(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電部及び第二導電部と、
媒体と、
機能部と
を備え、
第一導電部及び機能部は接続されており、
第二導電部及び機能部は接続されており、
第一導電部の少なくとも一部が該媒体と接触し、
第二導電部の少なくとも一部が該媒体と接触し、
第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
第一導電部及び第二導電部は、互いに標準電極電位が異なる素材から構成されており、
媒体の第一導電部と第二導電部間の抵抗値が１ｋΩ以上であり、
機能部が昇圧部を有し、
機能部における入力インピーダンスが１ｋΩ以上であり、
機能部の入力インピーダンスが非線形な電流−電圧特性を有する、システム。
【請求項２】
媒体が電解液ではない、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
第一導電部が、金属、導電性ポリマー又はカーボンから構成され、
第二導電部が、第一導電部とは異なる金属、導電性ポリマー又はカーボンから構成される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
媒体は水分を含み、媒体の含水率が１質量％以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
機能部が、出力インピーダンスを変換する変換機能を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
機能部が蓄電部を有し、
第一導電部及び／又は第二導電部から供給される電荷を蓄電部が蓄積し、
蓄積に要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出する機能を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
機能部が出力電圧変換部を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
第一導電部及び／又は第二導電部から生じる起電力が０．９Ｖ以下である、請求項１〜７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
第一導電部が媒体と接触する位置、及び、第二導電部が媒体と接触する位置の距離が１ｃｍ以上である、請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
機能部の動作電圧の下限値が０．９Ｖ以下である、請求項１〜９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
媒体が、水分を含む砂又は土である、請求項１〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
第一導電部及び第二導電部と、
機能部と
を備え、
第一導電部及び機能部は接続されており、
第二導電部及び機能部は接続されており、
第一導電部の少なくとも一部が媒体と接触が可能であり、
第二導電部の少なくとも一部が媒体と接触が可能であり、
第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
第一導電部及び第二導電部は、互いに標準電極電位が異なる素材から構成されており、
機能部が昇圧部を有し、
機能部における入力インピーダンスが１ｋΩ以上であり、
機能部の入力インピーダンスが非線形な電流−電圧特性を有し、
媒体の第一導電部と第二導電部間の抵抗値が１ｋΩ以上となるように、第一導電部及び第二導電部を媒体と接触させる、装置。
【請求項１３】
第一導電部及び／又は第二導電部の少なくとも一部が導電性を有しない部材と一体的に構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
機能部が蓄電部を有する、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
第一導電部及び第二導電部と、
機能部と、
を備え、
第一導電部及び機能部は接続されており、
第二導電部及び機能部は接続されており、
第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
第一導電部及び第二導電部は、互いに標準電極電位が異なる素材から構成されており、
機能部が昇圧部を有し、
機能部における入力インピーダンスが１ｋΩ以上であり、
機能部の入力インピーダンスが非線形な電流−電圧特性を有する装置を、
