(57)【要約】      （修正有）【課題】電荷搬送体の形状をＬ字形のような非対称形にしたときその前後で鏡像力が異なる理由を明らかにする。【解決手段】平行電界中に置かれた非対称形導体では、その前面と後面で面積が異なるため、その電荷量が異なり、その結果、前面と後面に作用する静電気力に差が生じる。また、その側面を電界と平行にすることで、側面に働く静電気力を１８０度ごとに相殺できる。  移動体（電荷搬送体）の形状は、前面の面積が大きく、後面の面積が小さく、側面が、電界に平行な、カップ形状がベストである。  静電力は、電界があって電荷の無い場合（電界勾配力）、電界が無くて電荷のある場合（鏡像力）、電界と電荷の両方がある場合（クーロン力）に生じるが、非対称形形状効果はいずれの場合にも生じる。【選択図】図３０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行電界中に置かれた電界の方向の前後で形の異なる無帯電の非対称形移動体、または、無電界中静電誘導または静電分極可能な固定物体と対向して置かれた帯電した非対称形移動体、または略平行電界中に置かれた電界の方向の前後で形の異なる帯電した非対称形移動体の前後に働く静電力に差が生じる現象、非対称形形状効果、を使って該非対称形移動体を電界または対向物体の方向に移動させることを特徴とする、静電加速機、静電モータ、静電発電機等の静電気応用機器。
【請求項２】
請求項１において、該非対称形移動体が電気的導体であること。
【請求項３】
請求項１において、略平行電界の向きが移動方向の途中で定期的に反転すること。
【請求項４】
請求項１において、非対称形移動体は、移動方向に垂直な面が、移動方向最前面では大きく、最後面では小さいこと。
【請求項５】
請求項４において、移動方向に垂直な面以外の面は、移動方向と略平行なこと。
【請求項６】
請求項１において、該非対称形移動体の形状が、基板上に柱を垂直に立てた平ネジ型であること。
【請求項７】
請求項１において、該非対称形移動体の形状が、基板上に円筒または箱を垂直に立てたカップ型であること。
【請求項８】
請求項７において、円筒または箱部分の高さが、基板部分の長さの半分より大きいこと。
【請求項９】
請求項７において、円筒または箱部分のふちの面積が、基板の面積の半分以下であること。
【請求項１０】
請求項１において、略平行電界が、電圧の印加された電極またはエレクトレットとその対向電極で構成され、該非対称形移動体が、これら電極やエレクトレットに開けられた孔を通って移動すること。
【請求項１１】
請求項１において、該固定対向物体が接地された電極であり、該非対称形移動体は、該電極に開けられた孔を通って移動すること。
【請求項１２】
請求項１において、該非対称形移動体に帯電された電荷が、該非対称形移動体が、電圧の印加された電極またはエレクトレットとその対向電極の間で、対向電極に近接して置かれ、一時的に同通されたときに、静電誘導で、対向電極から該非対称形移動体に注入された電荷であること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、非対称形形状効果、すなわち、左右非対称形移動体に作用する静電気力が左右で異なる現象を利用する静電発電機、静電モータ、静電加速器に関するものである。特に、非対称形移動体の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、静電発電機においては、電荷搬送体を、搬送電荷に作用する電界によるクーロン力に抗して、静電エネルギー的により高い位置に搬送するために、機械的なエネルギーが使用されていた。【０００３】  これにたいして、本発明者は、先に、機械的エネルギーに代えて、電気的エネルギーの一種である鏡像力が使用できることを発見し、その方法装置を出願した。（特許文献１、２、３、４、５）
【特許文献１】特開２００２−１６５４６８
【特許文献２】特開２００４−１０４８６４
【特許文献３】特開２００３−１６４１６８
【特許文献４】ＷＯ  ０１／２２５６５  Ａ１
【特許文献５】特開２００６−３２５３９４
【０００４】    その中で、特に特許文献５に記載された静電発電機が、本発明を除いては、技術的に一番進歩しているものなので、その概要を説明する。図３３がその鏡像力を使う静電発電装置の正面図である。図３３において、記号１は、対象空間に必要な電界を形成するための誘導子（電界形成源＝電界形成電極、またはそれに代わる電界形成エレクトレット）であり、記号２は、１とともに電界を形成するための対抗電極である。また、記号３の電荷搬送体に電荷を供給するための電荷供給電極にもなる。電荷搬送体３は導電性の左右反転Ｌ字形状平板で電気的にフロート状態にある。一方、電荷供給電極２は接地されている。記号４は、搬送された電荷を回収するための電荷回収電極で、接地されている電荷供給電極２よりも搬送される電荷に対してエネルギーの高い電位（この場合は、搬送電荷の極性が負だったので−１００Ｖであった。）にある。記号５はシールド電極で、接地電位に保たれていて、電界形成電極１の形成する電界が、電荷搬送体３の経路に及ぶのを防止している。【０００５】  図３３において、電荷搬送体である無帯電の左右反転Ｌ字形状導電性平板３は、左から右に向かって水平に移動し、電荷供給電極２の真上で、誘導電荷を注入されて帯電する。その後、該電荷に、その空間の電界が作用する電界力と、該電荷と対向電極２及び、電荷回収電極４との間に発生する鏡像力を受けて、加減速されながら、水平に移動を続ける。  そして、電荷回収電極対４内で、搬送した電荷をほとんど、放出して実質無帯電となり、次の電荷供給電極２に向かってさらに移動を続ける。【０００６】  この移動過程において、帯電した電荷搬送体３が受ける静電力を、電荷搬送体３の形状をいろいろ変えながら、二次元差分法でシミュレーションして求めた。シミュレーションの詳細は、特許文献５に記載したのでここでは省略し、結果の概要のみ紹介する。まず最初に、球状や、箱状の立体的な対称形電荷搬送体３では、電荷注入を受けるときの電位がプラス側に高すぎて、マイナス側の電荷回収電極４まで到達できないことが分かった。そこで、注入時の電位を下げるために、板状の電荷搬送体３を試みたところ、より近くまでは行くがやはり到達できないことが分かった。