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WO2011086830A1 - 静電誘導型発電装置 - Google Patents

静電誘導型発電装置 Download PDF

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Publication number
WO2011086830A1
WO2011086830A1 PCT/JP2010/073296 JP2010073296W WO2011086830A1 WO 2011086830 A1 WO2011086830 A1 WO 2011086830A1 JP 2010073296 W JP2010073296 W JP 2010073296W WO 2011086830 A1 WO2011086830 A1 WO 2011086830A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
electrode
electrostatic induction
induction power
electret
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/073296
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
生田雅代
櫻井顕治
岡田亘
Original Assignee
オムロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
Priority to KR1020127012459A priority Critical patent/KR101325296B1/ko
Priority to CN201080054005.2A priority patent/CN102640411B/zh
Priority to US13/512,624 priority patent/US9496807B2/en
Priority to JP2011549899A priority patent/JP5418605B2/ja
Priority to EP10843183.4A priority patent/EP2525487B1/en
Publication of WO2011086830A1 publication Critical patent/WO2011086830A1/ja

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/06Influence generators
    • H02N1/08Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic induction power generator that can be used as a vibration power generator that generates power using environmental vibration.
  • a pair of substrates configured to be relatively movable while maintaining a state of being opposed to each other is provided, and a plurality of electrets are arranged side by side on one of the pair of substrates, and a pair of electrodes is formed on the other.
  • an electrostatic induction power generating device in which a plurality of sets of electrodes are arranged side by side. According to such an apparatus, due to the relative movement of the pair of substrates, the capacitance between one electrode and the electret of the pair of electrodes and the capacitance between the other electrode and the electret change, respectively. The change is output as electric power.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a conventional electrostatic induction power generating device.
  • the electrostatic induction power generation device 200 includes a pair of substrates (referred to as a first substrate 220 and a second substrate 230, respectively).
  • a plurality of electrets are arranged side by side on the first substrate 220, and a plurality of sets of electrodes each having a pair of electrodes are arranged on the second substrate 230.
  • the first substrate 220 is supported on the first support member 211 side, and the second substrate 230 is supported on the second support member 212.
  • the first substrate 220 is configured to be movable in a direction parallel to the substrate surface, and the relative movement of the first substrate 220 and the second substrate 230 is maintained while keeping the first substrate 220 and the second substrate 230 facing each other. Is possible.
  • an adjustment member 240 for adjusting the distance between the first support member 211 and the second substrate 230 fixed to the second support member 212 is provided. Yes. According to this technique, in a state where the adjustment member 240 is disposed between the first support member 211 and the second substrate 230 fixed to the second support member 212, these are fixed by the bolt 250. Thus, the above-described interval is adjusted.
  • the power generation performance is affected by the distance between the electret and the pair of electrodes in the opposing direction of the pair of substrates. Assuming that the variation in the thickness of the electret and the variation in the thickness of the pair of electrodes can be ignored, the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates affects the power generation performance.
  • the dimensional error that affects the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate 220 and the second substrate 230 includes the dimensional error of the adjustment member 240, the dimensional error of the first support member 211, and the first substrate 220. It is a dimensional error in thickness.
  • the distance between the electret and the pair of electrodes in the facing direction of the pair of substrates is, for example, about 70 ⁇ m, and the distance between the facing surfaces of the pair of substrates is, for example, 85 ⁇ m. It will be about.
  • the tolerance is ⁇ 50 ⁇ m with respect to the desired thickness.
  • the dimensional error of the thickness of the first substrate 220 affects the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the pair of substrates. Therefore, it takes time to adjust the distance. End up. That is, for example, it is necessary to prepare many types of adjustment members 240 having different lengths, or it is necessary to adjust the length of the adjustment member 240 for each product.
  • An object of the present invention is to provide an electrostatic induction power generating device that can easily increase the accuracy of the distance between the opposing surfaces of a pair of substrates.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the electrostatic induction power generation device of the present invention is A first substrate and a second substrate configured to be relatively movable while maintaining a state of being opposed to each other; An electret provided on the first substrate; A first electrode and a second electrode provided on a surface of the second substrate facing the electret; A housing for housing the first substrate and the second substrate; With As the relative positions of the first substrate and the second substrate change, the positional relationship between the electret and the first electrode and the positional relationship between the electret and the second electrode change, respectively.
  • a first reference surface which is fixed to a surface facing the other substrate in one of the first substrate and the second substrate and serves as a positioning reference in a direction perpendicular to the facing surface in the one substrate;
  • a second reference surface that is in contact with the defining member in a slidable state and serves as a positioning reference in a direction perpendicular to the facing surface of the defining member;
  • the defining member is slidably in contact with the surface of the other substrate facing the one substrate.
  • the dimensional error that affects the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate and the second substrate can be limited to the dimensional error of the defining member and the dimensional error of the housing. Thereby, the influence of the dimensional error of the thickness of the substrate can be eliminated with respect to the distance between the opposing surfaces of the first substrate and the second substrate.
  • the regulating member may be a rotating member that rotates in conjunction with the movement of the other substrate.
  • the moving substrate (the other substrate) can be smoothly moved while keeping the distance between the opposing surfaces of the first substrate and the second substrate constant.
  • the rotating member may be a spherical member or a roller.
  • the housing is provided with a guide groove for guiding the rotating member so that the rotating member can roll, and a bottom surface of the guide groove may be the second reference surface.
  • the one substrate may be a quadrangle when viewed in a direction perpendicular to the facing surface, and the first reference surface may be provided at each of the four corners of the one substrate.
  • the accuracy of the distance between the opposing surfaces of a pair of substrates can be easily increased.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrostatic induction power generating device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the main part of the electrostatic induction power generating device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the power generation principle of the electrostatic induction power generating device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the power generation principle of the electrostatic induction power generating device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an output voltage of the electrostatic induction power generating device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the electrode spacing and the power generation ratio.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an electrostatic induction power generating device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial enlarged cross-sectional view of an electrostatic induction power generating device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an electrostatic induction power generating device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an electrostatic induction power generating device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a conventional electrostatic induction power generating device.
  • Example 1 With reference to FIGS. 1 to 7, an electrostatic induction power generating device according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, and is a view of the inside of the device viewed from the upper surface side.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, corresponding to the AA cross section in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the main part of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, which corresponds to the BB cross section (excluding the housing and the like) in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, corresponding to the CC cross section in FIG.
