JP6155242B2 - Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body - Google Patents

Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body Download PDF

Info

Publication number
JP6155242B2
JP6155242B2 JP2014204824A JP2014204824A JP6155242B2 JP 6155242 B2 JP6155242 B2 JP 6155242B2 JP 2014204824 A JP2014204824 A JP 2014204824A JP 2014204824 A JP2014204824 A JP 2014204824A JP 6155242 B2 JP6155242 B2 JP 6155242B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
grid electrode
electret dielectric
grid
dielectric
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
JP2014204824A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016077055A (en
Inventor
寛彬 小口
寛彬 小口
健彦 水野
健彦 水野
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 JP2014204824A priority Critical patent/JP6155242B2/en
Publication of JP2016077055A publication Critical patent/JP2016077055A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6155242B2 publication Critical patent/JP6155242B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、エレクトレット誘電体を用いた振動発電体に関するものである。   The present invention relates to a vibration power generator using an electret dielectric.

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、人体の運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, electrical energy includes vibrations of structures such as roads, bridges, buildings, and industrial machines, vibrations of moving bodies such as automobiles, railway vehicles, and aircraft, and environmental vibrations that are universally present in human movement and the environment. Attempts have been made to make effective use by converting to.

このような振動エネルギーを電気に変換する発電方式として、半永久的に電荷を保持するエレクトレット誘電体を用い、静電誘導を利用する方式がある。エレクトレット誘電体と、これと距離を置いて配置された電極との相対位置を振動等によって変化させることで、電荷が電極に静電誘導され、発電が行われるものである。このような原理を用いた発電装置は、例えば特許文献1に記載されている。   As a power generation method for converting such vibration energy into electricity, there is a method that uses electrostatic induction using an electret dielectric that holds a charge semipermanently. By changing the relative position of the electret dielectric and the electrode disposed at a distance from the dielectric by vibration or the like, electric charges are electrostatically induced in the electrode, and power generation is performed. A power generation device using such a principle is described in Patent Document 1, for example.

特許文献1に記載された振動発電装置は、固定基板の上面に短冊状の複数本のベース電極が平行に配列され、各ベース電極上には、それぞれエレクトレットが形成される。また、可動基板は、固定基板のエレクトレットが配置される側の面に対向し、所定のギャップをあけて平行に配置される。さらに、可動基板の対向面には、ベース電極と対向するように短冊状の対向電極が形成される。振動が付与されると、可動基板は、固定基板との距離を保った状態で、平行に移動する。したがって、エレクトレットと対向電極との相対位置が平行な方向に変化する。この際、各電極に電荷が静電誘導されて発電することができる。   In the vibration power generation apparatus described in Patent Document 1, a plurality of strip-shaped base electrodes are arranged in parallel on the upper surface of a fixed substrate, and electrets are formed on the respective base electrodes. The movable substrate faces the surface of the fixed substrate on which the electret is disposed, and is disposed in parallel with a predetermined gap. Further, a strip-shaped counter electrode is formed on the counter surface of the movable substrate so as to oppose the base electrode. When vibration is applied, the movable substrate moves in parallel while maintaining a distance from the fixed substrate. Therefore, the relative position between the electret and the counter electrode changes in a parallel direction. At this time, electric power can be electrostatically induced in each electrode to generate power.

しかしながら、この発電方式は、広範囲かつ様々な取り付け部位の形態に対応させることが困難である。例えば、特許文献1に記載された装置は、各部材が略リジッドに形成されるため、取り付け部位に応じて形状を変える等のフレキシブル性に劣る。   However, it is difficult for this power generation method to cope with a wide range and various forms of attachment sites. For example, the device described in Patent Document 1 is inferior in flexibility, such as changing the shape according to the attachment site, because each member is formed substantially rigid.

本発明者らは、フレキシブルな振動発電体を研究し、エレクトレット誘電体を用いた振動発電体を先に提案した。この振動発電体は、フレキシブルな電極とエレクトレット誘電体との相対距離を、付与される外力や振動で変化させることによって発電を行うものである(特許文献2、3)。   The present inventors have studied a flexible vibration power generation body and previously proposed a vibration power generation body using an electret dielectric. This vibration power generator generates power by changing the relative distance between a flexible electrode and an electret dielectric by an applied external force or vibration (Patent Documents 2 and 3).

特開2010−136598号公報JP 2010-136598 A 特開2014−27756号公報JP 2014-27756 A 特開2014−42444号公報JP 2014-42444 A

特許文献2、3のような振動発電体に用いられるエレクトレット誘電体を帯電処理する方法としては、(1)外部コロナ発生装置を用いてエレクトレット誘電体の表面を帯電処理した後に、エレクトレット誘電体を電極の間に挟み、スペーサを介してエレクトレット誘電体と電極とを接合させて振動発電体を製造する方法、および(2)エレクトレット誘電体を帯電処理する前に、スペーサを介してエレクトレット誘電体と電極とを接合させておき、その状態で電極との間に電圧を印加してエレクトレット誘電体の帯電処理を実施して振動発電体を製造する方法の二つの方法がある。   As a method of charging the electret dielectric used in the vibration power generator as in Patent Documents 2 and 3, (1) after electret dielectric surface is charged using an external corona generator, the electret dielectric is A method of manufacturing a vibration power generator by sandwiching an electret dielectric and an electrode via a spacer, and (2) electret dielectric via a spacer before charging the electret dielectric There are two methods of manufacturing a vibration power generator by bonding an electrode and applying a voltage between the electrode in this state to perform electret dielectric charging.

(1)のエレクトレット誘電体の帯電処理方法は、エレクトレット誘電体の帯電処理方法としては広く行われている。一方、(2)の方法は、外部コロナ発生装置を用いる必要がなく、また振動発電体の製造工程の最終工程でエレクトレット誘電体の帯電処理を行うことができる。このため、(2)の方法は、(1)の帯電処理方法と比較して、振動発電体の製造およびエレクトレット誘電体の帯電処理が容易となる。   The electret dielectric charging method (1) is widely used as an electret dielectric charging method. On the other hand, in the method (2), it is not necessary to use an external corona generator, and electret dielectrics can be charged in the final step of the manufacturing process of the vibration power generator. For this reason, the method (2) makes it easier to manufacture the vibration power generator and to charge the electret dielectric compared to the method (1).

そこで、発明者らは(2)の方法でのエレクトレット誘電体の帯電処理を試みたところ、エレクトレット誘電体を所定の帯電電位にするために、電極との間に印加する電圧の条件を導出するのに時間を要した。すなわち、(2)の方法は、エレクトレット誘電体の帯電条件をあらかじめ導出することができていれば比較的容易にエレクトレット誘電体の帯電処理を行うことができる。しかし、エレクトレットの帯電条件が得られていない状況、例えば、様々な振動発電体の形状や構造に対してエレクトレットの帯電処理を施す際は、条件の導出に時間を要することがわかった。   Therefore, the inventors tried to electretize the electret dielectric by the method (2), and in order to make the electret dielectric have a predetermined charging potential, the condition of the voltage applied between the electrodes was derived. It took time. That is, in the method (2), the electret dielectric can be charged relatively easily if the electret dielectric charging conditions can be derived in advance. However, it has been found that it takes time to derive the conditions when electret charging conditions are not obtained, for example, when electret charging is performed on various shapes and structures of vibration power generators.

一方で、振動発電体を継続して使用していると、エレクトレット誘電体の表面電位(帯電電位)が経時的に低下することに伴って振動発電体の発電出力が低下する懸念がある。このような振動発電体の発電出力の低下を抑制するためには、エレクトレット誘電体の表面電位の減衰が発生しにくい材料を選定したり、振動発電体の構造を工夫したりすることで、振動発電体の発電出力の安定化を図る対処を行う必要がある。しかし、安価かつ容易な対処方法によって、より長期の使用に対する振動発電体の発電出力の低下を完全に防止することは困難であるという課題があった。   On the other hand, when the vibration power generator is continuously used, there is a concern that the power generation output of the vibration power generator decreases as the surface potential (charging potential) of the electret dielectric decreases with time. In order to suppress such a decrease in the power generation output of the vibration power generator, a material that does not easily attenuate the surface potential of the electret dielectric is selected or the structure of the vibration power generator is devised. It is necessary to take measures to stabilize the power generation output of the power generator. However, there has been a problem that it is difficult to completely prevent a decrease in the power generation output of the vibration power generator for longer-term use by an inexpensive and easy countermeasure.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、振動発電体を構成した状態でのエレクトレット誘電体の帯電処理が容易であり、エレクトレットの表面電位の低下によって振動発電体の発電出力が低下した場合でも、再度振動発電体を構成した状態でエレクトレット誘電体を帯電処理することで、振動発電体の発電出力を回復させることが容易な振動発電体等を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is easy to charge the electret dielectric in a state in which the vibration power generator is configured, and the power generation output of the vibration power generator is reduced by the decrease in the surface potential of the electret. An object of the present invention is to provide a vibration power generator and the like that can easily recover the power generation output of the vibration power generator by charging the electret dielectric in a state where the vibration power generator is configured again even when the vibration power is reduced.

前述した目的を達成するため、第1の発明は、振動発電体であって、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第1電極および第2電極と、前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に、互いに間隔をあけて設けられるグリッド電極と、を具備し、前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、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グリッド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、前記グリッド電極と短絡する前記第1電極と、前記第2電極との間から発電出力を取り出すことが可能であることを特徴とする振動発電体である。 In order to achieve the above-mentioned object, the first invention is a vibration power generator, an electret dielectric holding electric charge, and a first electrode and a second electrode arranged so as to sandwich the electret dielectric, A grid electrode provided between the electret dielectric and the first electrode so as to be spaced apart from each other; the electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode, Both have flexibility, and a spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid electrode are interposed via at least a part of the spacer. Are joined, and the portion other than the spacer becomes a non-joined portion, and the first electrode and the grid electrode are deformed, whereby the grid electrode It is possible to contact the electret dielectric, at least a portion of said non-joined portion, it is possible to vary the distance in the thickness direction of the electret dielectric and the grid electrode, the grid electrode A vibration power generator characterized in that a power generation output can be taken out between the first electrode and the second electrode that are short-circuited.

前記第2電極と前記エレクトレット誘電体が、全面にわたって接合されていることが望ましい。   It is desirable that the second electrode and the electret dielectric are bonded over the entire surface.

前記グリッド電極と前記第1電極との間には、部分的にスペーサが設けられて隙間が形成され、平面視において、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間に形成された前記スペーサと、前記グリッド電極と前記第1電極との間に形成された前記スペーサのそれぞれの位置が略一致してもよい。 A spacer is partially provided between the grid electrode and the first electrode to form a gap, and the spacer formed between the electret dielectric and the grid electrode in plan view; The positions of the spacers formed between the grid electrode and the first electrode may substantially coincide with each other .

前記グリッド電極と前記第1電極との間に、誘電体層が形成されてもよい。また、前記グリッド電極は、所定の形状の開口部が所定の形状で複数設けられた構造を有しており、前記開口部の大きさと前記開口部同士の間隔は、前記非接合部の大きさよりも小さくてもよい。 A dielectric layer may be formed between the grid electrode and the first electrode. In addition, the grid electrode has a structure in which a plurality of openings having a predetermined shape are provided in a predetermined shape, and the size of the opening and the interval between the openings are larger than the size of the non-joining portion. May be small.

第1の発明によれば、エレクトレット誘電体とグリッド電極との間の厚み方向の距離を外力によって変化させ、距離変化に応じてグリッド電極とグリッド電極と短絡する第1電極の双方に電荷が静電誘導され、発電を行うことができる。   According to the first invention, the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the grid electrode is changed by an external force, and static electricity is statically applied to both the grid electrode and the first electrode that is short-circuited with the grid electrode in accordance with the change in distance. It is electrically induced and can generate electricity.

なお、外力とは、機械的に他の物質が振動発電体と接触して、振動発電体を変形させる力には限られない。例えば、振動発電体の取り付け部に生じる構造体自体の振動や、外部からの音波や空気圧変化など、振動発電体に繰り返し付与され、振動発電体を変形させることが可能な外部から振動発電体への力の作用を指すものである。この外力は微小なものであってもよい。また、振動発電体における振動とは、その振幅や周波数などが一定であるようなものに限られず、定期的または不定期に繰り返しの外力(慣性力などを含む)を付与可能であるものを指す。   The external force is not limited to a force that mechanically contacts another substance with the vibration power generator and deforms the vibration power generator. For example, from the outside to the vibration power generation body that can be repeatedly applied to the vibration power generation body, such as vibration of the structure itself generated in the attachment portion of the vibration power generation body, sound waves or air pressure changes from the outside, and the vibration power generation body can be deformed It refers to the action of the force. This external force may be minute. In addition, the vibration in the vibration power generator is not limited to the one whose amplitude or frequency is constant, but refers to one that can apply external force (including inertial force) repeatedly or irregularly. .

また、グリッド電極を用いることで、振動発電体を構成した状態で、すなわちエレクトレット誘電体と電極(第1電極、第2電極及びグリッド電極)とを積層させた状態で、エレクトレット誘電体の帯電処理を行うことができる。したがって、発電出力の低下した振動発電体に対して、エレクトレット誘電体を再度帯電処理することによって発電出力を回復させることもできる。この際、グリッド電極の電圧を制御することで、所望の表面電位(帯電電位)に容易にエレクトレット誘電体を帯電処理することができる。このため、エレクトレット誘電体を所望の表面電位(帯電電位)に帯電処理するための面倒な帯電処理条件の導出作業を行う必要がない。また、エレクトレット誘電体とグリッド電極との間に、部分的にスペーサが設けられることで、スペーサの厚み分だけ、エレクトレット誘電体とグリッド電極との隙間を保持することが容易となる。したがって、外力に応じて、より確実にエレクトレット誘電体とグリッド電極との距離を変化させることができる。 In addition, by using the grid electrode, the electret dielectric is charged in a state where the vibration power generator is configured, that is, in a state where the electret dielectric and the electrodes (first electrode, second electrode, and grid electrode) are stacked. It can be performed. Therefore, the power generation output can be recovered by charging the electret dielectric again with respect to the vibration power generation body in which the power generation output is reduced. At this time, the electret dielectric can be easily charged to a desired surface potential (charging potential) by controlling the voltage of the grid electrode. For this reason, it is not necessary to perform a troublesome derivation of the charging process conditions for charging the electret dielectric to a desired surface potential (charging potential). In addition, since the spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, it is easy to maintain the gap between the electret dielectric and the grid electrode by the thickness of the spacer. Therefore, the distance between the electret dielectric and the grid electrode can be changed more reliably according to the external force.