【０００７】  そこで、板状の電荷搬送体を真ん中で折ってＬ字形にし、その垂直部分を前方に、水平部分を後方にしたところ、電荷回収電極まで到達でき、静電発電が可能になった。搬送体形状をＬ字型にして成功した理由は、シミュレーションの結果から、搬送体３上の電荷と、電荷回収電極４との間に働く前方鏡像力が、対向電極２との間に働く後方鏡像力より大きかったためと分かった。しかしながら、Ｌ字形にしたとき、何ゆえ、前方に引かれる鏡像力と、後方に引かれる鏡像力が違ったのか、その理由が分からなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】    そこで、本発明の第一の目的は、電荷搬送体の形状をＬ字形のような非対称形にしたとき、何ゆえ、その前後で鏡像力が異なるのか、その理論を明らかにすることである。第二の目的は、その理論により、電荷搬送体の形状として、Ｌ字形以上の有効なベストの形状を発見することにある。第三の目的は、その理論を、鏡像力のみならず、他の静電気力にも適応して、すべての静電気力を利用できるようすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  １、非対称形の静電気現象を探し、そこに働いている静電気力をシミュレーションで求めて、非対称形のＬ字型電荷搬送体に働く静電気力と比較する。
２、非対称形形状に作用する静電力がその形状の異なる部分で何ゆえ差があるのか、その原理が判明した時点で、その原理に基づいて最適形状を予測し、それをシミュレーションで確認する。
３、その原理を、鏡像力以外の静電気力にも適応して、非対称形状が同様に効果があることをシミュレーションで確認する。
【発明の効果】
【００１０】    １、平行電界中に置かれた非対称形導体では、その前面と後面で面積が異なるため、その電荷量が異なり、その結果、前面と後面に作用する静電気力に差が生じることがわかった。また、その側面を電界と平行にすることで、側面に働く静電気力を１８０度ごとに相殺できることも分かった。
２、上記理論から、移動体（電荷搬送体）の形状は、前面の面積が大きく、後面の面積が小さく、側面が、電界に平行な、カップ形状がベストであることが分かった。（従来例のＬ字形状は、カップの一部分であった。）
３、静電力は、電界があって電荷の無い場合（電界勾配力）、電界が無くて電荷のある場合（鏡像力）、電界と電荷の両方がある場合（クーロン力）に生じるが、非対称形形状効果はいずれの場合にも生じることが分かった。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１１】    左右非対称形の電荷搬送体を使用した場合に、何ゆえ、左右の鏡像力が異なるのかその理由を明らかにするためのヒントを探して、左右非対称形に関する既存の静電気の問題を大学生向きの電磁気学演習等で探した。その結果、意外なことに、すべて対称形を扱った問題のみで、非対称形に関する問題はなかった。そこで、さらに、静電気ハンドブック等で、広く探したところ、搬送体の形状ではないが、それが存在する空間の電界が、左右非対称の現象があった。電界勾配力である。【００１２】    電界勾配力に関して、静電気学会編集の新版静電気ハンドブックＰ．１１９６には、次のように述べられている。「図１において、分極電荷量は正負とも等しいが、電界が不平等であるため正電荷に働く力の方が負電荷に働く力より大きい。結果として正味の力は中心電極の方向に働く、この例では中心電極に負の電圧を加えているが、この極性が逆になっても作用する力はやはり中心電極の方向である。すなわち、つねに電界の強いほうへ引かれる。」
なお、同書には、不平等電界中に置かれた、無帯電の微小誘電体球に作用する電界勾配力の近似式が記載されているが、球以外の形状に関しては記載がない。【００１３】    そこで、球以外の形状に関する電界勾配力を、特許文献５と同様に、二次元差分法のシミュレーションで求めることにした。但し、円柱形状を扱えるように、特許文献５で行った、ＸＹ二次元ではなく、軸対称二次元で行った。その方法の詳細は、特許文献５で記載した静電気学会誌に紹介されている。また、問題を簡単にするために、誘電体ではなく導体に限ることとした。なお、軸対称二次元の場合、不平等電界は、軸に向かって収束していくので、収束電界と呼ぶことにする。そして、その対比として、平等電界は電気力線が軸と平行になるので、平行電界と呼ぶことにする。【００１４】    図１の形状は、二次元シミュレーションでは扱えないので、図２のように変更した。すなわち、半径ｒ１、ｒ２の２枚の円板電極１、２を同一軸上に、距離ｄ離して対置させ、両円板電極に、電源よりＶボルトの電圧を印加した。この結果、両電極間には、半径の大きな円板電極１より、半径の小さな円板電極２に向かって収束する収束（不平等）電界が形成される。この収束電界中に、半径ｒ３、長さｗの円柱状導体３を図のように同軸上においた。電界中の導体表面には正負等量の電荷が静電誘導で発生する。この電荷量を図３に示すように、円柱の左側面、右側面、円周面で、それぞれｑ１、ｑ２、ｑ３とする。また、各面の電界をＥ１、Ｅ２、Ｅ３とする。この結果、各面に働く静電気力ｆは、（１）式で求められる。
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なお、図から明らかなように、円周方向に働く力ｆ３は、１８０度ごとに相殺されるので、該円柱に働く円周方向の力は結局ゼロになる。軸方向の力は、左向きのｆ１と右向きのｆ２なので、ｆ２がｆ１より大きければ、該円柱状導体は右方向に移動する。【００１５】    シミュレーションの具体的な構成を図４に示す。シミュレーションの対象空間は、長さ２５００μｍ、半径１５００μｍの円筒空間である。この空間を、ｚ軸方向に、５０μｍごと、ｒ（周）方向も５０μｍごとに分割した。シミュレーションでは、この空間の各点の電位を求める訳であるが、軸対称二次元の場合、軸から同一距離の地点の電位はすべて等しくなる。例えば、ｚ軸上１４５０μｍで、軸から５０μｍ離れた円周上の電位はすべて等しくなる。
