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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024135118
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】振動発電装置
(51)【国際特許分類】
H02N 1/00 20060101AFI20240927BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H02N1/00
B81B3/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023045650
(22)【出願日】2023-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000102980
【氏名又は名称】リンテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菊池 和浩
【テーマコード（参考）】
3C081
【Ｆターム（参考）】
3C081AA01
3C081BA22
3C081BA42
3C081BA48
3C081BA81
3C081DA03
3C081DA06
3C081DA10
3C081DA22
3C081DA27
3C081EA21
(57)【要約】
【課題】耐久性が高く、荷電処理が必要としない高効率な振動発電技術を提供すること。
【解決手段】振動発電装置は、第１基板と、外部からの振動により第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、第１導電部の複数の電極の上面に対して、所定の間隔で第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備える。第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が交互に配置され、第２基板の移動により第１導電部の電極と対向する第２導電部の電極は、電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する。
【選択図】図６Ａ
【解決手段】振動発電装置は、第１基板と、外部からの振動により第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、第１導電部の複数の電極の上面に対して、所定の間隔で第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備える。第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が交互に配置され、第２基板の移動により第１導電部の電極と対向する第２導電部の電極は、電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する。
【選択図】図６Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が交互に配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が交互に配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
【請求項2】
前記第１基板には、第１の極性の電荷が供給される電極と、前記第１の極性に対して逆の第２の極性の電荷が供給される電極と、が交互に配置され、
前記第２基板の移動により前記第２の極性が供給された電極と対向する、前記第２導電部の電極は、前記第２の極性の電荷により誘導された第１の極性の電荷を第１配線から出力し、
前記第２基板の移動により前記第１の極性が供給された電極と対向する、前記第２導電部の電極は、前記第１の極性の電荷により誘導された第２の極性の電荷を第２配線から出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
前記第２基板の移動により前記第２の極性が供給された電極と対向する、前記第２導電部の電極は、前記第２の極性の電荷により誘導された第１の極性の電荷を第１配線から出力し、
前記第２基板の移動により前記第１の極性が供給された電極と対向する、前記第２導電部の電極は、前記第１の極性の電荷により誘導された第２の極性の電荷を第２配線から出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
【請求項3】
前記第１導電部の複数の電極には、前記外部から供給される電荷の極性と同一の極性を有する電荷が注入された誘電体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
【請求項4】
第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
【請求項5】
前記第１基板には、第２の極性の電荷が供給される第２電荷供給電極と、前記電荷が供給されない第２電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板には、第１の極性の電荷が供給される第１電荷供給電極と、前記電荷が供給されない第１電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１電荷供給電極と対向する前記第２電荷非供給電極は、前記第１の極性の電荷により誘導された第２の極性の電荷を第１配線から出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２電荷供給電極と対向する前記第１電荷非供給電極は、前記第２の極性の電荷により誘導された第１の極性の電荷を第２配線から出力することを特徴とする請求項４に記載の振動発電装置。
前記第２基板には、第１の極性の電荷が供給される第１電荷供給電極と、前記電荷が供給されない第１電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１電荷供給電極と対向する前記第２電荷非供給電極は、前記第１の極性の電荷により誘導された第２の極性の電荷を第１配線から出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２電荷供給電極と対向する前記第１電荷非供給電極は、前記第２の極性の電荷により誘導された第１の極性の電荷を第２配線から出力することを特徴とする請求項４に記載の振動発電装置。
【請求項6】
前記第１導電部の前記電荷供給電極、及び前記第２導電部の前記電荷供給電極には、前記外部から供給される電荷の極性と同一の極性を有する電荷が注入された誘電体が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の振動発電装置。
【請求項7】
第１振動基板及び第２振動基板と、
前記第１振動基板の上面と前記第２振動基板の下面との間に配置された弾性部材と、
前記第１振動基板の上面に配置された第１振動電極と、
前記第１振動電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２振動基板の下面に配置された第２振動電極と、
交流信号を直流信号に変換する整流器と、を更に備え、
前記弾性部材は、外部からの振動により、前記第１振動電極と前記第２振動電極とが接触するように、または、前記接触から離間するように、前記第１振動基板及び前記第２振動基板を保持し、
前記第１振動電極及び前記第２振動電極は、前記接触または前記離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力し、
前記整流器は、前記交流信号から変換した直流信号を、前記第１導電部の電極または前記第２導電部の電極に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
前記第１振動基板の上面と前記第２振動基板の下面との間に配置された弾性部材と、
前記第１振動基板の上面に配置された第１振動電極と、
前記第１振動電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２振動基板の下面に配置された第２振動電極と、
交流信号を直流信号に変換する整流器と、を更に備え、
前記弾性部材は、外部からの振動により、前記第１振動電極と前記第２振動電極とが接触するように、または、前記接触から離間するように、前記第１振動基板及び前記第２振動基板を保持し、
