(57)【要約】【課題】  振動が小さくても発電電圧を大きくすることが可能であり、発電効率を高めることが可能な振動による発電機を提供する。【解決手段】  振動エネルギーから電気エネルギーに変換する機構を備えた振動発電機において、電力を出力するか出力しないかのスイッチを具備し、前記スイッチの制御は、振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期により、電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行うことで実現する。【効果】  本発明によれば発電機の効率を上げることが可能であり、外部からの電力供給無く、電池の交換の手間も無い電子機器を提供することが可能である。【選択図】  図１
2005130624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発電部と、
該振動発電部を制御する制御回路と、
前記振動発電部の出力に基づき前記制御回路にクロックを供給するカウンタとを具備して成り、
前記制御回路は、振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行い、
該周期的な制御によって振動エネルギーを電気エネルギーに変換することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電力を出力するか出力しないかを切り替えるスイッチを更に具備して成り、
前記スイッチは、前記振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で前記電力を出力する期間と前記電力を出力しない期間とが切り替わるように周期的に制御されることを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記周期的な制御は、前記振動の振幅が大きいときには前記電力を出力する期間を大きくし、前記振動の振幅が小さいときには前記電力を出力しない期間を大きくする制御であることを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項２または３のいずれかにおいて、
前記振動の周期を計測する回路を更に具備して成り、
前記スイッチの制御は、ＭおよびＮを０以上の整数としたとき、前記電力を出力する期間を前記振動の周期のＭ倍の期間とし、前記電力を出力しない期間を前記振動の周期のＮ倍の期間とする周期的な制御であることを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記Ｍは１であり、前記Ｎは1以上１００以下であることを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記周期的な制御は、前記振動の振幅が大きいときにはＮを小さくし、前記振動の振幅が小さいときにはＮを大きくする制御であることを特徴とする発電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換する圧電素子を更に具備して成ることを特徴とする発電装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換する容量素子を更に具備して成り、
前記容量素子は、前記振動エネルギーに基づく静電容量の変化によって前記電気エネルギーを発生させることを特徴とする発電装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換する誘導素子を更に具備して成り、
前記誘導素子は、前記振動エネルギーに基づく電磁誘導によって前記電気エネルギーを発生させることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
発生した前記電気エネルギーを充電するコンデンサを更に具備することを特徴とする発電装置。
【請求項１１】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記振動エネルギーは共振現象により増幅され、増幅された前記振動エネルギーが前記電気エネルギーに変換されて発電することを特徴とする発電装置。
【請求項１２】
振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方法であって、
前記振動エネルギーの基となる振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行い、
該周期的な制御によって前記電気エネルギーを発生させることを特徴とする発電方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記電力を出力するか出力しないかをスイッチによって切り替える発電方法であって、
前記スイッチは、前記振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で前記電力を出力する期間と前記電力を出力しない期間とが切り替わるように周期的に制御されることを特徴とする発電方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記周期的な制御を行うステップは、
