JP2014207391A - 発電素子、発電デバイス、発電ユニット及び発電素子の設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電ポリマーを使用した圧電発電において、発電性能及び発電効率の向上を簡易な構成によってコスト的に有利に実現する。
【解決手段】本発明の発電素子１は複数の気孔２０Ａを有する多孔質樹脂層２０を備え、この多孔質樹脂層２０が主成分としてフッ素樹脂を含み、樹脂フィルムの厚み変化から電気エネルギを得るものである。複数の気孔２０Ａは連通孔を含んでいることが好ましい。多孔質樹脂層２０は、テトラフルオロエチレンを単量体単位として含む重合体を主成分とすることが好ましい。本発明の発電デバイス５は、発電素子１に弾性体を積層したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電素子、発電デバイス、発電ユニット及び発電素子の設置方法に関する。

近年、自然界にあるエネルギを電気エネルギに変換する環境発電が普及している。環境発電の代表的なものとしては、太陽光発電、風力発電、地熱発電、潮力発電、波浪発電等が挙げられる。これらの発電方法は、環境に優しい反面、大規模な発電設備を必要とし、発電場所の制約が大きい等の不都合がある。このような不都合の少ない環境発電として、振動エネルギを電気エネルギに変換して利用する振動発電も提案されている。振動発電としては、電磁誘導発電、静電発電、圧電型発電等が提案されている。

（１）電磁誘導発電
電磁誘導発電は、コイルと永久磁石の相対運動によりコイルに発生する誘導電圧を利用するものである。このような電磁誘導発電を利用したものとして、例えばスイッチモジュールが実用化されている（例えば非特許文献１参照）。

（２）静電発電
静電発電は、対向する電極の振動により静電容量が変化した際の電荷移動を利用して発電を行うものである（例えば特開２００９−２４００５８号公報、特開２００９−２６８３０９号公報、国際公開第２００８／１１４４８９号、国際公開第２００９／１２３０２２号等参照）。

（３）圧電発電
圧電発電は、振動に基づく圧電素子の変形により発生する電圧を利用するものである。圧電素子としては、一般に圧電体としてセラミックスを採用したものが主流である（例えば特許第４５０４２９２号公報参照）。圧電発電としては、圧電体として圧電ポリマーを使用するものも開発されている（例えば特開２０１２−２３３４５号公報参照）。特開２０１２−２３３４５号公報に記載の圧電発電装置は、圧電ポリマーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が使用され、引張り応力を与えることで発電させるものである。

特開２００９−２４００５８号公報 特開２００９−２６８３０９号公報 国際公開第２００８／１１４４８９号 国際公開第２００９／１２３０２２号 特許第４５０４２９２号公報 特開２０１２−２３３４５号公報

http://www.enocean.com/en/enocean_modules_315mhz/ptm-200c//

しかし、電磁誘導発電及び静電発電は、発電装置の構造が複雑で、製造コストが高いという不都合がある。特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造した静電発電装置は、製造コストが高くなる。

また、電磁誘導発電、静電発電及び圧電セラミックスによる圧電発電は、発電装置の構造的制約及び圧電体の材料物性的制約により、発電効率の高い周波数帯が狭い上、発電装置の大面積化が困難である。そのため、発電装置を設置できる環境及び場所の制限が大きい。さらに、電磁誘導発電等による発電装置は、柔軟性に乏しいため、曲面には設置し難いという不都合もある。

一方、ＰＶＤＦ等の圧電ポリマー及びこの圧電ポリマーを利用した発電装置は、先に説明した他の発電装置のような不都合は少ない。しかし、圧電ポリマーは他の振動発電に使用される圧電体に比べて発電性能が低い。また、圧電ポリマーに引張り応力を与えることで発電させる構成を採用すると、発電装置の構造が複雑化し、圧電ポリマーに引張り応力を作用させるための駆動力が必要となる。その結果、製造コスト低減メリットが少なく、実質的に利用できる発電量が少なくなるため実質的な発電効率が悪い。

本発明は、圧電ポリマーを使用した圧電発電において、発電性能及び発電効率の向上を簡易な構成によってコスト的に有利に実現することを目的とする。

本発明は、複数の気孔を有する樹脂フィルムを備え、
この樹脂フィルムが主成分としてフッ素樹脂を含み、
上記樹脂フィルムの厚み変化から電気エネルギを得る発電素子である。

本発明によれば、圧電ポリマーを使用した圧電発電において、発電性能及び発電効率の向上を簡易な構成によってコスト的に有利に実現することが可能となる。

本発明に係る発電素子の一例を示す模式的断面図である。 図１の発電素子に使用される樹脂フィルムの他の例を示す模式的断面図である。 樹脂フィルムに対する圧電処理を説明するための模式図である。 本発明に係る発電デバイスを備えた発電システムを示す模式図である。 図４の発電デバイスの弾性体の一例を示す斜視図である。 弾性体の他の例を示す断面図である。 弾性体のさらに他の例を示す断面図である。 弾性体のさらに他の例を示す斜視図である。 弾性体のさらに他の例を示す斜視図である。 図４の発電システムの電気回路を説明するためのブロック図である。 実施例１及び比較例２において使用した発電デバイス、及びその発電デバイスの発電量を測定する方法を説明するための模式図である。 実施例２において使用した発電デバイス、及びその発電デバイスの発電量を測定する方法を説明するための模式図である。 実施例１，２及び比較例１の発電デバイスの発電量を、加振周波数を変化させて測定した結果を示すグラフである。

［本発明の実施形態の説明］
上記課題を解決するためになされた本発明は、
複数の気孔を有する樹脂フィルムを備え、
この樹脂フィルムが主成分としてフッ素樹脂を含み、
上記樹脂フィルムの厚み変化から電気エネルギを得る発電素子である。

