(57)【要約】【課題】高い発電効率が得られる静電発電型の発電装置およびこれを備えた電子機器を提供すること。【解決手段】発電装置１００は、電荷を保持した電荷保持層１０５を有する第１電極１０４を備える固定基板１０１と、固定基板１０１の第１電極１０４に対向するように配置された第２電極１１１を備える可動基板１１０と、固定基板１０１と可動基板１１０との間隔を保持し、固定基板１０１と可動基板１１０の一方を他方に対して、一平面上における第１の方向と、第１の方向とは異なる第２の方向に沿って移動可能とするガイド部１０７とを備えた。ガイド部１０７は、ギャップ制御部１０３と、ギャップ制御部１０３で囲まれた領域１０６内に配置された球状のギャップ材１０２とギャップ調整部１１３とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極を備えた第１基板と
前記第１電極に対向するように配置された第２電極を備えた第２基板と、
前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一方に設けられた電荷を保持する膜と、
前記第１電極と前記第２電極との間隔を保持し、前記第１基板と前記第２基板の一方を他方に対して、一平面上における第１の方向と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って移動可能とするガイド部と、を備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記ガイド部は
前記第１基板と前記第２基板のうち一方に２次元的に配置された複数のギャップ材と、
前記第１基板と前記第２基板の、前記ギャップ材が配置された基板に設けられ、前記ギャップ材が配置された領域を規定するギャップ材制御部と、
前記第１基板と前記第２基板のうち他方に設けられ、前記ギャップ材に接するギャップ調整部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記ギャップ材制御部は基板上に設けられたリング状の構造物からなり、
前記ギャップ調整部は前記リング状の構造物の内側へ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記ギャップ材制御部は基板上に設けられた多角形の構造物からなり、
前記ギャップ調整部は前記多角形の構造物の内側へ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項５】
前記ギャップ材制御部は基板上に設けられた少なくとも２重以上に重なって配置されたリング状の構造物からなり、
前記ギャップ調整部は前記リング状の構造物間へ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項６】
前記ギャップ材制御部は基板上に設けられた少なくとも２重以上に重なって配置された多角形状の構造物からなり、
前記ギャップ調整部は前記多角形状の構造物間へ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項７】
前記ギャップ材制御部は基板に設けられた溝からなることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項８】
前記第１電極の少なくとも一部が前記第１基板上の前記ガイド部の外側に配置され、
前記第２電極の少なくとも一部が前記第２基板上の前記ガイド部の外側に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項９】
前記第１電極の少なくとも一部が前記第１基板上の前記ガイド部の内側に配置され、
前記第２電極の少なくとも一部が前記第２基板上の前記ガイド部の内側に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記第１電極と前記第２電極との間隔が１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記第１電極と前記第２電極との間隔が１０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項１２】
前記第１電極と前記第２電極との間隔が３０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発電装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置、および当該発電装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記発電装置として、固定基板と可動基板とを空隙を介して厚さ方向に重ねて配置し、可動基板を振動させて静電誘導型発電を行うものが知られている。
