JP3289634B2 - Piezoelectric power supply - Google Patents
Piezoelectric power supplyInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を利用し
た圧電型電源装置に関する。The present invention relates to a piezoelectric power supply device using a piezoelectric element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えば、自動車等に装備した各種
機器への電力供給は、発電機等の発電装置から電源線を
介して行うか、電池を用いて行っている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, power is supplied to various devices mounted on an automobile or the like from a power generator such as a generator via a power supply line or by using a battery.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常、発電
装置は大きな外形形状を有し静止部材に固定されてお
り、しかも、電源線も長い。このため、電力供給を行う
箇所が、狭い空間にある機器の可動部である場合には、
可動部の近くでの発電装置の配置は困難であり、また、
配線困難、接続不良、電力損失等を招き易い。Generally, a power generator has a large external shape, is fixed to a stationary member, and has a long power supply line. For this reason, when the place where power is supplied is a movable part of a device in a narrow space,
It is difficult to place the generator near the moving parts,
Wiring difficulties, poor connection, power loss, etc. are likely to occur.
【０００４】従って、機器の可動部に対し電源線を介し
て容易にかつ良好な電力供給を行うのは困難である。ま
た、電池による場合、充電可能であっても、その寿命に
問題がある。このため、半永久的な寿命を有し、かつ、
長い電源線を用いることなく、機器の可動部に良好にか
つ容易に電力供給できる小型電源装置の開発が要請され
ている。Therefore, it is difficult to easily and satisfactorily supply power to a movable portion of a device via a power supply line. Further, in the case of using a battery, there is a problem in the life of the battery even if it can be charged. For this reason, it has a semi-permanent life and
There is a demand for the development of a small power supply device that can supply power to a movable portion of a device satisfactorily and easily without using a long power supply line.
【０００５】これに対しては、特開昭５９−１９４６７
７号公報や特開平７−４９３８８号公報にて示されてい
るように、圧電素子を用いて、機械的振動エネルギーを
電気エネルギーに変換する電源装置が提案されている。
しかし、このような電源装置では、圧電素子が共振周波
数にて振動しているときに、最大電力及び最大電流に基
づき最大電力が得られるようになっている。[0005] On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-19467 discloses this.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49873 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49388, a power supply device that converts mechanical vibration energy into electric energy using a piezoelectric element has been proposed.
However, in such a power supply device, when the piezoelectric element is vibrating at the resonance frequency, the maximum power can be obtained based on the maximum power and the maximum current.
【０００６】従って、外部振動を受けて圧電素子の振動
周波数が共振周波数からずれると、電源装置により得ら
れる電力が最大電力よりも減少するという不具合を招
く。そこで、本発明者等は、圧電素子の共振周波数の範
囲を広げれば、上記不具合を解消できることに着目し、
圧電素子の特性につき種々の検討を加えてみた。この検
討にあたり、圧電素子に金属片を挟持してなるユニモル
フ型圧電振動子を用いた。[0006] Therefore, if the vibration frequency of the piezoelectric element deviates from the resonance frequency due to the external vibration, the power obtained by the power supply device becomes lower than the maximum power. Therefore, the present inventors have focused on the fact that if the range of the resonance frequency of the piezoelectric element is increased, the above-described problem can be solved.
Various investigations were made on the characteristics of the piezoelectric element. In this study, a unimorph type piezoelectric vibrator in which a metal piece was sandwiched between piezoelectric elements was used.
【０００７】そして、圧電素子の歪みはこの圧電素子に
おける電荷エネルギーの保持及びその放出でもって変化
することに着目し、圧電素子を電気的負荷から開放した
状態にて、圧電素子に電荷エネルギーを保持する場合及
び圧電素子から電荷エネルギーを放出する場合で、圧電
振動子のヤング率がどのように変化するかにつき調べて
みた。Focusing on the fact that the distortion of the piezoelectric element changes due to the retention and release of the charge energy in the piezoelectric element, the charge energy is retained in the piezoelectric element while the piezoelectric element is released from the electrical load. We examined how the Young's modulus of the piezoelectric vibrator changes when charging and discharging the charge energy from the piezoelectric element.
