特許 6133051 積層発電体、積層発電体の発電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6133051

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】積層発電体、積層発電体の発電方法

(51)【国際特許分類】

   H02N 1/08 20060101AFI20170515BHJP

   H01L 41/187 20060101ALI20170515BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20170515BHJP

   H01L 41/193 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   H02N1/08

   H01L41/18 101B

   H01L41/08 G

   H01L41/18 102

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-275764(P2012-275764)

(22)【出願日】2012年12月18日

(65)【公開番号】特開2014-121205(P2014-121205A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】水野 健彦

(72)【発明者】

【氏名】金谷 考洋

(72)【発明者】

【氏名】小口 寛彬

【審査官】 柿崎 拓

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−０１４６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５３２７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１６７１１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−３１１５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３０４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８０４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５５３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２２５２１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｎ １／０８

Ｈ０１Ｌ ４１／１１３

Ｈ０１Ｌ ４１／１８７

Ｈ０１Ｌ ４１／１９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電荷を保持したエレクトレット誘電体と前記エレクトレット誘電体を挟むように配置される一対の電極とを有する振動発電体と、
複数層の前記振動発電体の間に配置される支持部材と、
を具備し、
前記エレクトレット誘電体および前記電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と、少なくとも一方の前記電極との間には、部分的に接合部が設けられ、前記接合部を介して、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接合され、前記接合部以外の部位が、互いに接合されない非接合部となり、前記非接合部の少なくとも一部において、前記エレクトレット誘電体と前記電極との厚み方向の距離を変化させることが可能であり、
前記支持部材は、前記振動発電体同士の間に間隔をあけて配置され、
前記振動発電体同士の間の前記支持部材が配置されていない部分には空間が形成され、
前記空間に流体を流すことが可能なように前記支持部材が配置され、
前記空間に流体を流すことにより、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接触と剥離とを繰り返すことを特徴とする積層発電体。

【請求項2】

前記支持部材は、積層される各層の前記振動発電体の平面位置に対して略同じ位置となるように各層の前記振動発電体間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層発電体。

【請求項3】

前記振動発電体には、前記振動発電体の外部から前記振動発電体内に流体が浸入することを防止するシール部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層発電体。

【請求項4】

力を受けることで発電する発電体が積層配置され、
積層される各層の前記発電体の間に支持部材を配置することにより、
積層される各層の前記発電体の間に空間が形成されていることを特徴とする積層発電体を用い、
積層される各層の前記発電体の間の空間に流体を流すことが可能なように前記支持部材を配置し、
前記発電体の形状を略円形とし、
前記発電体を積層してなる前記積層発電体の形状を略円柱状とし、
前記積層発電体のいずれの側面からも積層される前記発電体同士の間の空間に流体を流すことが可能な前記積層発電体を用い、
前記積層発電体の側面から積層される各層の前記発電体間の空間に流体を流すことで、前記発電体を発電させることを特徴とする積層発電体の発電方法。

【請求項5】

力を受けることで発電する発電体が積層配置され、
積層される各層の前記発電体の間に支持部材を配置することにより、
積層される各層の前記発電体の間に空間が形成されていることを特徴とする積層発電体を用い、
積層される各層の前記発電体の間の空間に流体を流すことが可能なように前記支持部材を配置し、
前記積層発電体の一部の端部には、前記支持部材が設けられずに、前記発電体同士が自由に変形可能であり、
前記積層発電体の前記一部の端部が流体の流れの下流側となるように、前記積層発電体に対して流体を流すことで、前記発電体を発電させることを特徴とする積層発電体の発電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電体が積層された積層発電体およびこれを用いた発電方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、道路や橋梁、建築物、産業機械などの構造体の振動、自動車や鉄道車両、航空機などの移動体の振動、さらには人体の運動による振動や環境に普遍的に存在する環境振動などを電気エネルギーに変換して有効利用する試みがなされている。

【0003】

このような振動エネルギーや外力を電気に変換する発電方法としては、外力または振動によって変形を与えることで発電する一対の電極を有したシート状またはフィルム状の発電体を用いる方法がある。

【0004】

このような発電体としては、例えば、圧電性のセラミックス粉末をゴム中に分散させ、分極処理（エレクトレット処理）を施すことにより圧電性を持たせた圧電ゴムや（例えば、特許文献１）、高分子多孔質体にエレクトレット処理を施して圧電性を持たせた圧電材料などがある（例えば、特許文献２）。さらに、このような圧電素子を複数層に積層した振動発電装置がある（例えば、特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−５３５２７号公報

【特許文献2】特開２０１０−１８６９６０号公報

【特許文献3】特開２０１０−１５４７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、セラミックス製の圧電素子や高分子系の圧電フィルムは高価であるため、大面積に配置するには不向きである。また、大面積に配置するには、多数の発電体を配置する必要があり、部品点数も多くなりコスト増および重量増を招く。

【0007】

また、発電装置を小型化して、発電出力を高める方法としては、特許文献３のように発電体を積層する方法があるが、複数層の圧電素子を変形させるためには、大きな外力や振動が必要となるという問題がある。

【0008】

したがって、従来の圧電素子や発電装置を用い、環境振動や外力等を利用して効率良く発電を行うためには、発電体に対して十分な変形を与えるための複雑な機構が必要となる。したがって、コストアップの要因となるだけでなく、設置場所に対する制約となる。さらには、機構部分の劣化や破損などの発生確率が増加することによる信頼性の低下の要因ともなり得る。

【0009】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡便な構造によって、発電効率が高く信頼性の高い積層発電体とその積層発電体を用いた発電方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前述した目的を達成するため、第１の発明は、電荷を保持したエレクトレット誘電体と前記エレクトレット誘電体を挟むように配置される一対の電極とを有する振動発電体と、複数層の前記振動発電体の間に配置される支持部材と、を具備し、前記エレクトレット誘電体および前記電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と、少なくとも一方の前記電極との間には、部分的に接合部が設けられ、前記接合部を介して、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接合され、前記接合部以外の部位が、互いに接合されない非接合部となり、前記非接合部の少なくとも一部において、前記エレクトレット誘電体と前記電極との厚み方向の距離を変化させることが可能であり、前記支持部材は、前記振動発電体同士の間に間隔をあけて配置され、前記振動発電体同士の間の前記支持部材が配置されていない部分には空間が形成され、前記空間に流体を流すことが可能なように前記支持部材が配置され、前記空間に流体を流すことにより、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接触と剥離とを繰り返すことを特徴とする積層発電体である。

