JP2010081724A - 静電誘導型発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電量の低下を抑制することが可能な静電誘導型発電装置を提供する。
【解決手段】この静電誘導型発電装置１００は、対向するように配置される固定基板１１および固定基板２１と、固定基板１１および固定基板２１と対向するように固定基板１１と固定基板２１との間に配置される可動基板３１と、可動基板３１の両表面上にそれぞれ設けられるエレクトレット膜３２および３３と、固定基板１１の表面上に設けられる集電電極１２および１３と、固定基板２１の表面上に設けられる集電電極２２および２３とを備え、固定基板１１および固定基板２１と可動基板３１とが相対的に移動することによって生じる静電誘導により発電が行われるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電誘導型発電装置に関し、特に、複数の電極を備える静電誘導型発電装置に関する。

従来、複数の電極を備える静電誘導型発電装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の静電誘導型発電装置は、一対の基板のうち、一方の基板上に設けられた集電電極と、他方の基板上に設けられたエレクトレット膜（電極）とを備えている。そして、集電電極には、エレクトレット膜に蓄積された電荷と異なる極性の電荷が静電誘導によって誘導される。集電電極に誘導される電荷量は、一対の基板（集電電極およびエレクトレット膜）が相対的に移動することにより変化するとともに、この集電電極に誘導される電荷の変化が外部回路に電流として流れることにより、電気エネルギーが取り出される。

特表２００５−５２９５７４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の静電誘導型発電装置では、エレクトレット膜と、静電誘導により電荷が誘導された集電電極との間には、静電気力（引力）が発生するので、一対の基板のうちの一方には、一対の基板の他方側に引き寄せられる力が働くことにより、基板が移動する方向に、基板が移動するのを妨げる摩擦力が働くという不都合がある。このため、集電電極とエレクトレット膜とが相対的に移動するのが妨げられるので、発電量が小さくなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、発電量の低下を抑制することが可能な静電誘導型発電装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における静電誘導型発電装置は、対向するように配置される第１基板および第２基板と、第１基板および第２基板と対向するように第１基板と第２基板との間に配置される第３基板と、第３基板の両表面上にそれぞれ設けられる第１電極および第２電極と、第１基板の表面上に設けられる第３電極と、第２基板の表面上に設けられる第４電極とを備え、第１基板および第２基板と第３基板とが相対的に移動することによって生じる静電誘導により発電が行われるように構成されている。

上記の構成により、静電誘導型発電装置の発電量の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置１００の断面図である。図２は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。図３は、図１の３００−３００線に沿った断面図である。図４は、本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置の拡大断面図である。

この第１実施形態による静電誘導型発電装置１００は、固定基板１１、固定基板２１、可動基板３１、整流回路４３、４４、コンデンサ４５および抵抗（負荷）４６により構成されている。固定基板１１の表面上には、集電電極１２および集電電極１３が形成されている。なお、固定基板１１は、本発明の「第２基板」の一例である。また、集電電極１２および集電電極１３は、本発明の「第４電極」の一例である。集電電極１２および集電電極１３は、図２に示すように、それぞれ、櫛歯状に形成されており、集電電極１２の櫛歯１２ａ間に、集電電極１３の櫛歯１３ａが配置されるように、集電電極１２と集電電極１３とが配置されている。なお、櫛歯１２ａおよび１３ａは、本発明の「電極部」の一例である。

集電電極１２（集電電極１３）の櫛歯１２ａ（櫛歯１３ａ）の幅Ｗ１は、約２００μｍである。また、集電電極１２（集電電極１３）の櫛歯１２ａ（櫛歯１３ａ）の幅Ｗ１は、約５μｍ以上約５００μｍ以下であればよい。

集電電極１２（集電電極１３）の櫛歯１２ａ（櫛歯１３ａ）間の間隔Ｌ１は、約２３０μｍである。なお、集電電極１２（集電電極１３）の櫛歯１２ａ（櫛歯１３ａ）間の間隔Ｌ１は、約１０μｍ以上約５００μｍ以下であればよい。

