(57)【要約】      （修正有）【課題】機械等の振動体に取り付け、振動を利用して発電を行う出力の安定した発電装置を提供する。【解決手段】振動発電装置は、筐体１０と、磁歪部材１２を含む振動部１４と、磁歪部材１２に磁場を印加する磁場印加部材１６ａ、１６ｂと、磁歪部材１２の周囲に巻き付けられたコイル１８とを有している。支持部２０により振動可能に支持された振動部１４は、振動部１４に当接可能に配され、振動部１４の振幅を抑制する振幅抑制部材２４とを有している。【選択図】図１
2014107982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部により振動可能に支持された振動部と、
前記振動部に当接可能に配され、前記振動部の振幅を抑制する振幅抑制部材と
を有することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の発電装置において、
前記振幅抑制部材は、ばねである
ことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発電装置において、
前記振動部は、弾性変形により磁化が変化する部材を含み、
前記弾性変形により磁化が変化する部材の周りに配されたコイルを更に有する
ことを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の発電装置において、
前記振動部は、圧電素子を含む
ことを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の発電装置において、
前記支持部に支持された第１の電極と、
前記第１の電極に対向するように前記振動部に配された第２の電極と、
前記第１の電極の前記第２の電極に対向する側の面、又は、前記第２の電極の前記第１の電極に対向する側の面に形成されたエレクトレット層を更に有する
ことを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の発電装置において、
前記支持部及び前記振動部のうちの一方に支持されたコイルと、
前記支持部及び前記振動部のうちの他方に支持され、前記コイルに対向する磁性体とを更に有する
ことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、機械等の振動体に取り付け、振動を利用して発電を行う発電装置が注目されている。
【０００３】
かかる発電装置の内部には振動部が設けられており、かかる振動部の振動を利用して発電が行われる。
【０００４】
かかる発電装置により得られる電力は、例えば電子デバイス等の電源として用いることが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９６７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる発電装置は、必ずしも十分に安定した出力が得られなかった。
【０００７】
本発明の目的は、出力の安定した発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、支持部により振動可能に支持された振動部と、前記振動部に当接可能に配され、前記振動部の振幅を抑制する振幅抑制部材とを有することを特徴とする発電装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の発電装置によれば、振動部に当接可能に配され、振動部の振幅を抑制する振幅抑制部材が設けられているため、安定した振幅で振動体を振動させることが可能となり、出力の安定した発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態による発電装置を示す断面図である。
【図２】振幅特性を示すグラフ（その１）である。
【図３】振幅特性を示すグラフ（その２）である。
【図４】図４は、第１実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図５】図５は、第１実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図６】図６は、第１実施形態の変形例（その１）による発電装置を示す断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態の変形例（その２）による発電装置を示す断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態による発電装置を示す断面図である。
【図９】図９は、第３実施形態による発電装置を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態による発電装置の一部を示す図（その１）である。
【図１１】図１１は、第３実施形態による発電装置の一部を示す図（その２）である。
【図１２】図１２は、振動体が変位した状態を示す平面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図１４】図１４は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図１５】図１５は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図１６】図１６は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図１７】図１７は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図１８】図１８は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その６）である。
【図１９】図１９は、第３実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図（その７）である。
【図２０】図２０は、第４実施形態による発電装置を示す断面図である。
【図２１】図２１は、第４実施形態による発電装置の一部を示す図（その１）である。
【図２２】図２２は、第４実施形態による発電装置の一部を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
外部からの振動によって振動部を振動させ、当該振動部の振動を利用して発電する発電装置においては、外部の振動の周波数の変動に応じて出力が大きく変動してしまい、必ずしも十分に安定した出力が得られなかった。
【００１２】
本願発明者らは、鋭意検討した結果、以下のようにして安定した出力の発電装置を提供することに想到した。
【００１３】
［第１実施形態］
第１実施形態による発電装置及びその製造方法を図１乃至図５を用いて説明する。
【００１４】
（発電装置）
まず、本実施形態による発電装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態による発電装置を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態による発電装置（振動発電装置）は、筐体１０と、磁歪部材１２を含む振動部１４と、磁歪部材１２に磁場を印加する磁場印加部材１６ａ、１６ｂと、磁歪部材１２の周囲に巻き付けられたコイル１８とを有している。
【００１６】
筐体１０は、筒状の部材１０ａと、筒状の部材１０ａの一方の開口に取り付けられた板状の部材１０ｂと、筒状の部材１０ａの他方の開口に取り付けられた板状の部材１０ｃとを有している。筒状の部材１０ａとしては、例えば四角筒状の部材が用いられている。板状の部材１０ｂ、１０ｃは、例えば接着剤により、筒状の部材１０ａの開口にそれぞれ取り付けられている。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等が用いられている。筐体１０の材料としては、例えばポリカーボネートや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）等が用いられている。筐体１０の外形寸法は、例えば１ｃｍ×２ｃｍ×１０ｃｍ程度とする。筐体１０の厚さ（肉厚）は、例えば２ｍｍ程度とする。
【００１７】
