JPH1198868A - Electrostatic power generation device - Google Patents

Electrostatic power generation device

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JPH1198868A
JPH1198868A JP24902897A JP24902897A JPH1198868A JP H1198868 A JPH1198868 A JP H1198868A JP 24902897 A JP24902897 A JP 24902897A JP 24902897 A JP24902897 A JP 24902897A JP H1198868 A JPH1198868 A JP H1198868A
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JP
Japan
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capacitance
electrode
capacitor
electrodes
variable
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Withdrawn
Application number
JP24902897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshizou Ishizuka
Nobuyuki Kabei
Kunimasa Katayama
Fuminori Tsuboi
Kiichi Tsuchiya
喜一 土屋
文則 坪井
信之 壁井
國正 片山
宜三 石塚
Original Assignee
Nobuyuki Kabei
Terumo Corp
Kiichi Tsuchiya
テルモ株式会社
喜一 土屋
信之 壁井
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Publication date
Application filed by Nobuyuki Kabei, Terumo Corp, Kiichi Tsuchiya, テルモ株式会社, 喜一 土屋, 信之 壁井 filed Critical Nobuyuki Kabei
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to realize a portable power supply, by defining a gap as factor determining capacitance, supplying electric charges at first voltage when the capacitance of a variable capacitance capacitor is increased by external force, and accumulating part of accumulated charges at second voltage higher than the first voltage when the capacitance is reduced. SOLUTION: Electrode 81, 82 with their surface covered with insulator 86 are supported on an elastic body 83 with a gap of 100 μm or below maintained in-between. The electrodes 81, 82 are connected with terminals 84, 85, and the capacitance of a capacitor 10 is varied by moving external force 90 toward the electrodes 81, 82 or moving external force 91 away from the electrodes 81, 82 to take energy out of the terminals 84, 85. If the voltage V1 (V2 >V1 ) of a voltage source is applied to the capacitor 10 when the capacitance of the capacitor 10 is C0 +ΔC, the maximum value, the electric charge Q1 =(C0 +ΔC)V1 . If the capacitance of the capacitor 10 is reduced to C0 due to external force when the electric charger Q1 is constant, the voltage of the voltage source is increased to V2 . If the capacitance of the capacitor 10 is reduced to C=(C0 -ΔC), the accumulated electric charge Q1 -Q2 is sent to the voltage source on the output side.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、医用福祉機器、マイクロロボット、精密機械、自動車機械部品、野外活動用機器などの各分野で用いられる自律型の小型機械の電源となり得る静電型発電装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides a medical assistive devices, microrobot, precision machinery, automobile mechanical parts, autonomous micromechanical power capable of becoming an electrostatic power generator for use in various fields, such as outdoor activities Equipment it relates.

【0002】 [0002]

【従来の技術】上述したような各自律型機器における携帯型の電源として、従来から電池や熱機関を用いた発電機が利用されている。 2. Description of the Related Art As a power source of a portable at each autonomous device as described above, the generator using a battery or the heat engine have been conventionally utilized. しかし太陽電池を除き、いずれの電源も供給できるエネルギー源に限度があり、外部から何らかの人為的手段でエネルギーを供給する必要があった。 But except for the solar cell, there is a limit to any energy source that power can be supplied, it is necessary to supply the energy by some artificial means from outside. このため、長期にわたり自律して機能を発揮させることは不可能であった。 Therefore, it was impossible to exhibit the function autonomously for a long time.

【0003】また、一般に静電発電機は、磁力型発電機に比較して性能が大幅に劣る。 [0003] Also, in general electrostatic generator, the performance is inferior to greatly in comparison with the magnetic force type power generator. 静電発電機は、唯一高電圧発生装置として利用されていることから、大型化ばかりが追及されている。 Electrostatic generator, since it has been utilized as the only high-voltage generator, only large are being pursued. 従って、静電発電機においては、 Accordingly, in the electrostatic generator,
発電エネルギー密度を高めたり、発電に要する最低限度の力の大きさを低下させて利用できる一次エネルギーの範囲を拡大するなどのために、発電機構をマイクロ化するという発想がなかった。 And increasing the power generation energy density, such as to expand the range of primary energy magnitude available by reducing the power of minimum required for power generation, there is no idea of ​​micro the power generation mechanism.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したような携帯型の電源をはじめとして、携帯型電源の技術の現状は次の通りである。 Including the power supply of the mobile type as described above which INVENTION SUMMARY is], the current state of the portable power supply technology is as follows. (1)自然界に多量に存在するエントロピーが大きく質の悪い一次エネルギーを用いて発電する方法は少ない。 (1) is less how to generate electric power by using the primary energy poor large amount of entropy increase quality that exists in nature. (2)自然環境から一次エネルギーを得る形の携帯型発電機として、風力や水力を利用する方式のものがあるが、これは使用できる環境に制限がある。 (2) in the form of a portable power generator to obtain the primary energy from the natural environment, there is a method using the wind and hydroelectric, which is limited to the environment that can be used. (3)携帯型の電源としては化学電池や熱機関を利用したものが主流であるが、これらは長期にわたり充電電力や燃料の補給を受けずにいることができない。 (3) as a portable power source which utilizes a chemical battery or heat engine is the mainstream, you can not have without the supply of charging power and fuel for a long time. (4)一般に静電発電は高い電圧を得るために用いられているのが唯一の応用例である。 (4) Generally the electrostatic generator is the only application that has been used to obtain a high voltage. 他の用途に関しては、 For other applications,
磁界を用いた発電方式の方がはるかに出力密度が大きいため、専ら磁界を用いた発電方式が採用され、静電発電方式は実用に供されてはいない。 Since much power density towards the power generation system using a magnetic field is large, is exclusively employed power generation method using a magnetic field, electrostatic power generation method is not been put to practical use. (5)内燃機関式の携帯型発電機などは、発電のための駆動力を内燃機関によって得るため、発電に伴って騒音を発生する。 (5) such as an internal combustion engine type portable generator, for obtaining a driving force for power generation by the internal combustion engine, for generating the noise along with the electric power generation. (6)従来の発電機構は電池を除き小型化しにくいため、使用機器への組み込みの際への制約が大きい。 (6) In the conventional power generation mechanism for difficult to miniaturize the exception of battery, a large restriction to the time of incorporation into equipment used. (7)小型の高電圧発電機がない。 (7) is not a small high-voltage power generator.

【0005】本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであり、可変容量コンデンサを微小化することにより単位体積当たりの静電容量を大幅に増加させ、かつ微小な外力によって静電容量を可変とし、各種用途に適合する携帯型の静電型発電装置を提供することを目的とする。 [0005] The present invention has been made in view of the above prior art, greatly increasing the capacitance per unit volume by micronizing variable capacitor, and variable capacitance by small external force and then, an object of the invention to provide a portable electrostatic power generator adapted to various applications.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するための本発明の静電型発電装置は以下の構成を備える。 Means for Solving the Problems An electrostatic power generator of the present invention for achieving the above object comprises the following arrangement. すなわち、静電容量の決定に寄与する要素間の間隙が10 That is, the gap between the elements contributing to the determination of the capacitance 10
0μm以下であり、外力によって静電容量が変化する可変容量コンデンサと、前記外力によって、前記可変容量コンデンサの静電容量が増加するときに、第1の電圧によって該可変容量コンデンサに電荷を供給する供給手段と、前記外力によって、前記可変容量コンデンサの静電容量が減少するときに、該可変容量コンデンサに蓄積された電荷の一部を前記第1の電圧よりも高い第2の電圧で蓄積する蓄積手段とを備える。 And at 0μm or less, and supplies a variable capacitor which changes capacitance by an external force, by said external force, when the capacitance of the variable capacitor is increased, the charge to the variable capacitance capacitor with the first voltage supply means, by said external force, when the capacitance of the variable capacitor is reduced, accumulates a part of the charge accumulated in the variable capacitance capacitor in a second voltage higher than said first voltage and a storage unit.

【0007】 [0007]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The following describes the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. なお、実施形態の説明に入る前に、本実施形態による静電型発電装置の基本構成及び動作原理について説明する。 Incidentally, before entering the description of the embodiments, a description will be given of the basic structure and operation principle of the electrostatic type power generating device according to this embodiment.

【0008】[基本動作原理]図1は本実施形態による静電型発電装置の基本構成を示す図である。 [0008] [Basic Operation Principle] FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electrostatic generator according to this embodiment. また、図2 In addition, FIG. 2
及び図3は本実施形態による静電型発電装置の基本動作原理を説明する図である。 And FIG. 3 is a diagram for explaining the basic operation principle of the electrostatic type power generating device according to this embodiment.

【0009】図1には可変容量型発電回路の代表例が示されている。 [0009] Representative examples of the variable capacity type power circuit is shown in Figure 1. 図1において、10は機械力により容量が変化する可変容量型コンデンサ、53および54はダイオード、51および52は電圧源である。 1, 10 is a variable capacitance capacitor, 53 and 54 of varying volume by a mechanical force diodes 51 and 52 is a voltage source. 動作を分かりよくするために、電圧源51、52は、ともに一定電圧源とし、入力側の電圧源51の電圧をV1、出力側の電圧源52の電圧をV2とし、かつV2>V1とする。 To better understand the operation, the voltage source 51 and 52, both with a constant voltage source, the voltage of the input side of the voltage source 51 V1, the voltage of the voltage source 52 on the output side and V2, and V2> and V1 . また、ダイオードの順方向電圧降下は無視する。 Further, the forward voltage drop of the diode is ignored.

【0010】ここで可変容量型コンデンサ10の静電容量が、外力によって図2に示すように変化すると仮定する。 [0010] Assume that the capacitance of the variable capacitance capacitor 10 is changed as shown in FIG. 2 by an external force. 以下、可変容量型コンデンサ10から取り出されるエネルギーについて、図2及び図3を参照しながら説明する。 Hereinafter, the energy extracted from the variable capacitance capacitor 10 will be described with reference to FIGS.

【0011】(1)まず図2の時刻t=aの時には、可変容量型コンデンサ10(以下、単にコンデンサ10という)の持つ静電容量は最大値のC0+ΔCとなっている。 [0011] (1) First at time t = a in FIG. 2, the variable capacitance capacitor 10 (hereinafter, simply referred to as capacitor 10) electrostatic capacitance of the has a C0 + [Delta] C of the maximum value. この時点で電圧源11からコンデンサ10に電荷が供給されている。 Charge from the voltage source 11 to the capacitor 10 is supplied at this point. この状態は図3における点aに当たり、その時点における電荷Q1は、Q1=(C0+ΔC) This state hits the point a in FIG. 3, the charge Q1 in that time, Q1 = (C0 + ΔC)
V1となっている。 It has become a V1.

【0012】(2)次に電荷Q1が一定の状態で、図2 [0012] (2) then charge Q1 is in a constant state, FIG. 2
の時刻tがbになるまでの間に外力によりコンデンサ1 Capacitor 1 by an external force until time t becomes b
0の静電容量が変化すると、これに伴ってコンデンサ1 When the capacitance of 0 is changed, the capacitor 1 along with this
0の電圧が変化する。 Voltage of 0 is changed. 静電容量がC0まで減少すると、 When the electrostatic capacitance is reduced to C0,
その間にコンデンサ10の電圧はV2まで上昇し、図3 It rises to the voltage of the capacitor 10 during V2, 3
の点bに達する。 It reaches a point of b.

【0013】(3)この時点(コンデンサ10の電圧が電圧源52の電圧V2に達した時点)でダイオード54 [0013] (3) diode at this time (when the voltage of the capacitor 10 reaches the voltage V2 of the voltage source 52) 54
が導通し、コンデンサ10の電圧はV2に保たれる。 There conducting, the voltage of the capacitor 10 is maintained at V2. この間に、外力によってコンデンサ10の静電容量が更にC=C0−ΔCになるまで減少すると、コンデンサ10 During this time, the capacitance of the capacitor 10 by an external force decreases to become more C = C0-ΔC, the capacitor 10
にためられていた電荷(Q1−Q2)が出力側の電圧源5 Pooled in have the charges (Q1-Q2) the voltage source on the output side 5
2に送り込まれ、図3の点cに到達する。 It sent in 2, and reaches the point c of FIG.

【0014】(4)点cから一定電荷Q2の状態でコンデンサ10の静電容量を増加させてC0にすると(図2 [0014] (4) point when increasing the capacitance of the capacitor 10 in a state of constant charges Q2 from c to C0 (FIG. 2
の時刻d)、コンデンサ10の電圧はV1まで減少し、 Is the time d), the voltage of the capacitor 10 is reduced to V1,
図3の点dに到達する。 Point 3 reaches the d. ここから点aまでの間は、一定電圧V1で、外力によってコンデンサ10の静電容量をC0+ΔCまで増加させると、入力側の電圧源51から電力が供給され、電荷はQ1まで増加し、点aに到達し、一周期を完了する。 Between from here to point a, at a constant voltage V1, an increase in the capacitance of the capacitor 10 to C0 + [Delta] C by an external force, power is supplied from the input side of the voltage source 51, the charge increases to Q1, point a reached, completing one cycle.

【0015】ここで、一周期当たりの正味の出力エネルギーEは、辺ab,bc,cd,daで囲まれた面積に相当する。 [0015] Here, the output energy E net per cycle, the sides ab, bc, cd, corresponds to the area surrounded by da. したがって、 E=(Q1−Q2)V2−(Q1−Q2)V1 =(Q1−Q2)(V2−V1) ={(C0+ΔC)V1−(C0−ΔC)V2}(V2−V1) ={ΔC(V2^2−V1^2)−C0(V2−V1)^2} …(1) となる。 Thus, E = (Q1-Q2) V2- (Q1-Q2) V1 = (Q1-Q2) (V2-V1) = {(C0 + ΔC) V1- (C0-ΔC) V2} (V2-V1) = {ΔC (V2 ^ 2-V1 ^ 2) -C0 (V2-V1) ^ 2} ... is (1). また一秒当たりf回の繰り返しがあるとすると、出力パワーPは P=Ef=f{ΔC(V2^2−V1^2)−C0(V2−V1)^2} …(2) となる。 Also if you have an f iterations per second, the output power P is P = Ef = f {ΔC (V2 ^ 2-V1 ^ 2) -C0 (V2-V1) ^ 2} ... a (2). なお、本明細書において、X^YはXのY乗を表す。 In this specification, X ^ Y represents a multiplication Y of X.

【0016】なお、この発電機は電荷を入力側の電圧源51からコンデンサ10に供給する必要がある。 [0016] Incidentally, the generator should be supplied to the capacitor 10 from the input side of the voltage source 51 charges. このため運転初期の段階では電池などを用いて電気エネルギー供給をしなければならない。 Must the electrical energy supplied by using a battery in this order operation early stage. しかし一旦発電が行われ蓄積されたエネルギーがあるレベルに達すれば、例えば電圧源52に所定のエネルギーが蓄積されれば、そこから電力を分岐してコンデンサ10に電荷を供給することが可能となる。 But if reaches a certain level once power is performed stored energy, for example, if the voltage source 52 is accumulated a predetermined energy, it is possible to supply charge to the capacitor 10 branches the power therefrom . このため、入力側の電源の寿命は問題にならなくなる。 Therefore, the life of the input-side power source will not be a problem.

【0017】次にコンデンサ10として採用し得る可変容量型コンデンサの基本構造例について説明する。 [0017] Next will be described a basic structure example of a variable capacitance capacitor that may be employed as a capacitor 10. 容量を変化させる方法の基本的な原理は、電極間距離を変える、極板面積を変える、電極間の誘電率を変える、の3通りである。 The basic principle of the method for changing the capacitance, changing the distance between the electrodes, changing the plate area, changing the dielectric constant between the electrodes, which is three ways. 以下、これらの手法について、構造の簡単な平行平板型コンデンサを用いて説明する。 Hereinafter, these methods will be described using a simple parallel plate capacitor structure.

