JPWO2014148371A1 - 静電誘導型の振動発電装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上述のように、静電誘導型の振動発電装置では、エレクトレット(帯電体)の表面電荷密度や表面電位、比誘電率、形状よりも、外部電界の大きさが発電量を決める本質的なパラメータである。特に、自発分極エレクトレットの表面は一方が正に、他方の表面が負に帯電しており、表面電荷から発生する電界のほとんどは自発分極エレクトレットの内部で結ばれるため、帯電表面から外部へ放出される電界は激減する。そこで、本発明者等は、自発分極エレクトレットから生じる外部電界のモデルを構築し、その強度を高めるパラメータの探索を行った。
本発明に係る静電誘導型の振動発電装置の製造方法によれば、発電量が向上した本発明に係る静電誘導型の振動発電装置を得ることができる。
図3は、本発明の第1実施形態による自発分極エレクトレットの製造方法を示したものである。本実施形態では、分極処理後に、自発分極材1の上表面2及び下表面3に接着させた導電性材4及び導電性材5を取り外し、自発分極エレクトレット6を作製することが特徴である。
本実施形態は、自発分極エレクトレット6を簡易に製造する手法に関し、自発分極エレクトレット6の上表面2及び又は下表面3の一部に導電性材4及び又は導電性材5が残ることが特徴である。図7は、本発明の第2実施形態による自発分極エレクトレット6の製造方法を示したものである。なお、本実施形態においても第1実施形態の製造方法は有効であり、第1実施形態と重複する説明は簡易に述べる。
本実施形態は、自発分極エレクトレット6を製造する手法に関し、特に、簡易な手法で自発分極エレクトレット6の厚さを増加させ、振動発電量を向上させる手段を提供する。前述の自発分極エレクトレット6から発生する外部電界のモデルから、自発分極エレクトレット6の厚さを増加させるほど、外部電界が強まり発電量が向上することが分かる。しかしながら、自発分極エレクトレット6の厚みが増加するほど、分極処理時に大きな電圧が必要となる。例えば、第1実施形態で用いたチタン酸ジルコン酸鉛では1mmの厚さで2kVの分極電圧を印加したが、同程度の分極を厚さ10mmの素子で行うと20kVもの高電圧を印加する分極処理装置7が必要になり、製造コスト及び安全性の点から好ましくない。
本実施形態は、圧電性材料へ圧縮または引っ張り応力が負荷される構造を採用することで、それら材料の表面に正負の表面電荷を誘起させ、自発分極エレクトレット6として機能させる手段を提供する。まず、その原理について述べる。
δP3=e33ε3+e31(ε1+ε2)
ここで、e33およびe31は圧電定数、ε1,ε2,ε3はa、b、c軸方向の歪みで εi=(εi−εi0)/εi0である。εiは圧縮応力が負荷された際の各結晶格子の長さで、εi0は応力が負荷される前の平衡状態での各結晶格子の長さである。以下、計算に用いたパラメータは、ε1Oを0.311nm、ε2Oを0.311nm、ε3Oを0.498nm、体積を0.0417nm3、e33を1.55C/m2、e31を−0.58C/m2とした。
本実施形態は、小型センサーの駆動電源やモバイル機器の充電器を想定した発電装置に関し、特に、自発分極エレクトレット6の帯電表面に対して垂直な振動を利用する発電装置に関する。以下、本実施形態では、このような振動を縦型振動と呼ぶことにする。
本実施形態は、小型センサーの駆動電源やモバイル機器の充電器を想定した縦型振動の発電装置に関し、特に、自発分極エレクトレット6が圧電性材料で第4実施形態の構造を取ることが特徴である。なお、第5実施形態と同一の符号を有する部位の構造及び材料は本実施形態でも有効であるため、重複する説明は簡易に述べる。
本実施形態は、小型センサーの駆動電源やモバイル機器の充電器を想定した縦型振動の発電装置に関し、発電量の向上が図れる二振動系を採用することが特徴である。なお、第5及び第6実施形態と同一の符号を有する部位の構造及び材料は、本実施形態でも有効であるため、重複する説明は簡易に述べる。
2 上表面
3 下表面
4 導電性材
5 導電性材
6 自発分極エレクトレット
7 分極処理装置
8 金属板
9 金属板
10 界面電気二重層
11 上部電極
12 下部電極
13 負荷
14 空間
15 エアーギャップ
16 回り込み電界
17 基板
18 錘
19 片持ち梁
20 両持ち梁
100 発電装置
101 下部基板
102 下部導電性層
103 スペーサ
104 上部導電性層
105 上部基板
106 錘
107 片持ち梁
108 両持ち梁
109 支持基板
110 片持ち梁構造の第1の振動系
111 片持ち梁構造の第2の振動系
112 両持ち梁構造の第1の振動系
113 両持ち梁構造の第2の振動系
200 発電装置
300 発電装置
400 発電装置
500 発電装置
600 発電装置
特許文献2:特開2011−45194号公報
特許文献3:特開2012−200132号公報
特許文献4:特開2012−205465号公報
特許文献5:特開2012−120388号公報
特許文献6:特開2007−298297号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0005]
エレクトレットを利用した静電誘導型の振動発電装置は、エレクトレットの表面から放出される外部電界が対向電極に電荷を誘起することで静電容量を形成しており、外力によりエレクトレットと対向電極との位置が相対的に変化して、その静電容量が変化することで電力を得ることができる。すなわち、発電量を決定する本質的な因子は、エレクトレットの表面から実際に生じる外部電界強度である。したがって、エレクトレット材料の比誘電率、表面電荷密度、形状などの物性パラメータの一部を向上させても、外部電界強度が上昇しない限り発電量は増加しない。
[0006]
特に、強誘電性、焦電性、圧電性材料などの自発分極現象を利用したエレクトレット(以下、「自発分極エレクトレット」と呼ぶ)は、大きな表面電荷密度を有するが、一方の表面が正に、他方の表面は負に帯電している。このような場合、自発分極エレクトレットは、空間を隔てて対向する金属板に電圧を印加したコンデンサと同じである。
[0007]
このため、例えば、単一の表面電荷を有する従来のエレクトレット材料の膜厚は1nm〜100μm程度と考えられるが、自発分極エレクトレットの膜厚がこの範囲にある場合、表面電荷から生じる電界の多くは自発分極エレクトレットの内部で結ばれ、実際に
得られる外部電界は非常に小さい。したがって、この膜厚範囲の自発分極エレクトレットを静電誘導型の発電装置に適用しても、対向電極に誘起される電荷量は小さく、発電量も微々たるものである。
[0008]
また、例えば、特許文献5では、発電量を表す一般式(特許文献5中の数式1)を示し、発電量は、強誘電体エレクトレットの表面電荷密度が高く、厚みが厚く、比誘電率が小さいほど良いと記載されているが、その一般式は、単一の表面電荷を有する従来のエレクトレットを前提に導かれた式であり、両表面に正負の表面電荷が対を成して存在する強誘電体エレクトレット(「自発分極エレクトレット」に同じ)で成立するかは疑わしい。よって、特許文献5の一般式より算出した発電量を得ることは困難であるという課題があった。
[0009]
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、発電量を向上させることができ、特に自発分極エレクトレットから効率的に外部電界を取り出すことができる静電誘導型の振動発電装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010]
上記目的を達成するために、本発明に係る静電誘導型の振動発電装置は、間隔をあけて配置された、導電性の材料を含む1対の導電性板と、所定の厚さを有し、一方の表面が正に帯電し、他方の表面が負に帯電し、各導電性板の間で一方の導電性板に接して設けられた帯電体とを有し、各導電性板の間隔が前記帯電体の各表面に垂直な方向に変位することにより、静電容量が変化して発電が生じるよう構成されており、前記帯電体は、大気中に単体で存在するときに生じる外部電界の絶対値が、他方の導電性板が存在する位置で、2.7×107V/m以上1.5×1010V/m以下であることを特徴とする。
[0011]
以下に、本発明に係る静電誘導型の振動発電装置の原理について説明する
Claims (9)
- 間隔をあけて配置された、導電性の材料を含む1対の導電性板と、
所定の厚さを有し、一方の表面が正に帯電し、他方の表面が負に帯電し、各導電性板の間で一方の導電性板に接して設けられた帯電体とを有し、
各導電性板の間隔が前記帯電体の各表面に垂直な方向に変位することにより、静電容量が変化して発電が生じるよう構成されており、
前記帯電体は、大気中に単体で存在するときに生じる外部電界の絶対値が、他方の導電性板が存在する位置で、2.7×107V/m以上1.5×1010V/m以下であることを
特徴とする静電誘導型の振動発電装置。 - 前記帯電体の厚さは、1mm以上60mm以下であることを特徴とする請求項1記載の静電誘導型の振動発電装置。
- 前記帯電体は、自発分極したエレクトレットから成ることを特徴とする請求項1または2記載の静電誘導型の振動発電装置。
- 前記帯電体は、所定の厚さを有する自発分極したエレクトレットを、複数積層させて形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の静電誘導型の振動発電装置。
- 前記帯電体は、強誘電性、焦電性、または圧電性材料より構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の静電誘導型の振動発電装置。
- 前記帯電体は、圧縮または引っ張り応力が負荷されることで表面電荷を誘起するよう構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の静電誘導型の振動発電装置。
- 前記帯電体の一方の表面の一部および/または他方の表面の一部に、導電性の材料を含む導電性層を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の静電誘導型の振動発電装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の静電誘導型の振動発電装置の製造方法であって、
所定の厚さを有する自発分極材の各表面の一部または全体に導電性材を取り付け、各導電性材を介して前記自発分極材に電界を印加して分極処理を行った後、各導電性材を取り外すことにより、前記帯電体または前記自発分極したエレクトレットを得ることを
特徴とする静電誘導型の振動発電装置の製造方法。 - 請求項7記載の静電誘導型の振動発電装置の製造方法であって、
所定の厚さを有する自発分極材の各表面の一部に前記導電性層を形成し、各導電性層を介して前記自発分極材に電界を印加して分極処理を行うことにより、前記帯電体を得ることを
特徴とする静電誘導型の振動発電装置の製造方法。
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KR101544326B1 (ko) * | 2014-10-15 | 2015-08-12 | 성균관대학교산학협력단 | 강유전 또는 압전 물질층 상의 2차원 구조의 물질을 이용하여 투명성 및 기계적 특성이 향상된 정전기 에너지 발전 소자 |
KR101743674B1 (ko) * | 2014-11-11 | 2017-06-08 | 삼성전자주식회사 | 전하펌프 기반의 인공 번개 발전기 및 그 제조방법 |
CN104811090B (zh) * | 2015-03-30 | 2017-08-29 | 南方科技大学 | 一种静电式能量采集器及静电式能量采集方法 |
CN107026046A (zh) * | 2016-01-29 | 2017-08-08 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种按键能量收集装置、方法及按键和键盘 |
US10284963B2 (en) * | 2017-03-28 | 2019-05-07 | Nanofone Ltd. | High performance sealed-gap capacitive microphone |
JP6749283B2 (ja) * | 2017-05-22 | 2020-09-02 | 株式会社東芝 | 発電素子、発電モジュール、発電装置及び発電システム |
CN108933544B (zh) * | 2018-07-02 | 2024-03-12 | 青岛天工智造创新科技有限公司 | 压缩装置以及压缩装置控制方法 |
JP6957420B2 (ja) * | 2018-07-18 | 2021-11-02 | 株式会社東芝 | 発電素子、発電モジュール、発電装置及び発電システム |
JP7244827B2 (ja) * | 2019-02-13 | 2023-03-23 | 株式会社ダイヘン | 発電装置及び送信装置 |
JP7249193B2 (ja) * | 2019-04-03 | 2023-03-30 | 株式会社東芝 | 発電素子、発電モジュール、発電装置、発電システム、及び、発電素子の製造方法 |
US11081285B2 (en) | 2019-05-08 | 2021-08-03 | Deborah Duen Ling Chung | Electrically conductive electret and associated electret-based power source and self-powered structure |
JP7284111B2 (ja) * | 2019-12-06 | 2023-05-30 | 株式会社鷺宮製作所 | 計測システム、診断システム、および検知スイッチ |
EP4053815A4 (en) * | 2019-12-06 | 2023-11-22 | Saginomiya Seisakusho, Inc. | MEASUREMENT SYSTEM, DIAGNOSTIC SYSTEM, AND DETECTION SWITCH |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0564463A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Olympus Optical Co Ltd | フイルム状静電アクチユエ−タ |
JP2003153557A (ja) * | 2001-11-12 | 2003-05-23 | Sony Corp | 発電装置、デバイス、動作機械、発電方法 |
JP2009232615A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 静電動作装置 |
JP2011165846A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 有機圧電素子の製造方法、積層体および有機圧電素子 |
JP2012152010A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Seiko Epson Corp | 発電装置 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3652932A (en) * | 1970-07-30 | 1972-03-28 | Bell Telephone Labor Inc | Method and apparatus for measurement of surface charge of an electret |
US3786495A (en) * | 1972-05-17 | 1974-01-15 | Ncr | Stored charge transducer |
US7211923B2 (en) * | 2001-10-26 | 2007-05-01 | Nth Tech Corporation | Rotational motion based, electrostatic power source and methods thereof |
AU2003238880A1 (en) | 2002-06-07 | 2003-12-22 | California Institute Of Technology | Electret generator apparatus and method |
US7449811B2 (en) * | 2004-11-26 | 2008-11-11 | The University Of Tokyo | Electrostatic induction conversion device |
JP4810661B2 (ja) | 2006-04-27 | 2011-11-09 | 国立大学法人埼玉大学 | 機械電気変換素子及びその製造方法 |
GB2441146A (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-27 | Eco Rupture Disc Ltd | Bursting disc mounting assembly with incorrect installation warning |
JP2008053527A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Nsk Ltd | 誘電性ゴム積層体及びその製造方法 |
JP4390796B2 (ja) * | 2006-10-30 | 2009-12-24 | 三洋電機株式会社 | エレクトレット素子および静電動作装置 |
WO2009052201A1 (en) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | California Institute Of Technology | Electret power generator |
KR20110002458A (ko) * | 2008-03-27 | 2011-01-07 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 일렉트릿 및 정전 유도형 변환 소자 |
JP5527211B2 (ja) * | 2008-09-19 | 2014-06-18 | 旭硝子株式会社 | エレクトレット、静電誘導型変換素子、及びエレクトレットの製造方法 |
JP5402395B2 (ja) | 2009-08-21 | 2014-01-29 | オムロン株式会社 | 静電誘導型発電装置 |
JP5395589B2 (ja) * | 2009-09-15 | 2014-01-22 | 学校法人 関西大学 | 発電装置 |
JP5702125B2 (ja) | 2010-12-03 | 2015-04-15 | 富士フイルム株式会社 | 静電誘導型変換素子 |
JP5304877B2 (ja) | 2011-03-09 | 2013-10-02 | カシオ計算機株式会社 | 発電装置及び電子機器 |
JP2012205465A (ja) | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Osaka Prefecture Univ | 振動発電素子 |
JP5945102B2 (ja) * | 2011-09-01 | 2016-07-05 | 学校法人 関西大学 | 発電装置 |
-
2014
- 2014-03-14 US US14/777,779 patent/US9929679B2/en active Active
- 2014-03-14 WO PCT/JP2014/056847 patent/WO2014148371A1/ja active Application Filing
- 2014-03-14 JP JP2015506738A patent/JP6232047B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0564463A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Olympus Optical Co Ltd | フイルム状静電アクチユエ−タ |
JP2003153557A (ja) * | 2001-11-12 | 2003-05-23 | Sony Corp | 発電装置、デバイス、動作機械、発電方法 |
JP2009232615A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 静電動作装置 |
JP2011165846A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 有機圧電素子の製造方法、積層体および有機圧電素子 |
JP2012152010A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Seiko Epson Corp | 発電装置 |
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