JP2014017939A - エネルギ変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ変換効率の向上を図ることが可能であり、且つ、取り扱い性の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供する。
【解決手段】エネルギ変換装置１は、厚み方向に直交する規定方向に磁石ブロック３が振動可能な振動ブロック１１と、磁石ブロック３に対向する第１コイルブロック４Ａと、磁石ブロック３に対向する第２コイルブロック４Ｂと、振動ブロック１１の一面側に配置され第１コイルブロック４Ａを保持した第１キャップ２１と、振動ブロック１１の他面側に配置され第２コイルブロック４Ｂを保持した第２キャップ３１と、第１キャップ２１と振動ブロック１１と第２キャップ３１とを貫通した複数の結合用部材５とを備え、各結合用部材５が、導電性を有する。エネルギ変換装置１は、第１コイルブロック４Ａからの第１配線６１と第２コイルブロック４Ｂからの第２配線６２とが結合用部材５を介して電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギ変換装置に関するものである。

近年、エネルギ変換装置として、電磁誘導作用により運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、エネルギ変換装置として、図２３〜図２５に示す構成の発電装置１００が記載されている。

この発電装置１００は、収納部１１０ａが設けられた支持体１１０と、収納部１１０ａに配置された永久磁石１２０およびコイルバネ１３０とを備えている。

支持体１１０は、３枚のプリント基板１１１〜１１３により構成されている。この支持体１１０は、２枚のプリント基板１１１、１１３間に配置されたプリント板１１２の矩形状の開口部１１２ａにより、収納部１１０ａが形成されている。

ここで、発電装置１００は、プリント基板１１３の下面に、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂが形成されている。この平面コイル１１４ａおよび１１４ｂは、図２５に示すように、下面側から見て、市松模様状に配置されている。平面コイル１１４ａおよび１１４ｂの各々は、渦巻状に形成されている。なお、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂは、巻き方向が互いに逆になるように形成されている。

また、プリント基板１１３には、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂの中央部と対応する領域に、開口部１１３ａが形成されている。この開口部１１３ａには、ＦｅおよびＣｏなどからなる磁心（コア）１１５が埋め込まれている。また、磁心１１５は、プリント基板１１３の下面から突出するように形成されており、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂの中央部に配置されている。

永久磁石１２０は、図２３および図２４に示すように、収納部１１０ａの内部に矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）に移動可能に配置されている。また、永久磁石１２０は、図２４に示すように、矢印Ｙ１方向（矢印Ｙ２方向）に対する移動が規制されている。また、永久磁石１２０は、図２３に示すように、板状に形成されるとともに、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂと所定の間隔を隔てて対向配置されている。また、永久磁石１２０は、磁化方向が矢印Ｚ１方向である部分（磁区）１２０ａと、磁化方向が矢印Ｚ２方向である部分１２０ｂとを含んでおり、多極磁石として構成されている。このため、プリント基板１１３近傍では、図２３中に破線で示した磁力線で表される磁界が形成されている。また、部分１２０ａおよび１２０ｂは、図２４に示すように、平面的に見て、交互に隣接した状態（市松模様状）で配置されている。また、図２３に示すように、永久磁石１２０が基準位置に配置されている場合に、部分１２０ａが平面コイル１１４ａと対応する領域に配置されるとともに、部分１２０ｂが平面コイル１１４ｂと対応する領域に配置されている。

コイルバネ１３０は、図２３および図２４に示すように、開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０の端部１２０ｃとの間に配置されるとともに、開口部１１２ａの側面１１２ｃと永久磁石１２０の端部１２０ｄとの間に配置されている。この一対のコイルバネ１３０は、支持体１１０に対して永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）において所定の基準位置に配置されるように付勢する機能を有する。

発電装置１００では、永久磁石１２０が所定の基準位置に配置されるように付勢するコイルバネ１３０を設けてあるので、発電装置１００に力が加えられた際に、容易に、永久磁石１２０を支持体１１０に対して振動させることができる。

発電装置１００は、プリント基板１１３の上面に、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂにおいて発生する誘導起電力を制御するとともに、出力するための回路部１１６が設けられている。

発電装置１００に力が加えられることにより、永久磁石１２０が支持体１１０に対して矢印Ｘ１方向に移動したとき、平面コイル１１４ａでは、電磁誘導により図２５に示すように矢印Ａ方向の誘導電流が発生し、平面コイル１１４ｂでは、電磁誘導により図２５に示すように矢印Ｂ方向の誘導電流が発生する。このため、回路部１１６には、図２５に示すようにＣ方向の誘導電流が供給される。また、永久磁石１２０が支持体１１０に対して矢印Ｘ２方向に移動したとき、平面コイル１１４ａでは、電磁誘導により矢印Ｂ方向の誘導電流が発生し、平面コイル１１４ｂでは、電磁誘導により矢印Ａ方向の誘導電流が発生する。このため、回路部１１６には、Ｃ方向とは反対方向の誘導電流が供給される。

また、特許文献１には、図２６に示すように、プリント基板１１３に平面コイル１１４ａおよび１１４ｂを形成するとともに、プリント基板１１１に平面コイル５１４ａおよび５１４ｂを形成した構成の発電装置５００も記載されている。そして、特許文献１には、この発電装置５００の構成によれば、発電量を容易に大きくすることができる旨が記載されている。

特開２００９−１１１４９号公報

上述の発電装置５００は、発電量を大きくするためには、プリント基板１１３の上面の回路部１１６と、プリント基板１１１の下面の回路部とを電気的に接続する必要があると推考される。発電装置５００では、支持体１１０の外部で電線を引き回してプリント基板１１３の上面の回路部１１６と、プリント基板１１１の下面の回路部とを電気的に接続することが考えられる。しかしながら、このような発電装置５００では、外部で電線を引き回してあるため、取り扱い性の向上の向上が望まれる場合があるものと推考される。

また、上述の発電装置５００は、支持体１１０が、プリント基板１１１、１１２および１１３により構成されているが、支持体１１０を組み立てる際の矢印Ｘ１方向や矢印Ｘ２方向への位置ずれに起因して発電効率が低下してしまう懸念がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能であり、且つ、取り扱い性の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供することにある。

本発明のエネルギ変換装置は、厚み方向に直交する規定方向に磁石ブロックが振動可能な振動ブロックと、前記振動ブロックの前記厚み方向の一面側で前記磁石ブロックに対向する第１コイルブロックと、前記振動ブロックの前記厚み方向の他面側で前記磁石ブロックに対向する第２コイルブロックと、前記振動ブロックの前記一面側に配置され前記第１コイルブロックを保持した第１キャップと、前記振動ブロックの前記他面側に配置され前記第２コイルブロックを保持した第２キャップと、前記第１キャップと前記振動ブロックと前記第２キャップとを貫通した複数の結合用部材とを備え、前記結合用部材が導電性を有し、前記第１コイルブロックからの第１配線と前記第２コイルブロックからの第２配線とが前記結合用部材を介して電気的に接続されてなることを特徴とする。

