JP6133050B2 - Stacked power generator - Google Patents

Stacked power generator Download PDF

Info

Publication number
JP6133050B2
JP6133050B2 JP2012275753A JP2012275753A JP6133050B2 JP 6133050 B2 JP6133050 B2 JP 6133050B2 JP 2012275753 A JP2012275753 A JP 2012275753A JP 2012275753 A JP2012275753 A JP 2012275753A JP 6133050 B2 JP6133050 B2 JP 6133050B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
power generation
power generator
container
laminated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012275753A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014121204A (en
Inventor
健彦 水野
健彦 水野
考洋 金谷
考洋 金谷
寛彬 小口
寛彬 小口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Fujikura Ltd
Original Assignee
THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD., Fujikura Ltd filed Critical THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority to JP2012275753A priority Critical patent/JP6133050B2/en
Publication of JP2014121204A publication Critical patent/JP2014121204A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6133050B2 publication Critical patent/JP6133050B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、発電体が積層され、容器内に収容された積層発電装置に関するものである。   The present invention relates to a laminated power generator in which power generators are laminated and accommodated in a container.

従来から、道路や橋梁、建築物、産業機械などの構造体の振動や、自動車や鉄道車両、航空機などの移動体の振動、さらには人体の運動による振動や環境に普遍的に存在する環境振動などを電気エネルギーに変換して有効利用する試みがなされている。   Conventionally, vibrations of structures such as roads, bridges, buildings, and industrial machines, vibrations of moving bodies such as automobiles, railway vehicles, and aircraft, as well as vibrations caused by human movements and environmental vibrations that exist universally in the environment Attempts have been made to convert these into electrical energy for effective use.

このような振動エネルギーや外力を電気に変換する発電方法としては、外力または振動によって変形を与えることで発電する一対の電極を有したシート状またはフィルム状の発電体を用いる方法がある。   As a power generation method for converting such vibration energy or external force into electricity, there is a method using a sheet-like or film-like power generation body having a pair of electrodes that generate power by applying deformation by external force or vibration.

このような発電体としては、例えば、圧電性のセラミックス粉末をゴム中に分散させ、分極処理(エレクトレット処理)を施すことにより圧電性を持たせた圧電ゴムや(例えば、特許文献1)、高分子多孔質体にエレクトレット処理を施して圧電性を持たせた圧電材料などがある(例えば、特許文献2)。さらに、このような圧電素子を複数層に積層した振動発電装置がある(例えば、特許文献3)。   As such a power generator, for example, piezoelectric rubber having piezoelectricity by dispersing piezoelectric ceramic powder in rubber and applying polarization treatment (electret treatment) (for example, Patent Document 1), There is a piezoelectric material in which a molecular porous body is subjected to electret treatment to impart piezoelectricity (for example, Patent Document 2). Furthermore, there is a vibration power generation apparatus in which such piezoelectric elements are stacked in a plurality of layers (for example, Patent Document 3).

特開2008−53527号公報JP 2008-53527 A 特開2010−186960号公報JP 2010-186960 A 特開2010−154746号公報JP 2010-154746 A

しかし、セラミックス製の圧電素子や高分子系の圧電フィルムは高価であるため、大面積に配置するには不向きである。また、大面積に配置するには、多数の発電体を配置する必要があり、部品点数も多くなりコスト増および重量増を招く。   However, ceramic piezoelectric elements and polymer piezoelectric films are expensive and are not suitable for disposing large areas. Moreover, in order to arrange | position in a large area, it is necessary to arrange | position many electric power generation bodies, the number of parts increases, and it causes a cost increase and a weight increase.

また、発電装置を小型化して、発電出力を高める方法としては、特許文献3のように発電体を積層する方法があるが、複数層の圧電素子を変形させるためには、大きな外力や振動が必要となるという問題がある。   In addition, as a method of reducing the power generation device and increasing the power generation output, there is a method of stacking power generation bodies as in Patent Document 3, but in order to deform a plurality of layers of piezoelectric elements, a large external force or vibration is required. There is a problem that it is necessary.

したがって、従来の圧電素子や発電装置を用い、環境振動や外力等を利用して効率良く発電を行うためには、発電体に十分な変形を与えるための複雑な機構が必要となる。   Therefore, in order to efficiently generate power using environmental vibration, external force, or the like using a conventional piezoelectric element or power generation device, a complicated mechanism for sufficiently deforming the power generation body is required.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡便な構造によって、発電効率が高く信頼性の高い積層発電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a highly reliable laminated power generation device having a high power generation efficiency with a simple structure.

前述した目的を達成するため、本発明は、電荷を保持したエレクトレット誘電体と前記エレクトレット誘電体を挟み込むように配置される一対の電極とを有する振動発電体と、複数層の前記振動発電体の間に配置される支持部材と、前記複数層の前記振動発電体を収容する容器と、を具備し、前記エレクトレット誘電体および前記電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と、少なくとも一方の前記電極との間には、部分的に接合部が設けられ、少なくとも一部の前記接合部を介して、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接合され、前記接合部以外の部位が、互いに接合されない非接合部となり、前記非接合部の少なくとも一部において、前記エレクトレット誘電体と前記電極との厚み方向の距離を変化させることが可能であり、前記支持部材は、前記振動発電体同士の間に間隔をあけて配置され、前記振動発電体同士の間の前記支持部材が配置されていない部分には空間が形成され、前記容器内および前記振動発電体間の空間には媒質が満たされ、前記容器内の媒質の圧力変化により、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接触と剥離とを繰り返すことを特徴とする積層発電装置である。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a vibration power generator having an electret dielectric holding electric charge and a pair of electrodes arranged so as to sandwich the electret dielectric, and a plurality of layers of the vibration power generator. A support member disposed in between, and a container for housing the plurality of layers of the vibration power generator, wherein both the electret dielectric and the electrode have flexibility, and the electret dielectric In addition, a joint part is partially provided between at least one of the electrodes, and the electret dielectric and the electrode are joined via at least a part of the joint part. However, it is possible to change the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the electrode in at least a part of the non-joining part. An ability, the supporting member, the spaced between the adjacent vibrating generators, space is formed in the support member is not disposed partially between between the vibration generator member, said container the inner and the space between the vibrating power generator medium is filled, the pressure changes of the medium in the container, the laminated power generator and said electret dielectric and the electrode is characterized that you repeating the peeling contact It is.

支持部材を介在させることによって積層される発電体の間に空間を設け、容器内に満たされる媒質を前記発電体間の空間にも満たすことによって、容器内の媒質の圧力変化を各発電体の表面に略全体にわたって略均一に伝達することができるので、各発電体で効率よく発電を行うことができる。したがって、本発明の積層発電装置によって、効率よく発電を行うことができる。   A space is provided between the power generators stacked by interposing a support member, and the medium filled in the container is also filled in the space between the power generators, thereby changing the pressure change of the medium in the container to each power generator. Since it can transmit to the surface substantially uniformly over the whole surface, each electric power generation body can generate electric power efficiently. Therefore, power generation can be performed efficiently by the laminated power generation apparatus of the present invention.

この発電体は、非接合部におけるエレクトレット誘電体と電極との距離を外力によって変化させ、距離変化に応じて電極に電荷が静電誘導され、発電を行うことができる。よって、この発電体を本発明の積層発電装置に用いると、容器内の媒質の圧力変化によって、効率よく発電を行うことができる。   In this power generation body, the distance between the electret dielectric and the electrode in the non-joined portion is changed by an external force, and electric charge is electrostatically induced in the electrode in accordance with the change in the distance, so that power generation can be performed. Therefore, when this power generator is used in the laminated power generator of the present invention, it is possible to efficiently generate power by changing the pressure of the medium in the container.

前記支持部材は、積層される各層の前記振動発電体の平面内において、略同一の位置となるように、各層の前記振動発電体の間に配置されることが望ましい。また、前記振動発電体には、前記電極と前記エレクトレット誘電体との間へ、前記容器内の媒質が浸入することを防止するシール部が設けられることが望ましい。 It is desirable that the support member be disposed between the vibration power generators of each layer so as to be in substantially the same position in the plane of the vibration power generator of each layer to be stacked. In addition, it is desirable that the vibration power generator is provided with a seal portion that prevents a medium in the container from entering between the electrode and the electret dielectric.

このような構成とすることで、容器内の媒質として例えば水などの液体を封入した場合であっても、電極の腐食や、エレクトレット誘電体の表裏面での表面電位差の低下等を防止することができる。   By adopting such a configuration, even when a liquid such as water is sealed as the medium in the container, it is possible to prevent corrosion of the electrode and a decrease in surface potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric. Can do.

また、前記容器には、外部からの力(外力)を前記容器内の媒質に伝達する可動部を設け、前記可動部の動きによって、前記容器内の媒質の圧力を変化させてもよい。   Further, the container may be provided with a movable part that transmits an external force (external force) to the medium in the container, and the pressure of the medium in the container may be changed by the movement of the movable part.

このような構成とすることで、外力の変化を可動部を介して容器内の媒質の圧力変化に効率よく変換させることができる。すなわち、可動部を設けない場合と比較して大きな圧力変化を得ることができ、より大きな発電出力を得ることができる。   With such a configuration, a change in external force can be efficiently converted into a change in pressure of the medium in the container via the movable portion. That is, a large pressure change can be obtained as compared with the case where no movable part is provided, and a larger power generation output can be obtained.

また、前記容器はタイヤ・ホイール組立体であって、前記支持部材を介して積層された前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイール組立体の内部に配置され、前記タイヤの回転に起因するタイヤ・ホイール組立体の内部の媒質の圧力変化によって、積層される前記振動発電体が発電する構成としてもよい。 Further, the container is a tire-wheel assembly, the stacked via the support member was the vibration power generating body is arranged inside the tire-wheel assembly, the tire due to rotation of the tire It is good also as a structure which the said vibration electric power generation body laminated | stacked generates electric power by the pressure change of the medium inside a wheel assembly.

このように、支持部材を介して積層された発電体がタイヤ・ホイール組立体の内部に配置されることで、車両の走行に伴うタイヤの回転により、タイヤ内部の媒質の圧力が変化することに伴って、前記媒質の圧力変化が積層された各発電体の表面に略全体にわたって略均一に伝達されるため、積層される各発電体で効率よく発電を行うことができる。
また、前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って湾曲して積層され、
前記支持部材は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って所定の間隔で配置されることが望ましい。
In this way, by arranging the power generators stacked via the support member inside the tire / wheel assembly, the pressure of the medium inside the tire changes due to the rotation of the tire as the vehicle travels. Along with this, the pressure change of the medium is transmitted substantially uniformly to the surface of each of the stacked power generators, so that each stacked power generator can efficiently generate power.
Further, the vibration power generation body is curved and laminated along the outer circumferential direction of the tire / wheel,
It is desirable that the support members are arranged at predetermined intervals along the outer circumferential direction of the tire / wheel.

本発明によれば、簡便な構造によって発電効率が高く信頼性の高い積層発電装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a stacked power generation device with high power generation efficiency and high reliability with a simple structure.

(a)は定常状態の積層発電装置10を示す図、(b)は外力が付与された状態の積層発電装置10を示す図。(A) is a figure which shows the laminated power generator 10 of a steady state, (b) is a figure which shows the laminated power generator 10 of the state to which the external force was provided. (a)は振動発電体1を示す図、(b)は振動発電体1aを示す図。(A) is a figure which shows the vibration electric power generation body 1, (b) is a figure which shows the vibration electric power generation body 1a. (a)はエレクトレット誘電体3を示す図、(b)は、多孔質材を用いたエレクトレット誘電体3aの拡大図。(A) is a figure which shows the electret dielectric material 3, (b) is an enlarged view of the electret dielectric material 3a using the porous material. (a)は振動発電体1のシール部材13を示す図、(b)は振動発電体1bのシール部13aを示す図。(A) is a figure which shows the sealing member 13 of the vibration electric power generation body 1, (b) is a figure which shows the seal part 13a of the vibration electric power generation body 1b. 図2(a)のA部拡大図において、(a)は定常状態を示す図、(b)は外力が付与された状態(電極5bの変形状態)を示す概念図。2A is an enlarged view of a portion A in FIG. 2A, in which FIG. 2A is a diagram illustrating a steady state, and FIG. 積層発電装置10aを示す図。The figure which shows the laminated power generator 10a. 積層発電装置10bを示す図であり、(a)は周方向断面図、(b)は(a)のL−L線断面図。It is a figure which shows the laminated electric power generating apparatus 10b, (a) is circumferential direction sectional drawing, (b) is the LL sectional view taken on the line of (a). 発電システム20を示す図。The figure which shows the electric power generation system. 発電システム20aを示す図。The figure which shows the electric power generation system 20a. (a)は発電システム20bを示す図、(b)は発電システム20cを示す図。(A) is a figure which shows the electric power generation system 20b, (b) is a figure which shows the electric power generation system 20c. (a)は積層発電装置12を示す図、(b)は積層発電装置12aを示す図。(A) is a figure which shows the laminated power generator 12, (b) is a figure which shows the laminated power generator 12a.