当該発電素子は、主成分としてフッ素樹脂を含み、複数の気孔を有する樹脂フィルムを備えている。この樹脂フィルムには圧電化処理がなされており、圧電体として機能するものである。そのため、当該発電素子は、圧電体が樹脂フィルムであることから、電磁誘導発電及び静電発電に比べて構造を簡略化でき、当該発電素子を安価に製造することが可能となる。特に、当該発電素子の製造に、ＭＥＭＳのような複雑な製造工程も必要ないことから、製造工程が簡略化され、製造コスト的に有利である。また、当該発電素子は、ＭＥＭＳ技術のような複雑かつ微細な加工工程を必要とせず、例えばフィルム形成、圧電処理等により製造することができるため、当該発電素子の大面積化が可能となる。
さらに、当該発電素子は、樹脂フィルムの厚み変化により電気エネルギを得るものであるため、
（１）振動により電気エネルギを得るもの、例えば電磁誘導発電、静電発電、セラミックス圧電体を使用する圧電発電等に比べて、構造的及び材料物性的制約に起因する発電可能周波数帯の狭幅化を抑制でき、
（２）引張り力を与えることにより電力を取り出す構成に比べて、発電装置の構成を簡略できるためにコスト的に有利に発電効率を向上させることができるとともに、発電効率の向上を図ることができ、
（３）ＰＶＤＦ等の圧電ポリマーを使用する場合に比べて、発電性能が高くすることができ、
（４）主に横振動にて発電する電磁誘導発電、静電発電と異なり縦振動により発電することができる。環境振動の多くは縦振動であり、例えば装置の表面に設置した際には横振動（表面の面内方向の振動）ではなく縦振動（面に直交する方向の振動）により発電することができる。
このように、当該発電素子によれば、発電性能及び発電効率の向上を簡易な構成によってコスト的に有利に実現することが可能となる。

上記複数の気孔が連通孔を含むとよい。このように複数の気孔が連通孔を含むことで、連通孔によって適切に電荷をトラップできるため、高い圧電性を発現させることが可能となる。また連通孔であるため独立泡と比べて厚み方向の変形度が大きくなること、また変形の仕方が不均一、すなわち帯電荷の相対位置が不均一に変化する結果として高い圧電性を発現することが可能となる。

上記樹脂フィルムの主成分としては、テトラフルオロエチレンを単量体単位として含む重合体が好ましい。このように樹脂フィルムの主成分として上記重合体を含むことで、高い圧電性を発現させることが可能となる。

当該発電素子は、上記樹脂フィルムの少なくとも片面に形成された非多孔質樹脂層をさらに備えることが好ましい。このような非多孔質樹脂層を備えることで、樹脂フィルムにおいてより適切に電荷をトラップできるため、圧電性の向上を図ることが可能となる。非多孔質樹脂層と連通孔を有す層との界面は効率的に電荷をトラップできるためである。

上記樹脂フィルムの一方の面に接触する第１電極と、上記樹脂フィルムの他方の面に接触する第２電極と、をさらに備え、
上記第１電極及び上記第２電極のうちの少なくとも一方の電極が、上記樹脂フィルムと接着されていない部分を有しているとよい。

樹脂フィルムが有する電荷により第１電極及び第２電極に逆の電荷が誘起されるが、樹脂フィルムと第１電極及び第２電極が接着されていない部分では、第１電極及び第２電極と樹脂フィルム間の距離が変動したり相対的にスライドしたりし、その誘起電荷量が変わるため発電が起こる。第１電極及び第２電極が接着された状態、例えば第１電極及び第２電極の表面の凹凸に樹脂が入り込むアンカー効果や分子間力により第１電極及び第２電極と樹脂が密に固定化されている場合、樹脂フィルムと第１電極及び第２電極の間に接着層を設けて第１電極及び第２電極を固定化させる場合には、このような発電効果が見られない。すなわち、第１電極及び第２電極と樹脂フィルムとが接着していない部分を有することで、第１電極及び第２電極における接着されていない部分の相対位置の変動も発電に寄与させることができる。その結果、発電効率を高めることができる。また、第１電極及び第２電極を接着しないことで、第１電極及び第２電極を接着する工程が不要になるために製造が容易となる。

上記課題を解決するためになされた別の本発明は、
当該発電素子と、
上記発電素子に積層された弾性体と
を備える発電デバイスである。

当該発電デバイスによれば発電効率が改善される。その理由は明確ではないが、デバイスの厚み方向への負荷を、弾性体を介して発電素子に作用させた場合、その負荷が弾性体によって、樹脂フィルムに対しては不均一に作用する（負荷が分散する）ものと考えられる。そのため、より多くの気孔を厚み方向に変形させることで、入力された厚み方向の負荷が効率良く電気エネルギに変換されるものと推察される。また本樹脂フィルムは変形時に帯電部の相対位置が変わることにより圧電性を発現するものであるから弾性体が引き起こす、不均一な変形による相対位置の変化が電気エネルギ変換に好適なものであると推察される。

上記弾性体がエラストマーを含むとよい。このように弾性体がエラストマーを含むことで、より適切に発電効率を改善することが可能となる。

上記エラストマーがゴムであるとよい。このようにエラストマーがゴムであることで、安価かつ簡易な構成によって、より適切に発電効率を改善することが可能となる。

上記弾性体が板状であり、上記樹脂フィルムの厚み方向の負荷に対する変形態様が互いに異なる第１領域及び第２領域を有していることが好ましい。このように弾性体が、変形態様が異なる第１領域及び第２領域を有することで、より適切に発電効率を改善することが可能となる。

上記弾性体が、当該発電素子に対する積層面に形成された凸部及び凹部のうちの少なくとも一方を有していることが好ましい。このように弾性体が凸部及び凹部のうちの少なくとも一方を有することで、簡易な構成によって、より適切に発電効率を改善することが可能となる。

このように、本実施形態での「弾性体」は、弾性体の構成材料の特性として弾性を有するもの、凹部、凸部等を形成することで弾性の改善が図られたものを含む。

当該発電デバイスは、振動子を備えるとよい。このように当該発電デバイスが振動子を備えることで、振動子の適当な重量によって振動を拾い、それを発電素子に伝えることにより効率よい発電が可能となる。