前記振動の振幅が大きいときに前記電力を出力する期間を大きくするステップと、
前記振動の振幅が小さいときに前記電力を出力しない期間を大きくするステップと
を含んで成ることを特徴とする発電方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４のいずれかにおいて、
前記周期的な制御を行うステップは、ＭおよびＮを０以上の整数としたとき、
前記電力を出力する期間を前記振動の周期のＭ倍の期間とするステップと、
前記電力を出力しない期間を前記振動の周期のＮ倍の期間とするステップと
を含んで成ることを特徴とする発電方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記Ｍは１であり、前記Ｎは1以上１００以下であることを特徴とする発電方法。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記周期的な制御を行うステップは、
前記振動の振幅が大きいときにＮを小さくするステップと、
前記振動の振幅が小さいときにＮを大きくするステップと
を含んで成ることを特徴とする発電方法。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれかにおいて、
圧電素子を用いて前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換することを特徴とする発電方法。
【請求項１９】
請求項１２乃至１７のいずれかにおいて、
容量素子を用いて前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換する発電方法であって、
前記容量素子は、前記振動エネルギーに基づく静電容量の変化によって前記電気エネルギーを発生させることを特徴とする発電方法。
【請求項２０】
請求項１２乃至１７のいずれかにおいて、
誘導素子を用いて前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換する発電方法であって、
前記誘導素子は、前記振動エネルギーに基づく電磁誘導によって前記電気エネルギーを発生させることを特徴とする発電方法。
【請求項２１】
請求項１２乃至１７のいずれかにおいて、
発生した前記電気エネルギーをコンデンサに充電することを特徴とする発電方法。
【請求項２２】
請求項１２乃至１７のいずれかにおいて、
共振現象を用いて前記振動エネルギーを増幅し、
増幅された前記振動エネルギーを前記電気エネルギーに変換して発電することを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動エネルギーから電気エネルギーに変換する機構を備えた発電機に関し，例えば，振動がある場所に取り付けてバッテリが不要な電子装置を動作させるのに適用して有効な発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動エネルギーから電気エネルギーに変換する機構を備えた発電機に関しては、従来、圧電素子を用いた発電機がある（例えば、特許文献１参照）。また、静電容量の変化から発電する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４９３８８号公報
【０００４】
【非特許文献１】アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン・ヴイ・エル・エス・アイ・システムズ、ヴォル９、ナンバー１、２００１年、６４頁から７６頁まで (IEEE Transaction on VLSI Systems. Vol.9, No.1, 2001, pp.64-76)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の振動エネルギーから電気エネルギーに変換する発電機では、振動の毎周期において振動エネルギーを電気エネルギーに変換していた。この方法では、振動振幅が小さい場合について十分な配慮がなされておらず、発電電圧が十分に得られないという問題があった。
【０００６】
電圧が低い場合には昇圧するという手段もあるが、電圧の変換において損失があるという問題があり望ましい手段ではない。また、発電電圧が低い場合には整流回路における損失が大きくなるという問題もある。これは、整流回路ではある一定の電圧が必要であり、発電の電圧が低いほど整流の効率が悪くなるためである。
【０００７】
本発明の目的は，振動により発電する発電機であって、振動の振幅が小さくても発電電圧を大きくすることが可能である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】
上記の目的を達成するために本願によって開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０００９】