<積層発電装置の実施形態1>
以下、本発明の実施の形態にかかる積層発電装置について説明する。図1(a)に示すように、積層発電装置10は、発電体としてシート状の振動発電体1が複数積層されて構成される。複数層に設けられた振動発電体1および支持部材2は、密閉構造の容器15内に収容される。容器15内には、媒質16が充填されている。なお、特に示した場合を除き、図1等においては、振動発電体の詳細な構造およびリード線等については図示を省略する。
<Embodiment 1 of laminated power generator>
Hereinafter, a laminated power generation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1A, the stacked power generation apparatus 10 is configured by stacking a plurality of sheet-like vibration power generation bodies 1 as power generation bodies. The vibration power generator 1 and the support member 2 provided in a plurality of layers are accommodated in a sealed container 15. The container 15 is filled with a medium 16. Except as otherwise noted, in FIG. 1 and the like, the detailed structure of the vibration power generator, the lead wires, and the like are not shown.

容器15は、積層された振動発電体1等を収容し、内部に媒質16が密閉されている。前記積層された振動発電体1では、隣接する振動発電体1の間に支持部材2を介在させることで、積層されるそれぞれの振動発電体1の間に空間が形成され、前記振動発電体1の間の空間は容器内に密閉される媒質16で満たされている。容器15に対して圧力や振動などの外力を与えることで、容器15の一部または全部を変形させることができる。この際、容器15の変形に伴い、容器15内の媒質16の圧力が変化し、積層されるそれぞれの振動発電体1の表面に対して前記媒質16の圧力変化を略全体(支持部材2が介在する部分を除く)にわたって略均一に伝達させることができる。したがって、振動発電体1の厚さ方向への圧力を変動させることができ、振動発電体1の厚さ方向への圧縮変形および伸長変形を発生させることができる。   The container 15 accommodates the laminated vibration power generator 1 and the like, and the medium 16 is sealed inside. In the stacked vibration power generation bodies 1, a space is formed between the stacked vibration power generation bodies 1 by interposing the support member 2 between the adjacent vibration power generation bodies 1, and the vibration power generation bodies 1. The space between is filled with a medium 16 sealed in the container. By applying an external force such as pressure or vibration to the container 15, part or all of the container 15 can be deformed. At this time, as the container 15 is deformed, the pressure of the medium 16 in the container 15 changes, and the change in the pressure of the medium 16 with respect to the surface of each vibration power generator 1 to be stacked is substantially entirely (the support member 2 is Can be transmitted substantially uniformly). Therefore, the pressure in the thickness direction of the vibration power generator 1 can be varied, and the compressive deformation and the extension deformation in the thickness direction of the vibration power generator 1 can be generated.

このような容器15の材質や形状は特に限定されないが、例えば、金属、プラスチック、ゴムのいずれか、またはこれらの組み合わせで構成することができる。また、容器15の形状としては、例えば、箱型の容器であってもよく、また、エアマット、エアベッド、ウォーターマット、ウォーターベッド等に利用される密閉容器等を適用することができる。   Although the material and shape of such a container 15 are not specifically limited, For example, it can be comprised with either a metal, a plastic, rubber | gum, or these combination. Further, the shape of the container 15 may be, for example, a box-shaped container, and an airtight container used for an air mat, an air bed, a water mat, a water bed, or the like can be applied.

容器15内に封入される媒質16は、特に限定されないが、流動性を有する気体や液体のいずれであっても良く、空気や水、油など、容器15の種類や使用態様等に応じて適宜選択される。例えば、エアマット、エアベッド等の場合には、通常空気となり、ウォーターマット、ウォーターベッド等の場合には水が用いられる。   The medium 16 enclosed in the container 15 is not particularly limited, but may be any gas or liquid having fluidity. The medium 16 may be appropriately selected according to the type and usage of the container 15 such as air, water, and oil. Selected. For example, in the case of an air mat, an air bed, etc., it is normally air, and in the case of a water mat, a water bed, etc., water is used.

容器15の内面の一部には振動発電体1が設置される。さらに、この振動発電体1上に、支持部材2を介して、複数の振動発電体1が積層される。すなわち、振動発電体1同士の間には支持部材2が設けられ、振動発電体1同士は支持部材2を介して接合されることが好ましく、振動発電体1と支持部材2との接合方法としては、接着接合、粘着接合、吸着接合などを利用することができるが、特に限定されるものではない。なお、図1(a)は、容器15の底面の一部に振動発電体1が直接接するように配置した実施形態を示すが、容器15の内面(例えば底面)と振動発電体1との間に支持部材2を介在させることで、容器15の内面と振動発電体1との間に空間を形成し、その空間に媒質16を満たすようにしてもよい。   The vibration power generator 1 is installed on a part of the inner surface of the container 15. Further, a plurality of vibration power generation bodies 1 are stacked on the vibration power generation body 1 via the support member 2. That is, it is preferable that a support member 2 is provided between the vibration power generators 1, and the vibration power generators 1 are preferably joined together via the support member 2. As a joining method of the vibration power generator 1 and the support member 2, Can use adhesive bonding, adhesive bonding, adsorption bonding, and the like, but is not particularly limited. FIG. 1A shows an embodiment in which the vibration power generator 1 is arranged so as to be in direct contact with a part of the bottom surface of the container 15, but between the inner surface (for example, the bottom surface) of the container 15 and the vibration power generator 1. By interposing the support member 2 in the space, a space may be formed between the inner surface of the container 15 and the vibration power generator 1, and the medium 16 may be filled in the space.

支持部材2は、積層されるそれぞれの振動発電体1同士の間に間隔を空けて配置される。すなわち、前記支持部材が介在されない振動発電体1同士の間に空間が形成される。振動発電体1の平面内における支持部材2の配置は、積層されるそれぞれの振動発電体1同士の間に形成される空間に容器15内の媒質16が満たされ、そのことによって前記媒質16の圧力変化が前記積層されるそれぞれの振動発電体1の表面に伝達できるようであれば特に限定されるものではなく、例えば、振動発電体1の平面内において、支持部材2を所定の間隔を空けて点在させる配置とすることができる。支持部材2は、積層されるそれぞれの振動発電体1の平面内において、略同一の位置に設けられることが好ましい。すなわち、正面視において、支持部材2は、積層方向に対して略整列配置されることが好ましい。このようにすることで、支持部材2の自重によって、振動発電体1が撓むことを防止することができる。   The support member 2 is disposed with a space between the stacked vibration power generators 1. That is, a space is formed between the vibration power generators 1 in which the support member is not interposed. The arrangement of the support member 2 in the plane of the vibration power generator 1 is such that the medium 16 in the container 15 is filled in the space formed between the vibration power generators 1 to be stacked. The pressure change is not particularly limited as long as the change in pressure can be transmitted to the surface of each of the stacked vibration power generation bodies 1. For example, the support member 2 is spaced a predetermined distance in the plane of the vibration power generation body 1. It can be arranged to be scattered. It is preferable that the support member 2 is provided at substantially the same position in the plane of each vibration power generator 1 to be laminated. That is, it is preferable that the support member 2 is substantially aligned with the stacking direction when viewed from the front. By doing in this way, it can prevent that the vibration electric power generation body 1 bends with the dead weight of the support member 2. FIG.

支持部材2の材質は、特に限定されないが、比較的硬質な金属系材料、プラスチック系材料、ゴム系材料などを適用することができる。なお、積層発電装置10に比較的大きな外力が加えられるような環境で使用される場合には、支持部材2としては、ゴムなどに代表される弾性体であることが望ましい。弾性体としては、例えば、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴムなどのゴムを使用することができる。   The material of the support member 2 is not particularly limited, but a relatively hard metal material, plastic material, rubber material, or the like can be applied. When used in an environment where a relatively large external force is applied to the laminated power generation apparatus 10, the support member 2 is preferably an elastic body typified by rubber or the like. As the elastic body, for example, rubbers such as nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, and natural rubber can be used.

図2(a)に示すように、振動発電体1は、主にエレクトレット誘電体3、電極5a、5b、接合部7等から構成される。エレクトレット誘電体3の両面には、エレクトレット誘電体3と対向するように、それぞれ電極5a、5bが配置される。また、エレクトレット誘電体3と電極5bとの間には接合部7が設けられる。接合部7は、エレクトレット誘電体3と電極5bとを接合するためのものである。すなわち、エレクトレット誘電体3と電極5bとは、接合部7を介して接合され、互いの間には、接合部7の厚さに応じた隙間(エアギャップ)が形成される。接合部7の材質は特に限定されないが、例えば絶縁性の接着剤で構成される。   As shown in FIG. 2A, the vibration power generator 1 is mainly composed of an electret dielectric 3, electrodes 5a and 5b, a joint 7 and the like. Electrodes 5 a and 5 b are arranged on both surfaces of the electret dielectric 3 so as to face the electret dielectric 3, respectively. Further, a joint 7 is provided between the electret dielectric 3 and the electrode 5b. The joint 7 is for joining the electret dielectric 3 and the electrode 5b. That is, the electret dielectric 3 and the electrode 5b are joined via the joint 7, and a gap (air gap) corresponding to the thickness of the joint 7 is formed between them. Although the material of the junction part 7 is not specifically limited, For example, it is comprised with an insulating adhesive agent.

電極5aとエレクトレット誘電体3とは、略全面にわたって接合されている。電極5aとエレクトレット誘電体3とは、例えば熱融着や接着で接合される。但し、接着剤を用いる場合には、接着剤層をできるだけ薄くすることが望ましい。例えば、電極5a、5b間の距離やエレクトレット誘電体3の厚さに対し、十分薄くすることが望ましい。   The electrode 5a and the electret dielectric 3 are joined over substantially the entire surface. The electrode 5a and the electret dielectric 3 are joined together by, for example, heat fusion or adhesion. However, when an adhesive is used, it is desirable to make the adhesive layer as thin as possible. For example, it is desirable to make it sufficiently thin with respect to the distance between the electrodes 5 a and 5 b and the thickness of the electret dielectric 3.

電極5a、5bは、導体層6と樹脂層8が積層された二層構造である。このような電極5a、5bは、樹脂シートと金属箔とを接着剤や熱溶着等によって接合したものであってもよく、樹脂シートの表面に金属蒸着や金属めっきを施したものであってもよい。いずれにせよ、シート(フィルム)状の樹脂上に導体層を形成できればよい。   The electrodes 5a and 5b have a two-layer structure in which the conductor layer 6 and the resin layer 8 are laminated. Such electrodes 5a and 5b may be obtained by bonding a resin sheet and a metal foil by an adhesive, heat welding, or the like, or by performing metal vapor deposition or metal plating on the surface of the resin sheet. Good. In any case, it is sufficient that the conductor layer can be formed on the sheet (film) resin.

なお、導体層6を構成する導体としては、アルミニウム、錫、銅あるいはこれらの合金など適宜選択することができる。
また、樹脂層8を構成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド系の樹脂(例えばカプトン(登録商標))、フッ素系の樹脂(例えばフルオロエチレンプロピレンやポリテトラフルオロエチレン)などのプラスチック材料や、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴムなどのゴム材料を用いることもできる。
In addition, as a conductor which comprises the conductor layer 6, aluminum, tin, copper, or these alloys can be selected suitably.
Examples of the resin constituting the resin layer 8 include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide resin (for example, Kapton (registered trademark)), and fluorine resin (for example, fluoroethylenepropylene and polytetrafluoroethylene). Plastic materials and rubber materials such as nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, and natural rubber can also be used.

二層構造の電極5a、5bは、周囲との電気絶縁を確保し、防水性や防湿性を向上させることができる点で望ましい。また、電極5bにおいては、さらに、外力等に対する電極の追従性を向上させることができる点で望ましい。例えば、薄い導体のみでは、外力によって変形した後、元の形状への復元力が小さい。しかし、導体のみで剛性を高めようとすると、導体部の厚みを厚くする必要があるため重量増の問題がある。また、これにより、電極の動きが鈍くなる恐れがある。   The two-layered electrodes 5a and 5b are desirable in that electrical insulation from the surroundings can be ensured and waterproofness and moistureproofness can be improved. Further, the electrode 5b is desirable in that the followability of the electrode with respect to an external force or the like can be further improved. For example, only a thin conductor has a small restoring force to the original shape after being deformed by an external force. However, if the rigidity is increased only with the conductor, there is a problem of an increase in weight because it is necessary to increase the thickness of the conductor portion. In addition, this may cause the movement of the electrode to become dull.

これに対し、本実施形態では、樹脂層8を設けることで、重量増による問題を抑制するとともに、外力に対する電極5bの追従性、すなわち剛性を高めることができる。なお、導体層6のみでも、例えば別途絶縁部材を介在させるなどの方法によって電気絶縁性等を確保できれば、導体層6のみで電極5a、5bを形成しても良い。   On the other hand, in this embodiment, by providing the resin layer 8, it is possible to suppress problems due to weight increase and increase the followability of the electrode 5 b against external force, that is, rigidity. Note that the electrodes 5a and 5b may be formed of only the conductor layer 6 as long as electrical insulation or the like can be ensured by a method such as interposing an insulating member separately, for example.