媒体の第一導電部と第二導電部間の抵抗値が１ｋΩ以上となるように、第一導電部の少なくとも一部及び第二導電部の少なくとも一部を媒体と接触させる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自立した電源を提供するシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルタ電池やダニエル電池のように、異なる二種類の金属を電極とし、電解液に浸すことで、それぞれの電極において、酸化反応又は還元反応を生じさせ、電子の流れる経路を作り出す装置（つまり、電池）がある。【０００３】
また、可視光、熱、電波、あるいは微生物による有機物の分解処理等の微小なエネルギーを電力に変換するエネルギーハーヴェスティング技術が注目されている。エネルギーハーヴェスティング技術を利用して、自立電源として実用化する研究がなされている。【０００４】
センサ等に使用される自立電源型の装置としては、太陽光発電を利用するもの（例えば、特許文献１）が検討されているが、時間帯や天候の影響を受けやすく、安定した電力供給ができないことがある。また、微生物を用いた燃料電池システム（例えば、特許文献２）では、十分な発電量が得られなかった。【０００５】
電池の電解液として使用される液体は、化学やけどのおそれ、火災又は爆発のおそれ、あるいは有毒なガスの発生等、人体や環境に悪影響を与える可能性があり、電解液の取り扱いは非常に難しいものであった。加えて、製品化をする際において、液漏れを起こさないようにしなければならず、コストが増大するという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８１２７８号公報
【特許文献２】特開２０１６−５４０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の少なくとも１つの目的は、自立した電源を提供できるシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
非限定的な観点によると、本発明に係るシステムは、第一導電部及び第二導電部と、媒体と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が該媒体と接触し、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触である。【０００９】
本発明に係るシステムは、媒体が電池の電解液ではないことが好ましい。【００１０】
本発明に係るシステムは、第一導電部が、金属、導電性ポリマー又はカーボンから構成され、第二導電部が、第一導電部とは異なる金属、導電性ポリマー又はカーボンから構成されることが好ましい。【００１１】
本発明に係るシステムは、媒体は水分を含み、媒体の含水率が１質量％以上であることが好ましい。【００１２】
本発明に係るシステムは、機能部が、出力インピーダンスを変換する変換機能を有することが好ましい。【００１３】
本発明に係るシステムは、機能部が蓄電部を有し、第一導電部及び／又は第二導電部から供給される電荷を蓄電部が蓄積し、蓄積に要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出する機能を有することが好ましい。【００１４】
本発明に係るシステムは、機能部が出力電圧変換部を有することが好ましい。【００１５】
本発明に係るシステムは、機能部が昇圧部を有することが好ましい。【００１６】
本発明に係るシステムは、機能部の入力インピーダンスが非線形な電流−電圧特性を有することが好ましい。【００１７】
本発明に係るシステムは、機能部における入力インピーダンスが１ｋΩ以上であることが好ましい。【００１８】
本発明に係るシステムは、媒体の第一導電部と第二導電部間の抵抗値が１ｋΩ以上であることが好ましい。【００１９】
本発明に係るシステムは、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一方に対する、交流インピーダンス法を用いた分極抵抗の測定値が１００Ω以上であることが好ましい。【００２０】
本発明に係るシステムは、第一導電部及び／又は第二導電部から生じる起電力が０．９Ｖ以下であることが好ましい。【００２１】
本発明に係るシステムは、第一導電部が媒体と接触する位置、及び、第二導電部が媒体と接触する位置の距離が１ｃｍ以上であることが好ましい。【００２２】
本発明に係るシステムは、機能部の動作電圧の下限値が０．９Ｖ以下であることが好ましい。【００２３】
非限定的な観点によると、本発明に係る装置は、第一導電部及び第二導電部と、機能部と、昇圧回路又は降圧回路とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触である、装置である。【００２４】