このエネルギ変換装置において、前記振動ブロックは、枠状の支持部と、前記支持部の内側で前記支持部の内側面から離れて配置された枠状の可動部本体と、前記可動部本体の内側に配置され前記可動部本体に固定された前記磁石ブロックと、前記規定方向において前記可動部本体の両側の各々で前記可動部本体と前記支持部とを接続した弾性体部と、前記厚み方向において前記支持部に貫設され前記支持部の周方向に離間した複数の貫通孔とを備え、前記第１キャップは、前記厚み方向において貫設され前記各貫通孔の各々に連通する複数の第１孔を備え、前記第２キャップは、前記厚み方向において貫設され前記各貫通孔の各々に連通する複数の第２孔を備え、前記結合用部材が、前記厚み方向において重なる前記第１孔と前記貫通孔と前記第２孔とに挿通されてなることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記第１コイルブロックおよび前記第２コイルブロックの各々のコイルは、巻線コイルであることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記第１コイルブロックおよび前記第２コイルブロックの各々のコイルは、パターンコイルであることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記第１キャップと前記第２キャップとの一方における前記振動ブロック側とは反対の表面側に、前記第１配線と前記第２配線とが電気的に接続された前記結合用部材に電気的に接続される外部接続用パッドを備えることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記第１キャップと前記第２キャップとの一方における前記振動ブロック側とは反対側に、前記第１配線と前記第２配線とが電気的に接続された２つの前記結合用部材間からの交流出力を所望の直流出力に変換する直流化回路部が配置されてなることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記結合用部材が金属製のねじであり、前記ねじの先端部が螺合するナットを備えることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記結合用部材がリベットであり、前記リベットの軸端部が塑性変形されてなることが好ましい。

本発明のエネルギ変換装置においては、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となり、且つ、取り扱い性の向上を図ることが可能となる。

（ａ）は実施形態１のエネルギ変換装置の概略断面図、（ｂ）は実施形態１のエネルギ変換装置の他の概略断面図である。 実施形態１のエネルギ変換装置の概略分解斜視図である。 実施形態１のエネルギ変換装置の概略斜視図である。 実施形態１のエネルギ変換装置における振動ブロックの概略平面図である。 図４の要部拡大図である。 実施形態１における回路部の回路ブロック図である。 実施形態１における直流化回路部の整流平滑回路の回路例図である。 実施形態１における直流化回路部の整流平滑回路の他の回路例図である。 実施形態１における直流化回路部の整流平滑回路の別の回路例図である。 実施形態１における直流化回路部のＤＣ／ＤＣコンバータの回路例図である。 実施形態１における直流化回路部のＤＣ／ＤＣコンバータの他の回路例図である。 参考例のエネルギ変換装置の概略断面図である。 参考例のエネルギ変換装置の概略分解斜視図である。 （ａ）は実施形態２のエネルギ変換装置の概略断面図、（ｂ）は実施形態２のエネルギ変換装置の他の概略断面図である。 （ａ）は実施形態３のエネルギ変換装置の概略断面図、（ｂ）は実施形態３のエネルギ変換装置の他の概略断面図である。 実施形態４のエネルギ変換装置の概略断面図である。 （ａ）は実施形態５のエネルギ変換装置の概略断面図、（ｂ）は実施形態５のエネルギ変換装置の他の概略断面図である。 実施形態５のエネルギ変換装置の概略分解斜視図である。 実施形態５のエネルギ変換装置の他の構成例の概略断面図である。 実施形態６のエネルギ変換装置の概略断面図である。 実施形態６のエネルギ変換装置の概略断面図である。 実施形態７のエネルギ変換装置の概略断面図である。 従来例の発電装置の構造を示した断面図である。 図２３に示した発電装置の構造を説明するための平面図である。 図２３に示した発電装置の構造を説明するための図である。 他の従来例の発電装置の構造を示した断面図である。

（実施形態１）
以下では、本実施形態のエネルギ変換装置１について図１〜図１１に基づいて説明する。

エネルギ変換装置１は、電磁誘導型の振動発電装置ＥＨにより構成されている。エネルギ変換装置１は、振動発電装置ＥＨの出力端間に接続された回路部７の少なくとも一部を備えた構成とすることもできる。

振動発電装置ＥＨは、厚み方向に直交する規定方向に磁石ブロック３が振動可能な振動ブロック１１を備えている。また、振動発電装置ＥＨは、振動ブロック１１の厚み方向の一面側で磁石ブロック３に対向するコイルブロック４（第１コイルブロック４Ａとも称する）を備えている。また、振動発電装置ＥＨは、振動ブロック１１の厚み方向の他面側で磁石ブロック３に対向するコイルブロック４（第２コイルブロック４Ｂとも称する）を備えている。この振動発電装置ＥＨは、磁石ブロック３とコイルブロック４Ａ，４Ｂとが両者の対向方向に直交する上記規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換するものである。なお、本実施形態では、図１（ａ）の上下方向が対向方向であり、図１（ａ）の左右方向を規定方向としてある。

また、振動発電装置ＥＨは、振動ブロック１１の上記一面側に配置され第１コイルブロック４Ａを保持した第１キャップ２１と、振動ブロック１１の上記他面側に配置され第２コイルブロック４Ｂを保持した第２キャップ３１と、第１キャップ２１と振動ブロック１１と第２キャップ３１とを貫通した複数（図示例では、４つ）の結合用部材５とを備えている。各結合用部材５は、導電性を有している。振動発電装置ＥＨは、第１コイルブロック４Ａからの第１配線６１と第２コイルブロック４Ｂからの第２配線６２とが結合用部材５を介して電気的に接続されている。

振動ブロック１１は、枠状の支持部１４と、支持部１４の内側で支持部１４の内側面から離れて配置された枠状の可動部本体１３と、上記規定方向において可動部本体１３の両側の各々で可動部本体１３と支持部１４とを接続した弾性体部１５とを備えている。また、振動ブロック１１は、磁石ブロック３が、可動部本体１３の内側に配置され、可動部本体１３に固定されている。また、振動ブロック１１は、上記厚み方向において支持部１４に貫設され支持部１４の周方向に離間した複数（図示例では、４つ）の貫通孔１１ａを備えている。貫通孔１１ａは、振動ブロック１１の四隅に設けられている。

第１キャップ２１は、振動ブロック１１の厚み方向において貫設され振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の第１孔２１ａを備えている。

また、第２キャップ３１は、振動ブロック１１の厚み方向において貫設され振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の第２孔３１ａを備えている。結合用部材５は、振動ブロック１１の厚み方向において重なる第１孔２１ａと貫通孔１１ａと第２孔３１ａとに挿通されている。

振動発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第１スペーサ４１と、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第２スペーサ４２とを備えている。ここで、上述の各結合用部材５は、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２も貫通している。第１スペーサ４１は、振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の孔４１ａを備えている。第２スペーサ４２は、振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の孔４２ａを備えている。

次に、エネルギ変換装置１の各構成要素について詳細に説明する。

振動ブロック１１は、支持部１４の平面視形状を枠状としてある。また、振動ブロック１１は、支持部１４の内側に可動部本体１３が配置されている。この可動部本体１３は、支持部１４の内側面から離れて配置されている。また、振動ブロック１１は、上記規定方向において可動部本体１３の両側に弾性体部１５が配置されている。また、振動ブロック１１は、可動部本体１３の平面視形状を枠状としてあり、可動部本体１３の内側に磁石ブロック３が配置されている。磁石ブロック３は、可動部本体１３に固定されている。これにより、振動発電装置ＥＨは、磁石ブロック３と可動部本体１３とからなる可動部１２が上記規定方向に振動可能となっている。

可動部本体１３の内周形状は、矩形状である。磁石ブロック３の外周形状は、可動部本体１３の内周形状よりも若干小さな矩形状としてある。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法としては、例えば、接着剤により固定する方法を採用することができる。この場合には、磁石ブロック３の外側面と可動部本体１３の内側面との間に接着剤からなる接合部が介在することになる。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、これに限らず、例えば、磁石ブロック３と可動部本体１３との間の隙間に別部材を圧入することで固定する方法などを採用することができる。また、磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、可動部本体１３の外側面側から螺子により固定する方法を採用することもできる。