集電電極１２の櫛歯１２ａと、集電電極１３の櫛歯１３ａとの間の間隔Ｌ２は、約３０μｍである。なお、集電電極１２の櫛歯１２ａと、集電電極１３の櫛歯１３ａとの間の間隔Ｌ２は、約５μｍ以上約５０μｍ以下であればよい。

固定基板２１の表面上には、集電電極２２および集電電極２３が形成されている。なお、固定基板２１は、本発明の「第１基板」の一例である。また、集電電極２２および集電電極２３は、本発明の「第３電極」の一例である。集電電極２２および集電電極２３は、図２に示す集電電極１２および集電電極１３と同様に櫛歯状に形成されている。なお、集電電極２２（集電電極２３）の櫛歯２２ａ（櫛歯２３ａ）の幅Ｗ１、櫛歯２２ａ（櫛歯２３ａ）間の距離Ｌ１、および、櫛歯２２ａと櫛歯２３ａとの間の間隔Ｌ２は、上記集電電極１２および集電電極１３と同様である。なお、櫛歯２２ａおよび２３ａは、本発明の「電極部」の一例である。

固定基板１１および固定基板２１と対向するように、固定基板１１と固定基板２１との間に可動基板３１が配置されている。なお、可動基板３１は、本発明の「第３基板」の一例である。可動基板３１の両表面上には、エレクトレット膜３２および３３が形成されている。なお、エレクトレット膜３２および３３は、それぞれ、本発明の「第２電極」および「第１電極」の一例である。エレクトレット膜３２および３３は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素系樹脂やシリコン酸化膜から構成されており、エレクトレット膜３２および３３には、コロナ放電により正または負の電荷が注入されている。エレクトレット膜３２および３３は、図３に示すように、櫛歯状に形成されている。エレクトレット膜３２および３３の櫛歯３２ａおよび３３ａの幅Ｗ２は、約２３０μｍである。また、エレクトレット膜３２および３３の櫛歯３２ａおよび３３ａの幅Ｗ２は、約１０μｍ以上約５００μｍ以下であればよい。

エレクトレット膜３２および３３の櫛歯３２ａおよび３３ａ間の間隔Ｌ３は、約２３０μｍである。また、エレクトレット膜３２および３３の櫛歯３２ａおよび３３ａ間の間隔Ｌ３は、約１０μｍ以上約５００μｍ以下であればよい。

上記のように、固定基板１１（固定基板２１）の表面上に２つの集電電極１２および１３（集電電極２２および２３）を形成することにより、集電電極が１つの場合と比べて、静電誘導型発電装置１００の発電量を大きくすることが可能となる。また、可動基板３１の両表面上にエレクトレット膜３２および３３を形成することによって、可動基板３１の一方の表面上のみにエレクトレット膜を形成する場合と比べて、静電誘導型発電装置１００の発電量を大きくすることが可能となる。

なお、集電電極１２の櫛歯１２ａと、集電電極１３の櫛歯１３ａとが配置される平均のピッチＬ４（図２参照）は、約２３０μｍであり、エレクトレット膜３２（エレクトレット膜３３）の櫛歯３２ａ（櫛歯３３ａ）間の平均のピッチＬ５（図３参照）は、約４６０μｍである。つまり、櫛歯１２ａと櫛歯１３ａとの間のピッチＬ４は、櫛歯３２ａ（櫛歯３３ａ）のピッチＬ５の略１／２になるように構成されている。

集電電極１２および１３と、エレクトレット膜３２との間隔Ｌ６は、図４に示すように、約２０μｍである。なお、集電電極１２および１３と、エレクトレット膜３２との間隔Ｌ６は、約５μｍ以上約５０μｍ以下であればよい。また、集電電極２２および２３と、エレクトレット膜３３との間隔Ｌ７も同様に約２０μｍである。

図４に示すように、集電電極２２（集電電極２３）の櫛歯２２ａ（櫛歯２３ａ）のＸ方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａのＸ方向の中心Ｃ２とが、平面的に見て一致している状態で、平面的に見てエレクトレット膜３２の櫛歯３２ａが集電電極１２の櫛歯１２ａと集電電極１３の櫛歯１３ａとに跨るように配置される。具体的には、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａのＸ方向の中心Ｃ４が、平面的に見て、集電電極１２の櫛歯１２ａと、集電電極１３の櫛歯１３ａとの隙間の中心部近傍に配置されるように構成されている。

