(57)【要約】  第１の固定基板１１１Ｌと、第２の固定基板１１１Ｕと、第１および第２の固定基板に対して振動可能である可動基板１１２と、第２の固定基板に形成された複数の第１の電極１１９ａと、可動基板に形成された、第１の電極と対向する複数の第２の電極１１９ｂとを有し、第１の電極１１９ａおよび第２の電極１１９ｂのいずれか一方が電荷を保持した膜を有する振動発電器１１０を、第１の固定基板１１１Ｌ、第２の固定基板１１１Ｕおよび可動基板１１２が、回転体の径方向に対して垂直となり、かつ第１の固定基板が前記回転体の前記回転軸側に位置するように、回転体に固定されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の固定基板と、
前記第１の固定基板と対向するように配置された第２の固定基板と、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板との間に、前記第１および前記第２の固定基板と対向するように配置された、前記第１および前記第２の固定基板に対して振動可能である可動基板と、
前記第２の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第１の電極と、
前記可動基板の前記第２の固定基板と対向する面に形成された複数の第２の電極と
を有し、
前記第１の電極および前記第２の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極であり、
前記第１の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第１の間隔、および前記第２の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第２の間隔としたときに、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも小さい
振動発電器。
【請求項２】
前記第１の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第３の電極と、
前記可動基板の前記第１の固定基板と対向する面に形成された複数の第４の電極と
をさらに有し、
前記第３の電極および前記第４の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極である
請求項１に記載の振動発電器。
【請求項３】
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記第１の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第１の電極の中心間の距離Ｄ１が等距離となるように配置されており、
前記第２の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第２の電極の中心間の距離Ｄ２が等距離となるように配置されており、
前記第３の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第３の電極の中心間の距離Ｄ３が等距離となるように配置されており、
前記第４の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第４の電極の中心間の距離Ｄ４が等距離となるように配置されており、
前記Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、
Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４
の関係を満たす
請求項２に記載の振動発電器。
【請求項４】
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が、前記第１の基板の面に垂直な方向から見たときに矩形を有し、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記可動基板が振動する方向における、前記第１の電極の幅、前記第２の電極の幅、前記第３の電極の幅、および前記第４の電極の幅を、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４としたときに、
Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４
の関係を満たす
請求項２に記載の振動発電器。
【請求項５】
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板とを接続する固定構造体と、
前記固定構造体と前記可動基板とに接続されたバネと
をさらに有し、
前記バネにより、前記可動基板が中空に保持され、
前記バネは、前記可動基板の振動方向における寸法が、前記可動基板の厚さ方向における寸法よりも小さいバネである
請求項１に記載の振動発電器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動発電器と、
前記振動発電器からの交流出力電圧を変換して直流電圧を出力する回路と、
と有する振動発電装置。
【請求項７】
さらに電池を有する請求項６に記載の振動発電装置。
【請求項８】
振動発電装置を有する回転体であって、
前記振動発電装置は、振動発電器と、前記振動発電器からの交流出力電圧を変換して直流電圧を出力する回路とを有し、
前記振動発電器が、
第１の固定基板と、
前記第１の固定基板と対向するように配置された第２の固定基板と、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板との間に、前記第１および前記第２の固定基板と対向するように配置された、前記第１および前記第２の固定基板に対して振動可能である可動基板と、
前記第２の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第１の電極と、
前記可動基板の前記第２の固定基板と対向する面に形成された複数の第２の電極と
を有し、
前記第１の電極および前記第２の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極であり、
前記第１の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第１の間隔、および前記第２の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第２の間隔としたときに、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも小さく、
前記第１の固定基板、前記第２の固定基板および前記可動基板は、前記回転体の径方向に対して垂直に配置されており、
前記振動発電器は、前記第１の固定基板が前記回転体の前記回転軸側に位置するように、前記回転体に固定されている、
回転体。
【請求項９】
前記振動発電器が、
前記第１の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第３の電極と、
前記可動基板の前記第１の固定基板と対向する面に形成された複数の第４の電極と
をさらに有し、
前記第３の電極および前記第４の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極である
請求項８に記載の回転体。
【請求項１０】
前記振動発電器において、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記第１の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第１の電極の中心間の距離Ｄ１が等距離となるように配置されており、
前記第２の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第２の電極の中心間の距離Ｄ２が等距離となるように配置されており、
前記第３の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第３の電極の中心間の距離Ｄ３が等距離となるように配置されており、
前記第４の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第４の電極の中心間の距離Ｄ４が等距離となるように配置されており、
前記Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、
Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４
の関係を満たす
請求項９に記載の回転体。
【請求項１１】
前記振動発電器において、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が、前記第１の基板の面に垂直な方向から見たときに矩形を有し、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記可動基板が振動する方向における、前記第１の電極の幅、前記第２の電極の幅、前記第３の電極の幅、および前記第４の電極の幅を、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４としたときに、
Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４
の関係を満たす
請求項１０に記載の回転体。
【請求項１２】
前記振動発電器が、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板とを接続する固定構造体と、
前記固定構造体と前記可動基板とに接続されたバネと
をさらに有し、
前記バネにより、前記可動基板が中空に保持され、
前記バネは、前記可動基板の振動方向における寸法が、前記回転体の径方向における寸法よりも小さいバネである、
請求項８に記載の回転体。
【請求項１３】
前記振動発電装置は、
前記振動発電器の前記第１の電極と前記第２の電極に接続された第１の整流回路と、
前記振動発電器の前記第３の電極と前記第４の電極に接続された第２の整流回路とを少なくとも有しており、
前記第１の整流回路と前記第２の整流回路のいずれか一方の電圧を負荷へ供給する