また、一方の第2電極とエレクトレット誘電体とを全面にわたって接合することで、他方の第1電極(およびグリッド電極)とエレクトレット誘電体との距離変化のみによって、発電を行うことができる。このように、エレクトレット誘電体の一方の側のみで電極との距離を変化させる振動発電体構造とすることで、振動発電体構造とその発電機構をシンプルにすることができる。これは、例えば、両側の電極とエレクトレット誘電体との距離変化によって発電する振動発電体構造とした場合には、双方の距離変化に起因した発電の電圧の極性が異なることによる打ち消し合いを抑制するために、双方の距離変化の方向やタイミングを揃える必要が生じるが、一方の側のみの電極とエレクトレット誘電体との距離変化によって発電する振動発電体構造とした場合には、その必要がない。   Further, by joining one second electrode and the electret dielectric over the entire surface, it is possible to generate electric power only by changing the distance between the other first electrode (and grid electrode) and the electret dielectric. As described above, the vibration power generator structure and the power generation mechanism thereof can be simplified by adopting the vibration power generator structure in which the distance from the electrode is changed only on one side of the electret dielectric. For example, in the case of a vibration power generation structure that generates power by changing the distance between the electrodes on both sides and the electret dielectric, it suppresses cancellation due to the difference in the polarity of the voltage of the power generation caused by the change in both distances. Therefore, it is necessary to align the direction and timing of both distance changes, but this is not necessary in the case of a vibration power generator structure that generates power by changing the distance between the electrode on one side and the electret dielectric.

また、グリッド電極と第1電極との間にスペーサが設けられれば、グリッド電極と第1電極との間のギャップを維持することができる。したがって、エレクトレット誘電体の帯電処理の際に、グリッド電極と第1電極とが短絡することを防止することができる。   Further, if a spacer is provided between the grid electrode and the first electrode, the gap between the grid electrode and the first electrode can be maintained. Therefore, it is possible to prevent the grid electrode and the first electrode from being short-circuited during the electret dielectric charging process.

また、グリッド電極と第1電極との間に誘電体層を形成することで、グリッド電極と第1電極との間の絶縁を確実とし、短絡することを防止することができる。また、第1電極とグリッド電極との電極間に交流電圧を付加することで誘電体バリア放電を発生させることができ、第2電極とグリッド電極との間の直流電圧を調整することによって、所望の表面電位(帯電電位)にエレクトレット誘電体を効率よく帯電処理することができる。また、全体にわたって第1電極とグリッド電極とを誘電体層を介して接合(必要に応じて接着剤または粘着剤を用いて接合)することで、第1電極とグリッド電極との間に空間(空気層)が形成されない構造とすることができるため、振動発電体に対して外力が付与された際、第1電極側からグリッド電極側への効率的な外力の伝播を実現し、したがって、グリッド電極とエレクトレット誘電体との間の効率的な距離変化を実現させることができる。このため、発電効率が向上する。   In addition, by forming a dielectric layer between the grid electrode and the first electrode, insulation between the grid electrode and the first electrode can be ensured and a short circuit can be prevented. Moreover, a dielectric barrier discharge can be generated by applying an AC voltage between the first electrode and the grid electrode, and a desired voltage can be obtained by adjusting the DC voltage between the second electrode and the grid electrode. The electret dielectric can be efficiently charged to the surface potential (charging potential). Further, the first electrode and the grid electrode are joined to each other through the dielectric layer (joining using an adhesive or a pressure-sensitive adhesive if necessary), so that a space ( The air layer is not formed, so that when external force is applied to the vibration power generator, efficient external force propagation from the first electrode side to the grid electrode side is realized. An efficient distance change between the electrode and the electret dielectric can be realized. For this reason, power generation efficiency improves.

第2の発明は、振動発電体の帯電処理方法であって、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第1電極および第2電極と、前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に、互いに間隔をあけて設けられるグリッド電極と、を具備する、振動発電体を用い、前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、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グリッド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、前記グリッド電極と前記第1電極とを絶縁した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に直流電圧V1を付与し、前記グリッド電極と前記第2電極との間に、V1よりも低い直流電圧V2を付与し、前記第1電極と前記グリッド電極との隙間において気中放電させて、前記エレクトレット誘電体を帯電処理することを特徴とする振動発電体の帯電処理方法である。 2nd invention is the electrification processing method of a vibration electric power generation body, Comprising: The electret dielectric material which hold | maintained the electric charge, the 1st electrode and 2nd electrode which are arrange | positioned so that the said electret dielectric material may be inserted | pinched, and the said electret dielectric material And a grid electrode provided between the first electrode and the first electrode, using a vibration power generator, the electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode Are both flexible, and a spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid are interposed via at least a part of the spacer. The electrode is joined, the portion other than the spacer becomes a non-joined portion, and the first electrode and the grid electrode are deformed, whereby the grip It is possible to contact the with the electrode electret dielectric, at least a portion of said non-joined portion, it is possible to vary the distance in the thickness direction of the electret dielectric and the grid electrode, the grid A DC voltage V1 is applied between the first electrode and the second electrode while the electrode and the first electrode are insulated, and is lower than V1 between the grid electrode and the second electrode. The method for charging a vibration power generator is characterized in that a DC voltage V2 is applied and air discharge is performed in a gap between the first electrode and the grid electrode to charge the electret dielectric.

また、振動発電体の帯電処理方法であって、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第1電極および第2電極と、前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に、互いに間隔をあけて設けられるグリッド電極と、を具備する、振動発電体を用い、前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、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グリッド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、前記グリッド電極と前記第1電極とを絶縁した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧V1を付与し、前記グリッド電極と前記第2電極との間に、V1よりも低い直流電圧V2を付与し、前記第1電極と前記グリッド電極との隙間において気中放電させて、前記エレクトレット誘電体を帯電処理することを特徴とする振動発電体の帯電処理方法である。 In addition, the method of electrifying the vibration power generator includes an electret dielectric holding electric charge, a first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the electret dielectric, the electret dielectric, and the first And a grid electrode provided at a distance from one electrode, using a vibration power generator, and the electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode are all It has flexibility, and a spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid electrode are joined via at least a part of the spacer. And the portion other than the spacer becomes a non-joining portion, and the first electrode and the grid electrode are deformed, It is possible to contact the serial electret dielectric, at least a portion of said non-joined portion, it is possible to vary the distance in the thickness direction of the electret dielectric and the grid electrode, the grid electrode An AC voltage V1 is applied between the first electrode and the second electrode while the first electrode is insulated, and a DC voltage lower than V1 is applied between the grid electrode and the second electrode. A method for charging a vibration power generator, wherein V2 is applied and the electret dielectric is charged by performing air discharge in a gap between the first electrode and the grid electrode.

また、振動発電体の帯電処理方法であって、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第1電極および第2電極と、前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に設けられるグリッド電極と、前記グリッド電極と前記第1電極との間に設けられる誘電体層と、を具備する、振動発電体を用い、前記エレクトレット誘電体、前記誘電体層、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、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グリッド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、前記グリッド電極と前記第1電極とを絶縁した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧V1を付与し、前記グリッド電極と前記第2電極との間に、V1よりも低い直流電圧V2を付与し、前記誘電体層と前記グリッド電極との間において、気中放電させて、前記エレクトレット誘電体を帯電処理することを特徴とする振動発電体の帯電処理方法である。 In addition, the method of electrifying the vibration power generator includes an electret dielectric holding electric charge, a first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the electret dielectric, the electret dielectric, and the first And a dielectric layer provided between the grid electrode and the first electrode, and using the vibration power generator, the electret dielectric, and the dielectric layer. The first electrode, the second electrode, and the grid electrode are all flexible, and a spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and at least a part thereof The electret dielectric and the grid electrode are joined via the spacer, and a portion other than the spacer becomes a non-joined portion, and the first electrode and the grid electrode are joined. By the grid electrode is deformed, wherein the grid electrode is capable of contacting the electret dielectric, at least a portion of said non-joined portion, the distance in the thickness direction of the electret dielectric and the grid electrode In the state where the grid electrode and the first electrode are insulated, an alternating voltage V1 is applied between the first electrode and the second electrode, and the grid electrode and the first electrode A DC voltage V2 lower than V1 is applied between the two electrodes, and air discharge is performed between the dielectric layer and the grid electrode to charge the electret dielectric. This is a method for charging a vibration power generator.

第2の発明によれば、振動発電体を構成した状態で効率良く所望の表面電位(帯電電位)にエレクトレット誘電体を帯電処理することができる。   According to the second invention, the electret dielectric can be efficiently charged to a desired surface potential (charging potential) while the vibration power generator is configured.

本発明によれば、振動発電体を構成した状態でのエレクトレット誘電体の帯電処理が容易であり、エレクトレットの表面電位(帯電電位)の低下によって振動発電体の発電出力が低下した場合でも、再度振動発電体を構成した状態でエレクトレット誘電体を帯電処理することで、振動発電体の発電出力を回復させることが可能な振動発電体等を提供することができる。   According to the present invention, it is easy to charge the electret dielectric in the state where the vibration power generator is configured, and even if the power generation output of the vibration power generator is reduced due to a decrease in the surface potential (charging potential) of the electret, By electrifying the electret dielectric in a state in which the vibration power generator is configured, it is possible to provide a vibration power generator that can recover the power generation output of the vibration power generator.

(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. 振動発電体1aの使用時(発電出力取り出し時)における各電極同士の結線状態を示す図。The figure which shows the connection state of each electrode at the time of use (at the time of power generation output taking out) of the vibration electric power generation body 1a. 図1(a)のA部拡大図において、(a)は定常状態(外力を付与しない状態)を示す図、(b)は外力が付与された状態(主に電極5b、グリッド電極11の変形状態)を示す概念図。1A is an enlarged view of part A in FIG. 1A. FIG. 1A is a diagram showing a steady state (a state where no external force is applied), and FIG. 1B is a state where an external force is applied (mainly deformation of the electrode 5b and the grid electrode 11). FIG. 振動発電体1aのエレクトレット誘電体3の帯電処理時における各電極と各電源との結線状態を示す図。The figure which shows the connection state of each electrode and each power supply at the time of the charging process of the electret dielectric material 3 of the vibration electric power generation body 1a. 振動発電体1bを示す図。The figure which shows the vibration electric power generation body 1b. 振動発電体1cを示す図。The figure which shows the vibration electric power generation body 1c. は振動発電体1cのエレクトレット誘電体3の帯電処理時における各電極と各電源との結線状態を示す図。These are the figures which show the connection state of each electrode and each power supply at the time of the electrification process of the electret dielectric material 3 of the vibration electric power generation body 1c. 振動発電体1dを示す図。The figure which shows the vibration electric power generation body 1d. 振動発電体1eを示す図。The figure which shows the vibration electric power generation body 1e.

<実施形態1>
以下、本発明の実施の形態にかかる振動発電体1について説明する。図1(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、スペーサ7a、7b、7c、グリッド電極11等から構成される。
<Embodiment 1>
Hereinafter, the vibration electric power generation body 1 concerning embodiment of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 1A, the vibration power generator 1 mainly includes an electret dielectric 3, electrodes 5a and 5b, spacers 7a, 7b and 7c, a grid electrode 11 and the like.

エレクトレット誘電体3の両側には、それぞれ、エレクトレット誘電体3の全面を覆うように、第1電極である電極5bと、第2電極である電極5aが配置される。また、エレクトレット誘電体3と電極5bの厚み方向の間には、それぞれに対して間隔をあけてグリッド電極11が配置される。グリッド電極11は、所定の間隔で複数の開孔部を設けた電極である。グリッド電極11は、エレクトレット誘電体3の全面を覆うように配置される。   On both sides of the electret dielectric 3, an electrode 5 b that is a first electrode and an electrode 5 a that is a second electrode are disposed so as to cover the entire surface of the electret dielectric 3. Moreover, the grid electrode 11 is arrange | positioned at intervals with respect to each between the thickness direction of the electret dielectric material 3 and the electrode 5b. The grid electrode 11 is an electrode provided with a plurality of apertures at a predetermined interval. The grid electrode 11 is disposed so as to cover the entire surface of the electret dielectric 3.

エレクトレット誘電体3、電極5a、5b、グリッド電極11は、いずれも可撓性を有する。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。また、ハサミやナイフなどの切断工具を用いて容易に任意の形状に切断して利用することができる。   The electret dielectric 3, the electrodes 5a and 5b, and the grid electrode 11 are all flexible. Therefore, the vibration power generation body 1 has flexibility as a whole, and can be modified to suit various installation locations. Further, it can be easily cut into an arbitrary shape using a cutting tool such as scissors or a knife.

電極5a、5bは、例えば、変形が容易なアルミニウム、銅製の金属箔等や、導電性、半導電性の樹脂フィルムまたは樹脂シートで形成できる。導電性または半導電性の樹脂としては、例えば、ポリアセチレン系、ポリチオフィン系、ポリアニリン系、ポリピロール系の導電性高分子材料を使用することができる。また、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ラートやポリイミド系、ポリアミド系、フッ素系といったプラスチック系の樹脂や、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、フッ素系ゴムといったゴム系の樹脂をベース樹脂として、それらベース樹脂に導電性粉末(例えば、カーボンブラックなど)を添加することによって導電性または半導電性を持たせた樹脂を使用することができる。   The electrodes 5a and 5b can be formed of, for example, easily deformable aluminum or copper metal foil, or a conductive or semiconductive resin film or resin sheet. As the conductive or semiconductive resin, for example, polyacetylene-based, polythiophine-based, polyaniline-based, or polypyrrole-based conductive polymer materials can be used. Also, for example, plastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyamide, and fluorine, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, etc. A resin having conductivity or semiconductivity can be used by using a rubber-based resin as a base resin and adding conductive powder (for example, carbon black) to the base resin.