上記弾性体が上記振動子であるとよい。このように弾性体が振動子を兼ねることで、より薄く、簡単な構造の発電デバイスを実現することができる。

上記振動子が、上記発電素子の振動面側に積層されているとよい。このように振動子が発電素子の振動面側に積層されていると、この振動子は振動外力に対して同期または非同期で振動することにより、発電性能を高めることが可能となる。また、発電素子を振動面に積層することで、振動子を設置面（機械などに設置する際に接する面）から離した位置に設置し、振動面と設置面との間に発電素子が配置されるため、効率良く振動を拾い発電素子に伝えることができる。

上記振動子の重さ、重心、形状及び材料のうちの少なくとも１つを調節できることが好ましい。このように重さ、重心、形状又は弾性材で調節できることが望ましい。このように発電デバイスにおいて外力の振動周波数と同期又は非同期で振動できるため、発電効率を高めることができる。

上記課題を解決するためになされたさらに別の本発明は、
当該発電デバイスと、
上記発電デバイスから上記電気エネルギを取り出す電気回路と
を備える発電ユニットである。

当該発電ユニットによれば、当該発電デバイスを備えていることから、入力された厚み方向の負荷から効率良く電気エネルギを得ることができる。

上記課題を解決するためになされたさらに別の本発明は、
当該発電素子を、振動発生源の下に設置する発電素子の設置方法である。

当該設置方法によれば、稼働する機器などの振動源の下に圧電素子を設置することで、振動が直接、高い効率で圧電素子に伝わるため発電効率を高めることができる。

ここで、本実施形態において「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば５０質量％以上含有される成分である。「振動面」とは、発電素子における外力又は振動が入力される面であり、弾性体とともに相対的に位置変化する面である。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る発電素子、発電デバイス及び発電システムを説明する。

〔発電素子〕
図１の発電素子１は厚み変化から電気エネルギを得るものである。この発電素子１は、樹脂フィルム２、電極１０，１１及び保護層１２，１３を備えている。

＜樹脂フィルム（第１の実施形態）＞
樹脂フィルム２は、多孔質樹脂層２０の両面に非多孔質樹脂層２１，２２が積層されたものである。樹脂フィルム２は、コロナ放電等による圧電処理により圧電性が付与されている。

樹脂フィルム２は、例えば別々に作製した多孔質樹脂層２０と非多孔質樹脂層（２１，２２）とを重ね合わせた後に圧着処理又は焼結処理を行い、さらに圧電処理を行うことにより形成することができる。樹脂フィルム２はまた、後述するように多孔質樹脂層２０上に、非多孔質樹脂層２１，２２に直接形成したものであってもよい。

なお、非多孔質樹脂層は、必ずしも多孔質樹脂層２０の両面に形成する必要はなく、多孔質樹脂層２０の片面に選択的に形成してもよく、また省略することもできる。

＜樹脂フィルム（第２の実施形態）＞
図２に示したように、樹脂フィルム３としては、複数の多孔質樹脂層３０，３１（図では２つ）を備えたものを使用することもできる。この樹脂フィルム３は、非多孔質樹脂層３２、多孔質樹脂層３１、非多孔質樹脂層３３、多孔質樹脂層３０及び非多孔質樹脂層３４を、この順序で積層したものである。樹脂フィルム３は、基本的には図１の樹脂フィルム２と同様なプロセスにより形成することができる。

樹脂フィルム３は、２つの多孔質樹脂層３０，３１の構成樹脂の種類、厚み、気孔率、製造方法等が同じものであってもよいし、異なったものであってもよい。非多孔質樹脂層３２，３３，３４は、構成樹脂の種類、厚み、製造方法等が同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、樹脂フィルムにおける多孔質樹脂層の数は３つ以上であってもよく、非多孔質樹脂層の数は４以上であってもよい。

樹脂フィルム２，３の平均厚みの下限としては、例えば５μｍ、好ましくは１０μｍ、より好ましくは１５μｍである。上記平均厚みの上限としては、例えば１００μｍ、好ましくは７５μｍ、より好ましくは５０μｍである。樹脂フィルム２，３の平均厚みを適正化することで、樹脂フィルム２，３が適度な可撓性を有するものとなるため、曲面にも設置可能な発電素子１を提供することが可能となる。

（圧電処理）
圧電処理は、樹脂フィルム２，３に圧電性を付与するために行われる。この圧電処理としては、樹脂フィルム２，３に高電圧を印加する方法、高電界下に数分間保持する方法、コロナ放電により荷電させる方法等が挙げられる。但し、高電圧を印加する方法の場合、樹脂フィルム２（３）に電極１０，１１を設けた後に、圧電処理が行われる。

圧電処理としては、コロナ放電を利用する方法が好ましい。コロナ放電による圧電処理は、例えば図３に示したように、金属板４０及び高圧電源４１を備えた装置を用いて行われる。この装置では、金属板４０上に樹脂フィルム２（３）を載置した状態で、高圧電源４１によって高電圧を印加することで、針電極４２から樹脂フィルム２（３）に向けて放電が生じる。

針電極４２としては、例えばチタン製のものが使用される。針電極４２の先端と樹脂フィルム２（３）との間の距離は、例えば３ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされる。高圧電源４１による電圧の印加は、例えば印加電圧が−２０ｋＶ以上−１ｋＶ以下、電圧印加時間が３０秒以上３００秒以下、好ましくは印加電圧が−１５ｋＶ以上−５ｋＶ以下、電圧印加時間が６０秒以上１２０秒以下とされる。

（多孔質樹脂層）
図１及び図２の多孔質樹脂層２０，３０，３１は、厚み変化から電気エネルギを得るものである。この多孔質樹脂層２０，３０，３１は、電荷をトラップできる複数の気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａを有する多孔質体である。複数の気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａは、連通孔を含んでいるとよい。複数の気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａが連通孔を含むことで、複数の気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａによって適切に電荷をトラップすることができ、また連通孔であるため独立泡と比べて軽い力でも厚み方向の変形度が大きくなること、また変形の仕方が不均一、すなわち帯電荷の相対位置が不均一に変化する結果として高い圧電性を発現することが可能となる。また多孔質体であることには発電素子が軽量化できるというメリットもある。

