JP4213540B2 - 振動発電用振動子 - Google Patents
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Description
本発明は、機械的な振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電技術に関し、特に、振動エネルギーにより可変容量を変化させて発電する可変容量型振動発電に適用して有効な技術に関するものである。
たとえば、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＶＬＳＩ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｐｐ．６４−７６，Ｖｏｌ．９、ｎｏ．１，２００１．（非特許文献１）には、振動エネルギーに共振して動作する振動子と固定端に電極を設け、該振動子の動作により電極間の距離を変化させることで容量変化を実現した可変容量を用いて、該可変容量の電極に電荷を与え電荷により対向電極間にクーロン引力が働き、振動子の動作がこれに抗して仕事をしたエネルギーを電気エネルギーに変換することで、振動エネルギーより発電する技術が記載されている。
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＶＬＳＩ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｐｐ．６４−７６，Ｖｏｌ．９、ｎｏ．１，２００１．
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＶＬＳＩ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｐｐ．６４−７６，Ｖｏｌ．９、ｎｏ．１，２００１．
ところが、上記のような振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
すなわち、可変容量型振動子は，振動板の形状を所望する動作以外の動作モードを考慮せずに振動版の形状およびサイズのみ決定しているため、振動子は所望する動作以外に様々な動作をしてしまい、振動による容量変化に影響を与え所望の容量変化を得られていない。
また、振動子に与える外部振動の周波数を既知のものとしているため、外部振動の周波数が変化した場合、タイミングのずれが生じる。これらの問題のため可変容量型振動子による発電は発電効率が下がる、あるいは発電できなくなるという問題がある。
本発明の目的は、容量型振動発電の発電効率を大幅に向上することのできる振動発電用振動子を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明の振動発電用振動子は、第１の容量を構成する第１、および第２の電極と、第２の容量を構成する第３、および第４の電極と、該第１、および第４の電極を設けた振動子と、該第２、および第４の電極を設けた電極用台座と、振動子を電極用台座に固定する振動子支持台座と、第１〜第４の電極にそれぞれ接続され、外部から電荷の出し入れを行う電極用端子とを備え、該振動子は、自由振動を行うおもりと、該おもりを支持する２枚の振動板とより、該振動板は、互いに平行をなすように、おもりの第１の面、およびそれに対向する第２の面を挟み込んで支持し、振動子は、振動エネルギーで動作することによって該振動子に設けられた第１、および第３の電極と、第２、および第３の電極との距離がそれぞれ変化することで容量を変化させるものである。
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
本発明の振動発電用振動子は、第１の容量を構成する第１、および第２の電極と、該第１、および第２の電極を設けた振動子と、該振動子を電極用台座に固定する振動子支持台座と、第１、ならびに第２の電極にそれぞれ接続され、外部から電荷の出し入れを行う電極用端子とを備え、該振動子は、自由振動を行うおもりと、該おもりを支持する２枚の振動板とより、該振動板は、互いに平行をなすように、おもりの第１の面、およびそれに対向する第２の面を挟み込んで支持し、振動子は、振動エネルギーで動作することによって該振動子に設けられた第１、および第２の電極との距離がそれぞれ変化することで容量を変化させるものである。