同様に、集電電極１２（集電電極１３）の櫛歯１２ａ（櫛歯１３ａ）のＸ方向の中心Ｃ３と、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａのＸ方向の中心Ｃ４とが、平面的に見て一致している状態で、平面的に見てエレクトレット膜３３の櫛歯３３ａが集電電極２２の櫛歯２２ａと集電電極２３の櫛歯２３ａとに跨るように配置される。

図１に示すように、固定基板１１と固定基板２１とは、柱部４１を介して接続されており、可動基板３１は、柱部４１に接続されるバネ部４２により支持されている。

集電電極１２および１３は、４つのダイオードからなる整流回路４３に接続されている。また、集電電極２２および２３は、４つのダイオードからなる整流回路４４に接続されている。整流回路４３（４４）の出力端子４３ａ（４４ａ）は、コンデンサ４５の一方端４５ａおよび抵抗（負荷）４６の一方端４６ａに接続されている。また、整流回路４３（４４）の入力端子４３ｂ（４４ｂ）は、コンデンサ４５の他方端４５ｂおよび抵抗（負荷）４６の他方端４６ｂに接続されているとともに、接地されている。

図５は、本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置１００を駆動するための力を説明するための図である。図６は、比較例による静電誘導型発電装置４００の断面図である。図７は、比較例による静電誘導型発電装置４００を駆動するための力を説明するための図である。図４〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置１００を駆動するための力について説明する。

図６に示すように、比較例による静電誘導型発電装置４００では、固定基板１１１の表面上に、櫛歯状の集電電極１１２が形成されているとともに、可動基板１２１の表面上に、櫛歯状のエレクトレット膜１２２が形成されている。そして、エレクトレット膜１２２に蓄積される電荷と、集電電極１１２に静電誘導により誘導される電荷との間に働く静電気力Ｆｚ_１により、可動基板１２１は、固定基板１１１側（Ｚ２方向）に引き寄せられる。このため、可動基板１２１がＸ方向に移動する際、Ｘ方向に摩擦力（μＦｚ_１）が発生することにより、可動基板１２１の移動が妨げられ、静電誘導型発電装置４００の発電量が減少する。

そして、静電気力Ｆｚ_１は、集電電極１１２とエレクトレット膜１２２とが重なる面積の変化に伴って変化し、集電電極１１２の櫛歯１１２ａの中心Ｃ６とエレクトレット膜１２２の櫛歯１２２ａの中心Ｃ７とが一致する場合（図６に示す、ｘ＝０、２Ａの場合）、図７に示すように、最大値Ｆｚ_ｍａｘ１となり、櫛歯１１２ａの中心Ｃ６が、櫛歯１２２ａ間の中心Ｃ８と一致している場合（図６に示す、ｘ＝Ａの場合：点線で示された集電電極１１２）、最小値Ｆｚ_ｍｉｎ１となる。

比較例において、可動基板１２１を移動する力をＦｘ_１とすると、Ｆｘ_１は、集電電極１１２とエレクトレット膜１２２とが重なる面積の変化に伴って変化し、図７に示すように、櫛歯１１２ａの中心Ｃ６と櫛歯１２２ａの中心Ｃ７とが一致している場合（図６に示す、ｘ＝０、２Ａの場合）、絶対値としての最大値Ｆｘ_ｍａｘ１となり、櫛歯１１２ａの中心Ｃ６が、櫛歯１２２ａ間の中心Ｃ８と一致している場合（図６に示す、ｘ＝Ａの場合：点線で示された集電電極１１２）、静電気力が非常に小さくなるので、絶対値としての最小値Ｆｘ_ｍｉｎ１となる。

