JP6841433B2 - 発電素子 - Google Patents
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Description
変位部材と、固定部材と、弾性変形体と、を備える発電素子であって、
前記変位部材および前記固定部材のうち、一方の表面にはエレクトレット材料層が形成されており、他方の表面には前記エレクトレット材料層に対向する対向電極層が形成されており、
前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記弾性変形体が変形することにより、前記エレクトレット材料層と前記対向電極層との間の層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位することを特徴とする。
前記変位部材は、前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記固定部材に対して固定されたXYZ三次元直交座標系のX軸、Y軸およびZ軸のうち少なくとも2方向に変位可能であるように構成されていてもよい。
前記変位部材は、前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、X軸、Y軸およびZ軸の全ての方向に変位可能であるように構成されていてもよい。
変位を生じていない状態における前記変位部材の中心位置に原点が配置されるように前記XYZ三次元直交座標系を定義したときに、
前記変位部材が、X軸の正領域と直交する第1の変位面と、X軸の負領域と直交する第2の変位面と、Y軸の正領域と直交する第3の変位面と、Y軸の負領域と直交する第4の変位面と、を有し、
前記固定部材が、X軸の正領域と直交し前記第1の変位面に対向する第1の固定面と、X軸の負領域と直交し前記第2の変位面に対向する第2の固定面と、Y軸の正領域と直交し前記第3の変位面に対向する第3の固定面と、Y軸の負領域と直交し前記第4の変位面に対向する第4の固定面と、を有し、
前記第1の変位面および前記第1の固定面のうち、一方には第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の対向電極層が形成されており、前記第2の変位面および前記第2の固定面のうち、一方には第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の対向電極層が形成されており、前記第3の変位面および前記第3の固定面のうち、一方には第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の対向電極層が形成されており、前記第4の変位面および前記第4の固定面のうち、一方には第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の対向電極層が形成されていてもよい。
前記変位部材が、Z軸の正領域と直交する第5の変位面と、Z軸の負領域と直交する第6の変位面と、をさらに有し、
前記固定部材が、Z軸の正領域と直交し前記第5の変位面に対向する第5の固定面と、Z軸の負領域と直交し前記第6の変位面に対向する第6の固定面と、をさらに有し、
前記第5の変位面および前記第5の固定面のうち、一方には第5のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第5の対向電極層が形成されており、
前記第6の変位面および前記第6の固定面のうち、一方には第6のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第6の対向電極層が形成されていてもよい。
前記変位部材には複数箇所に変位支持点が設けられており、前記各変位支持点は、対応する固定支持点にそれぞれ個別の弾性変形体によって接続されていてもよい。
前記変位部材および前記固定部材のうち、一方には、部分的に突出した凸部が設けられており、他方には、前記凸部を収容する凹部が設けられており、
前記凸部の頂面と前記凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記エレクトレット材料層が形成されており、他方には端部対向電極層が形成されており、
前記凸部の左側面と前記凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記エレクトレット材料層が形成されており、他方には左側対向電極層が形成されており、
前記凸部の右側面と前記凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記エレクトレット材料層が形成されており、他方には右側対向電極層が形成されていてもよい。
前記端部対向電極層、前記左側対向電極層、および前記右側対向電極層が、互いに電気的に独立した個別の電極層を形成していてもよい。
前記変位部材が、XY平面に平行な上面および下面を有する板状構造体により構成され、前記固定部材が、前記板状構造体を取り囲むように配置された枠状構造体により構成されていてもよい。
変位を生じていない状態における前記変位部材の中心位置に原点が配置されるように前記XYZ三次元直交座標系を定義したときに、
前記板状構造体が、X軸の正領域と直交する第1の変位外面と、X軸の負領域と直交する第2の変位外面と、Y軸の正領域と直交する第3の変位外面と、Y軸の負領域と直交する第4の変位外面と、を有し、
