JP4951654B2 - Static induction generator - Google Patents

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Description

本発明は、静電誘導型発電装置に関し、特に、エレクトレット部材を備える静電誘導型発電装置に関する。   The present invention relates to an electrostatic induction power generation device, and more particularly to an electrostatic induction power generation device including an electret member.

従来、エレクトレット部材を備える静電誘導型発電装置などの静電誘導型変換装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, an electrostatic induction conversion device such as an electrostatic induction power generation device including an electret member is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1には、電極が所定の間隔を隔てて複数形成された第1基板と、電荷保持材料であるエレクトレット膜が所定の間隔を隔てて複数形成された第2基板とを備える発電機(静電誘導型発電装置)が開示されている。この第1および第2基板は、互いに所定の距離を隔てて対向するように設けられている。また、上記特許文献1に開示された静電誘導型発電装置では、第1および第2基板を互いに相対的に振動させることにより、電極と対向する領域に位置するエレクトレット膜の面積を増減させることによって、エレクトレット膜に蓄積された電荷により電極に誘導される電荷量を変化させて、その変化分を電流として出力(発電)するように構成されている。
特開2006−180450号公報
Patent Document 1 discloses a generator including a first substrate on which a plurality of electrodes are formed at a predetermined interval, and a second substrate on which a plurality of electret films, which are charge holding materials, are formed at a predetermined interval. (Electrostatic induction type generator) is disclosed. The first and second substrates are provided to face each other at a predetermined distance. Further, in the electrostatic induction power generating device disclosed in Patent Document 1, the area of the electret film located in the region facing the electrode is increased or decreased by causing the first and second substrates to vibrate relative to each other. Thus, the amount of charge induced in the electrode is changed by the charge accumulated in the electret film, and the change is output as a current (power generation).
JP 2006-180450 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された従来の発電機では、振動により電極と対向する領域に位置するエレクトレット膜の面積を増減させるために、第1基板には電極が所定の間隔を隔てて複数形成されているとともに、第2基板にはエレクトレット膜が所定の間隔を隔てて複数形成されている。この場合、第1基板の隣接する電極間の領域は、直接発電には寄与しない。このため、第1基板の面積の約半分が直接発電に寄与していないので、発電機の発電効率を向上させるのが困難であるという問題点がある。つまり、従来では、発電機などの静電誘導型変換装置において、運動エネルギと電気エネルギとの変換効率を向上させることが困難であるという問題点がある。   However, in the conventional generator disclosed in Patent Document 1, in order to increase or decrease the area of the electret film located in the region facing the electrodes by vibration, a plurality of electrodes are provided on the first substrate with a predetermined interval. A plurality of electret films are formed on the second substrate at a predetermined interval. In this case, the region between the adjacent electrodes on the first substrate does not directly contribute to power generation. For this reason, since about half of the area of the first substrate does not directly contribute to power generation, there is a problem that it is difficult to improve the power generation efficiency of the generator. That is, conventionally, there is a problem that it is difficult to improve the conversion efficiency between kinetic energy and electric energy in an electrostatic induction conversion device such as a generator.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、運動エネルギと電気エネルギとの変換効率を向上させることが可能な静電誘導型発電装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is an electrostatic induction power generating device capable of improving the conversion efficiency between kinetic energy and electric energy. Is to provide.

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における静電誘導型発電装置は、第1配線が接続された第1電極および第2配線が接続された第2電極を含み、第1電極および第2電極が所定方向に沿って交互に並んで配置された第1基板と、エレクトレット部材を含む第2基板と、第1配線が第1の端子に接続され、第2配線が第2の端子に接続された整流回路とを備え、第1基板および第2基板は、間隔を隔てて対向するように設けられるとともに、互いに相対的に所定方向に移動可能なように構成されており、第2基板のエレクトレット部材が、第1基板の第1電極に対向する第1位置と第2電極に対向する第2位置との間を所定方向に沿って相対的に往復移動されることにより、第1電極と第2電極との間に発生する電位差に基づいて第1配線および第2配線間に接続された整流回路に電流が流れるように構成されているTo achieve the above object, the electrostatic induction generator according to one aspect of the invention, seen including a second electrode which the first electrode and the second wiring which first wiring is connected is connected, first A first substrate in which electrodes and second electrodes are alternately arranged along a predetermined direction; a second substrate including an electret member; the first wiring is connected to the first terminal; and the second wiring is second A first circuit board and a second circuit board are provided so as to face each other with a gap therebetween, and are configured to be movable relative to each other in a predetermined direction . The electret member of the second substrate is reciprocated relatively along a predetermined direction between a first position facing the first electrode of the first substrate and a second position facing the second electrode, Based on the potential difference generated between the first electrode and the second electrode And it is configured so that a current flows to connected rectifier circuit between the first wiring and the second wiring.

上記一の局面による静電誘導型発電装置において、好ましくは、エレクトレット部材は、第2基板上に形成された電極部上に形成されており、電極部には、接地された第3配線が接続されている。   In the electrostatic induction power generating device according to the above aspect, the electret member is preferably formed on an electrode part formed on the second substrate, and a grounded third wiring is connected to the electrode part. Has been.

上記一の局面による静電誘導型発電装置において、好ましくは、第2基板は、第3電極をさらに含み、第1電極および第2電極は、エレクトレット部材および第3電極の少なくとも一方と容量結合するように構成されている。   In the electrostatic induction power generating device according to the first aspect, preferably, the second substrate further includes a third electrode, and the first electrode and the second electrode are capacitively coupled to at least one of the electret member and the third electrode. It is configured as follows.

なお、上記目的を達成するために、以下のような他の局面による発明であってもよい。   In addition, in order to achieve the said objective, the invention by the other aspects as follows may be sufficient.

他の局面における静電誘導型変換装置は、第1電極および第2電極を含み、第1電極および第2電極が少なくとも基板上で互いに電気的に分離された状態で設置される第1基板と、エレクトレット部材を含む第2基板とを備え、第1基板および第2基板は、間隔を隔てて対向するように設けられるとともに、互いに相対的に移動可能なように構成されている。   An electrostatic induction conversion device according to another aspect includes a first substrate including a first electrode and a second electrode, the first electrode and the second electrode being installed in a state of being electrically separated from each other at least on the substrate; And a second substrate including an electret member. The first substrate and the second substrate are provided so as to face each other with a gap therebetween, and are configured to be movable relative to each other.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、第1電極は、間隔を隔てて形成された複数の第1電極部を含み、第2電極は、第1電極部の間に形成された複数の第2電極部を含む。   In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect, preferably, the first electrode includes a plurality of first electrode portions formed at intervals, and the second electrode is formed between the first electrode portions. A plurality of second electrode portions.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、エレクトレット部材の表面上に、間隔を隔てて形成された複数の導電層をさらに備える。   The electrostatic induction conversion device according to the other aspect preferably further includes a plurality of conductive layers formed at intervals on the surface of the electret member.

この場合において、好ましくは、第1電極が導電層と対応する領域に位置する場合、第2電極が導電層が形成されていない領域と対応する領域に位置するとともに、第2電極が導電層と対応する領域に位置する場合、第1電極が導電層が形成されていない領域と対応する領域に位置するように構成されている。   In this case, preferably, when the first electrode is located in a region corresponding to the conductive layer, the second electrode is located in a region corresponding to a region where the conductive layer is not formed, and the second electrode is connected to the conductive layer. When positioned in the corresponding region, the first electrode is configured to be positioned in the region corresponding to the region where the conductive layer is not formed.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、エレクトレット部材の表面上には、電荷流出抑制膜が形成されている。   In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect, a charge outflow suppression film is preferably formed on the surface of the electret member.

上記他の局面における静電誘導型変換装置は、第1電極および電荷を蓄積することが可能な第1エレクトレット部材を含む第1基板と、第1基板と間隔を隔てて対向するように設けられ、第2電極および電荷を蓄積することが可能な第2エレクトレット部材を含む第2基板とを備え、第1基板および第2基板は、互いに相対的に移動可能なように構成されている。   The electrostatic induction conversion device according to the other aspect is provided so as to face the first substrate including the first electrode and the first electret member capable of accumulating electric charges with a gap from the first substrate. The second substrate including a second electrode and a second electret member capable of storing electric charge, and the first substrate and the second substrate are configured to be movable relative to each other.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、第1エレクトレット部材と第1基板との間に、第1エレクトレット部材の側面よりも側方に突出するように設けられた第1ガード電極をさらに備え、第1ガード電極は、第1エレクトレット部材に蓄積された電荷により、第1エレクトレット部材の側方の第1ガード電極と対向する領域の電位が影響されることを抑制するために設けられている。   In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect described above, preferably, a first guard provided between the first electret member and the first substrate so as to protrude more laterally than the side surface of the first electret member. An electrode is further provided, and the first guard electrode is for suppressing the electric potential accumulated in the first electret member from affecting the potential of the region facing the first guard electrode on the side of the first electret member. Is provided.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、第2エレクトレット部材と第2基板との間に、第2エレクトレット部材の側面よりも側方に突出するように設けられた第2ガード電極をさらに備え、第2ガード電極は、第2エレクトレット部材に蓄積された電荷により、第2エレクトレット部材の側方の第2ガード電極と対向する領域の電位が影響されることを抑制するために設けられている。   In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect described above, preferably, a second guard is provided between the second electret member and the second substrate so as to protrude from the side surface of the second electret member. An electrode is further provided, and the second guard electrode is for suppressing the electric potential accumulated in the second electret member from affecting the potential of the region facing the second guard electrode on the side of the second electret member. Is provided.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、第1基板の第1電極が第2基板の第2エレクトレット部材と対向する領域に位置する場合、第1基板の第1エレクトレット部材が第2基板の第2電極と対向する領域に位置するとともに、第1基板の第1電極が第2基板の第2電極と対向する領域に位置する場合、第1基板の第1エレクトレット部材が第2基板の第2エレクトレット部材と対向する領域に位置するように構成されている。   In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect described above, preferably, when the first electrode of the first substrate is located in a region facing the second electret member of the second substrate, the first electret member of the first substrate is When the first electrode of the first substrate is located in the region facing the second electrode of the second substrate and the first electrode of the first substrate is located in the region facing the second electrode of the second substrate, the first electret member of the first substrate is It is comprised so that it may be located in the area | region facing the 2nd electret member of 2 substrates.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、第1電極および第2電
極に誘導された電荷を電流として出力するための回路部をさらに備え、第1エレクトレット部材および第2エレクトレット部材には、同じ極性の電荷が蓄積されており、回路部には、第1電極と第2電極とが電気的に接続された状態で、第1電極および第2電極が電気的に接続されている。
In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect described above, preferably, the electrostatic induction conversion device further includes a circuit unit for outputting electric charges induced in the first electrode and the second electrode as a current, and the first electret member and the second electret member Are stored with the same polarity, and the first electrode and the second electrode are electrically connected to the circuit portion in a state where the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other. Yes.

上記他の局面による静電誘導型変換装置において、好ましくは、第1電極および第2電極に誘導された電荷を電流として出力するための回路部と、第1電極と第2電極とが電気的に分離された状態で、第1電極と回路部とを電気的に接続するとともに、第2電極と回路部とを電気的に接続するための第2配線とをさらに備え、第1エレクトレット部材および第2エレクトレット部材は、異なる極性の電荷が蓄積されている。   In the electrostatic induction conversion device according to the other aspect described above, the circuit unit for outputting the charges induced in the first electrode and the second electrode as a current, and the first electrode and the second electrode are preferably electrically The first electret member and the first electret member, further comprising: a second wiring for electrically connecting the first electrode and the circuit portion to each other and electrically connecting the second electrode and the circuit portion. In the second electret member, charges having different polarities are accumulated.

本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置の構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment of this invention. 図1に示した第1実施形態による静電誘導型発電装置の下側筐体の構造を示した平面図である。It is the top view which showed the structure of the lower side housing | casing of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment shown in FIG. 図1に示した第1実施形態による静電誘導型発電装置の固定基板の構造を示した平面図である。It is the top view which showed the structure of the fixed board | substrate of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment shown in FIG. 図1に示した第1実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment shown in FIG. 図1に示した第1実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment shown in FIG. 本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 図7に示した第2実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 2nd Embodiment shown in FIG. 本発明の第2実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 3rd Embodiment of this invention. 図10に示した第3実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 3rd Embodiment shown in FIG. 本発明の第4実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 4th Embodiment of this invention. 図12に示した第4実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 4th Embodiment shown in FIG. 図12に示した第4実施形態による静電誘導型発電装置の可動基板の構造を示した平面図である。It is the top view which showed the structure of the movable substrate of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 4th Embodiment shown in FIG. 図12に示した第4実施形態による静電誘導型発電装置の固定基板の構造を示した平面図である。It is the top view which showed the structure of the stationary board | substrate of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 4th Embodiment shown in FIG. 本発明の第4実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 5th Embodiment of this invention. 図17に示した第5実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 5th Embodiment shown in FIG. 図17に示した第5実施形態による静電誘導型発電装置の可動基板の構造を示した平面図である。It is the top view which showed the structure of the movable board | substrate of the electrostatic induction power generating device by 5th Embodiment shown in FIG. 本発明の第5実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 6th Embodiment of this invention. 図21に示した第6実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 6th Embodiment shown in FIG. 本発明の第6実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 6th Embodiment of this invention. シミュレーションによって求めた、集電部の間隔と、発電量との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the space | interval of a current collection part calculated | required by simulation, and electric power generation amount.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明では、本発明による静電誘導型変換装置の一例として、エレクトレット部材を備える静電誘導型発電装置について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiment, an electrostatic induction power generation device including an electret member will be described as an example of the electrostatic induction conversion device according to the present invention.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置の構造を示した断面図である。図2〜図5は、図1に示した第1実施形態による静電誘導型発電装置を説明するための図である。まず、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置1の構造について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of an electrostatic induction power generating device according to a first embodiment of the present invention. 2-5 is a figure for demonstrating the electrostatic induction type electric power generating apparatus by 1st Embodiment shown in FIG. First, the structure of the electrostatic induction power generating device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この第1実施形態による静電誘導型発電装置1は、図1に示すように、収納部10aが形成された下側筐体10と、収納部10aを塞ぐように下側筐体10の上面に取り付けられた上側筐体20と、ブリッジ整流回路30(図4参照)とを備えている。また、静電誘導型発電装置1には、静電誘導型発電装置1によって駆動される負荷2(図4参照)が接続されている。   As shown in FIG. 1, the electrostatic induction power generating device 1 according to the first embodiment includes a lower housing 10 in which a housing portion 10a is formed, and an upper surface of the lower housing 10 so as to close the housing portion 10a. And the bridge rectifier circuit 30 (see FIG. 4). Further, a load 2 (see FIG. 4) driven by the electrostatic induction power generation device 1 is connected to the electrostatic induction power generation device 1.