気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさは、コロナ放電等の圧電処理時に電荷を適切にトラップできれば特に限定されない。気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさとしては、０．５μｍ以上３μｍ以下が好ましい。気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさが上記下限未満であると、適度な変形性を得ることが困難となって、十分な圧電性を発現しないおそれがある。一方、気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさが上記上限を超えると、圧電処理時の電荷トラップ能が低下して圧電性が低くなる。また繰り返し付与される負荷に対する耐久性が低くなって、経時的な変形が生じることで圧電性能が変化してしまうおそれがある。

ここで、気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさは、多孔質樹脂層２０，３０，３１の厚み方向の任意の切断面に存在する気孔断面の長さを基準として測定される。具体的には、気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさは、切断面に存在する複数の気孔について、厚み方向の断面長を測定し、測定された断面長のうちの最高断面長から降順で５０個の断面長をピックアップし、それらの断面長の平均値（Ａ_５０）として定義される。なお、切断面の観察は、ＦＩＢ加工や凍結破断により、多孔質樹脂層２０，３０，３１を厚み方向に切断し、得られた断面を走査型電子顕微鏡等により撮像することで行うことができる。走査型電子顕微鏡等による撮像結果は、画像データ化され、この画像データを解析することで気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの大きさを測定することができる。

多孔質樹脂層２０，３０，３１の気孔率は、コロナ放電等の圧電処理時に電荷を適切にトラップできれば特に限定されない。上記気孔率の下限としては、１０％が好ましく、１５％以上がより好ましい。上記気孔率の上限としては、４０％が好ましく、３５％以下がより好ましい。上記気孔率が大きすぎると、繰り返し付与される負荷に対する耐久性が低くなって、経時的な変形が生じることで圧電性能が変化してしまうおそれがある。一方、気孔率が小さすぎると、負荷に対する変形量が小さくなり、十分な圧電性を発現できないおそれがある。気孔率は、例えば多孔質樹脂層２０，３０，３１の見かけの体積（Ｖ）に占める気孔体積（Ｖ_０）の割合をいい、下記式より求められる。

気孔率（％）＝（Ｖ_０／Ｖ）×１００

式中、多孔質樹脂層２０，３０，３１の見かけの体積Ｖは、多孔質樹脂層２０，３０，３１の厚みと、この厚みに直交する方向に沿った面積から算出される。気孔体積（Ｖ_０）は、多孔質樹脂層２０，３０，３１の樹脂部分体積（Ｒ）を、多孔質樹脂層２０，３０，３１の見かけの体積から差し引くことにより算出される（Ｖ_０＝Ｖ−Ｒ）。樹脂部分体積（Ｒ）は、多孔質樹脂層２０，３０，３１の乾燥重量を樹脂の真比重（ポリテトラフルオロエチレンなら２．１７ｇ／ｃｍ^３）で除することにより算出される。

多孔質樹脂層２０，３０，３１の厚みは特に限定されないが、圧電処理のしやすさ、圧電特性の付与効率、多孔質樹脂層２０，３０，３１の可撓性等の点から決定すればよい。上記厚みの下限としては、５μｍが好ましく、７μｍがより好ましい。上記厚みの上限としては、８０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。また、透明性の高い多孔質樹脂層２０を得たい場合には、上記厚みとしては、７μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。

多孔質樹脂層２０，３０，３１は、フッ素樹脂を主成分とするものである。フッ素樹脂としては、例えばフルオロエチレンを単量体単位として含むフルオロエチレン重合体が挙げられる。フルオロエチレン重合体としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＥＰＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロ・テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体等が挙げられる。これらの中で電荷のトラップ能力という観点からその構成元素が炭素とフッ素、水素からなるものが好ましく、炭素とフッ素からなるものが特に好ましい。特にこれらの中でも、ＰＴＦＥが好ましい。ＰＴＦＥの多孔体は電荷のトラップ能力に優れ、融点が高いため融点がより低温の非多孔質樹脂層を形成する際にも孔が潰れたりする等の変形が起こらないためである。ＰＴＦＥは、他の１種以上のフルオロエチレン重合体との混合物として使用することもできる。ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＡ等のテトラフルオロエチレン共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、ペンダント型共重合体のいずれであってもよい。

（多孔質樹脂層の製造方法）
多孔質樹脂層２０，３０，３１は、一例において、以下に説明する製造方法（１）又は製造方法（２）により製造することができる。

・製造方法（１）
多孔質樹脂層２０，３０，３１は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂粒子と潤滑剤との混合ペーストをシート状又はチューブ状に押出成形し、必要に応じて圧延した後、延伸、焼結を行うことにより形成することができる。チューブ状に押出成形した場合は、切開によりフィルム状とすることで多孔質樹脂層２０として使用される。延伸処理は、一軸延伸であってもよいし、２軸延伸であってもよい。

・製造方法（２）
多孔質樹脂層２０は、フッ素樹脂粉末を分散媒中に分散したディスパージョンを、基材上に塗布した後、分散媒の乾燥及びフッ素樹脂粉末の焼結を行い、その後、延伸処理を施すことにより形成することができる。延伸処理は、一軸延伸であってもよいし、２軸延伸であってもよい。

先の製造方法で得られた多孔質樹脂層２０，３０，３１は、さらに厚み方向に圧縮処理を施してもよい。この圧縮処理により、多孔質樹脂層２０，３０，３１を薄くでき、気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａの厚み方向の大きさを小さくすることが可能となる。厚み方向の圧縮処理は、シート状とされた多孔質樹脂層２０，３０，３１の場合は、プレス機等でプレスすることにより行えばよく、長尺のフィルムの場合は、圧延ロールで圧延しながら巻き取るようにして行えばよい。