この場合、例えば固定基板は可動基板と対向する面に、導体と荷電部材（エレクトレット）を重ねて櫛型に加工した固定電極を備えている。
そして、可動基板は、固定基板の固定電極側と向き合う面に、固定基板の平面視で固定電極と重なる可動電極を備えている。ここで、固定基板と可動基板とは、クーロン引力により互いに引き付けられている。
【０００３】
可動基板を、固定基板の平面方向に振動させると、可動基板に加えられた振動エネルギーは、可動電極と固定電極との間のクーロン引力に抗して動くことで静電容量が変化する。この変化分を電力として回収することで電気エネルギーが得られる。即ち、発電が為される。
発電効率は、固定基板と可動基板との距離に大きく依存する。距離が遠すぎると、発電効率が低下し、十分な電力を供給することが困難となる。逆に、距離が近すぎると、固定基板と可動基板とが接触し相対的に位置を変えることができなくなるため、発電動作そのものが停止してしまう。そのため、固定基板と可動基板との距離を制御すべく、種々の技術が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、可動基板を動かせる状態で保持すべく、可動基板の支持にバネを用いた構成が記載されている。
特許文献２では、ギャップ調整部と、可動基板と、可動基板を支えるバネと、を備えた構成について記載されている。バネの一端は可動基板に接続され、他端はギャップ調整部と接続されている。そして、ギャップ調整部の高さを調整することで固定基板と可動基板との距離を制御している。
特許文献３では、固定基板と可動基板との間に挟まれるように位置し、ギャップを調整するギャップ調整部を備え、固定基板と可動基板とのギャップを制御しうる構成が記載されている。この場合でも、可動基板を動かせる状態で保持すべく、可動基板の支持にバネを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５２９５７４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８１２４号公報
【特許文献３】特開２００９−２３２６１５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、上記特許文献１、２、３に示した構成では、可動基板の支持に経時劣化するバネを用いているため、信頼性の面で問題がある。加えて、バネを作り込む工程は表面に樹脂材料を塗布するスピンコート法等の工程を行う必要があり、製造工数が増えてしまうという課題があった。
また、可動基板を支持するバネと、ギャップを調整するギャップ調整部とを別々の構造物で構成しているため、部品点数が増えるという課題があった。
さらに、ギャップを調整する工程が付加されるため、より製造工程が増える。そして、機械的に調整するため、量産性を保った状態でギャップを狭く制御することが難しくなる。加えて、バネの経時劣化分を見込んでギャップを調整する必要があるため、ギャップを狭くすることがさらに困難になるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる発電装置は、第１電極を備えた第１基板と前記第１電極に対向するように配置された第２電極を備えた第２基板と、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一方に設けられた電荷を保持する膜と、前記第１電極と前記第２電極との間隔を保持し、前記第１基板と前記第２基板の一方を他方に対して、一平面上における第１の方向と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って移動可能とするガイド部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、２次元的に自由度を持って可動できるガイド部が設けられているため、外部からの振動に対して効率よく発電が可能となる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載の発電装置であって、前記ガイド部は前記第１基板と前記第２基板のうち一方に２次元的に配置された複数のギャップ材と、前記第１基板と前記第２基板の、前記ギャップ材が配置された基板に設けられ、前記ギャップ材が配置された領域を規定するギャップ材制御部と、前記第１基板と前記第２基板のうち他方に設けられ、前記ギャップ材に接するギャップ調整部と、を備えていることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、前記ガイド部を、間隔調整と基板の可動との両方を実現する構造を設けて構成することで、外部からの振動に対して効率よく発電が可能となる構造を、簡単な構造で作成することが可能となる。