前記第１振動電極及び前記第２振動電極は、前記接触または前記離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力し、
前記整流器は、前記交流信号から変換した直流信号を、前記第１導電部の電極または前記第２導電部の電極に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
【請求項8】
第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
【請求項9】
第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する
ことを特徴とする振動発電装置。
【請求項10】
第１振動基板及び第２振動基板と、
前記第１振動基板の上面と前記第２振動基板の下面との間に配置された弾性部材と、
前記第１振動基板の上面に配置された第１振動電極と、
前記第１振動電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２振動基板の下面に配置された第２振動電極と、
交流信号を直流信号に変換する整流器と、を更に備え、
前記弾性部材は、外部からの振動により、前記第１振動電極と前記第２振動電極とが接触するように、または、前記接触から離間するように、前記第１振動基板及び前記第２振動基板を保持し、
前記第１振動電極及び前記第２振動電極は、前記接触または前記離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力し、
前記整流器は、前記交流信号から変換した直流信号を、前記第１導電部の電極または前記第２導電部の電極に供給する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の振動発電装置。
前記第１振動基板の上面と前記第２振動基板の下面との間に配置された弾性部材と、
前記第１振動基板の上面に配置された第１振動電極と、
前記第１振動電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２振動基板の下面に配置された第２振動電極と、
交流信号を直流信号に変換する整流器と、を更に備え、
前記弾性部材は、外部からの振動により、前記第１振動電極と前記第２振動電極とが接触するように、または、前記接触から離間するように、前記第１振動基板及び前記第２振動基板を保持し、
前記第１振動電極及び前記第２振動電極は、前記接触または前記離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力し、
前記整流器は、前記交流信号から変換した直流信号を、前記第１導電部の電極または前記第２導電部の電極に供給する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の振動発電装置。
【請求項11】
前記直流信号を供給する供給電極の設定、及び、前記直流信号の電荷に基づいて誘導された極性を有する電荷を出力する出力電極の設定を、回路の設定を切替えることにより行う電極設定回路を更に備え、
前記電極設定回路は、
前記第１導電部の電極及び前記第２導電部の電極のうちから設定された前記供給電極に前記直流信号を供給し、
前記第１導電部の電極及び前記第２導電部の電極のうちから設定された前記出力電極から出力された前記電荷を発電エネルギーとして出力することを特徴とする請求項１０に記載の振動発電装置。
前記電極設定回路は、
前記第１導電部の電極及び前記第２導電部の電極のうちから設定された前記供給電極に前記直流信号を供給し、
前記第１導電部の電極及び前記第２導電部の電極のうちから設定された前記出力電極から出力された前記電荷を発電エネルギーとして出力することを特徴とする請求項１０に記載の振動発電装置。
【請求項12】
接触型発電機と非接触型発電機とを有する振動発電装置であって、
前記非接触型発電機は、
第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記接触型発電機は、
第１振動基板及び第２振動基板と、
前記第１振動基板の上面と前記第２振動基板の下面との間に配置された弾性部材と、
前記第１振動基板の上面に配置された第１振動電極と、
前記第１振動電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２振動基板の下面に配置された第２振動電極と、
前記弾性部材は、外部からの振動により、前記第１振動電極と前記第２振動電極とが接触するように、または、前記接触から離間するように、前記第１振動基板及び前記第２振動基板を保持し、
前記第１振動電極及び前記第２振動電極は、前記接触または前記離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力し、
前記交流信号から整流器を介して変換された異なる極性の電荷は、前記第１導電部の電極または前記第２導電部の電極に供給され、前記電荷を供給された電極と対向した電極に誘導された電荷が配線を介して出力される
ことを特徴とする振動発電装置。
前記非接触型発電機は、
第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記接触型発電機は、
第１振動基板及び第２振動基板と、
前記第１振動基板の上面と前記第２振動基板の下面との間に配置された弾性部材と、
前記第１振動基板の上面に配置された第１振動電極と、
前記第１振動電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２振動基板の下面に配置された第２振動電極と、
前記弾性部材は、外部からの振動により、前記第１振動電極と前記第２振動電極とが接触するように、または、前記接触から離間するように、前記第１振動基板及び前記第２振動基板を保持し、
前記第１振動電極及び前記第２振動電極は、前記接触または前記離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力し、
前記交流信号から整流器を介して変換された異なる極性の電荷は、前記第１導電部の電極または前記第２導電部の電極に供給され、前記電荷を供給された電極と対向した電極に誘導された電荷が配線を介して出力される
ことを特徴とする振動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、エレクトレットを有する複数のエレクトレット電極を用いて、外部からの振動により交流電力を出力する振動発電素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６９２７５２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
エレクトレットを用いた発電では一般に荷電処理が必要であるが、荷電処理により注入した電荷が経時的に減少して劣化するという課題がある。また、電荷の減少を抑制するために不活性化ガスや真空で封止する処理も必要となる課題がある。
【0005】
一方、接触型振動発電には面接触方式と摩擦方式の２種類がある。面接触方式は、帯電性の低さと発電時間の短さから発電量が少ない課題がある。摩擦方式は、面接触方式に対して帯電性が高く発電時間も長いため発電量は大きいが、擦過による材料劣化で耐久性に課題がある。
【0006】
開示の技術は、上記の課題に鑑み、耐久性が高く、荷電処理を必要としない高効率な振動発電技術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】
【0007】
開示の技術の一態様による振動発電装置は、第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が交互に配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が交互に配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する。
【0008】
開示の技術の他の一態様による振動発電装置は、第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが交互に配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する。
【0009】