筐体１０の内側には、板状の振動部（振動体、振動部材）１４が配されている。振動部１４は、片持ち梁構造で筐体（支持体、支持部）１０により支持されている。具体的には、振動部１４の一方の端部（固定端）、即ち、片持ち梁構造の根元側が、筐体１０のうちの板状の部材１０ｂに固定されている。振動部１４の他方の端部（可動端）、即ち、片持ち梁構造の先端側は、筐体１０に固定されておらず、振動部１４の厚さ方向に変位自在となっている。このように、振動部１４は、支持部１０により振動可能に支持されている。
【００１８】
振動部１４の固定端の支持部１０への固定は、補強部材２０により補強されている。補強部材２０としては、例えば断面がＬ字型の補強部材が用いられている。補強部材２０は、振動部の厚さ方向における両側に配されている。補強部材２０が設けられているため、振動部１４の固定端側を支持部１０に確実に固定し得る。
【００１９】
振動部１４や補強部材２０の固定には、例えば接着剤（図示せず）が用いられている。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等が用いられている。
【００２０】
振動部１４は、靭性部材（靭性層、靭性板）２２と、靭性部材２２に貼り合わせられた磁歪部材（磁歪層、磁歪板）１２とを有している。靭性部材２２は、磁歪部材１２の破損を招くことなく、磁歪部材１２を安定的に振動させるためのものである。
【００２１】
磁歪部材１２の材料は脆性が比較的高い。このため、磁歪部材１２のみにより振動部１４を形成した場合には、振動等により磁歪部材１２が破損してしまう虞がある。本実施形態では、磁歪部材１２が靭性部材２２により支持されているため、磁歪部材１２の破損を生ずることなく、磁歪部材１２を振動させ得る。
【００２２】
振動部１４の平面形状は、例えば長方形（矩形）とする。振動部１４の長手方向は、図１における紙面左右方向である。振動部１４の長さ、即ち、振動部１４の長手方向の寸法は、例えば８ｃｍ程度とする。振動部１４の幅、即ち、振動部１４の長手方向に直交する方向における振動部１４の寸法は、例えば７ｍｍ程度とする。
【００２３】
磁歪部材１２の材料としては、例えばＦｅ−Ｇａ合金（Ｇａｌｆｅｎｏｌ）等が用いられている。Ｇａｌｆｅｎｏｌは、脆性が比較的高い材料である。
【００２４】
なお、磁歪部材１２の材料は、Ｇａｌｆｅｎｏｌに限定されるものではなく、あらゆる磁歪材料を適宜用いることができる。
【００２５】
靭性部材２２の材料としては、磁歪部材１２より靭性の高い材料が用いられている。換言すれば、靭性部材２２の材料として、磁歪部材１２より引っ張り強度の高い材料が用いられている。例えばポリカーボネート等が靭性部材２２の材料として用いられている。
【００２６】
振動部１４は、比較的薄く形成することが好ましい。比較的弱い振動でも容易に振動し得るようにするためである。振動部１４の厚さは、例えば０．７ｍｍ程度とする。
【００２７】
靭性部材２２の厚さは、磁歪部材１２の厚さより厚く設定することが好ましい。振動部１４が撓んだ際に歪みが生じない歪み中立面を靭性部材１２内に位置させるためである。歪み中立面が磁歪部材１２中に位置する場合には、歪み中立面を境界として磁歪部材１２中に引っ張り歪みと圧縮歪みとが生ずる状態となり、磁化の強さの変化が磁歪部材１２中において相殺されてしまう。これに対し、靭性部材２２の厚さを磁歪部材１２の厚さより厚く設定すれば、歪み中立面が靭性部材２２中に位置する。このため、振動部１４が図１における紙面下側に撓んだ場合には、磁歪部材１２に引っ張り歪みだけが生ずる。また、振動部１４が図１における紙面上側に撓んだ場合には、磁歪部材１２に圧縮歪みだけが生ずる。このため、振動部１４が撓んだ際に、磁歪部材１２の磁化の強さを十分に変化させることが可能となる。磁歪部材１２の厚さは、例えば０．２ｍｍ程度とする。靭性部材２２の厚さは、例えば０．５ｍｍ程度とする。
【００２８】
磁歪部材１２は、例えば接着剤により靭性部材２２に貼り合わせられている。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等が用いられている。
【００２９】
なお、ここでは、磁歪部材１２と靭性部材２２とを貼り合わせる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スパッタリング法等により、靭性部材２２上に磁歪部材（磁歪層）１２を堆積することも可能である。
【００３０】
また、ここでは、靭性部材２２の材料として、ポリカーボネート等を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。靭性部材２２の材料として、ＦＲＰ等を用いてもよい。
【００３１】
筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの内側には、振動部１４が変位可能な範囲内に、振動部１４に当接可能な振幅抑制部材２４が取り付けられている。振幅抑制部材２４は、振動部１４の振幅がある程度大きくなった際に振動部１４に当接し、振動部１４の振幅を抑制する。振幅抑制部材２４は、振動部１４が変位していない状態、即ち振動部１４の振幅がゼロの状態において、振動部１４から所定寸法だけ離間するように配されている。図１の紙面上側の振幅抑制部材２４は、振動部１４が図１１における紙面上側に所定寸法以上変位した際に、振幅抑制部材２４と振動部１４とが当接するように配されている。また、図１の紙面下側の振幅抑制部材２４は、振動部１４が図１における紙面下側に所定寸法以上変位した際に、振幅抑制部材２４と振動部１４とが当接するように配されている。振動部１４が変位していない状態における振動部１４と振幅抑制部材２４との間の寸法は、例えば２ｍｍ程度とする。振幅抑制部材２４としては、振動部１４の振動方向に撓み得る弾性体が用いられている。弾性体２４としては、例えば、ばねが用いられている。ばね２４としては、例えば板ばね等が用いられている。ばね２４の材料としては、非磁性材料が用いられている。ここでは、ばね２４の材料として、例えば、ばね鋼鋼材が用いられている。振幅抑制部材２４は、例えば、振動部１４の振動方向における両側に配されている。振幅抑制部材２４は、例えば接着剤により、筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの内側に固定されている。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等が用いられている。振幅抑制部材２４の外形寸法は、例えば５ｍｍ×８ｃｍ程度とする。振幅抑制部材２４の厚さ（肉厚）は、例えば０．５ｍｍ程度とする。
【００３２】
なお、振動部１４の振動方向における両側に振幅抑制部材２４を配さなくてもよい。例えば、振動部１４の振動方向における片側にだけ振幅抑制部材２４を配してもよい。
【００３３】
振動部１４には、磁歪部材１２に磁場を印加する磁場印加部材１６ａ、１６ｂが配されている。磁場印加部材１６ａ、１６ｂとしては、例えば永久磁石が用いられている。永久磁石１６ａ、１６ｂとしては、厚さ方向に磁気異方性を有する永久磁石を用いる。永久磁石１６ａ、１６ｂの寸法は、例えば６ｍｍ×６ｍｍ×４．５ｍｍ程度とする。永久磁石１６ａ、１６ｂの材料としては、例えばネオジム等を用いる。永久磁石１６ａ、１６ｂは、例えば、振動部１４の可動端側と固定端側とにそれぞれ配されている。これらの永久磁石１６ａ、１６ｂの極性は、互いに反対の極性とする。永久磁石１６ａ、１６ｂは、例えば接着剤を用いて振動部１４に固着されている。振動部１４の可動端側に配された磁石は、錘としても機能する。永久磁石１６ａ、１６ｂの磁束密度は、例えば４５０〜５００ｍＴ程度とする。
【００３４】
なお、ここでは、磁化印加部材１６ａ、１６ｂを振動部１４に接着する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スパッタリング法等により、振動部１４上に磁場印加部材１６ａ、１６ｂを堆積することも可能である。
【００３５】
磁歪部材１２の周りには、コイル１８が配されている。かかるコイル１８は、筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの周囲に巻き付けられている。コイル１８の材料としては、例えば絶縁皮膜付銅線を用いる。
【００３６】
筐体１０内は真空封止されていてもよい。筐体１０内を真空封止すれば、振動部１４の振動の減衰が抑制されるため、発電効率を向上させることができる。
【００３７】
なお、筐体１０内を真空封止でなく減圧封止してもよい。減圧封止した場合にも、振動部１４の振動の減衰を抑制することが可能である。
【００３８】
こうして、本実施形態による発電装置が形成されている。