【0018】図4は極板間距離を変更することにより静電容量を可変とする例を示す図である。 [0018] FIG. 4 is a diagram showing an example of a variable capacitance by changing the electrode plates distance. 図4に示す構造では、コンデンサの静電容量は式(3)で表せる。 In the structure shown in FIG. 4, the capacitance of the capacitor can be expressed by Equation (3).

【0019】 C(x)=ε0・εrg・W・L/x [F] …(3) ここでC(x)はコンデンサ10の静電容量[F]、ε [0019] C (x) = ε0 · εrg · W · L / x [F] ... (3) where C (x) is the capacitance of the capacitor 10 [F], ε
0は真空中の誘電率[F/m]、εrgは電極間のスペースに充満している物質13の比誘電率(空気の場合はほぼ1となる)、Lは電極の長さ[m]、Wは電極幅[m]、xは電極間距離[m]である。 0 is the dielectric constant in vacuum [F / m], εrg is (becomes almost 1 for air) the relative dielectric constant of the material 13 which fills the space between the electrodes, L is the length of the electrodes [m] , W is the electrode width [m], x is the distance between the electrodes [m].

【0020】式(3)から分かるように、コンデンサ1 [0020] As can be seen from the equation (3), the capacitor 1
0を形成する電極11と電極12の間の距離xを何らかの外力20aによって短くすることで、コンデンサ10 The distance x between the electrodes 11 and 12 to form a 0 By shortening by some external force 20a, the capacitor 10
の静電容量を増加させることができる(図4(a)参照)。 It is possible to increase the electrostatic capacitance (see Figure 4 (a)). また何らかの外力21aでコンデンサ10を形成する電極11と電極12の間の距離xを長くすることでコンデンサ10の静電容量を減少させることができる(図4(b)参照)。 Also it is possible to reduce the capacitance of the capacitor 10 by increasing the distance x between the electrodes 11 and 12 to form a capacitor 10 for some external force 21a (see Figure 4 (b)).

【0021】図4において、14、15は電荷取り出し用の端子である。 [0021] In FIG. 4, 14 and 15 is a terminal for charge extraction. 端子14と端子15を用いてコンデンサ10を図1の電子回路に示すように接続し、上述したような極板間距離を変える変動力を与えればエネルギーを取り出すことができる。 Connect to show capacitor 10 to the electronic circuit of FIG. 1 with the terminal 14 and the terminal 15, it is possible to extract energy be given the variation force to change the electrode plates distance as described above.

【0022】図5は極板面積を変更することにより静電容量を可変とする例を示す図である。 [0022] FIG. 5 is a diagram showing an example of the electrostatic capacitance is variable by changing the plate area. 図5に示す方法では、外力20bが加わっている場合に、図5の(a)に示すように電極11と12は対向して互いに完全に重なり合うように設置されている。 In the method shown in FIG. 5, when an external force 20b is applied, electrodes 11 and 12 as shown in FIG. 5 (a) is installed to overlap completely with each other to face. この状態では静電容量は最大値になっている。 Capacitance in this state has become a maximum value. また、電極12に外力21bが加わると、図5の(b)のように電極11と電極12は互いに重なり合う部分の長さ(L−x)が減少し、式(4)から分かるように静電容量が減少する。 Further, when the external force 21b is applied to the electrode 12, electrode 11 and the electrode 12 as shown in (b), FIG. 5 is the length of the overlapping portions to one another (L-x) decreases, the electrostatic As seen from equation (4) capacitance is reduced.

【0023】 C(x)=ε0・εrg・W・(L−x)/D [F] …(4) ここでxは電極11と12が完全に重なっていた状態から横方向へのずれ[m]、Dは対向した電極間の距離[m]である。 [0023] C (x) = ε0 · εrg · W · (L-x) / D [F] ... (4) where the deviation from the state x electrodes 11 and 12 were completely overlap in the transverse direction [ m], D is the distance between the opposing electrodes [m]. また、他の記号は図4で示したものと同様である。 Also, the other symbols are the same as those shown in FIG.

【0024】なお、端子14と15を用いてコンデンサ10を図1の電子回路に示すように接続し、20b、2 [0024] Note that a capacitor 10 with terminals 14 and 15 as shown in the electronic circuit of FIG. 1, 20b, 2
1bに相当する外力を与えれば、コンデンサ10よりエネルギーを取り出すことができる。 Be given an external force corresponding to 1b, it is possible to extract energy from the capacitor 10.

【0025】図6は極板間の誘電率を変更することにより静電容量を可変とする例を示す図である。 [0025] FIG. 6 is a diagram showing an example of a variable capacitance by changing the dielectric constant between the plates. 図6の(a)では、1対の電極11と12が対向して置かれ、 In (a) of FIG. 6, a pair of electrodes 11 and 12 is placed to face,
かつ電極が形成する空間13に外力20cにより誘電体16が完全に挿入されている。 Dielectric 16 is fully inserted by and external force 20c in the space 13 in which the electrode is formed. このとき静電容量は最大値になる。 Capacitance at this time is at a maximum value. また、図6の(b)では、外力21cによって誘電体16を電極間の空間13から引き抜き、挿入量xが減らされている。 Further, in FIG. 6 (b), pull the dielectric 16 from the space 13 between the electrodes by an external force 21c, the insertion amount x is reduced. この場合、次の式(5)からも分かるように、コンデンサ10の静電容量は小さくなる。 In this case, as can be seen from the following equation (5), the capacitance of the capacitor 10 is reduced.

【0026】 C(x)=ε0・εrg・w・L/D +{ε0εrg(εrs−εrg)wd/D(2gεrs+dεrg)}・x …(5) ここでεrsは電極間のスペース13に充満している物質の比誘電率(空気の場合はほぼ1となる)、εrsは可動誘電体16の比誘電率、wは電極11、12の幅または可動誘電体16の幅のうちの狭い方の幅[m](本例では可動誘電体16の幅w)、2gは電極11、12と可動誘電体16の間の間隙の長さ[m]、dは可動誘電体16の厚さ[m]、Lは電極の長さ[m]、D(=2g [0026] C (x) = ε0 · εrg · w · L / D + {ε0εrg (εrs-εrg) wd / D (2gεrs + dεrg)} · x ... (5) where Ipushironrs is filled in the space 13 between the electrodes the dielectric constant of substances (becomes almost 1 for air), εrs dielectric constant of the movable dielectric 16, w is narrower ones of the width of the width or the movable dielectric 16 of electrodes 11 and 12 width [m] (the width w of the movable dielectric 16 in this example), 2 g is the length of the gap between the electrodes 11 and 12 and the movable dielectric 16 [m], d is the thickness of the movable dielectric 16 [m ], L is the length of the electrodes [m], D (= 2g
+d)は電極間距離[m]、xは可動誘電体16の電極間への挿入量[m]である。 + D) is the distance between the electrodes [m], x is the amount of insertion between the electrodes of the movable dielectric 16 [m].

【0027】端子14と15を用いてコンデンサ10を図1の電子回路に示すように接続し、外力20c、21 [0027] Using the terminal 14 and 15 connected as shown capacitor 10 to the electronic circuit of FIG. 1, the external force 20c, 21
cに相当する変動力を与えれば、コンデンサ10からエネルギーを取り出すことができる。 Be given the variation force corresponding to c, it is possible to extract energy from the capacitor 10.

【0028】上述した(2)式から判るように、V1, [0028] As can be seen from the above equation (2), V1,
V2が規定されれば出力エネルギーPは静電容量変化Δ V2 is output if it is defined the energy P is the capacitance change Δ
Cによってその大きさが決まることになる。 So that its magnitude is determined by the C. ΔCは上述したように、電極間の間隙あるいは対向面積を機械的変位によって変化させたり、あるいは間隙に介在する物質の誘電率を変化させることによって得る。 ΔC, as described above, obtained by varying or changing the mechanical displacement of the gap or facing area between the electrodes, or the dielectric constant of the material interposed gap. ここで、コンデンサの静電容量は近似的に、 C=εr・ε0・S/d で表される。 Here, the capacitance of the capacitor is an approximation, represented by C = εr · ε0 · S / d. (ここで、Cは容量、εrは電極間の物資の比誘電率、ε0は真空の誘電率(8.854×10^-1 (Wherein, C is the capacitance, the dielectric constant of materials between the εr electrodes, .epsilon.0 the dielectric constant of vacuum (8.854 × 10 ^ -1
2)、dは電極間の間隙)従って、ε,S,dを変化させることで静電容量を変えることができる。 2), d is the gap between electrodes) Therefore, epsilon, can be varied electrostatic capacitance by varying S, the d. この場合、 in this case,
Cの極大値Cmaxに対してCの極小値Cminが5分の1程度であれば実用上は差し支え無い(即ち、ΔC=0.4 C minima Cmin relative to the maximum value Cmax of C is practically as long as about one fifth is not permissible (i.e., [Delta] C = 0.4
Cmax)。 Cmax).

【0029】まず、図4で示したように、電極間距離d Firstly, as shown in FIG. 4, the inter-electrode distance d
を変化させる場合を考える。 Consider the case of changing the. dの大きさは小さければ小さいほどCmaxを大きくとれるので都合が良いが、その最小の距離は極板間に発生する電圧、電極同士の相対位置が変化する際に摩擦を起こさないようにすること、絶縁膜の厚さなどによる影響等で制限される。 The size of d is convenient since made large to smaller Cmax smaller, but the minimum distance to avoid causing friction when voltage generated in the electrode plates, the relative positions of the electrodes are changed It is limited by the influence due to the thickness of the insulating film. 二次側の電圧V2としては、極端に大きなものを考えない限り実用的には1〜100[V]の範囲と考えられる。 The voltage V2 of the secondary side, in practice unless considered extremely large considered range of 1 to 100 [V]. 従って最小の極板間距離dは、通常のフィルムコンデンサで用いられるフィルム厚0.1〜10μm程度、最大でも20 Minimum between the plates the distance d thus, the film thickness 0.1~10μm about to be used in the conventional film capacitor, at most 20
μm程度の大きさとなる(最適なフィルム厚は材質や印加電圧によって異なる)。 μm approximately the size (optimum film thickness varies depending on the material and the applied voltage).

【0030】これに対し、最小の静電容量は最大値の1 [0030] On the other hand, the minimum capacitance of the maximum value of 1
/5以下(従って電極間距離dは5倍以上)にするのが望ましい。 / 5 or less (hence the inter-electrode distance d is more than 5 times) desirable to the. 従って、電極間距離は最長で100μmあれば、十分な電極間距離がとれる。 Accordingly, the distance between the electrodes if 100μm at the longest, take a sufficient distance between the electrodes. 電極間距離を詰めることができれば、単位体積当りに設置できる電極数が増大するのは明らかであるので、実用機を作るうえでこれ以上電極間距離を長くとることには意味がない。 If it is possible to pack the distance between electrodes, the number of electrodes that can be installed per unit volume will be apparent to increase, there is no point to take any more distance between the electrodes increase in making practical machine.

【0031】また、図5で示したように、対向する電極面積(S)を変える方式の場合は、電極間距離は一定となるが、摩擦などの理由から、電極間距離は0.1μm Further, as shown in FIG. 5, if the method of changing the opposing electrode area (S), but the distance between electrodes is constant, because of friction, the distance between the electrodes 0.1μm
から数十μm程度、最大でも100μmとするのが好ましい。 Several tens μm order of preferably set to 100μm at the maximum.

【0032】更に、図6で示したように、電極間の誘電率(ε)を変更する方式の場合、電極間に誘電体を挿入するため電極間距離は最小で数十μm、最大で数mmの場合が考えられる。 Furthermore, as shown in FIG. 6, if the method of changing the dielectric constant between the electrodes (epsilon), the distance between the electrodes to insert a dielectric between the electrodes a minimum of several tens [mu] m, the number of maximum in the case of mm can be considered. しかしながら、誘電体と電極との間隙は100μm以下、好ましくは数十μm以下にしなければ十分な性能が得られない。 However, the following gap 100μm between the dielectric and the electrode, preferably not sufficient performance to be less than several tens μm is obtained. 更に図6で示したように、電極間の誘電率(ε)を変更する方式の場合、電極間に低誘電率材料が位置した時点で容量が極小となるが、その電極間距離は前述の電極間距離を変化させる方式における最大電極間距離と同程度の値をとれば十分なので、最大100μm以下となる。 As further shown in FIG. 6, if the method of changing the dielectric constant between the electrodes (epsilon), the capacity at the time when the low dielectric constant material is positioned between the electrodes is minimized, the distance between the electrodes of the above enough so Taking the maximum distance between the electrodes about the same value in the method to change the distance between electrodes, the maximum 100μm or less.

【0033】上述のように、例えば電極間の距離を変化させる場合(図4の方式)、1対の電極(以降、電極対という)間の距離は最大時で100μmである。 [0033] As described above, when changing the distance between the example electrodes (scheme 4), a pair of electrodes (hereinafter referred to as electrode pairs) the distance between is 100μm at the maximum time. 従って、電極対当りの変位は、高々100μm程度となり、 Accordingly, the displacement per electrode pair, at most becomes about 100 [mu] m,
変位の大きな外力が働く場合には、これらを積層して用いる必要がある。 When a large external force displacement acts, it is necessary to use by laminating these. また、外力が振幅の小さな振動等のような場合には電極対同士の変位が相互に干渉し合わないよう分離した形で多数を配置する必要がある。 Further, when the external force is like a small vibration amplitude has to displacement between the electrode pairs are arranged a number in the form of separate so that do not interfere with each other. 前者の場合、積層されたそれぞれの電極間容量の極大と極小が一致するように動作するのであれば、図19(a)のように単純に電極を並列接続すればよい。 In the former case, if operated as maxima and minima of each of the inter-electrode capacitance stacked match, simply electrodes may be connected in parallel as shown in FIG. 19 (a).

【0034】後者の場合、即ち振動の方向が多数あるような場合には、電極対の方向を複数に分けて配置させることにより、外力の方向依存性の無い発電ユニットを構成させることが可能である。 [0034] In the latter case, i.e. when the direction of vibration is such that a number is that by separately disposed in the direction of electrode pairs into a plurality, may be configured without the power generation unit directional dependence of external force is there. 図4〜図6で説明したいずれの手法においても、複数個の可変容量コンデンサの電極接続方法としては、電圧を特別に高電圧(概ね100 In any of the techniques described in FIGS. 4 to 6, the electrode connection of a plurality of variable capacitor, particularly a high voltage voltage (approximately 100
V以上)にしない限りは全て並列接続でよい。 Unless the V or more) may all connected in parallel. ただし、 However,
前述のように振動の方向が複数あったり、電極間隙の伸縮のサイクルや位相が同期していない場合は、電極をそのまま並列接続するのではなく、図1に示すダイオード53のアノード及びダイオード54のカソードにおいて並列接続する必要がある。 Direction of the vibration is more Attari As described above, if the cycle or phase of the expansion and contraction of the electrode gap are not synchronized, rather than as it is connected in parallel electrodes, the anode and the diode 54 of the diode 53 shown in FIG. 1 it is necessary to parallel connection at the cathode. 即ち、図19(b)のように接続されることになる。 That would be connected as shown in FIG. 19 (b).