静電誘導型発電装置1の下側筐体10の収納部10aには、図1および図2に示すように、一対のバネ部材11(図2参照)と、一対のバネ部材11によりX方向(図2参照)に移動可能に構成されたガラスまたはシリコン基板などからなる可動基板12と、可動基板12をガイドするためのガイド部13と、可動基板12の位置を規制するためのスペーサ14および15(図1参照)とが設けられている。バネ部材11は、それぞれ、収納部10aのX方向の内側面と可動基板12との間に配置されている。ガイド部13およびスペーサ14は、収納部10aの矢印Y方向の内側面に沿ってX方向に延びるように設けられている。また、ガイド部13は、収納部10aの底面に設けられている。また、スペーサ14は、可動基板12のY方向の位置を規制する機能を有するとともに、ガイド部13上に設けられている。スペーサ15は、可動基板12のZ方向(図1参照)の位置を規制する機能を有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the housing portion 10 a of the lower casing 10 of the electrostatic induction power generating device 1 has a pair of spring members 11 (see FIG. 2) and a pair of spring members 11 in the X direction. A movable substrate 12 made of glass or a silicon substrate configured to be movable (see FIG. 2), a guide portion 13 for guiding the movable substrate 12, a spacer 14 for regulating the position of the movable substrate 12, and 15 (see FIG. 1). Each of the spring members 11 is disposed between the inner surface in the X direction of the storage portion 10 a and the movable substrate 12. The guide part 13 and the spacer 14 are provided so as to extend in the X direction along the inner surface in the arrow Y direction of the storage part 10a. Moreover, the guide part 13 is provided in the bottom face of the accommodating part 10a. The spacer 14 has a function of regulating the position of the movable substrate 12 in the Y direction and is provided on the guide portion 13. The spacer 15 has a function of regulating the position of the movable substrate 12 in the Z direction (see FIG. 1).

静電誘導型発電装置1の上側筐体20は、図1に示すように、可動基板12と対向するように設けられたガラスまたはシリコン基板などからなる固定基板21と、可動基板12をガイドするためのガイド部22とを含んでいる。固定基板21には、スペーサ15と対応する領域に、可動基板12のZ方向の位置を規制する機能を有するスペーサ23が設けられている。これにより、可動基板12と固定基板21とが所定の間隔を隔てて配置されるように構成されている。また、ガイド部22は、ガイド部13と対向するように、収納部10aのY方向の内側面に沿ってX方向(図2参照)に延びるように設けられている。   As shown in FIG. 1, the upper housing 20 of the electrostatic induction power generating device 1 guides the movable substrate 12 and a fixed substrate 21 made of glass or a silicon substrate provided so as to face the movable substrate 12. And a guide part 22 for the purpose. In the fixed substrate 21, a spacer 23 having a function of regulating the position of the movable substrate 12 in the Z direction is provided in a region corresponding to the spacer 15. Thereby, the movable substrate 12 and the fixed substrate 21 are configured to be arranged at a predetermined interval. Moreover, the guide part 22 is provided so that it may extend in a X direction (refer FIG. 2) along the inner surface of the Y direction of the accommodating part 10a so that the guide part 13 may be opposed.

ここで、第1実施形態では、下側筐体10に設けられた可動基板12の固定基板21側の主表面12aには、図2に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形
状を有する電極121が形成されている。この電極121は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の電極部121aと、複数の電極部121aの一方端部を連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部121bとを有する。また、この電極部121aは、図4に示すように、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。
Here, in the first embodiment, the main surface 12a on the fixed substrate 21 side of the movable substrate 12 provided in the lower housing 10 is seen in a plan view made of Al or Ti as shown in FIG. Thus, an electrode 121 having a comb shape is formed. The electrode 121 connects a plurality of electrode portions 121a formed to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction and one end of the plurality of electrode portions 121a, and extends in the X direction. And a connecting portion 121b formed on the surface. Further, as shown in FIG. 4, the electrode portion 121a has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第1実施形態では、電極121の電極部121a上には、図2および図4に示すように、電極部121aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材122が形成されている。具体的には、エレクトレット部材122は、図2に示すように、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように複数形成されている。また、このエレクトレット部材122は、図4に示すように、負電荷が蓄積されているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。 In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, an electret member 122 made of SiO 2 is formed on the electrode portion 121 a of the electrode 121 in a region corresponding to the electrode portion 121 a. Specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of electret members 122 are formed so as to extend in the Y direction at a predetermined interval in the X direction. Further, as shown in FIG. 4, the electret member 122 has a negative charge accumulated, a width of about 100 μm to about 1000 μm, and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第1実施形態では、下側筐体10に設けられた可動基板12の固定基板21側の主表面12aには、図2に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する集電電極123が形成されている。この集電電極123は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の集電部123aと、複数の集電部123aを電極121の連結部121b側と反対側の一方端部で連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部123bとを有する。また、この集電部123aは、図4に示すように、電極121の電極部121a間に設けられているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、電極121の電極部121aと集電電極123の集電部123aとは、約10μm〜約100μmの間隔L1を隔てて設けられている。   In the first embodiment, the main surface 12a on the fixed substrate 21 side of the movable substrate 12 provided in the lower housing 10 is seen in a plan view made of Al or Ti as shown in FIG. A collecting electrode 123 having a comb shape is formed. The current collecting electrode 123 includes a plurality of current collecting portions 123a formed to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction, and the plurality of current collecting portions 123a are opposite to the connecting portion 121b side of the electrode 121. And a connecting portion 123b formed so as to extend in the X direction. As shown in FIG. 4, the current collector 123 a is provided between the electrode portions 121 a of the electrodes 121, and has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Moreover, the electrode part 121a of the electrode 121 and the current collecting part 123a of the current collecting electrode 123 are provided with an interval L1 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第1実施形態では、上側筐体20に設けられた固定基板21の可動基板12側の主表面21aには、図3に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する電極211が形成されている。この電極211は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の電極部211aと、複数の電極部211aの一方端部を連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部211bとを有する。また、この電極部211aは、図4に示すように、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。   Further, in the first embodiment, the main surface 21a on the movable substrate 12 side of the fixed substrate 21 provided in the upper housing 20 has a comb as viewed in a plane made of Al or Ti as shown in FIG. An electrode 211 having a shape is formed. The electrode 211 connects a plurality of electrode portions 211a formed to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction and one end of the plurality of electrode portions 211a, and extends in the X direction. And a connecting portion 211b formed on the surface. Further, as shown in FIG. 4, the electrode portion 211a has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第1実施形態では、電極211の電極部211a上には、図3および図4に示すように、電極部211aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材212が形成されている。具体的には、エレクトレット部材212は、図3に示すように、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように複数形成されている。また、このエレクトレット部材212は、図4に示すように、負電荷が蓄積されているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。 In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, an electret member 212 made of SiO 2 is formed on the electrode portion 211a of the electrode 211 in a region corresponding to the electrode portion 211a. Specifically, as shown in FIG. 3, a plurality of electret members 212 are formed so as to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction. Further, as shown in FIG. 4, the electret member 212 has a negative charge accumulated, a width of about 100 μm to about 1000 μm, and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第1実施形態では、上側筐体20に設けられた固定基板21の可動基板12側の主表面21aには、図3に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する集電電極213が形成されている。この集電電極213は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の集電部213aと、複数の集電部213aを電極211の連結部211b側と反対側の一方端部で連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部213bとを有する。また、この集電部213aは、図4に示すように、電極211の電極部211a間に設けられているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、電極211の電極部211aと集電電極213の集電部213aとは、約10μm〜約100μmの間隔L2を隔てて設けられている。   Further, in the first embodiment, the main surface 21a on the movable substrate 12 side of the fixed substrate 21 provided in the upper housing 20 has a comb as viewed in a plane made of Al or Ti as shown in FIG. A collecting electrode 213 having a shape is formed. The current collecting electrode 213 includes a plurality of current collecting portions 213a formed so as to extend in the Y direction at a predetermined interval in the X direction, and the plurality of current collecting portions 213a are opposite to the connecting portion 211b side of the electrode 211. And a connecting portion 213b formed so as to extend in the X direction. As shown in FIG. 4, the current collector 213 a is provided between the electrode portions 211 a of the electrode 211, and has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. The electrode 211a of the electrode 211 and the current collector 213a of the current collecting electrode 213 are provided with a distance L2 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第1実施形態では、図4に示すように、可動基板12のエレクトレット部材122が固定基板21のエレクトレット部材212と対向する領域に位置する場合には、可動基板12の集電部123aが固定基板21の集電部213aと対向する領域に位置するとともに、図5に示すように、可動基板12のエレクトレット部材122が固定基板21の集電部213aと対向する領域に位置する場合には、可動基板12の集電部123aが固定基板21のエレクトレット部材212と対向する領域に位置するように構成されている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 4, when the electret member 122 of the movable substrate 12 is located in a region facing the electret member 212 of the fixed substrate 21, the current collector 123 a of the movable substrate 12 is When the electret member 122 of the movable substrate 12 is located in a region facing the current collector 213a of the fixed substrate 21 as shown in FIG. The current collector 123 a of the movable substrate 12 is configured to be located in a region facing the electret member 212 of the fixed substrate 21.

また、第1実施形態では、ブリッジ整流回路30は、図4に示すように、発電された電力を整流するために設けられているとともに、配線40を介して可動基板12の集電電極123および固定基板21の集電電極213と電気的に接続されている。また、ブリッジ整流回路30は、配線41を介して、接地されているとともに、可動基板12の電極121および固定基板21の電極211と電気的に接続されている。これにより、可動基板12の電極121および固定基板21の電極211は、接地されている。また、ブリッジ整流回路30には、静電誘導型発電装置1によって発電された電力により駆動される負荷2が配線42および43を介して接続されている。また、負荷2は、接地されている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the bridge rectifier circuit 30 is provided to rectify the generated power, and the collector electrode 123 of the movable substrate 12 and The current collector electrode 213 of the fixed substrate 21 is electrically connected. The bridge rectifier circuit 30 is grounded via the wiring 41 and is electrically connected to the electrode 121 of the movable substrate 12 and the electrode 211 of the fixed substrate 21. Thereby, the electrode 121 of the movable substrate 12 and the electrode 211 of the fixed substrate 21 are grounded. The bridge rectifier circuit 30 is connected to the load 2 driven by the power generated by the electrostatic induction power generation device 1 via wirings 42 and 43. The load 2 is grounded.

ここで、ブリッジ整流回路30は、図4に示すように、4つのダイオード31〜34を含んでいる。具体的には、ダイオード31のアノードは、ダイオード34のカソードと接続されているとともに、配線41と接続されている。また、ダイオード31のカソードは、ダイオード33のカソードと接続されているとともに、配線42を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード32のアノードは、ダイオード34のアノードと接続されているとともに、配線43を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード32のカソードは、ダイオード33のアノードと接続されているとともに、配線40と接続されている。また、ダイオード33は、アノードが配線40と接続されているとともに、カソードが配線42を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード34は、アノードが配線43を介して負荷2と接続されているとともに、カソードが配線41と接続されている。   Here, the bridge rectifier circuit 30 includes four diodes 31 to 34 as shown in FIG. Specifically, the anode of the diode 31 is connected to the cathode of the diode 34 and to the wiring 41. The cathode of the diode 31 is connected to the cathode of the diode 33 and is connected to the load 2 via the wiring 42. The anode of the diode 32 is connected to the anode of the diode 34 and is connected to the load 2 through the wiring 43. The cathode of the diode 32 is connected to the anode of the diode 33 and to the wiring 40. The diode 33 has an anode connected to the wiring 40 and a cathode connected to the load 2 via the wiring 42. The diode 34 has an anode connected to the load 2 via the wiring 43 and a cathode connected to the wiring 41.

図6は、本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。次に、図4〜図6を参照して、本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置1の発電動作について説明する。   FIG. 6 is a diagram for explaining the power generation operation of the electrostatic induction power generating device according to the first embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 4-6, the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type generator 1 by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

まず、図4に示すように、可動基板12のエレクトレット部材122と固定基板21のエレクトレット部材212とが対向するとともに、可動基板12の集電部123aと固定基板21の集電部213aとが対向しているので、可動基板12の集電部123aおよび固定基板21の集電部213aには、電荷が誘導されない。   First, as shown in FIG. 4, the electret member 122 of the movable substrate 12 and the electret member 212 of the fixed substrate 21 face each other, and the current collector 123 a of the movable substrate 12 and the current collector 213 a of the fixed substrate 21 face each other. Therefore, no electric charge is induced in the current collector 123a of the movable substrate 12 and the current collector 213a of the fixed substrate 21.