エレクトレット誘電体3の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルなどの樹脂を用いることができる。また、使用条件に応じて、例えば高温特性に優れるポリイミド系の樹脂(例えばカプトン(登録商標))やフッ素系の樹脂(例えばフルオロエチレンプロピレンやポリテトラフルオロエチレン)を用いることができる。また、ゴム材料として、例えばニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴムなどを用いることができる。   As a material of the electret dielectric 3, for example, a resin such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, or the like can be used. Further, depending on the use conditions, for example, a polyimide-based resin (for example, Kapton (registered trademark)) or a fluorine-based resin (for example, fluoroethylenepropylene or polytetrafluoroethylene) having excellent high-temperature characteristics can be used. As the rubber material, for example, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine-based rubber, and the like can be used.

図3(a)に示すように、エレクトレット誘電体3の両面は、互いに逆の極性の電荷で帯電している。なお、エレクトレット誘電体3の片面にのみ、いずれか一方の極性の電荷が帯電していてもよく、あるいはエレクトレット誘電体3の両面にいずれか一方の極性の電荷が帯電していてもよく、エレクトレット誘電体3の両表面間(表面と裏面)での電位差(表面電位差)がある状態であればよい。このようなエレクトレット誘電体3は、例えば絶縁性を有する樹脂シートや樹脂フィルム等の表面に、コロナ放電によって帯電処理を施すことで形成することができる。   As shown in FIG. 3A, both surfaces of the electret dielectric 3 are charged with charges having opposite polarities. It should be noted that only one side of the electret dielectric 3 may be charged with one of the polarities, or both sides of the electret dielectric 3 may be charged with one of the polarities. It is sufficient that there is a potential difference (surface potential difference) between both surfaces (front surface and back surface) of the dielectric 3. Such an electret dielectric 3 can be formed, for example, by subjecting the surface of an insulating resin sheet or resin film to a charging process by corona discharge.

エレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差の設定は、電極5a、5bとエレクトレット誘電体3との間のエアギャップ長(または接合部7の厚み)に依存する。すなわち、当該電位差は、当該エアギャップでの空気放電による電位差低下が少なくなるように設定されることが望ましい。   The setting of the potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 depends on the length of the air gap between the electrodes 5a and 5b and the electret dielectric 3 (or the thickness of the junction 7). That is, it is desirable that the potential difference is set so that a decrease in potential difference due to air discharge in the air gap is reduced.

振動発電体1におけるエレクトレット誘電体3と電極5a、5bは、いずれも可撓性を有する。例えば、エレクトレット誘電体3は、上述した樹脂等で構成される。したがって、振動発電体1は、全体として可撓性を有し、様々な形態の設置場所に適した変形が可能である。   The electret dielectric 3 and the electrodes 5a and 5b in the vibration power generator 1 are all flexible. For example, the electret dielectric 3 is made of the above-described resin or the like. Therefore, the vibration power generation body 1 has flexibility as a whole, and can be modified to suit various installation locations.

図2(a)に示すように、接合部7以外の部位において、エレクトレット誘電体3と電極5bとの間には非接合部9が形成される。すなわち、非接合部9においては、エレクトレット誘電体3と電極5bの少なくとも一方が変形することで、互いの距離が容易に変化する。例えば、電極5bの変形によって、電極5bを、エレクトレット誘電体3の表面と接触させることもできる。   As shown in FIG. 2A, a non-joining portion 9 is formed between the electret dielectric 3 and the electrode 5b at a portion other than the joining portion 7. In other words, in the non-joining portion 9, the distance between the electret dielectric 3 and the electrode 5b is easily changed due to the deformation. For example, the electrode 5b can be brought into contact with the surface of the electret dielectric 3 by deformation of the electrode 5b.

なお、図3(b)に示すように、多孔質材からなるエレクトレット誘電体3aを用いることもできる。内部に微細な空孔4が存在する多孔質材の両面に電圧を付与すると、空孔4内において容易にコロナ放電が生じる。このコロナ放電によって空孔壁面および空孔壁面近傍にも帯電したエレクトレット誘電体3aを容易に製造できる。なお、エレクトレット誘電体3aの空孔壁面および空孔壁面近傍の帯電状態は、図3(b)に示すように、電圧印加方向(この場合にはエレクトレット誘電体3aの厚さ方向)に正電荷と負電荷に帯電した領域が形成される状態となっていると考えられる。また、エレクトレット誘電体3aの内部に空孔4が存在すると、エレクトレット誘電体3a全体として変形が容易となる。したがって、電極5a、5bだけでなく、エレクトレット誘電体3a自体をもより小さな外力で容易に変形させることができる。このため、電極5bとエレクトレット誘電体3aとの間のギャップ長だけでなく、エレクトレット誘電体3aの厚さも変化し易くなる。したがって、電極5a、5b間の距離が変化し易くなるとともに、その変化量も大きくなるため、双方の電極に静電誘導される電荷量も多くなり、発電効率が向上する。   In addition, as shown in FIG.3 (b), the electret dielectric material 3a which consists of porous materials can also be used. When voltage is applied to both surfaces of a porous material having fine pores 4 therein, corona discharge easily occurs in the pores 4. By this corona discharge, the electret dielectric 3a charged also in the hole wall surface and in the vicinity of the hole wall surface can be easily manufactured. In addition, as shown in FIG. 3B, the electrification dielectric 3a has a positive charge in the voltage application direction (in this case, the thickness direction of the electret dielectric 3a). It is considered that a negatively charged region is formed. Further, if the holes 4 are present inside the electret dielectric 3a, the electret dielectric 3a as a whole can be easily deformed. Therefore, not only the electrodes 5a and 5b but also the electret dielectric 3a itself can be easily deformed with a smaller external force. For this reason, not only the gap length between the electrode 5b and the electret dielectric 3a but also the thickness of the electret dielectric 3a is likely to change. Therefore, the distance between the electrodes 5a and 5b is easily changed and the amount of change is increased, so that the amount of charge electrostatically induced in both electrodes is increased and the power generation efficiency is improved.

多孔質性のエレクトレット誘電体3aの材質としては、絶縁体であって、エレクトレット誘電体3と同様の材料を多孔質化した多孔質プラスチックまたは多孔質ゴムや、シート状繊維体を用いることができる。なお、多孔質プラスチックには、発泡プラスチックも含まれる。また、多孔質ゴムには、発泡ゴムも含まれる。シート状繊維体としては、不織布やフェルトを用いることができる。中でも不織布は空気清浄機やマスク等においてエレクトレットフィルターとして利用されており、良好なエレクトレットの特性を有する。なお、以下の説明では、空孔4のないエレクトレット誘電体3を用いた例について示す。   As a material of the porous electret dielectric 3a, a porous plastic or porous rubber which is an insulator and is made of the same material as the electret dielectric 3, or a sheet-like fiber body can be used. . The porous plastic includes foamed plastic. The porous rubber includes foamed rubber. As the sheet-like fiber body, a nonwoven fabric or felt can be used. Among these, non-woven fabrics are used as electret filters in air cleaners, masks, etc., and have good electret characteristics. In the following description, an example using the electret dielectric 3 having no holes 4 is shown.

振動発電体1の電極5bとエレクトレット誘電体3との間に形成される隙間(エアギャップ)は、振動発電体1の外部に対して密封されることが望ましい。例えば、図4(a)に示すように、振動発電体1の外周部は、シール部材13によって覆われてシールされる。シール部材13は、接着剤等によって電極5a、5b等に接着される。   A gap (air gap) formed between the electrode 5 b of the vibration power generator 1 and the electret dielectric 3 is preferably sealed with respect to the outside of the vibration power generator 1. For example, as shown in FIG. 4A, the outer peripheral portion of the vibration power generator 1 is covered and sealed with a seal member 13. The seal member 13 is bonded to the electrodes 5a, 5b, etc. with an adhesive or the like.

この場合、シール部材13としては、例えば、水密性(防水性または防湿性)または気密性の高い材料を選択することが好ましい。このようにすることで、容器15内の媒質16が、電極5bとエレクトレット誘電体3との間に設けた隙間(エアギャップ)に浸入することを防止することができる。また、媒質16が水である場合にあっては、電極5a、5bが腐食することを防止することができる。更には、エレクトレット誘電体3の表裏面の電位差が水分の存在によって低下することを防止することができる。   In this case, as the sealing member 13, for example, it is preferable to select a material having high watertightness (waterproofing or moistureproofing) or high airtightness. In this way, it is possible to prevent the medium 16 in the container 15 from entering a gap (air gap) provided between the electrode 5b and the electret dielectric 3. Further, when the medium 16 is water, the electrodes 5a and 5b can be prevented from corroding. Furthermore, it is possible to prevent the potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 from being lowered due to the presence of moisture.

また、別途シール部材13を用いなくても、図4(b)に示す振動発電体1bのように、電極5a、5bを構成する樹脂層8を、導体層6の外周からはみ出すように形成し、はみ出した上下の樹脂層8同士を接合させて、シール部13aを形成しても良い。はみ出した上下の樹脂層8同士の接合方法は、媒質16の浸入を防止できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、接着剤による接合方法や、加熱融着による接合方法を採用することができる。このように、振動発電体1の電極5bとエレクトレット誘電体3との間に形成される隙間(エアギャップ)への媒質16の浸入を防止できるシール方法であれば、そのシール方法は図示した例には限られず、どのような形態でも良い。   Further, the resin layer 8 constituting the electrodes 5a and 5b is formed so as to protrude from the outer periphery of the conductor layer 6 as in the vibration power generator 1b shown in FIG. The upper and lower protruding resin layers 8 may be joined together to form the seal portion 13a. The bonding method between the protruding upper and lower resin layers 8 is not particularly limited as long as it can prevent the medium 16 from entering. For example, a bonding method using an adhesive or a bonding method using heat fusion is employed. can do. Thus, if the sealing method can prevent the medium 16 from entering the gap (air gap) formed between the electrode 5b of the vibration power generator 1 and the electret dielectric 3, the sealing method is the example shown in the figure. It is not limited to any form, and any form may be used.

次に、振動発電体1の発電機構について説明する。図5は図2(a)のA部拡大図である。図5(a)に示すように、例えば定常状態(外力が付与されていない状態。以下同様。)では、電極5bとエレクトレット誘電体3との間には、非接合部9において接合部7の厚みに応じたエアギャップ長Bが形成される。この状態から、図5(b)に示すように、外力Cが振動発電体1の厚さ方向に付与されると、電極5b(およびエレクトレット誘電体3)が変形する。この際、エアギャップ長Bが短くなる方向へ変化し、電極5bとエレクトレット誘電体3とが接触部11で接触する場合もある。   Next, the power generation mechanism of the vibration power generator 1 will be described. FIG. 5 is an enlarged view of a portion A in FIG. As shown in FIG. 5A, for example, in a steady state (a state where no external force is applied; the same applies hereinafter), the non-joint portion 9 has a joint portion 7 between the electrode 5 b and the electret dielectric 3. An air gap length B corresponding to the thickness is formed. From this state, as shown in FIG. 5B, when the external force C is applied in the thickness direction of the vibration power generator 1, the electrode 5b (and the electret dielectric 3) is deformed. At this time, the air gap length B changes in the direction of shortening, and the electrode 5b and the electret dielectric 3 may contact at the contact portion 11.

すなわち、接触部11に対応する位置においては、電極5bとエレクトレット誘電体3の厚さ方向の距離(エアギャップ長B)が0になるまで変化できる。この距離変化に応じて、電極5a、5bの双方に電荷が静電誘導されて発電する。なお、図5(b)の状態から図5(a)の状態に戻る際にも、同様に電極5bとエレクトレット誘電体3との間の距離変化(エアギャップ長Bが長くなる方向へ変化)に応じた静電誘導による発電が行われる。なお、電極5bとエレクトレット誘電体3との距離変化に伴う発電出力電圧は、電極5bとエレクトレット誘電体3とが変形によって接触する直前および剥離した直後が最も高くなる。   That is, at the position corresponding to the contact portion 11, the distance in the thickness direction between the electrode 5 b and the electret dielectric 3 (air gap length B) can be changed to zero. In accordance with this change in distance, electric charges are electrostatically induced in both electrodes 5a and 5b to generate electricity. In addition, when returning from the state of FIG. 5B to the state of FIG. 5A, the distance change between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is similarly changed (change in the direction of increasing the air gap length B). Power is generated by electrostatic induction according to the above. The power generation output voltage accompanying the change in the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is highest immediately before the electrode 5b and the electret dielectric 3 are brought into contact with each other by deformation and immediately after peeling.

