2011年11月27日

圧電素子の理想的な形状を考えてみた

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 テレビで圧電素子を液体にして塗布するという技術を見て刺激され、あれこれと考えた結果、塗布するだけではそこから得られる電力量はいつまで経っても、塗布した圧電素子の量に限界があるのだから行き詰まることになることに気が付いた。

 むしろ温度差発電の素子を塗布できるようにした方が、同じ技術でもまったく違うと思う。それは、温度差発電の素子は、温度差によって電気が流れるという現象なのだから、温度差さえあれば良く、塗布量による制限をさほど受けないことが予想できるからだ。

 つまり圧電素子の場合、電気を得るためには、如何に多くの圧電素子を一度に変形させ続けられるかという問題と向き合うこととなる。
 その結果、得られる経験上の形状としてもっとも適しているのは、ゼンマイとバネということになるだろう。


1-3)1
 圧電素子を液体にして塗布できるならば、もっと単純に、その液体をシャカシャカ振って、その段階で電気が得られるならば、他にも考え方が思い浮かぶと思う。

 仮にその状態で電気を得られるならば、それの理想的な形状は、たぶんロータリーエンジンの中での液体流動と言えるかもしれない。
 ロータリー形状ならば、液体の中にある圧電素子に掛かる圧力の変化が周期的に発生されるのだから、それだけの電位変化が期待されると思う。
 そう考えてみるまでだが、実際の所は、どのぐらいの圧力変化であれば期待される電気が得られるか等は、実験してみないことにはわかないし、無反応かも知れない。

 ただし、所詮は圧電素子の量に制限を受けるのだから、仮に圧力変化による電位差が見られたとしても、センサー技術の方向性以外には期待される向きはないと思われる。



1-3)2
> では、圧電素子の延べ板をゼンマイに加工できるとしたらどうだろうか?

 圧電素子をゼンマイ形状にまで加工できるとすれば、圧電素子の特性から言って、巻いても発電、解放しても発電という、形状の変化による発電の理想型に成り得る。

 そこに電極を設ければ、電池同然のような扱いにできるだろう。

 しかも、叩くとか踏むなどの特定部位だけが崩壊するような故障を見せることは多分起きない。ゼンマイ部分全体で、均等に刺激を受け続けることになるのだから、壊れる時は全面崩壊の時期を意味し、それはゼンマイとしての寿命とも言える状態でもある。

 そういう意味でも、圧電素子の理想的な形状としてゼンマイが挙げられるのである。
※ ゼンマイに加工できるとなれば、バネにも加工が可能と言えるが、ここではあえてゼンマイに注目してみた。

> ただし、これは超伝導物質を探し当てるのと同じような話で、まだまだ夢の世界である。ここではその夢を共有するという段階でのお話。



1-3)3
 言うまでもなく一番手っ取り早く、鋼のゼンマイに圧電素子を塗布すれば、似たような事はできると思うので、実験としてはしておくべき所だ。

 その時得られる、ゼンマイ形状での発電量と、フツーにしなる程度の形状のものに塗布した時の違いを比較計測すれば、それをそのまま全面圧電素子ゼンマイの質量に掛けて、全面圧電素子ゼンマイの大きさに比例させた発電量の予測にできる。
 そこで百倍程度の差が見られるようならば、技術者も投資家も、開発へのモチベーションは一気に高まるだろう。

> ただし、ここを逆にみれば、全体×連続にしてさえも圧電素子から得られる電力が百倍程度の差にも届かないようでは、一気に圧電素子への期待感は萎えることになるのは確実だ。
> 断っておくが、その時は当方の責任でも何でもないからね。

 それはさておき、うまくいったとしても、ゼンマイであるがゆえに誰かが巻かないと発電には至らない。
 そして、圧電素子ゼンマイから電力が得られるからと言って、ゼンマイを大きくすればするほど、重量がかさんで持ち運びには適さなくなり、固定して利用するしかない。

 それでも、自転車や自動車の車輪部分に組み込めば、走行中発電が容易になるし、自転車のライトに用いれば、ゼンマイだけに誰がどう考えても、モーターを回して発電するよりは軽くなるだろうという予想は立つのである。

 ゼンマイ式のチョロQで言えば、光るチョロQにすることが簡単になると思う。
 まっ暗い部屋の中でチョロQを走らせて遊ぶなんてことが可能になる。

> ゼンマイで発電させる内容に関しては東洋ゼンマイが進んでいる。

 こちらはフツーのゼンマイを巻くのに、その動力に小型の螺旋水車を用いている。ゼンマイの巻きと解放をデュアルで行い、二つのゼンマイを切り換えながらモーターを回して発電させる形状になっている。
 肝心の電力量はと言うと、田畑の横を流れる小川にその水車をセットして、田畑の監視映像を撮影して送るという程度には十分に使えるという段階である。

 ここを圧電素子ゼンマイに置き換えた場合、どうなるかがポイントなのだが、今はこれ以上何とも言いようがないのでここまでにしておこう。
posted by 木田舎滝ゆる里 at 10:00 | Comment(0) | 目の付け所をナス | 更新情報をチェックする
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