このような圧縮処理は、加熱下で行うことが好ましい。加熱下で圧縮処理を行うことにより、多孔質樹脂層２０，３０，３１の厚みを効率よく小さくできる。圧縮処理時の加熱温度は、多孔質樹脂層２０，３０，３１を構成するフッ素樹脂の種類により適宜選択されるが、通常、１００℃以上、好ましくは１１０℃以上２００℃以下である。

このようにして製造される多孔質樹脂層２０，３０，３１は、製造方法、延伸方法等を選択することで、種々の気孔形状、気孔率を有するものとされる。通常、延伸多孔質ＰＴＦＥの場合、ノードと称される粒子塊（二次粒子）が、フィブリルと称される繊維状の部分で繋がれた網状構造を有している。このような網状構造を有するフィルムでは、フィブリル間、フィブリル・ノード間の間隙が気孔２０Ａ，３０Ａ，３１Ａに該当する。

（非多孔質樹脂層）
非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４は、多孔質樹脂層２０，３０，３１の圧電性向上効果を得るためのものである。この非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４は、多孔質樹脂層２０，３０，３１を構成する樹脂とは異なる種類のフッ素樹脂を主成分とする。

非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４を構成するフッ素樹脂としては、多孔質樹脂層２０，３０，３１を構成するフッ素樹脂と同様なものが挙げられる。その中でも、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）が好ましい。非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４を構成するフッ素樹脂としては、変性ＰＴＦＥを使用することもできる。この変性ＰＴＦＥは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖又は末端に、パーフルオロエチレン若しくはそのポリマーブロック、又はヘキサフルオロプロピレン若しくはそのポリマーブロックを有するものである。また、樹脂フィルムに積層する加工の観点では樹脂フィルムの孔が潰れたり、極度に変形がしないように融点が樹脂フィルムより低いものを選ぶことが望ましい。樹脂フィルムが連通孔を有するＰＴＦＥであり、非多孔樹脂層がＰＦＡ、ＦＥＰである場合が最も好ましい。

非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４は、実質的に非多孔質であればよい。具体的には、非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４は、例えば、ガーレー秒が３００秒以上、好ましくは１０００秒以上、より好ましくは５０００秒以上である。ここで、ガーレー秒とは、ＪＩＳ Ｐ ８１１７（２００９年）等に記載されている透気度（空気の透過量）を表す指標であり、１００ｍｌの空気が６４５ｃｍ^２の面積を通過する時間（秒）を示している。

非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４の厚みの上限としては、例えば３０μｍ、好ましくは２５μｍ、より好ましくは２０μｍである。上記厚みの下限としては、例えば２μｍ、好ましくは５μｍである。上記厚みが大きすぎると、樹脂フィルム２において多孔質樹脂層２０，３０，３１による圧電性の向上効果が得られにくくなる。一方、上記厚みが小さすぎると、均一な膜厚に形成するのが困難となるおそれがある。

非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４の製造方法は、特に限定されないが、例えば、国際公開第２００８／１８４００号公報に開示の方法を採用することができる。具体的には、非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４は、フッ素樹脂粉末を分散媒中に分散したディスパージョンを基材上に塗布した後、分散媒の乾燥及びフッ素樹脂粉末の焼結を行い、その後、基材を除去することにより製造することができる。

基材上に、ディスパージョンを塗布することに代えて、多孔質樹脂層２０，３０，３１上にディスパージョンを塗布した後、気泡が入らないように平滑な箔を被せる方法を採用してもよい。このような方法では、多孔質樹脂層２０，３０，３１上に非多孔質樹脂層２１，２２，３２〜３４を直接形成することができる。

なお、ディスパージョンの塗布方法としては、キャピラリー方式、グラビア方式、ロール方式、ダイ（リップ）方式、スリット方式、バー方式等を採用することができる。これらのうち、キャピラリー方式、ダイ方式、スリット方式及びバー方式は、薄膜を形成する点から好ましく用いられる。

平滑な箔としては、例えば金属箔が使用され、特に銅箔、アルミ箔が好ましい。金属箔を用いて非多孔質樹脂層２１，２２を製造する場合、この金属箔を保持したまま圧電処理に供してもよく、エッチング等により金属箔の一部だけを除去した状態で圧電処理に供してもよい。これらの場合、金属箔は、圧電素子の電極又は回路とすることも可能である。

＜電極＞
電極１０，１１は、樹脂フィルム２（３）から電気エネルギを外部に取り出すものである。これらの電極１０，１１は、非多孔質樹脂層２１，２２（３２〜３４）の表面に蒸着等の公知の手法により金属膜を形成することで得ることができる。電極１０，１１は、上述のように非多孔質樹脂層２１，２２（３２〜２４）を形成する際に利用した金属箔から形成することもできる。製造が容易であること、金属箔と樹脂フィルム３間の相対位置の変動も発電に寄与させることができることから、樹脂フィルム３と電極１０，１１としての金属箔は接着されていない方が好ましい。金属箔には樹脂フィルムの有する電荷により逆の電荷が誘起される。金属箔と樹脂フィルム間の距離が変動したり相対的にスライドしたりするとその誘起電荷量が変わる。すなわち発電が起こる。接着された状態、例えば金属箔表面の凹凸に樹脂が入り込むアンカー効果や分子間力により金属箔と樹脂が密に固定化されている場合、樹脂フィルムと金属箔の間に接着層を設けて金属箔を固定化させる場合にはこの発電効果が見られない。例えば樹脂フィルムと金属箔を単純に積層した上で金属箔と樹脂フィルムが分離しないように保護層１２，１３で両者を包むことが望ましい。
金属箔は電気特性、価格、入手容易性、薄膜加工が可能であることから銅箔、アルミ箔が好ましい。特にアルミ箔が好ましい。