これに対して、図４に示した本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置１００では、集電電極２２とエレクトレット膜３３との間に働く静電気力Ｆｚ_２と、集電電極１２および集電電極１３とエレクトレット膜３２との間に働く静電気力Ｆｚ_３とは略相殺される。その結果、可動基板３１がＸ方向に移動する際、摩擦が存在する場合に発生する摩擦力（μＦｚ）は、略ゼロとなる。

可動基板３１を移動するための力をＦｘ_２とすると、Ｆｘ_２は、図５に示すように、櫛歯２２ａ（櫛歯２３ａ）の中心Ｃ１と櫛歯３３ａの中心Ｃ２とが一致している場合（図４に示す、ｘ＝０、Ａ、２Ａの場合）、絶対値としての最大値Ｆｘ_ｍａｘ２となり、櫛歯１２ａ（櫛歯１３ａ）の中心Ｃ３と櫛歯３２ａの中心Ｃ４とが一致している場合（図４に示す、ｘ＝０．５Ａ、１．５Ａ、２．５Ａの場合）にも、絶対値としての最大値Ｆｘ_ｍａｘ２となる。

一方、全ての集電電極の櫛歯の中心と、全てのエレクトレット膜の櫛歯の中心とが一致していない場合、Ｆｘ_２の大きさは最大値Ｆｘ_ｍａｘ２よりも小さくなり、図５に示す、ｘ＝０．２５Ａ、０．７５Ａ、１．２５Ａ・・・の位置において、絶対値としての最小値Ｆｘ_ｍｉｎ２となる。

なお、第１実施形態における、可動基板３１を移動するための力Ｆｘ_２（Ｆｘ_ｍａｘ２、Ｆｘ_ｍｉｎ２）の大きさは、上記比較例におけるＦｘ_１（Ｆｘ_ｍａｘ１、Ｆｘ_ｍｉｎ１）よりも絶対値として大きい。また、第１実施形態の可動基板３１を移動するための力の最大値と最小値との差（Ｆｘ_ｍａｘ２−Ｆｘ_ｍｉｎ２）は、比較例の最大値と最小値との差（Ｆｘ_ｍａｘ１−Ｆｘ_ｍｉｎ１）よりも小さい。この理由は、エレクトレット膜３２（３３）と集電電極１２および１３（２２および２３）とは、常に対向しているので、エレクトレット膜３２（３３）と、集電電極１２および１３（２２および２３）との間には、常に、静電気力が働いているためである。一方、比較例では、集電電極１１２の櫛歯１１２ａと、エレクトレット膜１２２の櫛歯１２２ａとが対向しない場合は、静電気力が非常に小さいので、可動基板１２１に働く静電気力が変化し、可動基板１２１を移動させる力の変化が大きくなる。

次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態における静電誘導型発電装置１００の動作について説明する。

集電電極１２および１３（２２および２３）とエレクトレット膜３２（３３）とが対向していることにより、集電電極１２および１３（２２および２３）には、エレクトレット膜３２（３３）に蓄積される電荷と極性の異なる電荷が静電誘導により誘導される。そして、固定基板１１（２１）と、可動基板３１とが相対的に移動することにより、集電電極１２および１３（２２および２３）に蓄積される電荷の量が変化する。この電荷の変化量が電流として、集電電極１２および１３（２２および２３）から、整流回路４３（４４）を介して、抵抗４６に流れることにより、抵抗（電子機器などの負荷）４６が駆動される。