また、本発明の振動発電用振動子は、第１の容量を構成する第１、および第２の電極と、該第１、および第２の電極を設けた振動子と、該振動子を電極用台座に固定する振動子支持台座と、第１、ならびに第２の電極にそれぞれ接続され、外部から電荷の出し入れを行う電極用端子とを備え、振動子は、自由振動を行うｎ−１個のおもりと、該ｎ−１個のおもりを支持するｎ個の振動板とより、該ｎ個の振動板は、互いに平行をなすように、ｎ−１個のおもりにおける第１の面、およびそれに対向する第２の面をそれぞれ挟み込んで支持し、振動子は、振動エネルギーで動作することによって該振動子に設けられた第１、および第２の電極との距離がそれぞれ変化することで容量を変化させるものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
（１）振動子に平行な振動板を用いることにより、発電用振動子における容量のロスを減らし、発電効率を向上させることができる。
（２）また、振動子の動作をモニタすることにより最適なタイミングで電荷の出し入れをし、発電用振動子の発電効率を向上させることができる。
（３）さらに、上記（１）、（２）により、高性能で、かつ信頼性の高い振動発電機を実現することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図２は、図１の可変容量型振動子における上面図、図３は、本発明の実施の形態１による可変容量型振動子の他の構成を示す側面図、図４は、本発明の実施の形態１による振動発電機の一例を示すブロック図である。
図１は、本発明の実施の形態１による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図２は、図１の可変容量型振動子における上面図、図３は、本発明の実施の形態１による可変容量型振動子の他の構成を示す側面図、図４は、本発明の実施の形態１による振動発電機の一例を示すブロック図である。
本実施の形態１において、可変容量型振動子（振動発電用振動子）１は、図１に示すように、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、および電極用配線端子（電極用端子）１０，１１から構成されている。
振動板４，５は、たとえば、長方形の板からなり、該振動板４，５の長手方向に伸びる一方の端部におもり２が、該振動板４，５の長手方向に伸びる他方の端部にスペーサ３がそれぞれ挟み込まれた構造からなる。
そして、これらおもり２、スペーサ３、および振動板４，５により、振動子１２が構成されており、振動板４，５におけるおもり２とスペーサ３とが接していない空間部分がバネとして働く。
この振動子１２において、下側の振動板５におけるスペーサ３が位置する面の反対面には、たとえば、直六面体からなる振動子支持台座９の上面に固定されている。振動子支持台座９の下面は、電極用台座８に固定されており、前述した振動子１２のバネ部分とおもり２は、電極用台座８との間に平行な空間を有した構造となっている。
振動板５におけるおもり２が位置する面の反対面には、たとえば、長方形状の電極（第１の電極）６が設けられており、該電極６に対向する振動子支持台座９の上面には、該電極６と同じ形状の電極（第２の電極）７が設けられている。これら電極６，７によって容量が構成される。電極６，７は、出力配線がそれぞれ接続されており、該出力配線には、電極用配線端子１０，１１がそれぞれ接続されている。
このように、２枚の振動板４，５によっておもり２を保持することにより、該おもり２が対向する電極７と平行を保ちながら振動させることができるので、振動方向以外の不要なモーメントの発生を大幅に低減することができる。
図２は、可変容量型振動子１の構成を示す上面図である。図示するように、振動板４は、おもり２より幅細でも、あるいは幅広でも構わなく、振動板４とおもり２とは幅が一致し中心線が揃っていることが望ましい。
振動板５は、振動板４と同じ大きさなので、図１では振動板４と重なっている。また、振動板４が電極を兼ねる、対向電極用台座８が電極を兼ねていてもよい。
振動板４，５は、おもり２、スペーサ３をそれぞれ挟み込む構造ではなく、おもり２のスペーサ３側の上端を振動板４が、下端を振動板５が支持し、スペーサ３のおもり２側の上端を振動板４が、下端を振動板５が支持する形状であってもよい。この場合、電極６はおもり２に設けられている。
