JP2001157470A - 圧電発電装置 - Google Patents
圧電発電装置Info
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- JP2001157470A JP2001157470A JP33288299A JP33288299A JP2001157470A JP 2001157470 A JP2001157470 A JP 2001157470A JP 33288299 A JP33288299 A JP 33288299A JP 33288299 A JP33288299 A JP 33288299A JP 2001157470 A JP2001157470 A JP 2001157470A
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電発電装置の構成をさらに簡略化し、小型
化して多目的な用途に利用することが可能な発電効率の
優れた圧電発電装置を提供する。 【解決手段】 圧電発電装置を、２枚の圧電セラミック
ス素子の分極を逆向にして接合して層状の圧電セラミッ
クス体に形成し、この圧電素子を少なくとも２個以上衝
合可能に配設し、これらの圧電セラミックス体同士を衝
突させて発電するように構成した。
化して多目的な用途に利用することが可能な発電効率の
優れた圧電発電装置を提供する。 【解決手段】 圧電発電装置を、２枚の圧電セラミック
ス素子の分極を逆向にして接合して層状の圧電セラミッ
クス体に形成し、この圧電素子を少なくとも２個以上衝
合可能に配設し、これらの圧電セラミックス体同士を衝
突させて発電するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電セラミック
ス素子を用いた圧電発電装置に関する。
ス素子を用いた圧電発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、圧電材料は機械的エネル
ギーと電気的エネルギーとの間の変換素子用として多彩
な応用面をもっている。圧電効果を示す物質は無機・有
機ともに多くの材料が知られているが、現在実用レベル
にある材料としてセラミックスのＰＺＴ系（ｐｉｅｚｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料が公知
である。
ギーと電気的エネルギーとの間の変換素子用として多彩
な応用面をもっている。圧電効果を示す物質は無機・有
機ともに多くの材料が知られているが、現在実用レベル
にある材料としてセラミックスのＰＺＴ系（ｐｉｅｚｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料が公知
である。
【０００３】圧電セラミックス素子は、多結晶体に、直
流高電圧を印加し残留分極を発生させて圧電性をもたせ
た素子であり、組成によりかなり自由に基本圧電定数を
変化させることができるので、その用途は広い。特に、
チタンジルコン酸亜鉛系の圧電セラミックス素子は、組
成比や添加物の選択幅が広く適用範囲は多彩である。
流高電圧を印加し残留分極を発生させて圧電性をもたせ
た素子であり、組成によりかなり自由に基本圧電定数を
変化させることができるので、その用途は広い。特に、
チタンジルコン酸亜鉛系の圧電セラミックス素子は、組
成比や添加物の選択幅が広く適用範囲は多彩である。
【０００４】図６は、従来例に係る圧電発電装置の説明
図である。この圧電発電装置は、アクリル材等の基板３
２に圧電セラミックス素子板３１を接合し、基板３２の
両端部を金属等の硬質材からなるホルダ３３，３４で固
定したものである。そして、セラミックス素子板３１の
上から鋼製の球３５を落下させて、圧電素子板３１に衝
突による機械的衝撃エネルギを印加し、基板３２を含め
た圧電素子板３１にたわみ振動を励起して電気エネルギ
を取出すものである。
図である。この圧電発電装置は、アクリル材等の基板３
２に圧電セラミックス素子板３１を接合し、基板３２の
両端部を金属等の硬質材からなるホルダ３３，３４で固
定したものである。そして、セラミックス素子板３１の
上から鋼製の球３５を落下させて、圧電素子板３１に衝
突による機械的衝撃エネルギを印加し、基板３２を含め
た圧電素子板３１にたわみ振動を励起して電気エネルギ
を取出すものである。
【０００５】上記ＰＺＴ系の圧電セラミックス素子は、
実用性が期待されているものの、発電量が少ないため、
圧電発電装置としては実用性に欠けるという問題があっ
た。また、上記基板３２と圧電セラミックス素子板３１
とは材質が異なる等から、振動の中心（伸縮しない部
位）を基板３２と圧電セラミックス素子板３１との接合
面にもってくることが困難であり、この中心が圧電セラ
ミックス素子板３１に現れる場合には、分極における打
ち消しが発生して発電効率が低下する。
実用性が期待されているものの、発電量が少ないため、
圧電発電装置としては実用性に欠けるという問題があっ
た。また、上記基板３２と圧電セラミックス素子板３１
とは材質が異なる等から、振動の中心（伸縮しない部
位）を基板３２と圧電セラミックス素子板３１との接合
面にもってくることが困難であり、この中心が圧電セラ
ミックス素子板３１に現れる場合には、分極における打
ち消しが発生して発電効率が低下する。
【０００６】そこで、本出願人は、上記問題を解決する