第１実施形態では、上記のように、可動基板３１の両表面上にそれぞれ設けられるエレクトレット膜３２およびエレクトレット膜３３と、固定基板１１および固定基板２１の表面上にそれぞれ設けられる集電電極１２および１３と、集電電極２２および２３とを備えることによって、エレクトレット膜３２と集電電極１２および１３との間に働く静電気力Ｆｚ_３と、エレクトレット膜３３と集電電極２２および２３との間に働く静電気力Ｆｚ_２とは、大きさが略同じで、かつ、方向が逆になるので、可動基板３１に働くＺ方向の静電気力が相殺される。これにより、可動基板３１に働くＺ方向の力によってＸ方向の摩擦力が働くのが抑制されるので、静電誘導型発電装置１００の発電量の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、集電電極１２および１３の櫛歯１２ａおよび１３ａの平均のピッチＬ４は、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａの平均のピッチＬ５の略１／２となるように構成することによって、集電電極１２および１３の櫛歯１２ａおよび１３ａの一方と、とエレクトレット膜３２の櫛歯３２ａとが対向している際には、集電電極１２および１３の櫛歯１２ａおよび１３ａの他方と、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａとが対向しないように構成することができる。同様に、集電電極２２および２３の櫛歯２２ａおよび２３ａの平均のピッチＬ４は、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの平均のピッチＬ５の略１／２となるように構成することによって、集電電極２２および２３の櫛歯２２ａおよび２３ａの一方と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａとが対向している際には、集電電極２２および２３の櫛歯２２ａおよび２３ａの他方と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａとが対向しないように構成することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、集電電極２２および２３の櫛歯２２ａおよび２３ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが平面的に見て略一致している際、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａを平面的に見て集電電極１２および１３の２つの櫛歯１２ａおよび１３ａに跨るように配置することによって、可動基板３１を駆動するＸ方向の力の最大値Ｆｘ_ｍａｘ２と最小値Ｆｘ_ｍｉｎ２との差を小さくすることができるので、静電誘導型発電装置１００の発電を安定して行うことができる。なお、可動基板３１を駆動するＸ方向の力の最大値Ｆｘ_ｍａｘ２と最小値Ｆｘ_ｍｉｎ２との差が大きい場合、可動基板３１の移動がギクシャクした動きとなり、可動基板３１が動かなくなる場合がある。

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態による静電誘導型発電装置１０１の拡大断面図である。

この第２実施形態による静電誘導型発電装置１０１では、図８に示すように、上記第１実施形態と異なり、エレクトレット膜３２とエレクトレット膜３３とが、平面的に見て、重なるように配置されており、集電電極２２の櫛歯２２ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致している際に、集電電極１２の櫛歯１２ａの幅方向の中心Ｃ３と、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａの幅方向の中心Ｃ４とが一致するように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

図８および図９を参照して、本発明の第２実施形態による静電誘導型発電装置１０１を駆動するための力について説明する。

図８に示すように、静電誘導型発電装置１０１では、集電電極２２（集電電極２３）とエレクトレット膜３３との間に、静電気力が働くことにより、可動基板３１には、固定基板２１側（Ｚ１方向）に引き寄せられる力Ｆｚ_４が働く。また、集電電極１２（集電電極１３）とエレクトレット膜３２との間に、静電気力が働くことにより、可動基板３１には、固定基板１１側（Ｚ２方向）に引き寄せられる力Ｆｚ_５が働く。なお、静電気力Ｆｚ_４およびＦｚ_５は、力の働く方向が逆であり、力の大きさの絶対値は、略等しい。また、上記第１実施形態と異なり、集電電極２２の櫛歯２２ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致している際に、集電電極１２の櫛歯１２ａの幅方向の中心Ｃ３と、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａの幅方向の中心Ｃ４とが一致しているので、可動基板３１に働く静電気力Ｆｚ_４およびＦｚ_５は、上記第１実施形態と比べてより相殺される。その結果、可動基板３１がＸ方向に移動する際、摩擦力（μＦｚ）は、略ゼロとなり、静電誘導型発電装置１０１の発電量が減少するのがより抑制される。

集電電極１２、１３、２２および２３に静電誘導を引き起こすために必要なＸ方向の力（可動基板３１を移動する力）をＦｘ_３とすると、Ｆｘ_３は、図９に示すように、集電電極２２（集電電極２３）の櫛歯２２ａ（櫛歯２３ａ）の幅方向の中心Ｃ１とエレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致している場合（図８に示す、ｘ＝０、Ａ、２Ａの場合）、絶対値としての最大値Ｆｘ_ｍａｘ３となる。

一方、集電電極２２および２３の櫛歯２２ａおよび２３ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致していない場合、Ｆｘ_３の大きさは最大値Ｆｘ_ｍａｘ３よりも小さくなり、図９に示す、ｘ＝０．５Ａ、１．５Ａ、２．５Ａ・・・の位置において、絶対値としての最小値Ｆｘ_ｍｉｎ３となる。