＜保護層＞
保護層１２，１３は、発電素子１の表面に耐湿性、耐衝撃性等を付与するものである。これらの保護層１２，１３は、例えばポリエチレンテレフタラートフィルム、ポリプロピレンフィルム等を接着剤を用いて貼着することで形成することができる。なお、発電素子１において樹脂フィルム２及び電極１０，１１は必須の構成要素であるが、保護層１２，１３は必須ではなく、例えば後述する弾性体、振動子を直接積層することや、それらを保護層１２，１３とすることでも構わない。また、保護層１２，１３として厚み方向の負荷に対する変形態様が互いに異なる第１領域及び第２領域を有しているものや凹凸があるものを使うと電極および樹脂フィルム２に不均一に力がかかる結果、高い発電効率を得ることができるので好ましい。

発電素子１は、主成分としてフッ素樹脂を含み、複数の気孔２０Ａ（３０Ａ，３１Ａ）を有する多孔質樹脂層２０（３０，３１）を備えている。この多孔質樹脂層２０（３０，３１）は、圧電体として機能するものである。そのため、発電素子１は、圧電体が多孔質樹脂層２０（３０，３１）であることから、電磁誘導発電及び静電発電に比べて構造を簡略化でき、発電素子１を安価に製造することが可能となる。特に、発電素子１の製造に、ＭＥＭＳのような複雑な製造工程も必要ないことから、製造工程が簡略化され、製造コスト的に有利である。また、発電素子１は、ＭＥＭＳ技術のような複雑かつ微細な加工工程を必要とせず、例えばフィルム形成、圧電処理等により製造することができるため、発電素子１の大面積化が可能となる。

さらに、発電素子１は、多孔質樹脂層２０（３０，３１）の厚み変化により電気エネルギを得るものであるため、
（１）振動により電気エネルギを得るもの、例えば電磁誘導発電、静電発電、セラミックス圧電体を使用する圧電発電等に比べて、構造的及び材料物性的制約に起因する発電可能周波数帯の狭幅化を抑制でき、
（２）引張り力を与えることにより電力を取り出す構成に比べて、発電装置の構成を簡略できるためにコスト的に有利に発電効率を向上させることができるとともに、発電効率の向上を図ることができ、
（３）ＰＶＤＦ等の圧電ポリマーを使用する場合に比べて、発電性能が高くすることができ、
（４）主に横振動にて発電する電磁誘導発電、静電発電と異なり縦振動により発電することができる。

このように、発電素子１によれば、発電性能及び発電効率の向上を簡易な構成によってコスト的に有利に実現することが可能となる。

発電素子１の樹脂フィルム２は、多孔質樹脂層２０の両面に非多孔質樹脂層２１，２２を有し、それを電極１０，１１で挟んだものであり、各層が積層されていることから高い発電性能が得ることができる。

〔発電デバイス〕
図４の発電デバイス５は、発電素子１に弾性体５０を積層したものである。

＜弾性体＞
図４及び図５に示した弾性体５０は、全体として板状に形成されている。この弾性体５０は、片面５１Ａに形成された複数の溝５１Ｂを有している。複数の溝５１Ｂは、ストライプ状に形成されている。弾性体５０は、複数の溝５１Ｂが形成されることで、変形しやすい部分である複数の溝５１Ｂ（凹部）と、溝５１の間に位置する変形しにくい複数の凸部５１Ｃとが交互に形成されたものとなっている。すなわち、弾性体５０は、複数の溝５１Ｂ（凹部）と複数の凸部５１Ｃによって変形態様の異なる２種類の領域を有するものとなっている。このような弾性体５０は、片面５１Ａ（複数の溝５１Ｂ）が発電素子１側に位置するように発電素子１に積層されている。したがって、発電素子１の片面あるいは両面に積層しても良い。

このような形態の弾性体５０によれば、厚み方向に入力された負荷が、弾性体によって樹脂フィルムに対しては不均一に作用する（負荷が分散する）ことが期待される。そのため、多孔質樹脂層２０における気孔２０Ａ（図１参照）をより多く厚み方向に変形させることができる。また本樹脂フィルムの帯電部の相対位置を厚さ方向及び平面方向に大きく変化させることができる。その結果、発電デバイス５では、弾性体５０を積層されることで発電効率が向上させられる。

弾性体５０による発電効率の向上を適切に図るため、弾性体５０の各部の寸法は以下のように設定される。弾性体５０の厚みの下限は、例えば０．０５ｍｍである。上記厚みの上限は、例えば１００ｍｍである。溝５１（凹部）の深さの下限は、例えば０．０５ｍｍである。上記深さの上限は、例えば１００ｍｍである。溝５１（凹部）の幅の下限は、例えば０．１ｍｍである。溝５１（凹部）の幅の上限は、例えば１０ｍｍである。凸部の幅の下限は、例えば０．１ｍｍである。凸部の幅の上限は、例えば１０ｍｍである。

弾性体５０は、振動子としての機能を有していてもよい。弾性体５０が振動子を兼ねることで発電デバイス５を薄く、簡単な構造とすることができる。振動子は、弾性体５０とは別に振動子を設けてもよい。この場合の振動子は、発電素１子の振動面側に積層されていることが好ましい。振動子は、圧電素子１より重い重量を持つことにより振動を拾い、それを発電素子１に伝えることにより効率よい発電を可能とする。適当な重量を有すものであれば材質や形状は問わない。弾性体５０が振動子を兼ねることで、発電デバイス５より薄く、簡単な構造とすることができる。

＜他の弾性体＞
弾性体としては、厚み方向に負荷が作用したときに変形し、負荷が除去されたときに復元できるものであればよく、例えば図６から図９に示したものを使用することができる。ただし、図６から図９に示した弾性体５２，５３，５４，５５は一例であり、本願発明の弾性体を限定するものではなく、発泡体等の多孔体のように他の形態のものを使用することもできる。

図６の弾性体５２は、複数の溝５２ａを有する基材５２Ａと、複数の溝５２ａに充填された充填材５２Ｂとを有している。

基材５２Ａは、図５の弾性体５０と同様な形態を有している。この基材５２Ａは、全体として板状であり、複数の溝５２ａがストライプ状に形成されたものである。基材５２Ａは、後述するエラストマーにより形成するのが好ましい。