可動部本体１３と磁石ブロック３とで構成される可動部１２の平面視形状は、八角形状としてある。可動部１２の平面視形状は、八角形状に限らず、例えば、円形状や他の多角形状でもよい。また、振動ブロック１１では、可動部本体１３の外周形状が八角形状で、内周形状が矩形状となっており、可動部本体１３の外周形状と内周形状とが異なる形状となっているが、これに限らず、例えば、外周形状と内周形状とを大きさの異なる矩形状としてもよい。

弾性体部１５は、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。これにより、振動発電装置ＥＨは、可動部１２の振動方向を上記規定方向に単方向化することが可能となる。振動ブロック１１は、可動部１２の重心を原点とする直交座標を仮定し、上記規定方向に沿ってｘ軸の正方向を決め、振動ブロック１１の平面視において上記規定方向に直交する方向に沿ってｙ軸の正方向を決め、可動部１２の厚み方向に沿って上記規定方向に直交するｚ軸の正方向を決めれば、可動部１２の振動方向をｘ軸の正負方向に単方向化することが可能となり、ｙ軸の正負方向やｚ軸の正負方向への振動成分を抑制することが可能となる。

したがって、振動発電装置ＥＨは、図１（ａ）でみれば、可動部１２の振動方向が上記規定方向である左右方向に単方向化され、図１（ａ）の上下方向、可動部１２の厚み方向と上記規定方向とに直交する方向（図１（ａ）の紙面に直交する方向）などへの振動が抑制される。よって、振動発電装置ＥＨは、不要な振動成分の発生を抑制することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

磁石ブロック３は、複数個（例えば、４個）の磁石２を備えており、これら複数個の磁石２が上記規定方向に並んで配置されている。つまり、磁石ブロック３は、複数個の磁石２がアレイ状に配置されている。磁石２は、永久磁石により構成することが好ましい。永久磁石の材料としては、例えば、ネオジム（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルニコ（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ）、フェライトなどを採用することができる。

磁石２は、短冊状に形成されている。また、磁石２は、厚み方向の一面側がＮ極、他面側がＳ極となるように着磁されている。磁石２を構成する永久磁石は、例えば、磁石材料を切削、研磨などで整形加工した後、パルス着磁法などによって着磁することにより、形成することができる。

上述の複数個の磁石２は、各磁石２の幅方向が上記規定方向に一致するように配置されている。また、磁石ブロック３は、この磁石ブロック３の厚み方向の両面側それぞれで、上記規定方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、複数個の磁石２が配置されている。要するに、磁石ブロック３は、上記規定方向において隣り合う磁石２同士の磁化の向きを逆向きとしてある。なお、磁石ブロック３は、複数個の磁石２が１次元のアレイ状に配置されているが、これに限らず、例えば、２次元のアレイ状に配置された構成としてもよい。

振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とを、例えば、基板１０から形成することができる。この基板１０としては、磁力線に対して低減衰で且つ電気絶縁性を有する絶縁性基板が好ましく、例えば、高抵抗率のシリコン基板を用いることができる。これにより、振動ブロック１１は、可動部本体１３、支持部１４および各弾性体部１５の材料がシリコンとなる。このような振動ブロック１１は、例えば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）の製造技術を利用して製造することができる。この場合、振動ブロック１１では、可動部本体１３、支持部１４および各弾性体部１５を一体に形成することができる。要するに、振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成とすることができる。これにより、エネルギ変換装置１は、その製造にあたって、振動ブロック１１を形成する際に、可動部本体１３、支持部１４および各弾性体部１５のアセンブリ工程が不要となり、製造が容易になる。また、各弾性体部１５と可動部本体１３および支持部１４とが接着用の樹脂からなる接続部で接続されている場合には、振動時に振動エネルギが接続部において熱エネルギとなって損なわれる。これに対して、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成では、各弾性体部１５と可動部本体１３および支持部１４とが低減衰材料であるシリコンにより一体に形成されているので、振動時のエネルギ損失を低減することが可能となり、エネルギ変換効率を向上することが可能となる。なお、基板１０の材料に関して、磁力線に対して影響を及ぼさないという点では、比透磁率が低いほうが好ましい。高抵抗率のシリコン基板は、例えば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。

基板１０は、高抵抗率のシリコン基板に限らず、例えば、高抵抗率のＳＯＩ（Siliconon Insulator）基板などを用いることができる。また、振動ブロック１１は、基板１０の材料や抵抗率に応じて、適宜の絶縁膜を設けてもよい。

弾性体部１５は、ばねであることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５の１個当たりの蓄積エネルギを大きくすることが可能となり、エネルギ変換装置１の小型化を図ることが可能となる。

弾性体部１５は、上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、複数個（例えば、５個）ずつ並んで設けられていることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部１２の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。更に、エネルギ変換装置１は、個々の弾性体部１５にかかる応力を低減することが可能となり、耐久性の向上を図ることが可能となる。複数個ずつの弾性体部１５を設ける場合、弾性体部１５の数は特に５個に限定するものではない。

弾性体部１５を構成するばねの材料は、半導体であるシリコンや金属などを採用することができるが、金属よりもシリコンであることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５を構成するばねの材料が金属である場合に比べて、弾性体部１５での振動減衰に起因した運動エネルギの損失を低減することが可能となるから、エネルギ変換効率の向上を図れる。

弾性体部１５の材料としては、シリコンに限らず、例えば、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４など）、鋼、銅、銅合金（真鍮、ベリリウム銅）、Ｔｉ合金、Ａｌ合金などを採用することができる。弾性体部１５の材料は、対数減衰率の低い材料が好ましく、例えば、対数減衰率が０．０４以下の材料が好ましい。

また、振動発電装置ＥＨは、弾性体部１５を構成するばねの材料がシリコンであれば、金属である場合に比べて、弾性体部１５の耐久性を向上させることが可能となる。また、振動発電装置ＥＨは、弾性体部１５を構成するばねの材料が、シリコンであることにより、上述の基板１０としてシリコン基板を採用し、ＭＥＭＳなどの製造技術を利用して各々が基板１０の一部からなる各弾性体部１５を形成することが可能となる。これにより、振動発電装置ＥＨは、ばねの形状の弾性体部１５において厚み寸法Ｗ１（図５参照）に対する幅寸法Ｈ１（図１（ａ）参照）の比で表されるアスペクト比を大きくすることが可能となる。ＭＥＭＳなどの製造技術を利用する場合には、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して基板１０をバルクマイクロマシニングすることにより、ばね形状の弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を高精度に制御することが可能となり、且つ、ばね形状の弾性体部１５の幅寸法Ｈ１を基板１０の厚みと同じ値とすることが可能となるから、アスペクト比の大きなばね形状の弾性体部１５を寸法精度良く形成することが可能となる。なお、本実施形態における振動発電装置ＥＨでは、弾性体部１５の形状として、つづら折れ状のばねの形状を採用しており、ばね形状の弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を０．４ｍｍ、幅寸法Ｈ１を１ｍｍとしてある。この場合のアスペクト比は、２．５である。また、この一例の場合には、ｘ軸方向の剛性が約２７５４Ｎ／ｍ、ｙ軸方向の剛性が約３２６７Ｎ／ｍ、ｚ軸方向の剛性が約３１４６Ｎ／ｍである。つまり、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。ただし、これらの数値例は、図５に示すように、つづら折れ状のばね形状の弾性体部１５自身において、折り返し箇所を２箇所だけ増やし、また、隣り合う部位同士の間隔をＷ３、ｘ軸方向における弾性体部１５全体の長さをＸ１、ｙ軸方向における弾性体部１５全体の長さをＹ１と規定し、Ｗ３＝０．１２ｍｍ、Ｘ１１＝７ｍｍ、Ｙ１１＝７ｍｍとした場合の値である。なお、剛性の測定に関しては、例えば、支持部１４を冶具で固定した後、微小引張試験機、あるいはフォースゲージとμメータとを組み合わせたものを用い、可動部１２に対してｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向それぞれの力を加えたときの変位を測定することで、ばね定数を算出することができる。