前記枠状構造体が、X軸の正領域と直交し前記第1の変位外面に対向する第1の固定内面と、X軸の負領域と直交し前記第2の変位外面に対向する第2の固定内面と、Y軸の正領域と直交し前記第3の変位外面に対向する第3の固定内面と、Y軸の負領域と直交し前記第4の変位外面に対向する第4の固定内面と、を有していてもよい。
前記第1の変位外面には、X軸正方向に突出した第1の変位凸部が設けられており、
前記第2の変位外面には、X軸負方向に突出した第2の変位凸部が設けられており、
前記第3の変位外面には、Y軸正方向に突出した第3の変位凸部が設けられており、
前記第4の変位外面には、Y軸負方向に突出した第4の変位凸部が設けられており、
前記第1の固定内面の、前記第1の変位凸部に対向する位置には、X軸負方向に突出した第1の固定凸部が設けられており、
前記第2の固定内面の、前記第2の変位凸部に対向する位置には、X軸正方向に突出した第2の固定凸部が設けられており、
前記第3の固定内面の、前記第3の変位凸部に対向する位置には、Y軸負方向に突出した第3の固定凸部が設けられており、
前記第4の固定内面の、前記第4の変位凸部に対向する位置には、Y軸正方向に突出した第4の固定凸部が設けられており、
前記第1の変位凸部の頂面と前記第1の固定凸部の頂面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の対向電極層が形成されており、
前記第2の変位凸部の頂面と前記第2の固定凸部の頂面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の対向電極層が形成されており、
前記第3の変位凸部の頂面と前記第3の固定凸部の頂面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の対向電極層が形成されており、
前記第4の変位凸部の頂面と前記第4の固定凸部の頂面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の対向電極層が形成されていてもよい。
前記第1の変位外面には、X軸正方向に突出した第1の変位凸部が設けられており、
前記第2の変位外面には、X軸負方向に突出した第2の変位凸部が設けられており、
前記第3の変位外面には、Y軸正方向に突出した第3の変位凸部が設けられており、
前記第4の変位外面には、Y軸負方向に突出した第4の変位凸部が設けられており、
前記第1の固定内面には、前記第1の変位凸部を収容する第1の固定凹部が設けられており、
前記第2の固定内面には、前記第2の変位凸部を収容する第2の固定凹部が設けられており、
前記第3の固定内面には、前記第3の変位凸部を収容する第3の固定凹部が設けられており、
前記第4の固定内面には、前記第4の変位凸部を収容する第4の固定凹部が設けられており、
前記第1の変位凸部の頂面および側面と、前記第1の固定凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の対向電極層が形成されており、
前記第2の変位凸部の頂面および側面と、前記第2の固定凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の対向電極層が形成されており、
前記第3の変位凸部の頂面および側面と、前記第3の固定凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の対向電極層が形成されており、
前記第4の変位凸部の頂面および側面と、前記第4の固定凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の対向電極層が形成されていてもよい。
前記第1の変位凸部の頂面と前記第1の固定凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の端部対向電極層が形成されており、
前記第1の変位凸部の左側面と前記第1の固定凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の左側対向電極層が形成されており、
前記第1の変位凸部の右側面と前記第1の固定凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の右側対向電極層が形成されており、
前記第2の変位凸部の頂面と前記第2の固定凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の端部対向電極層が形成されており、
前記第2の変位凸部の左側面と前記第2の固定凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の左側対向電極層が形成されており、
前記第2の変位凸部の右側面と前記第2の固定凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の右側対向電極層が形成されており、
前記第3の変位凸部の頂面と前記第3の固定凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の端部対向電極層が形成されており、