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項１４】
前記振動発電装置は、
前記整流回路から出力された直流電圧を所望の電圧レベルに変換する電圧変換回路と、
前記振動発電装置からの出力が不要な場合、振動発電器により発電された電力を蓄える蓄電回路と、
前記電圧変換回路、或いは前記蓄電回路からの出力電圧を所定の電圧に制御する電圧制御回路と、
前記電圧変換回路の出力を蓄電回路、或いは電圧制御回路に切り替える出力切替回路とを有する請求項８に記載の回転体。
【請求項１５】
車両用回転体である、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項１６】
請求項６または請求項７に記載の振動発電装置を有する通信装置。
【請求項１７】
請求項６または請求項７に記載の振動発電装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体に固定的に設置するのに適した振動発電器、これを用いた回転体、およびこれを用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体に設置された発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１２は、発電装置をホイール（回転体）に固定的に配置して使用する場合の発電装置の一例である、特許文献１（同文献の図４および００２１段〜００２２段参照）に記載された発電装置の回転体への配置例を示した図である。特許文献１には、回転体に設置された発電器として、略円弧形状の移動経路を有する固定部と、前記移動経路に沿って移動可能に配置されるとともに、前記固定部に対する移動により発電が行われるように構成された可動部とを備え、前記移動経路の曲率半径は、前記回転体の曲率半径よりも小さい、発電装置が開示されている。【０００３】
図１３は、特許文献１（同文献の図２および００１２段〜００２０段参照）に記載された発電装置５０の断面図である。
発電装置５０は、内部空間を有するとともに、互いに対向する内部空間の上面および下面が略円弧形状に形成された筐体としての固定部１と、固定部１に対して移動可能な可動部２とを備えている。固定部１の内部には、第１発電部１０と第２発電部２０とが構成されている。【０００４】
固定部１には、内部空間の上面および下面の表面に沿って、それぞれ、略円弧形状の固定基板１ａが設けられている。各固定基板１ａ上には、それぞれ、集電部３ａおよび連結部３ｂからなる集電電極３と、集電部４ａおよび連結部４ｂからなる集電電極４とが形成されている。集電電極３および集電電極４は、それぞれ、集電部３ａおよび集電部４ａが互いに所定の間隔を隔てて隣接し合うように配置されている。連結部３ｂおよび４ｂは、それぞれ、集電電極３ａ同士および集電電極４ａ同士を連結している。また、集電電極３の連結部３ｂと、集電電極４の連結部４ｂとは、それぞれ、負荷５を介して接続されている。【０００５】
可動部２は、固定部１の円弧形状に沿うようにして上面および下面が略円弧形状に形成された錘２ａを備えている。錘２ａには、上面および下面の表面上に、それぞれ、円弧形状に沿って形成されるとともに錘２ａに伴って移動可能な可動基板２ｂが設けられている。各可動基板２ｂの表面上には、それぞれ、シリコン酸化膜２ｃが形成されている。【０００６】
シリコン酸化膜２ｃの表面上には、所定の間隔を隔ててガード電極２ｄが形成されている。シリコン酸化膜２ｃのガード電極２ｄ間における領域には、電荷を注入することにより形成されたエレクトレット２ｅが設けられている。エレクトレット２ｅは、一定の電荷を半永久的に保持する機能を有する。また、ガード電極２ｄは接地されている。【０００７】
ホイール（回転体）が回転運動を行うことにより、可動部２が固定部１に対してＡ方向に往復移動をする際、各エレクトレット２ｅと各集電電極３および４とは、それぞれ、対向状態を維持しながら相対的に略円弧形状に移動する。この動きにより、エレクトレット材料領域と、対向する導電性表面領域との重なり面積の増減が生じ、導電性表面領域に電荷の変化が生じる。発電装置（静電誘導型の発電装置）１０は、この電荷の変化を電気エネルギーとして取り出すことにより発電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−４１８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、一つの要旨において、回転体の回転速度に大きく依存せず、低速回転時でも高速回転時でも出力電力を安定化させた振動発電器を提供する。本発明は別の要旨において、該振動発電器を備えた振動発電装置を有する回転体を提供する。本発明はさらに別の要旨において、該回転体から発電される電力が供給されるように構成された通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態は、
第１の固定基板と、
前記第１の固定基板と対向するように配置された第２の固定基板と、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板との間に、前記第１および前記第２の固定基板と対向するように配置された、前記第１および前記第２の固定基板に対して振動可能である可動基板と、
前記第２の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第１の電極と、
前記可動基板の前記第２の固定基板と対向する面に形成された複数の第２の電極と
を有し、
前記第１の電極および前記第２の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極であり、
前記第１の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第１の間隔、および前記第２の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第２の間隔としたときに、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも小さい
振動発電器である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る回転体によれば、回転体の回転速度による出力電力への影響が小さく、安定して出力電力を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る（ａ）回転体を説明する図、（ｂ）回転体と発電装置の配置を説明する図
【図２ａ】乗用車に取り付けられたタイヤが低速で回転しているときのタイヤの接線方向振動の加速度の周波数スペクトラムを示すグラフ
【図２ｂ】乗用車に取り付けられたタイヤが高速で回転しているときのタイヤの接線方向振動の加速度の周波数スペクトラムを示すグラフ
【図２ｃ】乗用車に取り付けられたタイヤが低速で回転しているときのタイヤの軸方向振動の加速度の周波数スペクトラムを示すグラフ
【図２ｄ】乗用車に取り付けられたタイヤが高速で回転しているときのタイヤの軸方向振動の加速度の周波数スペクトラムを示すグラフ
【図３】実施の形態１における（ａ）振動発電器の断面図、（ｂ）（ａ）の振動発電器に遠心力が印加された状態の断面図
【図４】実施の形態１における振動発電器のバネ構造を説明する一部断面斜視図
【図５】実施の形態２に係る振動発電器の断面図
【図６】実施の形態３に係る（ａ）振動発電器の断面図、（ｂ）（ａ）の振動発電器において基板３１２が外力により変位した時の断面図
【図７ａ】実施の形態４に係る振動発電装置を示す模式図
【図７ｂ】実施の形態４の変形例に係る振動発電装置を示す模式図
【図７ｃ】実施の形態４の別の変形例に係る振動発電装置を示す模式図
【図８】実施の形態５に係る振動発電装置を示すブロック図
【図９】実施の形態６に係る振動発電装置を示すブロック図
【図１０】実施の形態７に係る、振動発電装置を用いた通信装置を示すブロック図
【図１１】実施の形態８に係る、振動発電装置を用いた電子機器を示すブロック図
【図１２】従来の回転体に固定された振動発電装置を示す図
【図１３】図１２に示す振動発電装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の一実施形態を得るに至った経緯）
本発明者らが研究したところ、特許文献１に開示された従来の発電装置は、回転加速度により発電量が決まるため、低速で回転体が回転している場合の発電量が小さいという問題、および遠心力の大きさが変化することにより摺動抵抗が増加して、発電量が制限されるという問題を有することがわかった。そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、振動発電器による発電が、回転速度の変化に対して振動の変化が小さい軸方向の振動によって行われるように回転体を構成すると、回転速度によらず安定に出力を与えることができることを見出した。さらに、そのような回転体は、使用可能な周波数範囲が広くなるように設計できる。以下に、本発明者ら、これらの知見に基づいて、下記本発明の態様を得るに到った。
【００１４】
（態様１）
態様１は、
第１の固定基板と、
前記第１の固定基板と対向するように配置された第２の固定基板と、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板との間に、前記第１および前記第２の固定基板と対向するように配置された、前記第１および前記第２の固定基板に対して振動可能である可動基板と、
前記第２の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第１の電極と、
前記可動基板の前記第２の固定基板と対向する面に形成された複数の第２の電極と
を有し、
前記第１の電極および前記第２の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極であり、
前記第１の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第１の間隔、および前記第２の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第２の間隔としたときに、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも小さい
