JP2013123337A - Power generator - Google Patents

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Tetsuya Kanekawa
哲也 金川
Kohei Takahashi
講平 高橋
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generator capable of extracting huge electric power even when a small external force is applied to the generator.SOLUTION: In a power generator 1, a fixed base 3 provided with a fixed electrode 4 is opposed to a movable base 5 provided with an electret 7 having plural charging areas 11, and the movable base 5 is attached to a case material 2 by a support member 8. More specifically, the movable base 5 is attached to the case material 2 by the support member 8 such that, when an external force is applied to the movable base 5, the movable base 5 can swing in a plane orthogonal to a direction in which the movable base 5 is opposed to the fixed base 3 while the movable base 5 remains opposed to the fixed base 3, with a part between first and second end portions 8a and 8b of the support member 8 serving as a fulcrum.

Description

本発明は、エレクトレットを用いた発電装置に関し、より詳細には、複数の帯電領域を有するエレクトレットが形成された可動基板と、可動基板に対向するように固定電極が配置されている発電装置に関する。   The present invention relates to a power generation device using an electret, and more particularly to a movable substrate on which an electret having a plurality of charged regions is formed and a power generation device in which a fixed electrode is disposed so as to face the movable substrate.

従来、電池交換が不要な電源として、静電誘導型の発電装置が種々提案されている。例えば、下記の特許文献1には、図12に示す発電装置1001が開示されている。   Conventionally, various electrostatic induction power generation devices have been proposed as power sources that do not require battery replacement. For example, Patent Literature 1 below discloses a power generation device 1001 shown in FIG.

発電装置1001は、ケース1002を有する。ケース1002内に固定基板1003が固定された状態で配置されている。固定基板1003の上面には、エレクトレット1004が一対の櫛歯状電極の一方を覆うように設けられている。エレクトレット1004は、複数本のストリップ状部分を有する。ストリップ状部分は、正または負に帯電されている。   The power generation device 1001 has a case 1002. A fixed substrate 1003 is fixed in the case 1002. An electret 1004 is provided on the upper surface of the fixed substrate 1003 so as to cover one of the pair of comb-like electrodes. The electret 1004 has a plurality of strip-shaped portions. The strip-like part is charged positively or negatively.

固定基板1003の上方には可動基板1005が配置されている。可動基板1005の下面には、対向電極1006が形成されている。対向電極1006は一対の櫛歯状電極からなる。可動基板1005は、バネ1007,1008によりケース1002に支持されている。   A movable substrate 1005 is disposed above the fixed substrate 1003. A counter electrode 1006 is formed on the lower surface of the movable substrate 1005. The counter electrode 1006 is composed of a pair of comb-like electrodes. The movable substrate 1005 is supported on the case 1002 by springs 1007 and 1008.

発電装置1001に加速度などの外力が加えられた際には、可動基板1005が、図示の矢印方向、すなわち水平方向に振動する。それによって、対向電極1006がエレクトレット1004と対向している状態と、対向していない状態とが発現する。この繰り返しにより、発電装置1001において電力を取り出すことができる。   When an external force such as acceleration is applied to the power generation apparatus 1001, the movable substrate 1005 vibrates in the direction indicated by the arrow, that is, in the horizontal direction. As a result, a state in which the counter electrode 1006 is opposed to the electret 1004 and a state in which the counter electrode 1006 is not opposed are developed. By repeating this, electric power can be taken out in the power generation apparatus 1001.

また、下記の特許文献2には、対向電極を有する固定基板に、エレクトレットが設けられた可動基板とが対向されている発電装置が開示されている。特許文献2では、可動基板の対向し合う一対の側面とケース内壁との間にそれぞれバネ部材が配置されている。このバネ部材は第1,第2の板状バネ部材からなる。第1,第2の板状バネ部材は両端で互いに固定されており、中央部分で隔てられている。バネ部材の中央部が可動基板の側面に接している。すなわち、バネ部材の中央部において、可動基板の側面とケース内壁との間に押圧力を与える。加速度などの外力が加えられると、バネ部材が交互に圧縮され、可動基板が水平方向に振動することが可能とされている。   Patent Document 2 below discloses a power generation device in which a fixed substrate having a counter electrode is opposed to a movable substrate provided with an electret. In Patent Document 2, spring members are respectively arranged between a pair of side surfaces facing each other and a case inner wall of the movable substrate. This spring member is composed of first and second plate spring members. The first and second plate spring members are fixed to each other at both ends, and are separated by a central portion. The central part of the spring member is in contact with the side surface of the movable substrate. That is, a pressing force is applied between the side surface of the movable substrate and the inner wall of the case at the center of the spring member. When an external force such as acceleration is applied, the spring members are alternately compressed, and the movable substrate can vibrate in the horizontal direction.

特開2010−136598号公報JP 2010-136598 A 特開2008−161036号公報JP 2008-161036 A

特許文献1や特許文献2に記載の静電誘導型の発電装置では、可動基板が固定基板と対向した状態で、固定基板の面方向において、往復移動するように可動基板が振動する。このような振動を可能とするために、バネ1007,1008や特許文献2に記載のバネ部材が用いられている。しかしながら、このような構造では、可動基板を振動させるには、100mG程度の大きな加速度が加わる必要があった。   In the electrostatic induction power generation device described in Patent Document 1 or Patent Document 2, the movable substrate vibrates so as to reciprocate in the surface direction of the fixed substrate in a state where the movable substrate faces the fixed substrate. In order to enable such vibration, springs 1007 and 1008 and the spring member described in Patent Document 2 are used. However, in such a structure, it was necessary to apply a large acceleration of about 100 mG to vibrate the movable substrate.

他方、人の動作や日常生活で使用される機器により発生する振動の加速度は、数mG程度である。従って、従来の発電装置において、このような小さな加速度で可動基板を振動させることはできなかった。   On the other hand, the acceleration of vibrations generated by human movements and devices used in daily life is about several mG. Therefore, in the conventional power generator, the movable substrate cannot be vibrated with such a small acceleration.

本発明の目的は、人の動作などにより発生する小さな外力、例えば、小さな加速度が加わった場合でも静電誘導により大きな電力を取り出すことを可能とする発電装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power generation device that can extract a large amount of electric power by electrostatic induction even when a small external force generated by a human action or the like, for example, a small acceleration is applied.

