JP2009148124A - 静電動作装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に発電量を増加させることが可能な静電動作装置を提供する。
【解決手段】この発電装置(静電動作装置)100は、エレクトレット7aを含む可動基板7と、可動基板7を支持する可動基板支持部材1bと、エレクトレット7aに対向するように形成された集電電極4を含む固定基板3と、固定基板3の表面を基準面として、エレクトレット7aと集電電極4との間隔を調整するギャップ調整部10とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】この発電装置(静電動作装置)100は、エレクトレット7aを含む可動基板7と、可動基板7を支持する可動基板支持部材1bと、エレクトレット7aに対向するように形成された集電電極4を含む固定基板3と、固定基板3の表面を基準面として、エレクトレット7aと集電電極4との間隔を調整するギャップ調整部10とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、静電動作装置に関し、特に、第1電極を含む第1基板と、第1電極に対向するように形成された第2電極を含む第2基板とを備えた静電動作装置に関する。
従来、第1電極を含む第1基板と、第1電極に対向するように配置された第2電極を含む第2基板とを備えたエレクトレット発電装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、所定の間隔を隔てて設けられた2枚の電極(固定部)と、各電極にそれぞれ対向するように2枚の電極の間に配置されたエレクトレット部(可動部)とを備えたエレクトレット発電機が開示されている。この従来のエレクトレット発電機では、エレクトレット部が電極間を通過するように移動することにより、エレクトレット部と各電極との間で静電誘導を発生させて発電するように構成されている。
しかしながら、上記特許文献1に開示された従来のエレクトレット発電装置では、電極とエレクトレット部との距離を調整する機構については開示も示唆もされていない。このため、静電誘導による発電量がより大きくなるようにエレクトレット部と電極との距離を調整することが困難であるという不都合がある。その結果、発電装置による発電量を増加させることが困難であるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、容易に発電量を増加させることが可能な静電動作装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による静電動作装置は、第1電極を含む第1基板と、第1電極に対向するように形成された第2電極を含む第2基板と、第2基板の表面を基準面として、第1基板と第2基板との間隔を調整するギャップ調整部とを備える。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図2および図3は、本発明の第1実施形態による発電装置の平面図である。図4は、本発明の第1実施形態の発電装置における拡大断面図である。まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態による発電装置100の構造について説明する。なお、第1実施形態の発電装置100は、本発明の「静電動作装置」の一例である。
図1は、本発明の第1実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図2および図3は、本発明の第1実施形態による発電装置の平面図である。図4は、本発明の第1実施形態の発電装置における拡大断面図である。まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態による発電装置100の構造について説明する。なお、第1実施形態の発電装置100は、本発明の「静電動作装置」の一例である。
本発明の第1実施形態による発電装置100は、図1に示すように、固定基板支持部材1aおよび可動基板支持部材1bからなる支持部材1と、支持部材1の内部に設けられた発電部2とを備えている。固定基板支持部材1aは、板状に形成されている。また、可動基板支持部材1bは、板状に形成された支持部1cと、図中の矢印Z方向に延びるように形成された側壁部1dにより構成されている。なお、可動基板支持部材1bは、本発明の「支持部材」の一例である。
固定基板支持部材1a上には、図1および図2に示すように、ガラスなどからなる固定基板3が形成されている。固定基板3上には、集電電極4が形成されている。集電電極4は、複数の集電部4aと、各集電部4aを連結する連結部4bとにより構成されている。また、集電電極4は、Alなどからなるとともに、約300nm程度の厚みを有する。また、各集電部4aは、図2に示した矢印Y方向に延びるように形成されているとともに、連結部4bは、図中の矢印X方向に延びるように形成されている。また、各集電部4aのうち、固定基板3の一方の最端部に形成された集電部4aには、後述する発電装置100の発電動作により各集電部4aに発生した電流を負荷(図示せず)に供給するための供給部4cが接続されている。また、固定基板3および集電電極4の表面上には、SiO2などからなる保護膜5が形成されている。また、保護膜5は、約1μm程度の厚みを有する。なお、固定基板3および集電電極4は、それぞれ、本発明の「第2基板」および「第2電極」の一例である。また、保護膜5は、本発明の「膜」の一例である。
可動基板支持部材1b上には、図1および図3に示すように、支持部1cにおける固定基板3と対向する側の面に、レール部6a、スライド部6bおよびベアリングボール6cから構成されたスライド機構6が設けられている。レール部6aは、図中の矢印X方向に延びるように直線状に形成されている。また、図4に示すように、スライド部6bには、溝部6dが形成されているとともに、レール部6aが溝部6dに覆われるように配置されている。また、レール部6aと溝部6dの内側面6eとの間にベアリングボール6cが配置されている。これにより、スライド部6bがレール部6aに沿って矢印X方向にスライド移動可能なように構成されている。
また、図1、図3および図4に示すように、スライド部6bのレール部6aを覆う側とは反対側の面には、SiO2などからなる可動基板7が取り付けられている。また、可動基板7における集電電極4と対向する側の面には、矢印Y方向に延びるように形成された複数の電極8が等間隔毎に設けられている。なお、各電極8はAlなどからなるとともに、約300nm程度の厚みを有する。また、可動基板7上の各電極8間の部分は、コロナ放電などにより電荷が注入されることによってエレクトレット7aが形成されている。また、エレクトレット7aおよび電極8の表面上には、SiNなどからなる保護膜9が形成されている。また、保護膜9は、約1μm程度の厚みを有する。以上により、可動基板7のエレクトレット7aは、スライド機構6によって、互いに対向する集電電極4との距離を常に一定に保ちながら、集電電極4に対して平行(矢印X方向)に移動可能なように構成されている。そして、エレクトレット7aが、集電電極4に対して平行移動することによって発生する静電誘導により発電されるように構成されている。また、上述した発電部2は、スライド機構6と、集電電極4を含む固定基板3と、エレクトレット7aを含む可動基板7とにより構成されている。また、エレクトレット7aは、集電電極4に対して平行移動する際に、複数の集電電極4にまたがって移動可能なように構成されている。なお、第1実施形態では、溝部6dの互いに対向する内側面6eにそれぞれ2つずつのベアリングボール6cが配置されるように構成されている。なお、可動基板7およびエレクトレット7aは、それぞれ、本発明の「第1基板」および「第1電極」の一例である。
ここで、第1実施形態では、図1〜図3に示すように、固定基板3および集電電極4の表面上に形成された保護膜5を基準面として固定基板3側と可動基板7側との間隔を調整するギャップ調整部10が構成されている。具体的には、ギャップ調整部10は、可動基板支持部材1bと、固定基板3上の保護膜5とに挟まれるように設けられている。また、可動基板支持部材1bにおけるギャップ調整部10に接触する接触面1eと、固定基板3上の保護膜5の表面とは互いに平行になるように構成されている。また、可動基板支持部材1bの接触面1eと、固定基板3に対向するように配置された可動基板7とにおいても、互いに平行になるように構成されている。これにより、ギャップ調整部10を所定の長さに形成することにより可動基板支持部材1bの接触面1eと固定基板3上の保護膜5の表面との間隔が調整可能なように構成されている。そして、ギャップ調整部10により可動基板支持部材1bの接触面1eと固定基板3上の保護膜5の表面との間隔を調整することにより、固定基板3側と可動基板7側との間隔が調整可能なように構成されている。また、第1実施形態では、ギャップ調整部10は、固定基板3と可動基板支持部材1bとの間に4つ配置されるように構成されている。なお、ギャップ調整部10は、Feなどからなる。
また、第1実施形態では、可動基板支持部材1bにおけるギャップ調整部10に接触する接触面1eと、スライド機構6のスライド部6bにおける可動基板7が取り付けられた面6fとは、互いに同一平面上に形成されているとともに、互いに平行になるように形成されている。つまり、固定基板3上の保護膜5の表面から可動基板支持部材1bの接触面1eまでの距離と、固定基板3上の保護膜5の表面からスライド部6bにおける可動基板7が取り付けられた面6fまでの距離とは、同程度の長さ(L1)になるように構成されている。
また、図2に示すように、固定基板支持部材1aには、4つのネジ穴1fが設けられている。また、図3に示すように、可動基板支持部材1bにも、同様に、4つのネジ穴1gが設けられている。そして、図1に示すように、固定基板支持部材1aのネジ穴1fを介して、可動基板支持部材1bのネジ穴1gに、それぞれ、ネジ部材11が螺合されるように構成されている。これにより、固定基板支持部材1aおよび可動基板支持部材1bは、ギャップ調整部10を挟んだ状態で固定されるように構成されている。
また、図1に示すように、可動基板支持部材1bの側壁部1dにおけるスライド部6bに対向する位置には、それぞれ、レール部6aの端部にまでスライド移動したスライド部6aを受け止めるとともに側壁部1dから離れる方向(中央部に向かう方向)の弾性力をスライド部6bに加えるバネ部材12が設けられている。
図5は、本発明の第1実施形態による発電装置の動作を説明するための断面図である。次に、図1および図5を参照して、本発明の第1実施形態による発電装置100の発電動作について説明する。
まず、図1に示すように、可動基板7が支持部材1内に静止した状態において、互いに対向するエレクトレット7aおよび集電電極4の間において静電誘導が発生することにより、集電電極4に電荷が蓄積される。そして、発電装置100を矢印X方向に振動させることにより、図5に示すように、スライド部6bとともに可動基板7がレール部6aに沿って移動する。これにより、エレクトレット7aが集電電極4に対して平行移動するとともに、静電誘導により集電電極4に誘導された電荷量が変動する。そして、固定基板3と可動基板7とに接続された負荷(図示せず)に電流が発生する。
ここで、第1実施形態では、スライド部6bが図1の矢印X方向に振動(スライド移動)する際に、エレクトレット7aが、複数の集電電極7にまたがって移動可能である。そして、可動基板7は、図5の状態から、バネ部材12の弾性力により矢印X方向におけるバネ部材12に向かう方向にスライド移動する。
第1実施形態では、上記のように、固定基板3側と可動基板支持部材1b側との間隔を調整するためのギャップ調整部10を設けることによって、ギャップ調整部10の長さ(図1のL1)を調整することにより、固定基板3上の保護膜5の表面と可動基板7の接触面1eとの間隔を調整することができる。したがって、エレクトレット7aと集電電極4との距離を、静電誘導による発電量が最も大きくなる距離に調整することにより、発電装置100の発電量をより増加させることができる。また、ギャップ調整部10の長さを固定基板3上の保護膜5の表面を基準面として調整することによって、ギャップ調整部10の長さを、そのまま固定基板3上の保護膜5の表面から可動基板支持部材1bの接触面1eまでの距離とすることができる。これにより、容易に基板間の距離を調整することができる。また、この場合、ギャップ調整部10を、たとえば、固定基板支持部材1aなどの固定基板3上の保護膜5以外の部材を基準面として配置した場合に比べて、固定基板3側と可動基板7側との間の誤差をより小さくすることができるので、集電電極4およびエレクトレット7a間の距離をより高精度に調整することができる。
また、第1実施形態では、可動基板7を、固定基板3に対して平行な方向(矢印X方向)にスライド移動可動なスライド機構6により保持するように構成することによって、可動基板7のエレクトレット7aを固定基板3の集電電極4に対して平行に移動させることができる。したがって、エレクトレット7aおよび集電電極4間の距離を一定に保った状態で電荷を誘導することができるので、安定した発電量を発生させることができる。
また、第1実施形態では、可動基板支持部材1bのギャップ調整部10に接触する接触面1eと、スライド部6bの可動基板7を保持する面6fとを、同一平面上に形成するとともに、互いに平行になるように構成することによって、ギャップ調整部10の長さ(固定基板3上の保護膜5の表面から可動基板支持部材1bの接触面1eまでの距離(L1))と、固定基板3上の保護膜5の表面からスライド部6bの可動基板7を保持する面6fまでの長さとが等しくなるので、ギャップ調整部10の長さを調整することにより、直接固定基板3上の保護膜5の表面とスライド部6bの可動基板7を保持する面6fとの距離を調整することができる。したがって、集電電極4およびエレクトレット7a間の距離を容易に調整できるとともに、より高精度に調整することができる。その結果、確実に、発電装置100による発電量がより大きくなるように距離L1を調整することができる。