圧電発電装置として、先に、図７に示す原理の圧電発電
装置を提案している。
圧電発電装置として、先に、図７に示す原理の圧電発電
装置を提案している。
【０００７】この先の改善された圧電発電装置は、両端
が閉塞された筒状の容器８の両端側に圧電セラミックス
体１を配置し、これら圧電セラミックス体１を鋼球４の
殴打により発電するものである。容器８の一方の側面に
クッション板３を接着材６用いて接着し、このクッショ
ン板３の中央部のみに、接着材５を用いて圧電セラミッ
クス体１を接着する。容器８の他方の側面にも、同様に
して圧電セラミックス体１を接着し、両者を向かい合せ
る。これら両圧電セラミックス体１の向かい合う面の中
央部にプロテクタ板２を固着する。そして、両圧電セラ
ミックス体１間に、パイプ７を配置し、このパイプ７内
に転動自在な鋼球４を設けて構成されている。
が閉塞された筒状の容器８の両端側に圧電セラミックス
体１を配置し、これら圧電セラミックス体１を鋼球４の
殴打により発電するものである。容器８の一方の側面に
クッション板３を接着材６用いて接着し、このクッショ
ン板３の中央部のみに、接着材５を用いて圧電セラミッ
クス体１を接着する。容器８の他方の側面にも、同様に
して圧電セラミックス体１を接着し、両者を向かい合せ
る。これら両圧電セラミックス体１の向かい合う面の中
央部にプロテクタ板２を固着する。そして、両圧電セラ
ミックス体１間に、パイプ７を配置し、このパイプ７内
に転動自在な鋼球４を設けて構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記先の
改善された圧電発電装置の構成をさらに簡略化し、小型
化して多目的な用途に利用することが可能な発電効率の
優れた圧電発電装置を提供しようとするものである。
改善された圧電発電装置の構成をさらに簡略化し、小型
化して多目的な用途に利用することが可能な発電効率の
優れた圧電発電装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る圧電発電装置は、複数枚の圧電セラ
ミックス素子を、分極を逆向にして接合した層状の圧電
セラミックス体に形成し、この圧電素子を少なくとも２
個以上を衝合可能に配設し、これらの圧電セラミックス
体同士を衝突させて発電することを特徴とするものであ
る。
め、この発明に係る圧電発電装置は、複数枚の圧電セラ
ミックス素子を、分極を逆向にして接合した層状の圧電
セラミックス体に形成し、この圧電素子を少なくとも２
個以上を衝合可能に配設し、これらの圧電セラミックス
体同士を衝突させて発電することを特徴とするものであ
る。
【００１０】また、この発明に係る圧電発電装置は、上
記圧電セラミックス体の中央部をクッション材で支持す
ることを特徴とするものである。
記圧電セラミックス体の中央部をクッション材で支持す
ることを特徴とするものである。
【００１１】さらに、この発明に係る圧電発電装置は、
上記圧電セラミックス体の一方をクッション材で支持
し、他方の圧電セラミックス体を移動または揺動させて
上記一方の圧電セラミックス体に衝合させることで発電
させることを特徴とするものである。
上記圧電セラミックス体の一方をクッション材で支持
し、他方の圧電セラミックス体を移動または揺動させて
上記一方の圧電セラミックス体に衝合させることで発電
させることを特徴とするものである。
【００１２】また、この発明に係る圧電発電装置は、上
記両圧電セラミックス体同士をクッション材を介して保
持し、両圧電セラミックス同士が移動または揺動して衝
合するように配置されていることを特徴とするものであ
る。
記両圧電セラミックス体同士をクッション材を介して保
持し、両圧電セラミックス同士が移動または揺動して衝
合するように配置されていることを特徴とするものであ
る。
【００１３】そして、この発明にあっては、上記圧電セ
ラミックス体の殴打面部には、プロテクタ板を貼着し、
これらプロテクタ板同士を殴打することで発電するよう
に構成することで、耐久性を大幅に向上させることがで
きる。
ラミックス体の殴打面部には、プロテクタ板を貼着し、
これらプロテクタ板同士を殴打することで発電するよう
に構成することで、耐久性を大幅に向上させることがで
きる。
【００１４】この場合、上記プロテクタ板の形状は、例
えば、板状に形成された圧電セラミックス体であっても
直接の衝突振動が得られやすいように圧電セラミックス
体の殴打面部から突出した形状、例えば、半円球状や円
筒状或いは多角柱形状に形成することが可能である。
えば、板状に形成された圧電セラミックス体であっても
直接の衝突振動が得られやすいように圧電セラミックス
体の殴打面部から突出した形状、例えば、半円球状や円
筒状或いは多角柱形状に形成することが可能である。
【００１５】また、この発明にあっては、上記圧電セラ
ミックス素子のそれぞれを、複数枚層状に接合したこと
を特徴とするものである。さらに、この発明にあって
は、上記圧電セラミックス素子としてチタンジルコン酸
亜鉛系の材料を用いたことを特徴とするものである。
ミックス素子のそれぞれを、複数枚層状に接合したこと
を特徴とするものである。さらに、この発明にあって
は、上記圧電セラミックス素子としてチタンジルコン酸
亜鉛系の材料を用いたことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