振動発電器である。態様１は、回転体に取り付けるのに適した振動発電器であり、回転速度の変化に対して振動の変化が小さい軸方向の振動によって発電可能なものである。態様１においては、可動基板が他の部材と接触しないので、回転中の遠心力による摺動抵抗の変化の問題もない。
【００１５】
（態様２）
態様２は、
前記第１の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第３の電極と、
前記可動基板の前記第１の固定基板と対向する面に形成された複数の第４の電極と
をさらに有し、
前記第３の電極および前記第４の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極である
態様１の振動発電器である。態様２の振動発電器によれば、遠心力による出力電力の変動を抑えて、出力をさらに安定にすることができる。
【００１６】
（態様３）
態様３は、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記第１の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第１の電極の中心間の距離Ｄ１が等距離となるように配置されており、
前記第２の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第２の電極の中心間の距離Ｄ２が等距離となるように配置されており、
前記第３の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第３の電極の中心間の距離Ｄ３が等距離となるように配置されており、
前記第４の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第４の電極の中心間の距離Ｄ４が等距離となるように配置されており、
前記Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、
Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４
の関係を満たす
態様２の振動発電器である。態様３の振動発電器によれば、回転体の速度によらず、より安定した電力を得ることができる。
【００１７】
（態様４）
態様４は、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が、前記第１の基板の面に垂直な方向から見たときに矩形を有し、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記可動基板が振動する方向における、前記第１の電極の幅、前記第２の電極の幅、前記第３の電極の幅、および前記第４の電極の幅を、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４としたときに、
Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４
の関係を満たす
態様２の振動発電器である。態様４の振動発電器によれば、回転体の速度によらず、振動発電器からより安定した電力を得ることができる。
【００１８】
（態様５）
態様５は、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板とを接続する固定構造体と、
前記固定構造体と前記可動基板とに接続されたバネと
をさらに有し、
前記バネにより、前記可動基板が中空に保持され、
前記バネは、前記可動基板の振動方向における寸法が、前記可動基板の厚さ方向における寸法よりも小さいバネである
態様１の振動発電器である。態様５の振動発電器においては、回転体の回転軸方向の振動が作用するおときには、小さい加速度でも可動基板を振動させること、および遠心力方向において大きな加速度が印加されても可動基板の変位を小さくすることが可能である。その結果、態様５の振動発電器は、回転体の回転速度によらず、回転時の振動により安定に動作ができる。
【００１９】
（態様６）
態様６は、
態様１〜５のいずれか１つの振動発電器と、
前記振動発電器からの交流出力電圧を変換して直流電圧を出力する回路と、
と有する振動発電装置である。
【００２０】
（態様７）
態様７は、さらに電池を有する態様６の振動発電装置である。
【００２１】
（態様８）
態様８は、振動発電装置を有する回転体であって、
前記振動発電装置は、振動発電器と、前記振動発電器からの交流出力電圧を変換して直流電圧を出力する回路とを有し、
前記振動発電器が、
第１の固定基板と、
前記第１の固定基板と対向するように配置された第２の固定基板と、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板との間に、前記第１および前記第２の固定基板と対向するように配置された、前記第１および前記第２の固定基板に対して振動可能である可動基板と、
前記第２の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第１の電極と、
前記可動基板の前記第２の固定基板と対向する面に形成された複数の第２の電極と
を有し、
前記第１の電極および前記第２の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極であり、
前記第１の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第１の間隔、および前記第２の固定基板と前記可動基板との間の間隔を第２の間隔としたときに、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも小さく、
前記第１の固定基板、前記第２の固定基板および前記可動基板は、前記回転体の径方向に対して垂直に配置されており、
前記振動発電器は、前記第１の固定基板が前記回転体の前記回転軸側に位置するように、前記回転体に固定されている、
回転体である。態様８の回転体は、態様１の振動発電器を、第１の固定基板が所定のように位置するように固定した回転体である。
【００２２】
（態様９）
態様９は、
前記振動発電器が、
前記第１の固定基板の前記可動基板と対向する面に形成された複数の第３の電極と、
前記可動基板の前記第１の固定基板と対向する面に形成された複数の第４の電極と
をさらに有し、
前記第３の電極および前記第４の電極のいずれか一方は電荷を保持した膜を有する電極である
態様８の回転体である。態様９の回転体における振動発電器は、態様２の振動発電器である。
【００２３】
（態様１０）
態様１０は、
前記振動発電器において、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記第１の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第１の電極の中心間の距離Ｄ１が等距離となるように配置されており、
前記第２の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第２の電極の中心間の距離Ｄ２が等距離となるように配置されており、
前記第３の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第３の電極の中心間の距離Ｄ３が等距離となるように配置されており、
前記第４の電極は、互いに平行となり、かつ隣り合う２つの前記第４の電極の中心間の距離Ｄ４が等距離となるように配置されており、
前記Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、
Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４
の関係を満たす
態様９の回転体である。態様１０の回転体における振動発電器は、態様３の振動発電器である。
【００２４】
（態様１１）
態様１１は、
前記振動発電器において、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が、前記第１の基板の面に垂直な方向から見たときに矩形を有し、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極が並ぶ方向は、前記可動基板が振動する方向と平行な方向であり、
前記可動基板が振動する方向における、前記第１の電極の幅、前記第２の電極の幅、前記第３の電極の幅、および前記第４の電極の幅を、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４としたときに、
Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４
の関係を満たす
態様１０の回転体である。態様１１の回転体における振動発電器は、態様４の振動発電器である。
【００２５】
（態様１２）
態様１２は、
前記振動発電器が、
前記第１の固定基板と前記第２の固定基板とを接続する固定構造体と、
前記固定構造体と前記可動基板とに接続されたバネと
をさらに有し、
前記バネにより、前記可動基板が中空に保持され、
前記バネは、前記可動基板の振動方向における寸法が、前記回転体の径方向における寸法よりも小さいバネである、
態様８の回転体である。態様１２の回転体における振動発電器は、態様５の振動発電器である。
【００２６】
（態様１３）
態様１３は、
前記振動発電装置は、
前記振動発電器の前記第１の電極と前記第２の電極に接続された第１の整流回路と、
前記振動発電器の前記第３の電極と前記第４の電極に接続された第２の整流回路とを少なくとも有しており、
前記第１の整流回路と前記第２の整流回路のいずれか一方の電圧を負荷へ供給する
態様９〜１１のいずれかの回転体である。
【００２７】
（態様１４）
態様１４は、
前記振動発電装置は、
前記整流回路から出力された直流電圧を所望の電圧レベルに変換する電圧変換回路と、
前記振動発電装置からの出力が不要な場合、振動発電器により発電された電力を蓄える蓄電回路と、
前記電圧変換回路、或いは前記蓄電回路からの出力電圧を所定の電圧に制御する電圧制御回路と、
前記電圧変換回路の出力を蓄電回路、或いは電圧制御回路に切り替える出力切替回路とを有する態様８の回転体である。