しかし、電極5bは、後述するエレクトレット誘電体3への帯電処理の際の放電電極として利用することから、放電の影響で劣化しない材料が求められ、放電劣化に強い金属材質を用いることが望ましい。また、導電性材料または半導電性材料の樹脂の電気抵抗は、一般的に金属の電気抵抗より大きいため、振動発電体1から発電出力を取り出す際の電気的損失を考慮すると、電極5a、5bには金属材質を用いることが望ましい。   However, since the electrode 5b is used as a discharge electrode when charging the electret dielectric 3 described later, a material that does not deteriorate under the influence of discharge is required, and it is desirable to use a metal material that is resistant to discharge deterioration. In addition, since the electrical resistance of the resin of the conductive material or the semiconductive material is generally larger than the electrical resistance of the metal, the electrode 5a, 5b is taken into consideration when the electrical loss when taking out the power generation output from the vibration power generator 1 is taken into consideration. It is desirable to use a metal material.

放電電極として用いる電極5bは、電極5a、5bとの間に直流高電圧または交流高電圧を印加した際に、電極5bからの気中放電を効率的に発生させることが要求される。例えば、電極5bにアルミニウム、銅、ステンレス等の金属で形成された金属繊維を編みこんだものを利用することで、金属繊維の細かい毛羽立ち先端部や直径が非常に細い金属細線部で局所的に電界を強調させることができることから、コロナ放電などの気中放電を効率よく発生させることができる。金属繊維に関しては、電極5bの機械強度を確保するために、例えばポリエステル繊維などの樹脂繊維と混合で編みこんだものでもよい。   The electrode 5b used as the discharge electrode is required to efficiently generate an air discharge from the electrode 5b when a DC high voltage or an AC high voltage is applied between the electrodes 5a and 5b. For example, by using a material in which metal fibers formed of metal such as aluminum, copper, and stainless steel are knitted on the electrode 5b, a fine fuzzy tip portion of the metal fiber or a thin metal wire portion having a very small diameter is locally used. Since the electric field can be emphasized, air discharge such as corona discharge can be efficiently generated. Regarding the metal fiber, in order to ensure the mechanical strength of the electrode 5b, it may be knitted by mixing with a resin fiber such as a polyester fiber.

電極5bとしては、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属製のメッシュ電極を用いてもよい。また、電極5bをアルミニウム、銅、ステンレスなどの金属箔の表面をエッチング、または紙やすり等によって適度に粗面化処理を施すことによって金属箔表面に多数の微小な突起部を設けた構成としてもよい。このような構成とすることで電極5bからコロナ放電などの気中放電を効率よく発生させることができる。また、電極5bは、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン線等の極細ワイヤを張りめぐらせる構成やそれらの極細ワイヤを編み込んでメッシュ電極を構成してもよく、このような構成とすることで、ワイヤからコロナ放電などの気中放電を効率よく発生させることができる。極細ワイヤの直径としては、例えば0.05〜0.1mm程度のものが好ましいが、これに限定されるものではない。   As the electrode 5b, a metal mesh electrode such as aluminum, copper, and stainless steel may be used. Alternatively, the electrode 5b may have a structure in which a number of minute protrusions are provided on the surface of the metal foil by appropriately roughening the surface of the metal foil such as aluminum, copper, and stainless steel by etching or sanding. Good. With such a configuration, air discharge such as corona discharge can be efficiently generated from the electrode 5b. In addition, the electrode 5b may be configured to stretch a fine wire such as aluminum, copper, tungsten, molybdenum wire or the like, and a mesh electrode may be formed by weaving such a fine wire. Air discharge such as corona discharge can be efficiently generated from the wire. The diameter of the ultrafine wire is preferably about 0.05 to 0.1 mm, for example, but is not limited thereto.

グリッド電極11は、例えば、変形が容易なアルミニウム、銅、ステンレス製の網目状のメッシュ電極を使用することができる。すなわち、グリッド電極11は、所定の形状の開孔部が所定の間隔で複数設けられた構造を有している。なお、グリッド電極11の開孔部の大きさ(振動発電体の平面方向の断面形状及び面積)と開孔部同士の間隔は、後述するエレクトレット誘電体3に対し帯電処理を行うために非接合部9a、9bの大きさ(振動発電体の平面方向の断面形状及び面積)よりも小さくする必要がある。すなわち、個々の非接合部9a、9bにおいて、複数の開孔部が配置されるようにグリッド電極11に設けられる開孔部の大きさ(形状、面積)と開孔部同士の間隔を決定すればよい。   As the grid electrode 11, for example, a mesh-like mesh electrode made of aluminum, copper, or stainless steel that can be easily deformed can be used. That is, the grid electrode 11 has a structure in which a plurality of apertures having a predetermined shape are provided at predetermined intervals. Note that the size of the apertures of the grid electrode 11 (cross-sectional shape and area in the planar direction of the vibration power generator) and the spacing between the apertures are not bonded in order to perform electrification treatment on the electret dielectric 3 described later. It is necessary to make it smaller than the size of the portions 9a and 9b (cross-sectional shape and area in the plane direction of the vibration power generator). That is, the size (shape, area) of the apertures provided in the grid electrode 11 and the interval between the apertures are determined so that a plurality of apertures are arranged in each non-joined part 9a, 9b. That's fine.

エレクトレット誘電体3とグリッド電極11、およびエレクトレット誘電体3と電極5aは、それぞれスペーサ7a、7cを介して接合される。また、グリッド電極11と電極5bは、スペーサ7bを介して接合される。スペーサ7a、7cは、エレクトレット誘電体3と、グリッド電極11および電極5aとのそれぞれの空隙(ギャップ)を保持するためのものである。スペーサ7bは、電極5bとグリッド電極11との空隙(ギャップ)を保持するためのものである。   The electret dielectric 3 and the grid electrode 11, and the electret dielectric 3 and the electrode 5a are joined via spacers 7a and 7c, respectively. Moreover, the grid electrode 11 and the electrode 5b are joined via the spacer 7b. The spacers 7a and 7c are for holding gaps (gap) between the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 and the electrode 5a. The spacer 7b is for maintaining a gap (gap) between the electrode 5b and the grid electrode 11.

すなわち、スペーサ7aで接合されない部位(非接合部9a)のエレクトレット誘電体3とグリッド電極11との互いの間、およびスペーサ7bで接合されない部位(非接合部9b)の電極5bとグリッド電極11との互いの間、およびスペーサ7cで接合されていない部位(非接合部9c)のエレクトレット誘電体3と電極5aとの互いの間には、スペーサ7a、7b、7cのそれぞれの厚さに応じた空隙(ギャップ)が形成される。なお、平面視において、スペーサ7a、7b、7cのそれぞれの位置は略一致する。すなわち、平面視において、非接合部9aの位置と、スペーサ7b、7cで接合されない非接合部9b、非接合部9cのそれぞれの位置が略一致する。   That is, between the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 at a portion not joined by the spacer 7a (non-joint portion 9a), and between the electrode 5b and the grid electrode 11 at a portion not joined by the spacer 7b (non-joint portion 9b) Depending on the thickness of each of the spacers 7a, 7b, and 7c, and between the electret dielectric 3 and the electrode 5a at the portion not joined by the spacer 7c (non-joint portion 9c). An air gap (gap) is formed. Note that the positions of the spacers 7a, 7b, and 7c substantially coincide with each other in plan view. That is, in a plan view, the position of the non-joined portion 9a and the positions of the non-joined portion 9b and the non-joined portion 9c that are not joined by the spacers 7b and 7c substantially coincide with each other.

非接合部9aにおいては、エレクトレット誘電体3とグリッド電極11の少なくとも一方が変形することで、互いの距離(ギャップ長)が容易に変化する。同様に、非接合部9cにおいては、エレクトレット誘電体3と電極5aの少なくとも一方が変形することで、互いの距離(ギャップ長)が容易に変化する。また、非接合部9a、9bに位置する電極5bを変形させて電極5bとグリッド電極11とを接触させることによって、グリッド電極11を変形させることができる。例えば、電極5bの変形によって、グリッド電極11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。   In the non-joining part 9a, at least one of the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 is deformed, so that the mutual distance (gap length) easily changes. Similarly, in the non-joining part 9c, the distance (gap length) between each other is easily changed by deforming at least one of the electret dielectric 3 and the electrode 5a. In addition, the grid electrode 11 can be deformed by deforming the electrode 5b located in the non-joined portions 9a and 9b and bringing the electrode 5b and the grid electrode 11 into contact with each other. For example, the grid electrode 11 can be brought into contact with the surface of the electret dielectric 3 by deformation of the electrode 5b.

このように、スペーサ7a、7cによって、振動発電体1への外力付与によるグリッド電極11、電極5aとエレクトレット誘電体3との間の変形代を確保することができる。また、スペーサ7a、7cの厚みを最適化することで、振動発電体1へ付与する外力の変化に対してグリッド電極11、電極5a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、振動発電体1から高い発電出力を得ることができる。この際、ギャップ長を保持するスペーサ7a、7cの厚みをそれぞれ30μm〜100μmとすることで、より効率的に発電を行うことができる。   As described above, the spacers 7 a and 7 c can secure a deformation allowance between the grid electrode 11 and the electrode 5 a and the electret dielectric 3 due to the external force applied to the vibration power generator 1. Further, by optimizing the thicknesses of the spacers 7 a and 7 c, the contact and peeling between the grid electrode 11, the electrode 5 a and the electret dielectric 3 can be repeated with respect to changes in the external force applied to the vibration power generator 1. . For this reason, a high power generation output can be obtained from the vibration power generator 1. At this time, power generation can be performed more efficiently by setting the thicknesses of the spacers 7a and 7c holding the gap length to 30 μm to 100 μm, respectively.

また、電極5bとグリッド電極11との間のスペーサ7bの厚さおよびスペーサ7b同士の間隔を調整することで、後述するエレクトレット誘電体3への帯電処理の際、電極5bとグリッド電極11との間のギャップ(非接合部9b)において、効率的に気中放電を発生させることができる。この際、スペーサ7bの厚さおよびスペーサ7b同士の間隔は、電極5bとグリッド電極11とが定常状態(振動発電体1へ外力を付与しない状態。以下同様。)で接触(短絡)せずにギャップ長を保持できる程度に設計することが望ましい。また、スペーサ7bの厚さと間隔は、電極5bとグリッド電極11との間に印加する所定の直流電圧または交流電圧に対して、非接合部9bのギャップ内で気中放電が発生するギャップ長とスペーサ7b自体の絶縁性能とを保持できるように設計することが望ましい。同様に、スペーサ7a、7cの厚さおよびスペーサ7a同士、スペーサ7c同士の間隔は、エレクトレット誘電体3と、グリッド電極11および電極5aとが定常状態で接触せずにギャップ長を保持できる程度に設計することが望ましい。   Further, by adjusting the thickness of the spacer 7b between the electrode 5b and the grid electrode 11 and the interval between the spacers 7b, the electret dielectric 3 described later can be charged with the electrode 5b and the grid electrode 11 during the charging process. In the gap (non-joint portion 9b), air discharge can be efficiently generated. At this time, the thickness of the spacer 7b and the distance between the spacers 7b are such that the electrode 5b and the grid electrode 11 do not contact (short-circuit) in a steady state (a state in which no external force is applied to the vibration power generator 1; the same applies hereinafter). It is desirable to design to the extent that the gap length can be maintained. Further, the thickness and interval of the spacer 7b are such that the gap length at which air discharge occurs in the gap of the non-joint portion 9b with respect to a predetermined DC voltage or AC voltage applied between the electrode 5b and the grid electrode 11 It is desirable to design so that the insulating performance of the spacer 7b itself can be maintained. Similarly, the thickness of the spacers 7a and 7c and the distance between the spacers 7a and 7c are such that the electret dielectric 3, the grid electrode 11 and the electrode 5a can maintain the gap length without contacting in a steady state. It is desirable to design.

スペーサ7a、7b、7cとしては、絶縁性の材料で構成される。また、全てのスペーサ7a、7b、7cの内、少なくとも一部が、接着性あるいは粘着性部材で構成されることが望ましい。例えば、エレクトレット誘電体3、電極5a、5b、グリッド電極11を接合して固定することができる程度に、部分的にスペーサ7a、7b、7cを接着性部材または粘着性部材等で構成し、他の部位には非接着性または非粘着性のスペーサ7a、7b、7cを用いてもよい。   The spacers 7a, 7b, and 7c are made of an insulating material. In addition, it is desirable that at least a part of all the spacers 7a, 7b, and 7c is made of an adhesive or adhesive member. For example, the spacers 7a, 7b, and 7c are partially formed of an adhesive member or an adhesive member to the extent that the electret dielectric 3, the electrodes 5a and 5b, and the grid electrode 11 can be bonded and fixed. Non-adhesive or non-adhesive spacers 7a, 7b, and 7c may be used for these parts.

なお、スペーサ7a、7b、7cは平面視において、例えば、ドット状、ストライプ状、格子状、網目状などの形状(形態)にて、所定の間隔をあけて配置される。スペーサ7a、7b、7cがドット状の場合には、スペーサ7a、7b、7cの平面視における形状は、円形、楕円形、正方形、長方形などの任意の形状で形成すればよい。この際、スペーサ7a、7b、7cの振動発電体1に占める面積をできるだけ小さくし、非接合部9a、9b、9cが占める面積をできるだけ大きくすることが望ましい。   The spacers 7a, 7b, and 7c are arranged at predetermined intervals in a plan view, for example, in a shape (form) such as a dot shape, a stripe shape, a lattice shape, and a mesh shape. When the spacers 7a, 7b, and 7c are dot-shaped, the shape of the spacers 7a, 7b, and 7c in a plan view may be an arbitrary shape such as a circle, an ellipse, a square, or a rectangle. At this time, it is desirable to make the area occupied by the vibration power generator 1 of the spacers 7a, 7b, and 7c as small as possible and to make the area occupied by the non-joined portions 9a, 9b, and 9c as large as possible.