前記第3の変位凸部の左側面と前記第3の固定凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の左側対向電極層が形成されており、
前記第3の変位凸部の右側面と前記第3の固定凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の右側対向電極層が形成されており、
前記第4の変位凸部の頂面と前記第4の固定凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の端部対向電極層が形成されており、
前記第4の変位凸部の左側面と前記第4の固定凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の左側対向電極層が形成されており、
前記第4の変位凸部の右側面と前記第4の固定凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の右側対向電極層が形成されており、
前記第1〜第4の端部対向電極層、前記第1〜第4の左側対向電極層、および前記第1〜第4の右側対向電極層が、互いに電気的に独立した個別の電極層を形成していてもよい。
前記第1の固定内面には、X軸負方向に突出した第1の固定凸部が設けられており、
前記第2の固定内面には、X軸正方向に突出した第2の固定凸部が設けられており、
前記第3の固定内面には、Y軸負方向に突出した第3の固定凸部が設けられており、
前記第4の固定内面には、Y軸正方向に突出した第4の固定凸部が設けられており、
前記第1の変位外面には、前記第1の固定凸部を収容する第1の変位凹部が設けられており、
前記第2の変位外面には、前記第2の固定凸部を収容する第2の変位凹部が設けられており、
前記第3の変位外面には、前記第3の固定凸部を収容する第3の変位凹部が設けられており、
前記第4の変位外面には、前記第4の固定凸部を収容する第4の変位凹部が設けられており、
前記第1の固定凸部の頂面および側面と、前記第1の変位凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の対向電極層が形成されており、
前記第2の固定凸部の頂面および側面と、前記第2の変位凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の対向電極層が形成されており、
前記第3の固定凸部の頂面および側面と、前記第3の変位凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の対向電極層が形成されており、
前記第4の固定凸部の頂面および側面と、前記第4の変位凹部の底面および側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の対向電極層が形成されていてもよい。
前記第1の固定凸部の頂面と前記第1の変位凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の端部対向電極層が形成されており、
前記第1の固定凸部の左側面と前記第1の変位凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の左側対向電極層が形成されており、
前記第1の固定凸部の右側面と前記第1の変位凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第1のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第1の右側対向電極層が形成されており、
前記第2の固定凸部の頂面と前記第2の変位凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の端部対向電極層が形成されており、
前記第2の固定凸部の左側面と前記第2の変位凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の左側対向電極層が形成されており、
前記第2の固定凸部の右側面と前記第2の変位凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第2のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第2の右側対向電極層が形成されており、
前記第3の固定凸部の頂面と前記第3の変位凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の端部対向電極層が形成されており、
前記第3の固定凸部の左側面と前記第3の変位凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の左側対向電極層が形成されており、
前記第3の固定凸部の右側面と前記第3の変位凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第3のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第3の右側対向電極層が形成されており、
前記第4の固定凸部の頂面と前記第4の変位凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の端部対向電極層が形成されており、