また、第1実施形態では、スライド部6bのスライド移動にともなってエレクトレット7aがスライド移動する際に、エレクトレット7aが複数の集電電極4に対してまたがって移動することにより、エレクトレット7aが集電電極4を1つ分ずれる程度に移動する場合に比べて、集電電極4により大きな電荷量を誘導することができるので、その分、発電量を増加させることができる。
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図6を参照して、この第2実施形態における発電装置200では、可動基板7をスライド機構6によってスライド移動可能に保持するように構成した第1実施形態とは異なり、可動基板7を振り子部材21により保持するように構成した例について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図6を参照して、この第2実施形態における発電装置200では、可動基板7をスライド機構6によってスライド移動可能に保持するように構成した第1実施形態とは異なり、可動基板7を振り子部材21により保持するように構成した例について説明する。
第2実施形態における発電装置200では、図6に示すように、可動基板7は、保持部20に保持されているとともに、可動基板支持部材1bと保持部20との間に棒状の振り子部材21が設けられている。これにより、可動基板7は、振り子部材21により可動基板支持部材1bに支持されるように構成されている。また、可動基板7は、振り子部材21の可動基板支持部材1b側の端部21aを支点として、矢印X方向に往復運動可能なように構成されている。また、可動基板支持部材1bのギャップ調整部10と接触する接触面1eと保持部20の可動基板7を保持する面20aとは、同一平面上に形成されているとともに、互いに平行になるように構成されている。なお、第2実施形態におけるその他の構成および動作は、第1実施形態と同様である。これにより、スライド機構6の代わりに振り子部材21により可動基板7を保持した場合であっても、上記第1実施形態と同様に、振り子部材21による矢印X方向の往復運動により固定基板3および可動基板7間で静電誘導により電流を発生させることができる。
また、第2実施形態では、振り子部材21による矢印X方向の往復運動によって中央部から端部に移動した可動基板7には、中央部に移動する力が発生する。したがって、第1実施形態における構成で設けたバネ部材12を設けなくてもよいので、その分、部品点数の増加を抑制することができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図7は、本発明の第3実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図7を参照して、この第3実施形態における発電装置300では、可動基板7をスライド機構6によってスライド移動可能に保持するように構成した第1実施形態とは異なり、可動基板7をバネ部材30により保持するように構成した例について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図7を参照して、この第3実施形態における発電装置300では、可動基板7をスライド機構6によってスライド移動可能に保持するように構成した第1実施形態とは異なり、可動基板7をバネ部材30により保持するように構成した例について説明する。
第3実施形態における発電装置300では、図7に示すように、可動基板支持部材1bの側壁部1dの内側面における可動基板7と矢印X方向側で対向する位置に、それぞれ、バネ部材30が設けられている。また、各バネ部材30の一方端部は、それぞれ、側壁部1dに取り付けられている。また、可動基板7が保持部31に保持されているとともに、保持部31は、各バネ部材30の他方端部により保持されている。これにより、可動基板7は、保持部31の矢印X方向側の両端部が各バネ部材30に保持されることにより可動基板支持部材1bに支持されるように構成されている。以上により、可動基板7は、各バネ部材30の弾性力により、矢印X方向に往復運動可能なように構成されている。また、可動基板支持部材1bの接触面1eと、保持部31の可動基板7を保持する面31aとは、同一平面上に形成されているとともに、互いに平行になるように構成されている。なお、第3実施形態におけるその他の構成および動作は、第1実施形態と同様である。これにより、スライド機構6の代わりにバネ部材30により可動基板7を保持した場合であっても、上記第1実施形態と同様に、バネ部材30の弾性力による矢印X方向の往復運動により固定基板3および可動基板7間において静電誘導により電流を発生させることができる。
また、第3実施形態では、第2実施形態と同様に、バネ部材30の往復運動により中央部から端部に移動した可動基板7には、中央部に移動する力が発生することにより、第1実施形態に設けたバネ部材12を設けなくてもよいので、その分、部品点数の増加を抑制することができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は上記第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図8は、本発明の第4実施形態による発電装置の構造を示す断面図である。図8を参照して、この第4実施形態における発電装置400では、スライド機構6により可動基板7をスライド移動させる構成を示した第1実施形態とは異なり、可動基板44を回転運動させることにより発電させる例について説明する。
図8は、本発明の第4実施形態による発電装置の構造を示す断面図である。図8を参照して、この第4実施形態における発電装置400では、スライド機構6により可動基板7をスライド移動させる構成を示した第1実施形態とは異なり、可動基板44を回転運動させることにより発電させる例について説明する。
第4実施形態における発電装置400は、図8に示すように、固定基板支持部材40aおよび可動基板支持部材40bが互いに対向するように形成されているとともに、固定基板支持部材40aおよび可動基板支持部材40bの中心部に、矢印Z方向に延びるように軸部40cが形成されている。固定基板支持部材40a上には、ガラスなどからなる固定基板41が形成されているとともに、固定基板41上には、Alなどからなる集電電極42が形成されている。なお、集電電極42は、約300nm程度の厚みを有する。また、固定基板41上および集電電極42上には、SiO2などからなる保護膜43が形成されている。なお、保護膜43は、約1μm程度の厚みを有する。また、保護膜43は、本発明における「膜」の一例である。
また、可動基板支持部材40bにおける集電電極42と対向する側の面には、SiO2などからなる可動基板44が取り付けられている。また、可動基板44には、集電電極42と対向するようにAlなどからなる複数の電極45が設けられている。なお、電極45は、約300nm程度の厚みを有する。また、可動基板44の電極45間の部分には、コロナ放電などによって電荷が注入されることによりエレクトレット44aが形成されている。また、可動基板44および電極45を覆うように、SiNなどからなる保護膜46が形成されている。なお、保護膜46は、約1μm程度の厚みを有する。また、可動基板支持部材40bを回転可能に保持するための保持部47aが、軸部40cに隣接するように形成されている。また、可動基板支持部材40bと保持部47aとの間には、ベアリングボール47bが配置されている。これにより、可動基板支持部材40bは、ベアリングボール47bを介して、軸部40cを中心として矢印A方向に回転可能なように構成されている。そして、固定基板41に対して可動基板44が矢印A方向に回転することにより、静電誘導により集電電極45に誘導された電荷量が変化して発電されるように構成されている。
ここで、第4実施形態では、固定基板41および可動基板支持部材40bの保持部47aに挟まれるように、ギャップ調整部48が設けられている。また、保持部47aのギャップ調整部48と接触する面47cと、可動基板支持部材40bの可動基板44が取り付けられる面44bとは、互いに同一平面上に形成されるように構成されているとともに、互いに平行になるように構成されている。また、ギャップ調整部48は、固定基板41側において、固定基板41上の保護膜43の表面を基準面とするように構成されている。これにより、固定基板41上の保護膜43の表面から保持部47aのギャップ調整部48に接触する接触面47cまでの距離と、固定基板41上の保護膜43の表面から可動基板支持部材40bにおける可動基板44が取り付けられる面44bまでの距離とは、同程度の長さ(L2)になるように構成されている。
また、固定基板支持部材40aには、それぞれ、ネジ穴40dが設けられているとともに、保持部47aにも、同様に、それぞれ、ネジ穴47dが設けられている。そして、固定基板支持部材40aのネジ穴40dを介して、保持部47aのネジ穴47dに、それぞれ、ネジ部材49が螺合されるように構成されている。これにより、固定基板支持部材40aおよび保持部47aは、ギャップ調整部48を挟んだ状態で固定されるように構成されている。
第4実施形態では、上記のように、固定基板41に対して、可動基板44を回転させた場合であっても、固定基板41の集電電極42および可動基板44のエレクトレット44a間において静電誘導により発電させることができる。
なお、第4実施形態のその他の効果は第1実施形態の効果と同様である。
(第5実施形態)
図9は、本発明の第5実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図9を参照して、この第5実施形態における発電装置500では、1組の固定基板3および可動基板7からなる第1実施形態の構成と異なり、可動基板支持部材1bを共有することにより、可動基板支持部材1bの両面にそれぞれ発電部2および固定基板支持部材1aを設ける例について説明する。
図9は、本発明の第5実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図9を参照して、この第5実施形態における発電装置500では、1組の固定基板3および可動基板7からなる第1実施形態の構成と異なり、可動基板支持部材1bを共有することにより、可動基板支持部材1bの両面にそれぞれ発電部2および固定基板支持部材1aを設ける例について説明する。
この第5実施形態による発電装置500では、図9に示すように、可動基板支持部材1bの支持部1cにおける一方側面1h側に第1実施形態と同様の構成の発電部2および固定基板支持部材1aが設けられているとともに、支持部1cにおける他方側面1i側にも第1実施形態と同様の構成の発電部2および固定基板支持部材1aが設けられている。
また、第5実施形態では、1つのスライド機構60を共有することにより、2つの発電部2における各可動基板7がスライド移動するように構成されている。具体的には、可動基板支持部材1bの支持部1cにレール部60aが設けられているとともに、レール部60aを覆うようにスライド部60bが設けられている。そして、レール部60aとスライド部60bとの間にボールベアリング60cが配置されている。これにより、レール部60aに対してスライド部60bが矢印X方向にスライド移動するように構成されている。また、支持部1cの一方側面1h側におけるスライド部60bの側面60dに可動基板7が取り付けられている。また、スライド部60bの側面60dと、可動基板支持部材1bのギャップ調整部10に接触する接触面1eとは、同一平面上になるように形成されているとともに、互いに平行になるように構成されている。なお、支持部1cの他方側面1i側における構成も同様である。すなわち、支持部1cの他方側面1i側におけるスライド部60bの側面60eと、可動基板支持部材1bのギャップ調整部10に接触する接触面1eとにおいても、同一平面上になるように形成されているとともに、互いに平行になるように構成されている。また、スライド部60bの側面60dおよび側面60eにそれぞれ取り付けられた可動基板7は、スライド部60bに伴って、同時に矢印X方向に移動するように構成されている。
なお、第5実施形態のその他の構造および動作は、第1実施形態と同様である。
第5実施形態では、上記のように、可動基板支持部材1bおよびスライド機構60を共有するとともに、可動基板支持部材1bの両面にそれぞれ発電部2および固定基板支持部材1aを設けるように構成することによって、1つの発電部2により発電する第1実施形態の構成に対して、2つの発電部2により同時に発電することができるので、第1実施形態の構成に対して、約2倍の発電量を発生させることができる。また、2つの発電部2において1つのスライド機構60が共有されるので、その分、発電装置500を小型化することができる。
なお、第5実施形態のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
(第6実施形態)
図10は、本発明の第6実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図10を参照して、この第6実施形態における発電装置600では、1組の固定基板3および可動基板7からなる第1実施形態の構成と異なり、固定基板支持部材1aを共有することにより、固定基板支持部材1aの両面にそれぞれ発電部2および可動基板支持部材1bを設ける例について説明する。
図10は、本発明の第6実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図10を参照して、この第6実施形態における発電装置600では、1組の固定基板3および可動基板7からなる第1実施形態の構成と異なり、固定基板支持部材1aを共有することにより、固定基板支持部材1aの両面にそれぞれ発電部2および可動基板支持部材1bを設ける例について説明する。
この第6実施形態による発電装置600では、図10に示すように、固定基板支持部材1aの一方側面1j側に第1実施形態と同様の構成の発電部2を設けるとともに、固定基板支持部材1aの他方側面1k側にも、第1実施形態と同様の構成の発電部2が設けられている。また、第6実施形態では、固定基板支持部材1aのネジ穴1fを介して可動基板支持部材1bのネジ穴1gにネジ部材11を螺合させるように構成した第1実施形態に対して、可動基板支持部材1bのネジ穴1gを介して固定基板支持部材1aのネジ穴1fにネジ部材11を螺合させるように構成されている。これにより、固定基板支持部材1aおよび可動基板支持部材1bは、ギャップ調整部10を挟んだ状態で固定されるように構成されている。また、第6実施形態では、各発電部2におけるスライド部6bおよび可動基板7は、矢印X方向に各個移動するように構成されている。
第6実施形態のその他の構成および動作は、第1実施形態と同様である。
第6実施形態では、上記のように、固定基板支持部材1aを共有するとともに、固定基板1aの両面にそれぞれ発電部2を設けるように構成することによって、第5実施形態と同様に、1つの発電部2により発電する第1実施形態の構成に対して、約2倍の発電量を発生させることができる。また、2つの発電部2において1つの固定基板支持部材1aが共有されるので、その分、発電装置600を小型化することができる。
なお、第6実施形態のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
(第7実施形態)
図11は、本発明の第7実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図11を参照して、この第7実施形態における発電装置700では、固定基板3および集電電極4を覆うように保護膜5を形成した第1実施形態とは異なり、固定基板3と集電電極4との間に膜51を形成した例について説明する。
図11は、本発明の第7実施形態による発電装置の構造を示した断面図である。図11を参照して、この第7実施形態における発電装置700では、固定基板3および集電電極4を覆うように保護膜5を形成した第1実施形態とは異なり、固定基板3と集電電極4との間に膜51を形成した例について説明する。
この第7実施形態による発電装置700では、図11に示すように、固定基板3上に、たとえば、SiNなどからなる膜51が形成されているとともに、膜51上に集電電極4が形成されている。ここで、第7実施形態では、ギャップ調整部10は、固定基板3上の膜51の表面と可動基板支持部材1bの接触面1eとに挟まれるように設けられている。つまり、ギャップ調整部10は、固定基板3側において、固定基板3上の膜51の表面を基準面とするように構成されている。また、第1実施形態と同様に、可動基板支持部材1bの接触面1eとスライド部6bの可動基板7が取り付けられる面6fとは同一平面上に形成されているとともに、互いに平行になるように形成されている。これにより、固定基板3上の膜51の表面から可動基板支持部材1bの接触面1eまでの距離と、固定基板3上の膜51の表面からスライド部6bにおける可動基板7が取り付けられる面6fとは同程度の長さ(L3)になるように構成されている。
なお、第7実施形態のその他の構成および動作は、第1実施形態と同様である。
第7実施形態では、上記のように、固定基板3側において、固定基板3上に形成された膜51の表面を基準面としてギャップ調整部10の長さを調整する場合であっても、ギャップ調整部10の長さと、固定基板3上の膜51の表面から可動基板支持部材1bの接触面1eまでの距離とが等しくなるので、第1実施形態と同様に、固定基板3側と可動基板7側との間の誤差を小さくすることができる。したがって、この場合でも、集電電極4およびエレクトレット7a間の距離を高精度に調整することができる。
なお、第7実施形態のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1実施形態では、4つのギャップ調整部10を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、少なくとも3つ以上のギャップ調整部10が設けられていればよい。
また、上記第1〜第7実施形態では、可動部側にエレクトレットを設けるとともに固定部側に集電電極を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部側に集電電極を設けるとともに固定部側にエレクトレットを設けてもよい。
また、上記第1、第5、6および第7実施形態では、レール部の端部にまでスライド移動したスライド部を受け止めるとともに中央部に向かう方向の弾性力をスライド部に加えるためのバネ部材を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ゴム部材などのバネ部材以外の弾性部材を設けてもよい。
また、上記第1〜第7実施形態では、固定基板および可動基板支持部材にギャップ調整部材を固定するためにネジ部材を使用する例を示したが、本発明はこれに限らず、固定基板および可動基板支持部材とギャップ調整部材との接触面に接着材などの粘着材を塗布することによりギャップ調整部材を固定してもよい。また、接着材の代わりにテープ部材によりギャップ調整部材を固定してもよい。また、ネジ部材と接着材またはテープ部材とを同時に使用してもよい。
また、上記第1〜7実施形態では、Feなどからなるギャップ調整部10による構成を示したが、本発明はこれに限らず、硬質で厚さ変動を生じない材料であれば、ギャップ調整部10は、硬質有機樹脂材料などにより構成されてもよい。
また、上記第1〜7実施形態では、固定基板と可動基板支持部材との間には、一箇所につき、それぞれ1つのギャップ調整部を挟み込む例を示したが、本発明はこれに限らず、一箇所につき、複数個重ねられた状態のギャップ調整部を挟み込むように構成してもよい。
また、上記第1〜第7実施形態では、固定基板に設けられた膜(保護膜)の表面を固定基板側における基準面とする例を示したが、本発明はこれに限らず、固定基板に膜などが設けられていない場合は、固定基板の表面(電極が設けられている表面)を基準面としてもよい。
1b 可動基板支持部材(支持部材)
2 発電部(スライド機構6、集電電極4、固定基板3、エレクトレット7a、可動基板7)(発電機構)
3 固定基板(第2基板)
4 集電電極(第2電極)
5、43 保護膜(膜)
7 可動基板(第1基板)
6b スライド部(保持部)
7a エレクトレット(第1電極)
10 ギャップ調整部
100、200、300、400、500、600 発電装置(静電動作装置)
2 発電部(スライド機構6、集電電極4、固定基板3、エレクトレット7a、可動基板7)(発電機構)
3 固定基板(第2基板)
4 集電電極(第2電極)
5、43 保護膜(膜)
7 可動基板(第1基板)
6b スライド部(保持部)
7a エレクトレット(第1電極)
10 ギャップ調整部
100、200、300、400、500、600 発電装置(静電動作装置)
Claims (6)
- 第1電極を含む第1基板と、
前記第1電極に対向するように形成された第2電極を含む第2基板と、
前記第2基板の表面を基準面として、前記第1基板と前記第2基板との間隔を調整するギャップ調整部とを備えた、静電動作装置。 - 前記第2基板は、前記第2電極の上または下に形成された膜をさらに含み、
前記ギャップ調整部は、前記第2基板の膜の表面を基準面として前記第1基板と前記第2基板との間隔を調整する、請求項1に記載の静電動作装置。 - 前記第1基板と前記第2基板とは互いに平行になるように配置され、
前記第1基板を、前記第2基板の膜の表面に対して平行な方向に移動可能なように保持する保持部をさらに備える、請求項2に記載の静電動作装置。 - 前記第1基板を支持する支持部材をさらに備え、
前記支持部材の前記ギャップ調整部に接触する面と、前記保持部の前記第1基板を保持する面とは、互いに平行になるように構成されている、請求項3項に記載の静電動作装置。 - 前記第1電極および前記第2電極の少なくとも一方の電極は、エレクトレットである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電動作装置。
- 前記第1電極は、前記第1基板に間隔を隔てて複数配置され、
前記第2電極は、前記第2基板に間隔を隔てて複数配置され、
前記第1基板が前記第2基板に対して平行移動することによって、前記第1電極が前記第2電極に対して移動することにより静電誘導により発電される発電機構をさらに備える、請求項5に記載の静電動作装置。
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- 2007-12-18 JP JP2007325416A patent/JP2009148124A/ja active Pending
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