例に基づき、この発明を詳細に説明する。
例に基づき、この発明を詳細に説明する。
【００１７】図１は、この発明の実施の第１形態例に係
る圧電発電装置の概略的な構成を示しており、該圧電発
電装置は、両端が閉塞されたハウジング１８の両端側に
圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１），１０（ＰＺＴ
２）を、その軸心を若干偏位させて対設し、これら圧電
セラミックス体１０，１０同士を衝突させることにより
発電するものである。ハウジング１８の両側面にクッシ
ョン板１３，１３を接着材１６，１６で接着し、かつ、
上記各クッション板１３，１３の中央部のみに、接着材
１５，１５を用いて圧電セラミックス体１０，１０を接
着する。これら両圧電セラミックス体１の向かい合う面
の中央部にプロテクタ板２を固着する。そして、本形態
例では、両圧電セラミックス体１を円弧状に湾曲形成し
ている。
る圧電発電装置の概略的な構成を示しており、該圧電発
電装置は、両端が閉塞されたハウジング１８の両端側に
圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１），１０（ＰＺＴ
２）を、その軸心を若干偏位させて対設し、これら圧電
セラミックス体１０，１０同士を衝突させることにより
発電するものである。ハウジング１８の両側面にクッシ
ョン板１３，１３を接着材１６，１６で接着し、かつ、
上記各クッション板１３，１３の中央部のみに、接着材
１５，１５を用いて圧電セラミックス体１０，１０を接
着する。これら両圧電セラミックス体１の向かい合う面
の中央部にプロテクタ板２を固着する。そして、本形態
例では、両圧電セラミックス体１を円弧状に湾曲形成し
ている。
【００１８】上記圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ
１），１０（ＰＺＴ２）は、同一材質、相似形状、同一
厚さの２枚の円弧板状の圧電セラミックス素子１０ａ，
１０ｂを、各セラミックス素子１０ａ，１０ｂの分極の
極性を逆にして接合したものである。このセラミックス
素子１０ａ，１０ｂを接合したことにより、２つのセラ
ミックス素子１０ａ，１０ｂは、接合面を中心（伸縮し
ない部位）にたわみ振動が行われる。この場合、一方の
側のセラミックス素子１０ａが伸長すれば他方の側のセ
ラミックス素子１０ｂは収縮し、かつ出力電圧の電極は
同一方向となり、両圧電セラミックス素子１０ａ，１０
ｂは直列に接続された発電構成となる。
１），１０（ＰＺＴ２）は、同一材質、相似形状、同一
厚さの２枚の円弧板状の圧電セラミックス素子１０ａ，
１０ｂを、各セラミックス素子１０ａ，１０ｂの分極の
極性を逆にして接合したものである。このセラミックス
素子１０ａ，１０ｂを接合したことにより、２つのセラ
ミックス素子１０ａ，１０ｂは、接合面を中心（伸縮し
ない部位）にたわみ振動が行われる。この場合、一方の
側のセラミックス素子１０ａが伸長すれば他方の側のセ
ラミックス素子１０ｂは収縮し、かつ出力電圧の電極は
同一方向となり、両圧電セラミックス素子１０ａ，１０
ｂは直列に接続された発電構成となる。
【００１９】上記接合面を中心にたわみ振動が行われる
と、一方の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）
で伸長と収縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消
されるということがなく効率的に発電が行われる。発電
された電気エネルギとしての電流はリード線１９を用い
て取り出す。
と、一方の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）
で伸長と収縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消
されるということがなく効率的に発電が行われる。発電
された電気エネルギとしての電流はリード線１９を用い
て取り出す。
【００２０】また、ここでは２枚の圧電セラミックス素
子１０ａ，１０ｂを積層したが、各圧電セラミックス素
子１０ａ（１０ｂ）を、それぞれ積層構造とすることが
できる。この積層構造では、複数の薄厚圧電セラミック
ス体を接合（この場合は分極の極性は同一）して、一方
の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）を形成す
る。このように、積層構造とすることで、例えば、弾性
特性を有する接着材により接合した場合には、この弾性
効果により、材質的に強度に欠けるセラミックス体材の
曲がりが容易になって曲げ強度が維持でき、また薄厚と
することでセラミックス体は曲げに強くなる。また、圧
電セラミックス体１の外形形状は特に限られるものでは
ないが、正面形状としては、円形、楕円形、三角形、四
角形或いは多角形等とすることができる。
子１０ａ，１０ｂを積層したが、各圧電セラミックス素
子１０ａ（１０ｂ）を、それぞれ積層構造とすることが
できる。この積層構造では、複数の薄厚圧電セラミック
ス体を接合（この場合は分極の極性は同一）して、一方
の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）を形成す