前記第4の固定凸部の左側面と前記第4の変位凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の左側対向電極層が形成されており、
前記第4の固定凸部の右側面と前記第4の変位凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方には前記第4のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第4の右側対向電極層が形成されており、
前記第1〜第4の端部対向電極層、前記第1〜第4の左側対向電極層、および前記第1〜第4の右側対向電極層が、互いに電気的に独立した個別の電極層を形成していてもよい。
前記枠状構造体の内側面には、前記板状構造体に向かって突出するストッパ突起が設けられており、前記変位部材が変位していない状態において、前記ストッパ突起と前記板状構造体との間には所定の空隙寸法が確保されていてもよい。
前記固定部材が、前記板状構造体の上方を覆う上方蓋体と、前記板状構造体の下方を覆う下方蓋体と、をさらに有し、
前記変位部材が変位していない状態において、前記上方蓋体の下面と前記板状構造体の上面との間には所定の空隙寸法が確保されており、前記下方蓋体の上面と前記板状構造体の下面との間には所定の空隙寸法が確保されていてもよい。
前記板状構造体が、Z軸の正領域と直交する第5の変位外面と、Z軸の負領域と直交する第6の変位外面と、をさらに有し、
前記固定部材が、前記板状構造体の上方を覆う上方蓋体と、前記板状構造体の下方を覆う下方蓋体と、をさらに有し、
前記上方蓋体の下面は、Z軸の正領域と直交し前記第5の変位外面に対向する第5の固定内面を形成し、前記下方蓋体の上面は、Z軸の負領域と直交し前記第6の変位外面に対向する第6の固定内面を形成し、
前記第5の変位外面および前記第5の固定内面のうち、一方には第5のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第5の対向電極層が形成されており、前記第6の変位外面および前記第6の固定内面のうち、一方には第6のエレクトレット材料層が形成されており、他方には第6の対向電極層が形成されていてもよい。
前記板状構造体が矩形状をなし、その4頂点に対応する4箇所に変位支持点が設けられており、
前記枠状構造体が前記板状構造体を取り囲む矩形状をなし、その4頂点近傍の4箇所に固定支持点が設けられており、前記各変位支持点と前記各固定支持点とは1対1に対応しており、対応する変位支持点と固定支持点とがそれぞれ個別の弾性変形体によって接続されていてもよい。
前記弾性変形体が、前記板状構造体の厚みおよび前記枠状構造体の厚みよりも小さな厚みを有し、一端が前記板状構造体に設けられた変位支持点に接続され、他端が前記枠状構造体に設けられた固定支持点に接続された細長い線状構造体によって構成されていてもよい。
前記弾性変形体が、湾曲もしくは屈曲した細長い線状構造体によって構成されていてもよい。
前記板状構造体の上面もしくは下面、またはその両面に、重錘体が接合されていてもよい。
前記発電素子であって、前記エレクトレット材料層が、その下層に形成されたエレクトレット電極層を介して前記変位部材または前記固定部材の表面に形成された、発電素子と、
前記対向電極層と前記エレクトレット電極層との間に生じる電圧に基づいて電力を生成する発電回路と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る実施形態を説明する前に、比較例に係る発電素子について説明する。
第1の実施形態に係る発電素子1について説明する。
次に、第2の実施形態に係る発電素子1Aについて説明する。第1の実施形態では変位部材40の変位方向が水平方向(X軸方向)であったが、第2の実施形態では、変位部材40は鉛直方向(Z軸方向)に変位する。以下、第1の実施形態との相違点を中心に第2の実施形態について説明する。
次に、第3の実施形態に係る発電素子1Bについて説明する。第1および第2の実施形態では、変位部材40は1本の弾性変形体60により支持されていたが、第3の実施形態では、変位部材40は複数の弾性変形体により支持されている。以下、第1および第2の実施形態との相違点を中心に第3の実施形態について説明する。
次に、第4の実施形態に係る発電素子1Cについて説明する。第1〜第3の実施形態では、変位部材40の一つの面に対してのみエレクトレット材料層が設けられていたが、第4の実施形態では、変位部材40の各側面についてそれぞれエレクトレット材料層が設けられている。以下、第1〜第3の実施形態との相違点を中心に第4の実施形態について説明する。
ここで、第4の実施形態の変形例に係る発電素子1Caについて、図7を参照して説明する。図7は、発電素子1CaのX−Z平面での断面を示す断面図である。本変形例では、固定部材(対向電極層)が変位部材の各面に対して配置(6面配置)されている。すなわち、エレクトレット材料層42A〜42Dに加えて、変位部材40の上方および下方にもエレクトレット材料層42E,42Fが設けられている。また、本変形例では、エレクトレット電極層41は、直方体形状の変位部材40の6面全面に形成されている。
第5の実施形態に係る発電素子1Dについて説明する。この発電素子1Dは、第4の実施形態で説明した発電素子1Cと動作原理はほぼ同じであるが、より実際的な構成を備えるものである。