ｚ軸上９５０μｍの地点に半径２５０μｍの円板電極１を置き、そこから６００μｍ離れた、ｚ＝１５５０μｍの地点に半径１５０μｍの円板電極２を置いた。【００１６】    円板電極１に＋６００Ｖを印加し、円板電極２を接地して、その間に収束電界を形成した。その時の、ｚ軸から０〜５０μｍ、５０〜１００μｍ、１００〜１５０μｍ間の電界を、円板電極１よりの距離に応じて図５に示す。この図から、両円板電極間で、左電極１から右電極２の中間地点までは電界は少し下がっているが、そこから徐々に強くなり、最後は急激に強まることが分かる。これは、長さ３００μｍの円柱状導体３を置く前の状態であるが、それを置いた時の、その左右両面の電界がこの図から推定できる。例えば、円柱状導体３の左側面を、左電極１からｚ軸上５０μｍの位置の置いたとき、その左右側面の電界は、図５の５０μｍと３５０μｍの電界を比較することで、左側面の電界が、右側面の電界よりわずかに大きくなるだろうと推定できる。しかしながら、そこから右に５０μｍ進むと、逆に右の電界が少し強くなり、それから右に進むごとに、左右の電界の差はどんどん広がることが推定できる。
実際には、円柱状導体３を置いたときは、そこに向かって電界は集中するので、左右の電界とも大きくなり、シミュレーションしてみると、左右の電界の差は円柱状導体３がないときよりより広がった。
なお、電界は、通常通りに、２点間の電位差をその間の距離（５０μｍ）で除して求めた。【００１７】    半径１００μｍ、長さ３００μｍの円柱状導体３を、左電極１より、５０、１００、１５０、２００、２５０μｍの位置に置いた時の左右面の電界の差と、その時の静電力を図６に示す。図６より、静電力は左右電界の差に正比例せず、むしろ、その約１．５乗で大きくなっていくことが分かる。導体表面の静電力は（１）式のように電界に正比例するので、この結果は、左右面の電荷量ｑ１、ｑ２が変わっていることを意味している。【００１８】    しかしながら、円柱状導体３は無帯電なので、誘起される正負電荷量は等しいはずである。それが、左右面で異なるのは、誘起された正負電荷のうち、円周面でなく側面にある比率が正負電荷で異なることを意味している。そこで、正負電荷のうち側面に存在する割合をシミュレーションで求めた。その結果を図７に示す。なお、電荷量ｑは（２）式で求めた。
ｑ＝σＳ＝ε０ＥＳ    （２）
σ：面電荷密度
Ｓ：側面面積
ε０：誘電率
Ｅ：側面電界
図７より、円柱状導体３が、左電極１より、５０、１００、１５０、２００、２５０μｍの位置に移動し、その左右の電界差が大きくなるとともに、左側面に集まる負電荷の割合は大幅に減少し、逆に、右側面に集まる正電荷の割合は大幅に高くなりついにはすべての正電荷が右側面に集中することが分かる。【００１９】    この状態を、図８に模式的に示す。図８において、左大円板電極１上の１７個の正電荷より、右小円板電極２上の１７個の負電荷に向かって１７本の電気力線が収束しながら伸びている。実際には、電気力線はこのように直線にならないが、ここでは、模式的に簡略化して直線で示す。両電極間に、円柱状導体３を置くと、左電極１より発した１７本の電気力線のうち、７本が、円柱導体３の左側面に当たり、ここに７個の負電荷を誘起させる。また、４本は上下に分かれて２本ずつ円周にあたり、ここに４個の負電荷を誘起させる。すなわち、合わせて１１個の負電荷が円柱導体３に誘起される。残りの６本の電気力線は、円柱導体４に当たることなくその横を抜けて直接右電極２に到達する。
円柱導体３に当たった１１本の電気力線の延長線上、円柱導体３の右側面に１１個正電荷が誘起され、そこから１１本の電気力線が発して、また、右電極２に向かい、その負電荷に至る。すなわち、円柱導体３の左側面に７個の負電荷、円周面に４個の負電荷、右側面に１１個の正電荷が静電誘導で発生したわけである。この結果、負電荷の左側面集中率は、６４％、正電荷の右側面集中率は１００％となる。図７に示すシミュレーションの結果は、それぞれ４８％と７９％で、ほぼ同じ結果である。故に、実際にもこのような現象が起きると考えられる。【００２０】    電気力線を図８のように引くと、円柱導体３の円周に誘起した４個の負電荷にも、斜めに左に引く静電気力が加わり、左右の静電気力の差はなくなるように見える。実際、静電誘導で発生した正負の電荷のペアに入る、または出て行く電気力線の角度は等しいので、その正負電荷に働く静電力の水平成分は等しく、向きが逆なので、互い相殺して、結局、該円柱導体３に働く水平方向の静電力はゼロになる。
しかしながら、導体の場合には、図９に模式的に示すように、導体表面の電荷は、静電気力の加わった方向に瞬時に移動するので、結局、電気力線が垂直に入る位置で電荷は止まり静電気力はそこに垂直に働くことになる。故に、円柱導体３で、正負同量の電荷が静電誘導されても、左側面にある負電荷が、右側面の正電荷より少なければ、円周に誘起された電荷に働く水平方向の静電気力はないので、全体として、右方向に働く静電気力がまさり、円柱導体３は右方向に移動する。【００２１】    すなわち、収束電界中に置かれた無帯電の対称形導体が、電界の収束する方向に動く。
故に、電界勾配力の原理は、
１、移動方向の左右の面で電界に差がある。
２、移動方向の左右の面で電荷量にも差がある。
３、移動方向に水平な面では移動方向の静電力がない。
ことの３点になる。
この原理は、収束電界中に平行に置かれた円柱状導体のみならず、他の形状にも、誘電体にも適応できるがその詳細な説明は省略する。【００２２】    収束電界中に置かれた対称形導体に作用する電界勾配力の原理は明らかになったので、次に、この対比として、平行電界中に置かれた非対称形導体に作用する静電力を求めて見る。その際、より近い状態で対比させるため、図８に示す収束電界を平行電界に変換し、円柱導体３も、その変換の割合で変形させて、非対称形にする。【００２３】    収束電界を平行電界に変換するためには、電気力線がお互いに軸に平行になるまで、収束している側を広げてやればよい。具体的には、図８において、小半径電極２を、大半径電極１と同じ大きさになるまで、図１０のように広げてやればよい。このとき、両電極の中間に置いた円柱の側円も、その地点の電気力線と同じ割合で広げると、その形状は円錐台になる。すなわち、電界は収束型から平行型になったが、導体の形状は、左右対称形の円柱より左右非対称形の円錐台になった。数学的には、この変換は等価と考えられるので、図１０の非対称形円錐台状導体は、図８の対称形円柱状導体と同様に右に移動すると考えられる。【００２４】    しかしながら、円錐形を軸対称差分法で扱うのは難しいため、これを、図１１に示すように、直径の異なる３枚の円板を重ねてシミュレーションを行った。図１１において、各円板の半径は、左は図８の円柱と同じ１００μｍで、真ん中は１５０μｍ、右は２００μｍである。また、各円板の厚さは、１００μｍとし、全体の長さは、図８の円柱と同じ３００μｍとした。以下、これを擬似円錐台と呼ぶ。【００２５】    この状態で、擬似円錐台導体３の左右の側面の電界と電荷量を、円柱導体と同様にシミュレーションで求めた。なお、平行電界は、半径２５０μｍの２枚の電極板を６００μｍ離して対置させ、左電極に＋６００Ｖを加え、右電極を接地して形成した。以下、同様である。