る。このように、積層構造とすることで、例えば、弾性
特性を有する接着材により接合した場合には、この弾性
効果により、材質的に強度に欠けるセラミックス体材の
曲がりが容易になって曲げ強度が維持でき、また薄厚と
することでセラミックス体は曲げに強くなる。また、圧
電セラミックス体１の外形形状は特に限られるものでは
ないが、正面形状としては、円形、楕円形、三角形、四
角形或いは多角形等とすることができる。
【００２１】一方、上記クッション板１３は、合成樹脂
材、ゴム材、あるいはこれらをスポンジ状にした軟質の
材料である。このようなクッション板１３を用い、しか
もこのクッション板１３の中央部のみを接着材１５によ
り圧電セラミックス体１０，１０と固着したのは、圧電
セラミックス体１０，１０の振動を減衰させないためで
ある。圧電セラミックス体１０，１０が振動する場合、
この圧電セラミックス体１０，１０を支持する部材は圧
電セラミックス体１０，１０の振動を減衰させる要因に
なり、この減衰要因を取り除くために、クッション板１
３を用いて極力、圧電セラミックス体１０，１０を自由
な状態におく。
材、ゴム材、あるいはこれらをスポンジ状にした軟質の
材料である。このようなクッション板１３を用い、しか
もこのクッション板１３の中央部のみを接着材１５によ
り圧電セラミックス体１０，１０と固着したのは、圧電
セラミックス体１０，１０の振動を減衰させないためで
ある。圧電セラミックス体１０，１０が振動する場合、
この圧電セラミックス体１０，１０を支持する部材は圧
電セラミックス体１０，１０の振動を減衰させる要因に
なり、この減衰要因を取り除くために、クッション板１
３を用いて極力、圧電セラミックス体１０，１０を自由
な状態におく。
【００２２】クッション板１３を用いることで、圧電セ
ラミックス体１０，１０の固有振動が長続きするので、
発電効率が良くなる。また、このクッション材１３は圧
電セラミックス体１０，１０に加えられる衝撃を緩和す
る。
ラミックス体１０，１０の固有振動が長続きするので、
発電効率が良くなる。また、このクッション材１３は圧
電セラミックス体１０，１０に加えられる衝撃を緩和す
る。
【００２３】プロテクタ板１２は、金属製或いは合成樹
脂製等で形成されており、圧電セラミックス体１０，１
０同士の衝突から圧電セラミックス体１０，１０を保護
する。
脂製等で形成されており、圧電セラミックス体１０，１
０同士の衝突から圧電セラミックス体１０，１０を保護
する。
【００２４】このように構成されてなる上記圧電発電装
置を、風、波、或いは人的な作用を利用した所定の運動
状態の環境化に置けば、双方の圧電セラミックス体１
０，１０が揺動して左右の圧電セラミックス体１０，１
０同士が衝突して衝撃エネルギが印加される。そして、
圧電セラミックス体１０，１０は振動が励起され、伸長
及び収縮がくり返されて交流電気を発電する。
置を、風、波、或いは人的な作用を利用した所定の運動
状態の環境化に置けば、双方の圧電セラミックス体１
０，１０が揺動して左右の圧電セラミックス体１０，１
０同士が衝突して衝撃エネルギが印加される。そして、
圧電セラミックス体１０，１０は振動が励起され、伸長
及び収縮がくり返されて交流電気を発電する。
【００２５】尚、この形態例では、圧電セラミックス体
１０，１０を接着剤１５とクッション材１３を介して支
持する場合を例にとり説明したが、これに代えて、一方
或は両方の圧電セラミックス体１０，１０をバネ（上方
向き或いは下方向に支持してもよい）の一端に固定し、
他端をハウジング１８に取り付け、このバネ材の左右伸
縮動、上下揺動させることで、両圧電セラミックス体１
０，１０を衝突させてもよい。
１０，１０を接着剤１５とクッション材１３を介して支
持する場合を例にとり説明したが、これに代えて、一方
或は両方の圧電セラミックス体１０，１０をバネ（上方
向き或いは下方向に支持してもよい）の一端に固定し、
他端をハウジング１８に取り付け、このバネ材の左右伸
縮動、上下揺動させることで、両圧電セラミックス体１
０，１０を衝突させてもよい。
【００２６】図２は、上記圧電発電装置を用い、この発
電装置が発電した電気を充電する充電装置の回路を示し
たものである。この充電装置は、２つの圧電セラミック
ス体１０，１０としてＰＺＴ１及びＰＺＴ２、整流用ダ
イオードＤ１〜Ｄ６、電気を蓄電するコンデンサＣ、ス
イッチＳＷ及び発光ダイオードＬ１〜Ｌ３を有する。Ｐ
ＺＴ１で発電した電気は、ダイオードＤ１〜Ｄ３により
全波整流され、またＰＺＴ２で発電した電気は、ダイオ
ードＤ４〜Ｄ６により全波整流される。これら、全波整
流された電気はコンデンサＣに充電される。そして、ス
イッチＳＷの操作により、コンデンサＣは放電して発光
ダイオードＬ１〜Ｌ３を点灯する。
電装置が発電した電気を充電する充電装置の回路を示し
たものである。この充電装置は、２つの圧電セラミック
ス体１０，１０としてＰＺＴ１及びＰＺＴ２、整流用ダ
イオードＤ１〜Ｄ６、電気を蓄電するコンデンサＣ、ス
イッチＳＷ及び発光ダイオードＬ１〜Ｌ３を有する。Ｐ
ＺＴ１で発電した電気は、ダイオードＤ１〜Ｄ３により
全波整流され、またＰＺＴ２で発電した電気は、ダイオ
ードＤ４〜Ｄ６により全波整流される。これら、全波整
流された電気はコンデンサＣに充電される。そして、ス
イッチＳＷの操作により、コンデンサＣは放電して発光