【0011】

この発電体は、電荷を保持したエレクトレット誘電体と電極との間に非接合部が形成されるため、外力や振動を発電体に付与することによって、エレクトレット誘電体と電極との間の距離を容易に変化させることができる。したがって、エレクトレット誘電体と電極との間の距離変化に応じて電極に電荷が静電誘導され、発電を行うことができる。よって、この発電体を本発明の積層発電体に用いると、効率よく発電を行うことができる。また、積層される各層の発電体同士の間の空間に流体を流すことで、流体の流れによって各層の発電体の表面に外力または振動を付与することができる。このため、各層の発電体を効率よく発電させることができる。

【0012】

前記支持部材は、積層される前記振動発電体の平面位置に対して略同じ位置となるように各層の前記振動発電体間に配置されていることが望ましい。

【0013】

このように、支持部材を各層の発電体間に略同じ平面位置に配置すると、各層の支持部材が積層発電体の積層方向に略整列配置されるので、支持部材の自重によって、発電体が撓むことを防止することができる。したがって、各層の発電体同士の間の隙間（空間）を確実に確保することができる。

【0016】

なお、外力とは、機械的に他の物質が発電体と接触して、発電体を変形させる力には限られない。例えば、積層発電体を取り付けた構造体の振動や、外部からの音波や空気圧変化など、発電体に繰り返し付与され、発電体を変形させることが可能な外部から発電体への力の作用を指すものである。この外力は微小なものであってもよい。また、振動とは、その振幅や周波数などが一定であるようなものに限られず、定期的または不定期に繰り返し発電体に外力（慣性力などを含む）を付与可能であるものを指す。

【0019】

また、前記振動発電体には、前記振動発電体の外部から前記振動発電体内に流体が浸入することを防止するシール部が設けられていることが望ましい。

【0020】

このような構成とすることで、流体として例えば水などの液体を積層した前記発電体間に流した場合であっても、発電体に設けられる電極等の腐食や劣化を防止することができる。また、前述したような一対の電極間にエレクトレット誘電体を挟んだ構造を有する発電体を用いた場合には、電極とエレクトレット誘電体との間に設けられた非接合部へ水などの液体が浸入することを防止することができるため、水などの液体が浸入することによるエレクトレット誘電体の表裏面での表面電位差の低下等を防止することができる。

【0021】

第２の発明は、力を受けることで発電する発電体が積層配置され、積層される各層の前記発電体の間に支持部材を配置することにより、積層される各層の前記発電体の間に空間が形成されていることを特徴とする積層発電体を用い、積層される各層の前記発電体の間の空間に流体を流すことが可能なように前記支持部材を配置し、前記積層発電体を構成する前記発電体の形状を略円形とし、略円形の前記発電体を積層してなる前記積層発電体の形状を略円柱状とし、略円柱状の前記積層発電体のいずれの側面からでも積層される前記発電体同士の間の空間に流体を流すことが可能な前記積層発電体を用い、前記積層発電体の側面から流体を流すことで、前記発電体を発電させることを特徴とする積層発電体の発電方法である。

【0022】

このようにすることで、積層発電体の側面に対して流体の流れる方向によらず、流体を積層発電体内部の各層の発電体同士の間の空間に流すことができるため、効率よく発電を行うことができる。この際、風車の首振り機構やその他回転機構等も不要である。

【0023】

第３の発明は、力を受けることで発電する発電体が積層配置され、積層される各層の前記発電体の間に支持部材を配置することにより、積層される各層の前記発電体の間に空間が形成されていることを特徴とする積層発電体を用い、積層される各層の前記発電体の間の空間に流体を流すことが可能なように前記支持部材を配置し、前記積層発電体の一部の端部には前記支持部材を設けずに、前記発電体同士が自由に変形できるようにすると共に、前記一部の端部が流体の流れの下流側となるように、前記積層発電体に対して流体を流すことで、前記発電体を発電させることを特徴とする積層発電体の発電方法である。

【0024】

このようにすることで、流体の下流側に位置する積層発電体の各層の発電体の変形量を大きくすることができる。したがって、より大きな発電出力を得ることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、構造を単純化することが可能で、発電効率が高く信頼性の高い積層発電体と、その積層発電体を用いた発電方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】（ａ）は定常状態の積層発電体１０を示す図、（ｂ）は積層発電体１０中の振動発電体１同士の間の空間に流体が流れた状態を示す図、（ｃ）は、積層発電体１０ａ中の振動発電体１同士の間の空間に流体が流れた状態を示す図。

【図2】（ａ）は振動発電体１を示す図、（ｂ）は振動発電体１ａを示す図。

【図3】（ａ）はエレクトレット誘電体３を示す図、（ｂ）は、多孔質材を用いたエレクトレット誘電体３ａの拡大図。

【図4】（ａ）は振動発電体１のシール部材１３を示す図、（ｂ）は振動発電体１ｂのシール部１３ａを示す図。

【図5】図２（ａ）のＡ部拡大図において、（ａ）は定常状態を示す図、（ｂ）は外力が付与された状態（電極５ｂの変形状態）を示す概念図。

【図6】積層発電体１０ｂを示す図。

【図7】積層発電体１０ｃを示す図であり、（ａ）は周方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図。

【図8】発電システム２０を示す図。

【図9】発電システム２０ａを示す図。

【図10】（ａ）は発電システム２０ｂを示す図、（ｂ）は発電システム２０ｃを示す図。

【図11】（ａ）は積層発電体１２を示す図、（ｂ）は積層発電体１２ａを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

＜積層発電体の実施形態１＞
以下、本発明の実施の形態にかかる積層発電体について説明する。図１（ａ）に示すように、積層発電体１０は、発電体として図２（ａ）に示すシート状の振動発電体１を用い、複数の振動発電体１が積層されて構成される。
なお、特に示した場合を除き、図１等においては、振動発電体の詳細な構造およびリード線等については図示を省略する。

【0028】

前記積層された振動発電体１同士の間には支持部材２が設けられ、振動発電体１同士は支持部材２を介して接合される。振動発電体１と支持部材２との接合方法としては、接着接合、粘着接合、吸着接合などを利用することができるが、特に限定されるものではない。支持部材２は、積層されるそれぞれの振動発電体１同士の間に間隔を空けて配置される。すなわち、前記支持部材２が介在されない振動発電体１同士の間に空間が形成される。支持部材２は、積層した各層の振動発電体１同士の間に形成された空間を通じて、振動発電体１の平面方向に流体を流すことが可能となるように配置される。また、支持部材２は、積層されるそれぞれの振動発電体１の平面内において、略同一の位置に設けられることが好ましい。すなわち、平面視において、支持部材２は、積層方向に略整列配置されることが好ましい。このようにすることで、支持部材２の自重によって、振動発電体１が撓むことを防止することができる。