このように、この実施形態で用いた振動発電体1は、電極5bとエレクトレット誘電体3とを厚さ方向に相対的に変位させて、その双方の距離に相当するエアギャップ長Bを変化させることで効率よく発電をさせることができる。   As described above, the vibration power generator 1 used in this embodiment displaces the electrode 5b and the electret dielectric 3 relatively in the thickness direction, and changes the air gap length B corresponding to the distance between them. Therefore, it is possible to generate power efficiently.

ここで、接合部7の材質にもよるが、外力による非接合部9のエアギャップ長Bの変化と比較して、接合部7における電極5bとエレクトレット誘電体3との距離の変化は小さい。このように、接合部7の部位では、電極5bとエレクトレット誘電体3との距離が変化しにくいため、発電には寄与しにくい。したがって、接合部7は、できるだけ小さくし、かつ振動発電体1に占める接合部7の総面積をできるだけ小さくすることが望ましい。また、互いに隣接する接合部7間の距離は、非接合部9のエアギャップ長Bを保持することができる程度の距離にすることが望ましい。   Here, although depending on the material of the joint 7, the change in the distance between the electrode 5 b and the electret dielectric 3 in the joint 7 is small as compared with the change in the air gap length B of the non-joint 9 due to external force. Thus, since the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is unlikely to change at the joint portion 7, it is difficult to contribute to power generation. Therefore, it is desirable to make the joint portion 7 as small as possible and make the total area of the joint portion 7 in the vibration power generator 1 as small as possible. In addition, it is desirable that the distance between the joint portions 7 adjacent to each other be a distance that can maintain the air gap length B of the non-joint portion 9.

なお、接合部7は、エレクトレット誘電体3の表面において、例えば、ドット状、ストライプ状、格子状などの繰り返しパターンで配置される。   Note that the joints 7 are arranged on the surface of the electret dielectric 3 in a repetitive pattern such as a dot shape, a stripe shape, or a lattice shape.

なお、接合部7は、接着剤に代えて、電極5bとエレクトレット誘電体3とを部分的に直接熱融着により接合してもよい。この場合、接合部以外の部位が、非接合部9となる。この場合であっても、非接合部9では、電極5bとエレクトレット誘電体3との間に、微小な隙間が形成される。なお、非接合部9において、電極5bとエレクトレット誘電体3とが部分的に接触していても良い。また、接合部7には、接着剤に代えて、他の部材を介して電極5bとエレクトレット誘電体3とを接合しても良い。   In addition, the joining part 7 may replace the adhesive and join the electrode 5b and the electret dielectric 3 partly by direct thermal fusion. In this case, a portion other than the joint portion becomes the non-joint portion 9. Even in this case, a minute gap is formed between the electrode 5 b and the electret dielectric 3 in the non-joining portion 9. In addition, in the non-joining part 9, the electrode 5b and the electret dielectric material 3 may be partially in contact. Further, instead of the adhesive, the electrode 5b and the electret dielectric 3 may be bonded to the bonding portion 7 via another member.

図1(a)に示すように、積層発電装置10では、複数の振動発電体1が支持部材2を介して接合されて積層され、振動発電体1、1間には空間が形成される。前記振動発電体1、1間に形成される空間には、容器15内に密閉された媒質16が満たされている。したがって、容器15に外力が付与されて容器15が変形し、例えば容器15内の媒質16が圧縮されて媒質16の圧力が増加すると、図1(b)に示すように、媒質16の圧力変化が積層されるそれぞれの振動発電体1の表面に伝達され、それぞれの振動発電体1に付与される圧力(図中矢印G)が増加する。なお、容器15の下面に外力が付与された場合には、媒質16の圧力変化だけでなく、付与された外力によって生じる容器15の下面の変形や振動が、容器15の下面と接触する振動発電体1に付与される場合もある。   As shown in FIG. 1 (a), in the laminated power generation apparatus 10, a plurality of vibration power generation bodies 1 are joined and stacked via support members 2, and a space is formed between the vibration power generation bodies 1 and 1. A space formed between the vibration power generation bodies 1 and 1 is filled with a medium 16 sealed in a container 15. Accordingly, when an external force is applied to the container 15 and the container 15 is deformed, for example, when the medium 16 in the container 15 is compressed and the pressure of the medium 16 increases, as shown in FIG. Is transmitted to the surface of each of the vibration power generation bodies 1 stacked, and the pressure (arrow G in the figure) applied to each vibration power generation body 1 increases. When an external force is applied to the lower surface of the container 15, not only the pressure change of the medium 16 but also the deformation or vibration of the lower surface of the container 15 caused by the applied external force makes contact with the lower surface of the container 15. It may be given to the body 1.

振動発電体1の厚さ方向の圧力の変化によって、前述したように、電極5bとエレクトレット誘電体3との距離(エアギャップ長)を変化させることができる。すなわち、非接合部9における電極5bとエレクトレット誘電体3との間のエアギャップ長が変化することで(図5参照)、発電出力を得ることができる。   As described above, the distance (air gap length) between the electrode 5b and the electret dielectric 3 can be changed by changing the pressure in the thickness direction of the vibration power generator 1. That is, the power generation output can be obtained by changing the length of the air gap between the electrode 5b and the electret dielectric 3 in the non-joint portion 9 (see FIG. 5).

なお、積層されるそれぞれの振動発電体1の間に空間を設けた状態で振動発電体1同士を接合させるための支持部材2は、各層の振動発電体1同士の空間に容器15内に密閉される媒質16が回り込むように配置される。このため、振動発電体1を直接積層させた場合と比較して、支持部材2を介在させて振動発電体1を積層させた場合には、各層の振動発電体1の略全面(支持部材2で接合される部分を除く)に略均等な力を付与することができるため、発電出力を向上させることができる。なお、前述したように、振動発電体1の外周はシールされているため、媒質16が電極5bとエレクトレット誘電体3との間の隙間(エアギャップ)に浸入することがない。したがって、媒質16の圧力変化によって、電極5bとエレクトレット誘電体3との間のエアギャップ長を変化させることができる。   The support member 2 for joining the vibration power generators 1 in a state where a space is provided between the stacked vibration power generators 1 is sealed in the container 15 in the space between the vibration power generators 1 of each layer. The medium 16 is arranged so as to go around. For this reason, compared with the case where the vibration power generation body 1 is directly laminated, when the vibration power generation body 1 is laminated with the support member 2 interposed, substantially the entire surface of the vibration power generation body 1 of each layer (the support member 2). The power generation output can be improved since a substantially equal force can be applied to (except for the portion joined at). As described above, since the outer periphery of the vibration power generator 1 is sealed, the medium 16 does not enter the gap (air gap) between the electrode 5 b and the electret dielectric 3. Therefore, the air gap length between the electrode 5b and the electret dielectric 3 can be changed by the pressure change of the medium 16.

なお、容器15へ付与される外力が除荷されると、容器15内の媒質16の圧力が定常状態に戻る。この際にも、図5に示したように、各層の振動発電体1の形状も定常状態の形状に戻るため、それぞれの振動発電体1の非接合部9において、電極5bとエレクトレット誘電体3との距離が変化する。
このように、この積層発電装置10は、容器15に加わる外力の変化により容器15内の媒質16の圧力変化を生じさせ、その媒質16の圧力変化を各層の振動発電体1に伝達させて各層の振動発電体1を変形させることで、発電を効率よく行うことができる。
When the external force applied to the container 15 is unloaded, the pressure of the medium 16 in the container 15 returns to a steady state. Also at this time, as shown in FIG. 5, the shape of the vibration power generation body 1 of each layer also returns to the steady state shape. And the distance changes.
As described above, the laminated power generation apparatus 10 causes a change in the pressure of the medium 16 in the container 15 due to a change in the external force applied to the container 15, and transmits the change in the pressure of the medium 16 to the vibration power generator 1 of each layer. By deforming the vibration power generator 1, power generation can be performed efficiently.

なお、振動発電体1が外力により変形し、電極5bとエレクトレット誘電体3とが接触および剥離を繰り返すと、その際に、電極5bとエレクトレット誘電体3との間で、空気放電が生じることが考えられる。このような空気放電が生じると、エレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差が低下することが考えられる。したがって、使用するにつれて発電が行われなくなる恐れがある。しかし、発明者らは、このような接触と剥離とが繰り返えされても、“エレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差が低下することによって、直ちに発電が行われなくなる現象”は生じないことを見出した。したがって、積層発電装置10を構成する振動発電体1は、外力によって、電極5bとエレクトレット誘電体3とが接触および剥離を繰り返すように変形させることが望ましい。   Note that when the vibration power generator 1 is deformed by an external force and the electrode 5b and the electret dielectric 3 are repeatedly contacted and peeled, an air discharge may occur between the electrode 5b and the electret dielectric 3. Conceivable. When such air discharge occurs, it is considered that the potential difference between the front surface and the back surface of the electret dielectric 3 decreases. Therefore, there is a possibility that power generation is not performed as it is used. However, the inventors have found that even if such contact and peeling are repeated, “a phenomenon in which power generation is not immediately performed due to a decrease in the potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric 3” occurs. Found no. Therefore, it is desirable that the vibration power generator 1 constituting the laminated power generator 10 be deformed so that the electrode 5b and the electret dielectric 3 are repeatedly contacted and peeled off by an external force.

また、本発明では、図2(b)に示すように、エレクトレット誘電体3と、電極5a、5bの両方の間に接合部7が設けられた振動発電体1aを用いることもできる。振動発電体1aは、振動発電体1と略同様の構成であるが、電極5aとエレクトレット誘電体3との間にも、部分的な接合部7と非接合部9とが設けられる。   Moreover, in this invention, as shown in FIG.2 (b), the vibration electric power generation body 1a by which the junction part 7 was provided between both the electret dielectric material 3 and electrode 5a, 5b can also be used. The vibration power generation body 1 a has substantially the same configuration as the vibration power generation body 1, but a partial joint portion 7 and a non-joint portion 9 are also provided between the electrode 5 a and the electret dielectric 3.

ここで、図2(a)に示す振動発電体1は、一方の電極5aがエレクトレット誘電体3と全面にわたって接合されているため、電極5bとエレクトレット誘電体3との距離変化でのみ発電が行われる。しかし、図2(b)に示すように、電極5a、5bの両方とエレクトレット誘電体3との間に非接合部9、9(エアギャップ)を形成し、両方のエアギャップの距離変化により発電を行う振動発電体1aにおいては、エレクトレット誘電体3と電極5aとの間のエアギャップと、エレクトレット誘電体3と電極5bとの間のエアギャップの両方の距離変化の方向(減少する方向あるいは増加する方向)とタイミング(位相)が一致しないと、電極5a、5b間に生じる発電出力電圧が互いに打ち消しあってしまう恐れがある。   Here, in the vibration power generator 1 shown in FIG. 2 (a), since one electrode 5a is joined to the electret dielectric 3 over the entire surface, power is generated only by a change in the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3. Is called. However, as shown in FIG. 2 (b), non-joined portions 9, 9 (air gaps) are formed between both the electrodes 5a, 5b and the electret dielectric 3, and power is generated by changing the distance between the air gaps. In the vibration power generator 1a that performs the above, the distance change direction (decreasing direction or increasing) of both the air gap between the electret dielectric 3 and the electrode 5a and the air gap between the electret dielectric 3 and the electrode 5b If the timing (phase) does not match the timing (phase), the power generation output voltages generated between the electrodes 5a and 5b may cancel each other.

したがって、図2(b)の振動発電体1aの全体で効率良く発電を行うためには、電極5a、5bとエレクトレット誘電体3との距離変化の方向(減少する方向あるいは増加する方向)とタイミング(位相)を振動発電体1aの各部で一致させることが望ましい。例えば、電極5a、5bとエレクトレット誘電体3とが接触および剥離を繰り返す場合には、この接触および剥離のタイミングを振動発電体1aの各部で一致させることが望ましい。   Therefore, in order to efficiently generate power with the whole vibration power generator 1a of FIG. 2B, the direction (decreasing direction or increasing direction) and timing of the distance change between the electrodes 5a, 5b and the electret dielectric 3 are used. It is desirable to match (phase) in each part of the vibration power generator 1a. For example, when the electrodes 5a and 5b and the electret dielectric 3 are repeatedly contacted and peeled, it is desirable to match the timings of the contact and peeling at each part of the vibration power generator 1a.

また、振動発電体1aでのエレクトレット誘電体3の表裏で電極5a、5bとエレクトレット誘電体3との距離変化の方向とタイミングを一致させるために、エレクトレット誘電体3の表裏における接合部7の平面配置を一致させることが望ましい。   In addition, in order to make the timing and the direction of the distance change between the electrodes 5a, 5b and the electret dielectric 3 coincide with each other on the front and back of the electret dielectric 3 in the vibration power generator 1a, the plane of the joint 7 on the front and back of the electret dielectric 3 It is desirable to match the arrangement.