また、スペーサ7a、7b、7cが網目状の場合としては、平面視において、非接合部9a、9b、9cが略円形となるように、スペーサ7a、7b、7cを形成してもよい。例えば、複数の円形の非接合部9a、9b、9cが繰り返し規則的に配列されるようにしてもよい。この場合、スペーサ7a、7b、7cに設けられた円形の空孔(スペーサ7a、7b、7cの厚みを考慮すると円柱状の穴)の部分では、エレクトレット誘電体3、電極5a、5b、グリッド電極11は互いに接合されない。なお、非接合部9a、9b、9cの平面方向の断面形状としては、長穴形、楕円形、六角形などの任意の形状で形成すればよい。   In the case where the spacers 7a, 7b, and 7c are mesh-like, the spacers 7a, 7b, and 7c may be formed so that the non-joined portions 9a, 9b, and 9c are substantially circular in a plan view. For example, a plurality of circular non-joining portions 9a, 9b, 9c may be arranged regularly and repeatedly. In this case, the electret dielectric 3, electrodes 5 a, 5 b, grid electrodes are formed in the circular holes provided in the spacers 7 a, 7 b, 7 c (cylindrical holes in consideration of the thickness of the spacers 7 a, 7 b, 7 c). 11 are not joined together. In addition, what is necessary is just to form in arbitrary shapes, such as a long hole shape, an ellipse, and a hexagon, as cross-sectional shape of the planar direction of the non-joining part 9a, 9b, 9c.

なお、本実施形態において、スペーサ7a、7b、7cを用いる例を示したが、本発明においては、非接合部9a、9b、9cを形成可能であれば、スペーサ7a、7b、7cは必ずしも必要ではない。   In this embodiment, the example using the spacers 7a, 7b, and 7c has been described. However, in the present invention, the spacers 7a, 7b, and 7c are necessarily required if the non-joining portions 9a, 9b, and 9c can be formed. is not.

図2(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は、表裏面での表面電位差がある状態のものであればよい。従って、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良く、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良い。   As shown in FIG. 2A, both surfaces of the electret dielectric 3 are charged with charges having opposite polarities. In addition, the electret dielectric material 3 should just be a state with the surface potential difference in front and back. Therefore, 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. .

なお、本発明におけるエレクトレット誘電体3は、絶縁性の部材に対して予め帯電処理が施されて形成されたものであり、振動発電体の完成直後からその両面において所定の表面電位差を有しているものを指す。したがって、振動発電体製造時のいずれの過程でも帯電処理が施されない絶縁性の部材に関しては、本発明に係るエレクトレット誘電体には含まれないものとする。エレクトレット誘電体3の帯電処理方法は後述する。   The electret dielectric 3 according to the present invention is formed by previously charging an insulating member, and has a predetermined surface potential difference on both surfaces immediately after the vibration power generator is completed. It points to what is. Therefore, it is assumed that the insulating member that is not charged in any process during manufacturing of the vibration power generator is not included in the electret dielectric according to the present invention. A method for charging the electret dielectric 3 will be described later.

ここで、エレクトレット誘電体3の帯電量(例えばエレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差V[V])が大きく、エレクトレット誘電体3の厚みd[m]が薄く、エレクトレット誘電体3の比誘電率εが大きいほど、振動発電体1の発電力が大きくなる傾向がある。これは、次式に示すように、真空の誘電率をεとし、エレクトレット誘電体3の両面に帯電する表面電荷密度をそれぞれ+σ[C/m]、−σ[C/m]とすると、表面電荷密度σが大きいほど、振動発電体1の発電力が大きくなるためである。 Here, the electret dielectric 3 has a large charge amount (for example, a potential difference V 0 [V] between the front and back surfaces of the electret dielectric 3), the electret dielectric 3 has a small thickness d [m], and the electret dielectric 3 As the relative dielectric constant ε r increases, the power generated by the vibration power generator 1 tends to increase. As shown in the following equation, the dielectric constant of vacuum is ε 0, and the surface charge densities charged on both surfaces of the electret dielectric 3 are + σ [C / m 2 ] and −σ [C / m 2 ], respectively. This is because the power generated by the vibration power generator 1 increases as the surface charge density σ increases.

Figure 0006155242
Figure 0006155242

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やフッ素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、シリコーンゴム、フッ素系ゴム等を使用することができる。また、エレクトレット誘電体3の材質としては、絶縁性のシート状繊維体であってもよく、織布の他、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、空気洗浄機やマスク等に用いられるエレクトレットフィルターに利用されており、良好なエレクトレットの特性を有している。このような不織布の材質としては、前述した樹脂材料と同様のものを用いることができる。   As the material of the electret dielectric 3, for example, a resin such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, or a fluororesin can be used. Further, depending on the use conditions, for example, a polyimide-based resin or a fluorine-based resin (for example, fluoroethylenepropylene or polytetrafluoroethylene) having excellent high-temperature characteristics can be used. Further, as the rubber material, for example, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber, or the like can be used. Moreover, as a material of the electret dielectric material 3, an insulating sheet-like fiber body may be sufficient and a nonwoven fabric and felt other than a woven fabric can be used. Especially, the nonwoven fabric is utilized for the electret filter used for an air washing machine, a mask, etc., and has the characteristic of a favorable electret. As the material of such a nonwoven fabric, the same resin material as described above can be used.

また、エレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差Vの適正値は、電極5a、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のそれぞれのギャップ長(非接合部9a、非接合部9cにおける互いの距離)に依存する。すなわち、電位差Vは、当該ギャップでの気中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 appropriate value of the potential difference V 0 between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 is the gap length between the electrode 5a and the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 (in the non-joint portion 9a and the non-joint portion 9c). Depending on the distance between each other. That is, it is desirable that the potential difference V 0 is set so that a decrease in potential difference due to air discharge in the gap is reduced.

一般的に、電極5a、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間の非接合部9a、非接合部9c(空隙)における気中放電の発生は、ギャップ長とギャップ間の電位差で決まり、パッシェンの法則におよそ従う。したがって、外力が付与されない時および外力が付与された時の電極5a、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のギャップ長の変化範囲に対して、ギャップ間の電位差が気中放電の発生しない値となるようにエレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差Vを設定することが望ましい。 In general, the occurrence of air discharge in the non-joint portion 9a and non-joint portion 9c (gap) between the electrode 5a, the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 is determined by the gap length and the potential difference between the gaps. Follow the law of Therefore, the potential difference between the gaps does not generate air discharge with respect to the change range of the gap length between the electrode 5a and the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 when the external force is not applied and when the external force is applied. It is desirable to set the potential difference V 0 between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 so as to be a value.

なお、図2(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2(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になっていると考えられる。   In addition, as shown in FIG.2 (b), the electret dielectric material 3a consisting of a porous material 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. 2B, 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.

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。このため、電極5a、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3aとのギャップ長だけでなく、エレクトレット誘電体3aの厚さも容易に変化させることができる。したがって、電極5a、グリッド電極11間の距離が変化しやすくなるとともに、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。   Further, if the holes 4 are present inside the electret dielectric 3a, the electret dielectric 3a as a whole can be easily deformed. For this reason, not only the gap length between the electrode 5a, the grid electrode 11 and the electret dielectric 3a but also the thickness of the electret dielectric 3a can be easily changed. Accordingly, the distance between the electrode 5a and the grid electrode 11 is likely to change, 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、絶縁性の多孔質プラスチックシートまたは多孔質プラスチックフィルム、あるいは絶縁性の多孔質ゴムシートまたは多孔質ゴムフィルム、または絶縁材料繊維からなるシート状繊維体を使用することができる。このよう多孔質体の材質としては、前述した樹脂材料と同様のものを用いることができる。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, an insulating porous plastic sheet or porous plastic film, an insulating porous rubber sheet or porous rubber film, or a sheet-like fibrous body made of insulating material fibers Can be used. As the material for such a porous body, the same resin materials as those described above can be used. In the following description, an example using the electret dielectric 3 having no holes 4 is shown.

また、本発明の振動発電体は、図1(b)に示す振動発電体1aのように、一方のグリッド電極11とエレクトレット誘電体3の間のみにスペーサ7aが設けられたものであっても良い。   Further, the vibration power generation body of the present invention may be one in which the spacer 7a is provided only between one grid electrode 11 and the electret dielectric 3 as in the vibration power generation body 1a shown in FIG. good.

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はスペーサ7cを介さずに直接エレクトレット誘電体3に全面にわたって接合される。この場合でも、他方のグリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のスペーサ7aによって空隙6(ギャップ)が形成される。   The vibration power generator 1a has substantially the same configuration as that of the vibration power generator 1, but the electrode 5a is directly bonded to the electret dielectric 3 over the entire surface without the spacer 7c. Even in this case, the gap 6 (gap) is formed by the spacer 7 a between the other grid electrode 11 and the electret dielectric 3.

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剤、粘着剤などを用いて接合される。但し、接着剤や粘着剤を用いる場合には、接着剤層や粘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 using, for example, heat fusion, an adhesive, or an adhesive. However, when using an adhesive or a pressure-sensitive adhesive, it is desirable to make the adhesive layer or the pressure-sensitive 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.

(振動発電体の発電機構)
次に、本願発明の振動発電体の発電機構について説明する。なお、以下の説明では、振動発電体1aを例にした発電機構を示すが、振動発電体1についても同様の機構によって発電が行われる。図3は、振動発電体1aの使用状態を示す図であり、図4(a)は、図1(b)のA部拡大図である。振動発電体1aを発電させて、負荷回路16側に発電出力を得るにあたっては、電極5bとグリッド電極11とを短絡(ショート)させ、短絡させた電極5bとグリッド電極11と、電極5aとの間に負荷回路16を結線する。このような構成とすることで、後述するようにエレクトレット誘電体3の外側に生じている電界により電極5bとグリッド電極11の双方に静電誘導された電荷を負荷回路16側に取り出すことができるため、振動発電体1aの発電効率を高めることができる。
(Power generation mechanism of vibration power generator)
Next, the power generation mechanism of the vibration power generator of the present invention will be described. In the following description, a power generation mechanism taking the vibration power generation body 1a as an example is shown. FIG. 3 is a diagram illustrating a usage state of the vibration power generator 1a, and FIG. 4A is an enlarged view of a portion A in FIG. 1B. When the vibration power generator 1a is caused to generate power and obtain a power generation output on the load circuit 16 side, the electrode 5b and the grid electrode 11 are short-circuited (short-circuited), and the shorted electrode 5b, the grid electrode 11 and the electrode 5a The load circuit 16 is connected between them. By adopting such a configuration, as will be described later, it is possible to take out the charges electrostatically induced in both the electrode 5b and the grid electrode 11 by the electric field generated outside the electret dielectric 3 to the load circuit 16 side. Therefore, the power generation efficiency of the vibration power generator 1a can be increased.

図4(a)に示すように、定常状態では、電極5bとグリッド電極11との間、およびグリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間の非接合部9a(空隙6)、非接合部9b(空隙6)においてスペーサ7a、7bのそれぞれの間隔、厚みに応じた空隙が形成される。   As shown in FIG. 4A, in a steady state, the non-joining part 9a (gap 6) and the non-joining part 9b between the electrode 5b and the grid electrode 11 and between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 are used. In (gap 6), a gap corresponding to the spacing and thickness of the spacers 7a and 7b is formed.

この状態から、図4(b)に示すように、外力Cが振動発電体1aの厚さ方向に付与されると、電極5b、および電極5bと接触するグリッド電極11が変形する。この際、空隙6での互いの距離が変化し、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3が接触することもできる。従って、この空隙6(非接合部9a、9bにおけるギャップ)での互いの距離の変化により、電極5aおよびグリッド電極11に電荷が静電誘導されて発電する。   From this state, as shown in FIG. 4B, when the external force C is applied in the thickness direction of the vibration power generator 1a, the electrode 5b and the grid electrode 11 in contact with the electrode 5b are deformed. At this time, the mutual distance in the gap 6 changes, and the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 can be in contact with each other. Therefore, electric charges are electrostatically induced in the electrode 5a and the grid electrode 11 due to a change in the distance between the gaps 6 (the gaps in the non-joined portions 9a and 9b) to generate electric power.

なお、外力の付与がなくなり、定常状態に戻る際も、同様の空隙6の互いの距離の変化により発電する。このように、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との厚さ方向の互いの距離が、スペーサ7aの厚みから0(互いに接触する状態)の範囲で変形することができる。なお、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との互いの距離変化に伴う発電出力電圧は、グリッド電極11が変形によってエレクトレット誘電体3と接触する直前および剥離した直後に最も高くなる。   In addition, when no external force is applied and the state returns to a steady state, power is generated by the change in the distance between the similar gaps 6. In this way, the distance between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 in the thickness direction can be deformed in a range from the thickness of the spacer 7a to 0 (in a state where they are in contact with each other). In addition, the power generation output voltage accompanying the mutual change in the distance between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 is highest immediately before the grid electrode 11 contacts the electret dielectric 3 due to deformation and immediately after peeling.

