WO2013136669A1 - エネルギ変換装置 - Google Patents

Abstract

エネルギ変換装置（１）は、磁石（２）を備えた磁石ブロック（３）と、コイル（４ａ）を備えたコイルブロック（４）と、を有し、磁石ブロック（３）とコイルブロック（４）とが対向配置されており、磁石ブロック（３）とコイルブロック（４）とが両者の対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換する。エネルギ変換装置（１）は、磁石ブロック（３）を備えた可動部（１２）と、支持部（１４）と、可動部（１２）と支持部（１４）とを接続している弾性体部（１５）と、を有する。弾性体部（１５）は、上記規定方向に おける剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さく、上記規定方向における可動部（１２）の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられている。

Description

エネルギ変換装置

　本発明は、エネルギ変換装置に関するものである。

　近年、エネルギ変換装置としては、電磁誘導作用により運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置が提案されている（例えば、日本国特開２００９－１１１４９号公報：特許文献１）。

　特許文献１には、エネルギ変換装置として、図１８～２０に示す構成の発電装置１００が記載されている。

　この発電装置１００は、収納部１１０ａが設けられた支持体１１０と、収納部１１０ａに配置された永久磁石１２０およびコイルバネ１３０とを備えている。

　支持体１１０は、３枚のプリント基板１１１～１１３により構成されている。この支持体１１０は、２枚のプリント基板１１１、１１３間に配置されたプリント板１１２の矩形状の開口部１１２ａにより、収納部１１０ａが形成されている。

　ここで、発電装置１００は、プリント基板１１３の下面に、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂが形成されている。この平面コイル１１４ａおよび１１４ｂは、図２０に示すように、下面側から見て、市松模様状に配置されている。平面コイル１１４ａおよび１１４ｂの各々は、渦巻状に形成されている。なお、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂは、巻き方向が互いに逆になるように形成されている。

　また、プリント基板１１３には、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂの中央部と対応する領域に、開口部１１３ａが形成されている。この開口部１１３ａには、ＦｅおよびＣｏなどからなる磁心（コア）１１５が埋め込まれている。また、磁心１１５は、プリント基板１１３の下面から突出するように形成されており、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂの中央部に配置されている。

　永久磁石１２０は、図１８、１９に示すように、収納部１１０ａの内部に矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）に移動可能に配置されている。また、永久磁石１２０は、図１９に示すように、矢印Ｙ１方向（矢印Ｙ２方向）に対する移動が規制されている。また、永久磁石１２０は、図１８に示すように、板状に形成されるとともに、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂと所定の間隔を隔てて対向配置されている。また、永久磁石１２０は、磁化方向が矢印Ｚ１方向である部分（磁区）１２０ａと、磁化方向が矢印Ｚ２方向である部分１２０ｂとを含んでおり、多極磁石として構成されている。このため、プリント基板１１３近傍では、図１８中に破線で示した磁力線で表される磁界が形成されている。また、部分１２０ａおよび１２０ｂは、図１９に示すように、平面的に見て、交互に隣接した状態（市松模様状）で配置されている。また、図１８に示すように、永久磁石１２０が基準位置に配置されている場合に、部分１２０ａが平面コイル１１４ａと対応する領域に配置されるとともに、部分１２０ｂが平面コイル１１４ｂと対応する領域に配置されている。

　コイルバネ１３０は、図１８、１９に示すように、開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０の端部１２０ｃとの間に配置されるとともに、開口部１１２ａの側面１１２ｃと永久磁石１２０の端部１２０ｄとの間に配置されている。この一対のコイルバネ１３０は、支持体１１０に対して永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）において所定の基準位置に配置されるように付勢する機能を有する。

　発電装置１００では、永久磁石１２０が所定の基準位置に配置されるように付勢するコイルバネ１３０を設けてあるので、発電装置１００に力が加えられた際に、容易に、永久磁石１２０を支持体１１０に対して振動させることができる。

　発電装置１００は、プリント基板１１３の上面に、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂにおいて発生する誘導起電力を制御するとともに、出力するための回路部１１６が設けられている。

　発電装置１００は、この発電装置１００に力が加えられることにより、永久磁石１２０が支持体１１０に対して矢印Ｘ１方向に移動したとき、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂに誘導電流が発生する。平面コイル１１４ａでは、電磁誘導により図２０に示すように矢印Ａ方向の誘導電流が発生する。平面コイル１１４ｂでは、電磁誘導により図２０に示すように矢印Ｂ方向の誘導電流が発生する。このため、回路部１１６には、図２０に示すようにＣ方向の誘導電流が供給される。

　また、発電装置１００は、永久磁石１２０が支持体１１０に対して矢印Ｘ２方向に移動したとき、平面コイル１１４ａおよび１１４ｂに誘導電流が発生する。平面コイル１１４ａでは、電磁誘導により矢印Ｂ方向の誘導電流が発生する。平面コイル１１４ｂでは、電磁誘導により矢印Ａ方向の誘導電流が発生する。このため、回路部１１６には、Ｃ方向とは反対方向の誘導電流が供給される。

　上述の発電装置１００は、永久磁石１２０と平面コイル１１４ａおよび１１４ｂとが支持体１１０の厚み方向において間隔を隔てて対向配置されており、また、一対のコイルバネ１３０により、支持体１１０に対して永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）において所定の基準位置に配置されるように付勢されている。しかしながら、このような発電装置１００では、矢印Ｚ１方向へコイルバネ１３０の中間部が変位可能であると推考される。このため、発電装置１００では、永久磁石１２０の厚み方向の振動に起因して上述の間隔が変動し、発電特性が不安定となったり、発電効率が低下する懸念がある。つまり、発電装置１００のようなエネルギ変換装置では、エネルギ変換特性が不安定となったり、エネルギ変換効率が低下する懸念がある。また、発電装置１００は、上述の間隔を狭くすると、永久磁石１２０が平面コイル１１４ａおよび１１４ｂに接触してしまう懸念がある。

　また、上述の発電装置１００は、プリント基板１１２の開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０とが接することで、矢印Ｙ１方向（矢印Ｙ２方向）に対する永久磁石１２０の移動が規制されているものと推考される。しかしながら、このような場合には、永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）に振動する際に摺動抵抗が生じて、発電効率が低下してしまうものと考えられる。

　本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供することにある。

　本発明のエネルギ変換装置は、磁石を備えた磁石ブロックと、コイルを備えたコイルブロックと、を有し、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが対向配置され、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置であって、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を備えた可動部と、支持部と、前記可動部と前記支持部とを接続している弾性体部と、を備え、前記弾性体部は、前記規定方向における剛性が前記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さく、前記規定方向における前記可動部の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられていることを特徴とする。

　このエネルギ変換装置において、前記弾性体部は、ばねであることが好ましい。

　このエネルギ変換装置において、前記ばねの材料は、シリコンであることが好ましい。

　このエネルギ変換装置において、前記可動部は、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を囲む可動部本体を備え、前記可動部本体と前記支持部と前記弾性体部とは、１枚のシリコン基板から一体に形成されてなることが好ましい。

　このエネルギ変換装置において、前記ばねの形状は、つづら折れ状であることが好ましい。

　このエネルギ変換装置において、前記ばねの形状は、前記規定方向と前記対向方向とに直交する方向に長いループ部を備えた形状であることが好ましい。

　このエネルギ変換装置において、前記弾性体部の前記規定方向と前記対向方向とに直交する方向への変位を制限する変位制限部を備えることが好ましい。

　このエネルギ変換装置において、前記可動部の前記両側の各々に設けられた複数個ずつの前記弾性体部は、前記規定方向に直交する並設方向において前記弾性体部の変位を制限するように近接もしくは連結して設けてあることが好ましい。

　本発明のエネルギ変換装置においては、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

図１Ａは、実施形態１のエネルギ変換装置の概略断面図である。図１Ｂは、実施形態１のエネルギ変換装置における要部概略平面図である。図１Ｃは、図１Ｂの要部拡大図である。 図２は、実施形態１のエネルギ変換装置の概略斜視図である。 図３は、実施形態１のエネルギ変換装置の概略分解斜視図である。 図４は、実施形態１のエネルギ変換装置の動作説明図である。 図５は、実施形態１のエネルギ変換装置の動作説明図である。 図６は、実施形態１のエネルギ変換装置の他の構成例の要部概略平面図である。 図７は、比較例のエネルギ変換装置の要部概略平面図である。 図８Ａ～８Ｅそれぞれは、実施形態１のエネルギ変換装置における弾性体部の形状の他の例を示す概略平面図である。 図９Ａ～９Ｇそれぞれは、実施形態１のエネルギ変換装置における弾性体部の形状の別の例を示す概略平面図である。 図１０は、実施形態１のエネルギ変換装置における弾性体部の形状に関する更に他の例を示す概略平面図である。 図１１Ａは、実施形態１のエネルギ変換装置に関する更に他の構成例の要部概略平面図である。図１１Ｂ、１１Ｃは、実施形態１のエネルギ変換装置に関する更に他の構成例の製造方法の説明図である。 図１２は、実施形態１のエネルギ変換装置の別の構成例の要部概略平面図である。 図１３Ａは、実施形態１のエネルギ変換装置の更に別の構成例の要部概略平面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの要部概略断面図である。 図１４Ａは、実施形態２のエネルギ変換装置の要部概略平面図である。図１４Ｂは、実施形態２のエネルギ変換装置の要部概略断面図である。 図１５は、実施形態３のエネルギ変換装置の要部概略平面図である。 図１６は、実施形態３のエネルギ変換装置の第１変形例の要部概略平面図である。 図１７は、実施形態３のエネルギ変換装置の第２変形例の要部概略平面図である。 図１８は、従来例の発電装置の構造を示した断面図である。 図１９は、図１８に示した発電装置の構造を説明するための平面図である。 図２０は、図１８に示した発電装置の構造を説明するための図である。

　（実施形態１）
　以下では、本実施形態のエネルギ変換装置１について図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２～５に基づいて説明する。

　エネルギ変換装置１は、磁石２を備えた磁石ブロック３と、コイル４ａを備えたコイルブロック４とを有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが対向配置されている。このエネルギ変換装置１は、磁石ブロック３とコイルブロック４とが両者の対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換するものである。なお、本実施形態では、図１Ａの上下方向が対向方向であり、図１Ａの左右方向を規定方向としてある。

　エネルギ変換装置１は、磁石ブロック３を備えた可動部１２と、支持部１４と、可動部１２と支持部１４とを接続している弾性体部１５と、を有している。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部１２が上記規定方向に振動可能となっている。エネルギ変換装置１は、上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、弾性体部１５が設けられている。エネルギ変換装置１は、可動部１２の運動エネルギを電気エネルギに変換する機能を有し、電磁誘導型の振動発電装置として用いることができる。

　弾性体部１５は、上記規定方向における剛性が、上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部１２の振動方向を上記規定方向に単方向化することが可能となる。エネルギ変換装置１は、上述の可動部１２と支持部１４と各弾性体部１５とを有する振動ブロック１１を備えている。振動ブロック１１は、可動部１２の重心を原点とする直交座標を仮定し、上記規定方向に沿ってｘ軸の正方向を決め、振動ブロック１１の平面視において上記規定方向に直交する方向に沿ってｙ軸の正方向を決め、可動部１２の厚み方向に沿って上記規定方向に直交するｚ軸の正方向を決めれば、可動部１２の振動方向をｘ軸の正負方向に単方向化することが可能となり、ｙ軸の正負方向やｚ軸の正負方向への振動成分を抑制することが可能となる。

　したがって、エネルギ変換装置１は、図１Ｂでみれば、可動部１２の振動方向が上記規定方向である左右方向に単方向化され、図１Ｂの上下方向や可動部１２の厚み方向（図１Ｂの紙面に直交する方向）などへの振動が抑制される。よって、エネルギ変換装置１は、不要な振動成分の発生を抑制することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

　また、エネルギ変換装置１は、振動ブロック１１の厚み方向の一面側に配置される第１キャップ２１と、振動ブロック１１の厚み方向の他面側に配置される第２キャップ３１とを備えている。エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１および第２キャップ３1の各々に、上述のコイルブロック４が保持されている。また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第１スペーサ４１と、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第２スペーサ４２とを備えている。

　エネルギ変換装置１の各構成要素については、以下に詳細に説明する。

　振動ブロック１１は、支持部１４の平面視形状を枠状としてある。また、振動ブロック１１は、支持部１４の内側に可動部本体１３が配置されている。この可動部本体１３は、支持部１４の内側面から離れて配置されている。また、振動ブロック１１は、上記規定方向において可動部本体１３の両側に弾性体部１５が配置されている。また、振動ブロック１１は、可動部本体１３の平面視形状を枠状としてある。振動ブロック１１は、可動部本体１３の内側に磁石ブロック３が配置されている。磁石ブロック３は、可動部本体１３に固定されている。

　可動部本体１３の内周形状は、矩形状である。磁石ブロック３の外周形状は、可動部本体１３の内周形状よりも若干小さな矩形状としてある。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法としては、例えば、接着剤により固定する方法を採用することができる。この場合には、磁石ブロック３の外周面と可動部本体１３の内側面との間に接着剤からなる接合部が介在することになる。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、これに限らず、例えば、磁石ブロック３と可動部本体１３との間の隙間に別部材を圧入することで固定する方法などを採用することができる。また、磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、可動部本体１３の外側面側から螺子により固定する方法を採用することもできる。

　可動部本体１３と磁石ブロック３とで構成される可動部１２の平面視形状は、八角形状としてある。可動部１２の平面視形状は、八角形状に限らず、例えば、図６中に示すように矩形状の形状としてもよい。図６に示した振動ブロック１１では、可動部本体１３を矩形枠状としてある。この振動ブロック１１では、可動部本体１３の外周形状および内周形状それぞれが大きさの異なる矩形状となっている。また、可動部１２の平面視形状は、例えば、円形状や正多角形状としてもよい。

　磁石ブロック３は、複数個（例えば、４個）の磁石２を備えており、これら複数個の磁石２が上記規定方向に並んで配置されている。つまり、磁石ブロック３は、複数個の磁石２がアレイ状に配置されている。磁石２は、永久磁石により構成することが好ましい。永久磁石の材料としては、例えば、ネオジム（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルニコ（Ａｌ－Ｎｉ－Ｃｏ）、フェライトなどを採用することができる。

　磁石２は、短冊状に形成されている。また、磁石２は、厚み方向の一面側がＮ極、他面側がＳ極となるように着磁されている。磁石２を構成する永久磁石は、例えば、磁石材料を切削、研磨などで整形加工した後、パルス着磁法などによって着磁することにより、形成することができる。

　磁石ブロック３は、上述の複数個の磁石２の各々の幅方向が上記規定方向に一致するように配置されている。また、磁石ブロック３は、この磁石ブロック３の厚み方向の両面側それぞれで、上記規定方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、複数個の磁石２が配置されている。要するに、磁石ブロック３は、上記規定方向において隣り合う磁石２同士の磁化の向きを逆向きとしてある。なお、磁石ブロック３は、複数個の磁石２が１次元のアレイ状に配置されているが、これに限らず、例えば、２次元のアレイ状に配置された構成としてもよい。

　振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とを、例えば、基板１０から形成することができる。この基板１０としては、磁力線に対して低減衰で且つ電気絶縁性を有する絶縁性基板が好ましく、例えば、高抵抗率のシリコン基板を用いることができる。高抵抗率のシリコン基板は、例えば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。振動ブロック１１は、可動部本体１３、支持部１４および各弾性体部１５の材料がシリコンとなる。このような振動ブロック１１は、例えば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）の製造技術を利用して製造することができる。この場合、振動ブロック１１では、可動部本体１３、支持部１４および各弾性体部１５を一体に形成することができる。要するに、振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成とすることができる。これにより、振動ブロック１１を形成する際に、可動部本体１３、支持部１４および各弾性体部１５のアセンブリ工程が不要となり、製造が容易になる。また、各弾性体部１５と可動部本体１３および支持部１４とが接着用の樹脂からなる接続部で接続されている場合には、振動時に振動エネルギが接続部において熱エネルギとなって損なわれる。これに対して、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成では、各弾性体部１５と可動部本体１３および支持部１４とが低減衰材料であるシリコンにより一体に形成されているので、振動時のエネルギ損失を低減することが可能となり、エネルギ変換効率を向上することが可能となる。なお、基板１０の材料に関して、磁力線に対して影響を及ぼさないという点では、比透磁率が低いほうが好ましい。

　基板１０は、高抵抗率のシリコン基板に限らず、例えば、高抵抗率のＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板などを用いることができる。また、振動ブロック１１は、基板１０の材料や抵抗率に応じて、適宜の絶縁膜を設けてもよい。

　弾性体部１５は、ばねであることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５の１個当たりの蓄積エネルギを大きくすることが可能となり、エネルギ変換装置１の小型化を図ることが可能となる。

　弾性体部１５は、上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、複数個（例えば、５個）ずつ並んで設けられていることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、図７に示す比較例のように可動部１２の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。更に、エネルギ変換装置１は、個々の弾性体部１５にかかる応力を低減することが可能となり、耐久性の向上を図ることが可能となる。複数個ずつの弾性体部１５を設ける場合、弾性体部１５の数は特に５個に限定するものではない。

　弾性体部１５を構成するばねの材料は、半導体であるシリコンや金属などを採用することができるが、金属よりもシリコンであることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５を構成するばねの材料が金属である場合に比べて、弾性体部１５での振動減衰に起因した運動エネルギの損失を低減することが可能となるから、エネルギ変換効率の向上を図れる。

　弾性体部１５の材料としては、シリコンに限らず、例えば、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４など）、鋼、銅、銅合金（真鍮、ベリリウム銅）、Ｔｉ合金、Ａｌ合金などを採用することができる。弾性体部１５の材料は、対数減衰率の低い材料が好ましく、例えば、対数減衰率が０．０４以下の材料が好ましい。下記の表１には、各種材料の対数減衰率の値を例示してある。表１中の数値は、参考文献１（“材料の振動減衰能　データブック”、２００７年、日本学術振興会「材料の微細組織と機能性」委員会編）に基づいた値である。ただし、ＳＵＳ３０４の対数減衰率に関しては、組成が近いＦｅ－２２．５％Ｃｒの値を引用してある。また、ベリリウム銅の対数減衰率に関しては、銅およびベリリウムそれぞれの値を引用してある。

　上述の対数減衰率が０．０４以下の材料とは、表１から分かるように、銅の対数減衰率以下の対数減衰率となる材料を意味している。なお、対数減衰率をδ、振動の１周期当たりの振動エネルギ損失率をΔＷ／Ｗとすれば、対数減衰率δは、下記の（１）式で表わすことができる。

　エネルギ変換装置１は、弾性体部１５を構成するばねの材料がシリコンであれば、金属である場合に比べて、弾性体部１５の耐久性を向上させることが可能となる。また、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５を構成するばねの材料が、シリコンであることにより、上述の基板１０としてシリコン基板を採用し、ＭＥＭＳなどの製造技術を利用して各々が基板１０の一部からなる各弾性体部１５を形成することが可能となる。これにより、エネルギ変換装置１は、ばねの形状の弾性体部１５において厚み寸法Ｗ１（図１Ｃ参照）に対する幅寸法Ｈ１（図１Ａ参照）の比で表されるアスペクト比を大きくすることが可能となり、また、一筆書きできない形状のばねを採用することも可能となる。

　ＭＥＭＳなどの製造技術を利用する場合には、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して基板１０をバルクマイクロマシニングすることにより、ばね形状の弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を高精度に制御することが可能となり、且つ、ばね形状の弾性体部１５の幅寸法Ｈ１を基板１０の厚みと同じ値とすることが可能となるから、アスペクト比の大きなばね形状の弾性体部１５を寸法精度良く形成することが可能となる。

　図１Ａに示したエネルギ変換装置１では、弾性体部１５の形状として、つづら折れ状のばねの形状を採用しており、ばね形状の弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を０．４ｍｍ、幅寸法Ｈ１を１ｍｍとしてある。この場合のアスペクト比は、２．５である。また、この一例の場合には、ｘ軸方向の剛性が約２７５４Ｎ／ｍ、ｙ軸方向の剛性が約３２６７Ｎ／ｍ、ｚ軸方向の剛性が約３１４６Ｎ／ｍである。つまり、この一例の場合には、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。ただし、これらの数値例は、図１Ｃに示すように、つづら折れ状のばね形状の弾性体部１５自身において、折り返し箇所を２箇所だけ増やし、また、隣り合う部位同士の間隔をＷ３、ｘ軸方向における弾性体部１５全体の長さをＸ１、ｙ軸方向における弾性体部１５全体の長さをＹ１と規定し、Ｗ３＝０．１２ｍｍ、Ｘ１＝７ｍｍ、Ｙ１＝７ｍｍとした場合の値である。なお、剛性の測定に関しては、例えば、支持部１４を冶具で固定した後、微小引張試験機、あるいはフォースゲージとμメータとを組み合わせたものを用い、可動部１２に対してｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向それぞれの力を加えたときの変位を測定することで、ばね定数を算出することができる。

　エネルギ変換装置１は、弾性体部１５が上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられている場合、各複数個ずつの弾性体部１５の全ての材料をシリコンとすることができる。振動ブロック１１は、各複数個ずつの弾性体部１５のうち少なくとも１個ずつの材料がシリコンであればよく、他の弾性体部１５の材料を金属としてもよい。

　弾性体部１５を構成するばねの形状は、例えば、つづら折れ状であることが好ましい。この場合、弾性体部１５は、図８Ａに示すように、平面視形状において折り返し部分が角のないＵ字状に形成された形状のほうが、図８Ｂに示すように、平面視形状において折り返し部分に角のあるＵ字状に形成された形状よりも好ましい。エネルギ変換装置１は、弾性体部１５の折り返し部分に角のない形状を採用することにより、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生などを抑制することが可能となる。

　また、つづら折れ状の弾性体部１５としては、図８Ｃに示すように、平面視において折り返し部分の厚み寸法Ｗ２を他の部位の厚み寸法Ｗ１よりも大きくした形状としてもよく、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生などを抑制することが可能となる。

　また、つづら折れ状の弾性体部１５としては、図８Ｄに示すように、平面視において折り返し部分間の距離が徐々に短くなる形状としてもよい。

　また、弾性体部１５は、平面視において蛇行した形状であれば、つづら折れ状の形状に限らず、例えば、図８Ｅに示すような波形状（図示例では、平面視で正弦波状）の形状でもよい。

　また、弾性体部１５を構成するばねの形状は、つづら折れ状や波形状などの蛇行した形状に限らず、例えば、図９Ａ～９Ｇのそれぞれに示したような平面形状でもよい。図９Ａ～９Ｇのそれぞれに示した平面形状の弾性体部１５は、いずれも、上記規定方向と上記対向方向とに直交する方向に長いループ部１５ｄを備えた形状である。図９Ａの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を１つとし、ループ部１５ｄの形状を矩形枠状とした例である。また、図９Ｂの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を複数（図示例では、５つ）とし、各ループ部１５ｄの各々の形状を矩形の枠状とした例である。また、図９Ｃの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を複数（図示例では、５つ）とし、各ループ部１５ｄの各々の形状をレーストラック状とした例である。また、図９Ｄの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を複数（図示例では、５つ）とし、各ループ部１５ｄの各々の形状をレーストラック状として弧状の部分の厚み寸法を直線状の部分の厚み寸法に比べて大きくした例である。また、図９Ｅの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を複数（図示例では、５つ）とし、各ループ部１５ｄの各々の形状を菱形の枠状とした例である。また、図９Ｆの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を複数（図示例では、５つ）とし、各ループ部１５ｄの各々の形状を六角形の枠状とした例である。また、図９Ｇの弾性体部１５は、ループ部１５ｄの数を複数（図示例では、３つ）とし、各ループ部１５ｄの各々の形状を楕円の枠状とした例である。

　可動部本体１３の厚み寸法は、各弾性体部１５の厚み寸法と同じに設定してあるが、これに限らず、可動部１２の所望の質量などに基づいて各弾性体部１５の厚みよりも大きくしてもよい。また、可動部本体１３の厚み寸法は、各弾性体部１５の厚み寸法よりも小さくしてもよく、この場合は、弾性体部１５の上記対向方向の剛性を高くすることが可能となる。

　エネルギ変換装置１は、弾性体部１５を構成するばねの平面視の形状を、図１０に示すような蛇行した形状とした場合、上記規定方向において可動部１２と支持部１４との間に生じるデッドスペースの面積をより小さくすることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、歪みエネルギとして蓄えられるエネルギ量を増加させることが可能となる。よって、エネルギ変換装置１は、歪みエネルギとして蓄えるエネルギ量が同じであれば、弾性体部１５の小型化および低背化を図ることが可能となる。金属などの機械加工では、弾性体部１５の小型化に関し、弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を２００～３００μｍ程度、折り返した部位間の寸法Ｗ３を２００～３００μｍ程度よりも小型化するのが難しい。これに対して、マイクロマシニング技術を利用して弾性体部１５を形成するようにした場合には、弾性体部１５のより一層の小型化を図ることが可能となり、デッドスペースの面積を小さくすることが可能となる。デッドスペースの面積を小さくする設計例としては、例えば、弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を１０μｍ程度とし、折り返した部位間の寸法Ｗ３を１０μｍ程度とすればよく、マイクロマシニング技術を利用して弾性体部１５を形成することで実現できる。

　デッドスペースが小さくなるように設計した弾性体部１５は、支持部１４および可動部本体１３と一体に形成してもよいし、図１１Ａに示すように別体に形成してもよい。弾性体部１５が支持部１４および可動部本体１３と別体である場合には、例えば、支持部１４の内側面に、弾性体部１５の一端側に設けた第１取付部１５ｂを位置決めする第１位置決め凹部１４ｇ（図１１Ｂ参照）を設けておき、可動部本体１３の外側面に、弾性体部１５の他端側に設けた第２取付部１５ｃを位置決めする第２位置決め凹部１３ｇ（図１１Ｃ参照）を設けておけばよい。そして、振動ブロック１１の製造時には、第１位置決め凹部１４ｇに第１取付部１５ｂを位置決めしてから接着剤で固定し、また、第２位置決め凹部１３ｇに第２取付部１５ｃを位置決めしてから接着剤で固定すればよい。接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂などを採用することができる。第１取付部１５ｂおよび第２取付部１５ｃの形状は、Ｔ字状としてあるが、特に限定するものではない。また、第１取付部１５ｂと第２取付部１５ｃとは、形状が異なっていてもよい。第１位置決め凹部１４ｇおよび第２位置決め凹部１３ｇの形状は、Ｔ字状としてあるが、特に限定するものではない。また、第１位置決め凹部１４ｇと第２位置決め凹部１３ｇとは、形状が異なっていてもよい。

　また、振動ブロック１１は、デッドスペースが小さくなるばね形状の弾性体部１５の設計例として、図１２に示すようなハニカム状の弾性体部１５でもよい。振動ブロック１１の製造時には、マイクロマシニング技術を利用して弾性体部１５を形成することで実現できる。

　振動ブロック１１は、弾性体部１５をハニカム状とすることで、デッドスペースをより一層低減することが可能となるという利点や、弾性体部１５にかかる応力をより分散させることが可能となるという利点がある。これらの利点により、振動ブロック１１では、歪みエネルギとして蓄えられるエネルギ量を増加させることが可能となる。

　また、振動ブロック１１は、図１３Ａ、１３Ｂに示すように、弾性体部１５が波板状（コルゲート板状）の形状でもよい。図１３Ａ、１３Ｂにおける弾性体部１５は、振動ブロック１１の厚み方向の一面側（図１３Ｂの上面側）において複数の凹部１５ｅが上記規定方向に並んで等間隔で形成され、振動ブロック１１の厚み方向の他面側（図１３Ｂの下面側）において複数の凹部１５ｆが上記規定方向に並んで等間隔で形成されている。また、複数の凹部１５ｅと複数の凹部１５ｆとは、千鳥状に配置されている。このような弾性体部１５をマイクロマシニング技術を利用して形成する場合には、まず、弾性体部１５の元となるシリコン基板（シリコンウェハ）として主表面が（１００）面のシリコン基板を準備する。その後には、シリコン基板の主表面側、裏面側それぞれに第１マスク層、第２マスク層を形成する。第１マスク層は、フォトリソグラフィ技術などを利用して形成されたものであり、シリコン基板の主表面における凹部１５ｅの形成予定領域を露出させるようにパターニングされている。第２マスク層は、フォトリソグラフィ技術などを利用して形成されたものであり、シリコン基板の裏面における凹部１５ｆの形成予定領域を露出させるようにパターニングされている。第１マスク層および第２マスク層は、例えば、レジスト層や、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜などにより構成することができる。

　上述の第１マスク層および第２マスク層を形成した後には、アルカリ系溶液による異方性エッチングを行うことでシリコン基板の主表面側、裏面側それぞれに断面Ｖ字状の凹部１５ｅ、１５ｆを形成し、その後、第１マスク層および第２マスク層を除去すればよい。アルカリ系溶液としては、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液、エチレンジアミンピロカテコールなどを採用することができる。上述の波板状の弾性体部１５の形成方法では、第１マスク層および第２マスク層それぞれのパターンで３次元の加工形状がほぼ決まるので、エッチング時間などの許容範囲が広くなり、工程管理が容易になるという利点や製造が容易になるという利点がある。

　エネルギ変換装置１は、第１スペーサ４１の形状と第２スペーサ４２の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。

　また、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

　第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネートなど）などの樹脂、セラミック、シリコンなどを採用することができる。第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々の材料としてシリコンを採用した場合には、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々をシリコン基板から形成することができる。これにより、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の各々と振動ブロック１１の支持部１４との接合方法としては、例えば、表面活性化接合法や、共晶接合法や、樹脂接合法などを採用することができる。

　第１キャップ２１および第２キャップ３１の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

　エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１の形状と第２キャップ３１の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。

　第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネートなど）などの樹脂、セラミック、シリコンなどを採用することができる。第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々の材料としてシリコンを採用した場合には、第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々をシリコン基板から形成することができる。これにより、第１キャップ２１および第２キャップ３１と、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２それぞれとの接合方法としては、例えば、表面活性化接合法や、共晶接合法や、樹脂接合法などを採用することができる。また、エネルギ変換装置１は、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２を設けずに、第１キャップ２１および第２キャップ３１を振動ブロック１１に固定した構成としてもよい。

　エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１と第１スペーサ４１と振動ブロック１１と第２スペーサ４２と第２キャップ３１とを、複数個（例えば、４個）のねじ（図示せず）により固定するようにしてもよいし、接着剤により固定するようにしてもよいし、固定部材として、ねじと接着剤とを併用してもよい。また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２および第２キャップ３１それぞれからなる部材のうち、エネルギ変換装置１の厚み方向において隣り合う部材同士に、相互に嵌合可能な構造を設けて嵌合させることで固定するようにしてもよい。

　図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２～５に示した構成のエネルギ変換装置１では、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２および第２キャップ３１それぞれの四隅に、固定用のねじを挿通可能な貫通孔２１ａ、４１ａ、１１ａ、４２ａおよび３１ａをそれぞれ形成してある。各貫通孔２１ａ、４１ａ、１１ａ、４２ａおよび３１ａの平面視での開口形状は、円形状としてある。

　また、振動ブロック１１は、可動部本体１３から平面視において上記規定方向に直交する方向に突出する２つの突部１３ｂを一体に設けてある。各突部１３ｂの各々は、平面視矩形状に形成されている。また、振動ブロック１１は、枠状の支持部１４の内側面に、各突部１３ｂの各々を上記規定方向に変位可能とする２つの第１凹部（第１切欠部）１４ｂが形成されている。そして、第１キャップ２１および第２キャップ３１には、各第１凹部１４ｂの各々の投影領域に、矩形状の貫通孔２１ｂ，３１ｂがそれぞれ形成されている。また、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２の内側面には、各第１凹部１４ｂの各々の投影領域に、第２凹部（第２切欠部）４１ｂ，４２ｂがそれぞれ形成されている。したがって、本実施形態のエネルギ変換装置１では、外部から貫通孔２１ｂ，３１ｂおよび第２凹部４１ｂ，４２ｂを通して、突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させることが可能となっている。これにより、エネルギ変換装置１では、突部１３ｂを変位させた後に冶具を引き抜けば、可動部１２が上記規定方向に振動することとなる。

　振動ブロック１１は、図１Ｂ、４Ａ、４Ｂおよび５に示すように、支持部１４に、上記規定方向への可動部１２の変位量を制限するテーパ状のストッパ部１４ｃを設けてあり、可動部１２の外周面（可動部本体１３の外側面）に、ストッパ部１４ｃと略平行な傾斜面１２ｃを設けてある。支持部１４に設けられたストッパ部１４ｃは、支持部１４の内側面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。可動部１２に設けられた傾斜面１２ｃは、可動部１２の外周面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。エネルギ変換装置１では、上述のように突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させる際に、傾斜面１２ｃがストッパ部１４ｃに接触することで可動部１２の変位が制限されるから、可動部１２の変位量を略一定値とすることが可能となる。また、エネルギ変換装置１では、上記規定方向とは異なる方向への可動部１２の変位を抑制することが可能となる。これらにより、エネルギ変換装置１では、外力を与える度に発電出力がばらつくのを抑制することが可能となり、また、外力を与える際に弾性体部１５に上記規定方向以外の方向への力が作用するのを抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。なお、図４Ａ中の矢印は、可動部１２を変位させる向きの一例を示しており、図４Ａ中の矢印とは逆向きへ変位させることも可能である。また、図５中の矢印は、可動部１２の最大変位量（つまり、外部から与えることが可能な最大の変位量）を示している。

　コイルブロック４は、複数個（例えば、５個）のコイル４ａを備えている。これら複数個のコイル４ａは、上記規定方向に並んで配置され接着剤によりブロック化されている。要するに、コイルブロック４は、コイル４ａがアレイ状に配置されたコイルアレイにより構成されている。また、磁石ブロック３は、磁石２がアレイ状に配置された磁石アレイにより構成されている。コイルブロック４のコイル４ａの数は、磁石ブロック３の磁石２の数より１だけ多いほうが好ましい。要するに、磁石ブロック３の磁石２の数をｍ（ｍは自然数）とすれば、コイルブロック４のコイル４ａの数は、ｍ＋１とすることが好ましい。また、コイルブロック４におけるコイル４ａのピッチと、磁石ブロック３における磁石２のピッチとは同じであることが好ましい。また、コイルブロック４は、対向する磁石ブロック３において隣り合う磁石２同士の境界とコイル４ａの中心線（口軸）とが同一平面上に揃うように各コイル４ａが配置されていることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、エネルギ変換効率を向上させることが可能となる。

　コイル４ａは、芯材４ｂに巻回されたコイル線材により構成されている。コイル線材としては、絶縁被覆付きの銅線を採用することができる。コイル線材は、巻線機により芯材４ｂに巻き付けて接着剤などにより固定されている。芯材４ｂの材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネートなど）などの樹脂や、セラミックなどの絶縁性材料を採用することが好ましい。銅線を被覆する絶縁膜の材料としては、例えば、ウレタン、ホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドなどを採用することができる。

　芯材４ｂは、短冊状に形成されている。芯材４ｂは、厚み方向が上記規定方向に一致し、幅方向が振動ブロック１１の厚み方向に一致し、長手方向が平面視において上記規定方向に直交する方向に一致するように配置されている。

　コイルブロック４は、磁石ブロック３との対向面側が平坦化されるように、各コイル４ａを各芯材４ｂの幅方向において磁石ブロック３側の一端部に巻回してある。第１キャップ２１に保持されるコイルブロック４は、各芯材４ｂの幅方向の他端部を、第１キャップ２１に形成された複数の位置決め用の貫通孔２１ｃの各々に挿入し固定してある。第１キャップ２１にコイルブロック４を組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第１キャップ２１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、コイルブロック４では、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。

　また、第２キャップ３１に保持されるコイルブロック４は、各芯材４ｂの幅方向の他端部を、第２キャップ３１に形成された複数の位置決め用の貫通孔３１ｃの各々に挿入し固定してある。第２キャップ３１にコイルブロック４を組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第２キャップ３１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、コイルブロック４では、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。

　コイルブロック４において隣り合うコイル４ａ同士は、第１の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第１の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペーストなどを採用することができる。ここで、隣り合うコイル４ａ同士は、それぞれ逆巻き方向となるように直列接続されている。また、第１キャップ２１および第２キャップ３１には、コイルブロック４の両端のコイル４ａそれぞれにおいて隣り合うコイル４ａに接続されていない側の線端部が電気的に接続される電極（図示せず）が設けられている。線端部と電極とは、第２の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第２の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペーストなどを採用することができる。第２の導電性接合材としては、金属製ねじなどを用いてもよい。

　本実施形態のエネルギ変換装置１では、各コイル４ａの各々が芯材４ｂを備えている（つまり、各コイル４ａの各々は、いわゆる有芯コイルである）が、芯材４ｂを備えていないもの（いわゆる空芯コイル）でもよい。芯材４ｂを備えない構成とする場合には、例えば、第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々に各コイル４ａを各別に位置決めするリブを設ければよい。この場合には、例えばリブにコイル４ａが巻装された状態で、リブとコイル４ａとを接着剤などで接着すればよい。

　また、各コイル４ａの各々は、例えば、平面コイルにより構成してもよい。この場合には、例えば、第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々に平面コイルを形成すればよい。

　平面コイルの材料としては、例えば、銅、金、銀などを採用することができる。また、平面コイルの材料としては、パーマロイ、コバルト基アモルファス合金、フェライトなどを採用してもよい。平面コイルは、蒸着法、スパッタ法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成することができる。

　以上説明した本実施形態のエネルギ変換装置１では、磁石ブロック３と、コイルブロック４と、を有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが対向配置されている。そして、エネルギ変換装置１は、磁石ブロック３を備えた可動部１２と、支持部１４と、可動部１２と支持部１４とを接続している弾性体部１５とを有している。また、弾性体部１５は、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。しかして、本実施形態のエネルギ変換装置１は、可動部１２の振動方向を、磁石ブロック３とコイルブロック４との対向方向に直交する上記規定方向に単方向化することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

　また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１および第２キャップ３1の各々に、コイルブロック４が保持されている。これにより、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１と第２キャップ３１との一方のみにコイルブロック４が保持されている場合に比べて、エネルギ変換効率の向上を図れる。

　また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１に保持されたコイルブロック４における複数個のコイル４ａの直列回路と、第２キャップ３１に保持されたコイルブロック４における複数個のコイル４ａの直列回路とを直列接続することで、出力を高めることも可能となる。

　また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第１スペーサ４１を備えている。これにより、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップ長を、第１スペーサ４１の厚みで規定することが可能となる。したがって、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

　また、エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第２スペーサ４２を備えている。これにより、エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップ長を、第２スペーサ４２の厚みで規定することが可能となる。したがって、エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

　エネルギ変換装置１は、可動部１２の上記規定方向への振動に伴って発生する電磁誘導によって、交流の誘導起電力が発生する。したがって、エネルギ変換装置１は、発電装置として用いることができる。この場合、エネルギ変換装置１からなる発電装置の開放電圧は、可動部１２の振動に応じた交流電圧となる。ここで、エネルギ変換装置１は、上述のように突部１３ｂに冶具などにより外力を与え後に冶具を引き抜けば、可動部１２が減衰振動するので、この減衰振動に応じた交流電圧を発生する。また、エネルギ変換装置１は、このエネルギ変換装置１の共振周波数と一致する環境振動（外部振動）を利用して発電させることもできる。環境振動としては、例えば、稼動中のＦＡ（factory automation）機器で発生する振動、車両の走行によって発生する振動、人の歩行によって発生する振動など、種々の環境振動がある。エネルギ変換装置１で発生する交流電圧の周波数は、環境振動の周波数がエネルギ変換装置１の共振周波数と一致する場合、エネルギ変換装置１の共振周波数と同じになる。

　（実施形態２）
　本実施形態のエネルギ変換装置は、実施形態１で説明したエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１４Ａ、１４Ｂに示すように、振動ブロック１１の構成が図６に示した構成と相違している。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。また、振動ブロック１１に関して、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

　本実施形態における振動ブロック１１は、図１４Ａに示すように、弾性体部１５の上記規定方向と上記対向方向とに直交する方向への変位を制限する変位制限部１６（以下、第１の変位制限部１６とも称する）を備えている。これにより、エネルギ変換装置は、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。

　また、本実施形態における振動ブロック１１は、図１４Ａに示すように、可動部１２における上記規定方向の両側に弾性体部１５を２つずつ設けてあり、４つの第１の変位制限部１６の各々が、支持部１４の内側面から各弾性体部１５側へ突出して設けられている。第１の変位制限部１６は、平面視形状を矩形状とし、長手方向が上記規定方向と平行になるように配置されている。第１の変位制限部１６は、平面視形状を矩形状としてあるが、特に限定するものではない。第１の変位制限部１６の材料は、支持部１４と同じ材料であれば、支持部１４と一体に形成することが可能である。第１の変位制限部１６は、上記規定方向への可動部１２の変位を制限しないように配置することが好ましい。

　また、本実施形態における振動ブロック１１は、弾性体部１５の上記対向方向への変位を制限する変位制限部１７（以下、第２の変位制限部１７とも称する）も備えている。これにより、エネルギ変換装置は、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。第２の変位制限部１７は、平面視形状を矩形状としてあるが、特に限定するものではない。振動ブロック１１は、４つの第２の変位制限部１７の各々が、支持部１４の内側面から各弾性体部１５に重なるように突出して設けられている。第２の変位制限部１７の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネートなど）などの樹脂、セラミック、シリコンなどを採用することができる。第２の変位制限部１７は、支持部１４の内側面に対して接着剤などにより固定すればよい。

　（実施形態３）
　本実施形態のエネルギ変換装置は、実施形態１で説明したエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１５に示すように、振動ブロック１１の構成が図６に示した構成と相違している。なお、他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。また、振動ブロック１１に関して、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

　本実施形態における振動ブロック１１は、図１５に示したように、上記規定方向において可動部１２の両側の各々に設けられた複数個ずつの弾性体部１５が、上記規定方向に直交する並設方向において弾性体部１５の変位を制限するように近接して設けてある。上記並設方向において隣り合う弾性体部１５同士は、鏡像の関係となる形状としてある。これにより、エネルギ変換装置は、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。上述の“近接”とは、上記並設方向において隣り合う弾性体部１５同士が接している場合、接しない程度に近づけてある場合の両方を含む概念であり、図１５は前者の場合である。また、振動ブロック１１は、上記規定方向において可動部１２の両側の各々に設けられた複数個ずつの弾性体部１５が、上記規定方向に直交する並設方向において弾性体部１５の変位を制限するように連結して設けてあってもよい。これにより、エネルギ変換装置は、弾性体部１５の上記対向方向の剛性を高めることが可能となる。したがって、エネルギ変換装置は、可動部１２の振動方向のより一層の単方向化が可能となり、エネルギ変換効率のより一層の向上を図ることが可能となる。

　本実施形態のエネルギ変換装置の第１変形例は、実施形態１で説明したエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１６に示すように、振動ブロック１１の構成が図６に示した構成と相違している。なお、第１変形例の他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。また、振動ブロック１１に関して、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

　第１変形例における振動ブロック１１は、図１６に示したように、上記規定方向において可動部１２の両側の各々に設けられた複数個ずつの弾性体部１５が、上記規定方向に直交する並設方向において弾性体部１５の変位を制限するように近接して設けてある。これにより、第１変形例のエネルギ変換装置は、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。

　本実施形態のエネルギ変換装置の第２変形例は、実施形態１で説明したエネルギ変換装置１と略同じ基本構成を有しており、図１７に示すように、振動ブロック１１の構成が図６に示した構成と相違している。なお、第２変形例の他の構成要素は実施形態１と同様なので説明を省略する。また、振動ブロック１１に関して、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

　第２変形例における振動ブロック１１では、図１７における上下方向を、可動部１２の所望の振動方向である規定方向としてあり、磁石ブロック３における複数個の磁石２の並設方向および各弾性体部１５の形状が実施形態１とは相違する。ただし、磁石ブロック３の磁石２が上記規定方向に並設されている点は、実施形態１と同様である。また、各弾性体部１５に関しても上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい点は、実施形態１と同様である。また、実施形態１において説明したコイルブロック４について図示していないが、コイルブロック４における複数のコイル４ａの並設方向を上記規定方向に一致させる点は、実施形態１と同様である。しかして、第２変形例のエネルギ変換装置は、実施形態１と同様、可動部１２の振動方向を、上記規定方向に単方向化することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

　ところで、上述の各実施形態１～３、第１変形例および第２変形例では、可動部１２が磁石ブロック３を備え、第１キャップ２１および第２キャップ３１の各々がコイルブロック４を備えているが、これらに限らず、可動部１２がコイルブロック４を備え、第１キャップ２１および第２キャップ３１の少なくとも一方が磁石ブロック３を備えた構成としてもよい。また、弾性体部１５は、ばね形状に限らず、ゴムや樹脂などにより形成してもよい。

Claims (8)

1. 　磁石を備えた磁石ブロックと、
   　コイルを備えたコイルブロックと、
   　を有し、
   　前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが対向配置され、
   　前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置であって、
   　前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を備えた可動部と、
   　支持部と、
   　前記可動部と前記支持部とを接続している弾性体部と、
   　を備え、
   　前記弾性体部は、前記規定方向における剛性が前記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さく、
   　前記規定方向における前記可動部の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられている
   　ことを特徴とするエネルギ変換装置。
2. 　前記弾性体部は、ばねである
   　ことを特徴とする請求項１記載のエネルギ変換装置。
3. 　前記ばねの材料は、シリコンである
   　ことを特徴とする請求項２記載のエネルギ変換装置。
4. 　前記可動部は、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を囲む可動部本体を備え、
   　前記可動部本体と前記支持部と前記弾性体部とは、１枚のシリコン基板から一体に形成されてなる
   　ことを特徴とする請求項３記載のエネルギ変換装置。
5. 　前記ばねの形状は、つづら折れ状である
   　ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
6. 　前記ばねの形状は、前記規定方向と前記対向方向とに直交する方向に長いループ部を備えた形状である
   　ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
7. 　前記弾性体部の前記規定方向と前記対向方向とに直交する方向への変位を制限する変位制限部を備える
   　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
8. 　前記可動部の前記両側の各々に設けられた複数個ずつの前記弾性体部は、前記規定方向に直交する並設方向において前記弾性体部の変位を制限するように近接もしくは連結して設けてある
   　ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。

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