次に、静電誘導型発電装置1にX方向の振動を加えることにより、図5に示すように、可動基板12のエレクトレット部材122と固定基板21の集電部213aとが対向するとともに、可動基板12の集電部123aと固定基板21のエレクトレット部材212とが対向する位置まで、可動基板12がX方向に移動する。このとき、エレクトレット部材212の負電荷により、可動基板12の集電部123aには、正電荷が誘導されるとともに、エレクトレット部材122の負電荷により、固定基板21の集電部213aには、正電荷が誘導される。この場合、可動基板12の集電部123aに誘導される正電荷は、配線40および連結部123bを介して供給されるとともに、固定基板21の集電部213aに誘導される正電荷は、配線40および連結部213bを介して供給される。これにより、ブリッジ整流回路30には、A方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード31、配線42、負荷2、配線43およびダイオード32の順に電流が流れる。   Next, by applying vibration in the X direction to the electrostatic induction power generating device 1, the electret member 122 of the movable substrate 12 and the current collector 213 a of the fixed substrate 21 face each other and move as shown in FIG. 5. The movable substrate 12 moves in the X direction to a position where the current collector 123a of the substrate 12 and the electret member 212 of the fixed substrate 21 face each other. At this time, a positive charge is induced in the current collector 123a of the movable substrate 12 by the negative charge of the electret member 212, and a positive charge is generated in the current collector 213a of the fixed substrate 21 by the negative charge of the electret member 122. Charge is induced. In this case, the positive charge induced to the current collecting part 123a of the movable substrate 12 is supplied via the wiring 40 and the connecting part 123b, and the positive charge induced to the current collecting part 213a of the fixed substrate 21 is 40 and the connecting portion 213b. As a result, a current in the A direction flows through the bridge rectifier circuit 30, so that rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 31, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 32.

その後、図6に示すように、可動基板12のエレクトレット部材122と固定基板21のエレクトレット部材212とが対向するとともに、可動基板12の集電部123aと固定基板21の集電部213aとが対向する位置まで、可動基板12がX方向に移動する。このとき、可動基板12の集電部123aと対向する領域に固定基板21のエレクトレット部材212が位置しないことにより、可動基板12の集電部123aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部123bおよび配線40を介してブリッジ整流回路30に向かって移動するとともに、固定基板21の集電部213aと対向する領域に可動基板12のエレクトレット部材122が位置しないことにより、固定基板21の集電部213aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部213bおよび配線40を介してブリッジ整流回路30に向かって移動する。これにより、ブリッジ整流回路30には、C方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード33、配線42、負荷2、配線43およびダイオード34の順に電流が流れる。   Thereafter, as shown in FIG. 6, the electret member 122 of the movable substrate 12 and the electret member 212 of the fixed substrate 21 face each other, and the current collector 123 a of the movable substrate 12 and the current collector 213 a of the fixed substrate 21 face each other. The movable substrate 12 moves in the X direction to the position where it moves. At this time, since the electret member 212 of the fixed substrate 21 is not positioned in the region facing the current collecting portion 123a of the movable substrate 12, the positive charge induced in the current collecting portion 123a of the movable substrate 12 is released, and the connecting portion Since the electret member 122 of the movable substrate 12 is not located in the region facing the current collector 213a of the fixed substrate 21 while moving toward the bridge rectifier circuit 30 via 123b and the wiring 40, the current collection of the fixed substrate 21 The positive charges induced in the part 213a are released and move toward the bridge rectifier circuit 30 via the connecting part 213b and the wiring 40. As a result, when a current in the C direction flows through the bridge rectifier circuit 30, rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 33, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 34.

また、上記動作が繰り返し行われることにより、発電が継続して行われる。   Further, power generation is continuously performed by repeatedly performing the above operation.

第1実施形態では、上記のように、集電部123aおよびエレクトレット部材122を含む可動基板12と、集電部213aおよびエレクトレット部材212を含む固定基板21とを設けることによって、振動により可動基板12をX方向に移動させることにより、可動基板12の集電部123aと対向する領域に位置する固定基板21のエレクトレット部材212の面積を増減させて発電することができるとともに、固定基板21の集電部213aと対向する領域に位置する可動基板12のエレクトレット部材122の面積を増減させて発電することができる。これにより、可動基板12の集電部123aが形成された領域および固定基板21のエレクトレット部材212が形成された領域と、可動基板12のエレクトレット部材122が形成された領域および固定基板21の集電部213aが形成された領域との両方において直接発電することができるので、静電誘導型発電装置1の発電効率を向上させることができる。   In the first embodiment, as described above, by providing the movable substrate 12 including the current collector 123a and the electret member 122 and the fixed substrate 21 including the current collector 213a and the electret member 212, the movable substrate 12 is vibrated by vibration. Is moved in the X direction to increase or decrease the area of the electret member 212 of the fixed substrate 21 located in the region facing the current collector 123a of the movable substrate 12, and to collect power of the fixed substrate 21. Electricity can be generated by increasing or decreasing the area of the electret member 122 of the movable substrate 12 located in the region facing the portion 213a. Thereby, the area | region in which the current collection part 123a of the movable substrate 12 was formed, the area in which the electret member 212 of the fixed substrate 21 was formed, the area in which the electret member 122 of the movable substrate 12 was formed, and the current collection of the fixed substrate 21 Since power can be directly generated in both the region where the portion 213a is formed, the power generation efficiency of the electrostatic induction power generation device 1 can be improved.

また、第1実施形態では、集電部123aおよび213aに誘導された正電荷を電流として出力するためのブリッジ整流回路30を設けるとともに、集電部123aと集電部213aとが電気的に接続された状態で、集電部123aおよび213aとブリッジ整流回路30とを配線40を介して電気的に接続することによって、負電荷が蓄積されたエレクトレット部材122および212により、集電部123aおよび213aに誘導された同じ極性の正電荷をブリッジ整流回路30を介して容易に電流として出力することができる。   In the first embodiment, the bridge rectifier circuit 30 is provided for outputting the positive charges induced in the current collectors 123a and 213a as a current, and the current collector 123a and the current collector 213a are electrically connected. In this state, the current collectors 123a and 213a are electrically connected to the bridge rectifier circuit 30 via the wiring 40, whereby the current collectors 123a and 213a are collected by the electret members 122 and 212 in which negative charges are accumulated. The positive charge of the same polarity induced by the current can be easily output as a current through the bridge rectifier circuit 30.

(第2実施形態)
図7および図8は、本発明の第2実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、正電荷が蓄積されたエレクトレット部材62が設けられた可動基板61を含む静電誘導型発電装置60の構成について説明する。
(Second Embodiment)
7 and 8 are schematic views illustrating the configuration of an electrostatic induction power generating device according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, unlike the first embodiment, a configuration of an electrostatic induction power generating device 60 including a movable substrate 61 provided with an electret member 62 in which positive charges are accumulated will be described.

この第2実施形態による静電誘導型発電装置60では、図7に示すように、ガラスまたはシリコン基板などからなる可動基板61の主表面61aの上面上に、上記第1実施形態と同様に、櫛形状を有する電極121および集電電極123が形成されている。   In the electrostatic induction power generating device 60 according to the second embodiment, as shown in FIG. 7, on the upper surface of the main surface 61a of the movable substrate 61 made of glass or a silicon substrate, as in the first embodiment, A comb-shaped electrode 121 and a collecting electrode 123 are formed.

また、第2実施形態では、電極121の電極部121a上には、電極部121aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材62が形成されている。具体的には、エレクトレット部材62は、X方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。また、このエレクトレット部材62は、正電荷が蓄積されているとともに、約100μm〜約10
00μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。
In the second embodiment, the electret member 62 made of SiO 2 is formed on the electrode portion 121a of the electrode 121 in a region corresponding to the electrode portion 121a. Specifically, a plurality of electret members 62 are formed at predetermined intervals in the X direction. Further, the electret member 62 has positive charges accumulated therein and has a thickness of about 100 μm to about 10 μm.
It has a width of 00 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第2実施形態では、図7に示すように、可動基板61のエレクトレット部材62が固定基板21のエレクトレット部材212と対向する領域に位置する場合には、可動基板61の集電部123aが固定基板21の集電部213aと対向する領域に位置するとともに、図8に示すように、可動基板61のエレクトレット部材62が固定基板21の集電部213aと対向する領域に位置する場合には、可動基板61の集電部123aが固定基板21のエレクトレット部材212と対向する領域に位置するように構成されている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 7, when the electret member 62 of the movable substrate 61 is located in a region facing the electret member 212 of the fixed substrate 21, the current collector 123 a of the movable substrate 61 is When the electret member 62 of the movable substrate 61 is located in a region facing the current collector 213a of the fixed substrate 21 as shown in FIG. The current collector 123 a of the movable substrate 61 is configured to be located in a region facing the electret member 212 of the fixed substrate 21.

また、第2実施形態では、ブリッジ整流回路30は、図7に示すように、配線63を介して固定基板21の集電電極213と電気的に接続されているとともに、配線64を介して可動基板61の集電電極123と電気的に接続されている。また、可動基板61の電極121および固定基板21の電極211は、接地されている。   In the second embodiment, the bridge rectifier circuit 30 is electrically connected to the current collecting electrode 213 of the fixed substrate 21 via the wiring 63 and movable via the wiring 64 as shown in FIG. The current collector electrode 123 of the substrate 61 is electrically connected. Further, the electrode 121 of the movable substrate 61 and the electrode 211 of the fixed substrate 21 are grounded.

ここで、ブリッジ整流回路30は、図7に示すように、4つのダイオード31〜34を含んでいる。具体的には、ダイオード31のアノードは、ダイオード34のカソードと接続されているとともに、配線64と接続されている。また、ダイオード31のカソードは、ダイオード33のカソードと接続されているとともに、配線42を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード32のアノードは、ダイオード34のアノードと接続されているとともに、配線43を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード32のカソードは、ダイオード33のアノードと接続されているとともに、配線63と接続されている。また、ダイオード33は、アノードが配線63と接続されているとともに、カソードが配線42を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード34は、アノードが配線43を介して負荷2と接続されているとともに、カソードが配線64と接続されている。   Here, the bridge rectifier circuit 30 includes four diodes 31 to 34 as shown in FIG. Specifically, the anode of the diode 31 is connected to the cathode of the diode 34 and to the wiring 64. The cathode of the diode 31 is connected to the cathode of the diode 33 and is connected to the load 2 via the wiring 42. The anode of the diode 32 is connected to the anode of the diode 34 and is connected to the load 2 through the wiring 43. The cathode of the diode 32 is connected to the anode of the diode 33 and to the wiring 63. The diode 33 has an anode connected to the wiring 63 and a cathode connected to the load 2 via the wiring 42. The diode 34 has an anode connected to the load 2 via the wiring 43 and a cathode connected to the wiring 64.

なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.

図9は、本発明の第2実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。次に、図7〜図9を参照して、本発明の第2実施形態による静電誘導型発電装置60の発電動作について説明する。   FIG. 9 is a diagram for explaining the power generation operation of the electrostatic induction power generating device according to the second embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 7-9, the electric power generation operation | movement of the electrostatic induction type generator 60 by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.

まず、図7に示すように、可動基板61のエレクトレット部材62と固定基板21のエレクトレット部材212とが対向するとともに、可動基板61の集電部123aと固定基板21の集電部213aとが対向しているので、可動基板61の集電部123aおよび固定基板21の集電部213aには、電荷が誘導されない。   First, as shown in FIG. 7, the electret member 62 of the movable substrate 61 and the electret member 212 of the fixed substrate 21 face each other, and the current collector 123 a of the movable substrate 61 and the current collector 213 a of the fixed substrate 21 face each other. Therefore, no electric charge is induced in the current collector 123 a of the movable substrate 61 and the current collector 213 a of the fixed substrate 21.

次に、静電誘導型発電装置60にX方向の振動を加えることにより、図8に示すように、可動基板61のエレクトレット部材62と固定基板21の集電部213aとが対向するとともに、可動基板61の集電部123aと固定基板21のエレクトレット部材212とが対向する位置まで、可動基板61がX方向に移動する。このとき、エレクトレット部材212の負電荷により、可動基板61の集電部123aには、正電荷が誘導されるとともに、エレクトレット部材62の正電荷により、固定基板21の集電部213aには、負電荷が誘導される。この場合、可動基板61の集電部123aに誘導される正電荷は、配線64および連結部123bを介して供給されるとともに、固定基板21の集電部213aに誘導される負電荷は、配線63および連結部213bを介して供給される。これにより、ブリッジ整流回路30には、C方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード33、配線42、負荷2、配線43およびダイオード34の順に電流が流れる。   Next, by applying vibration in the X direction to the electrostatic induction power generation device 60, the electret member 62 of the movable substrate 61 and the current collector 213a of the fixed substrate 21 face each other and move as shown in FIG. The movable substrate 61 moves in the X direction to a position where the current collector 123a of the substrate 61 and the electret member 212 of the fixed substrate 21 face each other. At this time, a positive charge is induced in the current collector 123a of the movable substrate 61 by the negative charge of the electret member 212, and a negative charge is generated in the current collector 213a of the fixed substrate 21 by the positive charge of the electret member 62. Charge is induced. In this case, the positive charge induced to the current collecting part 123a of the movable substrate 61 is supplied via the wiring 64 and the connecting part 123b, and the negative charge induced to the current collecting part 213a of the fixed substrate 21 is 63 and the connecting portion 213b. As a result, when a current in the C direction flows through the bridge rectifier circuit 30, rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 33, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 34.