ここで、電極5bとエレクトレット誘電体3との互いの距離も変化することによって電極5bにもグリッド電極11と同一極性の電荷が静電誘導される。このため、グリッド電極11と電極5bとを短絡(ショート)させて、グリッド電極11と電極5bとに静電誘導された電荷を負荷回路16側に取り出せるようにすることが望ましい。電極5bとエレクトレット誘電体3との互いの距離変化で電極5bに電荷が静電誘導されるのは、電磁気学的に考えると、以下の原理による。エレクトレット誘電体3に帯電する電荷から生じる電気力線の大部分はグリッド電極11の表面に誘起される電荷と結線しているが、電気力線の一部はグリッド電極11の開孔部を介して電極5bの表面に誘起される電荷と結線している。この結果、グリッド電極11と電極5bとの互いの距離が変化することで、電極5bに誘起される電荷が変化するため、これにより電極5bに電荷が静電誘導される。なお、以降では、グリッド電極11および電極5aと、エレクトレット誘電体3との互いの距離変化に伴う発電機構を中心に記述する。すなわち、外力Cの付与による前述の発電機構と、電極5bとグリッド電極11とがおよそ連動して変形することによるグリッド電極11への静電誘導に伴う発電機構とは、基本的には同様であるため、グリッド電極11と電極5bとを短絡(ショート)した状態での発電機構の記載は省略する。   Here, when the mutual distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 also changes, the same polarity of charge as that of the grid electrode 11 is electrostatically induced in the electrode 5b. For this reason, it is desirable that the grid electrode 11 and the electrode 5b are short-circuited (short-circuited) so that the electrostatic charge induced by the grid electrode 11 and the electrode 5b can be taken out to the load circuit 16 side. When the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is changed, the electric charge is electrostatically induced in the electrode 5b based on the following principle from an electromagnetic viewpoint. Most of the electric lines of force generated from the electric charge charged in the electret dielectric 3 are connected to the charges induced on the surface of the grid electrode 11, but a part of the electric lines of force pass through the openings of the grid electrode 11. Thus, it is connected to the charge induced on the surface of the electrode 5b. As a result, since the mutual distance between the grid electrode 11 and the electrode 5b changes, the charge induced in the electrode 5b changes, so that the charge is electrostatically induced in the electrode 5b. In the following description, the power generation mechanism accompanying the change in the distance between the grid electrode 11 and the electrode 5a and the electret dielectric 3 will be mainly described. That is, the above-described power generation mechanism by the application of the external force C and the power generation mechanism accompanying electrostatic induction to the grid electrode 11 due to the deformation of the electrode 5b and the grid electrode 11 are basically the same. Therefore, the description of the power generation mechanism in a state where the grid electrode 11 and the electrode 5b are short-circuited (short-circuited) is omitted.

なお、図示は省略するが、外力によって、図1(a)の振動発電体1で発電を行う場合には、非接合部9cにおいて、電極5aとエレクトレット誘電体3との距離も変化し、これに伴う電極5a、5b(グリッド電極11と短絡した状態)への電荷の静電誘導も行われる。すなわち、振動発電体1では、非接合部9a、9cにおけるグリッド電極11(電極5bと短絡した状態)とエレクトレット誘電体3との距離変化と、電極5aとエレクトレット誘電体3との距離変化との双方に伴って電極5aと電極5b(グリッド電極11と短絡した状態)に電荷が静電誘導されて発電する。   Although illustration is omitted, when power is generated by the vibration power generator 1 of FIG. 1A due to external force, the distance between the electrode 5a and the electret dielectric 3 also changes at the non-joint portion 9c. As a result, electrostatic induction of charges to the electrodes 5a and 5b (in a state of being short-circuited with the grid electrode 11) is also performed. That is, in the vibration power generator 1, the change in the distance between the grid electrode 11 (in a state short-circuited with the electrode 5 b) and the electret dielectric 3 in the non-joint portions 9 a and 9 c and the change in the distance between the electrode 5 a and the electret dielectric 3. Along with this, electric charges are electrostatically induced in the electrode 5a and the electrode 5b (in a state short-circuited with the grid electrode 11) to generate electricity.

ここで、振動発電体1は、電極5aとグリッド電極11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で発電を行うため、電極5aとグリッド電極11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)が一致しないと、双方の距離変化によって電極5aとグリッド電極11(電極5b)間に生じる互いの発電出力電圧が打ち消しあう恐れがある。したがって、振動発電体1の全体で効率よく発電を行うためには、電極5a、5b、グリッド電極11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(位相)を振動発電体1の各部で一致させることが望ましい。例えば、グリッド電極11および電極5aが、エレクトレット誘電体3と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1の各部で一致させることが望ましい。   Here, since the vibration power generator 1 generates power by changing the distance between each of the electrode 5a and the grid electrode 11 and the electret dielectric 3, each of the electrode 5a and the grid electrode 11, the electret dielectric 3 and If the distance change direction and the timing (phase) do not coincide with each other, the power generation output voltages generated between the electrode 5a and the grid electrode 11 (electrode 5b) may cancel each other due to the distance change. Therefore, in order to efficiently generate power in the entire vibration power generation body 1, the direction and timing (phase) of the distance change between the electrodes 5 a and 5 b, the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 are changed in each part of the vibration power generation body 1. It is desirable to match. For example, when the grid electrode 11 and the electrode 5 a are repeatedly contacted and peeled off from the electret dielectric 3, it is desirable to match the timing of the contact and peeling at each part of the vibration power generator 1.

このように、外力Cの付与に対してエレクトレット誘電体3の表裏で電極5a、5b、グリッド電極11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は、エレクトレット誘電体3の表裏におけるスペーサ7a、7cの平面配置を一致させ、グリッド電極11の表裏におけるスペーサ7a、7bの平面配置を一致させることが望ましい。すなわち、図1(a)の振動発電体1では、スペーサ7a、7b、7cのすべての平面配置を一致させることが望ましい。   Thus, in order to match the direction and timing of the distance change between the electrodes 5a and 5b, the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 on the front and back of the electret dielectric 3 with respect to the application of the external force C, the electret dielectric 3 It is desirable that the planar arrangements of the spacers 7a and 7c on the front and back sides of the grid electrode 11 are made to coincide, and the planar arrangements of the spacers 7a and 7b on the front and back sides of the grid electrode 11 are made to coincide. That is, in the vibration power generator 1 of FIG. 1A, it is desirable that all the planar arrangements of the spacers 7a, 7b, and 7c are made to coincide.

一方、図1(b)の振動発電体1aでは、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、他方のグリッド電極11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が行われる。したがって、図1(a)の振動発電体1のように、電極5aとグリッド電極11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)を一致させる必要はない。   On the other hand, in the vibration power generator 1a of FIG. 1B, 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 other grid electrode 11 and the electret dielectric 3. Done. Therefore, unlike the vibration power generator 1 of FIG. 1A, it is not necessary to make the distance change direction and timing (phase) of each of the electrode 5a, the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 coincide with each other.

なお、図1(b)の振動発電体1aにおいて、スペーサ7a、7bの材質にもよるが、外力による非接合部9a、9b(空隙6)のギャップ長の変化と比較して、スペーサ7a、7bを設けた部位では、電極5a、5b、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との距離の変化が小さいため、発電には寄与しにくい。したがって、平面視にてスペーサ7a、7bは、できるだけ小さくし、かつ振動発電体1aに占めるスペーサ7a、7bの総面積をできるだけ小さくすることが望ましい。また、非接合部9a、9b(空隙6)において所望のギャップ長を保持することができる程度に、間隔をできるだけあけてスペーサ7a、7bを配置することが望ましい。また、図1(a)の振動発電体1の場合にも、同様に、平面視にてスペーサ7a、7b、7cをできるだけ小さくし、かつ、非接合部9a、9b、9c(空隙6)において所望のギャップ長を保持することができる程度に、間隔をできるだけあけてスペーサ7a、7b、7cを配置することが望ましい。   In the vibration power generator 1a of FIG. 1B, the spacers 7a, 7b are compared with the change in the gap length of the non-joined portions 9a, 9b (gap 6) due to an external force, depending on the material of the spacers 7a, 7b. Since the change of the distances between the electrodes 5a and 5b, the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 is small in the portion provided with 7b, it is difficult to contribute to power generation. Therefore, it is desirable that the spacers 7a and 7b be as small as possible in plan view and that the total area of the spacers 7a and 7b in the vibration power generator 1a be as small as possible. In addition, it is desirable to arrange the spacers 7a and 7b with a space as much as possible so that a desired gap length can be maintained in the non-joined portions 9a and 9b (gap 6). Also in the case of the vibration power generator 1 of FIG. 1A, similarly, the spacers 7a, 7b, 7c are made as small as possible in plan view, and the non-joining portions 9a, 9b, 9c (gap 6) It is desirable to arrange the spacers 7a, 7b, and 7c with an interval as much as possible so that a desired gap length can be maintained.

なお、振動発電体1、1aともに、後述するように、エレクトレット誘電体の帯電処理の面から、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間の非接合部9aと、グリッド電極11と電極5bとの間の非接合部9bとの平面配置を一致させることが望ましい。このような構成とすることで、電極5bとグリッド電極11との間の非接合部9bで気中放電を発生させ、その際の非接合部9bと平面配置が一致するグリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間の非接合部9aを流れる電流を調整することによって、非接合部9aに面するエレクトレット誘電体3の表面を効果的に帯電処理することができる。   In addition, as will be described later, the vibration power generators 1 and 1a have a non-joint portion 9a between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3, the grid electrode 11 and the electrode 5b, in terms of electret dielectric charging. It is desirable to match the planar arrangement with the non-joining portion 9b between the two. By adopting such a configuration, an air discharge is generated at the non-joint portion 9b between the electrode 5b and the grid electrode 11, and the grid electrode 11 and the electret dielectric whose plane arrangement coincides with the non-joint portion 9b at that time. By adjusting the current flowing through the non-joining portion 9a between the body 3 and the body 3, the surface of the electret dielectric 3 facing the non-joining portion 9a can be effectively charged.

ここで、図1(b)の振動発電体1aは、スペーサ7cの厚み分だけ、振動発電体1と比較して全厚を薄くすることができる。また、前述した様に、振動発電体1aは、表裏の発電のタイミング等を一致させる必要がないため、構造を簡易にできる。したがって、コスト減や、薄肉化が可能である点などを考慮すれば、振動発電体1の構造と比較して発電量は若干下がるものの、振動発電体1aを用いる利点もある。なお、以下の説明では、図1(b)に示した振動発電体1aのように、グリッド電極11側にのみスペーサ7aを設け、電極5aとエレクトレット誘電体3とは全面で接合される例について説明するが、以下の各実施形態において、図1(a)に示した振動発電体1のように電極5a側にスペーサ7cを設けてもよい。   Here, the vibration power generation body 1a of FIG. 1B can be made thinner than the vibration power generation body 1 by the thickness of the spacer 7c. Further, as described above, the vibration power generator 1a does not need to match the power generation timings of the front and back surfaces, and thus the structure can be simplified. Therefore, considering the cost reduction and thinning, the power generation amount is slightly lower than that of the structure of the vibration power generator 1, but there is an advantage of using the vibration power generator 1a. In the following description, as in the vibration power generator 1a shown in FIG. 1B, a spacer 7a is provided only on the grid electrode 11 side, and the electrode 5a and the electret dielectric 3 are joined over the entire surface. As will be described, in each of the following embodiments, a spacer 7c may be provided on the electrode 5a side as in the vibration power generator 1 shown in FIG.

(振動発電体の帯電処理方法)
次に、振動発電体1aのエレクトレット誘電体3への帯電処理方法の一実施形態について説明する。図5に示すように、振動発電体1aに対し、グリッド電極11と電極5aとの間に、電極5aを基準電位としてグリッド電極11に負極性の直流電圧を印加するためのグリッド電圧電源17を接続する。また、電極5aと電極5bとの間に、電極5aを基準電位として電極5bに負極性の直流高電圧を印加するための直流高電圧電源19を接続する。このとき、エレクトレット誘電体3を効率的に帯電処理させるために、グリッド電極11と電極5bに印加する直流電圧極性を一致させ、かつ、電極5bに印加する直流高電圧をグリッド電極11に印加するグリッド電圧より大きくすることが望ましい。このようにすることで、グリッド電極11と電極5bとの間に直流高電圧を印加して、グリッド電極11と電極5bとの間の非接合部9bにてコロナ放電などの気中放電を発生させエレクトレット誘電体3を帯電処理する。エレクトレット誘電体3の帯電電位及び帯電極性に関しては、グリッド電極11に印加する直流電圧の大きさと極性の制御によって、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のギャップ(非接合部9a)に流れる電流を制御することで容易に調整することができる。なお、本実施形態では、電極5aを基準電位として、グリッド電極11、電極5bへ印加する直流電圧の極性を負極性としているが、正極性の直流電圧を印加してもよい。
(Method for electrification of vibration power generator)
Next, an embodiment of a charging method for the electret dielectric 3 of the vibration power generator 1a will be described. As shown in FIG. 5, a grid voltage power supply 17 for applying a negative DC voltage to the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential is provided between the grid electrode 11 and the electrode 5a. Connecting. Further, a DC high voltage power supply 19 for applying a negative DC high voltage to the electrode 5b is connected between the electrode 5a and the electrode 5b with the electrode 5a as a reference potential. At this time, in order to efficiently charge the electret dielectric 3, the DC voltage polarity applied to the grid electrode 11 and the electrode 5 b is matched, and a DC high voltage applied to the electrode 5 b is applied to the grid electrode 11. It is desirable to make it larger than the grid voltage. By doing so, a DC high voltage is applied between the grid electrode 11 and the electrode 5b, and an air discharge such as corona discharge is generated at the non-joint portion 9b between the grid electrode 11 and the electrode 5b. The electret dielectric 3 is charged. With respect to the electrification potential and electrification polarity of the electret dielectric 3, the electret dielectric 3 flows through the gap (non-joint portion 9 a) between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 by controlling the magnitude and polarity of the DC voltage applied to the grid electrode 11. It can be easily adjusted by controlling the current. In the present embodiment, the electrode 5a is used as a reference potential, and the polarity of the DC voltage applied to the grid electrode 11 and the electrode 5b is negative. However, a positive DC voltage may be applied.

