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振動発電器及びエレクトレット 新技術説明会

国内特許コード P190015934
整理番号 S2018-0956-N0
掲載日 2019年3月25日
出願番号 特願2018-159860
公開番号 特開2020-036423
出願日 平成30年8月29日(2018.8.29)
公開日 令和2年3月5日(2020.3.5)
発明者
  • 田中 有弥
  • 石井 久夫
  • 松浦 寛恭
出願人
  • 国立大学法人千葉大学
発明の名称 振動発電器及びエレクトレット 新技術説明会
発明の概要 【課題】本発明によれば、電荷を打ち込む工程が不要で、表面電荷密度を向上できるエレクトレット及びそのエレクトレットを用いて出力電力を大きくできる振動発電器を提供する。
【解決手段】エレクトレット電極に対向する対向電極を有する構成で誘導電荷を発生させ、エレクトレット電極又は対向電極を振動させることで、誘導電荷を移動させて発電する振動発電器であって、エレクトレット電極が、少なくとも第1の電極及び第1の極性分子を有し、第1の電極上に第1の極性分子が積層されたものとした。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要

より安心・安全な社会を実現するために、トリリオンセンサーユニバースの構築が提唱されている。そこで、種々のセンサーを駆動するために、光や熱、振動といった身の周りにある微小なエネルギーから電気エネルギーを得る環境発電技術が注目を集めている。現在、様々なエネルギー変換デバイスが提案されているが、特に運動エネルギーから電気エネルギーを得ることができる静電誘導型の振動発電器が有望視されている。振動発電器には、エレクトレット(半永久的に電気分極を保持する物質)が導入されている。エレクトレットは振動発電器の出力を決定する重要な材料であり、その表面電荷密度の向上と作製プロセスの簡略化が望まれている。

エレクトレットは誘電体に電荷を打ち込んだものであり、半永久的に静電場を発生させることができる材料のことである。このエレクトレットを作成するための代表的な方法として、コロナ放電法がある(例えば、特許文献1参照)。

コロナ放電法での、エレクトレットの作製について説明する。図1に示す直流コロナ放電装置400において、構造体10が形成された基板1を電極板41上に載置するとともに、電極針42を構造体10の電極板41と反対側の面の直上に配置し、電源40により高電圧を電極針42と電極板41との間に印加する。具体的には、室温において、10kVの電圧を電極針42と電極板41との間に30分間印加した。これにより、電極針42と構造体10との間の空気の絶縁破壊によるコロナ放電が生じ、構造体10を形成するエレクトレット膜の分子が分極し、電荷が集中して蓄積される。以上の工程を経てエレクトレットを作製していた。

エレクトレットに電荷を打ち込む方式として、コロナ放電法以外にも、電子線照射法、熱ポーリング法、接触充電法などの様々な荷電処理プロセスが採用されてきた。

産業上の利用分野

本発明は、電荷を打ち込む工程が不要で、表面電荷密度を向上できるエレクトレット及びそのエレクトレットを用いた振動発電器に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
エレクトレット電極に対向する対向電極を有する構成で誘導電荷を発生させ、前記エレクトレット電極又は前記対向電極を振動させることで、前記誘導電荷を移動させて発電する振動発電器であって、
前記エレクトレット電極が、少なくとも第1の電極及び第1の極性分子を有し、前記第1の電極上に前記第1の極性分子が積層されたことを特徴とする振動発電器。

【請求項2】
前記振動が、前記エレクトレット電極から前記対向電極の方向に対して、前記方向に振動する構成、又は、前記方向に対して垂直方向に振動する構成であることを特徴とする請求項1記載の振動発電器。

【請求項3】
前記対向電極が、少なくとも第2の電極及び第2の極性分子を有し、前記第2の電極上に前記第2の極性分子が積層されたことを特徴とする請求項1又は2記載の振動発電器。

【請求項4】
前記第1の極性分子又は前記第2の極性分子が、Al(7-Prq)3、OXD-7、Alq3、TPBi又はBCPを有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振動発電器。

【請求項5】
少なくとも基板及び第3の極性分子を有し、前記基板上に前記第3の極性分子が積層されたことを特徴とするエレクトレット。

【請求項6】
前記第3の極性分子が、Al(7-Prq)3、OXD-7、Alq3、TPBi又はBCPを有することを特徴とする請求項5記載のエレクトレット。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2018159860thum.jpg
出願権利状態 公開
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