ダイオードＬ１〜Ｌ３を点灯する。
【００２７】この形態例に係る圧電発電装置は、以上の
ように圧電セラミックス体１０，１０同士を衝突させる
ことで発電するように構成されているので、発電装置と
しての構成が極めて簡略化され、しかも、圧電セラミッ
クス体１０，１０が円弧状に湾曲形成されているので、
常態において、圧電セラミックス体１０，１０を可及的
に近づけて配設することができるため、装置全体を小型
化することができる、という効果が得られる。
ように圧電セラミックス体１０，１０同士を衝突させる
ことで発電するように構成されているので、発電装置と
しての構成が極めて簡略化され、しかも、圧電セラミッ
クス体１０，１０が円弧状に湾曲形成されているので、
常態において、圧電セラミックス体１０，１０を可及的
に近づけて配設することができるため、装置全体を小型
化することができる、という効果が得られる。
【００２８】図３は、この発明の実施の第２形態例に係
る圧電発電装置を示しており、該圧電発電装置は、ハウ
ジング１８内部の下方に平板で形成された圧電セラミッ
クス体１０（ＰＺＴ１）を第１形態例と同様の態様で配
置すると共に、他方の圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ
２）をハウジング１８内部の上部からコイルスプリング
２０で吊持し、該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）
を上下方向に振動させることで、上記圧電セラミックス
体１０（ＰＺＴ１）と圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ
２）とを衝突させることで振動が励起され、伸長及び収
縮がくり返されて交流電気を発電させるように構成した
他は、他の構成・作用は前記第１形態例と同様に構成さ
れているので、図面には第１形態例と同一の符号を付し
て、その詳細な説明をここでは省略する。
る圧電発電装置を示しており、該圧電発電装置は、ハウ
ジング１８内部の下方に平板で形成された圧電セラミッ
クス体１０（ＰＺＴ１）を第１形態例と同様の態様で配
置すると共に、他方の圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ
２）をハウジング１８内部の上部からコイルスプリング
２０で吊持し、該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）
を上下方向に振動させることで、上記圧電セラミックス
体１０（ＰＺＴ１）と圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ
２）とを衝突させることで振動が励起され、伸長及び収
縮がくり返されて交流電気を発電させるように構成した
他は、他の構成・作用は前記第１形態例と同様に構成さ
れているので、図面には第１形態例と同一の符号を付し
て、その詳細な説明をここでは省略する。
【００２９】図４は、この発明の実施の第３形態例に係
る圧電発電装置を示しており、該圧電発電装置は、第１
形態例と同様に圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）及
び圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）を対設すると共
に、該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）と圧電セラ
ミックス体１０（ＰＺＴ２）との間に、第３の圧電セラ
ミックス体１０（ＰＺＴ３）をハウジング１８内部の上
部からコイルスプリング２０で吊持し、該圧電セラミッ
クス体１０（ＰＺＴ３）を左右方向に揺動させること
で、該該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）を圧電セ
ラミックス体１０（ＰＺＴ１）又は圧電セラミックス体
１０（ＰＺＴ２）と衝突させることで、圧電セラミック
ス体１０（ＰＺＴ１）,１０（ＰＺＴ２）,１０(ＰＺＴ
３)夫々に振動を励起させ、夫々の圧電セラミックス体
１０に伸長及び収縮をくり返させて交流電気を発電させ
るように構成した他は、他の構成・作用は前記第１形態
例と同様に構成されているので、図面には第１形態例と
同一の符号を付して、その詳細な説明をここでは省略す
る。尚、上記圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）の場
合、衝突する部位が他の圧電セラミックス体１０（ＰＺ
Ｔ１）,１０（ＰＺＴ２）とは異なるため、プロテクタ
板１２を圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）の両端部
側から周縁部にかけて配設されている点で、前記第１形
態例と第２形態例とは異なる。
る圧電発電装置を示しており、該圧電発電装置は、第１
形態例と同様に圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）及
び圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）を対設すると共
に、該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）と圧電セラ