【０００８】これによれば、圧電素子の電荷エネルギー
保持状態で生ずる圧電振動子のヤング率は、圧電素子の
電荷エネルギー放出状態で生ずるヤング率の２倍以上の
値となることが分かった．また、共振周波数及び圧電振
動子のヤング率を、ぞれぞれ、ｆ及びεにより表すと、
この共振周波数ｆ（Ｈｚ）と圧電振動子のヤング率εと
の関係は、次の数１の式により特定される。According to this, it was found that the Young's modulus of the piezoelectric vibrator generated in the state of retaining the charge energy of the piezoelectric element was twice or more the value of the Young's modulus generated in the state of releasing the charge energy of the piezoelectric element. Also, when the resonance frequency and the Young's modulus of the piezoelectric vibrator are represented by f and ε, respectively,
The relationship between the resonance frequency f (Hz) and the Young's modulus ε of the piezoelectric vibrator is specified by the following equation (1).
【０００９】[0009]
【数１】ｆ＝（１／２π）｛（ε・ｗ・ｔ3 ）／（α・
Ｍ）｝1/2 この数１の式で、ｗ及びｔは、それぞれ、圧電振動子の
幅及び厚さを表す。また、αは、定数を表し、Ｍは、圧
電振動子の先端部の質量の重さを表す。上記数１の式に
よれば、共振周波数ｆは、ヤング率εの平方根に比例し
て変化することが分かる。F = (1 / 2π) ｛(ε · w · t 3 ) / (α ·
M)｝ 1/2 In the equation 1, w and t represent the width and thickness of the piezoelectric vibrator, respectively. Α represents a constant, and M represents the weight of the mass of the tip of the piezoelectric vibrator. According to the equation (1), it can be seen that the resonance frequency f changes in proportion to the square root of the Young's modulus ε.
【００１０】従って、圧電素子を電荷エネルギー保持状
態にした場合のヤング率εに基づき数１の式から得られ
る共振周波数ｆをｆa とし、圧電素子を電荷エネルギー
放出状態にした場合のヤング率εに基づき数１の式から
得られる共振周波数ｆをｆbとすれば、共振周波数ｆa
は共振周波数ｆb よりも大きい値となる。これら共振周
波数を、圧電振動子の振幅との関係で示すと、図１１に
示すようになる。Therefore, based on the Young's modulus ε when the piezoelectric element is in the charge energy holding state, the resonance frequency f obtained from the equation (1) is f a, and the Young's modulus ε when the piezoelectric element is in the charge energy release state if the resonance frequency f obtained from the first equation number based on a f b, the resonance frequency f a
Becomes a value larger than the resonance frequency f b. FIG. 11 shows these resonance frequencies in relation to the amplitude of the piezoelectric vibrator.
【００１１】ここで、符号Ａは、圧電素子の電荷エネル
ギー保持状態で振動周波数を変化させながら圧電振動子
を振動させた場合の圧電振動子の振幅と振動周波数との
関係を示すグラフである。また、符号Ｂは、圧電素子の
電荷エネルギー放出状態で振動周波数を変化させながら
圧電振動子を振動させた場合の圧電振動子の振幅と振動
周波数との関係を示すグラフである。Here, the symbol A is a graph showing the relationship between the amplitude of the piezoelectric vibrator and the vibration frequency when the piezoelectric vibrator is vibrated while changing the vibration frequency in the state where the charge energy of the piezoelectric element is held. Reference numeral B is a graph showing the relationship between the amplitude of the piezoelectric vibrator and the vibration frequency when the piezoelectric vibrator is vibrated while changing the vibration frequency in the state where the charge energy is released from the piezoelectric element.
【００１２】そして、グラフＡ上の共振周波数が共振周
波数ｆa であり、グラフＢ上の共振周波数が共振周波数
ｆb である。なお、符号Ｑは、両グラフＡ、Ｂを一体と
した場合の共振先鋭度を示す。以上のような検討結果に
よれば、上述のような圧電素子の電荷エネルギーの保持
状態及び放出状態により、圧電振動子に互いに異なる両
共振周波数を与え得ることが分かった。The resonance frequency on the graph A is the resonance frequency f a , and the resonance frequency on the graph B is the resonance frequency f b . The symbol Q indicates the resonance sharpness when both graphs A and B are integrated. According to the above examination results, it has been found that both resonance frequencies different from each other can be given to the piezoelectric vibrator depending on the state of holding and releasing the charge energy of the piezoelectric element as described above.