可変容量型振動子１を形成する方法としては、たとえば金属や絶縁物を削り出し、組み立て形成することにより可能である。
また、Ｓｉ（シリコン）プロセスを用いても図１の構造を形成することが可能であり、以下に、Ｓｉプロセスによる一例を示す。
電極用台座８にシリコンウエハ基盤を用い、Ａｌ（アルミニウム）などの金属皮膜を蒸着し、電極のサイズにエッチングして電極７、電極用配線端子１１を設ける。続いて、先述した電極間の空間となる部分に犠牲層となるＰＳＧ（酸化シリコン）を堆積した後、振動子支持台座９を設けるためのアンカーエッチングを行う。
そして、振動子支持台座９となる絶縁物ナイトライド皮膜を先述犠牲層と同じ厚さを堆積し、電極６、電極用配線端子１０用にＡｌなどの金属皮膜を蒸着しエッチングし、酸化膜を堆積し振動板５とし，ＰＳＧを堆積し、先述した振動板４，５の空間となる部分を残してアンカーエッチングを行う。
その後、おもり２、およびスペーサ３となる絶縁物ナイトライド皮膜を先述した犠牲層と同じ程度の厚さに堆積し、振動板４として酸化膜を堆積し、最後に犠牲層をＨＦ（フッ酸）などで取り除く。
犠牲層を取り除く際に、犠牲層とその他の酸化膜のエッチングレート比を大きくするために酸化膜にナイトライド系の膜を用いる。また、振動板５を電極として用いるには、先述した電極６の工程を省き、振動板４，５に金属皮膜を用いる。
さらに、電極用台座８を電極として用いるには、先述した電極７の工程を省き、電極用台座シリコンウエハ基盤に電極のサイズの高濃度イオンを打ち込む。
図３は、可変容量型振動子（振動発電用振動子）１ａの他の構成例を示す側面図である。
可変容量型振動子１ａは、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、電極用配線端子１０，１１からなる図１の構成に、新たにストッパ１３〜１６が設けられている。
また、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、ならびに電極用配線１０，１１における構造は、図１の可変容量型振動子１と同様であるので説明は省略する。
この場合も、おもり２、スペーサ３、および振動板４，５によって振動子１２が構成されており、振動板４，５におけるおもり２とスペーサ３とが接していない空間部分がバネとして働く。
振動子支持台座８の電極７近傍には、ストッパ（接触防止突起）１３，１４が設けられている。これらストッパ１３，１４は、振動子支持台座８から突出するように設けられている。ストッパ１３，１４は、電極６が電極７に近づいた際に接触しショート防止のために設けられている。ストッパ１３，１４のうち、いずれか一方、あるいは２つ以上であっても構わない。
ストッパ（振動抑制用突起）１５，１６は、たとえば、Ｊ字状断面の部材からなる。ストッパ１５の一方の端部は、対向電極用台座８の長手方向における一方の端部に固定されており、ストッパ１６の一方の端部は、対向電極用台座８の長手方向における他方の端部に固定されている。
ストッパ１５，１６の他方の端部は振動板４の上方に位置しており、該ストッパ１５，１６は、先述した振動子の電極６，７が離れる際、電極間が離れすぎて振動板４，５が破壊するのを避けるために設けられている。
ストッパ１５，１６は、どちらか一方、または２つ以上であっても構わない。さらに、電極接触防止用のストッパ１３，１４と振動板破壊防止用のストッパ１５，１６は、電極接触防止用ストッパ単独、あるいは振動板破壊防止用ストッパのどちらか一方のみ用いても構わない。
また、振動板５が電極を兼ねてもよいし、対向電極用台座８が電極を兼ねていても構わない。また、振動板４，５は、おもり２、スペーサ３を挟み込む構造ではなく、おもり２のスペーサ側の上端を振動板４が、下端を振動板５が支持し、スペーサ３のおもり側の上端を振動板４が、下端を振動板５が支持する形状であっても構わない。この場合、電極６はおもり２に設けられている。
図４は、可変容量型振動子１（，１ａ）を用いて振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する振動発電機の一例を示すブロック図である。