その後、図9に示すように、可動基板61のエレクトレット部材62と固定基板21のエレクトレット部材212とが対向するとともに、可動基板61の集電部123aと固定基板21の集電部213aとが対向する位置まで、可動基板61がX方向に移動する。このとき、可動基板61の集電部123aと対向する領域に固定基板21のエレクトレット部材212が位置しないことにより、可動基板61の集電部123aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部123bおよび配線64を介してブリッジ整流回路30に向かって移動するとともに、固定基板21の集電部213aと対向する領域に可動基板61のエレクトレット部材62が位置しないことにより、固定基板21の集電部213aに誘導されていた負電荷が開放されて連結部213bおよび配線63を介してブリッジ整流回路30に向かって移動する。これにより、ブリッジ整流回路30には、A方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード31、配線42、負荷2、配線43およびダイオード32の順に電流が流れる。   After that, as shown in FIG. 9, the electret member 62 of the movable substrate 61 and the electret member 212 of the fixed substrate 21 face each other, and the current collector 123 a of the movable substrate 61 and the current collector 213 a of the fixed substrate 21 face each other. The movable substrate 61 moves in the X direction to the position where it moves. At this time, since the electret member 212 of the fixed substrate 21 is not located in the region facing the current collector 123a of the movable substrate 61, the positive charge induced in the current collector 123a of the movable substrate 61 is released, and the connecting portion Since the electret member 62 of the movable substrate 61 is not located in the region facing the current collector 213a of the fixed substrate 21 while moving toward the bridge rectifier circuit 30 via the 123b and the wiring 64, the current collection of the fixed substrate 21 The negative charge induced in the part 213a is released and moves toward the bridge rectifier circuit 30 via the connecting part 213b and the wiring 63. As a result, a current in the A direction flows through the bridge rectifier circuit 30, so that rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 31, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 32.

また、上記動作が繰り返し行われることにより、発電が継続して行われる。   Further, power generation is continuously performed by repeatedly performing the above operation.

第2実施形態では、上記のように、集電部123aに誘導された正電荷および集電部213aに誘導された負電荷を電流として出力するためのブリッジ整流回路30を設け、かつ、集電部123aと集電部213aとが電気的に分離された状態で、集電部123aとブリッジ整流回路30とを配線64を介して電気的に接続するとともに、集電部213aとブリッジ整流回路30とを配線63を介して電気的に接続することによって、正電荷が蓄積されたエレクトレット部材62により集電部213aに誘導された負電荷をブリッジ整流回路30を介して容易に電流として出力することができるとともに、負電荷が蓄積されたエレクトレット部材212により集電部123aに誘導された正電荷をブリッジ整流回路30を介して容易に電流として出力することができる。   In the second embodiment, as described above, the bridge rectifier circuit 30 for outputting the positive charge induced in the current collector 123a and the negative charge induced in the current collector 213a as a current is provided, and the current collector In a state where the part 123a and the current collector 213a are electrically separated, the current collector 123a and the bridge rectifier circuit 30 are electrically connected via the wiring 64, and the current collector 213a and the bridge rectifier circuit 30 are connected. Are electrically connected via the wiring 63, and the negative charge induced in the current collector 213a by the electret member 62 in which the positive charges are accumulated can be easily output as a current via the bridge rectifier circuit 30. In addition, the positive charge induced in the current collector 123a by the electret member 212 in which the negative charge is accumulated can be easily converted into the current via the bridge rectifier circuit 30. It is possible to output Te.

なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.

(第3実施形態)
図10および図11は、本発明の第3実施形態による静電誘導型発電装置の構成を示した概略図である。この第3実施形態では、上記第1実施形態と異なり、電極部81aの幅よりも小さい幅を有するエレクトレット部材82が設けられた可動基板80と、電極部91aの幅よりも小さい幅を有するエレクトレット部材92が設けられた固定基板90とを含む静電誘導型発電装置70の構成について説明する。
(Third embodiment)
10 and 11 are schematic views illustrating the configuration of an electrostatic induction power generating device according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, unlike the first embodiment, the movable substrate 80 provided with the electret member 82 having a width smaller than the width of the electrode portion 81a, and the electret having a width smaller than the width of the electrode portion 91a. A configuration of the electrostatic induction power generating device 70 including the fixed substrate 90 provided with the member 92 will be described.

この第3実施形態による静電誘導型発電装置70では、図10に示すように、ガラスまたはシリコン基板などからなる可動基板80の固定基板90側の主表面80aに、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する電極81が形成されている。この電極81は、X方向に所定の間隔を隔てて形成された複数の電極部81aと、複数の電極部81aを連結する連結部81bとを有する。また、この電極部81aは、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。   In the electrostatic induction power generating device 70 according to the third embodiment, as shown in FIG. 10, a plane made of Al or Ti or the like on the main surface 80a of the movable substrate 80 made of glass or a silicon substrate on the fixed substrate 90 side. In particular, an electrode 81 having a comb shape is formed. The electrode 81 includes a plurality of electrode portions 81a formed at predetermined intervals in the X direction and a connecting portion 81b that connects the plurality of electrode portions 81a. The electrode portion 81a has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第3実施形態では、電極81の電極部81a上には、電極部81aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材82が形成されている。具体的には、エレクトレット部材82は、X方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。また、このエレクトレット部材82は、負電荷が蓄積されているとともに、電極81の電極部81aの幅よりも小さい幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。これにより、電極部81aのエレクトレット部材82の側面よりも側方に突出する部分により、ガード電極部811aが構成されている。このガード電極部811aは、エレクトレット部材82に蓄積された負電荷により、エレクトレット部材82の側方のガード電極部811aと対向する領域の電位が影響されるのを抑制する機能を有する。 In the third embodiment, on the electrode portion 81a of the electrode 81, the region corresponding to the electrode portions 81a, electret member 82 made of SiO 2 is formed. Specifically, a plurality of electret members 82 are formed at predetermined intervals in the X direction. The electret member 82 has negative charges accumulated therein, and has a width smaller than the width of the electrode portion 81a of the electrode 81 and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Thereby, the guard electrode part 811a is comprised by the part which protrudes to the side rather than the side surface of the electret member 82 of the electrode part 81a. The guard electrode portion 811a has a function of suppressing the influence of the potential of the region facing the guard electrode portion 811a on the side of the electret member 82 due to the negative charge accumulated in the electret member 82.

また、第3実施形態では、可動基板80の固定基板90側の主表面80aには、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する集電電極83が形成されている。この集電電極83は、X方向に所定の間隔を隔てて形成された複数の集電部83aと、複数の集電部83aを連結する連結部83bとを有する。また、この集電部83aは、電極81の電極部81a間に設けられているとともに、後述するエレクトレット部材92の幅と実質的に同じ大きさの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、電極81の電極部81aと集電電極83の集電部83aとは、約10μm〜約100μmの間隔L3を隔てて設けられている。   Further, in the third embodiment, the main surface 80a of the movable substrate 80 on the fixed substrate 90 side is formed with a collector electrode 83 made of Al or Ti or the like and having a comb shape when viewed in a plan view. The current collecting electrode 83 includes a plurality of current collecting portions 83a formed at predetermined intervals in the X direction and a connecting portion 83b for connecting the plurality of current collecting portions 83a. The current collecting portion 83a is provided between the electrode portions 81a of the electrodes 81, and has a width substantially the same as the width of an electret member 92 described later, and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Have. In addition, the electrode portion 81a of the electrode 81 and the current collecting portion 83a of the current collecting electrode 83 are provided with an interval L3 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第3実施形態では、ガラスまたはシリコン基板などからなる固定基板90の可動基板80側の主表面90aに、図10に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する電極91が形成されている。この電極91は、X方向に所定の間隔を隔てて形成された複数の電極部91aと、複数の電極部91aを連結する連結部91bとを有する。また、この電極部91aは、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。   In the third embodiment, the main surface 90a on the movable substrate 80 side of the fixed substrate 90 made of glass or silicon substrate has a comb shape as seen in a plan view made of Al or Ti as shown in FIG. The electrode 91 which has is formed. The electrode 91 includes a plurality of electrode portions 91a formed at predetermined intervals in the X direction, and a connecting portion 91b that connects the plurality of electrode portions 91a. The electrode portion 91a has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第3実施形態では、電極91の電極部91a上には、電極部91aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材92が形成されている。具体的には、エレクトレット部材92は、X方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。また、このエレクトレット部材92は、負電荷が蓄積されているとともに、電極91の電極部91aの幅よりも小さい幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。これにより、電極部91aのエレクトレット部材92の側面よりも側方に突出する部分により、ガード電極部911aが構成されている。このガード電極部911aは、エレクトレット部材92に蓄積された負電荷により、エレクトレット部材92の側方のガード電極部911aと対向する領域の電位が影響されるのを抑制する機能を有する。 In the third embodiment, an electret member 92 made of SiO 2 is formed on the electrode portion 91a of the electrode 91 in a region corresponding to the electrode portion 91a. Specifically, a plurality of electret members 92 are formed at predetermined intervals in the X direction. The electret member 92 has negative charges accumulated therein, a width smaller than the width of the electrode portion 91a of the electrode 91, and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Thereby, the guard electrode part 911a is comprised by the part which protrudes to the side rather than the side surface of the electret member 92 of the electrode part 91a. The guard electrode portion 911 a has a function of suppressing the influence of the potential of the region facing the guard electrode portion 911 a on the side of the electret member 92 due to the negative charge accumulated in the electret member 92.

また、第3実施形態では、固定基板90の可動基板80側の主表面90aには、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する集電電極93が形成されている。この集電電極93は、X方向に所定の間隔を隔てて形成された複数の集電部93aと、複数の集電部93aを連結する連結部93bとを有する。また、この集電部93aは、電極91の電極部91a間に設けられているとともに、エレクトレット部材82の幅と実質的に同じ大きさの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、電極91の電極部91aと集電電極93の集電部93aとは、約10μm〜約100μmの間隔L4を隔てて設けられている。   In the third embodiment, the main electrode 90a on the movable substrate 80 side of the fixed substrate 90 is formed with a collecting electrode 93 made of Al or Ti or the like and having a comb shape when viewed in a plan view. The current collecting electrode 93 includes a plurality of current collecting portions 93a formed at predetermined intervals in the X direction, and a connecting portion 93b that connects the plurality of current collecting portions 93a. The current collector 93 a is provided between the electrode portions 91 a of the electrodes 91, and has a width substantially the same as the width of the electret member 82 and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Further, the electrode portion 91a of the electrode 91 and the current collecting portion 93a of the current collecting electrode 93 are provided with an interval L4 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第3実施形態では、ブリッジ整流回路30は、図10に示すように、発電された電力を整流するために設けられているとともに、配線40を介して可動基板80の集電電極83および固定基板90の集電電極93と電気的に接続されている。また、ブリッジ整流回路30は、配線41を介して、接地されているとともに、可動基板80の電極81および固定基板90の電極91と電気的に接続されている。これにより、可動基板80の電極81および固定基板90の電極91は、接地されている。   Further, in the third embodiment, the bridge rectifier circuit 30 is provided for rectifying the generated electric power as shown in FIG. The current collector electrode 93 of the fixed substrate 90 is electrically connected. The bridge rectifier circuit 30 is grounded via the wiring 41 and is electrically connected to the electrode 81 of the movable substrate 80 and the electrode 91 of the fixed substrate 90. Thereby, the electrode 81 of the movable substrate 80 and the electrode 91 of the fixed substrate 90 are grounded.

また、第3実施形態では、図10に示すように、可動基板80のエレクトレット部材82が固定基板90のエレクトレット部材92と対向する領域に位置する場合には、可動基板80の集電部83aが固定基板90の集電部93aと対向する領域に位置するとともに、図11に示すように、可動基板80のエレクトレット部材82が固定基板90の集電部93aと対向する領域に位置する場合には、可動基板80の集電部83aが固定基板90のエレクトレット部材92と対向する領域に位置するように構成されている。   Further, in the third embodiment, as shown in FIG. 10, when the electret member 82 of the movable substrate 80 is located in a region facing the electret member 92 of the fixed substrate 90, the current collector 83 a of the movable substrate 80 is When the electret member 82 of the movable substrate 80 is located in a region facing the current collector 93a of the fixed substrate 90, as shown in FIG. The current collector 83 a of the movable substrate 80 is configured to be located in a region facing the electret member 92 of the fixed substrate 90.

なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   The remaining configuration of the third embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.

また、第3実施形態の静電誘導型発電装置70の発電動作は、上記第1実施形態の発電動作と同様である。   The power generation operation of the electrostatic induction power generation device 70 of the third embodiment is the same as the power generation operation of the first embodiment.

