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スターリングエンジン工学の此岸

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           ビジネスには二つの機能しかない。マーケティングとイノベーションである。

             Business has only two functions – marketing and innovation.

                                                                       ピーター・ドラッガー

                                
                               Peter Ferdinand Drucker
                                             Nov. 19, 1909 - Nov. 11, 2005

 

 【日本経済事情:今のバブルは東京五輪前に崩壊するかも】

11月29日、草津市野路東1の立命館大びわこ・くさつキャンパスでこのほど、公開学術シン
ポジウム「経済学ともうひとつの日本と地域~参議院選挙後の日本経済を展望する」が開かれ、
学生や市民ら約170人が参加した。同大学の松尾匡教授と慶応大の金子勝教授がそれぞれ講演
し、会場や互いの質問に答えるパネルディスカッションを行っている(毎日新聞 2016.11.30)。

それによると、金子教授は、安倍晋三首相の経済政策「アベノミクス」で進められる日銀の「異
次元」の金融緩和で、供給量が増えた通貨が産業育成ではなく企業買収や不動産投機に使われて
いると指摘し、「今のバブル(景気)は東京五輪前に崩壊する可能性がある」と語った伝える。

同席の松尾教授は、7月の参院選の報道各社の出口調査で有権者が重視したのは「景気・雇用」
が最多だったことや、各種の経済指標が安倍政権下で改善していることなどを示し、「野党は安
倍さんよりも好況をもたらす経済政策を提唱しないとならない」と指摘。赤字国債を発行して福
祉、医療、教育、子育てなどに投資することを提唱したという。

赤字国債(=未来国債)発行し公共投資を促す方法は勿論、臨機応変に、減税などの脱デフレ策
など、経済関連要因(説明因子)や指標(目的因子)変動を測定しながら果敢に「市場調整及び
社会安定」を図っていくことに異論はない。




  Nov. 29, 2016

【被災地に駆けつけ、インフラ復旧までをサポートする電源軽トラ】

● スターリングエンジンとソーラーパネルで電気とお湯を非常時に供給

11月29日、芝浦工業大学 電気工学科の高見弘教授は、スターリングエンジン※とソーラー
ネルを組み合わせ、災害時などに電気とお湯を供給できる軽自動車型ハイブリッド電源車を開発
したと発表。自然災害で被災しても「電気とお湯があれば、必要最低限の生活レベルは確保でき
る」という考えのもと、高見教授はスターリングエンジンで安定的に発電するために必要なコン
バータを開発。3キログラムの木質バイオマスペレットを1時間燃焼し1キロワットの電力と、
45℃・200リットルの温水を提供できるスターリングエンジンと、日中は1時間で最大6百
ワットが発電できるソーラーパネルにより、発電とともに40V、110Ahの蓄電池に充電す
ることも可能なシステムを軽トラックの荷台に収まるサイズで構築した。今後は操作を自動化し
たうえで雨天時にも安定稼働できるよう耐久性を高め、将来的には専用の燃料でなく災害で発生
したガレキなどの廃材を燃料としてその場で調達し、発電できる電源車の完成を目指す。 

【今回の成果の特徴】

軽トラックの荷台にパッケージされているため、支援が必要なエリアへすぐに駆けつけら
れる。 3キログラム(120円程度)の燃料を1時間燃やすことで「1キロワットの電力(スマ
ートフォンの充電約70台分)と445℃・2百リットルの温水(バスタブ11杯分)」を
同時に作れる。 日中の晴天時はソーラーパネルも活用でき、夜間や天候不良時、急な大電力消費に備えて蓄電
も行える。

※ スターリングエンジン:シリンダー内のガス(または空気)を外部から加熱・冷却し、その
  体積変化でピストンを動かすことで熱エネルギーを運動エネルギーに変換する外熱機関。既
  存のエンジンより高効率で、外部から暖めれば良いため廃材などの利用も期待できる。特に
  今回採用しているフリーピストンタイプのスターリングエンジンは、機械構造が簡単で寿命
  が長いとされる。