すなわち、本発明の発電装置は、振動エネルギーから電気エネルギーに変換する発電機において、電力を出力するか出力しないかのスイッチを具備し、前記スイッチの制御は、振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期により、電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の発電装置は、振動エネルギーから電気エネルギーに変換する発電機において、電力を出力するか出力しないかのスイッチと、振動の周期を計測する回路とを具備し、前記スイッチの制御は、電力を出力する期間を振動の周期のＭ倍の期間とし、電力を出力しない期間を振動の周期のＮ倍の期間とする周期的な制御を行うものでもよい。
【００１１】
具体的には、本発明の発電装置は、振動発電部と、振動発電部を制御する制御回路と、振動発電部の出力に基づき制御回路にクロックを供給するカウンタとを具備して成り、制御回路は、振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行い、周期的な制御によって振動エネルギーを電気エネルギーに変換することを特徴とする。
【００１２】
この場合、電力を出力するか出力しないかを切り替えるスイッチを更に具備して成り、スイッチが、振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で電力を出力する期間と電力を出力しない期間とが切り替わるように周期的に制御されるよう構成すれば好適である。
【００１３】
また、この場合、周期的な制御は、振動の振幅が大きいときには電力を出力する期間を大きくし、振動の振幅が小さいときには電力を出力しない期間を大きくする制御であれば好適である。
【００１４】
振動の周期を計測する回路を更に具備して成り、スイッチの制御が、ＭおよびＮを０以上の整数としたとき、電力を出力する期間を振動の周期のＭ倍の期間とし、電力を出力しない期間を振動の周期のＮ倍の期間とする周期的な制御であれば好適である。
【００１５】
この場合、Ｍが１であり、Ｎが１以上１００以下であれば好適である。
【００１６】
また、この場合、周期的な制御は、振動の振幅が大きいときにはＮを小さくし、振動の振幅が小さいときにはＮを大きくする制御であれば好適である。
【００１７】
本発明の発電装置は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する圧電素子を更に具備して成るものであってもよいし、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する容量素子を更に具備して成り、その容量素子が、振動エネルギーに基づく静電容量の変化によって電気エネルギーを発生させるものであってもよいし、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する誘導素子を更に具備して成り、その誘導素子が、振動エネルギーに基づく電磁誘導によって電気エネルギーを発生させるものであってもよい。
【００１８】
本発明の発電装置は、発生した電気エネルギーを充電するコンデンサを更に具備するものであってもよい。
【００１９】
本発明の発電装置は、振動エネルギーが共振現象により増幅され、増幅された振動エネルギーが電気エネルギーに変換されて発電する構成であれば好適である。
【００２０】
本発明の発電方法は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方法であって、振動エネルギーの基となる振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行い、その周期的な制御によって電気エネルギーを発生させることを特徴とする。
【００２１】
この場合、電力を出力するか出力しないかをスイッチによって切り替える発電方法であって、スイッチが、振動の周期の２倍以上かつ１００倍以下の周期で電力を出力する期間と電力を出力しない期間とが切り替わるように周期的に制御されるものであれば好適である。
【００２２】
周期的な制御を行うステップが、振動の振幅が大きいときに電力を出力する期間を大きくするステップと、振動の振幅が小さいときに電力を出力しない期間を大きくするステップとを含んで成るものであれば好適である。
【００２３】
周期的な制御を行うステップは、ＭおよびＮを０以上の整数としたとき、電力を出力する期間を振動の周期のＭ倍の期間とするステップと、電力を出力しない期間を振動の周期のＮ倍の期間とするステップとを含んで成るものであれば好適である。
【００２４】
この場合、Ｍが１であり、Ｎが１以上１００以下であれば好適である。
【００２５】
周期的な制御を行うステップは、振動の振幅が大きいときにＮを小さくするステップと、振動の振幅が小さいときにＮを大きくするステップとを含んで成るものであれば好適である。
【００２６】
本発明の発電方法は、圧電素子を用いて振動エネルギーを電気エネルギーに変換するものであってもよいし、容量素子を用いて振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方法であって、その容量素子が、振動エネルギーに基づく静電容量の変化によって電気エネルギーを発生させるものであってもよいし、誘導素子を用いて振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方法であって、その誘導素子が、振動エネルギーに基づく電磁誘導によって電気エネルギーを発生させるものであってもよい。