【００２８】
（態様１５）
態様１５は、車両用回転体である、態様８〜１４のいずれかの回転体である。
【００２９】
（態様１６）
態様１６は、態様６または７の振動発電装置を有する通信装置である。
【００３０】
（態様１７）
態様１７は、態様６または７の振動発電装置を有する電子機器である。
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００３２】
１．実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転体１００を示す図である。図２ａ〜図２ｄは回転体の一例である乗用車用のタイヤが回転しているときの加速度の周波数スペクトラムであって、図２ａおよび図２ｂはタイヤが低速および高速で回転しているときの接線方向振動のスペクトラムであり、図２ｃおよび図２ｄはタイヤが低速および高速で回転しているときの軸方向振動のスペクトラムである。図３は図１の振動発電器１１０の構造を示す断面図であり、図４は振動発電器１１０のバネを示す斜視図である。なお、図１、図３、および図４では、簡単のため配線構造などを図示していない。
【００３３】
実施の形態１に係る、振動発電装置を有する回転体１００は、回転体１０１に振動発電装置１０２が設置された構成を有する。振動発電装置１０２は、振動発電器１１０と、回路１０３とを有する。本実施の形態１において、回転体１０１は回転軸の周囲で回転する部材（例えば自動車のタイヤ）であり、「回転本体」または「回転部材」と称することもできる。
【００３４】
回転体１０１が回転方向（図中矢印の方向）に回転を行う際、振動発電装置１０２は回転体１０１と一体となって回転を行う。このとき、回転体１０１の軸方向（図１の（ａ）においては紙面に対して垂直な方向）の振動が外部振動として振動発電器１１０に与えられ、振動発電器１１０はこれを電気エネルギーに変換して発電を行う。発電された電力は回路１０３により整流され、さらに負荷の動作（例えば、データ送信、ＬＥＤ等の点灯動作）に使用される。
【００３５】
回転体の軸方向振動については、図２ａ〜図２ｄを用いて説明を行う。
図２ａおよび図２ｂは、回転体として乗用車のタイヤの接線方向振動の加速度の周波数スペクトラムを示し、図２ｃおよび図２ｄは、タイヤの軸方向振動の加速度の周波数スペクトラムを示す。図２ａ〜図２ｄでは、接線方向振動および軸方向振動のそれぞれについて、速度Ａと速度Ｂの２つの走行パターンで自動車を運転して、それぞれの速度が得られるようにタイヤを回転させたときのスペクトラムを示している。速度Ａは速度Ｂよりも低速である。
【００３６】
図２ａ〜図２ｄにおいて、加速度は同じスケールで示している。そのため、図２ｂにおいては、ピークが見えないものの、スペクトラムのピークは図２ｂにて矢印で示した周波数において現れる。これらの図から、タイヤの接線方向の振動のスペクトラムにおいては、自動車の速度が大きくなると振動のピークが周波数の高い側へシフトすることが理解される。これはタイヤの回転速度が速くなるためである。また、この周波数はタイヤの回転速度と一致する。なお、図２ａ〜図２ｄにおいて、横軸は０〜数百Ｈｚまでの周波数に該当し、図２ｂにて矢印で示した周波数は、図２ａにおいてピークが現れる周波数の約３倍である。
【００３７】
一方、軸方向振動の周波数スペクトラムにおいては、タイヤの速度が変化したときに、振動（加速度）の大きさは変化するものの、接線方向振動の周波数スペクトラムにおいて見られるような顕著なピークは、低速度および高速度運転のいずれの場合にも現れない。また、軸方向の振動の大きさは、接線方向の振動の大きさよりも小さい。
【００３８】
つまり、回転体の軸方向の振動を使用する本実施の形態にかかる回転体１００によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）安定に出力することができる
（２）使用周波数の範囲が広い
【００３９】
（１）について詳細な説明を行う。
ここでは、接線方向の振動を用いた場合と比較して説明を行う。接線方向の振動を利用する振動発電器においては、自動車の速度（タイヤの回転速度）が異なるとそれに応じて加速度がピークとなる周波数が変化する。また、ピークとなる周波数以外での加速度の大きさは、ピーク値に比べ1/10程度と非常に小さい。さらに、共振を利用した振動発電器においては、共振点以外の外部振動が与えられたときの発電量は非常に小さくなる。そのため、接線方向の振動を利用した振動発電器においては、ある速度で共振点と周波数スペクトラムのピークが一致して発電量が高くなっても、別の速度で振動の加速度が減少し、発電量が大幅に減少することがある。即ち、接線方向の振動を利用した振動発電器においては、タイヤの回転速度により発電量が大きく増減することになる。
【００４０】
一方、本実施の形態に示す回転体は、上述のように回転速度の変化に対して振動の変化が小さい軸方向の振動により発電を行う振動発電器を有する。この場合、回転速度により振動のレベルは増加するが、ピーク値が大幅にシフトすることはなく、また、加速度のピーク値とそれ以外の周波数での加速度の大きさもほぼ同程度である。
以上のことから、回転体の回転速度によらず安定に出力を与える回転体を提供することができる。
【００４１】
（２）について詳細な説明を行う。
（１）の説明で述べたように、接線方向の振動は、回転体の回転速度が大きくなると加速度がピークとなる周波数は変化し、また、加速度がピークとなる周波数で共振するように振動発電器の設計を行うと、それ以外の周波数では出力が急激に低下する。接線方向の振動を利用し、加速度が一番小さい周波数で共振するように設計された振動発電器において、回転体の回転速度が変化して加速度がピークとなると、印加される振動（加速度）は設計値よりも10倍大きいものとなると考えられる。設計値の10倍の加速度に耐えうるためには、振動発電器の振動体の大振幅動作に対して弾性歪みを緩和するように、振動発電器を大型化することなどを行わねばならず、デメリットも大きい。さらに、一般に、機械的な共振を利用する振動発電器において、適応可能な周波数範囲は、共振周波数よりも−１０％小さい周波数から１０％大きい周波数までの範囲（０．９×共振周波数〜１．１×共振周波数）である。適用可能な周波数範囲の拡大と、振動による発電量はトレードオフの関係にあり、３倍もの周波数変化に対応できるものではない。これらのことは、回転体の接線方向の振動を利用する振動発電器は、回転体の回転速度が変化したときにピークがシフトすることも考慮して、加速度の変化が小さい領域で使用されなければならないことを意味する。
【００４２】
一方、本実施の形態のように、回転体の軸方向の振動により発電する振動発電器においては、回転体の速度によらず、加速度がピーク（あるいは最大値）となる周波数とそれ以外の周波数において、加速度の差が小さく、せいぜい3倍程度である。したがって、ある周波数と別の周波数において、加速度が10倍も異なることもないから、振動発電器の設計に際し、前記のような大型化は必要とされない。以上のことから、回転体の軸方向の振動を利用する振動発電器は、接線方向の振動を利用するそれと比較して、使用可能な周波数範囲が広くなるように設計できる。
【００４３】
上記（１）および（２）の効果は、振動発電装置が回転体の軸方向の振動により発電を行うよう配置されている限りにおいて達成され、振動発電装置が後述する形態のものでない場合にも達成される。
【００４４】
（振動発電器）
次に振動発電器について説明を行う。
図３（ａ）および（ｂ）は、図１に記載の振動発電装置１０２に搭載されている振動発電器１１０Ａ−Ａ’の断面図であり、図３（ｂ）は遠心力が加わって、可動基板が回転体の回転軸から遠ざかる方向に変位している状態を示す。振動発電器１１０は、第１の固定基板としての固定基板１１１Ｌ、第２の固定基板としての固定基板１１１Ｕ、および固定基板１１１Ｌと１１１Ｕとの間に配置された可動基板１１２を有する。固定基板１１１Ｌ、１１１Ｕ、および可動基板１１２はいずれも、回転体の径方向に対して垂直に配置され、したがって、それらの面（主表面）は回転体の径方向に対して垂直である。固定基板１１１Ｌ上に接続部を介して、固定構造体１１６Ｌ、１１６Ｒが支持され、さらに接続部を介して固定基板１１１Ｕが支持される。即ち、２つの固定基板１１１Ｌおよび１１１Ｕは、固定構造体１１６Ｌ、１１６Ｒを介して接続されている。また、固定構造体１１６Ｌ、１１６Ｒに接続されたバネ１１５Ｌ、１１５Ｒにより可動基板１１２は中空に保持されている。固定基板１１１Ｌ、１１１Ｕ、および可動基板１１２の面（主表面）はいずれも略正方形の形状を有し、互いに平行である。
【００４５】
固定基板１１１Ｌは、固定基板１１１Ｕよりも回転体の回転軸（即ち、回転体の回転中心）の側に配置される。固定基板１１１Ｕの一方の面（図３では、固定基板１１１Ｕの下側の主表面）には、第１の電極１１９ａが複数形成され、固定基板１１１Ｕに対向する可動基板１１２の面（図３では上側の主表面）上には、複数の第２の電極１１９ｂが、それぞれ第１の電極１１９ａに対向する位置に形成される。ここで、第１の電極１１９ａと第２の電極１１９ｂのいずれか一方は、電荷を保持した膜を含むエレクトレット電極であり、他方は集電電極である。第１の電極１１９ａおよび第２の電極１１９ｂはいずれも、固定基板１１１Ｌ、１１１Ｕの面に対して垂直な方向から見たときに、矩形を有しており、略同じ寸法を有している。また、複数の第１の電極１１９ａおよび複数の第２の電極１１９ｂは、可動基板１１２が振動する方向（図において両矢印で示す方向）と平行な方向に並んでいる。
【００４６】
固定基板１１１Ｕと可動基板１１２との間の距離（ギャップ、より厳密には、第１の電極１１９ａの表面と第２の電極１１９ｂの表面との間の距離）は、回転体の回転中に加わる遠心力によって、可動基板１１２が図３（ｂ）に示すように固定基板１１１Ｕ側（回転体の回転中心から遠ざかる方向）に変位したときでも、可動基板１１２が中空に保持されるように設計される。このようにギャップ形成を行うことで、遠心力により固定基板１１１Ｕと可動基板１１２が接触するのを回避することが可能となる。
【００４７】
また、図３に示すように、固定基板１１１Ｌと可動基板１１２により形成されるギャップＧ１は、固定基板１１１Ｕと可動基板１１２により形成されるギャップＧ２よりも小さくてよい。それにより、振動発電器１１０をより薄くすることができる。