ここで、発電素子1Dの製造方法の一例についてその概略を説明する。
次に、第5の実施形態の変形例に係る発電素子について、図13を参照して説明する。
次に、第6の実施形態に係る発電素子1Eについて説明する。第5の実施形態との相違点の一つは、板状構造体70の変位凸部が、枠状構造体80に設けられた固定凹部に収納される点である。以下、相違点を中心に第6の実施形態について説明する。
次に、第7の実施形態に係る発電素子1Fについて説明する。第6の実施形態との相違点の一つは、対向電極層が固定凹部の底面、左側面および右側面の各々について個別に設けられている点である。以下、相違点を中心に第7の実施形態について説明する。
変形例1では、図17(a)に示すように、端部対向電極層85aの幅は、変位凸部71の頂面に形成されたエレクトレット材料層75の幅にほぼ等しい。これにより、板状構造体70がY軸方向に振動する際に、端部対向電極層85aとエレクトレット材料層75との間の重なり面積が変動するため、端部対向電極層85aに誘導される電荷が変動する。したがって、本変形例によれば、端部対向電極層85aからも電力を取り出すことができる。
変形例2では、板状構造体70の変位外面であって変位凸部以外の部分にも、エレクトレット材料層が形成されている。例えば、図17(b)に示すように、エレクトレット材料層75が、変位凸部71の頂面および左右両側面以外の部分にも形成されている。また、これに合わせて、固定内面80aには、平面部対向電極層85dが形成されている。この平面部対向電極層85dは、固有のパッド(図示せず)に電気的に接続されている。本変形例によれば、発電量をさらに増加させることができる。
次に、第8の実施形態に係る発電素子1Gについて説明する。第6の実施形態との相違点の一つは、枠状構造体80の固定凸部が、板状構造体70に設けられた変位凹部に収納される点である。以下、相違点を中心に第8の実施形態について説明する。
次に、第9の実施形態に係る発電素子1Hについて説明する。第8の実施形態との相違点の一つは、対向電極層が固定凸部の頂面、左側面および右側面の各々について個別に設けられている点である。以下、相違点を中心に第9の実施形態について説明する。
次に、第10の実施形態に係る発電素子1Iについて説明する。この発電素子1Iは、第5の実施形態で説明した発電素子1Dとほぼ同じ構成であるが、板状構造体70に重錘体が設けられている。以下、第5の実施形態との相違点を中心に第10の実施形態について説明する。
2 発電回路
10,40 変位部材
11A,11B,11C,11D,11E エレクトレット電極層
12A,12B,12C,12D,12E エレクトレット材料層
20,50,50A,50B,50C,50D,50E,50F 固定部材
21A,21B,21C,21D,21E 対向電極層
40a,40b,40c,40d,40e,40f 変位面
41 エレクトレット電極層
42,42A,42B,42C,42D,42E,42F エレクトレット材料層
50a,50b,50c,50d,50e,50f 固定面
51,51A,51B,51C,51D,51E,51F 対向電極層
52,54 上方蓋体
53 下方蓋体
55,56,57,58,59 取付面
30,60,61,62,63,64,91,92,93,94,90A,90B 弾性変形体
70 板状構造体
70a,70b,70c,70d,70e,70f 変位外面
70A,70B,70C,70D 変位凹部
71,72,73,74 変位凸部
75,76,77,78,79A,79B エレクトレット材料層
80 枠状構造体
80a,80b,80c,80d,80e,80f 固定内面
80A,80B,80C,80D、 固定凹部
81,82,83,84 固定凸部
85,86,87,88,89A,89B 対向電極層
85a,86a,87a,88a 端部対向電極層
85b,86b,87b,88b 左側対向電極層
85c,86c,87c,88c 右側対向電極層
85d 平面部対向電極層
89 ストッパ突起
95 重錘体
100 発電装置
200 SOI基板
201 表面Si層
202 BOX層
203 Si基板
a1,a2,a3,a4 変位支持点
b1,b2,b3,b4 固定支持点
d1,d2,d3 層間距離
C 平滑コンデンサ
D1,D2,D3,D4 ダイオード
O 原点
P1,P2,P3,P4 パッド
RL 負荷
S 基準平面
T1,T2 出力端子
Claims (9)
- 変位部材と、固定部材と、弾性変形体と、を備える発電素子であって、
前記変位部材および前記固定部材のうち、一方には、部分的に突出した凸部が設けられており、他方には、前記凸部を収容する凹部が設けられており、
前記凸部の頂面と前記凹部の底面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方にはエレクトレット材料層が形成されており、他方には対向電極層が形成されており、
前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記弾性変形体が変形することにより、前記エレクトレット材料層と前記対向電極層との間の層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位するように構成されており、
前記変位部材の変位量を制限するストッパーが前記固定部材に一体的に設けられており、