振動発電装置ＥＨは、弾性体部１５が上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられている場合、各複数個ずつの弾性体部１５の全ての材料をシリコンとすることができる。振動ブロック１１は、各複数個ずつの弾性体部１５のうち少なくとも１個ずつの材料がシリコンであればよく、他の弾性体部１５の材料を金属としてもよい。

弾性体部１５を構成するばねの形状は、例えば、つづら折れ状であることが好ましい。この場合、弾性体部１５は、平面視形状において折り返し部分に角のないＵ字状に形成された形状のほうが、平面視形状において折り返し部分に角のあるＵ字状に形成された形状よりも好ましい。これにより、振動発電装置ＥＨは、弾性体部１５の折り返し部分に角のない形状を採用することにより、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生などを抑制することが可能となる。

また、つづら折れ状の弾性体部１５としては、平面視において折り返し部分の厚み寸法を他の部位の厚み寸法よりも大きくした形状としてもよく、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生などを抑制することが可能となる。

また、弾性体部１５は、平面視において蛇行した形状であれば、つづら折れ状の形状に限らず、例えば、波形状（図示例では、平面視で正弦波状）の形状でもよい。

また、弾性体部１５を構成するばねの形状は、つづら折れ状や波形状などの蛇行した形状に限らず、他の形状でもよい。

また、振動ブロック１１は、弾性体部１５が側面視で波板状（コルゲート板状）となる形状でもよい。

可動部本体１３の厚み寸法は、各弾性体部１５の厚み寸法と同じに設定してあるが、これに限らず、可動部１２の所望の質量などに基づいて各弾性体部１５の厚みよりも大きくしてもよい。また、可動部本体１３の厚み寸法は、各弾性体部１５の厚み寸法よりも小さくしてもよく、この場合は、弾性体部１５の上記対向方向の剛性を高くすることが可能となる。

なお、本実施形態では、弾性体部１５の形状をばね形状としてあるが、これに限らず、弾性体部１５をゴムや樹脂などにより形成してもよい。

また、振動ブロック１１は、可動部本体１３から平面視において上記規定方向に直交する方向に突出する２つの突部１３ｂを一体に設けてある。各突部１３ｂの各々は、平面視矩形状に形成されている。また、振動ブロック１１は、枠状の支持部１４の内側面に、各突部１３ｂの各々を上記規定方向に変位可能とする２つの第１切欠部１４ｂが形成されている。そして、第１キャップ２１および第２キャップ３１には、各第１切欠部１４ｂの各々の投影領域に、矩形状の貫通孔２１ｂ，３１ｂがそれぞれ形成されている。また、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の内側面には、各第１切欠部１４ｂの各々の投影領域に、第２切欠部４１ｂ，４２ｂがそれぞれ形成されている。したがって、振動発電装置ＥＨは、外部から貫通孔２１ｂ，３１ｂおよび第２切欠部４１ｂ，４２ｂを通して、突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させることが可能となっている。これにより、振動発電装置ＥＨでは、突部１３ｂを変位させた後に冶具を引き抜けば、可動部１２が上記規定方向に振動することとなる。

振動ブロック１１は、図４に示すように、支持部１４に、上記規定方向への可動部１２の変位量を制限するテーパ状のストッパ部１４ｃを設けてあり、可動部１２の外周面（可動部本体１３の外側面）に、ストッパ部１４ｃと略平行な傾斜面１２ｃを設けてある。支持部１４に設けられたストッパ部１４ｃは、支持部１４の内側面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。可動部１２に設けられた傾斜面１２ｃは、可動部１２の外周面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。振動発電装置ＥＨでは、突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させる際に、傾斜面１２ｃがストッパ部１４ｃに接触することで可動部１２の変位が制限されるから、可動部１２の変位量を略一定値とすることが可能となる。また、振動発電装置ＥＨでは、上記規定方向とは異なる方向への可動部１２の変位を抑制することが可能となる。これらにより、振動発電装置ＥＨでは、外力を与える度に発電出力がばらつくのを抑制することが可能となり、また、外力を与える際に弾性体部１５に上記規定方向以外の方向への力が作用するのを抑制することが可能となり信頼性の向上を図ることが可能となる。

コイルブロック４は、複数個（例えば、５個）のコイル４ａを備えている。これら複数個のコイル４ａは、上記規定方向に並んで配置され接着剤によりブロック化されている。要するに、コイルブロック４は、コイル４ａがアレイ状に配置されたコイルアレイにより構成されている。また、磁石ブロック３は、磁石２がアレイ状に配置された磁石アレイにより構成されている。コイルブロック４のコイル４ａの数は、磁石ブロック３の磁石２の数より１だけ多いほうが好ましい。要するに、磁石ブロック３の磁石２の数をｍ（ｍは自然数）とすれば、コイルブロック４のコイル４ａの数は、ｍ＋１とすることが好ましい。また、コイルブロック４におけるコイル４ａのピッチと、磁石ブロック３における磁石２のピッチとは同じであることが好ましい。また、コイルブロック４は、対向する磁石ブロック３において隣り合う磁石２同士の境界とコイル４ａの中心線（口軸）とが同一平面上に揃うように各コイル４ａが配置されていることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、エネルギ変換効率を向上させることが可能となる。

本実施形態におけるコイル４ａは、芯材４ｂに巻回されたコイル線材により構成されている。要するに、本実施形態におけるコイル４ａは、巻線コイルである。これにより、エネルギ変換装置１は、コイル４ａが平面コイルである場合に比べて単位体積あたりのコイル４ａの巻き数を多くすることが可能となり、発電量を大きくすることが可能となる。

コイル線材としては、絶縁被覆付きの銅線を採用することができる。コイル線材は、巻線機により芯材４ｂに巻き付けて接着剤などにより固定されている。芯材４ｂの材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネートなど）などの樹脂や、セラミックなどの絶縁性材料を採用することが好ましい。銅線を被覆する絶縁膜の材料としては、例えば、ウレタン、ホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドなどを採用することができる。

芯材４ｂは、短冊状に形成されている。芯材４ｂは、厚み方向が上記規定方向に一致し、幅方向が振動ブロック１１の厚み方向に一致し、長手方向が平面視において上記規定方向に直交する方向に一致するように配置されている。

コイルブロック４は、磁石ブロック３との対向面側が平坦化されるように、各コイル４ａを各芯材４ｂの幅方向において磁石ブロック３側の一端部に巻回してある。第１キャップ２１に保持される第１コイルブロック４Ａは、各芯材４ｂの幅方向の他端部を、第１キャップ２１に形成された複数の位置決め用の貫通孔２１ｃの各々に挿入し固定してある。第１キャップ２１に第１コイルブロック４Ａを組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第１キャップ２１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、第１コイルブロック４Ａでは、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。