本発明に係る発電装置は、可動基板と、固定基板と、固定電極と、支持部材と、ケース材とを備える。可動基板は、エレクトレットを有し、該エレクトレットが面方向に並設された複数の帯電領域を有する。固定基板は、可動基板と対向するように設けられている。固定電極は、複数の帯電領域と対向するように固定基板に設けられている。また、固定電極は、面方向に並設された複数の電極部を有する。支持部材は、第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部が可動基板に固定されている。ケース材には、支持部材の第2の端部が固定されている。本発明に係る発電装置では、外力が加わった際に可動基板が固定基板に対向した状態を維持したまま該対向方向と直交する面内において支持部材の第1,第2の端部間の部分を支点として可動基板が揺動するように、可動基板が支持部材によりケース材に連結されている。   The power generation device according to the present invention includes a movable substrate, a fixed substrate, a fixed electrode, a support member, and a case material. The movable substrate has an electret, and has a plurality of charged regions in which the electret is arranged in parallel in the surface direction. The fixed substrate is provided to face the movable substrate. The fixed electrode is provided on the fixed substrate so as to face the plurality of charged regions. The fixed electrode has a plurality of electrode portions arranged in parallel in the surface direction. The support member has a first end and a second end, and the first end is fixed to the movable substrate. The second end portion of the support member is fixed to the case material. In the power generation device according to the present invention, the portion between the first and second ends of the support member in a plane orthogonal to the facing direction while maintaining the state where the movable substrate faces the fixed substrate when an external force is applied. The movable substrate is connected to the case material by a support member so that the movable substrate swings about the fulcrum.

本発明に係る発電装置のある特定の局面では、支持部材が第1の端部と第2の端部とを結ぶ方向が長さ方向である板バネからなる。この場合には、上記板バネを用いることにより、可動基板を支持部材の第1,第2の端部間の部分を支点として小さな外力で確実に揺動させることができる。   On the specific situation with the electric power generating apparatus which concerns on this invention, a supporting member consists of a leaf | plate spring whose direction which connects a 1st edge part and a 2nd edge part is a length direction. In this case, by using the leaf spring, the movable substrate can be reliably swung with a small external force with the portion between the first and second ends of the support member as a fulcrum.

本発明に係る発電装置の他の特定の局面では、可動基板が、支持基板と、支持基板上に積層されたエレクトレットとを有し、支持基板と支持部材とが別部材からなり、該支持基板に支持部材の第1の端部が固定されている。この場合には、支持基板によりエレクトレットが支持されているため、可動基板が撓み難い。   In another specific aspect of the power generation device according to the present invention, the movable substrate includes a support substrate and an electret laminated on the support substrate, and the support substrate and the support member are made of different members, and the support substrate The first end of the support member is fixed to the frame. In this case, since the electret is supported by the support substrate, the movable substrate is difficult to bend.

本発明に係る発電装置の別の特定の局面では、可動基板が固定基板と対向した状態を維持しつつ、外力により揺動する場合の揺動範囲を規制するように設けられたストッパーをさらに備えられている。この場合には、可動基板の揺動範囲が規制されるため、可動基板の破損が生じ難い。   In another specific aspect of the power generation device according to the present invention, the power generation device further includes a stopper provided to regulate a swing range when the movable substrate swings with an external force while maintaining a state of facing the fixed substrate. It has been. In this case, since the swing range of the movable substrate is restricted, the movable substrate is hardly damaged.

本発明に係る発電装置のさらに別の特定の局面では、複数の帯電領域が、支持部材側に位置する第1の端部と、第1の端部とは反対側の第2の端部とを有し、第1の端部から第2の端部に向かうにつれて幅が広がっている形状を有し、複数の帯電領域が第1の端部側から第2の端部側に向かうにつれて放射状に延ばされており、固定電極の複数の電極部が、複数の帯電領域と同一の形状とされている。この場合には、可動基板が揺動した場合に、より一層大きな電力を取り出すことができる。好ましくは、各帯電領域及び各電極部が、略三角形の形状を有する。この場合には、各帯電領域を各電極部が単純な形状を有するため、これらを容易に形成することができる。   In still another specific aspect of the power generation device according to the present invention, the plurality of charging regions include a first end located on the support member side, and a second end opposite to the first end. And having a shape that increases in width as it goes from the first end to the second end, and a plurality of charged regions are radial as they go from the first end to the second end The plurality of electrode portions of the fixed electrode have the same shape as the plurality of charged regions. In this case, even greater power can be extracted when the movable substrate swings. Preferably, each charging region and each electrode portion has a substantially triangular shape. In this case, since each electrode portion has a simple shape in each charging region, these can be easily formed.

本発明に係る発電装置のさらに他の特定の局面では、隣り合う帯電領域間において、隣り合っている側縁が互いに平行である。この場合には、より一層大きな電力を発生させることができる。   In still another specific aspect of the power generator according to the present invention, adjacent side edges are parallel to each other between adjacent charging regions. In this case, even greater power can be generated.

本発明に係る発電装置のさらに他の特定の局面では、支持部材の第1,第2の端部を結ぶ長さをa、放射状に配置された複数の帯電領域の中心と、可動基板の支持部材が接合されている端面との間の距離をbとしたとき、b/aが0.27以上0.55以下の範囲にある。この場合には、より一層大きな電力を取り出すことができる。   In still another specific aspect of the power generator according to the present invention, the length connecting the first and second ends of the support member is a, the centers of the plurality of charged regions arranged radially, and the support of the movable substrate When the distance between the end faces to which the members are joined is b, b / a is in the range of 0.27 to 0.55. In this case, much larger electric power can be taken out.

本発明に係る発電装置では、可動基板が支持部材により上記のようにケース材に連結されているため、外力が加わった際に、可動基板が固定基板と対向した状態を維持したまま支持部材の第1,第2の端部間の部分を支点として揺動する。従って、小さな外力が加わった場合であっても、可動基板が確実に揺動する。よって、人の動作などにより発生する小さな外力により電力を取り出すことができる。   In the power generation device according to the present invention, since the movable substrate is connected to the case material by the support member as described above, when the external force is applied, the movable substrate is maintained while facing the fixed substrate. It swings with the portion between the first and second ends as a fulcrum. Therefore, even when a small external force is applied, the movable substrate is reliably swung. Therefore, electric power can be taken out by a small external force generated by a human action or the like.