振動発電機は、図４に示すように、容量型振動発電機制御回路１７、および図１（または図３）で示した可変容量型振動子１（，１ａ）から構成されている。容量型振動発電機制御回路１７は、可変容量型振動子１（，１ａ）における振動子１２の容量変化に対応して電荷の出し入れを行い、発電を行う。
それにより、本実施の形態１によれば、振動板４，５によっておもり２を保持することにより、振動子１２における容量のロスを低減し、発電効率を大幅に向上することができる。
また、ストッパ１３，１４を設けることにより、振動板４，５と電極６，７との接触を確実に防止することができ、ストッパ１５，１６を設けることにより、振動板４，５の過振動を確実に防止することができ、可変容量型振動子１ａの発電効率と信頼性とを向上させることができる。
（実施の形態２）
図５は、本実施の形態２による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図６は、図５の
可変容量型振動子における上面図である。
図５は、本実施の形態２による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図６は、図５の
可変容量型振動子における上面図である。
本実施の形態２において、可変容量型振動子（振動発電用振動子）１ｂは、図５に示すように、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、ならびに電極用配線端子１０，１１から構成されており、前記実施の形態１に示す図１と異なる点は、振動板４，５が、複数の振動板４1 〜４n ，５1 〜５n によって構成されていることである。
図６は、可変容量型振動子１ｂにおける上面図である。
図示するように、振動板４1 〜４n ，５1 〜５n は、おもり２、およびスペーサ３を等間隔で挟み込むように並べられている。この振動板はそれぞれ２枚以上であれば何枚でもよく、等間隔に並べられた振動板４1 〜４n とおもり２とは中心線が揃っていることが望ましい。
振動板５1 〜５n は、振動板４1 〜４n と同じ位置に配置（図５）されており、図６では、振動板４1 〜４n と重なっている。また、振動板４1 〜４n が電極を兼ねてもよいし、対向電極用台座８が電極を兼ねていても構わない。
特に、この場合、振動板４1 〜４n ，５1 〜５n におけるおもり２、およびスペーサ３が重なる部分は全面が振動板となっていて構わない。また、振動板４1 〜４n ，５1 〜５n は、おもり２、スペーサ３を挟み込む構造ではなく、おもり２のスペーサ側の上端を振動板４1 〜４n が、下端を振動板５1 〜５n が支持し，スペーサ３のおもり側の上端を振動板４1 〜４n が、下端を振動板５1 〜５n が支持する形状であっても構わない。この場合、電極６はおもり２に設けられている。
また、可変容量型振動子１ｂにおいては、おもり２、スペーサ３、および振動板４1 〜４n ，５1 〜５n によって振動子１２が構成されており、振動板４1 〜４n ，５1 〜５n におけるおもり２とスペーサ３とが接していない空間部分がバネとして働く。
可変容量型振動子１ｂを形成する方法は、前記実施の形態１（図１）と同様の方法を用いることができるが、Ｓｉプロセスを用いた際に、振動板４1 〜４n ，５1 〜５n は一定間隔のスペースがあいているので犠牲層エッチング液が浸透しやすいという特徴を有することになる。
それにより、本実施の形態２においても、振動子１２における容量のロスを低減し、発電効率を大幅に向上することができる。
（実施の形態３）
図７は、本実施の形態３による可変容量振動子の構成を示す側面図、図８は、図７の可変容量振動子における上面図である。
図７は、本実施の形態３による可変容量振動子の構成を示す側面図、図８は、図７の可変容量振動子における上面図である。
本実施の形態３において、可変容量型振動子（振動発電用振動子）１ｃは、図７に示すように、複数のおもり２1 〜２n-1 、複数のスペーサ３1 〜３n-1 、複数の振動板１８1 〜１８n 、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、および電極用配線１０，１１から構成されている。
振動板１８1 （〜１８n ）は、前記実施の形態１の図１に示した振動板４と同じ形状からなり、これら振動板１８1 〜１８n の間に、おもり２1 〜２n-1 とスペーサ３1 〜３n-1 とをそれぞれ挟み込んだ構成となっている。