なお、第２実施形態における可動基板３１を移動する力の最大値Ｆｘ_ｍａｘ３と最小値Ｆｘ_ｍｉｎ３との差は、上記第１実施形態における最大値Ｆｘ_ｍａｘ２と最小値Ｆｘ_ｍｉｎ２との差よりも大きくなる。このため、上記第１実施形態と比べて、静電誘導型発電装置１０１の動作の安定性は、第１実施形態の静電誘導型発電装置１００には劣る一方、比較例（図６参照）の静電誘導型発電装置４００よりも動作の安定性は勝っている。

なお、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態による静電誘導型発電装置１０２の拡大断面図である。この第３実施形態の静電誘導型発電装置１０２では、上記第１および第２実施形態と異なり、固定基板１１および固定基板２１の表面上に、それぞれ、１つの集電電極１２および１つの集電電極２２のみが形成されている。

静電誘導型発電装置１０２では、図１０に示すように、固定基板１１および固定基板２１の表面上に、それぞれ、１つの集電電極１２および１つの集電電極２２のみが形成されており、上記第１および第２実施形態のように、集電電極１３および集電電極２３は形成されていない。また、集電電極２２の櫛歯２２ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致している際に、集電電極１２の櫛歯１２ａの幅方向の中心Ｃ３と、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａの幅方向の中心Ｃ４とが一致するように構成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。

図１０および図１１を参照して、本発明の第３実施形態による静電誘導型発電装置１０２を駆動するための力について説明する。

図１０に示すように、第３実施形態による静電誘導型発電装置１０２では、集電電極２２とエレクトレット膜３３との間に、静電気力が働くことにより、可動基板３１には、固定基板２１側（Ｚ１方向）に引き寄せられる力Ｆｚ_６が働く。また、集電電極１２とエレクトレット膜３２との間に、静電気力が働くことにより、可動基板３１には、固定基板１１側（Ｚ２方向）に引き寄せられる力Ｆｚ_７が働く。なお、静電気力Ｆｚ_６およびＦｚ_７は、力の働く方向が逆であり、力の大きさの絶対値は、略等しい。また、上記第２実施形態と同様に、集電電極２２の櫛歯２２ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致している際に、集電電極１２の櫛歯１２ａの幅方向の中心Ｃ３と、エレクトレット膜３２の櫛歯３２ａの幅方向の中心Ｃ４とが一致しているので、可動基板３１に働く静電気力Ｆｚ_６およびＦｚ_７は、上記第１実施形態と比べてより相殺される。その結果、可動基板３１がＸ方向に移動する際、摩擦力（μＦｚ）は、略ゼロとなり、静電誘導型発電装置１００の発電量が減少するのがより抑制される。

集電電極１２および２２に静電誘導を引き起こすために必要なＸ方向の力（可動基板３１を移動する力）をＦｘ_４とすると、Ｆｘ_４は、図１１に示すように、集電電極２２の櫛歯２２ａの幅方向の中心Ｃ１とエレクトレット膜３３の櫛歯３３ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致している場合（図１０に示す、ｘ＝０、２Ａの場合）、絶対値としての最大値Ｆｘ_ｍａｘ４となる。

一方、図１１に示すように、集電電極２２の櫛歯２２ａの幅方向の中心Ｃ１と、エレクトレット膜３３の櫛歯３２ａの幅方向の中心Ｃ２とが一致していない場合、Ｆｘ_４の大きさは最大値Ｆｘ_ｍａｘ４よりも小さくなり、図１１に示す、ｘ＝Ａ、３Ａの位置において、絶対値としての最小値Ｆｘ_ｍｉｎ４となる。