(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置の模式的側面断面図及び模式的正面断面図である。(A) And (b) is a typical side sectional view and a typical front sectional view of a power generator concerning a 1st embodiment of the present invention. (a)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置で用いられている可動基板と支持部材とを示す模式的正面図であり、(b)はその模式的平面図である。(A) is a typical front view which shows the movable substrate and support member which are used with the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (b) is the typical top view. 本発明の第1の実施形態に係る発電装置に用いられているエレクトレットの帯電方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the electret charging method used for the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る発電装置で用いられている固定基板3の模式的透視平面図である。It is a typical see-through | perspective top view of the fixed board | substrate 3 used with the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る発電装置における複数の帯電領域の位置関係を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the positional relationship of the some charging area in the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る発電装置の好ましい変形例における複数の帯電領域の位置関係を示す模式的平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a positional relationship between a plurality of charged regions in a preferred modification of the power generator according to the first embodiment of the present invention. (a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置において、可動基板が揺動する状態を説明するための各模式的平面図である。(A) And (b) is each typical top view for demonstrating the state to which a movable board | substrate rock | fluctuates in the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置の動作を説明するための各模式的断面図である。(A)-(c) is each typical sectional drawing for demonstrating operation | movement of the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る発電装置における比b/aと、可動基板の振動の共振周波数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between ratio b / a in the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the resonant frequency of the vibration of a movable substrate. 本発明の第1の実施形態に係る発電装置の他の変形例を説明するための模式的平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the other modification of the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置のさらに他の変形例を説明するための模式的側面図である。(A) And (b) is a typical side view for demonstrating the further another modification of the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 従来の発電装置の一例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the conventional electric power generating apparatus.

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1の模式的側面断面図及び模式的正面断面図である。発電装置1は、ケース材2を有する。ケース材2は、上方に開いた開口2aを有する。ケース材2の形状は、特に限定されるわけではないが、本実施形態では、ケース材2の平面形状は矩形である。ケース材2は、アルミナなどの絶縁性セラミックス、合成樹脂、金属などの適宜の剛性材料により形成することができる。なお、ケース材2が金属からなる場合には、電力取り出し用の導電性部材と適宜電気的に絶縁することが望ましい。   1A and 1B are a schematic side cross-sectional view and a schematic front cross-sectional view of the power generation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The power generation device 1 has a case material 2. The case material 2 has an opening 2a opened upward. The shape of the case material 2 is not particularly limited, but in the present embodiment, the planar shape of the case material 2 is a rectangle. The case material 2 can be formed of an appropriate rigid material such as an insulating ceramic such as alumina, a synthetic resin, or a metal. In addition, when the case material 2 consists of metals, it is desirable to electrically insulate from the conductive member for taking out electric power suitably.

ケース材2の開口2aを封止するように、固定基板3がケース材2に接合されている。固定基板3は、アルミナなどの絶縁性セラミックスまたは合成樹脂などの適宜の絶縁性材料からなる。固定基板3のケース材2と接合されている側の面(下面)には、固定電極4が形成されている。固定電極4は、Ag、Al、Cu、Auまたはこれらの合金などの適宜の金属もしくはこれらの金属を主体とする合金からなる。固定電極4の形状については後述する。   The fixed substrate 3 is joined to the case material 2 so as to seal the opening 2 a of the case material 2. The fixed substrate 3 is made of an appropriate insulating material such as insulating ceramics such as alumina or synthetic resin. A fixed electrode 4 is formed on the surface (lower surface) of the fixed substrate 3 that is joined to the case material 2. The fixed electrode 4 is made of an appropriate metal such as Ag, Al, Cu, Au, or an alloy thereof, or an alloy mainly composed of these metals. The shape of the fixed electrode 4 will be described later.

上記ケース材2と固定基板3とで封止されている空間内に、可動基板5が配置されている。可動基板5は、本実施形態では、支持基板6と、支持基板6上に設けられたエレクトレット7とを有する。支持基板6は、本実施形態では、金属からなるが、セラミックスや合成樹脂等により形成されてもよい。   A movable substrate 5 is disposed in a space sealed by the case material 2 and the fixed substrate 3. In the present embodiment, the movable substrate 5 includes a support substrate 6 and an electret 7 provided on the support substrate 6. The support substrate 6 is made of metal in the present embodiment, but may be formed of ceramics, synthetic resin, or the like.

可動基板5は、板バネからなる支持部材8によりケース材2に支持されている。図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1で用いられている可動基板5と支持部材8とを示す模式的正面図であり、図2(b)はその模式的平面図である。   The movable substrate 5 is supported on the case material 2 by a support member 8 made of a leaf spring. Fig.2 (a) is a typical front view which shows the movable substrate 5 and the supporting member 8 which are used with the electric power generating apparatus 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention, FIG.2 (b) is the model. FIG.

図2(a)及び(b)に示すように、支持基板6は、矩形板状の形状を有する。支持基板6は、対向し合う第1,第2の側面6a,6bを有する。第2の側面6bに、支持部材8の第1の端部8aが固定されている。また、支持部材8の第2の端部8bは、ケース材2の内側壁に固定されている。支持部材8を構成している板バネは、ステンレスなどの適宜の金属からなる。支持部材8の第1の端部8aは、第2の側面6bの長さ方向中央に固定されている。従って、支持部材8の第1の端部8aと第2の端部8bとの間の部分を支点として揺動し得るように、可動基板5が支持部材8により支持されている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the support substrate 6 has a rectangular plate shape. The support substrate 6 has first and second side surfaces 6a and 6b facing each other. The first end portion 8a of the support member 8 is fixed to the second side surface 6b. Further, the second end portion 8 b of the support member 8 is fixed to the inner wall of the case material 2. The leaf spring constituting the support member 8 is made of an appropriate metal such as stainless steel. The first end 8a of the support member 8 is fixed to the center in the length direction of the second side surface 6b. Therefore, the movable substrate 5 is supported by the support member 8 so that the support member 8 can swing around the portion between the first end portion 8a and the second end portion 8b.

他方、支持基板6の上面には、複数の凹部6cが形成されている。支持基板6の下面にも、複数の凹部6dが形成されている。凹部6c,6dは、図2(b)に示すように正方形の平面形状を有する。図1(a)及び(b)に示すように、凹部6c,6d内に、回転体9が配置されている。回転体9の径は、凹部6cの底部と固定基板3の下面との間の距離並びに凹部6dの底部とケース材2の内底面との間の距離とほぼ等しくされている。回転体9は、凹部6c,6d内において回転自在となるように収納されている。   On the other hand, a plurality of recesses 6 c are formed on the upper surface of the support substrate 6. A plurality of recesses 6 d are also formed on the lower surface of the support substrate 6. The recesses 6c and 6d have a square planar shape as shown in FIG. As shown in FIGS. 1A and 1B, a rotating body 9 is disposed in the recesses 6c and 6d. The diameter of the rotating body 9 is substantially equal to the distance between the bottom of the recess 6 c and the lower surface of the fixed substrate 3 and the distance between the bottom of the recess 6 d and the inner bottom surface of the case member 2. The rotating body 9 is housed so as to be rotatable in the recesses 6c and 6d.