【0035】以下、第1の実施形態から第9の実施形態により、本発明による可変容量コンデンサの実施の形態を説明する。 [0035] Hereinafter, the ninth embodiment from the first embodiment will be described an embodiment of a variable capacitor according to the present invention. なお、第1〜第4の実施形態では、図4に示した、極板間距離を変更することにより静電容量を可変とする例を説明する。 In the first to fourth embodiments, as shown in FIG. 4, an example of a variable capacitance by changing the electrode plates distance. また、第5、第6の実施形態では、極板面積を変更することにより静電容量を可変とする例を説明する。 In the fifth, the sixth embodiment, an example of the electrostatic capacitance is variable by changing the plate area. 更に、第7〜第8の実施形態では、極板間の誘電率を変更することにより静電容量を可変とする例を説明する。 Further, in the embodiment of the seventh to 8, an example of a variable capacitance by changing the dielectric constant between the plates.

【0036】[第1の実施形態]図7は第1の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0036] [First Embodiment] FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to the first embodiment.
図7の(a)において、電極81及び電極82は弾性体83によって支持されて適当な電極間距離を維持している。 In (a) of FIG. 7, the electrode 81 and electrode 82 are supported by the elastic member 83 to maintain the proper distance between the electrodes. また、電極81と82の表面は絶縁体86で覆われ、万一の接触による電荷の漏出を防いでいる。 The surface of the electrodes 81 and 82 are covered with an insulator 86, thereby preventing leakage of charge due to emergency contacts. なお、 It should be noted that,
電極81と82の接触の可能性のない場合は絶縁体86 If no possibility of contact of the electrodes 81 and 82 insulator 86
を省略することができる。 It can be omitted.

【0037】電極81と82は端子84と85に接続されている。 The electrodes 81 and 82 are connected to terminals 84 and 85. 端子84と85を用いて図1の電子回路に示すように接続し、図7の(a)に示すように外力90によって電極81、82を近づけたり、図7の(b)に示すように外力91によって電極81、82を引き離したりすることで、コンデンサ10の静電容量が変動する。 Uses the terminals 84 and 85 connected as shown in the electronic circuit of FIG. 1, or close to electrodes 81 and 82 by an external force 90, as shown in (a) of FIG. 7, as shown in FIG. 7 (b) by or pull the electrodes 81 and 82 by an external force 91, the capacitance of the capacitor 10 varies.
この結果、上述したように端子84と85からエネルギーを取り出すことができる。 As a result, it is possible to extract energy from the terminal 84 and 85 as described above.

【0038】なお、電極81と82の間の空間87を比誘電率の大きな物質で充満すれば、電極81と82の変位が同一でも空気で充満した場合より静電容量の変化は大きくなる。 It should be noted, if fill the space 87 between the electrodes 81 and 82 with a large material having a relative dielectric constant, a change in capacitance than the displacement of the electrodes 81 and 82 is filled with air at the same increases.

【0039】次に、第1の実施形態における電極のディメンジョンについて検討を加える。 Next, add examined dimension of the electrode in the first embodiment.

【0040】全体の電極面積(片極)は容量の最大値を規定するが、必要とされる容量Cは負荷電流をIL The total electrode area (unipolar) defines the maximum value of the capacitance, but the capacitance C required the load current IL
[A]、電極間隙の伸縮繰返し周波数をF[Hz]、電荷供給源の電圧をV1[V]とすれば、 C=IL/(F・V1)=εr・ε0・S/dmin これからSは、 S=IL・dmin/(F・V1・εr・ε0) 一例として、IL=1[mA]、F=10[Hz]、V [A], the expansion and contraction repetition frequency of the electrode gap F [Hz], if the voltage of the charge source and V1 [V], C = IL / (F · V1) = εr · ε0 · S / dmin now S is as S = IL · dmin / (F · V1 · εr · ε0) example, IL = 1 [mA], F = 10 [Hz], V
1=0.1[V]、εr=10、ε0=8.854×0^ 1 = 0.1 [V], εr = 10, ε0 = 8.854 × 0 ^
-12[F/m]、dmin=0.1[μm]とすれば、 S=1.1[m^2] となる。 -12 [F / m], if dmin = 0.1 [μm], an S = 1.1 [m ^ 2]. 各層の面積を、10^-4[m^2](10mm The area of ​​each layer, 10 ^ -4 [m ^ 2] (10mm
角)とすれば、全体で11000枚程度の積層枚数となるが、拡張時の極板間隙dmaxを1[μm]とし、支持体の厚みを同程度と考えれば全体の高さは11[mm] If the angle), but overall the 11000 sheets about the number of laminated sheets, the extension time of the electrode gap dmax and 1 [[mu] m], the height of the thickness of the support the whole Given the same level 11 [mm ]
となる。 To become.

【0041】なお、上述のように電極間の距離は100 [0041] The distance between the electrodes as described above 100
μm以下とすることが好ましいが、電極間の距離の制限は、機構全体の保持部(あるいはハウジング)に機械的なリミッタを設けることで達成できる。 It is preferable that the μm or less, but limits the distance between the electrodes can be achieved by holding part of the whole mechanism (or housing) providing mechanical limiter. また、積層された電極は、図19(a)あるいは(b)で説明したような形態で並列に接続される。 Further, laminated electrodes are connected in parallel in the form as described in FIG. 19 (a) or (b).

【0042】なお、図7では、弾性体83として風船状のもの、ベローズ状のもの等が挙げられる。 [0042] In FIG. 7, one balloon-like as an elastic body 83, those bellows, and the like. また、空間87に充満した物質が空気のように漏出しても問題ないものであれば、必ずしも密閉する必要はない。 Further, as long as the filled material in the space 87 is no problem even if leaks as air, is not necessarily sealed.

【0043】[第2の実施形態]図8A及び図8Bは第2の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0043] [Second Embodiment] FIGS. 8A and 8B are views for explaining the configuration of a variable capacitor according to the second embodiment. 図8A、Bにおいて正弦波様の形状を持つ絶縁性の高い弾性体薄膜101,102,103及び1 Figure 8A, the elastic thin film 101, 102, 103 and a high insulating property having a sine wave-like shape in B 1
04のそれぞれの表面に、導電膜121,122,12 On the surface of each of the 04, the conductive film 121,122,12
3,124,125及び126(以下、電極という)が取り付けられている。 3,124,125 and 126 (hereinafter, referred to as electrodes) are attached. さらにそれら電極121〜126 Further the electrodes 121-126
の表面に絶縁膜131,132,133,134,13 Insulation on the surface of the membrane 131,132,133,134,13
5及び136が施されている。 5 and 136 is applied. 隣接する絶縁膜131と132,133と134及び135と136は、それぞれ正弦波様形状の頂点部分で互いに接合されている。 Adjacent insulating film 131 and 132, 133 and 134 and 135 and 136 are joined together at the apex portion of each sinusoidal shape.

【0044】また、電極121は端子141と、電極1 [0044] The electrode 121 and the terminal 141, the electrode 1
22と123は端子142と、電極124と125は端子143と、さらに電極126は端子144にそれぞれ電気的に接合されている。 22 and 123 to the terminal 142, the electrode 124 125 and terminal 143 are further electrode 126 are each electrically connected to a terminal 144. 端子141と端子143は図1の電子回路の正極(または負極)に接続され、端子1 Terminal 141 and terminal 143 is connected to the positive (or negative) of the electronic circuit of FIG. 1, terminal 1
42と端子144は図1の電子回路の負極(または正極)に接続される。 42 and the terminal 144 is connected to the negative electrode (or positive electrode) of the electronic circuit of FIG. 電極と絶縁膜を施された弾性体薄膜101から104は,外力伝達板151と152によって挟まれている。 An elastic thin film 101 having been subjected to the electrode and the insulating film 104 is sandwiched by the external force transmission plate 151 and 152. ただし、弾性体薄膜101から104 However, an elastic thin film 101 104
は、外力伝達板151と152の表面に沿って平行な方向に滑って移動することが可能になっており、図8A及び図8Bのような状態を呈することを可能としている。 Is now possible to move sliding in a direction parallel along the surface of the external force transmission plate 151 and 152, thereby enabling to exhibit the state of FIG. 8A and 8B.

【0045】図8Aにおいて、外力162が無いか外向きに働いている状態で、弾性体薄膜101から104は自らの弾性力により正弦波の振幅が最大となっている(もちろん外力161が加えられてもよい)。 [0045] In FIG. 8A, in a state where the external force 162 is acting in no or outwardly, 104 of an elastic thin film 101 is the amplitude of the sine wave is (is of course an external force 161 is the largest by its own elastic force applied it may be). これにより対向する電極121と122、電極123と124及び電極125と126の間の静電容量は最小の値になっている。 Thus the electrode 121 facing and 122, the capacitance between the electrodes 123 and 124 and the electrodes 125 and 126 has a minimum value.

【0046】図8Bは、外力162が内向きに働いている状態であり、弾性体薄膜群101から104の変形による弾性反発力に外力162が打ち勝って、正弦波の振幅が小さな形状になっている。 [0046] Figure 8B is a state in which the external force 162 is acting inwardly, external force 162 overcomes the elastic reaction force due to deformation of the elastic thin film group 101 to 104, the amplitude of the sine wave becomes small shape there. これにより対向する電極121と122、123と124、さらに125と12 Thus the electrode 121 facing the 122, 123 and 124, further 125 and 12
6の間の距離が短くなり、それらの間の静電容量は大きい値になっている。 The distance between the 6 becomes short, the electrostatic capacitance therebetween is in a large value.

【0047】このように図8Aの状態と図8Bの状態を繰返すことで静電容量は変化し、端子141及び143 The electrostatic capacitance by repeating the states of the state and 8B of the thus 8A is changed, the terminal 141 and 143
と142及び144の間からエネルギーを取り出すことができる。 It can extract energy from between the 142 and 144.

【0048】なお類似の構造で、弾性体薄膜の同一側の片側表面にのみ電極を取り付けた場合は、絶縁膜は省略可能となる。 [0048] Note that a similar structure, when attaching the electrode only on one side surface of the same side of the elastic thin film, the insulating film becomes optional. また弾性薄膜を用いずに、弾性金属膜を電極として用い、これを絶縁膜でコートする方式でも同じ機能を果たすことができることは明らかである。 Also without using an elastic film, an elastic metal film as an electrode, it is clear that this can be the same function even in a manner that is coated with an insulating film.

【0049】更に、電極空間を比誘電率の大きな物質で充満すれば、空気で充満した場合より静電容量変化は大きくなる。 [0049] Furthermore, when filling the electrode space with a large material having a relative dielectric constant, the electrostatic capacity change than when filled with air becomes large. また、上記第2の実施形態では、弾性体薄膜、導電膜及び絶縁膜から構成される積層シートを4組用いたが、積層シートの使用数がこれに限られないことはいうまでもない。 Further, in the second embodiment, the elastic thin film, conductive film and is used four sets laminated sheet composed of an insulating film, it is needless to say that the number of used laminated sheet is not limited thereto.

【0050】なお、第2の実施形態による電極対の集積化、ディメンジョンは第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。 [0050] Incidentally, omitted because integration of the electrode pair according to the second embodiment, dimensions are the same as those of the first embodiment. また、電極間の距離は拡張時の最大部分(波状の頂点部分)において100μm以下とすることが好ましい。 The distance between the electrodes is preferably set to 100μm or less at the maximum portion of the time of extension (apex portion of the wavy). 電極間の距離の制限は、機構全体の保持部(あるいはハウジング)に機械的なリミッタを設けることで達成できる。 Limiting the distance between the electrodes can be achieved by holding part of the whole mechanism (or housing) providing mechanical limiter. また、図8A、Bに示す可変容量コンデンサを複数接続する場合は、図19(a)あるいは(b)に示した形態で並列接続すればよい。 Also, when connecting a plurality of variable capacitors shown in FIG. 8A, B may be connected in parallel in the form shown in FIG. 19 (a) or (b).

【0051】[第3の実施形態]図9A及び図9Bは第3の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0051] [Third Embodiment] FIGS. 9A and 9B are views for explaining the configuration of a variable capacitor according to a third embodiment. 図にあってコイルバネ様の形状を持つ絶縁性の高分子弾性膜210の両側の表面に電極211及び212を取り付け、さらに電極212の表面を絶縁膜2 The electrodes 211 and 212 on both surfaces of the insulating polymer elastic film 210 having a coil spring-like shape mounted In the Figure, an insulating the surface of the electrode 212 film 2
13でコートする。 Coated with 13. 電極211と212はそれぞれ端子215及び216に接続されている。 Electrodes 211 and 212 are connected to the terminals 215 and 216, respectively. さらにコイルバネ状の高分子弾性膜210の一つの端部217を基板22 Further, the substrate one end 217 of the coil spring-shaped polymer elastic membrane 210 22
0に固定し、もう一方の端部218を質量221に接合してある。 0 to fixed, it is bonded to the other end portion 218 to the mass 221.

【0052】図9Aにおいて、質量221に対して外力230が下方向に働いて、コイル形状を持つ高分子弾性膜210とそれに接合された電極211と212及び絶縁膜213のピッチ間隔は引き延ばされている。 [0052] In FIG 9A, the external force 230 is working in the downward direction with respect to the mass 221, the pitch distance of the polymer elastic membrane 210 and the electrode 211 joined thereto 212 and the insulating film 213 having a coil shape if pull-rolled It is. これにより電極211と212の電極間距離が長くなり、端子215と216の間の静電容量は小さくなる。 Thus the distance between the electrodes of the electrode 211 and 212 is increased, the capacitance between the terminals 215 and 216 is small.

【0053】一方、図9Bにおいては、質量221に対し外力231が上方向に働いて、コイル形状を持つ高分子弾性膜210とそれに接合された電極211と212 Meanwhile, in FIG. 9B, working external force 231 is in the upward direction with respect to the mass 221, electrode 211 joined thereto a polymer elastic film 210 having a coil shape as 212
及び絶縁膜213のピッチ間隔が縮められている。 And the pitch spacing of the insulating film 213 is shortened. これにより電極211と212の電極間距離は短くなり、端子215と216の間の静電容量が大きくなる。 Thus the distance between the electrodes of the electrode 211 and 212 is shortened, the electrostatic capacitance between the terminals 215 and 216 increases.

【0054】図9A、9Bに示す可変容量型コンデンサを、端子215と216を用いて図1の電子回路に接続し、適切な外力230によって図9Aに示すように電極211と212を引き離し、また図9Bに示すように適切な外力231によって電極211と212を近づけることにより端子215、216間の静電容量を変化させると、端子215と216からエネルギーを取り出すことができる。 [0054] Figure 9A, the variable capacity capacitor shown in 9B, with terminals 215 and 216 connected to the electronic circuit of FIG. 1, pull the electrodes 211 and 212 as shown in FIG. 9A by a suitable external force 230, also varying the capacitance between the terminals 215 and 216 by bringing the electrodes 211 and 212 by a suitable external force 231 as shown in FIG. 9B, it is possible to extract energy from the terminal 215 and 216.

【0055】第4の実施形態による電極対のディメンジョン、集積化についても第1の実施形態と同様である。 [0055] The fourth embodiment of the electrode pair by dimension is the same as also the first embodiment for integration.
但し、コイル1巻あたりの間隔を最大拡張時で100μ However, 100μ the interval per Volume 1 coil at the time of maximum expansion
m以下とするのが好ましい。 It is preferable to following the m. このような電極間距離の制限は、機構全体の保持部(あるいはハウジング)に機械的なリミッタを設けることで達成できる。 Limitation of such inter-electrode distance can be achieved by holding part of the whole mechanism (or housing) providing mechanical limiter.

【0056】[第4の実施形態]図10は第4の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0056] Figure 10 [Fourth Embodiment] is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to a fourth embodiment. 図10において渦巻き形状を持つ高分子弾性膜31 Polymer elastic film 31 having a spiral shape in FIG. 10
0の両側の表面に電極311及び312を取り付け、更にそれぞれの表面を絶縁膜313及び314でコートする。 0 both surfaces to attach the electrodes 311 and 312 of, coated further respective surface by an insulating layer 313 and 314. 電極311と312はそれぞれ端子315及び31 Each electrode 311 and 312 terminals 315 and 31
6に接合されている。 It is bonded to the 6. さらに渦巻き状の高分子弾性膜の一つの端部317を基板322に固定し、もう一方の端部318を質量321に接合してある。 Furthermore one end 317 of the spiral elastic polymer film was fixed to a substrate 322, it is bonded to the other end portion 318 to the mass 321. 質量321は、 Mass 321,
その軸321aを中心として回転可能である。 It is rotatable about its axis 321a.

