ハイブリッド発電素子
【課題】従来のものよりも小型でありながら、効率よく発電することが可能なハイブリッド発電素子を得る。
【解決手段】ハイブリッド発電素子１００は、第１の絶縁体層１０と、支持部材１１と、第１の電極層１２と、圧電体層１３と、第２の電極層１４と、第２の絶縁体層１５と、磁石１６と、コイル１７と、を備えているものである。このハイブリッド発電素子１００においては、外力が磁石１６に作用すると、第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分が撓んで、磁石１６が揺動するように構成されている。該揺動により、磁石１６とコイル１７とで電磁誘導による発電を行うとともに、圧電体層１３の撓みによって生じる圧電効果による発電をも行う。
【解決手段】ハイブリッド発電素子１００は、第１の絶縁体層１０と、支持部材１１と、第１の電極層１２と、圧電体層１３と、第２の電極層１４と、第２の絶縁体層１５と、磁石１６と、コイル１７と、を備えているものである。このハイブリッド発電素子１００においては、外力が磁石１６に作用すると、第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分が撓んで、磁石１６が揺動するように構成されている。該揺動により、磁石１６とコイル１７とで電磁誘導による発電を行うとともに、圧電体層１３の撓みによって生じる圧電効果による発電をも行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体、磁石及びコイルを用いたハイブリッド発電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記非特許文献１に開示されているように、片持ち梁とした圧電体の先端部に磁石を設置するとともに、前記磁石の磁力の影響を受ける位置にコイルを設置し、振動などにより前記片持ち梁を揺動させることによって発電を行う発電素子が公知となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Bin Yang et al, Journal ofMicro/Nanolithography,MEMS and MOEMS Vol.9(2),023002 (Apr-Jun 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、環境問題から、あらゆるエネルギーから発電することができないかという観点で研究がなされている。このような観点から、上記非特許文献１に開示されている発電素子も開発されたと考えられ、上記非特許文献１の発電素子においては、外部からの振動を用いて、磁石とコイルとを用いた電磁誘導による発電と、圧電体としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いた圧電効果による発電とを行うことができる。しかしながら、上記非特許文献１の発電素子は、磁石とコイルとが分離した構造であるとともに、効率よく発電するには片持ち梁を長尺状にする必要があり、小型化することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来のものよりも小型でありながら、効率よく発電することが可能なハイブリッド発電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 本発明のハイブリッド発電素子は、可撓性を有した第１の絶縁体層と、第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、前記第１の絶縁体層上に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層上に形成された圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第２の電極層と、前記第２の電極層上に形成された第２の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の一方側の面の中央部、又は、前記第２の絶縁体層上の中央部に設けられた磁石と、前記第２の絶縁体層上、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えているものである。
【０００７】
上記（１）の構成のハイブリッド発電素子は、磁石が設けられた可撓性部分の周囲にコイルが設けられ、且つ、可撓性部分に圧電体層が設けられているので、電磁誘導による発電を行うための構造と圧電効果による発電を行うための構造とが一体化されているものである。したがって、上記（１）の構成によれば、従来のものよりも、小型化が可能であるとともに効率よく発電することが可能である。
【０００８】
（２） 上記（１）のハイブリッド発電素子においては、前記第１の絶縁体層、前記第１の電極層、前記圧電体層、前記第２の電極層、及び、前記第２の絶縁体層を備えた積層体が、中央部に貫通部を有しており、前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、前記両持ち梁構造の中央部に前記磁石が設けられていることが好ましい。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、両持ち梁構造によって磁石が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００１０】
（３） 上記（１）の構成とは別の観点として、本発明のハイブリッド発電素子は、可撓性を有した第１の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、前記第１の絶縁体層上に形成された環状の第１の電極層と、前記第１の電極層上に撓むことができるように形成された環状の圧電体層と、前記圧電体層上に形成された環状の第２の電極層と、前記第２の電極層上に形成された環状の第２の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の一方側の面又は他方側の面の中央部に設けられた磁石と、前記第２の絶縁体層上、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えているものであってもよい。
【００１１】
上記（３）の構成のハイブリッド発電素子は、磁石が設けられた可撓性部分の周囲にコイルが設けられ、且つ、可撓性部分に圧電体層が設けられているので、電磁誘導による発電を行うための構造と圧電効果による発電を行うための構造とが一体化されているものである。したがって、上記（３）の構成によれば、従来のものよりも、小型化が可能であるとともに効率よく発電することが可能である。
【００１２】
（４） 上記（３）のハイブリッド発電素子においては、前記第１の絶縁体層が中央部に貫通部を有しており、前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、前記両持ち梁構造の他方側の中央部に前記磁石が設けられていることが好ましい。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、両持ち梁構造によって磁石が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。特に、コイルが第２の絶縁体層上に設けられ、磁石が両持ち梁構造の他方側に設けられている場合には、コイルと磁石との位置が近いので、さらに僅かな振動でも電磁誘導による発電を効率よく行うことができる。