従って、回転体9により、可動基板5の上面と固定基板3の下面との間の距離並びに可動基板5の下面とケース材2の内底面との間の距離を一定にすることが可能とされている。可動基板5の上面と固定基板3の下面との間の距離が一定であることにより、エレクトレット7と固定電極4との間の距離が一定とされる。すなわち、エレクトレット7が固定電極4に対向した状態を維持したまま、該対向方向と直交する面内において、可動基板5が支持部材8の第1,第2の端部8a,8b間の間を支点として揺動し得る。   Therefore, the distance between the upper surface of the movable substrate 5 and the lower surface of the fixed substrate 3 and the distance between the lower surface of the movable substrate 5 and the inner bottom surface of the case material 2 can be made constant by the rotating body 9. ing. Since the distance between the upper surface of the movable substrate 5 and the lower surface of the fixed substrate 3 is constant, the distance between the electret 7 and the fixed electrode 4 is constant. That is, while maintaining the state where the electret 7 is opposed to the fixed electrode 4, the movable substrate 5 is located between the first and second end portions 8 a and 8 b of the support member 8 in a plane orthogonal to the facing direction. It can swing as a fulcrum.

回転体9は、本実施形態では、金属からなる球体により構成されている。もっとも、回転体9は、セラミックスや合成樹脂等により形成されてもよい。   In this embodiment, the rotator 9 is constituted by a sphere made of metal. However, the rotating body 9 may be formed of ceramics, synthetic resin, or the like.

また、回転体9の配置については特に限定されず、複数個の回転体9、好ましくは3個以上の回転体9が固定電極4を囲む部分に均一に配置されていることが望ましい。それによって上記間隔を一定に保つことができる。   Further, the arrangement of the rotating bodies 9 is not particularly limited, and it is desirable that a plurality of rotating bodies 9, preferably three or more rotating bodies 9 are uniformly arranged in a portion surrounding the fixed electrode 4. Thereby, the interval can be kept constant.

本実施形態の発電装置1では、加速度などの外力が加わった際に、可動基板5が上記のように揺動する。特許文献1や特許文献2に記載の従来の発電装置では、可動基板が固定基板と対向した状態で、固定基板の面方向において往復移動するように可動基板が振動する。そのため、可動基板の両側に一対のバネ部材を配置しなければならなかった。そのため、小さな外力では十分に可動基板が振動せず、電力を取り出すことができなかった。これに対して、本実施形態の発電装置1では、可動基板5が上記のように揺動するため、わずかな外力で電力を取り出すことができる。よって、人の動作などにより生じる小さな加速度が加わった場合でも、電力を発生させることができる。これを、エレクトレット7及び固定電極4をより詳細に説明することにより、明らかにする。   In the power generation device 1 of the present embodiment, the movable substrate 5 swings as described above when an external force such as acceleration is applied. In the conventional power generation devices described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the movable substrate vibrates so as to reciprocate in the surface direction of the fixed substrate in a state where the movable substrate faces the fixed substrate. For this reason, a pair of spring members must be disposed on both sides of the movable substrate. For this reason, the movable substrate does not vibrate sufficiently with a small external force, and power cannot be extracted. On the other hand, in the power generation device 1 of the present embodiment, the movable substrate 5 swings as described above, so that electric power can be extracted with a slight external force. Therefore, electric power can be generated even when a small acceleration generated by a human motion or the like is applied. This will be clarified by describing the electret 7 and the fixed electrode 4 in more detail.

図2(b)に示すように、金属からなる支持基板6上にエレクトレット7が設けられている。すなわち、固定電極4が形成されている領域と対向する領域にエレクトレット7が配置されている。エレクトレット7は、合成樹脂または無機材料からなる。合成樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂を挙げることができる。無機材料としては、SiOなどを挙げることができる。エレクトレット7は、このような正または負に帯電され得る適宜の材料により形成することができる。本実施形態では、エレクトレット7はポリテトラフルオロエチレンからなる。なお、特に図示はしないが、エレクトレット7を覆うように保護層を形成してもよい。このような保護層としては、SiN、AlN、Alなどの適宜の無機材料あるいは適宜の有機材料を挙げることができる。 As shown in FIG. 2B, an electret 7 is provided on a support substrate 6 made of metal. That is, the electret 7 is disposed in a region facing the region where the fixed electrode 4 is formed. The electret 7 is made of a synthetic resin or an inorganic material. Examples of the synthetic resin include a fluororesin such as polytetrafluoroethylene. Examples of the inorganic material include SiO 2 . The electret 7 can be formed of an appropriate material that can be positively or negatively charged. In the present embodiment, the electret 7 is made of polytetrafluoroethylene. Although not particularly shown, a protective layer may be formed so as to cover the electret 7. As such a protective layer, an appropriate inorganic material such as SiN, AlN, Al 2 O 3 or an appropriate organic material can be used.

本実施形態では、エレクトレット7は、複数の帯電領域11を有する。各帯電領域11は、支持部材8側に位置する第1の端部11aと、反対側の第2の端部11bとを有する。そして、複数の帯電領域11は、第1の端部11aから第2の端部11bに行くにつれて幅が広がっている形状を有する。より具体的には、本実施形態では、各帯電領域11は、略三角形の平面形状を有する。すなわち、各帯電領域11は、第1の端部11a側を頂点とする略三角形の平面形状を有する。   In the present embodiment, the electret 7 has a plurality of charged regions 11. Each charging region 11 has a first end portion 11a located on the support member 8 side and a second end portion 11b on the opposite side. The plurality of charged regions 11 have a shape that increases in width from the first end portion 11a to the second end portion 11b. More specifically, in the present embodiment, each charging region 11 has a substantially triangular planar shape. That is, each charging region 11 has a substantially triangular planar shape with the first end portion 11a side as a vertex.

もっとも、本実施形態では、各帯電領域11は、二等辺三角形の第1の端部11a側の頂点が削られた略二等辺三角形の形状とされているが、二等辺三角形の形状であってもよい。また、複数の帯電領域11の第2の端部11b側は、後述する揺動中心を中心とする円の円弧状部分であってもよい。すなわち、帯電領域11は、扇形の形状を有していてもよい。   However, in this embodiment, each charging region 11 has a substantially isosceles triangle shape in which the apex on the first end portion 11a side of the isosceles triangle is cut off, but is in the shape of an isosceles triangle. Also good. Further, the second end portion 11b side of the plurality of charging regions 11 may be a circular arc-shaped portion centering on a swing center described later. That is, the charging region 11 may have a fan shape.