なお、本発明では、容器15内の媒質16の圧力変化が、振動発電体1aの両面の略全体(支持部材2が接合される部分は除く)にわたって略均一かつ略同時に付与される。このため、容器15内の媒質16の圧力変化が生じた際に、振動発電体1aの表裏の電極5a、5bへ媒質16を介して付与されるそれぞれの圧力変化は、互いに方向およびタイミングが略一致する。したがって、概ね、電極5a、5bとエレクトレット誘電体3との接触および剥離のタイミングを振動発電体1aの各部で一致させることができる。   In the present invention, the pressure change of the medium 16 in the container 15 is applied substantially uniformly and substantially simultaneously over substantially the entire surface of the vibration power generator 1a (excluding the portion to which the support member 2 is joined). For this reason, when the pressure change of the medium 16 in the container 15 occurs, the respective pressure changes applied to the front and back electrodes 5a and 5b of the vibration power generator 1a via the medium 16 have substantially the same direction and timing. Match. Therefore, in general, the timings of contact and peeling between the electrodes 5a and 5b and the electret dielectric 3 can be matched in each part of the vibration power generator 1a.

一方、図2(a)の振動発電体1では、電極5bとエレクトレット誘電体3との距離変化のみによって発電されるため、図2(b)の振動発電体1aのように電極5a、5bのそれぞれとエレクトレット誘電体3との双方の距離変化の方向とタイミング(位相)を一致させる必要がない。また、接合部7の厚み分だけ、全厚を薄くすることができる。このように、構造を簡易にできることによるコスト減や、薄肉化が可能である点などを考慮すれば、発電量は若干下がるものの、振動発電体1を用いることが望ましい。   On the other hand, in the vibration power generator 1 of FIG. 2 (a), power is generated only by a change in the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3, so that the electrodes 5a and 5b of the vibration power generator 1a of FIG. It is not necessary to match the direction and timing (phase) of the distance change between each and the electret dielectric 3. Further, the total thickness can be reduced by the thickness of the joint portion 7. Thus, considering the cost reduction due to the simplification of the structure and the possibility of thinning, it is desirable to use the vibration power generator 1 although the power generation amount is slightly reduced.

このように、使用条件等に応じて、振動発電体1、1aは適宜選択することができる。なお、以下の説明では、振動発電体1を用いた例について説明するが、振動発電体1aを用いることもできる。   As described above, the vibration power generators 1 and 1a can be appropriately selected according to usage conditions and the like. In addition, although the following description demonstrates the example using the vibration electric power generation body 1, the vibration electric power generation body 1a can also be used.

なお、積層発電装置10によって得られた発電出力を容器15の外部に取り出す場合には、例えば、各振動発電体1に接続されたリード線を通すための貫通穴を容器15に設ければよい。貫通穴には、リード線を挿通した後に気密性または水密性のシール処理を施せばよい。また、容器15に、気密性・水密性を有する端子を設けて、前記端子にリード線を接続しても良い。   In addition, when taking out the electric power generation output obtained by the lamination | stacking electric power generation apparatus 10 to the exterior of the container 15, what is necessary is just to provide the container 15 with the through-hole for letting the lead wire connected to each vibration electric power generation body 1 pass, for example. . The through hole may be sealed with airtightness or watertightness after the lead wire is inserted. Further, the container 15 may be provided with terminals having airtightness and watertightness, and lead wires may be connected to the terminals.

以上説明したように、積層発電装置10を構成する振動発電体1は、接合部7によって、電極5bとエレクトレット誘電体3との間に、所定のエアギャップ長を保持しているため、外力による電極5bとエレクトレット誘電体3の変形代(電極5bとエレクトレット誘電体3との距離が変化するような厚み方向の変形代)を確保することができる。また、接合部7の厚みおよび支持部材2の厚みを適正化することで、積層発電装置10を構成する容器15へ付与される外力または振動に対して、積層される各層の振動発電体1での電極5bとエレクトレット誘電体3との接触および剥離を繰り返させることもできる。このため、高い発電出力を得ることができる   As described above, the vibration power generation body 1 constituting the laminated power generation apparatus 10 holds a predetermined air gap length between the electrode 5b and the electret dielectric 3 by the joint portion 7, and thus is caused by an external force. A deformation allowance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 (a deformation allowance in the thickness direction such that the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 changes) can be secured. In addition, by optimizing the thickness of the joint portion 7 and the thickness of the support member 2, the vibration power generator 1 of each layer to be laminated with respect to external force or vibration applied to the container 15 constituting the laminated power generator 10. The contact and peeling between the electrode 5b and the electret dielectric 3 can be repeated. For this reason, high power generation output can be obtained.

また、積層発電装置10では、複数の振動発電体1が、振動発電体1同士の間に空間を形成するように支持部材2を介して積層される。したがって、容器15内において、振動発電体1同士の間に形成される空間に媒質16を満たすことができる。このため、容器15に外力が付与された際に、媒質16を介して全ての振動発電体1に、厚さ方向に略均等な力を加えることができる。このため、高い発電出力を得ることができる。   In the laminated power generation apparatus 10, the plurality of vibration power generation bodies 1 are stacked via the support member 2 so as to form a space between the vibration power generation bodies 1. Therefore, the medium 16 can be filled in the space formed between the vibration power generators 1 in the container 15. For this reason, when an external force is applied to the container 15, a substantially uniform force can be applied to all the vibration power generators 1 through the medium 16 in the thickness direction. For this reason, a high power generation output can be obtained.

また、振動する物体等に容器15が設置されるなどして容器15自体が振動する場合には、容器15から各支持部材2を介して、各振動発電体1を振動させることができる。振動発電体1が振動すると、支持部材2を支点にして、支持部材2と接合する部位以外の振動発電体1の部位が、撓み変形する。このような、振動発電体1の撓み変形によって、非接合部9において電極5bとエレクトレット誘電体3との接触および剥離を繰り返させることもできる。すなわち、積層発電装置10は、容器15に加わる外力または振動による容器15の変形や、容器15自体の振動によって、発電出力を得ることができる。   Further, when the container 15 itself vibrates due to the container 15 being placed on a vibrating object or the like, each vibration power generator 1 can be vibrated from the container 15 via each support member 2. When the vibration power generation body 1 vibrates, the part of the vibration power generation body 1 other than the part joined to the support member 2 is bent and deformed with the support member 2 as a fulcrum. By such bending deformation of the vibration power generator 1, the contact and peeling between the electrode 5 b and the electret dielectric 3 can be repeated in the non-joint portion 9. That is, the stacked power generation apparatus 10 can obtain a power generation output by deformation of the container 15 due to external force or vibration applied to the container 15 or vibration of the container 15 itself.

<積層発電装置の実施形態2>
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、積層発電装置10と同様の機能を奏する構成については図1等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
<Embodiment 2 of laminated power generator>
Next, another embodiment will be described. In the following description, components having the same functions as those of the stacked power generation apparatus 10 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and the like, and redundant descriptions are omitted.

図6に示す積層発電装置10aには、容器15にピストン機構が設けられている。すなわち、容器15の一部に、外部に開口するシリンダ25が形成され、このシリンダ25に可動部23が挿入されている。可動部23の外周には、シリンダ25の内周との間をシールするシール部材27が設けられる。シール部材27は例えばゴム製のOリングである。可動部23の上部には振動板29が設けられる。なお、振動板29を用いずに直接可動部23に外力が付与されても良い。   In the laminated power generator 10a shown in FIG. 6, the container 15 is provided with a piston mechanism. That is, a cylinder 25 that opens to the outside is formed in a part of the container 15, and the movable portion 23 is inserted into the cylinder 25. A seal member 27 is provided on the outer periphery of the movable portion 23 to seal between the inner periphery of the cylinder 25. The seal member 27 is, for example, a rubber O-ring. A diaphragm 29 is provided on the upper portion of the movable portion 23. Note that an external force may be directly applied to the movable portion 23 without using the diaphragm 29.

可動部23は、シリンダ25内を上下に摺動可能である。したがって、振動板29に対して上下方向に外力が付与されると、これに伴って可動部23がシリンダ25内で上下に摺動する。可動部23の上下動によって、容器15内の媒質16の圧力が変化する。この結果、振動発電体1の厚さ方向に加わる力(圧力)が変化するため、振動発電体1の電極5bとエレクトレット誘電体3とのエアギャップ長が変化して(図5参照)発電出力を得ることができる。   The movable part 23 can slide up and down in the cylinder 25. Therefore, when an external force is applied to the diaphragm 29 in the vertical direction, the movable portion 23 slides up and down in the cylinder 25 accordingly. The pressure of the medium 16 in the container 15 changes due to the vertical movement of the movable portion 23. As a result, since the force (pressure) applied in the thickness direction of the vibration power generator 1 changes, the air gap length between the electrode 5b of the vibration power generator 1 and the electret dielectric 3 changes (see FIG. 5). Can be obtained.

なお、ピストン機構部のサイズや材質、構造は、図示した例には限られない。容器15のサイズ、想定される外力、媒質16に対して付与したい圧力等を考慮して、可動部23の断面積やシリンダ25の内径等が設定される。また、ピストン機構部における可動部23の動作によって、効率良く媒質16に対する圧力変動を付与するためには、容器15、可動部23、シリンダ25等には高い剛性が必要である。したがって、要求される剛性を確保するために、適した材質を選択する。なお、このような材質としては、例えば、金属やプラスチック材を選択することができ、適切な厚みで設計される。   The size, material, and structure of the piston mechanism are not limited to the illustrated example. Considering the size of the container 15, the assumed external force, the pressure to be applied to the medium 16, and the like, the cross-sectional area of the movable portion 23, the inner diameter of the cylinder 25, and the like are set. Further, in order to efficiently apply pressure fluctuations to the medium 16 by the operation of the movable portion 23 in the piston mechanism portion, the container 15, the movable portion 23, the cylinder 25, and the like need to have high rigidity. Therefore, a suitable material is selected in order to ensure the required rigidity. In addition, as such a material, a metal and a plastic material can be selected, for example, and it designs by appropriate thickness.

また、媒質16は、前述した通り、特に限定されないが、シール部材27によってシールがしやすく、ピストン機構部における摩耗や、可動部23の動作に対して効率良く圧力変動するものが望ましい。例えば、体積圧縮率が低く、適度な粘性と潤滑性を有する絶縁性のオイルを用いることが望ましい。   Further, as described above, the medium 16 is not particularly limited. However, it is desirable that the medium 16 is easily sealed by the seal member 27 and is capable of efficiently changing the pressure with respect to wear in the piston mechanism portion and the operation of the movable portion 23. For example, it is desirable to use insulating oil having a low volumetric compressibility and appropriate viscosity and lubricity.

また、容器15の底面に振動発電体1を配置するのではなく、可動部23の先端側に設けても良く、容器15内に設けられた他の構造物等に設けても良い。また、ピストン構造部は、容器15の上方ではなく、側面や底面など、いずれの方向に設けても良く、また、複数個所に設けても良い。   Further, the vibration power generator 1 may not be disposed on the bottom surface of the container 15 but may be provided on the distal end side of the movable portion 23 or may be provided on another structure provided in the container 15 or the like. Further, the piston structure portion may be provided in any direction such as a side surface or a bottom surface instead of above the container 15, or may be provided at a plurality of locations.

このように、積層発電装置10aによっても、積層発電装置10と同様に、容器15に加わる外力によって、発電出力を得ることができる。なお、容器15全体が振動する場合であっても、容器15や支持部材2等を介して振動発電体1を振動させることができるため、振動発電体1を発電させることができる。   As described above, the laminated power generation apparatus 10 a can obtain a power generation output by the external force applied to the container 15, similarly to the laminated power generation apparatus 10. Even when the entire container 15 vibrates, the vibration power generator 1 can be vibrated through the container 15 and the support member 2 and the like, so that the vibration power generator 1 can be generated.

<積層発電装置の実施形態3>
図7に示す積層発電装置10bは、タイヤ・ホイール組立体を容器15として用いたものである。すなわち、タイヤ15aとホイール18で囲まれた密閉空間の内部に複数の振動発電体1で構成される積層体が配置されたものである。タイヤ15aとしては、図示したような自動車用のタイヤであっても良く、自転車やバイクのタイヤであっても良い。
<Embodiment 3 of laminated power generator>
A laminated power generation apparatus 10 b shown in FIG. 7 uses a tire / wheel assembly as a container 15. That is, the laminated body comprised by the some vibration electric power generation body 1 is arrange | positioned inside the sealed space enclosed by the tire 15a and the wheel 18. In FIG. The tire 15a may be an automobile tire as shown, or a bicycle or motorcycle tire.