  • the electrostatic induction power generating device 100 includes a housing 110 and a first substrate 120 and a second substrate 130 housed in the housing 110.
  • the first substrate 120 and the second substrate 130 are configured to be relatively movable while maintaining a state of facing each other.
  • the first substrate 120 includes a base substrate 121 made of a resin material or the like, and a glass substrate 122 provided on the base substrate 121.
  • the second substrate 130 includes a base substrate 131 made of a resin material or the like, and a glass substrate 132 provided on the base substrate 131.
  • a plurality of electrets 123 each formed on a conductor, and a plurality of guard electrodes that are all grounded. 124 are arranged alternately (see FIG. 3). 2 and 4, the electret 123 and the guard electrode 124 are omitted.
  • the electret 123 is configured to hold a negative charge semipermanently.
  • a plurality of sets each including a pair of electrodes (referred to as a first electrode 133 and a second electrode 134) on the surface of the second substrate 130 facing the first substrate 120, that is, on the surface of the glass substrate 132.
  • a first electrode 133 and a second electrode 134 are arranged side by side (see FIG. 3).
  • the first electrode 133 and the second electrode 134 are omitted.
  • the plurality of first electrodes 133 provided in each set are electrically connected to each other, and the plurality of second electrodes 134 are also electrically connected.
  • the second substrate 130 is fixed to the housing 110.
  • both ends of the first substrate 120 are fixed by springs 141 and 142, respectively, and are configured to move (vibrate) with respect to the housing 110.
  • substrate 130 are comprised so that relative movement is possible, maintaining the state which mutually opposed.
  • the plurality of electrets 123 and the guard electrodes 124 are configured to be alternately arranged with respect to the relative movement direction of the first substrate 120 and the second substrate 130.
  • the first electrode 133 and the second electrode 134 are configured to be alternately arranged in the relative movement direction of the first substrate 120 and the second substrate 130.
  • the first substrate 120 and the second substrate 130 are relatively movable while being opposed to each other and in a state where they are parallel to each other, that is, while maintaining a constant distance between the opposed surfaces. It is configured.
  • increasing the accuracy of the interval between the electret and the pair of electrodes in the facing direction of the pair of substrates is important for improving the power generation performance.
  • the electrostatic induction power generating device 100 according to the present embodiment is configured such that the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 can be easily increased.
  • the positioning of the first substrate 120 and the second substrate 130 will be described in detail.
  • the direction perpendicular to the facing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 is referred to as the facing direction for convenience of explanation.
  • the facing direction corresponds to a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, and corresponds to a vertical direction in the drawings in FIGS.
  • first substrate 120 and the second substrate 130 are both square substrates when viewed in the opposing direction.
  • the electrostatic induction power generating device 100 is provided with a spherical member 151 that is a rotating member as a defining member in order to make the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 constant.
  • a spherical member 151 that is a rotating member as a defining member in order to make the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 constant.
  • Specific examples of the spherical member 151 include steel balls (metal balls) and ceramic balls.
  • the second substrate 130 is fixed, and a first reference surface 111 serving as a positioning reference for the second substrate 130 is provided.
  • the first reference surface 111 is provided at four locations in order to support the second substrate 130 with the four corners positioned.
  • the four corners of the second substrate 130 facing the first substrate 120 that is, the glass substrate 132 are in close contact with the four first reference surfaces 111. Fix it in the state. Thereby, the opposing direction in the 2nd board
  • an appropriate known technique such as adhesion or screw fastening can be employed.
  • the housing 110 is provided with a guide groove 112 for guiding the spherical member 151 in a state where the spherical member 151 is slidable and rollable.
  • the guide grooves 112 are provided at four sides on the both sides of the moving direction of the first substrate 120 and at the front and rear.
  • the four guide grooves 112 are provided so as to extend in the moving direction of the first substrate 120.
  • One spherical member 151 is arranged in each of the four guide grooves 112.
  • Each spherical member 151 is configured to slide and roll on the bottom surface of the guide groove 112. Thereby, positioning in the opposing direction of the spherical member 151 is made
  • the bottom surface of the guide groove 112 serves as a second reference surface 112a that serves as a positioning reference in the direction in which the spherical member 151 is opposed.
  • the groove width of the guide groove 112 is configured to be wide by a predetermined clearance with respect to the diameter of the spherical member 151 so as not to prevent rolling of the spherical member 151.
  • the first substrate 120 is provided so as to come into contact with the four spherical members 151 respectively arranged in the four guide grooves 112 in this way.
  • the surface facing the second substrate 130 that is, the glass substrate 122
  • the four spherical members 151 in a slidable state. Accordingly, in conjunction with the movement of the first substrate 120, the four spherical members 151 roll along the guide grooves 112 in the guide grooves 112 in which the respective spherical members 151 are arranged.
  • the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 is improved.
  • the first substrate 120 moves (vibrates)
  • the first substrate 120 and the second substrate 130 are in a state of being opposed to each other and in a state of being parallel to each other, that is, the distance between the opposed surfaces is small. Move relatively while maintaining a certain state.
  • FIG. 5 shows the first substrate 120 and the second substrate 130 in a simplified manner. For convenience of explanation, only one electret 123, guard electrode 124, first electrode 133, and second electrode 134 are shown. ing.
  • FIG. 5A shows a state where the entire surface of the electret 123 and the entire surface of the first electrode 133 are opposed to each other, and the electret 123 and the second electrode 134 are not opposed at all.
  • FIG. 5B shows a state where the electret 123 and the first electrode 133 are not opposed to each other, and a part of the electret 123 is opposed to a part of the second electrode 134.
  • FIG. 5C shows a state where the entire surface of the electret 123 and the entire surface of the second electrode 134 are opposed to each other, and the electret 123 and the first electrode 133 are not opposed at all.
  • the electrostatic capacitance between the electret 123 and the first electrode 133 is maximized. At this time, a capacitance between the electret 123 and the second electrode 134 may also exist. And in the state shown in FIG.5 (c), the electrostatic capacitance between the electret 123 and the 2nd electrode 134 becomes the maximum. At this time, a capacitance between the electret 123 and the first electrode 133 may also exist. In this way, the capacitance between the electret 123 and the first electrode 133 and the capacitance between the electret 123 and the second electrode 134 change as the first substrate 120 moves.
  • FIG. 5 (b) shows a state in the middle of shifting from the state shown in FIG. 5 (a) to the state shown in FIG. 5 (c).
  • the electrostatic capacitance between the electret 123 and the first electrode 133 decreases, and the electrostatic capacitance between the electret 123 and the second electrode 134 increases. Therefore, since the first electrode 133 and the second electrode 134 are electrically connected via the load 160, positive charges move from the first electrode 133 toward the second electrode 134. In this way, electric power is generated.
  • the state shown in FIG. 5A and the state shown in FIG. 5C alternate with a constant period (the first substrate 120 vibrates with a constant period (reciprocates)) with respect to the elapsed time t.
  • a graph showing fluctuations in the output voltage V is shown in FIG.
  • t1 corresponds to the state shown in FIG. 5A
  • t2 corresponds to the state shown in FIG.
  • the center of the high voltage and the low voltage of the output voltage can be set to 0 (V). That is, for example, as shown in FIG. 5A, in the state where the electret 123 and the first electrode 133 face each other and the grounded guard electrode 124 and the second electrode 134 face each other, Kirchhoff's law The potential of the two electrodes 134 is 0 (V). In the state shown in FIG. 5A, in the state where the electret 123 and the first electrode 133 face each other and the grounded guard electrode 124 and the second electrode 134 face each other, Kirchhoff's law The potential of the two electrodes 134 is 0 (V). In the state shown in FIG.
  • the first electrode 133 and the guard electrode 124 face each other, and the potential of the first electrode 133 is 0 (V). Therefore, an output voltage curve as shown in FIG. 6 can be obtained, and a stable output voltage can be obtained.
  • the guard electrode may be configured not to be grounded. Even when the guard electrode is not grounded, the capacitance is formed between the first electrode and the second electrode, so that the voltage (power generation amount) can be stabilized as compared with the case where the guard electrode is not provided. However, when the guard electrode is grounded, the center of the high voltage and the low voltage can be set to 0 (V) as described above, so that the voltage (power generation amount) can be further stabilized.
  • the dimensional error that affects the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 is the size of the spherical member 151 that is the defining member. Only the error and the dimensional error of the housing 110 can be made. Thereby, the influence of the dimensional error of the substrate thickness on the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 120 can be eliminated.
  • the casing 110 obtained by resin molding or the like, or the spherical member 151 constituted by a steel ball or the like can increase the dimensional accuracy.
  • the distance in the facing direction between the first reference surface 111 and the second reference surface 112a can have a tolerance of ⁇ 8 ⁇ m with respect to a desired dimension.
  • the tolerance can be made ⁇ 1 ⁇ m or less. Therefore, according to the electrostatic induction power generating device 100 according to the present embodiment, the dimensional error that affects the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 is ⁇ 10 ⁇ m even if estimated to a large extent. It can be:
  • the glass substrate 122 included in the first substrate 120 and the glass substrate 132 included in the second substrate 130 have a tolerance of ⁇ 50 ⁇ m with respect to a desired dimension (thickness).
  • the interval between the electret 123 and the first electrode 133 and the second electrode 134 in the facing direction is, for example, about 70 ⁇ m, and the first substrate 120 and the second substrate 130 are opposed to each other.
  • the distance between the surfaces is about 85 ⁇ m, for example. Therefore, according to the present embodiment, the influence of the dimensional error of the thickness of the substrate can be eliminated with respect to the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 120, thereby improving the accuracy of the distance. It becomes possible.
  • FIG. 7 shows the relationship between the electrode interval between the upper and lower substrates (corresponding to the distance in the opposing direction between the electret 123 and the first electrode 133 and the second electrode 134 in this embodiment) and the power generation ratio. It is.
  • the power generation ratio is a ratio where the power generation is 1 when the electrode spacing between the upper and lower substrates is 65 ⁇ m.
  • the electrode distance between the upper and lower substrates is set to 70 ⁇ m
  • the dimensional error ( ⁇ 50 ⁇ m) of the glass substrate affects, variation occurs in the range indicated by Y in the graph, so the power generation ratio is not stable. Therefore, it becomes difficult to adjust the distance between the substrates.
  • the dimensional error that affects the accuracy of the distance between the opposing surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 can be ⁇ 10 ⁇ m or less. Therefore, in the case of the present embodiment, the variation can be in the range indicated by X in the graph, and the power generation ratio can be stabilized. Therefore, as in the case of the conventional example, it is necessary to prepare many types of adjustment members 240 having different lengths or to adjust the length of the adjustment member 240 for each product. There is no.
  • is the surface charge density of the electret
  • n is [amplitude of a pair of substrates ⁇ pitch of the electret]
  • A is the maximum area where the electret and the electrode overlap
  • ⁇ e is the relative permittivity of the electret
  • d is the thickness of the electret
  • ⁇ 0 is The dielectric constant of vacuum, g, is the distance between the electret surface and the counter electrode surface (see Non-Patent Document 1).
  • the spherical member 151 is configured to roll on the second reference surface 112 a that is the bottom surface of the guide groove 112 in conjunction with the movement of the first substrate 120. Therefore, the sliding resistance between the first substrate 120 and the spherical member 151 and between the spherical member 151 and the second reference surface 112a can be made as small as possible, and the first substrate 120 can be made smooth. Can be moved. Thereby, since the 1st board
  • substrate 130 in 4 corners is employ
  • the second substrate 130 can be stably supported.
  • Example 2 shows a second embodiment of the present invention.
  • the configuration in which the spherical member that is the rotating member as the defining member rolls along the guide groove is shown.
  • the spherical member rotates at a certain position and does not roll.
  • the structure of the case is shown. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, and is a view of the inside of the device viewed from the upper surface side.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the spherical member in the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, and shows a cross section parallel to the moving direction of the first substrate 120.
  • the casing 110 is provided with a positioning hole 113 for positioning the spherical member 151 in a state where the spherical member 151 is slidable.
  • the positioning holes 113 are provided at four positions on both sides and front and rear sides of the first substrate 120 in the moving direction.
  • One spherical member 151 is arranged in each of the four positioning holes 113.
  • Each spherical member 151 is configured to slide on the bottom surface of the positioning hole 113. Thereby, positioning in the opposing direction of the spherical member 151 is made
  • the distance and width of the positioning hole 113 in the front-rear direction are wider than the diameter of the spherical member 151 by a predetermined clearance so as not to hinder the rotation of the spherical member 151. It is configured as follows.
