JP2010183820A - Generator for communication apparatus and communication apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声または文字を利用した通信が可能であり、例えば持ち運び可能な通信機器に関するものである。本発明はさらに、通信機器に用いられるものであり、圧電効果を利用した発電装置に関するものである。 The present invention relates to a communication device that can communicate using voice or text, and is portable, for example. The present invention is further used for communication equipment and relates to a power generation apparatus using a piezoelectric effect.
携帯電話など通信機器は、出先においても使用できるために利便性に優れている。このような通信機器では、電源としてリチウムイオン電池などの蓄電池が採用されているため、出先における充電切れによって通信機器が使用できなくなる場合がある。そのため、携帯電話など通信機器においては、発電装置を組み込むことが検討されている。この発電装置は、主として蓄電池に電荷を補充することを目的とするものであり、一例において、圧電素子の歪み変形により生じる電荷を利用するものがある(例えば特許文献1,2参照)。 A communication device such as a cellular phone is excellent in convenience because it can be used even when away from home. In such a communication device, since a storage battery such as a lithium ion battery is adopted as a power source, the communication device may become unusable due to a lack of charge at the destination. For this reason, it is considered to incorporate a power generation device in a communication device such as a mobile phone. This power generation device is mainly intended to replenish the storage battery with charge, and in one example, there is a device that uses a charge generated by distortion deformation of a piezoelectric element (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の発電装置は、振動を与えることにより発電する振動発電部を有するものである。振動発電部は、圧電素子に対して振動により応力を与えることによって発電するものである。この振動発電部では、例えば一端部が固定された圧電素子に対して振動が与えられる。この場合の振動発電部は、圧電素子の他端部にバネを介して接続したひもを繰り返し引っ張ることにより圧電素子に対して応力が与えられる。 The power generation device described in Patent Literature 1 includes a vibration power generation unit that generates power by applying vibration. The vibration power generation unit generates power by applying stress to the piezoelectric element by vibration. In the vibration power generation unit, for example, vibration is applied to a piezoelectric element having one end fixed. In this case, the vibration power generation unit applies stress to the piezoelectric element by repeatedly pulling a string connected to the other end of the piezoelectric element via a spring.
一方、特許文献2に記載の発電装置は、携帯電話に使用されるものであり、板状の弾性体の両面に、分極方向の異なる一対の圧電セラミック振動子を貼り付けたものである。弾性体は、一端部がケースに固定されている一方で、他端部に錘が取り付けられている。そのため、前記発電装置では、錘により弾性体の他端部(自由端)に慣性力が与えられたときに、自由端ひいては圧電セラミック振動子が振動させられて電荷が発生する。
On the other hand, the power generation device described in
しかしながら、従来の発電装置では、携帯電話などの携帯通信機器において、十分な発電力を得ることはできなかった。 However, with the conventional power generation device, sufficient power generation cannot be obtained in a mobile communication device such as a mobile phone.
本発明は、携帯電話などの携帯通信機器において、十分な発電力を得ることができる通信機器用発電装置およびこれを用いた通信機器を提供することを課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a communication device power generator capable of obtaining sufficient power generation in a mobile communication device such as a mobile phone, and a communication device using the power generation device.
本発明の通信機器用発電装置は、固定部および非固定部を有し、前記非固定部が加速度によって撓み発電する圧電素子と、前記圧電素子の前記非固定部に接触させることにより、前記非固定部の撓み変形を助長させるための干渉部材と、を備えている。 The power generator for communication equipment of the present invention has a fixed part and a non-fixed part, and the non-fixed part is bent by acceleration to generate power, and the non-fixed part of the piezoelectric element is brought into contact with the non-fixed part. And an interference member for facilitating the bending deformation of the fixed portion.
本発明の通信機器用発電装置は、前記干渉部材が、例えば前記圧電素子に連続して接触させるためのものである。 The power generator for communication equipment of the present invention is for the interference member to continuously contact, for example, the piezoelectric element.