【００１３】そして、これによれば、圧電振動子の振動
周波数が変動しても、この振動周波数が両共振周波数ｆ
a 、ｆb の近傍の周波数範囲にあれば、圧電振動子の発
電効率を良好に維持できることが分かる。そこで、本発
明は、以上のような観点に基づき、圧電振動子のヤング
率の変化を有効に活用して、広い周波数範囲に亘り発電
効率の良好な小型の圧電型電源装置を提供することを目
的とする。According to this, even if the vibration frequency of the piezoelectric vibrator fluctuates, the vibration frequency is changed to the two resonance frequencies f.
a, if the frequency range in the vicinity of f b, it can be seen that the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator can be preferably maintained. Therefore, the present invention provides a small-sized piezoelectric power supply device having good power generation efficiency over a wide frequency range by effectively utilizing the change in the Young's modulus of a piezoelectric vibrator based on the above viewpoints. Aim.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１乃至３、７に記載の発明によれば、圧電振
動子が、互いに同一の分極方向に積層した両発電用圧電
素子と、これら両発電用圧電素子の間に上記分極方向に
て介装した周波数調整用圧電素子とを有する。また、短
絡回路が、周波数調整用圧電素子を選択的に短絡する。In order to achieve the above object, according to the first to third and seventh aspects of the present invention, the piezoelectric vibrator is provided with both power generating piezoelectric elements stacked in the same polarization direction. And a frequency-adjusting piezoelectric element interposed between the two power-generating piezoelectric elements in the polarization direction. Further, the short circuit selectively shorts the frequency adjusting piezoelectric element.
【００１５】これによれば、圧電振動子が、外部振動を
受けて振動すると、各圧電素子は、共に、電荷エネルギ
ーを発生し、当該振動を同一極性の圧電電圧に変換す
る。このとき、短絡回路がオフになれば、周波数調整用
圧電素子は、その電荷エネルギーを、両発電用圧電素子
との直列接続のもとに保持する。一方、短絡回路がオン
になれば、周波数調整用圧電素子４０が短絡されてその
電荷エネルギーの中和でもって放出する。According to this, when the piezoelectric vibrator vibrates in response to external vibration, each of the piezoelectric elements generates charge energy and converts the vibration into a piezoelectric voltage having the same polarity. At this time, if the short circuit is turned off, the frequency adjusting piezoelectric element holds its charge energy in series connection with both power generating piezoelectric elements. On the other hand, when the short circuit is turned on, the frequency adjusting piezoelectric element 40 is short-circuited and released by neutralizing the charge energy.
【００１６】ここで、周波数調整用圧電素子の電荷エネ
ルギー保持状態における圧電振動子のヤング率は、周波
数調整用圧電素子の電荷エネルギー放出状態におけるヤ
ング率よりも大きい。このため、圧電振動子が周波数調
整用圧電素子の電荷エネルギー保持状態にて共振する共
振周波数は、圧電振動子が周波数調整用圧電素子の電荷
エネルギー放出状態にて共振する共振周波数よりも高
い。Here, the Young's modulus of the piezoelectric vibrator in the state of holding the charge energy of the frequency adjusting piezoelectric element is larger than the Young's modulus of the frequency adjusting piezoelectric element in the state of releasing the charge energy. Therefore, the resonance frequency at which the piezoelectric vibrator resonates in the state of holding the charge energy of the frequency adjusting piezoelectric element is higher than the resonance frequency at which the piezoelectric vibrator resonates in the state of discharging the charge energy of the frequency adjusting piezoelectric element.
【００１７】従って、上記外部振動の振動周波数が、周
波数調整用圧電素子の電荷エネルギー保持状態における
圧電振動子の共振周波数に近い場合には、短絡回路をオ
フすれば、圧電振動子は、周波数調整用圧電素子の電荷
エネルギー保持状態における共振周波数にて共振する。
また、上記外部振動の振動周波数が、周波数調整用圧電
素子の電荷エネルギー放出状態における圧電振動子の共
振周波数に近い場合には、短絡回路をオンすれば、圧電
振動子は、周波数調整用圧電素子の電荷エネルギー放出
状態における共振周波数にて共振する。Therefore, if the vibration frequency of the external vibration is close to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator in the state where the charge energy of the frequency-adjusting piezoelectric element is held, the piezoelectric vibrator can be adjusted by turning off the short circuit. Resonates at the resonance frequency in the state where the charge energy of the piezoelectric element is held.