なお、第３実施形態における可動基板３１を移動する力の最大値Ｆｘ_ｍａｘ４と最小値Ｆｘ_ｍｉｎ４との差は、上記第２実施形態における最大値Ｆｘ_ｍａｘ３と最小値Ｆｘ_ｍｉｎ３との差よりも大きくなる。このため、上記第２実施形態と比べて、静電誘導型発電装置１０２の動作の安定性は、上記第２実施形態の静電誘導型発電装置１０１には劣る。しかし、可動基板３１にＺ方向の力が働かない分、上記比較例（図６参照）の静電誘導型発電装置４００と比べて、発電量が小さくなるのを抑制することが可能となる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、集電電極とエレクトレット膜とにより、静電誘導型発電装置を構成する例を示したが、本発明はこれに限らず、集電電極と所定の電位に固定された電極とにより静電誘導型発電装置を構成してもよい。

また、上記実施形態では、固定基板の表面に集電電極を形成するとともに、可動基板の両表面にエレクトレット膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、固定基板の表面にエレクトレット膜を形成するとともに、可動基板の両表面に集電電極を形成してもよい。

また、上記実施形態では、可動基板の両表面にエレクトレット膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動基板の一方の表面にエレクトレット膜を形成するとともに、他方の表面に集電電極を形成してもよい。なお、可動基板上の集電電極と対向する側の固定基板の表面上には、エレクトレット膜が形成される。

また、上記実施形態では、櫛歯状の可動電極（エレクトレット膜）が形成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図１２に示すように、短冊状の集電電極５１（エレクトレット膜５２）を形成してもよい。

本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 図１の３００−３００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置を駆動するための力を説明するための図である。 比較例による静電誘導型発電装置の断面図である。 比較例による静電誘導型発電装置を駆動するための力を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による静電誘導型発電装置の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態による静電誘導型発電装置を駆動するための力を説明するための図である。 本発明の第３実施形態による静電誘導型発電装置の拡大断面図である。 本発明の第３実施形態による静電誘導型発電装置を駆動するための力を説明するための図である。 本発明の第１〜第３実施形態の変形例による集電電極（エレクトレット膜）の平面図である。

符号の説明

１１ 固定基板（第２基板）
１２、１３ 集電電極（第４電極）
１２ａ、１３ａ 櫛歯（電極部）
２１ 固定基板（第１基板）
２２、２３ 集電電極（第３電極）
２２ａ、２３ａ 櫛歯（電極部）
３１ 可動基板（第３基板）
３２ エレクトレット膜（第２電極）
３３ エレクトレット膜（第１電極）

Claims (5)

1. 対向するように配置される第１基板および第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板と対向するように前記第１基板と前記第２基板との間に配置される第３基板と、
   前記第３基板の両表面上にそれぞれ設けられる第１電極および第２電極と、
   前記第１基板の表面上に設けられる第３電極と、
   前記第２基板の表面上に設けられる第４電極とを備え、
   前記第１基板および前記第２基板と前記第３基板とが相対的に移動することによって生じる静電誘導により発電が行われるように構成されている、静電誘導型発電装置。
2. 前記第１電極および前記第３電極の一方は、エレクトレット膜からなるとともに、他方は、集電電極からなり、前記第２電極および前記第４電極の一方は、エレクトレット膜からなるとともに、他方は、集電電極からなる、請求項１に記載の静電誘導型発電装置。
3. 前記第１電極および前記第２電極は、前記エレクトレット膜からなるとともに、前記第３電極および前記第４電極は、前記集電電極からなり、
   前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極および前記第４電極は、複数の電極部を有するように、短冊状または櫛歯状に形成されており、
   前記第３電極および前記第４電極の前記電極部の平均のピッチは、前記第１電極および前記第２電極の前記電極部の平均のピッチよりも小さい、請求項２に記載の静電誘導型発電装置。
4. 前記第３電極および前記第４電極の前記電極部の平均のピッチは、前記第１電極および前記第２電極の前記電極部の平均のピッチの１／２である、請求項３に記載の静電誘導型発電装置。
5. 前記第１電極の前記電極部の幅方向の中心と、前記第３電極の前記電極部の幅方向の中心とが平面的に見て一致している状態で、前記第２電極の前記電極部は、平面的に見て、前記第４電極の前記電極部に跨るように配置されている、請求項３または４に記載の静電誘導型発電装置。

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