(57)【要約】      （修正有）【課題】振動発電器において、電極間の隙間変化による容量変化の不均整な波形変化を低減し、発電効率を改善する。【解決手段】固定電極１０２及びエレクトレット電極１０６のいずれか一方を有する第１の固定基板１０１と、他方を有する振動体１０５と、第１の固定基板と振動体との間に配置された第１のばね１０３とを備え、エレクトレット電極には負電荷又は正電荷が注入され、隙間ｇが増減する方向に振動体が振動することにより、両電極間の容量が変化し、発電する振動発電器において、振動体に対し第１の固定基板配置側とは反対側に第２の固定基板１０８が配置され、第２の固定基板と振動体との間に第２のばね１０９が配置され、振動体が、振動のない状態から隙間ｇが増大する側に位置している期間で、第１のばねと振動体とが一時的に離脱可能となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極及びエレクトレット電極のいずれか一方の電極が第１の固定基板に設けられ、他方の電極が振動体に設けられ、
前記両電極が隙間を隔てて対向するよう前記第１の固定基板と前記振動体とが配置され、
前記第１の固定基板と前記振動体との間に、第１のばねが伸縮可能に介在し、
前記エレクトレット電極に負電荷又は正電荷が注入され、
前記隙間が増減する方向に前記振動体が振動することにより、前記固定電極と前記エレクトレット電極との間の容量が変化し、発電する振動発電器において、
前記振動体に対し前記第１の固定基板配置側とは反対側に第２の固定基板が配置され、
前記第２の固定基板と前記振動体との間に第２のばねが配置され、
前記振動体が、振動のない状態から前記隙間が増大する側に位置している期間で、前記第１のばねと前記振動体とが一時的に離脱可能となっている、振動発電器。
【請求項２】
前記振動体が、振動のない状態から前記隙間が減少する側に位置している期間で、前記第２のばねと前記振動体とが一時的に離脱可能となっている、振動発電器。
【請求項３】
前記第１のばねのばね定数が前記第２のばねのばね定数より小さい、請求項２に記載の振動発電器。
【請求項４】
前記隙間が増減する方向に延びるガイド体が配置され、
前記振動体に形成したガイド孔を、前記ガイド体に摺動自在に嵌合することにより、前記隙間の増減方向と直交する方向への前記振動体の移動を規制している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動発電器。
【請求項５】
前記第１のばねの先端に第１の接続体が設けられ、
前記第１の接続体が、前記振動体の外周端部の全周に沿って当接する形状に形成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動発電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境振動エネルギーを電力に変換する、エレクトレット材料静電誘導型の振動発電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に広く存在するエネルギーから電力を取り出し、小電力の電子機器に利用する環境発電が注目されている。この環境発電として、太陽光発電をはじめ、熱電発電、磁石とコイルの電磁誘導による発電、及び振動発電などがある。前記振動発電を行う振動発電器は、人体や車両や機械などの振動エネルギーを用いている。前記振動発電器の一般的な構造は、固定電極とエレクトレット電極とが隙間を隔てて対向配置され、振動体に一方の電極が設けられており、前記エレクトレット電極に半永久的に電荷が注入されている。前記振動体が振動することにより、前記両電極間の隙間（距離）が増減し、両電極間の容量変化を用いて誘導電荷が変化し、電流が生じる。これにより負荷にかかる電圧が発生し、電力を取り出すことができる。
【０００３】
図８は従来の振動発電器の一例を示す縦断面図である。この図８において、固定基板２０１に固定電極２０２が設けられ、振動体２０３にエレクトレット電極２０４が設けられている。固定電極２０２とエレクトレット電極２０４とは、隙間ｇを隔てて対向している。振動体２０３は、複数のばね２０５を介して固定基板２０１に接続している。振動体２０３が、隙間ｇの増減方向（Ｚ１Ｚ２方向）に振動することにより、両電極２０２、２０４間の隙間（距離）ｇが増減し、ばね２０５が伸縮する。
【０００４】
エレクトレット電極２０４にプラスの電荷が注入されている場合、エレクトレット電極２０４が固定電極２０２に接近したときに、固定電極２０２にマイナスの誘導電荷が流入する。つまり固定電極２０２から電流が流出する。反対に、エレクトレット電極２０４が固定電極２０２から遠ざかったときに、固定電極２０２からマイナスの誘導電荷が流出する。つまり固定電極２０２に電流が流入する。このような誘導電荷の流入及び流出により発生する電流は、整流回路２０６で整流される。そして、電流変化を負荷２０７で受けることにより、負荷２０７に電圧が発生し、発電する。（特許文献１参照）
【０００５】
固定電極２０２とエレクトレット電極２０４との間の容量Ｃは、Ｃ＝ε0×Ａ／ｇで表される。記号ｇは固定電極２０２とエレクトレット電極２０４との隙間であり、記号ε0は真空の誘電率であり、記号Ａは電極面積である。前記式から、隙間ｇと容量Ｃとは、図１０に示すように、反比例の関係となることが分かる。
【０００６】
発電中、エレクトレット電極２０４と固定電極２０２には静電力が発生するが、振動体２０３の振動は、ばね２０５の単振動動作と略一致する。図９の曲線２１０(g)は、図８の振動発電器における隙間ｇの時間変化を示しており、前記曲線２１０（ｇ）は正弦波となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２１９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８の従来例のように、振動体２０３の片面のみにばね２０５を配置し、振動体２０３の振動がばね２０５の単振動動作と略一致する構造では、次のような課題がある。
【０００９】
図９は、隙間ｇ及び容量Ｃの時間変化を示しており、隙間ｇが狭いとき（減少しているとき）には容量変化が急となり、隙間ｇが広いとき（増加しているとき）には、容量変化が緩やかとなっている。つまり、容量Ｃの中心値をＣc、最大容量値をＣmax、最小容量値をＣminとしたとき、容量Ｃが中心値Ｃcから最大容量値Ｃmaxまで増加し、続いて、中心値Ｃcに戻るまでの期間Ｔ１は、容量Ｃの１周期Ｔ２の半周期を大きく下回る。これにより、容量Ｃの変化曲線２１１(C)は不均整な波形となる。また、容量変化に対応して誘導電荷が流出入し、負荷２０７にかかる電圧が変化するので、電圧変化も不均整な波形となり、発電波形が乱れ、発電効率が劣化する。
【００１０】
前記発電波形の乱れなどに対し、整流回路２０６で整流した後の交流電圧を、負荷２０７と並列に配置した平滑コンデンサで平滑化しているが、不均整な波形を平滑化すると、リプルの大きい直流電圧となり、発電効率の低下は避けられない。
【００１１】
［発明の目的］
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電極間の隙間変化による容量変化の不均整な波形変化を低減し、発電効率を改善できる振動発電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る振動発電器は、固定電極及びエレクトレット電極のいずれか一方の電極が第１の固定基板に設けられ、他方の電極が振動体に設けられ、前記両電極が隙間を隔てて対向するよう前記第１の固定基板と前記振動体とが配置され、前記第１の固定基板と前記振動体との間に、第１のばねが伸縮可能に介在し、前記エレクトレット電極に負電荷又は正電荷が注入され、前記隙間が増減する方向に前記振動体が振動することにより、前記固定電極と前記エレクトレット電極との間の容量が変化し、発電する振動発電器において、前記振動体に対し前記第１の固定基板配置側とは反対側に第２の固定基板が配置され、前記第２の固定基板と前記振動体との間に第２のばねが配置され、前記振動体が、振動のない状態から前記隙間が増大する側に位置している期間で、前記第１のばねと前記振動体とが一時的に離脱可能となっている。
【００１３】
本発明は、上記構成に加え、次の構成をとることができる。
【００１４】
（ａ）前記振動体が、振動のない状態から前記隙間が減少する側に位置している期間で、前記第２のばねと前記振動体とが一時的に離脱可能となっている。
【００１５】
（ｂ）前記第１のばねのばね定数が前記第２のばねのばね定数より小さい。
【００１６】
（ｃ）前記隙間が増減する方向に延びるガイド体が配置され、前記振動体に形成したガイド孔を、前記ガイド体に摺動自在に嵌合することにより、前記隙間の増減方向と直交する方向への前記振動体の移動を規制している。
【００１７】
（ｄ）前記第１のばねの先端に第１の接続体が設けられ、前記第１の接続体が、前記振動体の外周端部の全周に沿って当接する形状に形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電極間の隙間変化による容量変化の不均一性を改善し、発電効率を改善した振動発電器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動発電器であって、振動体が下方に移動したときの縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る振動発電器であって、振動体が上方に移動したときの縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る振動発電器の分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る振動発電器における隙間と容量の時間特性図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例の縦断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る振動発電器であって、振動体が下方に移動したときの縦断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る振動発電器であって、振動体が上方に移動したときの縦断面図である。
【図８】従来の振動発電器の縦断面図である。
【図９】隙間による容量変化特性図である。
【図１０】従来の振動発電器の隙間と容量の時間特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動発電器であって、振動体が下方に移動したとき縦断面図である。図２は、図１と同じ振動発電器を示し、振動体が上方に移動したときの縦断面図である。図３は、図１と同じ振動発電器の分解斜視図である。図１において、振動発電器は、第１の固定基板１０１と、第１の固定基板１０１に上方から対向する第２の固定基板１０８と、両固定基板１０１、１０８を結合するスペーサー１０７と、を有している。第１の固定基板１０１と第２の固定基板１０８とスペーサー１０７とで、密閉状態の振動体収納空間Ｓ１を形成している。振動体収納空間Ｓ１内において、両固定基板１０１、１０８間に振動体１０５が配置されている。
【００２１】
第１の固定基板１０１の上面には固定電極１０２が設けられており、固定電極１０２に対し上下方向の隙間ｇを隔てて上方から対向するよう、振動体１０５の下面にエレクトレット電極１０６が設けられている。
【００２２】
第１の固定基板１０１、第２の固定基板１０８及び振動体１０５は、シリコン又はガラスなどでできている。スペーサー１０７は金属又は樹脂などでできている。固定電極１０２はポリシリコンなどでできている。エレクトレット電極１０６はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などでできており、エレクトレット電極１０６には、予めプラスの電荷が注入されている。
【００２３】
固定電極１０２及びエレクトレット電極１０６は整流回路１１１に接続している。整流回路１１１は複数のダイオードから構成されたブリッジ回路であり、負荷１１２の両端、固定電極１０２及び振動体１０５にそれぞれ接続した構成である。
【００２４】
第１の固定基板１０１と振動体１０５との間には、ばね定数がｋ１の第１のばね１０３が配置されている。第１のばね１０３は、該実施の形態ではコイルばねであって、両電極１０２、１０６間の隙間ｇの増減方向（Ｚ１Ｚ２方向）に伸縮可能である。第１のばね１０３の下端は第１の固定基板１０１に離脱不能に連結されている。第１のばね１０３の上端には第１の接続体１０４が連結されている。第１のばね１０３と第１の接続体１０４とは離脱不能に連結されているが、第１の接続体１０４と振動体１０５とは、離脱可能に当接している。すなわち、振動のない状態から隙間ｇの増大側（矢印Ｚ１側）に振動体１０５が位置しているときに、振動体１０５と第１の接続体１４とが一時的に離脱するようになっている。
【００２５】
第２の固定基板１０８と振動体１０５との間には、ばね定数がｋ２の第２のばね１０９が配置されている。第２のばね１０９のばね定数ｋ２は、第１のばね１０３のばね定数ｋ１よりも大きい。第２のばね１０９もコイルばねであって、隙間ｇの増減方向（Ｚ１Ｚ２方向）に伸縮可能である。第２のばね１０９の上端は第２の固定基板１０８に離脱不能に連結されており、第２のばね１０９の下端には、第２の接続体１１０が連結されている。第２のばね１０９と第２の接続体１１０とは離脱不能に連結されているが、第２の接続体１１０と振動体１０５とは、離脱可能に当接している。すなわち、振動のない状態から隙間ｇの減少側（矢印Ｚ２側）に振動体１０５が位置しているときに、振動体１０５と第１の接続体１４とが一時的に離脱するようになっている。
【００２６】
なお、振動のない状態とは、該実施の形態では、振動体１０５が第１の固定基板１０１の上方に配置されているので、振動体１０５の荷重が第１のばね１０３に作用し、第１のばね１０３が若干収縮している状態を指す。ただし、振動体１０５と第１の固定基板１０１とが、鉛直姿勢に配置され、水平方向に隙間を隔てている構造では、振動体１０５が第１のばね１０３に接触しているが、第１のばね１０３が収縮していない状態となる。
【００２７】
第１のばね１０３及び第２のばね１０９の長さ及び初期の取付状態は、次の条件を満たすように設定されている。振動体１０５が、振動のない状態から上方に移動したときには、第１のばね１０３の伸張途中から、振動体１０５は第１の接続体１０４から離れる。その後、振動体１０５は第２の接続体１１０に接触し、第２のばね１０９を収縮する。振動体１０５が、振動のない状態から下方に移動したときには、振動体１０５は第２の接続体１１０から離れており、振動体１０５は第１の接続体１０４に接触した状態で、第１のばね１０３を収縮する。
【００２８】
第１の実施の形態では、振動のない状態のとき、振動体１０５は、重力により第１の接続体１０４と接触しているが、第２の接続体１１０とは接触せず、第２の接続体１１０から離れた状態であることが望ましい。その理由は、振動体１０５が下方から上方へ移動する際、第１のばね１０３は収縮状態から伸張状態へ移行し、すぐには振動体１０５が第１の接続体１０４から離れないからである。つまり、振動体１０５に対し、第１の接続体１０４と第２の接続体１１０が同時に接触する状態が生じると、第１のばね１０３のばね定数ｋ１と第２のばね１０９のばね定数ｋ２による合成ばね定数ｋ３として振動体１０５が動作するからである。この合成ばね定数ｋ３は、２つの直列接続のばねとなるので、ｋ３＝ｋ１×ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）となり、ｋ１よりもｋ２よりも小さいばね定数となる。したがって、両接続体１０４、１１０が同時に振動体１０５に接続すると、一時的に振動動作が緩やかになり、振動体１０５の動作及び容量変化に不均整が生じることになる。このような振動体１０５の動作及び容量変化の不均整を避けるため、振動体１０５が第１の接続体１０４と第２の接続体１１０の両方に同時に接続されない状態がある構成が、好ましいのである。ただし、容量変化の中心付近であるので、本発明は前記構成に限定されるものではない。
【００２９】
図３は、第１の実施の形態に係る振動発電器の分解斜視図であり、第１の固定基板１０１及び第２の固定基板１０８は平面視で矩形状に形成され、スペーサー１０７は矩形枠状に形成されている。
【００３０】
第１の接続体１０４及び第２の接続体１１０は、中央に開口を有する矩形枠状に形成されている。第１のばね１０３及び第２のばね１０９は、たとえば４個ずつ設けられており、それぞれ第１接続体１０４及び第２接続体１１０の四隅部分に配置されている。
【００３１】
第１の実施の形態では、さらに、振動体１０５の水平方向の移動を規制するため、隙間増減方向（Ｚ１Ｚ２方向）に延びる一対の円柱状のガイド体１２１が両固定基板１０１、１０８間に設けられている。一方、振動体１０５には、各ガイド体１２１の直径よりもわずかに大きな内径のガイド孔１２２が形成されている。すなわち、ガイド孔１２２をガイド体１２１に上下方向摺動自在に嵌合することにより、振動体１０５の水平方向の揺れが規制される。
【００３２】
また図では省略しているが、図１に示すエレクトレット電極１０６から振動体１０５に電荷が流出しないように、エレクトレット電極１０６と振動体１０５間は、酸化膜などを介して絶縁されている。同様に第１の固定基板１０１と固定電極１０２の間も、酸化膜などを介して絶縁されている。
【００３３】
なお、図１及び図２において、整流回路１１１への引き出し配線や、固定電極１０２からの引き出し配線は、簡略化した結線イメージで記載されている。したがって、実際は、第１の固定基板１０１上に配線電極や基板貫通電極などが配置され、接続している。
【００３４】
［作用］
発電作用は次のように実施される。振動発電器に外部の振動が伝わり、振動発電器が振動すると、両固定基板１０１、１０８間において、振動体１０５が隙間ｇの増減方向（Ｚ１Ｚ２方向）に振動する。図１のように、振動体１０５が下方に移動したときには、第１のばね１０３は収縮し、振動体１０５は、第２のばね１０９の第２の接続体１１０から離脱している。エレクトレット電極１０６は固定電極１０２に接近し、しかもエレクトレット電極１０６にはプラスの電荷が予め注入されているので、固定電極１０２にマイナスの誘導電荷が流入する。つまり、電流が流出する。
【００３５】
反対に、図２のように振動体１０５が上方に移動したときには、振動体１０５は上昇途中から第１のばね１０３の第１の接続体１０４から離脱し、その後、第２のばね１０９の第２の接続体１１０に当接する。そして、第２のばね１０９は収縮する。このとき、エレクトレット電極１０６が固定電極１０２から遠ざかるので、固定電極１０２からマイナスの誘導電荷が流出する。つまり、電流が流入する。
【００３６】
電荷の流入と流出の繰り返しによって発生する交流電流は、整流回路１１１で整流され、電流変化を負荷１１２で受けることにより、負荷１１２に電圧が発生し、発電する。
【００３７】
振動体１０５の振動動作において、図１のように、振動体１０５が下方に移動したとき、振動体１０５のばね振動は、第１のばね１０３のばね定数ｋ１のみが作用する。すなわち、振動体１０５の重量ｍを用いて、√（ｋ１／ｍ）／２πの周波数で振動体１０５が振動し、第１のばね１０３が収縮する期間Ｔ３は、π×√（ｍ／ｋ１）で表される。
【００３８】
反対に、図２のように、振動体１０５が上方に移動したとき、上昇途中から第１の接続体１０４と振動体１０５とは離脱している。このとき振動体１０５のばね振動は、第２のばね１０９のばね定数ｋ２のみが作用する。すなわち、振動体１０５の重量ｍを用いて、√（ｋ２／ｍ）／２πの周波数で振動体１０５が振動し、第２のばね１０９が収縮する期間Ｔ４は、π×√（ｍ／ｋ２）と表される。
【００３９】
振動体下降時の期間Ｔ３と振動体上昇時の期間Ｔ４とを比較した場合、第１のばね１０３のばね定数ｋ１が第２のばね１０９のばね定数ｋ２より小さいため、第１のばね１０３が収縮する期間Ｔ３は、第２のばね１０９が収縮する期間Ｔ４より長くなる。
【００４０】
したがって、図４に示すように、隙間ｇの時間変化１２４（ｇ）は、上方に移動した振動体１０５が硬いばねである第２のばね１０９により素早く下方へ戻されることになる。
【００４１】
固定電極１０２とエレクトレット電極１０６との間の容量Ｃは、固定電極１０２とエレクトレット電極１０６との間の隙間（ギャップ）ｇと真空の誘電率ε0と電極面積Ａによって、Ｃ＝ε0×Ａ／ｇで表される。前記のように、振動体１０５が上昇しているときは、硬い第２のばね１０９により素早く戻されるので、隙間ｇが増大している期間、すなわち、第２のばね１０９が収縮する期間が、従来例よりも短くなっている。これにより、図４に示すように、容量Ｃが中心値Ｃcから最大容量値Ｃmaxとなり、中心値Ｃcに戻る期間Ｔ１が、図８の従来例より長くなり、１周期Ｔ２の半周期に近づく。すなわち、容量Ｃの時間変化１２５(C)は正弦波に近い均整な容量変化に近づく。この容量変化に対応して誘導電荷が流出入し、負荷１１２にかかる電圧が変化するので、電流変化及び電圧変化も均整な波形となり、発電効率が向上する。また整流回路１１１で整流後交流電圧を負荷１１２と並列に配置した平滑コンデンサで平滑化するが、このとき均整な電圧波形の平滑化によりリプルが小さくなり、発電効率が向上する。
【００４２】
また、図３のように、ガイド体１２１に振動体１０５のガイド孔１２２が摺動自在に嵌合していることにより、振動体１０５の振動に対し、水平方向へのずれを低減する。
【００４３】
第１の実施の形態では、振動発電器の外郭構造として、第１の固定基板１０１と第２の固定基板１０８とスペーサー１０７とにより振動体収納空間（閉空間）Ｓ１を形成し、外気が混入することのない気密封止としている。これにより、エレクトレット電極１０６へのダメージ、つまりは電荷の脱離を防いでいる。
【００４４】
［第１の実施の形態の変形例］
図５は第１の実施の形態の変形例を示す縦断面図である。図１と同じ構成要素には同じ符号を用い、説明を省略する。図１と異なる点は、図５の第１のばね１２３及び第２のばね１２９として、金属板を撓ませた板ばねを使用していることである。第１のばね１２３は、水平方向のうち、図５の紙面と直交する方向（図３のＹ１Ｙ２方向）に間隔をおいて一対配置されている。各第１のばね１２３は、水平方向のうち、振動体収納空間Ｓ１のＸ１Ｘ２方向の略全幅に亘るように形成されている。一方、第２のばね１２９は、水平方向のうち、Ｘ１Ｘ２方向に複数に分割されており、図５の紙面と直交する方向に間隔をおいて二組配置されている。勿論、この変形例においても、第２のばね１２９のばね定数ｋ２は全第１のばね１２３のばね定数ｋ１よりも大きく設定されている。
【００４５】
この変形例のように、第１のばね１２３及び第２のばね１２９として金属製板ばねを用いると、狭い振動体収納空間Ｓ１への各ばね１２３、１２９の組み付けが容易になる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る振動発電器であって、振動体が下方に移動したときの縦断面図、図７は、図６と同じ振動発電器であって、振動体が上方に移動したときの縦断面図である。第１の実施の形態と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４７】
第１の実施の形態と異なる点は、図６のように、振動体１０５が下方に移動したときでも、振動体１０５と第２の接続体１１０とが常に連結状態に維持されていることである。また、第１のばね１０３のばね定数ｋ１は第２のばね１０９のばね定数ｋ２よりも小さいが、該実施の形態では、特に、第１のばね１０３のばね定数ｋ１と第２のばね１０９のばね定数ｋ２との大小関係は問わない。
【００４８】
図７のように、振動体１０５が上方に移動したとき、振動体１０５のばね振動は、第２のばね１０９のばね定数ｋ２のみが作用する。振動体１０５の重量ｍを用いて、√（ｋ２／ｍ）／２πの周波数で振動体１０５は振動し、第２のばね１０９が収縮する期間Ｔ５は、π×√（ｍ／ｋ２）で表される。
【００４９】
次に図６のように、振動体１０５が下方に移動したとき、振動体１０５には第１の接続体１０４と第２の接続体１１０とが接続されている。つまりこのとき、振動体１０５のばね振動は、第１のばね１０３のばね定数ｋ１と第２のばね１０９のばね定数ｋ２が作用し、そのときの合成ばね定数ｋ３はｋ１×ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）で表される。このばね定数ｋ３は、振動体１０５が上方に移動したとき、つまり第２のばね１０９のみで動作したときのばね定数ｋ２のｋ１／（ｋ１＋ｋ２）倍となり、常にばね定数ｋ２より小さい値となる。振動体１０５が下方へ移動したときの振動周波数は振動体１０５の重量ｍを用いて、√（ｋ３／ｍ）／２πとなり、第１のばね１０３が収縮する期間Ｔ６は、π×√（ｍ／ｋ３）で表される。これら振動体上昇時の期間（周期）Ｔ５と振動体下降時の期間（周期）Ｔ６とを比較すると、第２のばね１０９のばね定数ｋ２が合成ばね定数ｋ３より大きいため、第２のばね１０９が収縮する期間Ｔ５は、第１のばね１０３が収縮する期間Ｔ６より短くなる。これにより、第１の実施の形態と同様に容量変化の不均整が改善され、誘導電荷流出入、つまり電流変化、及び電圧変化も均整な波形となり、発電効率が向上する。
【００５０】
また第２の実施の形態の構造によると、振動体１０５と第２の接続体１１０とが常に連結されているため、ガイド体（図３の符号１２１）などを設ける必要がない。すなわち、ガイド体などを設けなくとも、振動体１０５の水平方向へのずれを防ぎ、振動の摺動抵抗となり得る要素を低減でき、更なる発電量向上が可能となる。
【００５１】
［その他の実施の形態］
（１）第１及び第２の実施の形態において、第１の固定基板１０１にエレクトレット電極１０６を設け、振動体１０５に固定電極１０２を設ける構造とすることも可能である。
【００５２】
（２）第１のばね及び第２のばねとして、前述のコイルばね及び板ばねの代わりに、ゴム等の弾性体あるいは空気ばねなど、ばね動作をするものを備えることも可能である。
【００５３】
（３）第１の接続体１０４及び第２の接続体１１０として、第１及び第２の実施の形態では、開口を有する矩形枠状の構造体を備えている。しかし、本発明は係る構造には限定されず、たとえば各接続体１０４、１１０をそれぞれ４つに分割し、振動体収納空間Ｓ１の四隅に配置する構造とすることもできる。
【００５４】
（４）本発明に係る振動発電器の外郭構造は、第１及び第２の実施の形態のように、第１の固定基板１０１と第２の固定基板１０８とスペーサー１０７とにより、振動体収納空間（閉空間）Ｓ１を形成する封止構造には限定されない。
【００５５】
（５）第１の固定基板１０１、第２の固定基板１０８、固定電極１０２及びエレクトレット電極１０６を構成する材料として、第１及び第２の実施の形態で挙げたものは一例であり、前述の材料に限定されるものではない。たとえば、第１の固定基板１０１及び第２の固定基板１０８を、樹脂基板や金属ブロックで構成することも可能である。また、固定電極１０２はアルミや銅などの導電性材料でもよく、エレクトレット電極１０６は有機系のエレクトレット材料でもよい。
【００５６】
（６）エレクトレット電極１０６に注入する電荷は、プラスの電荷には限らず、マイナスの電荷でも可能である。マイナスの電荷を注入した場合には、プラスの電荷を注入した場合と、誘導電荷の極性が異なり、電流方向が逆となるが、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５７】
（７）第１及び第２の実施の形態では、固定電極１０２とエレクトレット電極１０６とが、上下方向の隙間を隔てて水平姿勢に配置された構造を採用しているが、本発明は、このような構造に限定されない。たとえば、両電極を、水平方向に隙間を隔てて対向するように、鉛直姿勢に配置した構造や、両電極を、水平面に対して任意の角度で傾斜した姿勢で配置する構造なども、本発明に含まれる。
【００５８】
（８）前記実施の形態では、整流回路１１１をブリッジ回路とし、負荷１１２の両端と、固定電極１０２、振動体１０５にそれぞれ接続した構成としたが、このような整流回路に限るものではなく、他方式を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  第１の固定基板
１０２  固定電極
１０３  第１のばね
１０４  第１の接続体
１０５  振動体
１０６  エレクトレット電極
１０７  スペーサー
１０８  第２の固定基板
１０９  第２のばね
１１０  第２の接続体
１１１  整流回路
１１２  負荷
１２４(g)  隙間の時間変化
１２５(C)  容量の時間変化
Ｃc  容量の中心値
Ｃmax  最大容量値
Ｃmin  最小容量値
Ｔ１  容量が中心値から最大容量値となり中心値に戻る期間
Ｔ２  容量の時間変化の１周期
Ｓ１  振動体収納空間（閉空間）
【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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