Further, when the vibration frequency of the external vibration is close to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator in the state of discharging the charge energy of the frequency adjusting piezoelectric element, if the short circuit is turned on, the piezoelectric vibrator becomes the frequency adjusting piezoelectric element. Resonate at the resonance frequency in the state of charge energy release.
【００１８】よって、短絡回路を上述のごとく外部振動
の振動周波数に応じてオンオフすれば、圧電振動子の共
振状態をほぼ確保できる。その結果、圧電振動子の発電
効率を常に良好に確保でき、整流回路の整流出力を十分
に大きくし得る。ここで、請求項２に記載の発明によれ
ば、補強用金属板が、両発電用圧電素子の一方と周波数
調整用圧電素子との間及びこの周波数調整用圧電素子と
他方の発電用圧電素子との間のいずれか一方に介装され
ている。Therefore, if the short circuit is turned on and off according to the vibration frequency of the external vibration as described above, the resonance state of the piezoelectric vibrator can be substantially secured. As a result, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator can always be kept good, and the rectified output of the rectifier circuit can be made sufficiently large. According to the second aspect of the present invention, the reinforcing metal plate is provided between one of the two power generation piezoelectric elements and the frequency adjustment piezoelectric element, and between the frequency adjustment piezoelectric element and the other power generation piezoelectric element. And one of them is interposed.
【００１９】これにより、圧電振動子の強度を補強用金
属板により向上させつつ請求項１に記載の発明の作用効
果を達成できる。また、請求項４乃至７に記載の発明に
よれば、圧電振動子が、互いに逆の分極方向にて積層し
た両発電用圧電素子と、これら両発電用圧電素子の間に
介装した周波数調整用圧電素子とを有する。また、短絡
回路が周波数調整用圧電素子を選択的に短絡する。Thus, the effect of the first aspect can be achieved while the strength of the piezoelectric vibrator is enhanced by the reinforcing metal plate. Further, according to the invention described in claims 4 to 7, the piezoelectric vibrator has both power generating piezoelectric elements stacked in the polarization directions opposite to each other, and the frequency adjustment interposed between the two power generating piezoelectric elements. And a piezoelectric element for use. Further, the short circuit selectively shorts the frequency adjusting piezoelectric element.
【００２０】これによっても、請求項１に記載の発明と
同様に、短絡回路を上述のごとく外部振動の振動周波数
に応じてオンオフすれば、圧電振動子の共振状態をほぼ
確保できる。その結果、圧電振動子の発電効率を常に良
好に確保でき、整流回路の整流出力を十分に大きくし得
る。ここで、請求項５に記載の発明によれば、補強用金
属板が、両発電用圧電素子の一方と周波数調整用圧電素
子との間及びこの周波数調整用圧電素子と他方の発電用
圧電素子との間のいずれか一方に介装されている。According to this, as in the first aspect of the invention, if the short circuit is turned on and off according to the vibration frequency of the external vibration as described above, the resonance state of the piezoelectric vibrator can be substantially secured. As a result, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator can always be kept good, and the rectified output of the rectifier circuit can be made sufficiently large. According to the invention described in claim 5, the reinforcing metal plate is provided between one of the two power generation piezoelectric elements and the frequency adjustment piezoelectric element, and between the frequency adjustment piezoelectric element and the other power generation piezoelectric element. And one of them is interposed.
【００２１】これにより、圧電振動子の強度を補強用金
属板により向上させつつ請求項４に記載の発明の作用効
果を達成できる。また、請求項８に記載の発明は、外部
からの加振力により振動する圧電素子と、この圧電素子
のヤング率を変更するヤング率変更手段とを備える。こ
れにより、請求項１や４に記載の発明と同様の作用効果
を達成できる。Thus, the function and effect of the invention according to claim 4 can be achieved while the strength of the piezoelectric vibrator is improved by the reinforcing metal plate. The invention according to claim 8 includes a piezoelectric element that vibrates due to an externally applied vibration force, and a Young's modulus changing unit that changes the Young's modulus of the piezoelectric element. Thus, the same function and effect as the first and fourth aspects of the invention can be achieved.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。 （第１実施形態）図１及び図２は、本発明に係る圧電型
電源装置が、車両の乗員保護システムのセンサ回路Ｓ用
電源として適用された例を示している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show an example in which a piezoelectric power supply device according to the present invention is applied as a power supply for a sensor circuit S of a vehicle occupant protection system.
