電池システム(田中秀治)
2.1はじめに
2.2燃料制御用マイクロバルブ
2.3マイクロバルブを用いたDMFCシステム
2.4メタノール濃度センサ
2.5マイクロ燃料改質器
2.6MEMS技術を用いたセル
2.7おわりに
3ウルトラマイクロガスタービンの研究動向とマイクロデトネーションの可能性(濱手雄一郎、桑野博喜)
3.1ウルトラマイクロガスタービン(UMGT)研究の現状
3.2定積燃焼によるUMGTのコンセプト
3.3マイクロデトネーション研究の可能性
3.4まとめ
第6章エネルギー伝送技術
1マイクロ波エネルギー伝送(篠原真毅)
1.1はじめに
1.2ビーム収集効率
1.3マイクロ波発生/増幅効率
1.4おわりに
2磁気共鳴伝送(小紫公也)
2.1はじめに
2.2磁気共鳴伝送の基本原理
2.3磁気共鳴伝送の応用
2.4まとめ
第7章エネルギーハーベスティングの将来―センサのネットワーキングという文脈におけるマイクロエネルギーハーベスティングとマイクロセンサ―(桑野博喜)
1はじめに
2センサ・コミュニケーション・ソサエティ
3必要なハードウェア技術
3.1マイクロセンサ
3.2マイクロエネルギーハーベスティング
4おわりに



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