JP2014166105A - エネルギ変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ変換効率の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供する。
【解決手段】エネルギ変換装置１は、運動エネルギを電気エネルギに変換して交流電圧を発生する発電装置ＥＨと、発電装置ＥＨで発生する交流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＡＣ−ＤＣコンバータ７０と、を備える。ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、インダクタＬ１と双方向スイッチＳ１との直列回路と、双方向スイッチＳ１の両端間に接続された両波倍電圧整流回路７１と、双方向スイッチＳ１を制御する制御回路７２と、を備える。双方向スイッチＳ１は、第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２とが直列接続されて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギ変換装置に関するものである。

エネルギ変換装置としては、例えば、電磁誘導作用により運動エネルギを電気エネルギに変換する機能を有するエネルギ変換装置が提案されている（例えば、特許文献１，２）。

特許文献１には、エネルギ変換装置の一例として、図１４〜１６に示す構成の発電装置１００が記載されている。

この発電装置１００は、収納部１１０ａが設けられた支持体１１０と、収納部１１０ａに配置された永久磁石１２０及びコイルバネ１３０とを備えている。

支持体１１０は、３枚のプリント基板１１１〜１１３により構成されている。この支持体１１０は、２枚のプリント基板１１１、１１３間に配置されたプリント板１１２の矩形状の開口部１１２ａにより、収納部１１０ａが形成されている。

発電装置１００は、プリント基板１１３の下面に、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂが形成されている。平面コイル１１４ａ及び１１４ｂの各々は、渦巻状に形成されている。平面コイル１１４ａ及び１１４ｂは、巻き方向が互いに逆になるように形成されている。

プリント基板１１３には、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂの中央部と対応する領域に、開口部１１３ａが形成されている。この開口部１１３ａには、磁心（コア）１１５が埋め込まれている。磁心１１５は、プリント基板１１３の下面から突出するように形成されており、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂの中央部に配置されている。

永久磁石１２０は、磁化方向が矢印Ｚ１方向である部分（磁区）１２０ａと、磁化方向が矢印Ｚ２方向である部分１２０ｂとを含んでおり、多極磁石として構成されている。このため、プリント基板１１３近傍では、図１４中に破線で示した磁力線で表される磁界が形成されている。

コイルバネ１３０は、図１４、１５に示すように、開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０の端部１２０ｃとの間に配置されるとともに、開口部１１２ａの側面１１２ｃと永久磁石１２０の端部１２０ｄとの間に配置されている。

発電装置１００は、プリント基板１１３の上面に、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂにおいて発生する誘導起電力を制御するとともに、出力するための回路部１１６が設けられている。

発電装置１００は、この発電装置１００に力が加えられることにより、永久磁石１２０が支持体１１０に対して矢印Ｘ１方向に移動したとき、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂに誘導電流が発生する。平面コイル１１４ａでは、電磁誘導により図１６に示すように矢印Ａ方向の誘導電流が発生する。一方、平面コイル１１４ｂでは、電磁誘導により図１６に示すように矢印Ｂ方向の誘導電流が発生する。このため、回路部１１６には、図１６に示すようにＣ方向の誘導電流が供給される。

また、発電装置１００は、永久磁石１２０が支持体１１０に対して矢印Ｘ２方向に移動したとき、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂに誘導電流が発生する。平面コイル１１４ａでは、電磁誘導により矢印Ｂ方向の誘導電流が発生する。一方、平面コイル１１４ｂでは、電磁誘導により矢印Ａ方向の誘導電流が発生する。このため、回路部１１６には、Ｃ方向とは反対方向の誘導電流が供給される。

また、特許文献２には、電磁誘導型の発電装置を備えたワイヤレススイッチが記載されている。

特許文献２には、図１７に示すように、多極磁石２０２と、電磁誘導により誘電電流が発生する導体２０４を含む多層プリント基板２０６と、サスペンションシート２００とを備えた発電装置が記載されている。サスペンションシート２００は、４つのたわみ部２０８に結合されており、ばね−マス系構造が形成されている。なお、図１７中の矢印２１０は、サスペンションシート２００の振動方向を示している。

また、特許文献２には、図１８に示す構造が記載されている。この構造は、基板１２０２と、２つのサスペンション１２１０によって基板１２０２から浮かせたプルーフマス１２０８と、２つのサスペンション１２１０と、基板１２０２に固定された回転ダイヤル１２００とを備えている。また、この構造は、回転ダイヤル１２００が回転したときに回転する多葉カム１２０４と、多葉カム１２０４により押されるフォロア１２０６とを備えている。フォロア１２０６は、プルーフマス１２０８に結合されている。サスペンション１２１０は、中央部１２１２でフォロア１２０６とプルーフマス１２０８とに結合されている。また、サスペンション１２１０は、端部１２１４が基板１２０２に結合されている。多葉カム１２０４は、フォロア１２０６を変位させ当該変位させた後でプルーフマス１２０８を作動させる。これにより、この構造は、回転ダイヤル１２００を使ってプルーフマス１２０８を作動させることができる。

特許文献２に記載された発電装置では、例えば、サスペンションシート２００と４つのたわみ部２０８との代わりに、図１８の構造のプルーフマス１２０８と２つのサスペンション１２１０とを採用し、回転ダイヤル１２００、多葉カム１２０４、フォロア１２０６を設けることが考えられる。

また、特許文献２には、図１９に示すような電力マネジメント回路７００が記載されている。この電力マネジメント回路７００は、ダイオード整流器７０２と、コンデンサ７０４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６と、バッテリ７０８と、電子負荷７１０とからなる。

また、特許文献２には、図２０に示すように、プルーフマスを作動させた後に発生する電圧と時間との関係のグラフが記載されている。

特開２００９−１１１４９号公報 米国特許出願公開第２０１１／００６３０５７号明細書

特許文献１には、回路部１１６の回路構成について記載されていない。

また、特許文献２に記載された発電装置では、上述のように、回転ダイヤル１２００を使ってプルーフマス１２０８を作動させることができる。しかしながら、上述のパワーマネジメント回路７００では、発電装置のプルーフマス１２０８が減衰振動するので出力電圧が時間経過とともに減衰する一方で、ダイオード整流器７０２の２個のダイオードＤ１，Ｄ４又はＤ２，Ｄ３での電圧損失（順方向電圧降下）が生じる。このため、上述のパワーマネジメント回路７００では、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６の入力電圧が低くなりすぎることが考えられる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供することにある。

本発明のエネルギ変換装置は、運動エネルギを電気エネルギに変換して交流電圧を発生する発電装置と、前記発電装置で発生する交流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＡＣ−ＤＣコンバータと、を備え、前記ＡＣ−ＤＣコンバータは、インダクタと双方向スイッチとの直列回路と、前記双方向スイッチの両端間に接続された両波倍電圧整流回路と、前記双方向スイッチを制御する制御回路と、を備え、前記双方向スイッチは、電圧駆動型の第１スイッチング素子と電圧駆動型の第２スイッチング素子とが直列接続されて構成されていることを特徴とする。

このエネルギ変換装置において、前記発電装置は、電磁誘導型の発電装置であることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記発電装置は、磁石ブロックとコイルブロックとが対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換する電磁誘導型の振動発電装置であって、前記振動発電装置は、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を備えた可動部を外部から作動させ前記可動部を減衰振動させることが可能なものであり、前記可動部と、支持部と、前記可動部と前記支持部とを接続している弾性体部とを備え、前記弾性体部は、前記規定方向における剛性が前記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さく、前記規定方向における前記可動部の両側それぞれには、複数の前記弾性体部が並んで設けられていることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記弾性体部は、ばねであることが好ましい。

このエネルギ変換装置において、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの前記インダクタは、前記発電装置のインダクタンス成分により構成されていることが好ましい。

本発明のエネルギ変換装置においては、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

図１は、実施形態１のエネルギ変換装置の概略回路図である。 図２（ａ）は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の概略断面図である。図２（ｂ）は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の要部概略平面図である。 図３は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の要部拡大図である。 図４は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の概略斜視図である。 図５は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の概略分解斜視図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の動作説明図である。 図７は、実施形態１のエネルギ変換装置における発電装置の出力電圧の波形図である。 図８は、実施形態２のエネルギ変換装置の概略回路図である。 図９（ａ）は、実施形態２のエネルギ変換装置における発電装置の概略断面図である。図９（ｂ）は、実施形態２のエネルギ変換装置における発電装置の要部概略平面図である。 図１０は、実施形態２のエネルギ変換装置における発電装置の概略斜視図である。 図１１は、実施形態２のエネルギ変換装置における発電装置の概略分解斜視図である。 図１２は、実施形態２のエネルギ変換装置における入力機構の構成例の説明図である。 図１３は、実施形態２のエネルギ変換装置の動作説明図である。 図１４は、従来例の発電装置の構造を示した断面図である。 図１５は、図１４に示した発電装置の構造を説明するための平面図である。 図１６は、図１４に示した発電装置の構造を説明するための図である。 図１７は、他の従来例の発電装置の概略分解斜視図である。 図１８は、他の従来例の回転ダイヤルを使ってプルーフマスを作動させるための構造の説明図である。 図１９は、他の従来例における電力マネジメント回路の回路図である。 図２０は、他の従来例におけるプルーフマスを作動させた後に発生する電圧と時間との関係のグラフである。

（実施形態１）
以下では、本実施形態のエネルギ変換装置１について図１に基づいて説明する。

エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨと、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０と、を備える。

発電装置ＥＨは、運動エネルギを電気エネルギに変換して交流電圧を発生する機能を有する。

ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、発電装置ＥＨで発生する交流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する機能を有する。

発電装置としては、電磁誘導型の振動発電装置を採用しているが、これに限らず、例えば、静電誘導型の振動発電装置、圧電型の振動発電装置等を採用することができる。

電磁誘導型の振動発電装置とは、電磁誘導を利用して運動エネルギを電気エネルギに変換する発電装置である。

静電誘導型の振動発電装置とは、静電誘導を利用して運動エネルギを電気エネルギに変換する発電装置である。

圧電型の振動発電装置とは、圧電効果を利用して運動エネルギを電気エネルギに変換する発電装置である。

ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、インダクタＬ１と双方向スイッチＳ１との直列回路と、双方向スイッチＳ１の両端間に接続された両波倍電圧整流回路７１と、双方向スイッチＳ１を制御する制御回路７２と、を備える。

双方向スイッチＳ１は、電圧駆動型の第１スイッチング素子Ｍ１と電圧駆動型の第２スイッチング素子Ｍ２とが直列接続されて構成されている。つまり、双方向スイッチＳ１は、第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２との直列回路からなる。

電圧駆動型の第１スイッチング素子Ｍ１は、ゲート電圧の制御によりオン、オフされる半導体スイッチである。電圧駆動型の第２スイッチング素子Ｍ２は、ゲート電圧の制御によりオン、オフされる半導体スイッチである。

第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２としては、ＭＯＳＦＥＴ（metaloxide semiconductor field effect transistor）を採用している。第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、ＨＥＭＴ（high electron mobility transistor）、ＭＥＳＦＥＴ（metalsemiconductor field effect transistor）、ＩＧＢＴ（insulatedgate bipolar transistor）等を採用することができる。第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２のスイッチング動作は、ゲート電圧によって制御される。

ＭＯＳＦＥＴとしては、Ｓｉ系ＭＯＳＦＥＴを採用している。ＭＯＳＦＥＴは、Ｓｉ系ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＳｉＣ系ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ系ＭＯＳＦＥＴ等を採用することができる。ＨＥＭＴとしては、例えば、ＧａＮ系ＨＥＭＴを採用することができる。ＭＥＳＦＥＴとしては、例えば、ＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴ等を採用することができる。

第１スイッチング素子Ｍ１を構成するＭＯＳＦＥＴは、エンハンスメント型（ノーマリオフ型）のｎチャネルＭＯＳＦＥＴを採用している。第２スイッチング素子Ｍ２を構成するＭＯＳＦＥＴは、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴを採用している。双方向スイッチＳ１は、第１スイッチング素子Ｍ１を構成するＭＯＳＦＥＴと第２スイッチング素子Ｍ２を構成するＭＯＳＦＥＴとのソース端子同士を接続している。第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２の各々は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ等のＭＯＳＦＥＴにより構成されている場合、内蔵ダイオード（「ボディダイオード」や「寄生ダイオード」とも呼ばれている）を備えている。第１スイッチング素子Ｍ１を構成するｎチャネルＭＯＳＦＥＴの内蔵ダイオードは、アノードが第２スイッチング素子Ｍ２側に接続され、カソードがインダクタＬ１側に接続される。第２スイッチング素子Ｍ２を構成するｎチャネルＭＯＳＦＥＴの内蔵ダイオードは、アノードが第１スイッチング素子Ｍ１側に接続され、カソードが発電装置ＥＨ側に接続される。各内蔵ダイオードは、整流用のダイオードとして機能する。双方向スイッチＳ１は、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２の各々が、例えば、ＩＧＢＴのように内蔵ダイオードを備えていない半導体スイッチにより構成される場合、各半導体スイッチの各々に、ダイオードを逆並列接続すればよい。逆並列接続とは、半導体スイッチのオフ状態のときに当該半導体スイッチのオン状態のときと逆向きの電流を流すことが可能な接続関係でダイオードを半導体スイッチに並列接続することを意味する。

両波倍電圧整流回路７１は、２個のダイオードＤ１１、Ｄ１２と、２個のコンデンサＣ１１、Ｃ１２と、を備えている。両波倍電圧整流回路７１は、２個のダイオードＤ１１、Ｄ１２の直列回路と、２個のコンデンサＣ１１、Ｃ１２の直列回路と、が並列接続されている。要するに、両波倍電圧整流回路７１は、２個のダイオードＤ１１、Ｄ１２と、２個のコンデンサＣ１１、Ｃ１２と、がブリッジ接続されている。

エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨの一方の出力端が、２個のダイオードＤ１１、Ｄ１２の直列回路における両ダイオードＤ１１、Ｄ１２の接続点に接続されている。また、エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨの他方の出力端が、２個のコンデンサＣ１１、Ｃ１２の直列回路における両コンデンサＣ１１、Ｃ１２の接続点に接続されている。

ダイオードＤ１１（第１ダイオードＤ１１）とダイオードＤ１２（第２ダイオードＤ１２）とは、仕様の同じものを用いており、同じ特性を有しているのが好ましい。なお、各ダイオードＤ１１、Ｄ１２は、シリコンダイオードであり、順方向電圧降下が０．６〜０．７Ｖ程度である。各ダイオードＤ１１、Ｄ１２は、ショットキーバリアダイオードでもよく、これにより、順方向電圧降下をより小さくすることが可能となる。

コンデンサＣ１１（第１コンデンサＣ１１）とコンデンサＣ１２（第２コンデンサＣ１２）とは、仕様の同じものを用いており、同じ特性を有しているのが好ましい。

ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、両波倍電圧整流回路７１の出力端間に接続されたコンデンサＣ１３（第３コンデンサＣ１３）を備えるのが好ましい。これにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、出力電圧Ｖｏの平滑化を図ることが可能となり、出力電圧Ｖｏの電圧変動を抑制することが可能となる。

エネルギ変換装置１は、第３コンデンサＣ１３の両端間に、負荷Ｒ１を接続すれば、負荷Ｒ１の電源として機能することとなる。負荷Ｒ１としては、例えば、センサ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、無線回路等を用いることが可能である。

制御回路７２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｏを所定の直流電圧に定電圧化するように第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２の各々のオン期間を制御する機能を有する。ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、第３コンデンサＣ１３を備えていない場合、第１コンデンサＣ１１と第２コンデンサＣ１２との直列回路の両端電圧が、出力電圧Ｖｏとなる。ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、第３コンデンサＣ１３を備えている場合、第３コンデンサＣ１３の両端電圧が、出力電圧Ｖｏとなる。

制御回路７２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｏを所定の直流電圧に定電圧化するために、第１スイッチング素子Ｍ１を制御する第１制御信号ｇ１と、第２スイッチング素子Ｍ２を制御する第２制御信号ｇ２とを出力するように構成されている。第１制御信号ｇ１は、矩形波電圧からなる第１ＰＷＭ（pulse width modulation）信号である。第２制御信号ｇ２は、矩形波電圧からなる第２ＰＷＭ信号である。第１ＰＷＭ信号と第２ＰＷＭ信号とは、同じ信号である。

第１制御信号ｇ１は、第１スイッチング素子Ｍ１のゲート電圧として、第１スイッチング素子Ｍ１の制御端子（ゲート端子）と一方の主端子（ソース端子）との間に与えられる。第２制御信号ｇ２は、第２スイッチング素子Ｍ２のゲート電圧として、第２スイッチング素子Ｍ２の第２スイッチング素子Ｍ２の制御端子（ゲート端子）と一方の主端子（ソース端子）との間に与えられる。なお、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２の各々がＩＧＢＴの場合、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２の各々における一方の主端子は、エミッタ端子である。

第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２は、第１制御信号ｇ１及び第２制御信号ｇ２がＨレベルの期間はオン、Ｌレベルの期間はオフとなる。双方向スイッチＳ１は、第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２との両方がオンとなる期間と、両方がオフとなる期間とが、交互に現われるように制御回路７２によって制御される。要するに、双方向スイッチＳ１がオンのときには、第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２との両方がオン状態となっている。ここにおいて、双方向スイッチＳ１は、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２の各々がＭＯＳＦＥＴの場合、第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２との一方のＭＯＳＦＥＴがオン状態、他方のＭＯＳＦＥＴの内蔵ダイオードがオン状態となっている。これにより、双方向スイッチＳ１は、オン期間における損失を低減することが可能となる。

エネルギ変換装置１は、直流電圧検出回路７３を備えており、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｏと参照電圧Ｖrefとが直流電圧検出回路７３で検出されて比較されるように構成されている。直流電圧検出回路７３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｏが参照電圧Ｖref未満のときの出力信号（２値信号）が“０”となり、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｏが参照電圧Ｖref以上の出力電圧（２値信号）が“１”となるように構成されている。制御回路７２は、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２のオン期間が、直流電圧検出回路７３の出力信号が“０”のときと“１”のときとで異なるように、第１制御信号ｇ１及び第２制御信号ｇ２を変化させる。具体的には、制御回路７２は、直流電圧検出回路７３の出力信号が“１”のときには、“０”のときよりも、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２のオン期間が短くなるように、第１制御信号ｇ１及び第２制御信号ｇ２を変化させる。これにより、制御回路７２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｏを所定の直流電圧（参照電圧Ｖrefと同じ値の直流電圧）に定電圧化することが可能となる。

参照電圧Ｖrefは、基準電圧発生回路（図示せず）の出力電圧である基準電圧から生成されていることが好ましい。基準電圧発生回路は、例えば、バンドギャップリファレンス回路の出力電圧から基準電圧を生成することが好ましい。基準電圧から参照電圧を生成する参照電圧生成回路は、例えば、演算増幅器と、演算増幅器の反転入力端子に接続された第１抵抗と、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された第２抵抗と、演算増幅器の非反転入力端子に接続された第３抵抗と、第３抵抗に並列接続された第４抵抗とを備えた構成を採用することができる。この構成では、第１抵抗の抵抗値と第３抵抗の抵抗値とを同じ値とし、第２抵抗の抵抗値と第４抵抗の抵抗値とを同じ値とすればよい。

エネルギ変換装置１は、ローパスフィルタ７４を備えている。ローパスフィルタ７４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０において発生したリップル電圧が、直流電圧検出回路７３に入力するのを抑制する機能を有する。リップル電圧は、例えば、制御回路７２が第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２をスイッチングするときに発生する。リップル電圧は、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２をスイッチングするときとは、第１スイッチング素子Ｍ１及び第２スイッチング素子Ｍ２をターンオンさせるときやターンオフさせるときである。リップル電圧とは、所定電圧に比べてピーク値が非常に大きく、継続時間の非常に短い過渡的な電圧を意味する。

エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨの一方の出力端とＡＣ−ＤＣコンバータ７０の一方の入力端との間に電圧駆動型の第３スイッチング素子Ｑ１が設けられている。

エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨで発生する交流電圧から制御回路７２を駆動する電圧を生成する電源回路７５を備えている。

電源回路７５は、２個のダイオードＤ０１、Ｄ０２の直列回路と、２個のコンデンサＣ０１、Ｃ０２の直列回路とを備えている。要するに、電源回路７５は、両波倍電圧整流回路により構成されている。

ダイオードＤ０１（第３ダイオードＤ０１）とダイオードＤ０２（第４ダイオードＤ０２）とは、仕様の同じものを用いており、同じ特性を有しているのが好ましい。各ダイオードＤ０１、Ｄ０２としては、シリコンダイオードを用いており、順方向電圧降下が０．６〜０．７Ｖ程度となる。コンデンサＣ０１（第４コンデンサＣ０１）とコンデンサＣ０２（第５コンデンサＣ０２）とは、仕様の同じものを用いており、同じ特性を有しているのが好ましい。

電源回路７５は、２個のダイオードＤ０１、Ｄ０２同士の接続点が、電圧駆動型の第４スイッチング素子Ｑ０を介して発電装置ＥＨの一方の出力端に接続されている。また、電源回路７５は、２個のコンデンサＣ０１、Ｃ０２同士の接続点が、発電装置ＥＨの他方の出力端に接続されている。また、電源回路７５は、ダイオードＤ０１のカソードが、コンデンサＣ０１とコンデンサＣ０２との直列回路の一端に接続され、ダイオードＤ０２のアノードが、コンデンサＣ０１とコンデンサＣ０２との直列回路の他端に接続されている。

電源回路７５は、制御回路７２と接続されており、コンデンサＣ０１とコンデンサＣ０２との直列回路の両端電圧が、制御回路７２を駆動する電圧として制御回路７２へ入力される。

なお、電源回路７５は、両波倍電圧整流回路により構成されるものに限らない。電源回路７５は、例えば、４個のダイオードをブリッジ接続した全波整流回路と全波整流回路の出力端間に接続されたコンデンサとで構成してもよいし、半波整流回路と半波整流回路の出力端間に接続されたコンデンサとで構成してもよい。

第３スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ０は、制御回路７２によって制御される。

第３スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ０としては、ＭＯＳＦＥＴを採用している。第３スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ０は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、ＨＥＭＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等を採用することができる。第３スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ０のスイッチング動作は、ゲート電圧によって制御される。

ＭＯＳＦＥＴとしては、Ｓｉ系ＭＯＳＦＥＴを採用している。ＭＯＳＦＥＴは、Ｓｉ系ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＳｉＣ系ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ系ＭＯＳＦＥＴ等を採用することができる。ＨＥＭＴとしては、例えば、ＧａＮ系ＨＥＭＴを採用することができる。ＭＥＳＦＥＴとしては、例えば、ＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴ等を採用することができる。

第３スイッチング素子Ｑ１を構成するＭＯＳＦＥＴは、エンハンスメント型（ノーマリオフ型）のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。第４スイッチング素子Ｑ０を構成するＭＯＳＦＥＴは、デプレッション型（ノーマリオン型）のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。

これにより、エネルギ変換装置１は、電源回路７５から制御回路７２へ制御回路７２の最低動作電圧以上の電圧を給電できずに制御回路７２が動作していない状態でも、発電装置ＥＨから電源回路７５の各コンデンサＣ０１、Ｃ０２に蓄電することが可能となる。よって、エネルギ変換装置１では、各コンデンサＣ０１、Ｃ０２への蓄電が行われていない初期状態においても、外部電源（例えば、電池等）を用いることなく、発電装置ＥＨから各コンデンサＣ０１、Ｃ０２に蓄電することが可能となる。

また、エネルギ変換装置１は、第３スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ０をｎチャネルＭＯＳＦＥＴにより構成しているので、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴにより構成する場合に比べて、オン抵抗を低減できるとともに、高速動作が可能となる。

制御回路７２は、第３コンデンサＣ１３の両端電圧が駆動電圧として与えられるように構成されており、第３コンデンサＣ１３の両端電圧が制御回路７２の最低動作電圧以上の電圧になると、第３スイッチング素子Ｑ１をオンさせ、且つ、第４スイッチング素子Ｑ０をオフさせる。電源回路７５は、第４コンデンサＣ０１と第５コンデンサＣ０２との直列回路を備えているが、これに限らない。電源回路７５は、例えば、第４コンデンサＣ０１と第５コンデンサＣ０２との直列回路を設けずに、第３ダイオードＤ０１と第４ダイオードＤ０２との直列回路を、第１コンデンサＣ１１と第２コンデンサＣ１２との直列回路に接続した構成としてもよい。

以下では、エネルギ変換装置１の基本的な回路動作に関して、第３スイッチング素子Ｑ１がオン、第４スイッチング素子Ｑ０がオフの場合について説明する。

発電装置ＥＨで発生する交流電圧の極性が図１に矢印Ｂ１で示す向き（以下、この向きを「正極性」という。）の期間において、双方向スイッチＳ１がオンのときには、発電装置ＥＨ→インダクタＬ１→双方向スイッチＳ１→発電装置ＥＨの経路で電流が流れてインダクタＬ１にエネルギが蓄積される。

また、発電装置ＥＨで発生する交流電圧の極性が正極性の期間において、双方向スイッチＳ１がオフのときには、発電装置ＥＨ→インダクタＬ１→ダイオードＤ１１→コンデンサＣ１３→コンデンサＣ１２→発電装置ＥＨの経路で電流が流れ、インダクタＬ１に蓄積されていたエネルギが放出されコンデンサＣ１３が充電される。

発電装置ＥＨで発生する交流電圧の極性が図１に矢印Ｂ２で示す向き（以下、この向きを「負極性」という。）の期間において、双方向スイッチＳ１がオンのときには、発電装置ＥＨ→双方向スイッチＳ１→インダクタＬ１→発電装置ＥＨの経路で電流が流れてインダクタＬ１にエネルギが蓄積される。

また、発電装置ＥＨで発生する交流電圧の極性が負極性の期間において、双方向スイッチＳ１がオフのときには、発電装置ＥＨ→コンデンサＣ１１→コンデンサＣ１３→ダイオードＤ１２→インダクタＬ１→発電装置ＥＨの経路で電流が流れ、インダクタＬ１に蓄積されていたエネルギが放出されコンデンサＣ１３が充電される。

要するに、エネルギ変換装置１では、発電装置ＥＨで発生する交流電圧（以下、「発電装置ＥＨの出力電圧」ともいう。）の電圧波形の半サイクルごとにコンデンサＣ１３が充電される。したがって、エネルギ変換装置１の出力電圧Ｖｏは、発電装置ＥＨの出力電圧のピーク値の略２倍になる。つまり、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、昇圧回路として機能する。なお、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０は、コンデンサＣ１１、Ｃ１２が、発電装置ＥＨで発生する交流電圧の極性を判定する機能を有している。

エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨで発生する交流電圧を上述のＡＣ−ＤＣコンバータ７０により所定の直流電圧に変換するので、図１９のようなダイオード整流器７０２を採用する場合に比べて、出力電圧Ｖｏの高出力化を図ることが可能となる。要するに、エネルギ変換装置１は、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

以下では、電磁誘導型の振動発電装置からなる発電装置ＥＨについて図２〜７に基づいて説明する。

発電装置ＥＨは、磁石２を備えた磁石ブロック３と、コイル４ａを備えたコイルブロック４とを有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが対向配置されている。この発電装置ＥＨは、磁石ブロック３とコイルブロック４とが対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換する。なお、発電装置ＥＨは、図２（ａ）の上下方向が上記対向方向であり、図２（ａ）の左右方向を規定方向としてある。

発電装置ＥＨは、磁石ブロック３を備えた可動部１２を外部から作動させ可動部１２を減衰振動させることが可能なものである。発電装置ＥＨは、可動部１２と、支持部１４と、可動部１２と支持部１４とを接続している弾性体部１５とを備えている。これにより、発電装置ＥＨは、可動部１２が上記規定方向に振動可能となっている。弾性体部１５は、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部１２の振動方向を上記規定方向に単方向化することが可能となる。

発電装置ＥＨは、上述の可動部１２と支持部１４と各弾性体部１５とを有する振動ブロック１１を備えている。振動ブロック１１は、可動部１２の重心を原点とする直交座標を仮定し、上記規定方向に沿ってｘ軸の正方向を決め、振動ブロック１１の平面視において上記規定方向に直交する方向に沿ってｙ軸の正方向を決め、可動部１２の厚み方向に沿って上記規定方向に直交するｚ軸の正方向を決めれば、可動部１２の振動方向をｘ軸の正負方向に単方向化することが可能となる。これにより、発電装置ＥＨは、ｙ軸の正負方向やｚ軸の正負方向への振動成分を抑制することが可能となる。

したがって、発電装置ＥＨは、図２（ｂ）でみれば、可動部１２の振動方向が上記規定方向である左右方向に単方向化され、図２（ｂ）の上下方向や可動部１２の厚み方向（図２（ｂ）の紙面に直交する方向）等への振動が抑制される。よって、発電装置ＥＨは、不要な振動成分の発生を抑制することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

また、発電装置ＥＨは、振動ブロック１１の厚み方向の一面側に配置される第１キャップ２１と、振動ブロック１１の厚み方向の他面側に配置される第２キャップ３１とを備えている。発電装置ＥＨは、第１キャップ２１及び第２キャップ３1の各々に、上述のコイルブロック４が保持されている。また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された第１スペーサ４１と、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された第２スペーサ４２とを備えている。

発電装置ＥＨの各構成要素については、以下に詳細に説明する。

振動ブロック１１は、支持部１４の平面視形状を枠状としてある。また、振動ブロック１１は、支持部１４の内側に可動部本体１３が配置されている。この可動部本体１３は、支持部１４の内側面から離れて配置されている。また、振動ブロック１１は、上記規定方向において可動部本体１３の両側に弾性体部１５が配置されている。また、振動ブロック１１は、可動部本体１３の平面視形状を枠状としてある。振動ブロック１１は、可動部本体１３の内側に磁石ブロック３が配置されている。磁石ブロック３は、可動部本体１３に固定されている。

可動部本体１３の内周形状は、矩形状である。磁石ブロック３の外周形状は、可動部本体１３の内周形状よりも若干小さな矩形状としてある。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法としては、例えば、接着剤により固定する方法を採用することができる。この場合には、磁石ブロック３の外周面と可動部本体１３の内側面との間に接着剤からなる接合部が介在することになる。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、これに限らず、例えば、磁石ブロック３と可動部本体１３との間の隙間に別部材を圧入することで固定する方法等を採用することができる。また、磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、可動部本体１３の外側面側から螺子により固定する方法を採用することもできる。

可動部本体１３と磁石ブロック３とで構成される可動部１２の平面視形状は、八角形状としてある。可動部１２の平面視形状は、八角形状に限らず、例えば、矩形状の形状としてもよい。振動ブロック１１では、可動部本体１３の外周形状及び内周形状それぞれが大きさの異なる矩形状となっていてもよい。また、可動部１２の平面視形状は、例えば、円形状や正多角形状としてもよい。

磁石ブロック３は、複数個（例えば、４個）の磁石２を備えており、これら複数個の磁石２が上記規定方向に並んで配置されている。つまり、磁石ブロック３は、複数個の磁石２がアレイ状に配置されている。磁石２は、永久磁石により構成することが好ましい。永久磁石の材料としては、例えば、ネオジム（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルニコ（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ）、フェライト等を採用することができる。

磁石２は、短冊状に形成されている。また、磁石２は、厚み方向の一面側がＮ極、他面側がＳ極となるように着磁されている。磁石２を構成する永久磁石は、例えば、磁石材料を切削、研磨等で整形加工した後、パルス着磁法等によって着磁することにより、形成することができる。

磁石ブロック３は、上述の複数個の磁石２の各々の幅方向が上記規定方向に一致するように各磁石２が配置されている。また、磁石ブロック３は、この磁石ブロック３の厚み方向の両面側それぞれで、上記規定方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、複数個の磁石２が配置されている。要するに、磁石ブロック３は、上記規定方向において隣り合う磁石２同士の磁化の向きを逆向きとしてある。なお、磁石ブロック３は、複数個の磁石２が１次元のアレイ状に配置されているが、これに限らず、例えば、２次元のアレイ状に配置された構成としてもよい。

振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とを、例えば、基板１０から形成することができる。この基板１０としては、磁力線に対して低減衰で且つ電気絶縁性を有する絶縁性基板が好ましく、例えば、高抵抗率のシリコン基板を用いることができる。高抵抗率のシリコン基板は、例えば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。

基板１０としてシリコン基板を用いた場合、振動ブロック１１は、可動部本体１３、支持部１４及び各弾性体部１５の材料がシリコンとなる。このような振動ブロック１１は、例えば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）の製造技術を利用して製造することができる。この場合、振動ブロック１１では、可動部本体１３、支持部１４及び各弾性体部１５を一体に形成することができる。要するに、振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成とすることができる。これにより、発電装置ＥＨの製造時には、振動ブロック１１を形成する際に、可動部本体１３、支持部１４及び各弾性体部１５のアセンブリ工程が不要となり、製造が容易になる。

また、各弾性体部１５と可動部本体１３及び支持部１４とが接着用の樹脂からなる接続部で接続されている場合には、振動時に振動エネルギが接続部において熱エネルギとなって損なわれる。これに対して、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成では、各弾性体部１５と可動部本体１３及び支持部１４とが低減衰材料であるシリコンにより一体に形成されているので、振動時のエネルギ損失を低減することが可能となり、エネルギ変換効率を向上することが可能となる。なお、基板１０の材料に関して、磁力線に対して影響を及ぼさないという点では、比透磁率が低いほうが好ましい。

基板１０は、高抵抗率のシリコン基板に限らず、例えば、高抵抗率のＳＯＩ（Siliconon Insulator）基板等を用いることができる。また、振動ブロック１１は、基板１０の材料や抵抗率に応じて、適宜の絶縁膜を設けてもよい。

弾性体部１５は、ばねであることが好ましい。これにより、発電装置ＥＨは、弾性体部１５の１個当たりの蓄積エネルギを大きくすることが可能となり、発電装置ＥＨの小型化を図ることが可能となる。

弾性体部１５は、上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、複数個（例えば、５個）ずつ並んで設けられていることが好ましい。これにより、発電装置ＥＨは、可動部１２の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。更に、発電装置ＥＨは、個々の弾性体部１５にかかる応力を低減することが可能となり、耐久性の向上を図ることが可能となる。可動部１２の両側の弾性体部１５の数は、特に５個に限定するものではない。

弾性体部１５を構成するばねの材料は、半導体であるシリコンや金属等を採用することができるが、金属よりもシリコンであることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５を構成するばねの材料が金属である場合に比べて、弾性体部１５での振動減衰に起因した運動エネルギの損失を低減することが可能となるから、エネルギ変換効率の向上を図れる。

弾性体部１５の材料としては、シリコンに限らず、例えば、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４等）、鋼、銅、銅合金（真鍮、ベリリウム銅）、Ｔｉ合金、Ａｌ合金等を採用することができる。弾性体部１５の材料は、対数減衰率の低い材料が好ましく、例えば、対数減衰率が０．０４以下の材料が好ましい。

また、発電装置ＥＨは、弾性体部１５を構成するばねの材料がシリコンであれば、金属である場合に比べて、弾性体部１５の耐久性を向上させることが可能となる。また、発電装置ＥＨは、弾性体部１５を構成するばねの材料が、シリコンであることにより、上述の基板１０としてシリコン基板を採用し、ＭＥＭＳ等の製造技術を利用して各々が基板１０の一部からなる各弾性体部１５を形成することが可能となる。これにより、発電装置ＥＨは、ばねの形状の弾性体部１５において厚み寸法Ｗ１（図３参照）に対する幅寸法Ｈ１（図２（ａ）参照）の比で表されるアスペクト比を大きくすることが可能となる。ＭＥＭＳ等の製造技術を利用する場合には、リソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して基板１０をバルクマイクロマシニングすることにより、ばね形状の弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を高精度に制御することが可能となり、且つ、ばね形状の弾性体部１５の幅寸法Ｈ１を基板１０の厚みと同じ値とすることが可能となるから、アスペクト比の大きなばね形状の弾性体部１５を寸法精度良く形成することが可能となる。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示した発電装置ＥＨでは、弾性体部１５の形状として、つづら折れ状のばねの形状を採用しており、ばね形状の弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を０．４ｍｍ、幅寸法Ｈ１を１ｍｍとしてある。この場合のアスペクト比は、２．５である。また、この一例の場合には、ｘ軸方向の剛性が約２７５４Ｎ／ｍ、ｙ軸方向の剛性が約３２６７Ｎ／ｍ、ｚ軸方向の剛性が約３１４６Ｎ／ｍである。つまり、この一例の場合には、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。ただし、これらの数値例は、図３に示すように、つづら折れ状のばね形状の弾性体部１５自身において、折り返し箇所を２箇所だけ増やし、また、隣り合う部位同士の間隔をＷ３、ｘ軸方向における弾性体部１５全体の長さをＸ１１、ｙ軸方向における弾性体部１５全体の長さをＹ１１と規定し、Ｗ３＝０．１２ｍｍ、Ｘ１１＝７ｍｍ、Ｙ１１＝７ｍｍとした場合の値である。なお、剛性の測定に関しては、例えば、支持部１４を冶具で固定した後、微小引張試験機、あるいはフォースゲージとμメータとを組み合わせたものを用い、可動部１２に対してｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向それぞれの力を加えたときの変位を測定することで、ばね定数を算出することができる。

発電装置ＥＨは、弾性体部１５が上記規定方向における可動部１２の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられている場合、各複数個ずつの弾性体部１５の全ての材料をシリコンとすることができる。振動ブロック１１は、各複数個ずつの弾性体部１５のうち少なくとも１個ずつの材料がシリコンであればよく、他の弾性体部１５の材料を金属としてもよい。

弾性体部１５を構成するばねの形状は、例えば、つづら折れ状であることが好ましい。この場合、弾性体部１５は、平面視形状において折り返し部分に角のないＵ字状に形成された形状のほうが、平面視形状において折り返し部分に角のあるＵ字状に形成された形状よりも好ましい。発電装置ＥＨは、弾性体部１５の折り返し部分に角のない形状を採用することにより、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生等を抑制することが可能となる。

また、つづら折れ状の弾性体部１５としては、平面視において折り返し部分の厚み寸法を他の部位の厚み寸法よりも大きくした形状としてもよく、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生等を抑制することが可能となる。

また、つづら折れ状の弾性体部１５としては、平面視において折り返し部分間の距離が徐々に短くなる形状としてもよい。

また、弾性体部１５は、平面視において蛇行した形状であれば、つづら折れ状の形状に限らず、例えば、波形状（平面視で正弦波状）の形状でもよい。

また、弾性体部１５を構成するばねの形状は、つづら折れ状や波形状等の蛇行した形状に限らず、他の形状でもよい。

可動部本体１３の厚み寸法は、各弾性体部１５の厚み寸法と同じに設定してあるが、これに限らず、可動部１２の所望の質量等に基づいて各弾性体部１５の厚みよりも大きくしてもよい。また、可動部本体１３の厚み寸法は、各弾性体部１５の厚み寸法よりも小さくしてもよい。この場合は、弾性体部１５の上記対向方向の剛性を高くすることが可能となる。

ところで、発電装置ＥＨは、弾性体部１５を構成するばねの平面視の形状を、蛇行した形状とした場合、上記規定方向において可動部１２と支持部１４との間に生じるデッドスペースの面積をより小さくすることが好ましい。これにより、発電装置ＥＨは、歪みエネルギとして蓄えられるエネルギ量を増加させることが可能となる。よって、発電装置ＥＨは、歪みエネルギとして蓄えるエネルギ量が同じであれば、弾性体部１５の小型化及び低背化を図ることが可能となる。金属等の機械加工では、弾性体部１５の小型化に関し、弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を２００〜３００μｍ程度、折り返した部位間の寸法Ｗ３を２００〜３００μｍ程度よりも小型化するのが難しい。これに対して、マイクロマシニング技術を利用して弾性体部１５を形成するようにした場合には、弾性体部１５のより一層の小型化を図ることが可能となり、デッドスペースの面積を小さくすることが可能となる。デッドスペースの面積を小さくする設計例としては、例えば、弾性体部１５の厚み寸法Ｗ１を１０μｍ程度とし、折り返した部位間の寸法Ｗ３を１０μｍ程度とすればよく、マイクロマシニング技術を利用して弾性体部１５を形成することで実現できる。

また、振動ブロック１１は、弾性体部１５が、側面視で波板状（コルゲート板状）の形状でもよい。

第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２は、枠状に形成されている。発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１の形状と第２スペーサ４２の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、発電装置ＥＨは、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。

また、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネート等）等の樹脂、セラミック、シリコン等を採用することができる。第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の各々の材料としてシリコンを採用した場合には、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の各々をシリコン基板から形成することができる。これにより、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の各々と振動ブロック１１の支持部１４との接合方法としては、例えば、表面活性化接合法や、共晶接合法や、樹脂接合法等を採用することができる。

第１キャップ２１及び第２キャップ３１の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

発電装置ＥＨは、第１キャップ２１の形状と第２キャップ３１の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、発電装置ＥＨは、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。

第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネート等）等の樹脂、セラミック、シリコン等を採用することができる。第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々の材料としてシリコンを採用した場合には、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々をシリコン基板から形成することができる。これにより、第１キャップ２１及び第２キャップ３１と、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２それぞれとの接合方法としては、例えば、表面活性化接合法や、共晶接合法や、樹脂接合法等を採用することができる。また、発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２を設けずに、第１キャップ２１及び第２キャップ３１を振動ブロック１１に固定した構成としてもよい。

発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と第１スペーサ４１と振動ブロック１１と第２スペーサ４２と第２キャップ３１とを、複数個（例えば、４個）のねじ（図示せず）により固定するようにしてもよいし、接着剤により固定するようにしてもよいし、固定部材として、ねじと接着剤とを併用してもよい。また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２及び第２キャップ３１それぞれからなる部材のうち、発電装置ＥＨの厚み方向において隣り合う部材同士に、相互に嵌合可能な構造を設けて嵌合させることで固定するようにしてもよい。

図５に示した発電装置ＥＨは、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２及び第２キャップ３１それぞれの四隅に、固定用のねじを挿通可能な貫通孔２１ａ、４１ａ、１１ａ、４２ａ及び３１ａをそれぞれ形成してある。各貫通孔２１ａ、４１ａ、１１ａ、４２ａ及び３１ａの平面視での開口形状は、円形状としてある。これらの開口形状は、円形状以外の形状でもよい。

また、振動ブロック１１は、可動部本体１３から平面視において上記規定方向に直交する方向に突出する２つの突部１３ｂを一体に設けてある。各突部１３ｂの各々は、平面視矩形状に形成されている。また、振動ブロック１１は、枠状の支持部１４の内側面に、各突部１３ｂの各々を上記規定方向に変位可能とする２つの第１凹部（第１切欠部）１４ｂが形成されている。そして、第１キャップ２１及び第２キャップ３１には、各第１凹部１４ｂの各々の投影領域に、矩形状の貫通孔２１ｂ、３１ｂがそれぞれ形成されている。また、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の内側面には、各第１凹部１４ｂの各々の投影領域に、第２凹部（第２切欠部）４１ｂ、４２ｂがそれぞれ形成されている。したがって、発電装置ＥＨでは、外部から貫通孔２１ｂ、３１ｂ及び第２凹部４１ｂ、４２ｂを通して、両突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させることが可能となっている。これにより、発電装置ＥＨでは、両突部１３ｂを変位させた後に冶具を引き抜けば、可動部１２が上記規定方向に振動することとなる。要するに、発電装置ＥＨは、可動部１２を変位させて作動させることが可能である。この場合の可動部１２の振動は、減衰振動である。これにより、発電装置ＥＨの出力電圧の波形は、例えば、図７に示すように時間の経過とともに減衰する波形となる。なお、冶具としては、例えば、二股のフォーク状の形状のものを採用することができる。

振動ブロック１１は、図２（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、支持部１４に、上記規定方向への可動部１２の変位量を制限するテーパ状のストッパ部１４ｃを設けてある。一方、可動部１２の外周面（可動部本体１３の外側面）には、ストッパ部１４ｃと略平行な傾斜面１２ｃを設けてある。支持部１４に設けられたストッパ部１４ｃは、支持部１４の内側面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。可動部１２に設けられた傾斜面１２ｃは、可動部１２の外周面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。

発電装置ＥＨでは、上述のように両突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させる際に、傾斜面１２ｃがストッパ部１４ｃに接触することで可動部１２の変位が制限される。これにより、発電装置ＥＨは、可動部１２を作動させる際に可動部１２の変位量（可動部１２の初期変位）を略一定値とすることが可能となる。また、発電装置ＥＨでは、上記規定方向とは異なる方向への可動部１２の変位を抑制することが可能となる。これらにより、発電装置ＥＨでは、外力を与える度に発電出力がばらつくのを抑制することが可能となり、また、外力を与える際に弾性体部１５に上記規定方向以外の方向への力が作用するのを抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。なお、図６（ａ）中の矢印は、可動部１２を変位させる向きの一例を示している。発電装置ＥＨは、図６（ａ）中の矢印とは逆向きへ変位させることも可能である。

コイルブロック４は、複数個（例えば、５個）のコイル４ａを備えている。これら複数個のコイル４ａは、上記規定方向に並んで配置され接着剤によりブロック化されている。要するに、コイルブロック４は、コイル４ａがアレイ状に配置されたコイルアレイにより構成されている。また、磁石ブロック３は、磁石２がアレイ状に配置された磁石アレイにより構成されている。コイルブロック４のコイル４ａの数は、磁石ブロック３の磁石２の数より１だけ多いほうが好ましい。要するに、磁石ブロック３の磁石２の数をｍ（ｍは自然数）とすれば、コイルブロック４のコイル４ａの数は、ｍ＋１とすることが好ましい。また、コイルブロック４におけるコイル４ａのピッチと、磁石ブロック３における磁石２のピッチとは同じであることが好ましい。また、コイルブロック４は、対向する磁石ブロック３において隣り合う磁石２同士の境界とコイル４ａの中心線（口軸）とが同一平面上に揃うように各コイル４ａが配置されていることが好ましい。これにより、発電装置ＥＨは、エネルギ変換効率を向上させることが可能となる。

コイル４ａは、芯材４ｂに巻回されたコイル線材により構成されている。コイル線材としては、絶縁被覆付きの銅線を採用することができる。コイル線材は、巻線機により芯材４ｂに巻き付けて接着剤等により固定されている。芯材４ｂの材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネート等）等の樹脂や、セラミック等の絶縁性材料を採用することが好ましい。銅線を被覆する絶縁膜の材料としては、例えば、ウレタン、ホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド等を採用することができる。

芯材４ｂは、短冊状に形成されている。芯材４ｂは、厚み方向が上記規定方向に一致し、幅方向が振動ブロック１１の厚み方向に一致し、長手方向が平面視において上記規定方向に直交する方向に一致するように配置されている。

コイルブロック４は、磁石ブロック３との対向面側が平坦化されるように、各コイル４ａを各芯材４ｂの幅方向において磁石ブロック３側の一端部に巻回してある。第１キャップ２１に保持されるコイルブロック４は、各芯材４ｂの幅方向の他端部を、第１キャップ２１に形成された複数の位置決め用の貫通孔２１ｃの各々に挿入し固定してある。第１キャップ２１にコイルブロック４を組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第１キャップ２１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、コイルブロック４では、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。

また、第２キャップ３１に保持されるコイルブロック４は、各芯材４ｂの幅方向の他端部を、第２キャップ３１に形成された複数の位置決め用の貫通孔３１ｃの各々に挿入し固定してある。第２キャップ３１にコイルブロック４を組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第２キャップ３１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、コイルブロック４では、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。

コイルブロック４において隣り合うコイル４ａ同士は、第１の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第１の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペースト等を採用することができる。ここで、隣り合うコイル４ａ同士は、それぞれ逆巻き方向となるように直列接続されている。また、第１キャップ２１及び第２キャップ３１には、コイルブロック４の両端のコイル４ａそれぞれにおいて隣り合うコイル４ａに接続されていない側の線端部が電気的に接続される電極（図示せず）が設けられている。線端部と電極とは、第２の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第２の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペースト等を採用することができる。第２の導電性接合材としては、金属製のねじ等を用いてもよい。

発電装置ＥＨは、各コイル４ａの各々が芯材４ｂを備えている（つまり、各コイル４ａの各々は、いわゆる有芯コイルである）が、芯材４ｂを備えていないもの（いわゆる空芯コイル）でもよい。芯材４ｂを備えない構成とする場合には、例えば、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々に各コイル４ａを各別に位置決めするリブを設ければよい。この場合には、例えばリブにコイル４ａが巻装された状態で、リブとコイル４ａとを接着剤等で接着すればよい。

また、各コイル４ａの各々は、例えば、平面コイルにより構成してもよい。この場合には、例えば、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々に平面コイルを形成すればよい。

平面コイルの材料としては、例えば、銅、金、銀等を採用することができる。また、平面コイルの材料としては、パーマロイ、コバルト基アモルファス合金、フェライト等を採用してもよい。平面コイルは、蒸着法、スパッタ法等の薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術等を利用して形成することができる。

ところで、図１４〜１６の発電装置１００は、永久磁石１２０と平面コイル１１４ａ及び１１４ｂとが支持体１１０の厚み方向において間隔を隔てて対向配置されている。また、発電装置１００は、一対のコイルバネ１３０により、支持体１１０に対して永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）において所定の基準位置に配置されるように付勢されている。しかしながら、このような発電装置１００では、コイルバネ１３０の中間部が矢印Ｚ１方向へ変位可能であると推考される。このため、発電装置１００では、永久磁石１２０の厚み方向の振動に起因して上述の間隔が変動し、発電特性が不安定となったり、発電効率が低下する懸念がある。つまり、発電装置１００のようなエネルギ変換装置では、エネルギ変換特性が不安定となったり、エネルギ変換効率が低下する懸念がある。また、発電装置１００は、上述の間隔を狭くすると、永久磁石１２０が平面コイル１１４ａ及び１１４ｂに接触してしまう懸念がある。

また、上述の発電装置１００は、プリント基板１１２の開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０とが接することで矢印Ｙ１方向（矢印Ｙ２方向）に対する永久磁石１２０の移動が規制されているものと推考される。しかしながら、このような場合には、永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）に振動する際に摺動抵抗が生じて発電効率が低下してしまうものと考えられる。

これに対し、本実施形態における発電装置ＥＨは、磁石ブロック３と、コイルブロック４とを有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが対向配置されている。そして、発電装置ＥＨは、磁石ブロック３を備えた可動部１２と、支持部１４と、可動部１２と支持部１４とを接続している弾性体部１５とを有している。また、弾性体部１５は、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。よって、発電装置ＥＨは、可動部１２の振動方向を、磁石ブロック３とコイルブロック４との対向方向に直交する上記規定方向に単方向化することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

また、発電装置ＥＨは、上記規定方向における可動部１２の両側それぞれに複数の弾性体部１５が設けられている。これにより、発電装置ＥＨは、可動部１２の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。

また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１及び第２キャップ３1の各々に、コイルブロック４が保持されている。これにより、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と第２キャップ３１との一方のみにコイルブロック４が保持されている場合に比べて、エネルギ変換効率の向上を図れる。

また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１に保持されたコイルブロック４における複数個のコイル４ａの直列回路と、第２キャップ３１に保持されたコイルブロック４における複数個のコイル４ａの直列回路とを直列接続することで、出力電圧を高めることも可能となる。

また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第１スペーサ４１を備えている。これにより、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップ長を、第１スペーサ４１の厚みで規定することが可能となる。したがって、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。発電装置ＥＨは、第１キャップ２１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

また、発電装置ＥＨは、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された枠状の第２スペーサ４２を備えている。これにより、発電装置ＥＨは、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップ長を、第２スペーサ４２の厚みで規定することが可能となる。したがって、発電装置ＥＨは、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。発電装置ＥＨは、第２キャップ３１のコイルブロック４と振動ブロック１１の磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

発電装置ＥＨは、可動部１２の上記規定方向への振動に伴って発生する電磁誘導によって、交流の誘導起電力が発生する。この場合、発電装置ＥＨの開放電圧は、可動部１２の振動に応じた交流電圧となる。ここで、発電装置ＥＨは、上述のように両突部１３ｂに冶具等により外力を与え後に冶具を引き抜けば、可動部１２が減衰振動するので、この減衰振動に応じた交流電圧を発生する。

また、エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨで発生する交流電圧をＡＣ−ＤＣコンバータ７０により所定の直流電圧に変換するので、図１９の電力マネジメント回路を採用する場合に比べて、損失を低減でき、出力電圧Ｖｏの高出力化を図ることが可能となる。

よって、本実施形態のエネルギ変換装置１においては、可動部１２を変位させて作動させることが可能であり、且つ、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。

制御回路７２を駆動する電圧（制御回路７２の動作電圧）は、電池等の外部電源から供給するようにしてもよい。この場合、エネルギ変換装置１は、上述の電源回路７５、第３スイッチング素子Ｑ０及び第４スイッチング素子Ｑ１が不要となる。

なお、本実施形態における発電装置ＥＨは、この発電装置ＥＨの共振周波数と一致する環境振動（外部振動）を利用して発電させることもできる。環境振動としては、例えば、稼動中のＦＡ（factory automation）機器で発生する振動、車両の走行によって発生する振動、人の歩行によって発生する振動等、種々の環境振動がある。発電装置ＥＨで発生する交流電圧の周波数は、環境振動の周波数が発電装置ＥＨの共振周波数と一致する場合、発電装置ＥＨの共振周波数と同じになる。

（実施形態２）
以下では、本実施形態のエネルギ変換装置１について図８〜１３に基づいて説明する。なお、実施形態１のエネルギ変換装置１と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を適宜省略する。

図８に示すエネルギ変換装置１の概略回路図では、発電装置ＥＨを等価回路で記載してある。この等価回路では、発電装置ＥＨを、交流電圧源Ｖｓと、発電装置ＥＨの抵抗成分により構成される抵抗Ｒｓと、発電装置ＥＨのインダクタンス成分により構成されるインダクタＬｓとの直列回路で表わしてある。発電装置ＥＨの抵抗成分とは、コイルブロック４の各コイル４ａの抵抗成分の合成抵抗に相当する抵抗成分である。発電装置ＥＨのインダクタンス成分とは、コイルブロック４の各コイル４ａのインダクタンス成分の合成インダクタンスに相当するインダクタンス成分である。

本実施形態のエネルギ変換装置１では、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０のインダクタＬ１が、発電装置ＥＨのインダクタンス成分Ｌｓにより構成されている。これにより、本実施形態のエネルギ変換装置１では、実施形態１のように発電装置ＥＨとは別にインダクタＬ１を備えている場合に比べて、損失を低減することが可能であり、また、実装基板８等への実装面積の縮小化を図ることが可能となる。実装基板８は、発電装置ＥＨ、ＡＣ−ＤＣコンバータ７０の回路部品等を実装する回路基板である。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、図９（ｂ）に示すように、可動部１２を上記規定方向に沿って変位させるための入力機構５を備えている。入力機構５は、実装基板８に固定されている。また、本実施形態のエネルギ変換装置１は、可動部１２に接続された第１磁性材料部７と、入力機構５に接続された第２磁性材料部６とを備え、第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間に発生する磁力により可動部１２を変位可能である。

第１磁性材料部７は、第１磁石もしくは第１磁性体のいずれかにより構成することができる。また、第２磁性材料部６は、第２磁石もしくは第２磁性体のいずれかにより構成することができる。

振動ブロック１１は、支持部１４の平面視形状をＣ字状としてある。また、可動部１２は、可動部本体１３の外側面から上記規定方向に沿って突出する１つの突出部１８を備えている。突出部１８の先端面には、上述の第１磁性材料部７が接続されている。突出部１８と第１磁性材料部７とは、接着剤により接続されている。突出部１８の平面視形状は、上記規定方向を長手方向とする長方形状としてある。突出部１８の短手方向の寸法は、支持部１４の両端面間の寸法よりもやや小さな寸法に設定してある。第１磁性材料部７の平面視形状は、矩形状としてある。

第１磁性材料部７は、第１磁性体により構成してあるが、これに限らず、第１磁石により構成してもよい。第１磁性材料部７を第１磁性体により構成する場合の材料としては、例えば、鉄−コバルト合金、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイ等を採用することができる。また、第１磁性材料部７を第１磁石により構成する場合の材料としては、例えば、ネオジム、サマリウムコバルト、アルニコ、フェライト等を採用することができる。

振動ブロック１１は、可動部本体１３と突出部１８と支持部１４と各弾性体部１５とを、例えば、基板１０から形成することができる。この場合、振動ブロック１１では、可動部本体１３、突出部１８、支持部１４及び各弾性体部１５を一体に形成することができる。要するに、振動ブロック１１は、可動部本体１３と突出部１８と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成とすることができる。これにより、発電装置ＥＨの製造時には、振動ブロック１１を形成する際に、可動部本体１３、突出部１８、支持部１４及び各弾性体部１５のアセンブリ工程が不要となり、製造が容易になる。可動部本体１３と突出部１８と支持部１４と各弾性体部１５とが、１枚のシリコン基板から一体に形成された構成では、各弾性体部１５と可動部本体１３、突出部１８及び支持部１４とが低減衰材料であるシリコンにより一体に形成されているので、振動時のエネルギ損失を低減することが可能となり、エネルギ変換効率を向上することが可能となる。

振動ブロック１１は、上記規定方向における可動部１２の両側それぞれに、複数の弾性体部１５が並んで設けられていることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部１２の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。更に、エネルギ変換装置１は、個々の弾性体部１５にかかる応力を低減することが可能となり、耐久性の向上を図ることが可能となる。可動部１２の両側それぞれの弾性体部１５の数は、特に限定するものではない。

第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２は、平面視形状がＣ字状の形状である。発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１の形状と第２スペーサ４２の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。

また、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。

また、発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２を設けずに、第１キャップ２１及び第２キャップ３１を振動ブロック１１に固定した構成としてもよい。

以上説明した発電装置ＥＨでは、磁石ブロック３と、コイルブロック４とを有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが対向配置されている。そして、発電装置ＥＨは、磁石ブロック３を備えた可動部１２と、支持部１４と、可動部１２と支持部１４とを接続している弾性体部１５とを有している。また、弾性体部１５は、上記規定方向における剛性が上記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。よって、発電装置ＥＨは、可動部１２の振動方向を、磁石ブロック３とコイルブロック４との対向方向に直交する上記規定方向に単方向化することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。また、発電装置ＥＨは、上記規定方向における可動部１２の両側それぞれに複数の弾性体部１５が設けられている。これにより、発電装置ＥＨは、可動部１２の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部１２の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。

発電装置ＥＨは、可動部１２の上記規定方向への振動に伴って発生する電磁誘導によって、交流の誘導起電力が発生する。発電装置ＥＨの開放電圧は、可動部１２の振動に応じた交流電圧となる。発電装置ＥＨは、上述の入力機構５に外力を与えることで可動部１２を上記規定方向に沿って変位させた後で、第２磁性材料部６が第１磁性材料部７から離れれば、可動部１２が減衰振動するので、この減衰振動に応じた交流電圧を発生する。要するに、発電装置ＥＨは、可動部１２を変位させて作動させることが可能である。

エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨ等が実装される上述の実装基板８を備えている。実装基板８としては、例えば、プリント配線板等の回路基板を採用することができる。そして、入力機構５は、実装基板８に固定されている。これにより、エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨと入力機構５との相対的な位置関係を規定することができる。

入力機構５は、実装基板８に固定される円柱状の回動軸５１と、この回動軸５１に回動自在に保持された回動部本体５２と、回動部本体５２から突出された操作部５３と、回動部本体５２から操作部５３とは反対側に突出された突出部５４とを備えている。操作部５３は、例えば、エネルギ変換装置１の使用者等が指等で操作可能な大きさに形成されている。操作部５３と回動部本体５２と突出部５４とは、例えば、樹脂により形成することができる。第２磁性材料部６は、突出部５４の先端面に接続されている。突出部５４と第２磁性材料部６とは接着剤により接続されている。第２磁性材料部６の平面視形状は、矩形状としてある。

第２磁性材料部６は、第２磁石により構成されているが、これに限らず、第２磁性体により構成してもよい。第２磁性材料部６を第２磁石により構成する場合の材料としては、例えば、ネオジム、サマリウムコバルト、アルニコ、フェライト等を採用することができる。また、第２磁性材料部６を第２磁性体により構成する場合の材料としては、例えば、鉄−コバルト合金、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイ等を採用することができる。

第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間に発生する磁力の方向は、吸引する方向であるが、これに限らず、反発する方向でもよい。例えば、第１磁性材料部７を第１磁石により構成し、第２磁性材料部６を第２磁石により構成し、第１磁石と第２磁石との同極同士が対向するように第１磁石と第２磁石とを配置すれば、第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間に発生する磁力の方向は、反発する方向となる。

入力機構５は、操作部５３と突出部５４と第２磁性材料部６とが一直線上に配置されており、操作部５３と突出部５４と第２磁性材料部６とを結ぶ直線が上記規定方向と略直交するように配置されている。

入力機構５は、例えば、図１２に示すように、ねじりコイルばねからなる復帰ばね５５を備えている。復帰ばね５５は、回動部本体５２内で回動軸５１を囲むように配置されており、一端部５５ａが実装基板８に固定され、他端部５５ｂが操作部５３に固定されている。

図１２に示した入力機構５は、初期位置にある操作部５３に対して復帰ばね５５のばね力に抗して外力を与えることにより、上記規定方向に沿って突出部５４が突出部１８から離れる向きへ変位する。そして、入力機構５は、操作部５３へ与えられていた外力がなくなると、復帰ばね５５のばね力によって、操作部５３が初期位置に戻るようになっている。なお、入力機構５は、図１２の構成に限定するものではなく、他の構成でもよい。

第１磁性材料部７が第１磁性体であり且つ第２磁性材料部６が第２磁性体である場合には、入力機構５が、第２磁性材料部６を磁化可能な磁石（以下、磁化用磁石と称する）を備えるようにすればよい。入力機構５は、磁化用磁石を第２磁性材料部６に接触させて第２磁性材料部６を磁化することにより第２磁性材料部６と第１磁性材料部７との間に磁力を発生させ、第２磁性材料部６から磁化用磁石を離すことにより第２磁性材料部６の磁気を消失させ第２磁性材料部６と第１磁性材料部７との間の磁力を消失させるようにすればよい。

振動ブロック１１は、支持部１４に、上記規定方向への可動部１２の変位量を規定値に制限するストッパ部１４ｃ（図９（ｂ）参照）を設けてある。ストッパ部１４ｃは、支持部１４の内側面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜したテーパ状である。これに対し、可動部１２の外周面（可動部本体１３の外側面）には、ストッパ部１４ｃと略平行な傾斜面１２ｃ（図９（ｂ）参照）を設けてある。可動部１２に設けられた傾斜面１２ｃは、可動部１２の外周面において上記規定方向に平行な面に対して傾斜している。エネルギ変換装置１では、上述の入力機構５に外力を与えて可動部１２を上記規定方向へ変位させる際に、傾斜面１２ｃがストッパ部１４ｃに接触することで可動部１２の変位量が規定値に制限されるから、可動部１２の変位量を略一定値とすることが可能となる。また、エネルギ変換装置１では、上記規定方向とは異なる方向への可動部１２の変位を抑制することが可能となる。これらにより、エネルギ変換装置１では、外力を与える度に発電出力がばらつくのを抑制することが可能となり、また、外力を与える際に弾性体部１５に上記規定方向以外の方向へ過大な力が作用するのを抑制することが可能となり信頼性の向上を図ることが可能となる。

エネルギ変換装置１の動作の一例について図１３に基づいて説明するが、図１３は、第２磁性材料部６が第２磁石により構成され、第１磁性材料部７が第１磁性体により構成されている場合の動作例を説明するためのものである。

エネルギ変換装置１は、図１３（ａ）に示すように操作部５３が初期位置にある状態では、第２磁性材料部６と第１磁性材料部７との間に発生している磁力により、第２磁性材料部６に第１磁性材料部７が吸着されている。エネルギ変換装置１は、初期位置にある操作部５３に対して、操作部５３が発電装置ＥＨに近づく向き（図１３（ａ）中の矢印の向き）の外力が与えられると、図１３（ｂ）の矢印で示すように、操作部５３及び突出部５４が反時計回りに回動する。この際、エネルギ変換装置１は、可動部１２が図１３（ｂ）の右側の弾性体部１５の弾性力に抗して移動し、第１磁性材料部７が第２磁性材料部６に吸着された状態が維持される。なお、図１３（ｂ）において入力機構５に付した矢印は、入力機構５の回動方向を示している。

そして、エネルギ変換装置１は、操作部５３が更に回動され弾性体部１５のばね力が第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間の磁力よりも大きくなると、図１３（ｃ）に示すように第１磁性材料部７が第２磁性材料部６から離れ、可動部１２が上記規定方向に沿って振動する。この振動は、減衰振動である。なお、図１３（ｃ）において、可動部１２に付した矢印は、可動部１２の振動方向を示し、入力機構５に付した矢印は、入力機構５の回動方向を示している。

その後、入力機構５へ外力を与えるのを止めると、入力機構５は、復帰ばね５５のばね力によって初期位置に戻る。なお、図１３（ｄ）において入力機構５に付した矢印は、入力機構５の回動方向を示している。

本実施形態のエネルギ変換装置１は、操作部５３を初期位置から第１所定角（例えば、５°）だけ回動させたときに可動部１２が上記規定値だけ変位してストッパ部１４ｃに接触し、操作部５３を初期位置から第２所定角（例えば、１０°）だけ回動させたときに弾性体部１５のばね力が第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間の磁力よりも大きくなるように、弾性体部１５のばね力を設計してある。第１所定角及び第２所定角は、特に限定するものでないが、第２磁性材料部６が上記規定方向に沿った一直線上で変位するように設計することが好ましい。

ところで、特許文献２に記載された発電装置では、図１８を参酌すれば分かるように、多葉カム１２０４がサスペンション１２１０に対して不要な方向にも力を与えてしまうため、エネルギ変換効率の向上が難しいと考えられる。

また、特許文献２に記載された発電装置では、多葉カム１２０４がサスペンション１２１０に対して不要な方向にも力を与えてしまうため、サスペンション１２１０に過大な負荷がかかり、サスペンション１２１０の構造破壊を引き起こしてしまうことが考えられる。

さらに、特許文献２に記載された発電装置では、多葉カム１２０４の各葉部の各々の先端部とフォロア１２０６の先端部とにそれぞれの他の部位に比べて大きな応力がかかるため、摩耗による構造劣化が起こり、発電性能が低下してしまうことが考えられる。

これに対して、本実施形態のエネルギ変換装置１は、可動部１２を上記規定方向に沿って変位させるための入力機構５と、可動部１２に接続された第１磁性材料部７と、入力機構５に接続された第２磁性材料部６とを備え、第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間に発生する磁力により、可動部１２を変位可能である。これにより、エネルギ変換装置１は、入力機構５へ外力を適宜与えることで可動部１２を変位させて作動させることが可能であり、且つ、可動部１２へ上記規定方向とは異なる方向の力が作用するのを抑制することが可能となり、エネルギ変換効率（発電効率）及び信頼性の向上を図ることが可能となる。エネルギ変換装置１は、入力機構５と第２磁性材料部６と第１磁性材料部７とで、可動部１２を変位させるアクチュエータを構成している。

エネルギ変換装置１は、第１磁性材料部７が、第１磁性体もしくは第１磁石のいずれかからなり、第２磁性材料部２が、第２磁性体もしくは第２磁石のいずれかからなるので、第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間に発生する磁力を適宜設定することが可能となる。

また、エネルギ変換装置１は、第１磁性材料部７と第２磁性材料部６との間に発生する磁力の方向が、吸引する方向なので、磁力の方向が反発する方向である場合に比べて、可動部１２を上記規定方向に沿って安定して変位させることが可能となる。

実施形態１のエネルギ変換装置１は、実施形態２のエネルギ変換装置１の回路構成を採用してもよい。

ところで、上述の各実施形態１、２では、可動部１２が磁石ブロック３を備え、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々がコイルブロック４を備えているが、これらに限らず、可動部１２がコイルブロック４を備え、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の少なくとも一方が磁石ブロック３を備えた構成としてもよい。また、弾性体部１５は、ゴムや樹脂等により形成してもよい。

１ エネルギ変換装置
３ 磁石ブロック
４ コイルブロック
１２ 可動部
１４ 支持部
１５ 弾性体部
７０ ＡＣ−ＤＣコンバータ
７１ 両波倍電圧整流回路
７２ 制御回路
ＥＨ 発電装置
Ｌ１ インダクタ
Ｌｓ インダクタンス成分
Ｍ１ 第１スイッチング素子
Ｍ２ 第２スイッチング素子
Ｓ１ 双方向スイッチ

Claims (5)

1. 運動エネルギを電気エネルギに変換して交流電圧を発生する発電装置と、前記発電装置で発生する交流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＡＣ−ＤＣコンバータと、を備え、前記ＡＣ−ＤＣコンバータは、インダクタと双方向スイッチとの直列回路と、前記双方向スイッチの両端間に接続された両波倍電圧整流回路と、前記双方向スイッチを制御する制御回路と、を備え、前記双方向スイッチは、電圧駆動型の第１スイッチング素子と電圧駆動型の第２スイッチング素子とが直列接続されて構成されていることを特徴とするエネルギ変換装置。
2. 前記発電装置は、電磁誘導型の発電装置であることを特徴とする請求項１記載のエネルギ変換装置。
3. 前記発電装置は、磁石ブロックとコイルブロックとが対向方向に直交する規定方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換する電磁誘導型の振動発電装置であって、前記振動発電装置は、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を備えた可動部を外部から作動させ前記可動部を減衰振動させることが可能なものであり、前記可動部と、支持部と、前記可動部と前記支持部とを接続している弾性体部とを備え、前記弾性体部は、前記規定方向における剛性が前記規定方向に直交する方向の剛性に比べて小さく、前記規定方向における前記可動部の両側それぞれには、複数の前記弾性体部が並んで設けられていることを特徴とする請求項２記載のエネルギ変換装置。
4. 前記弾性体部は、ばねであることを特徴とする請求項３記載のエネルギ変換装置。
5. 前記ＡＣ−ＤＣコンバータの前記インダクタは、前記発電装置のインダクタンス成分により構成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。

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