ホイール18の外周面側には、振動発電体1と支持部材2とが積層されて配置される。図7(a)に示すように、振動発電体1は、ホイール18の外周方向に沿って湾曲して積層され、支持部材2は、ホイール18の外周方向に沿って所定の間隔で配置される。積層されるそれぞれの振動発電体1同士の間には支持部材2が介在されることによって空間が形成され、その空間には媒質16が満たされる。また、図7(b)に示すように、支持部材2は、タイヤ15aの幅方向においては、振動発電体1の両端部近傍に設けられる。なお、媒質16は、一般的には空気であるが、窒素ガスでもよい。また、図7に示す積層発電装置10bでは、複数の振動発電体1を積層した構成で積層発電装置10を構成しているが、本発明の積層発電装置10は複数の振動発電体1を用いて積層するという構成に限定されるものではない。例えば、1つの帯状の振動発電体1をホイール18の外周にロール状に複数回巻きつけることによって積層する構成としてもよい。この場合にも、ホイール18の外周に複数回巻きつけることによって積層される振動発電体1の層間に支持部材2を介在させることによって、振動発電体1の層間に空間を形成し、その空間に媒質16を満たすことができる。   On the outer peripheral surface side of the wheel 18, the vibration power generator 1 and the support member 2 are stacked and arranged. As shown in FIG. 7A, the vibration power generator 1 is curved and laminated along the outer circumferential direction of the wheel 18, and the support members 2 are arranged at predetermined intervals along the outer circumferential direction of the wheel 18. . A space is formed by the support member 2 being interposed between the vibration power generators 1 stacked, and the space 16 is filled with the medium 16. As shown in FIG. 7B, the support member 2 is provided in the vicinity of both ends of the vibration power generator 1 in the width direction of the tire 15a. The medium 16 is generally air, but may be nitrogen gas. Further, in the laminated power generation apparatus 10b shown in FIG. 7, the laminated power generation apparatus 10 is configured by laminating a plurality of vibration power generation bodies 1, but the laminated power generation apparatus 10 of the present invention uses a plurality of vibration power generation bodies 1. However, the present invention is not limited to the configuration of stacking. For example, it is good also as a structure laminated | stacked by winding the strip | belt-shaped vibration electric power generation body 1 around the outer periphery of the wheel 18 in multiple rolls. Also in this case, a space is formed between the layers of the vibration power generation body 1 by interposing the support member 2 between the layers of the vibration power generation body 1 laminated by being wound around the outer periphery of the wheel 18 a plurality of times. The medium 16 can be filled.

タイヤ15aが回転すると(図中矢印J)、路面と接触する部分では、タイヤ15aが大きな変形を受ける。したがって、タイヤ15aおよびホイール18とで囲まれた密閉容器内の媒質16は、前述した容器15の場合と同様に、外力による圧力変動を受ける。したがって、この媒質16の圧力変動によって、各振動発電体1に付与される力(圧力)が変化して、効率よく発電することができる。   When the tire 15a rotates (arrow J in the figure), the tire 15a undergoes a large deformation at a portion in contact with the road surface. Therefore, the medium 16 in the sealed container surrounded by the tire 15a and the wheel 18 is subjected to pressure fluctuation due to external force, as in the case of the container 15 described above. Therefore, the force (pressure) applied to each vibration power generator 1 is changed by the pressure fluctuation of the medium 16, and power can be generated efficiently.

また、自動車の走行中には、タイヤ15a自体の回転による振動や、路面状況に応じた振動が発生する。したがって、自動車の走行中でのタイヤ15aとホイール18の回転に付随した振動が、支持部材2などを介して振動発電体1に伝達されることによっても発電が行われる。例えば、振動発電体1に振動が伝達されると、支持部材2を支点として、支持部材2と接合する部位以外の振動発電体1の部位が撓み変形をすることによって、非接合部9において電極5bとエレクトレット誘電体3との接触および剥離を繰り返させて発電を得ることができる。   Further, during the traveling of the automobile, vibration due to rotation of the tire 15a itself and vibration according to the road surface condition are generated. Therefore, power generation is also performed by transmitting the vibration accompanying the rotation of the tire 15a and the wheel 18 during traveling of the automobile to the vibration power generator 1 via the support member 2 and the like. For example, when vibration is transmitted to the vibration power generator 1, the portions of the vibration power generator 1 other than the portion to be joined to the support member 2 are bent and deformed with the support member 2 as a fulcrum. Power generation can be obtained by repeating contact and peeling between 5b and the electret dielectric 3.

また、タイヤ15aの回転に伴い、タイヤ15aとホイール18とで囲まれた密閉空間内には、タイヤ15aやホイール18の回転運動に対して相対的に回転方向とは逆向きの媒質16の流れ(気流)が発生する。特にタイヤ15aの回転速度が変化する際に、媒質16の大きな流れ(気流)が発生しやすい。したがって、積層された振動発電体1同士の間に気流が発生する。この気流によって、振動発電体1同士の間に渦流(カルマン渦)を発生させ、この渦流によって振動発電体1を振動・変形させて、発電を行うこともできる。   As the tire 15a rotates, the flow of the medium 16 in the sealed space surrounded by the tire 15a and the wheel 18 is relatively opposite to the rotational direction relative to the rotational motion of the tire 15a and the wheel 18. (Airflow) is generated. In particular, when the rotation speed of the tire 15a changes, a large flow (airflow) of the medium 16 is likely to occur. Accordingly, an air flow is generated between the stacked vibration power generators 1. It is also possible to generate power by generating a vortex (Karman vortex) between the vibration power generators 1 by this air flow, and vibrating and deforming the vibration power generator 1 by this vortex.

<発電システムの実施形態1>
次に、前述した積層発電装置を用いた発電システムの構成について説明する。なお、以下の例では、振動発電体1を用いた積層発電装置10を適用した例を示すが、他の積層発電装置を用いてもよい。なお、以下の図において、支持部材2および振動発電体1の詳細な構造については図示を省略する。
<Embodiment 1 of power generation system>
Next, a configuration of a power generation system using the above-described stacked power generation apparatus will be described. In the following example, an example in which the laminated power generator 10 using the vibration power generator 1 is applied is shown, but other laminated power generators may be used. In the following drawings, the detailed structures of the support member 2 and the vibration power generator 1 are not shown.

図8に示す発電システム20は、積層発電装置10を構成する複数の振動発電体1のそれぞれについて、同一の方向に外力を受けた際に、正極性となる電極同士および負極性となる電極同士が、それぞれ電気的に接続される。このようにして構成された電気回路は、一つの整流回路17に接続される。整流回路17は、例えば4つのダイオードを組み合わせた全波整流回路が用いるのが好ましいが、1つのダイオードによる半波整流回路を用いることもできる。ダイオードとしては、順方向の抵抗が小さく、逆方向の抵抗が大きく、かつ、時間応答速度が速く、ロスの少ないものが望ましい。整流回路17は、振動発電体1からの出力電圧である交流電圧を直流電圧に変換する。   The power generation system 20 shown in FIG. 8 has positive and negative electrodes when external forces are received in the same direction for each of the plurality of vibration power generators 1 constituting the laminated power generator 10. Are electrically connected to each other. The electric circuit thus configured is connected to one rectifier circuit 17. The rectifier circuit 17 is preferably a full-wave rectifier circuit in which, for example, four diodes are combined, but a half-wave rectifier circuit using one diode can also be used. As the diode, a diode having a small forward resistance, a large reverse resistance, a high time response speed, and a small loss is desirable. The rectifier circuit 17 converts an AC voltage that is an output voltage from the vibration power generator 1 into a DC voltage.

整流回路17は、蓄電回路19と接続される。蓄電回路19は、コンデンサや充電可能なバッテリーなどの蓄電部とスイッチなどから構成される。蓄電回路19は整流回路17で整流された出力電圧を蓄電する。なお、コンデンサあるいはバッテリーは、充電状態での漏れ電流が小さく、充電ロスの小さなものが望ましい。   The rectifier circuit 17 is connected to the power storage circuit 19. The power storage circuit 19 includes a power storage unit such as a capacitor and a rechargeable battery, a switch, and the like. The power storage circuit 19 stores the output voltage rectified by the rectifier circuit 17. Note that it is desirable that the capacitor or the battery has a small leakage current in a charged state and a small charging loss.

ここで、それぞれの振動発電体1の電極に誘起される電荷の極性は、外力または振動によって与えられた振動発電体の変形状態や変形方向(圧縮方向や伸長方向)で決まる。したがって、振動発電体1の発電出力電圧は交流電圧となる。この際、積層発電装置10に与えられる外力または振動に対して、それぞれの振動発電体1の発電出力の極性と位相とが概ね一致する場合には、発電システム20のように、各振動発電体1の電極同士を発電出力の極性を揃えて並列に接続することができる。   Here, the polarity of the charge induced in the electrode of each vibration power generation body 1 is determined by the deformation state and deformation direction (compression direction and extension direction) of the vibration power generation body given by external force or vibration. Therefore, the power generation output voltage of the vibration power generator 1 is an AC voltage. At this time, when the polarity and phase of the power generation output of each vibration power generation body 1 substantially match the external force or vibration applied to the stacked power generation apparatus 10, each vibration power generation body as in the power generation system 20. The one electrode can be connected in parallel with the same polarity of the power generation output.

このようにすることで、各振動発電体1が極性を合わせるようにして並列に接続された回路に1つの整流回路17を接続することができる。したがって、整流回路17の数を減らして、発電システム20の構成を簡略化できるとともに、整流損失を低減させることができる。   By doing in this way, the one rectifier circuit 17 can be connected to the circuit connected in parallel so that each vibration electric power generation body 1 may match polarity. Therefore, the number of rectifier circuits 17 can be reduced, the configuration of the power generation system 20 can be simplified, and rectification loss can be reduced.

<発電システムの実施形態2>
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、発電システム20と同様の機能を奏する構成については図8と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
<Embodiment 2 of power generation system>
Next, another embodiment will be described. In the following description, components having the same functions as those of the power generation system 20 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図9に示す発電システム20aは、積層発電装置10を構成する複数の振動発電体1に対して、それぞれ整流回路17が接続される。また、それぞれの整流回路17の出力電圧の極性が揃うように、各整流回路17同士が接続される。さらに、各整流回路17が接続された回路に、蓄電回路19が接続される。   In the power generation system 20 a illustrated in FIG. 9, the rectifier circuit 17 is connected to each of the plurality of vibration power generation bodies 1 configuring the stacked power generation apparatus 10. Further, the rectifier circuits 17 are connected to each other so that the polarities of the output voltages of the rectifier circuits 17 are aligned. Further, a storage circuit 19 is connected to a circuit to which each rectifier circuit 17 is connected.

前述したように、積層発電装置10に与えられる外力等に対して、それぞれの振動発電体1の発電出力の極性と位相とが概ね一致する場合には、発電システム20のように、各振動発電体1の電極同士を発電出力の極性を揃えて並列に接続することができる。しかし、積層発電装置10に与えられる外力等に対して、各振動発電体1の発電出力の極性や位相が一致しない場合に発電システム20のような回路を構成すると、各振動発電体1の発電出力が互いに打ち消し合い、積層発電装置全体の発電出力を著しく低下させる。   As described above, when the polarity and phase of the power generation output of each vibration power generator 1 substantially match the external force applied to the laminated power generation apparatus 10, each vibration power generation as in the power generation system 20 is performed. The electrodes of the body 1 can be connected in parallel with the same polarity of the power generation output. However, if a circuit such as the power generation system 20 is configured when the polarity or phase of the power generation output of each vibration power generation body 1 does not match the external force applied to the laminated power generation apparatus 10, the power generation of each vibration power generation body 1 is performed. The outputs cancel each other, and the power generation output of the entire stacked power generation apparatus is significantly reduced.

このような場合には、発電システム20aのように、各振動発電体1に対してそれぞれ整流回路17を接続して直流電圧に変換し、直流電圧変換後の極性を合わせるように各整流回路17を並列に接続することで、上述したような発電出力の打ち消し合いを防止することができる。   In such a case, as in the power generation system 20a, each rectifier circuit 17 is connected to each vibration power generator 1 to convert it to a DC voltage, and each rectifier circuit 17 is matched to the polarity after the DC voltage conversion. Are connected in parallel, cancellation of the power generation outputs as described above can be prevented.

<発電システムの実施形態3>
図10(a)に示す発電システム20bは、第1の蓄電回路である蓄電回路19aと、第2の蓄電回路である蓄電回路19bとを用い、蓄電回路19a、19bの間に直流電圧コンバータ21が接続される。
<Embodiment 3 of power generation system>
A power generation system 20b shown in FIG. 10A uses a power storage circuit 19a that is a first power storage circuit and a power storage circuit 19b that is a second power storage circuit, and a DC voltage converter 21 between the power storage circuits 19a and 19b. Is connected.

蓄電回路19aは、整流回路17で直流となった直流電圧を蓄電する。直流電圧コンバータ21は、蓄電回路19aに蓄電された直流電圧を、所定の直流電圧に変換する。このようにして所定の電圧となった直流電圧を、蓄電回路19bで蓄電する。   The power storage circuit 19 a stores the direct current voltage that is changed to direct current by the rectifier circuit 17. The DC voltage converter 21 converts the DC voltage stored in the storage circuit 19a into a predetermined DC voltage. The DC voltage that has become a predetermined voltage in this manner is stored in the storage circuit 19b.