【００３９】
本実施形態による発電装置は、機械（図示せず）等の振動源（図示せず）に取り付けられて、発電を行う。
【００４０】
振動部１４は、上述したように片持ち梁構造となっているため、振動部１４の固定端側は固定されている一方、振動部１４の可動端側は厚さ方向に可動し得る。このため、振動部１４は、振動源から伝達される振動によって振動する。
【００４１】
振動部１４が振動すると、磁歪部材１２が弾性変形し、磁歪部材１２に機械的な歪みが加わる。また、磁歪部材１２には、磁化印加手段１６ａ、１６ｂにより磁場が印加されている。磁場が印加されている状態において磁歪部材１２に機械的な歪みが生じると、磁歪部材１２における磁化の強さが変化する。具体的には、振動部１４が紙面下側に撓み、磁歪部材１２に引っ張り歪みが生じると、磁歪部材１２が例えば正の磁歪材料である場合には、磁歪部材１２における磁束密度が増加する（逆磁歪現象、ビラリ効果）。一方、振動部１４が紙面上側に撓み、磁歪部材１２に圧縮歪みが生じると、磁歪部材１２が例えば正の磁歪材料である場合には、磁歪部材１２における磁束密度が減少する。このように、振動部１４の振動に伴って、磁歪部材１２における磁束密度が周期的に増減する。換言すれば、振動部１４の振動に伴って、磁歪部材１２が弾性変形し、磁歪部材１２における磁化が周期的に変化する。
【００４２】
磁歪部材１２における磁束密度が変化すると、磁束密度の変化を妨げるような誘導電流がコイル１８に流れる。コイル１８に電流が流れるため、発電を行うことができる。
【００４３】
コイル１８の両端には、例えば、図示しない整流蓄電回路が接続される。整流蓄電回路は、発電により得られた電流を整流するとともに、蓄電を行うものである。蓄電された電荷は、電子デバイス（図示せず）等の電源として用いることができる。
【００４４】
振動部１４の振幅がある程度より大きくなった際に振動部１４に当接する振幅抑制部材２４を設けると、振動部１４の振幅が安定するのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００４５】
即ち、本実施形態による発電装置では、以下のような運動方程式（１）が成立すると考えられる。式（１）は、抵抗のある振動系の強制振動の微分方程式である。
【００４６】
ｄ２Ｘ／ｄｔ２＋ ２γ・ｄＸ／ｄｔ ＋ ω０２Ｘ ＝ （F（ｔ）／ｍ）・ｓｉｎωＸ  ・・・（１）
なお、ｍは錘として機能する磁石１６ｂの質量であり、Ｘ＝Ｘ（ｔ）は振動変位であり、ω０は固有振動数であり、γは減衰係数である。左辺の第２項は減衰抵抗に関するものであり、右辺は外力振動である。
【００４７】
外力が一定のとき、即ち、ω＝０のときの振幅をＡ０として、式（１）を変形すると、以下のような式（２）が成立する。
【００４８】
Ａ／Ａ０＝ ｛（１−ξ２）２＋４（γ／ω０）２｝−０．５  ・・・（２）
なお、ξ＝ω／ω０であり、ω０＝√（Ｋ／ｍ）である。
【００４９】
振幅抑制部材２４が設けられていない場合や、振動部１４が振幅抑制部材２４に当接せずに振動する場合には、図２の（Ｉ）のような振幅特性となる。
【００５０】
図２は、振幅特性を示すグラフ（その１）である。図２における横軸は振動数比（ω／ω０）を示しており、図２における縦軸は振幅比（Ａ／Ａ０）を示している。
【００５１】
図２から分かるように、（Ｉ）の場合、即ち、振幅抑制部材２４が設けられていない場合や、振動部１４が振幅抑制部材２４に当接せずに振動する場合には、振動数比が０．９１〜１．０７の範囲において振幅比が４以上となる。
【００５２】
振動部１４が振幅抑制部材２４に当接する場合のばね定数は、振動部１４のばね定数と振幅抑制部材２４のばね定数とが合成されたものと考えることができる。振動部１４が振幅抑制部材２４に当接している際のばね定数を（ａ・Ｋ）とすると、以下のような式（３）が成立する。
【００５３】
Ａ／Ａ０＝ ｛（１−ξ２）２＋４（γ／ω０ａ）２｝−０．５  ・・・（２）
なお、ξ＝ω／ω０ａであり、ω０ａ＝√（ａ・Ｋ／ｍ）である。
【００５４】
振動部１４が振幅抑制部材２４に当接する場合、即ち、ばね定数がａ・Ｋの場合には、図２の（II）のような振幅特性となる。
【００５５】
振幅比（Ａ／Ａ０）が４以上のときに振動部１４が振幅抑制部材２４に当接するように設定されている場合、実際の振幅比は図３における点線のようになる。
【００５６】
即ち、振幅比（Ａ／Ａ０）が４以下の範囲、即ち、振動数比（ω／ω０）が例えば０．９１以下の範囲、及び、振動数比（ω／ω０）が例えば１．０７以上の範囲では、（Ｉ）の振幅比となる（図２及び図３参照）。
【００５７】
一方、振幅比（Ａ／Ａ０）が４以上の範囲、即ち、振動数比（ω／ω０）が例えば０．９９〜１．０７の範囲では、（II）の振幅比となる（図２及び図３参照）。
【００５８】
そして、振動数比（ω／ω０）が０．９１〜０．９９の範囲においては、振幅比（Ａ／Ａ０）が例えば４で一定となる（図３参照）。
【００５９】
このように、本実施形態では、振幅比（Ａ／Ａ０）が安定するような周波数範囲が生ずる。
【００６０】
従って、例えば、振幅比（Ａ／Ａ０）が安定する周波数範囲の中間値と外部振動の周波数の平均値とが合致するように設計を行えば、外部から加えられる振動の周波数がある程度変動しても、振動部１４を安定した振幅で振動させることができる。外部振動の周波数がある程度変動しても安定した振幅で振動部１４を振動させることができるため、出力の安定した発電装置を得ることができる。
【００６１】
（発電装置の製造方法）
次に、本実施形態による発電装置の製造方法について図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、本実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図である。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は側面図であり、図４（ｃ）、図５（ａ）及び図５（ｃ）は断面図である。
【００６２】
まず、例えば接着剤を用い、磁歪部材１２と靭性部材２２とを貼り合わせる（図４（ａ）参照）。靭性部材２２の材料としては、例えばポリカーボネート等を用いる。靭性部材２２の寸法は、例えば７ｍｍ×８ｃｍ×０．５ｍｍ程度とする。磁歪部材１２の材料としては、例えばＦｅ−Ｇａ合金（Ｇａｌｆｅｎｏｌ）等を用いる。磁歪部材１２の寸法は、例えば７ｍｍ×８ｃｍ×０．２ｍｍ程度とする。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等を用いる。こうして、靭性部材２２と磁歪部材１２とを含む振動部１４が形成される。
【００６３】
なお、ここでは、磁歪部材１２と靭性部材２２とを貼り合わせる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スパッタリング法等により、靭性部材２２上に磁歪部材（磁歪層）１２を堆積してもよい。
【００６４】
次に、例えば接着剤を用いて、振動部１４の可動端側と固定端側とにおける磁歪層１２上に磁場印加部材１６ａ、１６ｂを接着する。磁場印加部材１６ａ、１６ｂとしては、例えば永久磁石を用いる。永久磁石１６ａ、１６ｂの寸法は、例えば６ｍｍ×６ｍｍ×４．５ｍｍ程度とする。永久磁石１６ａ、１６ｂの材料としては、例えばネオジム等を用いる。これらの永久磁石１６ａ、１６ｂの極性は、互いに反対の極性とする。永久磁石１６ａ、１６ｂの磁束密度は、例えば４５０〜５００ｍＴ程度とする。
【００６５】
次に、筐体１０の一部となる板状の部材１０ｂに一対の補強部材２０を接着する。補強部材２０としては、例えば断面がＬ字型の補強部材を用いる。一対の補強部材２０間の距離は、振動部１４の厚さと同等とする。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等を用いる。
【００６６】
次に、一対の補強部材２０の間の箇所、又は、振動部１４の固定端側に接着剤を塗布し、振動部１４の固定端側を一対の補強部材２０の間の箇所に挿入する（図４（ｂ）参照）。
【００６７】
この後、接着剤が硬化すると、振動部１４の固定端側が支持部１０に確実に固定される。
【００６８】
次に、筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの周囲にコイル１８を巻き付ける（図４（ｃ）参照）。筒状の部材１０ａとしては、例えば四角筒状の部材が用いられている。筐体１０の材料としては、例えばポリカーボネートやＦＲＰ等が用いられている。筐体１０の外形寸法は、例えば１ｃｍ×２ｃｍ×１０ｃｍ程度とする。筐体１０の厚さ（肉厚）は、例えば２ｍｍ程度とする。コイル１８の材料としては、例えば絶縁皮膜付銅線を用いる。
