JP2018191394A - 発電デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の発電デバイスは、圧電ユニットと、おもりとを備える。圧電ユニットは、ポリマーエレクトレットからなる圧電フィルムと、圧電フィルムを厚み方向において挟む第1の電極及び第2の電極とを含む圧電素子と、第1の電極の、圧電フィルムと接触する側とは反対側に配置される、発電デバイスの共振周波数を200Hz以下に調整する弾性部材とを含む。おもりは圧電素子および弾性部材に荷重を負荷するように配置される。
次に、本願の発電デバイスの実施の形態を、図1〜図12を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
[発電デバイスの構造]
図1〜図3を参照して、本実施の形態に係る発電デバイスを説明する。図1は発電デバイスの一例を示す模式図である。図1を参照して、発電デバイス10は、おもり12と、圧電ユニット20とを備える。圧電ユニット20は圧電素子14と、第1の弾性部材であるゴム部材16とを含む。図1において、z軸の負の向きが重力が作用する向きである。すなわち、おもり12は圧電素子14およびゴム部材16に対し荷重を負荷している。
発電デバイス10に対し外部の電気回路50を電気的に接続することで、発電デバイス10から電気エネルギーを外部に取り出すことができる。図3は発電デバイス10を備えた発電システムを説明するためのブロック図である。図1及び図3を参照して、電気回路50は、整流器51、及び二次電池52を含む蓄電回路として構成されている。電気回路50は、発電デバイス10の第1の電極32及び第2の電極34と接続される。電気回路50は、発電デバイス10から第1の電極32及び第2の電極34を介して電気エネルギーを取り出すものである。
次に図4を参照して、実施の形態2に係る発電デバイス10を説明する。図4は実施の形態2に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図5を参照して、実施の形態3に係る発電デバイス10を説明する。図5は実施の形態3に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図6を参照して、実施の形態4に係る発電デバイス10を説明する。図6は実施の形態4に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図7を参照して、実施の形態5に係る発電デバイス10を説明する。図7は実施の形態5に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図8を参照して、実施の形態6に係る発電デバイス10を説明する。図8は実施の形態6に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図9を参照して、実施の形態7に係る発電デバイス10を説明する。図9は実施の形態7に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図10を参照して、実施の形態8に係る発電デバイス10を説明する。図10は実施の形態8に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図11を参照して、実施の形態9に係る発電デバイス10を説明する。図11は実施の形態9に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
次に図12を参照して、実施の形態10に係る発電デバイス10を説明する。図12は実施の形態10に係る発電デバイス10の一例を示す模式図である。
12 おもり
12A 上面
12B 下面
14 圧電素子
14A 主面
14B 主面
16 ゴム部材
16a ゴム部材
16b ゴム部材
18 ダイヤフラム部材
20 圧電ユニット
22 第1の支持体
24 第2の支持体
26 第3の支持体
30 圧電フィルム
32 第1の電極
34 第2の電極
36 保護層
38 保護層
40 気孔
50 電気回路
51 整流器
52 二次電池
54 筐体
54A 壁面
56,60,62 バネ
58 第4の支持体
58A 上面
Claims (14)
- 圧電ユニットと、
おもりと、を備え、
前記圧電ユニットは、
ポリマーエレクトレットからなる圧電フィルムと、前記圧電フィルムを厚み方向において挟む第1の電極及び第2の電極とを含む圧電素子と、
前記第1の電極の、前記圧電フィルムと接触する側とは反対側に配置される、発電デバイスの共振周波数を200Hz以下に調整する弾性部材と、を含み、
前記おもりは、前記圧電素子および前記弾性部材に荷重を負荷するように配置される、発電デバイス。 - 前記おもりは、前記圧電ユニットと接触するように配置される、請求項1に記載の発電デバイス。
- 前記弾性部材はエラストマーからなる第1の弾性部材を含む、請求項1又は請求項2に記載の発電デバイス。
- 前記第1の弾性部材のヤング率は1MPa以下である、請求項3に記載の発電デバイス。
- 前記第1の弾性部材の損失係数ηは0.5以下である、請求項3又は請求項4に記載の発電デバイス。
- 前記エラストマーはシリコーンゴムである、請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の発電デバイス。
- 前記弾性部材はダイヤフラムからなる第2の弾性部材を含む、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発電デバイス。
- 前記圧電フィルムは多孔質体からなる、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の発電デバイス。
- 前記圧電フィルムはフッ素含有樹脂からなる、請求項8に記載の発電デバイス。
- 前記圧電ユニットから見て前記おもりとは反対側に配置された、支持体マグネット部を含む第1の支持体をさらに備え、
前記おもりは、前記支持体マグネット部により磁気的に吸引される、強磁性体からなるおもり強磁性体部を含む、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の発電デバイス。 - 前記圧電ユニットから見て前記おもりとは反対側に配置された第2の支持体をさらに備え、
前記おもりはマグネットからなるおもりマグネット部を含み、
前記第2の支持体は、前記おもりにより磁気的に吸引される、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の発電デバイス。 - 前記圧電ユニットから見て前記おもりとは反対側に配置された、支持体反発マグネット部を含む第3の支持体をさらに備え、
前記おもりはマグネットからなるおもりマグネット部を含み、
前記第3の支持体と、前記おもりとは磁気的に反発する、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の発電デバイス。 - 前記圧電ユニットおよび前記おもりを取り囲む筐体と、
前記筐体内であって、前記おもりと前記筐体との間に設けられ、前記おもりの前記圧電ユニットにかかる荷重を調整する第1の荷重調整部材とをさらに備える、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の発電デバイス。 - 前記圧電ユニットから見て前記おもりとは反対側に配置された第4の支持体と、
前記おもりと前記第4の支持体との間であって前記圧電ユニットが設けられた位置を避けた位置に設けられ、前記おもりの前記圧電ユニットにかかる荷重を調整する第2の荷重調整部材とをさらに備える、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の発電デバイス。
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