上記複数の帯電領域11が、正または負に帯電されている。エレクトレット7の帯電方法を図3を参照して説明する。図3は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1に用いられるエレクトレット7の帯電方法を説明するための模式的断面図である。   The plurality of charged regions 11 are positively or negatively charged. A method of charging the electret 7 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a charging method of the electret 7 used in the power generation device 1 according to the first embodiment of the present invention.

図3に示すように、支持基板6上に設けられたエレクトレット7の上面に、金属マスク12を配置する。金属マスク12は開口部12aを有する。開口部12aは、エレクトレット7の帯電領域11に対応する位置に設けられている。   As shown in FIG. 3, a metal mask 12 is disposed on the upper surface of the electret 7 provided on the support substrate 6. The metal mask 12 has an opening 12a. The opening 12 a is provided at a position corresponding to the charging area 11 of the electret 7.

図3に示すように、金属マスク12をエレクトレット7に載置した状態で上からコロナ放電する。その結果、エレクトレット7の開口部12aにより露出している部分に図示のように負電荷がチャージされる。これによって、エレクトレット7の開口部12aにより露出している部分を負の帯電領域である帯電領域11とすることができる。なお、正の電荷をチャージしてもよく、その場合には、帯電領域11を正の帯電領域とすることができる。   As shown in FIG. 3, corona discharge is performed from above with the metal mask 12 placed on the electret 7. As a result, a negative charge is charged in the portion exposed by the opening 12a of the electret 7 as illustrated. Thereby, the part exposed by the opening part 12a of the electret 7 can be used as the charging area 11 which is a negative charging area. Note that a positive charge may be charged. In that case, the charging region 11 can be a positive charging region.

上記のようにして、図2(b)に示した形状の複数の帯電領域11を容易に形成することができる。   As described above, the plurality of charged regions 11 having the shape shown in FIG. 2B can be easily formed.

本実施形態では、複数の帯電領域11では、第1の端部11aから第2の端部11b側に向かうにつれて複数の帯電領域11が放射状となるように延ばされている。この放射状の中心は、好ましくは、可動基板5が揺動する際の揺動中心Oに一致していることが望ましい。それによって、大きな電力を取り出すことができる。もっとも、この放射状の中心と揺動中心Oとは必ずしも一致せずともよい。   In the present embodiment, in the plurality of charging regions 11, the plurality of charging regions 11 are extended radially from the first end portion 11 a toward the second end portion 11 b side. The radial center preferably coincides with the swing center O when the movable substrate 5 swings. Thereby, large electric power can be taken out. However, the radial center and the swing center O do not necessarily coincide with each other.

図4は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1で用いられている固定基板3の模式的透視平面図である。具体的には、図4は、固定基板3を透かして固定電極4を示す模式的平面図である。固定電極4は、第1の電極4Aと第2の電極4Bとを有する。第1の電極4Aは、複数の電極部13を有する。第2の電極4Bは、複数の電極部14を有する。各電極部13,14は、前述したエレクトレット7の帯電領域11と同様に略三角形の平面形状を有する。複数の電極部13は、バスバー15により一端が共通接続されている。バスバー15が、第1の取り出し電極16に接続されている。複数の電極部14は、バスバー17により一端が共通接続されている。バスバー17が、第2の取り出し電極18に接続されている。   FIG. 4 is a schematic perspective plan view of the fixed substrate 3 used in the power generator 1 according to the first embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4 is a schematic plan view showing the fixed electrode 4 through the fixed substrate 3. The fixed electrode 4 includes a first electrode 4A and a second electrode 4B. The first electrode 4 </ b> A has a plurality of electrode portions 13. The second electrode 4B has a plurality of electrode portions 14. Each of the electrode portions 13 and 14 has a substantially triangular planar shape, similar to the charging region 11 of the electret 7 described above. One end of each of the plurality of electrode portions 13 is commonly connected by a bus bar 15. A bus bar 15 is connected to the first extraction electrode 16. One ends of the plurality of electrode portions 14 are commonly connected by a bus bar 17. A bus bar 17 is connected to the second extraction electrode 18.

複数の電極部13と、複数の電極部14とは、周知の櫛歯電極の電極指のように互いに間挿し合っている。もっとも、図4に示すように、複数の電極部13及び複数の電極部14は、放射状に延ばされている。すなわち、仮想の放射中心Xの周りに放射状となるように複数の電極部13,14が形成されている。   The plurality of electrode portions 13 and the plurality of electrode portions 14 are interleaved with each other like electrode fingers of known comb electrodes. But as shown in FIG. 4, the some electrode part 13 and the some electrode part 14 are extended radially. That is, the plurality of electrode portions 13 and 14 are formed so as to be radial around the virtual radiation center X.

また、複数の電極部13,14は、前述したように、エレクトレット7の帯電領域11と同じ形状とされている。この場合、複数の電極部13は、放射中心X側の端部が細く、反対側の端部に向かうにつれて幅が広くなるように形成されている。同様に、複数の電極部14も、放射中心X側の端部が狭く、反対側の端部に向かうにつれて幅が広くなるように形成されている。もっとも、複数の電極部13は、上記放射中心Xに近い側においてバスバー15により共通接続されている。他方、複数の電極部14は、放射中心Xとは反対側の端部においてバスバー17により共通接続されている。   The plurality of electrode portions 13 and 14 have the same shape as the charging region 11 of the electret 7 as described above. In this case, the plurality of electrode portions 13 are formed such that the end portion on the radiation center X side is narrow and the width becomes wider toward the opposite end portion. Similarly, the plurality of electrode portions 14 are also formed so that the end on the radiation center X side is narrow and the width becomes wider toward the opposite end. However, the plurality of electrode portions 13 are commonly connected by the bus bar 15 on the side close to the radiation center X. On the other hand, the plurality of electrode portions 14 are commonly connected by a bus bar 17 at the end opposite to the radiation center X.

電極部13,14も、エレクトレット7の帯電領域11と同様に、略二等辺三角形の形状を有しているが、二等辺三角形の形状を有していてもよく、また扇形の形状を有していてもよい。   The electrode portions 13 and 14 also have a substantially isosceles triangular shape, similar to the electrified region 11 of the electret 7, but may have an isosceles triangular shape or a sector shape. It may be.