【００１４】
（５）上記（１）〜（４）のハイブリッド発電素子においては、前記圧電体層が、ポリフッ化ビニリデンなどの圧電ポリマーであることが好ましい。
【００１５】
ポリフッ化ビニリデン、Ｐ（ＶＤＦ/ＴｒＦＥ）、又はＶＤＦオリゴマーなどの圧電ポリマーはチタン酸ジルコン酸鉛に比べて柔軟な材料であるので、上記（５）の構成によれば、僅かな振動でも磁石が振動しやすくなるとともに、圧電体層も撓みやすくなることから、さらに効率よく電磁誘導による発電及び圧電効果による発電を行うことができる。
【００１６】
（６） 上記（１）〜（５）のハイブリッド発電素子においては、前記第１の絶縁体層と前記支持部材とが一体形成されているものであってもよい。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、製造工程が少なくなるため、製造が容易なハイブリッド発電素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図２】図１に示したハイブリッド発電素子から取り出した電気を整流する回路の概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。矢視断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。
【００２０】
図１に示すように、ハイブリッド発電素子１００は、第１の絶縁体層１０と、支持部材１１と、第１の電極層１２と、圧電体層１３と、第２の電極層１４と、第２の絶縁体層１５と、磁石１６と、コイル１７と、を備えているものである。このハイブリッド発電素子１００においては、外力が磁石１６に作用すると、第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分が撓んで、磁石１６が揺動するように構成されている。
【００２１】
第１の絶縁体層１０は、ＰＤＭＳ又はポリイミドなどの絶縁材料からなるものであり、第１の絶縁体層１０の一方側の面における略四角形状の中央部以外の部分（該中央部の周囲）は、環状の支持部材１１に固定支持されている。また、第１の絶縁体層１０は可撓性を有したものであるので、外力が作用すると、支持部材１１に固定された部分以外（中央部）が撓むことができるようになっている。
【００２２】
支持部材１１は、中央部に断面が略四角形状の貫通部分を有した環状部材であり、シリコン又はガラスなどの材料からなるものである。
【００２３】
第１の電極層１２は、金属などの導電材料からなるものであり、第１の絶縁体層１０上に設けられている。また、第１の電極層１２は、図１（ａ）に示したように、上部表面の一部が剥き出しになった箇所が２箇所あり、図示しない外部配線と接続可能となっている。
【００２４】
圧電体層１３は、ポリフッ化ビニリデン、Ｐ（ＶＤＦ/ＴｒＦＥ）、又はＶＤＦオリゴマーなどの圧電ポリマーからなるものであり、第１の電極層１２上に設けられている。
【００２５】
第２の電極層１４は、金属などの導電材料からなるものであり、圧電体層１３上において、磁石１６の直下部を除くように環状に設けられている。また、第２の電極層１４は、図１（ａ）に示したように、上部表面の一部が剥き出しになった箇所が２箇所あり、図示しない外部配線と接続可能となっている。
【００２６】
第２の絶縁体層１５は、ＰＤＭＳ又はポリイミドなどの絶縁材料からなるものであり、第２の電極層１４上に設けられている。
【００２７】
磁石１６は、磁力を帯びた鉄、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏなどの磁性体からなるものであり、第２の絶縁体層１５上に設けられている。
【００２８】
コイル１７は、金属などの導電材料からなるものであり、図１（ａ）に示したように、第２の絶縁体層１５上、且つ、磁石１６の周囲において、支持部材１１の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されているものである。
【００２９】
なお、図２に示した回路によって、ハイブリッド発電素子１００から取り出された電気は整流される。この図２に示した回路は、後述する第２〜第８実施形態のハイブリッド発電素子にも適用できる。ここで、図２に示した回路について説明する。図２に示した回路は、４本のダイオードを有し、交流電圧を直流電圧にするダイオード・ブリッジ１０１と、一定の電圧（リファレンス）を得るための定電圧ダイオード１０２と、コンデンサ１０３と、直流電圧変換器１０４と、を備えている。ダイオード・ブリッジ１０１、定電圧ダイオード１０２、及び、コンデンサ１０３は、電位を安定させるために接地されている。
【００３０】
次に、ハイブリッド発電素子１００の動作について説明する。まず、図２に示したように、ハイブリッド発電素子１００を回路に接続する。ハイブリッド発電素子１００に外力が作用した場合、磁石１６に外力が作用し、第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分が撓んで、磁石１６は上下方向に振動する。このとき、コイル１７は第２の絶縁体層１５の中央部分の外周（撓まない部分）に固定されたままであるので、磁石１６とコイル１７とによって電磁誘導による発電が行われる。同時に、圧電体層１３の中央部分が撓むことによって圧電効果による発電も行われる。これらのような２種の発電動作によりハイブリッド発電素子１００において発生した電気を、図２に示した回路によって整流し、直流電圧として取り出す。なお、取り出した直流電圧は、様々な機器などに使用することが可能である。
【００３１】
上記構成のハイブリッド発電素子１００は、磁石１６が設けられた可撓性部分（第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分）の周囲にコイル１７が設けられ、且つ、該可撓性部分に圧電体層１３が設けられているので、電磁誘導による発電を行うための構造と圧電効果による発電を行うための構造とが一体化されている。したがって、ハイブリッド発電素子１００は、従来のものよりも、小型化が可能であるとともに効率よく発電することが可能である。
【００３２】
また、圧電体層１３に用いた、ポリフッ化ビニリデン、Ｐ（ＶＤＦ/ＴｒＦＥ）、又はＶＤＦオリゴマーなどの圧電ポリマーは、チタン酸ジルコン酸鉛に比べて柔軟な材料である。したがって、僅かな振動でも磁石１６が振動しやすくなるとともに、圧電体層１３も撓みやすくなることから、さらに効率よく電磁誘導による発電及び圧電効果による発電を行うことができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号２１、２６、２７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１６、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号２０〜２７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００３４】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子２００は、第１の絶縁体層２０、第１の電極層２２、圧電体層２３、第２の電極層２４、及び、第２の絶縁体層２５からなる積層体の中央部分（貫通部）に、２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００３５】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子２００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石２６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