【0029】

支持部材２の材質は、特に限定されないが、比較的硬質な金属系材料、プラスチック系材料、ゴム系材料などを適用することができる。なお、積層発電体１０に比較的大きな外力が加えられるような環境で使用される場合には、支持部材２としては、ゴムなどに代表される弾性体であることが望ましい。弾性体としては、例えば、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴムなどのゴムを使用することができる。

【0030】

図２（ａ）に示すように、振動発電体１は、主にエレクトレット誘電体３、電極５ａ、５ｂ、接合部７等から構成される。エレクトレット誘電体３の両面には、エレクトレット誘電体３と対向するように、それぞれ電極５ａ、５ｂが配置される。また、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとの間には接合部７が設けられる。接合部７は、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとを接合するためのものである。すなわち、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとは、接合部７を介して接合され、互いの間には、接合部７の厚さに応じた隙間（エアギャップ）が形成される。接合部７の材質は特に限定されないが、例えば絶縁性の接着剤で構成される。

【0031】

電極５ａとエレクトレット誘電体３とは、略全面にわたって接合されている。電極５ａとエレクトレット誘電体３とは、例えば熱融着や接着で接合される。但し、接着剤を用いる場合には、接着剤層をできるだけ薄くすることが望ましい。例えば、電極５ａ、５ｂ間の距離やエレクトレット誘電体３の厚さに対し、十分薄くすることが望ましい。

【0032】

電極５ａ、５ｂは、導体層６と樹脂層８が積層された二層構造である。このような電極５ａ、５ｂは、樹脂シートと金属箔とを接着剤や熱溶着等によって接合したものであってもよく、樹脂シートの表面に金属蒸着や金属めっきを施したものであってもよい。いずれにせよ、シート（フィルム）状の樹脂上に導体層を形成できればよい。

【0033】

なお、導体層６を構成する導体としては、アルミニウム、錫、銅あるいはこれらの合金など適宜選択することができる。
また、樹脂層８を構成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド系の樹脂（例えばカプトン（登録商標））、フッ素系の樹脂（例えばフルオロエチレンプロピレンやポリテトラフルオロエチレン）などのプラスチック材料や、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴムなどのゴム材料を用いることもできる。

【0034】

二層構造の電極５ａ、５ｂは、周囲との電気絶縁を確保し、防水性や防湿性を向上させることができる点で望ましい。また、電極５ｂにおいては、さらに、外力等に対する電極の追従性を向上させることができる点で望ましい。例えば、薄い導体のみでは、外力によって変形した後、元の形状への復元力が小さい。しかし、導体のみで剛性を高めようとすると、導体部の厚みを厚くする必要があるため重量増の問題がある。また、これにより、電極の動きが鈍くなる恐れがある。

【0035】

これに対し、本実施形態では、樹脂層８を設けることで、重量増による問題を抑制するとともに、外力に対する電極５ｂの追従性、すなわち剛性を高めることができる。なお、導体層６のみでも、例えば別途絶縁部材を介在させるなどの方法によって電気絶縁性等を確保できれば、導体層６のみで電極５ａ、５ｂを形成しても良い。

【0036】

エレクトレット誘電体３の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルなどの樹脂を用いることができる。また、使用条件に応じて、例えば高温特性に優れるポリイミド系の樹脂（例えばカプトン（登録商標））やフッ素系の樹脂（例えばフルオロエチレンプロピレンやポリテトラフルオロエチレン）を用いることができる。また、ゴム材料として、例えばニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴムなどを用いることができる。

【0037】

図３（ａ）に示すように、エレクトレット誘電体３の両面は、互いに逆の極性の電荷で帯電している。なお、エレクトレット誘電体３の片面にのみ、いずれか一方の極性の電荷が帯電していてもよく、あるいはエレクトレット誘電体３の両面にいずれか一方の極性の電荷が帯電していてもよく、エレクトレット誘電体３の両表面間（表面と裏面）での電位差（表面電位差）がある状態であればよい。このようなエレクトレット誘電体３は、例えば絶縁性を有する樹脂シートや樹脂フィルム等の表面に、コロナ放電によって帯電処理を施すことで形成することができる。

【0038】

エレクトレット誘電体３の表面と裏面との電位差の設定は、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との間のエアギャップ長（または接合部７の厚み）に依存する。すなわち、当該電位差は、当該エアギャップでの空気放電による電位差低下が少なくなるように設定されることが望ましい。

【0039】

振動発電体１におけるエレクトレット誘電体３と電極５ａ、５ｂとは、いずれも可撓性を有する。例えば、エレクトレット誘電体３は、上述した樹脂等で構成される。したがって、振動発電体１は、全体として可撓性を有し、様々な形態の設置場所に適した変形が可能である。

【0040】

図２（ａ）に示すように、接合部７以外の部位において、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとの間には非接合部９が形成される。すなわち、非接合部９においては、エレクトレット誘電体３と電極５ｂの少なくとも一方が変形することで、互いの距離が容易に変化する。例えば、電極５ｂの変形によって、電極５ｂを、エレクトレット誘電体３の表面と接触させることもできる。

【0041】

なお、図３（ｂ）に示すように、多孔質材からなるエレクトレット誘電体３ａを用いることもできる。内部に微細な空孔４が存在する多孔質材の両面に電圧を印加すると、空孔４内において容易にコロナ放電が生じる。このコロナ放電によって空孔壁面および空孔壁面近傍にも帯電したエレクトレット誘電体３ａを容易に製造できる。なお、エレクトレット誘電体３ａの空孔壁面および空孔壁面近傍の帯電状態は、図３（ｂ）に示すように、電圧印加方向（この場合にはエレクトレット誘電体３ａの厚さ方向）に正電荷と負電荷に帯電した領域が形成される状態となっていると考えられる。また、エレクトレット誘電体３ａの内部に空孔４が存在すると、エレクトレット誘電体３ａ全体として変形が容易となる。したがって、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３とのギャップ長だけでなく、エレクトレット誘電体３ａ自体をもより小さな外力で容易に変形させることができる。このため、電極５ｂとエレクトレット誘電体３ａとの間のギャップ長だけでなく、エレクトレット誘電体３ａの厚さも変化し易くなる。したがって、電極５ａ、５ｂ間の距離が変化し易くなるとともに、その変化量も大きくなるため、双方の電極に静電誘導される電荷量も多くなり、発電効率が向上する。