充填材５２Ｂは、基材５２Ａとは異なる材料、例えば基材５２Ａとは弾性率の異なる材料により形成されている。充填材５２Ｂを形成する材料は、エラストマーであってもよいし、プラストマーであってもよい。

このような弾性体５２は、複数の溝５２ａが発電素子１側に位置するように発電素子１（図４参照）に積層される。また、弾性体５２は、複数の溝５２ａが形成され、それらの溝５２ａに充填材５２Ｂが充填されていることから、変形態様の異なる複数の領域を有するものとなっている。その結果、入力した負荷が弾性体５２によって多孔質樹脂層２０に対しては不均一に作用する（負荷が分散する）ことが期待されるため、多孔質樹脂層２０における気孔２０Ａ（図１参照）をより多く厚み方向に変形させることで、発電効率が向上させられる。

図７の弾性体５３は、複数の貫通孔５３ａを有する基材５３Ａと、複数の貫通孔５３ａに充填された充填材５３Ｂとを有している。

基材５３Ａは、全体として板状に形成されており、後述するエラストマーにより形成するのが好ましい。

複数の貫通孔５３ａは、例えばマトリクス状に配置されている。各貫通孔５３ａは、例えば円柱状、多角柱状等に形成されている。

充填材５３Ｂは、基材５３Ａとは異なる材料、例えば基材５３Ａとは弾性率の異なる材料により形成されている。充填材５３Ｂを形成する材料は、エラストマーであってもよいし、プラストマーであってもよい。

弾性体５３は、基材５３Ａと充填材５３Ｂとが異なる材料により形成されているため、変形態様の異なる複数の領域を有している。その結果、入力した負荷が弾性体５３によって多孔質樹脂層２０に対しては不均一に作用する（負荷が分散する）ことが期待されるため、多孔質樹脂層２０における気孔２０Ａ（図１参照）をより多く厚み方向に変形させることで、発電効率が向上させられる。

図８の弾性体５４は、複数のブロック状の凸部５４Ａがマトリクス状に形成されたものである。この弾性体５４は、全体として板状に形成されており、凸部５４Ａが発電素子１側に位置するように発電素子１（図４参照）に積層される。このような弾性体５４においても、入力した負荷が弾性体５２によって多孔質樹脂層２０に対しては不均一に作用する（負荷が分散する）ことが期待されるため、多孔質樹脂層２０における気孔２０Ａ（図１参照）をより多く厚み方向に変形させることで、発電効率が向上させられる。

なお、凸部５４Ａの形状、数、配置場所は、入力した負荷を適切に分散できる範囲において、適宜変更可能である。

図９の弾性体５５は、複数の凹部５５Ａがマトリクス状に配置されたものである。この弾性体５５は、全体として板状に形成されており、凹部５５Ａが発電素子１側に位置するように発電素子１（図４参照）に積層される。このような弾性体５５においても、入力した負荷が弾性体５５によって多孔質樹脂層２０に対しては不均一に作用する（負荷が分散する）ことが期待されるため、多孔質樹脂層２０における気孔２０Ａ（図１参照）をより多く厚み方向に変形させることで、発電効率が向上させられる。

なお、凹部５５Ａの形状、数、配置場所は、入力した負荷を適切に分散できる範囲において、適宜変更可能である。

図５から図９の弾性体５０，５２〜５５（基材５２Ａ，５３Ａ）は、エラストマーを含むのが好ましい。エラストマーを弾性体５０，５２〜５５（基材５２Ａ，５３Ａ）の材料として用いることにより、弾性体５０，５２〜５５に入力した負荷を適切に分散させることができる。

熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリイソプレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

熱硬化性エラストマーとしては、例えば、
ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ニトリルゴム（アクリロニトリル−ブタジエンゴム；ＮＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム等のジエン系合成ゴム；
エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム等の非ジエン系合成ゴム；
天然ゴムなどが挙げられる。

中でも、安価に入手可能で、加工が容易なことから、ポリクロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム等が好ましい。

弾性体５０，５２〜５５の硬度は、ショアＡ硬度において、例えば下限が１５、好ましくは３０である。上記ショアＡ硬度の上限としては、例えば１００、好ましくは８０である。上記硬度が小さすぎると十分な弾性を発揮することができないおそれがある。一方、上記硬度が大きすぎると、入力された負荷を樹脂フィルム２に不均一に作用させる（分散させる）のが困難となるおそれがある。ここで、「ショアＡ硬度」は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３（１９９３年）に準拠して、「デュロメータ（タイプＡ）」を用いて測定した値である。

発電デバイス５は、機械等の振動発生源の下に敷くのが好ましい。これにより、適当な重量を持つ弾性体（振動子）が振動を拾い、それを発電素子１に伝えることにより効率よい発電が可能となる。

発電デバイス５が振動子を備える場合（弾性体が兼用する場合を含む）、振動子を設置面（機械などに設置する際に接する面）から離して発電素子の振動面に設置し、設置面と振動子の間に発電素子が位置するようにしてもよい。その場合、効率良く振動を拾い発電素子に伝えられるので好ましい。

発電デバイスは、弾性体に加えて、弾性体に代えて、又は弾性体を兼ねて振動子を積層しても構わない。また、この振動子は、振動外力に対して同期または非同期で振動することにより，発電性能を高めることが可能となる。従って、振動子は，必要に応じて，外力の振動周波数と同期又は非同期で振動するように、重さ、重心、形状、弾性材等を設定するのが好ましい。

弾性体は、変形態様の異なる複数の領域を有するものに限らず、弾性率が平面方向に漸次変化するようなものであってもよい。この弾性体では、変形態様に平面方向のグラデーションを与えることができる。

発電デバイスは、複数の発電素子、弾性体及び振動子を積層した構成であってもよい。特に、複数の発電素子を有すること、複数の発電素子を積層することで本デバイスの発電量を増加することができるため好ましい。