また、第２キャップ３１に保持される第２コイルブロック４Ｂは、各芯材４ｂの幅方向の他端部を、第２キャップ３１に形成された複数の位置決め用の貫通孔３１ｃの各々に挿入し固定してある。第２キャップ３１に第２コイルブロック４Ｂを組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第２キャップ３１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、第２コイルブロック４Ｂでは、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。

コイルブロック４において隣り合うコイル４ａ同士は、第１の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第１の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペーストなどを採用することができる。ここで、隣り合うコイル４ａ同士は、それぞれ逆巻き方向となるように直列接続されている。

第１コイルブロック４Ａは、複数のコイル４ａを直列接続した回路の両端の各々が、第１配線６１を介して結合用部材５と電気的に接続されている。各第１配線６１は、第１コイルブロック４Ａの両端の各コイル４ａにおける各々の線端部に連続している。コイル４ａの線端部とは、コイル４ａにおいて隣り合うコイル４ａに接続されていない側の端部である。第１配線６１は、第１キャップ２１の矩形状の貫通孔２１ｃから導出されている。

第２コイルブロック４Ｂは、複数のコイル４ａを直列接続した回路の両端の各々が、第２配線６２を介して結合用部材５と電気的に接続されている。各第２配線６２は、第２コイルブロック４Ｂの両端の各コイル４ａにおける各々の線端部に連続している。コイル４ａの線端部とは、コイル４ａにおいて隣り合うコイル４ａに接続されていない側の端部である。第２配線６２は、第２キャップ３１の矩形状の貫通孔３１ｃから導出されている。

本実施形態のエネルギ変換装置１では、各コイル４ａの各々が芯材４ｂを備えている（つまり、各コイル４ａの各々は、いわゆる有芯コイルである）が、芯材４ｂを備えていないもの（いわゆる空芯コイル）でもよい。芯材４ｂを備えない構成とする場合には、例えば、第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々に各コイル４ａを各別に位置決めするリブを設ければよい。この場合には、例えばリブにコイル４ａが巻装された状態で、リブとコイル４ａとを接着剤などで接着すればよい。

第１キャップ２１および第２キャップ３１の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

振動発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１の形状と第２スペーサ４２の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、振動発電装置ＥＨは、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。

また、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネートなど）などの樹脂、セラミック、シリコンなどを採用することができる。第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々の材料としてシリコンを採用した場合、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々をシリコン基板から形成することができる。

第１スペーサ４１には、振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の孔４１ａが厚み方向に貫設されている。第２スペーサ４２には、振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の孔４２ａが厚み方向に貫設されている。振動ブロック１１の各貫通孔１１ａの各々の開口形状は、円形状としてある。また、第１スペーサ４１の各孔４１ａおよび第２スペーサ４２の各孔４２ａの開口形状は、円形状としてある。また、第１キャップ２１の第１孔２１ａの開口形状は、円形状としてある。また、第２キャップ３１の第２孔３１ａの開口形状は、円形状としてある。

振動発電装置ＥＨは、結合用部材５が金属製のねじ５１であり、ねじ５１の先端部５１ｂが螺合するナット５２を備えている。要するに、振動発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と第１スペーサ４１と振動ブロック１１と第２スペーサ４２と第２キャップ３１とを、ねじ５１とナット５２とからなる複数（図示例では、４つ）の結合部材により結合してある。振動発電装置ＥＨは、結合用部材５を構成するねじ５１の頭部５１ａが、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対側に露出し、ねじ５１の先端部５１ｂおよびナット５２が、第２キャップ３１における振動ブロック１１側とは反対側に露出している。ここにおいて、振動発電装置ＥＨは、第１配線６１における第１コイルブロック４Ａ側とは反対側の端部が、ねじ５１の頭部５１ａと第１キャップ２１との間に保持されてねじ５１と電気的に接続されている。また、振動発電装置ＥＨは、第２配線６２における第２コイルブロック４Ｂ側とは反対側の端部が、ねじ５１の先端部５１ｂに螺合したナット５２と第２キャップ３１との間に保持されており、ねじ５１と電気的に接続されている。振動発電装置ＥＨは、第２キャップ３１とナット５２との間に介在する座金５３を備えていることが好ましい。座金５３としては、平座金を採用しているが、これに限らず、例えば、ばね座金でもよい。なお、基板１０、第１キャップ２１、第２キャップ３１、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２それぞれは、導電性を有する材料を採用している場合、金属製のねじ５１と接触する可能性のある箇所などに適宜の絶縁膜などを設ければよい。

振動発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２を備えているが、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２を備えていない構成でもよい。

振動発電装置ＥＨと回路部７とは、一対の第３配線６３を介して電気的に接続することができる。各第３配線６３の各々は、第１配線６１と第２配線６２とが電気的に接続されている２つのねじ５の各々と電気的に接続することができる。

回路部７は、例えば、図６に示す回路構成を採用することができる。回路部７は、振動発電装置ＥＨの出力端間に接続された整流平滑回路７１と、この整流平滑回路７１の出力端間に接続された昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ７２とを備えることが好ましい。なお、図６に示す回路構成では、整流平滑回路７１とＤＣ／ＤＣコンバータ７２とで、第１配線６１と第２配線６２とが電気的に接続された２つの結合用部材５間からの交流出力を所望の直流出力に変換する直流化回路部７３を構成している。

整流平滑回路７１は、振動発電装置ＥＨで発生した交流電圧を整流平滑した直流電圧を出力するものである。

整流平滑回路７１は、例えば、図７に示すように、４個の整流用ダイオードＤ1〜Ｄ4がブリッジ接続された全波整流回路と、この全波整流回路の出力端間に接続された平滑コンデンサＣ４とで構成することができる。この全波整流回路としては、例えば、パッケージ内で４個の整流用ダイオードＤ1〜Ｄ4がブリッジ接続された表面実装型の整流器（ブリッジダイオードとも呼ばれている）を用いることができる。