ここで、振動発電体1aの使用を考えた場合におけるエレクトレット誘電体3の帯電処理時の帯電電位(エレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差)について考える。エレクトレット誘電体3への帯電処理後に、振動発電体1aへの外力付与による変形時または外力付与しない定常状態において、振動発電体1aでのグリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間の非接合部9aにおいて気中放電が発生すると、エレクトレット誘電体3の表面電位が低下する恐れがある。一般に、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3とのギャップ(非接合部9a、空隙6)における気中放電の発生は、ギャップ長とギャップ間の電位差で決まり、パッシェンの法則におよそ従う。従って、振動発電体1aに外力が付与された時のグリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のギャップ長の変化範囲に対して気中放電が発生しないギャップ間の電位差となるようにエレクトレット誘電体3の表面と裏面のとの電位差に設定することが望ましい。例えば、外力が付与されない時のギャップ長が100μmであるとすると、外力を付与した時のギャップ長の変化範囲は0〜100μmとなる。そのギャップ長の変化範囲に対しては、エレクトレット誘電体3の表面と裏面のとの電位差を500V程度以上に設定すると気中放電が発生する。一方、ギャップ間で気中放電が発生した場合には、気中放電発生後のエレクトレット誘電体3の表面と裏面との電位差は略150〜500V程度となる。従って、本発明において、ギャップ長が100μmの場合には、エレクトレット誘電体3の表面と裏面のとの電位差が150〜500V程度となるように帯電処理を行うことが望ましい。   Here, a charging potential (potential difference between the front surface and the back surface of the electret dielectric 3) during charging of the electret dielectric 3 when the use of the vibration power generator 1a is considered will be considered. After the electret dielectric 3 is charged, a non-joint portion between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 in the vibration power generator 1a in a deformation state due to the external force applied to the vibration power generator 1a or in a steady state where no external force is applied. If air discharge occurs at 9a, the surface potential of the electret dielectric 3 may be lowered. In general, the occurrence of air discharge in the gap between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 (non-joined portion 9a, gap 6) is determined by the gap length and the potential difference between the gaps, and roughly follows Paschen's law. Therefore, the electret dielectric is set so that the potential difference between the gaps in which no air discharge occurs with respect to the change range of the gap length between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 when an external force is applied to the vibration power generator 1a. It is desirable to set the potential difference between the front surface and the back surface of the body 3. For example, if the gap length when an external force is not applied is 100 μm, the change range of the gap length when an external force is applied is 0 to 100 μm. With respect to the change range of the gap length, air discharge occurs when the potential difference between the front surface and the back surface of the electret dielectric 3 is set to about 500 V or more. On the other hand, when an air discharge occurs between the gaps, the potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 after the air discharge is about 150 to 500V. Therefore, in the present invention, when the gap length is 100 μm, it is desirable to perform the charging process so that the potential difference between the front surface and the back surface of the electret dielectric 3 is about 150 to 500V.

また、エレクトレット誘電体3が、所定の帯電電位に帯電処理が行われたかを確認するために、グリッド電極11と電極5aとの間に流れる電流を、例えばデジタルエレクトロメータ等で検出してもよい。この際、エレクトレット誘電体3とグリッド電極11とのギャップ間(非接合部9a)において、エレクトレット誘電体3とグリッド電極11との電位差がなくなった場合、すなわちエレクトレット誘電体3がグリッド電極11に印加した直流電圧と同じ帯電電位(電極5aを基準電位としたグリッド電極11と対向するエレクトレット誘電体3の表面電位)になった場合、グリッド電極11と電極5aとの間に流れる電流値がゼロ、または定常状態(ある値で一定)となる。このように、グリッド電極11と対向するエレクトレット誘電体3の表面がグリッド電極11に印加する直流電圧で設定される所定の帯電電位になったことを確認することができる。   Further, in order to confirm whether the electret dielectric 3 has been charged to a predetermined charging potential, the current flowing between the grid electrode 11 and the electrode 5a may be detected by, for example, a digital electrometer. . At this time, when there is no potential difference between the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 between the gaps between the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 (non-junction portion 9 a), that is, the electret dielectric 3 is applied to the grid electrode 11. When the charging potential is the same as the direct current voltage (the surface potential of the electret dielectric 3 facing the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential), the value of the current flowing between the grid electrode 11 and the electrode 5a is zero. Or it becomes a steady state (it is constant at a certain value). In this way, it can be confirmed that the surface of the electret dielectric 3 facing the grid electrode 11 has reached a predetermined charging potential set by a DC voltage applied to the grid electrode 11.

以上、本実施の形態の振動発電体1、1aによれば、グリッド電極11を有するため、エレクトレット誘電体3の両側に電極5a、5b等を配置した状態で、すなわち振動発電体1、1aを構成した状態で容易にエレクトレット誘電体3の帯電処理を行うことができる。この際、グリッド電極11と電極5aとの間に印加するグリッド電圧を制御することで、エレクトレット誘電体3の帯電電位を容易に制御することができる。また、エレクトレット誘電体3が所望の電位に帯電したかどうかを容易に知ることができる。また、振動発電体1、1aの所定時間使用後に、エレクトレット誘電体3の表面電位(帯電電位)が低下した際には、容易に再度の帯電処理を行うことで表面電位(帯電電位)を回復させることができる。   As described above, according to the vibration power generators 1 and 1a of the present embodiment, since the grid electrodes 11 are provided, the electrodes 5a and 5b and the like are arranged on both sides of the electret dielectric 3, that is, the vibration power generators 1 and 1a are arranged. The electret dielectric 3 can be easily charged in the configured state. At this time, the charging potential of the electret dielectric 3 can be easily controlled by controlling the grid voltage applied between the grid electrode 11 and the electrode 5a. Further, it can be easily known whether or not the electret dielectric 3 is charged to a desired potential. In addition, when the surface potential (charging potential) of the electret dielectric 3 is lowered after the vibration power generators 1 and 1a have been used for a predetermined time, the surface potential (charging potential) is easily recovered by performing another charging process. Can be made.

なお、上述の例において、直流高電圧電源19に代えて、交流電源を用い、電極5a、5b間に交流電圧を付加してもよい。電極5a、5b間に交流電圧を印加した場合にも、電極5bとグリッド電極11との間に交流電圧が印加されることによって、電極5bとグリッド電極との間のギャップ間(非接合部9b)で気中放電を発生させることができる。また、この場合にも、グリッド電極11と電極5aとの間に印加されるグリッド電圧を制御することによって、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のギャップ(非接合部9a)を流れる電流を制御することができる。このため、エレクトレット誘電体3の帯電電位を容易に制御することができる。   In the above-described example, an AC power supply may be used instead of the DC high voltage power supply 19 and an AC voltage may be applied between the electrodes 5a and 5b. Even when an AC voltage is applied between the electrodes 5a and 5b, an AC voltage is applied between the electrode 5b and the grid electrode 11, so that a gap between the electrode 5b and the grid electrode (non-joint portion 9b) is applied. ) Can generate air discharge. Also in this case, the current flowing through the gap (non-junction portion 9a) between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 is controlled by controlling the grid voltage applied between the grid electrode 11 and the electrode 5a. Can be controlled. For this reason, the electrification potential of the electret dielectric 3 can be easily controlled.

<実施形態2>
図6は、振動発電体1bを示す図である。なお、以下の説明において、振動発電体1、1aと同様の機能を奏する構成は、図1等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、前述した様に、以下の説明では、電極5a側にはスペーサ7cを設けない例を示すが、電極5aとエレクトレット誘電体3との間にスペーサ7cを設けてもよい。
<Embodiment 2>
FIG. 6 is a diagram showing the vibration power generator 1b. Note that in the following description, the same functions as those of the vibration power generators 1 and 1a are denoted by the same reference numerals as in FIG. Further, as described above, in the following description, an example in which the spacer 7c is not provided on the electrode 5a side is shown, but the spacer 7c may be provided between the electrode 5a and the electret dielectric 3.

振動発電体1bは、振動発電体1aと略同様の構成であるが、振動発電体1aの外表面側の電極5a、5bの表面に樹脂層13が積層して構成されている点で異なる。このような樹脂層13は、電極5a、5bとは接着剤や粘着剤、熱溶着等によって接合したものであってもよく、いずれにせよ、電極5a、5bの表面に樹脂層13を形成できればよい。   The vibration power generation body 1b has substantially the same configuration as the vibration power generation body 1a, but differs in that a resin layer 13 is laminated on the surface of the electrodes 5a and 5b on the outer surface side of the vibration power generation body 1a. Such a resin layer 13 may be bonded to the electrodes 5a and 5b by an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, heat welding, or the like, and in any case, as long as the resin layer 13 can be formed on the surfaces of the electrodes 5a and 5b. Good.

樹脂層13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、ポリ塩化ビニルや、アクリル系、ポリイミド系、ポリアミド系、フッ素系といったプラスチック系の樹脂や、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、フッ素系ゴムといったゴム系の樹脂を用いることができる。   Examples of the resin layer 13 include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, plastic resins such as acrylic, polyimide, polyamide, and fluorine, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, and urethane rubber. Further, rubber resins such as chloroprene rubber, silicone rubber, and fluorine rubber can be used.

第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、樹脂層13を設けることで、電極5a、5bと周囲環境との電気絶縁を確保し、電極5a、5bの耐水性や耐湿性、耐久性を向上させることができる。また、電極5a、5bへの外傷などを防止することができる。   According to the second embodiment, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained. Moreover, by providing the resin layer 13, electrical insulation between the electrodes 5a and 5b and the surrounding environment can be ensured, and the water resistance, moisture resistance, and durability of the electrodes 5a and 5b can be improved. In addition, damage to the electrodes 5a and 5b can be prevented.

また、樹脂層13を設けることにより、外力によって電極5a、5bが変形した後、外力が除荷された際に元の形状に戻ろうとする復元力、すなわち定常状態での形状への復元力が強くなり発電効率が高まる。すなわち、外力変化に対する電極5bとグリッド電極11との間のギャップ部(非接合部9b)の互いの距離変化の追従性を向上させ、したがってグリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間のギャップ部(非接合部9a)の互いの距離変化の追従性を向上させることができるため、振動発電体1bの発電効率の向上を図ることができる。   In addition, by providing the resin layer 13, after the electrodes 5a and 5b are deformed by an external force, when the external force is unloaded, the restoring force to return to the original shape, that is, the restoring force to the shape in the steady state is obtained. Power generation efficiency increases. That is, the followability of the mutual distance change of the gap part (non-joint part 9b) between the electrode 5b and the grid electrode 11 with respect to the external force change is improved, and therefore the gap part between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 is improved. Since it is possible to improve the follow-up capability of the distance changes of the (non-joined portion 9a), it is possible to improve the power generation efficiency of the vibration power generator 1b.

<実施形態3>
図7に示す振動発電体1cは、振動発電体1aと略同様の構成であるが、電極5bとグリッド電極11との間に誘電体層15が設けられる点で異なる。誘電体層15は、電極5bとグリッド電極11とに接合される。誘電体層15は、可撓性および絶縁性を有する材料であり、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料、または、エレクトレット誘電体3への帯電処理の頻度が多い場合には、パラキシリレン系ポリマーやポリイミド系の樹脂が望ましい。
<Embodiment 3>
The vibration power generation body 1c shown in FIG. 7 has substantially the same configuration as the vibration power generation body 1a, but differs in that a dielectric layer 15 is provided between the electrode 5b and the grid electrode 11. Dielectric layer 15 is bonded to electrode 5b and grid electrode 11. The dielectric layer 15 is a material having flexibility and insulation. For example, when the frequency of the charging process to the electret dielectric 3 is high such as a resin material such as polypropylene, polyethylene, or polyethylene terephthalate, paraxylylene is used. A polymer or polyimide resin is desirable.

また、グリッド電極11の開孔部において、低い電界で誘電体バリア放電を発生させるためには、誘電体層15としては、比誘電率が高い材料が望ましい。また、誘電体層15としては、例えば絶縁性の多孔質プラスチックシートまたは多孔質プラスチックフィルム、あるいは絶縁性の多孔質ゴムシートまたは多孔質ゴムフィルム、または絶縁材料繊維からなるシート状繊維体、さらに強誘電ポリマーシート等を使用することができる。誘電体層15に用いる多孔質体の材質としては、前述した樹脂材料と同様のものを用いることができる。   Further, in order to generate a dielectric barrier discharge with a low electric field in the opening portion of the grid electrode 11, a material having a high relative dielectric constant is desirable for the dielectric layer 15. The dielectric layer 15 may be, for example, an insulating porous plastic sheet or porous plastic film, an insulating porous rubber sheet or porous rubber film, or a sheet-like fiber body made of insulating material fibers, A dielectric polymer sheet or the like can be used. As the material of the porous body used for the dielectric layer 15, the same resin material as described above can be used.

また、誘電体層15としては、不織布を用いることもできる。このような不織布の材質としては、前述した樹脂材料と同様のものを用いることができる。   The dielectric layer 15 can also be a non-woven fabric. As the material of such a nonwoven fabric, the same resin material as described above can be used.

図8は、振動発電体1cを帯電処理する状態を示す図である。図8に示すように、振動発電体1cに対し、グリッド電極11と電極5aとの間に、電極5aを基準電位としてグリッド電極11に負極性の直流電圧を印加するためのグリッド電圧電源17を接続する。また、電極5aと電極5bとの間に、高周波交流電圧を印加するための高周波交流高電圧電源21を接続する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the vibration power generator 1c is charged. As shown in FIG. 8, a grid voltage power source 17 for applying a negative DC voltage to the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential is provided between the grid electrode 11 and the electrode 5a. Connecting. Further, a high frequency AC high voltage power source 21 for applying a high frequency AC voltage is connected between the electrode 5a and the electrode 5b.

この状態で、グリッド電極11と電極5aとの間に直流電圧を印加するとともに、電極5aと電極5bとの間に1kHz程度ないし数kHz以上の高周波交流高電圧を印加する。この結果、グリッド電極11と電極5bとの間に交流電圧が印加され、グリッド電極11の開孔部における誘電体層15とグリッド電極11と空気とが重なる部位(接する部位)の近傍において誘電体バリア放電による気中放電を発生させることができ、エレクトレット誘電体3を帯電処理することができる。なお、エレクトレット誘電体3の帯電電位および帯電極性に関しては、グリッド電極11に印加する直流電圧および電圧極性で制御することができる。   In this state, a DC voltage is applied between the grid electrode 11 and the electrode 5a, and a high-frequency AC high voltage of about 1 kHz to several kHz or more is applied between the electrode 5a and the electrode 5b. As a result, an alternating voltage is applied between the grid electrode 11 and the electrode 5b, and the dielectric is formed in the vicinity of the portion where the dielectric layer 15, the grid electrode 11 and the air overlap (contact portion) in the opening portion of the grid electrode 11. Airborne discharge due to barrier discharge can be generated, and electret dielectric 3 can be charged. In addition, the charging potential and charging polarity of the electret dielectric 3 can be controlled by the DC voltage and voltage polarity applied to the grid electrode 11.

またこの場合も、エレクトレット誘電体3に対し所定の帯電電位に帯電処理が行われたかを確認するために、グリッド電極11と電極5aとの間に流れる電流を、例えばデジタルエレクトロメータ等で検出してもよい。   Also in this case, in order to confirm whether the electret dielectric 3 has been charged to a predetermined charging potential, the current flowing between the grid electrode 11 and the electrode 5a is detected by, for example, a digital electrometer. May be.