たとえば、振動板１８1 と振動板１８2 との間におもり２1 、およびスペーサ３1 が挟み込まれ、振動板１８2 と振動板１８3 との間には、おもり２2 、ならびにスペーサ３2 が挟み込まれている。そして、最後には、振動板１８n-1 と振動板１８n との間におもり２n-1 、およびスペーサ３n-1 が挟み込まれている。
また、可変容量型振動子１ｃでは、おもり２1 〜２n-1 、スペーサ３1 〜３n-1 、ならびに振動板１８1 〜１８n によって振動子１２が構成されており、振動板１８1 〜１８n におけるおもり２とスペーサ３1 〜３n-1 とが接していない空間部分がバネとして働く。
また、その他の構造は、前記実施の形態１の図１に示す可変容量型振動子１と同様であるので、説明は省略する。
図８は、可変容量型振動子１ｃの上面図である。
振動板１８1 （〜１８n ）は、おもり２1 （〜２n-1 ）より幅細でも、あるいは幅広でもよく、振動板１８1 （〜１８n ）とおもり２1 （〜２n-1 ）とは幅が一致し中心線が揃っていることが望ましい。振動板１８2 〜１８n は、振動板１８1 と同じ大きさなので、図８においては振動板１８1 と重なっている。
なお、振動板１８1 〜１８n は、２枚以上であれば何枚であっても構わない。それに伴い、おもり、およびスペーサの数も決まる。また、振動板１８n が電極を兼ねる、対向電極用台座８が電極を兼ねていても構わない。さらに、振動板１８1 〜１８n はおもり２1 〜２n-1 、スペーサ３1 〜３n-1 を挟み込む構造ではなく、たとえば、おもり２1 〜２n-1 が分割しておらず、スペーサ側の上端から等間隔で振動板１８1 〜１８n が支持し、スペーサ３1 〜３n-1 が分割しておらず、おもり側の上端から等間隔で振動板１８1 〜１８n が支持する形状であってもよい。この場合、電極６はおもり２に設けられている。
それにより、本実施の形態３でも、振動子１２における容量のロスを低減し、発電効率を大幅に向上することができる。
（実施の形態４）
図９は、本実施の形態４による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図１０は、図９の可変容量型振動子を用いて構成された振動発電機のブロック図である。
図９は、本実施の形態４による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図１０は、図９の可変容量型振動子を用いて構成された振動発電機のブロック図である。
本実施の形態４において、可変容量型振動子１ｄは、図９に示すように、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、および電極用配線端子１０，１１からなる前記実施の形態１の図１と同様の構成に、新たに電極６ａ，７ａ、対向電極用台座８ａ、振動子支持台座９ａ、電極用配線端子（電極用端子）１０ａ，１１ａ、およびストッパ１９〜２２が設けられた構成となっている。
また、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、電極６，７、対向電極用台座８、振動子支持台座９、および電極用配線端子１０，１１における構造は、前記実施の形態１の図１と同様であるので説明は省略する。
対向電極台座８の電極７近傍には、ストッパ（接触防止突起）１９，２０が設けられている。これらストッパ１９，２０は、振動子支持台座８から突出するように設けられており、電極６が電極７に近づいた際に接触しショート防止のために設けられている。
振動板４におけるスペーサ３を挟み込んだ面の反対面には、振動子支持台座９ａの長手方向の一方の端部が固定されている。この振動子支持台座９ａの固定された面の反対面には、電極用台座８ａが固定されている。
振動板４におけるおもり２が位置する面の反対面には、たとえば、長方形状の電極（第３の電極）６ａが設けられている。この電極６ａに対向する対向電極用台座８ａの下面には、電極６と同じ形状の電極（第４の電極）７ａが設けられている。