【0042】

多孔質性のエレクトレット誘電体３ａの材質としては、絶縁体であって、エレクトレット誘電体３と同様の材料を多孔質化した多孔質プラスチックまたは多孔質ゴムや、シート状繊維体を用いることができる。なお、多孔質プラスチックには、発泡プラスチックも含まれる。また、多孔質ゴムには、発泡ゴムも含まれる。シート状繊維体としては、不織布やフェルトを用いることができる。中でも不織布は空気清浄機やマスク等においてエレクトレットフィルターとして利用されており、良好なエレクトレットの特性を有する。なお、以下の説明では、空孔４のないエレクトレット誘電体３を用いた例について示す。

【0043】

振動発電体１の電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に形成される隙間（エアギャップ）は、振動発電体１の外部に対して密封されることが望ましい。例えば、図４（ａ）に示すように、振動発電体１の外周部は、シール部材１３によって覆われてシールされる。シール部材１３は、接着剤等によって電極５ａ、５ｂ等に接着される。

【0044】

この場合、シール部材１３としては、例えば、水密性（防水性または防湿性）または気密性の高い材料を選択することが好ましい。このようにすることで、流体である媒質１６が、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に設けた隙間（エアギャップ）に浸入することを防止することができる。また、流体である媒質１６が水である場合であっては、電極５ａ、５ｂが腐食することを防止することができる。更には、エレクトレット誘電体３の表裏面の電位差が水分の存在によって低下することを防止することができる。

【0045】

また、別途シール部材１３を用いなくても、図４（ｂ）に示す振動発電体１ｂのように、電極５ａ、５ｂを構成する樹脂層８を、導体層６の外周からはみ出すように形成し、はみ出した上下の樹脂層８同士を接合させて、シール部１３ａを形成しても良い。はみ出した上下の樹脂層８同士の接合方法は、流体である媒質１６の浸入を防止できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、接着剤による接合方法や、加熱融着による接合方法を採用することができる。このように、振動発電体１の電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に形成される隙間（エアギャップ）への媒質１６の浸入を防止できるシール方法であれば、そのシール方法は図示した例には限られず、どのような形態でも良い。

【0046】

次に、振動発電体１の発電機構について説明する。図５は図２（ａ）のＡ部拡大図である。図５（ａ）に示すように、例えば定常状態（外力が付与されていない状態。以下同様。）では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間には、非接合部９において接合部７の厚みに応じたエアギャップ長Ｂが形成される。この状態から、図５（ｂ）に示すように、外力Ｃが振動発電体１の厚さ方向に付与されると、電極５ｂ（およびエレクトレット誘電体３）が変形する。この際、エアギャップ長Ｂが短くなる方向へ変化し、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触部１１で接触する場合もある。

【0047】

すなわち、接触部１１に対応する位置においては、電極５ｂとエレクトレット誘電体３の厚さ方向の距離（エアギャップ長Ｂ）が０になるまで変化できる。この距離変化に応じて、電極５ａ、５ｂの双方に電荷が静電誘導されて発電する。なお、図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態に戻る際にも、同様に電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間の距離変化（ギャップ長Ｂが長くなる方向への変化）に応じた静電誘導による発電が行われる。なお、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化に伴う発電出力電圧は、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが変形によって接触する直前および剥離した直後が最も高くなる。

【0048】

このように、この実施形態で用いた振動発電体１は、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とを厚さ方向に相対的に変位させて、その双方の距離に相当するエアギャップ長Ｂを変化させることで効率よく発電をさせることができる。

【0049】

ここで、接合部７の材質にもよるが、外力による非接合部９のエアギャップ長Ｂの変化と比較して、接合部７における電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離の変化は小さい。このように、接合部７の部位では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離が変化しにくいため、発電には寄与しにくい。したがって、接合部７は、できるだけ小さくし、かつ振動発電体１に占める接合部７の総面積をできるだけ小さくすることが望ましい。また、互いに隣接する接合部７間の距離は、非接合部９のエアギャップ長Ｂを保持することができる程度の距離にすることが望ましい。

【0050】

なお、接合部７は、エレクトレット誘電体３の表面において、例えば、ドット状、ストライプ状、格子状などの繰り返しパターンで配置される。

【0051】

なお、接合部７は、接着剤に代えて、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とを部分的に直接熱融着により接合してもよい。この場合、接合部以外の部位が、非接合部９となる。この場合であっても、非接合部９では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に、微小な隙間が形成される。なお、非接合部９において、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが部分的に接触していても良い。また、接合部７には、接着剤に代えて、他の部材を介して電極５ｂとエレクトレット誘電体３とを接合しても良い。

【0052】

図１（ａ）に示すように、積層発電体１０では、複数の振動発電体１がそれぞれ支持部材２を介して接合されて積層される。このような積層発電体１０を流体である媒質１６の流れ（図中矢印Ｅ）の中に配置すると、図１（ｂ）に示すように、積層される振動発電体１同士の空間（隙間）を、各振動発電体１の平面方向に略平行に流体（媒質１６）が流れる（図中矢印Ｆ）。このように流体（媒質１６）が各層の振動発電体１同士の間の空間を流れると、流体（媒質１６）の流れの中に渦流（カルマン渦）が発生する。この渦流によって各層の振動発電体１の表面に力を作用させることができる。したがって、渦流による振動発電体１の厚さ方向の力の作用によって、または渦流による力の作用で支持部材２を支点とした振動発電体１の繰り返しの撓み変形を生じさせることによって（図中Ｇ）、振動発電体１の非接合部９（エアギャップ）における電極５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離を繰り返させる（エアギャップ長を繰り返し変化させる）ことができる（図５参照）。したがって、積層発電体１０は、効率よく発電を行うことができる。また、積層発電体１０は、流体（媒質１６）の流れによる渦流の発生が要因で発電するだけでなく、流体（媒質１６）の流れが直接的に振動発電体１に当ることによって、振動発電体１の厚さ方向への力が作用することでも発電することができる。

【0053】

この際、支持部材２の厚さ（積層される振動発電体１同士の間隔）、形状、配置などを適切に設定することで、流体（媒質１６）の流れによる渦流の発生を制御することができる。また、積層される振動発電体１間や、積層発電体１０の外周部あるいはその近傍に、渦流を効果的に発生させるための渦流発生部材を配置しても良い。このように、流体（媒質１６）の流れに対して、渦流の発生を制御することで、振動発電体１を効果的に振動、変形させることができる。したがって、積層発電体１０の発電効率の向上を図ることができる。

【0054】

また、図１（ｃ）に示す積層発電体１０ａのように、流体（媒質１６）の流れの下流側に位置する支持部材２を無くしても良い。すなわち、流体（媒質１６）の流れの下流側に位置する積層発電体１０ａの端部側は、各層の振動発電体１が自由端となるようにしてもよい。このようにすると、流体（媒質１６）の流れ（図中矢印Ｆ）によって、吹き流しや旗のように、各層の振動発電体１の端部を大きく変形させることができる。したがって、振動発電体１における電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間のエアギャップ長が変化して（図５参照）、より大きな発電出力を得ることができる。

【0055】

なお、流体（媒質１６）としては、特に限定されないが、気体または液体であればよい。例えば、積層発電体１０を大気中に配置して、風（空気）の流れを利用して発電しても良く、水中に配置して、水の流れを利用して発電することもできる。

【0056】

より具体的には、積層発電体１０を風のある場所へ設置（例えば、屋外、空調ダクト内、排気ダクト内、トンネル内などへの設置や、自転車、バイク、自動車、鉄道車両などへの設置）したり、水流のある場所（例えば、海流のある場所への設置、河川、湖への設置、工業用水、農業用水、下水、水道水、排水などの配管などへの設置）へ設置することができる。このように、積層発電体１０は、風力、水力、波力、潮力などの自然エネルギーを利用して、発電することができる。また、積層発電体１０は、流体（媒質１６）の流れ以外の要因でも発電することができる。例えば、積層発電体１０を設置した箇所が振動する場合には、その振動が支持部材２や流体（媒質１６）を介して積層したそれぞれの振動発電体１に伝達されることによっても発電できる。また、積層した各層の振動発電体１間に満たされる流体（媒質１６）の圧力変化が生じる場合には、流体（媒質１６）の圧力変化が各層の振動発電体１の表面に伝達されることによっても発電できる。

【0057】

なお、振動発電体１が外力により変形し、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触および剥離を繰り返すと、その際に、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間で、空気放電が生じることが考えられる。このような空気放電が生じると、エレクトレット誘電体３の表面と裏面との電位差が低下することが考えられる。したがって、使用するにつれて発電が行われなくなるのではないかという懸念もあった。しかし、発明者らは、このような接触と剥離とが繰り返えされても、“エレクトレット誘電体３の表面と裏面との電位差が低下することによって、直ちに発電が行われなくなる現象”は生じないことを見出した。したがって、積層発電体１０を構成する振動発電体１は、外力によって、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触および剥離を繰り返すように変形させることが望ましい。

【0058】

また、本発明では、図２（ｂ）に示すように、エレクトレット誘電体３と、電極５ａ、５ｂの両方の間に接合部７が設けられた振動発電体１ａを用いることもできる。振動発電体１ａは、振動発電体１と略同様の構成であるが、電極５ａとエレクトレット誘電体３との間にも、部分的な接合部７と非接合部９とが設けられる。

【0059】

ここで、図２（ａ）に示す振動発電体１は、一方の電極５ａがエレクトレット誘電体３と全面にわたって接合されているため、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化でのみ発電が行われる。しかし、図２（ｂ）に示すように、電極５ａ、５ｂの両方とエレクトレット誘電体３との間に非接合部９、９（エアギャップ）を形成し、両方のエアギャップの距離変化により発電を行う振動発電体１ａにおいては、エレクトレット誘電体３と電極５ａとの間のエアギャップと、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとの間のエアギャップの両方の距離変化の方向（減少する方向あるいは増加する方向）とタイミング（位相）が一致しないと、電極５ａ、５ｂ間に生じる発電出力電圧が互いに打ち消しあってしまう恐れがある。

【0060】

したがって、図２（ｂ）に示した振動発電体１ａの全体で効率良く発電を行うためには、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化の方向（減少する方向あるいは増加する方向）とタイミング（位相）を振動発電体１ａの各部で一致させることが望ましい。例えば、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触および剥離を繰り返す場合には、この接触および剥離のタイミングを振動発電体１ａの各部で一致させることが望ましい。

【0061】

また、振動発電体１ａでのエレクトレット誘電体３の表裏で電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化の方向とタイミングを一致させるために、エレクトレット誘電体３の表裏における接合部７の平面配置を一致させることが望ましい。

【0062】

これに対し、図２（ａ）の振動発電体１では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化のみによって発電されるため、図２（ｂ）の振動発電体１ａのように電極５ａ、５ｂのそれぞれとエレクトレット誘電体３との双方の距離変化の方向とタイミング（位相）を一致させる必要がない。また、接合部７の厚み分だけ、全厚を薄くすることができる。このように、構造を簡易にできることによるコスト減や、薄肉化が可能である点などを考慮すれば、発電量は若干下がるものの、振動発電体１を用いることが望ましい。

【0063】

このように、使用条件等に応じて、振動発電体１、１ａは適宜選択することが得できる。なお、以下の説明では、振動発電体１を用いた例について説明するが、振動発電体１ａを用いることもできる。

【0064】

以上説明したように、積層発電体１０は、複数の振動発電体１同士が支持部材２を介して積層されて構成される。したがって、振動発電体１の間に隙間が形成され、各層の振動発電体１の間に流体（媒質１６）を流すことができ、積層された全ての振動発電体１に厚さ方向への力を付与することができる。この結果、積層された全ての振動発電体１において、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間の距離（エアギャップ長）の変化を生じさせることができ、したがって、全ての振動発電体１で発電が行われるので、この積層発電体１０からは高い発電出力を得ることができる。

【0065】

また、積層発電体１０に振動を印加した場合にも、支持部材２や流体（媒質１６）を介して積層した各層の振動発電体１に振動が伝達される。したがって、各振動発電体１が振動し、支持部材２を支点にして支持部材２と接合する振動発電体１以外の振動発電体１の部位が撓み変形し、この撓み変形によって、発電が行われる。すなわち、支持部材２と接合される以外の振動発電体１の部位で、振動発電体１が撓むと、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間の距離変化（エアギャップ長の変化）が生じて発電が行われる。
このように、積層発電体１０は、振動発電体１同士の間の流体（媒質１６）から加わる外力や、積層発電体１０自体の振動によって、発電出力を得ることができる。

【0066】

＜積層発電体の実施形態２＞
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、積層発電体１０と同様の機能を奏する構成については図１等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0067】

図６に示す積層発電体１０ｂは、略円形をした複数の振動発電体１がそれぞれ支持部材２を介在させて積層される。すなわち、積層発電体１０ｂの形状は略円柱状である。前記積層発電体１０ｂは、略円柱状の形状をした筐体１５ａ内に収容される。支持部材２は、各振動発電体１の縁部近傍に、周方向に略等間隔で配置され、支持部材２が介在しない各層の振動発電体１間には空間が形成される。また、支持部材２は、各振動発電体１の平面位置に対して略一致するように配置される。すなわち、各層の支持部材２が積層発電体１０ｂの積層方向に略整列配置される。このような支持部材２の配置とすることで、積層発電体１０ｂのいずれの側面からでも、各層の振動発電体１同士の間の空間に、振動発電体１の平面方向に略平行に流体（媒質１６）を流すことが可能となる。また、支持部材２の自重によって、各層の振動発電体１が撓むことを防止することができる。なお、支持部材２の配置としては、上述のような各振動発電体１の縁部近傍にのみ配置されることには限定されず、各振動発電体１の中心側にも配置されていてもよい。その場合には、略円形をした振動発電体１の中心から支持部材２が配置される位置までの距離を半径とした円周の周方向に対して、略等間隔で支持部材２が配置されることが好ましい。

【0068】

筐体１５ａの側面の全周には、例えば格子状の孔（図示省略）が設けられる。したがって、筐体１５ａの側面に対して、その外側の一方から流体（媒質１６）が流れ込むと、筐体１５ａの側面に設けられた格子状の孔を流体（媒質１６）が通過して筐体１５ａの内部に流れ込む（図中矢印Ｈ）。同様に、筐体１５ａに流れ込んだ流体（媒質１６）は、他方の筐体１５ａの側面に設けられた格子状の孔を通過して筐体１５ａの外側へ流れ出る（図中矢印Ｈ）。なお、風力を利用する場合には流体（媒質１６）は空気となり、水力を利用する場合には、流体（媒質１６）は水を主成分とする液体となり、波力や潮流を利用する場合には、流体（媒質１６）は海水となる。

【0069】

筐体１５ａは円柱状であるため、筐体１５ａの側面に対して垂直な流れであれば、流体（媒質１６）の流れる方向は問わず、いずれの方向からの流体（媒質１６）の流れも、筐体１５ａを通過させることができる。前述したように、積層発電体１０ｂの側面に対して、垂直な流れであれば、流体（媒質１６）の流れる方向は問わず、いずれの方向からの流体（媒質１６）の流れも、各層の振動発電体１間の空間を振動発電体１の平面方向に略平行に通過させることができる。この際、流体（媒質１６）の流れによって、振動発電体１同士の間に渦流（カルマン渦）が発生し、この渦流によって各層の振動発電体１を振動・変形させることができる。したがって、各層の振動発電体１を効率良く発電させることができる。また、本実施形態のような構成とすることで、流体（媒質１６）の流れる方向が変化するような場合であっても、風車の回転機構等を用いることなく、筐体１５ａ内部に設置された略円柱状の積層発電体１０ｂの側面に流体（媒質１６）を流れ込ませて発電を行うことができる。したがって、複雑な機械機構を設けることなく、簡易な構造で信頼性及び発電効率の高い積層発電体を実現することができる。

【0070】

なお、筐体１５ａに振動が印加された場合にも、筐体１５ａや支持部材２、流体（媒質１６）を介して積層発電体１０ｂ内の各層の振動発電体１に振動が伝達される。したがって、各層の振動発電体１が振動、変形を受けることによって発電が行われる。

【0071】

このように、積層発電体１０ｂによっても、積層発電体１０と同様に、発電出力を得ることができる。特に、積層発電体１０ｂは、その側面に向かういずれの方向からの流体（媒質１６）の流れに対しても、効率良く流体（媒質１６）の流れを各層の振動発電体１同士の間の空間に導入することができるため、それによる各層の振動発電体１の振動・変形によって、効率よく発電出力を得ることができる。

【0072】

＜積層発電体の実施形態３＞
図７に示す積層発電体１０ｃは回転体であるホイール１８に取り付けられている。すなわち、複数の振動発電体１で構成される積層発電体１０ｃを、タイヤ１５ｂとホイール１８とで構成された筐体内に設置している。タイヤ１５ｂとホイール１８とで構成される筐体内は、流体である媒質１６で満たされている。タイヤ１５ｂとしては、図示したような自動車用のタイヤであっても良く、自転車やバイクのタイヤであっても良い。

【0073】

積層発電体１０ｃは、ホイール１８の外周面に配置されており、ホイール１８の外周方向に沿って振動発電体１と支持部材２とが積層されている。図７（ａ）に示すように、振動発電体１は、ホイール１８の外周方向に沿って湾曲して積層され、支持部材２は、ホイール１８の外周方向に沿って所定の間隔で配置される。積層されるそれぞれの振動発電体１同士の間には支持部材２が介在されることによって空間が形成され、その空間には流体である媒質１６が満たされている。また、図７（ｂ）に示すように、支持部材２は、ホイール１８の幅方向においては、振動発電体１の両端部近傍に設けられる。ここで支持部材２の配置は、図７に示す配置に限定されず、振動発電体１同士の間に形成した空間に流体である媒質１６の流れが生じ得る配置であればよい。なお、流体である媒質１６は、一般的には空気であるが、窒素ガスでもよい。また、図７に示す積層発電体１０ｃでは、複数の振動発電体１を積層した構成で積層発電体１０ｃを構成しているが、本発明の積層発電体１０ｃは複数の振動発電体１を用いて積層するという構成に限定されるものではない。例えば、１枚の帯状の振動発電体１をホイール１８の外周にロール状に複数回巻きつけて積層し、その積層された振動発電体１の層間に支持部材２を介在させることによって、振動発電体１の層間に空間を形成し、その空間に媒質１６を満たすこともできる。このように振動発電体１の層間に形成された空間でも、流体である媒質１６の流れを形成することができる。