【００６９】
次に、例えば接着剤を用いて、筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの内側に、振幅抑制部材２４を取り付ける。振幅抑制部材２４としては、例えば、弾性体を用いる。弾性体２４としては、例えば、ばねを用いる。ばね２４としては、例えば板ばねを用いる。ばね２４の材料としては、非磁性材料を用いる。ここでは、ばね２４の材料として、例えば、ばね鋼鋼材を用いる。振幅抑制部材２４は、例えば、振動部１４の振動方向における両側に配する。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等を用いる。振幅抑制部材２４の外形寸法は、例えば５ｍｍ×８ｃｍ程度とする。振幅抑制部材２４の厚さ（肉厚）は、例えば０．５ｍｍ程度とする。
【００７０】
なお、振動部１４の振動方向における両側に振幅抑制部材２４を配さなくてもよい。例えば、振動部１４の振動方向における片側にだけ振幅抑制部材２４を配してもよい。
【００７１】
次に、例えば接着剤を用いて、振動部１４を支持する板状の部材１０ｂを筒状の部材１０ａの一方の開口に接着する（図５（ａ）参照）。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等を用いる。
【００７２】
次に、例えば接着剤を用いて、筐体１０の一部となる板状の部材１０ｃを筒状の部材１０ａの他方の開口に接着する（図５（ｂ）参照）。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等を用いる。こうして、筒状の部材１０ａと板状の部材１０ｂと板状の部材１０とを組み合わせることにより筐体１０が形成される。
【００７３】
なお、筐体１０内を真空封止してもよい。また、筐体１０内を真空封止でなく減圧封止してもよい。
【００７４】
こうして、本実施形態による発電装置が製造される（図１参照）。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、振動部１４の振幅を抑制する振幅抑制部材２４が配されているため、安定した振幅で振動部１４を振動させることが可能となる。安定した振幅で振幅体１４を振動させることができるため、出力の安定した発電装置を提供することができる。
【００７６】
（変形例（その１））
次に、本実施形態による発電装置の変形例について図６を用いて説明する。図６は、本変形例による発電装置を示す断面図である。
【００７７】
本変形例による発電装置は、振幅抑制部材２４ａとして、巻ばねが用いられているものである。
【００７８】
図６に示すように、筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの内側には、振幅抑制部材２４ａが取り付けられている。本変形例では、振幅抑制部材２４ａとして、例えば巻ばねが用いられている。巻ばね２４ａの材料としては、例えば、ばね鋼鋼材が用いられている。巻ばね２４ａは、例えば、振動部１４の振動方向における両側、即ち、振動部１４の上方と下方とにそれぞれ配されている。巻ばね１４は、例えば接着剤を用いて筒状の部材１０ａの内側に固定されている。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等が用いられている。巻ばね２４ａのサイズは、例えば半径１ｃｍ程度とする。巻ばね２４ａの高さは、例えば５〜６ｍｍ程度とする。
【００７９】
なお、巻ばね２４ａは、振動部１４の振動方向における両側に配することに限定されるものではない。例えば、振動部１４の振動方向における片側にだけ巻ばね２４ａを配してもよい。
【００８０】
このように、振幅抑制部材２４ａとして巻ばねを用いてもよい。巻ばね２４ａを用いた場合においても、振動部１４の振幅を抑制することができ、安定した振幅で振動部１４を振動させることができ、ひいては、安定した出力の発電装置を提供することができる。
【００８１】
（変形例（その２））
次に、本実施形態による発電装置の変形例について図７を用いて説明する。図７は、本変形例による発電装置を示す断面図である。
【００８２】
本変形例による発電装置は、靭性部材２２ａの材料として、自発磁化を有する材料が用いられているものである。
【００８３】
本変形例では、靭性部材２２ａの材料として、強磁性形状記憶合金やメタ強磁性形状記憶合金等が用いられている。このような材料の靭性部材２２は、自発磁化を有しているため、本変形例では、磁場印加部材１６ａ、１６ｂ（図１参照）を別途設けることを要しない。
【００８４】
振動部１４の可動端側には、錘２６が設けられている。錘２６の材料としては、例えば鉛等を用いる。錘２６の質量は、例えば５ｇ程度とする。錘２６は、例えば接着剤を用いて振動部１４に固着されている。
【００８５】
なお、ここでは、錘２６を振動部１４に接着する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スパッタリング法等により、錘２６を堆積することも可能である。
【００８６】
また、ここでは、磁場印加部材１６ａ、１６ｂを設けない場合を例に説明したが、磁場印加部材１６ａ、１６ｂを設けてもよい。磁場印加部材１６ａ、１６ｂを設ければ、より強い磁場を得ることが可能である。磁場印加部材１６ａ、１６ｂを設ける場合には、錘２６は設けることを要しない。磁場印加部材１６ｂが錘として機能するためである。
【００８７】
このように、靭性部材２２ａの材料として、自発磁化を有する材料を用いてもよい。
【００８８】
［第２実施形態］
第２実施形態による発電装置について図８を用いて説明する。図８は、本実施形態による発電装置を示す断面図である。図１乃至図７に示す第１実施形態による発電装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００８９】
本実施形態による発電装置（振動発電装置）は、圧電素子２８が用いられているものである。
【００９０】
筐体１０は、例えば、第１実施形態による筐体１０と同様に、筒状の部材１０ａと、筒状の部材１０ａの一方の開口に取り付けられた板状の部材１０ｂと、筒状の部材１０ａの他方の開口に取り付けられた板状の部材１０ｃとを有している。筐体１０の材料としては、例えばポリカーボネートやＦＲＰ等が用いられている。筐体１０の外形寸法は、例えば１ｃｍ×２ｃｍ×１０ｃｍ程度とする。筐体１０の厚さ（肉厚）は、例えば２ｍｍ程度とする。
【００９１】
筐体１０の内側には、振動部１４ａが配されている。振動部１４ａは、片持ち梁構造で筐体（支持体、支持部）１０により支持されている。このように、振動部１４ａは、支持部１０により振動可能に支持されている。振動部１４ａの固定端が筐体１０に固定されている箇所は、第１実施形態による発電装置と同様に、一対の補強部材２０により補強されている。
【００９２】
振動部１４ａは、靭性部材２２と、靭性部材２２に取り付けられた圧電素子２８とを有している。圧電素子２８は、板状の圧電部材（圧電板、圧電体層）３０と、圧電部材３０の両側の主面にそれぞれ形成された一対の電極３２、３４とを有している。靭性部材２２は、圧電素子２８の圧電部材３０の破損を招くことなく、圧電部材３０を振動させるためのものである。圧電部材３０の材料は脆性が比較的高い。このため、圧電部材３０及び電極３２，３４だけで振動部２８を形成した場合には、振動等により圧電部材３０が破損してしまう虞がある。本実施形態では、圧電部材３０が靭性部材２２により支持されているため、圧電部材３０の破損を生ずることなく、圧電部材３０を振動させ得る。
【００９３】
振動部１４ａの平面形状は、例えば長方形とする。振動部１４ａの長手方向は、図８における紙面左右方向である。振動部１４ａの長さ、即ち、振動部１４ａの長手方向の寸法は、例えば８ｃｍ程度とする。振動部１４ａの幅、即ち、長手方向に直交する方向における振動部の寸法は、例えば７ｍｍ程度とする。
【００９４】
圧電部材３０の材料としては、例えばＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ、チタン酸ジルコン酸鉛）等が用いられている。圧電部材３０の厚さは、例えば０．２ｍｍ程度とする。
【００９５】
電極３０、３２の材料としては、例えば銅等を用いる。
【００９６】