開示の技術の他の一態様による振動発電装置は、第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板には、異なる極性の電荷が外部から供給される電極が配置され、
前記第２基板の移動により前記第１導電部の電極と対向する前記第２導電部の電極は、前記電荷により誘導された極性の電荷を配線から出力する。
【0010】
開示の技術の他の一態様による振動発電装置は、第１基板と、
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する。
外部からの振動により前記第１基板と対向した状態で移動可能に保持された第２基板と、
前記第１基板に配置された複数の電極を有する第１導電部と、
前記第１導電部の前記複数の電極の上面に対して、所定の間隔で前記第２基板に配置された複数の電極を有する第２導電部と、を備え、
前記第１基板及び前記第２基板には、外部から電荷が供給される電荷供給電極と前記電荷が供給されない電荷非供給電極とが配置され、
前記第２基板の移動により、前記第１導電部の電荷供給電極と対向する前記第２導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力し、
前記第２基板の移動により、前記第２導電部の電荷供給電極と対向する前記第１導電部の電荷非供給電極は、当該電荷供給電極の電荷により誘導された極性の電荷を出力する。
【発明の効果】
【0011】
開示の技術によれば、第１電極、第２電極は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされず、安定的で高効率に発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１の実施形態に係る振動発電装置の概略的な構成を示す図。
【図2】接触型発電機の例示的な構成を示す断面図。
【図3】上下方向の外部の振動を受けた接触型発電機の変形を示す図。
【図4】非接触型発電機の例示的な構成を示す断面図。
【図5】左右方向の外部の振動を受けた非接触型発電機における第２基板のスライド移動を示す図。
【図6A】非接触型発電機の接続構成例１を示す図。
【図6B】非接触型発電機の接続構成例２を示す図。
【図7A】非接触型発電機の接続構成例３を示す図。
【図7B】非接触型発電機の接続構成例４を示す図
【図8A】接続構成例１の変形例１を示す図。
【図8B】接続構成例２の変形例２を示す図。
【図8C】接続構成例３の変形例３を示す図。
【図8D】接続構成例４の変形例４を示す図。
【図9】第２の実施形態に係る振動発電装置における整流器及び非接触型発電機の接続構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0014】
[第１の実施形態]
図１は本発明の第１の実施形態に係る振動発電装置１０の概略的な構成を示す図であり、振動発電装置１０は、接触型発電機１００と非接触型発電機２００とを有する。接触型発電機１００と非接触型発電機２００との間には、整流器１５０が設けられている。整流器１５０は、例えば、ダイオードをブリッジ接続して構成された全波整流回路であり、接触型発電機１００で発生した交流信号（交流電流）を直流信号（直流電流）に変換し、変換した直流信号を非接触型発電機２００に供給する。非接触型発電機２００は、接触型発電機１００から整流器１５０を介して供給された直流信号を用いて発電を行う。
図１は本発明の第１の実施形態に係る振動発電装置１０の概略的な構成を示す図であり、振動発電装置１０は、接触型発電機１００と非接触型発電機２００とを有する。接触型発電機１００と非接触型発電機２００との間には、整流器１５０が設けられている。整流器１５０は、例えば、ダイオードをブリッジ接続して構成された全波整流回路であり、接触型発電機１００で発生した交流信号（交流電流）を直流信号（直流電流）に変換し、変換した直流信号を非接触型発電機２００に供給する。非接触型発電機２００は、接触型発電機１００から整流器１５０を介して供給された直流信号を用いて発電を行う。
【0015】
（接触型発電機１００の構成）
図２は、接触型発電機１００の例示的な構成を示す断面図である。図２において、ｘ方向は接触型発電機１００の上下方向を示し、ｙ方向は接触型発電機１００の左右方向を示し、ｚ方向は接触型発電機１００において紙面に垂直な方向を示す。
図２は、接触型発電機１００の例示的な構成を示す断面図である。図２において、ｘ方向は接触型発電機１００の上下方向を示し、ｙ方向は接触型発電機１００の左右方向を示し、ｚ方向は接触型発電機１００において紙面に垂直な方向を示す。
【0016】
接触型発電機１００は第１振動基板１１０及び第２振動基板１２０を有し、第１振動基板１１０及び第２振動基板１２０は、例えば、ガラスやシリコンのような硬質材料や柔軟な樹脂材料など、絶縁性を有する材料を含んでもよい。
【0017】
接触型発電機１００は、第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１を有しており、第１振動電極１１１は第１振動基板１１０に設けられている。また、第２振動電極１２１は第２振動基板１２０に設けられている。第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１は、電気伝導性にすぐれた物質を含み、例えば、Ａｇ、Ｃｕなどを用いることができる。なお、電極の物質としては、これらに限定されるものではなく、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＰｔなどであってもよい。接触型発電機１００においては、振動により界面が接触（面接触）する部材が、それぞれ異なる物質であればよい。図２に示すように、第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１の間には、樹脂材料等の保護部材１１２が形成されているので、第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１はそれぞれ同一の物質であってもよい。例えば、第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１をＡｇ等で形成してもよいし、第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１をＣｕ等で形成してもよい。
【0018】
第１振動電極１１１上には保護部材１１２が形成されている。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（polyethylene terephthalate:ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene: ＰＴＦＥ）などを含んでもよい。なお、保護部材１１２は第１振動電極１１１上に限られず、第２振動電極１２１上に形成してもよい。
【0019】
図２に示すように、第１振動基板１１０及び第２振動基板１２０の間には、弾性部材１３０が設けられている。弾性部材１３０は、例えば、所定の弾性係数を有するばねを含むが、これに限定されるものではなく、ばねと同様の弾性係数を有する部材であれば、樹脂材料等であってもよい。
【0020】
第１振動電極１１１上に形成された保護部材１１２の上面１１２ａは、第２振動電極１２１と対向した状態で保持される。第２振動電極１２１は、第１振動電極１１１の上面１１２ａに対して、所定の間隔で第２振動基板１２０の下面に配置されている。
【0021】
弾性部材１３０は、外部からの振動により、第１振動電極１１１と第２振動電極１２１とが接触するように、または、接触から離間するように、第１振動基板１１０及び第２振動基板１２０を保持する。
【0022】
ｘ方向に外部の振動が接触型発電機１００に作用していない状態では、第１振動基板１１０と第２振動基板１２０との相対距離は一定の距離に保持され、ｘ方向に外部の振動が接触型発電機１００に作用して弾性部材１３０が圧縮されると、第１振動基板１１０と第２振動基板１２０との相対距離は接近し、保護部材１１２の上面１１２ａと第２振動電極１２１の下面１２１ａとが接触した状態になる。第１振動電極１１１及び第２振動電極１２１は、接触または離間により発生する電界の変化に基づいた交流信号を出力する。
【0023】
ここで、外部の振動とは、生活環境において発生し得る振動であり、構造物（ビル、橋梁、道路など）、移動体（車両、航空機など）、各種の装置の動作時に発生し得る振動である。
【0024】
