JP6133050B2 - Stacked power generator - Google Patents
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Description
本発明は、発電体が積層され、容器内に収容された積層発電装置に関するものである。 The present invention relates to a laminated power generator in which power generators are laminated and accommodated in a container.
従来から、道路や橋梁、建築物、産業機械などの構造体の振動や、自動車や鉄道車両、航空機などの移動体の振動、さらには人体の運動による振動や環境に普遍的に存在する環境振動などを電気エネルギーに変換して有効利用する試みがなされている。 Conventionally, vibrations of structures such as roads, bridges, buildings, and industrial machines, vibrations of moving bodies such as automobiles, railway vehicles, and aircraft, as well as vibrations caused by human movements and environmental vibrations that exist universally in the environment Attempts have been made to convert these into electrical energy for effective use.
このような振動エネルギーや外力を電気に変換する発電方法としては、外力または振動によって変形を与えることで発電する一対の電極を有したシート状またはフィルム状の発電体を用いる方法がある。 As a power generation method for converting such vibration energy or external force into electricity, there is a method using a sheet-like or film-like power generation body having a pair of electrodes that generate power by applying deformation by external force or vibration.
このような発電体としては、例えば、圧電性のセラミックス粉末をゴム中に分散させ、分極処理（エレクトレット処理）を施すことにより圧電性を持たせた圧電ゴムや（例えば、特許文献１）、高分子多孔質体にエレクトレット処理を施して圧電性を持たせた圧電材料などがある（例えば、特許文献２）。さらに、このような圧電素子を複数層に積層した振動発電装置がある（例えば、特許文献３）。 As such a power generator, for example, piezoelectric rubber having piezoelectricity by dispersing piezoelectric ceramic powder in rubber and applying polarization treatment (electret treatment) (for example, Patent Document 1), There is a piezoelectric material in which a molecular porous body is subjected to electret treatment to impart piezoelectricity (for example, Patent Document 2). Furthermore, there is a vibration power generation apparatus in which such piezoelectric elements are stacked in a plurality of layers (for example, Patent Document 3).
しかし、セラミックス製の圧電素子や高分子系の圧電フィルムは高価であるため、大面積に配置するには不向きである。また、大面積に配置するには、多数の発電体を配置する必要があり、部品点数も多くなりコスト増および重量増を招く。 However, ceramic piezoelectric elements and polymer piezoelectric films are expensive and are not suitable for disposing large areas. Moreover, in order to arrange | position in a large area, it is necessary to arrange | position many electric power generation bodies, the number of parts increases, and it causes a cost increase and a weight increase.
また、発電装置を小型化して、発電出力を高める方法としては、特許文献３のように発電体を積層する方法があるが、複数層の圧電素子を変形させるためには、大きな外力や振動が必要となるという問題がある。 In addition, as a method of reducing the power generation device and increasing the power generation output, there is a method of stacking power generation bodies as in Patent Document 3, but in order to deform a plurality of layers of piezoelectric elements, a large external force or vibration is required. There is a problem that it is necessary.
したがって、従来の圧電素子や発電装置を用い、環境振動や外力等を利用して効率良く発電を行うためには、発電体に十分な変形を与えるための複雑な機構が必要となる。 Therefore, in order to efficiently generate power using environmental vibration, external force, or the like using a conventional piezoelectric element or power generation device, a complicated mechanism for sufficiently deforming the power generation body is required.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡便な構造によって、発電効率が高く信頼性の高い積層発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a highly reliable laminated power generation device having a high power generation efficiency with a simple structure.
前述した目的を達成するため、本発明は、電荷を保持したエレクトレット誘電体と前記エレクトレット誘電体を挟み込むように配置される一対の電極とを有する振動発電体と、複数層の前記振動発電体の間に配置される支持部材と、前記複数層の前記振動発電体を収容する容器と、を具備し、前記エレクトレット誘電体および前記電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と、少なくとも一方の前記電極との間には、部分的に接合部が設けられ、少なくとも一部の前記接合部を介して、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接合され、前記接合部以外の部位が、互いに接合されない非接合部となり、前記非接合部の少なくとも一部において、前記エレクトレット誘電体と前記電極との厚み方向の距離を変化させることが可能であり、前記支持部材は、前記振動発電体同士の間に間隔をあけて配置され、前記振動発電体同士の間の前記支持部材が配置されていない部分には空間が形成され、前記容器内および前記振動発電体間の空間には媒質が満たされ、前記容器内の媒質の圧力変化により、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接触と剥離とを繰り返すことを特徴とする積層発電装置である。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a vibration power generator having an electret dielectric holding electric charge and a pair of electrodes arranged so as to sandwich the electret dielectric, and a plurality of layers of the vibration power generator. A support member disposed in between, and a container for housing the plurality of layers of the vibration power generator, wherein both the electret dielectric and the electrode have flexibility, and the electret dielectric In addition, a joint part is partially provided between at least one of the electrodes, and the electret dielectric and the electrode are joined via at least a part of the joint part. However, it is possible to change the distance in the thickness direction between the electret dielectric and the electrode in at least a part of the non-joining part. An ability, the supporting member, the spaced between the adjacent vibrating generators, space is formed in the support member is not disposed partially between between the vibration generator member, said container the inner and the space between the vibrating power generator medium is filled, the pressure changes of the medium in the container, the laminated power generator and said electret dielectric and the electrode is characterized that you repeating the peeling contact It is.
支持部材を介在させることによって積層される発電体の間に空間を設け、容器内に満たされる媒質を前記発電体間の空間にも満たすことによって、容器内の媒質の圧力変化を各発電体の表面に略全体にわたって略均一に伝達することができるので、各発電体で効率よく発電を行うことができる。したがって、本発明の積層発電装置によって、効率よく発電を行うことができる。 A space is provided between the power generators stacked by interposing a support member, and the medium filled in the container is also filled in the space between the power generators, thereby changing the pressure change of the medium in the container to each power generator. Since it can transmit to the surface substantially uniformly over the whole surface, each electric power generation body can generate electric power efficiently. Therefore, power generation can be performed efficiently by the laminated power generation apparatus of the present invention.
この発電体は、非接合部におけるエレクトレット誘電体と電極との距離を外力によって変化させ、距離変化に応じて電極に電荷が静電誘導され、発電を行うことができる。よって、この発電体を本発明の積層発電装置に用いると、容器内の媒質の圧力変化によって、効率よく発電を行うことができる。 In this power generation body, the distance between the electret dielectric and the electrode in the non-joined portion is changed by an external force, and electric charge is electrostatically induced in the electrode in accordance with the change in the distance, so that power generation can be performed. Therefore, when this power generator is used in the laminated power generator of the present invention, it is possible to efficiently generate power by changing the pressure of the medium in the container.
前記支持部材は、積層される各層の前記振動発電体の平面内において、略同一の位置となるように、各層の前記振動発電体の間に配置されることが望ましい。また、前記振動発電体には、前記電極と前記エレクトレット誘電体との間へ、前記容器内の媒質が浸入することを防止するシール部が設けられることが望ましい。 It is desirable that the support member be disposed between the vibration power generators of each layer so as to be in substantially the same position in the plane of the vibration power generator of each layer to be stacked. In addition, it is desirable that the vibration power generator is provided with a seal portion that prevents a medium in the container from entering between the electrode and the electret dielectric.
このような構成とすることで、容器内の媒質として例えば水などの液体を封入した場合であっても、電極の腐食や、エレクトレット誘電体の表裏面での表面電位差の低下等を防止することができる。 By adopting such a configuration, even when a liquid such as water is sealed as the medium in the container, it is possible to prevent corrosion of the electrode and a decrease in surface potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric. Can do.
また、前記容器には、外部からの力（外力）を前記容器内の媒質に伝達する可動部を設け、前記可動部の動きによって、前記容器内の媒質の圧力を変化させてもよい。 Further, the container may be provided with a movable part that transmits an external force (external force) to the medium in the container, and the pressure of the medium in the container may be changed by the movement of the movable part.
このような構成とすることで、外力の変化を可動部を介して容器内の媒質の圧力変化に効率よく変換させることができる。すなわち、可動部を設けない場合と比較して大きな圧力変化を得ることができ、より大きな発電出力を得ることができる。 With such a configuration, a change in external force can be efficiently converted into a change in pressure of the medium in the container via the movable portion. That is, a large pressure change can be obtained as compared with the case where no movable part is provided, and a larger power generation output can be obtained.
また、前記容器はタイヤ・ホイール組立体であって、前記支持部材を介して積層された前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイール組立体の内部に配置され、前記タイヤの回転に起因するタイヤ・ホイール組立体の内部の媒質の圧力変化によって、積層される前記振動発電体が発電する構成としてもよい。 Further, the container is a tire-wheel assembly, the stacked via the support member was the vibration power generating body is arranged inside the tire-wheel assembly, the tire due to rotation of the tire It is good also as a structure which the said vibration electric power generation body laminated | stacked generates electric power by the pressure change of the medium inside a wheel assembly.
このように、支持部材を介して積層された発電体がタイヤ・ホイール組立体の内部に配置されることで、車両の走行に伴うタイヤの回転により、タイヤ内部の媒質の圧力が変化することに伴って、前記媒質の圧力変化が積層された各発電体の表面に略全体にわたって略均一に伝達されるため、積層される各発電体で効率よく発電を行うことができる。
また、前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って湾曲して積層され、
前記支持部材は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って所定の間隔で配置されることが望ましい。
In this way, by arranging the power generators stacked via the support member inside the tire / wheel assembly, the pressure of the medium inside the tire changes due to the rotation of the tire as the vehicle travels. Along with this, the pressure change of the medium is transmitted substantially uniformly to the surface of each of the stacked power generators, so that each stacked power generator can efficiently generate power.
Further, the vibration power generation body is curved and laminated along the outer circumferential direction of the tire / wheel,
It is desirable that the support members are arranged at predetermined intervals along the outer circumferential direction of the tire / wheel.
本発明によれば、簡便な構造によって発電効率が高く信頼性の高い積層発電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a stacked power generation device with high power generation efficiency and high reliability with a simple structure.
＜積層発電装置の実施形態１＞
以下、本発明の実施の形態にかかる積層発電装置について説明する。図１（ａ）に示すように、積層発電装置１０は、発電体としてシート状の振動発電体１が複数積層されて構成される。複数層に設けられた振動発電体１および支持部材２は、密閉構造の容器１５内に収容される。容器１５内には、媒質１６が充填されている。なお、特に示した場合を除き、図１等においては、振動発電体の詳細な構造およびリード線等については図示を省略する。
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Hereinafter, a laminated power generation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1A, the stacked power generation apparatus 10 is configured by stacking a plurality of sheet-like vibration
容器１５は、積層された振動発電体１等を収容し、内部に媒質１６が密閉されている。前記積層された振動発電体１では、隣接する振動発電体１の間に支持部材２を介在させることで、積層されるそれぞれの振動発電体１の間に空間が形成され、前記振動発電体１の間の空間は容器内に密閉される媒質１６で満たされている。容器１５に対して圧力や振動などの外力を与えることで、容器１５の一部または全部を変形させることができる。この際、容器１５の変形に伴い、容器１５内の媒質１６の圧力が変化し、積層されるそれぞれの振動発電体１の表面に対して前記媒質１６の圧力変化を略全体（支持部材２が介在する部分を除く）にわたって略均一に伝達させることができる。したがって、振動発電体１の厚さ方向への圧力を変動させることができ、振動発電体１の厚さ方向への圧縮変形および伸長変形を発生させることができる。
The container 15 accommodates the laminated
このような容器１５の材質や形状は特に限定されないが、例えば、金属、プラスチック、ゴムのいずれか、またはこれらの組み合わせで構成することができる。また、容器１５の形状としては、例えば、箱型の容器であってもよく、また、エアマット、エアベッド、ウォーターマット、ウォーターベッド等に利用される密閉容器等を適用することができる。 Although the material and shape of such a container 15 are not specifically limited, For example, it can be comprised with either a metal, a plastic, rubber | gum, or these combination. Further, the shape of the container 15 may be, for example, a box-shaped container, and an airtight container used for an air mat, an air bed, a water mat, a water bed, or the like can be applied.
容器１５内に封入される媒質１６は、特に限定されないが、流動性を有する気体や液体のいずれであっても良く、空気や水、油など、容器１５の種類や使用態様等に応じて適宜選択される。例えば、エアマット、エアベッド等の場合には、通常空気となり、ウォーターマット、ウォーターベッド等の場合には水が用いられる。 The medium 16 enclosed in the container 15 is not particularly limited, but may be any gas or liquid having fluidity. The medium 16 may be appropriately selected according to the type and usage of the container 15 such as air, water, and oil. Selected. For example, in the case of an air mat, an air bed, etc., it is normally air, and in the case of a water mat, a water bed, etc., water is used.
容器１５の内面の一部には振動発電体１が設置される。さらに、この振動発電体１上に、支持部材２を介して、複数の振動発電体１が積層される。すなわち、振動発電体１同士の間には支持部材２が設けられ、振動発電体１同士は支持部材２を介して接合されることが好ましく、振動発電体１と支持部材２との接合方法としては、接着接合、粘着接合、吸着接合などを利用することができるが、特に限定されるものではない。なお、図１（ａ）は、容器１５の底面の一部に振動発電体１が直接接するように配置した実施形態を示すが、容器１５の内面（例えば底面）と振動発電体１との間に支持部材２を介在させることで、容器１５の内面と振動発電体１との間に空間を形成し、その空間に媒質１６を満たすようにしてもよい。
The
支持部材２は、積層されるそれぞれの振動発電体１同士の間に間隔を空けて配置される。すなわち、前記支持部材が介在されない振動発電体１同士の間に空間が形成される。振動発電体１の平面内における支持部材２の配置は、積層されるそれぞれの振動発電体１同士の間に形成される空間に容器１５内の媒質１６が満たされ、そのことによって前記媒質１６の圧力変化が前記積層されるそれぞれの振動発電体１の表面に伝達できるようであれば特に限定されるものではなく、例えば、振動発電体１の平面内において、支持部材２を所定の間隔を空けて点在させる配置とすることができる。支持部材２は、積層されるそれぞれの振動発電体１の平面内において、略同一の位置に設けられることが好ましい。すなわち、正面視において、支持部材２は、積層方向に対して略整列配置されることが好ましい。このようにすることで、支持部材２の自重によって、振動発電体１が撓むことを防止することができる。
The
支持部材２の材質は、特に限定されないが、比較的硬質な金属系材料、プラスチック系材料、ゴム系材料などを適用することができる。なお、積層発電装置１０に比較的大きな外力が加えられるような環境で使用される場合には、支持部材２としては、ゴムなどに代表される弾性体であることが望ましい。弾性体としては、例えば、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴムなどのゴムを使用することができる。
The material of the
図２（ａ）に示すように、振動発電体１は、主にエレクトレット誘電体３、電極５ａ、５ｂ、接合部７等から構成される。エレクトレット誘電体３の両面には、エレクトレット誘電体３と対向するように、それぞれ電極５ａ、５ｂが配置される。また、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとの間には接合部７が設けられる。接合部７は、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとを接合するためのものである。すなわち、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとは、接合部７を介して接合され、互いの間には、接合部７の厚さに応じた隙間（エアギャップ）が形成される。接合部７の材質は特に限定されないが、例えば絶縁性の接着剤で構成される。
As shown in FIG. 2A, the
電極５ａとエレクトレット誘電体３とは、略全面にわたって接合されている。電極５ａとエレクトレット誘電体３とは、例えば熱融着や接着で接合される。但し、接着剤を用いる場合には、接着剤層をできるだけ薄くすることが望ましい。例えば、電極５ａ、５ｂ間の距離やエレクトレット誘電体３の厚さに対し、十分薄くすることが望ましい。 The electrode 5a and the electret dielectric 3 are joined over substantially the entire surface. The electrode 5a and the electret dielectric 3 are joined together by, for example, heat fusion or adhesion. However, when an adhesive is used, it is desirable to make the adhesive layer as thin as possible. For example, it is desirable to make it sufficiently thin with respect to the distance between the electrodes 5 a and 5 b and the thickness of the electret dielectric 3.
電極５ａ、５ｂは、導体層６と樹脂層８が積層された二層構造である。このような電極５ａ、５ｂは、樹脂シートと金属箔とを接着剤や熱溶着等によって接合したものであってもよく、樹脂シートの表面に金属蒸着や金属めっきを施したものであってもよい。いずれにせよ、シート（フィルム）状の樹脂上に導体層を形成できればよい。 The electrodes 5a and 5b have a two-layer structure in which the conductor layer 6 and the resin layer 8 are laminated. Such electrodes 5a and 5b may be obtained by bonding a resin sheet and a metal foil by an adhesive, heat welding, or the like, or by performing metal vapor deposition or metal plating on the surface of the resin sheet. Good. In any case, it is sufficient that the conductor layer can be formed on the sheet (film) resin.
なお、導体層６を構成する導体としては、アルミニウム、錫、銅あるいはこれらの合金など適宜選択することができる。
また、樹脂層８を構成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド系の樹脂（例えばカプトン（登録商標））、フッ素系の樹脂（例えばフルオロエチレンプロピレンやポリテトラフルオロエチレン）などのプラスチック材料や、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴムなどのゴム材料を用いることもできる。
In addition, as a conductor which comprises the conductor layer 6, aluminum, tin, copper, or these alloys can be selected suitably.
Examples of the resin constituting the resin layer 8 include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide resin (for example, Kapton (registered trademark)), and fluorine resin (for example, fluoroethylenepropylene and polytetrafluoroethylene). Plastic materials and rubber materials such as nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, and natural rubber can also be used.
二層構造の電極５ａ、５ｂは、周囲との電気絶縁を確保し、防水性や防湿性を向上させることができる点で望ましい。また、電極５ｂにおいては、さらに、外力等に対する電極の追従性を向上させることができる点で望ましい。例えば、薄い導体のみでは、外力によって変形した後、元の形状への復元力が小さい。しかし、導体のみで剛性を高めようとすると、導体部の厚みを厚くする必要があるため重量増の問題がある。また、これにより、電極の動きが鈍くなる恐れがある。 The two-layered electrodes 5a and 5b are desirable in that electrical insulation from the surroundings can be ensured and waterproofness and moistureproofness can be improved. Further, the electrode 5b is desirable in that the followability of the electrode with respect to an external force or the like can be further improved. For example, only a thin conductor has a small restoring force to the original shape after being deformed by an external force. However, if the rigidity is increased only with the conductor, there is a problem of an increase in weight because it is necessary to increase the thickness of the conductor portion. In addition, this may cause the movement of the electrode to become dull.
これに対し、本実施形態では、樹脂層８を設けることで、重量増による問題を抑制するとともに、外力に対する電極５ｂの追従性、すなわち剛性を高めることができる。なお、導体層６のみでも、例えば別途絶縁部材を介在させるなどの方法によって電気絶縁性等を確保できれば、導体層６のみで電極５ａ、５ｂを形成しても良い。 On the other hand, in this embodiment, by providing the resin layer 8, it is possible to suppress problems due to weight increase and increase the followability of the electrode 5 b against external force, that is, rigidity. Note that the electrodes 5a and 5b may be formed of only the conductor layer 6 as long as electrical insulation or the like can be ensured by a method such as interposing an insulating member separately, for example.
エレクトレット誘電体３の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルなどの樹脂を用いることができる。また、使用条件に応じて、例えば高温特性に優れるポリイミド系の樹脂（例えばカプトン（登録商標））やフッ素系の樹脂（例えばフルオロエチレンプロピレンやポリテトラフルオロエチレン）を用いることができる。また、ゴム材料として、例えばニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴムなどを用いることができる。 As a material of the electret dielectric 3, for example, a resin such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, or the like can be used. Further, depending on the use conditions, for example, a polyimide-based resin (for example, Kapton (registered trademark)) or a fluorine-based resin (for example, fluoroethylenepropylene or polytetrafluoroethylene) having excellent high-temperature characteristics can be used. As the rubber material, for example, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine-based rubber, and the like can be used.
図３（ａ）に示すように、エレクトレット誘電体３の両面は、互いに逆の極性の電荷で帯電している。なお、エレクトレット誘電体３の片面にのみ、いずれか一方の極性の電荷が帯電していてもよく、あるいはエレクトレット誘電体３の両面にいずれか一方の極性の電荷が帯電していてもよく、エレクトレット誘電体３の両表面間（表面と裏面）での電位差（表面電位差）がある状態であればよい。このようなエレクトレット誘電体３は、例えば絶縁性を有する樹脂シートや樹脂フィルム等の表面に、コロナ放電によって帯電処理を施すことで形成することができる。 As shown in FIG. 3A, both surfaces of the electret dielectric 3 are charged with charges having opposite polarities. It should be noted that only one side of the electret dielectric 3 may be charged with one of the polarities, or both sides of the electret dielectric 3 may be charged with one of the polarities. It is sufficient that there is a potential difference (surface potential difference) between both surfaces (front surface and back surface) of the dielectric 3. Such an electret dielectric 3 can be formed, for example, by subjecting the surface of an insulating resin sheet or resin film to a charging process by corona discharge.
エレクトレット誘電体３の表面と裏面との電位差の設定は、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との間のエアギャップ長（または接合部７の厚み）に依存する。すなわち、当該電位差は、当該エアギャップでの空気放電による電位差低下が少なくなるように設定されることが望ましい。 The setting of the potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 depends on the length of the air gap between the electrodes 5a and 5b and the electret dielectric 3 (or the thickness of the junction 7). That is, it is desirable that the potential difference is set so that a decrease in potential difference due to air discharge in the air gap is reduced.
振動発電体１におけるエレクトレット誘電体３と電極５ａ、５ｂは、いずれも可撓性を有する。例えば、エレクトレット誘電体３は、上述した樹脂等で構成される。したがって、振動発電体１は、全体として可撓性を有し、様々な形態の設置場所に適した変形が可能である。
The electret dielectric 3 and the electrodes 5a and 5b in the
図２（ａ）に示すように、接合部７以外の部位において、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとの間には非接合部９が形成される。すなわち、非接合部９においては、エレクトレット誘電体３と電極５ｂの少なくとも一方が変形することで、互いの距離が容易に変化する。例えば、電極５ｂの変形によって、電極５ｂを、エレクトレット誘電体３の表面と接触させることもできる。
As shown in FIG. 2A, a non-joining portion 9 is formed between the electret dielectric 3 and the electrode 5b at a portion other than the joining
なお、図３（ｂ）に示すように、多孔質材からなるエレクトレット誘電体３ａを用いることもできる。内部に微細な空孔４が存在する多孔質材の両面に電圧を付与すると、空孔４内において容易にコロナ放電が生じる。このコロナ放電によって空孔壁面および空孔壁面近傍にも帯電したエレクトレット誘電体３ａを容易に製造できる。なお、エレクトレット誘電体３ａの空孔壁面および空孔壁面近傍の帯電状態は、図３（ｂ）に示すように、電圧印加方向（この場合にはエレクトレット誘電体３ａの厚さ方向）に正電荷と負電荷に帯電した領域が形成される状態となっていると考えられる。また、エレクトレット誘電体３ａの内部に空孔４が存在すると、エレクトレット誘電体３ａ全体として変形が容易となる。したがって、電極５ａ、５ｂだけでなく、エレクトレット誘電体３ａ自体をもより小さな外力で容易に変形させることができる。このため、電極５ｂとエレクトレット誘電体３ａとの間のギャップ長だけでなく、エレクトレット誘電体３ａの厚さも変化し易くなる。したがって、電極５ａ、５ｂ間の距離が変化し易くなるとともに、その変化量も大きくなるため、双方の電極に静電誘導される電荷量も多くなり、発電効率が向上する。 In addition, as shown in FIG.3 (b), the electret dielectric material 3a which consists of porous materials can also be used. When voltage is applied to both surfaces of a porous material having fine pores 4 therein, corona discharge easily occurs in the pores 4. By this corona discharge, the electret dielectric 3a charged also in the hole wall surface and in the vicinity of the hole wall surface can be easily manufactured. In addition, as shown in FIG. 3B, the electrification dielectric 3a has a positive charge in the voltage application direction (in this case, the thickness direction of the electret dielectric 3a). It is considered that a negatively charged region is formed. Further, if the holes 4 are present inside the electret dielectric 3a, the electret dielectric 3a as a whole can be easily deformed. Therefore, not only the electrodes 5a and 5b but also the electret dielectric 3a itself can be easily deformed with a smaller external force. For this reason, not only the gap length between the electrode 5b and the electret dielectric 3a but also the thickness of the electret dielectric 3a is likely to change. Therefore, the distance between the electrodes 5a and 5b is easily changed and the amount of change is increased, so that the amount of charge electrostatically induced in both electrodes is increased and the power generation efficiency is improved.
多孔質性のエレクトレット誘電体３ａの材質としては、絶縁体であって、エレクトレット誘電体３と同様の材料を多孔質化した多孔質プラスチックまたは多孔質ゴムや、シート状繊維体を用いることができる。なお、多孔質プラスチックには、発泡プラスチックも含まれる。また、多孔質ゴムには、発泡ゴムも含まれる。シート状繊維体としては、不織布やフェルトを用いることができる。中でも不織布は空気清浄機やマスク等においてエレクトレットフィルターとして利用されており、良好なエレクトレットの特性を有する。なお、以下の説明では、空孔４のないエレクトレット誘電体３を用いた例について示す。 As a material of the porous electret dielectric 3a, a porous plastic or porous rubber which is an insulator and is made of the same material as the electret dielectric 3, or a sheet-like fiber body can be used. . The porous plastic includes foamed plastic. The porous rubber includes foamed rubber. As the sheet-like fiber body, a nonwoven fabric or felt can be used. Among these, non-woven fabrics are used as electret filters in air cleaners, masks, etc., and have good electret characteristics. In the following description, an example using the electret dielectric 3 having no holes 4 is shown.
振動発電体１の電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に形成される隙間（エアギャップ）は、振動発電体１の外部に対して密封されることが望ましい。例えば、図４（ａ）に示すように、振動発電体１の外周部は、シール部材１３によって覆われてシールされる。シール部材１３は、接着剤等によって電極５ａ、５ｂ等に接着される。
A gap (air gap) formed between the electrode 5 b of the
この場合、シール部材１３としては、例えば、水密性（防水性または防湿性）または気密性の高い材料を選択することが好ましい。このようにすることで、容器１５内の媒質１６が、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に設けた隙間（エアギャップ）に浸入することを防止することができる。また、媒質１６が水である場合にあっては、電極５ａ、５ｂが腐食することを防止することができる。更には、エレクトレット誘電体３の表裏面の電位差が水分の存在によって低下することを防止することができる。 In this case, as the sealing member 13, for example, it is preferable to select a material having high watertightness (waterproofing or moistureproofing) or high airtightness. In this way, it is possible to prevent the medium 16 in the container 15 from entering a gap (air gap) provided between the electrode 5b and the electret dielectric 3. Further, when the medium 16 is water, the electrodes 5a and 5b can be prevented from corroding. Furthermore, it is possible to prevent the potential difference between the front and back surfaces of the electret dielectric 3 from being lowered due to the presence of moisture.
また、別途シール部材１３を用いなくても、図４（ｂ）に示す振動発電体１ｂのように、電極５ａ、５ｂを構成する樹脂層８を、導体層６の外周からはみ出すように形成し、はみ出した上下の樹脂層８同士を接合させて、シール部１３ａを形成しても良い。はみ出した上下の樹脂層８同士の接合方法は、媒質１６の浸入を防止できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、接着剤による接合方法や、加熱融着による接合方法を採用することができる。このように、振動発電体１の電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に形成される隙間（エアギャップ）への媒質１６の浸入を防止できるシール方法であれば、そのシール方法は図示した例には限られず、どのような形態でも良い。
Further, the resin layer 8 constituting the electrodes 5a and 5b is formed so as to protrude from the outer periphery of the conductor layer 6 as in the vibration power generator 1b shown in FIG. The upper and lower protruding resin layers 8 may be joined together to form the seal portion 13a. The bonding method between the protruding upper and lower resin layers 8 is not particularly limited as long as it can prevent the medium 16 from entering. For example, a bonding method using an adhesive or a bonding method using heat fusion is employed. can do. Thus, if the sealing method can prevent the medium 16 from entering the gap (air gap) formed between the electrode 5b of the
次に、振動発電体１の発電機構について説明する。図５は図２（ａ）のＡ部拡大図である。図５（ａ）に示すように、例えば定常状態（外力が付与されていない状態。以下同様。）では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間には、非接合部９において接合部７の厚みに応じたエアギャップ長Ｂが形成される。この状態から、図５（ｂ）に示すように、外力Ｃが振動発電体１の厚さ方向に付与されると、電極５ｂ（およびエレクトレット誘電体３）が変形する。この際、エアギャップ長Ｂが短くなる方向へ変化し、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触部１１で接触する場合もある。
Next, the power generation mechanism of the
すなわち、接触部１１に対応する位置においては、電極５ｂとエレクトレット誘電体３の厚さ方向の距離（エアギャップ長Ｂ）が０になるまで変化できる。この距離変化に応じて、電極５ａ、５ｂの双方に電荷が静電誘導されて発電する。なお、図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態に戻る際にも、同様に電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間の距離変化（エアギャップ長Ｂが長くなる方向へ変化）に応じた静電誘導による発電が行われる。なお、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化に伴う発電出力電圧は、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが変形によって接触する直前および剥離した直後が最も高くなる。 That is, at the position corresponding to the contact portion 11, the distance in the thickness direction between the electrode 5 b and the electret dielectric 3 (air gap length B) can be changed to zero. In accordance with this change in distance, electric charges are electrostatically induced in both electrodes 5a and 5b to generate electricity. In addition, when returning from the state of FIG. 5B to the state of FIG. 5A, the distance change between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is similarly changed (change in the direction of increasing the air gap length B). Power is generated by electrostatic induction according to the above. The power generation output voltage accompanying the change in the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is highest immediately before the electrode 5b and the electret dielectric 3 are brought into contact with each other by deformation and immediately after peeling.
このように、この実施形態で用いた振動発電体１は、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とを厚さ方向に相対的に変位させて、その双方の距離に相当するエアギャップ長Ｂを変化させることで効率よく発電をさせることができる。
As described above, the
ここで、接合部７の材質にもよるが、外力による非接合部９のエアギャップ長Ｂの変化と比較して、接合部７における電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離の変化は小さい。このように、接合部７の部位では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離が変化しにくいため、発電には寄与しにくい。したがって、接合部７は、できるだけ小さくし、かつ振動発電体１に占める接合部７の総面積をできるだけ小さくすることが望ましい。また、互いに隣接する接合部７間の距離は、非接合部９のエアギャップ長Ｂを保持することができる程度の距離にすることが望ましい。
Here, although depending on the material of the joint 7, the change in the distance between the electrode 5 b and the electret dielectric 3 in the joint 7 is small as compared with the change in the air gap length B of the non-joint 9 due to external force. Thus, since the distance between the electrode 5b and the electret dielectric 3 is unlikely to change at the
なお、接合部７は、エレクトレット誘電体３の表面において、例えば、ドット状、ストライプ状、格子状などの繰り返しパターンで配置される。
Note that the
なお、接合部７は、接着剤に代えて、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とを部分的に直接熱融着により接合してもよい。この場合、接合部以外の部位が、非接合部９となる。この場合であっても、非接合部９では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に、微小な隙間が形成される。なお、非接合部９において、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが部分的に接触していても良い。また、接合部７には、接着剤に代えて、他の部材を介して電極５ｂとエレクトレット誘電体３とを接合しても良い。
In addition, the joining
図１（ａ）に示すように、積層発電装置１０では、複数の振動発電体１が支持部材２を介して接合されて積層され、振動発電体１、１間には空間が形成される。前記振動発電体１、１間に形成される空間には、容器１５内に密閉された媒質１６が満たされている。したがって、容器１５に外力が付与されて容器１５が変形し、例えば容器１５内の媒質１６が圧縮されて媒質１６の圧力が増加すると、図１（ｂ）に示すように、媒質１６の圧力変化が積層されるそれぞれの振動発電体１の表面に伝達され、それぞれの振動発電体１に付与される圧力（図中矢印Ｇ）が増加する。なお、容器１５の下面に外力が付与された場合には、媒質１６の圧力変化だけでなく、付与された外力によって生じる容器１５の下面の変形や振動が、容器１５の下面と接触する振動発電体１に付与される場合もある。
As shown in FIG. 1 (a), in the laminated power generation apparatus 10, a plurality of vibration
振動発電体１の厚さ方向の圧力の変化によって、前述したように、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離（エアギャップ長）を変化させることができる。すなわち、非接合部９における電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間のエアギャップ長が変化することで（図５参照）、発電出力を得ることができる。
As described above, the distance (air gap length) between the electrode 5b and the electret dielectric 3 can be changed by changing the pressure in the thickness direction of the
なお、積層されるそれぞれの振動発電体１の間に空間を設けた状態で振動発電体1同士を接合させるための支持部材２は、各層の振動発電体１同士の空間に容器１５内に密閉される媒質１６が回り込むように配置される。このため、振動発電体１を直接積層させた場合と比較して、支持部材２を介在させて振動発電体１を積層させた場合には、各層の振動発電体１の略全面（支持部材２で接合される部分を除く）に略均等な力を付与することができるため、発電出力を向上させることができる。なお、前述したように、振動発電体１の外周はシールされているため、媒質１６が電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間の隙間（エアギャップ）に浸入することがない。したがって、媒質１６の圧力変化によって、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間のエアギャップ長を変化させることができる。
The
なお、容器１５へ付与される外力が除荷されると、容器１５内の媒質１６の圧力が定常状態に戻る。この際にも、図５に示したように、各層の振動発電体１の形状も定常状態の形状に戻るため、それぞれの振動発電体１の非接合部９において、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離が変化する。
このように、この積層発電装置１０は、容器１５に加わる外力の変化により容器１５内の媒質１６の圧力変化を生じさせ、その媒質１６の圧力変化を各層の振動発電体１に伝達させて各層の振動発電体１を変形させることで、発電を効率よく行うことができる。
When the external force applied to the container 15 is unloaded, the pressure of the medium 16 in the container 15 returns to a steady state. Also at this time, as shown in FIG. 5, the shape of the vibration
As described above, the laminated power generation apparatus 10 causes a change in the pressure of the medium 16 in the container 15 due to a change in the external force applied to the container 15, and transmits the change in the pressure of the medium 16 to the
なお、振動発電体１が外力により変形し、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触および剥離を繰り返すと、その際に、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間で、空気放電が生じることが考えられる。このような空気放電が生じると、エレクトレット誘電体３の表面と裏面との電位差が低下することが考えられる。したがって、使用するにつれて発電が行われなくなる恐れがある。しかし、発明者らは、このような接触と剥離とが繰り返えされても、“エレクトレット誘電体３の表面と裏面との電位差が低下することによって、直ちに発電が行われなくなる現象”は生じないことを見出した。したがって、積層発電装置１０を構成する振動発電体１は、外力によって、電極５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触および剥離を繰り返すように変形させることが望ましい。
Note that when the
また、本発明では、図２（ｂ）に示すように、エレクトレット誘電体３と、電極５ａ、５ｂの両方の間に接合部７が設けられた振動発電体１ａを用いることもできる。振動発電体１ａは、振動発電体１と略同様の構成であるが、電極５ａとエレクトレット誘電体３との間にも、部分的な接合部７と非接合部９とが設けられる。
Moreover, in this invention, as shown in FIG.2 (b), the vibration electric power generation body 1a by which the
ここで、図２（ａ）に示す振動発電体１は、一方の電極５ａがエレクトレット誘電体３と全面にわたって接合されているため、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化でのみ発電が行われる。しかし、図２（ｂ）に示すように、電極５ａ、５ｂの両方とエレクトレット誘電体３との間に非接合部９、９（エアギャップ）を形成し、両方のエアギャップの距離変化により発電を行う振動発電体１ａにおいては、エレクトレット誘電体３と電極５ａとの間のエアギャップと、エレクトレット誘電体３と電極５ｂとの間のエアギャップの両方の距離変化の方向（減少する方向あるいは増加する方向）とタイミング（位相）が一致しないと、電極５ａ、５ｂ間に生じる発電出力電圧が互いに打ち消しあってしまう恐れがある。
Here, in the
したがって、図２（ｂ）の振動発電体１ａの全体で効率良く発電を行うためには、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化の方向（減少する方向あるいは増加する方向）とタイミング（位相）を振動発電体１ａの各部で一致させることが望ましい。例えば、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３とが接触および剥離を繰り返す場合には、この接触および剥離のタイミングを振動発電体１ａの各部で一致させることが望ましい。 Therefore, in order to efficiently generate power with the whole vibration power generator 1a of FIG. 2B, the direction (decreasing direction or increasing direction) and timing of the distance change between the electrodes 5a, 5b and the electret dielectric 3 are used. It is desirable to match (phase) in each part of the vibration power generator 1a. For example, when the electrodes 5a and 5b and the electret dielectric 3 are repeatedly contacted and peeled, it is desirable to match the timings of the contact and peeling at each part of the vibration power generator 1a.
また、振動発電体１ａでのエレクトレット誘電体３の表裏で電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化の方向とタイミングを一致させるために、エレクトレット誘電体３の表裏における接合部７の平面配置を一致させることが望ましい。 In addition, in order to make the timing and the direction of the distance change between the electrodes 5a, 5b and the electret dielectric 3 coincide with each other on the front and back of the electret dielectric 3 in the vibration power generator 1a, the plane of the joint 7 on the front and back of the electret dielectric 3 It is desirable to match the arrangement.
なお、本発明では、容器１５内の媒質１６の圧力変化が、振動発電体１ａの両面の略全体（支持部材２が接合される部分は除く）にわたって略均一かつ略同時に付与される。このため、容器１５内の媒質１６の圧力変化が生じた際に、振動発電体１ａの表裏の電極５ａ、５ｂへ媒質１６を介して付与されるそれぞれの圧力変化は、互いに方向およびタイミングが略一致する。したがって、概ね、電極５ａ、５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離のタイミングを振動発電体１ａの各部で一致させることができる。
In the present invention, the pressure change of the medium 16 in the container 15 is applied substantially uniformly and substantially simultaneously over substantially the entire surface of the vibration power generator 1a (excluding the portion to which the
一方、図２（ａ）の振動発電体１では、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離変化のみによって発電されるため、図２（ｂ）の振動発電体１aのように電極５ａ、５ｂのそれぞれとエレクトレット誘電体３との双方の距離変化の方向とタイミング（位相）を一致させる必要がない。また、接合部７の厚み分だけ、全厚を薄くすることができる。このように、構造を簡易にできることによるコスト減や、薄肉化が可能である点などを考慮すれば、発電量は若干下がるものの、振動発電体１を用いることが望ましい。
On the other hand, in the
このように、使用条件等に応じて、振動発電体１、１ａは適宜選択することができる。なお、以下の説明では、振動発電体１を用いた例について説明するが、振動発電体１ａを用いることもできる。
As described above, the
なお、積層発電装置１０によって得られた発電出力を容器１５の外部に取り出す場合には、例えば、各振動発電体１に接続されたリード線を通すための貫通穴を容器１５に設ければよい。貫通穴には、リード線を挿通した後に気密性または水密性のシール処理を施せばよい。また、容器１５に、気密性・水密性を有する端子を設けて、前記端子にリード線を接続しても良い。
In addition, when taking out the electric power generation output obtained by the lamination | stacking electric power generation apparatus 10 to the exterior of the container 15, what is necessary is just to provide the container 15 with the through-hole for letting the lead wire connected to each vibration electric
以上説明したように、積層発電装置１０を構成する振動発電体１は、接合部７によって、電極５ｂとエレクトレット誘電体３との間に、所定のエアギャップ長を保持しているため、外力による電極５ｂとエレクトレット誘電体３の変形代（電極５ｂとエレクトレット誘電体３との距離が変化するような厚み方向の変形代）を確保することができる。また、接合部７の厚みおよび支持部材２の厚みを適正化することで、積層発電装置１０を構成する容器１５へ付与される外力または振動に対して、積層される各層の振動発電体１での電極５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離を繰り返させることもできる。このため、高い発電出力を得ることができる
As described above, the vibration
また、積層発電装置１０では、複数の振動発電体１が、振動発電体１同士の間に空間を形成するように支持部材２を介して積層される。したがって、容器１５内において、振動発電体１同士の間に形成される空間に媒質１６を満たすことができる。このため、容器１５に外力が付与された際に、媒質１６を介して全ての振動発電体１に、厚さ方向に略均等な力を加えることができる。このため、高い発電出力を得ることができる。
In the laminated power generation apparatus 10, the plurality of vibration
また、振動する物体等に容器１５が設置されるなどして容器１５自体が振動する場合には、容器１５から各支持部材２を介して、各振動発電体１を振動させることができる。振動発電体１が振動すると、支持部材２を支点にして、支持部材２と接合する部位以外の振動発電体１の部位が、撓み変形する。このような、振動発電体１の撓み変形によって、非接合部９において電極５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離を繰り返させることもできる。すなわち、積層発電装置１０は、容器１５に加わる外力または振動による容器１５の変形や、容器１５自体の振動によって、発電出力を得ることができる。
Further, when the container 15 itself vibrates due to the container 15 being placed on a vibrating object or the like, each
＜積層発電装置の実施形態２＞
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、積層発電装置１０と同様の機能を奏する構成については図１等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
<
Next, another embodiment will be described. In the following description, components having the same functions as those of the stacked power generation apparatus 10 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and the like, and redundant descriptions are omitted.
図６に示す積層発電装置１０ａには、容器１５にピストン機構が設けられている。すなわち、容器１５の一部に、外部に開口するシリンダ２５が形成され、このシリンダ２５に可動部２３が挿入されている。可動部２３の外周には、シリンダ２５の内周との間をシールするシール部材２７が設けられる。シール部材２７は例えばゴム製のＯリングである。可動部２３の上部には振動板２９が設けられる。なお、振動板２９を用いずに直接可動部２３に外力が付与されても良い。 In the laminated power generator 10a shown in FIG. 6, the container 15 is provided with a piston mechanism. That is, a cylinder 25 that opens to the outside is formed in a part of the container 15, and the movable portion 23 is inserted into the cylinder 25. A seal member 27 is provided on the outer periphery of the movable portion 23 to seal between the inner periphery of the cylinder 25. The seal member 27 is, for example, a rubber O-ring. A diaphragm 29 is provided on the upper portion of the movable portion 23. Note that an external force may be directly applied to the movable portion 23 without using the diaphragm 29.
可動部２３は、シリンダ２５内を上下に摺動可能である。したがって、振動板２９に対して上下方向に外力が付与されると、これに伴って可動部２３がシリンダ２５内で上下に摺動する。可動部２３の上下動によって、容器１５内の媒質１６の圧力が変化する。この結果、振動発電体１の厚さ方向に加わる力（圧力）が変化するため、振動発電体１の電極５ｂとエレクトレット誘電体３とのエアギャップ長が変化して（図５参照）発電出力を得ることができる。
The movable part 23 can slide up and down in the cylinder 25. Therefore, when an external force is applied to the diaphragm 29 in the vertical direction, the movable portion 23 slides up and down in the cylinder 25 accordingly. The pressure of the medium 16 in the container 15 changes due to the vertical movement of the movable portion 23. As a result, since the force (pressure) applied in the thickness direction of the
なお、ピストン機構部のサイズや材質、構造は、図示した例には限られない。容器１５のサイズ、想定される外力、媒質１６に対して付与したい圧力等を考慮して、可動部２３の断面積やシリンダ２５の内径等が設定される。また、ピストン機構部における可動部２３の動作によって、効率良く媒質１６に対する圧力変動を付与するためには、容器１５、可動部２３、シリンダ２５等には高い剛性が必要である。したがって、要求される剛性を確保するために、適した材質を選択する。なお、このような材質としては、例えば、金属やプラスチック材を選択することができ、適切な厚みで設計される。 The size, material, and structure of the piston mechanism are not limited to the illustrated example. Considering the size of the container 15, the assumed external force, the pressure to be applied to the medium 16, and the like, the cross-sectional area of the movable portion 23, the inner diameter of the cylinder 25, and the like are set. Further, in order to efficiently apply pressure fluctuations to the medium 16 by the operation of the movable portion 23 in the piston mechanism portion, the container 15, the movable portion 23, the cylinder 25, and the like need to have high rigidity. Therefore, a suitable material is selected in order to ensure the required rigidity. In addition, as such a material, a metal and a plastic material can be selected, for example, and it designs by appropriate thickness.
また、媒質１６は、前述した通り、特に限定されないが、シール部材２７によってシールがしやすく、ピストン機構部における摩耗や、可動部２３の動作に対して効率良く圧力変動するものが望ましい。例えば、体積圧縮率が低く、適度な粘性と潤滑性を有する絶縁性のオイルを用いることが望ましい。 Further, as described above, the medium 16 is not particularly limited. However, it is desirable that the medium 16 is easily sealed by the seal member 27 and is capable of efficiently changing the pressure with respect to wear in the piston mechanism portion and the operation of the movable portion 23. For example, it is desirable to use insulating oil having a low volumetric compressibility and appropriate viscosity and lubricity.
また、容器１５の底面に振動発電体１を配置するのではなく、可動部２３の先端側に設けても良く、容器１５内に設けられた他の構造物等に設けても良い。また、ピストン構造部は、容器１５の上方ではなく、側面や底面など、いずれの方向に設けても良く、また、複数個所に設けても良い。
Further, the
このように、積層発電装置１０ａによっても、積層発電装置１０と同様に、容器１５に加わる外力によって、発電出力を得ることができる。なお、容器１５全体が振動する場合であっても、容器１５や支持部材２等を介して振動発電体１を振動させることができるため、振動発電体１を発電させることができる。
As described above, the laminated power generation apparatus 10 a can obtain a power generation output by the external force applied to the container 15, similarly to the laminated power generation apparatus 10. Even when the entire container 15 vibrates, the
＜積層発電装置の実施形態３＞
図７に示す積層発電装置１０ｂは、タイヤ・ホイール組立体を容器１５として用いたものである。すなわち、タイヤ１５ａとホイール１８で囲まれた密閉空間の内部に複数の振動発電体１で構成される積層体が配置されたものである。タイヤ１５ａとしては、図示したような自動車用のタイヤであっても良く、自転車やバイクのタイヤであっても良い。
<Embodiment 3 of laminated power generator>
A laminated power generation apparatus 10 b shown in FIG. 7 uses a tire / wheel assembly as a container 15. That is, the laminated body comprised by the some vibration electric
ホイール１８の外周面側には、振動発電体１と支持部材２とが積層されて配置される。図７（ａ）に示すように、振動発電体１は、ホイール１８の外周方向に沿って湾曲して積層され、支持部材２は、ホイール１８の外周方向に沿って所定の間隔で配置される。積層されるそれぞれの振動発電体１同士の間には支持部材２が介在されることによって空間が形成され、その空間には媒質１６が満たされる。また、図７（ｂ）に示すように、支持部材２は、タイヤ１５ａの幅方向においては、振動発電体１の両端部近傍に設けられる。なお、媒質１６は、一般的には空気であるが、窒素ガスでもよい。また、図７に示す積層発電装置１０ｂでは、複数の振動発電体１を積層した構成で積層発電装置１０を構成しているが、本発明の積層発電装置１０は複数の振動発電体１を用いて積層するという構成に限定されるものではない。例えば、１つの帯状の振動発電体１をホイール１８の外周にロール状に複数回巻きつけることによって積層する構成としてもよい。この場合にも、ホイール１８の外周に複数回巻きつけることによって積層される振動発電体１の層間に支持部材２を介在させることによって、振動発電体１の層間に空間を形成し、その空間に媒質１６を満たすことができる。
On the outer peripheral surface side of the wheel 18, the
タイヤ１５ａが回転すると（図中矢印Ｊ）、路面と接触する部分では、タイヤ１５ａが大きな変形を受ける。したがって、タイヤ１５ａおよびホイール１８とで囲まれた密閉容器内の媒質１６は、前述した容器１５の場合と同様に、外力による圧力変動を受ける。したがって、この媒質１６の圧力変動によって、各振動発電体１に付与される力（圧力）が変化して、効率よく発電することができる。
When the tire 15a rotates (arrow J in the figure), the tire 15a undergoes a large deformation at a portion in contact with the road surface. Therefore, the medium 16 in the sealed container surrounded by the tire 15a and the wheel 18 is subjected to pressure fluctuation due to external force, as in the case of the container 15 described above. Therefore, the force (pressure) applied to each
また、自動車の走行中には、タイヤ１５ａ自体の回転による振動や、路面状況に応じた振動が発生する。したがって、自動車の走行中でのタイヤ１５ａとホイール１８の回転に付随した振動が、支持部材２などを介して振動発電体１に伝達されることによっても発電が行われる。例えば、振動発電体１に振動が伝達されると、支持部材２を支点として、支持部材２と接合する部位以外の振動発電体１の部位が撓み変形をすることによって、非接合部９において電極５ｂとエレクトレット誘電体３との接触および剥離を繰り返させて発電を得ることができる。
Further, during the traveling of the automobile, vibration due to rotation of the tire 15a itself and vibration according to the road surface condition are generated. Therefore, power generation is also performed by transmitting the vibration accompanying the rotation of the tire 15a and the wheel 18 during traveling of the automobile to the
また、タイヤ１５ａの回転に伴い、タイヤ１５ａとホイール１８とで囲まれた密閉空間内には、タイヤ１５ａやホイール１８の回転運動に対して相対的に回転方向とは逆向きの媒質１６の流れ（気流）が発生する。特にタイヤ１５ａの回転速度が変化する際に、媒質１６の大きな流れ（気流）が発生しやすい。したがって、積層された振動発電体１同士の間に気流が発生する。この気流によって、振動発電体１同士の間に渦流（カルマン渦）を発生させ、この渦流によって振動発電体１を振動・変形させて、発電を行うこともできる。
As the tire 15a rotates, the flow of the medium 16 in the sealed space surrounded by the tire 15a and the wheel 18 is relatively opposite to the rotational direction relative to the rotational motion of the tire 15a and the wheel 18. (Airflow) is generated. In particular, when the rotation speed of the tire 15a changes, a large flow (airflow) of the medium 16 is likely to occur. Accordingly, an air flow is generated between the stacked
＜発電システムの実施形態１＞
次に、前述した積層発電装置を用いた発電システムの構成について説明する。なお、以下の例では、振動発電体１を用いた積層発電装置１０を適用した例を示すが、他の積層発電装置を用いてもよい。なお、以下の図において、支持部材２および振動発電体１の詳細な構造については図示を省略する。
<
Next, a configuration of a power generation system using the above-described stacked power generation apparatus will be described. In the following example, an example in which the laminated power generator 10 using the
図８に示す発電システム２０は、積層発電装置１０を構成する複数の振動発電体１のそれぞれについて、同一の方向に外力を受けた際に、正極性となる電極同士および負極性となる電極同士が、それぞれ電気的に接続される。このようにして構成された電気回路は、一つの整流回路１７に接続される。整流回路１７は、例えば４つのダイオードを組み合わせた全波整流回路が用いるのが好ましいが、１つのダイオードによる半波整流回路を用いることもできる。ダイオードとしては、順方向の抵抗が小さく、逆方向の抵抗が大きく、かつ、時間応答速度が速く、ロスの少ないものが望ましい。整流回路１７は、振動発電体１からの出力電圧である交流電圧を直流電圧に変換する。
The power generation system 20 shown in FIG. 8 has positive and negative electrodes when external forces are received in the same direction for each of the plurality of
整流回路１７は、蓄電回路１９と接続される。蓄電回路１９は、コンデンサや充電可能なバッテリーなどの蓄電部とスイッチなどから構成される。蓄電回路１９は整流回路１７で整流された出力電圧を蓄電する。なお、コンデンサあるいはバッテリーは、充電状態での漏れ電流が小さく、充電ロスの小さなものが望ましい。
The
ここで、それぞれの振動発電体１の電極に誘起される電荷の極性は、外力または振動によって与えられた振動発電体の変形状態や変形方向（圧縮方向や伸長方向）で決まる。したがって、振動発電体１の発電出力電圧は交流電圧となる。この際、積層発電装置１０に与えられる外力または振動に対して、それぞれの振動発電体１の発電出力の極性と位相とが概ね一致する場合には、発電システム２０のように、各振動発電体１の電極同士を発電出力の極性を揃えて並列に接続することができる。
Here, the polarity of the charge induced in the electrode of each vibration
このようにすることで、各振動発電体１が極性を合わせるようにして並列に接続された回路に１つの整流回路１７を接続することができる。したがって、整流回路１７の数を減らして、発電システム２０の構成を簡略化できるとともに、整流損失を低減させることができる。
By doing in this way, the one
＜発電システムの実施形態２＞
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、発電システム２０と同様の機能を奏する構成については図８と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
<
Next, another embodiment will be described. In the following description, components having the same functions as those of the power generation system 20 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
図９に示す発電システム２０ａは、積層発電装置１０を構成する複数の振動発電体１に対して、それぞれ整流回路１７が接続される。また、それぞれの整流回路１７の出力電圧の極性が揃うように、各整流回路１７同士が接続される。さらに、各整流回路１７が接続された回路に、蓄電回路１９が接続される。
In the power generation system 20 a illustrated in FIG. 9, the
前述したように、積層発電装置１０に与えられる外力等に対して、それぞれの振動発電体１の発電出力の極性と位相とが概ね一致する場合には、発電システム２０のように、各振動発電体１の電極同士を発電出力の極性を揃えて並列に接続することができる。しかし、積層発電装置１０に与えられる外力等に対して、各振動発電体１の発電出力の極性や位相が一致しない場合に発電システム２０のような回路を構成すると、各振動発電体１の発電出力が互いに打ち消し合い、積層発電装置全体の発電出力を著しく低下させる。
As described above, when the polarity and phase of the power generation output of each
このような場合には、発電システム２０ａのように、各振動発電体１に対してそれぞれ整流回路１７を接続して直流電圧に変換し、直流電圧変換後の極性を合わせるように各整流回路１７を並列に接続することで、上述したような発電出力の打ち消し合いを防止することができる。
In such a case, as in the power generation system 20a, each
＜発電システムの実施形態３＞
図１０（ａ）に示す発電システム２０ｂは、第１の蓄電回路である蓄電回路１９ａと、第２の蓄電回路である蓄電回路１９ｂとを用い、蓄電回路１９ａ、１９ｂの間に直流電圧コンバータ２１が接続される。
<Embodiment 3 of power generation system>
A power generation system 20b shown in FIG. 10A uses a power storage circuit 19a that is a first power storage circuit and a power storage circuit 19b that is a second power storage circuit, and a DC voltage converter 21 between the power storage circuits 19a and 19b. Is connected.
蓄電回路１９ａは、整流回路１７で直流となった直流電圧を蓄電する。直流電圧コンバータ２１は、蓄電回路１９ａに蓄電された直流電圧を、所定の直流電圧に変換する。このようにして所定の電圧となった直流電圧を、蓄電回路１９ｂで蓄電する。
The power storage circuit 19 a stores the direct current voltage that is changed to direct current by the
通常、積層発電装置１０によって発電された発電出力は、他の外部回路を駆動するために用いられる。したがって、外部回路を駆動するために必要な電圧に変換する必要がある。発電システム２０ｂでは、接続される外部回路の駆動電圧に変換した後、蓄電回路１９ｂに蓄電されるため、蓄電回路１９ｂによって外部回路を駆動することができる。 Usually, the power generation output generated by the stacked power generation apparatus 10 is used to drive other external circuits. Therefore, it is necessary to convert the voltage into a voltage necessary for driving the external circuit. In the power generation system 20b, since it is stored in the power storage circuit 19b after being converted to the drive voltage of the connected external circuit, the external circuit can be driven by the power storage circuit 19b.
なお、このような回路としては、図１０（ｂ）に示した発電システム２０ｃのように、それぞれの振動発電体１に整流回路１７を接続したものにも適用可能である。この場合には、各整流回路１７の出力電圧の極性を揃えるように並列に接続して、蓄電回路１９ａに接続すればよい。
In addition, as such a circuit, it is applicable also to what connected the
＜本発明の積層発電装置の用途等＞
本発明の積層発電装置は、例えば、道路面の下や橋梁、高速道路等に設置される防音壁、鉄道のレールや枕木部などの車両等が通行することで振動する対象物等へ設置することができる。この際、得られた電力によって、振動対象物の周囲の状態（温度、湿度、明るさ、振動加速度、歪、変位、風速、車両の通行速度や重量など）を感知し、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を有線または無線によって送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。
<Uses of laminated power generation apparatus of the present invention>
The laminated power generation apparatus of the present invention is installed on an object that vibrates when a vehicle such as a noise barrier installed on a road surface, a bridge, a highway, or the like, a railroad rail, a sleeper, or the like passes. be able to. At this time, the obtained electric power senses the surrounding conditions (temperature, humidity, brightness, vibration acceleration, distortion, displacement, wind speed, vehicle speed and weight, etc.) of the vibration object, and drives the sensor for measurement. Can be made. Further, it can be used as a power source for an information collecting system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor by wire or wireless.
また、得られる電力が大きい場合には、道路等の照明や信号機の補助電源や、スマートグリッド構想での分散電源の一つとして使用することもできる。また、道路等において、車両や人が通行した際の振動によって発電させ、これによって車両や人が通過したという情報と周囲の明るさを感知させてもよい。この場合、周囲が暗い場合にのみ、貯蔵していた電力を利用して車両や人の前方の照明や、案内板、誘導灯等を点灯させることもできる。 Moreover, when the electric power obtained is large, it can also be used as one of distributed power sources for lighting such as roads, auxiliary power sources for traffic lights, and smart grid concepts. In addition, on a road or the like, power may be generated by vibration when a vehicle or a person passes, thereby sensing information that the vehicle or person has passed and ambient brightness. In this case, only when the surroundings are dark, the stored power can be used to light the front of the vehicle or person, the guide plate, the guide light, and the like.
また、本発明の積層発電装置は、それ自体が振動等の外力変化を検知するセンサとして用いることもできる。例えば、敷地や通路などに積層発電装置を設置し、不審人物が侵入した際の振動で発電させ、不審人物侵入情報を送信するセキュリティシステムに使用することもできる。 Moreover, the laminated power generation device of the present invention can itself be used as a sensor for detecting a change in external force such as vibration. For example, it can be used in a security system in which a laminated power generation apparatus is installed on a site, a passage, or the like, generates power by vibration when a suspicious person enters, and transmits suspicious person intrusion information.
また、本発明は、車両や航空機、人、動物などのそれ自体が振動する移動体に適用することもできる。例えば、自動車の車体やサスペンションなどに積層発電装置を設置し、発電した電力で、各種センサを駆動させることもできる。また、得られる電力が大きい場合には、自動車の二次電池への補助充電用の電源としても使用できる。同様に、鉄道車両の車体、車両内部、車輪、ダンパー部、サスペンションなどに適用し、各種センサを駆動させて車両各部の健全性を監視するシステム用の電源、車内照明、非常灯、広告用表示パネル等の（補助）電源として使用することもできる。 Further, the present invention can also be applied to a moving body that itself vibrates, such as a vehicle, an aircraft, a person, or an animal. For example, a laminated power generation device can be installed on the body or suspension of an automobile, and various sensors can be driven by the generated power. Moreover, when the electric power obtained is large, it can also be used as a power source for auxiliary charging to a secondary battery of an automobile. Similarly, it is applied to the body of a railway vehicle, the inside of a vehicle, wheels, dampers, suspensions, etc., and power for systems that monitor various parts of the vehicle by driving various sensors, interior lighting, emergency lights, advertising displays It can also be used as an (auxiliary) power source for panels and the like.
また、車両等の座席に積層発電装置を設置し、人が着座した際または着座中の振動によって発電させ、人の着座を検知し、運転席や操縦席に情報を知らせるシステムのセンサおよび電源として使用することもできる。 As a sensor and power source for a system that installs a laminated power generator in a seat of a vehicle, etc., generates electricity by vibration when a person is seated or while seated, detects a person's seating, and informs the driver's seat or cockpit It can also be used.
また、ビルや工場、住宅等の建築構造物あるいは建築構造物に内包される構造物に本発明の積層発電装置を適用することもできる。例えば、上述の建築構造物は、地面の振動、風の影響、内部の人の移動、内部に設置された機械装置（例えば、モータなどの回転機や工場内の生産設備、エレベータやエスカレータなどの昇降機、空調ファンなど）が作動する際の振動等を受けて、それ自体が振動する。したがって、このような振動を受けやすい部位に積層発電装置を設置して発電させ、非常用電源や各種センサや通信用電源等の駆動電源として使用することもできる。 The laminated power generator of the present invention can also be applied to a building structure such as a building, factory, or house, or a structure included in a building structure. For example, the above-mentioned building structure includes the vibration of the ground, the influence of wind, the movement of people inside, the mechanical devices installed inside (for example, rotating machines such as motors, production equipment in factories, elevators and escalators, etc. In response to vibration when an elevator, an air conditioning fan, etc.) are operating, it itself vibrates. Therefore, it is also possible to install a laminated power generator in a site that is susceptible to such vibration and generate electric power, and use it as a driving power source such as an emergency power source, various sensors, or a communication power source.
また、本発明の積層発電装置を、パソコンや携帯電話、リモコンなどの携帯用電子機器や、タッチパネルやキーボード、プッシュボタンなどの入力装置にも適用することができる。例えば、パソコンや携帯電話などの携帯用電子機器の筐体に積層発電装置を設置し、それらの機器の運搬時や使用時の振動によって発電させ、二次電池への補助充電用電源等に用いることもできる。また、入力装置の振動によって発電させ、入力情報を親局等に送信するシステムの電源としても使用することができる。 Further, the laminated power generation device of the present invention can be applied to portable electronic devices such as a personal computer, a mobile phone, and a remote controller, and input devices such as a touch panel, a keyboard, and a push button. For example, a laminated power generation device is installed in the case of a portable electronic device such as a personal computer or a mobile phone, and the power is generated by vibration during transportation or use of the device and used as an auxiliary charging power source for a secondary battery. You can also. It can also be used as a power source for a system that generates power by vibration of an input device and transmits input information to a master station or the like.
また、例えば、屋外の常時強風が得られる場所や空調ダクト内、排気ダクト内、トンネル内などの風が得られる場所や、自転車、バイク、自動車、鉄道車両などによる風が得られる場所や、電柱、信号機、道路標識、ガードレールなどの風が得られる場所へ、本発明の積層発電装置を適用することもできる。この場合には、積層発電装置に直接風を当てることによって積層発電装置に外力、振動を作用させて発電させてもよいし、積層発電装置の設置対象物が風を受けて振動し、その際の設置対象物の振動を積層発電装置に付与する構造として発電を得てもよい。そこで得られた積層発電装置からの電力によって、周囲の状態を感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。また、道路上、道路脇、トンネル内や工事現場などに位置表示や注意喚起等を含む情報伝達の目的で設置される発光標識の電源として用いることもできる。 In addition, for example, places where outdoor strong winds can be obtained, places where air can be obtained such as in air conditioning ducts, exhaust ducts, tunnels, places where wind can be obtained from bicycles, motorcycles, automobiles, railway vehicles, etc. The laminated power generator of the present invention can also be applied to places where wind is obtained such as traffic lights, road signs, guardrails and the like. In this case, it is possible to apply external force and vibration to the laminated power generator by directly applying wind to the laminated power generator, or the installation target of the laminated power generator vibrates by receiving wind. Power generation may be obtained as a structure that imparts vibration of the installation object to the laminated power generation apparatus. The sensor for sensing and measuring the surrounding state can be driven by the electric power from the laminated power generation apparatus obtained there. Further, it can be used as a power source for an information collection system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor. It can also be used as a power source for light-emitting signs installed on the road, on the side of the road, in tunnels, on construction sites, etc. for the purpose of information transmission including position indication and alerting.
また、例えば、河川、工業用水、農業用水、下水、水道水などの水流のある場所や、排水管内、配水管内などに本発明の積層発電装置を設置することもできる。この場合には、積層発電装置に直接水流を当てることによって積層発電装置に外力、振動を作用させて発電させてもよいし、積層発電装置の設置対象物が水流を受けて振動し、その際の設置対象物の振動を積層発電装置に付与する構造として発電を得てもよい。そこで得られた積層発電装置からの電力によって、水や配管の温度、流量、配管の振動加速度、水流周囲の温度、湿度、明るさ、風速などの気象情報などを感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。 Further, for example, the laminated power generation apparatus of the present invention can be installed in a place with a water flow such as a river, industrial water, agricultural water, sewage, tap water, a drain pipe, a water pipe, or the like. In this case, it is possible to apply external force and vibration to the laminated power generation apparatus by directly applying a water flow to the laminated power generation apparatus, or the installation target of the laminated power generation apparatus may vibrate in response to the water flow. Power generation may be obtained as a structure that imparts vibration of the installation object to the laminated power generation apparatus. Drive the sensor that senses and measures water and piping temperature, flow rate, piping vibration acceleration, temperature around the water current, weather information such as humidity, brightness, and wind speed with the power from the laminated power generator be able to. Further, it can be used as a power source for an information collection system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor.
また、例えば、防波堤や海岸、岸壁、ブイ、船舶等の波力を受ける場所や、潮力や海流が大きな海底部や海中部などに本発明の積層発電装置を適用することもできる。この場合には、積層発電装置に直接波力を作用させることによって積層発電装置に外力、振動を付与して発電させてもよいし、積層発電装置の設置対象物が波力を受けて振動し、その際の設置対象物の振動を積層発電装置に付与する構造として発電を得てもよい。そこで得られた積層発電装置からの電力によって、海水温、海流の流速や方向、波高さ、海上や海岸周辺の温度、湿度、明るさ、風速などの気象情報などを感知、計測するセンサを駆動させることができる。また、センサで得られた情報を送信する情報収集システムや監視システムの電源として使用することができる。さらに、養殖場などで利用する電源やブイや灯台などに搭載される発光標識等の電源として適用することもできる。 Further, for example, the laminated power generation apparatus of the present invention can be applied to a place receiving wave power, such as a breakwater, a coast, a quay, a buoy, a ship, or the like, a seabed portion or a submarine portion having a large tidal power or current. In this case, it is possible to apply external force and vibration to the laminated power generation device by directly applying wave power to the laminated power generation device, or the installation target of the laminated power generation device may vibrate in response to the wave power. In addition, power generation may be obtained as a structure that imparts vibration of the installation target object to the laminated power generation apparatus. Using the power from the laminated power generator, the sensor that senses and measures seawater temperature, current velocity and direction, wave height, sea and coastal temperature, humidity, brightness, wind speed, etc. is driven. Can be made. Further, it can be used as a power source for an information collection system or a monitoring system that transmits information obtained by a sensor. Furthermore, it can also be applied as a power source for use in aquaculture farms or as a power source for luminous signs mounted on buoys, lighthouses, and the like.
また、野営活動や、停電時等の電力を得にくい環境や状態に対する非常用電源としても適用することができる。 It can also be applied as an emergency power source for camp activities and environments and conditions where it is difficult to obtain power during power outages.
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
例えば、前述の積層発電装置には、発電体としてエレクトレット誘電体３を用いた振動発電体１を用いた例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、外力を受けて発電するものであれば、前述の振動発電体１ではなく、圧電素子等を発電体として用いることもできる。一般的な圧電素子としては、例えば、チタン酸バリウム、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスバリウムなどといった圧電性セラミックスや、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）、石英などの圧電性単結晶や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に代表される高分子系の圧電フィルムまたは圧電シートなどを発電体として適用することができる。
For example, although the example using the
また、前述した各実施形態で示したそれぞれの積層発電装置は、複数の振動発電体を積層して容器１５に収容したものであったが、本発明はこれに限られない。例えば、図１１（ａ）に示すように、１枚の振動発電体１を交互に折り畳んで積層し、これを容器１５内に収容して積層発電装置１２を構成することもできる。積層発電装置１２は、折り返された各層の振動発電体１の間に、部分的に支持部材２が設けられ、支持部材２と各層の振動発電体１が接合される。また、容器１５内および各層の振動発電体１同士の間の空間には、媒質１６が充填される。
Moreover, although each laminated power generator shown in each of the above-described embodiments has a plurality of vibration power generators stacked and accommodated in the container 15, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11A, the laminated power generation apparatus 12 can be configured by alternately folding and laminating one vibration
また、図１１（ｂ）に示した積層発電装置１２ａのように、１枚の振動発電体１を芯材１４に複数周巻付けることで振動発電体１を積層し、これを容器１５内に収容して積層発電装置１２aを構成することもできる。この場合にも、複数周巻き付けて積層される振動発電体１の層間に支持部材２を部分的に介在させることによって、振動発電体１の層間に空間を形成することができる。したがって、容器１５内および各層の振動発電体１同士の間の空間に媒質１６を充填させることができる。また、図１１（ｂ）は、芯材１４を用いた実施形態であるが、芯材１４を用いずに空芯とし、空芯部に媒質１６が満たされていてもよい。このように、１枚の振動発電体１を複数層に積層した積層発電装置１２、１２ａによっても、前述した他の積層発電装置と同様の効果を得ることができる。なお、積層発電装置１２、１２ａの積層数（折り畳み回数や、巻付け回数）は、図示した例に限られず、適宜設計することができる。
Moreover, like the laminated power generation device 12a shown in FIG. 11B, the vibration
１、１ａ、１ｂ………振動発電体
２………支持部材
３、３ａ………エレクトレット誘電体
４………空孔
５ａ、５ｂ………電極
６………導体層
７………接合部
８………樹脂層
９………非接合部
１０、１０ａ、１０ｂ………積層発電装置
１１………接触部
１２、１２ａ………積層発電装置
１３………シール部材
１３ａ………シール部
１４………芯材
１５………容器
１５ａ………タイヤ
１６………媒質
１７………整流回路
１８………ホイール
１９、１９ａ、１９ｂ………蓄電回路
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ………発電システム
２１………直流電圧コンバータ
２３………可動部
２５………シリンダ
２７………シール部材
２９………振動板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数層の前記振動発電体の間に配置される支持部材と、
前記複数層の前記振動発電体を収容する容器と、
を具備し、
前記エレクトレット誘電体および前記電極は、いずれも可撓性を有し、前記エレクトレット誘電体と、少なくとも一方の前記電極との間には、部分的に接合部が設けられ、少なくとも一部の前記接合部を介して、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接合され、前記接合部以外の部位が、互いに接合されない非接合部となり、前記非接合部の少なくとも一部において、前記エレクトレット誘電体と前記電極との厚み方向の距離を変化させることが可能であり、
前記支持部材は、前記振動発電体同士の間に間隔をあけて配置され、
前記振動発電体同士の間の前記支持部材が配置されていない部分には空間が形成され、
前記容器内および前記振動発電体間の空間には媒質が満たされ、
前記容器内の媒質の圧力変化により、前記エレクトレット誘電体と前記電極とが接触と剥離とを繰り返すことを特徴とする積層発電装置。 A vibration generator member which have a pair of electrodes disposed so as to sandwich said electret dielectric electret dielectric holding a charge,
A support member disposed between the vibration power generators of a plurality of layers;
A container for accommodating the multiple layers of the vibration power generator;
Comprising
The electret dielectric and the electrode are both flexible, and a joint portion is partially provided between the electret dielectric and at least one of the electrodes, and at least a part of the joint The electret dielectric and the electrode are joined via a portion, and portions other than the joined portion become non-joined portions that are not joined to each other, and at least a part of the non-joined portion, the electret dielectric and the electrode possible to change the distance in the thickness direction of the der it is,
The support member is disposed with an interval between the vibration power generators,
A space is formed in a portion where the support member between the vibration power generators is not disposed,
The space between the container and the vibration power generator is filled with a medium,
The pressure changes of the medium in the container, the laminated power generator and said electret dielectric and the electrode is characterized that you repeating the peeling contact.
前記可動部の動きによって、前記容器内の媒質の圧力が変化することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層発電装置。 The container has a movable part that transmits a force from the outside to the medium in the container,
The laminated power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure of the medium in the container changes according to the movement of the movable part.
前記支持部材を介して積層された前記振動発電体は、前記タイヤ・ホイール組立体の内部に設置され、
前記タイヤ・ホイール組立体の回転に起因する前記タイヤ・ホイール組立体内部の媒質の圧力変化によって、前記振動発電体が発電することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層発電装置。 The container is a tire and wheel assembly,
The vibration power generator stacked via the support member is installed inside the tire / wheel assembly,
The said vibration electric power generation body is generated with the pressure change of the medium inside the said tire and wheel assembly resulting from rotation of the said tire and wheel assembly, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Stacked power generator.
前記支持部材は、前記タイヤ・ホイールの外周方向に沿って所定の間隔で配置されることを特徴とする請求項５記載の積層発電装置。The laminated power generator according to claim 5, wherein the support members are arranged at predetermined intervals along an outer circumferential direction of the tire / wheel.
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