図5は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1における複数の帯電領域11の位置関係を示す模式的平面図である。図6は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1の好ましい変形例における複数の帯電領域11の位置関係を示す模式的平面図である。図5では、説明を容易とするために、各帯電領域11の幅を若干小さく図示している。帯電領域11は一対の側辺11c,11dを有し、一対の側辺11c,11dは放射中心Yを中心とする放射方向すなわち放射中心Yを中心とする円の半径方向に延びている。この場合、隣り合う帯電領域11,11間のスペースが大きくなる。   FIG. 5 is a schematic plan view showing the positional relationship between the plurality of charged regions 11 in the power generation device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic plan view showing the positional relationship between the plurality of charged regions 11 in a preferred modification of the power generator 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 5, for ease of explanation, the width of each charging region 11 is shown slightly smaller. The charging region 11 has a pair of sides 11c and 11d, and the pair of sides 11c and 11d extends in a radial direction centered on the radiation center Y, that is, in a radial direction of a circle centered on the radiation center Y. In this case, the space between the adjacent charging regions 11 is increased.

これに対して、図6に示す変形例では、隣り合う帯電領域11,11において、隣り合う一方の帯電領域11の側辺11cと隣り合う他方の帯電領域11の側辺11dとは、互いに隣り合う側辺11c,11d間の中心を通る放射方向Rと平行とされている。言い換えれば、互いに隣り合う側辺11c,11dは、放射中心Yを中心とする円の半径方向と平行ではない。このように、隣り合う帯電領域11,11の互いに隣り合う側辺11c,11dを、互いに平行に、特に図6に一点鎖線で示す放射方向Rと平行とすることが望ましい。隣り合う一方の帯電領域11の側辺11cと隣り合う他方の帯電領域11の側辺11dとを、互いに隣り合う側辺11c,11d間の中心を通る放射方向Rと平行にすることにより、隣り合う帯電領域11,11間のスペースを小さくすることができる。それによって、発電量を高めることができる。この場合、固定電極4についても同様の形状とすることが望ましい。それによって、エレクトレット7の帯電領域11と固定電極4の対向面積をより一層大きくすることができる。従って発電量をより一層大きくすることができる。   On the other hand, in the modification shown in FIG. 6, in the adjacent charging regions 11, 11, the side 11 c of one adjacent charging region 11 and the side 11 d of the other adjacent charging region 11 are adjacent to each other. It is parallel to the radial direction R passing through the center between the matching sides 11c and 11d. In other words, the side edges 11c and 11d adjacent to each other are not parallel to the radial direction of the circle centered on the radiation center Y. In this way, it is desirable that the adjacent sides 11c and 11d of the adjacent charging regions 11 and 11 are parallel to each other, particularly parallel to the radiation direction R indicated by the one-dot chain line in FIG. By making the side 11c of one adjacent charging region 11 and the side 11d of the other adjacent charging region 11 parallel to a radial direction R passing through the center between the adjacent sides 11c, 11d, The space between the charged regions 11 and 11 can be reduced. Thereby, the amount of power generation can be increased. In this case, it is desirable that the fixed electrode 4 has a similar shape. Thereby, the facing area between the charging region 11 of the electret 7 and the fixed electrode 4 can be further increased. Therefore, the power generation amount can be further increased.

次に、図7及び図8を参照して、発電装置1の動作を説明する。図7(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1において、可動基板5が揺動する状態を説明するための各模式的平面図である。具体的には、図7(a)及び(b)は、固定基板3を透かした状態を示す模式的平面図である。図8(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1の動作を説明するための各模式的断面図である。図8(a)〜(c)に示すように、電極部13,14を有する固定電極4には負荷19が接続されている。   Next, with reference to FIG.7 and FIG.8, operation | movement of the electric power generating apparatus 1 is demonstrated. FIGS. 7A and 7B are schematic plan views for explaining a state in which the movable substrate 5 swings in the power generation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. Specifically, FIGS. 7A and 7B are schematic plan views showing a state in which the fixed substrate 3 is watermarked. FIGS. 8A to 8C are schematic cross-sectional views for explaining the operation of the power generation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 8A to 8C, a load 19 is connected to the fixed electrode 4 having the electrode portions 13 and 14.

図7(a)は、発電装置1に外力が加わる前の可動基板5の状態を示す。この状態から、人の動作などにより発生した加速度などの外力が加わると、図の矢印で示すように可動基板5が揺動する。すなわち、図7(b)に示すように、可動基板5が支持部材8の支点8cを中心として変位する。支点8Cは、揺動中心Oである。支持部材8が板バネからなるため、その復元力により、図7(b)に示した状態から再度図7(a)に示す状態を経て、可動基板5が図7(b)に示す位置と反対側に向かって移動することとなる。すなわち、図7(a)に矢印で示すように可動基板5が揺動する。   FIG. 7A shows a state of the movable substrate 5 before an external force is applied to the power generation apparatus 1. From this state, when an external force such as an acceleration generated by a human action or the like is applied, the movable substrate 5 swings as indicated by an arrow in the figure. That is, as shown in FIG. 7B, the movable substrate 5 is displaced around the fulcrum 8 c of the support member 8. The fulcrum 8C is the swing center O. Since the supporting member 8 is made of a leaf spring, the movable substrate 5 is moved from the state shown in FIG. 7 (b) to the state shown in FIG. It will move toward the opposite side. That is, the movable substrate 5 swings as indicated by an arrow in FIG.

図8(a)は、図7(a)と同様に、発電装置1に外力が加わる前の状態を示す。固定基板3の固定電極4の電極部13,14のうち、電極部13が、帯電領域11に対向しているとする。この場合、静電誘導により、電極部13に正の電荷が誘起される。   FIG. 8A shows a state before an external force is applied to the power generation apparatus 1 as in FIG. Of the electrode portions 13 and 14 of the fixed electrode 4 of the fixed substrate 3, it is assumed that the electrode portion 13 faces the charging region 11. In this case, a positive charge is induced in the electrode portion 13 by electrostatic induction.

しかる後、発電装置1に外力が加わることで、図8(b)に示すように、可動基板5が固定基板3に対して図面上右側に移動し、電極部14が、帯電領域11に対向する。この状態では、静電誘導により電極部14に正の電荷が誘起される。さらに、図8(c)に示すように、可動基板5が固定基板3に対して図面上右側に移動し、電極部13が、帯電領域11に再度対向する。この場合、電極部13に再度正の電荷が誘起される。   Thereafter, when an external force is applied to the power generation device 1, the movable substrate 5 moves to the right in the drawing with respect to the fixed substrate 3 as shown in FIG. 8B, and the electrode portion 14 faces the charging region 11. To do. In this state, a positive charge is induced in the electrode portion 14 by electrostatic induction. Further, as shown in FIG. 8C, the movable substrate 5 moves to the right side of the drawing with respect to the fixed substrate 3, and the electrode portion 13 again faces the charging region 11. In this case, a positive charge is induced again in the electrode portion 13.