図３は上下方向（ｘ方向）の外部の振動を受けた接触型発電機１００の変形を例示的に示す図である。ＳＴ３１は、接触型発電機１００が外部の振動を受ける前の第１振動基板１１０及び第２振動基板１２０の初期状態（初期位置）を示す図である。ＳＴ３２は、外部の振動により圧縮力が作用して保護部材１１２の上面１１２ａと、第２振動電極１２１の下面１２１ａとが接触（面接触）した状態を示す図である。また、ＳＴ３３は、圧縮力が解放されて、第１振動基板１１０及び第２振動基板１２０が初期状態（初期位置）に戻った状態を示す図である。
【0025】
異なる材料が接触すると、仕事関数をパラメータとして界面での電荷の移動が発生し、ＳＴ３２で示したような面接触により仕事関数の大きい方が正に帯電し、仕事関数の小さい方が負に帯電し得る。例えば、第１振動基板１１０と第２振動基板１２０との接近により正の電荷が発生し、第１振動基板１１０と第２振動基板１２０との離間により、逆方向の電荷の移動が発生して負の電荷が発生する。外部の振動により、面接触と離間の状態（ＳＴ３１からＳＴ３３）が周期的に繰り返されることにより、接触型発電機１００は、交流信号（交流電流）を継続的に生成する。なお、生成する交流信号（交流電流）を増加させるために、保護部材１１２の上面１１２ａと第２振動電極１２１の下面１２１ａに凹凸を形成してもよい。また、保護部材１１２の上面１１２ａと第２振動電極１２１の下面１２１ａを所定の表面粗さで形成してもよい。
【0026】
生成された交流信号（交流電流）は、第１振動電極１１１に接続された第１配線１１５、及び第２振動電極１２１に接続された第２配線１２５を介して整流器１５０に出力される。整流器１５０は、交流信号を直流信号に変換し、変換した直流信号を非接触型発電機２００に供給する。
【0027】
本実施形態の接触型発電機１００によれば、生活環境において発生し得る振動（環境振動）を利用して、交流信号を継続的に発生させることができ、非接触型発電機２００で利用可能な電気的なエネルギーを継続的に供給することができる。
【0028】
（非接触型発電機２００の構成）
図４は、非接触型発電機２００の例示的な構成を示す断面図である。図４において、ｘ方向は非接触型発電機２００の上下方向を示し、ｙ方向は非接触型発電機２００の左右方向を示し、ｚ方向は非接触型発電機２００において紙面に垂直な方向を示す。
図４は、非接触型発電機２００の例示的な構成を示す断面図である。図４において、ｘ方向は非接触型発電機２００の上下方向を示し、ｙ方向は非接触型発電機２００の左右方向を示し、ｚ方向は非接触型発電機２００において紙面に垂直な方向を示す。
【0029】
非接触型発電機２００は第１基板２１０（固定基板）及び第２基板２２０（可動基板）を有し、第１基板２１０及び第２基板２２０は、例えば、ガラスやシリコンのような硬質材料や柔軟な樹脂材料など、絶縁性を有する材料を含んでもよい。
【0030】
第１基板２１０（固定基板）の上面には、第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）が、配置間隔Ｐで複数配置されている。また、第１基板２１０（固定基板）に対向する第２基板２２０（可動基板）の下面には、第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）が複数配置されている。第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）の配置間隔は、第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）の配置間隔Ｐと同一の配置間隔で複数配置されていることが好ましい。また、第１導電部２１１の各電極（Ａ～Ｆ）及び第２導電部２２１の各電極（ａ～ｄ）の電極面の面積や形状も等しいことが好ましい。
【0031】
第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）及び第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）は、接触型発電機１００と同様に、電気伝導性にすぐれた物質を含み、例えば、Ａｇ、Ｃｕなどを用いることができる。なお、電極の物質としては、これらに限定されるものではなく、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＰｔなどであってもよい。
【0032】
第１基板２１０（固定基板）及び第２基板２２０（可動基板）は筐体２５０内に納められている。第１基板２１０（固定基板）は筐体２５０内の下部に固定され、第２基板２２０（可動基板）は、第１基板２１０（固定基板）に対して、不図示の摺動機構によってｙ方向に平行移動できるようにして筐体２５０内に保持されている。また、第２基板２２０（可動基板）は、第１導電部２１１の上面と第２導電部２２１の下面とが一定の間隔Ｈとなるｘ方向の位置に保持されている。第１導電部２１１の上面と第２導電部２２１の下面とが一定の間隔Ｈで対向した状態で、第２基板２２０はｙ方向に平行移動できるように保持されている。
【0033】
第２基板２２０の左右には、第２基板２２０の左右方向の端部を保護するステー２３５が設けられている。弾性部材２３０は第２基板２２０の左右方向に配置され、弾性部材２３０の一端はステー２３５に取付けられる。また、弾性部材２３０の他端は非接触型発電機２００の筐体２５０の側壁に取付けられている。弾性部材２３０は、接触型発電機１００と同様に、例えば、所定の弾性係数（ばね係数）を有するばねを含むが、これに限定されるものではなく、ばねと同様の弾性係数を有する部材であれば、樹脂材料等であってもよい。
【0034】
ｙ方向に外部の振動（環境振動）が非接触型発電機２００に作用していない状態では、弾性部材２３０のばね力が釣り合った初期位置に第２基板２２０は位置する。初期位置は、左右の弾性部材２３０の釣り合い位置を調整することにより、任意に設定することが可能である。図４に示す例では、筐体２５０内の中央位置を初期位置としている。
【0035】
ｙ方向に外部の振動が非接触型発電機２００に作用して、一方の弾性部材２３０が圧縮され、他方の弾性部材２３０が伸長されると、初期位置に戻す方向に各弾性部材２３０の復原力が第２基板２２０に作用する。復原力とは、圧縮側の弾性部材２３０が第２基板２２０を押し戻す力と、引張り側の弾性部材２３０が第２基板２２０を引き戻す力との和である。ｙ方向における外部の振動が周期的に非接触型発電機２００に作用すると、第２基板２２０は、初期位置を中心として、第１基板２１０（固定基板）に対して左右方向のスライド移動を繰り返した状態になる。
【0036】
図５は左右方向（ｙ方向）の外部の振動を受けた非接触型発電機２００における第２基板２２０のスライド移動を例示的に示す図である。
【0037】
ＳＴ５１は、非接触型発電機２００が外部の振動を受ける前の第２基板２２０の初期状態（初期位置）を示す図である。ＳＴ５２は、外部の振動により、第２基板２２０が紙面左に平行移動した状態を示し、ＳＴ５３は、外部の振動により、第２基板２２０が紙面右に平行移動した状態を示す図である。
【0038】
左右方向（ｙ方向）に第２基板２２０が平行移動して、第１導電部２１１と第２導電部２２１とが近づくと、第１導電部２１１が帯電している場合は静電誘導によって第２導電部２２１に異なる極性の電荷が誘導される。第１導電部２１１が正に帯電した場合には対向する第２導電部２２１には負の電荷が誘導される。同様に、第１導電部２１１が負に帯電した場合には、対向する第２導電部２２１には正の電荷が誘導される。
【0039】
第１基板２１０には、異なる極性の電荷が筐体２５０の外部から供給される電極が交互に配置され、第２基板２２０の移動により第１導電部２１１の電極と対向する第２導電部２２１の電極は、第１導電部２１１の電極の電荷により誘導された極性の電荷（電荷信号）を配線から出力する。
【0040】
（接続構成例１）
図６Ａは、非接触型発電機２００の接続構成例１を示す図である。第１基板２１０（固定基板）の上面に、配置間隔Ｐで配置されている、複数の第１導電部２１１の夫々をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆと示している。また、第２基板２２０（可動基板）の下面に、配置間隔Ｐで配置されている、複数の第２導電部２２１の夫々をａ、ｂ、ｃ、ｄと示している。
図６Ａは、非接触型発電機２００の接続構成例１を示す図である。第１基板２１０（固定基板）の上面に、配置間隔Ｐで配置されている、複数の第１導電部２１１の夫々をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆと示している。また、第２基板２２０（可動基板）の下面に、配置間隔Ｐで配置されている、複数の第２導電部２２１の夫々をａ、ｂ、ｃ、ｄと示している。