対向電極用台座８ａにおいて、電極７ａ近傍には、ストッパ（振動抑制用突起）２１，２２が設けられている。これらストッパ２１，２２は、振動子支持台座８ａから突出するように設けられており、電極６ａが電極７ａに近づいた際に接触しショート防止のために設けられている。電極６ａ，７ａには、出力配線がそれぞれ接続されており、該出力配線には、電極用配線端子１０ａ，１１ａがそれぞれ接続されている。
また、可変容量型振動子１ｄにおいては、おもり２、スペーサ３、ならびに振動板４，５によって振動子１２が構成されており、振動板４，５におけるおもり２とスペーサ３とが接していない空間部分がバネとして働くことになる。
そして、可変容量型振動子１ｄにおいては、電極６，７によって発電用可変容量（第１の容量）となる容量が構成され、電極６ａ，７ａによってタイミング制御用リファレンス容量（第２の容量）となるもう一方の容量が構成される。ここで、電極６，７によって構成される可変容量と電極６ａ，７ａで構成される可変容量とは、容量値の位相が１８０°反転している。
このような構成の可変容量型振動子１ｄを、たとえば、前記実施の形態１に示した振動発電機（図４）に用いることにより、発電電力を２倍にすることができる。
図１０は、可変容量型振動子１ｄを用いて構成した振動発電機のブロック図である。
この振動発電機は、容量型振動発電機制御回路２３、タイミングモニタ回路２４、および可変容量型振動子１ｄから構成されている。
タイミングモニタ回路２４は、可変容量型振動子１ｄにおけるタイミング制御用リファレンス容量に基づいて振動子の動作位相をモニタし、振動子の容量変化の最適なタイミングを検知する。
容量型振動発電機制御回路２３は、タイミングモニタ回路２４の検出結果に基づいて電荷の出し入れを行い、発電する。
それにより、本実施の形態４においては、電極６ａ，７ａで構成されたタイミング制御用リファレンス容量をモニタすることにより、振動子１２における容量変化の最適なタイミングを検出することができるので、高効率な発電を実現することができる。
（実施の形態５）
図１１は、本実施の形態５による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図１２は、図１１の可変容量型振動子に設けられた振動子の底面図である。
図１１は、本実施の形態５による可変容量型振動子の構成を示す側面図、図１２は、図１１の可変容量型振動子に設けられた振動子の底面図である。
本実施の形態５において、可変容量型振動子（振動発電用振動子）１ｅは、図１１に示すように、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、対向電極用台座８、および振動子支持台座９からなる前記実施の形態１の図１と同様の構成に、電極２５〜２８、ならびに電極用配線端子（電極用端子）２９〜３２が新たに設けられた構成となっている。
また、おもり２、スペーサ３、振動板４，５、対向電極用台座８、および振動子支持台座９の構成については、前記実施の形態１の図１と同様であるので説明は省略する。
振動板５におけるおもり２が位置する面の反対面には、たとえば、長方形状の電極（第１の電極）２５、および電極（第３の電極）２６が並設されており、該電極２５，２６に対向する対向電極用台座８の上面には、該電極２５，２６と同じ形状の電極（第２の電極）２７、ならびに電極（第４の電極）２８が並設されている。この場合、電極２５，２７によって容量が構成され、電極２６，２８によってもう一方の容量が構成される。
電極２５，２６には、出力配線がそれぞれ接続されており、該出力配線には、電極用配線端子２９，３０がそれぞれ接続されている。同様に、電極２７，２８にも、出力配線がそれぞれ接続されており、該出力配線には、電極用配線端子３１，３２がそれぞれ接続されている。
また、可変容量型振動子１ｅでは、おもり２、スペーサ３、ならびに振動板４，５によって振動子１２が構成されており、振動板４，５におけるおもり２とスペーサ３とが接していない空間部分がバネとして働くことになる。
図１２は、可変容量型振動子１ｅにおける振動子１２の底面図であり、電極２５，２６に接続された電極用配線端子２９，３０までの配線を対向する長辺部近傍に形成することにより、該配線が接触しないように回避する一例を示している。