なお、誘電体層15を形成する場合において、グリッド電極11と電極5bとの双方に誘電体層15を全面にわたって接合しなくてもよい。例えば、図9に示す振動発電体1dのように、グリッド電極11と対向する電極5bの表面と誘電体層15とを全面にわたって接合し、誘電体層15とグリッド電極11との間には、スペーサ7bを設けてもよい。このようにしても、振動発電体1cと同様の効果を得ることができる。すなわち、グリッド電極11と電極5bとの間に交流電圧を印加することで、誘電体層15とグリッド電極11との間のギャップ(非接合部9b)での誘電体バリア放電による気中放電を発生させ、電極5aとグリッド電極11との間に印加した直流電圧の大きさと電圧極性によって、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3の間のギャップ(非接合部9a)を流れる電流を制御することができる。このため、エレクトレット誘電体3の帯電電位と帯電極性を容易に制御することができる。   In the case where the dielectric layer 15 is formed, the dielectric layer 15 may not be bonded to the entire surface of both the grid electrode 11 and the electrode 5b. For example, like the vibration power generator 1d shown in FIG. 9, the surface of the electrode 5b facing the grid electrode 11 and the dielectric layer 15 are bonded over the entire surface, and between the dielectric layer 15 and the grid electrode 11, A spacer 7b may be provided. Even if it does in this way, the effect similar to the vibration electric power generation body 1c can be acquired. That is, by applying an AC voltage between the grid electrode 11 and the electrode 5b, an air discharge due to a dielectric barrier discharge in the gap (non-joint portion 9b) between the dielectric layer 15 and the grid electrode 11 is generated. The current flowing through the gap (non-junction portion 9a) between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 can be controlled by the magnitude and voltage polarity of the DC voltage applied between the electrode 5a and the grid electrode 11. it can. For this reason, the charging potential and charging polarity of the electret dielectric 3 can be easily controlled.

また、図10に示す振動発電体1eのように、電極5bと対向するグリッド電極11の表面と誘電体層15とを全面にわたって接合し、誘電体層15と電極5bとの間には、スペーサ7bを設けてもよい。また、この場合において、誘電体層15にもグリッド電極11の開孔部と同様の開孔部を形成し、グリッド電極11の開孔部と誘電体層15の開孔部の位置を略一致させた形で双方を接合してもよい。この場合、例えば、電極5bと対向するグリッド電極11の表面側にのみ、誘電体層15を被覆させてもよい。このようにしても、振動発電体1cと同様の効果を得ることができる。   Further, like the vibration power generator 1e shown in FIG. 10, the surface of the grid electrode 11 facing the electrode 5b and the dielectric layer 15 are joined over the entire surface, and a spacer is provided between the dielectric layer 15 and the electrode 5b. 7b may be provided. In this case, an opening similar to the opening of the grid electrode 11 is also formed in the dielectric layer 15, and the positions of the opening of the grid electrode 11 and the opening of the dielectric layer 15 are substantially the same. You may join both in the shape made. In this case, for example, the dielectric layer 15 may be covered only on the surface side of the grid electrode 11 facing the electrode 5b. Even if it does in this way, the effect similar to the vibration electric power generation body 1c can be acquired.

第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、電極5bとグリッド電極11との間に誘電体層15を設けることで、エレクトレット誘電体3の帯電処理時において、グリッド電極11と電極5bとの短絡(ショート)を防ぐことができる。また、電極5bとグリッド電極11との間に空隙(非接合部)がない(または小さい)ことから、振動発電体1cに対して外力が付与された際、電極5bの変形が直接グリッド電極11に伝達し、効率的にグリッド電極11を変形させることで、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3との間の空隙部(非接合部9a)において互いの距離を変化させることができる。この結果、振動発電体1cの発電効率が向上する。   According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, by providing the dielectric layer 15 between the electrode 5b and the grid electrode 11, it is possible to prevent a short circuit between the grid electrode 11 and the electrode 5b during the electret dielectric 3 charging process. In addition, since there is no (or small) gap (non-joint portion) between the electrode 5b and the grid electrode 11, when an external force is applied to the vibration power generator 1c, the deformation of the electrode 5b is directly applied to the grid electrode 11. The distance between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 can be changed in the gap portion (non-joined portion 9a) by efficiently transmitting the power to the grid electrode 11. As a result, the power generation efficiency of the vibration power generator 1c is improved.

(実施例1)
本発明の具体的な実施例を示す。振動発電体としては、図6に示した構造(振動発電体1b)のものを用いた。振動発電体1bのサイズは、300mm×300mm×0.4mmとした。また、電極5a、5bとして厚さ12μmのアルミニウム箔を用いた。電極5bのアルミニウム箔に関しては、後述するグリッド電極11と対向する面に対してプラズマエッチングによる表面処理を施すことによって適度な粗面化処理を施した。電極5aは、エレクトレット誘電体3と全面にわたって接着剤(厚さ数μm)によるドライラミネート法によって接合した。樹脂層13として厚さ30μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用い、それらを接着剤(厚さ数μm)によるドライラミネート法によって電極5a、5bに接合した。エレクトレット誘電体3としては、厚さ30μmのPETフィルムを用いた。
Example 1
The specific Example of this invention is shown. As the vibration power generator, the one having the structure (vibration power generator 1b) shown in FIG. 6 was used. The size of the vibration power generator 1b was set to 300 mm × 300 mm × 0.4 mm. Moreover, 12-micrometer-thick aluminum foil was used as electrode 5a, 5b. With respect to the aluminum foil of the electrode 5b, an appropriate surface roughening treatment was performed by subjecting the surface facing the grid electrode 11 described later to a surface treatment by plasma etching. The electrode 5a was bonded to the electret dielectric 3 over the entire surface by a dry laminating method using an adhesive (thickness of several μm). A PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 30 μm was used as the resin layer 13, and these were joined to the electrodes 5a and 5b by a dry laminating method using an adhesive (thickness of several μm). As the electret dielectric 3, a PET film having a thickness of 30 μm was used.

グリッド電極11としては、素線径0.1mm、30メッシュのステンレス製のメッシュ電極を用いた。スペーサ7a、7bとしては絶縁性の接着性シートを用いた。この絶縁性の接着性シートを5mmの直径で円形に千鳥抜きすることによって、直径5mmの円形の開孔部を設け、円形の開孔部を設けた接着性シートを介して電極5bとグリッド電極11、およびグリッド電極11とエレクトレット誘電体3とをそれぞれ接合することで、接着性シートの円形の開孔部に位置する非接合部9a、9bを設けた。この際、接着性シートの総面積に対する開孔部の面積の占める割合を示す開孔率は略50%とした。スペーサ7aに関しては、グリッド電極11とエレクトレット誘電体3とのギャップ長(非接合部9a)が30μmとなるよう、円形の開孔部を有する厚さ30μmの接着性シートを用いた。スペーサ7bに関しては、グリッド電極11と対向する電極5bとの距離が30μmとなるよう、円形の開孔部を有する厚さ30μmの接着性シートを用いた。また、スペーサ7a、7bにより形成される非接合部9a、9bが、振動発電体1bの平面視で同一配置となるように、エレクトレット誘電体3とグリッド電極11、グリッド電極11と電極5bとをスペーサ7a、7bでそれぞれ接合し、振動発電体1bを製作した。   As the grid electrode 11, a stainless steel mesh electrode having a strand diameter of 0.1 mm and 30 mesh was used. As the spacers 7a and 7b, insulating adhesive sheets were used. This insulating adhesive sheet is staggered in a circle with a diameter of 5 mm to provide a circular opening portion having a diameter of 5 mm, and the electrode 5b and the grid electrode via the adhesive sheet provided with the circular opening portion. 11 and the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 were bonded to each other, thereby providing non-bonded portions 9a and 9b located at the circular hole portions of the adhesive sheet. At this time, the aperture ratio indicating the ratio of the area of the aperture portion to the total area of the adhesive sheet was set to about 50%. For the spacer 7a, an adhesive sheet with a thickness of 30 μm having a circular opening was used so that the gap length (non-joint portion 9a) between the grid electrode 11 and the electret dielectric 3 was 30 μm. Regarding the spacer 7b, an adhesive sheet having a thickness of 30 μm having a circular opening was used so that the distance between the grid electrode 11 and the electrode 5b facing the grid electrode 11 was 30 μm. Further, the electret dielectric 3 and the grid electrode 11, and the grid electrode 11 and the electrode 5b are arranged so that the non-joining portions 9a and 9b formed by the spacers 7a and 7b are arranged in the same manner in the plan view of the vibration power generator 1b. The vibration power generator 1b was manufactured by joining with the spacers 7a and 7b.

次に、振動発電体1bのエレクトレット誘電体3に対して帯電処理を行った。電極5aと電極5bとの間に、電極5aを基準電位として電極5bに負極性の直流高電圧を印加するための直流高電圧電源19を接続した。また、電極5aとグリッド電極11との間に、電極5aを基準電位としてグリッド電極11に負極性の直流電圧を印加するためのグリッド電圧電源17を接続した。   Next, the electret dielectric 3 of the vibration power generator 1b was charged. A direct current high voltage power supply 19 for applying a negative direct current high voltage to the electrode 5b with the electrode 5a as a reference potential was connected between the electrode 5a and the electrode 5b. Further, a grid voltage power source 17 for applying a negative DC voltage to the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential was connected between the electrode 5a and the grid electrode 11.

まず、エレクトレット誘電体3の帯電電位(電極5aを基準電位としたグリッド電極11と対向するエレクトレット誘電体3の表面電位)を−150V程度に帯電処理するために、グリッド電圧電源17を調整することにより、電極5aを基準電位として電極5aとグリッド電極11との間に直流電圧V2=−150Vを印加した。また、電極5bとグリッド電極11との間のギャップ(非接合部9b)において、コロナ放電による気中放電を発生させるため、直流高電圧電源19を調整することにより、電極5aを基準電位として電極5aと電極5bとの間に直流電圧V1=−750Vを印加した。この際、非接合部9bにおける電極5bとグリッド電極11との間のギャップには600Vの直流電圧が印加されることとなる。非接合部9bでのコロナ放電の発生は、ギャップ長とギャップ間の電位差で決まり、パッシェンの法則におよそ従う。したがって、パッシェンの法則より、本実施例の電極5bとグリッド電極11とのギャップ間距離=30μmでは、ギャップ間に600Vの電位差を発生させることでコロナ放電による気中放電を発生させることができた。   First, the grid voltage power supply 17 is adjusted in order to charge the electret dielectric 3 charging potential (surface potential of the electret dielectric 3 facing the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential) to about −150V. Thus, the DC voltage V2 = −150 V was applied between the electrode 5a and the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential. Further, in order to generate an air discharge due to corona discharge in the gap (non-joint portion 9b) between the electrode 5b and the grid electrode 11, the DC high voltage power supply 19 is adjusted so that the electrode 5a becomes the reference potential. A DC voltage V1 = −750 V was applied between 5a and the electrode 5b. At this time, a DC voltage of 600 V is applied to the gap between the electrode 5b and the grid electrode 11 in the non-joint portion 9b. The occurrence of corona discharge at the non-joint portion 9b is determined by the gap length and the potential difference between the gaps, and approximately follows Paschen's law. Therefore, according to Paschen's law, when the gap distance between the electrode 5b and the grid electrode 11 of this embodiment is 30 μm, an air discharge by corona discharge can be generated by generating a potential difference of 600 V between the gaps. .

また、エレクトレット誘電体3が設定した帯電電位−150Vに帯電処理されたかを確認するために、電極5aとグリッド電極11との間に流れる電流をデジタルエレクトロメータで検出した。この際、エレクトレット誘電体3が帯電電位−150Vに帯電処理されると、エレクトレット誘電体3とグリッド電極11との電位差がなくなり、エレクトレット誘電体3とグリッド電極11との間のギャップ(非接合部9a)を流れる電流値がゼロに近づくため、電極5aとグリッド電極11との間のデジタルエレクトロメータで検出される電流値がゼロに近づく。本実施例においても、約5分の帯電処理時間で、デジタルエレクトロメータの電流値が略ゼロに近づくことを確認した。   Further, in order to confirm whether or not the electret dielectric 3 was charged to the set charging potential of −150 V, the current flowing between the electrode 5a and the grid electrode 11 was detected with a digital electrometer. At this time, if the electret dielectric 3 is charged to a charging potential of −150 V, the potential difference between the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 disappears, and the gap (non-joint portion) between the electret dielectric 3 and the grid electrode 11 is eliminated. Since the current value flowing through 9a) approaches zero, the current value detected by the digital electrometer between the electrode 5a and the grid electrode 11 approaches zero. Also in the present example, it was confirmed that the current value of the digital electrometer approaches substantially zero in a charging process time of about 5 minutes.

このようにして得られた振動発電体1bの電極5bとグリッド電極11とを短絡(ショート)させて、外力を加えることで、電極5aと短絡させた電極5b、グリッド電極11との間に所望の発電出力が得られることを確認した。   The electrode 5b and the grid electrode 11 of the vibration power generation body 1b obtained in this way are short-circuited (short-circuited), and an external force is applied, so that the electrode 5b and the grid electrode 11 short-circuited with the electrode 5a are desired. It was confirmed that the power generation output was obtained.

(実施例2)
振動発電体としては、図7に示した構造(振動発電体1c)のものを用いた。電極5bとグリッド電極11との間に誘電体層15を形成した以外は、実施例1と同様とした。誘電体層15には、厚さ100μmのPETフィルムを用いた。電極5b、グリッド電極11のそれぞれと誘電体層15とは、接着剤(厚さ数μm)を用いて全面にわたって接合した。
(Example 2)
As the vibration power generator, the one having the structure (vibration power generator 1c) shown in FIG. 7 was used. Example 2 was the same as Example 1 except that the dielectric layer 15 was formed between the electrode 5b and the grid electrode 11. For the dielectric layer 15, a PET film having a thickness of 100 μm was used. Each of the electrode 5b and the grid electrode 11 and the dielectric layer 15 were bonded over the entire surface using an adhesive (thickness of several μm).