【００４８】
次に、振動発電器１１０の動作について説明を行う。
上述のように本実施の形態に示す振動発電器構造では、外部からの作用（振動）により可動基板１１２が変位を行う。その後、バネ１１５Ｌ、１１５Ｒの反発力により可動基板１１２は所望の位置に戻る方向に力を受け、所定の位置に戻る方向へ変位する。これらの変位の繰り返しは、可動基板１１２を、固定基板１１１Ｌ、１１１Ｕに対して、一軸方向で振動させることとなる。可動基板１１２は、外部からの作用が継続する限り振動を続けることとなる。外部からの作用が停止すると振動は減衰し、可動基板１１２は停止する。
【００４９】
可動基板１１２が変位を行うことにより、第１の電極１１９ａと第２の電極１１９ｂとの重なり面積が変化し、一方の電極（エレクトレット電極でない電極、即ち、集電電極）に誘起される電荷の量が変化する。この電荷量の変化を、交流電力として出力することにより、振動発電器１１０は発電を行う。
【００５０】
図４に、可動基板を中空に保持することができ、かつ、遠心力が加わったときに、可動基板が回転体の径方向において変位する量を小さくし得るバネ構造の一例を示す。本構造は、可動基板１１２の振動方向のバネの寸法（幅）よりも、遠心力が加わる方向（図４では上方向、可動基板１１２の厚さ方向に相当する）のバネの寸法（厚さ）が大きくなるように形成されており、大きなアスペクト比（遠心力の方向の寸法／振動方向の寸法）を有する。このようにバネを形成することで、遠心力が加わる方向に対しては、可動基板１１２の変位を抑制するとともに、回転体の回転軸方向において、可動基板１１２を強制的に振動させて、発電を行うことができる。
【００５１】
図３および図４を参照して説明した振動発電器１１０によれば、回転体が回転する際の軸方向の振動により発電を行う場合、以下のような効果を得ることができる。
（３）遠心力の影響が小さい
（４）遠心力下でも動作できる
【００５２】
（３）について詳細な説明を行う。本実施の形態に示す振動発電器１１０では、上述したように可動基板１１２は、ばね１１５Ｒ、Ｌにより中空に保持されている。そのため、摺動部が存在せず、遠心力による摺動抵抗の変化の問題が無くなり、安定に電力を出力することが可能となる。
【００５３】
（４）について詳細な説明を行う。本実施の形態に示す振動発電器１１０では、バネ１１５Ｒ、Ｌを遠心力方向の寸法／振動方向の寸法のアスペクト比が高い（具体的には１よりも大きい）構造となるように形成する。そのため、回転体の回転軸方向の振動が作用するときには小さい加速度でも可動基板１１２を振動させるとともに、遠心力方向において大きな加速度が印加されても可動基板１１２の変位を小さくすることが可能である。これにより、遠心力下においても可動基板１１２を所定の方向に振動させることが可能となる。その結果、振動発電器１１０は、回転体の回転速度によらず、回転時の振動により安定に動作ができる。このように、振動発電器１１０は、回転体に固定的に設置される発電器として有用である。
【００５４】
ここで、上記において説明していない部材または要素を説明する。エレクトレット電極を構成するエレクトレット材料としては、ポリプロピレン、ポリエステルテレフタレート、またはポリビニルクロライドなどの高分子材料、或いは酸化シリコンなどの無機材料を利用することができる。例えば、絶縁耐圧、および耐熱性に優れた酸化シリコンを特に用いてよい。
【００５５】
また、耐湿性を向上させるため、電荷保持膜である酸化シリコンの周囲はシリコン窒化膜等の絶縁膜で完全に覆う構造としてよい。例えば酸化シリコンを用いる場合、シリコン窒化膜等の絶縁膜で酸化シリコンの周囲を完全に覆う構造とすることによって、絶縁耐圧、耐熱性、さらには耐湿性に優れたエレクトレット電極を得ることが可能となる。
【００５６】
本実施の形態の回転体は、回転体に振動発電装置を設置して構成する。そのため、振動発電装置は、例えば、回転体の外周面に取り付けると、外周面から突出する部材となり得る。外周面から突出する部材は、回転体の円滑な回転を妨げる可能性があるから、振動発電装置は、適宜、突出する量を少なくして設置してよい。回転体の別の部分に振動発電装置を取り付ける場合も同じである。本実施の形態の回転体に備えられる振動発電装置は、薄型化されているため、突出量を小さくできる点において有利である。
【００５７】
なお、本実施の形態では、振動発電装置１０２は、回転体１０１の幅を超えない大きさの例を示した。本実施の形態の変形例または他の実施の形態において、振動発電装置１０２から高い出力電力を得る必要がある場合、振動発電装置１０２は、回転体１０１の幅を超えた大きさのものであってもよい。
【００５８】
また、本実施の形態に示す振動発電器１１０において、可動基板１１２の振動方向において、第１の電極１１９ａは、第２の電極１１９ｂを超えた領域にまで（第２の電極１１９ｂよりも外側にまで）形成している。即ち、固定基板１１１Ｕの面（主表面）に対して垂直な方向から見て、第２の電極１１９ｂがすべて第１の電極１１９ａと完全に重なっているときに、第２の電極１１９ｂと重ならない第１の電極１１９ａが常に存在する。これは、第２の電極１１９ｂが、できるだけ多く発電に寄与して、より多くの電力が供給されるようにするためである。
【００５９】
第１の電極１１９ａは、可動基板１１２（特に第１の電極１１９ａ）の振動限界（振動により変位可能な範囲）まで形成してよい。それにより、可動基板１１２が振動している間、第２の電極１１９ｂはすべて発電に寄与することができる。また、それにより、可動基板１１２の振動中、重なっている第１の電極１１９ａと第２の電極１１９ｂの数が増減しないので、発電がより安定化される。
【００６０】
また、可動基板１１２の面（主表面）の形状は、正方形に限られず、矩形であっても、或いは他の形状であってもよい。
【００６１】
２．実施の形態２
実施の形態２として、回転体に設置可能な別の振動発電器を説明する。図５は、実施の形態２に係る振動発電器２１０の構造を示す断面図である。なお、図５では、簡単のため配線構造などを図示していない。
【００６２】
図５は、図１に記載の振動発電装置に搭載されている振動発電器の他の実施形態を示す断面図である。図５もまた、図１のＡ−Ａ’に沿って切断した断面図であり、可動基板の振動方向および厚さ方向に平行な断面を示している。図５に示す振動発電器２１０は、図３のそれと同様に、第１の固定基板としての固定基板２１１Ｌ、第２の固定基板としての固定基板２１１Ｕ、および可動基板２１２を有する。固定基板２１１Ｌ、２１１Ｕ、および可動基板２１２はいずれも、回転体の径方向に対して垂直に配置され、したがって、それらの面（主表面）は回転体の径方向に対して垂直である。固定基板２１１Ｌ上に接続部を介して、固定構造体２１６Ｌ、２１６Ｒが支持され、さらに接続部を介して固定基板２１１Ｕが支持される。即ち、２つの固定基板２１１Ｌおよび２１１Ｕは、固定構造体２１６Ｌ、２１６Ｒを介して接続されている。また、固定構造体２１６Ｌ、２１６Ｒに接続されたバネ２１５Ｌ、２１５Ｒにより可動基板２１２は中空に保持されている。固定基板２１１Ｌ、２１１Ｕ、および可動基板２１２の面（主表面）はいずれも略正方形の形状を有し、互いに平行である。
【００６３】
固定基板２１１Ｌは、固定基板２１１Ｕよりも回転体の回転軸（即ち、回転体の回転中心）の側に配置される。固定基板２１１Ｕの一方の面（図５では、固定基板２１１Ｕの下側の主表面）には、第１の電極２１９ａＵが複数形成され、固定基板２１１Ｕに対向する可動基板２１２の面（図５では上側の主表面）上には、複数の第２の電極２１９ｂＵが、それぞれ第１の電極２１９ａＵに対向する位置に形成される。ここで、第１の電極２１９ａＵと第２の電極２１９ｂＵのいずれか一方は電荷を保持した膜を含むエレクトレット電極であり、他方は集電電極である。
【００６４】
また、固定基板２１１Ｌの一方の面（図５では、固定基板２１１Ｌの上側の主表面）には、第３の電極２１９ａＬが複数形成され、固定基板２１１Ｌに対向する可動基板２１２の面（図５では下側の主表面）上には、第４の電極２１９ｂＬが複数、それぞれ第３の電極２１９ａＬに対向する位置に形成される。ここで、第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬのいずれか一方は、電荷を保持した膜を含むエレクトレット電極であり、他方は集電電極である。
【００６５】
第１の電極２１９ａＵ、第２の電極２１９ｂＵ、第３の電極２１９ａＬ、および第４の電極２１９ｂＬはいずれも、固定基板２１１Ｌ、２１１Ｕの面に対して垂直な方向から見たときに、矩形を有しており、略同じ寸法を有している。また、複数の第１の電極２１９ａＵ、複数の第２の電極２１９ｂＵ、複数の第３の電極２１９ａＬ、および複数の第４の電極２１９ｂＬは、可動基板２１２が振動する方向と平行な方向（図において両矢印で示す方向）に並んでいる。
【００６６】
固定基板２１１Ｕと可動基板２１２との間の距離は、回転体の回転中に加わる遠心力によって、可動基板２１２が固定基板２１１Ｕ側に変位したときでも、可動基板１１２が中空に保持されるように設計される。このようにギャップ形成を行うことで、遠心力により固定基板２１１Ｕと可動基板２１２が接触するのを回避することが可能となる。
【００６７】
また、図５に示すように、固定基板２１１Ｌと可動基板２１２により形成されるギャップＧＡは、固定基板２１１Ｕと可動基板２１２により形成されるギャップＧＢよりも小さい。実施の形態１で説明したように、このようにギャップ形成を行うことで、後述するように、可動基板２１２の上側に形成された、エレクトレット電極と集電電極の組における発電を効率よく実施することができ、さらに後述する効果を得ることができる。
【００６８】
次に、振動発電器２１０の動作について説明を行う。
この振動発電器構造２１０における発電の原理は、実施の形態１に示す振動発電器１１０のそれと同様である。但し、発電は、可動基板２１２の上下、即ち、第１の電極２１９ａＵと第２の電極２１９ｂＵとの間、および第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬとの間で行われる。
【００６９】