前記ストッパーは、前記層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位する変位方向に沿って、前記固定部材から延在していることを特徴とする発電素子。 - 変位部材と、固定部材と、弾性変形体と、を備える発電素子であって、
前記変位部材および前記固定部材のうち、一方には、部分的に突出した凸部が設けられており、他方には、前記凸部を収容する凹部が設けられており、
前記凸部の左側面と前記凹部の左側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方にはエレクトレット材料層が形成されており、他方には対向電極層が形成されており、
前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記弾性変形体が変形することにより、前記エレクトレット材料層と前記対向電極層との間の層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位するように構成されており、
前記変位部材の変位量を制限するストッパーが前記固定部材に一体的に設けられており、
前記ストッパーは、前記層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位する変位方向に沿って、前記固定部材から延在していることを特徴とする発電素子。 - 変位部材と、固定部材と、弾性変形体と、を備える発電素子であって、
前記変位部材および前記固定部材のうち、一方には、部分的に突出した凸部が設けられており、他方には、前記凸部を収容する凹部が設けられており、
前記凸部の右側面と前記凹部の右側面とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方にはエレクトレット材料層が形成されており、他方には対向電極層が形成されており、
前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記弾性変形体が変形することにより、前記エレクトレット材料層と前記対向電極層との間の層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位するように構成されており、
前記変位部材の変位量を制限するストッパーが前記固定部材に一体的に設けられており、
前記ストッパーは、前記層間距離が変動するように前記変位部材が前記固定部材に対して変位する変位方向に沿って、前記固定部材から延在していることを特徴とする発電素子。 - 変位部材と、固定部材と、前記変位部材および前記固定部材を接続する弾性変形体と、を備える発電素子であって、
前記変位部材が、XY平面に平行な上面および下面を有する板状構造体により構成され、前記固定部材が、前記板状構造体を取り囲むように配置された枠状構造体により構成されており、
前記変位部材および前記固定部材のうち、一方には、部分的に突出した凸部が設けられており、他方には、前記凸部を収容する凹部が設けられており、
前記凸部の表面の一部と前記凹部の表面の一部とは互いに対向しており、これら対向面のうち、一方にはエレクトレット材料層が形成されており、他方には対向電極層が形成されており、
前記変位部材の変位量を制限するストッパーが前記固定部材に一体的に設けられており、
前記ストッパーは、前記枠状構造体の内側面から前記板状構造体の側面に向かって延在していることを特徴とする発電素子。 - 前記変位部材は、前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記固定部材に対して固定されたXYZ三次元直交座標系のX軸、Y軸およびZ軸のうち少なくとも1方向に変位可能であるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の発電素子。
- 前記変位部材は、前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、前記固定部材に対して固定されたXYZ三次元直交座標系のX軸、Y軸およびZ軸のうち少なくとも2方向に変位可能であるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の発電素子。
- 前記変位部材は、前記発電素子に振動エネルギーが与えられたときに、X軸、Y軸およびZ軸の全ての方向に変位可能であるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の発電素子。
- 前記ストッパーは、変位していない前記変位部材の中心に原点が位置し且つ前記変位部材が変位する第1の方向に沿うようにX軸を定義したとき、当該X軸の正の領域と負の領域の2カ所に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発電素子。
- 前記ストッパーは、変位していない前記変位部材の中心に原点が位置し且つ前記変位部材が変位する第2の方向に沿うようにY軸を定義したとき、当該Y軸の正の領域と負の領域の2カ所に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の発電素子。
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