【００２３】この電源装置は、圧電振動子Ｐを備えてい
る。この圧電振動子Ｐは、その固定端部Ｐ１にて、図１
にて示すごとく、当該車両の車体の一部を構成する静止
部材１０に嵌め込まれており、この圧電振動子Ｐは、固
定端部Ｐ１から水平状に延出している。圧電振動子Ｐ
は、図２及び図３にて示すごとく、両発電用圧電素子２
０、３０の間に周波数調整用圧電素子４０を導電接着剤
の接着により積層状に挟持して構成されている。This power supply device includes a piezoelectric vibrator P. This piezoelectric vibrator P has a fixed end P1 as shown in FIG.
As shown by, the piezoelectric vibrator P is fitted horizontally into a stationary member 10 which constitutes a part of the vehicle body of the vehicle, and extends horizontally from the fixed end P1. Piezoelectric vibrator P
The two power generation piezoelectric elements 2 are shown in FIGS.
The piezoelectric element 40 for frequency adjustment is sandwiched between the layers 0 and 30 by bonding a conductive adhesive.
【００２４】ここで、圧電素子２０は、板状圧電磁器
と、この圧電磁器に両表面に設けた正側電極２１と負側
電極２２とを備えており、負側電極２２は、圧電素子４
０の正側電極としての役割をも果たす。圧電素子３０
は、板状圧電磁器と、この圧電磁器に両表面に設けた正
側電極３１と負側電極３２を備えており、正側電極３１
は、圧電素子４０の負側電極としての役割をも果たす。
なお、各圧電素子２０、４０、３０は共に同一分極方向
に積層されている。Here, the piezoelectric element 20 includes a plate-shaped piezoelectric ceramic, and a positive electrode 21 and a negative electrode 22 provided on both surfaces of the piezoelectric ceramic.
Also functions as a positive electrode of 0. Piezoelectric element 30
Is provided with a plate-shaped piezoelectric ceramic, and a positive electrode 31 and a negative electrode 32 provided on both surfaces of the piezoelectric ceramic.
Also serves as a negative electrode of the piezoelectric element 40.
The piezoelectric elements 20, 40, 30 are all laminated in the same polarization direction.
【００２５】また、圧電振動子Ｐは重りＰ２を備えてお
り、この重りＰ２は、圧電振動子Ｐの先端部に固着され
ている。これにより、重りＰ２に当該車両の振動等の外
部振動が加わると、圧電振動子Ｐは、固定端部Ｐ１を基
準に図１にて上下方向に振動する。これに伴い、圧電振
動子Ｐは、後述のごとく、各圧電素子２０、４０、３０
或いは両圧電素子２０、３０にて、当該振動に応じ電荷
エネルギーを発生することでこの振動を電圧に変換し、
交流の圧電電圧として圧電素子２０の正側電極２１及び
圧電素子３０の負側電極３２の間から発生する。The piezoelectric vibrator P has a weight P2, and the weight P2 is fixed to the tip of the piezoelectric vibrator P. Accordingly, when an external vibration such as the vibration of the vehicle is applied to the weight P2, the piezoelectric vibrator P vibrates in the vertical direction in FIG. 1 based on the fixed end P1. Accordingly, the piezoelectric vibrator P is connected to each of the piezoelectric elements 20, 40, 30 as described later.
Alternatively, the piezoelectric elements 20 and 30 convert the vibration into a voltage by generating charge energy in accordance with the vibration,
An AC piezoelectric voltage is generated between the positive electrode 21 of the piezoelectric element 20 and the negative electrode 32 of the piezoelectric element 30.
【００２６】また、電源装置は短絡回路５０を備えてい
る。この短絡回路５０は、スイッチング回路からなるも
ので、当該短絡回路５０は、その一側端子にて、圧電素
子２０の負側電極２２に接続されており、短絡回路５０
の他側端子は、圧電素子３０の正側電極３１に接続され
ている。しかして、短絡回路５０は、そのオンにより、
圧電素子２０の負側電極２２を圧電素子３０の正側電極
３１に短絡する。このことは、圧電素子４０がその両端
端子にて短絡されることを意味する。一方、この短絡
は、短絡回路５０のオフにより解除されて、圧電素子２
０の負側電極２２と圧電素子３０の正側電極３１との間
が開放される。このことは、圧電素子４０がその両電極
にて短絡回路５０により開放されることを意味する。The power supply has a short circuit 50. The short circuit 50 is composed of a switching circuit. The short circuit 50 is connected at one terminal to the negative electrode 22 of the piezoelectric element 20.