  • the first substrate 120 is provided so as to come into contact with the four spherical members 151 arranged in the four positioning holes 113 as described above.
  • the surface facing the second substrate 130 that is, the glass substrate 122 is in contact with the four spherical members 151 in a slidable state.
  • the four spherical members 151 rotate in the positioning holes 113 in which the respective spherical members 151 are arranged.
  • the electrostatic induction power generating apparatus 100 is different from the first embodiment except that the spherical member 151 rolls while the spherical member rotates only in the present embodiment.
  • the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained.
  • the position where the four spherical members 151 are supported with respect to the first substrate 120 can be changed, whereas in the case of the present embodiment, it is not changed, so that it is more stable. There is an advantage that support is possible.
  • the size of the second reference surface can be reduced by using the bottom surface of the hole as the second reference surface as compared to the case where the bottom surface of the groove is used as the second reference surface as in the first embodiment.
  • the casing is manufactured by resin molding, the influence of warpage must be taken into consideration, and therefore, the manufacturing is easier when the bottom surface of the hole is the second reference plane.
  • the hole is narrower than the groove in the region of the recessed portion, there is an advantage that the strength of the housing is stronger in the case of the hole.
  • the spherical member rolls in the groove when the spherical member is simply placed in the groove, whereas the spherical member does not roll when the spherical member is placed in the hole.
  • the assembling work becomes easier.
  • Example 3 10 and 11 show a third embodiment of the present invention.
  • the case where the rotating member as the defining member is a spherical member is shown, but in this embodiment, the case where the rotating member is a roller is shown. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, and is a view of the inside of the device viewed from the upper surface side.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic induction power generating device according to the present embodiment, corresponding to the AA cross-section in FIG.
  • the rotating member as the defining member disposed in the guide groove 112 is the roller 152.
  • the configuration is the same as that of the first embodiment except that the rotating member is not a spherical member but a roller.
  • the groove width of the guide groove 112 is configured to be wide by a predetermined clearance with respect to the diameter of the spherical member 151 to such an extent that the rolling of the roller 152 is not hindered and the skew of the roller 152 can be suppressed. ing.
  • the first substrate 120 and the second substrate are configured by adopting a configuration in which the first substrate 120 is configured to be movable with respect to the housing 110 and the second substrate 130 is fixed to the housing 110.
  • the case of relative reciprocation was shown. This is because the second substrate is electrically connected to the second substrate so that the second substrate is preferably fixed.
  • the first substrate may be fixed to the housing 110, and the second substrate may be moved relative to the housing 110 so that the first substrate and the second substrate are relatively reciprocated.
  • both the first substrate and the second substrate may be configured to be movable with respect to the housing 110, so that the first substrate and the second substrate can relatively reciprocate.
  • Electrostatic induction type generator 110 Case 111 First reference surface 112 Guide groove 112a Second reference surface 113 Positioning hole 113a Second reference surface 120 First substrate 121 Base substrate 122 Glass substrate 123 Electret 124 Guard electrode 130 Second substrate 131 Base substrate 132 Glass substrate 133 First electrode 134 Second electrode 141, 142 Spring 151 Spherical member 152 Roller 160 Load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

 一対の基板の対向面間の距離の精度を容易に高めることのできる静電誘導型発電装置を提供する。 第1基板120と第2基板130の対向面間の距離を一定にするための球状部材151を備えると共に、筐体110には、第2基板130における第1基板120に対する対向面側が固定され、かつ第2基板130における前記対向面に対する垂直方向の位置決め基準となる第1基準面111と、球状部材151が摺動可能な状態で接触し、かつ球状部材151における前記対向面に対する垂直方向の位置決め基準となる第2基準面112aと、が設けられており、球状部材151は、第1基板120における第2基板130に対する対向面側に対して摺動可能な状態で接触していることを特徴とする。

Description

静電誘導型発電装置
 本発明は、環境振動を利用して発電させる振動発電装置などとして用いることのできる静電誘導型発電装置に関する。
 従来、互いに対向した状態を保ったまま、相対的に移動可能に構成された一対の基板を備え、一対の基板の一方に複数のエレクトレットが並べて配置され、他方に一対の電極を一組とする複数組の電極が並べて配置された静電誘導型発電装置が知られている。かかる装置によれば、一対の基板の相対的な移動により、一対の電極のうちの一方の電極とエレクトレット間の静電容量と、他方の電極とエレクトレット間の静電容量がそれぞれ変化するため、その変化分が電力として出力される。
 かかる静電誘導型発電装置においては、一対の基板の対向する方向におけるエレクトレットと一対の電極との間の間隔が、発電性能に大きく影響する。そのため、この間隔の精度を高めることが発電性能を向上させるために重要となる。そこで、従来、一対の基板のうちの一方を支持する支持部材と、他方を支持する支持部材との間の間隔を調整する部材を備えた技術が知られている(特許文献1参照)。
 かかる技術について図12を参照して説明する。図12は従来例に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。この静電誘導型発電装置200は、一対の基板(それぞれ、第1基板220、第2基板230と称する)を備えている。第1基板220には複数のエレクトレットが並べて配置され、第2基板230には一対の電極を一組とする複数組の電極が並べて配置されている。そして、第1基板220は第1支持部材211側に支持されており、第2基板230は第2支持部材212に支持されている。また、第1基板220は基板表面に対して平行な方向に移動可能に構成されており、第1基板220と第2基板230とが互いに対向した状態を保ったまま、これらの相対的な移動を可能としている。
 そして、この静電誘導型発電装置200においては、第1支持部材211と、第2支持部材212に固定された第2基板230との間の間隔を調整するための調整部材240が設けられている。この技術によれば、第1支持部材211と、第2支持部材212に固定された第2基板230との間に調整部材240が配置された状態で、ボルト250により、これらが固定されることによって、上記の間隔が調整されるように構成されている。
 しかしながら、上記の通り、発電性能に影響するのは、一対の基板の対向する方向におけるエレクトレットと一対の電極との間の間隔である。エレクトレットの厚みのバラツキと、一対の電極の厚みのバラツキを無視できるとすると、一対の基板の対向面間の距離が発電性能に影響することになる。
 そのため、上記の従来例の場合には、発電性能に影響を与える間隔への誤差伝播が大きいという問題がある。すなわち、上記の従来例においては、第1支持部材211と、第2基板230との間の間隔が調整される。従って、第1基板220と第2基板230との対向面間の距離の精度に影響する寸法誤差は、調整部材240の寸法誤差と、第1支持部材211の寸法誤差と、第1基板220の厚みの寸法誤差である。
 ここで、静電誘導型発電装置においては、一対の基板の対向する方向におけるエレクトレットと一対の電極との間の間隔は、例えば70μm程度であり、一対の基板の対向面間の距離は例えば85μm程度となる。一方、エレクトレット等が形成されるガラス基板の厚みについては、一般的に、所望の厚みに対して公差が±50μmとなる。
 従って、上記の従来例の場合には、第1基板220の厚みの寸法誤差が、一対の基板の対向面間の距離の精度に影響を与えてしまうため、当該距離の調整に手間がかかってしまう。つまり、例えば、調整部材240の長さが異なるものを多数種類用意しなければならないとか、製品毎に、調整部材240の長さを調整しなければならなくなってしまう。
特開2009-148124号
J.Boland, Y.H.Chao, Y.Suzuki, Y.C.Tai, Proc. 16th IEEE Int. Conf. MEMS 2003, pp.538-541
 本発明の目的は、一対の基板の対向面間の距離の精度を容易に高めることのできる静電誘導型発電装置を提供することにある。
 本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
 すなわち、本発明の静電誘導型発電装置は、
 互いに対向した状態を保ったまま、相対的に移動可能に構成された第1基板及び第2基板と、
 第1基板に設けられるエレクトレットと、
 第2基板における前記エレクトレットと対向する面側に設けられる第1電極及び第2電極と、
 第1基板と第2基板とを収納する筐体と、
 を備え、
 第1基板と第2基板の相対的な位置の変化に伴って、前記エレクトレットと第1電極との位置関係、及び前記エレクトレットと第2電極との位置関係がそれぞれ変化することによって、前記エレクトレットと第1電極との間の静電容量、及び前記エレクトレットと第2電極との間の静電容量がそれぞれ変化することで電力が出力される静電誘導型発電装置において、
 第1基板と第2基板の対向面間の距離を一定にするための規定部材を備えると共に、
 前記筐体には、
 第1基板と第2基板のうちの一方の基板における他方の基板に対する対向面側が固定され、かつ該一方の基板における前記対向面に対する垂直方向の位置決め基準となる第1基準面と、
 前記規定部材が摺動可能な状態で接触し、かつ該規定部材における前記対向面に対する垂直方向の位置決め基準となる第2基準面と、が設けられており、
 前記規定部材は、前記他方の基板における前記一方の基板に対する対向面側に対して摺動可能な状態で接触していることを特徴とする。
 本発明によれば、第1基板と第2基板との対向面間の距離の精度に影響する寸法誤差を、規定部材の寸法誤差と筐体の寸法誤差のみにすることができる。これにより、第1基板と第2基板との対向面間の距離に対して、基板の厚みの寸法誤差の影響をなくすことができる。
 前記規定部材は、前記他方の基板の移動に連動して回転する回転部材であるとよい。
 これにより、第1基板と第2基板の対向面間の距離を一定に保ちつつ、移動する側の基板(他方の基板)の移動を円滑に行わせることができる。
 前記回転部材は、球状部材であってもよいし、ローラであってもよい。
 前記筐体には、前記回転部材が転動可能となるように該回転部材を案内するガイド溝が設けられており、該ガイド溝の底面が前記第2基準面であるとよい。
 これにより、規定部材(回転部材)の摺動抵抗を軽減できる。
 前記一方の基板は、前記対向面に対する垂直方向に見て四角形であり、前記第1基準面は、該一方の基板の4隅にそれぞれ設けられているとよい。
 これにより、一方の基板は安定的に支持される。
 なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
 以上説明したように、本発明によれば、一対の基板の対向面間の距離の精度を容易に高めることができる。
図1は本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。 図2は本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。 図3は本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の主要部の模式的断面図である。 図4は本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。 図5は本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の発電原理を説明する図である。 図6は本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の出力電圧を示す図である。 図7は電極間隔と発電量の比の関係を示すグラフである。 図8は本発明の実施例2に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。 図9は本発明の実施例2に係る静電誘導型発電装置の部分拡大断面図である。 図10は本発明の実施例3に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。 図11は本発明の実施例3に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。 図12は従来例に係る静電誘導型発電装置の模式的断面図である。
 以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
 (実施例1)
 図1~図7を参照して、本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置について説明する。
 <静電誘導型発電装置の全体構成>
 特に、図1~図4を参照して、本発明の実施例1に係る静電誘導型発電装置の全体構成を説明する。図1は本実施例に係る静電誘導型発電装置における模式的断面図であり、装置内部を上面側から見た図である。図2は本実施例に係る静電誘導型発電装置における模式的断面図であり、図1におけるAA断面に相当する図である。図3は本実施例に係る静電誘導型発電装置の主要部の模式的断面図であり、図1におけるBB断面(筐体等を除く)に相当する図である。図4は本実施例に係る静電誘導型発電装置における模式的断面図であり、図1におけるCC断面に相当する図である。
 本実施例に係る静電誘導型発電装置100は、筐体110と、筐体110の内部に収納される第1基板120及び第2基板130とを備えている。第1基板120と、第2基板130は、互いに対向した状態を保ったまま、相対的に移動可能に構成されている。
 第1基板120は、樹脂材料等により構成されるベース基板121と、ベース基板121上に設けられるガラス基板122とを備えている。第2基板130も同様に、樹脂材料等により構成されるベース基板131と、ベース基板131上に設けられるガラス基板132とを備えている。
 そして、第1基板120における第2基板130との対向面側、すなわち、ガラス基板122の表面には、それぞれ導電体上に形成された複数のエレクトレット123と、いずれも接地された複数のガード電極124が、交互に並ぶように配置されている(図3参照)。なお、図2及び図4においては、エレクトレット123及びガード電極124は省略している。本実施形態においては、エレクトレット123はマイナスの電荷を半永久的に保持するように構成されている。
 また、第2基板130おける第1基板120との対向面側、すなわち、ガラス基板132の表面には、一対の電極(第1電極133と第2電極134と称する)を一組とする複数組の電極が並べて配置されている(図3参照)。なお、図2においては、第1電極133及び第2電極134は省略している。各組に備えられた複数の第1電極133は互いに電気的に接続されており、かつ複数の第2電極134も電気的に接続されている。
 そして、本実施例においては、第2基板130は筐体110に固定されている。これに対して、第1基板120は、その両端がそれぞれバネ141,142によって固定されており、筐体110に対して、移動(振動)するように構成されている。これにより、第1基板120と、第2基板130は、互いに対向した状態を保ったまま、相対的に移動可能に構成されている。なお、複数のエレクトレット123及びガード電極124は、第1基板120と第2基板130との相対的な移動方向に対して交互に並ぶように構成されている。また、第1電極133と第2電極134は、第1基板120と第2基板130との相対的な移動方向に対して交互に並ぶように構成されている。
 また、第1基板120と第2基板130は、互いに対向した状態で、かつ互いに平行な状態を保ったまま、つまり対向する面の間隔が一定の状態を保ったまま、相対的に移動可能に構成されている。ここで、背景技術の中でも説明したように、一対の基板の対向する方向におけるエレクトレットと一対の電極との間の間隔の精度を高めることが発電性能を向上させるために重要となる。一般的に、エレクトレット123や各種電極の厚みの精度を高くすることは容易であるため、一対の基板の対向面間の距離を如何に高めるかが重要である。そこで、本実施例に係る静電誘導型発電装置100においては、第1基板120と第2基板130の対向面間の距離の精度を容易に高めることができるように構成している。以下、第1基板120と第2基板130の位置決めに関して詳細に説明する。
 <第1基板と第2基板の位置決め>
 以下の説明において、第1基板120と第2基板130の対向面に対する垂直方向を、説明の便宜上、対向方向と称する。なお、当該対向方向は、図1においては紙面に垂直な方向に相当し、図2~図4においては図中上下方向に相当する。
 また、第1基板120及び第2基板130は、いずれも対向方向に見て、四角形の基板である。
 本実施例に係る静電誘導型発電装置100は、第1基板120と第2基板130の対向面間の距離を一定にするために、規定部材としての回転部材である球状部材151が設けられている。この球状部材151の具体的な例としては、鋼球(金属製の球)やセラミック製の球を挙げることができる。
 そして、本実施例に係る筐体110には、第2基板130が固定されると共に、この第2基板130の位置決め基準となる第1基準面111が設けられている。この第1基準面111は、第2基板130の4隅を位置決めした状態で支持するために、4箇所に設けられている。第2基板130を筐体110に固定する場合には、第2基板130における第1基板120に対する対向面側(つまりガラス基板132)の4隅を、4箇所の第1基準面111に密着させた状態で固定する。これにより、第2基板130における対向方向の位置決めがなされる。なお、具体的な固定方法に関しては、接着やネジ締結など、適宜の公知技術を採用し得る。
 また、筐体110には、球状部材151が摺動可能かつ転動可能な状態で、球状部材151を案内するガイド溝112が設けられている。このガイド溝112は、第1基板120の移動方向の両側及び前後の4箇所に設けられている。また、これら4箇所のガイド溝112は、いずれも第1基板120の移動方向に伸びるように設けられている。そして、これら4箇所のガイド溝112に、それぞれ1個ずつ球状部材151が配置される。それぞれの球状部材151は、ガイド溝112の底面に摺動かつ転動するように構成されている。これにより、球状部材151の対向方向における位置決めがなされている。つまり、ガイド溝112の底面が、球状部材151の対向方向における位置決め基準となる第2基準面112aとなっている。なお、ガイド溝112の溝幅は、球状部材151の転動を妨げないように、球状部材151の径に対して、所定のクリアランス分だけ広くなるように構成されている。
 このように4箇所のガイド溝112にそれぞれ配置された4個の球状部材151に接触するように、第1基板120が設けられている。第1基板120においては、第2基板130に対する対向面側(つまりガラス基板122)が、4個の球状部材151に対して摺動可能な状態で接触している。これにより、第1基板120の移動に連動して、4個の球状部材151は、それぞれが配置されているガイド溝112内において、ガイド溝112に沿って転動する。
 以上のような構成により、第1基板120と第2基板130との対向面間の距離の精度が高められている。また、第1基板120が移動(振動)する場合には、第1基板120と第2基板130は、互いに対向した状態で、かつ互いに平行な状態を保ったまま、つまり対向する面の間隔が一定の状態を保ったまま、相対的に移動する。
 <発電原理>
 図5及び図6を参照して、本発明の実施例に係る静電誘導型発電装置の発電原理について説明する。なお、図5は第1基板120と第2基板130について簡易的に示したもので、説明の便宜上、エレクトレット123、ガード電極124、第1電極133及び第2電極134は、一つずつのみ示している。
 第1基板120が移動することによって、第1基板120と第2基板130の相対的な位置関係が変化する。これに伴って、エレクトレット123と第1電極133との位置関係、及びエレクトレット123と第2電極134との位置関係もそれぞれ変化する。図5(a)はエレクトレット123の全面と、第1電極133の全面が対向した状態であって、エレクトレット123と第2電極134は全く対向していない状態を示している。図5(b)はエレクトレット123と第1電極133は全く対向していない状態であって、エレクトレット123の一部と第2電極134の一部が対向した状態を示している。図5(c)はエレクトレット123の全面と、第2電極134の全面が対向した状態であって、エレクトレット123と第1電極133は全く対向していない状態を示している。
 図5(a)に示す状態では、エレクトレット123と第1電極133との間の静電容量が最大となる。このとき、エレクトレット123と第2電極134との間の静電容量も存在し得る。そして、図5(c)に示す状態では、エレクトレット123と第2電極134との間の静電容量が最大となる。このとき、エレクトレット123と第1電極133の間の静電容量も存在し得る。このように、第1基板120の移動によって、エレクトレット123と第1電極133との間の静電容量、及びエレクトレット123と第2電極134との間の静電容量がそれぞれ変化する。
 図5(b)は、図5(a)に示す状態から図5(c)に示す状態に移行する途中の状態を示している。この移行の過程においては、エレクトレット123と第1電極133との間の静電容量は低下し、エレクトレット123と第2電極134との間の静電容量は上昇する。したがって、第1電極133と第2電極134は、負荷160を介して電気的に繋がっているため、第1電極133から第2電極134に向かって、プラスの電荷が移動する。このようにして電力が発生する。
 図5(a)に示す状態と図5(c)に示す状態が交互に一定の周期で変動する(第1基板120が一定の周期で振動する(往復移動する))場合における経過時間tに対する出力電圧Vの変動を示したグラフを図6に示す。図中、t1は図5(a)に示す状態の時に相当し、t2は図5(c)に示す状態の時に相当する。
 ここで、この図6に示すように、安定した出力電圧が得られるように、出力電圧は高電圧と低電圧の中心が0(V)となるようなカーブを描くのが望ましい。本実施例においては、ガード電極124を設けることにより、出力電圧の高電圧と低電圧の中心を0(V)とすることを可能としている。すなわち、例えば、図5(a)に示すように、エレクトレット123と第1電極133が対向し、かつ接地されたガード電極124と第2電極134が対向した状態においては、キルヒホッフの法則により、第2電極134の電位は0(V)となる。図5(c)に示す状態では、第1電極133とガード電極124(この図では省略している)が対向した状態となり、第1電極133の電位は0(V)となる。したがって、図6に示すような出力電圧のカーブを得ることができ、安定した出力電圧を得ることができる。なお、ガード電極については、接地させない構成を採用することも可能である。ガード電極を接地させない場合でも、第1電極や第2電極との間で静電容量を形成するため、ガード電極を設けない場合に比して、電圧(発電量)を安定させることができる。ただし、ガード電極を接地させた方が、上記の通り、高電圧と低電圧の中心を0(V)とすることができるため、より一層、電圧(発電量)を安定させることができる。
 <本実施例の優れた点>
 本実施例に係る静電誘導型発電装置100によれば、第1基板120と第2基板130との対向面間の距離の精度に影響する寸法誤差を、規定部材である球状部材151の寸法誤差と筐体110の寸法誤差のみにすることができる。これにより、第1基板120と第2基板120との対向面間の距離に対して、基板の厚みの寸法誤差の影響をなくすことができる。
 樹脂成形等により得られる筐体110や、鋼球などにより構成される球状部材151は寸法精度を高くすることができる。例えば、樹脂成形によって筐体110を作製する場合、第1基準面111と第2基準面112aとの間の対向方向の距離は、所望の寸法に対して公差を±8μmにすることができる。また、球状部材151として鋼球を採用した場合には、その公差を±1μm以下にすることができる。従って、本実施例に係る静電誘導型発電装置100によれば、第1基板120と第2基板130との対向面間の距離の精度に影響する寸法誤差は、多めに見積もっても±10μm以下にすることができる。
 これに対して、第1基板120に備えられるガラス基板122や第2基板130に備えられるガラス基板132は、所望の寸法(厚み)に対して公差が±50μmである。静電誘導型発電装置100においては、対向方向におけるエレクトレット123と第1電極133及び第2電極134との間の間隔は、例えば70μm程度であり、第1基板120と第2基板130との対向面間の距離は例えば85μm程度となる。従って、本実施例により、第1基板120と第2基板120との対向面間の距離に対して、基板の厚みの寸法誤差の影響をなくすことができたことで、当該距離の精度を高めることが可能となる。
 この点について、図7を参照して、更に詳しく説明する。図7は上下基板の電極間隔(本実施例においては、エレクトレット123と第1電極133及び第2電極134との間の対向方向の距離に相当)と、発電量比との関係を示したものである。なお、発電量比は、上下基板の電極間隔が65μmのときの発電量を1とした比である。
 例えば、上下基板の電極間隔を70μmに設定した場合、ガラス基板の寸法誤差(±50μm)が影響すると、グラフ中Yで示す範囲でばらつきが生じるため、発電量比は安定しない。従って、基板間隔の調整が大変となる。これに対して、本実施例のように、第1基板120と第2基板130との対向面間の距離の精度に影響する寸法誤差は±10μm以下とすることができる。従って、本実施例の場合には、ばらつきを、グラフ中Xで示す範囲にすることができ、発電量比を安定させることができる。従って、従来例の場合のように、調整部材240の長さが異なるものを多数種類用意しなければならないとか、製品毎に、調整部材240の長さを調整しなければならなくなってしまうということはない。
 なお、一対の基板の間隔と、発電量との関係について簡単に説明する。一対の電極がいずれも同一材料からなる同一の構成であり、また、一対の基板が一定の振動周波数fで振動するように相対的な移動(往復移動)をした場合、Bolandらによれば、最大出力電力Pmaxは、
 Pmax=σ2nAf÷[2(εeε0/d)×((εeg/d)+1)]
となる。なお、σはエレクトレットの表面電荷密度、nは[一対の基板の振幅÷エレクトレットのピッチ]、Aはエレクトレットと電極が重なり合う最大面積、εeはエレクトレットの比誘電率、dはエレクトレットの厚み、ε0は真空の誘電率、gはエレクトレット表面と対向電極表面との間隔である(非特許文献1参照)。
 また、本実施例においては、第1基板120の移動に連動して、球状部材151がガイド溝112の底面である第2基準面112a上を転がるように構成されている。従って、第1基板120と球状部材151との間、及び球状部材151と第2基準面112aとの間での摺動抵抗を可及的に小さくすることができ、第1基板120を円滑に移動させることができる。これにより、小さな振動でも第1基板120は移動(振動)するので、発電効率を高めることができる。
 また、第2基板130を4隅で固定する構成を採用しているので、発電を行わせるための領域(第1電極133及び第2電極134が設けられている領域)への影響を抑制しつつ、第2基板130を安定的に支持することができる。
 (実施例2)
 図8及び図9には、本発明の実施例2が示されている。上記実施例1では、規定部材としての回転部材である球状部材がガイド溝に沿って転動する構成を示したが、本実施例においては、球状部材は一定の位置で回転し、転動しない場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
 図8は本実施例に係る静電誘導型発電装置における模式的断面図であり、装置内部を上面側から見た図である。図9は本実施例に係る静電誘導型発電装置における球状部材の付近の拡大断面図であり、第1基板120の移動方向に平行な断面を示している。
 本実施例に係る筐体110には、球状部材151が摺動可能な状態で、球状部材151の位置決めを行う位置決め穴113が設けられている。この位置決め穴113は、第1基板120の移動方向の両側及び前後の4箇所に設けられている。そして、これら4箇所の位置決め穴113に、それぞれ1個ずつ球状部材151が配置される。それぞれの球状部材151は、位置決め穴113の底面に摺動するように構成されている。これにより、球状部材151の対向方向における位置決めがなされている。つまり、位置決め穴113の底面が、球状部材151の対向方向における位置決め基準となる第2基準面113aとなっている。なお、位置決め穴113の前後方向(第1基板120の移動方向)の距離及び幅は、球状部材151の回転を妨げないように、球状部材151の径に対して、所定のクリアランス分だけ広くなるように構成されている。
 このように4箇所の位置決め穴113にそれぞれ配置された4個の球状部材151に接触するように、第1基板120が設けられている。第1基板120においては、第2基板130に対する対向面側(つまりガラス基板122)が、4個の球状部材151に対して摺動可能な状態で接触している。これにより、第1基板120の移動に連動して、4個の球状部材151は、それぞれが配置されている位置決め穴113内にて回転する。
 以上のように、上記実施例1では球状部材151が転動するのに対して本実施例では球状部材が回転するのみである点を除き、本実施例に係る静電誘導型発電装置100の場合にも、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。なお、上記実施例1の場合には、4個の球状部材151による第1基板120に対する支持する位置が変化し得るのに対して、本実施例の場合には変化しないため、より安定的な支持が可能であるという利点がある。また、位置決め基準となる第2基準面に関しては、寸法精度を高める必要がある。そのため、上記実施例1のように溝の底面を第2基準面とする場合に比して、穴の底面を第2基準面とするほうが、第2基準面のサイズを小さくできるので、寸法精度をより高められるという利点がある。特に、筐体を樹脂成形により作製する場合には、反りの影響も考慮しなければならないため、穴の底面を第2基準面とするほうが、作製が容易となる。更に、凹んだ部分の領域が、溝よりも穴のほうが狭いため、筐体の強度も穴の場合のほうが強いという利点もある。また、組立時において、溝に球状部材を配置しただけの状態では球状部材が溝内を転がってしまうのに対して、穴に球状部材を配置した場合には球状部材は転がらないため、本実施例の場合の方が、組立作業が容易となる利点もある。
 (実施例3)
 図10及び図11には、本発明の実施例3が示されている。上記実施例1では、規定部材としての回転部材が球状部材である場合を示したが、本実施例においては、回転部材がローラの場合を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
 図10は本実施例に係る静電誘導型発電装置における模式的断面図であり、装置内部を上面側から見た図である。図11は本実施例に係る静電誘導型発電装置における模式的断面図であり、図10におけるAA断面に相当する図である。
 本実施例においては、ガイド溝112に配置される規定部材としての回転部材がローラ152である。このように、回転部材が球状部材ではなくローラであることを除いては、上記実施例1に示す構成と同一である。
 なお、ローラ152の素材としては、金属やセラミックを好適に採用することができる。また、ガイド溝112の溝幅は、ローラ152の転動を妨げず、かつローラ152のスキューを抑制できる程度に、球状部材151の径に対して、所定のクリアランス分だけ広くなるように構成されている。
 以上のように構成された本実施例に係る静電誘導型発電装置100の場合にも、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。なお、回転部材としてローラを用いる場合においても、上記実施例2の場合と同様に、位置決め穴内に位置決めさせる構成を採用してもよい。
 (その他)
 上記実施例においては、第1基板120を筐体110に対して可動に構成し、第2基板130を筐体110に対して固定させる構成を採用することで、第1基板と第2基板が相対的に往復移動する場合を示した。これは、第2基板には電力を取り出すための配線が電気的に接続されるため、第2基板は固定されたほうが望ましいとの観点によるものである。ただし、必ずしも、第2基板を固定させる必要はない。従って、第1基板を筐体110に固定し、第2基板が筐体110に対して移動することで、第1基板と第2基板が相対的に往復移動するようにしてもよい。また、第1基板と第2基板のいずれもが、筐体110に対して移動可能に構成することで、第1基板と第2基板が相対的に往復移動するようにしてもよい。
 100 静電誘導型発電装置
 110 筐体
 111 第1基準面
 112 ガイド溝
 112a 第2基準面
 113 位置決め穴
 113a 第2基準面
 120 第1基板
 121 ベース基板
 122 ガラス基板
 123 エレクトレット
 124 ガード電極
 130 第2基板
 131 ベース基板
 132 ガラス基板
 133 第1電極
 134 第2電極
 141,142 バネ
 151 球状部材
 152 ローラ
 160 負荷

Claims (6)

  1.  互いに対向した状態を保ったまま、相対的に移動可能に構成された第1基板及び第2基板と、
     第1基板に設けられるエレクトレットと、
     第2基板における前記エレクトレットと対向する面側に設けられる第1電極及び第2電極と、
     第1基板と第2基板とを収納する筐体と、
     を備え、
     第1基板と第2基板の相対的な位置の変化に伴って、前記エレクトレットと第1電極との位置関係、及び前記エレクトレットと第2電極との位置関係がそれぞれ変化することによって、前記エレクトレットと第1電極との間の静電容量、及び前記エレクトレットと第2電極との間の静電容量がそれぞれ変化することで電力が出力される静電誘導型発電装置において、
     第1基板と第2基板の対向面間の距離を一定にするための規定部材を備えると共に、
     前記筐体には、
     第1基板と第2基板のうちの一方の基板における他方の基板に対する対向面側が固定され、かつ該一方の基板における前記対向面に対する垂直方向の位置決め基準となる第1基準面と、
     前記規定部材が摺動可能な状態で接触し、かつ該規定部材における前記対向面に対する垂直方向の位置決め基準となる第2基準面と、が設けられており、
     前記規定部材は、前記他方の基板における前記一方の基板に対する対向面側に対して摺動可能な状態で接触していることを特徴とする静電誘導型発電装置。
  2.  前記規定部材は、前記他方の基板の移動に連動して回転する回転部材であることを特徴とする請求項1に記載の静電誘導型発電装置。
  3.  前記回転部材は球状部材であることを特徴とする請求項2に記載の静電誘導型発電装置。
  4.  前記回転部材はローラであることを特徴とする請求項2に記載の静電誘導型発電装置。
  5.  前記筐体には、前記回転部材が転動可能となるように該回転部材を案内するガイド溝が設けられており、該ガイド溝の底面が前記第2基準面であることを特徴とする請求項2~4のいずれか一つに記載の静電誘導型発電装置。
  6.  前記一方の基板は、前記対向面に対する垂直方向に見て四角形であり、前記第1基準面は、該一方の基板の4隅にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の静電誘導型発電装置。
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