次に、図４を用いて、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号３０〜３５、３７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１５、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号３０〜３７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００３７】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子３００は、磁石３６を第１の絶縁体層３０の下部表面の中央部に設けている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００３８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
＜第４実施形態＞
次に、図５を用いて、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号４１、４７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号４０〜４７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４０】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子４００は、（１）第１の絶縁体層４０、第１の電極層４２、圧電体層４３、第２の電極層４４、及び、第２の絶縁体層４５からなる積層体の中央部分（貫通部）に、２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点、（２）磁石４６が第１の絶縁体層４０の下部表面の中央部に設けられている点、で第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００４１】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子２００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石４６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００４２】
＜第５実施形態＞
次に、図６を用いて、本発明の第５実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号５０、５１、５７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０、１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号５０〜５７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４３】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子５００は、第１の電極層５２、圧電体層５３、第２の電極層５４、及び、第２の絶縁体層５５の中央部分に、断面が略四角状の空間が設けられており、該空間と第１の絶縁体層４０とにより穴部を形成している点、該穴部内であって第１の絶縁体層４０の上部表面の中央部に磁石５６が設けられている点、で第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００４４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、コイル５７と磁石５６との位置が近いので、さらに僅かな振動でも電磁誘導による発電を効率よく行うことができる。
【００４５】
＜第６実施形態＞
次に、図７を用いて、本発明の第６実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号６１、６７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号６０〜６７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４６】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子６００は、（１）第１の絶縁体層６０の中央部分（貫通部）に２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点、（２）磁石６６が第１の絶縁体層６０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の上部表面（他方側の面）の中央部に設けられている点、（３）第１の絶縁体層６０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の上に、第１の電極層６２、圧電体層６３、及び、第２の電極層６４が、磁石６６に接触しないように形成されている点、（４）第２の絶縁体層６５が、支持部材６１の内部空間の断面と同様の断面を有するようにロの字状に形成されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００４７】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子６００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石６６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。また、コイル６７と磁石６６との位置が近いので、さらに僅かな振動でも電磁誘導による発電を効率よく行うことができる。
【００４８】
＜第７実施形態＞
次に、図８を用いて、本発明の第７実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号７１、７７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号７０〜７７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４９】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子７００は、第１の電極層７２、圧電体層７３、第２の電極層７４、及び、第２の絶縁体層７５の中央部分に、断面が略四角状の空間が設けられており、該空間と第１の絶縁体層７０とにより穴部を形成している点、第１の絶縁体層７０の下部表面の中央部に磁石７６は形成されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００５０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５１】
＜第８実施形態＞
次に、図９を用いて、本発明の第８実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号８１、８７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号８０〜８７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００５２】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子８００は、（１）第１の絶縁体層８０の中央部分に２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点、（２）磁石８６が第１の絶縁体層８０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の下部表面中央部に設けられている点、（３）第１の絶縁体層８０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の上に、第１の電極層８２、圧電体層８３、及び、第２の電極層８４が、中央に向かって途中まで形成されている点、（４）第２の絶縁体層８５が、支持部材８１の内部空間の断面と同様の断面を有するようにロの字状に形成されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００５３】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子８００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石８６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００５４】
＜変形例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。例えば、第１〜第８実施形態におけるコイルの渦巻き方向は、逆向きであってもよい。また、コイルの形成位置は、第１〜第８実施形態において示した第２の絶縁体層上に限られず、第２の絶縁体中、支持部材中、又は、第１の絶縁体層と支持部材との間など、磁石とともに電磁誘導による発電を行うことができる位置であれば、いずれの位置であってもよい。
【００５５】
また、第１〜第８実施形態における第１の絶縁体層と支持部材とは、一体形成されているものであってもよい。
【００５６】
また、第２、第４、第６、第８実施形態においては、２つの両持ち梁が交錯したような構造を用いたが、該構造の代わりに、１つの両持ち梁だけが設けられた構造としてもよいし、３つ以上の両持ち梁が交錯したような構造としてもよい。また、ハイブリッド発電素子の貫通部内において、２つ以上の両持ち梁が交錯せずに且つ磁石を揺動可能に支持するように架設してなる構造であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０ 第１の絶縁体層
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ 支持部材
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２ 第１の電極層
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３ 圧電体層
１４、２４、４４、５４、６４、７４、８４ 第２の電極層
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５ 第２の絶縁体層
１６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６ 磁石
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、８７ コイル
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ ハイブリッド発電素子
１０１ ダイオード・ブリッジ
１０２ 定電圧ダイオード
１０３ コンデンサ
１０４ 直流電圧変換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体、磁石及びコイルを用いたハイブリッド発電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記非特許文献１に開示されているように、片持ち梁とした圧電体の先端部に磁石を設置するとともに、前記磁石の磁力の影響を受ける位置にコイルを設置し、振動などにより前記片持ち梁を揺動させることによって発電を行う発電素子が公知となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Bin Yang et al, Journal ofMicro/Nanolithography,MEMS and MOEMS Vol.9(2),023002 (Apr-Jun 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、環境問題から、あらゆるエネルギーから発電することができないかという観点で研究がなされている。このような観点から、上記非特許文献１に開示されている発電素子も開発されたと考えられ、上記非特許文献１の発電素子においては、外部からの振動を用いて、磁石とコイルとを用いた電磁誘導による発電と、圧電体としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いた圧電効果による発電とを行うことができる。しかしながら、上記非特許文献１の発電素子は、磁石とコイルとが分離した構造であるとともに、効率よく発電するには片持ち梁を長尺状にする必要があり、小型化することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来のものよりも小型でありながら、効率よく発電することが可能なハイブリッド発電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 本発明のハイブリッド発電素子は、可撓性を有した第１の絶縁体層と、第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、前記第１の絶縁体層上に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層上に形成された圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第２の電極層と、前記第２の電極層上に形成された第２の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の一方側の面の中央部、又は、前記第２の絶縁体層上の中央部に設けられた磁石と、前記第２の絶縁体層上、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えているものである。
【０００７】
上記（１）の構成のハイブリッド発電素子は、磁石が設けられた可撓性部分の周囲にコイルが設けられ、且つ、可撓性部分に圧電体層が設けられているので、電磁誘導による発電を行うための構造と圧電効果による発電を行うための構造とが一体化されているものである。したがって、上記（１）の構成によれば、従来のものよりも、小型化が可能であるとともに効率よく発電することが可能である。
【０００８】
（２） 上記（１）のハイブリッド発電素子においては、前記第１の絶縁体層、前記第１の電極層、前記圧電体層、前記第２の電極層、及び、前記第２の絶縁体層を備えた積層体が、中央部に貫通部を有しており、前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、前記両持ち梁構造の中央部に前記磁石が設けられていることが好ましい。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、両持ち梁構造によって磁石が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００１０】
（３） 上記（１）の構成とは別の観点として、本発明のハイブリッド発電素子は、可撓性を有した第１の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、前記第１の絶縁体層上に形成された環状の第１の電極層と、前記第１の電極層上に撓むことができるように形成された環状の圧電体層と、前記圧電体層上に形成された環状の第２の電極層と、前記第２の電極層上に形成された環状の第２の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の一方側の面又は他方側の面の中央部に設けられた磁石と、前記第２の絶縁体層上、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えているものであってもよい。
【００１１】
上記（３）の構成のハイブリッド発電素子は、磁石が設けられた可撓性部分の周囲にコイルが設けられ、且つ、可撓性部分に圧電体層が設けられているので、電磁誘導による発電を行うための構造と圧電効果による発電を行うための構造とが一体化されているものである。したがって、上記（３）の構成によれば、従来のものよりも、小型化が可能であるとともに効率よく発電することが可能である。
【００１２】
（４） 上記（３）のハイブリッド発電素子においては、前記第１の絶縁体層が中央部に貫通部を有しており、前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、前記両持ち梁構造の他方側の中央部に前記磁石が設けられていることが好ましい。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、両持ち梁構造によって磁石が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。特に、コイルが第２の絶縁体層上に設けられ、磁石が両持ち梁構造の他方側に設けられている場合には、コイルと磁石との位置が近いので、さらに僅かな振動でも電磁誘導による発電を効率よく行うことができる。
【００１４】
（５）上記（１）〜（４）のハイブリッド発電素子においては、前記圧電体層が、ポリフッ化ビニリデンなどの圧電ポリマーであることが好ましい。
【００１５】
ポリフッ化ビニリデン、Ｐ（ＶＤＦ/ＴｒＦＥ）、又はＶＤＦオリゴマーなどの圧電ポリマーはチタン酸ジルコン酸鉛に比べて柔軟な材料であるので、上記（５）の構成によれば、僅かな振動でも磁石が振動しやすくなるとともに、圧電体層も撓みやすくなることから、さらに効率よく電磁誘導による発電及び圧電効果による発電を行うことができる。
【００１６】
（６） 上記（１）〜（５）のハイブリッド発電素子においては、前記第１の絶縁体層と前記支持部材とが一体形成されているものであってもよい。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、製造工程が少なくなるため、製造が容易なハイブリッド発電素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図２】図１に示したハイブリッド発電素子から取り出した電気を整流する回路の概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。矢視断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態に係るハイブリッド発電素子の概略図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）ののＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。
【００２０】
図１に示すように、ハイブリッド発電素子１００は、第１の絶縁体層１０と、支持部材１１と、第１の電極層１２と、圧電体層１３と、第２の電極層１４と、第２の絶縁体層１５と、磁石１６と、コイル１７と、を備えているものである。このハイブリッド発電素子１００においては、外力が磁石１６に作用すると、第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分が撓んで、磁石１６が揺動するように構成されている。
【００２１】
第１の絶縁体層１０は、ＰＤＭＳ又はポリイミドなどの絶縁材料からなるものであり、第１の絶縁体層１０の一方側の面における略四角形状の中央部以外の部分（該中央部の周囲）は、環状の支持部材１１に固定支持されている。また、第１の絶縁体層１０は可撓性を有したものであるので、外力が作用すると、支持部材１１に固定された部分以外（中央部）が撓むことができるようになっている。
【００２２】
支持部材１１は、中央部に断面が略四角形状の貫通部分を有した環状部材であり、シリコン又はガラスなどの材料からなるものである。
【００２３】
第１の電極層１２は、金属などの導電材料からなるものであり、第１の絶縁体層１０上に設けられている。また、第１の電極層１２は、図１（ａ）に示したように、上部表面の一部が剥き出しになった箇所が２箇所あり、図示しない外部配線と接続可能となっている。
【００２４】
圧電体層１３は、ポリフッ化ビニリデン、Ｐ（ＶＤＦ/ＴｒＦＥ）、又はＶＤＦオリゴマーなどの圧電ポリマーからなるものであり、第１の電極層１２上に設けられている。
【００２５】
第２の電極層１４は、金属などの導電材料からなるものであり、圧電体層１３上において、磁石１６の直下部を除くように環状に設けられている。また、第２の電極層１４は、図１（ａ）に示したように、上部表面の一部が剥き出しになった箇所が２箇所あり、図示しない外部配線と接続可能となっている。
【００２６】
第２の絶縁体層１５は、ＰＤＭＳ又はポリイミドなどの絶縁材料からなるものであり、第２の電極層１４上に設けられている。
【００２７】
磁石１６は、磁力を帯びた鉄、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏなどの磁性体からなるものであり、第２の絶縁体層１５上に設けられている。
【００２８】
コイル１７は、金属などの導電材料からなるものであり、図１（ａ）に示したように、第２の絶縁体層１５上、且つ、磁石１６の周囲において、支持部材１１の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されているものである。
【００２９】
なお、図２に示した回路によって、ハイブリッド発電素子１００から取り出された電気は整流される。この図２に示した回路は、後述する第２〜第８実施形態のハイブリッド発電素子にも適用できる。ここで、図２に示した回路について説明する。図２に示した回路は、４本のダイオードを有し、交流電圧を直流電圧にするダイオード・ブリッジ１０１と、一定の電圧（リファレンス）を得るための定電圧ダイオード１０２と、コンデンサ１０３と、直流電圧変換器１０４と、を備えている。ダイオード・ブリッジ１０１、定電圧ダイオード１０２、及び、コンデンサ１０３は、電位を安定させるために接地されている。
【００３０】
次に、ハイブリッド発電素子１００の動作について説明する。まず、図２に示したように、ハイブリッド発電素子１００を回路に接続する。ハイブリッド発電素子１００に外力が作用した場合、磁石１６に外力が作用し、第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分が撓んで、磁石１６は上下方向に振動する。このとき、コイル１７は第２の絶縁体層１５の中央部分の外周（撓まない部分）に固定されたままであるので、磁石１６とコイル１７とによって電磁誘導による発電が行われる。同時に、圧電体層１３の中央部分が撓むことによって圧電効果による発電も行われる。これらのような２種の発電動作によりハイブリッド発電素子１００において発生した電気を、図２に示した回路によって整流し、直流電圧として取り出す。なお、取り出した直流電圧は、様々な機器などに使用することが可能である。
【００３１】
上記構成のハイブリッド発電素子１００は、磁石１６が設けられた可撓性部分（第１の絶縁体層１０、支持部材１１、第１の電極層１２、圧電体層１３、第２の電極層１４、及び、第２の絶縁体層１５の中央部分）の周囲にコイル１７が設けられ、且つ、該可撓性部分に圧電体層１３が設けられているので、電磁誘導による発電を行うための構造と圧電効果による発電を行うための構造とが一体化されている。したがって、ハイブリッド発電素子１００は、従来のものよりも、小型化が可能であるとともに効率よく発電することが可能である。
【００３２】
また、圧電体層１３に用いた、ポリフッ化ビニリデン、Ｐ（ＶＤＦ/ＴｒＦＥ）、又はＶＤＦオリゴマーなどの圧電ポリマーは、チタン酸ジルコン酸鉛に比べて柔軟な材料である。したがって、僅かな振動でも磁石１６が振動しやすくなるとともに、圧電体層１３も撓みやすくなることから、さらに効率よく電磁誘導による発電及び圧電効果による発電を行うことができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号２１、２６、２７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１６、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号２０〜２７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００３４】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子２００は、第１の絶縁体層２０、第１の電極層２２、圧電体層２３、第２の電極層２４、及び、第２の絶縁体層２５からなる積層体の中央部分（貫通部）に、２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００３５】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子２００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石２６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
次に、図４を用いて、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号３０〜３５、３７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１５、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号３０〜３７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００３７】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子３００は、磁石３６を第１の絶縁体層３０の下部表面の中央部に設けている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００３８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
＜第４実施形態＞
次に、図５を用いて、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号４１、４７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号４０〜４７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４０】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子４００は、（１）第１の絶縁体層４０、第１の電極層４２、圧電体層４３、第２の電極層４４、及び、第２の絶縁体層４５からなる積層体の中央部分（貫通部）に、２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点、（２）磁石４６が第１の絶縁体層４０の下部表面の中央部に設けられている点、で第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００４１】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子２００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石４６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００４２】
＜第５実施形態＞
次に、図６を用いて、本発明の第５実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号５０、５１、５７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０、１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号５０〜５７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４３】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子５００は、第１の電極層５２、圧電体層５３、第２の電極層５４、及び、第２の絶縁体層５５の中央部分に、断面が略四角状の空間が設けられており、該空間と第１の絶縁体層４０とにより穴部を形成している点、該穴部内であって第１の絶縁体層４０の上部表面の中央部に磁石５６が設けられている点、で第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００４４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、コイル５７と磁石５６との位置が近いので、さらに僅かな振動でも電磁誘導による発電を効率よく行うことができる。
【００４５】
＜第６実施形態＞
次に、図７を用いて、本発明の第６実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号６１、６７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号６０〜６７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４６】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子６００は、（１）第１の絶縁体層６０の中央部分（貫通部）に２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点、（２）磁石６６が第１の絶縁体層６０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の上部表面（他方側の面）の中央部に設けられている点、（３）第１の絶縁体層６０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の上に、第１の電極層６２、圧電体層６３、及び、第２の電極層６４が、磁石６６に接触しないように形成されている点、（４）第２の絶縁体層６５が、支持部材６１の内部空間の断面と同様の断面を有するようにロの字状に形成されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００４７】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子６００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石６６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。また、コイル６７と磁石６６との位置が近いので、さらに僅かな振動でも電磁誘導による発電を効率よく行うことができる。
【００４８】
＜第７実施形態＞
次に、図８を用いて、本発明の第７実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号７１、７７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号７０〜７７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００４９】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子７００は、第１の電極層７２、圧電体層７３、第２の電極層７４、及び、第２の絶縁体層７５の中央部分に、断面が略四角状の空間が設けられており、該空間と第１の絶縁体層７０とにより穴部を形成している点、第１の絶縁体層７０の下部表面の中央部に磁石７６は形成されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００５０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５１】
＜第８実施形態＞
次に、図９を用いて、本発明の第８実施形態に係るハイブリッド発電素子について説明する。なお、本実施形態における符号８１、８７の部位は、順に、第１実施形態における符号１１、１７の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。また、本実施形態における符号８０〜８７の部位は、順に、第１実施形態における符号１０〜１７の部位と同様の材料からなるものであるので、材料についての説明は省略することがある。
【００５２】
本実施形態に係るハイブリッド発電素子８００は、（１）第１の絶縁体層８０の中央部分に２つの両持ち梁が交錯したような構造が架設されている点、（２）磁石８６が第１の絶縁体層８０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の下部表面中央部に設けられている点、（３）第１の絶縁体層８０における２つの両持ち梁が交錯したような構造の上に、第１の電極層８２、圧電体層８３、及び、第２の電極層８４が、中央に向かって途中まで形成されている点、（４）第２の絶縁体層８５が、支持部材８１の内部空間の断面と同様の断面を有するようにロの字状に形成されている点で、第１実施形態のハイブリッド発電素子１００と異なっている。
【００５３】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、２つの両持ち梁が交錯したような構造をハイブリッド発電素子８００の中央部に設けたことから、第１実施形態に比べて磁石８６が振動しやすくなるため、より効率よく発電を行うことができる。
【００５４】
＜変形例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。例えば、第１〜第８実施形態におけるコイルの渦巻き方向は、逆向きであってもよい。また、コイルの形成位置は、第１〜第８実施形態において示した第２の絶縁体層上に限られず、第２の絶縁体中、支持部材中、又は、第１の絶縁体層と支持部材との間など、磁石とともに電磁誘導による発電を行うことができる位置であれば、いずれの位置であってもよい。
【００５５】
また、第１〜第８実施形態における第１の絶縁体層と支持部材とは、一体形成されているものであってもよい。
【００５６】
また、第２、第４、第６、第８実施形態においては、２つの両持ち梁が交錯したような構造を用いたが、該構造の代わりに、１つの両持ち梁だけが設けられた構造としてもよいし、３つ以上の両持ち梁が交錯したような構造としてもよい。また、ハイブリッド発電素子の貫通部内において、２つ以上の両持ち梁が交錯せずに且つ磁石を揺動可能に支持するように架設してなる構造であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０ 第１の絶縁体層
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ 支持部材
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２ 第１の電極層
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３ 圧電体層
１４、２４、４４、５４、６４、７４、８４ 第２の電極層
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５ 第２の絶縁体層
１６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６ 磁石
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、８７ コイル
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ ハイブリッド発電素子
１０１ ダイオード・ブリッジ
１０２ 定電圧ダイオード
１０３ コンデンサ
１０４ 直流電圧変換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有した第１の絶縁体層と、
第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、
前記第１の絶縁体層上に形成された第１の電極層と、
前記第１の電極層上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された第２の電極層と、
前記第２の電極層上に形成された第２の絶縁体層と、
前記第１の絶縁体層の一方側の面の中央部、又は、前記第２の絶縁体層上の中央部に設けられた磁石と、
前記第２の絶縁体層上、前記第２の絶縁体層中、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えていることを特徴とするハイブリッド発電素子。
【請求項２】
前記第１の絶縁体層、前記第１の電極層、前記圧電体層、前記第２の電極層、及び、前記第２の絶縁体層を備えた積層体が、中央部に貫通部を有しており、
前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、
前記両持ち梁構造の中央部に前記磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項３】
可撓性を有した第１の絶縁体層と、
前記第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、
前記第１の絶縁体層上に形成された環状の第１の電極層と、
前記第１の電極層上に撓むことができるように形成された環状の圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された環状の第２の電極層と、
前記第２の電極層上に形成された環状の第２の絶縁体層と、
前記第１の絶縁体層の一方側又は他方側の面の中央部に設けられた磁石と、
前記第２の絶縁体層上、前記第２の絶縁体層中、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えていることを特徴とするハイブリッド発電素子。
【請求項４】
前記第１の絶縁体層が中央部に貫通部を有しており、
前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、
前記両持ち梁構造の他方側の中央部に前記磁石が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項５】
前記圧電体層がポリフッ化ビニリデンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項６】
前記第１の絶縁体層と前記支持部材とが一体形成されているものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項１】
可撓性を有した第１の絶縁体層と、
第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、
前記第１の絶縁体層上に形成された第１の電極層と、
前記第１の電極層上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された第２の電極層と、
前記第２の電極層上に形成された第２の絶縁体層と、
前記第１の絶縁体層の一方側の面の中央部、又は、前記第２の絶縁体層上の中央部に設けられた磁石と、
前記第２の絶縁体層上、前記第２の絶縁体層中、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えていることを特徴とするハイブリッド発電素子。
【請求項２】
前記第１の絶縁体層、前記第１の電極層、前記圧電体層、前記第２の電極層、及び、前記第２の絶縁体層を備えた積層体が、中央部に貫通部を有しており、
前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、
前記両持ち梁構造の中央部に前記磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項３】
可撓性を有した第１の絶縁体層と、
前記第１の絶縁体層を支持する環状の支持部材と、
前記第１の絶縁体層上に形成された環状の第１の電極層と、
前記第１の電極層上に撓むことができるように形成された環状の圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された環状の第２の電極層と、
前記第２の電極層上に形成された環状の第２の絶縁体層と、
前記第１の絶縁体層の一方側又は他方側の面の中央部に設けられた磁石と、
前記第２の絶縁体層上、前記第２の絶縁体層中、前記支持部材中、又は、前記第１の絶縁体層と前記支持部材との間において、前記支持部材の中心線を取り囲むように渦巻き状に形成されたコイルと、を備えていることを特徴とするハイブリッド発電素子。
【請求項４】
前記第１の絶縁体層が中央部に貫通部を有しており、
前記貫通部の内側に両持ち梁構造が架設されており、
前記両持ち梁構造の他方側の中央部に前記磁石が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項５】
前記圧電体層がポリフッ化ビニリデンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド発電素子。
【請求項６】
前記第１の絶縁体層と前記支持部材とが一体形成されているものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド発電素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
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【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１９４００（Ｐ２０１２−１１９４００Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５８１６（Ｐ２０１０−２６５８１６）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（５９２２１６３８４）兵庫県 (258)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（５９２２１６３８４）兵庫県 (258)
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