可変容量型振動子１ｅは、たとえば、前記実施の形態４に示した振動発電機（図１０）に用いることができる。前記実施の形態４に示した振動発電機では、発電用可変容量とリファレンス用可変容量とが、１８０°位相がずれて動作していたが、可変容量型振動子１ｅを用いる場合には、発電用可変容量（たとえば、電極２５，２７で構成される可変容量）とリファレンス用可変容量（たとえば、電極２６，２８で構成される可変容量）とは、同相で動作することになる。
それにより、本実施の形態５においても、電極２６，２８で構成されたタイミング制御用リファレンス容量をモニタすることにより、振動子１２における容量変化の最適なタイミングを検出することができるので、高効率な発電を実現することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
１ 可変容量型振動子（振動発電用振動子）
１ａ〜１ｅ 可変容量型振動子（振動発電用振動子）
２ おもり
２1 〜２n-1 おもり
３ スペーサ
３1 〜３n-1 スペーサ
４ 振動板
４1 〜４n 振動板
５ 振動板
５1 〜５n 振動板
６ 電極（第１の電極）
６ａ 電極（第３の電極）
７ 電極（第２の電極）
７ａ 電極（第４の電極）
８ 対向電極用台座
８ａ 対向電極用台座
９ 振動子支持台座
９ａ 振動子支持台座
１０ 電極用配線端子（電極用端子）
１０ａ 電極用配線端子（電極用端子）
１１ 電極用配線端子（電極用端子）
１１ａ 電極用配線端子（電極用端子）
１２ 振動子
１３，１４ ストッパ（接触防止突起）
１５，１６ ストッパ（振動抑制用突起）
１７ 容量型振動発電機制御回路
１８1 〜１８n 振動板
１９，２０ ストッパ（接触防止突起）
２１，２２ ストッパ（接触防止突起）
２３ 容量型振動発電機制御回路
２４ タイミングモニタ回路
２５ 電極（第１の電極）
２６ 電極（第３の電極）
２７ 電極（第２の電極）
２８ 電極（第４の電極）
２９〜３２ 電極用配線端子（電極用端子）
１ａ〜１ｅ 可変容量型振動子（振動発電用振動子）
２ おもり
２1 〜２n-1 おもり
３ スペーサ
３1 〜３n-1 スペーサ
４ 振動板
４1 〜４n 振動板
５ 振動板
５1 〜５n 振動板
６ 電極（第１の電極）
６ａ 電極（第３の電極）
７ 電極（第２の電極）
７ａ 電極（第４の電極）
８ 対向電極用台座
８ａ 対向電極用台座
９ 振動子支持台座
９ａ 振動子支持台座
１０ 電極用配線端子（電極用端子）
１０ａ 電極用配線端子（電極用端子）
１１ 電極用配線端子（電極用端子）
１１ａ 電極用配線端子（電極用端子）
１２ 振動子
１３，１４ ストッパ（接触防止突起）
１５，１６ ストッパ（振動抑制用突起）
１７ 容量型振動発電機制御回路
１８1 〜１８n 振動板
１９，２０ ストッパ（接触防止突起）
２１，２２ ストッパ（接触防止突起）
２３ 容量型振動発電機制御回路
２４ タイミングモニタ回路
２５ 電極（第１の電極）
２６ 電極（第３の電極）
２７ 電極（第２の電極）
２８ 電極（第４の電極）
２９〜３２ 電極用配線端子（電極用端子）
Claims (10)
- 第１の容量を構成する第１、および第２の電極と、
第２の容量を構成する第３、および第４の電極と、
前記第１、および第３の電極を設けた振動子と、
前記第２、および第４の電極を設けた電極用台座と、
前記振動子を前記電極用台座に固定する振動子支持台座と、
前記第１〜第４の電極にそれぞれ接続され、外部から電荷の出し入れを行う電極用端子とを備え、
前記振動子は、
自由振動を行うおもりと、
前記おもりを支持する２枚の振動板とよりなり、
前記振動板は、互いに平行をなすように、前記おもりの第１の面、およびそれに対向する第２の面を挟み込んで支持し、
前記振動子は、振動エネルギーで動作することによって前記振動子に設けられた第１、および第３の電極と、前記第２、および第４の電極との距離がそれぞれ変化することで容量を変化させることを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項１記載の振動発電用振動子において、
前記第１の電極は、前記振動子の第１の面に設けられ、
前記第３の電極は、前記第１の面に対向する前記振動子の第２の面に設けられ、
前記第２の電極は、前記第１の電極に対向するように前記電極用台座に設けられ、
前記第４の電極は、前記第３の電極に対向するように前記電極用台座に設けられたことを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項１記載の振動発電用振動子において、