The other terminal is connected to the positive electrode 31 of the piezoelectric element 30. Thus, the short circuit 50 is turned on,
The negative electrode 22 of the piezoelectric element 20 is short-circuited to the positive electrode 31 of the piezoelectric element 30. This means that the piezoelectric element 40 is short-circuited at both terminals. On the other hand, this short circuit is released by turning off the short circuit 50 and the piezoelectric element 2
The space between the zero negative electrode 22 and the positive electrode 31 of the piezoelectric element 30 is opened. This means that the piezoelectric element 40 is opened by the short circuit 50 at both electrodes.
【００２７】また、電源装置は、図２及び図４にて示す
ごとく、整流回路６０を備えており、この整流回路６０
は、ダイオードブリッジ回路により構成されている。ま
た、この整流回路６０は、その各入力端子にて、圧電素
子２０の正側電極２１及び圧電素子３０の負側電極３２
にそれぞれ接続されている。しかして、整流回路６０
は、圧電振動子Ｐからの圧電電圧を全波整流し整流電圧
として２次電池７０（ＮｉＣｄ電池からなる）に供給し
てこれを充電する。なお、２次電池７０は、例えば、セ
ンサ回路Ｓ用電源として利用される。また、整流回路６
０は、半波整流回路であってもよい。As shown in FIGS. 2 and 4, the power supply device has a rectifier circuit 60.
Is constituted by a diode bridge circuit. The rectifier circuit 60 includes a positive electrode 21 of the piezoelectric element 20 and a negative electrode 32 of the piezoelectric element 30 at each input terminal.
Connected to each other. Thus, the rectifier circuit 60
Supplies a full-wave rectified piezoelectric voltage from the piezoelectric vibrator P to the secondary battery 70 (comprising a NiCd battery) as a rectified voltage to charge it. The secondary battery 70 is used, for example, as a power supply for the sensor circuit S. The rectifier circuit 6
0 may be a half-wave rectifier circuit.
【００２８】このように構成した本第１実施形態におい
て、圧電振動子Ｐが、当該車両の振動等の外部振動を受
けて振動すれば、各圧電素子２０、４０、３０は、共
に、電荷エネルギーを発生し、当該振動を同一極性の圧
電電圧に変換する。このとき、短絡回路５０がオフにな
れば、圧電素子４０の両電極は短絡回路５０により開放
状態に維持される。このため、圧電素子４０は、その電
荷エネルギーをそのまま保持し、かつ、各圧電素子２
０、４０、３０は互いに直列接続される。In the first embodiment configured as described above, if the piezoelectric vibrator P vibrates in response to external vibration such as the vibration of the vehicle, the piezoelectric elements 20, 40, and 30 will all have the charge energy Is generated, and the vibration is converted into a piezoelectric voltage having the same polarity. At this time, if the short circuit 50 is turned off, both electrodes of the piezoelectric element 40 are kept open by the short circuit 50. Therefore, the piezoelectric element 40 retains its charge energy as it is, and
0, 40 and 30 are connected in series with each other.
【００２９】これに伴い、各圧電素子２０、４０、３０
の圧電電圧の和が整流回路６０に出力される。一方、短
絡回路５０がオンになれば、圧電素子４０の両電極が短
絡回路５０により短絡される。このため、圧電素子４０
の電荷エネルギーは、当該圧電素子４０の両電極間にて
中和されることで、放出される。このとき、両圧電素子
２０、３０が互いに直列接続される。Accordingly, each of the piezoelectric elements 20, 40, 30
Is output to the rectifier circuit 60. On the other hand, when the short circuit 50 is turned on, both electrodes of the piezoelectric element 40 are short-circuited by the short circuit 50. For this reason, the piezoelectric element 40
Is discharged by being neutralized between the two electrodes of the piezoelectric element 40. At this time, the two piezoelectric elements 20 and 30 are connected to each other in series.