靭性部材２２の材料としては、圧電部材３０より靭性の高い材料が用いられている。換言すれば、靭性部材２２の材料として、圧電部材３０より引っ張り強度の高い材料が用いられている。例えばポリカーボネート等が靭性部材２２の材料として用いられている。
【００９７】
振動部１４ａは、比較的薄く形成することが好ましい。比較的弱い振動でも容易に振動し得るようにするためである。振動部１４ａの厚さは、例えば０．７ｍｍ程度とする。
【００９８】
圧電部材３０の厚さは、例えば０．２ｍｍ程度とする。靭性部材２２の厚さは、例えば０．５ｍｍ程度とする。
【００９９】
圧電素子２８は、例えば接着剤により靭性部材２２に貼り合わせられている。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等が用いられている。
【０１００】
なお、ここでは、圧電素子２８を靭性部材２２に接着する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スパッタリング法等により、靭性部材２２上に圧電素子２８を形成することも可能である。
【０１０１】
また、ここでは、靭性部材２２の材料として、ポリカーボネート等を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。靭性部材２２の材料として、ＦＲＰ等を用いてもよい。
【０１０２】
筐体１０のうちの筒状の部材１０ａの内側には、第１実施形態による発電装置と同様に、振幅抑制部材２４が取り付けられている。振幅抑制部材２４としては、例えば板ばねが用いられている。
【０１０３】
なお、振幅抑制部材２４は、振動部１４ａの振動方向における両側に配する場合に限定されるものではない。例えば、振動部１４の振動方向における片側にだけ振幅抑制部材２４を配してもよい。
【０１０４】
また、振幅抑制部材２４は、板ばねに限定されるものではない。図６に示す第１実施形態の変形例（その１）による発電装置と同様に、振幅抑制部材として巻ばね２４ａを用いてもよい。
【０１０５】
振動部１４ａの可動端側には、錘２６が配されている。錘２６の材料としては、例えば鉛を用いる。錘２６の質量は、例えば５ｇ程度とする。錘２６は、例えば接着剤を用いて振動部１４ａに固着されている。
【０１０６】
なお、ここでは、錘２６を振動部１４ａに接着する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スパッタリング法やめっき法等により、錘２６を形成することも可能である。
【０１０７】
筐体１０内は真空封止や減圧封止をしてもよい。
【０１０８】
こうして、本実施形態による発電装置が形成されている。
【０１０９】
このように、圧電素子２８を用いてもよい。本実施形態においても、振動部１４ａの振幅を抑制する振幅抑制部材２４が配されているため、安定した振幅で振動部１４ａを振動させることができる。安定した振幅で振幅体１４ａを振動させることができるため、出力の安定した発電装置を提供することができる。
【０１１０】
［第３実施形態］
第３実施形態による発電装置及びその製造方法を図９乃至図１９を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１又は第２実施形態による発電装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１１１】
本実施形態による発電装置は、エレクトレット４４が用いられているものである。即ち、本実施形態による発電装置は、エレクトレット発電装置である。
【０１１２】
（発電装置）
まず、本実施形態による発電装置（振動発電装置）について図９乃至図１２を用いて説明する。図９は、本実施形態による発電装置を示す断面図である。図１０は、本実施形態による発電装置の一部を示す図（その１）である。図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。図１１は、本実施形態による発電装置の一部を示す図（その２）である。図１１（ａ）は平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図である。なお、図１１（ａ）は、第２の基板４６の下面側から見た平面図である。
【０１１３】
図９に示すように、本実施形態による発電装置は、第１の構造体２ａと第２の構造体２ｂとを組み合わせることにより形成されている。
【０１１４】
第１の構造体２ａには、第１の基板（下側基板、下側基材、支持部）３６が用いられている。第１の基板３６としては、例えばシリコン板が用いられている。第１の基板３６の外形寸法は、例えば５ｍｍ×５ｍｍ×１．２ｍｍ程度とする。
【０１１５】
第１の基板３６には、凹部（ザグリ）３８が形成されている。凹部３８の深さは、例えば１００μｍ程度とする。
【０１１６】
凹部３８内における第１の基板３６上には、例えば厚さ３００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁層４０が形成されている。かかる絶縁層４０は、後述する電極（下部電極）４２と第１の基板３６とを絶縁するためのものである。
【０１１７】
絶縁層４０上には、電極（下部電極）４２が形成されている。下部電極４２は、互いに並行するように形成された複数の導電パターン４２ａを含んでいる（図１０（ａ）参照）。なお、図１０（ａ）においては、下部電極４２に形成されたエレクトレット層４４は省略されている。下部電極４２は、ストライプ状に形成された複数の導電パターン４２ａを含んでいる。これら複数の導電パターン４２ａの長手方向は、例えば、後述する振動部４６ｂが変位する方向に直交する方向とする。これら複数の導電パターン４２ａは、一方の端部側において導電パターン４２ｂにより共通接続されている。複数の導電パターン４２ａと、これら複数の導電パターン４２ａを共通接続する導電パターン４２ｂとにより、下部電極４２が全体として櫛形に形成されている。導電パターン４２ｂには、外部に接続するための引き出し用の導電パターン（配線）４２ｃが接続されている。こうして、複数の導電パターン４２ａと導電パターン４２ｂと導電パターン４２ｃとを含む下部電極４２が形成されている。下部電極４２は、例えばＴｉ膜とＣｕ膜とＡｕ膜との積層膜により形成されている。下部電極４２のパターンの幅は、例えば５０〜１００μｍ程度とする。下部電極４２の厚さは、例えば５０〜１００μｍ程度とする。
【０１１８】
下部電極４２上には、エレクトレット層４４が形成されている。エレクトレット層４４のパターンの平面形状は、電極４２のパターンの平面形状と同じである。エレクトレットは、電荷を半永久的に保持する性質を有する誘電体である。エレクトレット層４４の材料としては、例えば旭硝子株式会社製のエレクトレット材料（商品名：サイトップ  ＣＴ−ＥＧＧ）等を用いることができる。エレクトレット層４４の厚さは、例えば５〜１０μｍ程度とする。エレクトレット層４４には、例えば負の電荷が保持されている。
【０１１９】
こうして、下部電極４２、エレクトレット４４層等が形成された第１の構造体２ａが形成されている。
【０１２０】
第２の構造体２ｂには、第２の基板（上側基板、上側基材）４６が用いられている。第２の基板４６としては、例えばシリコン基板が用いられている。第２の基板４６の外形寸法は、例えば５ｍｍ×５ｍｍ×２００μｍ程度とする。
【０１２１】
第２の基板４６の一方の主面には、例えば膜厚３００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁膜４８が形成されている。
【０１２２】
第２の基板４６には、例えば貫通加工により貫通開口部（貫通孔）５４が形成されており、これにより、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ、振幅抑制部材４６ｄが形成されている。貫通加工を施すことにより固定部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ、振幅抑制部材４６ｄが形成されているため、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ及び振幅抑制部材４６ｄは、支持部４６ａと一体に形成されている。
【０１２３】
支持部４６ａの平面形状は、例えば枠状とする。
【０１２４】
振動部４６ｂの平面形状は、例えば長方形とする。振動部４６ｂは、外部から加えられる振動により振動し得るものである。振動部４６ｂの長手方向は、振動部４６ｂが振動した際に変位する方向に対して直交する方向、即ち、導電パターン４２ａの長手方向と同じ方向とする。振動部４６ｂの寸法は、例えば２ｍｍ×３ｍｍ×２００μｍ程度とする。