したがって、従来の構成と比べ、簡便な構造と調整方法で動作する発電装置を提供することが可能となる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載の発電装置であって、前記ギャップ材制御部は基板上に設けられたリング状の構造物からなり、前記ギャップ調整部は前記リング状の構造物の内側へ配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、リング状のギャップ材制御部の内部に配置されたギャップ材と、ギャップ調整部とが接することで間隔調整と基板の可動との両方が実現される。これにより、簡単な構造でありながら、外部からの振動に対して効率よく発電が可能となる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載の発電装置であって、前記ギャップ材制御部は基板上に設けられた多角形の構造物からなり、前記ギャップ調整部は前記多角形構造物の内側へ配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、多角形のギャップ材制御部の内部に配置されたギャップ材と、ギャップ調整部とが接することで間隔調整と基板の可動との両方が実現される一方、電極の配置が容易になり、基板の作成を容易にすることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に記載の発電装置であって、前記ギャップ材制御部は基板上に設けられた少なくとも２重以上に重なって配置されたリング状の構造物からなり、前記ギャップ調整部は前記リング状の構造物間へ配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、ギャップ調整部がリング状となることで、基板間の接点が増加し、間隔調整が基板内で均一にすることができる。これにより、なめらかな基板の動きが可能となる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に記載の発電装置であって、前記ギャップ材制御部は基板上に設けられた少なくとも２重以上に重なって配置された多角形状の構造物からなり、前記ギャップ調整部は前記多角形状の構造物間へ配置されていることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、ギャップ調整部が多角形状となることで、基板間の接点が増加し、間隔調整が基板内で均一にすることができる一方、電極の配置が容易になり、基板の作成を容易にすることができる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に記載の発電装置であって、前記ギャップ材制御部は基板に設けられた溝からなることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、前記第１基板と前記第２基板との間隔を狭めることが可能となり、それにより発電効率の向上が期待できる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例に記載の発電装置であって、前記第１電極の少なくとも一部が前記第１基板上の前記ガイド部の外側に配置され、前記第２電極の少なくとも一部が前記第２基板上の前記ガイド部の外側に配置されることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、電極部の面積がガイド部の面積より相対的に大きな構造をとりやすいため、同じ基板面積でも発電効率の向上が期待できる。
【００２４】
［適用例９］上記適用例に記載の発電装置であって、前記第１電極の少なくとも一部が前記第１基板上の前記ガイド部の内側に配置され、前記第２電極の少なくとも一部が前記第２基板上の前記ガイド部の内側に配置されることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、ガイド部が基板の端側へ配されるため、ガイド部が基板中央部に集中した構造に比して、基板のゆがみに強い。これにより、基板の耐性が高くなりまた滑らかな基板の動きが可能となる。
【００２６】
［適用例１０］上記適用例にかかる発電装置であって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