従って、上記のように可動基板5が揺動することにより、電極部13を有する第1の電極4Aと電極部14を有する第2の電極4Bとの間で交流電力を取り出すことができる。すなわち、図8(a)〜(c)に示されている負荷19に交流電力を与えることができる。   Therefore, when the movable substrate 5 swings as described above, AC power can be taken out between the first electrode 4A having the electrode portion 13 and the second electrode 4B having the electrode portion 14. That is, AC power can be applied to the load 19 shown in FIGS.

上記のように、本実施形態の発電装置1では、ケース材2内において、可動基板5が支持部材8の一部を支点として揺動するように配置されているため、小さな外力、具体的には小さな加速度が加わった場合でも、電力を確実に発生させることができる。   As described above, in the power generation device 1 according to the present embodiment, the movable substrate 5 is arranged in the case material 2 so as to swing with a part of the support member 8 as a fulcrum. Can reliably generate power even when a small acceleration is applied.

なお、小さな外力で大きな電力を取り出すには、放射状の帯電領域11の中心位置は、次に述べる比b/aが0.27以上0.55以下の範囲であることがより望ましい。これを図2及び図9を参照して説明する。   In order to extract a large amount of power with a small external force, it is more desirable that the center position of the radial charging region 11 has a ratio b / a described below in a range of 0.27 to 0.55. This will be described with reference to FIGS.

図2(b)における長さaすなわち支持部材8の長さをaとする。ここで支持部材8の長さとは、支持部材8の可動基板5と接合されている部分から支持部材8のケース材2と接合されている部分までの長さを言うものとする。また、図2(b)に示す揺動中心Oである支点8cと、支持部材8の可動基板5と接合されている部分までの長さをbとする。すなわち、複数の帯電領域11の放射状の中心と、支持部材8の可動基板5と接合されている部分までの長さをbとする。長さbの長さaに対する比b/aを種々変化させ、可動基板5の振動による共振周波数の変化を求めた。結果を図9に示す。この共振周波数は、外力が発電装置1に加えられることによる振動の共振周波数である。   The length a in FIG. 2B, that is, the length of the support member 8 is a. Here, the length of the support member 8 refers to the length from the portion of the support member 8 joined to the movable substrate 5 to the portion of the support member 8 joined to the case material 2. Further, the length from the fulcrum 8c, which is the swing center O shown in FIG. 2B, to the portion of the support member 8 that is joined to the movable substrate 5 is b. In other words, the length from the radial center of the plurality of charged regions 11 to the portion of the support member 8 joined to the movable substrate 5 is b. The ratio b / a of the length b to the length a was variously changed, and the change in the resonance frequency due to the vibration of the movable substrate 5 was obtained. The results are shown in FIG. This resonance frequency is a resonance frequency of vibration caused by an external force applied to the power generation device 1.

人の動作、例えば歩行などにより得られる振動の周波数は、1Hz〜50Hzの帯域である。図9から明らかなように、このような低周波帯で振動させるには、共振周波数が1Hz〜50Hz付近となるように比b/aを設定すればよい。よって、比b/aが0.27以上0.55以下の範囲内であれば、共振周波数を1〜50Hzとすることができる。従って、このような低周波の振動で十分な電力を取り出すには、比b/aは0.27以上0.55以下の範囲とすることが望ましい。   The frequency of vibration obtained by human movement, such as walking, is in the range of 1 Hz to 50 Hz. As is clear from FIG. 9, in order to vibrate in such a low frequency band, the ratio b / a may be set so that the resonance frequency is in the vicinity of 1 Hz to 50 Hz. Therefore, if the ratio b / a is in the range of 0.27 to 0.55, the resonance frequency can be set to 1 to 50 Hz. Therefore, in order to extract sufficient power with such low-frequency vibration, it is desirable that the ratio b / a be in the range of 0.27 to 0.55.

また、本実施形態では、上記板バネからなる支持部材8の厚み及び幅を調整することにより、可動基板5が振動する際の共振周波数を容易に調整することができる。従って、用途に応じて、すなわち加わる外力による振動の周波数に応じて、発電装置1を容易に提供することができる。   In this embodiment, the resonance frequency when the movable substrate 5 vibrates can be easily adjusted by adjusting the thickness and width of the support member 8 made of the plate spring. Therefore, the power generation device 1 can be easily provided according to the use, that is, according to the frequency of vibration caused by the applied external force.

図10は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1の他の変形例を示す模式的平面図である。具体的には、図10は、固定基板3を透かした状態を示す模式的平面図である。発電装置1では、可動基板5が支持部材8の中間位置を支点として揺動する。この揺動範囲が大きすぎると、可動基板5がケース材2の内側壁に衝突するおそれがある。可動基板5がケース材2の内側壁に衝突した場合、可動基板5が破損するおそれがある。あるいは、可動基板5が、支持部材8の変形許容範囲を超えて変位するおそれがある。すなわち、支持部材8が弾性復元する範囲を超えて変形した場合、支持部材8の中間を支点として可動基板5を揺動させ続けることができなくなる。   FIG. 10 is a schematic plan view showing another modification of the power generation device 1 according to the first embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 10 is a schematic plan view showing a state in which the fixed substrate 3 is seen through. In the power generation device 1, the movable substrate 5 swings with the intermediate position of the support member 8 as a fulcrum. If the swing range is too large, the movable substrate 5 may collide with the inner wall of the case material 2. When the movable substrate 5 collides with the inner wall of the case material 2, the movable substrate 5 may be damaged. Alternatively, the movable substrate 5 may be displaced beyond the allowable deformation range of the support member 8. That is, when the support member 8 is deformed beyond the elastic recovery range, the movable substrate 5 cannot be continuously swung with the middle of the support member 8 as a fulcrum.

図10に示す変形例では、可動基板5の揺動範囲を規制するために、ストッパー21がケース材2の内側壁に固定されている。すなわち、ストッパー21は、可動基板5の揺動方向においてその揺動範囲が規制されるように、ケース材2の内側壁から可動基板5側に向かって突出されている。この突出量により、可動基板5の揺動範囲を調整することができる。   In the modification shown in FIG. 10, the stopper 21 is fixed to the inner wall of the case material 2 in order to regulate the swing range of the movable substrate 5. That is, the stopper 21 protrudes from the inner wall of the case material 2 toward the movable substrate 5 so that the swing range is restricted in the swing direction of the movable substrate 5. The swing range of the movable substrate 5 can be adjusted by this protrusion amount.