【0057】図10の(a)に示されるように、質量3 [0057] As shown in (a) of FIG. 10, the mass 3
21に対して外力330が時計回りに働くと、高分子弾性膜310とそれに接合された電極311と312及び絶縁膜313と314の渦巻き形状は広がる。 When an external force 330 is exerted in a clockwise direction with respect to 21, spiral electrode 311 joined thereto a polymer elastic membrane 310 and 312 and the insulating film 313 and 314 are spread. これにより、電極311と312の距離(電極間距離)が長くなり、全体としての静電容量は小さくなる。 Thereby, the distance of the electrodes 311 and 312 (distance between electrodes) is long, the capacitance as a whole becomes smaller.

【0058】一方、図10の(b)に示されるように、 Meanwhile, as shown in (b) of FIG. 10,
質量321に対して外力331が半時計回りに働くと、 When an external force 331 acts counterclockwise relative to the weight 321,
高分子弾性膜310とそれに接合された電極311と3 Electrodes 311 joined thereto a polymer elastic film 310 and 3
12及び絶縁膜313と314は、渦巻き状を巻き込む方向に変形する。 12 and the insulating film 313 and 314 are deformed in a direction involving spiral. これにより電極間距離は短くなり、全体としての静電容量は大きくなる。 Thus the distance between electrodes is shortened, the electrostatic capacitance of the entire increases.

【0059】図10に示される可変容量型コンデンサは、端子315と316を用いて図1の電子回路に示すように接続される。 [0059] variable capacity capacitor shown in Figure 10, uses the terminals 315 and 316 are connected as shown in the electronic circuit of FIG. そして、図10の(a)に示すように対向する電極311と312を外力330により引き離し、または図10の(b)のように対向する電極31 Then, the electrode 31 opposite to the pull-off due to an external force 330 opposed electrodes 311 and 312 as shown in (a) of FIG. 10, or FIG. 10 (b)
1と312を外力331により近づけることにより、当該コンデンサの静電容量が変動し、端子315と316 1 and by approaching the 312 external force 331, the capacitance of the capacitor is varied, the terminal 315 and 316
からエネルギーを取り出すことができる。 It is possible to extract the energy from.

【0060】この実施形態では、極板間隙の変化は、内側の電極312に対して1巻き分、中心方向に進んだ対向電極との間で発生する。 [0060] In this embodiment, the change of the electrode plate gap is 1 turn of the inner electrode 312, occurs between the advanced counter electrode toward the center. そのため、弾性体310は容量変化には寄与しないので、少なくとも拡張時にもその影響が無視できるようにするのが望ましい。 Therefore, since the elastic member 310 does not contribute to the capacitance change, to so that impact at least during expansion is negligible desirable.

【0061】第4の実施形態による極板のディメンジョンの一例は次の通りである。 [0061] One example of a fourth dimension of electrode plate according to an embodiment of is as follows. 収縮時(図10(b))における一巻き当たり厚みは電極間隙dminと渦巻きバネ部材の厚みdsの和となる。 One turn per a thickness of at the time of the contraction (FIG. 10 (b)) is the sum of the thickness ds of the electrode gap dmin and spiral spring member. バネ材の長さLと巻き数n Length of the spring member L and the number of turns n
との関係は L=2π(dmin+ds)(1+2+3+…+n) =π(dmin+ds)(n+1)・n 収縮時に第1の実施形態と同程度の容量を得るには、渦巻きバネの幅をWとして、 S=W・L =W・π(dmin+ds)(n+1)・n =1.1[m^2] W=20[mm]、dmin=0.1[μm]、ds=1 To obtain the first embodiment about the same capacity, the width of the spiral spring as W during relationship L = 2π (dmin + ds) (1 + 2 + 3 + ... + n) = π (dmin + ds) (n + 1) · n contraction and, S = W · L = W · π (dmin + ds) (n + 1) · n = 1.1 [m ^ 2] W = 20 [mm], dmin = 0.1 [μm], ds = 1
0[μm]として、 (n+1)・n=1.129/(6.346×10^- As 0 [μm], (n + 1) · n = 1.129 / (6.346 × 10 ^ -
7) これからn=666が求まり、収縮時半径は 7) Motomari is now n = 666, systolic radius 拡張時(図10(a))の電極間距離を実施形態1と同様、dmax=1[μm]とすれば拡張後の半径は Similarly the extended time (FIG. 10 (a)) the distance between the electrodes of the first embodiment of, dmax = 1 [μm] Tosureba radius after expansion となる。 To become.

【0062】[第5の実施形態]図11A、Bは第5の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0062] [Fifth Embodiment] FIG. 11A, B are diagrams illustrating a configuration of a variable capacitor according to a fifth embodiment. 図11A、Bにおいて、電極411と412は櫛の歯状に成形され、奥行き方向に幅を持っている。 FIG. 11A, in B, the electrodes 411 and 412 is formed into tooth comb, has a width in the depth direction. また、電極411はその一部で板バネ413、414に結合している。 The electrode 411 is attached to the leaf spring 413 and 414 at a portion thereof. また板バネ413、414の電極411に結合した一端と反対側の端部である421と422は、 The one end coupled to the electrode 411 of the leaf springs 413 and 414 on the opposite side, which is the end portion 421 422,
基板420に絶縁された状態で固定されている。 And it is fixed so as to be insulated from the substrate 420. この板バネ413、414により電極411は空中に浮いた状態で支持されている。 Electrode 411 is supported in a state of floating in the air by the leaf spring 413 and 414. そして、電極411は図中の左右方向に平行に変位することができるようになっている。 The electrode 411 is adapted to be able to parallel displace in the lateral direction in FIG.
一方、電極412は基板20から絶縁された状態で基板420に固定されている。 On the other hand, the electrode 412 is fixed to the substrate 420 in a state of being insulated from the substrate 20. この結果、電極411、41 As a result, the electrode 411,41
2は、外力430と431に従って、その相対的位置が変化するようになっている。 2, according to an external force 430 and 431, so that their relative position changes. 電極411と412は、それぞれ端子415と416に電気的に接続されている。 An electrode 411 412 is electrically connected to the terminals 415 and 416.

【0063】図11Aのように、電極411に対して外力430が図示のように左方向に働いて、電極411と電極412が近づく場合には、電極411と412で形成されるコンデンサの実質的な極板面積が増加し、静電容量は大きくなる。 [0063] As shown in FIG. 11A, working to the left as the external force 430 to the electrode 411 is shown, when the electrode 411 and the electrode 412 approaches substantially the capacitor formed by the electrode 411 412 plate area is increased such, the capacitance increases.

【0064】一方、図11Bのように、電極411に対して外力431が図示のように右方向に働き、電極41 [0064] On the other hand, as shown in FIG. 11B, an external force 431 to the electrode 411 acts on the right as shown, the electrode 41
1が電極412から遠ざかる場合には、電極411と4 When one moves away from the electrode 412 includes an electrode 411 4
12で形成されるコンデンサの実質的な極板面積が減少し、静電容量は小さくなる。 Reduces the substantial plate area of ​​the capacitor formed by 12, the capacitance becomes small.

【0065】従って、図11A、Bに示した可変容量型コンデンサを、端子415と416を用いて図1の電子回路に示すように接続して外力430及び431を加えることによって、すなわち図11Aのように電極411 [0065] Thus, FIG. 11A, a variable capacitance type capacitor shown in B, by applying an external force 430 and 431 connected as shown in the electronic circuit of FIG. 1 with the terminals 415 and 416, i.e., in FIG. 11A electrode 411 as
と412を外力430により近づけ、また図11Bに示すように電極411と412を外力431により引き離すことにより、電極間の静電容量が変動し、端子415 When 412 closer to the external force 430, also by pulling apart by an external force 431 to electrodes 411 and 412 as shown in FIG. 11B, the capacitance between the electrodes varies, the terminal 415
と416からエネルギーを取り出すことができる。 It can extract energy from the 416.

【0066】次に、第5の実施形態による櫛形電極式コンデンサのディメンジョンの一例について説明する。 [0066] Next, an example of dimensions of the comb electrode type capacitor according to a fifth embodiment. 図11Cに、第5の実施形態による櫛形電極のディメンジョンを示す。 Figure 11C, shows the dimensions of comb-shaped electrodes according to a fifth embodiment. なお、可動子(電極411)が負極(アース)、固定子(電極412)が正極になるよう配線されているものとする。 Incidentally, the mover (the electrode 411) is negative (ground), the stator (electrode 412) is assumed to be the wiring so that the positive electrode. また、図11Cでは、可動子は安定位置にあり、これを中心とした運動範囲は±4μmとする。 Further, in FIG. 11C, the mover is in a stable position, motion range around this and ± 4 [mu] m. また紙面に直角方向の電極の厚みtは5μmとする。 The thickness t of the perpendicular direction of the electrode to the sheet surface is set to 5 [mu] m.

【0067】まず2点鎖線abcdで囲まれた領域を単位領域とし、この領域内での静電容量の変化を計算する。 [0067] The first region surrounded by a two-dot chain line abcd as a unit area, calculating the change in capacitance in this region. なお電界は理想的な状態として取り扱い、電極面同士が常に直角方向に対向している部分にのみ電界が生じると仮定する。 Note assumed field handling, an electric field only to a portion where the electrode faces are always opposed to the perpendicular direction occurs as an ideal state.

【0068】abcd内で得られる静電容量は、A, [0068] capacitance obtained in the abcd is, A,
B,C,D,E部の合計値となる。 B, C, D, the sum of E portion. 可動子と固定子は、 The mover and the stator,
それぞれの部分での静電容量がCC=CA+CE,CB=C Capacitance at each part CC = CA + CE, CB = C
Dとなるような対称性を持った形状になっている。 It has a shape having such symmetry becomes D.

【0069】まず、可動子が最も固定子から離れた状態に移動した場合の静電容量C1を求める。 [0069] First, the capacitance C1 in the case of moving to a state where the mover is farthest from the stator. C部のその時点での静電容量をCc1、B部のその時点での静電容量をCb1とする。 The capacitance at the time of the C portion Cc1, the capacitance at that point in the B portion and Cb1. またC部の電極間距離をdc1とし、B部の電極間距離をdb1とする。 The distance between electrodes of the C section and dc1, the distance between electrodes of the part B to db1. C部の電極幅をWc1とし、B The electrode width of the C section and Wc1, B
部の電極幅をWb1とする。 The electrode width parts and Wb1.

【0070】 Cc1=t×Wc1×8.85×10^-12/dc1 =5×10^-6×3×10^-6×8.85×10^-12/(9×10^-6) =14.75×10^-18[F] Cb1=t×Wb1×8.85×10^-12/db1 =5×10^-6×1×10^-6×8.85×10^-12/(3×10^-6) =14.75×10^-18[F] よって単位領域内の静電容量の総計C1は、 C1=2Cc1+2Cb1=59×10^-18[F] となる。 [0070] Cc1 = t × Wc1 × 8.85 × 10 ^ -12 / dc1 = 5 × 10 ^ -6 × 3 × 10 ^ -6 × 8.85 × 10 ^ -12 / (9 × 10 ^ -6 ) = 14.75 × 10 ^ -18 [F] Cb1 = t × Wb1 × 8.85 × 10 ^ -12 / db1 = 5 × 10 ^ -6 × 1 × 10 ^ -6 × 8.85 × 10 ^ -12 / (3 × 10 ^ -6) = 14.75 × 10 ^ -18 [F] Accordingly total capacitance of the unit areas C1 is, C1 = 2Cc1 + 2Cb1 = 59 × 10 ^ -18 [F] and Become.

【0071】つぎに、可動子が最も固定子に接近した場合の右に移動した場合の静電容量C2を求める。 Next, determine the capacitance C2 in the case of moving to the right in the case of approaching the movable element is most stator. C部のその時点での静電容量をCc2、B部のその時点での静電容量をCb2とする。 The capacitance at the time of Cc2, B unit capacitance at that point of the C section and Cb2. C部の電極幅をWc2とし、B部の電極間距離をdb2とする。 The electrode width of the C section and Wc2, the distance between the electrodes B portion and db2. C部の電極幅をWc2とし、B部の電極幅をWb2とする。 The electrode width of the C section and Wc2, the electrode width of the B portion and Wb2.

【0072】 Cc2=t×Wc2×8.85×10^-12/dc2 =5×10^-6×3×10^-6×8.85×10^-12/(1×10^-6) =132.75×10^-18[F] Cb2=t×Wb2×8.85×10^-12/db2 =5×10^-6×9×10^-6×8.85×10^-12/(3×10^-6) =132.75×10^-18[F] よって単位領域内の静電容量の総計C2は、 C2=2Cc2+2Cb2=531×10^-18[F] 単位領域内の静電容量の変動分は C2−C1=472×10^-18[F] となる。 [0072] Cc2 = t × Wc2 × 8.85 × 10 ^ -12 / dc2 = 5 × 10 ^ -6 × 3 × 10 ^ -6 × 8.85 × 10 ^ -12 / (1 × 10 ^ -6 ) = 132.75 × 10 ^ -18 [F] Cb2 = t × Wb2 × 8.85 × 10 ^ -12 / db2 = 5 × 10 ^ -6 × 9 × 10 ^ -6 × 8.85 × 10 ^ -12 / (3 × 10 ^ -6) = 132.75 × 10 ^ -18 [F] Accordingly total C2 of the capacitance in the unit area, C2 = 2Cc2 + 2Cb2 = 531 × 10 ^ -18 [F] unit a change of the electrostatic capacity within the region becomes C2-C1 = 472 × 10 ^ -18 [F].

【0073】この一単位のコンデンサが多数個集まって、0.25[μF]程度になれば可変容量型コンデンサとしての性能を満足させることができる。 [0073] There capacitor plurality of one unit, it is possible to satisfy the performance as a variable capacitance type capacitor if the extent 0.25 [μF]. ここで単位コンデンサの必要個数nを求めると、 n=250×10^-9/(472×10^-18) =0.529×10^9≒0.53G個 となる。 When determining the required number n of where the unit capacitors, n = 250 × 10 ^ -9 / (472 × 10 ^ -18) = 0.529 × a 10 ^ 9 ≒ 0.53G pieces.

【0074】さて、このコンデンサをまとめるとどの位の大きさになるかを推定してみる。 [0074] Now, try to estimate the summarized this capacitor how much of become size. 一単位のコンデンサが2個集まってはじめて、無駄なく振動を利用できるようになるので実際の基本単位は2点鎖線abcdで囲まれた領域の2倍の領域を必要とする。 First gather two is a unit of capacitors, the actual basic unit since become available without waste vibrations requires twice the area of ​​the region surrounded by a two-dot chain line abcd. したがってその面積A0は A0=2×25×10^-6×12×10^-6=6×10^-1 Thus the area A0 is A0 = 2 × 25 × 10 ^ -6 × 12 × 10 ^ -6 = 6 × 10 ^ -1
0[m^2] となる。 0 becomes [m ^ 2].