また、整流平滑回路７１は、例えば、図８に示すように整流用ダイオードＤ５と、この整流用ダイオードＤ５に直列接続された平滑コンデンサＣ５とで構成することもできる。

また、整流平滑回路７１は、例えば、図９に示すように２個のダイオードＤ11，Ｄ12と２個のコンデンサＣ11，Ｃ12とを用いた両波倍電圧整流回路を採用してもよい。

両波倍電圧整流回路は、２個のダイオードＤ11，Ｄ12の直列回路と２個のコンデンサＣ11，Ｃ12の直列回路とが並列接続されている。要するに、両波倍電圧整流回路は、２個ダイオードＤ11，Ｄ12と２個のコンデンサＣ11，Ｃ12とがブリッジ接続されている。ここで、エネルギ変換装置１は、振動発電装置ＥＨの一方の出力端が、２個のダイオードＤ11，Ｄ12の直列回路における両ダイオードＤ11，Ｄ12の接続点に接続され、振動発電装置ＥＨの他方の出力端が、２個のコンデンサＣ11，Ｃ12の直列回路における両コンデンサＣ11，Ｃ12の接続点に接続されている。エネルギ変換装置１は、整流平滑回路７１として図９に示すような両波倍電圧整流回路を採用することにより、図７の構成や図８の構成を採用する場合に比べて、整流平滑回路７１の出力の高出力化を図ることが可能となる。要するに、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、例えば、図１０に示すように、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ用の集積回路ＩＣ_１、昇圧用インダクタＬ_１、第１のコンデンサＣ_IN、第２のコンデンサＣ_OUTなどを備えた構成を採用することができる。集積回路ＩＣ_１としては、例えば、Microchip Technology社のＭＣＰ１６４０／Ｂ／Ｃ／Ｄを用いることができる。第１のコンデンサＣ_INは、整流平滑回路７１の出力端間に接続される。また、第１のコンデンサＣ_INは、集積回路ＩＣ_１の入力端子であるＶ_IN端子とＧＮＤ端子との間に接続されている。第２のコンデンサＣ_OUTは、集積回路ＩＣ_１の出力端子であるＶout端子とＧＮＤ端子との間に接続されている。昇圧用インダクタＬ_１は、集積回路ＩＣ_１のＶ_IN端子とＳＷ端子との間に接続されている。集積回路ＩＣ_１におけるパッケージとしては、表面実装型パッケージが好ましい。また、第１のコンデンサＣ_INおよび第２のコンデンサＣ_OUTの各々としては、表面実装型のチップコンデンサを用いることが好ましい。昇圧用インダクタＬ_１は、例えば、表面実装型のチップインダクタを採用してもよいし、回路基板（図示せず）に埋め込まれた内蔵部品としてもよい。このような昇圧用インダクタＬ_１は、部品内蔵技術（電子部品内蔵基板技術）を利用して形成することができる。回路基板としては、例えば、プリント配線板、セラミック基板等を採用することができる。内蔵部品とする構成部品を回路基板へ内蔵する部品内蔵技術としては、例えば、構成部品を形成するための材料（ペースト、フィルム、薄膜材料等）からなる構成部品を回路基板内に造り込む方法や、チップ部品からなる構成部品を回路基板に埋め込む方法などがある。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、例えば、図１１に示すように、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ用の集積回路ＩＣ_２、昇圧用インダクタＬ１、第３のコンデンサＣ１、第４のコンデンサＣ２などを備えた構成を採用することができる。集積回路ＩＣ_２としては、例えば、TEXAS INSTRUMENT社のＴＰＳ６１０９７−３３を用いることができる。第３のコンデンサＣ１は、整流平滑回路７１の出力端間に接続される。また、第３のコンデンサＣ１は、集積回路ＩＣ_２の入力端子であるＶＩＮ端子とＧＮＤ端子との間に接続されている。第４のコンデンサＣ２は、集積回路ＩＣ_２の出力端子であるＶＯＵＴ端子とＧＮＤ端子との間に接続されている。昇圧用インダクタＬ１は、集積回路ＩＣ_２のＬ端子とＶＩＮ端子との間に接続されている。集積回路ＩＣ_２におけるパッケージとしては、表面実装型パッケージが好ましい。また、第３のコンデンサＣ１および第４のコンデンサＣ２の各々としては、表面実装型のチップコンデンサを用いることが好ましい。昇圧用インダクタＬ１は、例えば、表面実装型のチップインダクタを採用してもよいし、回路基板（図示せず）に埋め込まれた内蔵部品としてもよい。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７２の構成は特に限定するものではなく、例えば、昇圧用トランスを備えた昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。

直流化回路７３の構成部品は、１つの回路基板に設けられていることが好ましい。

回路部７は、直流化回路部７３を電源とする負荷７６を備えていてもよい。図６に示した例では、回路部７が、負荷７６として、制御部７４と、この制御部７４により制御されるＲＦ回路７５と、ＲＦ回路７５からの電気信号を無線信号として送波するアンテナ７７とを備えている。制御部７４は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。

負荷７６は、上述の例に限らず、例えば、センサ（例えば、温度センサ、加速度センサ、圧力センサ）や、固体発光素子（例えば、発光ダイオード、半導体レーザ等）や、無線通信素子や、演算素子（例えば、ＭＰＵ（Micro Processor Unit等）、蓄電池、蓄電用のコンデンサなどを採用することができる。

ところで、図２６に示した発電装置５００では、永久磁石１２０と平面コイル１１４ａおよび１１４ｂとが支持体１１０の厚み方向において間隔を隔てて対向配置されており、同様に、永久磁石１２０と平面コイル５１４ａおよび５１４ｂとが支持体１１０の厚み方向において間隔を隔てて対向配置されている。また、発電装置５００は、一対のコイルバネ１３０により、支持体１１０に対して永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）において所定の基準位置に配置されるように付勢されている。しかしながら、このような発電装置５００では、矢印Ｚ１方向へコイルバネ１３０の中間部が変位可能であると推考される。このため、発電装置５００では、永久磁石１２０の厚み方向の振動に起因して上述の間隔が変動し、発電特性が不安定となったり、発電効率が低下する懸念がある。つまり、発電装置５００のようなエネルギ変換装置では、エネルギ変換特性が不安定となったり、エネルギ変換効率が低下する懸念がある。また、発電装置５００は、上述の間隔を狭くすると、永久磁石１２０が平面コイル１１４ａおよび１１４ｂに接触したり、平面コイル５１４ａおよび５１４ｂに接触してしまう懸念がある。

また、上述の発電装置５００は、プリント基板１１２の開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０とが接することで矢印Ｙ１方向（矢印Ｙ２方向）に対する永久磁石１２０の移動が規制されているものと推考される。しかしながら、このような場合には、永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）に振動する際に摺動抵抗が生じて発電効率が低下してしまうものと考えられる。

これに対して、振動発電装置ＥＨは、弾性体部１５に関して、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。これにより、振動発電装置ＥＨは、可動部１２の振動方向を、磁石ブロック３とコイルブロック４との対向方向に直交する上記規定方向に単方向化することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

また、振動発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第１スペーサ４１を備えている。これにより、振動発電装置ＥＨは、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップ長を第１スペーサ４１の厚みで規定することが可能となる。したがって、振動発電装置ＥＨは、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。振動発電装置ＥＨは、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

また、振動発電装置ＥＨは、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第２スペーサ４２を備えている。これにより、振動発電装置ＥＨは、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップ長を第２スペーサ４２の厚みで規定することが可能となる。したがって、振動発電装置ＥＨは、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。振動発電装置ＥＨは、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

振動発電装置ＥＨは、可動部１２の上記規定方向への振動に伴って発生する電磁誘導によって、交流の誘導起電力が発生する。振動発電装置ＥＨの開放電圧は、磁石ブロック３の振動に応じた交流電圧となる。ここで、振動発電装置ＥＨは、上述のように突部１３ｂに冶具などにより外力を与え後に冶具を引き抜けば、可動部１２が減衰振動するので、この減衰振動に応じた交流電圧を発生する。また、振動発電装置ＥＨは、このエネルギ変換装置１の共振周波数と一致する環境振動（外部振動）を利用して発電させることもできる。環境振動としては、例えば、稼動中のＦＡ機器で発生する振動、車両の走行によって発生する振動、人の歩行によって発生する振動など、種々の環境振動がある。振動発電装置ＥＨで発生する交流電圧の周波数は、環境振動の周波数が振動発電装置ＥＨの共振周波数と一致する場合、振動発電装置ＥＨの共振周波数と同じになる。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、振動ブロック１１の上記一面側に配置され第１コイルブロック４Ａを保持した第１キャップ２１と、振動ブロック１１の上記他面側に配置され第２コイルブロック４Ｂを保持した第２キャップ３１とを備えている。これにより、エネルギ変換装置１は、振動ブロック１１の厚み方向の一方のみにコイルブロック４が配置されたものに比べてエネルギ変換効率を向上させることが可能となる。