〔発電システム〕
図４の発電システム６は、発電デバイス５に電気回路６０を接続したものである。

＜電気回路＞
電気回路６０は、発電デバイス５から電極１０，１１を介して電気エネルギを取り出すものである。図１０示すように、電気回路６０は、整流器６１、及び蓄電器６２を含む蓄電回路として構成されている。

整流器６１は、発電デバイス５から出力される交流電圧を直流電圧に変換するものである。整流器６１としては、公知の種々のものを使用することができ、全波整流器及び半波整流器のいずれであってもよい。電力損出等の観点から、全波整流器が好ましい。

蓄電器６３は、発電デバイス５からの出力を蓄えるものである。この蓄電器６３が発電デバイス５の発電能力等に応じて構成すればよく、例えばキャパシタを使用することができる。蓄電器６３としては、二次電池等の公知の充電池を使用することもできる。

電気回路６０は、目的、用途等に応じて適宜設計すればよく、必ずしも整流器６１及び蓄電器６２の全てを備えている必要はなく、蓄電回路以外として構成することもできる。また、電気回路６０には、整流器６１及び蓄電器６２以外の電子機器や回路を含ませてもよい。

次に、本発明を実施例により説明する。ただし、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。

〔評価〕
本実施例では、発電デバイスに動的荷重を加えたときの発電量を評価した。

〔発電デバイス〕
発電デバイスとしては図１１又は図１２に示した構成のものを使用した。具体的には、発電デバイスとしては、圧電体Ａの両面に電極Ｂを形成し、電極Ｂの表面に保護層Ｃを積層したものを使用した。なお、発電デバイスの各部Ａ〜Ｄの具体的な構成は、表１及び表２に示す通りである。なお、図１１の発電デバイスは弾性体を備えておらず、図１２の発電デバイスは弾性体Ｄを備えている。

〔動的荷重〕
動的荷重は、両面テープＥを介して発電デバイスを弾性材Ｆに固定し、３００Ｈｚの油圧サーボ動特性試験機（株式会社鷺宮製作所製）により弾性材Ｆにより固定されていない面から付与した。発電デバイスに対する加振周波数は５〜１００Ｈｚ、振幅は±０．５ｍｍとした。

〔発電量の測定〕
発電量は、動的荷重を加えたときに発電デバイスから出力される電圧を、データロガー（商品名「ＮＲ５００」（キーエンス製）、内部抵抗１ＭΩ）で計測し、電力量に換算した。発電量の測定結果については、図１３に示した。なお、図１３においては、横軸を加振周波数、縦軸を単位荷重当たりの発電量として示した。

図１３から明らかなように、圧電体Ａとして（ＦＥＰ／ＰＴＦＥ／ＦＥＰ）を使用した実施例１，２は圧電体ＡとしてＰＶＤＦを使用した比較例１よりも発電量が大きかった。特に、弾性体Ｄを使用した実施例２は、圧電体Ａとして同じ（ＦＥＰ／ＰＴＦＥ／ＦＥＰ）を使用した実施例１よりも発電量が大きくなった。

本発明によれば、圧電ポリマーを使用した圧電発電において、発電性能及び発電効率の向上を簡易な構成によってコスト的に有利に実現することが可能となる。

１ 発電素子
１０，１１ 電極
１２，１３ 保護層
２，３ 樹脂フィルム
２０，３０，３１ 多孔質樹脂層
２０Ａ，３０Ａ，３１Ａ 気孔
２１，２２，３２，３３，３４ 非多孔質樹脂層
４０ 金属板
４１ 高圧電源
４２ 針電極
５ 発電デバイス
５０，５２〜５５ 弾性体
５１Ａ 片面
５１Ｂ 溝
５１Ｃ 凸部
５２Ａ 基材
５２Ｂ 充填材
５２ａ 溝
５３Ａ 基材
５３ａ 貫通孔
５３Ｂ 充填材
５４Ａ 凸部
５５Ａ 凹部
６ 発電システム
６０ 電気回路
６１ 整流器
６２ 蓄電器

Claims (15)

1. 複数の気孔を有する樹脂フィルムを備え、
   この樹脂フィルムが主成分としてフッ素樹脂を含み、
   上記樹脂フィルムの厚み変化から電気エネルギを得る発電素子。
2. 上記複数の気孔が連通孔を含む請求項１に記載の発電素子。
3. 上記樹脂フィルムの主成分がテトラフルオロエチレンを単量体単位として含む重合体である請求項１又は請求項２に記載の発電素子。
4. 上記樹脂フィルムが、多孔質樹脂層と、この多孔質樹脂層の少なくとも片面に形成された非多孔質樹脂層とを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電素子。
5. 上記樹脂フィルムの一方の面に接触する第１電極と、上記樹脂フィルムの他方の面に接触する第２電極と、をさらに備え、
   上記第１電極及び上記第２電極のうちの少なくとも一方の電極が、上記樹脂フィルムと接着されていない部分を有している請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発電素子。
6. 請求項１に記載の発電素子と、
   上記発電素子に積層された弾性体と
   を備える発電デバイス。
7. 上記弾性体がエラストマーを含む請求項６に記載の発電デバイス。
8. 上記弾性体が、板状であり、かつ上記樹脂フィルムの厚み方向の負荷に対する変形態様が互いに異なる第１領域及び第２領域を有している請求項６又は請求項７に記載の発電デバイス。
9. 上記弾性体が、上記発電素子に対する積層面側に形成された凸部及び凹部のうちの少なくとも一方を有している請求項８に記載の発電デバイス。
10. 振動子を備える請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の発電デバイス。
11. 上記弾性体が上記振動子である請求項１０に記載の発電デバイス。
12. 上記振動子が、上記発電素子の振動面側に積層されている請求項１０又は請求項１１に記載の発電デバイス。
13. 上記振動子の重さ、重心、形状及び弾性のうちの少なくとも１つを調節できる請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の発電デバイス。
14. 請求項６に記載の発電デバイスと、
    上記発電デバイスから上記電気エネルギを取り出す電気回路と
    を備える発電ユニット。
15. 請求項１に記載の発電素子を、振動発生源の下に設置する発電素子の設置方法。
    

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