【００２７】
本発明の発電方法は、発生した電気エネルギーをコンデンサに充電するものであってもよい。
【００２８】
本発明の発電方法は、共振現象を用いて振動エネルギーを増幅し、増幅された振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電するものであれば好適である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば，振動の振幅が小さいときにも発電電圧を増加することが可能である。これにより、整流回路での損失と充電回路での損失を抑えることができ、発電の電力を有効に活用することが可能な振動による発電機を提供することができる。
【００３０】
発電機の効率が上がることで、バッテリ不要な電子機器を駆動することが可能であり、外部からの電力供給無く、電池の交換の手間も無い電子機器を提供することが可能である。
【００３１】
これにより、所望の電圧以上の発電が可能であり、整流回路での損失を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は本発明の一実施例である発電機の機能構成図を示す。ここで、１０１は振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電、１０２は振動の周期を計測するカウンタ、１０３は１０２のカウンタ出力により１０１の振動発電の電力を出力するか出力しないかの制御をするスイッチである。本実施例では、振動の周期を計測し、電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行う。
【００３４】
図２は図１における振動発電１０１の一実施例である圧電素子を用いた発電機を示す。２０１はバイモルフの形状をした圧電素子、２０２は錘、２０３、２０４は電極、２０５は振動している装置である。ここでは、振動振幅がｙ０で振動している装置に圧電素子を取り付け、圧電素子の先端には錘２０２が付けられており、ｘ０の振動振幅で振動している状態を示している。このとき、圧電素子２０１には振動による応力が加わり、圧電効果により電極２０３、電極２０４に交流電圧が発生する。発電量を最大にするためには、圧電素子２０１のバネ定数と錘の質量で決まる共振周波数と振動している装置２０５の振動周波数が一致していることが望ましく、圧電素子２０１の形状と錘２０２の質量を調整することで達成することが可能である。
【００３５】
また、振動している装置としては、例えば、家電品、産業機械、自動車などがある。振動による発電機をこれらの装置に取り付けることにより、電源配線が引き回せないところであっても電子機器を動作させることが可能となる。
【００３６】
本実施例では、圧電素子を用いた振動エネルギーを電気エネルギーに変換する例を示したが、本発明を実施するには圧電素子を用いた例に限定されるものではなく、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する方法としては、静電容量の変化を利用した方法、電磁誘導による方法などを使うことも可能である。
【００３７】
図３は振動発電により生成した交流電圧を整流と充電を行い電力を供給するための回路の一実施例を示す。３０１は振動発電の等価回路を、３０２は振動発電の電力を出力するか出力しないかの制御をするスイッチ、３０３は整流回路、３０４は発電電力を充電するコンデンサである。振動発電３０１は、交流電圧電源３１２と電源内部抵抗３１１で表され、例えば図２での電極２０３と電極２０４から見た発電部分に相当する等価回路である。スイッチ３０２は、例えばＭＯＳトランジスタにより実現することが可能であり、ＭＯＳトランジスタを使用することで高速にスイッチングすることが出来る。また、整流回路３０３はＰＮダイオード、ショットキーダイオード、または、ＭＯＳトランジスタを用いて構成することが可能である。
発電により発生する電圧Ｖ０は、コンデンサ３０４の両端の電圧Ｖ１よりも高くなければ整流回路を通ることが出来ないため電力として取り出すことが出来ない。実際には、整流回路３０３での電圧損失があるため、発電により発生する電圧Ｖ０はコンデンサの両端の電圧Ｖ１に整流回路３０３での電圧損失を加えた値より大きくなければならない。一般に、整流回路３０３での電圧損失はシリコンによるダイオードで構成した場合には、ダイオード２個分の電圧損失があるため１．４Ｖから１．６Ｖ程度の値になる。電圧Ｖ０が低い場合には、整流回路３０３での電圧損失は大きくなり、例えば、電圧Ｖ０が２．０Ｖ、整流回路３０３での電圧損失は１．６Ｖとすると、電圧Ｖ１は０．４Ｖになってしまい、電圧による損失は８０％にも及ぶ。
【００３８】
