振动型发电装置、电源模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及具备静电感应型发电元件的振动型发电装置、W及具备该振动型发电 装置的电源模块。
【背景技术】
[0002] W往，作为将基于振动的动能转换为电能的能量转换元件，例如有专利文献1中 记载的具备驻极体巧lectret)的静电感应型转换元件。该静电感应型转换元件具备相向 配置的第1导体和第2导体，W及配置于第1导体的驻极体。第2导体W能够相对于第1 导体作相对运动的方式被弹黃等弹性构件支承，具有来源于弹黃常数等的固有的机械谐振 频率。
[0003] 根据上述静电感应型转换元件，当由于振动，第2导体相对于第1导体作相对运动 时，注入至驻极体的电荷使第2导体产生感应电荷而进行发电。所W，如果使用上述静电感 应型转换元件，则能够实现利用环境中的振动而进行发电的振动型发电装置。根据该振动 型发电装置，在静电感应型转换元件所具备的第2导体固有的机械谐振频率附近，该第2导 体的动能变得较大、发电量较大。
[0004] 现有技术文献 [000引专利文献
[0006] 专利文献1:日本专利特开2006-180450号公报
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的技术问题
[0008] 但是，根据上述振动型发电装置，当静电感应型转换元件所具备的第2导体的振 动频率在该第2导体固有的机械谐振频率附近时，第2导体的动能降低，不一定能获得足够 的发电量。
[0009] 于是，本发明提供一种在宽广的振动频率范围内能将动能转换为电能而进行发电 的振动型发电装置和电源模块。
[0010] 解决技术问题所采用的技术方案
[0011] 本发明提供具有W下[1]~[13]的结构的振动型发电装置和电源模块。
[0012] [1] 一种振动型发电装置，其具备；多个静电感应型发电元件，和将上述多个静电 感应型发电元件的各发电输出进行合成的合成部。
[001引 凹如山所述的振动型发电装置，其中，上述多个静电感应型发电元件由具有彼 此不同的谐振频率的多个静电感应型发电元件构成。
[0014]閒如山所述的振动型发电装置，其中，上述多个静电感应型发电元件由具有彼 此相同的谐振频率的多个静电感应型发电元件构成。
[001引[句如山所述的振动型发电装置，其中，上述多个静电感应型发电元件由至少3 个静电感应型发电元件构成，该至少3个静电感应型发电元件包括具有彼此相同的谐振频 率的组合和具有彼此不同的谐振频率的组合。
[001引 閒如山~W中任一项所述的振动型发电装置，其中，上述多个静电感应型发 电元件分别具备；固定电极，W能够相对于上述固定电极作相对运动的方式相向配置的可 动电极，和在与上述固定电极相向的上述可动电极的一面、或在与上述可动电极相向的上 述固定电极的一面配置的驻极体。
[0017] [6]如山~閒中任一项所述的振动型发电装置，其中，上述合成部具备将上述 多个静电感应型发电元件的发电输出进行整流的多个整流电路，上述多个整流电路的输出 部相互并联连接。
[001引[7]如[6]所述的振动型发电装置，其中，上述多个整流电路分别具备用于抑制该 整流电路的输出电流的逆流的肖特基势垒二极管。
[001引閒如[6]或[7]所述的振动型发电装置，其中，上述多个整流电路分别为全波整 流电路。
[0020] [9]如閒~巧]中任一项所述的振动型发电装置，其中，上述驻极体是在使用含 氣聚合物的树脂膜中注入电荷而得的。
[0021] [10]如[9]所述的振动型发电装置，其中，上述含氣聚合物是主链具有脂肪族环 的含氣聚合物（a)或该含氣聚合物（a)的衍生物（a')。
[002引[山如[10]所述的振动型发电装置，其中，上述含氣聚合物（a)具有反应性官能 团。
[002引[切如[10]所述的振动型发电装置，其中，上述含氣聚合物（a)的衍生物（a')包 括具有反应性官能团的含氣聚合物（a)与具有氨基的硅烷偶联剂的混合物或反应生成物。
[0024][切一种电源模块，其具备：上述山~[切中任一项所述的振动型发电装置， 将上述振动型发电装置的发电输出平滑化的平滑部，和将由上述平滑部进行平滑化后的上 述发电输出电压转换成所需电压的电压转换部。
[00幼发明的效果
[0026] 根据本发明的振动型发电装置和电源模块，能够在宽广的振动频率范围内将动能 转换为电能而进行发电。
【附图说明】
[0027] 图1是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置的结构的一例的电路图。
[0028] 图2是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置具备的静电感应型转换元件 的结构的一例的立体图。
[0029] 图3是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置具备的静电感应型转换元件 的发电功率的频率特性的一例的波形图。
[0030] 图4是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置具备的静电感应型转换元件 的发电输出（电压）的一例的波形图。
[0031] 图5是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置具备的肖特基势垒二极管的 反向电流特性的一例的波形图。
[0032] 图6是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置的发电功率的频率特性的一 例的波形图。
[0033] 图7是表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置的变形例的电路图。
[0034] 图8是表示本发明的第2实施方式的电源模块的结构的一例的框图。
【具体实施方式】
[00对[第1实施方式]
[0036](结构的说明）
[0037] 图1表示本发明的第1实施方式的振动型发电装置100的结构的一例。
[003引振动型发电装置100具备多个静电感应型发电元件1101，1102,…110。(n是2W上 的自然数），和将上述多个静电感应型发电元件的各发电输出进行合成的合成部120。静电 感应型转换元件1101，1102,…110。具有彼此不同的机械谐振频率化1，化2,…化。，将由后述 的图2示出的可动基板112和可动电极114构成的可动构件的动能通过静电感应转换成电 能。
[0039] 另外，W下的说明中，"静电感应型转换元件110"表示多个静电感应型转换元件 110。11〇2, ???110。中的任意一个。此外，本实施方式中，"发电输出"表示电压、电流、功率中 的任一种。
[0040]图2表示静电感应型转换元件110的结构的一例。静电感应型转换元件110具备 固定基板111、可动基板112、固定电极113、可动电极114、和驻极体115。固定基板111和 可动基板112相向配置，可动基板112W能够相对于固定基板111作相对运动的方式由弹 性构件（例如弹黃）支承。本实施方式中，可动基板112W在与固定基板111保持一定间 隔的状态下能够沿一方向（图中的箭头方向）作往返运动的方式被支承。但是，在产生静 电感应的限度内，可动基板112可相对于固定基板111在任意方向上作相对运动。
[0041] 在与可动基板112相向的固定基板111的一面W-定的间距配置细片状的多个固 定电极113。多个固定电极113的长轴方向设定为与可动基板112的往返运动方向正交的 方向。在与固定基板111相向的可动基板112的一面，在与固定电极113相向的位置配置 有细片状的多个可动电极114。配置有可动电极114的可动基板112相对于配置有固定电 极113的固定基板111能够保持一定间隔并沿一方向作往返运动，所W可动电极114W能 够相对于固定电极113作相对运动的方式进行相向配置。在与多个可动电极114相向的多 个固定电极113的每一面上配置驻极体115。
[0042] 由可动基板112和可动电极114构成的可动构件（无标号）具有固有的机械谐振 频率化。该机械谐振频率化可通过调整上述可动构件的质量、支承该可动构件的弹性构 件（例如弹黃）的弹性系数（例如弹黃常数）等来设定。图1示出的静电感应型转换元件 110。11〇2, ???110。所具有的机械谐振频率打。打2,…打。对应于上述可动构件的机械谐振频 率化，通过调整例如图2示出的可动基板112的质量、或支承可动基板112的弹性构件（未 图示）的弹性系数等，将机械谐振频率化1，化2,…化。设定为彼此不同的值。作为一例，如 果将具有后述的图3(a)示出的频率特性（机械谐振频率30Hz)的静电感应型转换元件的、 支承可动基板的弹黃的长度或直径增加30%左右，则可得到具有图3(b)示出的机械谐振 频率20化的静电感应型转换元件。此外，例如通过设置用于使弹黃的伸缩运动衰减的阻巧 器，设置该阻巧器的衰减系数，从而也能够调整各机械谐振频率下的谐振的Q值。
[004引能将静电感应型转换元件1101，1102,…110。所具有的机械谐振频率化。化2,… 化2设定为例如环境中存在的任意的振动的频率。作为环境中存在的振动的一例，可列举在1~10化左右的频带存在的高层大楼的振动、在2~4化左右的频带存在的由行人往来引 起的振动、在4~20化左右的频带存在的空调的室外机（压缩机）的振动、在20~llOHz 左右的频域存在的管道配管送风机的振动、在30~110化左右的频域存在的汽车的振动 等。
[0044] 另外，固定电极113和可动电极114的各自的个数不一定是多个，也可W是单个。 此外，驻极体115可W不配置在图2示出的固定电极113上，而是配置在与固定电极113相 向的可动电极114上。
[0045] 驻极体115是通过注入正极性或负极性的电荷、在内部保持纯号电荷（独立的电 荷）的膜状的电荷保持介质。静电感应型转换元件110的发电输出随着驻极体115的表面 电荷密度升高而升高。本实施方式中，作为构成驻极体115的电荷保持介质，使用后述的树 脂膜（A)。籍此，驻极体115的表面电荷密度增高，作为静电感应型转换元件110的发电输 出，可得到例如120~200V左右的高电压。
[0046] 通常，构成驻极体的电荷保持介质使用绝缘材料，所W静电感应型转换元件的输 出阻抗极高，达到例如10M欧姆左右。因此，静电感应型转换元件110的输出电流微弱。所 W，通常静电感应型转换元件不适合于发电的用途。对于此，本实施方式中，作为形成驻极 体115的电荷保持介质，利用使用后述的含氣聚合物而得的树脂膜（A)，从而能够产生高电 压，所W能将静电感应型转换元件110用于发电。
[0047] 图3表示静电感应型转换元件110的发电输出（发电功率）的频率特性的一例。 图3(a)表示将机械谐振频率化设定为30化时的发电功率的频率特性的一例，图3(b)表 示将机械谐振频率化设定为20化时的发电功率的频率特性的一例。在任一例中，在机械 谐振频率化附近，静电感应型转换元件110的配置有可动电极114的可动基板112的动能 均增大，所W可得到较大的发电输出（发电功率）。
[004引返至图1进行说明。合成部120具备将多个静电感应型发电元件1101，1102,…110。 的发电输出进行整流的多个整流电路1201，1202,…120。。多个整流电路120