通常、積層発電装置10によって発電された発電出力は、他の外部回路を駆動するために用いられる。したがって、外部回路を駆動するために必要な電圧に変換する必要がある。発電システム20bでは、接続される外部回路の駆動電圧に変換した後、蓄電回路19bに蓄電されるため、蓄電回路19bによって外部回路を駆動することができる。   Usually, the power generation output generated by the stacked power generation apparatus 10 is used to drive other external circuits. Therefore, it is necessary to convert the voltage into a voltage necessary for driving the external circuit. In the power generation system 20b, since it is stored in the power storage circuit 19b after being converted to the drive voltage of the connected external circuit, the external circuit can be driven by the power storage circuit 19b.

なお、このような回路としては、図10(b)に示した発電システム20cのように、それぞれの振動発電体1に整流回路17を接続したものにも適用可能である。この場合には、各整流回路17の出力電圧の極性を揃えるように並列に接続して、蓄電回路19aに接続すればよい。   In addition, as such a circuit, it is applicable also to what connected the rectifier circuit 17 to each vibration electric power generation body 1 like the electric power generation system 20c shown in FIG.10 (b). In this case, the output voltage of each rectifier circuit 17 may be connected in parallel so as to have the same polarity, and connected to the power storage circuit 19a.

<本発明の積層発電装置の用途等>
本発明の積層発電装置は、例えば、道路面の下や橋梁、高速道路等に設置される防音壁、鉄道のレールや枕木部などの車両等が通行することで振動する対象物等へ設置することができる。この際、得られた電力によって、振動対象物の周囲の状態(温度、湿度、明るさ、振動加速度、歪、変位、風速、車両の通行速度や重量など)を感知し、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を有線または無線によって送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。
<Uses of laminated power generation apparatus of the present invention>
The laminated power generation apparatus of the present invention is installed on an object that vibrates when a vehicle such as a noise barrier installed on a road surface, a bridge, a highway, or the like, a railroad rail, a sleeper, or the like passes. be able to. At this time, the obtained electric power senses the surrounding conditions (temperature, humidity, brightness, vibration acceleration, distortion, displacement, wind speed, vehicle speed and weight, etc.) of the vibration object, and drives the sensor for measurement. Can be made. Further, it can be used as a power source for an information collecting system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor by wire or wireless.

また、得られる電力が大きい場合には、道路等の照明や信号機の補助電源や、スマートグリッド構想での分散電源の一つとして使用することもできる。また、道路等において、車両や人が通行した際の振動によって発電させ、これによって車両や人が通過したという情報と周囲の明るさを感知させてもよい。この場合、周囲が暗い場合にのみ、貯蔵していた電力を利用して車両や人の前方の照明や、案内板、誘導灯等を点灯させることもできる。   Moreover, when the electric power obtained is large, it can also be used as one of distributed power sources for lighting such as roads, auxiliary power sources for traffic lights, and smart grid concepts. In addition, on a road or the like, power may be generated by vibration when a vehicle or a person passes, thereby sensing information that the vehicle or person has passed and ambient brightness. In this case, only when the surroundings are dark, the stored power can be used to light the front of the vehicle or person, the guide plate, the guide light, and the like.

また、本発明の積層発電装置は、それ自体が振動等の外力変化を検知するセンサとして用いることもできる。例えば、敷地や通路などに積層発電装置を設置し、不審人物が侵入した際の振動で発電させ、不審人物侵入情報を送信するセキュリティシステムに使用することもできる。   Moreover, the laminated power generation device of the present invention can itself be used as a sensor for detecting a change in external force such as vibration. For example, it can be used in a security system in which a laminated power generation apparatus is installed on a site, a passage, or the like, generates power by vibration when a suspicious person enters, and transmits suspicious person intrusion information.

また、本発明は、車両や航空機、人、動物などのそれ自体が振動する移動体に適用することもできる。例えば、自動車の車体やサスペンションなどに積層発電装置を設置し、発電した電力で、各種センサを駆動させることもできる。また、得られる電力が大きい場合には、自動車の二次電池への補助充電用の電源としても使用できる。同様に、鉄道車両の車体、車両内部、車輪、ダンパー部、サスペンションなどに適用し、各種センサを駆動させて車両各部の健全性を監視するシステム用の電源、車内照明、非常灯、広告用表示パネル等の(補助)電源として使用することもできる。   Further, the present invention can also be applied to a moving body that itself vibrates, such as a vehicle, an aircraft, a person, or an animal. For example, a laminated power generation device can be installed on the body or suspension of an automobile, and various sensors can be driven by the generated power. Moreover, when the electric power obtained is large, it can also be used as a power source for auxiliary charging to a secondary battery of an automobile. Similarly, it is applied to the body of a railway vehicle, the inside of a vehicle, wheels, dampers, suspensions, etc., and power for systems that monitor various parts of the vehicle by driving various sensors, interior lighting, emergency lights, advertising displays It can also be used as an (auxiliary) power source for panels and the like.

また、車両等の座席に積層発電装置を設置し、人が着座した際または着座中の振動によって発電させ、人の着座を検知し、運転席や操縦席に情報を知らせるシステムのセンサおよび電源として使用することもできる。   As a sensor and power source for a system that installs a laminated power generator in a seat of a vehicle, etc., generates electricity by vibration when a person is seated or while seated, detects a person's seating, and informs the driver's seat or cockpit It can also be used.

また、ビルや工場、住宅等の建築構造物あるいは建築構造物に内包される構造物に本発明の積層発電装置を適用することもできる。例えば、上述の建築構造物は、地面の振動、風の影響、内部の人の移動、内部に設置された機械装置(例えば、モータなどの回転機や工場内の生産設備、エレベータやエスカレータなどの昇降機、空調ファンなど)が作動する際の振動等を受けて、それ自体が振動する。したがって、このような振動を受けやすい部位に積層発電装置を設置して発電させ、非常用電源や各種センサや通信用電源等の駆動電源として使用することもできる。   The laminated power generator of the present invention can also be applied to a building structure such as a building, factory, or house, or a structure included in a building structure. For example, the above-mentioned building structure includes the vibration of the ground, the influence of wind, the movement of people inside, the mechanical devices installed inside (for example, rotating machines such as motors, production equipment in factories, elevators and escalators, etc. In response to vibration when an elevator, an air conditioning fan, etc.) are operating, it itself vibrates. Therefore, it is also possible to install a laminated power generator in a site that is susceptible to such vibration and generate electric power, and use it as a driving power source such as an emergency power source, various sensors, or a communication power source.

また、本発明の積層発電装置を、パソコンや携帯電話、リモコンなどの携帯用電子機器や、タッチパネルやキーボード、プッシュボタンなどの入力装置にも適用することができる。例えば、パソコンや携帯電話などの携帯用電子機器の筐体に積層発電装置を設置し、それらの機器の運搬時や使用時の振動によって発電させ、二次電池への補助充電用電源等に用いることもできる。また、入力装置の振動によって発電させ、入力情報を親局等に送信するシステムの電源としても使用することができる。   Further, the laminated power generation device of the present invention can be applied to portable electronic devices such as a personal computer, a mobile phone, and a remote controller, and input devices such as a touch panel, a keyboard, and a push button. For example, a laminated power generation device is installed in the case of a portable electronic device such as a personal computer or a mobile phone, and the power is generated by vibration during transportation or use of the device and used as an auxiliary charging power source for a secondary battery. You can also. It can also be used as a power source for a system that generates power by vibration of an input device and transmits input information to a master station or the like.

また、例えば、屋外の常時強風が得られる場所や空調ダクト内、排気ダクト内、トンネル内などの風が得られる場所や、自転車、バイク、自動車、鉄道車両などによる風が得られる場所や、電柱、信号機、道路標識、ガードレールなどの風が得られる場所へ、本発明の積層発電装置を適用することもできる。この場合には、積層発電装置に直接風を当てることによって積層発電装置に外力、振動を作用させて発電させてもよいし、積層発電装置の設置対象物が風を受けて振動し、その際の設置対象物の振動を積層発電装置に付与する構造として発電を得てもよい。そこで得られた積層発電装置からの電力によって、周囲の状態を感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。また、道路上、道路脇、トンネル内や工事現場などに位置表示や注意喚起等を含む情報伝達の目的で設置される発光標識の電源として用いることもできる。   In addition, for example, places where outdoor strong winds can be obtained, places where air can be obtained such as in air conditioning ducts, exhaust ducts, tunnels, places where wind can be obtained from bicycles, motorcycles, automobiles, railway vehicles, etc. The laminated power generator of the present invention can also be applied to places where wind is obtained such as traffic lights, road signs, guardrails and the like. In this case, it is possible to apply external force and vibration to the laminated power generator by directly applying wind to the laminated power generator, or the installation target of the laminated power generator vibrates by receiving wind. Power generation may be obtained as a structure that imparts vibration of the installation object to the laminated power generation apparatus. The sensor for sensing and measuring the surrounding state can be driven by the electric power from the laminated power generation apparatus obtained there. Further, it can be used as a power source for an information collection system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor. It can also be used as a power source for light-emitting signs installed on the road, on the side of the road, in tunnels, on construction sites, etc. for the purpose of information transmission including position indication and alerting.

また、例えば、河川、工業用水、農業用水、下水、水道水などの水流のある場所や、排水管内、配水管内などに本発明の積層発電装置を設置することもできる。この場合には、積層発電装置に直接水流を当てることによって積層発電装置に外力、振動を作用させて発電させてもよいし、積層発電装置の設置対象物が水流を受けて振動し、その際の設置対象物の振動を積層発電装置に付与する構造として発電を得てもよい。そこで得られた積層発電装置からの電力によって、水や配管の温度、流量、配管の振動加速度、水流周囲の温度、湿度、明るさ、風速などの気象情報などを感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。   Further, for example, the laminated power generation apparatus of the present invention can be installed in a place with a water flow such as a river, industrial water, agricultural water, sewage, tap water, a drain pipe, a water pipe, or the like. In this case, it is possible to apply external force and vibration to the laminated power generation apparatus by directly applying a water flow to the laminated power generation apparatus, or the installation target of the laminated power generation apparatus may vibrate in response to the water flow. Power generation may be obtained as a structure that imparts vibration of the installation object to the laminated power generation apparatus. Drive the sensor that senses and measures water and piping temperature, flow rate, piping vibration acceleration, temperature around the water current, weather information such as humidity, brightness, and wind speed with the power from the laminated power generator be able to. Further, it can be used as a power source for an information collection system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor.

また、例えば、防波堤や海岸、岸壁、ブイ、船舶等の波力を受ける場所や、潮力や海流が大きな海底部や海中部などに本発明の積層発電装置を適用することもできる。この場合には、積層発電装置に直接波力を作用させることによって積層発電装置に外力、振動を付与して発電させてもよいし、積層発電装置の設置対象物が波力を受けて振動し、その際の設置対象物の振動を積層発電装置に付与する構造として発電を得てもよい。そこで得られた積層発電装置からの電力によって、海水温、海流の流速や方向、波高さ、海上や海岸周辺の温度、湿度、明るさ、風速などの気象情報などを感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。さらに、養殖場などで利用する電源やブイや灯台などに搭載される発光標識等の電源として適用することもできる。   Further, for example, the laminated power generation apparatus of the present invention can be applied to a place receiving wave power, such as a breakwater, a coast, a quay, a buoy, a ship, or the like, a seabed portion or a submarine portion having a large tidal power or current. In this case, it is possible to apply external force and vibration to the laminated power generation device by directly applying wave power to the laminated power generation device, or the installation target of the laminated power generation device may vibrate in response to the wave power. In addition, power generation may be obtained as a structure that imparts vibration of the installation target object to the laminated power generation apparatus. Using the power from the laminated power generator, the sensor that senses and measures seawater temperature, current velocity and direction, wave height, sea and coastal temperature, humidity, brightness, wind speed, etc. is driven. Can be made. Further, it can be used as a power source for an information collection system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor. Furthermore, it can also be applied as a power source for use in aquaculture farms or as a power source for luminous signs mounted on buoys, lighthouses, and the like.

また、野営活動や、停電時等の電力を得にくい環境や状態に対する非常用電源としても適用することができる。   It can also be applied as an emergency power source for camp activities and environments and conditions where it is difficult to obtain power during power outages.

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば、前述の積層発電装置には、発電体としてエレクトレット誘電体3を用いた振動発電体1を用いた例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、外力を受けて発電するものであれば、前述の振動発電体1ではなく、圧電素子等を発電体として用いることもできる。一般的な圧電素子としては、例えば、チタン酸バリウム、ジルコニア(ZrO)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛(PLZT)、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスバリウムなどといった圧電性セラミックスや、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、リチウムタンタレート(LiTaO)、石英などの圧電性単結晶や、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)に代表される高分子系の圧電フィルムまたは圧電シートなどを発電体として適用することができる。 For example, although the example using the vibration power generator 1 using the electret dielectric 3 as the power generator has been described in the above-described laminated power generator, the present invention is not limited to this. For example, as long as power is generated by receiving external force, a piezoelectric element or the like can be used as the power generator instead of the vibration power generator 1 described above. Common piezoelectric elements include, for example, barium titanate, zirconia (ZrO 2 ), lead zirconate titanate (PZT), lanthanum doped lead zirconate titanate (PLZT), strontium titanate, lead titanate, titanate Piezoelectric ceramics such as bismuth and bismuth titanate, piezoelectric single crystals such as lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), and quartz, and polymers represented by polyvinylidene fluoride (PVDF) A piezoelectric film or a piezoelectric sheet of the system can be applied as the power generator.