図４は本発明の効果を説明する図であり、時間による振動子の振幅を表している。図４（ａ）は従来の方法、図４（ｂ）は本発明の方法を示す。従来の振動による発電方法である振動の毎周期で発電を行う方法では、例えば図２による圧電素子での発電では、振幅ｘ０は発電を行っていないときの振幅よりも小さくなっているという点に本発明者等は着目し、図４の（ｂ）に示すように、電力を取り出さない期間を設けることで、電力を取り出すときの振幅が大きくなることを見出した。これにより、発電電圧が高くなり電源としての効率を高めることが可能である。図４（ｂ）の例では３周期に１周期期間だけ電力を生成することで、電力を取り出さない期間に振幅が増大していることが分かる。
【００３９】
図５はＮ周期に１周期期間だけ電力を生成する場合の出力電圧Ｖ１を表している。ここで、従来方式の発電電圧Ｖ０は２．０Ｖ、整流回路での電圧損失は１．６Ｖという条件である。Ｎは大きすぎても飽和してしまうが、出力電圧は広い範囲で制御可能であることが分かる。Ｎの上限としては、振動の共振におけるＱ値の３分の１以下の値にすることが望ましいことが本発明者等の検討から分かっている。したがって、Ｑ値として１００程度の値を仮定するとＮは３０程度までとることが出来る。すなわち出力電圧Ｖ１は従来技術では０．４Ｖであったものを本発明により１．３Ｖぐらいまで大きくすることが可能である。これから、整流回路での損失を考慮すると、本発明により発電効率は従来の３倍以上に向上することが可能である。
【００４０】
電力を取り出す期間が短くなると得られる電力が減少してしまうのではないかという心配があるが、実際には電力を取り出す期間が短くなっても得られる電力が減少することは無いことを本発明者等は見出した。このことについて以下に詳しく説明する。なお、ここでは発電により生成する電力を計算する。すなわち、整流回路の損失は含まれない。
まず、外部振動の振幅をｙ０、共振による振幅をｘ０とすると、常時エネルギーを取り出した場合の電力ｐｏｗｅｒは次式で与えられる。
【００４１】
【数１】
2005130624.tif 000003
【００４２】
ここで、ｋは振動のバネ定数、ｆは振動の周波数である。ここでは、平衡状態において振幅ｘ０で振動している系において、毎周期ｙ０分のエネルギーが取り出せるモデルを仮定している。
一方、ｎ周期に１周期期間だけ電力を生成する場合の電力ｐｏｗｅｒは次式で与えられる。
【００４３】
【数２】
2005130624.tif 000004
【００４４】
ここで、ｎ周期に１周期期間だけ電力を生成するため、電力としてはｎ分の１になる効果も含まれている。また、電力を生成した直後は振幅が平衡状態の振幅ｘ０に戻る条件を仮定している。電力を取り出さない期間は振幅が線形に増加するモデルを仮定しているが、ｎが振動のＱ値の３分の１程度までの値であれば誤差は許容できる。この式の上では、ｎが大きいほど電力が大きくなるが、実際には電力を取り出さない期間の振幅の増加は飽和してしまうのでそのようなことは無い。
【００４５】
前記２式の比率を取ると、
【００４６】
【数３】
2005130624.tif 000005
【００４７】
となる。ｙ０とｘ０の比は振動のＱ値に依存するが、ｘ０はｙ０の数十倍以上になるのが普通である。結論としては、ｎが振動のＱ値の３分の１程度までの値であれば、生成する電力は変わらないと言える。電力を生成する期間と電力を生成しない期間の切り替え周期としては、振動の周期の１００倍以下の周期で行うことが望ましい。
【００４８】
以上の結果から、本発明によれば、生成する電力を変えることなく電圧を変えることが可能であり、整流回路での損失を低減することで、発電全体の効率を上げることが可能である。
【００４９】
本発明の制御は振動振幅の大きさによって変えるようにしても良い。例えば、Ｎ周期に１周期期間だけ電力を生成する制御において、振動の振幅が大きいときにはＮを小さくし、振動の振幅が小さいときにはＮを大きくする。すなわち、振幅が小さいときには電圧を上げるように制御する。従来方式では、一度大きな振幅でコンデンサに充電してしまうと小さな振幅では電圧が低いためにコンデンサに充電することができず、振動エネルギーを効率良く利用することが出来ないという問題がある。本発明の方式によれば振幅が小さい時にも電圧を上げることが可能であり、振動エネルギーを効率良く利用することが可能である。
【００５０】
図６は本発明の他の一実施例である発電機の機能構成図を示す。ここで、６０１は振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電、６０５は振動発電とは独立した発振器、６０２は発振器６０５の周期を計測するカウンタ、６０３は振動発電６０１の電力を出力するか出力しないかの制御をするスイッチである。本実施例では、振動の周期とは独立した発振器の周期を計測し、電力を出力する期間と電力を出力しない期間とを切り替える周期的な制御を行う。
【００５１】
本発明を実施するには、振動による発電の電力を出力するか出力しないかの制御は振動周期に正確に同期している必要はないため、本実施例のように独立した発振器により制御することも可能である。このようにすることで、振幅が変動する振動発電の周期を計測する必要が無いため容易に制御が可能である。
【００５２】
本実施例においても、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する機構としては、圧電素子を用いた場合、静電容量の変化を用いた場合、電磁誘導を用いた場合のそれぞれに適用できることは言うまでも無い。