【技術背景】

2014年11月の経済産業省による規制緩和の結果、出力10キロワット未満のスターリング
エンジン発電設備が一般用電気工作物として区分され、原理発明から16年で2百年目となるス
ターリングエンジンの実用化が期待されているという。一方で、フリーピストンスターリングエ
ンジンに一般的な発電制御用コンバータシステム(交流を直流に変換する機器)を接続すると、
コンバータが出す高調波によりエンジンが不安定になるという課題がある。そこで、スターリン
グエンジンの研究に取り組んできた高見教授が、この問題を解決するコンバータを開発。産学連
携により軽自動車の荷台にすべて収まるシステムを完成させ、システムの一部を「フリーピスト
ンスターリングエンジン発電装置」として現在特許申請を行っている。 

 

【ベスト レジリデンス:災害に強い社会へ】

電気と同時にお湯も作ることができるため、照明(夜間の安全安心)や調理に加えて夕食後の食
器洗浄やお風呂・シャワーなども使用できる。また、災害現場ではガレキ撤去のための電動ノコ
や救命機器などの非常用電源としても使用可能。災害からの復旧と人々の生活支援に寄与するた
め、今後量産化に向け連携先を見つけ、社会への普及を目指すとのこと。

※ 関連特許: 特開2014-023370  2慣性系の外乱オブザーバ及びこれを用いた速度制御装置


【概説】

鉄鋼プラントの圧延機などを駆動する産業用の電動機の速度制御装置においては、電動機の回転
子と圧延機を機械的に結合する駆動軸にねじり振動が発生することが知られている。これは、電
動機の回転子と圧延ロールが各々慣性モーメントを有し、駆動軸の剛性が十分でない場合に生じ
る2慣性系のねじり振動である。

このような2慣性系のねじり振動を抑制するためには、例えば圧延機に回転センサーを取り付け、
この信号を用いて制御を行うことが考えられるが、現実には圧延ロールに回転センサーを取り付
けることは構造上、またメンテナンス上極めて困難である。

このような状況で、2慣性系のねじり振動を抑制するための一手法として、状態オブザーバを用
いて2慣性系の定数及び検出可能な状態量から圧延ロールの回転速度などの状態量を推定し、こ
の推定値を用いるものがある。この定型的なものは、制御対象と同一次元の状態オブザーバを設
け、制御対象と状態オブザーバに同一の入力を与えたとき、両者の出力が同一となるようなフィ
ードバック制御を組み込むことによって状態オブザーバから所望の状態量を推定するように構成
されている。

現代制御理論ノート”、第3章  安定化の基礎理論、3.2.2同一次元オブザーバ(2000年
3月1日  第一版、 島根大学理工学部  電子制御システム工学科、 吉田和信)に示されている状
態オブザーバは、外乱がない、あるいは外乱があってもその変動が少ない場合には的確に状態量
を推定することが可能である。しかしながら、圧延機の圧延ロールに圧延材が噛み込むような所
謂負荷外乱が発生すると、その影響で正しく状態量を推定することが困難となる。

このように、2慣性系の制御対象1の状態量を推定するため、状態オブザーバ7に推定外乱トル
クを与えるための外乱オブザーバ8を、電動機トルクに第1の伝達関数81を乗算し、この乗算
結果から電動機の回転速度に第2の伝達関数82を乗算した値を減算し、この減算結果を3次以
上のフィルタ83でフィルタリングして前記推定外乱トルクを求める構成とする。第1及び第2
の伝達関数81、82は、電動機トルクと外乱トルクから電動機速度を求める2慣性系の伝達関
数から外乱トルクを逆算して求めることで、負荷外乱があっても精度良く状態量を推定すること
を可能とする2慣性系の外乱オブザーバ、及びこれを用いた2慣性系の速度制御装置を提供する
ことにある(詳細は上図ダブクリ)。

  ● 湯の川温泉で暖まる猿たち

 

  ● 今夜の一品

クリスマスプレゼントに手作り木の温もりが光る腕時計(くるき亭製)はいかが?        

   

【トレッキングと修景 Ⅷ】

ことしを振り返ると「百名山踏破計画」は1座(木曽駒ヶ岳)のみとなり、「ナショトレ事業化
計画」は安土山にはじまり御在所岳の下見までであった。来年度はもう少しスピードアップした
計画を立案することに。特に、前者は、「車中泊」を組み込み中部・関東を山々を1でも2つで
も多く登ることを計画する。来年はパックラフト(Packraft)を購入し、「ナショトレ」の水上ト
レッキング(Packrafting)ルート開拓を手がける。



Ross Lake Backpacking / Packrafting Trip


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