そして、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１と振動ブロック１１と第２キャップ３１とを貫通した複数の結合用部材５を備え、各結合用部材５が、導電性を有し、第１コイルブロック４Ａからの第１配線６１と第２コイルブロック４Ｂからの第２配線６２とが結合用部材５を介して電気的に接続されている。これにより、エネルギ変換装置１は、組立時に振動ブロック１１と第１キャップ２１および第２キャップ３１とが振動ブロック１１の厚み方向に直交する方向へ位置ずれするのを抑制することが可能となり、エネルギ変換効率（発電効率）が低下したり、エネルギ変換効率が製品ごとにばらつくのを抑制することが可能となる。また、エネルギ変換装置１は、従来の発電装置５００において外部で電線を引き回す場合に比べて取り扱い性を向上させることが可能となる。また、本実施形態のエネルギ変換装置１は、図１２および図１３に示す参考例のエネルギ変換装置１’のように第１配線６１と第２配線６２とが引き回されている場合に比べて、取り扱い性の向上を図ることが可能となる。

よって、本実施形態のエネルギ変換装置１は、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となり、且つ、取り扱い性の向上を図ることが可能となる。

また、エネルギ変換装置１は、振動ブロック１１が、上述のように、支持部１４と、可動部本体１３と、磁石ブロック３と、弾性体部１５と、複数の貫通孔１１ａとを備えている。そして、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１が、各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の第１孔２１ａを備え、第２キャップ３１が、各貫通孔１１ａの各々に連通する複数の第２孔３１ａを備えている。さらに、結合用部材５が、振動ブロック１１の厚み方向において重なる第１孔２１ａと貫通孔１１ａと第２孔３１ａとに挿通されている。これにより、エネルギ変換装置１は、組立性を向上させることが可能となる。

また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１側にねじ５１の頭部５１ａが位置し第２キャップ３１側にナット５２が位置している。ここで、第１キャップ２１の第１孔２１ａは、ねじ５１の頭部５１ａを収納可能とするように、振動ブロック１１の貫通孔１１ａ側とは反対側において、開口面積を適宜大きくしてある。これにより、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対の表面を含む平面からの、ねじ５１の頭部５１ａの突出量を少なくすることが可能となる。よって、エネルギ変換装置１は、取り扱い性が更に向上し、回路基板などに実装する際の低背化が可能となり、また、実装が容易となる。エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１側にねじ５１の頭部５１ａが位置し第２キャップ３１側にナット５２が位置していてもよい。

なお、上述の参考例のエネルギ変換装置１’では、振動ブロック１１と第１スペーサ４１および第２スペーサ４２とを接着剤などにより接合し、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２と第１キャップ２１および第２キャップ３１とをそれぞれ接着剤などにより接合してもよい。また、参考例のエネルギ変換装置１’は、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ３１および第２キャップ３１を、ねじなどを利用して結合してもよい。

（実施形態２）
本実施形態のエネルギ変換装置１は、実施形態１のエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１４に示すように、結合用部材５が金属製のリベット５４であり、リベット５４の軸端部が、第２孔３１ａを塞ぐことが可能な大きさに塑性変形されている点が相違している。図１４におけるリベット５４は、第１キャップ２１側に頭部５４ａが位置し、第２キャップ３１側に軸端部を塑性変形された変形部５４ｂが位置しているが、頭部５４ａと変形部５４ｂとの位置を逆としてもよい。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。

リベット５４の軸端部を塑性変形させる際には、例えば、かしめ工具や、かしめたがねなどを利用して軸端部を塑性変形させればよい。また、リベット５４の材料によっては、リベット５４の軸端部にレーザ光を照射して軸端部を塑性変形させてもよい。

実施形態１のエネルギ変換装置１では、結合用部材５がねじ５１なので、ねじ５１の緩みが懸念されるが、本実施形態のエネルギ変換装置１では、結合用部材５がリベット５４であり、リベット５４の軸端部が塑性変形されているので、信頼性を向上させることが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態のエネルギ変換装置１は、実施形態１のエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１５に示すように、結合用部材５が金属製のピン５６であり、ピン５６がＵ字状の保持部材５６により保持されている点が相違している。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。

保持部材５６は、例えば、弾性を有する樹脂の成形品などにより構成することができる。保持部材３６は、第１キャップ２１と第１スペーサ４１と振動ブロック１１と第２スペーサ４２と第２キャップ３１との積層体を厚み方向の両側から挟持可能な大きさに形成してあることが好ましい。

本実施形態のエネルギ変換装置１では、実施形態１のように結合用部材５がねじ５１である場合や、実施形態２のように結合用部材５がリベット５４である場合に比べて、組立時に結合用部材５に作用する外力などによって振動ブロック１１、第１キャップ２１、第２キャップ３１などが破損する可能性を低減することが可能となる。

（実施形態４）
本実施形態のエネルギ変換装置１は、実施形態１のエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１６に示すように、第１コイルブロック４Ａおよび第２コイルブロック４Ｂの各々のコイル４ａが、パターンコイルである点が相違している。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。

パターンコイルの材料としては、例えば、銅、金、銀などを採用することができる。また、パターンコイルの材料としては、パーマロイ、コバルト基アモルファス合金、フェライトなどを採用してもよい。パターンコイルは、例えば、プリント基板の金属箔（銅箔）をパターニングすることにより形成することができる。また、パターンコイルは、蒸着法、スパッタ法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成することができる。

本実施形態のエネルギ変換装置１では、第１キャップ２１を第１の多層プリント配線板により構成してあり、各コイル４ａが、第１の多層プリント配線板の導体パターンからなるパターンコイルにより構成されている。

また、本実施形態のエネルギ変換装置１では、第２キャップ３１を第２の多層プリント配線板により構成してあり、各コイル４ａが、第２の多層プリント配線板の導体パターンからなるパターンコイルにより構成されている。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、第１配線６１が、第１の多層プリント配線板の導体パターンにより構成されているので、取り扱い性を更に向上させることが可能となる。

また、本実施形態のエネルギ変換装置１は、第２配線６２が、第２の多層プリント配線板の導体パターンにより構成されているので、取り扱い性を更に向上させることが可能となる。

なお、本実施形態のエネルギ変換装置１において、実施形態２で説明した結合用部材５や、実施形態３で説明した結合用部材５を採用してもよい。

（実施形態５）
本実施形態のエネルギ変換装置１は、実施形態１のエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１７および図１８に示すように、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対の表面側に、複数（図示例では、２つ）の外部接続用パッド６が設けられている点などが相違する。各外部接続用パッド６の各々は、第１配線６１と第２配線６２とが電気的に接続された結合用部材５に電気的に接続されている。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。

各外部接続用パッド６は、平面視において上記規定方向に直交する方向を長手方向とする短冊状の形状であり、第１配線６１が接続される結合用部材５を挿通する第１孔２１ａに対応する部位が開孔されている。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、振動発電装置ＥＨの厚み方向の一面側に複数の外部接続用パッド６を備えているので、例えば、図１９に示すように、回路部７の回路基板７０に半田ボールなどからなる接合部８を介して実装することが可能となる。図１９では、外部接続用パッド６が、接合部８を介して、回路基板７０の回路パターン（図示せず）と電気的に接続されている。接合部８は、半田ボールに限らず、例えば、導電性ペーストや金バンプなどでもよい。本実施形態のエネルギ変換装置１では、接合部８が、実施形態１において説明した第３配線６３を構成することになるので、第３配線６３として電線を採用する場合のように電線を引き回す必要がなく、取り扱い性が向上する。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対の表面側に複数の外部接続用パッド６を設けてあるが、第１キャップ２１ではなく、第２キャップ３１における振動ブロック１１側とは反対の表面側に複数の外部接続用パッド６を設けた構成としてもよい。