その結果を、平行電界中の円柱導体（左右対称形）、収束電界中の円柱導体（左右対称形）と並べて、図１２、図１３に示す。なお、図示していないが、平行電界中の円柱導体の結果は、図１０の平行電界中に、図８の円柱導体をおいて求めた。【００２６】    平行電界中に、対称形の円柱を置いた場合には、その左右両面の電界も、帯電量も完全に等しい。一方、収束電界中に、対称形の円柱を置いた場合は、電界も、帯電量も、電界が収束する方向の面、すなわち右面が大きい。これに対して、平行電界中に、非対称形の擬似円錐台を置いて場合は、電界は、半径の小さな左面が大きく、電荷量は半径の大きい右面が大きい。なお、平行電界中なのに、左右で電界が異なるのは、導体が置かれるとそこに電界が集中するからである。集中の程度は、導体が小さいほど大きくなる。その結果、半径の小さな左面により電界が集中し、右面より電界が強くなったのである。【００２７】    電界と電荷量より（１）式で求めた、それぞれの場合の、左右面の静電力を図１４に示す。平行電界中に対称形導体（円柱）を置いた場合は、その左右の面に働く静電気力は等しい。左右の面に働く静電気力は、左面では左方向に、右面では右方向に働く。故に、この場合は、左右の静電気力が相殺し、結局、軸方向に働く力はなく、該円柱状導体は動かない。なお、周方向に働く静電気力も１８０度ごと相殺されるので、周方向にもうごくことはない。これに対して、収束電界中に、対称形導体（円柱）を置いた場合は、右面の静電気力が左面より強い。また、平行電界中に、非対称形導体（擬似円錐台）を置いて場合も、右面の静電気力が左面より強い。この結果、収束電界中の対称形導体が、電界が収束する方向に、移動するように、平行電界中の非対称形導体も、その形状が大きな方向に移動する。【００２８】    ただし、その原理が完全に同じわけではない。収束電界中の対称形の場合は、電界も、電荷量も、右面が大きく、周方向に働く力は相殺されてゼロであったが、平行電界中の非対称形の場合は、電界は左面が強く、電荷量は右面が多かった。周方向の力が相殺されてゼロになるのは同じである。
すなわち、収束電界中の対称形には必ず、収束する方向に静電気力が働くが、平行電界中の非対称形では、左右で、電界と電荷量の大小関係が逆なので、常に右に動く保障はない。電荷量は、その面の面積に比例するので、電界の差よりも、電荷量の差が大きくなるように、右面の面積を十分広く取ることが必要である。
この結果、その形状を非対称形とすることで、平行電界中でも、収束電界中と同様に、無帯電の導体が、移動できることが分かった。この現象を、以下、非対称形状効果、その力を、非対称形状力と呼ぶこととする。なお、この現象は、導体のみならず、誘電体にも適応できるが複雑になり、また効果も小さくなるのでその説明は省略する。
従来例として紹介した特許文献５で、静電搬送体の形状をＬ字形して初めて静電発電機が可能になったのはこの効果と考えられる。【００２９】    ところで、図１２、１３の電界と電荷量の表示において、非対称形（擬似円錐台）の場合、その左向き３面の内の最左面の値を表示した。なぜなら、その左向き静電力はほとんどこの値で決まるからである。図１５に示すように、該擬似円錐台の３個の左向き面の電界と電荷量は最左面が他の２面より格段に大きくその掛け算としての静電力は他の２面は非常に小さく、特に、第３段面は実質ゼロである。
第２段面、第３段面の静電力が小さいのは、図１１に模式的に示したように、そこに向かう電気力線が、その途中で、曲がって周面に入り、これら２、３段面に到達できないからと考えられる。【００３０】    第２段面の静電力は小さいながらも少しあり、第３段面の静電力が実質ゼロであると言う結果から、第２段面を右に後退させて第３段面と合体させると左方向の静電力はさらに小さくできると考えられる。この形状を図１６の上段に示す。基板円板の中心に円柱を立てた形状になる。以下、この形状を、平ネジ型と呼ぶ。また、この変形として、中心に円柱を置く代わりに、基板円板に同一直径の円筒を乗せた形状が考えられる。これを、図１６の下段に示す。以下、この形状をコップ型と呼ぶ。【００３１】    静電力は電荷量に比例し、電荷量はその面の面積に比例するので、最左面３１の面積が小さいほど左方向の静電気力は小さくなるはずである。その結果、右面３４に働く右向きの静電気力より、左向きの静電気力を差し引いた総合静電力はより大きくなるはずである。そこで、この推定を確認するために、最左面３１の面積を変えて、左右面３１，３４の電界と電荷量をシミュレーションし、左右の静電気力を求めて、総合静電気力を計算した。その結果を、図１７、１８、１９に示す。
なお、平ネジ型では、円柱の半径を変えて、カップ型では、円筒の壁の厚さを変えて、最左面の面積を変えた。【００３２】    図１７に示されるように、総合静電力は、平ネジ型でもカップ型でも、右面３４に対する最左面３１の面積率が小さくなるほど大きくなる。面積率が１００％から５０％くらいまでは、平ネジ型でもカップ型でも、面積率の減少に伴って総合静電力は大きくなる。しかしながら、５０％〜０％では、カップ型では引き続きどんどん大きくなるのに対して、ネジ型ではあまり増加しない。
この原因を調べるために、両型の最左面３１の静電力を求めて図１８に示した。両型とも、面積率が高くなるとともに最左面３１の静電気力は単調に増加し、両型缶に差がないことが分かった。すなわち、ここに原因はない。
そこで、基板円板の左面３３の静電力を求めて図１９に描いた。カップ型では、面積率に係らず、実質ゼロであるのに対して、平ネジ型では、３０％以下で、急激に増加しているのが分かる。【００３３】    この結果から、平ネジ型では、円柱が細くなり、その頂点の面積が狭くなるほどそこに働く静電力は小さくなるが、逆に、基板円板の左面３３の静電力が大きくなり、その和である左向きの静電力の減少はあまり起こらず、その結果、総合静電力の増加は少なくなったと考えられる。