上記ストッパー21を設けることにより可動基板5のケース材2の内側壁との衝突を防止することができる。あるいは、支持部材8の許容範囲を超えた変形を防止することができる。   By providing the stopper 21, it is possible to prevent the movable substrate 5 from colliding with the inner wall of the case material 2. Or the deformation | transformation beyond the tolerance | permissible_range of the support member 8 can be prevented.

図11(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る発電装置1のさらに他の変形例を説明するための模式的側面図である。上記実施形態では、可動基板5を構成している支持基板6の側面に支持部材8の第1の端部8aが固定されていたが、図11(a)及び(b)に示すように、支持基板6に凹部6eを設け、凹部6eに支持部材8を第1の端部からはめ込むことにより、支持部材8を支持基板6に連結してもよい。   FIGS. 11A and 11B are schematic side views for explaining still another modification of the power generation device 1 according to the first embodiment of the present invention. In the above embodiment, the first end 8a of the support member 8 is fixed to the side surface of the support substrate 6 constituting the movable substrate 5, but as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), The support member 8 may be connected to the support substrate 6 by providing the support substrate 6 with a recess 6e and fitting the support member 8 into the recess 6e from the first end.

1…発電装置
2…ケース材
2a…開口
3…固定基板
4…固定電極
4A…第1の電極
4B…第2の電極
5…可動基板
6…支持基板
6a,6b…側面
6c,6d,6e…凹部
7…エレクトレット
8…支持部材
8a…第1の端部
8b…第2の端部
8c…支点
9…回転体
11…帯電領域
11a…第1の端部
11b…第2の端部
11c,11d…側辺
12…金属マスク
12a…開口部
13,14…電極部
15…バスバー
16…第1の取り出し電極
17…バスバー
18…第2の取り出し電極
19…負荷
21…ストッパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power generation apparatus 2 ... Case material 2a ... Opening 3 ... Fixed substrate 4 ... Fixed electrode 4A ... 1st electrode 4B ... 2nd electrode 5 ... Movable substrate 6 ... Support substrate 6a, 6b ... Side surface 6c, 6d, 6e ... Recess 7 ... electret 8 ... support member 8a ... first end 8b ... second end 8c ... fulcrum 9 ... rotating body 11 ... charging region 11a ... first end 11b ... second end 11c, 11d ... Side 12 ... Metal mask 12a ... Opening parts 13 and 14 ... Electrode part 15 ... Bus bar 16 ... First extraction electrode 17 ... Bus bar 18 ... Second extraction electrode 19 ... Load 21 ... Stopper

Claims (8)

エレクトレットを有し、該エレクトレットが面方向に並設された複数の帯電領域を有する可動基板と、
前記可動基板と対向するように設けられた固定基板と、
前記複数の帯電領域と対向するように前記固定基板に設けられており、面方向に並設された複数の電極部を有する固定電極と、
第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部が前記可動基板に固定されている支持部材と、
前記支持部材の第2の端部が固定されているケース材とを備え、
外力が加わった際に前記可動基板が前記固定基板と対向した状態を維持したまま該対向方向と直交する面内において前記支持部材の前記第1,第2の端部間の部分を支点として前記可動基板が揺動するように、前記可動基板が前記支持部材により前記ケース材に連結されている、発電装置。
A movable substrate having an electret and having a plurality of charged regions in which the electret is arranged in parallel in the surface direction;
A fixed substrate provided to face the movable substrate;
A fixed electrode provided on the fixed substrate so as to face the plurality of charging regions, and having a plurality of electrode portions arranged side by side in a plane direction;
A support member having a first end and a second end, the first end being fixed to the movable substrate;
A case material to which a second end of the support member is fixed,
While the movable substrate is kept facing the fixed substrate when an external force is applied, the portion between the first and second ends of the support member is used as a fulcrum in a plane orthogonal to the facing direction. The power generation device, wherein the movable substrate is connected to the case material by the support member so that the movable substrate swings.
前記支持部材が第1の端部と第2の端部とを結ぶ方向が長さ方向である板バネからなる、請求書1に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein the support member includes a leaf spring whose length direction is a direction in which the first end and the second end are connected. 前記可動基板が、支持基板と、支持基板上に積層されたエレクトレットとを有し、前記支持基板と前記支持部材とが別部材からなり、該支持基板に前記支持部材の第1の端部が固定されている、請求書1または2に記載の発電装置。   The movable substrate includes a support substrate and an electret laminated on the support substrate, and the support substrate and the support member are separate members, and the support substrate has a first end portion of the support member. The power generator according to claim 1 or 2, which is fixed. 前記可動基板が前記固定基板と対向した状態を維持しつつ、外力により揺動する場合の揺動範囲を規制するように設けられたストッパーをさらに備える、請求書1〜3のいずれか一項に記載の発電装置。   The stopper according to any one of claims 1 to 3, further comprising a stopper provided to regulate a swing range when the movable substrate swings with an external force while maintaining a state of facing the fixed substrate. The power generator described. 前記複数の帯電領域が、前記支持部材側に位置する第1の端部と、第1の端部とは反対側の第2の端部とを有し、第1の端部から第2の端部に向かうにつれて幅が広がっている形状を有し、複数の帯電領域が前記第1の端部側から第2の端部側に向かうにつれて放射状に延ばされており、
前記固定電極の前記複数の電極部が、前記複数の帯電領域と同一の形状とされている、請求書1〜4のいずれか一項に記載の発電装置。
The plurality of charging regions have a first end located on the support member side and a second end opposite to the first end, and the second end from the first end to the second end A shape having a width that widens toward the end, and a plurality of charged regions are radially extended from the first end to the second end,
The power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of electrode portions of the fixed electrode have the same shape as the plurality of charged regions.
前記各帯電領域及び各電極部が、略三角形の形状を有する、請求項5に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 5, wherein each charging region and each electrode portion has a substantially triangular shape. 隣り合う前記帯電領域間において、隣り合っている側縁が互いに平行である、請求項5または6に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 5 or 6, wherein adjacent side edges are parallel to each other between the adjacent charging regions. 前記支持部材の第1,第2の端部を結ぶ長さをa、前記放射状に配置された複数の帯電領域の中心と、前記可動基板の前記支持部材が接合されている端面との間の距離をbとしたとき、b/aが0.27以上0.55以下の範囲にある、請求項1〜7のいずれか一項に記載の発電装置。
The length connecting the first and second end portions of the support member is a, between the centers of the plurality of radially arranged charging regions and the end surface of the movable substrate to which the support member is joined. The power generator according to any one of claims 1 to 7, wherein b / a is in a range of 0.27 to 0.55, where b is a distance.
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