本発明の通信機器用発電装置は、前記干渉部材が、例えば前記圧電素子に向けて突出した突出部である。 In the power generator for communication equipment according to the present invention, the interference member is a protruding portion that protrudes toward the piezoelectric element, for example.
本発明の通信機器用発電装置は、前記非固定部の最大変位位置を規制する規制部材をさらに備えていてもよい。 The communication device power generator of the present invention may further include a regulating member that regulates the maximum displacement position of the non-fixed portion.
本発明の通信機器用発電装置は、前記規制部材が、例えば弾性部材により形成されている。 In the power generator for communication equipment of the present invention, the restriction member is formed of, for example, an elastic member.
本発明の通信機器用発電装置は、例えば前記圧電素子を撓み変形可能に支持する支持部材をさらに備えている。前記支持部材は、前記固定部が接続される第1面と、前記規制部材が設けられる第2面と、を有している。好ましくは、前記第2面は、前記第1面に対して前記圧電素子の厚み方向に位置ずれしている。 The power generator for communication equipment of the present invention further includes, for example, a support member that supports the piezoelectric element so as to be able to bend and deform. The support member has a first surface to which the fixing portion is connected and a second surface on which the restricting member is provided. Preferably, the second surface is displaced in the thickness direction of the piezoelectric element with respect to the first surface.
本発明の通信機器用発電装置は、前記圧電素子と前記支持部材との接続部分は、例えば絶縁性樹脂によりコーティングされている。 In the power generator for communication equipment according to the present invention, the connecting portion between the piezoelectric element and the support member is coated with, for example, an insulating resin.
本発明の通信機器用発電装置は、前記干渉部材が、例えば外部から入力される負荷により回転する回転軸の周方向に沿って配置され、前記回転軸の回転により前記周方向に移動する複数のフィンを含んでいる。 In the power generator for communication equipment according to the present invention, the interference member is disposed along the circumferential direction of a rotating shaft that is rotated by, for example, an externally input load, and moves in the circumferential direction by the rotation of the rotating shaft. Includes fins.
本発明の通信機器は、前記通信機器用発電装置を備えている。 The communication device of the present invention includes the power generator for the communication device.
本発明よれば、圧電素子の撓み変形を利用して効率良く発電を行なうことができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently generate power by utilizing the bending deformation of the piezoelectric element.
以下、本発明に係る通信機器用発電装置および通信機器の実施の形態の例について説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the power generator for communication equipment and the communication equipment according to the present invention will be described.
