CN106233608A - 静电感应型发电器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基板配置结构，其包括：壳体；第1基板，其固定在壳体上；第2基板，其以可相对移动的方式与第1基板平行配置；带电膜；对电极；以及输出部，其输出带电膜及对电极之间所产生的电力，该基板配置结构的特征在于将带电膜和对电极中的任一方设置在第1基板的第1相对面，将另一方设置在与第1相对面相对的第2基板的第2相对面，将第1基板的第1相对面侧固定于壳体上所设置的安装基准面。

Description

静电感应型发电器

技术领域

本发明涉及利用静电感应的发电装置、发电器、便携式电气设备、便携式钟表等。作为本发明的发电器的能源，可利用人体的运动、机械等的振动、其他环境下广泛存在的动能。

背景技术

利用驻极体材料的静电感应的实用性发电装置在专利文献1～3中有揭示。所谓静电感应，是指当使带电物体接近导体时，极性与带电物体相反的电荷会被吸引的现象。所谓利用静电感应现象的发电装置，是指在配置有“保持电荷的膜”(以下，称为带电膜(electrically charged film))和“对电极”的结构中利用该现象来提取使两者相对移动而感应出来的电荷的发电。

以利用驻极体材料的情况为例，驻极体是将电荷打入至介电体而成，以半永久的方式产生静电场。在利用该驻极体的发电中，如图1所示，由驻极体(electret)3形成的静电场使得对电极(electrode)2产生感应电荷，若使驻极体与对电极的重叠的面积发生变化(振动等)，则可在外部电路200中产生交流电流。利用该驻极体的发电的结构相对简单，相较于利用电磁感应而言，在低频域内获得较高的输出而较为有利，近年来作为所谓的“环境发电(Energy Harvesting)”而受到关注。

在专利文献1中揭示有一种通过水平振动型驻极体元件将由人体的运动所产生的低频振动用作外部能量的便携式振动发电器。在专利文献2中揭示有一种利用如下静电感应的发电装置：经由齿轮机构使如机械式自动上弦手表所使用的摆轮锤(rotor)的转动增速传动，来进行驻极体膜与电极的相对转动。此外，在专利文献3中揭示有一种利用进行驻极体膜与电极的往复周期旋动的静电感应的发电装置，其经由弹性体而支承旋动体来使旋动体共振。专利文献3的现有技术是利用弹性体加以共振来加大旋动振幅，从而提高发电效率。然而，在这些现有技术中，均丝毫未展示准确地控制驻极体膜与电极之间的空隙来提高发电效率这一技术思想。

此外，在专利文献4中揭示有一种钟表的机械体，其插入有弹簧垫圈(springwasher)，以消除摆轴(balance staff)或擒纵轮(escape wheel)的轴等转轴上的轴承部的螺纹部的齿隙。然而，在以往的机械式钟表中，不仅根本上就不需要转轴的轴向的准确定位，而且丝毫未表现出准确地控制驻极体膜与电极之间的空隙来提高发电效率这一技术思想。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-138514号公报

专利文献2：日本专利特开2011-72070号公报

专利文献3：日本专利特开2013-59149号公报

专利文献4：日本专利实愿昭50-102254号(日本专利实开昭52-016346号公报)的缩微胶卷

专利文献5：日本专利特表2005-529574号公报

发明内容

图2为表示带电膜-对电极间空隙g与发电量的关系的图表。图3及下式表示如下负荷调整电力方程式，该负荷调整电力方程式表示带电膜-对电极间空隙g与发电量P的关系。

P可利用下式算出。

[数式1]

$\begin{array}{cc}P=\frac{{\mathrm{\σ}}^2\×n\×A\×f}{4\frac{\mathrm{\ϵ}\×\mathrm{\ϵ}0}{d}(\frac{\mathrm{\ϵ}\×g}{d}+1)}& \mathrm{\σ}=\frac{K\×\mathrm{\ϵ}0}{d}\end{array}$

σ：表面电荷密度 f：振动频率

d：厚度 n：每1振动的极数

ε：介电常数 ε0：真空的介电常数

g：驻极体与电极间空隙 K：相对介电常数

A：电极面积

P：发电量

在图2中，根据上述式子即贾斯汀·伯兰德(Justin Boland)等人的研究(参考专利文献5)中所记载的负荷调整电力方程式(load-matched power equation)而表示有相对于带电膜-对电极间空隙g(基板间空隙g)的发电量。根据图2的图表可知，带电膜-对电极间空隙g比100μ越小，越较大程度地有助于发电量(的提高)。

在如专利文献2所示的现有技术中，以往是在构成发电器的作为基底的板上配置基板，且在该基板上形成有驻极体膜。并且为如下构成：以与该驻极体膜相对的方式在转盘的下表面配置有对电极，并且，转盘的轴通过轴承而形成上下支承。在这种现有技术的情况下，驻极体膜与发电电极的距离g会因3种零件(基板、轴、轴承)的下述加工精度而较大程度地发生变动。

(1)基板的厚度

(2)轴的晃动(齿隙或游移)

(3)轴承的位置精度、尺寸精度

(4)轴的尺寸精度

在如专利文献2所示的现有技术中，在构成发电器的作为基底的板上载置基板的下表面，在基板的上表面的驻极体膜与形成于转盘的下表面的对电极之间形成有间隙。因此，因上述加工精度所引起的零件公差程度的偏差(晃动)必定会使驻极体膜-对电极间的间隙距离产生偏差。在利用转盘的发电中，轴所产生的晃动会对转动圆板的姿态产生较大影响，从而导致驻极体膜与电极之间的距离较大程度地发生变化。另一方面，如图2所示，在距离g越接近零便获得越大的发电量的驻极体发电中，这种零件公差程度的偏差就会成为发电量的较大偏差。在以量产为基础时，必须具有一定程度的零件偏差，因此是获得稳定的发电量的瓶颈部分。

要应对这种问题，在零件加工时必须以极高的精度加以制作，而要制作这些零件，零件的良率方面、成本方面存在问题。

此外，在作为基底的板上载置基板的下表面、且在基板的上表面形成有驻极体膜的现有技术中，基板本身的厚度公差的影响量极大，因此，为了使驻极体膜与电极彼此靠近，必须以较小的基板厚度公差进行制作，从而不得不使用MEMS基板这样的尺寸精度比玻璃环氧基板高的昂贵基板。

本发明的基板配置结构的特征在于包括：壳体；第1基板，其固定在所述壳体上；第2基板，其以可相对移动的方式与所述第1基板平行配置；带电膜；对电极；以及输出部，其输出所述带电膜及对电极之间所产生的电力，将所述带电膜和所述对电极中的任一方设置在第1基板的第1相对面，将另一方设置在与所述第1相对面相对的第2基板的第2相对面，将所述第1基板的所述第1相对面侧固定于壳体上所设置的安装基准面。

即便构成零件的加工精度存在偏差，上述基板配置结构也可降低驻极体膜与对电极的距离的偏差，从而抑制使用驻极体膜等的静电电容型发电机的发电能力的偏差。

附图说明

图1为说明利用静电感应现象的发电的原理的说明图。

图2为表示带电膜-对电极间空隙g与发电量的关系的图表。

图3为用以展示表示带电膜-对电极间空隙g与发电量的关系的负荷调整电力方程式的说明图。

图4为表示本发明的第1实施方式的示意性剖视图。

图5为表示在本发明的第1实施方式的转轴上具有摆轮锤的情况下的带电膜-对电极的构成的立体图。

图6为表示本发明的第1实施方式的对电极2和带电膜3的图案的图。

图7为表示本发明的第1实施方式的详细剖视图。

图8为从下方观察本发明的第1实施方式的下部轴承部的立体图。

图9为图8的A-A线剖视图。

图10为发条部的俯视图。

图11为表示本发明的第2实施方式的示意性剖视图。

图12为表示本发明的第2实施方式的调整机构的局部剖视图。

图13为从下方观察本发明的第2实施方式的调整机构的立体图。

图14为表示图13的调整机构的局部剖视图。

图15为表示本发明的第3实施方式的示意性剖视图。

图16为表示本发明的第3实施方式的调整机构的剖视图。

图17为表示本发明的第4实施方式的示意性剖视图。

图18为表示本发明的第4实施方式的剖视图。

图19为表示本发明的第5实施方式的示意性剖视图。

图20为表示本发明的第6实施方式的示意性剖视图。

图21为表示本发明的第8实施方式的示意性剖视图和B-B线下的剖视图。

图22为表示本发明的第9实施方式的示意性剖视图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明的一实施方式进行说明。关于各实施方式，对同一构成的部分标注同一符号并省略其说明。

(第1实施方式)

图4为表示第1实施方式的示意性剖视图。图5为表示在本实施方式的转轴上具有摆轮锤的情况下的带电膜-对电极的构成的立体图。图6为表示本实施方式的第1对电极2和第1带电膜3的图案的图。

本实施方式主要可运用于手表、便携式电子电气设备等，但不限定于此。壳体是手表的情况下常用的称呼，即，利用主夹板(main plate)33、下部、上部夹板(bridge orplate)34、35进行说明，但壳体并非一定限定于手表，而是将包含于便携式电子电气设备等的普通壳体包括在内。在下部、上部夹板34、35上嵌合有下部、上部轴承部50、60，是通过螺纹紧固等来装入。在图4所示的主夹板中，为简略起见，是形成为圆筒形，但并不限定于此，此处是将像专利文献2的壳体那样装入各种零件的支座作为主夹板。

参考图4，在主夹板33的内周侧设置有安装部37，所述安装部37是为了利用螺栓36等来固定第1基板1而设置。在本实施方式中，与第1基板1的设置有对电极2的第1相对面41进行面接触的安装基准面S形成于安装部37的下表面。该安装基准面S作为定位设定的基准而发挥功能。这一点将在后文进行详细说明。安装部37可呈环状设置在整个内周，此外，也可呈突起状在内周规定位置设置数处。上下是指图4的附图上的上下。在本实施方式中，第1基板1的上表面为第1相对面41，设置有对电极2。第2基板4固定在轴8上，轴8的上下设置有凸榫(tenon)8'(参考图7)，上下凸榫8'、8'转动自如地由上部轴承部60和下部轴承部50加以轴支承。第2基板4的下表面为第2相对面42，设置有带电膜3。第2基板4以轴8为中心进行转动的方式由后文叙述的转动驱动机构加以转动驱动。

在上述说明中，在将对电极2设置在第1基板1、将带电膜3配置在进行转动的第2基板4的第2相对面42的情况下进行了说明，但并不限定于此。也能以相反的方式将带电膜和对电极分别安装在基板上，从而将带电膜3设置在第1基板1的第1相对面41、将对电极2配置在第2基板4的第2相对面42。

本发明中用作带电膜的驻极体材料使用易带电的材料，例如，作为带负电荷的材料，使用氧化硅(SiO₂)或氟树脂材料等。具体而言，作为一例，作为带负电荷的材料，有旭硝子制造的氟树脂材料即CYTOP(注册商标，perfluorinated polymer)等。

进而，作为驻极体材料，另外还有作为高分子材料的聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等，也可使用作为无机材料的前文所述的氧化硅(SiO₂)、氮化硅(SiN)等。此外，可使用公知的带电膜。

由于带电膜3(驻极体膜)的内面保存有负电荷，因此正电荷因静电感应而被吸引至对电极2。第1基板1上所设置的对电极2、第2基板4上所设置的带电膜3为图6所示那样的图案，以等间隔形成有相对于中心而相等的角度的辐射部2'、3'。带电膜3形成于由各个辐射部3'构成的图案上，经由电接点与导电构件的轴8连接来进行输出(可按各辐射部3'中的每一个来与轴8连接，或者，也可将各辐射部3'连结布线之后连接至轴8)。在第2基板4为金属的情况下，各辐射部3'分别通过基板与轴8直接连接。另一方面，对电极2也是从外周侧的电极部提取输出。两输出端子连接于整流电路20。关于来自轴8的电流的提取方法，利用刷电极或者轴承部的导电体构成部而一边转动一边进行电性连接即可。此外，在利用游丝来加以共振的专利文献3(参考段落0038等的发条)的情况下，可从由导电构件形成的轴8经过导电体的游丝(固定在轴8与主夹板之间)而进行电性连接。

当通过转动驱动机构而使得轴8上所固定的第2基板4转动时，驻极体膜3与对电极2之间的重叠面积会发生增减，使得被吸引至对电极2的正电荷也发生增减，从而在驻极体膜与对电极之间产生交流电流。使对电极2与带电膜3之间的电流通过作为输出部的整流电路20而加以直流转换来提取至外部而发电。

整流电路20为桥式，配备4个二极管，在输入侧连接有对电极2和带电膜3。输出侧经由平滑电路而连接于外部输出。本实施方式中的带电膜3及对电极2是图案化为辐射状，但只要在相对于第1、第2基板4作相对旋动时重叠面积发生增减，则也可图案化为其他形状。

作为其他图案的一例，不同于图6的下部所示的图案，也可将第1基板1上的对电极2的、各自独立而以分散方式连接布线的辐射部2'(2端子)分别连接至整流电路20的输入侧(引用补充日本专利特开2013-135544号公报。参考该公报的图9、10的实施例，在该情况下，只从静止的第1基板1上的对电极2提取电流即可，因此无需进行转动的第2基板4的电性连接，较为便利)。

在本实施方式中，在驻极体发电中，发电电压较高但发电电流较少，因此，若到整流电路20为止的距离较长，则基板等所产生的寄生电容(stray capacitance)会导致发电效率发生衰减。因此，较理想为至少将与发电有关的电子电路80设置在发电电极的第1基板1上。然而，若在发电基板面即第1相对面上设置电子电路80，则基板的径向会增大。因此，通过在未对基板设置有对电极2的背面40设置电子电路80(至少包含整流电路)，可谋求空间的有效化、抑制径向的增大。关于也可在背面40设置该电子电路80这一点，在以下的实施方式中也是一样的。此处，电子电路80中包含二极管电桥、电容器、IC等，宜至少包含二极管电桥电路。即使最低限度只能配置二极管电桥电路，也可缩短发电部与整流电路的距离，因此可减少发电时的损耗，发电效率也提高。

接着，对与第1基板1的设置有对电极2的第1相对面41进行面接触的安装基准面S进行叙述。

在像现有技术那样在下部壳体34上载置第1基板1、在第1基板1的上表面即第1相对面41上所设置的对电极2与第2基板4的第2相对面42的带电膜3之间进行发电的情况下，带电膜3和对电极2本身的厚度充其量为数微米左右，因此第1基板本身的厚度公差的影响量极大。若使用廉价的玻璃环氧基板，则玻璃环氧基板会产生100μ左右的偏差(厚度公差)。该偏差在将带电膜-对电极间空隙g控制在100μ以下的情况下就会成为发电量的较大偏差，因此是产品获得稳定的发电量的较大的瓶颈部分。

在本实施方式中，通过在主夹板33的安装部37的下表面(安装基准面S)安装第1基板1的设置有对电极2的第1相对面41，排除了基板本身的厚度公差的影响。对电极2和带电膜3本身的镀膜厚度充其量为数微米左右，因此安装基准面S(即第1相对面41)与第2基板4的第2相对面42表示带电膜-对电极间空隙g。该安装基准面S作为定位设定的基准而发挥功能。由于是以将第1基板1碰触于主夹板33的安装部37的下表面的部分为第1基板1的基准面，因此，即便基板的厚度发生变化，基板上所设置的对电极2也可始终位于基准面S，从而可排除基板的厚度偏差对空隙g的影响。因而，在像图2所示那样距离g越接近零便获得越大的发电量的驻极体发电中，可完全排除基板本身的厚度公差的影响，因此足可将带电膜-对电极间空隙g控制在100μ以下。

图7为表示本发明的第1实施方式的详细剖视图。再者，在图7中，省略了摆轮锤10等其他零件。图8为从下方观察本发明的第1实施方式的下部轴承部的立体图。图9为图8的A-A线剖视图。图10为发条部的俯视图。

在本实施方式中，第2基板4转动自如地由上部轴承部60和下部轴承部50加以轴支承，下面对这一点进行说明。上部轴承部60和下部轴承部50构成耐震机构。由于上下均由同一构件构成，因此对下部轴承部50进行叙述。在以下的说明中，根据作为机械钟表中所使用的“防震装置(parashock)”而公知的耐震装置(shock protection systems)来进行说明，但轴承部并不限定于此，也可利用其他公知的耐震装置。

图8所示的下部轴承部50在外侧的框体55中容纳有托石座56。托石座56利用2个附在两侧的弹簧片53从凹部57插入并支承在框体内部。如图9所示，图10所示的平板状的发条54的外周侧以被托石座56底面(此处在图9的附图上为上方侧那一面)夹住的方式保持在框体55的内部底面。如图10所示，穴石52一体化地连结于发条54的内周部。轴8的凸榫8'的端面由嵌入在托石座56内部的托石(jewel)51加以轴支承。该状况在图9的剖视图中展示有详情。下部轴承部50、上部轴承部60通过嵌合等以轴8无晃动的方式分别被固定在下部夹板34、上部夹板35上。

作为耐震装置的下部轴承是以如下方式发挥功能：轴8的半径方向的冲击负荷由发条54及框体55的内径部55'承受，轴向的冲击负荷由弹簧片53承受。穴石52、托石51大多由红宝石制作，但也可均为耐磨性金属材料。在轴向的力施加至进行转动的第2基板4的情况下，当沿承受该力那一侧的轴承部(例如下部轴承部50)的轴向而高精度地对第2基板4进行定位时，由于已通过安装基准面S来准确地设定了第1相对面41的位置，因此可高精度地设定带电膜-对电极间空隙g。通常，由于带电膜-对电极之间存在库仑力(相吸)，因此宜高精度地进行下部轴承的定位。

接着，对本实施方式的转动驱动进行说明。如图4所示，在本实施方式中，在轴8上直接设置有重量不平衡的摆轮锤10。摆轮锤10通过行走等人体的运动来加以驱动。再者，也可在第2基板4上安装锤而将第2基板4本身作为摆轮锤10来代替在轴8上直接安装摆轮锤10。

第2基板4的轴8的转动驱动不仅可使用上述轴8上所固定的摆轮锤的转动，还可转用在机械式手表中目前公知的自动上弦的转动驱动技术。例如，也可像专利文献2那样将不通过轴8而另行得到轴支承的摆轮锤的转动经由齿轮机构加以增速传动而传动至轴8来进行驻极体膜与电极的相对转动。若将不通过轴8而另行得到轴支承(以下将该轴称为摆轮锤轴)的摆轮锤的正反两方向的转动始终转换为单向转动，则可进一步提高发电效率。

这种转换离合机构以双向离合机构的形式作为自动上弦手表的公知技术而广为人知，因此可运用这些公知技术等。此外，也可仅将摆轮锤轴的正反一个方向的转动或摆动通过单向离合而传动至轴8。例如，宜通过切换齿轮、2个齿轮、连杆、凸轮、连结机构等将正反两方向的转动或者仅正反转动中的一种转动始终单向转动传动至第2基板4。第2基板4的轴8的转动进行反向转动时的动能的浪费消失，从而可提高发电效率。此外，也可将专利文献3所示那样的共振现象用于轴8的转动振动来增加振幅而提高发电效率。以上的第1实施方式的转动驱动在以下所述的第2～6实施方式中也可以说是一样的。

(第2实施方式)