上記した適用例によれば、１μｍ以上のギャップがあることで、第１の基板と第２の基板との衝突を避けることができ、５００μｍ以下のギャップであれば発電を行うことが可能となる。
【００２８】
［適用例１１］上記適用例にかかる発電装置であって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が１０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２９】
上記した適用例によれば、１０μｍ以上の空隙（ギャップ）があることで、静電気力による撓み分を含めて基板間の衝突を避けることができる。そのため、基板の強度を下げることができる。即ち、厚みを薄くすることが可能となり、単位体積あたりの発電量を増加させることができる。そして、３００μｍ以下のギャップがあることで発電効率を実用レベルに引き上げることが可能となる。
【００３０】
［適用例１２］上記適用例にかかる発電装置であって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が３０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
上記した適用例によれば、３０μｍ以上の空隙（ギャップ）があることで、衝撃を受けても基板間の衝突を避けることができる。そして、１５０μｍ以下のギャップがあることで発電効率がさらに向上する。
【００３２】
［適用例１３］本適用例にかかる電子機器は上記した発電装置を備えることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、基板同士の間隙（ギャップ）の大きさを、ギャップ材の径により制御しうる発電装置を用いていることから、バネを用い機械的疲労を考慮して形成された発電装置を用いた場合と比べ、信頼性及び大電力に対応した電子機器を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は第１実施形態の発電装置の固定基板の平面図、（ｂ）は可動基板の平面図。
【図２】第１実施形態の発電装置の可動基板と固定基板とをギャップ材を介して固定した状態でのａ−ａ’線断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は発電部の発電状態を示す断面図、（ｅ）は、（ａ）〜（ｄ）での状態における発電状態を示すグラフ。
【図４】（ａ）は第２実施形態の発電装置の固定基板を示す平面図、（ｂ）は可動基板を示す平面図。
【図５】第２実施形態の発電装置の可動基板と固定基板とをギャップ材を介して固定した状態でのｂ−ｂ’線断面図。
【図６】第１実施形態においてガイド部が多角形状の構造物を備えた場合の、（ａ）は、固定基板の平面図、（ｂ）は、可動基板の平面図。
【図７】第２実施形態においてガイド部が多角形状の構造物を備えた場合の、（ａ）は、固定基板の平面図、（ｂ）は、可動基板の平面図。
【図８】溝をギャップ制御部とした場合の部分拡大図。
【図９】電子機器としてのＲＦタグの電気的な構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態：２次元に自由度を持って可動する発電装置）
以下、図面を参照して、第１実施形態について説明を行う。
図１（ａ）は、固定基板の平面図、図１（ｂ）は、可動基板の平面図、図２は、可動基板と固定基板とによりギャップ材を挟持した状態でのa−a’線断面図である。
本実施形態の発電装置は、可動基板が２次元に自由度を持って移動し、その振動エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。
【００３６】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１００は、第１の基板としての固定基板１０１と、第２の基板としての可動基板１１０を備える。なお、固定基板１０１を第２の基板、可動電極１１０を第１の基板と読み替えて用いても良い。各断面図や平面図では、紙面正面側に重要な構成を図示するため、図面の向き（ＸＹＺ方向）が図面毎に異なる。そのため、必要に応じ、図面毎にＸＹＺ方向を付記することとする。ここで、「上」とは、固定基板１０１から可動基板１１０へ向かう方向（Ｚ方向：図２参照）と定義する。
【００３７】
固定基板１０１は、固定基板本体１０１ａ、ギャップ制御部１０３、第１電極１０４、電荷を保持したエレクトレット層としての電荷保持層１０５と、を備える。そして、ギャップ制御部１０３、第１電極１０４、電荷保持層１０５は、固定基板本体１０１ａの可動基板１１０側の面に位置している。