図1に示した携帯通信機器1は、音声または文字を利用した通信が可能なものであり、持ち運び可能とされたものである。携帯通信機器1としては、例えば携帯電話、PHS(Personal Handy−phone System)、PDA(Personal Digital Assistant)などの携帯情報端末、およびポケットベルを挙げることができる。携帯通信機器1は、外部からの充電および機器内部での発電が可能なものであり、発電装置2、整流回路3、切替スイッチ4、コネクタ5、充電用IC6および二次電池7を備えている。
The mobile communication device 1 shown in FIG. 1 is capable of communication using voice or characters and is portable. Examples of the mobile communication device 1 include a mobile information terminal such as a mobile phone, a PHS (Personal Handy-phone System), a PDA (Personal Digital Assistant), and a pager. The portable communication device 1 is capable of charging from outside and generating power inside the device, and includes a
図2および図3に示したように、発電装置2は、圧電効果を利用して電荷を発生させるものであり、圧電素子20、支持部材21、ハンドル22および回転体23を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
圧電素子20は、歪み変形により電荷を生じるものであり、固定部としての端部20Aにおいて支持部材21に接続されている。図4および図5に示したように、圧電素子20は、例えば幅寸法Wが1〜5mm、長さ寸法Lが5〜19mm、厚み寸法Tが100〜500μmの矩形板状に形成されている。圧電素子20は、複数の圧電セラミックス24A,24B、表面電極25A,25B、ビア導体26A,26Bおよび端子27A,27Bを備えている。
The
圧電セラミックス24A,24Bは、撓み変形により電荷を発生するものであり、矩形板状に形成されている。圧電セラミックス24Aと圧電セラミックス24Bとは、互いに分極方向が異なるものであり、表面電極25A,25Bを介して交互に積層されている。圧電セラミックス24A,24Bの積層数は、撓み変形が可能な範囲で目的とする強度や発電力が得られる範囲で決定すればよく、例えば2〜20程度とされる。
The
これらの圧電セラミックス24A,24Bは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛(PT)、チタン酸バリウム(BT)、ビスマス(Bi)層状化合物、タングステンブロンズ化合物またはニオブ(Nb)酸アルカリ化合物等のペロブスカイト構造を示す化合物により形成されている。圧電セラミックス24A,24Bの分極特性は、例えば温度が70℃以上90℃以下のシリコンオイル中にて10分以上30分以下で3kV/mm以上7kV/mm以下の直流電界を印加することにより得ることができる。
These
表面電極25A,25Bは、圧電セラミックス24A,24Bから電荷を取り出すために利用されるものであり、圧電セラミックス24A,24Bの表面に形成されている。これらの表面電極25A,25Bは、本体部25Aa,25Baおよびリード部25Ab,25Bbを含んでいる。本体部25Aa,25Baは、圧電セラミックス24A,24Bから電荷を取り出すためのものである。リード部25Ab,25Bbは本体部25Aa,25Baからの電荷を端子27A,27Bに導くためのものであり、本体部25Aa,25Baの端部から延出して形成されている。
The
このような表面電極25A,25Bは、電気伝導性の高い材料を用いた公知の成膜手法により形成することができる。電気伝導性の高い材料としては、例えば金、銀、銅、黄銅あるいはパラジウムを用いることができる。成膜手法としては、スクリーン印刷法やディッピング法などを採用することができる。表面電極25A,25Bは、例えばエポキシ系接着剤等の接着剤を介して、黄銅などの金属板状体を接着することにより形成することもできる。
ビア導体26A,26Bは、分極方向な同一な圧電セラミックス24A,24Bに形成された表面電極25A,25Bどうしを電気的に接続するためのものである。これらのビア導体26A,26Bは、圧電セラミックス24A,24Bの厚み方向に貫通して形成されており、表面電極25A,25Bに対してはリード部25Ab,25Bbにおいて接続されている。ビア導体26A,26Bは、例えば圧電セラミックス24A,24Bの所定位置に貫通孔を形成した後に、スクリーン印刷などにより導体ペーストを充填することにより形成することができる。
The via
端子27A,27Bは、圧電素子20から電荷を取り出すための部分である。端子27A,27Bは、表面電極25A,25Bのリード部25Ab,25Bbに接続されているとともに、後述する支持部材21を介して整流回路3に接続されている。
The