なお、本実施形態のエネルギ変換装置１において、実施形態２で説明した結合用部材５や、実施形態３で説明した結合用部材５を採用してもよい。

（実施形態６）
本実施形態のエネルギ変換装置１は、実施形態５のエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図２０に示すように、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対側に、直流化回路部７３（図６参照）が配置されている点などが相違する。なお、他の構成要素は実施形態５と同様なので説明を省略する。

直流化回路部７３は、両面プリント配線板からなる回路基板７３ａと、この回路基板７３ａにおいて第１キャップ２１側となる一表面側に実装された複数の構成部品７３ｂとで構成されている。なお、複数の構成部品７３ｂとしては、実施形態１において図６を参照しながら説明した整流平滑回路７１の構成部品、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の構成部品などがある。

回路基板７３ａの外形サイズは、第１キャップ２１の外形サイズと同じに設定してある。また、回路基板７３ａの上記一表面側および他表面側には、第１配線６１と第２配線６２とが電気的に接続される結合用部材５に電気的に接続される導体パターン７３ｃ，７３ｄがそれぞれ形成されている。各導体パターン７３ｃ，７３ｄは、外部接続用パッド６と略同じ形状に形成されている。

回路基板７３には、第１キャップ２１の各第１孔２１ａの各々に連通する孔７３ｆが形成されている。そして、本実施形態のエネルギ変換装置１では、結合用部材５が、回路基板７３にも挿通されており、回路基板７３と第１キャップ２１との間に、座金５８を介在させてある。この座金５８は、回路基板７３ａと第１キャップ２１との間に、構成部品７３ｂを収納する空間を確保するためのスペーサとして設けてある。本実施形態のエネルギ変換装置１では、第１配線６１と第２配線６２とに接続されている結合用部材５が、実施形態１において説明した第３配線６３を兼ねており、第３配線６３として電線を採用する場合のように電線を引き回す必要がなく、取り扱い性が向上する。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対側に、直流化回路部７３が配置されているので、所望の直流出力を得ることが可能となる。また、本実施形態のエネルギ変換装置１は、直流回路部７３が振動発電装置ＥＨと横並びで配置される場合に比べて、小型化を図ることが可能となる。

また、本実施形態のエネルギ変換装置１では、図２１に示すように、別途の回路基板７７に半田ボールなどからなる接合部８を介して実装することが可能となる。図２１では、導体パターン７３ｄが、接合部８を介して、回路基板７７の回路パターン（図示せず）と電気的に接続されている。接合部８は、半田ボールに限らず、例えば、導電性ペーストや金バンプなどでもよい。回路基板７７には、例えば、実施形態１において図６を参照しながら説明した負荷７６の構成部品などが実装されている。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対側に直流化回路部７３を配置してあるが、第１キャップ２１ではなく、第２キャップ３１における振動ブロック１１側とは反対側に直流化回路部７３を配置した構成としてもよい。

なお、本実施形態のエネルギ変換装置１において、実施形態２で説明した結合用部材５や、実施形態３で説明した結合用部材５を採用してもよい。

（実施形態７）
本実施形態のエネルギ変換装置１は、実施形態６のエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図２２に示すように、結合用部材５が金属製のピン５５からなり、ピン５５の長手方向の一端部が半田からなる第１接合部５７により回路基板７３ａの導体パターン７３ｄと接合されている点などが相違する。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。

結合用部材５を構成するピン５５は、回路基板７３ａ、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２および第２キャップ３１に圧入されている。なお、ピン５５の長手方向の他端部は、例えば、半田や導電性ペーストなどからなる第２接合部（図示せず）により電気的に接続すればよい。

本実施形態のエネルギ変換装置１では、実施形態６と同様、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対側に、直流化回路部７３が配置されているので、所望の直流出力を得ることが可能となる。また、本実施形態のエネルギ変換装置１は、直流回路部７３が振動発電装置ＥＨと横並びで配置される場合に比べて、小型化を図ることが可能となる。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、第１キャップ２１における振動ブロック１１側とは反対側に直流化回路部７３を配置してあるが、第１キャップ２１ではなく、第２キャップ３１における振動ブロック１１側とは反対側に直流化回路部７３を配置した構成としてもよい。

１ エネルギ変換装置
３ 磁石ブロック
４Ａ 第１コイルブロック
４Ｂ 第２コイルブロック
５ 結合用部材
６ 外部接続用パッド
１１ 振動ブロック
１１ａ 貫通孔
１３ 可動部本体
１４ 支持部
１５ 弾性体部
２１ 第１キャップ
２１ａ 第１孔
３１ 第２キャップ
３１ａ 第２孔
５１ ねじ
５２ ナット
５４ リベット
６１ 第１配線
６２ 第２配線
７３ 直流化回路部

Claims (8)

1. 厚み方向に直交する規定方向に磁石ブロックが振動可能な振動ブロックと、前記振動ブロックの前記厚み方向の一面側で前記磁石ブロックに対向する第１コイルブロックと、前記振動ブロックの前記厚み方向の他面側で前記磁石ブロックに対向する第２コイルブロックと、前記振動ブロックの前記一面側に配置され前記第１コイルブロックを保持した第１キャップと、前記振動ブロックの前記他面側に配置され前記第２コイルブロックを保持した第２キャップと、前記第１キャップと前記振動ブロックと前記第２キャップとを貫通した複数の結合用部材とを備え、前記結合用部材が導電性を有し、前記第１コイルブロックからの第１配線と前記第２コイルブロックからの第２配線とが前記結合用部材を介して電気的に接続されてなることを特徴とするエネルギ変換装置。
2. 前記振動ブロックは、枠状の支持部と、前記支持部の内側で前記支持部の内側面から離れて配置された枠状の可動部本体と、前記可動部本体の内側に配置され前記可動部本体に固定された前記磁石ブロックと、前記規定方向において前記可動部本体の両側の各々で前記可動部本体と前記支持部とを接続した弾性体部と、前記厚み方向において前記支持部に貫設され前記支持部の周方向に離間した複数の貫通孔とを備え、前記第１キャップは、前記厚み方向において貫設され前記各貫通孔の各々に連通する複数の第１孔を備え、前記第２キャップは、前記厚み方向において貫設され前記各貫通孔の各々に連通する複数の第２孔を備え、前記結合用部材が、前記厚み方向において重なる前記第１孔と前記貫通孔と前記第２孔とに挿通されてなることを特徴とする請求項１記載のエネルギ変換装置。
3. 前記第１コイルブロックおよび前記第２コイルブロックの各々のコイルは、巻線コイルであることを特徴とする請求項１又は２記載のエネルギ変換装置。
4. 前記第１コイルブロックおよび前記第２コイルブロックの各々のコイルは、パターンコイルであることを特徴とする請求項１又は２記載のエネルギ変換装置。
5. 前記第１キャップと前記第２キャップとの一方における前記振動ブロック側とは反対の表面側に、前記第１配線と前記第２配線とが電気的に接続された前記結合用部材に電気的に接続される外部接続用パッドを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
6. 前記第１キャップと前記第２キャップとの一方における前記振動ブロック側とは反対側に、前記第１配線と前記第２配線とが電気的に接続された２つの前記結合用部材間からの交流出力を所望の直流出力に変換する直流化回路部が配置されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
7. 前記結合用部材が金属製のねじであり、前記ねじの先端部が螺合するナットを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
8. 前記結合用部材がリベットであり、前記リベットの軸端部が塑性変形されてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。

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