前記第１、および第３の電極は、前記振動子の第１の面に設けられ、
前記第２、ならびに第４の電極は、前記第１の電極と前記第３の電極とにそれぞれ対向するように前記電極用台座に設けられたことを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項１記載の振動発電用振動子において、
前記第１の電極は、前記振動子の第１の面に設けられ、
前記第３の電極は、前記第１の面に対向する前記振動子の第２の面に設けられ、
前記第２の電極は、前記第１の電極に対向するように前記電極用台座に設けられ、
前記第４の電極は、前記第３の電極に対向するように前記電極用台座に設けられ、
前記電極用台座は、前記振動子が振動エネルギーで動作する際に、前記第１、および第３の電極と前記第２、ならびに第４の電極との接触を防止する接触防止突起を設けたことを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項１記載の振動発電用振動子において、
前記第１、および第３の電極は、前記振動子の第１の面に設けられ、
前記第２、ならびに第４の電極は、前記第１の電極と前記第３の電極とにそれぞれ対向するように前記電極用台座に設けられ、
前記電極用台座は、
前記振動子が振動エネルギーで動作する際に、前記第１、および第３の電極と前記第２、ならびに第４の電極との接触を防止する接触防止突起と、
前記振動子が振動エネルギーで動作する際に、前記振動板の過振動を抑制する振動抑制用突起とを備えたことを特徴とする振動発電用振動子。 - 第１の容量を構成する第１、および第２の電極と、
前記第１、および第２の電極を設けた振動子と、
前記振動子を電極用台座に固定する振動子支持台座と、
前記第１、ならびに第２の電極にそれぞれ接続され、外部から電荷の出し入れを行う電極用端子とを備え、
前記振動子は、
自由振動を行うおもりと、
前記おもりを支持する２枚の振動板とよりなり、
前記振動板は、互いに平行をなすように、前記おもりの第１の面、およびそれに対向する第２の面を挟み込んで支持し、
前記振動子は、振動エネルギーで動作することによって前記振動子に設けられた第１、および第２の電極との距離がそれぞれ変化することで容量を変化させることを特徴とする振動発電用振動子。 - 第１の容量を構成する第１、および第２の電極と、
前記第１、および第２の電極を設けた振動子と、
前記振動子を電極用台座に固定する振動子支持台座と、
前記第１、ならびに第２の電極にそれぞれ接続され、外部から電荷の出し入れを行う電極用端子とを備え、
前記振動子は、
自由振動を行うｎ−１個のおもりと、
前記ｎ−１個のおもりを支持するｎ枚の振動板とよりなり、
前記ｎ個の振動板は、互いに平行をなすように、前記ｎ−１個のおもりにおける第１の面、およびそれに対向する第２の面をそれぞれ挟み込んで支持し、
前記振動子は、振動エネルギーで動作することによって前記振動子に設けられた第１、および第２の電極との距離がそれぞれ変化することで容量を変化させることを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項６または７記載の振動発電用振動子において、
前記電極用台座は、前記振動子が振動エネルギーで動作する際に、前記第１の電極と前記第２の電極との接触を防止する接触防止突起を備えたことを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項６または７記載の振動発電用振動子において、
前記電極用台座は、
前記振動子が振動エネルギーで動作する際に、前記第１の電極と前記第２の電極との接触を防止する接触防止突起と、
前記振動子が振動エネルギーで動作する際に、前記振動板の過振動を抑制する振動抑制用突起とを備えたことを特徴とする振動発電用振動子。 - 請求項６、８、または９のいずれか１項に記載の振動発電用振動子において、
前記振動板は、
前記おもりの第１の面を支持する２枚以上からなる第１の振動板と、
前記おもりの第２の面を支持する２枚以上からなる第２の振動板とから構成されていることを特徴とする振動発電用振動子。
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