ミックス体１０（ＰＺＴ２）との間に、第３の圧電セラ
ミックス体１０（ＰＺＴ３）をハウジング１８内部の上
部からコイルスプリング２０で吊持し、該圧電セラミッ
クス体１０（ＰＺＴ３）を左右方向に揺動させること
で、該該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）を圧電セ
ラミックス体１０（ＰＺＴ１）又は圧電セラミックス体
１０（ＰＺＴ２）と衝突させることで、圧電セラミック
ス体１０（ＰＺＴ１）,１０（ＰＺＴ２）,１０(ＰＺＴ
３)夫々に振動を励起させ、夫々の圧電セラミックス体
１０に伸長及び収縮をくり返させて交流電気を発電させ
るように構成した他は、他の構成・作用は前記第１形態
例と同様に構成されているので、図面には第１形態例と
同一の符号を付して、その詳細な説明をここでは省略す
る。尚、上記圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）の場
合、衝突する部位が他の圧電セラミックス体１０（ＰＺ
Ｔ１）,１０（ＰＺＴ２）とは異なるため、プロテクタ
板１２を圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）の両端部
側から周縁部にかけて配設されている点で、前記第１形
態例と第２形態例とは異なる。
【００３０】それ故、上記各形態例に係る圧電発電装置
によれば、板状のセラミックス素子を積層して圧電セラ
ミックス体１０を形成したので、発電効率が改善され、
充電装置或いは発光装置の電源として有効である。しか
も、上記各圧電発電装置は、本出願人が先に提案した圧
電発電装置以上に構造が簡単であり、かつ、より小型化
できる他、製造コストも低減できるため、実用的な用途
がより拡大される。例えば、この圧電発電装置を自転車
或いは靴等に実装し、発光ダイオードを点灯させるよう
にすれば、夜間における存在を認識させる装置として利
用できる。また、電池式の腕時計或いは携帯電話等に実
装すれば、電池の代わりとして、或いは電池切れの対策
として利用可能である。さらには、波の揺れを利用して
発電することで、ブイ（浮標）の点灯装置としての利用
等も期待できる。
によれば、板状のセラミックス素子を積層して圧電セラ
ミックス体１０を形成したので、発電効率が改善され、
充電装置或いは発光装置の電源として有効である。しか
も、上記各圧電発電装置は、本出願人が先に提案した圧
電発電装置以上に構造が簡単であり、かつ、より小型化
できる他、製造コストも低減できるため、実用的な用途
がより拡大される。例えば、この圧電発電装置を自転車
或いは靴等に実装し、発光ダイオードを点灯させるよう
にすれば、夜間における存在を認識させる装置として利
用できる。また、電池式の腕時計或いは携帯電話等に実
装すれば、電池の代わりとして、或いは電池切れの対策
として利用可能である。さらには、波の揺れを利用して
発電することで、ブイ（浮標）の点灯装置としての利用
等も期待できる。
【００３１】尚、上記各形態例では、圧電セラミックス
体を円弧状に湾曲形成して圧電セラミックス体を直接衝
突させて発電させる場合を例にとり説明したが、この発
明にあってはこれに限定されるものではなく、製造の困
難性やコストを考えた場合、圧電セラミックス体は、図
５に示す第４形態例のように、本出願人が先に提案した
と同様に平板状に成形し、この圧電セラミックス体１
０，１０の殴打面に貼着されるプロテクタ板１２，１２
を、上記殴打面部から突出した形状、例えば、半円球状
や円筒状或いは多角柱形状に形成することで、同様の効
果が得られ、かつ、コストも低減することができるので
望ましい。尚、同図において、前記各形態例と同様の構
成部分については、前記各形態例で用いた符号と同様の
符号を付して、その詳細な説明をここでは省略する。
体を円弧状に湾曲形成して圧電セラミックス体を直接衝
突させて発電させる場合を例にとり説明したが、この発
明にあってはこれに限定されるものではなく、製造の困
難性やコストを考えた場合、圧電セラミックス体は、図
５に示す第４形態例のように、本出願人が先に提案した
と同様に平板状に成形し、この圧電セラミックス体１
０，１０の殴打面に貼着されるプロテクタ板１２，１２
を、上記殴打面部から突出した形状、例えば、半円球状
や円筒状或いは多角柱形状に形成することで、同様の効
果が得られ、かつ、コストも低減することができるので
望ましい。尚、同図において、前記各形態例と同様の構
成部分については、前記各形態例で用いた符号と同様の
符号を付して、その詳細な説明をここでは省略する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る圧
電発電装置によれば、複数枚の圧電セラミックス素子
を、層状の圧電セラミックス体に形成し、これを複数個
配置して圧電セラミックス体同士を衝突させることで発
電するように構成したので、発電効率がよく小電力発電
に有効な発電装置が得られ、また、部品点数を削減する
ことができるので、小型化及び製造コストの低減を実現
することができるという効果を奏する。
電発電装置によれば、複数枚の圧電セラミックス素子
を、層状の圧電セラミックス体に形成し、これを複数個
配置して圧電セラミックス体同士を衝突させることで発
電するように構成したので、発電効率がよく小電力発電
に有効な発電装置が得られ、また、部品点数を削減する
ことができるので、小型化及び製造コストの低減を実現
することができるという効果を奏する。
【００３３】また、層状の圧電セラミックス体をクッシ
ョン材で支持する構成を採用したから、圧電セラミック
ス体の振動が長続きするので、発電効率が改善される。
ョン材で支持する構成を採用したから、圧電セラミック
ス体の振動が長続きするので、発電効率が改善される。
【００３４】また、この発明に係る圧電発電装置によれ
ば、同一材質、相似形状、同一厚さの２枚の圧電セラミ
ックス素子を、各セラミックス素子の分極の極性を逆に
して接合することにより、２つのセラミックス素子の接
合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動させるよう
に形成したので、圧電セラミックス素子の伸縮が適切に
行われ、さらに発電効率が向上するという効果がある。
ば、同一材質、相似形状、同一厚さの２枚の圧電セラミ
ックス素子を、各セラミックス素子の分極の極性を逆に
して接合することにより、２つのセラミックス素子の接
合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動させるよう
に形成したので、圧電セラミックス素子の伸縮が適切に
行われ、さらに発電効率が向上するという効果がある。
【００３５】さらに、上記圧電セラミックス体の殴打す
る部位にプロテクタ板をはり付けたので、圧電セラミッ
クス体の衝突荷重に対して圧電セラミックス素子が有効
に保護されるという効果がある。そして、上記プロテク
タ板の形状は、例えば、板状に形成された圧電セラミッ
クス体であっても直接の衝突振動が得られやすいように
圧電セラミックス体の殴打面部から突出した形状、例え
ば、半円球状や円筒状或いは多角柱形状に形成すること
で、製造コストをより低減することが可能となる。
る部位にプロテクタ板をはり付けたので、圧電セラミッ
クス体の衝突荷重に対して圧電セラミックス素子が有効
に保護されるという効果がある。そして、上記プロテク
タ板の形状は、例えば、板状に形成された圧電セラミッ
クス体であっても直接の衝突振動が得られやすいように
圧電セラミックス体の殴打面部から突出した形状、例え
ば、半円球状や円筒状或いは多角柱形状に形成すること
で、製造コストをより低減することが可能となる。
【００３６】また、圧電セラミックス素子のそれぞれ
を、複数枚層状に接合したので、圧電セラミックス素子
の強度維持が図れるという効果がある。また、圧電セラ
ミックス素子としてチタンジルコン酸亜鉛系の材料を用
いたことから、発電装置としての適用範囲が広く実用化
に効果的である。
を、複数枚層状に接合したので、圧電セラミックス素子
の強度維持が図れるという効果がある。また、圧電セラ
ミックス素子としてチタンジルコン酸亜鉛系の材料を用
いたことから、発電装置としての適用範囲が広く実用化
に効果的である。
【図１】この発明の実施の第１形態例に係る圧電発電装
置の概略的な構成を示す説明図である。
置の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】同充電装置の回路図である。
【図３】この発明の実施の第２形態例に係る圧電発電装
置の概略的な構成を示す説明図である。
置の概略的な構成を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の第３形態例に係る圧電発電装
置を示す説明図である。
置を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の第４形態例に係る圧電発電装
置を示す説明図である。
置を示す説明図である。
【図６】本出願人が先に提案した圧電発電装置の概略的
な構成を示す説明図である。
な構成を示す説明図である。
【図７】従来例に係る圧電発電装置の説明図である。
１０ 圧電セラミックス体 １０ａ，１０ｂ 圧電セラミックス素子 １２ プロテクタ板 １３ クッション材（クッション板）
Claims (9)
- 【請求項１】 複数枚の圧電セラミックス素子を、分極
を逆向にして接合して層状の圧電セラミックス体に形成
し、この圧電素子を少なくとも２個以上衝合可能に配設
し、これらの圧電セラミックス体同士を衝突させて発電
することを特徴とする圧電発電装置。 - 【請求項２】 前記圧電セラミックス体の中央部をクッ
ション材で支持することを特徴とする圧電発電装置。 - 【請求項３】 前記圧電セラミックス体の一方をクッシ
ョン材で支持し、他方の圧電セラミックス体を移動また
は揺動させて上記一方の圧電セラミックス体に衝合させ
ることを発電させることを特徴とする圧電発電装置。 - 【請求項４】 前記両圧電セラミックス体同士をクッシ
ョン材を介して保持し、両圧電セラミックス同士が移動
または揺動して衝合するように配置されていることを特
徴とする圧電発電装置。 - 【請求項５】 前記圧電セラミックス体の殴打面部に
は、プロテクタ板が貼着され、これらプロテクタ板同士
を殴打することで発電することを特徴とする請求項１乃
至請求項５のいずれかに記載の圧電発電装置。 - 【請求項６】 前記プロテクタ板が、前記圧電セラミッ
クス体の殴打面部から突出して形成されていることを特
徴とする請求項５に記載の圧電発電装置。 - 【請求項７】 前記プロテクタ板が、半円球状に形成さ
れていることを特徴とする請求項５または請求項６のい
ずれかに記載の圧電発電装置。 - 【請求項８】 前記圧電セラミックス素子は、複数枚層
状に接合して形成されていることを特徴とする請求項１
乃至請求項７のいずれかに記載の圧電発電装置。 - 【請求項９】 前記圧電セラミックス素子は、チタンジ
ルコン酸亜鉛系の材料で形成されていることを特徴とす
る請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧電発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33288299A JP2001157470A (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 圧電発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33288299A JP2001157470A (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 圧電発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001157470A true JP2001157470A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18259863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33288299A Pending JP2001157470A (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 圧電発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001157470A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003047236A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Sony Corp | 電力供給装置および方法 |
| JP2006319604A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Chang Gung Univ | 発光機能付きイヤホーン |
| US7414325B2 (en) | 2001-06-20 | 2008-08-19 | Ambient Systems, Inc. | Energy conversion systems using nanometer scale assemblies and methods for using same |
| US7839028B2 (en) | 2007-04-03 | 2010-11-23 | CJP IP Holding, Ltd. | Nanoelectromechanical systems and methods for making the same |
| KR101041998B1 (ko) * | 2009-07-21 | 2011-06-16 | 부산대학교 산학협력단 | 층상 구조를 이용한 압전소자 발전기 |
-
1999
- 1999-11-24 JP JP33288299A patent/JP2001157470A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7414325B2 (en) | 2001-06-20 | 2008-08-19 | Ambient Systems, Inc. | Energy conversion systems using nanometer scale assemblies and methods for using same |
| JP2003047236A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Sony Corp | 電力供給装置および方法 |
| JP2006319604A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Chang Gung Univ | 発光機能付きイヤホーン |
| US7839028B2 (en) | 2007-04-03 | 2010-11-23 | CJP IP Holding, Ltd. | Nanoelectromechanical systems and methods for making the same |
| US8385113B2 (en) | 2007-04-03 | 2013-02-26 | Cjp Ip Holdings, Ltd. | Nanoelectromechanical systems and methods for making the same |
| KR101041998B1 (ko) * | 2009-07-21 | 2011-06-16 | 부산대학교 산학협력단 | 층상 구조를 이용한 압전소자 발전기 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |