JP2009268309A - 静電動作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作を最適に行うことが可能な静電動作装置を提供する。
【解決手段】この静電動作装置（静電誘導型発電装置１００）は、対向電極２２と、対向電極２２に対して相対的に移動可能な状態で対向配置されたエレクトレット膜１２とを備え、エレクトレット膜１２は、電荷保持部１２１と電荷保持部１２１に隣接する非電荷保持部１２２とを有し、対向電極２２またはエレクトレット膜１２の移動方向に沿った電荷保持部１２１の幅Ｗ１は、移動方向に沿った非電荷保持部１２２の幅Ｗ２よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電動作装置に関し、特に、エレクトレット膜を備える静電動作装置に関する。

従来、エレクトレット膜を備える静電動作装置が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。

上記特許文献１に記載の静電動作装置（微細位置検出センサー）は、検出電極と、検出電極に対向するように設けられ、検出電極に対して相対的に移動可能なエレクトレット膜と、エレクトレット膜の表面上に形成されるハシゴ状の金属膜とを備えている。この微細位置検出センサーでは、エレクトレット膜の金属膜が形成される領域には電荷が注入されず、金属膜が形成されないエレクトレット膜の領域には、電荷が注入されている。これにより、エレクトレット膜には、電荷が注入される領域（電荷保持部）と電荷が注入されない領域（非電荷保持部）とがエレクトレット膜の移動方向に対して交互に形成されている。なお、エレクトレット膜の移動方向に沿った電荷保持部の幅と非電荷保持部の幅とは、略同じになるように形成されている。この微細位置検出センサーでは、検出電極とエレクトレット膜とが相対的に移動することにより、静電誘導によって検出電極に蓄積される電荷の量が変化する。この電荷の変化量を検出することにより、検出電極またはエレクトレット膜の移動が検出される。

また、上記特許文献２に記載の静電動作装置（静電誘導型変換素子）は、複数の短冊状の導体と、複数の短冊状の導体に対向するように設けられ、複数の短冊状の導体に対して相対的に移動可能な短冊状のエレクトレット膜とを備えている。また、複数の短冊状のエレクトレット膜は、基板上に略等間隔に配置されており、複数のエレクトレット膜は、隣接するエレクトレット膜の間隔と、エレクトレット膜の短手方向の幅とが略等しくなるように配置されている。つまり、基板上には、エレクトレット膜が配置される領域（電荷保持部）とエレクトレット膜が配置されない領域（非電荷保持部）とが交互に形成される。この静電誘導型変換素子では、導体とエレクトレット膜とが相対的に移動することにより、静電誘導によって導体に蓄積される電荷の量が変化する。この電荷の変化量を電圧として取り出すことによって、発電が行われる。

特開平７−１６７６０４号公報 特開２００６−１８０４５０号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に記載の静電動作装置では、エレクトレット膜の電荷が注入された領域（電荷保持部）の移動方向に沿った幅と、移動方向に沿った非電荷保持部の幅とは、略等しくなるように形成されている、一方、それぞれの幅に関しては最適に規定されたものではないと考えられる。このため、静電動作装置の動作が最適に行われていないという問題点が考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、動作を最適に行うことが可能な静電動作装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の静電動作装置は、電極と、電極に対して相対的に移動可能な状態で対向配置されたエレクトレット膜とを備え、エレクトレット膜は、電荷保持部と電荷保持部に隣接する非電荷保持部とを有し、電極またはエレクトレット膜の移動方向に沿った電荷保持部の幅は、移動方向に沿った非電荷保持部の幅よりも大きい。

本発明では、上記のように、電極またはエレクトレット膜の移動方向に沿った電荷保持部の幅を、移動方向に沿った非電荷保持部の幅よりも大きくすることによって、静電動作装置をたとえば静電誘導型発電装置に適用した場合、電荷保持部の幅と非電荷保持部の幅とを等しくする場合と異なり、静電誘導型発電装置の発電量を大きくすることができる。これにより、静電誘導型発電装置の動作を最適に行うことができる。なお、移動方向に沿った電荷保持部の幅を、移動方向に沿った非電荷保持部の幅よりも大きくすることによって、静電誘導型発電装置の発電量が大きくなる点は、後述する本願発明者のシミュレーションにより確認済みである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置１００の断面図である。図２は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。図３は、図１の２１０−２１０線に沿った断面図である。本実施形態では、静電動作装置の一例である静電誘導型発電装置１００に本発明を適用した場合について説明する。

この第１実施形態による静電誘導型発電装置１００は、図１に示すように、固定子１と可動子２とが対向するように所定の間隔を隔てて配置されている。なお、固定子１と可動子２とは、Ｘ方向に相対的に移動可能である。以下詳細に説明する。

図１に示すように、固定子１では、約３００μｍ以上約１０００μｍ以下の厚みを有する固定基板１１の表面上に、約０．１μｍ以上約１００μｍ以下の厚みを有するエレクトレット膜１２が形成されている。エレクトレット膜１２の表面上には、導電性の部材からなり、約５０ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下の厚みを有する複数のガード電極１３が形成されている。なお、ガード電極１３は、本発明の「導電層」の一例である。また、エレクトレット膜１２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素系樹脂やシリコン酸化膜から構成されている。ここで、第１実施形態では、複数のガード電極１３は、図２に示すように、それぞれ電気的に接続されており、櫛歯状となっている。そして、エレクトレット膜１２には、コロナ放電により電荷が注入されている。なお、電荷は、エレクトレット膜１２の全面に保持されるのではなく、エレクトレット膜１２のガード電極１３が形成されない領域（電荷保持部１２１）には、電荷が注入（保持）されており、ガード電極１３が形成されている領域（非電荷保持部１２２）には、電荷が注入（保持）されない。なお、エレクトレット膜１２には、複数の電荷保持部１２１と複数の非電荷保持部１２２とが形成されており、電荷保持部１２１と非電荷保持部１２２とは交互に配置されている。

ここで、第１実施形態では、エレクトレット膜１２の電荷保持部１２１のＸ方向に沿った幅Ｗ１は、非電荷保持部１２２のＸ方向に沿った幅Ｗ２よりも大きく（Ｗ１＞Ｗ２）なるように構成されている。たとえば、電荷保持部１２１は、約１１３．５μｍの幅Ｗ１を有し、非電荷保持部１２２は、約８６．５μｍの幅Ｗ２を有する。

また、図１に示すように、可動子２では、約３００μｍ以上約１０００μｍ以下の厚みを有する可動基板２１の表面上に、約５０ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下の厚みを有する複数の対向電極２２が形成されており、対向電極２２とガード電極１３とは、回路３を介して電気的に接続されている。なお、対向電極２２は、本発明の「電極」の一例である。また、図３に示すように、複数の対向電極２２は電気的に接続されており、櫛歯状となっている。

また、第１実施形態では、エレクトレット膜１２の電荷保持部１２１のＸ方向に沿った幅Ｗ１は、対向電極２２のＸ方向に沿った幅Ｗ３以上（Ｗ１≧Ｗ３）になるように構成されている。たとえば、電荷保持部１２１は、約１１３．５μｍの幅Ｗ１を有し、対向電極２２は、約１００μｍの幅Ｗ３を有する。また、第１実施形態では、非電荷保持部１２２のＸ方向に沿った幅Ｗ２は、対向電極２２のＸ方向に沿った幅Ｗ３以下（Ｗ２≦Ｗ３）になるように構成されている。たとえば、非電荷保持部１２２は、約８３．５μｍの幅Ｗ２を有し、対向電極２２は、約１００μｍの幅Ｗ３を有する。なお、対向電極２２のＸ方向に沿った幅Ｗ３と、隣接する対向電極２２の間隔Ｗ４とは、略等しくなるように構成されている。

（シミュレーション）
図４は、電荷保持部が発生する電界の強さについてのシミュレーションを説明するための図である。図５〜図１０は、シミュレーションの結果を説明するための図である。図４〜図１０を参照して、電荷保持部３１１の幅Ｗ５、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６および対向電極３３の幅Ｗ７と電位の差（発電量）との関係について行ったシミュレーションについて説明する。なお、このシミュレーションでは、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との合計が２００μｍになるように設定し、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比を、幅Ｗ５と幅Ｗ６との比が同じ従来に対応する比較例の場合と、幅Ｗ５が幅Ｗ６よりも大きい第１実施形態に対応する実施例の場合とに変化させてシミュレーションを行った。また、対向電極３３の幅Ｗ７についても、幅の大きさを変化させてシミュレーションを行った。

このシミュレーションでは、図４に示すように、エレクトレット膜３１の表面上に、１μｍの厚みを有する複数のガード電極３２が、Ｗ５の間隔を隔てて配置されていると仮定する。なお、ガード電極３２は、Ｗ６の幅を有する。そして、エレクトレット膜３１のガード電極３２が形成されない領域（電荷保持部３１１）には、電荷が蓄積されており、３００Ｖの電位を有する。また、エレクトレット膜３１のガード電極３２が形成されている領域（非電荷保持部３１２）には、電荷が保持されていない。また、ガード電極３２は、０Ｖの電位に設定されている。また、ガード電極３２と距離Ｄを隔てて対向するように、Ｗ７の幅を有する対向電極３３が設けられている。なお、距離Ｄは、１０μｍに設定されている。

まず、図５に示すように、電荷保持部３１１に蓄積されている電荷によって形成される、対向電極３３が設けられている距離Ｄにおける電位をシミュレーションにより求めた。なお、横軸ｘは、エレクトレット膜３１の左端を０μｍとしたときの座標を示している。また、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比を、１００：１００（実線）または１０２：９８（点線）としたときの電位をシミュレーションにより求めた。つまり、電荷保持部３１１の幅Ｗ５および非電荷保持部３１２の幅Ｗ６が、１００μｍおよび１００μｍ（比較例）と、１０２μｍおよび９８μｍ（実施例）との場合について、電位をシミュレーションにより求めた。エレクトレット膜３１に蓄積される電荷による電位は、エレクトレット膜３１の電荷保持部３１１の表面上（たとえば、ｘ＝１μｍ以上１００μｍ以下、２０１μｍ以上３００μｍ以下など）では大きくなり、非電荷保持部３１２（ガード電極３２）の表面上（たとえば、ｘ＝１０１μｍ以上２００μｍ以下、３０１μｍ以上４００μｍ以下など）では、小さくなっていることが判明した。また、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が１００：１００（実線）および１０２：９８（点線）の両方において、電位は、同様の傾向であることが判明した。

次に、座標ｘの１００μｍの幅ごとの電位の和（たとえば、図５に示す斜線部分は、ｘ＝２０１μｍ以上３００μｍ以下の電位の和）を求めた。なお、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が、１００：１００の場合と、１０２：９８の場合とについて、電位の和を求めた。図６に示すように、エレクトレット膜３１の電荷保持部３１１の表面上（たとえば、ｘ＝１μｍ以上１００μｍ以下、２０１μｍ以上３００μｍ以下など）では電位の和は大きくなり、非電荷保持部３１２（ガード電極３２）の表面上（たとえば、ｘ＝１０１μｍ以上２００μｍ以下、３０１μｍ以上４００μｍ以下など）では、電位の和は小さくなっていることが判明した。また、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が１００：１００の場合（比較例）と、１０２：９８（実施例）の場合とでは、比が１０２：９８の場合の方が電位の和が大きくなることが判明した。

次に、電荷保持部３１１の表面上の電位の和と、非電荷保持部３１２の表面上の電位の和との差を求めた。なお、図７では、図６に示すｘ＝１０１μｍ以上２００μｍ以下の電位の和をＢとし、ｘ＝２０１μｍ以上３００μｍ以下の電位の和をＣとして、ｘ＝１０１μｍ以上２００μｍ以下の電位の和Ｂと、ｘ＝２０１μｍ以上３００μｍ以下の電位の和Ｃとの差の絶対値を、｜Ｂ−Ｃ｜として表している。ｘ＝２０１μｍ以上３００μｍ以下の電位の和Ｃと、ｘ＝３０１μｍ以上４００μｍ以下の電位の和Ｄとの差の絶対値についても同様に、｜Ｃ−Ｄ｜として表している。なお、電位の差は、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が、１００：１００（比較例）の場合と、１０２：９８（実施例）の場合とで、それぞれ求めた。図７に示すように、ｘ＝１μｍ以上９００μｍ以下のすべての領域において、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が、１００：１００の場合よりも、１０２：９８の場合の方が電位の差が大きいことが判明した。つまり、静電誘導型発電装置１００の発電量は、電荷保持部３１１の表面上の電位差と非電荷保持部３１２の表面上の電位差に比例するので、電荷保持部３１１の幅Ｗ５を、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６よりも大きくすることによって、発電量が大きくなることが確認された。

次に、対向電極３３の幅Ｗ７を変化させたときの、ｘ＝４０１μｍ以上５００μｍ以下の電位の和と、ｘ＝５０１μｍ以上６００μｍ以下の電位の和との差の絶対値（図７に示す｜Ｄ−Ｅ｜）を求めた。なお、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比は、１００：１００の場合と、１０２：９８の場合との両方において、電位の差の絶対値を求めた。図８に示すように、対向電極３３の幅Ｗ７を変化させたときの全ての場合において、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が１０２：９８（実施例）の場合の方が、１００：１００（比較例）の場合よりも電位の差が大きくなっていることが判明した。

また、対向電極３３の幅Ｗ７を、電荷保持部３１１の幅Ｗ５よりも大きく（Ｗ５＞Ｗ７）するほど、電位の差が小さくなることが判明した。これにより、対向電極３３の幅Ｗ７を電荷保持部３１１の幅Ｗ５以下（ただし、９８μｍ以上）にすることが好ましいことが確認された。

また、対向電極３３の幅Ｗ７を、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６よりも小さく（Ｗ５＜Ｗ６）するほど、電位の差が小さくなることが判明した。これにより、対向電極２２の幅Ｗ７は、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６以上（ただし、１０２μｍ以下）にすることが好ましいことが確認された。

次に、対向電極３３の幅Ｗ７の各点における、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が、１００：１００の場合の電位差と、１０２：９８の場合の電位差との差（図８に示す差Ｓ）を求めた。図９に示すように、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が１００：１００の近傍で電位差は大きくなり、電荷保持部３１１の幅Ｗ５が大きくなる（または小さくなる）に従って、電位差が小さくなることが判明した。なお、電位差の変化は、対向電極３３の幅Ｗ７が１００μｍの場合を中心として、正規分布のように変化することが判明した。

次に、非電荷保持部３１２と、対向電極３３との距離Ｄを、１３０μｍにした場合の、ｘ＝３０１μｍ以上４００μｍ以下の電位の和と、ｘ＝４０１μｍ以上５００μｍ以下の電位の和との差の絶対値（図７に示す｜Ｄ−Ｅ｜と同様）を求めた。また、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比を、１００：１００（比較例）、１０２：９８、１０４：９６、１０６：９４、１０８：９２、１１０：９０および１１４：８６の場合について、電位差を求めた。図１０に示すように、対向電極３３の幅Ｗ７を変化させたすべての場合において、電荷保持部３１１の幅Ｗ５と、非電荷保持部３１２の幅Ｗ６との比が１００：１００、１０２：９８、１０４：９６、１０６：９４、１０８：９２、１１０：９０および１１４：８６の順に電位差が大きくなることが確認された。

第１実施形態では、上記のように、Ｘ方向に沿った電荷保持部１２１の幅Ｗ１を、Ｘ方向に沿った非電荷保持部１２２の幅Ｗ２よりも大きくすることによって、上記シミュレーションの結果から、電荷保持部１２１の幅Ｗ１と非電荷保持部１２２の幅Ｗ２とを等しくする場合と異なり、静電誘導型発電装置１００の発電量が大きくなることが確認された。これにより、静電誘導型発電装置１００の動作を最適に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、エレクトレット膜１２の表面上に、ガード電極１３が形成され、電荷保持部１２１をエレクトレット膜１２の表面上のガード電極１３が形成されない領域とするとともに、非電荷保持部１２２をエレクトレット膜１２の表面上のガード電極１３が形成される領域とする。これにより、エレクトレット膜１２の表面上から電荷を注入した場合、ガード電極１３によってエレクトレット膜１２のガード電極１３が形成される領域には電荷が保持されないので、エレクトレット膜１２の表面上に、電荷保持部１２１と非電荷保持部１２２とを、容易に形成することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ方向に沿った電荷保持部１２１の幅Ｗ１を、Ｘ方向に沿った対向電極２２の幅Ｗ３以上とすることによって、上記シミュレーションの結果から、電荷保持部１２１の幅Ｗ１を対向電極２２の幅Ｗ３よりも小さくする場合と異なり、静電誘導型発電装置１００の発電量が大きくなることが確認された。

また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ方向に沿った非電荷保持部１２２の幅Ｗ２を、Ｘ方向に沿った対向電極２２の幅Ｗ３以下とすることによって、上記シミュレーションの結果から、非電荷保持部１２２の幅Ｗ２を対向電極２２の幅Ｗ３よりも大きくする場合と異なり、静電誘導型発電装置１００の発電量が大きくなることが確認された。

また、第１実施形態では、上記のように、ガード電極１３は、複数設けられ、複数のガード電極１３を電気的に接続することによって、対向電極２２とガード電極１３とを回路３を介して電気的に接続する場合に、複数のガード電極１３の各々に対して対向電極２２と電気的に接続する必要がなくなるので、回路構成を簡略化することができる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態による静電誘導型発電装置１０１の断面図である。図１２は、図１１の２２０−２２０線に沿った断面図である。この第２実施形態の静電誘導型発電装置１０１では、上記第１実施形態と異なり、２つの対向電極２２および対向電極２３が設けられている。

この第２実施形態による静電誘導型発電装置１０１は、図１１に示すように、固定子１と可動子２Ａとが対向するように所定の間隔を隔てて配置されている。なお、固定子１の構造は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態の可動子２Ａでは、図１１に示すように、可動基板２１の表面上に複数の対向電極２２と複数の対向電極２３とが形成されており、対向電極２２と対向電極２３とは、回路３を介して電気的に接続されている。また、図１２に示すように、複数の対向電極２２および複数の対向電極２３は、それぞれ、電気的に接続されており、櫛歯状となっている。また、複数の対向電極２２と複数の対向電極２３とは、ぞれぞれ、交互に配置されている。このように、対向電極２２と対向電極２３とを設けることにより、対向電極が１つの場合と異なり、２つの対向電極によって発電を行うことができるので、静電誘導型発電装置１０１の発電量を大きくすることが可能となる。なお、Ｘ方向に沿った対向電極２２の幅Ｗ８および対向電極２３の幅Ｗ９は、エレクトレット膜１２の電荷保持部１２１の幅Ｗ１よりも小さいとともに、ガード電極１３の幅Ｗ２と略同じである。また、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

また、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態による固定子１Ａの断面図である。この第３実施形態の固定子１Ａでは、上記第１および第２実施形態と異なり、エレクトレット膜１２Ａに凸部１２１Ａが設けられている。

この第３実施形態による固定子１Ａは、図１３に示すように、約３００μｍ以上約１０００μｍ以下の厚みを有する固定基板１１の表面上に、約０．１μｍ以上約１００μｍ以下の厚みを有するエレクトレット膜１２Ａが形成されている。また、エレクトレット膜１２Ａの表面上には、約１ｎｍ以上約５００μｍ以下の厚みを有する凸部１２１Ａが設けられており、凸部１２１Ａの表面上には、約５０ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下の厚みを有するガード電極１３が形成されている。なお、凸部１２１Ａの形状は、平面的に見て、電気的に接続される複数のガード電極１３と同じ櫛歯状に形成されている。そして、電荷は、エレクトレット膜１２Ａの凸部１２１Ａが形成されないエレクトレット膜１２Ａの電荷保持部１２２Ａに蓄積されている。また、エレクトレット膜１２Ａの凸部１２１Ａ（非電荷保持部１２３Ａ）には、電荷は蓄積されない。そして、エレクトレット膜１２Ａの表面上に凸部１２１Ａを設けることにより、電荷保持部１２２Ａから、ガード電極１３に向かって電荷が流出するのを抑制することが可能となる。ここで、第３実施形態では、電荷保持部１２２ＡのＸ方向に沿った幅Ｗ１０は、非電荷保持部１２３Ａの幅Ｗ１１よりも大きくなるように構成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１または第２実施形態と同様である。

また、第３実施形態の効果は、上記第１または第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図１４は、本発明の第４実施形態による固定子１Ｂの断面図である。この第４実施形態の固定子１Ｂでは、上記第１および第２実施形態と異なり、エレクトレット膜１２とガード電極１３との間に絶縁膜１４が設けられている。

この第４実施形態による固定子１Ｂでは、図１４に示すように、約３００μｍ以上約１０００μｍ以下の厚みを有する固定基板１１の表面上には、約０．１μｍ以上約１００μｍ以下の厚みを有するエレクトレット膜１２が形成されている。また、エレクトレット膜１２の表面上には、約１ｎｍ以上約５００μｍ以下の厚みを有する絶縁膜１４が形成されており、絶縁膜１４の表面上には、約５０ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下の厚みを有するガード電極１３が形成されている。なお、絶縁膜１４は、シリコン酸化膜（プラズマＣＶＤ、ＨＤＰ）、ＳｉＯＣまたはＳｉＮから構成されている。また、絶縁膜１４の形状は、平面的に見て、電気的に接続される複数のガード電極１３と同じ櫛歯状に形成されている。そして、電荷は、絶縁膜１４が形成されないエレクトレット膜１２の電荷保持部１２１に蓄積されている。また、エレクトレット膜１２の絶縁膜１４が形成される非電荷保持部１２２には、電荷は蓄積されない。そして、エレクトレット膜１２の表面上に絶縁膜１４を形成することにより、電荷保持部１２１から、ガード電極１３に向かって電荷が流出するのを抑制することが可能となる。ここで、第４実施形態では、電荷保持部１２１のＸ方向に沿った幅Ｗ１２は、非電荷保持部１２２の幅Ｗ１３よりも大きくなるように構成されている。なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１または第２実施形態と同様である。

また、第４実施形態の効果は、上記第１または第２実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第４実施形態では、電荷保持部の幅を約１１３．５μｍにするとともに、非電荷保持部の幅を約８６．５μｍにする例を示したが、本発明はこれに限らず、電荷保持部の幅が非電荷保持部の幅よりも大きくなっていればよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、非電荷保持部の幅を約８６．５μｍにするとともに、対向電極の幅を約１００μｍにする例を示したが、本発明はこれに限らず、非電荷保持部の幅が対向電極の幅以下であればよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、櫛歯状に接続される複数の対向電極およびガード電極を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、複数の短冊状の対向電極およびガード電極を用いてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、エレクトレット膜に電荷保持部と非電荷保持部とを設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、複数の短冊状のエレクトレット膜を電荷保持部とするとともに、隣接する短冊状のエレクトレット膜の間を非電荷保持部としてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、静電動作装置として静電誘導型発電装置に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、静電動作装置として静電アクチュエータなどに本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、対向電極およびガード電極の長辺方向が移動方向に対して直線で、垂直に交わる例を示したが、本発明はこれに限らず、対向電極およびガード電極の長辺方向が移動方向に対して曲がっていたり、曲線であったり、斜めであったりしてもよい。

本発明の第１実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 図１の２１０−２１０線に沿った断面図である。 電荷保持部が発生する電界の強さについてのシミュレーションを説明するための図である。 エレクトレット膜の表面上の電界を示す図である。 電荷保持部の表面上の電位の和を示す図である。 電荷保持部の表面上の電位と非電荷保持部の表面上の電位との差を示す図である。 対向電極の幅を変化させた場合の電位の差を示す図である。 電荷保持部の幅と非電荷保持部の幅との比を変化させた場合の電位の差を示す図である。 電荷保持部の幅と非電荷保持部の幅との比を変化させた場合の電位の差を示す図である。 本発明の第２実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図１１の２２０−２２０線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態による固定子の断面図である。 本発明の第４実施形態による固定子の断面図である。

符号の説明

１２、１２Ａ、３１ エレクトレット膜
１３、３２ ガード電極（導電層）
２２、２３、３３ 対向電極（電極）
１２１、１２２Ａ、３１１ 電荷保持部
１２２、１２３Ａ、３１２ 非電荷保持部

Claims (5)

1. 電極と、
   前記電極に対して相対的に移動可能な状態で対向配置されたエレクトレット膜とを備え、
   前記エレクトレット膜は、電荷保持部と前記電荷保持部に隣接する非電荷保持部とを有し、
   前記電極または前記エレクトレット膜の移動方向に沿った前記電荷保持部の幅は、前記移動方向に沿った前記非電荷保持部の幅よりも大きい、静電動作装置。
2. 前記エレクトレット膜の表面上には、導電層が形成され、
   前記電荷保持部は、前記エレクトレット膜の表面上の前記導電層が形成されない領域を含み、前記非電荷保持部は、前記エレクトレット膜の表面上の前記導電層が形成される領域を含む、請求項１に記載の静電動作装置。
3. 前記移動方向に沿った前記電荷保持部の幅は、前記移動方向に沿った前記電極の幅以上である、請求項１または２に記載の静電動作装置。
4. 前記移動方向に沿った前記非電荷保持部の幅は、前記移動方向に沿った前記電極の幅以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電動作装置。
5. 前記導電層は、複数設けられ、
   前記複数の導電層は電気的に接続されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の静電動作装置。

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