【0074】

ホイール１８が回転すると（図中矢印Ｊ）、タイヤ１５ｂとホイール１８とで構成された筐体内には、タイヤ１５ｂやホイール１８の回転運動に対して相対的に回転方向の変化とは逆向きの媒質１６の流れ（気流）が発生する。特にホイール１８の回転速度が変化する際に、媒質１６の大きな流れ（気流）が発生しやすい。したがって、積層された振動発電体１同士の間の空間に媒質１６の流れが生じる。この媒質１６の流れによって、振動発電体１同士の間に渦流（カルマン渦）を発生させ、この渦流によって各層の振動発電体１の表面に力を作用させることができる。したがって、渦流による振動発電体１の厚さ方向の力の作用によって、または渦流による力の作用で支持部材２を支点とした振動発電体１の繰り返しの撓み変形を生じさせることによって、振動発電体１の非接合部９（エアギッャプ）における電極５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離を繰り返させて（エアギャップ長を繰り返し変化させて）、効率よく発電を行うことができる。この際、支持部材２の厚さ（振動発電体１同士の間隔）、形状、配置などを適切に設定して、媒質１６による渦流の発生を制御することで、振動発電体１を効果的に振動、変形させ、発電効率の向上を図ることができる。

【0075】

また、ホイール１８およびタイヤ１５ｂが回転すると（図中矢印Ｊ）、路面と接触する部分では、タイヤ１５ｂが大きな変形を受ける。したがって、タイヤ１５ｂおよびホイール１８とで構成される筐体内（密閉筐体内）の媒質１６の圧力が変動する。したがって、この媒質１６の圧力変動によっても、各振動発電体１に付与される力（圧力）が変化して、発電することができる。

【0076】

また、自動車の走行中には、タイヤ１５ｂおよびホイール１８において、それら自体の回転に伴う振動や、路面状況に応じた振動が発生する。したがって、自動車の走行中でのタイヤ１５ｂとホイール１８とで構成される筐体自体の回転に付随した振動が、支持部材２などを介して積層される各層の振動発電体１に伝達されることによっても発電を行うことができる。例えば、振動発電体１に振動が伝達されると、支持部材２を支点として、支持部材２と接合する部位以外の振動発電体１の部位が撓み変形をすることによって、非接合部９において電極５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離を繰り返させて発電を得ることができる。
なお、この実施形態では、ホイール１８にタイヤ１５ｂを取り付けたが、タイヤ１５ｂを設けずに、積層発電体１０ｃを外部に露出させた状態でも、積層発電体１０ｃの振動発電体１同士の間の空間に媒質１６の流れが形成され、発電を行うことができる。

【0077】

＜発電システムの実施形態１＞
次に、前述した積層発電体を用いた発電システムの構成について説明する。なお、以下の例では、振動発電体１を用いた積層発電体１０を適用した例を示すが、他の積層発電体を用いてもよい。なお、以下の図において、支持部材２および振動発電体１の詳細な構造については図示を省略する。

【0078】

図８に示す発電システム２０は、積層発電体１０を構成する複数の振動発電体１のそれぞれについて、同一の方向に外力を受けた際に、正極性となる電極同士および負極性となる電極同士が、それぞれ電気的に接続される。このようにして構成された電気回路は、一つの整流回路１７に接続される。整流回路１７は、例えば４つのダイオードを組み合わせた全波整流回路が用いるのが好ましいが、１つのダイオードによる半波整流回路を用いることもできる。ダイオードとしては、順方向の抵抗が小さく、逆方向の抵抗が大きく、かつ、時間応答速度が速く、ロスの少ないものが望ましい。整流回路１７は、振動発電体１からの出力電圧である交流電圧を直流電圧に変換する。

【0079】

整流回路１７は、蓄電回路１９と接続される。蓄電回路１９は、コンデンサや充電可能なバッテリーなどの蓄電部とスイッチから構成される。蓄電回路１９は整流回路１７で整流された出力電圧を蓄電する。なお、コンデンサあるいはバッテリーは、充電状態での漏れ電流が小さく、充電ロスの小さなものが望ましい。

【0080】

ここで、それぞれの振動発電体１の電極に誘起される電荷の極性は、外力または振動によって与えられた振動発電体の変形状態や変形方向（圧縮方向や伸長方向）で決まる。したがって、振動発電体１の発電出力電圧は交流電圧となる。この際、積層発電体１０に与えられる外力または振動に対して、それぞれの振動発電体１の発電出力の極性と位相とが概ね一致する場合には、発電システム２０のように、各振動発電体１の電極同士を発電出力の極性を揃えて並列に接続することができる。

【0081】

このようにすることで、各振動発電体１が極性を合わせるようにして並列に接続された回路に１つの整流回路１７を接続することができる。したがって、整流回路１７の数を減らして、発電システム２０の構成を簡略化できるとともに、整流損失を低減させることができる。

【0082】

＜発電システムの実施形態２＞
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、発電システム２０と同様の機能を奏する構成については図８と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0083】

図９に示す発電システム２０ａは、積層発電体１０を構成する複数の振動発電体１に対して、それぞれ整流回路１７が接続される。また、それぞれの整流回路１７の出力電圧の極性が揃うように、各整流回路１７同士が接続される。さらに、各整流回路１７が接続された回路に、蓄電回路１９が接続される。

【0084】

前述したように、積層発電体１０に与えられる外力等に対して、それぞれの振動発電体１の発電出力の極性と位相とが概ね一致する場合には、発電システム２０のように、各振動発電体１の電極同士を発電出力の極性を揃えて並列に接続することができる。しかし、積層発電体１０に与えられる外力等に対して、各振動発電体１の発電出力の極性や位相が一致しない場合に発電システム２０のように回路を構成すると、各振動発電体１の発電出力が互いに打ち消し合い、積層発電体全体の発電出力を著しく低下させる。

【0085】

このような場合には、発電システム２０ａのように、各振動発電体１に対してそれぞれ整流回路１７を接続して直流電圧に変換し、直流電圧変換後の極性を合わせるように各整流回路１７を並列に接続することで、上述したような発電出力の打ち消し合いを防止することができる。

【0086】

＜発電システムの実施形態３＞
図１０（ａ）に示す発電システム２０ｂは、第１の蓄電回路である蓄電回路１９ａと、第２の蓄電回路である蓄電回路１９ｂとを用い、蓄電回路１９ａ、１９ｂの間に直流電圧コンバータ２１が接続される。

【0087】

蓄電回路１９ａは、整流回路１７で直流となった直流電圧を蓄電する。直流電圧コンバータ２１は、蓄電回路１９ａに蓄電された直流電圧を、所定の直流電圧に変換する。このようにして所定の電圧となった直流電圧を、蓄電回路１９ｂで蓄電する。

【0088】

通常、積層発電体１０によって発電された発電出力は、他の外部回路を駆動するために用いられる。したがって、外部回路を駆動するために必要な電圧に変換する必要がある。発電システム２０ｂでは、接続される外部回路の駆動電圧に変換した後、蓄電回路１９ｂに蓄電されるため、蓄電回路１９ｂによって外部回路を駆動することができる。