第3実施形態では、上記のように、電極部81aのエレクトレット部材82の側面よりも側方に突出する部分にガード電極部811aを形成するとともに、電極部91aのエレクトレット部材92の側面よりも側方に突出する部分にガード電極部911aを形成することによって、ガード電極部811aにより、エレクトレット部材82の側方のガード電極部811aと対向する領域の電位がエレクトレット部材82の負電荷により影響されるのを抑制することができるので、エレクトレット部材82と対向する領域の電位と、エレクトレット部材82の側方のガード電極部811aと対向する領域の電位との差を大きくすることができる。これにより、集電部93aがエレクトレット部材82と対向する領域に位置する場合と、集電部93aがエレクトレット部材82の側方のガード電極部811aと対向する領域に位置する場合とにおいて、集電部93aに誘導される正電荷の量の差を大きくすることができる。また、ガード電極部911aにより、エレクトレット部材92の側方のガード電極部911aと対向する領域の電位がエレクトレット部材92の負電荷により影響されるのを抑制することができるので、エレクトレット部材92と対向する領域の電位と、エレクトレット部材92の側方のガード電極部911aと対向する領域の電位との差を大きくすることができる。これにより、集電部83aがエレクトレット部材92と対向する領域に位置する場合と、集電部83aがエレクトレット部材92の側方のガード電極部911aと対向する領域に位置する場合とにおいて、集電部83aに誘導される正電荷の量の差を大きくすることができる。これらによって、静電誘導型発電装置70の発電効率をより向上させることができる。   In 3rd Embodiment, while forming the guard electrode part 811a in the part which protrudes to the side rather than the side surface of the electret member 82 of the electrode part 81a as mentioned above, it is a side rather than the side surface of the electret member 92 of the electrode part 91a. By forming the guard electrode portion 911a in the protruding portion, the potential of the region facing the guard electrode portion 811a on the side of the electret member 82 is affected by the negative charge of the electret member 82 by the guard electrode portion 811a. Therefore, the difference between the potential of the region facing the electret member 82 and the potential of the region facing the guard electrode portion 811a on the side of the electret member 82 can be increased. Thereby, in the case where the current collection part 93a is located in the area | region facing the electret member 82, and the case where the current collection part 93a is located in the area | region facing the guard electrode part 811a of the side of the electret member 82, current collection is carried out. The difference in the amount of positive charge induced in the portion 93a can be increased. Further, since the guard electrode portion 911a can suppress the potential of the region facing the guard electrode portion 911a on the side of the electret member 92 from being affected by the negative charge of the electret member 92, the guard electrode portion 911a faces the electret member 92. The difference between the potential of the region to be applied and the potential of the region facing the guard electrode portion 911a on the side of the electret member 92 can be increased. Thereby, in the case where the current collection part 83a is located in the area | region facing the electret member 92, and the case where the current collection part 83a is located in the area | region facing the guard electrode part 911a of the side of the electret member 92, current collection is carried out. The difference in the amount of positive charges induced in the portion 83a can be increased. By these, the power generation efficiency of the electrostatic induction power generation device 70 can be further improved.

なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.

(第4実施形態)
図12〜図15は、本発明の第4実施形態による静電誘導型発電装置を示した図である。この第4実施形態では、上記第1実施形態と異なり、集電電極321および322が形成された固定基板320を含む静電誘導型発電装置300の構成について説明する。
(Fourth embodiment)
12 to 15 are views showing an electrostatic induction power generating device according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, unlike the first embodiment, a configuration of an electrostatic induction power generating device 300 including a fixed substrate 320 on which current collecting electrodes 321 and 322 are formed will be described.

この第4実施形態による静電誘導型発電装置300では、図12および図14に示すように、ガラスまたはシリコン基板などからなる可動基板310の固定基板320側の主表面310aに、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する電極311が形成されている。なお、可動基板310は、本発明の「第2基板」の一例である。この電極311は、図14に示すように、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の電極部311aと、複数の電極部311aの一方端部を連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部311bとを有する。また、この電極部311aは、図12に示すように、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。   In the electrostatic induction power generating device 300 according to the fourth embodiment, as shown in FIGS. 12 and 14, Al or Ti or the like is formed on the main surface 310a on the fixed substrate 320 side of the movable substrate 310 made of glass or a silicon substrate. An electrode 311 having a comb shape as viewed in a plan view is formed. The movable substrate 310 is an example of the “second substrate” in the present invention. As shown in FIG. 14, the electrode 311 connects a plurality of electrode portions 311a formed to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction and one end portion of the plurality of electrode portions 311a. And a connecting portion 311b formed so as to extend in the X direction. Further, as shown in FIG. 12, the electrode portion 311a has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第4実施形態では、電極311の電極部311a上には、図12および図14に示すように、電極部311aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材312が形成されている。具体的には、エレクトレット部材312は、図14に示すように、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように複数形成されている。また、このエレクトレット部材312は、図12に示すように、負電荷が蓄積されているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。 In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 12 and 14, an electret member 312 made of SiO 2 is formed on the electrode portion 311a of the electrode 311 in a region corresponding to the electrode portion 311a. Specifically, as shown in FIG. 14, a plurality of electret members 312 are formed so as to extend in the Y direction at a predetermined interval in the X direction. Further, as shown in FIG. 12, the electret member 312 has negative charges accumulated, a width of about 100 μm to about 1000 μm, and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第4実施形態では、可動基板310の固定基板320側の主表面310aには、
図14に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有するガード電極313が形成されている。このガード電極313は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数のガード電極部313aと、複数のガード電極部313aを電極311の連結部311b側と反対側の一方端部で連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部313bとを有する。また、このガード電極部313aは、図12に示すように、電極311の電極部311a間に設けられているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、エレクトレット部材312の上面の高さよりも大きい高さとを有する。また、電極311の電極部311aとガード電極313のガード電極部313aとは、約10μm〜約100μmの間隔L5を隔てて設けられている。
In the fourth embodiment, the main surface 310a of the movable substrate 310 on the fixed substrate 320 side is
As shown in FIG. 14, a guard electrode 313 made of Al or Ti or the like and having a comb shape when viewed in a plan view is formed. The guard electrode 313 includes a plurality of guard electrode portions 313a formed to extend in the Y direction at a predetermined interval in the X direction, and the plurality of guard electrode portions 313a on the side opposite to the connecting portion 311b side of the electrode 311 And a connecting portion 313b formed so as to extend in the X direction. Further, as shown in FIG. 12, the guard electrode portion 313a is provided between the electrode portions 311a of the electrode 311 and has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a height larger than the height of the upper surface of the electret member 312. Have. The electrode portion 311a of the electrode 311 and the guard electrode portion 313a of the guard electrode 313 are provided with a gap L5 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第4実施形態では、固定基板320の可動基板310側の主表面320aには、図15に示すように、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する集電電極321および322が形成されている。なお、固定基板320は、本発明の「第1基板」の一例である。また、集電電極321は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の集電部321aと、複数の集電部321aの一方端部を連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部321bとを有する。なお、集電電極321は、本発明の「第1電極」の一例であり、集電部321aは、本発明の「第1電極部」の一例である。また、この集電部321aは、図12に示すように、約100μm〜約1000μmの幅W1と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、集電電極322は、図15に示すように、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の集電部322aと、複数の集電部322aを集電電極321の連結部321b側と反対側の一方端部で連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部322bとを有する。なお、集電電極322は、本発明の「第2電極」の一例であり、集電部322aは、本発明の「第2電極部」の一例である。また、この集電部322aは、図12に示すように、約100μm〜約1000μmの幅W2と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、集電電極321の集電部321aと集電電極322の集電部322aとは、約10μm〜約100μmの間隔L6を隔てて交互に設けられている。   In the fourth embodiment, the main surface 320a of the fixed substrate 320 on the movable substrate 310 side has a current collecting electrode 321 having a comb shape made of Al, Ti, or the like as seen in a plan view, as shown in FIG. 322 is formed. The fixed substrate 320 is an example of the “first substrate” in the present invention. The current collecting electrode 321 connects a plurality of current collecting portions 321a formed to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction and one end of the plurality of current collecting portions 321a, and And a connecting portion 321b formed to extend in the X direction. The collecting electrode 321 is an example of the “first electrode” in the present invention, and the collecting part 321a is an example of the “first electrode part” in the present invention. Further, as shown in FIG. 12, the current collector 321a has a width W1 of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Further, as shown in FIG. 15, the current collecting electrode 322 includes a plurality of current collecting portions 322a formed so as to extend in the Y direction at a predetermined interval in the X direction, and a plurality of current collecting portions 322a. The electric electrode 321 has a connection part 322b formed so as to extend in the X direction while being connected at one end opposite to the connection part 321b side. The collector electrode 322 is an example of the “second electrode” in the present invention, and the collector section 322a is an example of the “second electrode section” in the present invention. Further, as shown in FIG. 12, the current collector 322a has a width W2 of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Further, the current collecting portions 321a of the current collecting electrodes 321 and the current collecting portions 322a of the current collecting electrodes 322 are alternately provided with an interval L6 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第4実施形態では、ブリッジ整流回路30は、図12に示すように、配線330を介して固定基板320の集電電極321と電気的に接続されているとともに、配線331を介して固定基板320の集電電極322と電気的に接続されている。また、ブリッジ整流回路30は、固定基板320に設けられている。また、可動基板310の電極311およびガード電極313は、接地されている。   In the fourth embodiment, the bridge rectifier circuit 30 is electrically connected to the current collecting electrode 321 of the fixed substrate 320 via the wiring 330 and fixed via the wiring 331 as shown in FIG. The current collector electrode 322 of the substrate 320 is electrically connected. The bridge rectifier circuit 30 is provided on the fixed substrate 320. In addition, the electrode 311 and the guard electrode 313 of the movable substrate 310 are grounded.

ここで、ブリッジ整流回路30は、図12に示すように、4つのダイオード31〜34を含んでいる。具体的には、ダイオード31のアノードは、ダイオード34のカソードと接続されているとともに、配線330と接続されている。また、ダイオード31のカソードは、ダイオード33のカソードと接続されているとともに、配線42を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード32のアノードは、ダイオード34のアノードと接続されているとともに、配線43を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード32のカソードは、ダイオード33のアノードと接続されているとともに、配線331と接続されている。また、ダイオード33は、アノードが配線331と接続されているとともに、カソードが配線42を介して負荷2と接続されている。また、ダイオード34は、アノードが配線43を介して負荷2と接続されているとともに、カソードが配線330と接続されている。   Here, the bridge rectifier circuit 30 includes four diodes 31 to 34 as shown in FIG. Specifically, the anode of the diode 31 is connected to the cathode of the diode 34 and to the wiring 330. The cathode of the diode 31 is connected to the cathode of the diode 33 and is connected to the load 2 via the wiring 42. The anode of the diode 32 is connected to the anode of the diode 34 and is connected to the load 2 through the wiring 43. The cathode of the diode 32 is connected to the anode of the diode 33 and to the wiring 331. The diode 33 has an anode connected to the wiring 331 and a cathode connected to the load 2 via the wiring 42. The diode 34 has an anode connected to the load 2 via the wiring 43 and a cathode connected to the wiring 330.

また、第4実施形態では、図12に示すように、可動基板310のエレクトレット部材312が固定基板320の集電部321aと対向する領域に位置する場合には、可動基板310のガード電極部313aが固定基板320の集電部322aと対向する領域に位置するとともに、図13に示すように、可動基板310のエレクトレット部材312が固定
基板320の集電部322aと対向する領域に位置する場合には、可動基板310のガード電極部313aが固定基板320の集電部321aと対向する領域に位置するように構成されている。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 12, when the electret member 312 of the movable substrate 310 is located in a region facing the current collector 321 a of the fixed substrate 320, the guard electrode portion 313 a of the movable substrate 310. Is located in a region facing the current collector 322a of the fixed substrate 320, and the electret member 312 of the movable substrate 310 is located in a region facing the current collector 322a of the fixed substrate 320 as shown in FIG. Is configured such that the guard electrode portion 313a of the movable substrate 310 is located in a region facing the current collector portion 321a of the fixed substrate 320.

なお、第4実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   In addition, the other structure of 4th Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.

図16は、本発明の第4実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。次に、図12、図13および図16を参照して、第4実施形態による静電誘導型発電装置300の発電動作について説明する。   FIG. 16 is a diagram for explaining the power generation operation of the electrostatic induction power generating device according to the fourth embodiment of the present invention. Next, a power generation operation of the electrostatic induction power generation device 300 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図12に示すように、可動基板310のエレクトレット部材312と固定基板320の集電部321aとが対向するとともに、可動基板310のガード電極部313aと固定基板320の集電部322aとが対向しているので、エレクトレット部材312の負電荷により、固定基板320の集電部321aには、正電荷が誘導されるとともに、固定基板320の集電部322aには正電荷が誘導されない。   First, as shown in FIG. 12, the electret member 312 of the movable substrate 310 and the current collector 321a of the fixed substrate 320 are opposed to each other, and the guard electrode portion 313a of the movable substrate 310 and the current collector 322a of the fixed substrate 320 are Since they face each other, the negative charge of the electret member 312 induces a positive charge in the current collector 321 a of the fixed substrate 320 and does not induce a positive charge in the current collector 322 a of the fixed substrate 320.

