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公開番号2025125679
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024021772
出願日2024-02-16
発明の名称発電システム、蓄電装置、発電装置、及び発電方法
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人
主分類H02N 1/08 20060101AFI20250821BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発電効率を低下させることなく、電極の劣化を抑制することができる発電システムを提供する。
【解決手段】発電システム1は、発電層10と、電極11と、を備え、発電層上を液滴16が移動することで発電し、発電した電気エネルギーを電極から取り出す。電極は、発電層の、液滴の移動方向の下流側に配置され、電極は、表面が保護膜19で被覆された被覆部13と、保護膜で被覆されずに表面が露出している露出部14と、を有し、発電層上を移動した液滴が露出部にて電極に接触する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発電層と、電極と、を備え、
前記発電層上を液滴が移動することで発電し、発電した電気エネルギーを前記電極から取り出す発電システムであって、
前記電極は、前記発電層の、前記液滴の移動方向の下流側に配置され、
前記電極は、表面が保護膜で被覆された被覆部と、前記保護膜で被覆されずに表面が露出している露出部と、を有し、前記発電層上を移動した前記液滴が前記露出部にて前記電極に接触する、発電システム。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記電極は、前記発電層上の前記液滴が移動する面に形成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記電極は、前記発電層上の前記液滴が移動する面とは反対の面に形成されており、前記露出部は、前記電極と前記発電層が重なる領域における前記発電層の一部を開口して形成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記露出部は、前記電極の、前記液滴の移動方向の上流側に形成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項５】
前記露出部は、前記電極に接触した前記液滴が滞留するように形成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項６】
前記保護膜が誘電体である、請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項７】
さらに他の電極を備える、請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の発電システムを備える蓄電装置。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の発電システムを備える発電装置。
【請求項１０】
電極を備えた発電層に液滴を供給し、前記液滴を前記発電層の上面で移動させて前記電極から電気エネルギーを取り出す発電方法であって、
前記電極は、表面が露出した部分と、表面が保護膜で被覆された部分と、を有し、
前記電極の前記表面が露出した部分は、前記液滴と電気的に接触する部分である発電方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システム、蓄電装置、発電装置、及び発電方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
微小な規模の様々な物理現象から力学的エネルギーや熱エネルギーを取り入れて電気に変換することができ、そのポテンシャルの高さや活用形態の多様性から、摩擦帯電型ナノ発電機（ＴｒｉｂｏＥｌｅｃｔｒｉｃＮａｎｏＧｅｎｅｒａｔｏｒ：ＴＥＮＧ）が着目されている。
一般的に、ＴＥＮＧは、摩擦帯電効果と静電誘導の組み合わせによって外界の力学的エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスである。ＴＥＮＧのうち、水の滑落挙動を摩擦に利用したものを特にＷ－ＴＥＮＧ（水滴発電）と呼び、ＴＥＮＧの中でも最も変換効率の高い技術として近年注目されている。
ＴＥＮＧにおいて不連続な滴状等の液体の塊が移動することで、静電誘導が引き起こされて電荷が移動し、それによって電気エネルギーを取り出すことができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の層に液滴を落下させた際の滑落挙動から電力を得る発電機が記載されている。
しかし、雨水や用水路等での使用が想定される水滴発電は、屋外に長期間さらされる可能性が高いため、特許文献１では、金属である上部電極が完全に露出しており、錆等による劣化が懸念される。
【０００４】
一方、フッ素含有樹脂等の非導電材で金属を被覆すると、金属の劣化を抑制することができる。
例えば、特許文献２には、溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金めっき鋼板上にリン酸塩皮膜を形成し、かつリン酸塩皮膜の上に親水性官能基を導入した高分子量のフッ素含有樹脂を４Ａ族金属化合物で架橋した化成処理皮膜を形成することで、耐候性、耐水性、耐黒変性、皮膜密着性および防眩性に優れる化成処理めっき鋼板を提供することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、摩擦帯電型ナノ発電機（ＴＥＮＧ）において、電極となる金属の劣化を抑制するために、液滴と接触する電極を非導電材等で被覆してしまうと、発電がほとんど起こらなくなって発電効率が低下すると考えられている。
本発明の一実施形態は、発電効率を低下させることなく、電極の劣化を抑制することができる発電システム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】
上記課題を解決するために、本発明の一実施態様は、
発電層と、電極と、を備え、
前記発電層上を液滴が移動することで発電し、発電した電気エネルギーを前記電極から取り出す発電システムであって、
前記電極は、前記発電層の、前記液滴の移動方向の下流側に配置され、
前記電極は、表面が保護膜で被覆された被覆部と、前記保護膜で被覆されずに表面が露出している露出部と、を有し、前記発電層上を移動した前記液滴が前記露出部にて前記電極に接触する、発電システムを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施の一態様によれば、発電効率を低下させることなく、電極の劣化を抑制することができる発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施態様に係る発電システムの一例の拡大概略図である。
本発明の一実施態様に係る発電システムにおいて液滴との摩擦により発電層が帯電する様子の一例である。
本発明の一実施態様に係る発電システムにおける液滴の移動によって電荷が移動する流れの一例である。
本発明の一実施態様に係る発電システムの一例の概略図である。
本発明の一実施態様に係る発電システムの一例の概略図である。
図５の発電システムの発電層上に液滴を移動させた様子の一例の概略図である。
図５の発電システムの発電層上に液滴を移動させた様子の一例の概略図である。
本発明の一実施態様に係る発電システムの一例の概略図である。
図８の発電システムの発電層上に液滴が着弾した様子の一例の概略図である。
本発明の一実施態様に係る発電システムの一例の発電層上に液滴が着弾後、移動する様子を平面視した一例の概略図である。
本発明の一実施態様に係る発電システムの一例の発電層上に液滴が着弾後、移動する様子を平面視した一例の概略図である。
実施例で作製した発電システムの一例の概略図である。
実施例で作製した発電システムの一部の拡大概略図である。
実施例で作製した発電システムに水滴を移動させて発生させた起電圧の電圧波形図である。
実施例で作製した発電システムに水滴を移動させて発生させた起電圧及び電荷量の値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（発電システム及び発電方法）
本発明の発電システムは、
発電層と、電極と、を備え、
前記発電層上を液滴が移動することで発電し、発電した電気エネルギーを前記電極から取り出す発電システムであって、
前記電極は、前記発電層の、前記液滴の移動方向の下流側に配置され、
前記電極は、表面が保護膜で被覆された被覆部と、前記保護膜で被覆されずに表面が露出している露出部と、を有し、前記発電層上を移動した前記液滴が前記露出部にて前記電極に接触する、発電システムである。
（【００１１】以降は省略されています）

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