本発明に係る装置は、第一導電部及び／又は第二導電部の少なくとも一部が導電性を有しない部材と一体的に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、自立した電源を提供できるシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の少なくとも１つに対応する、システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の少なくとも１つに対応する、電力変換部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下、効果に関する記載は、本発明の実施の形態の効果の一側面であり、ここに記載するものに限定されない。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態の少なくとも１つに対応する、システムの構成を示すブロック図である。図１（Ａ）〜（Ｅ）に図示するように、システムは、第一導電部１と、第二導電部２と、機能部３と、媒体４とから構成される。第一導電部１及び機能部３、並びに、機能部３及び第二導電部２は、それぞれ電気的に接続されている。「電気的に接続」とは、例えば、導線等により通電可能に接続されることをいう。
【００２９】
第一導電部１及び第二導電部２の一部又は全部が、媒体４と接触している。第一導電部１及び第二導電部２は、互いに非接触である。「非接触」とは、例えば、第一導電部１と第二導電部２とが直接接触していない状態をいう。
【００３０】
第一導電部１が媒体４に接触する位置、及び、第二導電部２が媒体４に接触する位置の距離、つまり第一導電部１と第二導電部２の距離は、１ｃｍ以上離れていることが好ましく、１０ｃｍ以上離れていることがより好ましく、１００ｃｍ以上離れていることがさらに好ましく、１０００ｃｍ（１０ｍ）以上離れていることが特に好ましい。
【００３１】
第一導電部１及び第二導電部２は、いずれも導電性を有することが好ましい。ここで、第一導電部１及び第二導電部２の素材として、例えば、金属、導電性ポリマー、カーボン等が挙げられる。第一導電部１及び第二導電部２の形状は、特に限定されない。第一導電部１及び第二導電部２の形状は、直方体状、円柱状（棒状）、角錐状、円錐状、板状又は紐状であってもよく、形状を問わない。
【００３２】
第一導電部１及び第二導電部２に用いられる金属としては、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、白金、スズ、チタン、ステンレス、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、又は、その他上述の金属夫々の酸化物などから適宜選択して用いることができる。また、所定の金属に、所定の金属とは異なる他の金属や、他の導電性を有する材料が被膜されていてもよい。第一導電部１と第二導電部２の素材は、異なる種類のものを用いてもよく、同じ種類のものを用いてもよい。例えば、第一導電部１に、ステンレス製の円柱状の棒材を用い、第二導電部２に亜鉛製の円柱状の棒材を用いることができる。この場合、第一導電部１及び第二導電部２は、機能部３または昇圧回路・降圧回路と導線により接続される。
【００３３】
交流インピーダンス法を用いて、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一方に対して分極抵抗を測定した場合に、測定値が１００Ω以上であることが好ましい。
【００３４】
ここで、電流の起点となる導電部を第一導電部１として定義し、終点となる導電部を第二導電部２として定義する。いずれの導電部が第一導電部１として機能するかは、導電部の材質、又は、導電部を取り巻く環境（例えば、温度、湿度、気圧、ｐＨなど）により決定される。第一導電部１又は第二導電部２と媒体４の界面で、化学反応が行われ、導電部に自由電子が発生する。
【００３５】
例えば、第一導電部１と第二導電部２において異なる金属を用いた場合には、標準電極電位が低い金属を用いた方が第一導電部１に、標準電極電位が高い金属を用いた方が第二導電部２になる。この場合、第二導電部２から機能部３へ向かって電子が移動し、機能部３から第一導電部１へ向かって電子が移動する。すなわち、第一導電部１側から機能部３を介して第二導電部２側へ電流が生じる。例えば、第二導電部２では、導電部を構成する金属が媒体４中に陽イオンとして溶出して、自由電子が発生し、第一導電部１では、媒体４の水中にある陽イオンが電子と反応し、電気的に中和される。
【００３６】
標準電極電位の高低は、物質同士の標準電極電位の相対的な値（相対値）を比較して定められるものであって、標準電極電位の絶対値を用いて比較するものではない。例えば、標準電極電位が−５Ｖの物質Ａと＋２Ｖの物質Ｂとを比較した場合に、物質Ａの標準電極電位は低く、物質Ｂの標準電極電位は高い。
【００３７】
一方、導電部に同一の金属を用いた場合でも、例えば、温度、湿度、気圧、ｐＨなど、導電部の周辺環境の条件により、いずれかの導電部が第一導電部１として、他方の導電部が第二導電部２として機能し、電流が生じる。よって、２つの導電部の周囲温度、湿度、気圧、ｐＨなどの条件が変われば、第一導電部１として機能していたものが第二導電部２として機能し、第二導電部２として機能していたものが第一導電部１として機能することもあり得る。
【００３８】
第一導電部１及び第二導電部２から生じる起電力は、０．９Ｖ以下であることが好ましく、０．３５Ｖ以下であることがより好ましく、０．２５Ｖ以下であることがさらに好ましい。また、第一導電部１及び第二導電部２から生じる起電力は、５ｍＶ以上であることが好ましい。
【００３９】
機能部３は、例えば、通電することで所定の機能を実行するものをいう。機能部３は、電力を消費して所定の機能を発揮する電力消費部、導電部にて発生した電気を蓄電する蓄電部、昇圧回路や降圧回路のように出力する電圧を変換する出力電圧変換部等、回路を制御するマイコン等の制御部、他の装置と無線により通信が可能な通信部等を含むことができる。電力消費部としては、例えば、白熱電球や発光ダイオードなどの光源、熱を発する発熱体、音を発する発音体、又は、信号を発する発信体等のいずれかを採用することができる。蓄電部は、昇圧回路又は降圧回路に含まれていてもよい。マイコン等の制御部は、回路を制御して、蓄電部に蓄電した電気を所定の条件で放出させることができる。放出された電気は、電力消費部にて消費される。また、マイコン等の制御部においても、わずかではあるが電力が消費されるため、制御部を起動させるのに必要な電力を確保しつつ、蓄電した電気を放出するように制御することができる。
【００４０】
機能部３は、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれか１つを備えていればよく、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれか２つ以上を組み合わせて構成したものを機能部３としてもよい。また、機能部３は、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれか２つ以上を一体に構成したものであってもよく、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれかを、電気的に接続しつつ、それぞれ別々に構成したものであってもよい。
【００４１】
機能部３における入力インピーダンスは、１ｋΩ以上であることが好ましく、１０ｋΩ以上であることがより好ましい。また、機能部３の入力インピーダンスは、非線形な電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を有することが好ましい。非線形な電流−電圧特性とは、例えば、機能部３に電流を流した際の電圧変化において、電流値が大きくなるに従って電圧値が高くなるが、電流値が大きくなるに従って、電流値を大きくするために必要となる電圧値の上がり幅が大きくなり、電圧が電流に比例しないような場合をいう。言い換えると、機能部３に加えた電圧値が高くなるに従って電流値が大きくなるが、電圧値が高くなるに従って電流値が大きくなる度合いが小さくなり、電流値が電圧値に比例しないような場合をいう。機能部３における入力インピーダンスが非線形な電流−電圧特性を有することで、第一導電部１と第二導電部２との間で生じた起電力が維持されやすくなる。
【００４２】
機能部３は、出力インピーダンスを変換する機能を有することが好ましい。これにより、機能部３の入力信号に与える影響を制御することができる。また、機能部３は、蓄電部を有し、第一導電部及び／又は第二導電部から供給される電荷を蓄積する。制御部は、電荷を蓄積するのに要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出するように制御する。
【００４３】
機能部３の動作電圧の下限値は、０．９Ｖ以下で動作することが好ましい。０．３５Ｖ以下で動作することがより好ましく、２０ｍＶ以下で動作することがさらに好ましい。
【００４４】
媒体４は、気体、液体、及び固体のうちいずれの形態であってもよい。媒体４は、ゾル又はゲル状のものであってもよい。媒体４は、第一導電部１又は第二導電部２との界面で、化学反応を起こし得るものであれば、特に限定されない。媒体４としては、導電性を有しないものを用いることが好ましい。気体としては、本システムを構成する際に気体であれば特に限定されないが、例えば、酸素、二酸化炭素、窒素、水素、メタン等が挙げられる。媒体４として気体を用いる場合は、単一の種類の気体のみを用いてもよいが、これらの気体の複数種類を混合したものを用いてもよい。
【００４５】
媒体４として用いられる液体も、本システムを構成する際に液体であれば特に限定されないが、例えば、水だけでなく、極性の高い有機溶剤や極性の低い有機溶剤、或いは、非極性の有機溶剤を用いることができる。また、媒体４として用いられる液体は、水と極性の高い有機溶剤との混合物や、異なる２種以上の有機溶剤の混合物や、エマルションなども用いることができる。水は純水だけでなく、電解質を含むものを用いることができる。水に含まれる電解質のうち、陽イオンの濃度は、１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．６ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．００１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、さらには、０．０００１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよい。極性の高い有機溶剤としては、例えば、メタノールやエタノールなどの低級アルコール、蟻酸や酢酸などの低級カルボン酸、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシドなどを用いることができる。また、極性の低い有機溶剤としては、ヘキサノールやオクタノールなどの高級アルコール、ヘキサン酸やオクタン酸などの高級カルボン酸などを用いることができる。非極性の有機溶剤としては、例えば、ヘキサン、オクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物があげられる。媒体４として液体を用いる場合は、単一の種類の液体のみを用いてもよいが、これらの液体の複数種類を混合したものを用いてもよい。
【００４６】
媒体４として用いられる固体も、本システムを構成する際に固体であれば特に限定されないが、例えば、木材、プラスチック、金属、セラミックス、コンクリートなどであってもよい。なお、媒体４として用いられる固体としては、これらの他、例えば、砂や土などの粉体状又は粒状の固体を用いることができ、さらに、複数の石や岩を重ねたものを用いることもできる。砂や土、石や岩を重ねたものを媒体４として用いた場合、媒体４中に微細な空隙が発生するが、このような空隙があったとしても、媒体４が物理的に接続されていればよい。
【００４７】
媒体４は、異なる組成や特性を有するものが物理的に接続して、１つの媒体４を構成することができる。例えば、第一導電部１にプラスチックが接しており、第二導電部２に木材が接しているような場合に、プラスチックと木材が接することで、プラスチックと木材が媒体４として機能する。
【００４８】
媒体４の第一導電部１と第二導電部２間の抵抗値は、１ｋΩ以上であることが好ましく、１０ｋΩ以上であることがより好ましい。
【００４９】
媒体４は、絶縁体であってもよい。絶縁体とは、例えば、不導体をいい、電気あるいは熱を通しにくい性質をもつ物質をいう。絶縁体の電気伝導率は、１０−５Ｓ／ｍ以下であることが好ましく、１０−８Ｓ／ｍであることがより好ましく、１０−１１Ｓ／ｍであることがさらに好ましい。
【００５０】
媒体４は、水分を含むことが好ましい。砂や土などの媒体４の含水率は、１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましい。また、媒体４の含水率は、２００質量％以下であることが好ましい。ここで、含水率とは、水分の重量を水分及び固形分の重量の和で除したものをいう。
【００５１】
本発明の実施の形態にかかるシステムは、図１（Ａ）に示すように、第一導電部１と、第二導電部２と、機能部３と、媒体４とから構成される。媒体４は、第一導電部１と第二導電部２のいずれにも接触しており、機能部３は、第一導電部１と第二導電部２と電気的に接続されている。本発明の実施の形態にかかるシステムは、図１（Ｂ）に示すように、媒体４に代えて、媒体４ａ及び媒体４ｂを用いるようにしてもよい。媒体４ａ及び媒体４ｂは、互いに異なる種類の媒体であってもよいし、同じ種類の媒体であってもよい。図１（Ｂ）では、媒体４ａと４ｂはそれぞれ異なる容器に収容されており、非接触の状態である。
【００５２】
本発明の実施の形態にかかるシステムは、図１（Ｃ）に示すように、媒体４を使用せず、第一導電部１及び第二導電部２を電気的に接続するようにしてもよい。
【００５３】
本発明の実施の形態にかかるシステムは、図１（Ｄ）に示すように、複数の第一導電部１ａ、１ｂ、・・・１ｎ（ｎは、２以上の整数）を並列に、電気的に接続するようにしてもよい。また、複数の第二導電部２ａ、２ｂ、・・・２ｍ（ｍは、２以上の整数）を並列に、電気的に接続するようにしてもよい。なお、複数の第一導電部１ａ、１ｂ、・・・１ｎを直列に、電気的に接続するようにしてもよい。さらに、複数の第二導電部２ａ、２ｂ、・・・２ｍを直列に、電気的に接続するようにしてもよい。
【００５４】
本発明の実施の形態の少なくとも１つは、図１（Ｅ）に示すように、第一導電部１の一部又は全部が絶縁部５ａにより覆われ、かつ、第二導電部２の一部又は全部が絶縁部５ｂにより覆われていてもよい。絶縁部５ａ及び５ｂを互いに接触させることで、絶縁部５ａ及び５ｂが媒体４として機能する。ここで、絶縁部５ａ及び５ｂは、互いに異なる絶縁体により構成されていてもよいし、同一の組成又は性質を有する絶縁体により構成されていてもよい。
【００５５】
図１（Ａ）〜（Ｅ）に示した構成をそれぞれ組み合わせて構成してもよい。本発明の効果を奏する態様であれば、組み合わせを限定するものではない。
【００５６】
図２は、本発明の実施の形態にかかる、電力変換部の構成を示すブロック図である。図２（Ａ）は、本発明の実施の形態にかかる昇圧回路の回路図である。昇圧回路又は降圧回路は、機能部３の一例であり、蓄電部を備えている。
【００５７】
図示するように、インダクタＬ、ダイオードＤ、トランジスタＴｒ、及びコンデンサＣが電気的に接続されている。例えば、入力端子Ａ１は、第一導電部１と接続され、入力端子Ａ２は、第二導電部２と接続されている。出力端子Ｂ１及び出力端子Ｂ２は、電力消費部や制御部等と接続されている。なお、制御部は、昇圧回路と、第一導電部１及び第二導電部２との間で、昇圧回路と並列になるように接続されていてもよい。トランジスタＴｒがＯＮである場合に、入力電圧ＶＩＮが印加されると、インダクタＬにエネルギーが蓄電される。入力電圧ＶＩＮは、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２の電位差である。トランジスタＴｒがＯＦＦである場合に、入力電圧ＶＩＮに由来する電気エネルギーにインダクタＬに蓄電されたエネルギーが加算され、ダイオードＤを介して出力される。その結果、入力電圧ＶＩＮよりも接続点Ｐ１と接続点Ｐ２の電位差である出力電圧ＶＯＵＴの方が高い電圧となる。昇圧回路は、入力電圧ＶＩＮが所定の電圧よりも低い電圧であることを前提にするもので、所定の電圧よりも高い電圧では昇圧制御が実行されないようなものであってもよい。昇圧回路の入力電圧ＶＩＮは、５ｍＶ以上であることが好ましい。なお、トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦは、制御部により制御される。
【００５８】
図２（Ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる、降圧回路の回路図である。図示するように、トランジスタＴｒ、インダクタＬ、ダイオードＤ、及びコンデンサＣが電気的に接続される。例えば、入力端子Ａ１は、第一導電部１と接続され、入力端子Ａ２は、第二導電部２と接続されている。出力端子Ｂ１及び出力端子Ｂ２は、電力消費部や制御部等と接続されている。なお、制御部は、降圧回路と、第一導電部１及び第二導電部２との間で、降圧回路と並列になるように接続されていてもよい。
【００５９】
トランジスタＴｒがＯＮの場合には、インダクタＬに電気エネルギーが蓄電される。入力電圧ＶＩＮは、接続点Ｐ１１と接続点Ｐ１２の電位差であり、出力電圧ＶＯＵＴは、接続点Ｐ１３と接続点Ｐ１４の電位差である。この場合、入力電圧ＶＩＮは、出力電圧ＶＯＵＴとほぼ等しくなる。トランジスタＴｒがＯＦＦとなると、インダクタＬの左端にある接続点Ｐ１５の電位が接続点Ｐ１４の電位よりも低くなるため、出力電圧ＶＯＵＴの方が低い電圧となる。降圧回路は、入力電圧ＶＩＮが所定の電圧よりも高い電圧であることを前提にするもので、所定の電圧よりも低い電圧では降圧制御が実行されないようなものであってもよい。なお、トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦは、制御部により制御される。
【００６０】
本発明の実施の形態において、「システム」とは、例えば、本発明の効果を奏するために必要な要素を含む系のことをいう。系は、より具体的には、回路や装置も含むものである。「導電部」とは、例えば、通電可能部材であればよく、材質を問わない。「機能部」とは、例えば、電流を流すことで所定の機能を実行するものをいう。機能は、電気を光や熱等のエネルギーに変換するもの、回路を制御するものであってもよい。
【００６１】
本発明の実施の形態において、「電解液」とは、例えば、イオン性物質を極性溶媒に溶解させた、電気伝導性を有する溶液をいう。「昇圧回路」とは、例えば、入力電圧を昇圧して出力する回路をいう。「降圧回路」とは、例えば、入力電圧を降圧して出力する回路をいう。「導電性ポリマー」とは、例えば、電気伝導性を持つ高分子化合物をいう。「カーボン」とは、例えば、導電性を有する炭素繊維をいう。「一体的に構成」とは、例えば、異なる物体同士を接合させることをいい、より具体的には、接着剤による接着、他の部材を使用した機械的接合、溶接、圧着等、化学的及び／又は物理的な力により接合させることが挙げられる。
【００６２】
［実施例］
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００６３】
（実施例１）
以下の試験は、常温、常圧で行った。図１（Ａ）に示す、第一導電部１、第二導電部２、機能部３及び媒体４を備える回路を用いた。第一導電部１として、ステンレス製（オーステナイト、ＳＵＳ３０４系）の板状部材（０．５ｍｍ厚、１０ｃｍ×１５ｃｍ）を用い、第二導電部２として、亜鉛メッキ鋼板（鉄）製の板状部材（０．５ｍｍ厚、１０ｃｍ×１５ｃｍ）を用い、第一導電部１、第二導電部２及び機能部３を、それぞれ銅製の導線で接続した。機能部３は、電力消費部、出力電圧変換部及び制御部を備えている。また、その入力インピーダンスは１ｋΩ以上であり、非線形な電流−電圧特性を有するものを用いた。電力消費部には、２ｍＡ以上の電流が流れると点灯するＬＥＤ電球を用いた。出力電圧変換部には、図２（Ａ）に示す昇圧回路を用い、システムを構成した。
【００６４】
第一導電部１を、出力電圧変換部の昇圧回路の入力端子Ａ１に接続し、また、昇圧回路の出力端子Ｂ１をＬＥＤ電球に接続した。さらに、第二導電部２を、昇圧回路の入力端子Ａ２に接続し、また、昇圧回路の出力端子Ｂ２を、ＬＥＤ電球の出力端子Ｂ１と接続されている端子とは反対側の端子で接続した。
【００６５】
アクリル製容器（外径１５ｃｍ×１５ｃｍ×１５ｃｍの立方体、内径１４．５ｃｍ）に高さ７．５ｃｍまで、純水（古河薬品工業株式会社製、高純度精製水、温度２５度：媒体４）を入れ、第一導電部１及び第二導電部２を浸してシステムを構築した。第一導電部１及び第二導電部２は非接触であり、第一導電部１及び第二導電部２の距離は１２ｃｍであり、第一導電部１と第二導電部２の板状の平面が平行になるように設置した。
【００６６】
構築したシステムについて、第一導電部１及び第二導電部２との間の電圧を測定した（測定１）。測定には、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の３４４０１Ａマルチメーターを使用した。結果を表１に示す。実施例１に示したシステムでは、ＬＥＤ電球は２７０〜３３０秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部１及び／又は第二導電部２から、起電していることを確認できた。
【００６７】
次に、第一導電部１及び第二導電部２を浸し、アクリル製容器（外径１５ｃｍ×１５ｃｍ×１５ｃｍの立方体、内径１４．５ｃｍ）に高さ７．５ｃｍまで、純水（古河薬品工業株式会社製、高純度精製水、温度２５度：媒体４）を入れ、第一導電部１及び第二導電部２を浸した。第一導電部１及び第二導電部２は非接触であり、第一導電部１及び第二導電部２の距離は１２ｃｍであり、第一導電部１と第二導電部２の板状の平面は、平行になるように設置した。また、第一導電部１及び第二導電部２が、電気的に接続されていない状態とした。そして、３４４０１Ａマルチメーターを用いて、第一導電部１及び第二導電部２との間の電圧を測定した（測定２）。さらに、この状態において、第一導電部１と第二導電部２との間の媒体４の抵抗値を測定した（測定３）。
【００６８】
（実施例２）
媒体４を、土（株式会社プロトリーフ製、観葉植物の土）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、測定１〜３を実施した。結果を表１に示す。実施例２に示したシステムでは、ＬＥＤ電球は２１〜２３秒おきに、略等間隔に点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部１及び／又は第二導電部２から、起電していることを確認できた。
【００６９】
（実施例３）
純水（実施例１のものと同じ）５０ｇに塩（伯方塩業株式会社製、伯方の塩）５ｇを溶かした水溶液に浸したウエスを、媒体４と接触する第一導電部１及び第二導電部２の面に貼り付け、媒体４を砂（トーヨーマテラン株式会社製、粒度ピーク（重量比）が、約０．９ｍｍの珪砂）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、測定１〜３を実施した。結果を表１に示す。実施例３に示したシステムでは、ＬＥＤ電球は８０〜１００秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部１及び／又は第二導電部２から、起電していることを確認できた。
【００７０】
【表１】
0006933416.tif 000002
【符号の説明】
【００７１】
１  第一導電部、２  第二導電部、３  機能部、４  媒体、５  絶縁部
【図１】
0006933416.tif 000003
【図２】
0006933416.tif 000004