【０１２５】
スプリング部（主スプリング）４６ｃは、振動部４６ｂと支持部４６ａとの間に配されており、振動部４６ｂの変位に応じて変形し得るものである。スプリング部４６ｃは、振動部４６ｂの四隅の近傍にそれぞれ配されている。各々のスプリング部４６ｃは、４枚の板状体４６ｅが組み合わさったような形状となっている。スプリング部４６ｃを形成する４枚の板状体４６ｅは一体に形成されている。スプリング部４６ｃを形成する板状体４６ｅの面内方向は、第２の基板４６の主面の法線方向である。スプリング部４６ｃを形成する４枚の板状体４６ｅは、第２の基板４６の主面の法線方向から見ると菱形の図形を形成する。スプリング部４６ｃは、図１１における紙面左右方向の外形寸法が大きくなるように変形すると、図１１における紙面上下方向の外形寸法が小さくなる。また、スプリング部４６ｃは、図１１における紙面左右方向の外形寸法が小さくなるように変形すると、図１１における紙面上下方向の外形寸法が大きくなる。
【０１２６】
図１２は、振動体が変位した状態を示す平面図である。なお、図１２は、第２の基板４６の下側から見た平面図である。
【０１２７】
振動部４６ｂが図１２における紙面左側に変位しているため、振動部４６ｂに対して図１２の紙面左側に位置するスプリング部４６ｃは、図１２における紙面左右方向の寸法が小さくなっている。一方、振動部４６ｂに対して図１２の紙面右側に位置するスプリング４６ｃは、図１２における紙面左右方向の寸法が大きくなっている。
【０１２８】
振幅抑制部材４６ｄは、振動部４６ｂが変位可能な範囲内に、振動部４６ｂに当接可能に配されている。振幅抑制部材４６ｄは、変位していない状態の振動部４６ｂから離間するように配されている。変位していない状態の振動部４６ｂと振幅抑制部材４６ｄとの間の距離は、例えば３００μｍ程度とする。振幅抑制部材４６ｄは、振動部４６ｂの振幅がある程度より大きくなった際に、振動部４６ｂに当接し、振動部４６ｂの振幅を抑制する。振幅抑制部材４６ｄは、例えば振動部４６ｂの振動方向における両側に形成されている。即ち、振幅抑制部材４６ｄは、振動部４６ｂが図１１における紙面右側に所定寸法以上変位した際に、振幅抑制部材４６ｄと振動部４６ｂとが当接するように配されている。また、振幅抑制部材４６ｄは、振動部４６ｂが図１１における紙面左側に所定寸法以上変位した際に、振幅抑制部材４６ｄと振動部４６ｂとが当接するように配されている。振幅抑制部材４６ｄは、例えば板ばね状に成形されている。
【０１２９】
振動部４６ｂには、電極（上部電極）５０ａが形成されている。上部電極５０ａは、振動部４６ｂにおける絶縁膜４８上に形成されている。上部電極５０ａは、第１の構造体２ａと第２の構造体２ｂとを組み合わせた際に、第１の構造体２ａに対向する側の面に形成されている。上部電極５０ａは、互いに並行するように形成された複数の導電パターン５０ｂを含んでいる。換言すれば、上部電極５０ａは、ストライプ状に形成された複数の導電パターン５０ｂを含んでいる。これら複数の導電パターン５０ｂの長手方向は、振動部４６ｂの長手方向と同じ方向とする。換言すれば，複数の導電パターン５０ｂの長手方向は、振動部４６ｂが振動した際に変位する方向に対して直交する方向とする。複数の導電パターン５０ｂは、一方の端部側において導電パターン５０ｃにより共通接続されている。かかる導電パターン５０ｃの長手方向は、複数の導電パターン５０ｂの長手方向に対して直交する方向とする。複数の導電パターン５０ｂとこれらを共通接続する導電パターン５０ｃとにより櫛形の上部電極５０ａが形成されている。上部電極５０ａは、例えばＴｉ膜とＣｕ膜とＡｕ膜との積層膜により形成されている。上部電極５０ａを形成する導電パターンの幅は、例えば５０〜１００μｍ程度とする。上部電極５０ａの厚さは、例えば２〜５μｍ程度とする。
【０１３０】
支持部４６ａには、上部電極と外部とを電気的に接続するための配線（引き出し線、導電パターン）５０ｄが形成されている。配線５０ｄは、支持部４６ａにおける絶縁膜４８上に形成されている。上部電極５０ａと配線５０ｄの一方の端部とは、例えば中継配線（図示せず）により接続される。中継配線としては、例えば電線が用いられている。中継配線は、例えば、はんだ付け等により上部電極５０ａや配線５０ｄに接続されている。
【０１３１】
こうして、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ、振幅抑制部材４６ｄ等が形成された第２の構造体２ｂが形成されている。
【０１３２】
第１の構造体２ａと第２の構造体２ｂとは、下部電極４２ａと上部電極４６ｂとが互いに対向するように接合されている。第１の構造体２ａと第２の構造体２ｂの接合には、例えば接着剤（接着層）５２が用いられている。
【０１３３】
こうして、本実施形態による発電装置が形成されている。
【０１３４】
振動部４６ｂが変位していない状態においては、下部電極４２ａ上のエレクトレット層４４と上部電極５０ａとが正対している。即ち、エレクトレット層４４のパターンと上部電極５０ａのパターンとが平面視において重なり合っている。この状態においては、負に帯電したエレクトレット層４４による静電誘導により、上部電極５０ａが正に帯電している。上部電極５０ａの帯電量は、振動部４６ｂが変位していない状態のときが最大値である。
【０１３５】
外部からの振動により振動部４６ｂが振動すると、振動部４６ｂが変位することとなる。振動部４６ｂが変位すると、エレクトレット層４４と上部電極５０ａとの相対的な位置関係が変化する。エレクトレット層４４と上部電極５０ａとの相対的な位置関係が変化すると、上部電極５０ａの帯電量が変化する。これにより、上部電極５０ａに帯電していた電荷が移動するため、配線４２ｃ、５０ｄに電流が流れる。こうして、配線４２ｃ、５０ｄに電流が流れるため、発電を行うことができる。
【０１３６】
（発電装置の製造方法）
次に、本実施形態による発電装置の製造方法を図１３乃至図１９を用いて説明する。図１３乃至図１９は、本実施形態による発電装置の製造方法を示す工程図である。図１３乃至図１９の（ａ）は平面図であり、図１３乃至図１９の（ｂ）は図１３乃至図１９（ａ）にそれぞれ対応する断面図である。なお、図１６（ａ）、図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、第２の基板４６の下側から見た平面図である。
【０１３７】
まず、第１の基板３６上の全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【０１３８】
次に、フォトレジスト膜に、凹部３８が形成される領域を露出する開口パターンを形成する。
【０１３９】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばＤｅｅｐ−ＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）法により、第１の基板３６に凹部３８を形成する。第１の基板３６としては、例えば４インチ程度のシリコンウェハを用いる。シリコンウェハの厚さは、例えば１．２ｍｍ程度とする。凹部３８の深さは、例えば１００μｍ程度とする。
【０１４０】
なお、本実施形態では、ウェハに複数の発電装置を同時に形成し、ウェハを個片化することにより、複数の発電装置を得る。図１３乃至図１９においては、同時に形成される複数の発電装置のうちの１つの発電装置に対応する部分を図示している。
【０１４１】
この後、フォトレジスト膜を剥離する（図１３参照）。
【０１４２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚３００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁層４０を形成する。原料ガスとしては、例えばＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）ガスを用いる。
【０１４３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【０１４４】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜を凹部３８の平面形状にパターニングする。
【０１４５】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、フォトレジスト膜から露出している部分の絶縁層４０をエッチング除去する。
【０１４６】
この後、フォトレジスト膜を剥離する。
【０１４７】
こうして、凹部３８内に絶縁層４０が形成される（図１４参照）。
【０１４８】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚２００ｎｍのＴｉ膜と膜厚２μｍのＣｕ膜と膜厚２μｍのＡｕ膜とを順次積層することにより導電膜（積層膜）４２を形成する。
【０１４９】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、エレクトレット層４４を形成する。エレクトレット層４４の材料としては、例えば旭硝子株式会社製のエレクトレット材料（商品名：サイトップ  ＣＴ−ＥＧＧ）等を用いる。エレクトレット層４４の厚さは、例えば５〜１０μｍ程度とする。
【０１５０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【０１５１】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜を下部電極４２の平面形状にパターニングする。
【０１５２】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばイオンミリングにより、エレクトレット層４４と導電膜４２とをエッチングする。こうして、導電膜により形成された下部電極４２が形成される。下部電極４２上には、エレクトレット層４４が形成された状態となる。
【０１５３】
この後、フォトレジスト膜を剥離する。
【０１５４】
次に、例えばコロナ放電により、エレクトレット層４４に電荷を注入する。こうして、エレクトレット層４４が例えば負に帯電される。
【０１５５】
こうして、下部電極４２、エレクトレット層４４等が形成された第１の構造体２ａが形成される（図１５参照）。
【０１５６】
次に、第２の基板４６上の全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。第２の基板４６としては、例えば４インチ程度のシリコンウェハを用いる。シリコンウェハの厚さは、例えば２００μｍ程度とする。
【０１５７】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ及び振幅抑制部材４６ｄの平面形状のパターンに、フォトレジスト膜をパターニングする。
【０１５８】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばＤｅｅｐ−ＲＩＥ法により、第２の基板４６をエッチングすることにより、第２の基板４６を貫通加工する。これにより、第２の基板４６に貫通開口部（貫通孔）が形成され、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ及び振幅抑制部材４６ｄが形成される。貫通加工を施すことにより支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ及び振幅抑制部材４６ｄが形成されているため、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ及び振幅抑制部材４６ｄは、支持部４６ａと一体に形成されている。
【０１５９】
支持部４６ａの平面形状は、例えば枠状とする。
【０１６０】
振動部４６ｂの平面形状は、長方形とする。振動部４６ｂの長手方向は、振動部４６ｂが振動する方向に対して直交する方向とする。振動部４６ｂの寸法は、例えば２ｍｍ×３ｍｍ程度とする。
【０１６１】
スプリング部４６ｃは、振動部４６ｂと支持部４６ａとの間に形成される。スプリング部４６ｃは、振動部４６ｂの四隅の近傍にそれぞれ形成される。各々のスプリング部４６ｃは、４枚の板状体４６ｄが組み合わさったような形状となる。スプリング部４６ｃを形成する４枚の板状体４６ｄは一体に形成される。スプリング部４６ｃを形成する４枚の板状体４６ｄは、第２の基板４６の主面の法線方向から見ると菱形の図形を形成する。
【０１６２】
振幅抑制部材４６ｄは、振動部４６ｂが変位可能な範囲内に配されている。振幅抑制部材４６ｄは、変位していない状態の振動部４６ｂから離間した位置に配される。振動部４６ｂと振幅抑制部材４６ｄとの間の距離は、例えば３００μｍ程度とする。振幅抑制部材４６ｄは、例えば振動部４６ｂの振動方向における両側に形成される。振幅抑制部材４６ｄは、例えば板ばね状に成形される（図１６参照）。
【０１６３】
次に、例えばスパッタリング法により、第２の基板４６の一方の主面上に膜厚３００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁層４８を形成する（図１７参照）。
【０１６４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚２００ｎｍのＴｉ膜と膜厚２μｍのＣｕ膜と膜厚２μｍのＡｕ膜とを順次積層することにより導電膜（積層膜）を形成する。
【０１６５】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【０１６６】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜を上部電極５０ａ及び配線（引き出し線）５０ｄの平面形状のパターンにパターニングする。
【０１６７】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングにより、導電膜をエッチングする。これにより、導電膜により形成された上部電極５０ａと配線５０ｄとが形成される。
【０１６８】
この後、フォトレジスト膜を剥離する（図１８参照）。
【０１６９】
次に、例えばはんだ付けにより、上部電極５０ａと配線５０ｄの一方の端部とを、中継配線（図示せず）により接続する。中継配線としては、例えば電線を用いる。
【０１７０】
こうして、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ及び振幅抑制部材４６ｄが形成された第２の構造体２ｂが形成される。
【０１７１】
次に、下部電極４２と上部電極５０ａとが互いに対向するように、第１の構造体２ａと第２の構造体２ｂとを対向させる（図１９（ａ）参照）。
【０１７２】
次に、第１の構造体２ａと第２の構造体２ｂとを例えば接着剤を用いて接合する。
【０１７３】
こうして、本実施形態による発電装置が製造される（図１９（ｂ）参照）。
【０１７４】
この後、ウェハに同時に形成された複数の発電装置がダイシングソー等を用いて個片化される。
【０１７５】
このように、エレクトレットを用いるようにしてもよい。本実施形態においても、振動部４６ｂの振幅を抑制する振幅抑制部材４６ｄが配されているため、安定した振幅で振動部４６ｂを振動させることが可能となる。安定した振幅で振幅部４６ｂを振動させることができるため、出力の安定した発電装置を提供することができる。
【０１７６】
［第４実施形態］
第４実施形態による発電装置を図２０乃至図２２を用いて説明する。図２０は、本実施形態による発電装置を示す断面図である。図２１は、本実施形態による発電装置の一部を示す図（その１）である。図２１（ａ）は平面図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。図２２は、本実施形態による発電装置の一部を示す図（その２）である。図２２（ａ）は平面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図である。なお、図２２（ａ）は、第２の基板４６の下面側から見た平面図である。図１乃至図１９に示す第１乃至第３実施形態による発電装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１７７】
本実施形態による発電装置は、電磁誘導により発電するものである。
【０１７８】
図に示すように、本実施形態による発電装置（振動発電装置）は、第１の構造体４ａと第２の構造体４ｂとを組み合わせることにより形成されている。
【０１７９】
第１の構造体４ａには、第１の基板（下側基板、下側基材、支持部）３６が用いられている。第１の基板３６としては、例えばシリコン板が用いられている。第１の基板３６の外形寸法は、例えば５ｍｍ×５ｍｍ×１．２ｍｍ程度とする。
【０１８０】
第１の基板３６には、凹部３８が形成されている。凹部３８の深さは、例えば１００μｍ程度とする。
