本研究は，原子力発電所施設内の機器・配管に適したパッシブ型３次元動吸振器の開発を目的としています．

　動吸振器は錘とばねで構成されている装置で，３次元的に配置された原子力配管に発生する振動を吸収・消散するすることにより，地震時などによる大きな振動が発生しても，それを小さく抑えることが出来るようになります．

　現在は解析ソフトを用いた地震波応答解析評価と，試作した動吸振器模型を用いた振動試験による応答低減性能の評価を行っています．

　一般に鋼製配管は減衰能が低く，地震時の揺れが増幅し，破損する恐れがあります．原子力プラント機器・配管の地震時の応答低減を図るため，高減衰材を用いてこれらの減衰特性を向上させる手法およびその際の減衰特性の評価手法の開発を目指しています．

　本研究では，配管の減衰特性を向上させるために，高減衰材として Mn-Cu 合金を付加する構造を提案するとともに，このような配管構造の減衰特性を有限要素法を用いた振動解析および模型配管を用いた振動実験により，高減衰材とその配置方法の効果を評価します．

　橋梁やエンジン，ポンプ，コンプレッサなどが稼働する産業設備では，大きな振動が発生しています．この振動は橋梁や産業設備の破損・トラブルを誘発し，構造強度を低下させ破壊に至らせる有害な現象です．

　本研究では，このような構造物の振動時に支持部材に発生する変動力（振動エネルギー）を高効率で電気エネルギーに変換する高出力振動発電素子を開発するとともに，これを用いてセンサーや送信デバイスを駆動させ，構造物や設備の故障・破損検知のための電源供給や信号ケーブル不要の状態監視システムの開発を行います．

　研究内容として，積層PZT素子に正弦波振動を加えて発電を行う振動発電実験を行い，積層PZT素子の発電能力を評価しています．また，振動発電に関する理論から積層数の最適化を行うとともに，振動発電の応用としてセンサを駆動し，構造物の状態を監視するモニタリングシステムの開発も行っています．

　我が国においては，インフラ施設（橋梁，トンネル設備）や産業設備において老朽化が原因のトラブルや事故が多発しています．事故の発生前には様々な前兆現象が捕らえられおり，これを正確に把握できれば事故を未然に防止することが可能です．本研究の目的は，構造物の腐食や材料疲労による構造強度の低下を診断・予測する手法を開発することです．

　現在は，各種配管を長期にわたって腐食させた後，配管振動実験を行うことにより，その振動状態を計測・分析し，振動特性の変化を把握する実験を続けています．

　水圧駆動システムでは，水圧アクチュエータの動作を制御するために，水の圧力・流量・方向を制御するための各種制御弁が必要となります．これは，電動モータによる駆動システムにおいて，モータの動作を制御するためにモータに供給する電圧・電流・方向（正負）を制御することに相当します．

　電動モータを駆動するためのモータドライバは，通常そのモータとセットで購入するか，互換性のある標準品を入手することができます．しかし，圧力水準として 14 MPa程度まで使用可能な水圧用の制御弁は，現在市場に供給されているもののほとんどが単純な開閉動作をするもので，高精度な制御を行うための機器が十分に揃っていないのが現状です．

　油圧用の制御弁の部品を，水圧用として錆びない材料に変更すれば済むわけではありません．動力伝達媒体としての水道水は，工業上の特性が極めて悪いため，以下のような様々な問題を引き起こします．

◇ 高い飽和蒸気圧による問題

弁絞りにおけるキャビテーションの発生，キャビテーション壊食による機器寿命の低下，振動・騒音の発生，キャビテーション閉塞による弁の圧力流量特性の変化

◇ 低い粘性による問題

しゅう動部すき間を通る内部漏れ流量の増加（エネルギー損失の増加），しゅう動部すき間を小さくするための高精度な部品加工によるコスト増，狭いすき間寸法（数μm）以上の水中微粒子を除去するための汚染管理（コンタミネーションコントロール），振動減衰効果の不足による動特性の悪化

◇ 低い潤滑性による問題

しゅう動部の摩擦，摩耗の促進

◇ 化学的特性による問題

錆・腐食の発生，微生物の発生，運転可能温度の制限，水質（水の硬度）の管理

　上記の問題を解決するためには，油圧用の弁構造を参考にしながらも，水圧用として最適な構造・材質・表面処理などにする必要があります．また，水圧システム導入のための初期コストを抑制するためには，コスト低減も重要です．

　制御弁を大別すると，圧力制御弁，流量制御弁，方向制御弁の３種類があります．ここでは，開発中の方向制御弁の一種を紹介します．

　水圧駆動システムにおいて，シリンダなどのアクチュエータの運動を制御するためには，サーボ弁や比例弁などの方向制御弁が必要となります．本研究では，小型の水圧アクチュエータの運動を制御するために，小型で安価な水圧サーボ弁の開発を目的としています．

　従来の水圧用サーボ弁や比例弁にはスプール弁が使用され，そのしゅう動部は静圧軸受で支持されており，構造が複雑で高精度加工が必要です．本研究では構造を簡素化するために，回転型の弁板を使用し，模型用ブラシレスサーボモータを用いて弁を直接駆動する構造を採用しました．この構造により，従来の水圧サーボ弁と比較して大幅な小型化が可能となりました．弁単体の性能評価とともに，水圧アクチュエータの制御性能の評価も行います．

　水中作業用ロボットアームに組み込んで関節を直接駆動する用途を想定し，水中で動作する揺動モータを開発しています．90°揺動型と，270°揺動型の２種類を開発中です．水は潤滑性が低いため，モータ内部の圧力による偏荷重が主軸を支持する軸受に作用しないことが理想的です．そのため，モータ内部の圧力による力が回転対称である必要があります．90°揺動型は実現が比較的容易ですが，270°揺動型は構造に工夫が必要となります．

　本研究で開発した270°揺動モータでは，１つの主軸に３枚のベーンを取り付けた構造となっており，偏荷重が軸の両側から加わるようベーンの位相を 180°ずらして配置するとともに，中央のベーンの幅は両側のベーンの２倍にしています．これにより，主軸に作用するラジアル荷重が相殺し，常に平衡状態となります．

　水圧シリンダや，上述した水圧揺動モータを用いて３自由度以上の空間リンク機構を構築し，その制御を行います．これは，福島第一原発の廃炉に伴う重作業や，作業機械の移動機構への応用を想定しています．

　また，人間の動きに追随して重量物を運搬するためのパワーアシスト機構の開発も行っています．動力源として，持ち運びが容易な高圧洗浄機の使用を想定しています．また，電磁的ノイズの多い環境下でも使用できるよう，電気信号を使用しない機械的システムの構築を目指しています．