また、前述した各実施形態で示したそれぞれの積層発電装置は、複数の振動発電体を積層して容器15に収容したものであったが、本発明はこれに限られない。例えば、図11(a)に示すように、1枚の振動発電体1を交互に折り畳んで積層し、これを容器15内に収容して積層発電装置12を構成することもできる。積層発電装置12は、折り返された各層の振動発電体1の間に、部分的に支持部材2が設けられ、支持部材2と各層の振動発電体1が接合される。また、容器15内および各層の振動発電体1同士の間の空間には、媒質16が充填される。   Moreover, although each laminated power generator shown in each of the above-described embodiments has a plurality of vibration power generators stacked and accommodated in the container 15, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11A, the laminated power generation apparatus 12 can be configured by alternately folding and laminating one vibration power generation body 1 and housing the vibration power generation bodies 1 in a container 15. In the laminated power generation device 12, a support member 2 is partially provided between the folded vibration power generation bodies 1 of each layer, and the support member 2 and the vibration power generation body 1 of each layer are joined. In addition, the medium 16 is filled in the space inside the container 15 and between the vibration power generators 1 of each layer.

また、図11(b)に示した積層発電装置12aのように、1枚の振動発電体1を芯材14に複数周巻付けることで振動発電体1を積層し、これを容器15内に収容して積層発電装置12aを構成することもできる。この場合にも、複数周巻き付けて積層される振動発電体1の層間に支持部材2を部分的に介在させることによって、振動発電体1の層間に空間を形成することができる。したがって、容器15内および各層の振動発電体1同士の間の空間に媒質16を充填させることができる。また、図11(b)は、芯材14を用いた実施形態であるが、芯材14を用いずに空芯とし、空芯部に媒質16が満たされていてもよい。このように、1枚の振動発電体1を複数層に積層した積層発電装置12、12aによっても、前述した他の積層発電装置と同様の効果を得ることができる。なお、積層発電装置12、12aの積層数(折り畳み回数や、巻付け回数)は、図示した例に限られず、適宜設計することができる。   Moreover, like the laminated power generation device 12a shown in FIG. 11B, the vibration power generation body 1 is laminated by winding a single vibration power generation body 1 around the core material 14 around the core material 14, and this is put in the container 15. The laminated power generation apparatus 12a can be configured by housing. Also in this case, a space can be formed between the layers of the vibration power generator 1 by partially interposing the support member 2 between the layers of the vibration power generator 1 that are wound around and laminated. Therefore, the medium 16 can be filled in the space inside the container 15 and between the vibration power generators 1 of each layer. FIG. 11B shows an embodiment using the core material 14, but the core material 14 may not be used, and the air core may be filled with the medium 16. Thus, the same effects as those of the other laminated power generators described above can be obtained by the laminated power generators 12 and 12a in which one vibration power generator 1 is laminated in a plurality of layers. Note that the number of stacked power generation devices 12 and 12a (the number of folding times and the number of winding times) is not limited to the illustrated example, and can be appropriately designed.

1、1a、1b………振動発電体
2………支持部材
3、3a………エレクトレット誘電体
4………空孔
5a、5b………電極
6………導体層
7………接合部
8………樹脂層
9………非接合部
10、10a、10b………積層発電装置
11………接触部
12、12a………積層発電装置
13………シール部材
13a………シール部
14………芯材
15………容器
15a………タイヤ
16………媒質
17………整流回路
18………ホイール
19、19a、19b………蓄電回路
20、20a、20b、20c………発電システム
21………直流電圧コンバータ
23………可動部
25………シリンダ
27………シール部材
29………振動板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ......... Vibration power generation body 2 ......... Support member 3, 3a ......... Electret dielectric 4 ......... Hole 5a, 5b ......... Electrode 6 ......... Conductive layer 7 ......... Join Part 8 ............ Resin layer 9 ............ Non-joined parts 10, 10 a, 10 b ............ Laminated power generator 11 ............ Contact parts 12, 12 a ............ Laminated power generator 13 ............ Seal member 13 a ............ Seal part 14 ......... Core 15 ......... Container 15a ......... Tire 16 ......... Medium 17 ......... Rectifier circuit 18 ......... Wheels 19, 19a, 19b ......... Power storage circuits 20, 20a, 20b, 20c ......... Power generation system 21 ......... DC voltage converter 23 ......... Moving part 25 ......... Cylinder 27 ......... Seal member 29 ......... Diaphragm

Claims (6)

電荷を保持したエレクトレット誘電体と前記エレクトレット誘電体を挟み込むように配置される一対の電極とを有する振動発電体と、
複数層の前記振動発電体の間に配置される支持部材と、
前記複数層の前記振動発電体を収容する容器と、
を具備し、
前記エレクトレット誘電体および前記電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と、少なくとも一方の前記電極との間には、部分的に接合部が設けられ、少なくとも一部の前記接合部を介して、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接合され、前記接合部以外の部位が、互いに接合されない非接合部となり、前記非接合部の少なくとも一部において、前記エレクトレット誘電体と前記電極との厚み方向の距離を変化させることが可能であり、
前記支持部材は、前記振動発電体同士の間に間隔をあけて配置され、
前記振動発電体同士の間の前記支持部材が配置されていない部分には空間が形成され、
前記容器内および前記振動発電体間の空間には媒質が満たされ、
前記容器内の媒質の圧力変化により、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接触と剥離とを繰り返すことを特徴とする積層発電装置。
A vibration generator member which have a pair of electrodes disposed so as to sandwich said electret dielectric electret dielectric holding a charge,
A support member disposed between the vibration power generators of a plurality of layers;
A container for accommodating the multiple layers of the vibration power generator;
Comprising
The electret dielectric and the electrode are both flexible, and a joint portion is partially provided between the electret dielectric and at least one of the electrodes, and at least a part of the joint The electret dielectric and the electrode are joined via a portion, and portions other than the joined portion become non-joined portions that are not joined to each other, and at least a part of the non-joined portion, the electret dielectric and the electrode possible to change the distance in the thickness direction of the der it is,
The support member is disposed with an interval between the vibration power generators,
A space is formed in a portion where the support member between the vibration power generators is not disposed,
The space between the container and the vibration power generator is filled with a medium,
The pressure changes of the medium in the container, the laminated power generator and said electret dielectric and the electrode is characterized that you repeating the peeling contact.
前記支持部材は、積層される各層の前記振動発電体の平面内において、略同一の位置となるように、各層の前記振動発電体の間に配置されることを特徴とする請求項1記載の積層発電装置。The said support member is arrange | positioned between the said vibration electric power generation body of each layer so that it may become a substantially identical position in the plane of the said vibration electric power generation body of each layer laminated | stacked. Stacked power generator. 前記振動発電体には、前記電極と前記エレクトレット誘電体との間へ、前記容器内の媒質が浸入することを防止するシール部が設けられることを特徴とする請求項2記載の積層発電装置。 The laminated power generator according to claim 2, wherein the vibration power generator is provided with a seal portion that prevents a medium in the container from entering between the electrode and the electret dielectric. 前記容器には、外部から力を前記容器内の媒質に伝達する可動部を有し、
前記可動部の動きによって、前記容器内の媒質の圧力が変化することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の積層発電装置。
The container has a movable part that transmits a force from the outside to the medium in the container,
The laminated power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure of the medium in the container changes according to the movement of the movable part.
前記容器はタイヤ・ホイール組立体であって、
前記支持部材を介して積層された前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイール組立体の内部に設置され、
前記タイヤ・ホイール組立体の回転に起因する前記タイヤ・ホイール組立体内部の媒質の圧力変化によって、前記振動発電体が発電することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の積層発電装置。
The container is a tire and wheel assembly,
The vibration power generator stacked via the support member is installed inside the tire / wheel assembly,
The said vibration electric power generation body is generated with the pressure change of the medium inside the said tire and wheel assembly resulting from rotation of the said tire and wheel assembly, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Stacked power generator.
前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って湾曲して積層され、The vibration power generator is curved and laminated along the outer circumferential direction of the tire / wheel,
前記支持部材は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って所定の間隔で配置されることを特徴とする請求項5記載の積層発電装置。The laminated power generator according to claim 5, wherein the support members are arranged at predetermined intervals along an outer circumferential direction of the tire / wheel.
JP2012275753A 2012-12-18 2012-12-18 Stacked power generator Expired - Fee Related JP6133050B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012275753A JP6133050B2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Stacked power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012275753A JP6133050B2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Stacked power generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014121204A JP2014121204A (en) 2014-06-30
JP6133050B2 true JP6133050B2 (en) 2017-05-24

Family

ID=51175590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012275753A Expired - Fee Related JP6133050B2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Stacked power generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6133050B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11533005B2 (en) 2019-12-11 2022-12-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device with structure for harvesting energy

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105470313B (en) * 2014-08-12 2018-11-02 北京纳米能源与系统研究所 Backgate field-effect transistor based on contact electrification
JP6645161B2 (en) 2015-12-11 2020-02-14 株式会社リコー Power generator
JP6366623B2 (en) * 2016-02-26 2018-08-01 エクボ株式会社 Method for manufacturing power generation element
JP7311330B2 (en) * 2019-07-04 2023-07-19 東邦化成株式会社 Heat-resistant electret element for energy harvesting and vibration power generation element using the same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2397120A1 (en) * 1977-07-04 1979-02-02 Lewiner Jacques IMPROVEMENTS IN ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS
JP3583572B2 (en) * 1996-12-04 2004-11-04 能美防災株式会社 Underwater fouling organism prevention members and devices for preventing fouling organisms from adhering to underwater facilities
US7235914B2 (en) * 2000-10-25 2007-06-26 Washington State University Research Foundation Piezoelectric micro-transducers, methods of use and manufacturing methods for same
FI20010766A0 (en) * 2001-04-11 2001-04-11 Panphonics Oy Electromechanical converter and method of energy conversion
JP4670050B2 (en) * 2004-11-26 2011-04-13 国立大学法人 東京大学 Electret and electrostatic induction type conversion element
JP5273701B2 (en) * 2007-06-15 2013-08-28 スミダコーポレーション株式会社 Piezoelectric generator and power generation system using the same
US8040022B2 (en) * 2007-12-12 2011-10-18 Aprolase Development Co., Llc Forced vibration piezo generator and piezo actuator
DE102010019740A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Miniaturized power generation system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11533005B2 (en) 2019-12-11 2022-12-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device with structure for harvesting energy

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014121204A (en) 2014-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5691085B2 (en) Vibration generator and power generation method using the same
JP5691080B2 (en) Vibrating power generator, manufacturing method thereof and power generation method
JP6133050B2 (en) Stacked power generator
CN108322083B (en) Wave energy efficient power generation device based on friction nano-generator
JP5480414B2 (en) Vibration power generation cable, manufacturing method thereof, and vibration power generation body
RU2459735C2 (en) Device, system and method for power collection from tracks
JP6097550B2 (en) Laminated power generator
CN104242723A (en) Single-electrode friction nanogenerator and generating method and self-driven tracking device
US20120240672A1 (en) Miniaturized energy generation system
WO2010035507A1 (en) Oscillating generator, oscillating generating device and communication device having oscillating generating device mounted thereon
JP2006166694A (en) Piezoelectric element, sound pressure-generated electricity apparatus, and vibration-generated electricity apparatus
JP2006246688A (en) Energy conversion device and mobile unit having the same, and energy conversion system
CN108054951B (en) A kind of prisoner&#39;s energy/energy storage integrated micro-nano battery based on multilayered structure
JP2015141978A (en) Piezoelectric type vibration power generating device
JP6133118B2 (en) Vibration generator
JP6133051B2 (en) Laminated power generator, power generation method of laminated power generator
CN111355403B (en) Jellyfish-shaped piezoelectric friction electric composite ocean mechanical energy collector
CN107911042B (en) Vortex-induced vibration friction nano power generation device with bionic structure
JP2014207867A (en) Vibration power generation body, manufacturing method thereof, and power generation method
CN112144682B (en) Self-sensing friction damper
WO2015129393A1 (en) Power generation device and piezoelectric device
CN110971139A (en) Self-powered wireless communication device
CN204442199U (en) Can typographical display device and apply its self-powered Internet of things node and system
KR101325450B1 (en) Piezoelectric harvesting system and vehicle having the same
CN113097587A (en) Battery with a battery cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151021

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160816

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161004

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20161220

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20170215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170321

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170419

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6133050

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees