WO2012111494A1 - 静電誘導型発電装置 - Google Patents

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WO2012111494A1
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substrate
recess
electrostatic induction
movable substrate
spheres
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PCT/JP2012/052807
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English (en)
French (fr)
Inventor
金川哲也
高橋講平
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/06—Influence generators
    • H02N1/08—Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic induction power generating device that converts vibration energy into electric power using a charge holding material.
  • Patent Document 1 discloses a power generation device that converts vibration energy into electric power.
  • FIG. 1 is a diagram showing a power generation device described in Patent Document 1.
  • the power generation device described in Patent Document 1 includes a substrate 101 having a plurality of electrets 102 on the surface and a movable substrate 105 having a counter electrode 106 facing the electrets 102 on the surface.
  • the movable substrate 105 is reciprocated in the horizontal direction by a columnar movable portion 104.
  • the movable portion 104 Even if the movable portion 104 moves from a predetermined position, the movable portion 104 returns to the predetermined position by the attractive force of the magnet portion 103.
  • the movable substrate 105 reciprocates, it is attracted to the electret 102 and a change in charge occurs in the counter electrode 106. Electricity can be generated by taking out this change in charge.
  • the movable substrate 105 is configured to move not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. For this reason, there is a problem that the distance between the electret 102 and the counter electrode 106 is displaced, and the power generation value is not stable.
  • an object of the present invention is to provide an electrostatic induction power generating device that can be downsized and obtain stable power.
  • the electrostatic induction power generating device includes a first substrate on which one of a plurality of charging members or conductors is arranged in a predetermined direction, a parallel arrangement with respect to the first substrate, and an arrangement on the one surface.
  • a second substrate in which a plurality of the other charging members or conductors are arranged in the predetermined direction at a portion where one of the charging members or conductors is opposed, and a restoration that supports the second substrate so as to be reciprocable in the predetermined direction.
  • a force generating member a plurality of first rotating bodies sandwiched between the first substrate and the second substrate and rotating in the predetermined direction as the second substrate reciprocates, and the second substrate interposed therebetween And a plurality of second rotating bodies that are sandwiched between the second substrate and the third substrate and rotate in the predetermined direction as the second substrate reciprocates.
  • the second substrate is formed on a surface facing the first substrate.
  • a plurality of first recesses for accommodating a part of the first rotating body, and a plurality of second recesses for forming a part of the second rotating body formed on a surface facing the second substrate.
  • one of the charging member and the conductor is arranged in a predetermined direction on the first substrate, and the other of the charging member or the conductor is reciprocated in the predetermined direction so as to face the first substrate.
  • the second substrate is reciprocated (vibrated) in a predetermined direction, the electric charge due to electrostatic induction fluctuates, and an electromotive force is generated between the charging member and the conductor.
  • the second substrate that is vibrated to generate an electromotive force has a plurality of first and second rotating bodies sandwiched between the first and third substrates. For this reason, when the second substrate reciprocates in a predetermined direction, the variation in the thickness direction can be eliminated by the plurality of first rotating bodies and the second rotating bodies. As a result, the distance between the charging member and the conductor can be made constant, and more stable power generation is possible.
  • first substrate and the second recess for accommodating a part of the first rotating body and the second rotating body for eliminating the variation in the thickness direction of the second substrate are formed on the second substrate, so that two rotating bodies are formed. By being provided, it can be prevented from becoming larger in the thickness direction, and downsizing can be realized.
  • the first recess and the second recess are formed so as not to overlap each other when viewed from the thickness direction of the second substrate.
  • the thickness of the second substrate is not reduced by the first recess and the second recess, and the strength of the second substrate can be prevented from decreasing.
  • the first recess and the second recess may be formed so as to partially overlap each other when viewed from the surface direction of the second substrate.
  • the first recess and the second recess can be formed deeply without increasing the thickness of the second substrate, and the rotating body can be prevented from jumping out of the first recess and the second recess.
  • the first recess may be formed so that the depth is 0.3 times or more the rotation radius of the first rotating body.
  • This configuration can make it difficult for the first rotating body to jump out of the first recess during rotation.
  • the second recess may be formed so that the depth is 0.3 times or more the rotation radius of the second rotating body.
  • This configuration can make it difficult for the second rotating body to jump out of the second recess during rotation.
  • the electrostatic induction power generating device can be reduced in size, and stable power can be obtained from the electrostatic induction power generating device.
  • FIG. 2 is a schematic top view of the power generator 1 according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the power generator 1 according to the present embodiment taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2 of the power generator 1 according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 2 of the power generator 1 according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic bottom view of the upper substrate 3 included in the power generation apparatus 1 according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view of the power generator 1 from above.
  • the power generation device 1 includes a substantially square lower substrate (third substrate) 2 and an upper substrate (first substrate) 3 (not shown in FIG. 2) arranged in parallel.
  • the lower substrate 2 is provided with four side portions 2A along the periphery, and the upper substrate 3 is provided so as to be supported by the four side portions 2A, and is arranged in parallel to the lower substrate 2. ing.
  • the lower substrate 2, the side surface 2A, and the upper substrate 3 constitute a rectangular parallelepiped housing having an internal space.
  • a movable substrate (second substrate) 4 is provided in the internal space so as to be parallel to the lower substrate 2 and the upper substrate 3.
  • the movable substrate 4 is composed of a substantially square plate-like base member 41 and an electret member 42 laminated on a part of one surface of the base member 41.
  • the base member 41 may be formed of Si, glass or the like.
  • the electret member 42 is made of an inorganic material such as fluororesin or SiO 2, and has a lattice shape in which a charge region 42A charged with a DC voltage and a non-charge region 42B not charged are alternately arranged. Is formed. That is, the electret member 42 is a charging member.
  • the electret member 42 becomes a structure laminated
  • electret member 42 SiN, AlN, may be covered with a protective layer such as Al 2 0 3 (not shown).
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of forming the charge region 42A and the non-charge region 42B. As shown in FIG. 7, metal masks 43 are arranged on one surface of the electret member 42 at a predetermined interval.
  • the metal mask 43 is removed.
  • the region of the electret member 42 in which the metal mask 43 is not disposed and is charged by being exposed to corona discharge becomes the charge region 42A.
  • the region of the electret member 42 that has not been charged is the non-charge region 42B.
  • the arrangement direction of the charge region 42A and the non-charge region 42B is a vibration direction.
  • the vibration direction is the left-right direction on the paper surface indicated by the arrow A in FIG.
  • the movable substrate 4 is supported by the four spring members 5 so that the base member 41 faces the lower substrate 2 and the electret member 42 faces the upper substrate 3 side.
  • the spring member 5 supports the movable substrate 4 so as to reciprocate in the vibration direction.
  • the movable substrate 4 is supported by a spring member 5 with the approximate center of the lower substrate 2 as a reference position, and returns to the reference position by a restoring force of the spring member 5, here, an elastic force, even if it moves in the vibration direction. .
  • the spring member 5 that supports the movable substrate 4 may be a leaf spring or a helical spring.
  • the spring member 5 that supports the movable substrate 4 may be a restoring force generating member having a restoring force such as a magnet or rubber.
  • counter electrodes 31 and 32 are alternately arranged along the vibration direction.
  • the counter electrodes 31 and 32 are formed at least in the region of the lower surface of the upper substrate 3 facing the electret member 42 at an arrangement interval half of the charge region 42A.
  • the charge region 42A is formed with a pitch width of 1100 ⁇ m
  • the counter electrodes 31 and 32 are formed with a pitch width of 550 ⁇ m.
  • the counter electrodes 31 and 32 are conductors.
  • the counter electrodes 31 and 32 are comb-shaped electrodes as shown in FIG. 6, and are formed in directions opposite to each other. Further, the counter electrodes 31 and 32 are configured such that comb teeth (hereinafter referred to as electrode fingers) of one counter electrode and electrode fingers of the other counter electrode are alternately arranged, and the electrode fingers alternately arranged are As shown in FIG. 4, the charge regions 42A are combined so as to be half the arrangement interval.
  • charges are generated in the counter electrodes 31 and 32 by electrostatic induction generated between the movable substrate 4 in the vibration direction and the charge region 42A of the electret member 42.
  • the counter electrodes 31 and 32 are connected to lead terminals (not shown) for taking out electric charges generated by electrostatic induction.
  • the movable substrate 4 sandwiches lower spheres (second rotators) 61, 62, 63, 64 between the lower substrate 2 and upper spheres (first rotators) 71, between the upper substrate 3 and the lower substrate 2. 72, 73 and 74 are sandwiched.
  • the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74 have the same length, and are rotated as the movable substrate 4 moves in the vibration direction. Thereby, the movable substrate 4 is prevented from being displaced in the thickness direction of the movable substrate 4 when moving in the vibration direction by the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74. Has been.
  • the upper surface On the surface of the base member 41 on the upper substrate 3 side (hereinafter referred to as the upper surface), four upper groove portions (first recesses) having a size that can accommodate a part of the upper balls 71, 72, 73, 74 are provided. ) 425, 426, 427, 428 are formed. As shown in FIG. 2, the upper grooves 425, 426, 427, and 428 have a rectangular shape in which the opening portion extends long in the vibration direction, and the cross-sectional shape is also a rectangular shape as shown in FIG.
  • the upper groove portions 425, 426, 427, and 428 are formed in the vicinity of the four corners of the base member 41, and the upper groove portions 425 and 428 are symmetric with respect to the center point of the base member 41, so that the upper groove portion 426, 427 is provided so as to be point-symmetric with respect to the center point of the base member 41.
  • the upper substrate side groove portions 35, 36, 36, 36, 36, 36, 36, 36, of the same shape as the upper groove portions 425, 426, 427, 428 are located at positions facing the upper groove portions 425, 426, 427, 428 of the base member 41. 37 and 38 are formed.
  • the upper substrate side groove portions 35, 36, 37, and 38 have a size that can accommodate a part of the upper spheres 71, 72, 73, and 74, similarly to the upper groove portions 425, 426, 427, and 428. .
  • lower grooves having a size capable of accommodating a part of the lower spheres 61, 62, 63, 64 are formed on the surface of the base member 41 (hereinafter referred to as the lower surface) on the lower substrate 2 side. ) 421, 422, 423, 424 are formed.
  • the lower grooves 421, 422, 423, and 424 have the same shape as the upper grooves 425, 426, 427, and 428, as shown in FIG.
  • the lower grooves 421, 422, 423, and 424 are formed at positions inside the upper grooves 425, 426, 427, and 428 in a direction orthogonal to the vibration direction, and the lower grooves 421 and 424 are the basis.
  • the upper groove portions 422 and 423 are provided so as to be point symmetric with respect to the center point of the base member 41.
  • the movable substrate 4 is supported by the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74, so that the movable substrate 4 can move in the vibration direction without changing in the thickness direction.
  • the movable substrate 4 is not only supported by the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74 so as not to fluctuate in the thickness direction but also easily moves in the vibration direction. It is like that.
  • the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74 are provided in order to prevent fluctuations in the thickness direction of the movable substrate 4, they are formed on the upper substrate 3 and the movable substrate 4. Since a part of the sphere is accommodated in the groove portion, the power generation device 1 can be prevented from becoming large in the thickness direction.
  • the lower groove portions 421, 422, 423, and 424 and the upper groove portions 425, 426, 427, and 428 are formed so as not to overlap when viewed from the thickness direction of the movable substrate 4 as shown in FIGS. Has been. For this reason, when the lower side groove part 421,422,423,424 and the upper side groove part 425,426,427,428 are formed in the same position, the base member 41 becomes thin locally and the intensity
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing examples of the depths of the lower groove portions 421, 422, 423, 424 and the upper groove portions 425, 426, 427, 428.
  • the lower grooves 421, 422, 423, 424 and the upper spheres When the groove depth is equal to or less than the radius of the sphere, the side groove portions 425, 426, 427, and 428 are in contact with a line drawn from the center of the sphere to a point that contacts the bottom surface of the groove and from the center of the sphere to the side surface of the groove. If the angle between the line drawn at the point and the angle is 45 ° or more, the force over which the sphere moves over the groove can be reduced.
  • the depth of the groove may be at least 0.3 times the radius L / 2, preferably 1/3 times or more.
  • the depth of the groove is less than 2.0 times the radius L of the sphere, a part of the sphere protrudes from the main surface of the movable substrate 4, so that sliding with the upper substrate 3 or lower substrate 2 is easy. become.
  • the depth of the grooves may be 2.0 times or more the radius L of the sphere. Within 3.0 times is preferable.
  • the movable substrate 4 when the movable substrate 4 is moved in the vibration direction, the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74 are converted into the lower grooves 421, 422, 423, 424 and the upper grooves 425. , 426, 427, and 428. As a result, the movable substrate 4 can be moved more stably in the vibration direction.
  • the lower groove portion 421 (422, 423, 424) and the upper groove portion 425 (426, 427, 428) are formed at a depth that overlaps in the surface direction of the base member 41. May be.
  • the lower groove portion 421 (422, 423, 424) and the upper groove portion 425 (426, 427, 428) of the diameter L are formed such that the sum of the respective depths is equal to or greater than the thickness of the base member 41. More preferably.
  • a deep groove can be formed in the base member 41 without increasing the thickness of the base member 41, and the lower sphere 61 (62, 63, 64) and the upper sphere 71 (72, 73, 74) are formed. It is possible to make it difficult to jump out from the lower groove 421 (422, 423, 424) and the upper groove 425 (426, 427, 428).
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing charge movement in the power generation apparatus 1.
  • FIG. 9 is a schematic diagram in which the counter electrodes 31 and 32 are connected via the load resistor R.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing charge movement in the power generation apparatus 1.
  • FIG. 9 is a schematic diagram in which the counter electrodes 31 and 32 are connected via the load resistor R.
  • the movable substrate 4 moves in the vibration direction without changing in the thickness direction by the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74.
  • the distance between the electret member 42 and the counter electrodes 31 and 32 does not vary. For this reason, the electrostatic induction produced between the electret member 42 and the counter electrodes 31 and 32 can be stabilized more, and a fixed electric charge can always be taken out.
  • the electret member 42 is provided on the movable substrate 4 and the counter electrodes 31 and 32 are provided on the upper substrate 3.
  • the counter electrodes 31 and 32 are provided on the movable substrate 4 and the electret member 42 is provided on the upper substrate 3. May be provided.
  • the lower spheres 61, 62, 63, 64 and the upper spheres 71, 72, 73, 74 provided in order to obtain stable power from the power generator 1 are formed in grooves formed in the upper substrate 3 and the movable substrate 4. By accommodating a part, it can prevent that the electric power generating apparatus 1 becomes large in the thickness direction.
  • the upper sphere and the lower sphere for stably sliding the movable substrate 4 may be cylindrical. In this case, it may be installed so that the direction orthogonal to the vibration direction is the axial direction.
  • the movable substrate 4 may slightly change in a direction orthogonal to the vibration direction, but it rotates only in one direction (vibration direction). Such a possibility can be reduced by adopting a cylindrical shape.
  • the cross sections of the lower groove portions 421, 422, 423, 424 and the upper groove portions 425, 426, 427, 428 are rectangular, but they may be shaped along the arcs of the upper sphere and the lower sphere. The size may be changed as appropriate as long as a part of the upper sphere and the lower sphere protrude from the base member 41 and contact the lower substrate 2 and the upper substrate 3.
  • the groove part which accommodates the lower sphere 61, 62, 63, 64 is not formed in the lower substrate 2, it may be formed. Further, a charge region and a counter electrode for generating electrostatic induction may be formed between the lower substrate 2 and the movable substrate 4.

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Abstract

　小型化できると共に、安定した電力を得ることができる静電誘導型発電装置を提供する。　下面に対向電極が振動方向に複数配列された上基板（３）と、上基板（３）に対して平行配置された下基板（２）との間には、可動基板（４）が介在する。可動基板（４）は、対向電極が対向する部位に、エレクトレット部材（４２）のチャージ領域が振動方向に複数配列され、振動方向に往復動可能にバネ部材（５）により支持される。上基板（３）及び可動基板（４）の間には、可動基板（４）の往復動に伴い振動方向に回転する上側球（７１，７２）が設けられている。可動基板（４）及び上基板（３）の間には、可動基板（４）の往復動に伴い振動方向に回転する下側球（６１，６２）が設けられている。可動基板（４）には、上側球（７１，７２）の一部を収容する上側溝部（４２５，４２６）及び下側球（６１，６２）の一部を収容する下側溝部（４２１，４２２）を形成する。

Description

静電誘導型発電装置
　本発明は、電荷保持材料を用いて、振動エネルギーを電力に変換する静電誘導型発電装置に関する。
　近年、環境に配慮した観点から、熱又は振動等のエネルギーを電力に変換するエネルギーハーベスティング（環境発電）が注目されている。特許文献１には、振動エネルギーを電力に変換する発電装置が開示されている。
　図１は特許文献１に記載の発電装置を示す図である。特許文献１に記載の発電装置は、複数のエレクトレット１０２を表面に有する基板１０１と、エレクトレット１０２に対向する対向電極１０６を表面に有する可動基板１０５を有している。可動基板１０５は、円柱状の可動部１０４により水平方向に往復運動するようになっている。
　この可動部１０４は、所定位置から移動しても、磁石部１０３による誘引力により所定位置に戻るようになっている。可動基板１０５が往復運動すると、エレクトレット１０２に引き寄せられて対向電極１０６に電荷の変化が生じ、この電荷の変化を取り出すことにより発電が行える。
特開２００８－１１３５１７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の発電装置において、可動基板１０５は水平方向の往復運動だけでなく、鉛直方向にも動く構成となっている。このため、エレクトレット１０２と対向電極１０６との間の距離が変位し、発電値が安定しないといった問題がある。
　そこで、本発明の目的は、小型化できると共に、安定した電力を得ることができる静電誘導型発電装置を提供することにある。
　本発明に係る静電誘導型発電装置は、一面に帯電部材又は導体の一方が所定方向に複数配列された第１基板と、該第１基板に対して平行配置され、前記一面に配列された前記帯電部材又は導体の一方が対向する部位に、前記帯電部材又は導体の他方が前記所定方向に複数配列された第２基板と、前記第２基板を前記所定方向に往復動可能に支持する復元力発生部材と、前記第１基板及び第２基板に挟まれ、前記第２基板の往復動に伴い前記所定方向に回転する複数の第１回転体と、前記第２基板が間に介在するように前記第１基板に対して平行配置された第３基板と、前記第２基板及び第３基板に挟まれ、前記第２基板の往復動に伴い前記所定方向に回転する複数の第２回転体と、を備え、前記第２基板は、前記第１基板に対向する面に形成され、前記第１回転体の一部を収容する複数の第１凹部、及び前記第２基板に対向する面に形成され、前記第２回転体の一部を収容する複数の第２凹部を有する。
　この構成では、第１基板には帯電部材又は導体の一方が所定方向に複数配列されており、それに対向するように、所定方向に往復動可能な第２基板には、帯電部材又は導体の他方が所定方向に複数配列されている。この第２基板を所定方向に往復動（振動）させると、静電誘導による電荷が変動し、帯電部材及び導体の間で起電力が生じるようになっている。
　起電力を生じさせるために振動させる第２基板は、第１基板及び第３基板との間に複数の第１回転体及び第２回転体を挟み込んでいる。このため、第２基板は、所定方向に往復動する際に、複数の第１回転体及び第２回転体により厚み方向に対する変動を無くすことができる。これにより、帯電部材及び導体の間の距離を一定にすることができ、より安定した発電が可能となる。
　また、第２基板の厚み方向に対する変動を無くすための第１回転体及び第２回転体の一部を収容する第１凹部及び第２凹部を第２基板に形成することで、二つの回転体を備えることにより厚み方向に大きくなることを防止することができ、小型化を実現できる。
　本発明に係る静電誘導型発電装置において、前記第１凹部及び第２凹部は、前記第２基板の厚み方向から見て重ならないよう形成されていることが好ましい。
　この構成では、第２基板の厚みが第１凹部及び第２凹部により薄くなることはなく、第２基板の強度が低下しないようにできる。
　本発明に係る静電誘導型発電装置において、前記第１凹部及び第２凹部は、前記第２基板の面方向から見て一部が重なるよう形成されていてもよい。
　この構成では、第２基板を厚くすることなく、第１凹部及び第２凹部を深く形成でき、回転体が第１凹部及び第２凹部から飛び出すことを防止できる。
　本発明に係る静電誘導型発電装置において、前記第１凹部は、深さが前記第１回転体の回転半径の０．３倍以上となるよう形成されている構成でもよい。
　この構成では、第１回転体が回転時に第１凹部から飛び出しにくくすることができる。
　本発明に係る静電誘導型発電装置において、前記第２凹部は、深さが前記第２回転体の回転半径の０．３倍以上となるよう形成されている構成でもよい。
　この構成では、第２回転体が回転時に第２凹部から飛び出しにくくすることができる。
　本発明によれば、静電誘導型発電装置を小型化できると共に、静電誘導型発電装置から安定した電力を得ることができる。
特許文献１に記載の発電装置を示す図 実施形態に係る発電装置の概略上面図 実施形態に係る発電装置の図２のIII―III線における断面図 実施形態に係る発電装置の図２のIV―IV線における断面図 実施形態に係る発電装置の図２のV―V線における断面図 実施形態に係る発電装置が有する上基板の概略下面図 チャージ領域および非チャージ領域の形成方法を説明する模式図 下側溝部および上側溝部の深さの例を示す模式図 発電装置における電荷の移動を模式的に示す図
　図２は本実施形態に係る発電装置１の概略上面図である。図３は本実施形態に係る発電装置１の図２のIII―III線における断面図である。図４は本実施形態に係る発電装置１の図２のIＶ―IＶ線における断面図である。図５は本実施形態に係る発電装置１の図２のＶ―Ｖ線における断面図である。図６は本実施形態に係る発電装置１が有する上基板３の概略下面図である。なお、図６は発電装置１の上方からの透視図である。
　本実施形態に係る発電装置１は、平行配置される略正方形状の下基板（第３基板）２および上基板（第１基板）３（図２では省略）を備えている。下基板２には、周縁に沿って四つの側面部２Ａが設けられており、上基板３は、これら四つの側面部２Ａに支持されるように設けられ、下基板２に対して平行配置されている。
　下基板２、側面部２Ａおよび上基板３により、内部空間を有する直方体形状の筐体が構成されている。その内部空間には、下基板２および上基板３に対して平行となるよう可動基板（第２基板）４が設けられている。可動基板４は、略正方形状で板状の基礎部材４１と、基礎部材４１の一面の一部に積層されたエレクトレット部材４２とから構成されている。
　基礎部材４１は、Ｓｉ，ガラスなどで形成されていてもよい。エレクトレット部材４２は、フッ素樹脂またはＳｉＯ２などの無機材料からなり、直流電圧が加えられて電荷を帯びたチャージ領域４２Ａと、電荷を帯びていない非チャージ領域４２Ｂとが交互に配列された格子状に形成されている。すなわち、エレクトレット部材４２は帯電部材である。
　なお、エレクトレット部材４２は、図示しない導体を介して基礎部材４１に積層される構成となる。
　また、エレクトレット部材４２は、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ ２０ ３などの保護層（図示せず）により覆われていてもよい。
　ここで、エレクトレット部材４２にチャージ領域４２Ａおよび非チャージ領域４２Ｂを形成する方法について説明する。
　図７はチャージ領域４２Ａおよび非チャージ領域４２Ｂの形成方法を説明する模式図である。図７に示すように、エレクトレット部材４２の一面に、メタルマスク４３を所定間隔で配置する。
　そして、メタルマスク４３が配置されたエレクトレット部材４２をコロナ放電下に曝すことで、エレクトレット部材４２のメタルマスク４３が配置されていない部分と、メタルマスク４３とは電荷がチャージされることとなる。その後、メタルマスク４３を取り除く。
　メタルマスク４３が配置されず、コロナ放電下に曝されることで電荷がチャージされたエレクトレット部材４２の領域がチャージ領域４２Ａとなる。また、メタルマスク４３が配置されていたために、電荷がチャージされなかったエレクトレット部材４２の領域が非チャージ領域４２Ｂとなる。
　なお、以下では、チャージ領域４２Ａおよび非チャージ領域４２Ｂの配列方向を振動方向とする。振動方向は、図２の矢印Ａで示す紙面左右方向である。
　可動基板４は、基礎部材４１が下基板２に対向し、エレクトレット部材４２が上基板３側に対向するように、四つのバネ部材５により支持されている。バネ部材５は、可動基板４を振動方向に往復動可能に支持している。可動基板４は、下基板２の略中央を基準位置としてバネ部材５により支持され、振動方向に移動してもバネ部材５の復元力、ここでは弾性力により基準位置に戻るようになっている。
　なお、可動基板４を支持するバネ部材５は、板バネであってもよいし、つる巻バネであってもよい。また、可動基板４を支持するバネ部材５は、バネ以外に、磁石、ゴムなどの復元力の有する復元力発生部材であればよい。
　可動基板４側となる上基板３の面（以下、下面という）には、振動方向に沿って対向電極３１，３２が交互に配列されている。対向電極３１，３２は、少なくともエレクトレット部材４２が対向する上基板３の下面の領域に、チャージ領域４２Ａの半分の配列間隔で形成されている。例えば、チャージ領域４２Ａが１１００μｍのピッチ幅で形成されている場合、対向電極３１，３２は５５０μｍのピッチ幅で形成される。対向電極３１，３２は導体である。
　対向電極３１，３２は、図６に示すように、櫛形電極であって、互いに反対方向の向きに形成されている。さらに、対向電極３１，３２は、一方の対向電極の櫛歯（以下、電極指という）と他方の対向電極の電極指とが交互に配列され、かつ、交互に配列される電極指が、前記の通りチャージ領域４２Ａの半分の配列間隔となるように組み合わされている。
　この対向電極３１，３２には、後に詳述するが、可動基板４が振動方向に移動することで、エレクトレット部材４２のチャージ領域４２Ａとの間に生じる静電誘導により電荷が生じる。対向電極３１，３２には、静電誘導により生じた電荷を取り出すための引き出し端子（図示せず）が接続されている。
　可動基板４は、下基板２との間に下側球（第２回転体）６１，６２，６３，６４を挟み込んでおり、上基板３との間に上側球（第１回転体）７１，７２，７３，７４を挟み込んでいる。下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４は、同じ長さの径を有し、可動基板４の振動方向への移動に伴い回転するようになっている。これにより、可動基板４は、下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４により、振動方向に移動する際に、可動基板４の厚み方向に変位することが防止されている。
　また、上基板３側となる基礎部材４１の面（以下、上面という）には、上側球７１，７２，７３，７４の一部が収容できる大きさを有する四つの上側溝部（第１凹部）４２５，４２６，４２７，４２８が形成されている。上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８は、図２に示すように、開口部分が振動方向に長く延びた矩形状となり、図３に示すように、断面形状も矩形状となっている。
　この上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８は、基礎部材４１の四隅近傍に形成され、かつ、上側溝部４２５，４２８が基礎部材４１の中心点を挟んで点対称となり、上側溝部４２６，４２７が基礎部材４１の中心点を挟んで点対称となるように設けられている。
　上基板３の下面には、基礎部材４１の上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８と対向する位置に、上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８と同形状の上基板側溝部３５，３６，３７，３８が形成されている。上基板側溝部３５，３６，３７，３８は、上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８と同様に、上側球７１，７２，７３，７４の一部が収容可能な大きさを有している。
　下基板２側となる基礎部材４１の面（以下、下面という）には、下側球６１，６２，６３，６４の一部が収容可能な大きさを有する四つの下側溝部（第２凹部）４２１，４２２，４２３，４２４が形成されている。下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４は、図２に示すように、上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８と同様の形状となっている。
　下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４は、振動方向に対して直交する方向に上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８より内側となる位置に形成され、かつ、下側溝部４２１，４２４が基礎部材４１の中心点を挟んで点対称となり、上側溝部４２２，４２３が基礎部材４１の中心点を挟んで点対称となるように設けられている。
　このように、可動基板４は、下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４により支持されることで、厚み方向に変動することなく、振動方向に移動可能となる。また、可動基板４は、下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４により、単に厚み方向に変動しないように支持されるだけでなく、振動方向に移動しやすいようになっている。
　さらに、可動基板４の厚み方向における変動を防止するために下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４を設けても、上基板３および可動基板４に形成された溝部に球の一部が収容されるため、発電装置１が厚み方向に大きくなることを防止できる。
　また、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８は、図２および図３に示すように、可動基板４の厚み方向から見て、重ならないように形成されている。このため、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８が同じ位置に形成されることで基礎部材４１が局所的に薄くなり、基礎部材４１の強度が低下するといった問題を回避できる。
　なお、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８の深さは、適宜変更可能である。図８は、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８の深さの例を示す模式図である。
　図８（ａ）に示すように、下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４の直径をＬとした場合、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８は、溝の深さが球の半径以下のとき、球の中心から溝の底面に接触する点に引いた線と、球の中心から溝の側面に接触する点に引いた線との間の角度が４５°以上になる深さにすれば、球が溝を乗り越える力を小さくできる。溝の深さは少なくとも半径Ｌ／２の０．３倍以上、好ましくは１／３倍以上となるよう形成してもよい。
　また、溝の深さが球の半径Ｌの２．０倍未満であれば、可動基板４の主面より球の一部が突出するため、上基板３または下基板２との摺動が容易になる。可動基板４の溝の位置に対応した上基板３または下基板２の表面の位置に突起を設ければ、溝の深さが球の半径Ｌの２．０倍以上としてもよく、半径Ｌの３．０倍以内が好ましい。
　この場合、可動基板４の振動方向の移動時に、下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４が、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８から飛び出し難くすることができる。この結果、可動基板４をより安定させて振動方向に移動させることができる。
　また、図８（ｂ）に示すように、下側溝部４２１（４２２，４２３，４２４）と上側溝部４２５（４２６，４２７，４２８）とが、基礎部材４１の面方向において重なる深さに形成されていてもよい。この場合、直径Ｌの下側溝部４２１（４２２，４２３，４２４）および上側溝部４２５（４２６，４２７，４２８）は、それぞれの深さの和が基礎部材４１の厚み以上となるよう形成されていることがより好ましい。
　この場合、基礎部材４１の厚みを大きくすることなく、基礎部材４１により深い溝を形成することができ、下側球６１（６２，６３，６４）および上側球７１（７２，７３，７４）が、下側溝部４２１（４２２，４２３，４２４）および上側溝部４２５（４２６，４２７，４２８）から飛び出し難くすることができる。
　以下に、上述のように構成される発電装置１における発電方法について説明する。
　図９は、発電装置１における電荷の移動を模式的に示す図である。図９は、負荷抵抗Ｒを介して対向電極３１，３２を接続した模式図である。
　図９（ａ）に示すように、対向電極３１がチャージ領域４２Ａに対向するとき、対向電極３１には静電誘導により電荷が誘導される。そして、発電装置１に加速度が加わると、可動基板４が振動方向に振動する。
　可動基板４が振動により移動し、対向電極３１が非チャージ領域４２Ｂに対向する位置に移動したとき、対向電極３２がチャージ領域４２Ａと対向することになるため、図９（ｂ）に示すように、対向電極３２に電荷が誘導される。
　さらに、可動基板４が振動により移動すると、再び対向電極３１がチャージ領域４２Ａと対向し、対向電極３２は非チャージ領域４２Ｂと対向するため、図９（ｃ）に示すように、対向電極３１に電荷が誘導される。
　上記動作を繰り返すことにより、負荷抵抗Ｒには、交流電流が流れるようになる。
　上述のように可動基板４は、下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４により、厚み方向に変動することなく、振動方向に移動するため、可動基板４のエレクトレット部材４２と対向電極３１，３２との距離が変動することはない。このため、エレクトレット部材４２と対向電極３１，３２との間に生じる静電誘導をより安定させることができ、常に一定の電荷を取り出すことができる。なお、本実施形態では、可動基板４にエレクトレット部材４２を設け、上基板３に対向電極３１，３２を設けたが、可動基板４に対向電極３１，３２を設け、上基板３にエレクトレット部材４２を設けてもよい。
　また、発電装置１から安定した電力を得るために設けた下側球６１，６２，６３，６４および上側球７１，７２，７３，７４は、上基板３および可動基板４に形成された溝部に一部が収容されることで、発電装置１が厚み方向に大きくなることを防止できる。
　なお、発電装置１の具体的構成などは、適宜設計変更可能であり、上述の実施形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
　例えば、可動基板４を安定して摺動させるための上側球および下側球は、円柱形状であってもよい。この場合、振動方向に対して直交する方向が軸方向となるよう設置すればよい。四方八方に回転可能な球を用いた場合、可動基板４が振動方向に移動するときには振動方向に対して直交する方向に多少変動する可能性があるが、一方向（振動方向）にしか回転しない円柱形状とすることで、斯かる可能性を低減させることができる。
　また、下側溝部４２１，４２２，４２３，４２４および上側溝部４２５，４２６，４２７，４２８の断面は矩形状としているが、上側球および下側球の円弧に沿った形状としてもよい。また、大きさは、上側球および下側球の一部が基礎部材４１から突出し、下基板２および上基板３と接すればよく、適宜変更可能である。
　さらに、下基板２には、下側球６１，６２，６３，６４を収容する溝部を形成していないが、形成してもよい。また、下基板２および可動基板４の間に静電誘導を発生させるための、チャージ領域および対向電極を形成するようにしてもよい。
１－発電装置（静電誘導型発電装置）
２－下基板（第３基板）
３－上基板（第１基板）
４－可動基板（第２基板）
５－バネ部材（復元力発生部材）
６１，６２，６３，６４－下側球（第２回転体）
７１，７２，７３，７４－上側球（第１回転体）

Claims (5)

  1. 　一面に帯電部材又は導体の一方が所定方向に複数配列された第１基板と、
    　該第１基板に対して平行配置され、前記一面に配列された前記帯電部材又は導体の一方が対向する部位に、前記帯電部材又は導体の他方が前記所定方向に複数配列された第２基板と、
    　前記第２基板を前記所定方向に往復動可能に支持する復元力発生部材と、
    　前記第１基板及び第２基板に挟まれ、前記第２基板の往復動に伴い前記所定方向に回転する複数の第１回転体と、
    　前記第２基板が間に介在するように前記第１基板に対して平行配置された第３基板と、
    　前記第２基板及び第３基板に挟まれ、前記第２基板の往復動に伴い前記所定方向に回転する複数の第２回転体と、
    　を備え、
    　前記第２基板は、
    　前記第１基板に対向する面に形成され、前記第１回転体の一部を収容する複数の第１凹部、及び前記第２基板に対向する面に形成され、前記第２回転体の一部を収容する複数の第２凹部を有する
    　静電誘導型発電装置。
  2. 　前記第１凹部及び第２凹部は、前記第２基板の厚み方向から見て重ならないよう形成されている、
    　請求項１に記載の静電誘導型発電装置。
  3. 　前記第１凹部及び第２凹部は、前記第２基板の面方向から見て一部が重なるよう形成されている、
    　請求項２に記載の静電誘導型発電装置。
  4. 　前記第１凹部は、深さが前記第１回転体の回転半径の０．３倍以上となるよう形成されている、
    　請求項２又は３に記載の静電誘導型発電装置。
  5. 　前記第２凹部は、深さが前記第２回転体の回転半径の０．３倍以上となるよう形成されている、
    　請求項２から４の何れか一つに記載の静電誘導型発電装置。
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