面積率が下がったとき、平ネジ型では、基板円板の左面３３の静電力が大きくなり、カップ型では実質ゼロのままだったのは、図２０に模式的に示すように、平ネジ型では、円周面３２より遠い電気力線が円周面３２に曲がって入ることなく、基板円板の左面３３に到達したのに対して、カップ型ではそれが内外円周面３５、３２に入ったためと考えられる。【００３４】    以上の結果から、非対称効果を大きくして、より大きな非対称力を得るためには、移動体の形状は、平ネジ型よりカップ型がよく、さらに、最左面３１の面積が小さいほどよいと結論できる。【００３５】    そこで、次に、カップ型の円筒部分３２の高さを変えてシミュレーションしその最適値を求めた。対象とした形状を図２１に示す。すなわち、直径４００μｍ、厚さ５０μｍの基板円板の上に、直径４００μｍ、壁厚１０μｍの円筒を乗せた形である。この円筒の高さを０から２５０μｍまで５０μｍ刻みで変えて、各面の静電力を求めた。その結果を、図２２、２３、２４に示す。
図２２は総合静電力の結果で、円筒の高さが高いほど総合静電力が大きくなることが分かる。図２３は、円筒左側の開口部のふち３１に働く静電力で、これも円筒が高いほど大きくなっている。図２４は、カップの内底面、すなわち、基板円板の左向き面３３に働く静電力で、円筒の高さが１００μｍ以上で非常に小さくなり、２００μｍ以上では実質ゼロになることが分かる。【００３６】    以上の結果をまとめると、円筒部分が高いほど、その開口部のふち３１に電界はより集中し、左方向に働く静電力は大きくなるが、それ以上に、カップの外底面３４に働く右方向の静電力が強くなるので、総合的に右方向への静電力が大きくなる。逆に、円筒部分が低くなり、その高さが、内底面の半径の１／２以下になると、カップの内底面３３に働く左方向の静電力が無視できなくなる。１／２以上、理想的には、半径以上あれば、この力は実質ゼロとなる。【００３８】    そこで、内底面の半径が１９０μｍのカップ型導体では、円筒部分の高さを２５０μｍとする。また、その厚さは、図１７で明らかなように薄いほどよいが、実現性を考えて１０μｍとする。基板円板の直径は、円筒の直径と同じ４００μｍとし、その厚さは、静電力に影響が少ないので、安定性を考えて５０μｍとする。この形状を、以下に述べる静電応用機器の、移動体の最適形状とする。その材質は、軽い金属がよい、そこでアルミとする。アルミの比重は２．７なので、質量は、２．５２Ｅ−８［ｋｇ］となる。【００３９】    移動体の最適形状が決まったので、次に、どのくらいの力が得られるかシミュレーションで求める。図２５に示すように、最適形状のカップ型移動体３を、電界形成電極１と、対向電極２Ｌの形成する電界中に置く。カップ型移動体は、無帯電で、もちろん導体である。電界形成電極１を挟んで、その反対側にも、第二の対向電極２Ｒを置く。該三電極は、いずれも、半径２５００μｍの薄い（計算上はゼロ）円板で、その中心に、直径４２０μｍの孔を有している。該三電極を図のように、同一軸上に、それぞれ１２００μｍづつ離して並べる。両側の、対向電極２Ｌ、２Ｒを接地し、真ん中の電界形成電極１に、＋１２００Ｖを印加する。この結果、この空間には、電界形成電極１から、両側の対向電極２Ｌ、２Ｒに向かって、電気力線がほぼ平行に伸びる擬似平行電界が形成される。その平均的な強さは、１．０Ｅ＋６［Ｖ／ｍ］である。【００４０】    図２５に示すように、カップ型移動体３を、左対向電極２Ｌより少し離して、同軸上に置く。カップ型移動体は導体なので、静電誘導により、その表面に正負等量の電荷が現れる。その開口部（最左側面、以下カップ型に関しては最左側面を開口部と呼ぶ。）３１が、左対向電極面２Ｌより５０μｍの時、±３．０９Ｅ−１２［Ｃ］の電荷が誘起し、その正電荷のうち約１１％が開口部３１に現れ、その負電荷のうち、約６２％が、右側面３４（外底面、以下カップ型に関しては右側面を外底面と呼ぶ。）に現れる。その他の正電荷は、円筒内外円周面３２、３５の左側に、負電荷は右側に現れる。このとき、開口部３１の正電荷には、これを左方向に引く静電力が加わる。その大きさは、０．５６Ｅ−６［Ｎ］である。一方、外底面３４の負電荷には、右方向に、１．６��Ｅ−６［Ｎ］の静電力が加わる。円筒部分の電荷には円周方向に均等に静電力が加わり１８０度ごとに互いに相殺するので結局円周方向には力は働かない。左右の静電気力の差は、１．０９Ｅ−６［Ｎ］なので、この力が、カップ型移動体に加わって、カップ型移動体は右方向に移動する。【００４１】    カップ型移動体は、右に５０μｍ静電力で引かれる間に、１．０９Ｅ−６［Ｎ］ｘ５０Ｅ−６［ｍ］＝５，５Ｅ−１１［Ｊ］のエネルギーを受ける。このエネルギーが運動エネルギーになると、カップ型移動体の速度が速くなる。初速度が、１．０００ｍ／ｓｅｃだとすると、１．００２ｍ／ｓｅｃになる。
５０μｍ右に移動した地点で受ける静電力は、すこし大きくなり、１．１９Ｅ−６［Ｎ］
になる。こ
５０μｍ移動するごとに、シミュレーションを行って、受ける静電力を求めると図２６のようになる。この図より、しばらく、ほぼ一定の静電力を受けながら移動するが、電界形成電極１に接近したとき、その力は急激に弱くなることが分かる。特に、カップの外底面３４が、電界形成電極１と並んだとき、静電力の向きは逆転して左方向に働くことが分かる。【００４２】    しかしながら、この地点をすぎると、静電力はまた右向きになる。そして、どんどん大きくなって、開口部３１が、電界形成電極１と並んだとき、最大になる。その後、開口部３１が、電界形成電極面１より右に５０μｍすすんだ地点で、最初に、開口部３１が、左対向電極２Ｌより右に５０μｍ進んだ地点と同じ静電力になる。その後は、まったく同じ経過をたどる。つまり、電界の向きが逆転しても、該カップ型移動体と、その左右の電極との位置関係が同じならば、受ける静電力は同じになる。
そして、２４００μｍ進んで、右対向電極２Ｒの右５０μｍに出て、スタートと同じ状態に戻る。なお、図示していないが、右対向電極２Ｒの先１２００μｍ離れた位置に次の電界形成電極が置かれている。この２４００μｍ間移動する間に、該カップ型移動体３が、受けるエネルギーは、２．５Ｅ−９［Ｊ］で、それをすべて運動エネルギーにすると、速度は、１．０９ｍ／ｓｅｃになる。【００４３】    電界形成電極１と対抗電極２を１２００μｍ（１．２ｍｍ）ごとの交互に１ｍに渡って並べると、その間に、該カップ型移動体の受けるエネルギーは１．０３Ｅ−６［Ｊ］になる。それをすべて運動エネルギーに変換すれば、速度は、９．０ｍ／ｓｅｃになる（注、初速度は１０ｍ／ｓｅｃ）。電極を、直線で並べる代わりに、円形に並べれば、何周も回転させて、さらに速い速度を得ることができる。これは静電加速機である。電界形成電極１に印加する電圧を変えることで、速度を、任意に制御できる点が特に優れている。