次に、静電誘導型発電装置300にX方向の振動を加えることにより、図13に示すように、可動基板310のエレクトレット部材312と固定基板320の集電部322aとが対向するとともに、可動基板310のガード電極部313aと固定基板320の集電部321aとが対向する位置まで、可動基板310がX方向に移動する。このとき、ガード電極部313aにより、固定基板320の集電部321aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部321bおよび配線330を介してブリッジ整流回路30に向かって移動するとともに、エレクトレット部材312の負電荷により、固定基板320の集電部322aには、配線331および連結部322bを介して正電荷が誘導される。これにより、ブリッジ整流回路30には、A方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード31、配線42、負荷2、配線43およびダイオード32の順に電流が流れる。   Next, by applying vibration in the X direction to the electrostatic induction power generation device 300, the electret member 312 of the movable substrate 310 and the current collector 322a of the fixed substrate 320 face each other and move as shown in FIG. The movable substrate 310 moves in the X direction to a position where the guard electrode portion 313a of the substrate 310 and the current collecting portion 321a of the fixed substrate 320 face each other. At this time, the guard electrode portion 313a releases the positive charge induced in the current collecting portion 321a of the fixed substrate 320 and moves toward the bridge rectifier circuit 30 via the connecting portion 321b and the wiring 330, and the electret member Due to the negative charge of 312, a positive charge is induced in the current collector 322 a of the fixed substrate 320 through the wiring 331 and the connecting part 322 b. As a result, a current in the A direction flows through the bridge rectifier circuit 30, so that rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 31, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 32.

その後、図16に示すように、可動基板310のエレクトレット部材312と固定基板320の集電部321aとが対向するとともに、可動基板310のガード電極部313aと固定基板320の集電部322aとが対向する位置まで、可動基板310がX方向に移動する。このとき、エレクトレット部材312の負電荷により、固定基板320の集電部321aには、配線330および連結部321bを介して正電荷が誘導されるとともに、ガード電極部313aにより、固定基板320の集電部322aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部322bおよび配線331を介してブリッジ整流回路30に向かって移動する。これにより、ブリッジ整流回路30には、C方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード33、配線42、負荷2、配線43およびダイオード34の順に電流が流れる。   Thereafter, as shown in FIG. 16, the electret member 312 of the movable substrate 310 and the current collector 321 a of the fixed substrate 320 face each other, and the guard electrode portion 313 a of the movable substrate 310 and the current collector 322 a of the fixed substrate 320 are The movable substrate 310 moves in the X direction to the position facing it. At this time, the negative charge of the electret member 312 induces a positive charge to the current collector 321a of the fixed substrate 320 via the wiring 330 and the connecting portion 321b, and the guard electrode 313a collects the fixed substrate 320. The positive charges induced in the electric part 322a are released and move toward the bridge rectifier circuit 30 via the connecting part 322b and the wiring 331. As a result, when a current in the C direction flows through the bridge rectifier circuit 30, rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 33, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 34.

また、上記動作が繰り返し行われることにより、発電が継続して行われる。   Further, power generation is continuously performed by repeatedly performing the above operation.

第4実施形態では、上記のように、エレクトレット部材312を有する可動基板310と、集電電極321および322を有する固定基板320とを設けることによって、振動により、固定基板320の集電部321aと対向する領域に位置する可動基板310のエレクトレット部材312の面積を増減させて発電することができるとともに、固定基板320の集電部322aと対向する領域に位置する可動基板310のエレクトレット部材312の面積を増減させて発電することができる。これにより、固定基板320の集電部321aが形成された領域と、固定基板320の集電部322aが形成された領域との両方において直接発電することができるので、静電誘導型発電装置300の発電効率を向上させることができる。   In the fourth embodiment, as described above, by providing the movable substrate 310 having the electret member 312 and the fixed substrate 320 having the collector electrodes 321 and 322, the current collector 321a of the fixed substrate 320 Electricity can be generated by increasing / decreasing the area of the electret member 312 of the movable substrate 310 located in the facing region, and the area of the electret member 312 of the movable substrate 310 located in the region facing the current collector 322a of the fixed substrate 320. The power can be generated by increasing or decreasing the power. As a result, power can be directly generated in both the region of the fixed substrate 320 where the current collector 321a is formed and the region of the fixed substrate 320 where the current collector 322a is formed. It is possible to improve the power generation efficiency.

また、第4実施形態では、集電電極321および322を櫛形状に形成するとともに、
集電部321aおよび322aを交互に配置することによって、容易に、固定基板320の集電部321aと対向する領域に位置する可動基板310のエレクトレット部材312の面積を増加(減少)させながら、固定基板320の集電部322aと対向する領域に位置する可動基板310のエレクトレット部材312の面積を減少(増加)させることができる。
In the fourth embodiment, the current collecting electrodes 321 and 322 are formed in a comb shape,
By alternately arranging the current collectors 321a and 322a, it is possible to easily fix while increasing (decreasing) the area of the electret member 312 of the movable substrate 310 located in a region facing the current collector 321a of the fixed substrate 320. It is possible to reduce (increase) the area of the electret member 312 of the movable substrate 310 that is located in a region facing the current collector 322a of the substrate 320.

また、第4実施形態では、集電電極321および322が接続されたブリッジ整流回路30を固定基板320に設けることによって、可動基板310および固定基板320を電気的に接続することなく、発電を行うことができるので、静電誘導型発電装置300の構造を簡素化することができるとともに、耐久性の向上を図ることができる。   In the fourth embodiment, the bridge rectifier circuit 30 to which the current collecting electrodes 321 and 322 are connected is provided on the fixed substrate 320, thereby generating power without electrically connecting the movable substrate 310 and the fixed substrate 320. Therefore, the structure of the electrostatic induction power generation device 300 can be simplified, and durability can be improved.

また、第4実施形態では、エレクトレット部材312間にガード電極部313aを設けることによって、エレクトレット部材312と対向する領域とガード電極部313aと対向する領域との電位差を大きくすることができるので、可動基板310が振動した場合に、固定基板320の集電部321aまたは322aに誘導される電荷の量を大きくすることができる。これによっても、静電誘導型発電装置300の発電効率を向上させることができる。   In the fourth embodiment, by providing the guard electrode portion 313a between the electret members 312, the potential difference between the region facing the electret member 312 and the region facing the guard electrode portion 313a can be increased. When the substrate 310 vibrates, the amount of charge induced in the current collector 321a or 322a of the fixed substrate 320 can be increased. Also by this, the power generation efficiency of the electrostatic induction power generation device 300 can be improved.

また、第4実施形態では、ガード電極部313aの高さをエレクトレット部材312の上面の高さよりも大きくすることによって、エレクトレット部材312と対向する領域とガード電極部313aと対向する領域との電位差をより大きくすることができる。   Further, in the fourth embodiment, the potential difference between the region facing the electret member 312 and the region facing the guard electrode portion 313a is increased by making the height of the guard electrode portion 313a larger than the height of the upper surface of the electret member 312. Can be larger.

(第5実施形態)
図17〜図19は、本発明の第5実施形態による静電誘導型発電装置を示した図である。この第5実施形態では、上記第4実施形態と異なり、負電荷が蓄積されたエレクトレット部材312および正電荷が蓄積されたエレクトレット部材362が形成された可動基板360を含む静電誘導型発電装置350の構成について説明する。
(Fifth embodiment)
17 to 19 are views showing an electrostatic induction power generating device according to a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, unlike the fourth embodiment, an electrostatic induction power generation device 350 including an electret member 312 in which negative charges are accumulated and a movable substrate 360 on which an electret member 362 in which positive charges are accumulated is formed. The configuration of will be described.

この第5実施形態による静電誘導型発電装置350では、図17および図19に示すように、ガラスまたはシリコン基板などからなる可動基板360の固定基板320側の主表面360aに、櫛形状を有する電極311が形成されている。なお、可動基板360は、本発明の「第2基板」の一例である。また、電極311の電極部311a上には、電極部311aと対応する領域に、エレクトレット部材312が形成されている。   In the electrostatic induction power generating device 350 according to the fifth embodiment, as shown in FIGS. 17 and 19, the main surface 360a on the fixed substrate 320 side of the movable substrate 360 made of glass or a silicon substrate has a comb shape. An electrode 311 is formed. The movable substrate 360 is an example of the “second substrate” in the present invention. An electret member 312 is formed on the electrode portion 311a of the electrode 311 in a region corresponding to the electrode portion 311a.

また、第5実施形態では、可動基板360の固定基板320側の主表面360aには、AlまたはTiなどからなる平面的に見て櫛形状を有する電極361が形成されている。この電極361は、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように形成された複数の電極部361aと、複数の電極部361aを電極311の連結部311b側と反対側の一方端部で連結するとともに、X方向に延びるように形成された連結部361bとを有する。また、この電極部361aは、図17に示すように、電極311の電極部311a間に設けられているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。また、電極311の電極部311aと電極361の電極部361aとは、約10μm〜約100μmの間隔L7を隔てて設けられている。   Further, in the fifth embodiment, the main surface 360a of the movable substrate 360 on the fixed substrate 320 side is formed with an electrode 361 made of Al, Ti or the like and having a comb shape when viewed in plan. The electrode 361 includes a plurality of electrode portions 361 a formed to extend in the Y direction with a predetermined interval in the X direction, and the plurality of electrode portions 361 a at one end opposite to the connection portion 311 b side of the electrode 311. And a connecting portion 361b formed to extend in the X direction. Further, as shown in FIG. 17, the electrode portion 361a is provided between the electrode portions 311a of the electrode 311 and has a width of about 100 μm to about 1000 μm and a thickness of about 3 μm to about 5 μm. Further, the electrode portion 311a of the electrode 311 and the electrode portion 361a of the electrode 361 are provided with an interval L7 of about 10 μm to about 100 μm.

また、第5実施形態では、電極361の電極部361a上には、図17および図19に示すように、電極部361aと対応する領域に、SiOからなるエレクトレット部材362が形成されている。具体的には、エレクトレット部材362は、図19に示すように、X方向に所定の間隔を隔てて、Y方向に延びるように複数形成されている。また、この
エレクトレット部材362は、図17に示すように、正電荷が蓄積されているとともに、約100μm〜約1000μmの幅と、約3μm〜約5μmの厚みとを有する。
In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 17 and 19, an electret member 362 made of SiO 2 is formed on the electrode portion 361a of the electrode 361 in a region corresponding to the electrode portion 361a. Specifically, as shown in FIG. 19, a plurality of electret members 362 are formed to extend in the Y direction at a predetermined interval in the X direction. Further, as shown in FIG. 17, the electret member 362 has a positive charge accumulated, a width of about 100 μm to about 1000 μm, and a thickness of about 3 μm to about 5 μm.

また、第5実施形態では、図17に示すように、可動基板360のエレクトレット部材312が固定基板320の集電部321aと対向する領域に位置する場合には、可動基板360のエレクトレット部材362が固定基板320の集電部322aと対向する領域に位置するとともに、図18に示すように、可動基板360のエレクトレット部材312が固定基板320の集電部322aと対向する領域に位置する場合には、可動基板360のエレクトレット部材362が固定基板320の集電部321aと対向する領域に位置するように構成されている。   In the fifth embodiment, as shown in FIG. 17, when the electret member 312 of the movable substrate 360 is located in a region facing the current collector 321 a of the fixed substrate 320, the electret member 362 of the movable substrate 360 is When the electret member 312 of the movable substrate 360 is located in a region facing the current collector 322a of the fixed substrate 320, as shown in FIG. The electret member 362 of the movable substrate 360 is configured to be positioned in a region facing the current collector 321a of the fixed substrate 320.

なお、第5実施形態のその他の構成は、上記第4実施形態と同様である。   The remaining configuration of the fifth embodiment is similar to that of the aforementioned fourth embodiment.

図20は、本発明の第5実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。次に、図17、図18および図20を参照して、第5実施形態による静電誘導型発電装置350の発電動作について説明する。   FIG. 20 is a diagram for explaining the power generation operation of the electrostatic induction power generating device according to the fifth embodiment of the present invention. Next, the power generation operation of the electrostatic induction power generating device 350 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図17に示すように、可動基板360のエレクトレット部材312と固定基板320の集電部321aとが対向するとともに、可動基板360のエレクトレット部材362と固定基板320の集電部322aとが対向しているので、エレクトレット部材312の負電荷により、固定基板320の集電部321aには、正電荷が誘導されるとともに、エレクトレット部材362の正電荷により、固定基板320の集電部322aには、負電荷が誘導される。   First, as shown in FIG. 17, the electret member 312 of the movable substrate 360 and the current collector 321a of the fixed substrate 320 face each other, and the electret member 362 of the movable substrate 360 and the current collector 322a of the fixed substrate 320 face each other. Therefore, a positive charge is induced in the current collector 321a of the fixed substrate 320 by the negative charge of the electret member 312 and a current in the current collector 322a of the fixed substrate 320 is induced by the positive charge of the electret member 362. , A negative charge is induced.

次に、静電誘導型発電装置350にX方向の振動を加えることにより、図18に示すように、可動基板360のエレクトレット部材312と固定基板320の集電部322aとが対向するとともに、可動基板360のエレクトレット部材362と固定基板320の集電部321aとが対向する位置まで、可動基板360がX方向に移動する。このとき、エレクトレット部材362の正電荷により、固定基板320の集電部321aには、配線330および連結部321bを介して負電荷が誘導されるとともに、エレクトレット部材312の負電荷により、固定基板320の集電部322aには、配線331および連結部322bを介して正電荷が誘導される。これにより、ブリッジ整流回路30には、A方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード31、配線42、負荷2、配線43およびダイオード32の順に電流が流れる。   Next, by applying vibration in the X direction to the electrostatic induction power generating device 350, the electret member 312 of the movable substrate 360 and the current collector 322a of the fixed substrate 320 face each other and move as shown in FIG. The movable substrate 360 moves in the X direction to a position where the electret member 362 of the substrate 360 and the current collector 321a of the fixed substrate 320 face each other. At this time, due to the positive charge of the electret member 362, a negative charge is induced in the current collector 321 a of the fixed substrate 320 via the wiring 330 and the connecting portion 321 b, and the fixed substrate 320 is caused by the negative charge of the electret member 312. A positive charge is induced in the current collector 322a through the wiring 331 and the connecting part 322b. As a result, a current in the A direction flows through the bridge rectifier circuit 30, so that rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 31, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 32.