【００５３】
図７は本発明の他の一実施例である発電機の機能構成図を示す。ここで、７０１は振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電機、７０２は発電機７０１の周期を計測するカウンタ、７０３は振動発電７０１の電力を出力するか出力しないかの制御を行う回路である。本実施例では、発電機の出力に別途スイッチを設けなくとも出力のオン、オフを切り替える方法である。
【００５４】
図８は図７による制御方式を実施する発電機７０１の実施例である。ここで、８０１は振動により静電容量の値が周期的に変化する可変容量、８０２は電荷を貯めておくコンデンサ、８０３は電流の変化から起電力を起こすためのインダクタ、８０４と８０５はスイッチであり、例えばＭＯＳトランジスタで構成することが可能である。８０６は前記スイッチを制御する回路である。本実施例では振動により静電容量の変化を起こし、その容量の変化から電気を起こす発電方式である。
【００５５】
発電の仕組みを次に述べる。振動により静電容量の値が周期的に変化する可変容量８０１の電荷の充電と放電をタイミング制御回路８０６により制御を行い、電界ポテンシャルがある空間を電荷が移動するエネルギーを得ることで電力を生成する。具体的には、可変容量８０１の容量値が最も大きくなったときに、スイッチ８０５を一瞬導通させ、直ちに非導通にするとともに、スイッチ８０４を一瞬導通させ、直ちに非導通にする。これにより、コンデンサ８０２の電荷が可変容量８０１に充電される。一方、可変容量８０１の容量値が最も小さくなったときには、スイッチ８０４を一瞬導通させ、直ちに非導通にするとともに、スイッチ８０５を一瞬導通させ、直ちに非導通にする。これにより、可変容量８０１の電荷がコンデンサ８０２に充電される。これらの制御を繰り返すことにより振動のエネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。
【００５６】
この方式では、電力を生成しない期間はスイッチ１とスイッチ２の制御を止めることで実現することが可能である。すなわち、電力を生成する期間は、スイッチ１とスイッチ２のオン、オフの制御を行い、電力を生成しない期間はスイッチ１とスイッチ２の制御を止めることで、本発明の方式により出力の電圧を制御することが可能である。本実施例では発電機の出力に別途スイッチを追加する必要が無いため発電機の効率を落とすことなく制御することが可能である。
【００５７】
図９は図８の振動により静電容量の値が周期的に変化する可変容量８０１の実施例である。ここで、９０１は電極を兼ねた錘、９０２は９０１の対抗電極、９０３は板バネ、９０５は振動している装置である。装置９０５の振幅ｙ０の振動は、板バネ９０３のバネ定数と錘９０１の質量から決まる共振により、錘９０１に振幅ｘ０の振動を与える。このとき、電極として９０１と９０２の間に静電容量が形成されるため、振動により静電容量の値が周期的に変化する可変容量を実現できる。
【００５８】
以上、いくつかの実施例を述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、振動から発電する方法において、電力を生成する期間と生成しない期間を周期的に制御することで発電の効率を上げる方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例である発電機の機能構成図である。
【図２】本発明の一実施例である圧電素子を用いた発電機の構成図である。
【図３】本発明の一実施例である発電機の出力回路まで含めた回路図である。
【図４】本発明の効果を説明する図である。
【図５】本発明の効果を示した図である。
【図６】本発明の一実施例である発電機の機能構成図である。
【図７】本発明の一実施例である発電機の機能構成図である。
【図８】本発明の一実施例である静電容量の変化から発電する発電機の構成図である。
【図９】本発明の一実施例である静電容量の変化を用いた発電機の振動子の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０１：振動から発電する発電機、  １０２：振動の周期を計測する回路、  １０３：スイッチ、  ２０１：圧電素子、  ２０２：錘、  ２０３，２０４：電極、  ３０１：発電機の等価回路、  ３０２：スイッチ、  ３０３：整流回路、  ３０４：コンデンサ、  ８０１：振動により可変する容量、  ８０２：コンデンサ、  ８０３：インダクタ、  ８０４、８０５：スイッチ、  ８０６：制御回路、  ９０１：電極を兼ねた錘、  ９０２：対抗電極、  ９０３：板バネ。
【図１】
2005130624.tif 000006
【図２】
2005130624.tif 000007
【図３】
2005130624.tif 000008
【図４】
2005130624.tif 000009
【図５】
2005130624.tif 000010
【図６】
2005130624.tif 000011
【図７】
2005130624.tif 000012
【図８】
2005130624.tif 000013
【図９】
2005130624.tif 000014