図6および図7に示したように、圧電素子20としては、端面20Bに端子27A,27Bを形成したものであってもよい。このような圧電素子20は、表面電極25A,25Bにおけるリード部25Ab,25Bbを圧電セラミックス24A,24Bにおける端面20Bに至るまで形成した後に、圧電素子20の端面20Bにリード部25Ab,25Bbに導通する端子27A,27Bを形成することにより得ることができる。図示した例では、端子27A,27Bは、最外層に位置する圧電セラミックス24A,24Bの表面にも形成されているが、端面20Bにのみ端子27A,27Bが形成される形態であってもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図2および図3に示したように、支持部材21は、圧電素子20の端部20A(端子27A,27Bが形成された端部)において圧電素子20を撓み変形可能に支持するものである。この支持部材21は、絶縁基材の少なくとも表面に配線30が形成された配線基板である。絶縁基材としては、例えばアルミナなどの無機酸化物を焼成して形成した無機基材、あるいはガラス繊維などからなる織布にエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させて形成した有機基材を使用することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このような支持部材21に対しては、圧電素子20が支持部材21に対しては端部20Aにおいて接着層28を介して接続されている。接着層28は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂により形成されている。圧電素子20はさらに、端子27A,27Bにおいて、ワイヤ29を介して支持部材21の配線30に対して電気的に接続されている。ワイヤ29を用いた接続は、金などの金属ワイヤを用いた公知のワイヤボンディングの手法により行なうことができる。
The
図8に示したように、圧電素子20は、端子27A,27Bを支持部材21の配線30に対面させた状態で導通接続してもよい。この場合、端子27A,27Bと配線30との間は、例えばハンダ、異方性導電性樹脂、等方性導電性樹脂、あるいは導電性樹脂を用いて接続すればよい。
As shown in FIG. 8, the
図2および図3に示したように、支持部材21と圧電素子20との接続部分は、絶縁封止部32により覆われている。このようにして絶縁封止部32により接続部分を覆えば、接続部分の強度を高めることができる。そのため、圧電素子20が繰り返し撓み変形させられる場合であっても、圧電素子20や配線30とワイヤ29と接続部分が剥離し、あるいは圧電素子20が支持部材21から剥離してしまうことを抑制することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the connecting portion between the
絶縁封止部32は、圧電素子20の端子27A,27Bおよびワイヤ29も含めて封止するのが好ましい。そうすれば、ワイヤ29や端子27A,27Bの腐食を抑制することができるため、圧電素子20と支持部材21との間の電気的な接続の信頼性を高めることが可能となる。このような絶縁封止部32は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を目的部位に塗布下の後に、樹脂を固化させることにより形成することができる。絶縁封止部32のための熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を使用することができる。絶縁封止部32のための熱可塑性樹脂としては、例えばアクリル系樹脂を使用することができる。
The insulating sealing
図2に示したように、ハンドル22は、回転体23を回転させるためのものであり、回転軸22A、連結アーム22B、および操作アーム22Cを備えている。ハンドル22は、図9において携帯通信機器1の一例として携帯電話8を図示したように、発電装置2(図2および図3参照)を発電させるときに、操作アーム22Cが携帯電話8(携帯通信機器1)から突出した状態とされる。
As shown in FIG. 2, the
図2および図3に示したように、回転軸22Aは、後述する回転体23の複数のフィン23Bを所定の円周軌跡上において移動させるためのものであり、後述する回転体23の支持リング23Aに対して回転不能に嵌合されている。回転軸22Aは、軸方向に対して相対移動可能とされている。そのため、ハンドル22は、連結アーム22Bや操作アーム22Cを含めた全体として携帯電話8(図9参照)の筐体80に対して相対動可能とされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
連結アーム22Bは、操作アーム22Cの回転動作を回転軸22Aに伝達するものであり、回転軸22Aと操作アーム22Cとの間を連結している。この連結アーム22Bは、回転軸22Aと一体的に形成されており、回転軸22Aとともに回転軸22Aの軸方向に相対動可能である。連結アーム22Bは、例えば携帯電話8の筐体80に設けられた凹部81(図9参照)に位置する状態と、筐体80の外部に位置する状態とを選択可能とされている。
The
操作アーム22Cは、回転軸22Aひいては回転体23を回転させるとき(圧電素子20を撓み変形させた発電するとき)にユーザによって操作される部分である。この操作アーム22Cは、連結アーム22Bに対して回動可能に固定されており、連結アーム22Bと同一直線状に位置する伸長した状態と、連結アーム22Bに対して略垂直に屈曲した状態とを選択することができる。操作アーム22Cは、発電装置2を発電させるときに、連結アーム22Bに対して略垂直に屈曲した状態とされる。一方、操作アーム22Cは、非使用時において、連結アーム22Bに対して伸長した状態とされる。携帯電話8などの携帯通信機器1においては、連結アーム22Bを伸長した状態とすれば、ハンドル22が嵩張ることがないため、ハンドル22を収容するときの利便性が高められる。
The
また、ハンドル22は、操作アーム22Cが伸長可能であることに加えて、上述のように全体として携帯電話8の筐体80に対して相対動可能である。そのため、ハンドル22は、全体を携帯電話8の筐体80の凹部81(図9参照)に収容することが可能であり、ハンドル22を収容するときの利便性がより一層高められる。
In addition to the fact that the
図10に示したように、ハンドル22は、操作アーム22Cが連結アーム22Bに対して折り畳まれた状態と、操作アーム22Cが連結アーム22Bに対して略垂直に屈曲した状態とを選択することができる構成であってもよい。このハンドル22においても、操作アーム22Cを折り畳んだ状態とすることにより、ハンドル22を収容するときの利便性が高められる。
As shown in FIG. 10, the
以上に説明した携帯電話8などの携帯通信機器1は、ハンドル22が組み込まれた形態であったが、携帯通信機器1とは分離されたハンドル22を、発電装置2を発電させるときに、携帯通信機器1に装着する構成であってもよい。
Although the mobile communication device 1 such as the
図2、図3および図11に示したように、回転体23は、ハンドル22の操作によって圧電素子20を撓み変形させるためのものであり、支持リング23Aおよび複数のフィン23Bを含んでいる。
As shown in FIGS. 2, 3, and 11, the rotating
支持リング23Aは、複数のフィン23Bをこれらのフィン23Bが周方向に移動可能なように支持するものである。この支持リング23Aは、ハンドル22における回転軸22Aに固定されており、回転軸22A(ハンドル22)とともに回転可能とされている。
The
複数のフィン23Bは、圧電素子20に干渉させるための干渉部材として機能するものである。複数のフィン23Bは、支持リング23Aの周面において、周方向に沿って並んで配置されている。これらのフィン23Bは、操作アーム22Cを回転させたときに支持リング23Aの周方向に沿った円形軌跡上を移動する。この円形軌跡上には、圧電素子20の非固定部としての自由端20Cが位置している。そのため、複数のフィン23Bは、周方向への移動により繰り返し圧電素子20の自由端20Cに干渉する。
The plurality of
図1に示した整流回路3は、圧電素子20から得られる交流電流を直流電流に変換するためのものである。整流回路3としては、公知の種々の回路、例えばフルブリッジ回路あるいはカレントダブラー回路を適用することができる。
The rectifier circuit 3 shown in FIG. 1 is for converting an alternating current obtained from the
コネクタ5は、二次電池7に電荷を充電するときにACアダプタ50が装着される部分である。ACアダプタ50は、例えばコンセントに接続されるものであり、二次電池7にはACアダプタ50およびコネクタ5を介して電荷が充電される。
The connector 5 is a part to which the
充電用IC6は、発電装置2またはACアダプタ50から供給される電流(電圧)を定電流化(定電圧化)するものである。
The charging IC 6 converts the current (voltage) supplied from the
二次電池7は、発電装置2またはACアダプタ50から供給される電流を蓄えるためのものであり、充放電可能なものである。二次電池7としては、公知の種々のもの、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
The secondary battery 7 is for storing a current supplied from the
切替スイッチ4は、発電装置2から二次電池7に電力が供給される状態とコネクタ5から電力が供給される状態とを選択するものである。この切替スイッチ4は、通常時はコネクタ5を介しての充電が可能な状態とされている。一方、切替スイッチ4は、発電装置2から二次電池7を充電する場合には、整流回路3を介して発電装置2と二次電池7と電気的に接続した状態とされる。切替スイッチ4による充電源の切替は、例えば発電装置2のハンドル22の動作に連動して行なわれる。より具体的には、切替スイッチ4は、発電装置2を使用可能な状態としたとき、例えばハンドル22を引っ張って連結アーム22Bおよび操作アーム22Cが筐体80から突出した状態(図9参照)とされる過程において切替スイッチ4が切り替えられる。このような切替スイッチ4の切替は、ハンドル22の移動に伴い機械的にスイッチが切り替わるものであってもよいし、ハンドル22の移動によって切替スイッチ4を切り替えるための信号を生成させるものであってもよい。もちろん、携帯電話8などの携帯通信機器1に設けられたスイッチを操作するなどにして切替スイッチ4を切り替えるようにしてもよい。
The changeover switch 4 selects a state in which power is supplied from the
以上に説明した携帯通信機器1では、二次電池7を電源として音声や文字による通信を行なうことができる。携帯通信機器1において二次電池7の充電を行なう場合には、コネクタ5とコンセントとの間をACアダプタ50で接続する。一方、出先などで二次電池7が切れた場合には発電装置2を用いて二次電池7を充電することができる。発電装置2を用いての充電は、例えばハンドル22を引き出す際に切替スイッチ4を発電装置2から二次電池7への充電が可能な状態に切り替えるとともにハンドル22を回転させることにより行なわれる。
In the mobile communication device 1 described above, communication by voice or text can be performed using the secondary battery 7 as a power source. When charging the secondary battery 7 in the mobile communication device 1, the
ハンドル22の回転は、操作アーム22Cが連結アーム22Bに対して略垂直に屈曲した状態において行われる。操作アーム22Cを回転させた場合、回転軸22Aが回転して支持リング23Aも回転する。支持リング23Aには複数のフィン23Bが固定されているため、これらのフィン23Bは操作アーム22Cの回転方向に沿った円形軌跡上を移動する。円形軌跡上には、圧電素子20の自由端20Cが位置しているため、複数のフィン23Bが繰り返し圧電素子20の自由端20Cに干渉する。すなわち、1つのフィン23Bが圧電素子20の自由端20Cに干渉することにより圧電素子20の自由端20Cがフィン23Bとともに移動することで圧電素子20の自由端20Cが撓み変形する。
The
圧電素子20に干渉しているフィン23Bが一定距離移動した場合には、フィン23Bと圧電素子20との係合が解かれ、圧電素子20は先とは反対方向に撓み変形しようとする。このとき、次のフィン23Bが圧電素子20の自由端20Cに干渉する。その結果、操作アーム22Cの回転によって、複数のフィン23Bが次々と圧電素子20の自由端20Cに干渉し、圧電素子20は撓み変形を繰り返す。圧電素子20が撓み変形した場合、圧電素子20において圧電セラミックス24A,24Bにおいて生成した電荷が表面電極25A,25Bに移動する。この電荷は、導体ビア26A,26Bを介して端子27A,27Bに導かれる。圧電素子20からの電荷は、整流回路3において直流電流化された後、充電用IC6において定電硫化(定電圧化)された後に二次電池7に蓄えられる。圧電素子20からの電荷は、二次電池7に充電することなく、直接、携帯電話8のICや機器に供給してもよい。
When the
このように、発電装置2では、複数のフィン23Bによる繰り返しの干渉によって圧電素子20が繰り返し撓み変形させられるため、効率良く発電させることができる。
Thus, in the electric
次に、本発明の第2の実施の形態について、図12ないし図15を参照して説明する。これらの図においては、先に説明した発電装置2と同様な部材または要素については同一符号を付してあり、以下における重複説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same members or elements as those of the
図12および図13に示した発電装置2は、ハンドル22に代えて、線条体33を用いて圧電素子20を撓み変形させるものである。この発電装置2は、回転体23、線条体33、および戻りバネ34を備えている。
The
図12および図13に示したように、回転体23は、先に説明した発電装置2と同様なものである。回転体23には、回転軸22Aが固定されており、この回転軸22Aの回転により回転させられる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the rotating
線条体33、戻りバネ34を利用して回転体23を回転させるためのものであり、例えば紐やワイヤである。この線条体33は、折り畳むなどして嵩張らないようにすることができるものが好ましい。線条体33は、例えば図14および図15に示したように携帯電話8などの携帯通信装置1において、折り畳んだ状態で筐体80の凹部81に収容される。この線条体33には、ブロック35が固定されている。このブロック35は、発電装置2の非使用時に筐体80の開口83に装着されるものであり、発電装置2の使用時に開口83から取り外されるものである。このような構成では、ブロック35を開口83から取り外すときに、切替スイッチ4(図1参照)が発電装置2からの電荷が二次電池7に供給できるように切り替えられるようにしてもよい。ブロック35の取り外しにより切替スイッチ4が切り替えられるようにすれば、発電装置2を使用するときに必要となる動作によって発電装置2からの電荷を二次電池7に供給される状態となるので便利である。もちろん、切替スイッチ4(図1参照)の切替は、必ずしもブロック35の取り外し動作と連動させる必要はない。
This is for rotating the
戻りバネ34は、線条体33を引っ張った後にそれを元の位置に戻すためのものである。この戻りバネ34は、ぜんまいバネにより構成されており、一端が回転軸22Aに固定されている一方で、他端が線条体33に接続されている。戻りバネ34は、ぜんまいバネに代えて、板バネやコイルバネなどの他のバネであってもよく、戻りバネ34に代えてばね以外の弾性体を使用することもできる。
The
次に、発電装置2の動作について、携帯電話8(図14参照)を例にとって説明する。発電装置2により発電を行なう場合には、まずブロック35を筐体80の開口83から取り外す。これにより、切替スイッチ4(図1参照)は、発電装置2から二次電池7の電荷が供給可能な状態に切り替えられる。
Next, the operation of the
発電装置2を駆動させる場合、線条体33を引っ張る。これにより、回転軸22Aか回転させられ、複数のフィン23Bが回転させられる。このとき、戻りバネ34には弾発力が蓄えられる。複数のフィン23Bが回転することにより、複数のフィン23Bが圧電素子20に繰り返し干渉する。これにより、圧電素子20が撓み変形を繰り返し、圧電素子20からの電荷が整流回路3および充電用IC6を介して二次電池7に充電される(図1参照)。圧電素子20からの電荷は、二次電池7に充電することなく、直接、携帯電話8のICや機器に供給してもよい。
When driving the electric
一方、一定距離だけ線条体33を引っ張った後には、線条体33に作用する引っ張り力を解除する。そうすれば、戻りバネ34の弾発力によって戻りバネ34が元の状態に戻る。このとき、線条体33もまた筐体80に向けて引き戻される。したがって、発電装置2では、線条体33の引っ張り、線条体33への引っ張り力の解除を繰り返すことにより、回転体23を回転させ、繰り返し複数のフィン23Bを圧電素子20に干渉させることができる。そのため、複数のフィン23Bによる繰り返しの干渉によって圧電素子20が繰り返し撓み変形させられるため、効率良く発電させることができる。
On the other hand, after pulling the
次に、本発明の第3の実施の形態について、図16ないし図18を参照して説明する。これらの図においては、先に説明した発電装置2と同様な部材または要素については同一符号を付してあり、以下における重複説明は省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same members or elements as those of the
発電装置2は、外部から加えられる振動により圧電素子20を撓み変形させるものである。この発電装置2は、先に説明した発電装置2のような回転体23は採用されておらず、その代わりに突出部90および規制部材91を備えている。
The
突出部90は、干渉部材に相当するものであり、圧電素子20が撓み変形したときに圧電素子20に干渉するものである。この突出部90は、圧電素子20に対して、自由端20Cから偏倚した部位に干渉するものであり、圧電素子20に向けて突出して形成されている。
The
規制部材91は、圧電素子20の自由端20Cの最大変位位置を規制するものである。この規制部材91は、圧電素子20が接続される第1面21Aに対して圧電素子20の厚み方向に位置ずれした第2面21Bに設けられており、例えば弾性部材により形成されている。このような第1面21Aおよび第2面21Bは、支持部材21に設定される。
The regulating
発電装置2では、例えば携帯電話において筐体を振動させることにより圧電素子20が撓み変形させられる。このとき、圧電素子20が上方に変位したときに突出部90が圧電素子20の自由端20Cから偏倚した部位に干渉し、圧電素子20が下方に変位したときに自由端20Cが規制部材91に干渉する。
In the
突出部90が圧電素子20に干渉した場合、突出部90によって干渉部位の変位が制限される。その一方で、自由端20Cの変位は、突出部90に制限されることなく行なわれる。このとき、突出部90に干渉することにより自由端20Cの加速度が増加する。そのため、発電装置2では、圧電素子20が振動するときの加速度が増加させられるため発電効率が高いものとなる。
When the
これに対して、圧電素子20が規制部材91に干渉した場合、圧電素子20の振動エネルギが規制部材91により吸収される。そのため、圧電素子20が必要以上に振幅し過ぎることを抑制することができる。そのため、規制部材91を設けることにより、圧電素子20と支持部材21との間の接続部分に作用する応力を緩和し、また圧電素子20の先端(自由端20C)の損傷を抑制することができる。
On the other hand, when the
本発明は、上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更あるいは改良が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes or improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、発電装置における圧電素子の支持構造としては、圧電素子の一方の端部のみを支持する構成ではなく、圧電素子の両方の端部を支持する構成であってもよい。また、圧電素子は、可撓性を有すればよく、四角形には限定されず、例えば楕円、長円あるいは真円などの円形、あるいは四角以外の多角形のものを使用することもできる。 For example, the support structure of the piezoelectric element in the power generation apparatus may be configured to support both ends of the piezoelectric element instead of supporting only one end of the piezoelectric element. Further, the piezoelectric element only needs to be flexible, and is not limited to a quadrangle. For example, a circular element such as an ellipse, an ellipse or a perfect circle, or a polygon other than a square can be used.
発電装置において得られた電荷は、必ずしも二次電池に蓄える必要はなく、例えば二次電池とは別の蓄電部を準備しておき、この蓄電部に蓄えるようにしてもよい。このような蓄電部は、必ずしも大容量の蓄電力を必要とはしないため、蓄電部としてはコンデンサを利用することができる。また、二次電池において、ACアダプタからの電荷を蓄える部分に加えて、発電装置からの電荷を蓄える部分を別に設けてもよい。 The electric charge obtained in the power generation apparatus is not necessarily stored in the secondary battery. For example, a power storage unit different from the secondary battery may be prepared and stored in the power storage unit. Since such a power storage unit does not necessarily require a large amount of stored power, a capacitor can be used as the power storage unit. In addition, in the secondary battery, in addition to the portion that stores the charge from the AC adapter, a portion that stores the charge from the power generation device may be provided separately.
また、上述した実施形態においては、複数の圧電セラミックスを積層した圧電素子の製造方法を示したが、これに限られない。例えば、ドクターブレード法を用いて、グリーンシートを準備する。そして、ビア導体を形成したグリーンシートを複数枚積層した後、該積層体を同時焼成することによって圧電素子を形成してもよい。 In the above-described embodiment, the method for manufacturing a piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric ceramics are stacked has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a green sheet is prepared using a doctor blade method. And after laminating | stacking several green sheets in which the via conductor was formed, you may form a piezoelectric element by baking this laminated body simultaneously.
1 携帯通信機器
2 発電装置
20 圧電素子
20A 固定端(固定部)
20C 自由端(非固定部)
21 支持部材
21A (支持部材の)第1面
21B (支持部材の)第2面
22B 回転軸
23 回転体
23B フィン(干渉部材)
90 突出部(干渉部材)
91 規制部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
20C Free end (non-fixed part)
21
90 Protrusion (interference member)
91 Restriction member
Claims (9)
前記圧電素子の前記非固定部に接触して、前記非固定部の撓み変形を助長させるための干渉部材と、
を備えている、通信機器用発電装置。 A piezoelectric element having a fixed part and a non-fixed part, wherein the non-fixed part bends due to acceleration;
An interference member that is in contact with the non-fixed portion of the piezoelectric element and promotes bending deformation of the non-fixed portion;
A power generator for communication equipment.
前記支持部材は、前記固定部が接続される第1面と、前記規制部材が設けられる第2面と、を有しており、
前記第2面は、前記第1面に対して前記圧電素子の厚み方向に位置ずれしている、請求項4に記載の通信機器用発電装置。 A support member that supports the piezoelectric element so as to be able to bend and deform;
The support member has a first surface to which the fixing portion is connected, and a second surface on which the restriction member is provided,
The power generator for communication equipment according to claim 4, wherein the second surface is displaced in the thickness direction of the piezoelectric element with respect to the first surface.
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