その後、図20に示すように、可動基板360のエレクトレット部材312と固定基板320の集電部321aとが対向するとともに、可動基板360のエレクトレット部材362と固定基板320の集電部322aとが対向する位置まで、可動基板360がX方向に移動する。このとき、エレクトレット部材312の負電荷により、固定基板320の集電部321aには、配線330および連結部321bを介して正電荷が誘導されるとともに、エレクトレット部材362の正電荷により、固定基板320の集電部322aには、配線331および連結部322bを介して負電荷が誘導される。これにより、ブリッジ整流回路30には、C方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード33、配線42、負荷2、配線43およびダイオード34の順に電流が流れる。   After that, as shown in FIG. 20, the electret member 312 of the movable substrate 360 and the current collector 321a of the fixed substrate 320 face each other, and the electret member 362 of the movable substrate 360 and the current collector 322a of the fixed substrate 320 face each other. The movable substrate 360 moves in the X direction to the position where it moves. At this time, due to the negative charge of the electret member 312, a positive charge is induced in the current collector 321 a of the fixed substrate 320 via the wiring 330 and the connecting portion 321 b, and the positive charge of the electret member 362 causes the fixed substrate 320. A negative charge is induced in the current collector 322a via the wiring 331 and the connecting part 322b. As a result, when a current in the C direction flows through the bridge rectifier circuit 30, rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 33, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 34.

また、上記動作が繰り返し行われることにより、発電が継続して行われる。   Further, power generation is continuously performed by repeatedly performing the above operation.

第5実施形態では、上記のように、負電荷が蓄積されたエレクトレット部材312間に
正電荷が蓄積されたエレクトレット部材362を設けることによって、エレクトレット部材312と対向する領域とエレクトレット部材362と対向する領域との電位差をより大きくすることができるので、可動基板360が振動した場合に、固定基板320の集電部321aまたは322aに誘導される電荷の量をより大きくすることができるので、静電誘導型発電装置350の発電効率をより向上させることができる。
In the fifth embodiment, as described above, by providing the electret member 362 in which positive charges are accumulated between the electret members 312 in which negative charges are accumulated, the region facing the electret member 312 and the electret member 362 are opposed. Since the potential difference with the region can be further increased, the amount of charge induced in the current collector 321a or 322a of the fixed substrate 320 can be increased when the movable substrate 360 vibrates. The power generation efficiency of the induction power generator 350 can be further improved.

なお、第5実施形態のその他の効果は、上記第4実施形態と同様である。   The remaining effects of the fifth embodiment are similar to those of the aforementioned fourth embodiment.

(第6実施形態)
図21および図22は、本発明の第6実施形態による静電誘導型発電装置を示した図である。この第6実施形態では、上記第4実施形態と異なり、可動基板410の主表面の全面にエレクトレット部材411が形成された静電誘導型発電装置400の構成について説明する。
(Sixth embodiment)
21 and 22 are views showing an electrostatic induction power generating device according to a sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, unlike the fourth embodiment, a configuration of an electrostatic induction power generating device 400 in which an electret member 411 is formed on the entire main surface of the movable substrate 410 will be described.

この第6実施形態による静電誘導型発電装置400では、図21に示すように、可動基板410の固定基板320側の主表面に、全面にわたってエレクトレット部材411が形成されている。可動基板410は、約600μmの厚みを有するシリコン基板などからなる。なお、可動基板410は、本発明の「第2基板」の一例である。エレクトレット部材411は、約2.4μmの厚みを有するとともに、熱酸化法により形成されたSiOからなる。また、エレクトレット部材411は、後述する絶縁膜412が形成されていない領域と対応する部分411aに負電荷が蓄積されている。 In the electrostatic induction power generating device 400 according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 21, the electret member 411 is formed on the entire surface of the movable substrate 410 on the fixed substrate 320 side. The movable substrate 410 is made of a silicon substrate having a thickness of about 600 μm. The movable substrate 410 is an example of the “second substrate” in the present invention. The electret member 411 has a thickness of about 2.4 μm and is made of SiO 2 formed by a thermal oxidation method. Further, in the electret member 411, negative charges are accumulated in a portion 411a corresponding to a region where an insulating film 412 described later is not formed.

エレクトレット部材411の主表面上には、X方向に所定の間隔(たとえば、約1mm)を隔てて複数の絶縁膜412が形成されている。この絶縁膜412は、HDP−CVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition)法により形成されたSiOからなる。また、絶縁膜412は、約1mmの幅と、約2μmの厚みとを有する。また、絶縁膜412は、後述する導電層413をエレクトレット部材411と離間させるために設けられており、エレクトレット部材411に蓄積された負電荷が導電層413に流出するのを抑制する機能を有する。 A plurality of insulating films 412 are formed on the main surface of the electret member 411 with a predetermined interval (for example, about 1 mm) in the X direction. The insulating film 412 is made of SiO 2 formed by HDP-CVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition). The insulating film 412 has a width of about 1 mm and a thickness of about 2 μm. The insulating film 412 is provided to separate a conductive layer 413 (to be described later) from the electret member 411, and has a function of suppressing negative charges accumulated in the electret member 411 from flowing out to the conductive layer 413.

また、絶縁膜412上には、Alなどからなる導電層413が形成されている。この導電層413は、約0.3μmの厚みを有するとともに、接地されている。また、エレクトレット部材411の主表面上には、絶縁膜412および導電層413を覆うように電荷流出抑制膜414が形成されている。この電荷流出抑制膜414は、約0.3μmの厚みを有するとともに、MSQ(Methyl Silses Quioxane:メチルシルセスキオキサン)などからなる。また、電荷流出抑制膜414は、エレクトレット部材411に蓄積された負電荷が表面から流出するのを抑制するために設けられている。また、電荷流出抑制膜414は、集電電極321および322の表面(下面)から距離D(たとえば、約30μm)を隔てて配置されている。   In addition, a conductive layer 413 made of Al or the like is formed over the insulating film 412. The conductive layer 413 has a thickness of about 0.3 μm and is grounded. In addition, a charge outflow suppression film 414 is formed on the main surface of the electret member 411 so as to cover the insulating film 412 and the conductive layer 413. The charge outflow suppression film 414 has a thickness of about 0.3 μm and is made of MSQ (methyl silsesquioxane) or the like. Further, the charge outflow suppression film 414 is provided in order to suppress the negative charge accumulated in the electret member 411 from flowing out from the surface. Further, the charge outflow suppression film 414 is disposed at a distance D (for example, about 30 μm) from the surface (lower surface) of the current collecting electrodes 321 and 322.

また、第6実施形態では、静電誘導型発電装置400は、図21に示すように、固定基板320の集電部321aが可動基板410の導電層413と対応する領域に位置する場合には、固定基板320の集電部322aが可動基板410の導電層413が形成されていない領域(エレクトレット部材411の部分411a)と対応する領域に位置するように構成されている。また、静電誘導型発電装置400は、図22に示すように、固定基板320の集電部321aが可動基板410の導電層413が形成されていない領域(エレクトレット部材411の部分411a)と対応する領域に位置する場合には、固定基板320の集電部322aが可動基板410の導電層413と対応する領域に位置するように構成されている。   Further, in the sixth embodiment, the electrostatic induction power generating device 400 is configured such that the current collector 321a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the conductive layer 413 of the movable substrate 410, as shown in FIG. The current collector 322a of the fixed substrate 320 is configured to be located in a region corresponding to a region (a portion 411a of the electret member 411) where the conductive layer 413 of the movable substrate 410 is not formed. Further, as shown in FIG. 22, in the electrostatic induction power generating device 400, the current collector 321 a of the fixed substrate 320 corresponds to a region where the conductive layer 413 of the movable substrate 410 is not formed (the portion 411 a of the electret member 411). The current collector 322a of the fixed substrate 320 is configured to be located in a region corresponding to the conductive layer 413 of the movable substrate 410.

なお、第6実施形態のその他の構成は、上記第4実施形態と同様である。   The remaining configuration of the sixth embodiment is similar to that of the aforementioned fourth embodiment.

図23は、本発明の第6実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための図である。次に、図21〜図23を参照して、第6実施形態による静電誘導型発電装置400の発電動作について説明する。   FIG. 23 is a diagram for explaining the power generation operation of the electrostatic induction power generating device according to the sixth embodiment of the present invention. Next, the power generation operation of the electrostatic induction power generating device 400 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図21に示すように、固定基板320の集電部322aが可動基板410のエレクトレット部材411の部分411aと対応する領域に位置するので、エレクトレット部材411の負電荷により、集電部322aには正電荷が誘導される。また、固定基板320の集電部321aが可動基板410の導電層413と対応する領域に位置するので、集電部321aには正電荷が誘導されない。   First, as shown in FIG. 21, the current collector 322 a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the portion 411 a of the electret member 411 of the movable substrate 410, so the negative charge of the electret member 411 causes the current collector 322 a to A positive charge is induced. Further, since the current collector 321a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the conductive layer 413 of the movable substrate 410, no positive charge is induced in the current collector 321a.

次に、図22に示すように、静電誘導型発電装置400にX方向の振動を加えることにより、可動基板410がX方向に移動する。このとき、固定基板320の集電部322aが可動基板410の導電層413と対応する領域に位置するので、集電部322aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部322bおよび配線331を介してブリッジ整流回路30に向かって移動する。また、固定基板320の集電部321aが可動基板410のエレクトレット部材411の部分411aと対応する領域に位置するので、エレクトレット部材411の負電荷により、集電部321aには、配線330および連結部321bを介して正電荷が誘導される。これにより、ブリッジ整流回路30には、C方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード33、配線42、負荷2、配線43およびダイオード34の順に電流が流れる。   Next, as shown in FIG. 22, the movable substrate 410 moves in the X direction by applying vibration in the X direction to the electrostatic induction power generating device 400. At this time, since the current collector 322a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the conductive layer 413 of the movable substrate 410, the positive charge induced in the current collector 322a is released, and the connecting part 322b and the wiring 331 are connected. To the bridge rectifier circuit 30. In addition, since the current collector 321a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the portion 411a of the electret member 411 of the movable substrate 410, the current collector 321a has a wiring 330 and a connecting portion due to the negative charge of the electret member 411. A positive charge is induced through 321b. As a result, when a current in the C direction flows through the bridge rectifier circuit 30, rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 33, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 34.

その後、図23に示すように、可動基板410がX方向に移動する。このとき、固定基板320の集電部322aが可動基板410のエレクトレット部材411の部分411aと対応する領域に位置するので、エレクトレット部材411の負電荷により、集電部322aには、配線331および連結部322bを介して正電荷が誘導される。また、固定基板320の集電部321aが可動基板410の導電層413と対応する領域に位置するので、集電部321aに誘導されていた正電荷が開放されて連結部321bおよび配線330を介してブリッジ整流回路30に向かって移動する。これにより、ブリッジ整流回路30には、A方向の電流が流れることにより、整流が行われて負荷2にB方向の電流が出力される。具体的には、ダイオード31、配線42、負荷2、配線43およびダイオード32の順に電流が流れる。   Thereafter, as shown in FIG. 23, the movable substrate 410 moves in the X direction. At this time, since the current collector 322a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the portion 411a of the electret member 411 of the movable substrate 410, the wiring 331 and the connection are connected to the current collector 322a due to the negative charge of the electret member 411. A positive charge is induced through the portion 322b. Further, since the current collector 321 a of the fixed substrate 320 is located in a region corresponding to the conductive layer 413 of the movable substrate 410, the positive charge induced in the current collector 321 a is released and the connection part 321 b and the wiring 330 are interposed. Move toward the bridge rectifier circuit 30. As a result, a current in the A direction flows through the bridge rectifier circuit 30, so that rectification is performed and a current in the B direction is output to the load 2. Specifically, current flows in the order of the diode 31, the wiring 42, the load 2, the wiring 43, and the diode 32.

また、上記動作が繰り返し行われることにより、発電が継続して行われる。   Further, power generation is continuously performed by repeatedly performing the above operation.

第6実施形態では、上記のように、所定の間隔を隔てて導電層413を形成することによって、エレクトレット部材411の部分411aに蓄積された負電荷がエレクトレット部材411の導電層413と対応する部分に移動する場合にも、その移動した負電荷により導電層413と対応する領域(集電部321aまたは322aが位置する領域)が影響を受けるのを抑制することができる。これにより、導電層413が形成された領域と対応する領域と、導電層413が形成されていない領域(エレクトレット部材411の部分411a)と対応する領域との間に容易に電位差を発生させることができる。   In the sixth embodiment, as described above, by forming the conductive layer 413 at a predetermined interval, the negative charge accumulated in the portion 411a of the electret member 411 corresponds to the conductive layer 413 of the electret member 411. In the case of moving to, it is possible to suppress the area corresponding to the conductive layer 413 (the area where the current collector 321a or 322a is located) from being affected by the moved negative charge. Accordingly, a potential difference can be easily generated between a region corresponding to the region where the conductive layer 413 is formed and a region corresponding to the region where the conductive layer 413 is not formed (the portion 411a of the electret member 411). it can.

また、第6実施形態では、エレクトレット部材411の主表面上に電荷流出抑制膜414を設けることによって、エレクトレット部材411の電位が低下するのを抑制することができるので、静電誘導型発電装置400の発電効率が低下するのを抑制することができる。   Further, in the sixth embodiment, by providing the charge outflow suppression film 414 on the main surface of the electret member 411, it is possible to suppress the potential of the electret member 411 from decreasing, and thus the electrostatic induction power generation device 400 It can suppress that the power generation efficiency of this falls.