可動基板１１０は、可動基板本体１１０ａ、電極としての第２電極１１１、ギャップ調整部１１３と、を備える。そして、第２電極１１１、ギャップ調整部１１３は可動基板本体１１０ａの固定基板１０１側の面に位置している。
【００３８】
図２に示すように、固定基板１０１と可動基板１１０とは、互いに平面方向に動けるようスペーサーとして球状のギャップ材１０２を挟持している。ギャップ材１０２は、回転することで可動基板１１０の可動性を確保している。
そして、固定基板１０１と可動基板１１０とを重ね合わせて可動基板１１０を２次元的に振動させることで、第１電極１０４、電荷保持層１０５、第２電極１１１を含む発電部１１５で発電が行われる。ここで、通常、第１電極１０４と電荷保持層１０５とは重なっている。そして、通常、第１電極１０４と第２電極１１１とは定常位置（可動基板１１０を振動させない状態で、可動基板１１０が安定する位置）において平面的に重なっている。ここで、第１電極１０４と電荷保持層１０５が重なっていることや、第１電極１０４と第２電極１１１とが定常位置において平面的に重なっていることは必須の要件ではなく、発電できる位置関係にあれば良い。なお、定常位置に引き戻す力は、固定基板１０１と可動基板１１０とが共に静電的に引き合うことで発生する。また、電荷保持層１０５は可動基板１１０側に配置しても良い。
【００３９】
固定基板本体１０１ａは、構成部材として例えばガラスやプラスティックが用いられている。そして、可動基板１１０が動いた場合に固定基板１０１と衝突せぬよう、固定基板本体１０１ａの可動基板１１０側の面は平坦な形状を備えている。
【００４０】
ギャップ制御部１０３は、ギャップ調整部１１３の可動範囲を定めるとともに、ギャップ材１０２が位置する領域１０６を定めている。そして、本実施形態では、領域１０６の内側へギャップ調整部１１３とギャップ材１０２とが接して配置されるようにリング状にギャップ制御部１０３が設けられている。このようにギャップ制御部１０３が規定する領域１０６内でギャップ材１０２を介してギャップ調整部１１３が可動することで、２次元に自由度を持って可動基板１１０が動くことができる。ギャップ制御部１０３、ギャップ調整部１１３、ギャップ材１０２からなるガイド部１０７と平面的に離れた位置に、電荷保持層１０５、第２電極１１１が配置されている。図１に示す本実施例の構成では、ギャップ制御部１０３をリング状に構成しているが、多角形状としてもよい。１例として図６に、４角形状のギャップ制御部３０３を示す。
【００４１】
ギャップ制御部１０３は、固定基板本体１０１ａ上に樹脂を塗布（例えばディスペンサーを用いる）する方法や、感光性樹脂層を形成した後、フォトリソグラフ工程を行う方法等により形成される。このように、領域１０６を囲む部分を盛り上げて、その内側にギャップ材１０２を収めることで、ギャップ材１０２が領域１０６内で転がれるようになる。また、ギャップ制御部１０３を積む構成に代えて、ギャップ材１０２が転がれるようギャップ制御部として固定基板本体１０１ａに溝Ｇを形成し、その内側にギャップ材１０２を収めても良い（図８参照）。
【００４２】
可動基板本体１１０ａは、固定基板本体１０１ａと同様に、構成部材として例えばガラスやプラスティックが用いられている。そして、可動基板１１０が動いた場合に固定基板１０１と衝突せぬよう、可動基板本体１１０ａの固定基板１０１側の面は平坦な形状を備えている。
第２電極１１１は、後述するように、第１電極１０４、電荷保持層１０５と協働して発電を行う機能を備えている。
ギャップ調整部１１３は、ギャップ材１０２と接し、ギャップ材１０２の回転に合わせ可動するよう構成される。このとき、可動範囲をギャップ制御部１０３により規定されるような構造としている。
なお、図１および図２では図示省略したが、発電部１１５により得られた電気エネルギーを外部に取り出すための配線が、固定基板本体１０１ａ、可動基板本体１１０ａの双方に設けられ、第１電極１０４や第２電極１１１がそれぞれ接続されている。
【００４３】
（発電機構）
以下、第１電極１０４、電荷保持層１０５、第２電極１１１を含む発電部１１５で発電を行う機構について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、可動基板１１０に振動を与えた場合の断面図である。図３（ｅ）は、図３（ａ）〜（ｄ）での状態における発電状態を示すグラフである。図３（ｅ）での縦軸は電流Ｉを取っている。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、可動基板１１０が振動していない場合（ステップＳ１）には、キャパシターＣの容量は時間的（ｔで表す）に変動しないため、発電は為されない。すなわち、図３（ｅ）のグラフでは電流Ｉが０の状態である。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すように、可動基板１１０を−Ｘ方向に移動させる（ステップＳ２）と、可動基板１１０と固定基板１０１とがずれ、可動基板１１０と固定基板１０１との間に形成されたキャパシターＣの容量が減る。容量減少に伴い、抵抗Ｒを介して電荷が移動する。即ち図３（ｅ）に示すように電流ｉが流れる。そして、−Ｘ方向に移動させて停止させると、電荷の移動が終了し、電荷の移動、即ち電流ｉが止まる。
【００４６】
次に、図３（ｃ）に示すように、定常位置に戻す（ステップＳ３）と、今度は可動基板１１０と固定基板１０１との間に形成されたキャパシターＣの容量が増えることとなる。容量増加に伴い、抵抗Ｒを介して電荷が移動し、図３（ｂ）の場合と反対向きの電流、即ち図３（ｅ）に示すように電流（−ｉ）が流れる。そして、定常位置に戻し静止させると、電荷の移動が終了し、電荷の移動、即ち電流ｉが止まる。
【００４７】
次に、図３（ｄ）に示すように、可動基板１１０を＋Ｘ方向に移動させる（ステップＳ４）と、可動基板１１０と固定基板１０１とがずれ、可動基板１１０と固定基板１０１との間に形成されたキャパシターＣの容量が減る。容量減少に伴い、抵抗Ｒを介して電荷が移動する。即ち図３（ｅ）に示すように電流ｉが流れる。そして、＋Ｘ方向に移動させて静止させると、電荷の移動が終了し、電荷の移動、即ち電流ｉが止まる。
【００４８】
この動作を繰り返すことで、可動基板１１０の振動エネルギーを変換して電力を生み出す、即ち発電を行うことができる。
【００４９】
（間隙（ギャップ）制御）
以下、第１電極１０４と第２電極１１１との間の間隙としてのギャップ制御について説明する。図２に示すように、ギャップは、ギャップ調整部１１３の大きさ（高さまたは厚み）とギャップ材１０２の直径で定まる。そのため、容易にギャップ制御を行うことが可能である。また、ギャップ材１０２の直径は容易に変更ができるため、ギャップの大きさを変えることも容易である。ギャップの大きさとしては、例えば１μｍ以上５００μｍ以下の値を備えることができる。１μｍ以上のギャップがあることで、固定基板１０１と可動基板１１０との衝突を避けることができ、５００μｍ以下のギャップであれば発電を行うことが可能となる。
【００５０】
また、ギャップの大きさとして、１０μｍ以上３００μｍ以上の値を持つことも望ましい。１０μｍ以上のギャップがあることで、静電気力による撓み分を含めて第１電極１０４と第２電極１１１との衝突を避けることができる。そのため、固定基板１０１や、可動基板１１０の強度を下げることができる。即ち、厚みを薄くすることが可能となり、単位体積あたりの発電量を増加させることができる。そして、３００μｍ以下のギャップがあることで発電効率を実用レベルに引き上げることが可能となる。
【００５１】
そして、ギャップの大きさとしては、３０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好適である。３０μｍ以上のギャップがあることで、衝撃を受けても第１電極１０４と第２電極１１１との衝突を避けることができる。そして、１５０μｍ以下のギャップがあることで発電効率がさらに高くなる。本実施形態では、例えば８０μｍ程度のギャップに対応したギャップ材１０２を用いた場合について説明を続ける。
【００５２】
また、ギャップ制御部１０３に代えて、図８に示すように溝Ｇを形成してギャップ材１０２を溝Ｇにはめても良い。この場合、ギャップ材１０２の直径を大きく保った状態でギャップの大きさを小さくできる。そのため、ギャップ材１０２の移動経路に微細なゴミが入った場合でも、ギャップ材１０２はそれを乗り越えて転がれる。そのため、ゴミが入っても第１電極１０４に対する第２電極１１１の相対的な可動性を保つことが可能となる。
【００５３】
上記した発電装置１００は、以下の効果を奏する。
【００５４】
（１）平面方向にどの方向への振動を受けても発電を行うことができるため、１軸方向の振動にのみ発電可能な発電装置と比べ、振動から電力への変換効率を上げると共に安定した電力を提供することができる。
【００５５】
（２）平面方向の振動であれば、Ｘ成分とＹ成分に振動を分離して発電を行うことができるため、任意の方向の振動方向に対して発電を行うことができる。
【００５６】
（３）図２に示すように、ギャップ制御部１０３、ギャップ調整部１１３、ギャップ材１０２を備えた場合、ギャップ調整部１１３の大きさを一定と定めると、ギャップ材１０２の直径が、第１電極１０４と第２電極１１１との間のギャップを定めることとなる。そして、ギャップ材１０２は固定基板１０１と可動基板１１０とを相対的に可動性を与える機能も兼ねている。そのため、少ない部品で、かつ無調整で第１電極１０４と第２電極１１１との位置関係を規定することが可能となる。
【００５７】
（４）図８に示すように、ギャップ制御部１０３、ギャップ調整部１１３に代えて、溝Ｇを形成してギャップ材１０２を溝Ｇにはめることで、塵埃に対する影響を軽減できる。特にギャップの大きさを小さくする場合に、ギャップ材１０２の直径を大きくすることができる。例えば、ギャップ材１０２の移動経路に微細なゴミが入った場合でも、回転することが可能となる（単純化のため、ゴミ形状を立方体とすると、直径１０μｍのギャップ材１０２を用いた場合、５μｍ以上のゴミは原理的に乗り越えられない）ため、塵埃に強い発電装置１００を提供することが可能となる。
【００５８】
（５）図１を参照して説明する。ギャップ制御部１０３、ギャップ調整部１１３は樹脂を塗布（例えばディスペンサーを用いる）する方法や、感光性樹脂層を形成した後、フォトリソグラフ工程を用いて形成する方法で形成することで、半導体や液晶装置と同様の装置と工程で形成することが可能となるため、新規の製造装置の導入や、新しいプロセスを開発することなくギャップ制御部１０３、ギャップ調整部１１３を形成できる。そのため、装置のコストや、プロセス開発に必要となる負荷を軽減することが可能となる。
【００５９】
（６）図２を参照して説明する。固定基板本体１０１ａ、可動基板本体１１０ａとして互いに対向する面が平坦な基板を用いることで、両基板の衝突を避けて発電を行うことが可能となる。
【００６０】
（７）図２を参照して説明する。固定基板１０１の第１電極１０４（電荷保持層１０５を含む）と、可動基板１１０の第２電極１１１との間のギャップが１μｍ以上であることで、固定基板１０１と可動基板１１０との衝突を避けることができる。そしてギャップが５００μｍ以下であることで、低い出力ではあっても発電を行うことが可能となる。
【００６１】
（８）図２を参照して説明する。固定基板１０１の第１電極１０４（電荷保持層１０５を含む）と、可動基板１１０の第２電極１１１との間のギャップが１０μｍ以上であることで、静電気力による撓み分を含めて固定基板１０１と可動基板１１０との衝突を避けることができる。そのため、固定基板１０１や、可動基板１１０の強度を下げることができる。即ち、厚みを薄くすることが可能となり、単位体積あたりの発電量を増加させることができる。そしてギャップが３００μｍ以下であることで、発電効率を実用レベルに引き上げることが可能となる。
【００６２】
（９）図２を参照して説明する。第１電極１０４（電荷保持層１０５を含む）と第２電極１１１のギャップが３０μｍ以上であることで、衝撃を受けても固定基板１０１と可動基板１１０との衝突が避けられる。そして、ギャップが１５０μｍ以下であることで発電効率を十分高く保つことが可能となる。
【００６３】
（第２実施形態）
第１実施形態では、図１のように、ギャップ制御部１０３、ギャップ調整部１１３からなるガイド部１０７の外側に、第１電極１０４、電荷保持層１０５、第２電極１１１からなる発電部１１５を備えた構成であるものとして説明したが、この構成に限定されるものではない。
以下、第２実施形態に係る発電装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。図４（a）は、第２実施形態に係る固定基板の平面図、図４（ｂ）は、第２実施形態に係る可動基板の平面図、図５は、可動基板と固定基板とによりギャップ材を挟持した状態でのｂ−ｂ’線断面図である。
【００６４】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置２００は、第１の基板としての固定基板１０１と、第２の基板としての可動基板１１０を備える。なお、固定基板１０１を第２の基板、可動電極１１０を第１の基板と読み替えて用いても良い。
【００６５】
固定基板１０１は、固定基板本体１０１ａ、ギャップ制御部２０３、第１電極２０４、電荷保持層２０５と、を備える。そして、ギャップ制御部２０３、第１電極２０４、電荷保持層２０５は、固定基板本体１０１ａの可動基板１１０側の面に位置している。
可動基板１１０は、可動基板本体１１０ａ、電極としての第２電極２１１、ギャップ調整部２１３と、を備える。そして、第２電極２１１、ギャップ調整部２１３は可動基板本体１１０ａの固定基板１０１側の面に位置している。その他の構成は第１実施形態と同様に構成されている。
【００６６】
本実施形態では、ギャップ制御部２０３、ギャップ調整部２１３からなるガイド部２０７の内側に、第１電極２０４、電荷保持層２０５、第２電極２１１からなる発電部２１５を備えた構成とする。この場合ギャップ制御部２０３は図４（ａ）のようにギャップ材１０２の範囲を規定するために２重のリング状の構造物を備えている。図５に示すように、ギャップ材１０２はギャップ制御部２０３のリング状の構造物に挟まれた領域２０６に配される。ギャップ調整部２１３は図４（ｂ）のように、固定基板１０１と可動基板１１０を重ね合わせた際、ギャップ制御部２０３のリング状の構造物に挟まれた領域に配置されるように、リング状の構造物を備えている。
【００６７】
本実施形態に係る発電装置２００によれば、第１実施形態での効果（１）〜（９）に加えて、以下の効果を得ることができる。
【００６８】
（１０）上述したようにガイド部２０７を基板の中心からは離れた位置へ備えることで、固定基板１０１と可動基板１１０とのギャップを制御する領域が大きくなり、第１実施形態のようにガイド部１０７が基板中央部に集中した構造に比して、基板のゆがみに強くすることができる。
【００６９】
また、本実施形態ではギャップ制御部２０３及びギャップ調整部２１３がリング状の構造物を備えた構造としたが、多角形状としても良い。例えば、図７に示すように、６角形状のギャップ制御部４０３、６角形状のギャップ調整部４１３としてもよい。
【００７０】
また、本実施形態ではガイド部２０７の内側にのみ発電部２１５を備えた構成を示したが、ガイド部２０７の内側と外側の両側に発電部２１５を設けた構造としてもよい。
【００７１】
（電子機器）
以下、図面を参照して、上記実施形態にかかる発電装置１００（または２００）を搭載した電子機器について説明を行う。図９は、電子機器としてのＲＦタグの電気的な構成を示す模式図である。ＲＦタグ５００は、発電装置１００（または２００）、ダイオードブリッジ５１０、電気二重層キャパシター５２０、ＲＦ出力部５３０と、を備える。
【００７２】
発電装置１００（２００）で発電された交流電力は、ダイオードブリッジ５１０を通すことで整流され電気二重層キャパシター５２０（他の構造を持つキャパシターや二次電池等を用いても良い）に蓄えられ、直流として蓄積、出力される。静電誘導型発電を用いた発電装置１００（２００）は、構造により発電電圧が異なるが、尖頭値で概ね１０Ｖ〜３０Ｖ程度の出力電圧で発電する。ダイオードブリッジ５１０に通常のシリコンダイオードを用いた場合、１．２Ｖ程度の順方向電圧の降下が発生するが、出力電圧が高いことから電力のロスを抑えて整流することが可能である。そして電気二重層キャパシター５２０に蓄えられた電力を元に、ＲＦ出力部５３０から電波の形で信号が出力される。
【００７３】
この電子機器は、上述した実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
【００７４】
簡素な構造からなる発電装置１００（または２００）を用いていることから、例えばバネを用いて支えた発電装置を用いた場合と比べ、高い信頼性を持った電子機器としてのＲＦタグ５００が得られる。そのため、例えば交換が困難な場所にＲＦタグ５００を埋め込む用途にも対応することが可能となる。また、ギャップ精度が高いことから発電効率を高くすることができ、建造物や機械装置の異常振動検知に用いるようなセンサーへの応用する場合などの振動強度が小さい場所への適用も可能となる。
【００７５】
発電装置１００（または２００）を適用可能な電子機器は、ＲＦタグ５００に限定されない。例えば、腕時計、ペースメーカー、携帯型のゲーム機、タイヤ空気圧センサーや建造物や機械装置の異常振動検知センサーなどの発電部として適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１００…発電装置、１０１…固定基板、１０１ａ…固定基板本体、１０２…ギャップ材、１０３…ギャップ制御部、１０４…第１電極、１０５…電荷保持層、１０６…ギャップ制御部に囲まれた領域、１０７…ガイド部、１１０…可動基板、１１０ａ…可動基板本体、１１１…第２電極、１１３…ギャップ調整部、１１５…発電部、２００…発電装置、２０３…ギャップ制御部、２０４…第１電極、２０５…電荷保持層、２０６…ギャップ制御部に囲まれた領域、２０７…ガイド部、２１１…第２電極、２１３…ギャップ調整部、２１５…発電部、３０３…ギャップ制御部、４０３…ギャップ制御部、４１３…ギャップ調整部、５００…電子機器としてのＲＦタグ。
【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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