具体的には、発電は、回転体の回転速度が遅く、遠心力が小さい場合は、ギャップの小さい第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬの間で主に行われる（発電Ａ）。遠心力が増加するに従い、固定基板２１１Ｕと可動基板２１２のギャップが狭まると、発電は、第１の電極２１９ａＵと第２の電極２１９ｂＵの間で主に行われる（発電Ｂ）。そのため、本実施の形態において用いる振動発電器２１０によれば、回転体が回転する際の振動により発電を行う場合、以下のような効果を得ることができる。
【００７０】
（５）発電量をさらに安定させることができる
（５）について詳細な説明を行う。本実施の形態に示す振動発電器２１０では、上述したように固定基板２１１Ｌと可動基板２１２のギャップ（ギャップＧＡ）と固定基板２１１Ｕと可動基板２１２のギャップ（ギャップＧＢ）は、ギャップＧＡ＜ギャップＧＢとなるように構成されている。その結果、回転速度の遅い領域では、発電Ａの方が発電Ｂと比較して大きい。回転速度が増加するに従い、ギャップＧＡが増加して発電Ａは減少し、ギャップＧＢの減少に伴い発電Ｂが増加する。さらに回転速度が増すと、発電Ｂが発電Ａよりも大きい状態となる。したがって、低速回転時には発電Ａを利用し、高速回転時には発電Ｂを利用することにより、回転体の回転速度が変わっても発電量の変化を小さくすることができ、遠心力による出力電力の変動を抑えて、出力をさらに安定にすることが可能となる。
【００７１】
なお、実施の形態１と同様に、第１の電極２１９ａＵは、可動基板２１２の振動方向において、第２の電極２１９ｂＵを超えた領域にまで（第２の電極２１９ｂＵよりも外側にまで）形成している。第１の電極２１９ａＵは、可動基板２１２（特に第２の電極２１９ｂＵ）の振動限界（振動により変位可能な範囲）まで形成してよい。第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬの関係も同様である。
【００７２】
また、可動基板２１２の表面（主表面）の形状は、正方形に限られず、矩形であっても、或いは他の形状であってもよい。
【００７３】
上記において説明しなかった部材または要素は、実施の形態１と同様のものである。例えば、バネ２１５Ｌ、Ｒは、図４で示したアスペクト比の高い構造のものである。尤も、バネ２１５Ｌ、Ｒは、他のバネであってもよい。他のバネを用いる場合でも、図５に示す構成の振動発電器による効果を得ることができる。
【００７４】
３．実施の形態３
実施の形態３として、回転体に設置可能な別の振動発電器を説明する。図６は、実施の形態３に係る振動発電器３１０の構造を示す断面図（図６（ａ））、および可動基板３１２の一部が傾いて回転体の回転軸側に変位した状態を示す断面図（図６（ｂ））である。なお、図６では、簡単のため配線構造などを図示していない。
【００７５】
図６は、図１に記載の振動発電装置に搭載されている振動発電器の他の実施形態を示す断面図である。図６もまた、図１のＡ−Ａ’に沿って切断した断面図であり、可動基板３１２の振動方向および厚さ方向に平行な断面を示している。図６に示す振動発電器３１０は、図５に示す振動発電器２１０とほぼ同じ構成を有する。即ち、振動発電器３１０は、第１の基板としての固定基板３１１Ｌ、第２の基板としての固定基板３１１Ｕ、これらの固定基板を接続する固定構造体３１６Ｌ、Ｒ、可動基板３１２、および固定構造体３１６Ｌ、Ｒに接続され、可動基板３１２を中空に保持するバネ３１５Ｌ、Ｒを有する。
【００７６】
また、図５の振動発電器２１０と同様、振動発電器３１０においても、固定基板３１１Ｕの一方の面（図６では、固定基板３１１Ｕの下側の主表面）には、第１の電極３１９ａＵが形成され、固定基板３１１Ｕに対向する可動基板３１２の面（図６では上側の主表面）上には、第２の電極３１９ｂＵが、それぞれ第１の電極３１９ａＵに対向する位置に形成される。また、固定基板３１１Ｌの一方の面（図６では、固定基板３１１Ｌの上側の主表面）には、第３の電極３１９ａＬが形成され、固定基板３１１Ｌに対向する可動基板３１２の面（図６では下側の主表面）上には、第４の電極３１９ｂＬが、それぞれ第３の電極３１９ａＬに対向する位置に形成される。ここで、第１の電極３１９ａＵと第２の電極３１９ｂＵのいずれか一方、および第３の電極３１９ａＬと第４の電極３１９ｂＬのいずれか一方は、電荷を保持した膜を含むエレクトレット電極であり、他方は集電電極である。
【００７７】
振動発電器３１０が、図５の振動発電器２１０と異なる点は、固定基板３１１Ｌの上側の主表面に、突起体３１３が形成されていることである。突起体３１３は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜を成膜し、パターニングにより形成される。あるいは、突起体３１３は、固定基板をエッチング等により削って形成される。
その他の構造、および動作に関しては、振動発電器２１０のそれらと同様である。
【００７８】
本実施の形態に係る振動発電器３１０によれば、回転体が回転する際の振動により発電を行う場合、以下のような効果を得ることができる。
（６）スティクションの回避
【００７９】
（６）について詳細な説明を行う。本実施の形態に示す振動発電器３１０では、上述したように固定基板３１１Ｌの上面に突起体３１３が形成されている。その結果、可動基板３１２が変形するように変位した場合、あるいはバネ３１５Ｌ、３１５Ｒの一部が変形または変位して、可動基板３１２の面を固定基板３１１Ｌ、３１１Ｕの面と平行に保つことができなくなった場合（図６（ｂ）を参照）、可動基板３１２の周辺部（振動中、大きな加速度を有する部分）が、固定基板３１１Ｌの側に変形または変位したときでも、突起体により変形量または変位量を最小限に抑えることができる。その結果、回転体が通常回転しているときには加わらないような振動（例えば、自動車のタイヤが石ころを踏んだときに加わる振動）が振動発電器３１０に加わっても、第３の電極３１９ａＬと第４の電極３１９ｂＬとの間でスティクションを回避することが可能となる。
【００８０】
本実施の形態においては、固定基板３１１Ｌと可動基板３１２との間のギャップが、固定基板３１１Ｕと可動基板３１２との間のギャップより小さい。スティクションは、固定基板と可動基板との間のギャップが小さいときに生じやすいため、図６においては、突起体３１３を固定基板３１１Ｌの面に形成している。あるいは、突起体は、可動基板３１２の面に設けてもよい。
【００８１】
或いは、突起体は、固定基板３１１Ｕの可動基板３１２に面した面に形成してもよい。あるいはまた、可動基板３１２の固定基板３１１Ｕ側の面（固定基板３１１Ｕ側の主表面）に設けても良い。スティクションはギャップが小さいときにより生じやすいので、突起体は、有利にはギャップの小さい側（固定基板３１１Ｌと可動基板３１２の間）に形成される。
【００８２】
なお、実施の形態１と同様に、第１の電極３１９ａＵは、可動基板３１２の振動方向において、第２の電極３１９ｂＵを超えた領域にまで（第２の電極３１９ｂＵよりも外側にまで）形成している。第１の電極３１９ａＵは、可動基板３１２（特に第２の電極３１９ｂＵ）の振動限界（振動により変位可能な範囲）まで形成してよい。第３の電極３１９ａＬと第４の電極３１９ｂＬの関係も同様である。
【００８３】
また、可動基板３１２の面（主表面）の形状は、正方形に限られず、矩形であっても、或いは他の形状であってもよい。
【００８４】
４．実施の形態４
実施の形態４として、回転体に設置可能な振動発電装置を説明する。図７ａは、実施の形態４に係る振動発電装置４００を示す図である。
図７ａにおいて、振動発電器２１０は、実施の形態２に示すものである。振動発電装置４００において、第１の電極２１９ａＵと第２の電極２１９ｂＵ間には整流回路４０１が接続される。また、第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬ間には別の整流回路４０２が接続される。
【００８５】
このように構成された振動発電装置の動作について説明を行う。
回転体の回転速度が遅い時は、振動発電器２１０からは、第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬの発電量が第１の電極２１９ａＵと第２の電極２１９ｂＵの発電量よりも大きく、整流回路４０２からの出力電圧が整流回路４０１からの出力電圧よりも大きくなる。その結果、負荷へは整流回路４０２の電圧が印加される。また、回転体の回転速度が速い時は、第１の電極２１９ａＵと第２の電極２１９ｂＵの発電量が第３の電極２１９ａＬと第４の電極２１９ｂＬの発電量よりも大きく、整流回路４０１からの出力電圧が整流回路４０２からの出力電圧よりも大きくなる。その結果、負荷へは整流回路４０１の電圧が印加される。
【００８６】
本実施の形態に係る振動発電装置４００によれば、回転体が回転する際の振動により発電を行う場合、以下のような効果を得ることができる。
（７）負荷への電力の安定供給
【００８７】
（７）について詳細な説明を行う。本実施の形態に示す振動発電装置４００では、上述したように、回転体の回転中に得られる２つの出力の内、大きい方を負荷へ供給できるように構成されている。その結果、回転体の低速回転時においても高速回転時においても、比較的一定の電力が負荷に送られ、負荷への電力伝搬の変動を小さくすることが可能となる。
【００８８】
本実施の形態では、隣り合う２つの第１の電極２１９ａＵの中心間の距離、および隣り合う２つの第２の電極２１９ｂＵの中心間の距離、隣り合う２つの第３の電極２１９ａＬの中心間の距離、および隣り合う２つの第４の電極２１９ｂＬの中心間の距離がすべて同じとなるように構成される例を示した。回転体の回転速度の違いによる出力電圧の周波数変動を低減するためには、図７ｂに示す変形例のように、隣り合う２つの第１の電極２１９ａＵの中心間の距離Ｄ１、隣り合う２つの第２の電極２１９ｂＵの中心間の距離Ｄ２、隣り合う２つの第３の電極２１９ａＬの中心間の距離Ｄ３、および隣り合う２つの第４の電極２１９ｂＬの中心間の距離Ｄ４は、Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４となるように設定してよい。この構成により、さらに電力の安定化を図ることができる。
【００８９】