電極5aと電極5bとの間に、交流電圧を印加するための高周波交流高電圧電源21を接続した。電極5aとグリッド電極11との間には、グリッド電圧電源17を接続した。まず、エレクトレット誘電体3を−150V程度に帯電処理するために、グリッド電圧電源17を調整することにより、電極5aを基準電位として電極5aとグリッド電極11との間に直流電圧V2=−150Vを印加した。また、グリッド電極11の開孔部における誘電体層15とグリッド電極11と空気とが重なる部位(接する部位)の近傍において誘電体バリア放電による気中放電を発生させるために、電極5aと電極5bとの間に周波数5kHzの交流電圧V1=2500Vを高周波交流高電圧電源21にて印加した。この際、電極5bとグリッド電極11との間には2350Vの交流電圧が印加されることとなり、グリッド電極11の開孔部における誘電体層15とグリッド電極11と空気とが重なる部位(接する部位)の近傍にて誘電体バリア放電による気中放電が発生することを確認した。   A high frequency AC high voltage power source 21 for applying an AC voltage was connected between the electrode 5a and the electrode 5b. A grid voltage power source 17 was connected between the electrode 5 a and the grid electrode 11. First, in order to charge the electret dielectric 3 to about −150V, the grid voltage power supply 17 is adjusted so that the DC voltage V2 = −150V is applied between the electrode 5a and the grid electrode 11 with the electrode 5a as a reference potential. Applied. In addition, in order to generate an air discharge due to dielectric barrier discharge in the vicinity of the portion where the dielectric layer 15 and the grid electrode 11 overlap with air in the opening portion of the grid electrode 11, the electrodes 5 a and 5 b The high frequency alternating current high voltage power supply 21 applied the alternating voltage V1 = 2500V of frequency 5kHz between these. At this time, an AC voltage of 2350 V is applied between the electrode 5 b and the grid electrode 11, and a portion where the dielectric layer 15, the grid electrode 11, and the air overlap in the opening portion of the grid electrode 11 (contact portion) It was confirmed that air discharge by dielectric barrier discharge occurred in the vicinity of).

エレクトレット誘電体3が設定した帯電電位−150Vに帯電処理されたかを確認するために、電極5aとグリッド電極11との間に流れる電流をデジタルエレクトロメータで検出した。本実施例においても、約5分間の帯電処理でデジタルエレクトロメータの電流値が略ゼロに近づくことを確認した。   In order to confirm whether or not the electret dielectric 3 was charged to the set charging potential of −150 V, the current flowing between the electrode 5a and the grid electrode 11 was detected with a digital electrometer. Also in this example, it was confirmed that the electric current value of the digital electrometer approaches approximately zero after charging for about 5 minutes.

このようにして得られた振動発電体1cの電極5bとグリッド電極11とを短絡(ショート)させて、外力を加えることで、電極5aと短絡させた電極5b、グリッド電極11との間に所望の発電出力が得られることを確認した。   The electrode 5b and the grid electrode 11 of the vibration power generation body 1c obtained in this way are short-circuited (short-circuited), and an external force is applied, so that the electrode 5b and the grid electrode 11 short-circuited with the electrode 5a are desired. It was confirmed that the power generation output was obtained.

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、各実施形態の各構成は互いに組み合わせることができる。   For example, each configuration of each embodiment can be combined with each other.

1、1a、1b、1c、1d、1e………振動発電体
3、3a………エレクトレット誘電体
4………空孔
5a、5b………電極
6………空隙
7a、7b、7c………スペーサ
9a、9b、9c………非接合部
11………グリッド電極
13………樹脂層
15………誘電体層
16………負荷回路
17………グリッド電圧電源
19………直流高電圧電源
21………高周波交流高電圧電源
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e ......... Vibration power generator 3, 3a ......... Electret dielectric 4 ......... Hole 5a, 5b ......... Electrode 6 ...... Gap 7a, 7b, 7c ... ...... Spacers 9a, 9b, 9c ......... Non-joint part 11 ......... Grid electrode 13 ......... Resin layer 15 ...... Dielectric layer 16 ......... Load circuit 17 ......... Grid voltage power supply 19 ......... DC high-voltage power supply 21 ... High-frequency AC high-voltage power supply

Claims (8)

振動発電体であって、
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第1電極および第2電極と、
前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に、互いに間隔をあけて設けられるグリッド電極と、
を具備し、
前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、
前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、
前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、
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グリッド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、
前記グリッド電極と短絡する前記第1電極と、前記第2電極との間から発電出力を取り出すことが可能であることを特徴とする振動発電体。
A vibration power generator,
An electret dielectric holding a charge;
A first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the electret dielectric;
A grid electrode provided between the electret dielectric and the first electrode, spaced apart from each other;
Comprising
The electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode all have flexibility,
A spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid electrode are joined to each other through at least a part of the spacer. Becomes a non-joined part,
By deforming the first electrode and the grid electrode, it is possible to contact the grid electrode and the electret dielectric,
It is possible to change the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the grid electrode in at least a part of the non-joining part,
The vibration power generator, wherein a power generation output can be taken out between the first electrode and the second electrode that are short-circuited with the grid electrode.
前記第2電極と前記エレクトレット誘電体が、全面にわたって接合されていることを特徴とする請求項1記載の振動発電体。   2. The vibration power generator according to claim 1, wherein the second electrode and the electret dielectric are joined over the entire surface. 前記グリッド電極と前記第1電極との間には、部分的にスペーサが設けられて隙間が形成され、平面視において、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間に形成された前記スペーサと、前記グリッド電極と前記第1電極との間に形成された前記スペーサのそれぞれの位置が略一致することを特徴とする請求項1または請求項に記載の振動発電体。 A spacer is partially provided between the grid electrode and the first electrode to form a gap, and the spacer formed between the electret dielectric and the grid electrode in plan view; vibration generators according to claim 1 or claim 2 respective positions of the spacers formed is characterized that you substantially match between the grid electrode and the first electrode. 前記グリッド電極と前記第1電極との間に、誘電体層が形成されることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の振動発電体。 Wherein between the grid electrode and the first electrode, the vibration generators according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the dielectric layer is formed. 前記グリッド電極は、所定の形状の開口部が所定の形状で複数設けられた構造を有しており、前記開口部の大きさと前記開口部同士の間隔は、前記非接合部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の振動発電体。The grid electrode has a structure in which a plurality of openings having a predetermined shape are provided in a predetermined shape, and the size of the opening and the interval between the openings are smaller than the size of the non-joining portion. The vibration power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the vibration power generator is provided. 振動発電体の帯電処理方法であって、
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第1電極および第2電極と、
前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に、互いに間隔をあけて設けられるグリッド電極と、
を具備する、振動発電体を用い、
前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、
前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、
前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、
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グリッド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、
前記グリッド電極と前記第1電極とを絶縁した状態で、
前記第1電極と前記第2電極との間に直流電圧V1を付与し、
前記グリッド電極と前記第2電極との間に、V1よりも低い直流電圧V2を付与し、
前記第1電極と前記グリッド電極との隙間において気中放電させて、前記エレクトレット誘電体を帯電処理することを特徴とする振動発電体の帯電処理方法。
A method of charging a vibration power generator,
An electret dielectric holding a charge;
A first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the electret dielectric;
A grid electrode provided between the electret dielectric and the first electrode, spaced apart from each other;
Using a vibration power generator,
The electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode all have flexibility,
A spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid electrode are joined to each other through at least a part of the spacer. Becomes a non-joined part,
By deforming the first electrode and the grid electrode, it is possible to contact the grid electrode and the electret dielectric,
It is possible to change the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the grid electrode in at least a part of the non-joining part,
With the grid electrode and the first electrode insulated,
A DC voltage V1 is applied between the first electrode and the second electrode;
A DC voltage V2 lower than V1 is applied between the grid electrode and the second electrode,
A method of charging a vibration power generator, wherein the electret dielectric is charged by performing air discharge in a gap between the first electrode and the grid electrode.
振動発電体の帯電処理方法であって、
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第1電極および第2電極と、
前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に、互いに間隔をあけて設けられるグリッド電極と、
を具備する、振動発電体を用い、
前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、
前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、
前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、
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グリッド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、
前記グリッド電極と前記第1電極とを絶縁した状態で、
前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧V1を付与し、
前記グリッド電極と前記第2電極との間に、V1よりも低い直流電圧V2を付与し、
前記第1電極と前記グリッド電極との隙間において気中放電させて、前記エレクトレット誘電体を帯電処理することを特徴とする振動発電体の帯電処理方法。
A method of charging a vibration power generator,
An electret dielectric holding a charge;
A first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the electret dielectric;
A grid electrode provided between the electret dielectric and the first electrode, spaced apart from each other;
Using a vibration power generator,
The electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode all have flexibility,
A spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid electrode are joined to each other through at least a part of the spacer. Becomes a non-joined part,
By deforming the first electrode and the grid electrode, it is possible to contact the grid electrode and the electret dielectric,
It is possible to change the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the grid electrode in at least a part of the non-joining part,
With the grid electrode and the first electrode insulated,
An AC voltage V1 is applied between the first electrode and the second electrode,
A DC voltage V2 lower than V1 is applied between the grid electrode and the second electrode,
A method of charging a vibration power generator, wherein the electret dielectric is charged by performing air discharge in a gap between the first electrode and the grid electrode.
振動発電体の帯電処理方法であって、
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第1電極および第2電極と、
前記エレクトレット誘電体と、前記第1電極との間に設けられるグリッド電極と、
前記グリッド電極と前記第1電極との間に設けられる誘電体層と、
を具備する、振動発電体を用い、
前記エレクトレット誘電体、前記第1電極、前記第2電極および前記グリッド電極は、いずれも可撓性を有し、
前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極との間には、部分的にスペーサが設けられ、少なくとも一部の前記スペーサを介して、前記エレクトレット誘電体と前記グリッド電極とが接合され、前記スペーサ以外の部位が、非接合部となり、
前記第1電極および前記グリッド電極が変形することで、前記グリッド電極と前記エレクトレット誘電体を接触させることが可能であり、
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グリッド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、
前記グリッド電極と前記第1電極とを絶縁した状態で、
前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧V1を付与し、
前記グリッド電極と前記第2電極との間に、V1よりも低い直流電圧V2を付与し、
前記誘電体層と前記グリッド電極との間において、気中放電させて、前記エレクトレット誘電体を帯電処理することを特徴とする振動発電体の帯電処理方法。
A method of charging a vibration power generator,
An electret dielectric holding a charge;
A first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the electret dielectric;
A grid electrode provided between the electret dielectric and the first electrode;
A dielectric layer provided between the grid electrode and the first electrode;
Using a vibration power generator,
The electret dielectric, the first electrode, the second electrode, and the grid electrode all have flexibility,
A spacer is partially provided between the electret dielectric and the grid electrode, and the electret dielectric and the grid electrode are joined to each other through at least a part of the spacer. Becomes a non-joined part,
By deforming the first electrode and the grid electrode, it is possible to contact the grid electrode and the electret dielectric,
It is possible to change the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the grid electrode in at least a part of the non-joining part,
With the grid electrode and the first electrode insulated,
An AC voltage V1 is applied between the first electrode and the second electrode,
A DC voltage V2 lower than V1 is applied between the grid electrode and the second electrode,
A method of charging a vibration power generator, wherein the electret dielectric is charged by performing an air discharge between the dielectric layer and the grid electrode.
JP2014204824A 2014-10-03 2014-10-03 Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body Expired - Fee Related JP6155242B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014204824A JP6155242B2 (en) 2014-10-03 2014-10-03 Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014204824A JP6155242B2 (en) 2014-10-03 2014-10-03 Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016077055A JP2016077055A (en) 2016-05-12
JP6155242B2 true JP6155242B2 (en) 2017-06-28

Family

ID=55951861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014204824A Expired - Fee Related JP6155242B2 (en) 2014-10-03 2014-10-03 Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6155242B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258890A (en) * 2009-04-27 2010-11-11 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Electrostatically induced conversion element
JP5480414B2 (en) * 2012-07-25 2014-04-23 株式会社ビスキャス Vibration power generation cable, manufacturing method thereof, and vibration power generation body

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016077055A (en) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5691080B2 (en) Vibrating power generator, manufacturing method thereof and power generation method
JP5691085B2 (en) Vibration generator and power generation method using the same
JP5411871B2 (en) Electret electrode, actuator using the same, vibration power generator, vibration power generation device, and communication device equipped with the vibration power generation device
JP5480414B2 (en) Vibration power generation cable, manufacturing method thereof, and vibration power generation body
JP4663035B2 (en) Vibration power generator, vibration power generation device, and communication device equipped with vibration power generation device
JP5655683B2 (en) Electrostatic speaker and method of manufacturing electrostatic speaker
JP5256381B2 (en) Vibration power generator, vibration power generation device, and electronic device and communication device equipped with vibration power generation device
WO2014208683A1 (en) Power transmitter, power supply device, power consumption device, power supply system and method for producing power transmitter
JP2014207391A (en) Power generation element, power generation device, power generation unit, and power generation element installation method
JP6278619B2 (en) Vibration generator
JP2017050709A (en) Electrostatic loudspeaker
JP6155242B2 (en) Vibration power generation body and method for electrification of vibration power generation body
JP6247928B2 (en) Vibration generator
JP6431887B2 (en) Electrostatic transducer
JP5545091B2 (en) Electrostatic speaker
JP2018182867A (en) Bus bar set
CN112042105A (en) Vibration power generation device
CN109892031B (en) Electromagnetic wave shielding sheet for shielding case
JP2014207867A (en) Vibration power generation body, manufacturing method thereof, and power generation method
JP2010062622A (en) Electrostatic speaker
JP2014075951A (en) Electret electrode, vibration power generator and vibration power generation device using the same, communication apparatus mounted with vibration power generation device, and manufacturing method of electret electrode
JP6622078B2 (en) Power generator
US9204224B2 (en) Electrostatic speaker
KR20160014824A (en) Triboelectric energy harvester using vibration caused by airflow and manufacturing method thereof
JP6024113B2 (en) Electrostatic acoustic transducer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161216

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: 20170516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170605

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6155242

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees