(57)【要約】【課題】小さな外力が加わった場合でも大きな電力を取り出すことを可能とする発電装置を提供する。【解決手段】複数の帯電領域１１を有するエレクトレット７が設けられた可動基板５に、固定電極４が設けられた固定基板３が対向されており、可動基板５が支持部材８によりケース材２に連結されており、外力が加わった際に、可動基板５が固定基板３と対向した状態を維持したまま該対向方向と直交する面内において支持部材８の第１，第２の端部８ａ，８ｂ間の部分を支点として可動基板５が揺動するように可動基板５が支持部材８によりケース材２に連結されている、発電装置１。【選択図】図１
2013123337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレットを有し、該エレクトレットが面方向に並設された複数の帯電領域を有する可動基板と、
前記可動基板と対向するように設けられた固定基板と、
前記複数の帯電領域と対向するように前記固定基板に設けられており、面方向に並設された複数の電極部を有する固定電極と、
第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部が前記可動基板に固定されている支持部材と、
前記支持部材の第２の端部が固定されているケース材とを備え、
外力が加わった際に前記可動基板が前記固定基板と対向した状態を維持したまま該対向方向と直交する面内において前記支持部材の前記第１，第２の端部間の部分を支点として前記可動基板が揺動するように、前記可動基板が前記支持部材により前記ケース材に連結されている、発電装置。
【請求項２】
前記支持部材が第１の端部と第２の端部とを結ぶ方向が長さ方向である板バネからなる、請求書１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記可動基板が、支持基板と、支持基板上に積層されたエレクトレットとを有し、前記支持基板と前記支持部材とが別部材からなり、該支持基板に前記支持部材の第１の端部が固定されている、請求書１または２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記可動基板が前記固定基板と対向した状態を維持しつつ、外力により揺動する場合の揺動範囲を規制するように設けられたストッパーをさらに備える、請求書１〜３のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項５】
前記複数の帯電領域が、前記支持部材側に位置する第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、第１の端部から第２の端部に向かうにつれて幅が広がっている形状を有し、複数の帯電領域が前記第１の端部側から第２の端部側に向かうにつれて放射状に延ばされており、
前記固定電極の前記複数の電極部が、前記複数の帯電領域と同一の形状とされている、請求書１〜４のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項６】
前記各帯電領域及び各電極部が、略三角形の形状を有する、請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
隣り合う前記帯電領域間において、隣り合っている側縁が互いに平行である、請求項５または６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記支持部材の第１，第２の端部を結ぶ長さをａ、前記放射状に配置された複数の帯電領域の中心と、前記可動基板の前記支持部材が接合されている端面との間の距離をｂとしたとき、ｂ／ａが０．２７以上０．５５以下の範囲にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットを用いた発電装置に関し、より詳細には、複数の帯電領域を有するエレクトレットが形成された可動基板と、可動基板に対向するように固定電極が配置されている発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池交換が不要な電源として、静電誘導型の発電装置が種々提案されている。例えば、下記の特許文献１には、図１２に示す発電装置１００１が開示されている。
【０００３】
発電装置１００１は、ケース１００２を有する。ケース１００２内に固定基板１００３が固定された状態で配置されている。固定基板１００３の上面には、エレクトレット１００４が一対の櫛歯状電極の一方を覆うように設けられている。エレクトレット１００４は、複数本のストリップ状部分を有する。ストリップ状部分は、正または負に帯電されている。
【０００４】
固定基板１００３の上方には可動基板１００５が配置されている。可動基板１００５の下面には、対向電極１００６が形成されている。対向電極１００６は一対の櫛歯状電極からなる。可動基板１００５は、バネ１００７，１００８によりケース１００２に支持されている。
【０００５】
発電装置１００１に加速度などの外力が加えられた際には、可動基板１００５が、図示の矢印方向、すなわち水平方向に振動する。それによって、対向電極１００６がエレクトレット１００４と対向している状態と、対向していない状態とが発現する。この繰り返しにより、発電装置１００１において電力を取り出すことができる。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、対向電極を有する固定基板に、エレクトレットが設けられた可動基板とが対向されている発電装置が開示されている。特許文献２では、可動基板の対向し合う一対の側面とケース内壁との間にそれぞれバネ部材が配置されている。このバネ部材は第１，第２の板状バネ部材からなる。第１，第２の板状バネ部材は両端で互いに固定されており、中央部分で隔てられている。バネ部材の中央部が可動基板の側面に接している。すなわち、バネ部材の中央部において、可動基板の側面とケース内壁との間に押圧力を与える。加速度などの外力が加えられると、バネ部材が交互に圧縮され、可動基板が水平方向に振動することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３６５９８号公報
【特許文献２】特開２００８−１６１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１や特許文献２に記載の静電誘導型の発電装置では、可動基板が固定基板と対向した状態で、固定基板の面方向において、往復移動するように可動基板が振動する。このような振動を可能とするために、バネ１００７，１００８や特許文献２に記載のバネ部材が用いられている。しかしながら、このような構造では、可動基板を振動させるには、１００ｍＧ程度の大きな加速度が加わる必要があった。
【０００９】
他方、人の動作や日常生活で使用される機器により発生する振動の加速度は、数ｍＧ程度である。従って、従来の発電装置において、このような小さな加速度で可動基板を振動させることはできなかった。
【００１０】
本発明の目的は、人の動作などにより発生する小さな外力、例えば、小さな加速度が加わった場合でも静電誘導により大きな電力を取り出すことを可能とす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】
【００１１】
本発明に係る発電装置は、可動基板と、固定基板と、固定電極と、支持部材と、ケース材とを備える。可動基板は、エレクトレットを有し、該エレクトレットが面方向に並設された複数の帯電領域を有する。固定基板は、可動基板と対向するように設けられている。固定電極は、複数の帯電領域と対向するように固定基板に設けられている。また、固定電極は、面方向に並設された複数の電極部を有する。支持部材は、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部が可動基板に固定されている。ケース材には、支持部材の第２の端部が固定されている。本発明に係る発電装置では、外力が加わった際に可動基板が固定基板に対向した状態を維持したまま該対向方向と直交する面内において支持部材の第１，第２の端部間の部分を支点として可動基板が揺動するように、可動基板が支持部材によりケース材に連結されている。
【００１２】
本発明に係る発電装置のある特定の局面では、支持部材が第１の端部と第２の端部とを結ぶ方向が長さ方向である板バネからなる。この場合には、上記板バネを用いることにより、可動基板を支持部材の第１，第２の端部間の部分を支点として小さな外力で確実に揺動させることができる。
【００１３】
本発明に係る発電装置の他の特定の局面では、可動基板が、支持基板と、支持基板上に積層されたエレクトレットとを有し、支持基板と支持部材とが別部材からなり、該支持基板に支持部材の第１の端部が固定されている。この場合には、支持基板によりエレクトレットが支持されているため、可動基板が撓み難い。
【００１４】
本発明に係る発電装置の別の特定の局面では、可動基板が固定基板と対向した状態を維持しつつ、外力により揺動する場合の揺動範囲を規制するように設けられたストッパーをさらに備えられている。この場合には、可動基板の揺動範囲が規制されるため、可動基板の破損が生じ難い。
【００１５】
本発明に係る発電装置のさらに別の特定の局面では、複数の帯電領域が、支持部材側に位置する第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、第１の端部から第２の端部に向かうにつれて幅が広がっている形状を有し、複数の帯電領域が第１の端部側から第２の端部側に向かうにつれて放射状に延ばされており、固定電極の複数の電極部が、複数の帯電領域と同一の形状とされている。この場合には、可動基板が揺動した場合に、より一層大きな電力を取り出すことができる。好ましくは、各帯電領域及び各電極部が、略三角形の形状を有する。この場合には、各帯電領域を各電極部が単純な形状を有するため、これらを容易に形成することができる。
【００１６】
本発明に係る発電装置のさらに他の特定の局面では、隣り合う帯電領域間において、隣り合っている側縁が互いに平行である。この場合には、より一層大きな電力を発生させることができる。
【００１７】
本発明に係る発電装置のさらに他の特定の局面では、支持部材の第１，第２の端部を結ぶ長さをａ、放射状に配置された複数の帯電領域の中心と、可動基板の支持部材が接合されている端面との間の距離をｂとしたとき、ｂ／ａが０．２７以上０．５５以下の範囲にある。この場合には、より一層大きな電力を取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る発電装置では、可動基板が支持部材により上記のようにケース材に連結されているため、外力が加わった際に、可動基板が固定基板と対向した状態を維持したまま支持部材の第１，第２の端部間の部分を支点として揺動する。従って、小さな外力が加わった場合であっても、可動基板が確実に揺動する。よって、人の動作などにより発生する小さな外力により電力を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置の模式的側面断面図及び模式的正面断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置で用いられている可動基板と支持部材とを示す模式的正面図であり、（ｂ）はその模式的平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る発電装置に用いられているエレクトレットの帯電方法を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る発電装置で用いられている固定基板３の模式的透視平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る発電装置における複数の帯電領域の位置関係を示す模式的平面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る発電装置の好ましい変形例における複数の帯電領域の位置関係を示す模式的平面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置において、可動基板が揺動する状態を説明するための各模式的平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置の動作を説明するための各模式的断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る発電装置における比ｂ／ａと、可動基板の振動の共振周波数との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る発電装置の他の変形例を説明するための模式的平面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置のさらに他の変形例を説明するための模式的側面図である。
【図１２】従来の発電装置の一例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２１】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１の模式的側面断面図及び模式的正面断面図である。発電装置１は、ケース材２を有する。ケース材２は、上方に開いた開口２ａを有する。ケース材２の形状は、特に限定されるわけではないが、本実施形態では、ケース材２の平面形状は矩形である。ケース材２は、アルミナなどの絶縁性セラミックス、合成樹脂、金属などの適宜の剛性材料により形成することができる。なお、ケース材２が金属からなる場合には、電力取り出し用の導電性部材と適宜電気的に絶縁することが望ましい。
【００２２】
ケース材２の開口２ａを封止するように、固定基板３がケース材２に接合されている。固定基板３は、アルミナなどの絶縁性セラミックスまたは合成樹脂などの適宜の絶縁性材料からなる。固定基板３のケース材２と接合されている側の面（下面）には、固定電極４が形成されている。固定電極４は、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕまたはこれらの合金などの適宜の金属もしくはこれらの金属を主体とする合金からなる。固定電極４の形状については後述する。
【００２３】
上記ケース材２と固定基板３とで封止されている空間内に、可動基板５が配置されている。可動基板５は、本実施形態では、支持基板６と、支持基板６上に設けられたエレクトレット７とを有する。支持基板６は、本実施形態では、金属からなるが、セラミックスや合成樹脂等により形成されてもよい。
【００２４】
可動基板５は、板バネからなる支持部材８によりケース材２に支持されている。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１で用いられている可動基板５と支持部材８とを示す模式的正面図であり、図２（ｂ）はその模式的平面図である。
【００２５】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持基板６は、矩形板状の形状を有する。支持基板６は、対向し合う第１，第２の側面６ａ，６ｂを有する。第２の側面６ｂに、支持部材８の第１の端部８ａが固定されている。また、支持部材８の第２の端部８ｂは、ケース材２の内側壁に固定されている。支持部材８を構成している板バネは、ステンレスなどの適宜の金属からなる。支持部材８の第１の端部８ａは、第２の側面６ｂの長さ方向中央に固定されている。従って、支持部材８の第１の端部８ａと第２の端部８ｂとの間の部分を支点として揺動し得るように、可動基板５が支持部材８により支持されている。
【００２６】
他方、支持基板６の上面には、複数の凹部６ｃが形成されている。支持基板６の下面にも、複数の凹部６ｄが形成されている。凹部６ｃ，６ｄは、図２（ｂ）に示すように正方形の平面形状を有する。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部６ｃ，６ｄ内に、回転体９が配置されている。回転体９の径は、凹部６ｃの底部と固定基板３の下面との間の距離並びに凹部６ｄの底部とケース材２の内底面との間の距離とほぼ等しくされている。回転体９は、凹部６ｃ，６ｄ内において回転自在となるように収納されている。
【００２７】
従って、回転体９により、可動基板５の上面と固定基板３の下面との間の距離並びに可動基板５の下面とケース材２の内底面との間の距離を一定にすることが可能とされている。可動基板５の上面と固定基板３の下面との間の距離が一定であることにより、エレクトレット７と固定電極４との間の距離が一定とされる。すなわち、エレクトレット７が固定電極４に対向した状態を維持したまま、該対向方向と直交する面内において、可動基板５が支持部材８の第１，第２の端部８ａ，８ｂ間の間を支点として揺動し得る。
【００２８】
回転体９は、本実施形態では、金属からなる球体により構成されている。もっとも、回転体９は、セラミックスや合成樹脂等により形成されてもよい。
【００２９】
また、回転体９の配置については特に限定されず、複数個の回転体９、好ましくは３個以上の回転体９が固定電極４を囲む部分に均一に配置されていることが望ましい。それによって上記間隔を一定に保つことができる。
【００３０】
本実施形態の発電装置１では、加速度などの外力が加わった際に、可動基板５が上記のように揺動する。特許文献１や特許文献２に記載の従来の発電装置では、可動基板が固定基板と対向した状態で、固定基板の面方向において往復移動するように可動基板が振動する。そのため、可動基板の両側に一対のバネ部材を配置しなければならなかった。そのため、小さな外力では十分に可動基板が振動せず、電力を取り出すことができなかった。これに対して、本実施形態の発電装置１では、可動基板５が上記のように揺動するため、わずかな外力で電力を取り出すことができる。よって、人の動作などにより生じる小さな加速度が加わった場合でも、電力を発生させることができる。これを、エレクトレット７及び固定電極４をより詳細に説明することにより、明らかにする。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、金属からなる支持基板６上にエレクトレット７が設けられている。すなわち、固定電極４が形成されている領域と対向する領域にエレクトレット７が配置されている。エレクトレット７は、合成樹脂または無機材料からなる。合成樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂を挙げることができる。無機材料としては、ＳｉＯ２などを挙げることができる。エレクトレット７は、このような正または負に帯電され得る適宜の材料により形成することができる。本実施形態では、エレクトレット７はポリテトラフルオロエチレンからなる。なお、特に図示はしないが、エレクトレット７を覆うように保護層を形成してもよい。このような保護層としては、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３などの適宜の無機材料あるいは適宜の有機材料を挙げることができる。
【００３２】
本実施形態では、エレクトレット７は、複数の帯電領域１１を有する。各帯電領域１１は、支持部材８側に位置する第１の端部１１ａと、反対側の第２の端部１１ｂとを有する。そして、複数の帯電領域１１は、第１の端部１１ａから第２の端部１１ｂに行くにつれて幅が広がっている形状を有する。より具体的には、本実施形態では、各帯電領域１１は、略三角形の平面形状を有する。すなわち、各帯電領域１１は、第１の端部１１ａ側を頂点とする略三角形の平面形状を有する。
【００３３】
もっとも、本実施形態では、各帯電領域１１は、二等辺三角形の第１の端部１１ａ側の頂点が削られた略二等辺三角形の形状とされているが、二等辺三角形の形状であってもよい。また、複数の帯電領域１１の第２の端部１１ｂ側は、後述する揺動中心を中心とする円の円弧状部分であってもよい。すなわち、帯電領域１１は、扇形の形状を有していてもよい。
【００３４】
上記複数の帯電領域１１が、正または負に帯電されている。エレクトレット７の帯電方法を図３を参照して説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１に用いられるエレクトレット７の帯電方法を説明するための模式的断面図である。
【００３５】
図３に示すように、支持基板６上に設けられたエレクトレット７の上面に、金属マスク１２を配置する。金属マスク１２は開口部１２ａを有する。開口部１２ａは、エレクトレット７の帯電領域１１に対応する位置に設けられている。
【００３６】
図３に示すように、金属マスク１２をエレクトレット７に載置した状態で上からコロナ放電する。その結果、エレクトレット７の開口部１２ａにより露出している部分に図示のように負電荷がチャージされる。これによって、エレクトレット７の開口部１２ａにより露出している部分を負の帯電領域である帯電領域１１とすることができる。なお、正の電荷をチャージしてもよく、その場合には、帯電領域１１を正の帯電領域とすることができる。
【００３７】
上記のようにして、図２（ｂ）に示した形状の複数の帯電領域１１を容易に形成することができる。
【００３８】
本実施形態では、複数の帯電領域１１では、第１の端部１１ａから第２の端部１１ｂ側に向かうにつれて複数の帯電領域１１が放射状となるように延ばされている。この放射状の中心は、好ましくは、可動基板５が揺動する際の揺動中心Ｏに一致していることが望ましい。それによって、大きな電力を取り出すことができる。もっとも、この放射状の中心と揺動中心Ｏとは必ずしも一致せずともよい。
【００３９】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１で用いられている固定基板３の模式的透視平面図である。具体的には、図４は、固定基板３を透かして固定電極４を示す模式的平面図である。固定電極４は、第１の電極４Ａと第２の電極４Ｂとを有する。第１の電極４Ａは、複数の電極部１３を有する。第２の電極４Ｂは、複数の電極部１４を有する。各電極部１３，１４は、前述したエレクトレット７の帯電領域１１と同様に略三角形の平面形状を有する。複数の電極部１３は、バスバー１５により一端が共通接続されている。バスバー１５が、第１の取り出し電極１６に接続されている。複数の電極部１４は、バスバー１７により一端が共通接続されている。バスバー１７が、第２の取り出し電極１８に接続されている。
【００４０】
複数の電極部１３と、複数の電極部１４とは、周知の櫛歯電極の電極指のように互いに間挿し合っている。もっとも、図４に示すように、複数の電極部１３及び複数の電極部１４は、放射状に延ばされている。すなわち、仮想の放射中心Ｘの周りに放射状となるように複数の電極部１３，１４が形成されている。
【００４１】
また、複数の電極部１３，１４は、前述したように、エレクトレット７の帯電領域１１と同じ形状とされている。この場合、複数の電極部１３は、放射中心Ｘ側の端部が細く、反対側の端部に向かうにつれて幅が広くなるように形成されている。同様に、複数の電極部１４も、放射中心Ｘ側の端部が狭く、反対側の端部に向かうにつれて幅が広くなるように形成されている。もっとも、複数の電極部１３は、上記放射中心Ｘに近い側においてバスバー１５により共通接続されている。他方、複数の電極部１４は、放射中心Ｘとは反対側の端部においてバスバー１７により共通接続されている。
【００４２】
電極部１３，１４も、エレクトレット７の帯電領域１１と同様に、略二等辺三角形の形状を有しているが、二等辺三角形の形状を有していてもよく、また扇形の形状を有していてもよい。
【００４３】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１における複数の帯電領域１１の位置関係を示す模式的平面図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１の好ましい変形例における複数の帯電領域１１の位置関係を示す模式的平面図である。図５では、説明を容易とするために、各帯電領域１１の幅を若干小さく図示している。帯電領域１１は一対の側辺１１ｃ，１１ｄを有し、一対の側辺１１ｃ，１１ｄは放射中心Ｙを中心とする放射方向すなわち放射中心Ｙを中心とする円の半径方向に延びている。この場合、隣り合う帯電領域１１，１１間のスペースが大きくなる。
【００４４】
これに対して、図６に示す変形例では、隣り合う帯電領域１１，１１において、隣り合う一方の帯電領域１１の側辺１１ｃと隣り合う他方の帯電領域１１の側辺１１ｄとは、互いに隣り合う側辺１１ｃ，１１ｄ間の中心を通る放射方向Ｒと平行とされている。言い換えれば、互いに隣り合う側辺１１ｃ，１１ｄは、放射中心Ｙを中心とする円の半径方向と平行ではない。このように、隣り合う帯電領域１１，１１の互いに隣り合う側辺１１ｃ，１１ｄを、互いに平行に、特に図６に一点鎖線で示す放射方向Ｒと平行とすることが望ましい。隣り合う一方の帯電領域１１の側辺１１ｃと隣り合う他方の帯電領域１１の側辺１１ｄとを、互いに隣り合う側辺１１ｃ，１１ｄ間の中心を通る放射方向Ｒと平行にすることにより、隣り合う帯電領域１１，１１間のスペースを小さくすることができる。それによって、発電量を高めることができる。この場合、固定電極４についても同様の形状とすることが望ましい。それによって、エレクトレット７の帯電領域１１と固定電極４の対向面積をより一層大きくすることができる。従って発電量をより一層大きくすることができる。
【００４５】
次に、図７及び図８を参照して、発電装置１の動作を説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１において、可動基板５が揺動する状態を説明するための各模式的平面図である。具体的には、図７（ａ）及び（ｂ）は、固定基板３を透かした状態を示す模式的平面図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１の動作を説明するための各模式的断面図である。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、電極部１３，１４を有する固定電極４には負荷１９が接続されている。
【００４６】
図７（ａ）は、発電装置１に外力が加わる前の可動基板５の状態を示す。この状態から、人の動作などにより発生した加速度などの外力が加わると、図の矢印で示すように可動基板５が揺動する。すなわち、図７（ｂ）に示すように、可動基板５が支持部材８の支点８ｃを中心として変位する。支点８Ｃは、揺動中心Ｏである。支持部材８が板バネからなるため、その復元力により、図７（ｂ）に示した状態から再度図７（ａ）に示す状態を経て、可動基板５が図７（ｂ）に示す位置と反対側に向かって移動することとなる。すなわち、図７（ａ）に矢印で示すように可動基板５が揺動する。
【００４７】
図８（ａ）は、図７（ａ）と同様に、発電装置１に外力が加わる前の状態を示す。固定基板３の固定電極４の電極部１３，１４のうち、電極部１３が、帯電領域１１に対向しているとする。この場合、静電誘導により、電極部１３に正の電荷が誘起される。
【００４８】
しかる後、発電装置１に外力が加わることで、図８（ｂ）に示すように、可動基板５が固定基板３に対して図面上右側に移動し、電極部１４が、帯電領域１１に対向する。この状態では、静電誘導により電極部１４に正の電荷が誘起される。さらに、図８（ｃ）に示すように、可動基板５が固定基板３に対して図面上右側に移動し、電極部１３が、帯電領域１１に再度対向する。この場合、電極部１３に再度正の電荷が誘起される。
【００４９】
従って、上記のように可動基板５が揺動することにより、電極部１３を有する第１の電極４Ａと電極部１４を有する第２の電極４Ｂとの間で交流電力を取り出すことができる。すなわち、図８（ａ）〜（ｃ）に示されている負荷１９に交流電力を与えることができる。
【００５０】
上記のように、本実施形態の発電装置１では、ケース材２内において、可動基板５が支持部材８の一部を支点として揺動するように配置されているため、小さな外力、具体的には小さな加速度が加わった場合でも、電力を確実に発生させることができる。
【００５１】
なお、小さな外力で大きな電力を取り出すには、放射状の帯電領域１１の中心位置は、次に述べる比ｂ／ａが０．２７以上０．５５以下の範囲であることがより望ましい。これを図２及び図９を参照して説明する。
【００５２】
図２（ｂ）における長さａすなわち支持部材８の長さをａとする。ここで支持部材８の長さとは、支持部材８の可動基板５と接合されている部分から支持部材８のケース材２と接合されている部分までの長さを言うものとする。また、図２（ｂ）に示す揺動中心Ｏである支点８ｃと、支持部材８の可動基板５と接合されている部分までの長さをｂとする。すなわち、複数の帯電領域１１の放射状の中心と、支持部材８の可動基板５と接合されている部分までの長さをｂとする。長さｂの長さａに対する比ｂ／ａを種々変化させ、可動基板５の振動による共振周波数の変化を求めた。結果を図９に示す。この共振周波数は、外力が発電装置１に加えられることによる振動の共振周波数である。
【００５３】
人の動作、例えば歩行などにより得られる振動の周波数は、１Ｈｚ〜５０Ｈｚの帯域である。図９から明らかなように、このような低周波帯で振動させるには、共振周波数が１Ｈｚ〜５０Ｈｚ付近となるように比ｂ／ａを設定すればよい。よって、比ｂ／ａが０．２７以上０．５５以下の範囲内であれば、共振周波数を１〜５０Ｈｚとすることができる。従って、このような低周波の振動で十分な電力を取り出すには、比ｂ／ａは０．２７以上０．５５以下の範囲とすることが望ましい。
【００５４】
また、本実施形態では、上記板バネからなる支持部材８の厚み及び幅を調整することにより、可動基板５が振動する際の共振周波数を容易に調整することができる。従って、用途に応じて、すなわち加わる外力による振動の周波数に応じて、発電装置１を容易に提供することができる。
【００５５】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１の他の変形例を示す模式的平面図である。具体的には、図１０は、固定基板３を透かした状態を示す模式的平面図である。発電装置１では、可動基板５が支持部材８の中間位置を支点として揺動する。この揺動範囲が大きすぎると、可動基板５がケース材２の内側壁に衝突するおそれがある。可動基板５がケース材２の内側壁に衝突した場合、可動基板５が破損するおそれがある。あるいは、可動基板５が、支持部材８の変形許容範囲を超えて変位するおそれがある。すなわち、支持部材８が弾性復元する範囲を超えて変形した場合、支持部材８の中間を支点として可動基板５を揺動させ続けることができなくなる。
【００５６】
図１０に示す変形例では、可動基板５の揺動範囲を規制するために、ストッパー２１がケース材２の内側壁に固定されている。すなわち、ストッパー２１は、可動基板５の揺動方向においてその揺動範囲が規制されるように、ケース材２の内側壁から可動基板５側に向かって突出されている。この突出量により、可動基板５の揺動範囲を調整することができる。
【００５７】
上記ストッパー２１を設けることにより可動基板５のケース材２の内側壁との衝突を防止することができる。あるいは、支持部材８の許容範囲を超えた変形を防止することができる。
【００５８】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１のさらに他の変形例を説明するための模式的側面図である。上記実施形態では、可動基板５を構成している支持基板６の側面に支持部材８の第１の端部８ａが固定されていたが、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持基板６に凹部６ｅを設け、凹部６ｅに支持部材８を第１の端部からはめ込むことにより、支持部材８を支持基板６に連結してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…発電装置
２…ケース材
２ａ…開口
３…固定基板
４…固定電極
４Ａ…第１の電極
４Ｂ…第２の電極
５…可動基板
６…支持基板
６ａ，６ｂ…側面
６ｃ，６ｄ，６ｅ…凹部
７…エレクトレット
８…支持部材
８ａ…第１の端部
８ｂ…第２の端部
８ｃ…支点
９…回転体
１１…帯電領域
１１ａ…第１の端部
１１ｂ…第２の端部
１１ｃ，１１ｄ…側辺
１２…金属マスク
１２ａ…開口部
１３，１４…電極部
１５…バスバー
１６…第１の取り出し電極
１７…バスバー
１８…第２の取り出し電極
１９…負荷
２１…ストッパー
【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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【図１１】
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【図１２】
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