図７ｂに示す振動発電装置４１０は、振動発電器２２０が図示した形態のものである点を除いては図７ａに示すそれと同じである。振動発電器２２０においては、複数の矩形の第１の電極２１９ａＵが互いに平行に、可動基板２１２の振動方向に平行な方向に並べられている。第２の電極２１９ｂＵ、第３の電極２１９ａＬ、および第４の電極２１９ｂＬも同様である。上記のとおり、各基板に形成された電極において、隣り合う２つの電極の中心間の距離は、Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４を満たしている。これは、低速回転時の振動の大きさ（加速度の大きさ）が、高速回転時の振動の大きさよりも小さいことによる。振動の大きさ（加速度の大きさ）がより大きいほど、振動発電器２２０における可動基板２１２が受ける力はより大きくなり、その結果、可動基板２１２はより大きく、即ち、より速く振動することとなる。可動基板２１２の振動速度が大きいほど、振動発電器４１０から出力される電圧の周波数はより高くなり、インピーダンスはより低くなる。
【００９０】
一方、振動発電器と負荷との間でインピーダンスを整合させるためには、振動発電器から出力される電圧の周波数を変動させず、一定とするのが有利である。そこで、図７ｂに示す振動発電器４１０においては、可動基板２１２の振動速度が変化しても、出力電圧の周波数の変化が小さくなるように、高速回転時の発電に用いられる電極の組（具体的には第１の電極および第２の電極の組）において、隣り合う２つの電極の中心間の距離をより大きくし、低速回転時の発電に用いられる電極の組（具体的には第３の電極および第４の電極の組）において、隣り合う２つの電極の中心間の距離をより小さくしている。この構成により、回転体の速度によらず、振動発電器４１０からより安定した電力を得ることができる。
【００９１】
あるいは、図７ｂに示す振動発電器４１０において、矩形の電極の幅を、高速回転時の発電に用いられる電極の組においてより大きくし、低速回転時の発電に用いられる電極の組においてより小さくしてよい。即ち、可動基板の振動方向における、第１の電極の幅、第２の電極の幅、第３の電極の幅、および第４の電極の幅を、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４としたときに、Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４の関係を満たすように、電極を設計してよい。そのような変形例を図７ｃに示す。
【００９２】
図７ｃに示す振動発電装置４２０は、振動発電器２３０が図示した形態のものである点を除いては図７ｂに示すそれと同じである。振動発電器２３０においては、複数の矩形の第１の電極２１９ａＵが互いに平行に、可動基板２１２の振動方向に平行な方向に並べられている。第２の電極２１９ｂＵ、第３の電極２１９ａＬ、および第４の電極２１９ｂＬも同様である。また、上記のとおり、各基板に形成された電極において、第１の電極２１９ａＵの幅Ｗ１、第２の電極２１９ｂＵの幅（Ｗ２）、第３の電極２１９ａＬの幅（Ｗ３）、および第４の電極２１９ｂＬの幅（Ｗ４）は、Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４を満たしている。このように構成することにより、低速回転時には印加される振動が小さく振動体２１２の振幅も小さいが、電極幅（Ｗ３、Ｗ４）が小さいため小振幅でも発電が可能になる。また、高速回転時には印加される振動が大きくなることにより低速回転時に比べ振動体２１２は大振幅で動作することになるため、電極の重なり面積の増減が速くなる。しかしながら、図７ｃに示すような電極構成により、電極幅（Ｗ１、Ｗ２）が大きいため出力される電圧の周期は低速回転時と比べて変化が小さくなる。よって、この変形例によっても、回転体の速度によらず、振動発電器からより安定した電力を得ることができる。
【００９３】
以上において説明した回転体は、例えば、車両用回転体として提供される。車両用回転体は、例えば、二輪車、三輪車、自動車（乗用車、バスを含む）、産業用車両（例えば、トラック）、農業用車両（例えば、トラクター）、建設用車両（例えば、クレーン車）に用いられる回転体である。回転体は、例えば、これらの車両に用いられるタイヤである。あるいは、回転体は、原動機に含まれる回転体であってよく、例えば、エンジンおよび電気モータに含まれる回転体であってよく、あるいは発電機に含まれる回転体であってよい。回転体からの電力は、例えば、回転体それ自体の性能を評価するために用いてよく、具体的には、例えば、タイヤの空気圧をモニタリングして、モニタ結果を送信するために用いてよい。あるいは、回転体からの電力は、光源（例えばＬＥＤランプ）を点灯するために用いてよい。
【００９４】
５．実施の形態５
実施の形態５として、回転体に設置可能な振動発電装置を説明する。図８は、実施の形態５の振動発電装置のブロック図である。図８において、振動発電器は、実施の形態１から実施の形態４で示された振動発電器のいずれか１つを示す。
【００９５】
図８において、振動発電装置５００は、振動発電器５０１、整流回路５０２、電圧変換回路５０３、出力切替回路５０４、蓄電回路５０５、および電圧制御回路５０６からなる。振動発電器５０１から出力された交流電圧は、整流回路５０２により直流電圧に変換される。直流電圧は、電圧変換回路５０３に入力され、振動発電装置５００の出力電圧レベルまで電圧変換し、変換された電圧は、出力切替回路５０４により、電圧制御回路５０６、或いは蓄電回路５０５に入力される。電圧制御回路５０６では、出力電圧が一定となるように電圧制御されて出力される。
【００９６】
以上のように構成された振動発電装置５００の動作について、説明を行う。
振動発電器５０１からは、交流の電圧が出力される。ここでは、出力電圧は正弦波を想定して説明を行うが、実際には振動発電器５０１の出力電圧は、可動基板の振動振幅、可動基板−固定基板間のギャップ、エレクトレット膜の保持電荷量、及び振動発電器５０１から見た外部インピーダンスの大きさなどにより電圧波形は異なる。振動発電器５０１から出力された交流電圧は、整流回路５０２により直流電圧ＶＤＣ１に変換される。直流電圧ＶＤＣ１は、振動発電装置５００の出力電圧レベルＶＤＣ２まで電圧変換回路５０３で電圧変換される。出力切替回路５０４の動作は、振動発電装置５００からの電圧出力が必要ないときは、電圧制御回路５０６には出力を行わず、蓄電回路５０５に発電された電力を蓄える、また、振動発電装置５００からの電圧出力が必要であり、発電量が小さい時には、蓄電回路５０５に蓄えられた電力を出力するように切替を行う。出力切替回路５０４からの出力は、電圧制御回路５０６により所望の出力電圧ＶＯＵＴに制御されて出力が行われる。
【００９７】
また、前述したように、振動発電器５００の出力電圧は、さまざまな要因で変動する。これに対応するため、出力電圧レベルＶＤＣ２は、最終的に出力される電圧ＶＯＵＴよりも若干高い電圧に設定してよい。このように設定を行うことで、微小な電圧変動に対しても、出力電圧は一定とすることが可能となる。例として１．８Ｖの出力を行う場合について説明を行うと、ＶＤＣ２を１．８Ｖに設定した場合、振動発電器の出力電圧が減少すると、振動発電器５００の出力電圧も減少するが、例えば、ＶＤＣ２を２Ｖに設定しておけば、０．２Ｖの電圧減少に対しても十分に制御が可能となるなど、利用上の効果は大きい。
【００９８】
６．実施の形態６
実施の形態６として、回転体に設置可能な振動発電装置を説明する。図９は、実施の形態６の振動発電装置の構造を示すブロック図である。図９において、振動発電器は、実施の形態１から実施の形態４で示された振動発電器のいずれか１つを示す。
【００９９】
図９において、振動発電装置６００は、振動発電器６０１、整流回路６０２、電圧変換回路６０３、出力切替回路６０４、蓄電回路６０５、および電圧制御回路６０６からなる。振動発電器６０１から出力された交流電圧は、整流回路６０２により直流電圧に変換される。直流電圧は、電圧変換回路６０３に入力され、振動発電装置６００の電圧制御可能な電圧レベルに電圧変換し、変換された電圧は、電圧制御回路６０６で所望の電圧となるよう制御され蓄電回路６０５に入力される。出力制御回路６０４では、蓄電回路６０５に蓄えられた電力を負荷の状態に合わせて制御して、出力する。
【０１００】
このような構成を有する振動発電装置６００においても、振動発電装置５００と同様の効果が得られる。振動発電装置６００の動作は、振動発電装置５００のそれと概略同様であるが、電圧制御回路６０６の出力電圧は、蓄電回路６０５への最適な電圧に制御するように設定を行う。また、出力制御回路６０４は、負荷の状態に合わせて振動発電装置６００からの出力を制御する。
【０１０１】
７．実施の形態７
図１０は、自動車に搭載されるタイヤ空気圧モニタリングシステムで使用される通信装置７００のブロック図である。通信装置７００は、例えば、自動車のタイヤが本発明の実施の形態の回転体である場合には、タイヤが発電する電力が供給されて、動作するように構成されている。よって、図１０において、発電装置７０１は実施の形態５、または実施の形態６で示された振動発電装置を示す。
【０１０２】
図１０において、通信装置７００は、振動により発電を行う発電装置７０１、通信装置の主電源、或いは発電装置７０１のサブ電源としての電池７０２、発電装置７０１からの出力と電池７０２からの出力を切り替えて回路部に供給する電源制御部７０３、タイヤの空気圧を測定する圧力センサ７０４、圧力センサからの出力を処理し、通信部に伝える処理部７０５、処理部７０５からの入力信号を高周波信号に変換してアンテナ７０７へ伝える通信部７０６と、アンテナ７０７からなる。
【０１０３】
以上のように構成された通信装置７００の動作について説明を行う。
圧力センサ７０４、処理部７０５、通信部７０６が動作するために必要な電力を、電源制御部７０３により発電装置７０１、或いは電池７０２から供給する。圧力センサ７０４は、タイヤの空気圧を測定し、測定結果を電圧信号に変換して処理部７０５へ入力する。処理部７０５で処理された信号は、通信部７０６へ入力され高周波信号としてアンテナ７０７から伝搬される。
【０１０４】
このように、振動発電装置を通信装置の電源として利用する場合、電池交換等のメンテナンス作業回数を低減することができ、或いは電池交換を不要にすることができる。これらのことは、通信装置それ自体の利便性を向上させるとともに、省資源および環境保護にも寄与する。
【０１０５】
また、本実施の形態では、振動発電装置と電池との併用を行う例を示した。振動発電装置からの出力電力が圧力センサ、処理部、通信部等の回路で消費する電力、および通信に必要な電力を十分にまかなうことができれば、振動発電装置のみを電源として用いてよい。その場合、電池、及び電源制御部が不要となり機器の小型化の点で有利である。
【０１０６】
本実施の形態では、圧力センサのみを装備した通信装置のブロック図を示した。自動車の動作状況を検出して電力制御を行うためのセンサ、及び制御回路が搭載された通信装置においても同様の効果が得られる。
【０１０７】
さらに、本実施の形態では、実施の形態５、または６に示す振動発電装置を用いる例を示したが、回転体の回転に起因して作用する外部からの振動を電力に変換する振動発電装置であれば、他の振動発電装置であっても同様の効果が得られる。
【０１０８】
８．実施の形態８
図１１は、音の出る電子機器８００のブロック図である。図１１において、発電装置８０１は実施の形態５、または実施の形態６で示された振動発電装置を示す。
【０１０９】
図１１において、電子機器８００は、振動により発電を行う発電装置８０１、通信装置の主電源、或いは発電装置８０１のサブ電源としての電池８０２、発電装置８０１からの出力と電池８０２からの出力を切り替えて回路部に供給する電源制御部８０３、外部からの応答（例えば、ボタンプッシュ、傾きなど）を検出するセンサ８０４、センサからの出力を処理し、通信部に伝える処理部８０５、処理部８０５からの入力信号によりスピーカー８０７へ伝える制御部８０６、およびスピーカー８０７からなる。
【０１１０】
以上のように構成された通信装置（電子機器）８００の動作について説明を行う。
センサ８０４、処理部８０５、制御部８０６が動作するために必要な電力を、電源制御部８０３により発電装置８０１、或いは電池８０２から供給する。センサ８０４は、外部からの応答を検出し、検出結果を処理部８０５へ入力する。処理部８０５で処理された信号が所望の値を超えると、制御部８０６へ入力されて、スピーカー８０７から音を出力する。
【０１１１】
このように、振動発電装置を電子機器の電源として利用する場合、電池交換等のメンテナンス作業回数を低減することができ、或いは電池交換を不要にすることができる。これらのことは、通信装置それ自体の利便性を向上させるとともに、省資源および環境保護にも寄与する。
【０１１２】
また、本実施の形態では、振動発電装置と電池との併用を行う例を示した。振動発電装置からの出力電力がセンサ、処理部、制御部等の回路で消費する電力、および通信に必要な電力を十分にまかなうことができれば、振動発電装置のみを電源として用いてよい。その場合、電池、及び電源制御部が不要となり、機器の小型化の点で有効である。
【０１１３】
また、本実施の形態では、実施の形態５、および実施の形態６で示された振動発電装置を用いる例を示したが、回転体の回転に起因して作用する外部からの振動を電力に変換可能な振動発電器であれば、他の振動発電装置であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１１４】
なお、今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の実施の形態に係る回転体は、振動発電器が安定した出力電圧で発電することにより、回転体の回転速度によらず安定した出力電力を電子機器等に与えることができ、有用である。また、本発明の実施の形態に係る回転体は、小電力の無線通信モジュールなどと一体で使用することが可能であり、例えば、タイヤの空気圧センサを備えた車両用タイヤとして、非常に有用である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  振動発電装置を有する回転体
１０１  回転体
１０２  振動発電装置
１１０、２１０、２２０、３１０  振動発電器
１１１、２１１、３１１  固定基板
１１２、２１２、３１２  可動基板
１１５、２１５、３１５  バネ
１１６、２１６、３１６  固定構造体
４００、４１０  振動発電装置
５００  振動発電装置
６００  振動発電装置
７００  通信装置
８００  電子機器
【図１】
2013057897.tif 000003
【図２ａ】
2013057897.tif 000004
【図２ｂ】
2013057897.tif 000005
【図２ｃ】
2013057897.tif 000006
【図２ｄ】
2013057897.tif 000007
【図３】
2013057897.tif 000008
【図４】
2013057897.tif 000009
【図５】
2013057897.tif 000010
【図６】
2013057897.tif 000011
【図７ａ】
2013057897.tif 000012
【図７ｂ】
2013057897.tif 000013
【図７ｃ】
2013057897.tif 000014
【図８】
2013057897.tif 000015
【図９】
2013057897.tif 000016
【図１０】
2013057897.tif 000017
【図１１】
2013057897.tif 000018
【図１２】
2013057897.tif 000019
【図１３】
2013057897.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（２）について詳細な説明を行う。
（１）の説明で述べたように、接線方向の振動は、回転体の回転速度が大きくなると加速度がピークとなる周波数は変化し、また、加速度がピークとなる周波数で共振するように振動発電器の設計を行うと、それ以外の周波数では出力が急激に低下する。接線方向の振動を利用し、加速度が一番小さい周波数で共振するように設計された振動発電器において、回転体の回転速度が変化して加速度がピークとなると、印加される振動（加速度）は設計値よりも10倍大きいものとなると考えられる。設計値の10倍の加速度に耐えうるためには、振動発電器の振動体の大振幅動作に対して弾性歪みを緩和するように、振動発電器を大型化することなどを行わねばならず、デメリットも大きい。さらに、一般に、機械的な共振を利用する振動発電器において、適応可能な周波数範囲は、共振周波数よりも−１０％小さい周波数から１０％大きい周波数までの範囲（０．９×共振周波数〜１．１×共振周波数）である。適用可能な周波数範囲の拡大と、振動による発電量はトレードオフの関係にあり、１０倍もの周波数変化に対応できるものではない。これらのことは、回転体の接線方向の振動を利用する振動発電器は、回転体の回転速度が変化したときにピークがシフトすることも考慮して、加速度の変化が小さい領域で使用されなければならないことを意味する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
第１の電極１１９ａは、可動基板１１２（特に第２の電極１１９ｂ）の振動限界（振動により変位可能な範囲）まで形成してよい。それにより、可動基板１１２が振動している間、第２の電極１１９ｂはすべて発電に寄与することができる。また、それにより、可動基板１１２の振動中、重なっている第１の電極１１９ａと第２の電極１１９ｂの数が増減しないので、発電がより安定化される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
固定基板２１１Ｕと可動基板２１２との間の距離は、回転体の回転中に加わる遠心力によって、可動基板２１２が固定基板２１１Ｕ側に変位したときでも、可動基板２１２が中空に保持されるように設計される。このようにギャップ形成を行うことで、遠心力により固定基板２１１Ｕと可動基板２１２が接触するのを回避することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
図７ｂに示す振動発電装置４１０は、振動発電器２２０が図示した形態のものである点を除いては図７ａに示すそれと同じである。振動発電器２２０においては、複数の矩形の第１の電極２１９ａＵが互いに平行に、可動基板２１２の振動方向に平行な方向に並べられている。第２の電極２１９ｂＵ、第３の電極２１９ａＬ、および第４の電極２１９ｂＬも同様である。上記のとおり、各基板に形成された電極において、隣り合う２つの電極の中心間の距離は、Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４を満たしている。これは、低速回転時の振動の大きさ（加速度の大きさ）が、高速回転時の振動の大きさよりも小さいことによる。振動の大きさ（加速度の大きさ）がより大きいほど、振動発電器２２０における可動基板２１２が受ける力はより大きくなり、その結果、可動基板２１２はより大きく、即ち、より速く振動することとなる。可動基板２１２の振動速度が大きいほど、振動発電器２２０から出力される電圧の周波数はより高くなり、インピーダンスはより低くなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
一方、振動発電器と負荷との間でインピーダンスを整合させるためには、振動発電器から出力される電圧の周波数を変動させず、一定とするのが有利である。そこで、図７ｂに示す振動発電器２２０においては、可動基板２１２の振動速度が変化しても、出力電圧の周波数の変化が小さくなるように、高速回転時の発電に用いられる電極の組（具体的には第１の電極および第２の電極の組）において、隣り合う２つの電極の中心間の距離をより大きくし、低速回転時の発電に用いられる電極の組（具体的には第３の電極および第４の電極の組）において、隣り合う２つの電極の中心間の距離をより小さくしている。この構成により、回転体の速度によらず、振動発電器２２０からより安定した電力を得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
あるいは、図７ｂに示す振動発電器２２０において、矩形の電極の幅を、高速回転時の発電に用いられる電極の組においてより大きくし、低速回転時の発電に用いられる電極の組においてより小さくしてよい。即ち、可動基板の振動方向における、第１の電極の幅、第２の電極の幅、第３の電極の幅、および第４の電極の幅を、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４としたときに、Ｗ１＝Ｗ２＞Ｗ３＝Ｗ４の関係を満たすように、電極を設計してよい。そのような変形例を図７ｃに示す。
【国際調査報告】
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