【０１８１】
凹部３８内における第１の基板３６上には、例えば厚さ２００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁層４０が形成されている。かかる絶縁層４０は、後述するコイル５６と第１の基板３６とを絶縁するためのものである。
【０１８２】
絶縁層４０上には、コイル５６が形成されている。コイル５６の数は、複数であってもよいし、単数であってもよい。ここでは、２つのコイル５６が形成されている。コイル５６の材料としては、例えば銅が用いられている。
【０１８３】
コイル５６が形成された絶縁層４０上には、例えば厚さ２００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁層５８が形成されている。コイル５６のパターンの幅は、例えば１００μｍとする、コイル５６の厚さは、例えば３〜５μｍとする。
【０１８４】
絶縁層５８には、コイルの一方の端部に達するコンタクトホールが形成されている。
【０１８５】
絶縁層上には、コンタクトホール（図示せず）を介してコイル５６の一方の端部に接続された配線（引き出し線）６０が形成されている。配線６０の材料としては、例えば銅が用いられている。配線６０のパターンの幅は、例えば１００μｍとする。
【０１８６】
こうして、コイル５６等が形成された第１の構造体４ａが形成されている。
【０１８７】
第２の構造体４ｂには、第２の基板（上側基板、上側基材）４６が用いられている。第２の基板４６としては、例えばシリコン基板が用いられている。第２の基板４６の外形寸法は、例えば５ｍｍ×５ｍｍ×２００μｍ程度とする。
【０１８８】
第２の基板４６の一方の主面には、例えば膜厚２００ｎｍ程度の二酸化シリコンの絶縁膜４８が形成されている。
【０１８９】
第２の基板４６には、例えば貫通加工により貫通開口部（貫通孔）５４が形成されており、これにより、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ、振幅抑制部材４６ｄが形成されている。
【０１９０】
振動部４６ｂには、磁性体（磁性層、磁性薄膜）６２が形成されている。磁性層６２は、第１の構造体４ａと第２の構造体４ｂとを組み合わせた際に、第１の構造体４ａに対向する側の面に形成されている。磁性層６２は、振動部４６ｂが変位していない状態においてコイル５６の真上に正対するように形成されている。磁性層６２の材料としては、例えばネオジウムが用いられている。磁性層６２は、厚さ方向に磁化されている。磁性層６２の長さ、即ち、磁性層６２の長手方向の寸法は、例えば２．７ｍｍ程度とする。磁性層６２の幅は、例えば０．７ｍｍ程度とする。
【０１９１】
こうして、支持部４６ａ、振動部４６ｂ、スプリング部４６ｃ、振幅抑制部材４６ｄ及び磁性体６２等が形成された第２の構造体４ｂが形成されている。
【０１９２】
第１の構造体４ａと第２の構造体４ｂとは、コイル５６と磁性体６２とが互いに対向するように接合されている。第１の構造体４ａと第２の構造体４ｂの接合には、例えば接着剤（接着層）５２等が用いられている。
【０１９３】
こうして、本実施形態による発電装置が形成されている。
【０１９４】
振動部４６ｂが変位していない状態においては、コイル５６と磁性層６２とが正対している。即ち、振動部４６ｂが変位していない状態においては、コイル５６と磁性層６２とが平面視において重なり合っている。コイル５６を貫く磁束は、振動部４６ｂが変位していない状態のときが最大である。
【０１９５】
外部からの振動により振動部４６ｂが振動すると、振動部４６ｂが変位する。振動部４６ｂが変位すると、磁性層６２とコイル５６との相対的な位置関係が変化する。磁性層６２とコイル５６との相対的な位置関係が変化すると、コイル５６を貫く磁束が変化するため、電磁誘導により、コイル５６に電流が流れる。コイル５６に電流が流れるため、発電を行うことができる。
【０１９６】
このように、電磁誘導により発電する発電装置に適用してもよい。本実施形態においても、振動部４６ｂの振幅を抑制する振幅抑制部材４６ｄが配されているため、安定した振幅で振動部４６ｂを振動させることができる。安定した振幅で振幅部４６ｂを振動させることができるため、出力の安定した発電装置を提供することができる。
【０１９７】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１９８】
例えば、上記実施形態において、振動部１４、４６ｂが当接することが可能となるときの振幅が互いに異なる複数の振幅抑制部材を配してもよい。即ち、振動部１４、４６ｂが振幅抑制部材２４、４６ｄに当接することが可能となる振幅よりも大きい振幅のときに当接することが可能となる他の振幅抑制部材を更に設けてもよい。また、振動部１４、４６ｂが他の振幅抑制部材に当接することが可能となる振幅よりも大きい振幅のときに当接することが可能となる更に他の振幅抑制部材を更に設けてもよい。
【０１９９】
また、第１又は第２実施形態による発電装置を、微細加工が可能な半導体製造プロセスを用いて製造してもよい。
【０２００】
また、第１実施形態では、磁歪部材１２を用いたが、部材１２の材料は磁歪材料に限定されるものではない。弾性変形させることにより磁化が変化する材料を、部材１２の材料として適宜用いることができる。かかる部材１２の材料としては、例えばニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。また、部材１２の材料として、アモルファス金属材料等を用いてもよい。かかるアモルファス金属材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）を主成分とするアモルファス金属材料を用いることができる。例えば、鉄を主成分とするアモルファス金属材料であるＭＥＴＧＬＡＳ（登録商標）を部材１２の材料として用いてもよい。また、Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ（登録商標）等の超磁歪材料を部材１２の材料として用いてもよい。Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄを部材１２の材料として用いる場合には、例えば、粉体状のＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄをエポキシ樹脂等により固めたコンポジット材料を用いることができる。また、強磁性形状記憶合金やメタ磁性形状記憶合金等を部材１２の材料として用いてもよい。これらはいずれも弾性変形させることにより磁化が変化する材料である。従って、部材１２を振動させると、誘導電流がコイル１８に流れ、発電を行うことができる。
【０２０１】
また、第３実施形態では、下部電極４２側にエレクトレット層４０を形成する場合を例に説明したが、上部電極５０ａ側にエレクトレット層４０を形成してもよい。
【０２０２】
また、第３及び第４実施形態では、第１の構造体２ａ、４ａと第２の構造体２ｂ、４ｂとを接着剤５２で接合する場合を例に説明したが、接着剤に限定されるものではなく、半田等を用いて接合してもよい。
【０２０３】
また、第４実施形態では、第１の構造体４ａ側にコイルを設け、第２の構造体４ｂ側に磁性体６２を設けたが、これに限定されるものではなく、第１の構造体４ａ側に磁性体を設け、第２の構造体４ｂ側にコイルを設けてもよい。
【符号の説明】
【０２０４】
２ａ…第１の構造体
２ｂ…第２の構造体
４ａ…第１の構造体
４ｂ…第２の構造体
１０…筐体、支持部
１０ａ〜１０ｃ…部材
１２…磁歪部材
１４、１４ａ…振動部
１６ａ、１６ｂ…磁場印加部材
１８…コイル
２０…補強部材
２２…靭性部材
２４…振幅抑制部材
２６…錘
２８…圧電素子
３０…圧電部材
３２…電極
３４…電極
３６…第１の基板
３８…凹部
４０…絶縁層
４２…下部電極
４２ａ、４２ｂ…導電パターン
４２ｃ…配線
４４…エレクトレット層
４６…第２の基板
４６ａ…支持体
４６ｂ…振動部
４６ｃ…スプリング部材
４６ｄ…振幅抑制部材
４６ｅ…板状体
４８…絶縁膜
５０ａ…上部電極
５０ｂ、５０ｃ…導電パターン
５０ｄ…配線
５２…接着層
５４…貫通開口部
５６…コイル
５８…絶縁層
６０…配線
６２…磁性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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