图11为表示本发明的第2实施方式的示意性剖视图。图12为表示本发明的第2实施方式的调整机构的局部剖视图。图13为从下方观察本发明的第2实施方式的调整机构的立体图。图14为表示图13的调整机构的局部剖视图。

为根据上述第1实施方式所述的实施方式，如图7所示，下部轴承部50、上部轴承部60通过嵌合等分别固定在下部夹板34、上部夹板35上。本实施方式如下：在轴8的凸榫8'的顶端和各个轴承部50、60产生了晃动的情况下，如图11示意性所示(在以下的实施方式中，省略摆轮锤10的图示)，通过设为可利用调整机构(承托螺钉64等)来调整轴承中的一方，来减少轴8的晃动。再者，承托螺钉64与紧固螺帽65的具体构成示于后文叙述的图16的上部轴承部60，详情将于后文叙述。

由此，不仅不易受第1基板1的厚度偏差的影响，还可通过调整机构来调整轴承中的一方，因此相较于以往而言，可高精度地设定带电膜-对电极间空隙g。进而，由于可减少轴8的晃动，因此不会受轴8的姿态的变化的影响，从而可获得稳定的发电量。承托螺钉64以可沿轴向进行调整的方式旋入在上部夹板35中所嵌入的支承板63上。并且，为了避免承托螺钉64因冲击、振动等而松动，较理想为通过紧固螺帽65来实施承托螺钉64的防松(双螺帽)，但即便没有紧固螺帽65，也可加以实施。其他的轴承部以外的构成与第1实施方式相同。

在可通过调整机构来调整轴承中的一方的情况下，除了上述双螺帽以外，还有各种防止轴8的晃动的机构。如图12所示，在图7所示的下部轴承部50、上部轴承部60中的任一防震装置中，插入在托石座56内部的托石51也可通过承托螺钉64'来调整轴8的晃动。承托螺钉64'的外周切割有外螺纹，托石座56内部切割有内螺纹。旋入承托螺钉64'来调整轴8的晃动。下部轴承部50、上部轴承部60的框体55通过嵌合等分别固定在下部夹板34、上部夹板35上。图12的例子为仅在下部轴承部50上设置有承托螺钉64'作为调整机构的实施方式，但也可仅设置在上部轴承部60上。由此，减少轴8的晃动，从而可不受姿态的变化的影响而获得稳定的发电量。再者，如后文所述，在第3实施方式中，也可在下部轴承部50、上部轴承部60两方设置上述承托螺钉64'。

使用螺钉的调整机构还包括图13、14所示的调整机构。在该情况下，在下部轴承部50、上部轴承部60中的任一防震装置中，托石座56由内周侧切割有内螺纹的外侧托石座72和外周侧切割有外螺纹的内侧托石座71构成。内侧托石座71内部的结构像图7所示那样与下部轴承部50、上部轴承部60相同。即，图14所示的发条54的外周侧以被外侧托石座72下表面夹住的方式保持在框体55的内部底面。穴石52一体化地连结于发条54的内周部。轴8的凸榫8'的端面由嵌入在内侧托石座71内部的托石51加以轴支承。内侧托石座71的外周侧的外螺纹以可沿轴8的轴向进行微小位置调整的方式旋入在外侧托石座72内周的内螺纹中。

内侧托石座71的凸缘部71'在本实施方式中形成为12边形。如图13所示，使止动螺钉73卡合至凸缘部71'的1边，实施内侧托石座71的止动。由此，避免内侧托石座71因冲击、振动等而松动从而导致特意以轴8无晃动的方式加以调整后的状态发生变化。再者，下部轴承部50、上部轴承部60的框体55通过嵌合等分别固定在下部夹板34、上部夹板35上。其他的轴承部以外的构成与第1实施方式相同。由此，减少轴8的晃动，从而可不受姿态的变化的影响而获得稳定的发电量。

(第3实施方式)

图15为表示本发明的第3实施方式的示意性剖视图。图16为表示本发明的第3实施方式的调整机构的剖视图。

如图15示意性所示，为可通过调整机构(承托螺钉64等)来调整下部轴承部50、上部轴承部60两方的实施方式。由此，减少轴8的晃动，并且，通过上下设置调整机构，可使进行转动的第2基板4的轴向位置相对于静止的第1基板1而发生变化。本实施方式可使带电膜-对电极间空隙g可靠地处于准确的规定位置。在本实施方式中，由于上下设置有调整机构，因此可在实际组装好的发电器中实现最初设计的带电膜-对电极间空隙g，所以可获得最大的发电能力。

下部轴承部50、上部轴承部60的调整机构可使用第2实施方式中叙述过的全部各调整机构。下部轴承部50、上部轴承部60的调整机构可上下均为相同机构，此外，也可不同。参考图16，对第3实施方式的一例进行说明。本实施方式中，下部轴承部50、上部轴承部60的调整机构均使用螺钉，且防松使用的是双螺帽。首先，从下部轴承部50开始说明。

在该情况下，在下部轴承部50的防震装置中，在框体55的外周形成有小径螺纹部74和大径螺纹部75。小径螺纹部74旋入在下部夹板34上所设置的内螺纹部中，以变为规定的带电膜-对电极间空隙g的方式设定小径螺纹部74的旋入位置。调整结束后，将作为双螺帽的上螺帽57(在图16上为下方的螺帽)旋紧直至与下部夹板34接触为止来进行防松。托石座56及其内部的结构与图7所示的下部轴承部50的防震装置相同。

另一方面，关于上部轴承部60的调整机构，如图16所示，上部框体76一体地连结于框体55的上部，上部框体76的外周通过嵌合而固定在上部夹板35上。支承板63通过嵌合而插入在上部框体76的内周，且以可沿轴向进行调整的方式旋入有承托螺钉64。承托螺钉64的下部端面发挥与托石相同的功能。在框体55的内部以与图8相同的方式容纳有托石座56，没有托石51，承托螺钉64的下部端面相当于托石，除此以外，与之前说明过的防震装置的结构相同。

在图16的第3实施方式的一例中，第1基板1、第2基板4的构成、转动驱动的构成在图16中省略了一部分，但与第1实施方式相同。在本实施方式中，在第2基板4的轴8上设置有游丝78(游丝78的一端通过游丝内桩78'(hairspring collet)固定在轴8上，另一端固定在壳体上)，具有专利文献3的现有技术的构成。第2基板4通过碟形弹簧77固定在轴8上。

在第3实施方式中，除了第1、第2实施方式的效果以外，通过上下设置调整机构，可使进行转动的第2基板4的轴向位置相对于静止的第1基板1而发生变化，从而可使带电膜-对电极间空隙g可靠地处于准确的规定位置。

(第4实施方式)

图17为表示本发明的第4实施方式的示意性剖视图。图18为表示本发明的第4实施方式的剖视图。

如图17示意性所示，为根据第1实施方式所述的实施方式，其中，通过嵌合等将下部轴承部50固定在下部夹板34上，并且，通过利用板簧68来推压轴8的凸榫8'的顶端的轴承部代替第1实施方式的上部轴承部60来对轴8的上部进行轴支承。通过板簧68，以一定的负荷压住轴承中的一方，由此可消除轴8的晃动。由此，使得轴8的轴向的定位调整较为简单，并且，可根据下部轴承部50的位置设定而使带电膜-对电极间空隙g处于规定位置。普通耐震装置假设的是较强的冲击，在平常使用下，耐震装置惯用的是在不弯曲的状态下使用(在使耐震装置弯曲而使用的情况下，弹簧力(弹簧常数)过强，会过于施加对轴8的转动的负荷)。利用防震装置进行例示，弹簧片53不是弯曲而使用的。本实施方式的板簧68在从无负荷状态发生了位移的状态即弯曲状态下接触于轴8的凸榫端面，用于缩短带电膜-对电极间空隙g。板簧68的弹簧力(弹簧常数)较弱，被适当调整为不会施加对轴8的转动的负荷的大小，所谓耐震装置的弹簧，是指在平常使用时的弯曲状态下不一样的弹簧。再者，此处使用的是板簧68，但不限定于板簧。

本实施方式的详情示于图18。下部轴承部50与第1实施方式中说明过的一致。上部轴承部60中，发条54的外周侧以被压紧座80下表面夹住的方式保持在框体55内部底面。穴石52一体化地连结于发条54的内周部。轴8的凸榫8'的上部端面通过板簧68以一定的负荷压住轴承中的一方。板簧68通过螺钉69固定在上部夹板35上。此外，第1基板1、第2基板4的构成、转动驱动的构成与第1实施方式相同。第2基板4通过与小齿轮(pinion)83啮合的齿轮(未图示)来加以转动传动。

(第5实施方式)

图19为表示本发明的第5实施方式的示意性剖视图。

如图19示意性所示，为根据第4实施方式所述的实施方式，其中，将下部轴承部50设为可通过调整机构(承托螺钉64等)来调整轴承的位置。作为该调整机构，可全部运用第2实施方式的使用螺钉的调整机构。除了第1实施方式中叙述过的效果以外，第2基板4的定位也相对容易，可简洁且准确地进行调整。由此，减少轴8的晃动，不会受姿态的变化的影响，进而可获得稳定的发电量。

(第6实施方式)

图20为表示本发明的第6实施方式的示意性剖视图。

如图20示意性所示，为根据第1实施方式所述的实施方式，其中，将轴8设为JIS-SK材料(碳工具钢材，ISO-C70～120U)等磁性体，进而，在下部轴承部50的下侧设置有铁氧体或钕磁铁82。轴8的磁性体和磁铁82酌情采用公知材料即可。如此，通过附加磁铁82，可将作为磁性体的轴8压抵至下部轴承部，因此，抑制轴8的晃动，除了第1实施方式中叙述过的效果以外，还使得第2基板4的位置稳定，所以可获得稳定的发电量。

(第7实施方式)

第7实施方式是使第2基板4进行平移运动(translational motion)。与第1实施方式的图4一样，在主夹板33的内周侧设置有安装部37，所述安装部37是为了利用螺栓36等来固定第1基板1而设置。与第1基板1的设置有对电极2的第1相对面41进行面接触的安装基准面S形成于安装部37的下表面。该安装基准面S作为定位设定的基准而发挥功能。第1基板1的上表面为第1相对面41，设置有对电极2。第2基板4构成为通过滑块曲柄机构等而相对于壳体进行平移运动。由此，与第1实施方式一样，可完全排除基板本身的厚度公差的影响，因此足可将带电膜-对电极间空隙g控制在100μ以下。带电膜、对电极在各基板上的设置也可与此相反。

在以上的第2～6实施方式中，说明了将第1实施方式的第1基板1的第1相对面侧固定于壳体上所设置的安装基准面S，但即便没有该限定，也可实施第2～6实施方式。即，也可为如下基板配置结构(将其称为构成A)，其包括：壳体；第1基板1，其固定在壳体上；第2基板4，其以可相对移动的方式与第1基板1平行配置；带电膜3；对电极2；以及输出部，其输出带电膜及对电极之间所产生的电力；并且，将带电膜3和对电极2中的任一方设置在第1基板1的第1相对面41，将另一方设置在与第1相对面41相对的第2基板4的第2相对面42，在第2基板4上设置轴8，利用设置在壳体上的上部轴承部60和下部轴承部50来转动自如地对轴8进行轴支承，该基板配置结构中，上部轴承部60和下部轴承部50中的任一方或两方具有调整轴8的轴向位置的调整机构。或者，也可为根据构成A所述的基板配置结构，具有将轴8朝上部轴承部60和下部轴承部50中的任一轴承部施力的施力机构(弹簧或磁铁)。由此，获得与第2～6实施方式中叙述过的内容相同的调整机构的效果。

(第8实施方式)

图21为表示本发明的第8实施方式的示意性剖视图，在附图左下展示有表示位置调整螺钉86与压紧螺栓85的螺合状态的、B-B线下的剖视图。

第8实施方式是将下部夹板134本身而不是图19的第5实施方式的下部轴承部50的调整机构(承托螺钉64)设为可沿轴8的轴向进行位置调整。

在本实施方式中，壳体由主夹板33和下部、上部夹板134、35构成。其中，下部夹板134相当于第1壳体部分，主夹板33、上部夹板35相当于第2壳体部分。图21的主夹板33也可替换为至少1处以上的支柱。在该情况下，支柱优选有2处以上，这将使得进行转动的第2基板4(转动构件)的转轴稳定，从而可稳定地进行带电膜3与对电极2之间的空隙设定。要进行该空隙设定，也可在下部夹板134的适当部位设置窗部(透视孔、透明材料)来实现目视确认。

第1基板1的上表面为第1相对面41，设置有对电极2。带电膜3配置在进行转动的第2基板4的第2相对面42。与其他实施方式一样，也能以相反的方式将带电膜和对电极分别安装在基板上。与图19的第5实施方式一样，由于是在主夹板33的安装部37的下表面(安装基准面S)安装第1基板1的设置有对电极2的第1相对面41，因此基板本身的厚度公差的影响得以排除。

在上部夹板35中，以板簧68推压轴8的凸榫8'的顶端的轴承部代替上部轴承部60来对轴8的上部进行轴支承。因而，始终朝下部夹板134的下部轴承部50推压轴8，因此轴向上的带电膜3与对电极2之间的游移消失。

对本实施方式中的进行带电膜3与对电极2之间的空隙调整的位置调整部进行说明。

螺合在主夹板33上的位置调整螺钉86和螺合在位置调整螺钉86的内部所设置的螺纹孔中的压紧螺栓85构成位置调整部。在供位置调整螺钉86螺合的主夹板33的螺纹孔的底部插入有弹簧87。弹簧87推压位置调整螺钉86的端部，消除位置调整螺钉86的齿隙。下部夹板134的外周端以使压紧螺栓85穿过设置在其外周侧的多个孔89的方式固定在位置调整螺钉86上。位置调整螺钉86与压紧螺栓85既可相互为反方向的螺纹(逆向螺纹)也可为同方向的螺纹，但优选为逆向螺纹，因为逆向螺纹下，位置调整螺钉86在压紧螺栓85的紧固时不易微动。

在进行带电膜3与对电极2之间的空隙调整的情况下，首先，将驱动工具插入至槽88内，将位置调整螺钉86旋入至主夹板33中。以带电膜3与对电极2之间的空隙即进行转动的第2基板4的轴向位置变得恰当的方式调整、设定位置调整螺钉86的旋入位置。设定后，将压紧螺栓85旋入至位置调整螺钉86的螺纹孔，通过两者来夹紧、固定下部夹板134的外周端。

如此，在本实施方式中，除了第1实施方式中叙述过的效果以外，还使得第2基板4的定位相对容易，可简洁且准确地进行调整。由此，减少轴8的晃动，不会受姿态的变化的影响，进而可获得稳定的发电量。

(第9实施方式)

图22为表示本发明的第9实施方式的示意性剖视图。附图左下的B-B线下的剖视图与第8实施方式相同。

第9实施方式是根据前面叙述过的第8实施方式所述的实施方式，其中，安装基准面S设定在安装部37的上表面。第1基板1的下表面为第1相对面41，设置有对电极2。另一方面，带电膜3配置在进行转动的第2基板4的上表面即第2相对面42。在第8实施方式中，若将下部夹板134在附图上朝上方提升，则为带电膜3与对电极2之间的空隙扩大的方向，而第9实施方式中则相反，为带电膜3与对电极2之间的空隙变窄的方向。其他的构成、效果与第8实施方式相同。再者，与第9实施方式一样，在第1～6实施方式中也可运用将安装基准面S设定在安装部37的上表面的构成。在该情况下，与第9实施方式一样，将第1基板1的下表面设为第1相对面41、将进行转动的第2基板4的上表面配置为第2相对面42即可。

在本发明中，作为相对移动，包括平移运动、转动运动、往复平移振动、转动振动等。此处所说的所谓振动，是定义为不仅包括规则的振动，还包括从环境中广泛存在的能源中提取电力的情况下的不规则的振动。此外，所谓转动运动，不仅包括单向转动，还包括使用转动振动、摆动运动。

再者，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，而是在不脱离本发明的宗旨的范围内包括对上述实施方式加入各种变更而得的实施方式。即，实施方式中所列举的具体构成仅仅只是一例，可酌情加以变更。

符号说明

1 第1基板

2 对电极

3 带电膜

4 第2基板

8 轴

41 第1相对面

42 第2相对面

S 安装基准面。

Claims (14)

1.一种基板配置结构，其特征在于，包括：

壳体，其具有安装基准面；

第1基板，其具有第1相对面，且固定在所述壳体上；

第2基板，其具有第2相对面，且以可相对移动的方式相对于第1基板配合地配置；

带电膜；

对电极，其与所述带电膜相对配置；以及

输出部，其输出所述带电膜及所述对电极之间所产生的电力，

将所述带电膜及所述对电极中的任一方配置在所述第1相对面，将另一方配置在所述第2相对面，

将所述第1基板的所述第1相对面固定于所述安装基准面。

2.根据权利要求1所述的基板配置结构，其特征在于，在所述第2基板上设置轴，利用设置在所述壳体上的上部轴承部和下部轴承部来转动自如地对所述轴进行轴支承。

3.根据权利要求2所述的基板配置结构，其特征在于，所述上部轴承部和下部轴承部中的任一方或两方具有调整所述轴的轴向位置的调整机构。

4.根据权利要求2所述的基板配置结构，其特征在于，所述壳体具有将所述轴朝所述上部轴承部和下部轴承部中的任一轴承部施力的施力机构。

5.根据权利要求4所述的基板配置结构，其特征在于，所述施力机构使用的是弹簧或磁铁。

6.根据权利要求4或5所述的基板配置结构，其特征在于，所述任一轴承部具有调整所述轴的轴向位置的调整机构。

7.根据权利要求3或6所述的基板配置结构，其特征在于，所述调整机构是通过螺钉来调整所述轴的轴向位置。

8.根据权利要求3、6及7中任一项所述的基板配置结构，其特征在于，所述调整机构具有锁定于调整后的轴向位置的锁定机构。

9.根据权利要求8所述的基板配置结构，其特征在于，所述锁定机构通过螺钉来锁定于所述调整后的轴向位置。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的基板配置结构，其特征在于，所述第2基板的所述轴构成为直接设置有重量不平衡的摆轮锤、或者摆轮锤的转动经由齿轮系而转动传动至所述轴。

11.根据权利要求10所述的基板配置结构，其特征在于，重量不平衡的摆轮锤的正反两方向的转动或者仅正反转动中的一种转动始终单向转动传动至所述第2基板。

12.根据权利要求1所述的基板配置结构，其特征在于，第2基板相对于所述第1基板进行平移运动。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的基板配置结构，其特征在于，在与所述第1基板的第1相对面相反那一侧配置有至少包含整流电路的电子电路。

14.根据权利要求2所述的基板配置结构，其特征在于，所述壳体包括第1壳体部分、第2壳体部分、以及相对于第2壳体部分而以可沿所述轴的轴向进行位置调整的方式调整第1壳体部分的位置调整部，

在所述第1壳体部分设置有所述上部轴承部和下部轴承部中的任一轴承部，

在所述第2壳体部分设置有所述上部轴承部和下部轴承部中的另一轴承部、供所述第1基板固定的所述安装基准面、将所述轴朝所述任一轴承部施力的施力机构，

所述位置调整部包括螺合于第2壳体部分的位置调整螺钉以及螺合在该位置调整螺钉的内部所设置的螺纹孔中的压紧螺栓，所述第1壳体部分通过所述压紧螺栓而固定在位置调整螺钉上。