【0075】しかし実際にはこれらを有効に作動させるために、可動子を空間に維持するためのバネ機構や配線部分などにも面積を必要とするため、これを実際の機構部分の面積と同程度と見積る。 [0075] However, in order to actually efficiently operate these in order to require an area to a spring mechanism and a wiring part for maintaining the armature in the space, the the area of ​​the actual mechanism portion so estimate the degree. すなわち面積効率を50 That area efficiency 50
%とすると、必要な単位面積Auは Au=AO×2=12×10^-10[m^2] となる。 When% to unit area Au required becomes Au = AO × 2 = 12 × 10 ^ -10 [m ^ 2]. シリコン基板の厚さを0.5[mm]とすると、単位コンデンサが占める単位体積Vuは Vu=Au×5×10-4=6×10^-13[m^3] となる。 When the thickness of the silicon substrate and 0.5 [mm], the unit volume Vu occupied by a unit capacitor becomes the Vu = Au × 5 × 10-4 = 6 × 10 ^ -13 [m ^ 3]. よって必要なコンデンサ素子をすべて収容するに必要な体積Vは V=Vu×n=6×10^-13×0.53×10^9 =3.18×10^-4[m^3] =318[cm^3] となり、したがって約7cm立方となる。 Therefore the volume V required to accommodate all of the required capacitor element V = Vu × n = 6 × 10 ^ -13 × 0.53 × 10 ^ 9 = 3.18 × 10 ^ -4 [m ^ 3] = 318 [cm ^ 3] next, and therefore is about 7cm cubic.

【0076】ここでシリコン基板の厚さを0.1[m [0076] Here in thickness of the silicon substrate 0.1 [m
m]程度と仮定すると、必要な体積Vは、 V=63.6[cm^3] となる。 Assuming m] extent, the volume V required becomes V = 63.6 [cm ^ 3]. したがって約4cm立方となる。 Thus it is about 4cm cubic. なお、上記櫛形の可変容量コンデンサを複数個並列接続する場合には、図19の(a)あるいは(b)で示したように接続する。 In the case of multiple parallel connected variable capacitance capacitors of the comb is connected as shown in shown in FIG. 19 (a) or (b).

【0077】[第6の実施形態]図12は第6の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0077] Figure 12 [Sixth Embodiment] is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to the sixth embodiment. 図12において、4枚の花弁状の形状を持つ電極5 12, the electrode 5 with 4 petals shape
10は軸512と接合される。 10 is joined with the shaft 512. また、電極510と同一の形状を持つ電極511は、軸受け513と接合されている。 The electrode 511 having the same shape as the electrode 510 is joined to the bearing 513. 電極510と511は互いに平行に対向するように、軸受け513と軸512を介して設置されて、相対的な回転角度が変えられる状態になっている。 As the electrodes 510 and 511 is parallel to face each other, it is installed through a bearing 513 and the shaft 512, in a state where the relative rotation angle is changed. また、電極511は基板520に固定されており、軸受け513 The electrode 511 is fixed to the substrate 520, the bearing 513
を介して端子515に電気的に結合されている。 It is electrically coupled to terminal 515 via a. また電極510は軸512を介して端子514に電気的に結合されている。 The electrode 510 is electrically coupled to terminal 514 via a shaft 512. 但し軸受け513と軸512の間は電気的に絶縁されている。 However between the bearing 513 and the shaft 512 are electrically insulated.

【0078】図12の(a)では、電極510が電極5 [0078] In (a) of FIG. 12, the electrode 510 is the electrode 5
11に対向して最も重なり合っていない角度になっている。 Is at an angle that is not the most overlapping opposed to 11. この結果、電極510と511で形成されるコンデンサの実質的な極板面積が最小となり、電極510と5 As a result, substantial plate area of ​​the capacitor formed by the electrodes 510 511 is minimized, and the electrode 510 5
11の間に発生する静電容量はもっとも小さい状態になっている。 Capacitance generated between the 11 is in the smallest state.

【0079】一方、図12の(b)では、電極510が電極511に対向して最も重なり合っている角度になっている。 [0079] On the other hand, in (b) of FIG. 12, at an angle which the electrode 510 overlaps most opposite the electrode 511. この結果、電極510と511で形成されるコンデンサの実質的な極板面積が最大となり、電極510 As a result, substantial plate area of ​​the capacitor formed by the electrodes 510 511 is maximized, the electrode 510
と511の間に発生する静電容量は最も大きい状態になっている。 When the electrostatic capacitance generated between the 511 has become the largest state.

【0080】図12(a)、図12(b)から明らかなように、第6の実施形態における可変容量型コンデンサの静電容量は、外力530を適宜に与えて電極510と電極511の相対的な角度を変えることで変化させることができる。 [0080] FIG. 12 (a), the as is clear from FIG. 12 (b), the capacitance of the variable capacitance capacitor in the sixth embodiment, appropriate given the relative electrode 510 and the electrode 511 to the external force 530 it can be varied by changing the angular. よって、図12に示すような第6の実施形態の可変容量型コンデンサを、端子514と515によって図1の電子回路に示すように接続し、外力530に静電容量を変化させることにより、すなわち図12 Accordingly, a variable capacitance type capacitor of the sixth embodiment shown in FIG. 12, the terminal 514 and 515 connected as shown in the electronic circuit of FIG. 1, by changing the capacitance to external forces 530, i.e. Figure 12
(a)、(b)に示されるように電極510と511の重なり具合を変化させるべく電極510を回転させて静電容量を変化させることにより、端子514と515からエネルギーを取り出すことができる。 (A), by changing the capacitance by rotating the electrode 510 to vary the degree of overlap electrodes 510 and 511 as shown in (b), it is possible to extract energy from the terminal 514 and 515.

【0081】なお、電極の花弁形状の分割数は本実施形態で示した4弁とは限らず、任意の数にすることができる。 [0081] Incidentally, the division number of petal-shaped electrodes is not limited to 4 valve shown in this embodiment, it can be any number. ただし分割数が多いほど回転角に対する静電容量の変化は大きくなる。 However the change in capacitance with respect to the rotation angle larger the number of divisions increases. また、電極510と511との間の相対的な回転角は、両電極の重なりあう部分の面積の変化が、電極面積の少なくとも1/2以上であることが好ましい。 Further, the relative rotation angle between the electrodes 510 511, the change in the area of ​​the overlapping each other portions of the electrodes is preferably at least half or more of the electrode area.

【0082】1対の電極が対向した時の電極間隙は、d Electrode gap when the [0082] pair of electrodes are opposed, d
=0.1〜10μm程度が好ましい(理由については後述する)。 = About 0.1~10μm are preferred (will be described later why). 電極対の直径が大きくなると回転に伴う電極のたわみを防止するために電極の厚みを増加することになり、発電ユニット全体の容積が増大してしまう。 Will be to increase the thickness of the electrode in order to prevent deflection of the electrode due to the rotation of the electrode-to-diameter increases, the volume of the entire power generation unit is increased. そのため、エネルギーを増加させるには軸方向に多数の電極対を積層させた形状が望ましい。 Therefore, the shape formed by laminating a number of electrode pairs in the axial direction to increase the energy is desirable. また、そのようにすることによって対応電極間に生ずるクーロン力による電極のひずみを低減することができる。 Further, it is possible to reduce the distortion of the electrode due to the Coulomb force generated between the corresponding electrodes by doing so.

【0083】円盤の半径をr=10[mm]、電極占有率ηを0.4として、第1の実施形態と同程度の電極面積を得るための電極対の数nを求めると、 n=S/(πr^2・η) =1.1/(π×100×10^-5×0.4) =8758 電極対のピッチを10μmとすれば、軸方向の全長は L=n×0.01 =87[mm] となる。 [0083] radius r = 10 [mm] of the disc, the electrode occupancy η as 0.4, when determining the number n of electrode pairs for obtaining the first embodiment about the same electrode area, n = S / (πr ^ 2 · η) = 1.1 / if (π × 100 × 10 ^ -5 × 0.4) = 8758 pitch of the electrode pairs and the 10 [mu] m, the total length in the axial direction is L = n × 0 .01 = 87 a [mm].

【0084】変位としては容量が最大から最小に変化するための最小変位は1枚当たりの電極の数K(電極数) [0084] The number of electrodes of the minimum displacement per one for capacitance changes from a maximum to a minimum as a displacement K (the number of electrodes)
で決まるが、それ以上に変位しても繰り返し容量の変化を得ることができる。 Determined by it, it is possible to obtain a change in the repetition capacity displaced any more. Kは電極間隙dに対して、 2πr/K>20d の関係を満たす範囲で増加させても良い。 K is the electrode gap d, it may be increased in a range satisfying the relation of 2.pi.r / K> 20d. 仮にd=0. If d = 0.
1μmとすればK<30000である。 If 1μm is K <30000. k=1000とすれば、第6の実施形態の場合、2π/1000〜∞ If k = 1000, the embodiment of the 6, 2π / 1000~∞
[rad]の広い範囲の角度変化に亘って有効である。 It is effective through an angle change in a wide range of [rad].
なお、図12に示したような可変容量コンデンサを複数個接続する際には、図19の(a)または(b)のいずれかに示した形態で接続を行なう。 At the time of connecting a plurality of variable capacitors as shown in FIG. 12 performs the connection form shown in any one of shown in FIG. 19 (a) or (b).

【0085】[第7の実施形態]図13は第7の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0085] Figure 13 [Seventh Embodiment] is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to the seventh embodiment. 図13において、電極支持体620上に、電極60 13, on the electrode support 620, electrode 60
1,602,603,604,605及び606が取り付けられている。 1,602,603,604,605 ​​and 606 are mounted. これら電極群601〜606は端子6 These electrodes 601-606 are terminals 6
41と電気的に接続されている。 41 and are electrically connected. また、電極支持体62 The electrode support 62
1上には、電極611,612,613,614,61 On 1, the electrode 611,612,613,614,61
5及び616が取り付けられている。 5 and 616 are attached. これらの電極群6 These electrodes 6
11〜616は端子642と電気的に接続されている。 11-616 is electrically connected to the terminal 642.
そして、電極群601〜606と電極群611〜615 Then, the electrode group 601 to 606 and the electrode group 611 to 615
は互いに対向し、それぞれ一対の電極毎にコンデンサが形成されている。 Face each other, each capacitor in each pair of electrodes are formed. そして、これらのコンデンサの空間部分650に可動子630が挿入されている。 Then, the movable element 630 is inserted into the space portion 650 of these capacitors. 可動子63 The movable element 63
0は、高い誘電率を持つ誘電体材料631と非誘電体材料(または低い誘電率の誘電体材料)632を交互に直線上に配列して接合することで形成されている。 0 is formed by joining are arranged in a straight line alternately with dielectric material 631 (or lower-k dielectric material) non-dielectric material 632 having a high dielectric constant. なお、 It should be noted that,
誘電体材料632の配置間隔は、電極の配置間隔と等しい。 Arrangement interval of the dielectric material 632 is equal to the arrangement interval of the electrodes.

【0086】図13の(a)において、可動子630とコンデンサ群との位置関係は、外力630により、コンデンサを形成する電極群の内部に高い誘電率を持つ誘電体材料631が挿入された状態となっている。 [0086] Figure 13 (a), the state position relationship between the movable element 630 and the capacitor group, that the external force 630, dielectric material 631 having a high dielectric constant inside the electrode group forming a capacitor is inserted It has become. また、非誘電体材料(または低い誘電率の誘電体材料)632はコンデンサを形成する電極群の外部に位置するような状態になっている。 Further, 632 (dielectric material or a low dielectric constant) Non dielectric material is in a state as positioned outside of the electrode group to form a capacitor. この結果、端子641と642の間で計られる静電容量は最大値を示す。 As a result, the electrostatic capacitance measured in between terminal 641 and 642 indicates the maximum value.

【0087】また、図13の(b)においては、可動子630の高い誘電率を持つ誘電体材料631の部分が、 [0087] In the (b) of FIG. 13, the portion of the dielectric material 631 having a high dielectric constant of the movable element 630,
外力660により、コンデンサを形成する電極群の外部に引き出された状態になっている。 By an external force 660 is in a state that is drawn out of the electrode group to form a capacitor. この結果、非誘電体材料(または低い誘電率の誘電体材料)632の部分がコンデンサを形成する電極群の内部に挿入された状態になる。 As a result, a state in which 632 parts of (a dielectric material or a low dielectric constant) Non dielectric material is inserted into the interior of the electrode group to form a capacitor. このため、端子641と642で計られる静電容量は最小値を示す。 Therefore, the electrostatic capacitance measured in the terminal 641 and 642 indicates the minimum value.

【0088】以上のように、外力660、661を適宜加えることにより、図13の静電容量可変型コンデンサの静電容量を変化させることができる。 [0088] As described above, by applying an external force 660 and 661 appropriately, it is possible to change the capacitance of the capacitance variable capacitor of FIG. 13. 従って、図13 Accordingly, FIG. 13
に示されるコンデンサを、端子641と642を介して図1の電子回路に示すように接続し、外力660、66 The capacitor shown in, through the terminal 641 and 642 connected as shown in the electronic circuit of FIG. 1, the external force 660,66
1を加えて静電容量を変化させることにより、すなわち、可動子630と電極群の位置関係を図13の(a) By changing the capacitance by adding 1, i.e., in FIG. 13 the positional relationship of the movable element 630 and the electrode group (a)
に示すようにしたり、また図13の(b)に示すようにして端子間の静電容量を変動させることにより、端子6 Or as shown in, also as shown in FIG. 13 (b) by varying the capacitance between the terminals, the terminal 6
41と642からエネルギーを取り出すことができる。 41 and it is possible to extract energy from the 642.

【0089】なお、第7の実施形態によれば、可動子と電極の長さを短くして多数個並べるようにしたので、可動子のわずかな移動により、大きな静電容量の変化を得ることができる。 [0089] Incidentally, according to the seventh embodiment. Thus a large number arranged by shortening the length of the mover and the electrodes, that by a slight movement of the movable element, to obtain a large change in capacitance can.

【0090】この場合の電極対の電極間隙も、d=0. [0090] electrode gap of the electrode pair in this case is also, d = 0.
1〜10μm程度が好ましく、介在する可動子630の厚さもほぼこの大きさになる。 It is preferably about 1 to 10 [mu] m, the thickness of the movable member 630 interposed becomes approximately this size. もし電極が後述の第9の実施形態で説明するようにポーラス状の表面を有する場合には、可動子の運動を妨げないために可動子と電極面は可動子の厚み以下の範囲で空隙があっても良い。 If when the electrode has a porous surface as described in the ninth embodiment will be described later, the movable element and the electrode surface in order not to hinder the movement of the movable element is a gap in the range of the thickness of the movable element it may be.

【0091】図13における電極対全体の幅をW=10 [0091] The electrode pair overall width in FIG. 13 W = 10
[mm]、長さ(図の奥行き方向)をL=10[m [Mm], length (depth direction in FIG.) L = 10 [m
m]、可動子の誘電体部631の誘電率を第1の実施形態のフィルムと同程度とし、電極占有率ηを0.5として第1の実施形態と同程度の電極面積を得るための電極対の数nを求めると、 n=S/(W×L×η) =1.1/(10×10^-3×10×10^-3×0.5) =22000 電極対ピッチを10μmとした場合、積層後の全体の高さは H=22000×0.01 =220[mm] となる。 m], the mover of the dielectric body portion 631 of the dielectric constant and the film and the same degree of the first embodiment, an electrode occupancy η as 0.5 first embodiment to obtain the same degree of electrode area When determining the number n of electrode pairs, the n = S / (W × L × η) = 1.1 / (10 × 10 ^ -3 × 10 × 10 ^ -3 × 0.5) = 22000 electrodes to pitch If a 10 [mu] m, the overall height after lamination becomes H = 22000 × 0.01 = 220 [mm].

【0092】変位としては容量が最大から最小に変化するための最小変位は電極支持体上に形成されている電極のピッチP(電極ピッチ)で決まるが、それ以上に変位しても繰り返し容量の変化を得ることができる。 [0092] Although determined by the pitch P of the displacement is formed on a minimal displacement electrode support for capacity changes from maximum to minimum electrode (electrode pitch), the repetition of capacity displaced more to it is possible to obtain a change. Pは電極間隙の10倍程度の大きさまで小さくしても良いと考えられるので、仮にd=0.1μmとすればP=1μm Since P is considered to be reduced up to 10 times the size of the electrode gap, P = 1 [mu] m if if d = 0.1 [mu] m
でも良い。 But good. 可動子の変位が1[mm]でも総対向電極面積の低下は1割に留まるので、この実施形態の場合、 Since reduction in the total counter electrode area displacement of the movable member even 1 [mm] remains at 10% in the case of this embodiment,
0.001〜1[mm]程度の広い範囲の変位に亘って有効である。 It is effective over a displacement of a wide range of about 0.001 to 1 [mm].

【0093】なお、図13に示される可変容量コンデンサを複数接続する際は、図19の(a)または(b)のいずれかに示したような形態で接続を行なう。 [0093] Incidentally, when connecting a plurality of variable capacitors, shown in FIG. 13 performs a connection in the form as shown in one of shown in FIG. 19 (a) or (b).

【0094】[第8の実施形態]図14は第8の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 [0094] Figure 14 [Eighth Embodiment] is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to the eighth embodiment. 図14において、4枚の花弁状の形状を持つ電極7 14, the electrode 7 having a four petal shape
10と、電極710と同一形状を持つ電極711は、互いに平行に対向するよう軸713に適度な間隔をおいて接合されコンデンサを形成している。 10, the electrode 711 having the same shape and the electrode 710 form a capacitor joined at an appropriate interval in the axial 713 to parallel to face each other. 軸713と軸71 Axis 713 and the shaft 71
4は同一の回転中心718を持っており、互いにまわり対偶となっている。 4 have the same rotational center 718, and has a turning pair with each other. 電極710及び電極711と同一の形状を持つ可動子712は、軸受け714に接合されている。 Movable element 712 having the same shape as the electrode 710 and the electrode 711 is joined to the bearing 714. また、可動子712は、電極710と電極711 Further, the movable element 712, the electrode 710 and the electrode 711
の間に適当な間隙をおくようにして挿入されている。 It is inserted so as to put an appropriate gap between the. したがって可動子712は、軸713を中心にして対向する電極710と電極711の間を回転することができる。 Therefore the mover 712 can be rotated between the electrode 710 and the electrode 711 that face each other with respect to the axis 713. 電極711は基板720に固定されている。 Electrode 711 is fixed to the substrate 720. 電極7 Electrode 7
11は端子715に電気的に接合されている。 11 is electrically joined to terminal 715. また電極710は端子716に電気的に接合されている。 The electrode 710 is electrically joined to terminal 716. ただし軸受け713と軸714の間は電気的に絶縁されている。 However between the bearing 713 and the shaft 714 are electrically insulated.

【0095】図14の(a)においては、可動子712 [0095] In (a) of FIG. 14, the movable element 712
は、外力730によって、コンデンサを形成している電極710と電極711が作る空間から引き出され、最も重なり合っていない角度になっている。 Is by an external force 730 is pulled out from the space where the electrode 710 and the electrode 711 forming the capacitor make, are at an angle that is not the most overlap. この結果、電極710と電極711の間に生じる静電容量は最も小さい状態になっている。 As a result, the electrostatic capacitance generated between the electrode 710 and the electrode 711 is in the smallest state.

【0096】一方、図14の(b)においては、可動子712は、外力730によって、コンデンサを形成している電極710と電極711とが作る空間の中に挿入され、最も重なり合った角度になっている。 [0096] On the other hand, in (b) of FIG. 14, the movable element 712, by an external force 730 is inserted into the space created by the electrode 710 and the electrode 711 forming the capacitor, become the most overlapped angle ing. 可動子712 The movable element 712
は導体もしくは高誘電率の材料で作られているため、電極710と電極711の間に発生する静電容量は最も大きくなる。 Since being made of a material of the conductive or high dielectric constant, the electrostatic capacitance generated between the electrode 710 and the electrode 711 becomes the largest.

【0097】以上のように、外力730を適宜与えることにより、図14に示されるコンデンサの容量を変化させることができる。 [0097] As described above, by applying an external force 730 appropriately, it is possible to change the capacitance of the capacitor shown in FIG. 14. よって、端子715と716を介して図14に示される可変容量コンデンサを図1の電子回路に示すように接続し、外力730によってその静電容量を変化させることにより、すなわち、外力730によって図14の(a)に示す如き重なり具合になるよう可動子712を回転させ、また図14の(b)に示す如き重なり具合になるよう可動子712を回転させて静電容量を変動させることにより、端子715と716からエネルギーを取り出すことができる。 Therefore, to connect the variable capacitor shown in FIG. 14 via the terminal 715 716 As shown in the electronic circuit of FIG. 1, by changing the capacitance by an external force 730, i.e., the figure by an external force 730 14 of rotating the movable member 712 so as to be such overlapping degree (a), the addition by such overlap the mover 712 so as to be condition shown in rotated varying the capacitance (b) of FIG. 14, it can extract energy from the terminal 715 and 716.

【0098】なお、電極と可動子の花弁形状の分割数は4弁とは限らず任意の数にすることができる。 [0098] Incidentally, the division number of petal-shaped electrode and the movable element can be any number not necessarily 4 valves. ただし分割数が多いほど回転角に対する静電容量の変化は大きくなる。 However the change in capacitance with respect to the rotation angle larger the number of divisions increases.

【0099】次に、第8の実施形態による電極構造のディメンジョンについて説明する。 Next, a description will be given dimensions of the electrode structure according to the eighth embodiment. 第8の実施形態では、 In the eighth embodiment,
電極対の間の可動子が導体であるため、+側電極、−側電極と可動子との間にはそれぞれ空隙が必要である。 Since the movable element between the electrode pair is conductive, the + side electrode, - between the side electrodes and the mover are each required air gap. この空隙の和が最小電極間距離dmin(0.1〜10μ The gap of the sum is a minimum distance between electrodes dmin (0.1~10μ
m)となるようにする。 m) and so as to. 可変容量コンデンサ全体の大きさ、これを複数個接続する方法は第6の実施形態と同様である。 Variable capacity of the entire capacitor size, which method a to plurality connection is the same as in the sixth embodiment.

【0100】[第9の実施形態]第9の実施形態は、電極表面を実質的に広くする方式の一例である。 [0100] [Ninth Embodiment] The ninth embodiment is an example of a method to increase the electrode surface substantially. 図15は第9の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 Figure 15 is a diagram showing a configuration of a variable capacitor according to the ninth embodiment. 図15において、電極810及び電極8 15, the electrode 810 and the electrode 8
11の表面には、それぞれ活性炭などのマイクロポーラスを持つ材料(以下、マイクロポーラス材料と呼ぶ)8 The 11 surface of the material, each having a microporous, such as activated carbon (hereinafter, referred to as microporous materials) 8
12と813が取り付けられている。 12 and 813 are mounted. また、これらが接触しても短絡が生じないように、マイクロポーラス材料812の表面には絶縁膜814が設けられている。 Also, as short-circuit even if they are in contact does not occur, the insulating film 814 is provided on the surface of the microporous material 812. 電極810と811はそれぞれ端子820と821に電気的に接続されている。 Electrodes 810 and 811 are electrically connected to each terminal 820 and 821.

【0101】第9の実施形態は、図4で説明した原理(極板間距離の変化)によって静電容量を変化させる。 [0102] A ninth embodiment (variation between the plates distance) principle described in FIG. 4 by varying the capacitance.
マイクロポーラス材料は実質的に非常に大きな表面積を持つため、電極811や812の表面積に比べて、実効表面積は極めて大きなものになっている。 For microporous material having a substantially very large surface area, compared to the surface area of ​​the electrodes 811 and 812, the effective surface area has become very large.

【0102】図15に示す可変容量コンデンサを、端子820と821を用いて図1の電子回路に示すように接続し、図15の(a)に示されるように外力831により電極810と811及びそれらに取付けられたマイクロポーラス材料812と813を接近させたり、あるいは図15の(b)に示されるように外力832によって電極810と811及びそれらに取付けられたマイクロポーラス材料812と813を引き離すことにより、端子820と821の間の静電容量が大きく変動する。 [0102] The variable capacitor shown in FIG. 15, using the terminal 820 and 821 connected as shown in the electronic circuit of FIG. 1, the electrode 810 by an external force 831 as shown in FIG. 15 (a) 811 and or to approximate microporous material 812 and 813 attached to them, or pulling apart the microporous material 812 and 813 mounted electrode 810 by an external force 832 and 811 and their as shown in FIG. 15 (b) Accordingly, the capacitance between the terminals 820 and 821 varies greatly. このため、端子820と821から効率良くエネルギーを取り出せる。 Therefore, it retrieves energy efficiently from the terminal 820 and 821.

【0103】なお、第9の実施形態では極板間の距離を変化させる形態で説明したが、上述のあらゆる方式に対しても適用できることは明らかである。 [0103] Note that in the ninth embodiment described in Embodiment changing the distance between the plates, will be obvious that the same may be applied to any method described above.

【0104】マイクロポーラスは電極表面の性状に関するものであり、第1〜第8の実施形態で用いられている全ての電極に応用可能である。 [0104] The microporous is related properties of the electrode surface, it is applicable to all of the electrodes which are used in the first to eighth embodiments. 但し、第4〜第8の実施形態のように、電極面上で摺動が生ずる場合には、その表面が平滑になるよう、絶縁物にコーティングがなされても良い。 However, as in the embodiment of the fourth to eighth, when the sliding occurs in the electrode surface, so that its surface is smooth, may be coated it has been made in the insulator.

【0105】[第10の実施形態]以上、第1乃至第9 [0105] or [Tenth Embodiment], first to ninth
の実施形態によって可変容量コンデンサの種々の形態を説明した。 It described various forms of the variable capacitor by embodiments. ところで、図1乃至図3を用いて説明したように、本実施形態による静電容量型発電装置を自立して継続的に機能させるには、出力側からコンデンサ10に電荷を供給するための構成が必要となる。 Incidentally, as described with reference to FIGS. 1 to 3, in order to continuously function autonomously the capacitive power generating device according to the present embodiment, the configuration for supplying electric charge from the output side to the capacitor 10 Is required. 第10の実施形態では、可変容量コンデンサへの電荷供給を出力側(電荷蓄積部)から得るための構成について説明する。 In the tenth embodiment, a configuration will be described for obtaining the charge supply to the variable capacitor from the output side (charge accumulating portion).

【0106】図16は可変容量型コンデンサへの電荷供給を出力側から得る方式の具体例を説明する図である。 [0106] FIG. 16 is a diagram illustrating a specific example of a method of obtaining a supply of electric charge to the variable capacitance capacitor from the output side.
図16において、61は可変容量型コンデンサであり、 16, 61 is a variable displacement type capacitor,
上記第1乃至第9実施形態で説明した如きコンデンサが適用される。 The first to such capacitor described in the ninth embodiment is applied. 63は電荷蓄積部であり、電荷蓄積用のコンデンサ(あるいは二次電池でも良い)63bと、コンデンサ63bへ可変容量型コンデンサ61から電荷を移動させるためのダイオード63aとを備える。 63 is a charge storage portion, comprising (which may be a or rechargeable battery) and 63b capacitor for charge storage and a diode 63a for moving the charges from the variable capacitance capacitor 61 to the capacitor 63b. また、6 In addition, 6
2は電荷供給部であり、DC−DCコンバータ62a 2 is a charge supply unit, DC-DC converter 62a
と、スイッチ62bとを備える。 When, and a switch 62b. 電荷蓄積部63の電圧V2はDC−DCコンバータ62aによって高効率に入力電圧V1に変換され、スイッチ62bを介して可変容量型コンデンサ61に供給される。 Voltage V2 of the charge storage portion 63 is converted to the input voltage V1 to the high efficiency DC-DC converter 62a, is supplied to the variable capacitance capacitor 61 through the switch 62b. なお、スイッチ62 It should be noted that the switch 62
bは可変容量型コンデンサ61の電極変位に連動し、可変容量型コンデンサ61の容量が極大となったときにオンとなる。 b is in conjunction with the electrode displacement of the variable capacitance capacitor 61, and turned on when the capacitance of the variable capacitance capacitor 61 reaches the maximum. なお、スイッチ62bは、DC−DCコンバータ62aよりのSWON信号によってそのスイッチングタイミングが制御されるが、その制御の詳細は後述する。 The switch 62b is that the switching timing by the SWON signal from the DC-DC converter 62a is controlled, the details of the control will be described later.

【0107】なお、スイッチ62bは図1のダイオード53と同様な働きをするものであり、ダイオードによる損失が十分無視できるような場合(Vd<<V2;Vd [0107] The switch 62b is one that the same function as the diode 53 of FIG. 1, if loss due to diode as sufficiently negligible (Vd << V2; Vd
はダイオードの順方向電圧降下)は、スイッチ62dをダイオードに置き換えてもよい。 Forward voltage drop) of the diode can be replaced with switch 62d to the diode.

【0108】可変容量型コンデンサ61の容量極大時における電荷は、 Q1=C1・V1 であり、可変容量型コンデンサの容量が低下して電圧が電荷蓄積部63の電圧V2を超え始めると、可変容量型コンデンサ61の電荷が電荷蓄積部63に移動し始める。 [0108] charge in the capacitive maxima of the variable capacitance capacitor 61, Q1 = a C1 · V1, the capacitance of the variable capacitance type capacitor voltage drops start to exceed the voltage V2 of the charge storage unit 63, a variable capacitance charge type capacitor 61 begins to move to the charge storage unit 63. 最終的に可変容量型コンデンサ61の容量が極小値をC2となった時点では、可変容量型コンデンサ61に残る電荷Q2は、 Q2=C2・V2 で表される。 At the time the capacity of the final variable capacitance capacitor 61 reaches a minimum value and C2, charge Q2 remaining in the variable capacitance capacitor 61 is represented by Q2 = C2 · V2. その結果、電荷蓄積部63に移動した電荷は、 Qg=Q1−Q2 となる。 As a result, charge transferred to the charge storage portion 63 becomes Qg = Q1-Q2.

【0109】一方、Q2は可変容量型コンデンサ61の容量が極大となるまで維持されるので、DC−DCコンバータ62aから出力すべき電荷Qoは上記Qgと等しくなり、 Qo=Q1−Q2 で表される。 [0109] On the other hand, Q2 is the capacitance of the variable capacitance capacitor 61 is maintained until the maximum charge Qo to be output from the DC-DC converter 62a is equal to the above Qg, represented by Qo = Q1-Q2 that. このことは電荷保存則から当然の結果である。 This is a natural result from the principle of conservation of charge.

【0110】DC−DCコンバータ62aはQgの一部Qgpを以下の関係でQoに変換する。 [0110] DC-DC converter 62a converts the Qo by the following relational part Qgp of Qg. すなわち、 Qo=Qg=η(V2/V1)Qgp となる。 In other words, the Qo = Qg = η (V2 / V1) Qgp. ここで、ηはDC−DCコンバータ62aの変換効率である。 Here, eta is the conversion efficiency of the DC-DC converter 62a. ηを1に近づけ、V2をV1に対して充分に大きくとれば、静電発電機全体の発電効率が高まることがわかる。 Closer to η 1, taking sufficiently large V2 against V1, it can be seen that increasing the power generation efficiency of the entire electrostatic generator.

【0111】図17は第10の実施形態によるDC−D [0111] Figure 17 is DC-D according to the tenth embodiment of the
Cコンバータ62aの一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a C converter 62a. DC−DC DC-DC
コンバータ62aは、n個のフライングキャパシタ71 Converter 62a is, n pieces of flying capacitor 71
−1〜71−n、n個の直列接続用スイッチ72−1〜 -1~71-n, n-number of series-connected switch 72-1~
72−n、n個の並列接続用スイッチ73−1〜73− 72-n, switching n parallel connected 73-1~73-
n、n−1個のコモン接続用スイッチ74−1〜74− n, for the (n-1) of the common connection switch 74-1~74-
n−1を備える。 Provided with the n-1.

【0112】DC−DCコンバータのn個のフライングキャパシタは全て同容量が望ましく、その1個の容量をCとするならば、直列接続時には全体の容量はC/nとなる。 [0112] DC-DC converter of n flying capacitors are all the same capacity is desirable, if one capacitance thereof is C, the total capacity at the time of the series connection becomes C / n. よって、これに蓄えられる電荷量q2は、 q2=C・V2/n となる。 Therefore, the charge amount q2 to be accumulated in this becomes q2 = C · V2 / n. また、並列接続時にはフライングキャパシタの全体の容量はn・Cとなり、蓄えられる電荷量q1は、 q1=n・C・V1 となる。 Also, the overall capacity of the flying capacitor during parallel connection n · C, and the amount of charge q1 to be stored becomes q1 = n · C · V1. また、V1=V2/nとなるため、電荷の利得は q1/q2=n となる。 Further, since the V1 = V2 / n, the gain of the charge becomes q1 / q2 = n.

【0113】直列接続用スイッチ72−1〜72−nがオンの場合、並列接続用スイッチ73−1〜73−nとコモン接続用スイッチ74−1〜74−n−1はオフとなり、フライングキャパシタ71−1〜71−nが直列に接続される。 [0113] If the switch serial connection 72-1 to 72-n is turned on, the parallel connected switches 73-1 to 73-n and the common connection switch 74-1~74-n-1 is turned off, flying capacitor 71-1 to 71-n are connected in series. 逆に直列接続用スイッチ72−1〜72 Switch connected in series to the reverse 72-1 to 72
−nがオフの場合、並列接続用スイッチ73−1〜73 If -n is off, the parallel connection switch 73-1 to 73
−nとコモン接続用スイッチ74−1〜74−n−1がオンとなり、フライングキャパシタ71−1〜71−n -n and common connection switch 74-1~74-n-1 is turned on, the flying capacitor 71-1 to 71-n
は並列に接続される。 They are connected in parallel.

【0114】制御回路75は、可変容量型コンデンサ6 [0114] The control circuit 75, variable capacity type capacitor 6
1の容量が極大の時、前述のスイッチ62bのオン動作と同時にフライングキャパシタ71−1〜71−nを並列接続側に切り替えて可変容量型コンデンサ61に電荷を供給する。 When one capacity is maximum, supplies charges to the variable capacitance capacitor 61 is switched simultaneously flying capacitor 71-1 to 71-n on operation with the aforementioned switch 62b in parallel connection side. 可変容量型コンデンサ61の変位が開始されると同時にフライングキャパシタ71−1〜71−n When the displacement of the variable capacitance capacitor 61 is started at the same time the flying capacitor 71-1 to 71-n
は直列接続側に切り替わり、可変容量型コンデンサ61 Switches in series connection side, the variable capacitance capacitor 61
に供給した分の電荷の1/nを電荷蓄積部側から得る。 The 1 / n of the supplied partial charge to obtain from the charge storage portion.
尚、この系を安定に動作させるためには、初期状態に電荷蓄積部の電圧V2を他の手段で与えておく必要があるが、以後の動作はこの系自身で発生する電力によって、 In order to operate the system stably is by the power it is necessary to be given by other means a voltage V2 of the charge storage unit to an initial state, the subsequent behavior that occurs in this system itself,
完全に自立して行うことができる。 It can be carried out completely self-supporting.

【0115】さて、上述したように、可変容量コンデンサ61の容量が極大の時にスイッチ62bのオン動作、 [0115] Now, as described above, the ON operation of the switch 62b when capacity is maximum of the variable capacitor 61,
フライングキャパシタの接続切換えが行なわれるが、この制御は制御回路75によって行われる。 Although connection switching of the flying capacitor is performed, the control is performed by the control circuit 75. 容量が極大になったことを検出するためには、可変容量コンデンサ6 In order to detect that the capacity is maximum, the variable capacitor 6
1の電極間距離が最小となったことを検出する既製のセンサを用いる方法も考えられるが、システムの特性を生かした形態として、可変容量コンデンサ61の電極間の電圧がV1となる点(図3参照)を利用する。 Although the first distance between electrodes is considered a method of using an off-the-shelf sensor for detecting that the smallest, as a form of utilizing the characteristics of the system, that the voltage between the electrodes of the variable capacitor 61 is V1 (FIG. 3 reference) to use. 電圧がV Voltage V
1の状態では、コンデンサ容量はC0からC0+ΔCに変化するが、この間、スイッチ62bがオンであったとしても問題はない。 In one state, the capacitance varies from C0 C0 + [Delta] C, during this time, no problem even as a switch 62b is ON.

【0116】図18は制御回路75の詳細な回路構成例を示す図である。 [0116] Figure 18 is a diagram showing a detailed circuit configuration example of the control circuit 75. この回路において、コンパレータ90 In this circuit, the comparator 90
1の−側入力に可変容量コンデンサの電圧Vc、+側入力に基準電圧発生回路905の出力Vrefが接続されている。 1 - voltage of the variable capacitor on the side input Vc, the output Vref of the reference voltage generating circuit 905 to the + side input are connected. Vrefとしては所望の2次側出力電圧をV2 The Vref desired secondary output voltage V2
0とするならば、 Vref=V20/n を設定する。 If set to 0, to set the Vref = V20 / n. コンパレータ901の出力PSELは、図17における並列接続側スイッチ73−1〜73−n, Output PSEL of the comparator 901 is connected in parallel side switches in FIG. 17 73-1 to 73-n,
74−1〜74−n−1の制御入力に接続されている。 74-1~74-n-1 of which is connected to the control input.
更に出力PSELはインバータ904によって反転されSSELとなり、図17における直列接続側スイッチ7 Further, the output PSEL is next SSEL is inverted by inverter 904, the series of 17 connection side switch 7
3−1〜73−n,74−1〜74−n−1の制御入力に接続される。 3-1~73-n, are connected to the control input of 74-1~74-n-1. もう一つのコンパレータ902の−側入力には並列接続スイッチ出力V1、+側入力には基準電圧発生回路905の出力Vrefが接続されている。 Another comparator 902 - parallel connection switch output to the negative input V1, + the positive input the output Vref of the reference voltage generating circuit 905 is connected. コンパレータ902の出力はゲート903を経由して図1 The output of the comparator 902 via the gate 903 Figure 1
6におけるスイッチ62bの制御入力(SWON)に接続されている。 It is connected to a control input of the switch 62b (SWON) in 6. この信号はコンパレータ901の出力がHレベル、即ち並列接続スイッチがオン状態の時にのみ有効となる。 This signal is the output of the comparator 901 is valid only when the H level, i.e. parallel connection switch is in the ON state.

【0117】尚、リミッタ906は可変容量コンデンサ61の電圧が高いレベルに増加した場合にコンパレータ入力を保護するためのものであり、制御動作には影響しない。 [0117] Incidentally, the limiter 906 is for protecting the comparator input when the voltage of the variable capacitor 61 is increased to a high level, it does not affect the control operation.

【0118】可変容量コンデンサ61の電圧がVref [0118] voltage of the variable capacitor 61 is Vref
よりも低下すると(図3のd点)コンパレータ901の出力がHレベルとなり、DC−DCコンバータのフライキングキャパシタが直列接続から並列接続に切り替わる。 If lower than the output of the comparator 901 (d point in Fig. 3) becomes the H level, DC-DC converter of the fly King capacitor is switched parallel connection connected in series. この時V1にはV2/nの電圧が現れる。 It appears voltage of V2 / n At this time V1. このV1 The V1
はコンパレータ902によって基準電圧Vrefと比較され、V1<Vrefであればスイッチ62bはオンとなる、V1>Vrefであればスイッチ62bはオフを維持する、といった動作を行う。 Is compared with the reference voltage Vref by the comparator 902, V1 <switch 62b if Vref is turned on, V1> switch 62b if Vref is kept off, such performs the operation. 可変容量コンデンサ6 Variable capacitor 6
1は、図3のa点に至るまでの間、更に容量を増加させ、スイッチ62bがオンならば電荷供給源(DC−D 1, until reaching the point a in FIG. 3, to further increase the capacity, if the switch 62b is on charge source (DC-D
Cコンバータ)から電荷を得ることになる。 You will get a charge from C converter).

【0119】スイッチ62bがオフの場合でも、図3のa点に至るまでの間に可変容量コンデンサの容量が増加していく過程では電圧は下がり続けるので、Vrefよりも低くなる場合もあり得る。 [0119] switch 62b even when off, the capacitance of the variable capacitor voltage continues to fall in the course of increased until reaching the point a in FIG. 3, there may be a case be lower than Vref. コンパレータ902の出力はその時点でHレベルとなりスイッチ62bをオンにし、V1からの電荷が可変容量コンデンサに供給される。 The output of the comparator 902 turns on the switch 62b to the H level at that time, charges from V1 is supplied to the variable capacitor.

【0120】系の状態が図3のa点を過ぎると、可変容量コンデンサ61の容量が低下するため電圧が上昇し、 [0120] the state of system past the point a of FIG. 3, the voltage for the capacitance of the variable capacitor 61 is lowered is increased,
コンパレータ901,902の出力がLレベルとなり、 The output of the comparator 901, 902 becomes the L level,
スイッチ62bはオフ状態となる。 Switch 62b is turned off. 電荷供給源V1から可変容量コンデンサに転送される電荷量は2次側出力V The amount of charge transferred from the charge source V1 to the variable capacitor secondary output V
2のレベルに応じて制御され、常に所望のレベルV20 It is controlled in accordance with the second level, always the desired level V20
を維持するよう動作する。 It operates to maintain.

【0121】以上説明したように、上記実施形態によれば、可変容量型静電発電の発電機構をマイクロメートルの領域まで微小化することにより単位体積当たりの静電容量を大幅に増加させ、かつ微小な力で静電容量を変化させ得る構造を採用した。 [0121] As described above, according to the above embodiments, greatly increasing the capacitance per unit volume by micronizing power generation mechanism of the variable displacement type electrostatic generator to the region of micrometers, and employing a structure capable of changing the capacitance in small force. これにより、単位体積中に存在する電極面積を大幅に広げることが可能となる。 Thereby, it becomes possible to widen the electrode area present in a unit volume significantly. また、静電容量は表面積に比例することから、発生エネルギー密度を飛躍的に高めることができる。 Further, the capacitance is proportional to the surface area, it is possible to increase the generating energy density dramatically. 更に、薄型化することによっても静電容量が増加するため、発生できるエネルギー量が大幅に増加する。 Furthermore, since the capacitance is increased by reducing the thickness of, the amount of energy is greatly increased, which can be generated. 量的変化が大きいため従来の発電機の利用面で質的変化をもたらす可能性が生まれる。 Can result in qualitative changes in available surface of quantitative changes for a large conventional generator is born.

【0122】これに対し磁界型の発電機の場合、磁力は体積に比例するため小型化してもエネルギー密度は上がらず、かえって磁束の漏れなどにより効率が低下するためエネルギー密度は低下する。 [0122] When the contrast magnetic field type generator, the magnetic force is the energy density does not rise even if the downsizing is proportional to the volume, rather energy density for efficiency is lowered due to the leakage of magnetic flux is reduced. このため単に微小化するだけであるが、本実施形態の可変容量型静電発電方式によれば、磁界型と同等またはそれ以上のエネルギー密度を得ることが可能となる。 Therefore it merely micronizing, according to the variable displacement type electrostatic power generation method of the present embodiment, it is possible to obtain a magnetic-field equal to or higher energy density.

【0123】また、静電発電は何らかの力によりコンデンサを形成する要素同士の位置関係を変え、静電容量を変化させることで発電を行っている。 [0123] Furthermore, the electrostatic generator changes the positional relationship between the elements forming the capacitor by some force, doing power by changing the capacitance. 上記各実施形態によれば、コンデンサを構成する電極間の間隔、あるいは電極と誘電体との間隔の少なくとも何れかを100μm According to the above embodiments, the spacing between electrodes of the capacitor or 100μm at least one of distance between the electrode and the dielectric,
として発電機構を微小化したことにより、従来利用されていなかった小さな力でも発電が可能となる。 By the power generation mechanism was micronized as, it is possible to generate electricity with a small force that was not conventionally utilized. すなわち、自然界にあるエントロピーが大きく質の悪いエネルギー、例えば地面の振動、流体関連振動、体動、熱撹乱を用いても発電できるようになる。 That is, the energy poor entropy increase quality in nature, for example, ground vibration of a fluid-related vibrations, motion, also be able to generate power using heat disturbance.

【0124】すなわち、微小な外力(運動エネルギー) [0124] In other words, a small external force (kinetic energy)
で静電容量の変化を生じる可変容量コンデンサを、積層化や並列接続を行なって形成するので、大きな変位に対応可能であるとともに、力の方向、振幅、位相がランダムな質の悪いエネルギーを用いて発電することを可能とした。 In the variable capacitor resulting in a change in capacitance, because it forms by performing lamination or parallel connection, used in conjunction with it can cope with large displacements, force, amplitude, phase poor energy of random quality It made it possible to generate electricity Te. なお、このようなランダムな運動エネルギーは、 It is to be noted that such a random kinetic energy,
運動の方向はランダムであっても、往復運動となっている。 Direction of movement may be a random, it has a reciprocating motion. このため、上記実施形態のうち直線運動で駆動できるものは、上記運動エネルギーをそのまま機械的一次エネルギーとして利用できる。 Therefore, what can be driven in linear motion of the above embodiment can utilize the kinetic energy as it is as a mechanical primary energy. また、回転運動を必要とするものは、上記運動エネルギーを一旦回転運動に変換する必要がある。 Moreover, those requiring a rotational movement, it is necessary to convert the temporarily rotational movement the kinetic energy.

【0125】また、利用できるエネルギーが通常の環境下で存在することから、使用できる環境の制約は少ない。 [0125] In addition, since the energy available is present under normal circumstances, the constraints of the environment is little that can be used. したがって一次エネルギーを得るための補給などが不要となり、きわめて長期間にわたり自律系としてシステムを動かすことができる。 Therefore such supplementation to obtain a primary energy is not required, it is possible to move the system as an autonomous system very long time. これにより生体現象の長期モニタリングや、心臓ペースメーカなどの電源として有用なものになる。 Accordingly and long-term monitoring of biological phenomena, it becomes useful as a power source such as a heart pacemaker. また利用する力が小さくて良いことから、発電時に伴う騒音を発生することがなくなる。 Also since the force utilized may be small, it is unnecessary to generate the noise caused by power generation.

【0126】さらに、発電素子の基本単位は超小型化されていなければならないが、この基本単位を集積することで、微小な出力から日常使用するような大きさの出力まで、任意に対応することができる。 [0126] Furthermore, it is the basic unit of the power generating element must be ultra miniaturized, the basic unit by integration, until the output of the sized to everyday use from very small output, corresponding to any can. また基本単位が小さいことから集積後の形状もかなりの自由度を持って設計することができる。 Also it is possible to design also has considerable freedom shape after integration since it is the basic unit small. これにより機器の死腔を利用したり、ケース部材の一部に刷るなど携帯型機器全体の小型軽量化に寄与することができる。 This can contribute or use the dead space of the apparatus, the size and weight of the entire portable device such as a portion of the case member.

【0127】なお、本発明の静電型発電装置においては、図3の四辺形abcdの面積が大きくなるほど、得られるエネルギーが大きい。 [0127] Incidentally, in the electrostatic power generator of the present invention, the larger the area of ​​the quadrilateral abcd in Figure 3, the resulting energy is large. このことは、a点における容量の極大値を大きくし、かつ、一次側電圧V1を小さくする方が有利なことを意味する。 This increases the maximum value of capacitance at the point a, and means that is advantageous to reduce the primary voltage V1. 電極面積を一定として考えると、容量を増加させるには電極間距離を短縮することになるが、それに比例してV1も小さくすることができるため、耐電圧の問題はない(但し、容量減少のサイクルでは電極間の電圧は増大するので、耐電圧を持たせるには、第1乃至第4の実施形態のように、電極間距離を増加することによって静電容量を減少させる方式の方が有利である)。 Considering the electrode area is constant, but will reduce the distance between electrodes in order to increase the capacity, it is possible to reduce even V1 in proportion to, there is no problem of withstand voltage (however, the volume reduction since the cycle the voltage between the electrodes increases, in order to have a withstand voltage, as in the first to fourth embodiments, advantageous method of reducing the capacitance by increasing the distance between the electrodes in is).

【0128】ここで、電極間距離を小さくして一次側電圧V1が数10mVでもよいレベルとなると、電荷供給源としては特別な電源を必要とせず、電極対そのものが電荷供給手段となり得る。 [0128] Here, the primary voltage V1 to decrease the inter-electrode distance is a good level even number 10 mV, without requiring a special power as charge source, the electrode pairs themselves can be a charge supply means. これを実現するには、電極対の一方を導体、他方をその導体と異種の金属、あるいは高分子等の異種材料とする必要がある。 To achieve this, one electrode pair conductors, while the conductors and dissimilar metals, or is required to be different materials such as polymers. 導体に異種の金属あるいは異種の物質が接触すると、それら材料間の仕事関数の差によって接触電位が生ずることが知られている。 When dissimilar metals or different materials in the conductor are in contact, it is known that the contact potential caused by the difference in work function between these materials. そのレベルは、高々数10mV程度と推察されるが、電圧が小さくとも電荷が得られればよいので、本発明の目的には合致する。 That level is is estimated that only several 10mV or so, since the electric charge with a small voltage may be obtained, for the purposes of the present invention meets. このように、接触電位を電荷供給源とすることで、システムの電荷供給部が簡素化され、よりコンパクトな静電発電機構が実現できる。 In this way, by the contact potential and charge source, the charge supply of the system is simplified, more compact electrostatic power generation mechanism can be realized.

【0129】また、以上説明してきた各実施形態による可変容量型コンデンサの形状や大きさは、目的や使用材料によって種々の変形が考えられ、特に上記実施形態のいずれかに限定されるものではない。 [0129] The shape and size of the variable capacity type capacitor according to the embodiments have been described above, various modifications are contemplated depending on the purpose and use materials, it is not particularly limited to any of the above embodiments .

【0130】 [0130]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
可変容量コンデンサを微小化することにより単位体積当たりの静電容量を大幅に増加させ、かつ微小な外力によって静電容量を可変としたので、各種用途に適合する携帯型の静電型発電装置を得ることができる。 Greatly increasing the capacitance per unit volume by micronizing variable capacitor, and since the capacitance is variable by small external force, a portable electrostatic power generator adapted to various applications it is possible to obtain.

【0131】 [0131]

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本実施形態による静電型発電装置の基本構成を示す図である。 1 is a diagram showing a basic configuration of an electrostatic generator according to this embodiment.

【図2】本実施形態による静電型発電装置の基本動作原理を説明する図である。 It is a diagram illustrating a basic operation principle of the electrostatic generator according Figure 2 embodiment.

【図3】本実施形態による静電型発電装置の基本動作原理を説明する図である。 3 is a diagram illustrating the basic operation principle of the electrostatic type power generating device according to this embodiment.

【図4】極板間距離を変更することにより静電容量を可変とする例を示す図である。 [4] The electrostatic capacitance by changing the electrode plates distance is a diagram showing an example of a variable.

【図5】極板面積を変更することにより静電容量を可変とする例を示す図である。 5 is a diagram showing an example of a variable capacitance by changing the plate area.

【図6】極板間の誘電率を変更することにより静電容量を可変とする例を示す図である。 [6] The electrostatic capacitance by pole change the dielectric constant of the plates is a diagram showing an example of a variable.

【図7】第1の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 7 is a diagram illustrating the configuration of a variable capacitor according to the first embodiment.

【図8A】第2の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 8A is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to the second embodiment.

【図8B】第2の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 8B is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to the second embodiment.

【図9A】第3の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 9A is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to a third embodiment.

【図9B】第3の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 9B is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to a third embodiment.

【図10】第4の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 10 is a diagram illustrating the configuration of a variable capacitor according to a fourth embodiment.

【図11A】第5の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 11A is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to a fifth embodiment.

【図11B】第5の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 11B is a diagram illustrating a configuration of a variable capacitor according to a fifth embodiment.

【図11C】第5の実施形態による可変容量コンデンサのディメンジョンを説明する図である。 Figure 11C is a diagram illustrating the dimensions of the variable capacitor according to a fifth embodiment.

【図12】第6の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 12 is a diagram illustrating the configuration of a variable capacitor according to the sixth embodiment.

【図13】第7の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 13 is a diagram illustrating the configuration of a variable capacitor according to the seventh embodiment.

【図14】第8の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 14 is a diagram illustrating the configuration of a variable capacitor according to the eighth embodiment.

【図15】第9の実施形態による可変容量コンデンサの構成を説明する図である。 15 is a diagram illustrating the configuration of a variable capacitor according to a ninth embodiment.

【図16】可変容量型コンデンサへの電荷供給を出力側から得る方式の具体例を説明する図である。 16 is a diagram illustrating a specific example of a method to obtain from the output side of the charge supply to the variable capacitance capacitors.

【図17】第10の実施形態によるDC−DCコンバータ62aの一例を示す図である。 17 is a diagram showing an example of a DC-DC converter 62a according to the tenth embodiment.

【図18】制御回路75の詳細な回路構成例を示す図である。 18 is a diagram showing a detailed circuit configuration example of the control circuit 75.

【図19】可変容量コンデンサを並列接続する形態において、(a)はコンデンサ容量値の変化における極大、 [19] in the form of parallel-connected variable capacitance capacitors, (a) shows the maximum in variation of the capacitance value,
極小の位相が一致する形態を説明する図であり、(b) Is a diagram illustrating a form in which minimum phase match, (b)
はコンデンサ容量値の変化における極大、極小の位相が異なる形態を説明する図である。 Is a diagram for explaining an embodiment in which maximum, minimum of different phases in the change in capacitance value.

フロントページの続き (72)発明者 壁井 信之 埼玉県熊谷市末広2−29−203 (72)発明者 石塚 宜三 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 (72)発明者 坪井 文則 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 (72)発明者 片山 國正 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 Of the front page Continued (72) inventor Kabei Nobuyuki Kumagaya, Saitama Prefecture Suehiro 2-29-203 (72) inventor Ishizuka Yibin three Kanagawa Prefecture ashigarakami district Nakai-cho, Inokuchi 1500 address Terumo within Co., Ltd. (72) inventor Fuminori Tsuboi Kanagawa prefecture ashigarakami district Nakai-cho, Inokuchi 1500 address Terumo within Co., Ltd. (72) inventor Katayama KuniTadashi Kanagawa Prefecture ashigarakami district Nakai-cho, Inokuchi 1500 address Terumo within the Corporation

Claims (15)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 静電容量の決定に寄与する要素間の間隙が100μm以下であり、外力によって静電容量が変化する可変容量コンデンサと、 前記外力によって、前記可変容量コンデンサの静電容量が増加するときに、第1の電圧によって該可変容量コンデンサに電荷を供給する供給手段と、 前記外力によって、前記可変容量コンデンサの静電容量が減少するときに、該可変容量コンデンサに蓄積された電荷の一部を前記第1の電圧よりも高い第2の電圧で蓄積する蓄積手段とを備えることを特徴とする静電型発電装置。 1. A gap between elements contributing to the determination of the capacitance is at 100μm or less, and a variable capacitor whose capacitance changes by an external force, by said external force, the electrostatic capacitance of the variable capacitor is increased when a supply means for supplying a charge to variable capacitance capacitor with the first voltage, by the external force, the when the electrostatic capacitance of the variable capacitor is reduced, the charge accumulated in the variable capacitance capacitor electrostatic power generation apparatus characterized by comprising means for storing a portion at a second voltage higher than said first voltage.
  2. 【請求項2】 前記可変容量コンデンサは、外力により電極間距離、電極対向面積、電極間の誘電率のうち少なくとも1つが変化することを特徴とする請求項1に記載の静電型発電装置。 Wherein said variable capacitor, the distance between the electrodes by an external force, the electrode facing area, electrostatic generator according to claim 1, characterized in that at least one of changes of the dielectric constant between the electrodes.
  3. 【請求項3】 前記供給手段からの電荷供給が、前記蓄積手段に蓄積されたエネルギーの一部を使用してなされることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 3. A charge supply from the supply means, the electrostatic power generator according to claim 1, wherein the made using part of the energy stored in said storage means.
  4. 【請求項4】 前記供給手段は、前記可変容量コンデンサの静電容量が極大値に達したときに、前記第1の電圧によって該可変容量コンデンサに電荷を供給することを特徴とする請求項1に記載の静電型発電装置。 Wherein said supply means, when the capacitance of the variable capacitor has reached the maximum value, according to claim 1, characterized in that to supply charge to the variable capacitance capacitor by said first voltage electrostatic generator according to.
  5. 【請求項5】 前記可変容量コンデンサは、電極板間が弾性体によって支持されたものであり、前記外力によって、その電極間距離が変化することを特徴とする請求項1記載の静電型発電機。 Wherein said variable capacitor, which electrode plates are supported by the elastic member, by the external force, electrostatic generator according to claim 1, wherein the inter-electrode distance changes machine.
  6. 【請求項6】 前記可変容量コンデンサは、弾性体薄膜に電極面が形成されてなる電極シートが積層された構造を有し、該電極シートの各々の断面は波形状を有し、隣接する電極シートが互いに絶縁された状態で、該波形状の頂点部分で互いに接合されることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 Wherein said variable capacitor has an electrode sheet are stacked structure in which the electrode surface is formed on the elastic thin film, each of the cross-section of the electrode sheet has a wave-like, adjacent electrodes sheet in a state of being insulated from each other, an electrostatic power generator according to claim 1, characterized in that it is joined together at the top portion of the wave shape.
  7. 【請求項7】 前記可変容量コンデンサは、偏平な断面形状を有する弾性体をコイルバネ状に形成し、該弾性体の両面に互いに絶縁された電極面を形成してなることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 Wherein said variable capacitor, claims, characterized by comprising an elastic body having a flat sectional shape is formed in a coil spring shape to form an electrode surface which are insulated from each other on both sides of the elastic member 1 electrostatic generator according.
  8. 【請求項8】 前記可変容量コンデンサは、弾性薄膜の両面に互いに絶縁された電極面が形成された電極シートを渦巻き形状に形成したものであることを特徴とする請求項1記載の静電型発電機。 Wherein said variable capacitor, electrostatic according to claim 1, characterized in that formed on the electrode sheet spiral shape insulated electrode surfaces are formed together on both sides of the elastic film Generator.
  9. 【請求項9】 前記可変容量コンデンサは、櫛状の断面形状を有する2つの電極を有し、該2つの電極はそれらの櫛の歯部分が交互に入り込んで配置され、該2つの電極の少なくとも一方が弾性体によって支持されてなることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 Wherein said variable capacitor has two electrodes having a comb-like cross-sectional shape, the two electrodes are arranged enters alternating teeth portion of their combs, at least of the two electrodes one is an electrostatic power generator according to claim 1, characterized by being supported by an elastic member.
  10. 【請求項10】 前記可変容量コンデンサは、花弁状もしくはストライプ状の電極が放射状に形成されている2 Wherein said variable capacitor, petal-like or stripe-shaped electrodes are formed radially 2
    つの平板が中心軸を共有して対向した構造を有し、一方の平板が他方の平板に対して、少なくとも前記電極の幅の1/2以上のずれを生じせしめる回転が可能であることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 One of the plate has a share to opposing structure central axis, characterized in that one of the flat plate relative to the other of the plate, it is possible rotation allowed to rise to more than 1/2 of the deviation of the width of at least the electrode electrostatic power generation apparatus according to claim 1,.
  11. 【請求項11】 前記可変容量コンデンサは、所定間隔にて複数の電極が形成された対向する2枚の平板間に、 Wherein said variable capacitor, between two flat plates facing the plurality of electrodes are formed at predetermined intervals,
    前記所定の間隔で誘電体材料が配置された可動子が前記平板と平行に移動可能に挿入された構造を有し、該可動子の誘電体材料間に非誘電体材料または低い誘電率の誘電体材料が配置されていることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 Having said movable element dielectric material disposed at a predetermined interval is inserted to be movable in parallel to the flat plate structure, a dielectric non-dielectric material or a low dielectric constant between the dielectric material mover electrostatic power generation apparatus according to claim 1, wherein the body material is disposed.
  12. 【請求項12】 前記可変容量コンデンサは、花弁状もしくはストライプ状の電極が放射状に形成されている2 12. The method of claim 11, wherein the variable capacitor is 2 petal-like or stripe-shaped electrodes are formed radially
    つの電極平板が中心軸を共有して対向して配置されるとともに、中心から花弁状もしくはストライプ状に誘電体が形成された誘電体平板が該2つの電極平板の間に該中心軸を共有して配置された構造を有し、該誘電体平板が該中心軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 One of together with the electrode flat plate arranged opposite to have a common center axis, petals or dielectric plates with a dielectric is formed in a stripe shape to share the central axis between the two electrodes flat from the center has an arrangement structure Te, an electrostatic power generator according to claim 1, wherein the dielectric flat plate is rotatable about a central axis.
  13. 【請求項13】 前記可変容量コンデンサは、電極の表面にマイクロポーラス構造を有することを特徴とする請求項1記載の静電型発電装置。 Wherein said variable capacitor, an electrostatic power generator according to claim 1, characterized by having a microporous structure on the surface of the electrode.
  14. 【請求項14】 前記可変容量型コンデンサは、電極同士が絶縁膜を介して接触することで接触帯電が起こる材料を用いることを特徴とする請求項1に記載の静電型発電装置。 14. The variable capacity capacitor, electrostatic generator according to claim 1, the electrodes each other, characterized in that a material contact charging occurs on contact with an insulating film.
  15. 【請求項15】 外力によって静電容量が変化する複数の可変容量コンデンサと、 前記外力によって可変容量コンデンサの静電容量が増加するときに、第1の電圧によって該可変容量コンデンサに電荷を供給する供給手段と、 前記外力によって可変容量コンデンサの静電容量が減少するときに、該可変容量コンデンサに蓄積された電荷の一部を前記第1の電圧よりも高い第2の電圧で蓄積する蓄積手段とを備え、 前記複数の可変容量コンデンサは、第1の整流手段を介して前記供給手段に並列に接続されるとともに、第2の整流手段を介して前記蓄積手段に並列に接続されることを特徴とする静電型発電装置。 A plurality of variable capacitor capacitance by 15. external force is changed, when the electrostatic capacitance of the variable capacitor is increased by the external force, for supplying charge to the variable capacitance capacitor with the first voltage supply means, when the capacitance of the variable capacitor is reduced by the external force, storage means for storing a portion of the charge accumulated in the variable capacitance capacitor in a second voltage higher than said first voltage with the door, the plurality of the variable capacitor is connected in parallel to the supply means through the first rectifying means, to be connected in parallel to said storage means through the second rectifier means electrostatic power generation apparatus characterized.
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