【0089】

なお、このような回路としては、図１０（ｂ）に示した発電システム２０ｃのように、それぞれの振動発電体１に整流回路１７を接続したものにも適用可能である。この場合には、各整流回路１７の出力電圧の極性を揃えるように並列に接続して、蓄電回路１９ａに接続すればよい。

【0090】

＜本発明の積層発電体の用途等＞
本発明の積層発電体は、例えば、屋外の常時強風が得られる場所や空調ダクト内、排気ダクト内、トンネル内などの風が得られる場所や、移動（走行、運動）することによって風が得られる自転車、バイク、自動車、鉄道車両等の移動体やその他の運動、移動する物体や、電柱、信号機、道路標識、ガードレールなどの風が得られる場所へ、本発明の積層発電体を適用することができる。そのような風（空気の流れ）の得られる場所へ本発明の積層発電体を設置することで、前述の実施形態で説明したように、積層発電体を構成する積層された各層の発電体間(振動発電体１間)に空気を流す（風を通す）ことによって発電を行うことができる。そこで得られた積層発電体からの電力によって、周囲の状態を感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。また、道路上、道路脇、トンネル内や工事現場などに位置表示や注意喚起等を含む情報伝達の目的で設置される発光標識の電源として用いることもできる。また、本発明の積層発電体は、上述で得られた発電を電気信号としたセンサとしても利用することができる。例えば、風量、風向、風速などを計測するセンサとして利用することができる。

【0091】

また、例えば、河川、工業用水、農業用水、下水、水道水などの水流のある場所や、排水管内、配水管内などに本発明の積層発電体を設置することもできる。そのような水流の得られる場所へ本発明の積層発電体を設置することで、前述の実施形態で説明したように、積層発電体を構成する積層された各層の発電体間(振動発電体１間)に水を流すことによって発電を行うことができる。そこで得られた積層発電体からの電力によって、水や配管の温度、流量、配管の振動加速度、水流周囲の温度、湿度、明るさ、風速などの気象情報などを感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。また、本発明の積層発電体は、上述で得られた発電を電気信号としたセンサとしても利用することができる。例えば、水量や水の流速、水位などを計測するセンサとして利用することができる。

【0092】

また、例えば、防波堤や海岸、岸壁、ブイ、船舶等の波力を受ける場所や、潮力や海流（潮流）が大きな海底部や海中部などに本発明の積層発電体を適用することもできる。そのような波力や海流（海水の流れ）の得られる場所へ本発明の積層発電体を設置することで、前述の実施形態で説明したように、積層発電体を構成する積層された各層の発電体間(振動発電体１間)に海水を流すことによって発電を行うことができる。そこで得られた積層発電体からの電力によって、海水温、海流の流速や方向、波高さ、海上や海岸周辺の温度、湿度、明るさ、風速などの気象情報などを感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。さらに、養殖場などで利用する電源やブイや灯台などに搭載される発光標識等の電源として適用することもできる。また、本発明の積層発電体は、上述で得られた発電を電気信号としたセンサとしても利用することができる。例えば、海流の速度、潮位、波高などを計測するセンサとして利用することができる。

【0093】

また、野営活動や、停電時等の電力を得にくい環境や状態に対する非常用電源としても適用することができる。

【0094】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0095】

例えば、前述の積層発電体には、発電体としてエレクトレット誘電体３を用いた振動発電体１を用いた例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、外力を受けて発電するものであれば、前述の振動発電体１ではなく、圧電素子等を発電体として用いることもできる。一般的な圧電素子としては、例えば、チタン酸バリウム、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスバリウムなどといった圧電性セラミックスや、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３）、石英などの圧電性単結晶や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に代表される高分子系の圧電フィルムまたは圧電シートなどを発電体として適用することができる。

【0096】

例えば、前述した各実施形態で示したそれぞれの積層発電体は、複数の振動発電体を積層したものであったが、本発明はこれに限られない。例えば、図１１（ａ）に示すように、１枚の帯状の振動発電体１を交互に折り畳んで積層発電体１２を構成することもできる。積層発電体１２は、折り返された各層の振動発電体１の間に、支持部材２が設けられ、支持部材２と各層の振動発電体１が接合される。支持部材２は、積層されるそれぞれの振動発電体１同士の間に間隔を空けて配置される。すなわち、支持部材２が配置されない部位では、振動発電体１同士の間に空間が形成される。この場合には、積層発電体１２を構成する帯状の振動発電体１の幅方向に対して、積層される振動発電体１同士の間の空間に媒質１６（流体）を流すことができる。すなわち、図１１（ａ）の例では、紙面に直交する方向に媒質１６（流体）を流すことができ、積層発電体１２の発電を行うことができる。

【0097】

また、図１１（ｂ）に示した積層発電体１２ａのように、１枚の帯状の振動発電体１を芯材１４に複数周巻付けることで振動発電体１を積層してもよい。この場合にも、複数周巻き付けて積層される振動発電体１の層間に支持部材２を部分的に介在させることによって、振動発電体１の層間に空間を形成することができる。この場合にも、積層発電体１２ａを構成する帯状の振動発電体１の幅方向に対して、積層される振動発電体１同士の間の空間に媒質１６（流体）を流すことができる。すなわち、図１１（ｂ）の例では、紙面に直交する方向に媒質１６（流体）を流すことができ、積層発電体１２ａの発電を行うことができる。また、図１１（ｂ）は、芯材１４を用いた実施形態であるが、芯材１４を用いずに空芯とし、空芯部にも媒質１６（流体）を流すようにしてもよい。このように、１枚の振動発電体１を複数層に積層した積層発電体１２、１２ａによっても、前述した他の積層発電体と同様の効果を得ることができる。なお、積層発電体１２、１２ａの積層数（折り畳み回数や、巻付け回数）は、図示した例に限られず、適宜設計することができる。

【符号の説明】

【0098】

１、１ａ、１ｂ………振動発電体
２………支持部材
３、３ａ………エレクトレット誘電体
４………空孔
５ａ、５ｂ………電極
６………導体層
７………接合部
８………樹脂層
９………非接合部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ………積層発電体
１１………接触部
１２、１２ａ………積層発電体
１３………シール部材
１３ａ………シール部
１４………芯材
１５ａ………筐体
１５ｂ………タイヤ
１６………媒質
１７………整流回路
１８………ホイール
１９、１９ａ、１９ｂ………蓄電回路
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ………発電システム
２１………直流電圧コンバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】