なお、第6実施形態のその他の効果は、上記第4実施形態と同様である。   The remaining effects of the sixth embodiment are similar to those of the aforementioned fourth embodiment.

次に、上記第6実施形態の固定基板320に集電電極321および322を形成した効果を確認するために行った実験について説明する。この実験では、上記第6実施形態に対応する実施例による静電誘導型発電装置と、比較例による静電誘導型発電装置とを作製した。実施例による静電誘導型発電装置では、集電部321aの幅W1および集電部322aの幅W2を1mmにするとともに、集電部321aおよび322aの間隔L6を30μmにした。また、比較例による静電誘導型発電装置では、固定基板320に集電電極321のみを形成したこと以外は、上記実施例による静電誘導型発電装置と同様である。そして、振幅(X方向の移動量):1mm、周波数:30Hz、測定面積:4cm、エレクトレット部材411の表面電位:−272Vの条件下で、実施例による静電誘導型発電装置および比較例による静電誘導型発電装置の単位面積当たりの発電量を測定した。 Next, an experiment conducted to confirm the effect of forming the collecting electrodes 321 and 322 on the fixed substrate 320 of the sixth embodiment will be described. In this experiment, an electrostatic induction power generation device according to an example corresponding to the sixth embodiment and an electrostatic induction power generation device according to a comparative example were produced. In the electrostatic induction power generating device according to the example, the width W1 of the current collector 321a and the width W2 of the current collector 322a were set to 1 mm, and the interval L6 between the current collectors 321a and 322a was set to 30 μm. Further, the electrostatic induction power generation device according to the comparative example is the same as the electrostatic induction power generation device according to the above embodiment except that only the collecting electrode 321 is formed on the fixed substrate 320. Then, according to the electrostatic induction power generation device and the comparative example according to the example under the conditions of amplitude (movement amount in the X direction): 1 mm, frequency: 30 Hz, measurement area: 4 cm 2 , surface potential of the electret member 411: −272V The amount of power generation per unit area of the electrostatic induction power generator was measured.

上記測定を4回行い、その平均は、実施例による静電誘導型発電装置では、5.25μW/cmであり、比較例による静電誘導型発電装置では、2.51μW/cmであった。上記測定結果から、固定基板320に集電電極321および322を形成した実施例による静電誘導型発電装置は、固定基板320に集電電極321のみを形成した比較例による静電誘導型発電装置に比べて、発電量が約2.1倍になることが判明した。 Performed 4 times the measurement, the average is an electrostatic induction generator according to the embodiment, a 5.25μW / cm 2, in the electrostatic induction generator according to the comparative example, 2.51μW / cm 2 met It was. From the above measurement results, the electrostatic induction power generating device according to the example in which the collecting electrodes 321 and 322 are formed on the fixed substrate 320 is the electrostatic induction power generating device according to the comparative example in which only the collecting electrode 321 is formed on the fixed substrate 320. It has been found that the amount of power generation is about 2.1 times that of.

次に、固定基板320に形成した集電部321aおよび322aの間隔L6の影響を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、集電部321aの幅W1および322aの幅W2を1mmに設定するとともに、集電部321aおよび322aの全体の幅を10mmに設定した。また、導電層413の幅を1mmに設定するとともに、導電層413の間隔を1mmに設定した。そして、集電部321aおよび322aの間隔L6と、発電量との関係を計算した。その結果を図24に示す。   Next, a simulation performed to confirm the influence of the distance L6 between the current collectors 321a and 322a formed on the fixed substrate 320 will be described. In this simulation, the width W1 of the current collector 321a and the width W2 of the 322a were set to 1 mm, and the overall width of the current collectors 321a and 322a was set to 10 mm. In addition, the width of the conductive layer 413 was set to 1 mm, and the interval between the conductive layers 413 was set to 1 mm. And the relationship between the space | interval L6 of the current collection parts 321a and 322a and the electric power generation amount was calculated. The result is shown in FIG.

図24に示したシミュレーション結果より、間隔L6が50μmのときに発電量が最大であった。すなわち、間隔L6が集電部321aの幅W1および集電部322aの幅W2の1/20(=50μm/1mm)のときに発電量が最大になることが判明した。また、発電量のピーク値の75%以上の発電量を確保するために、間隔L6は、10μm〜100μmが好ましいと考えられる。つまり、間隔L6が集電部321aの幅W1および集電部322aの幅W2に対して1/100(=10μm/1mm)〜1/10(=100μm/1mm)であることが好ましいことが判明した。   From the simulation results shown in FIG. 24, the power generation amount was the maximum when the interval L6 was 50 μm. That is, it has been found that the amount of power generation is maximized when the interval L6 is 1/20 (= 50 μm / 1 mm) of the width W1 of the current collector 321a and the width W2 of the current collector 322a. Further, in order to secure a power generation amount of 75% or more of the peak value of the power generation amount, it is considered that the interval L6 is preferably 10 μm to 100 μm. That is, it is found that the interval L6 is preferably 1/100 (= 10 μm / 1 mm) to 1/10 (= 100 μm / 1 mm) with respect to the width W1 of the current collector 321a and the width W2 of the current collector 322a. did.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記第1〜第6実施形態では、SiOからなるエレクトレット部材を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)およびポリエチレン(PE)などの有機高分子化合物またはSiNなどのシリコン化合物からなるエレクトレット部材を用いてもよい。なお、ポリテトラフルオロエチレンとしては、テフロン(登録商標)およびサイトップ(登録商標)などがある。 For example, the first to sixth embodiments, although an example of using the electret member made of SiO 2, the present invention is not limited to this, polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP) and polyethylene (PE An electret member made of an organic polymer compound such as) or a silicon compound such as SiN may be used. Examples of polytetrafluoroethylene include Teflon (registered trademark) and Cytop (registered trademark).

また、上記第1〜第6実施形態では、静電誘導型変換装置の一例として静電誘導型発電装置を示したが、本発明はこれに限らず、エレクトレット部材を含む静電誘導型変換装置であれば、静電誘導型アクチュエータなどのその他の静電誘導型変換装置にも適用可能である。   Moreover, in the said 1st-6th embodiment, although the electrostatic induction type electric power generating apparatus was shown as an example of an electrostatic induction type conversion apparatus, this invention is not limited to this, The electrostatic induction type conversion apparatus containing an electret member If so, the present invention can also be applied to other electrostatic induction conversion devices such as an electrostatic induction actuator.

また、上記第1〜第6実施形態では、集電電極を櫛状に形成するとともに、エレクトレット部材を電極の電極部上に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、集電電極の集電部とエレクトレット部材とを、振動により対向する面積が変化する形状であれば他の形状に形成してもよい。   Moreover, in the said 1st-6th embodiment, while showing the example which forms a current collection electrode in a comb shape and forms an electret member on the electrode part of an electrode, this invention is not restricted to this, Current collection The current collecting portion of the electrode and the electret member may be formed in other shapes as long as the opposing areas change due to vibration.

また、上記第1〜第6実施形態では、本発明の回路部としてブリッジ整流回路30設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、ブリッジ整流回路とDC−DCコンバータとからなる回路部を設けてもよいし、DC−DCコンバータのみからなる回路部を設けてもよい。   Moreover, in the said 1st-6th embodiment, although the example which provides the bridge rectifier circuit 30 was shown as a circuit part of this invention, this invention is not limited to this, The circuit part which consists of a bridge rectifier circuit and a DC-DC converter May be provided, or a circuit unit including only a DC-DC converter may be provided.

また、上記第1〜第3実施形態では、可動基板および固定基板の電極の電極部上に複数のエレクトレット部材を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動基板および固定基板の電極の電極部および連結部上に櫛形状のエレクトレット部材を1つ形成してもよい。   In the first to third embodiments, the example in which the plurality of electret members are formed on the electrode portions of the electrodes of the movable substrate and the fixed substrate is shown. However, the present invention is not limited to this, and the movable substrate and the fixed substrate are also provided. One comb-shaped electret member may be formed on the electrode portion and the connecting portion of the electrode.

また、上記第1および第3実施形態では、可動基板および固定基板に負電荷が蓄積されたエレクトレット部材を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動基板および固定基板に正電荷が蓄積されたエレクトレット部材を形成してもよい。   In the first and third embodiments, the example in which the electret member in which negative charges are accumulated on the movable substrate and the fixed substrate is formed. However, the present invention is not limited to this, and the movable substrate and the fixed substrate are not positively connected. You may form the electret member in which the electric charge was accumulate | stored.

また、上記第2実施形態では、可動基板61に正電荷が蓄積されたエレクトレット部材62を形成するとともに、固定基板21に負電荷が蓄積されたエレクトレット部材212を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動基板に負電荷が蓄積されたエレクトレット部材を形成するとともに、固定基板に正電荷が蓄積されたエレクトレット部材を形成してもよい。   In the second embodiment, the electret member 62 in which the positive charges are accumulated is formed on the movable substrate 61 and the electret member 212 in which the negative charges are accumulated is formed on the fixed substrate 21. The invention is not limited thereto, and an electret member in which negative charges are accumulated on the movable substrate may be formed, and an electret member in which positive charges are accumulated on the fixed substrate may be formed.

また、上記第3実施形態では、エレクトレット部材82の上面よりも小さい高さを有するガード電極部811aを可動基板80に形成するとともに、エレクトレット部材92の上面よりも小さい高さを有するガード電極部911aを固定基板90に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、エレクトレット部材の上面よりも大きい高さを有するガード電極部を可動基板および固定基板に形成してもよい。   In the third embodiment, the guard electrode portion 811a having a height smaller than the upper surface of the electret member 82 is formed on the movable substrate 80, and the guard electrode portion 911a having a height smaller than the upper surface of the electret member 92 is formed. However, the present invention is not limited to this, and a guard electrode portion having a height higher than the upper surface of the electret member may be formed on the movable substrate and the fixed substrate.

また、上記第4〜第6実施形態では、可動基板にエレクトレット部材を形成するとともに、固定基板に集電電極を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、固定基板にエレクトレット部材を形成するとともに、可動基板に集電電極を形成してもよい。   In the fourth to sixth embodiments, the electret member is formed on the movable substrate and the current collecting electrode is formed on the fixed substrate. However, the present invention is not limited to this, and the electret member is formed on the fixed substrate. The current collecting electrode may be formed on the movable substrate.

300、350、400 静電誘導型発電装置(静電誘導型変換装置)
310、360、410 可動基板(第2基板)
312、362、411 エレクトレット部材
320 固定基板(第1基板)
321 集電電極(第1電極)
321a 集電部(第1電極部)
322 集電電極(第2電極)
322a 集電部(第2電極部)
413 導電層
414 電荷流出抑制膜
300, 350, 400 Static induction type power generation device (static induction type conversion device)
310, 360, 410 Movable substrate (second substrate)
312, 362, 411 electret member 320 fixed substrate (first substrate)
321 Current collecting electrode (first electrode)
321a Current collector (first electrode)
322 Current collecting electrode (second electrode)
322a Current collector (second electrode part)
413 Conductive layer 414 Charge outflow suppression film

Claims (3)

第1配線が接続された第1電極および第2配線が接続された第2電極を含み、前記第1電極および前記第2電極が所定方向に沿って交互に並んで配置された第1基板と、
エレクトレット部材を含む第2基板と、
前記第1配線が第1の端子に接続され、前記第2配線が第2の端子に接続された整流回路とを備え、
前記第1基板および前記第2基板は、間隔を隔てて対向するように設けられるとともに、互いに相対的に前記所定方向に移動可能なように構成されており、
前記第2基板の前記エレクトレット部材が、前記第1基板の前記第1電極に対向する第1位置と前記第2電極に対向する第2位置との間を前記所定方向に沿って相対的に往復移動されることにより、前記第1電極と前記第2電極との間に発生する電位差に基づいて前記第1配線および前記第2配線間に接続された前記整流回路に電流が流れるように構成されている、静電誘導型発電装置。
Look including a second electrode which the first electrode and the second wiring which first wiring is connected is connected, a first substrate on which the first electrode and the second electrode are arranged side by side alternately along a predetermined direction When,
A second substrate including an electret member;
A rectifier circuit in which the first wiring is connected to a first terminal and the second wiring is connected to a second terminal;
The first substrate and the second substrate are provided so as to face each other with a gap therebetween, and are configured to be movable relative to each other in the predetermined direction .
The electret member of the second substrate relatively reciprocates along the predetermined direction between a first position of the first substrate facing the first electrode and a second position facing the second electrode. By being moved, a current flows through the rectifier circuit connected between the first wiring and the second wiring based on a potential difference generated between the first electrode and the second electrode. An electrostatic induction generator.
前記エレクトレット部材は、前記第2基板上に形成された電極部上に形成されており、
前記電極部には、接地された第3配線が接続されている、請求項1に記載の静電誘導型発電装置。
The electret member is formed on an electrode portion formed on the second substrate,
The electrostatic induction power generating device according to claim 1, wherein a grounded third wiring is connected to the electrode portion.
前記第2基板は、第3電極をさらに含み、
前記第1電極および前記第2電極は、前記エレクトレット部材および前記第3電極の少なくとも一方と容量結合するように構成されている、請求項1または2に記載の静電誘導型発電装置。
The second substrate further includes a third electrode;
The electrostatic induction power generating device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are configured to be capacitively coupled to at least one of the electret member and the third electrode.
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