この原理（非対称形状効果）は、装置の大きさによらず成立するので、ｍ単位の大きな静電加速機からμｍサイズの目に見えない微小な静電加速機まで作製することができる。
【実施例２】
【００４４】    次に、図２５において、電界形成電極１に換えてエレクトレット１Ｅを置いた。エレクトレット１Ｅは定電荷で、定電圧が印加された電界形成電極１のように常に定電位にはならないが、ほぼ同一の電位にすることは可能である。今回は、エレクトレット１Ｅの電荷密度を適正に選ぶことで、その電位を＋１２００Ｖ強とした。導体のカップ型移動体３が接近するとその電位は少し低くなって、＋１２００Ｖ弱になる。
この状態で、さきほどと同様に、非対称形移動体３が５０μｍすすむごとの、そこに加わる静電力をシミュレーションで求めた。その結果を、図２７に示す。図２６に示した定電位電源の場合と少し異なり、無帯電のカップ型移動体３がエレクトレット１Ｅに接近するにしたがって右に引く静電力は強くなる。しかしながら、移動体の開口部３１がエレクトレット面１Ｅと並んだとき反転して左向きになるのは同じである。その後は、図２６とよく似た推移をたどる。【００４５】    ２４００μｍ移動して、スタート地点と同じく対向電極の右５０μｍに戻るまでに与えられるエネルギーは、２．５Ｅ−９［Ｊ］である。移動距離が１ｍでは、１．０４Ｅ−６［Ｊ］となり、これをすべて運動エネルギーに変換すると、その速度は、９．０８ｍ／ｓｅｃになる。
しかしながら、エレクトレットの電荷密度を変えることはできないので、任意の速度が必要な静電加速機には不向きである。この場合は、移動速度は、そのままで、受けた静電力をすべて外部に向けて、外部の物体を移動させる方が適している。すなわち、静電モータである。その応用例としては、例えば、小さな時計である。時計の針は、一定の速度で、できれば永久に移動させればよいので最適である。エレクトレットは永久ではないが、現在のよい物は、１００年程度その電荷を維持すると考えられている。
【実施例３】
【００４６】    次に、エレクトレット１Ｅを電極板に戻し接地した。すなわち、接地した０Ｖの、穴あき電極板２Ｌ、２Ｍ、２Ｒを１２００μｍ間隔で３枚並べたことになる。（図２５参照）  すべての電極の電位が０Ｖで等しいのでこの間には電界がない。これによって、非対称形形状効果が鏡像力を使用する場合でも効果があることが明らかになる。
実施例１，２では、それぞれ、＋１２００Ｖの印加された電極と、電位が約＋１２００Ｖのエレクトレットと、対向する接地電極間に略１．０Ｅ＋６［Ｖ／ｍ］の電界が形成されていた。そして、該電界中に、無帯電のカップ型移動体を置いて、そこに誘起される正負等量の電荷に作用する静電力を計算した。今回は、無電界なので、同じカップ型移動体に、誘起電荷程度の電荷を与えて、その電荷と、対向電極に誘起される異極性電荷との間に作用する静電力を求める。この力は、鏡像力と呼ばれている。
実施例１で、無帯電のカップ型移動体が、対向電極より右５０μｍに置かれた時、そこに誘起された電荷は、±３．０９Ｅ−１２［Ｃ］であった。そこで、＋６．０Ｅ−１２［Ｃ］の電荷を与えることとする。【００４７】    この電荷を有するカップ型移動体３が、上記無電界の空間中を移動するとき、そこに働く鏡像力をシミュレーションで求めた（図２８参照）。まず、左対向電極２Ｌの右５０μｍの位置に来たとき、それに作用する総合静電力を同様に求めると、左向きであった。しかしながら、さらに５０μｍ進むともう右向きに反転した。その後は、右向きの静電力がドンドン増加して、その外底面３４が、真ん中の接地電極２Ｍに５０μｍまで接近した時最大になった。そして、外底面３４が、中接地電極２Ｍと並ぶと、急に小さくなった。そして、カップ型移動体３が、中電極２Ｍの孔２１を抜ける間は、作用する静電力は非常に小さく、開口部３１が、中接地電極２Ｍと並んだとき、実質ゼロとなった。その後、中接地電極２Ｍを抜けて５０μｍ進むと最初の状態に戻り、その後の静電力は、まったく同じ変化をたどる。この間は、左接地電極２Ｌと中接地電極２Ｍ間を移動するときと同じなので図示していない。【００４８】    実施例１、２と同様に、該カップ型移動体が、２４００μｍ移動するとき、鏡像力によって与えられるエネルギーは、９．０Ｅ−１０［Ｊ］である。故に、１ｍの間、同様にこのエネルギーを与えられるとすると、その速度は、５．４ｍ／ｓｅｃになる。さらに速い速度まで加速するためには、与える電荷を増やせばよい。ゆえに、与える電荷量が、容易に正確に決まるよい方法があれば静電加速機にすることも可能である。また、実施例２と同様に、速度は増加させずに与えられたエネルギーで外の物体を移動させれば静電モーターとなる。
その際、１ｍ間に得られる静電エネルギーは３．７Ｅ−７［Ｊ］である。
ただし、エレクトレットの場合は、電荷が高抵抗の絶縁体、例えば、テフロン（デュポン社の商品名）、の中に閉じ込められているので、電荷のリークは問題にならないが、金属表面の電荷は、相対的にリークしやすく、半永久的な時計をつくることはできない。しかしながら、実施例１，２のように、電界を形成するための、電源も、エレクトレットもいらないので、間単に正確にリーク電荷を補充する方法があれば、この方式が、もっとも、簡単でコストもかからない静電モーターになる。
【実施例４】
【００４９】    次に、実施例３の中接地電極２Ｍに換えて、実施例２で使用したエレクトレット１Ｅを復活させた。（図２５参照）また、実施例３と同様に、カップ型移動体３には電荷を与えた。すなわち、今回は、電界中を帯電体を移動させることとなる。これによって、非対称形形状効果がクーロン力を使用する場合でも効果があることが明らかになる。
カップ型移動体３に電荷を与える装置、例えば、コロナ放電器を別に設けることも可能だが、装置を簡単にするために、エレクトレットの正電荷によって、対向電極に誘起された電荷の一部を、カップ型移動体３に電荷注入させて帯電させることとした。その方法は、非常に簡単で、左対向電極２Ｌの孔２１のふちに、長さ５０μの柔らかい糸電極２２を付けて置くだけである。この状態で、カップ型移動体３は、左対向電極２Ｌの孔２１を抜ける間接地されていて、そこに左対向電極２Ｌに誘起された負電荷の一部が注入される。そして、カップ型移動体３の、開口部３１が、孔２１から５０μｍ離れたとき、糸電極２２との接触が断たれて、電気的にフロート状態になり、注入された負電荷は、そのままカップ型移動体３に残される。【００５０】    この状態で、カップ型移動体３に注入された電荷を求めたところ、−５．２Ｅ−１２［Ｃ］であった。そこで、エレクトレット電界中で、この電荷を持って移動するカップ型移動体３に作用する静電力を求めたところ、図２９のようになった。この図より、エレクトレット１Ｅの左側を走行中は、右向きの力が働くが、右側に出ると、逆に左向きに引き戻す力が働いていることが分かる。しかしながら、右向きの力の方が、左向きの力より全体にかなり大きい事も図２９で明らかである。これも、移動体の形状をカップ型にした効果、非対称形形状効果、である。図示しないが、これを左右対称形の円柱状にすると、右向きの力と、左向きの力は完全に等しくなる。【００５１】    カップ型移動体３が、２４００μｍ移動する間に得るエネルギーは、２．６Ｅ−９［Ｊ］である。このエネルギーを使って、実施例１〜３のように、静電加速器や静電モータを作ることができる。しかしながら、このエネルギーを使って、負帯電カップ型移動体３を、０Ｖ以下の電位地点まで運び、そこで搬送された電荷を回収することもできる。これは、静電発電機の原理そのものである。電荷量ｑが、−５．２Ｅ−１２［Ｃ］であり、その搬送に使えるエネルギーｗが２．６Ｅ−９［Ｊ］なので、次式より
2008005690.tif 000004
搬送可能電位差Ｖは、−５０５Ｖである。すなわち、この構成で５００Ｖの静電発電機が可能である。しかしながら、実際には、空気抵抗や摩擦抵抗等の補償にこのエネルギーの一部を回さなければならない。そこで、２５０Ｖの発電機のシミュレーションを次のように行った。【００５２】    図３０に示すように、右対向電極２Ｒの位置に、それに代えて、−２５０Ｖの電圧が印加された幅６００μｍの円筒状電荷回収電極４を置いた。これは、ファラデーゲージで、その内部に入った導体の電位は同じ−２５０Ｖとなる。この状態で両者を、糸電極で同通させると、導体中の電荷はすべて周りの円筒電極に移動する。このようにして、搬送された電荷を回収することができる。回収された電荷は図示しないコンデンサーに蓄えられて後日電力として使用される。１００％電荷を回収するためには、導体の周りを完全に覆わなければならない。しかし、それでは、大きな装置になってしまうため、幅３００μｍのカップ型移動体に対して、幅６００μｍの円筒状回収電極を設置した。不完全なファラデーゲージではあるが。これでも９７％の電荷回収ができる。【００５３】    −２５０Ｖの回収電極を置いた状態で、さきほどと同様に、注入電荷量を求めた。−５．２Ｅ−１２［Ｃ］だったのが、−４．５Ｅ−１２［Ｃ］に減っていた。これは、０Ｖの対向電極２Ｒに換えて、−２５０Ｖの回収電極４を置いたため、エレクトレット１Ｅの正電荷より左右均等に走っていた電気力線が、右に向かうのが増えて、エレクトレット１Ｅの左側の電界が弱くなったためである。
この状態で、−４．５Ｅ−１２［Ｃ］の電荷を乗せたカップ型移動体（電荷搬送体）３に働く静電力を求めた。その結果を、図３１に示す。図３０と同様に、エレクトレット１Ｅの左側では、右に引く強い静電力が働き、左側では左に引き戻そうとする弱い静電力が働いている。そして、最後、円筒状の回収電極の内部に入ると、静電力はほとんどゼロになる。内部に、ほとんど電界がないためである。【００５４】    カップ型移動体（電荷搬送体）３がちょうど電荷回収電極４の真ん中にきたとき、図示しない糸電極が、両者を同通するようにしておくと、カップ型移動体（電荷搬送体）の電位は−２５０Ｖになり、内部に残る電荷は、−１．４Ｅ−１３［Ｃ］だけになる。約−４．４Ｅ−１２［Ｃ］、率にして９７％の電荷が回収できたことになる。
この電荷は、元は、電位０Ｖの位置にいたので、搬送された電位差は、−２５０Ｖである。また、搬送され回収された電荷量は約−４．４Ｅ−１２［Ｃ］なので、両者の掛け算で、約１．１Ｅ−９［Ｊ］の静電エネルギーが生み出されたことになる。【００５５】    小さなエネルギーではあるが、エレクトレットの電荷密度を高める、電極間隔を狭める、この間に１個ではなく数個の電荷搬送体を置く、電荷搬送体の移動速度を上げる等々の手段で、一桁二桁高い発電も可能である。また、このユニットを多数連結して大きな電力を得ることもできる。逆に、本方式は基本的に大きさによらず成立するので、ｍｍ単位ではなく、μｍ単位で設計して、ＩＣ上に載せて、計算用、メモリー用のエネルギーを直接供給することも可能である。また、材料もプロセスも、基本的に安全で、なんら副産物も生成しないので、体内に埋め込んで人体にエネルギーを供給することも可能である。
【実施例５】
【００５６】    実施例１〜４では、左対向電極２Ｌ、電界形成電極１またはエレクトレット１Ｅ、右対向電極２Ｒまたは電荷回収電極４を同軸上に並べ、その中心の孔２１を通してカップ型移動体（電荷搬送体）３を移動させたが、別の配置も可能である。例えば、図３２に示すように、軸にエレクトレット１Ｅを形成し、カップ型移動体３を囲う円筒電極２を接地して、ここから電荷注入で、カップ型移動体３を帯電させることもできる。この配置では、カップ型移動体３の円周面３２と、接地円筒電極２の内表面が大面積で近接対向するので電荷注入量が大きくなる。ただし、エレクトレット軸が通り抜けられるように外底面３４に孔３６を開けなければならないので、その分、右に向かう静電力は小さくなる。
カップ型電荷搬送体３は、軸に沿って右に移動し、円筒形の電荷回収電極４の中に入る。電荷回収電極４の中心にある軸も導体で、電荷回収電極と同電位になっている。なお、記号５は、シールド円板電極である。該シールド電極は、エレクトレット１Ｅの電位で、カップ型電荷搬送体３の搬送路に電界が形成されないようにしている。その結果、無電界に近い弱い電界中を、カップ型帯電体が進むので、これは実施例３と基本的には同じである。【００５７】    移動体の形状は、カップ型がベストと考えられる。しかし、使用方法に応じて、実施例５のように、底面に孔をあけることもできる。また、製造の容易さを考えると、マス型や、板を折ったＬ字型でもよい。
左右非対称で、片方の面の面積が、反対側の面の面積より大きければ、どんな形状でも使用可能である。また、実施例では、その材質はアルミとしたが、軽量化、コストダウンのためには、導電性樹脂や、表面導電加工した樹脂を使うこともできる。なお、以上すべて導体で説明したが、原理的には、このような形状の誘電体を使うことも可能である。その場合でも、左右の静電力に差ができ、該誘電体は移動する。
平行電界は、実施例に示したように、電圧が印加された電極と、対向電極（通常接地）で形成するか、エレクトレットと対向電極で形成する。無電界は、接地電極同士を対向させるか、実施例５のように、電界形成電極またはエレクトレットの電位をシールド電極でシールドして形成する。収束電界を使うことは工業的には考えられないが、原理的には、収束電界と、左右非対称形移動体を組み合わせて、その左右に働く静電力の差をさらに拡大することができる。その場合、収束電界は、半径の異なる電極を対向させてその間に電位差を与えることで容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】  電界勾配力の説明図
【図２】  電界勾配力をシミュレーションするための電極円板とフロート円柱の配置図
【図３】  フロート円柱の各面の電界と電荷と静電力の説明図
【図４】  シミュレーション空間と２枚の電極円板と円柱の格子図
【図５】  半径の異なる２枚の円板電極で形成される収束電界のグラフ
【図６】  収束電界中の無帯電円柱左右面電界差と円柱に加わる静電力の関係を示すグラフ
【図７】  収束電界中の無帯電円柱に誘起される電荷のうち左右側面が占める割合を示すグラフ
【図８】  収束電界中に置かれたフロート円柱の誘起電荷の分布と周囲の電気力線を示す模式図
【図９】  導体表面には電気力線が垂直に入る現象の説明図
【図１０】  収束電界の収束側を軸対称に広げて平行電界とし、同時に、円柱も同じ割合で広げて円錐台とする模式    図
【図１１】  軸対称二次元差分法シミュレーション用に円錐台を半径の異なる円板の三段重ねに変換した模式図
【図１２】  平行電界中の円柱、平行電界中の三段円板、収束電界中の円柱の左右側面の電界を示すグラフ
【図１３】  平行電界中の円柱、平行電界中の三段円板、収束電界中の円柱の左右側面の誘起電荷量を示すグラフ
【図１４】  平行電界中の円柱、平行電界中の三段円板、収束電界中の円柱の左右側面に働く静電力を示すグラフ
【図１５】  平行電界中の三段円板の各段の、電界、電荷量、電界を示すグラフ
【図１６】  平ネジ型およびカップ型移動体の模式図
【図１７】  平ネジ型とカップ型移動体の最左面面積率と総合静電力の関係を示すグラフ
【図１８】  平ネジ型とカップ型移動体の最左面面積率と最左面静電力の関係を示すグラフ
【図１９】  平ネジ型とカップ型移動体の最左面面積率と中段面静電力の関係を示すグラフ
【図２０】  平ネジ型とカップ型移動体で中段面静電力が異なる理由を示す模式図
【図２１】  カップ型移動体のひとつの最適形状を示す寸法入り正面図
【図２２】  平行電界中の無帯電カップ型移動体の内壁の高さと総合静電力の関係を示すグラフ
【図２３】  平行電界中の無帯電カップ型移動体の内壁の高さと最左面静電力の関係を示すグラフ
【図２４】  平行電界中の無帯電カップ型移動体の内壁の高さと内底面静電力の関係を示すグラフ
【図２５】  電界形成電極（またはエレクトレット、または接地電極）とその左右の対向電極とカップ型移動体の配置を示す模式図
【図２６】  電界形成電極が形成する略平行電界中に置かれたカップ型移動体の位置とそれに働く総合静電力の関係を示すグラフ
【図２７】  エレクトレットが形成する略平行電界中に置かれたカップ型移動体の位置とそれに働く総合静電力の関係を示すグラフ
【図２８】  無電界中の帯電カップ型移動体の位置とそれに働く総合静電力の関係を示すグラフ
【図２９】  エレクトレットが形成する略平行電界中に置かれた帯電カップ型移動体の位置とそれに働く総合静電力の関係を示すグラフ
【図３０】  電界形成用エレクトレットと対向電極と電荷回収電極とカップ型移動体の配置を示す模式図
【図３１】  対向電極とエレクトレットと回収電極の形成する略平行電界中の帯電カップ型移動体の位置と総合静電力の関係を示すグラフ
【図３２】  電界形成用エレクトレットをカップ型移動体の移動軸に設けた静電発電機の模式図
【図３３】  Ｌ字形移動体を使用する静電発電機の模式図（従来例）
【符号の説明】
【００５６】１、電界形成電極
１Ｅ、エレクトレット
２、対向（接地）電極
２Ｌ、左対向（接地）電極
２Ｒ、右対向（接地）電極
２Ｍ、中接地電極
２１、対向（接地）電極の中心孔
２２、対向（接地）電極に設けられた電荷注入用糸電極
３、移動体（電荷搬送体）
３１、左右非対称移動体の最左側面（小面積側面）、カップ型移動体の開口部
３２、左右非対称移動体の外円周面
３３、左右非対称移動体の左二段面、カップ型移動体の内底面
３４、左右非対称移動体の右側面（大面積側面）、カップ型移動体の外底面
３５、カップ型左右非対称移動体の内円周面
３６、カップ型移動体外底面の孔
４、電荷回収電極
５、シールド電極
【図１】
2008005690.tif 000005
【図２】
2008005690.tif 000006
【図３】
2008005690.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008005690.tif 000011
【図８】
2008005690.tif 000012
【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】
2008005690.tif 000020
【図１７】
2008005690.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2008005690.tif 000025
【図２２】
2008005690.tif 000026
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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