【0041】
整流器１５０から出力される第１の極性（プラス）を有する直流信号は、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに供給される。この状態で、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに対向する位置にある、第２導電部２２１のｂ、ｄには、第１の極性に対して逆の第２の極性（マイナス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第２導電部２２１のｂ、ｄに誘導された第２の極性（マイナス）を有する電荷（電荷信号）を第２配線６２５を介して外部に出力する。
【0042】
また、整流器１５０から出力される第２の極性（マイナス）を有する直流信号は、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに供給される。この状態で、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに対向する位置にある、第２導電部２２１のａ、ｃには、第２の極性に対して逆の第１の極性（プラス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第２導電部２２１のａ、ｃに誘導された第１の極性（プラス）を有する電荷（電荷信号）を第１配線６１５を介して外部に出力する。
【0043】
第２基板２２０の平行移動により、第２導電部２２１（ａ～ｄ）に誘導される電荷の極性が切り替わることにより、非接触型発電機２００は、第１配線６１５及び第２配線６２５から交流波形の出力電圧を出力する。図６Ａに示す接続構成例１では、複数の第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）には、交互に異なる極性の信号（第１の極性を有する信号、または第２の極性を有する信号）が供給される。交互に異なる極性の信号に基づいて、複数の第２導電部２２１を構成する各電極（ａ～ｄ）側に誘導された電荷（電荷信号）を非接触型発電機２００の出力電圧として得ることができる。図６Ａと同様の構成を用いて、出願人が行った実験では、１００Ｖｐｐ程度の出力電圧が得られることが認められている。
【0044】
図６Ａに開示された非接触型発電機２００によれば、第１導電部２１１、第２導電部２２１は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされない。エレクトレットに予め電荷を注入した構成では、注入電荷は時間の経過とともに低減してくという課題がある。一方、開示の技術によれば、耐久性の高い接触型発電機１００で得られたエネルギーを、整流器１５０を通じて非接触型発電機２００の電極に電荷を安定的に与えて発電を行うことでき、高効率な非接触型発電機２００を提供することができる。
【0045】
・接続構成例１の変形例１
図８Ａは、図６Ａで説明した接続構成例１の変形例１を説明する図である。変形例１では、第１導電部２１１に誘電体２８０Ａが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ａは、第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）に絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。誘電体２８０Ａは、例えば、樹脂材料など、絶縁性を有する材料を含んでもよい。電荷の注入方法としては、例えば、イオン注入、コロナ処理などを用いればよく、電荷の極性は、誘電体２８０Ａが形成される各電極（Ａ～Ｆ）の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＡに形成される誘電体の場合、第１導電部２１１のＡには、外部から第１の極性（プラス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＡの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
図８Ａは、図６Ａで説明した接続構成例１の変形例１を説明する図である。変形例１では、第１導電部２１１に誘電体２８０Ａが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ａは、第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）に絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。誘電体２８０Ａは、例えば、樹脂材料など、絶縁性を有する材料を含んでもよい。電荷の注入方法としては、例えば、イオン注入、コロナ処理などを用いればよく、電荷の極性は、誘電体２８０Ａが形成される各電極（Ａ～Ｆ）の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＡに形成される誘電体の場合、第１導電部２１１のＡには、外部から第１の極性（プラス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＡの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
【0046】
第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）の電荷と誘電体２８０Ａに注入されている電荷とを合わせることにより、第２導電部２２１の各電極（ａ～ｄ）に誘導する電荷を増加させ、発電量を増加させることができる。
【0047】
また、外部からの電力供給が途切れて各電極（Ａ～Ｆ）に直流信号が供給されない状況でも、誘電体２８０Ａの電荷に基づいて、第２導電部２２１の各電極（ａ～ｄ）に電荷を誘導させて発電を継続することができ、安定した電力供給が可能になる。
【0048】
（接続構成例２）
接続構成例１では、整流器１５０から第１導電部２１１側に、第１の極性（プラス）を有する信号、及び第２の極性（マイナス）を有する信号を交互に供給する構成を説明したが、交互に供給する信号の極性は図６Ａに示した接続構成例に限られず、逆の極性の信号を交互に供給してもよい。
接続構成例１では、整流器１５０から第１導電部２１１側に、第１の極性（プラス）を有する信号、及び第２の極性（マイナス）を有する信号を交互に供給する構成を説明したが、交互に供給する信号の極性は図６Ａに示した接続構成例に限られず、逆の極性の信号を交互に供給してもよい。
【0049】
【0050】
整流器１５０から出力される第１の極性（プラス）を有する直流信号は、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに供給される。この状態で、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに対向する位置にある、第２導電部２２１のａ、ｃには、第１の極性に対して逆の第２の極性（マイナス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第２導電部２２１のａ、ｃに誘導された第２の極性（マイナス）を有する電荷（電荷信号）を第２配線６２５を介して外部に出力する。
【0051】
また、整流器１５０から出力される第２の極性（マイナス）を有する直流信号は、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに供給される。この状態で、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに対向する位置にある、第２導電部２２１のｂ、ｄには、第２の極性に対して逆の第１の極性（プラス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第２導電部２２１のｂ、ｄに誘導された第１の極性（プラス）を有する電荷（電荷信号）を第１配線６１５を介して外部に出力する。
【0052】
図６Ｂに示す接続構成例２でも接続構成例１と同様に、第２基板２２０の平行移動により、第２導電部２２１（ａ～ｄ）に誘導される電荷の極性が切り替わることにより、非接触型発電機２００は、第１配線６１５及び第２配線６２５から交流波形の出力電圧を出力する。複数の第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）には、交互に異なる極性の信号（第１の極性を有する信号、または第２の極性を有する信号）が供給される。交互に異なる極性の信号に基づいて、複数の第２導電部２２１を構成する各電極（ａ～ｄ）側に誘導された電荷（電荷信号）を非接触型発電機２００の出力電圧として得ることができる。図６Ｂと同様の構成を用いて実験を行った場合でも、接続構成例１と同様に１００Ｖｐｐ程度の出力電圧が得られる。
【0053】
図６Ｂに開示された非接触型発電機２００によれば、第１導電部２１１、第２導電部２２１は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされない。エレクトレットに予め電荷を注入した構成では、注入電荷は時間の経過とともに低減してくという課題がある。一方、開示の技術によれば、耐久性の高い接触型発電機１００で得られたエネルギーを、整流器１５０を通じて非接触型発電機２００の電極に電荷を安定的に与えて発電を行うことでき、高効率な非接触型発電機２００を提供することができる。
【0054】
・接続構成例２の変形例２
図８Ｂは、図６Ｂで説明した接続構成例２の変形例２を説明する図である。変形例２では、変形例１と同様に、第１導電部２１１に誘電体２８０Ｂが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ｂは、第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）に絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。電荷の極性は、誘電体２８０Ｂが形成される各電極（Ａ～Ｆ）の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＡに形成される誘電体の場合、第１導電部２１１のＡには、外部から第２の極性（マイナス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＡの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
図８Ｂは、図６Ｂで説明した接続構成例２の変形例２を説明する図である。変形例２では、変形例１と同様に、第１導電部２１１に誘電体２８０Ｂが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ｂは、第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）に絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。電荷の極性は、誘電体２８０Ｂが形成される各電極（Ａ～Ｆ）の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＡに形成される誘電体の場合、第１導電部２１１のＡには、外部から第２の極性（マイナス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＡの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
【0055】
第１導電部２１１を構成する各電極（Ａ～Ｆ）の電荷と誘電体２８０Ｂに注入されている電荷とを合わせることにより、第２導電部２２１の各電極（ａ～ｄ）に誘導する電荷を増加させ、発電量を増加させることができる。
【0056】
また、外部からの電力供給が途切れて各電極（Ａ～Ｆ）に直流信号が供給されない状況でも、誘電体２８０Ｂの電荷に基づいて、第２導電部２２１の各電極（ａ～ｄ）に電荷を誘導させて発電を継続することができ、安定した電力供給が可能になる。
【0057】
（接続構成例３）
先に説明した接続構成例１、２では、整流器１５０から第１導電部２１１側に、第１の極性（プラス）を有する信号、及び第２の極性（マイナス）を有する信号を交互に供給する構成を説明したが、非接触型発電機２００における接続例は、接続構成例１、２に限られず、一方の極性の信号を第１導電部２１１側に供給し、他方の極性の信号を第２導電部２２１側に供給してもよい。
先に説明した接続構成例１、２では、整流器１５０から第１導電部２１１側に、第１の極性（プラス）を有する信号、及び第２の極性（マイナス）を有する信号を交互に供給する構成を説明したが、非接触型発電機２００における接続例は、接続構成例１、２に限られず、一方の極性の信号を第１導電部２１１側に供給し、他方の極性の信号を第２導電部２２１側に供給してもよい。
【0058】
接続構成例３では、第１の極性（プラス）の信号を第２導電部２２１側に供給し、第２の極性（マイナス）の信号を第１導電部２１１側に供給する例を説明する。
【0059】
【0060】
図７Ａにおいて、整流器１５０から出力される第１の極性（プラス）を有する直流信号は、第２導電部２２１のｂ、ｄに供給される。この状態で、第２導電部２２１のｂ、ｄに対向する位置にある、第１導電部２１１のＣ、Ｅには、第１の極性に対して逆の第２の極性（マイナス）の電荷が誘導される。なお、第２基板２２０の平行移動により、第２導電部２２１のｂが第１導電部２１１のＡに対向した状態で、第１導電部２１１のＡには、第２の極性（マイナス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに誘導された第２の極性（マイナス）を有する電荷（電荷信号）を第２配線７２５を介して外部に出力する。
【0061】
また、整流器１５０から出力される第２の極性（マイナス）を有する直流信号は、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに供給される。この状態で、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに対向する位置にある、第２導電部２２１のａ、ｃには、第２の極性に対して逆の第１の極性（プラス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第２導電部２２１のａ、ｃに誘導された第１の極性（プラス）を有する電荷（電荷信号）を第１配線７１５を介して外部に出力する。
【0062】
第２基板２２０の平行移動により、第１導電部２１１（Ａ～Ｆ）及び第２導電部２２１（ａ～ｄ）に誘導される電荷の極性が切り替わることにより、非接触型発電機２００は、第１配線７１５及び第２配線７２５から交流波形の出力電圧を出力する。図７Ａと同様の構成を用いて、出願人が行った実験では、１００Ｖｐｐ程度の出力電圧が得られることが認められている。
【0063】
第１基板２１０及び第２基板２２０には、筐体２５０の外部から電荷が供給される電荷供給電極（Ｂ、Ｄ、Ｆ、ｂ、ｄ）と電荷が供給されない電荷非供給電極（Ａ、Ｃ、Ｅ、ａ、ｃ）とが交互に配置されている。第２基板２２０の移動により、第１導電部２１１の電荷供給電極（Ｂ、Ｄ、Ｆ）と対向する第２導電部の電荷非供給電極（ａ、ｃ）は、電荷供給電極（Ｂ、Ｄ、Ｆ）の電荷により誘導された極性の電荷（電荷信号）を出力する。また、第２基板２２０の移動により、第２導電部２２１の電荷供給電極（ｂ、ｄ）と対向する第１導電部２１１の電荷非供給電極（Ａ、Ｃ、Ｅ、）は、電荷供給電極（ｂ、ｄ）の電荷により誘導された極性の電荷（電荷信号）を出力する。
【0064】
図７Ａに開示された非接触型発電機２００によれば、第１導電部２１１、第２導電部２２１は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされない。エレクトレットに予め電荷を注入した構成では、注入電荷は時間の経過とともに低減してくという課題がある。一方、開示の技術によれば、耐久性の高い接触型発電機１００で得られたエネルギーを、整流器１５０を通じて非接触型発電機２００の電極に電荷を安定的に与えて発電を行うことでき、高効率な非接触型発電機２００を提供することができる。
【0065】
・接続構成例３の変形例３
図８Ｃは、図７Ａで説明した接続構成例３の変形例３を説明する図である。変形例３では、第１の極性（プラス）の信号を供給する第２導電部２２１のｂ、ｄに誘電体２８１Ｃが形成され、第２の極性（マイナス）の信号を供給する第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに誘電体２８０Ｃが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ｃ、２８１Ｃは、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆ及び第２導電部２２１のｂ、ｄに絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。電荷の極性は、誘電体２８０Ｃ、２８１Ｃが形成される各電極の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＢに形成される誘電体２８０Ｃの場合、第１導電部２１１のＢには、外部から第２の極性（マイナス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＢの極性に合わせた電荷を注入すればよい。また、第２導電部２２１のｂに形成される誘電体２８１Ｃの場合、第２導電部２２１のｂには、外部から第１の極性（プラス）の直流信号が供給されるので、第２導電部２２１のｂの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
図８Ｃは、図７Ａで説明した接続構成例３の変形例３を説明する図である。変形例３では、第１の極性（プラス）の信号を供給する第２導電部２２１のｂ、ｄに誘電体２８１Ｃが形成され、第２の極性（マイナス）の信号を供給する第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに誘電体２８０Ｃが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ｃ、２８１Ｃは、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆ及び第２導電部２２１のｂ、ｄに絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。電荷の極性は、誘電体２８０Ｃ、２８１Ｃが形成される各電極の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＢに形成される誘電体２８０Ｃの場合、第１導電部２１１のＢには、外部から第２の極性（マイナス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＢの極性に合わせた電荷を注入すればよい。また、第２導電部２２１のｂに形成される誘電体２８１Ｃの場合、第２導電部２２１のｂには、外部から第１の極性（プラス）の直流信号が供給されるので、第２導電部２２１のｂの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
【0066】
第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆの電荷と誘電体２８０Ｃに注入されている電荷とを合わせることにより、第２導電部２２１のａ、ｃに誘導する電荷を増加させ、発電量を増加させることができる。同様に、第２導電部２２１のｂ、ｄの電荷と誘電体２８１Ｃに注入されている電荷とを合わせることにより、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに誘導する電荷を増加させ、発電量を増加させることができる。
【0067】
また、外部からの電力供給が途切れて各電極（第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆ、第２導電部２２１のｂ、ｄ）に直流信号が供給されない状況でも、誘電体２８０Ｃ、２８１Ｃの電荷に基づいて、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅ、第２導電部２２１のａ、ｃに電荷を誘導させて発電を継続することができ、安定した電力供給が可能になる。
【0068】
図７Ａに開示された非接触型発電機２００によれば、第１導電部２１１、第２導電部２２１は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされない。エレクトレットに予め電荷を注入した構成では、注入電荷は時間の経過とともに低減していくという課題がある。一方、開示の技術によれば、耐久性の高い接触型発電機１００で得られたエネルギーを、整流器１５０を通じて非接触型発電機２００の電極に電荷を安定的に与えて発電を行うことでき、高効率な非接触型発電機２００を提供することができる。
【0069】
（接続構成例４）
先の接続構成例３では、整流器１５０から第２導電部２２１側に、第１の極性（プラス）を有する信号を交互に供給し、整流器１５０から第１導電部２１１側に、第２の極性（マイナス）を有する信号を交互に供給する構成を説明したが、交互に供給する信号の極性は図７Ａに示した接続構成例に限られず、逆の極性の信号を交互に供給してもよい。
先の接続構成例３では、整流器１５０から第２導電部２２１側に、第１の極性（プラス）を有する信号を交互に供給し、整流器１５０から第１導電部２１１側に、第２の極性（マイナス）を有する信号を交互に供給する構成を説明したが、交互に供給する信号の極性は図７Ａに示した接続構成例に限られず、逆の極性の信号を交互に供給してもよい。
【0070】
接続構成例４では、第１の極性（プラス）の信号を第１導電部２１１側に供給し、第２の極性（マイナス）の信号を第２導電部２２１側に供給する例を説明する。図７Ｂは、非接触型発電機２００の接続構成例４を示す図である。図７Ｂにおいて、複数の第１導電部２１１及び複数の第２導電部２２１を構成する各電極の表記は図６Ａと同様である。
【0071】
図７Ｂにおいて、整流器１５０から出力される第１の極性（プラス）を有する直流信号は、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに供給される。この状態で、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに対向する位置にある、第２導電部２２１のａ、ｃには、第１の極性に対して逆の第２の極性（マイナス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第２導電部２２１のａ、ｃに誘導された第２の極性（マイナス）を有する電荷（電荷信号）を第１配線７１５を介して外部に出力する。
【0072】
また、整流器１５０から出力される第２の極性（マイナス）を有する直流信号は、第２導電部２２１のｂ、ｄに供給される。この状態で、第２導電部２２１のｂ、ｄに対向する位置にある、第１導電部２１１のＣ、Ｅには、第２の極性に対して逆の第１の極性（プラス）の電荷が誘導される。なお、第２基板２２０の平行移動により、第２導電部２２１のｂが第１導電部２１１のＡに対向した状態で、第１導電部２１１のＡには、第１の極性（プラス）の電荷が誘導される。非接触型発電機２００は、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに誘導された第１の極性（プラス）を有する電荷（電荷信号）を第２配線７２５を介して外部に出力する。
【0073】
第２基板２２０の平行移動により、第１導電部２１１（Ａ～Ｆ）及び第２導電部２２１（ａ～ｄ）に誘導される電荷の極性が切り替わることにより、非接触型発電機２００は、第１配線７１５及び第２配線７２５から交流波形の出力電圧を出力する。図７Ｂと同様の構成を用いて実験を行った場合でも、接続構成例３と同様に１００Ｖｐｐ程度の出力電圧が得られる。
【0074】
図７Ｂに開示された非接触型発電機２００によれば、第１導電部２１１、第２導電部２２１は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされない。エレクトレットに予め電荷を注入した構成では、注入電荷は時間の経過とともに低減してくという課題がある。一方、開示の技術によれば、耐久性の高い接触型発電機１００で得られたエネルギーを、整流器１５０を通じて非接触型発電機２００の電極に電荷を安定的に与えて発電を行うことでき、高効率な非接触型発電機を提供することができる。
【0075】
・接続構成例４の変形例４
図８Ｄは、図７Ｂで説明した接続構成例４の変形例４を説明する図である。変形例４では、第２の極性（マイナス）の信号を供給する第２導電部２２１のｂ、ｄに誘電体２８１Ｄが形成され、第１の極性（プラス）の信号を供給する第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに誘電体２８０Ｄが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ｄ、２８１Ｄは、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆ及び第２導電部２２１のｂ、ｄに絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。電荷の極性は、誘電体２８０Ｄ、２８１Ｄが形成される各電極の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＢに形成される誘電体２８０Ｄの場合、第１導電部２１１のＢには、外部から第１の極性（プラス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＢの極性に合わせた電荷を注入すればよい。また、第２導電部２２１のｂに形成される誘電体２８１Ｄの場合、第２導電部２２１のｂには、外部から第２の極性（マイナス）の直流信号が供給されるので、第２導電部２２１のｂの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
図８Ｄは、図７Ｂで説明した接続構成例４の変形例４を説明する図である。変形例４では、第２の極性（マイナス）の信号を供給する第２導電部２２１のｂ、ｄに誘電体２８１Ｄが形成され、第１の極性（プラス）の信号を供給する第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆに誘電体２８０Ｄが形成されている構成を説明する。誘電体２８０Ｄ、２８１Ｄは、第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆ及び第２導電部２２１のｂ、ｄに絶縁体を被覆して、荷電処理により電荷を注入することにより形成されている。電荷の極性は、誘電体２８０Ｄ、２８１Ｄが形成される各電極の極性に合わせて注入すればよい。例えば、第１導電部２１１のＢに形成される誘電体２８０Ｄの場合、第１導電部２１１のＢには、外部から第１の極性（プラス）の直流信号が供給されるので、第１導電部２１１のＢの極性に合わせた電荷を注入すればよい。また、第２導電部２２１のｂに形成される誘電体２８１Ｄの場合、第２導電部２２１のｂには、外部から第２の極性（マイナス）の直流信号が供給されるので、第２導電部２２１のｂの極性に合わせた電荷を注入すればよい。
【0076】
第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆの電荷と誘電体２８０Ｄに注入されている電荷とを合わせることにより、第２導電部２２１のａ、ｃに誘導する電荷を増加させ、発電量を増加させることができる。同様に、第２導電部２２１のｂ、ｄの電荷と誘電体２８１Ｄに注入されている電荷とを合わせることにより、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅに誘導する電荷を増加させ、発電量を増加させることができる。
【0077】
また、外部からの電力供給が途切れて各電極（第１導電部２１１のＢ、Ｄ、Ｆ、第２導電部２２１のｂ、ｄ）に直流信号が供給されない状況でも、誘電体２８０Ｄ、２８１Ｄの電荷に基づいて、第１導電部２１１のＡ、Ｃ、Ｅ、第２導電部２２１のａ、ｃに電荷を誘導させて発電を継続することができ、安定した電力供給が可能になる。
【0078】
第１の実施形態の振動発電装置１０によれば、第１電極、第２電極は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされず、安定的で高効率に発電を行うことができる。
【0079】
[第２の実施形態]
先の第１の実施形態では、整流器１５０から出力される第１の極性（プラス）を有する直流信号及び第２の極性（マイナス）を有する直流信号の供給先が予め設定されている構成を説明した。本実施形態では、直流電流の供給先として、第１導電部の各電極、及び第２導電部の各電極を任意に設定することができる構成について説明する。
先の第１の実施形態では、整流器１５０から出力される第１の極性（プラス）を有する直流信号及び第２の極性（マイナス）を有する直流信号の供給先が予め設定されている構成を説明した。本実施形態では、直流電流の供給先として、第１導電部の各電極、及び第２導電部の各電極を任意に設定することができる構成について説明する。
【0080】
図９は第２の実施形態に係る振動発電装置１０における整流器１５０及び非接触型発電機２００の接続構成例を説明する図である。振動発電装置１０は、整流器１５０から出力された直流信号を供給する供給電極の設定、及び、直流信号の電荷に基づいて誘導された極性の電荷を出力する出力電極の設定を行うことが可能な電極設定回路９２０を有する。電極設定回路９２０は、回路の設定を切替えることにより、直流信号を供給する供給電極、及び電荷を出力する出力電極を任意に設定することが可能である。
電極設定回路９２０は、直流信号（第１の極性の信号及び第２の極性の信号）の供給先を、第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）に設定することが可能である。また、電極設定回路９２０は、電荷を出力する出力電極を第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）に設定することが可能である。例えば、図９に示したように、電極設定回路９２０は、第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）の一部（例えば、Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ）を第１の極性の信号の供給先の電極として設定し、第１導電部２１１の他の電極（Ｃ、Ｄ）を第２の極性の信号の供給先の電極として設定してもよい。また、電極設定回路９２０は、第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）の一部（例えば、ｂ、ｃ）を第１の極性の信号の出力元の電極として設定し、第２導電部２２１の他の電極（ａ、ｄ）を第２の極性の信号の出力元の電極として設定してもよい。電極設定回路９２０は、第１導電部２１１の電極及び第２導電部２２１の電極のうちから設定された供給電極に直流信号を供給し、第１導電部２１１の電極及び第２導電部２２１の電極のうちから設定された出力電極から出力された電荷を発電エネルギーとして出力する。
電極設定回路９２０は、直流信号（第１の極性の信号及び第２の極性の信号）の供給先を、第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）に設定することが可能である。また、電極設定回路９２０は、電荷を出力する出力電極を第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）に設定することが可能である。例えば、図９に示したように、電極設定回路９２０は、第１導電部２１１の電極（Ａ～Ｆ）の一部（例えば、Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ）を第１の極性の信号の供給先の電極として設定し、第１導電部２１１の他の電極（Ｃ、Ｄ）を第２の極性の信号の供給先の電極として設定してもよい。また、電極設定回路９２０は、第２導電部２２１の電極（ａ～ｄ）の一部（例えば、ｂ、ｃ）を第１の極性の信号の出力元の電極として設定し、第２導電部２２１の他の電極（ａ、ｄ）を第２の極性の信号の出力元の電極として設定してもよい。電極設定回路９２０は、第１導電部２１１の電極及び第２導電部２２１の電極のうちから設定された供給電極に直流信号を供給し、第１導電部２１１の電極及び第２導電部２２１の電極のうちから設定された出力電極から出力された電荷を発電エネルギーとして出力する。
【0081】
第２の実施形態の振動発電装置１０によれば、第１電極、第２電極は非接触であるため耐久性の高い構造を提供することができる。また、外部から、直流信号を供給して電極に電荷を与えるため、エレクトレットによる発電装置のような荷電処理は必要とされず、安定的で高効率に発電を行うことができる。
【0082】
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0083】
１０：振動発電装置、１００：接触型発電機、１５０：整流器、２００：非接触型発電機、２１０：第１基板、２２０：第２基板、２１１：第１導電部、２２１：第２導電部、９２０：電極設定回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】