【００３０】これに伴い、両圧電素子２０、３０の圧電
電圧の和が整流回路６０に出力される。以上述べたよう
な状態では、図１１にて述べた圧電振動子の振動特性と
同様に、圧電素子４０の電荷エネルギー保持状態におけ
る圧電振動子Ｐのヤング率εは、圧電素子４０の電荷エ
ネルギー放出状態におけるヤング率εよりも大きく維持
される。Accordingly, the sum of the piezoelectric voltages of the two piezoelectric elements 20 and 30 is output to the rectifier circuit 60. In the state as described above, the Young's modulus ε of the piezoelectric vibrator P in the state of holding the charge energy of the piezoelectric element 40 is the same as the vibration characteristic of the piezoelectric vibrator described in FIG. It is maintained larger than the Young's modulus ε in the state.
【００３１】このため、圧電振動子Ｐが圧電素子４０の
電荷エネルギー保持状態にて共振する共振周波数は、圧
電振動子Ｐが圧電素子４０の電荷エネルギー放出状態に
て共振する共振周波数よりも高く維持される。従って、
上記外部振動の振動周波数が、圧電素子４０の電荷エネ
ルギー保持状態における圧電振動子Ｐの共振周波数に近
い場合には、短絡回路５０をオフすれば、圧電振動子Ｐ
は、圧電素子４０の電荷エネルギー保持状態における共
振周波数にて共振する。For this reason, the resonance frequency at which the piezoelectric vibrator P resonates in the state of holding the charge energy of the piezoelectric element 40 is maintained higher than the resonance frequency at which the piezoelectric vibrator P resonates in the state of discharging the charge energy of the piezoelectric element 40. Is done. Therefore,
If the vibration frequency of the external vibration is close to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator P in the state where the charge energy of the piezoelectric element 40 is held, the piezoelectric vibrator P
Resonates at the resonance frequency in the state where the charge energy of the piezoelectric element 40 is held.
【００３２】また、上記外部振動の振動周波数が、圧電
素子４０の電荷エネルギー放出状態における圧電振動子
Ｐの共振周波数に近い場合には、短絡回路５０をオンす
れば、圧電振動子Ｐは、圧電素子４０の電荷エネルギー
放出状態における共振周波数にて共振する。よって、短
絡回路５０を上述のごとく外部振動の振動周波数に応じ
てオンオフすれば、圧電振動子Ｐの共振状態をほぼ確保
できる。その結果、圧電振動子Ｐの発電効率を常に良好
に確保でき、整流回路６０の整流出力も大きくし得る。When the vibration frequency of the external vibration is close to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator P in the state of discharging the charge energy of the piezoelectric element 40, the piezoelectric vibrator P is turned on by turning on the short circuit 50. The element 40 resonates at the resonance frequency in the state where the charge energy is released. Therefore, if the short circuit 50 is turned on and off according to the vibration frequency of the external vibration as described above, the resonance state of the piezoelectric vibrator P can be substantially secured. As a result, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator P can always be kept good, and the rectification output of the rectification circuit 60 can be increased.
【００３３】図５は、上記第１実施形態の変形例を示し
ている。この変形例では、上記第１実施形態にて述べた
圧電素子３０が圧電素子２０とは逆の分極方向となるよ
うに圧電素子４０に積層されている。また、整流回路６
０が、その一側入力端子にて、両圧電素子２０、３０の
各正側電極２１、３１に接続されており、この整流回路
６０の他側入力端子は、圧電素子３０の負側電極３２に
接続されるとともに短絡回路５０を介し圧電素子２０の
負側電極２２に接続されている。その他の構成は上記第
１実施形態と同様である。FIG. 5 shows a modification of the first embodiment. In this modification, the piezoelectric element 30 described in the first embodiment is stacked on the piezoelectric element 40 so that the polarization direction is opposite to that of the piezoelectric element 20. The rectifier circuit 6
0 is connected to the positive electrodes 21 and 31 of both piezoelectric elements 20 and 30 at one input terminal, and the other input terminal of the rectifier circuit 60 is connected to the negative electrode 32 of the piezoelectric element 30. And to the negative electrode 22 of the piezoelectric element 20 via the short circuit 50. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３４】このように構成した本変形例では、上記第
１実施形態と同様に、圧電振動子Ｐが、外部振動を受け
て振動すれば、各圧電素子２０、４０、３０は、共に、
電荷エネルギーを発生し、当該振動を圧電電圧に変換す
る。このとき、圧電素子４０の両電極が短絡回路５０の
オフにより開放状態に維持されれば、圧電素子４０の電
荷エネルギーはそのまま保持された状態となる。但し、
両圧電素子２０、４０と圧電素子３０とは分極方向が異
なるため、両圧電素子４０、３０の各圧電電圧が互いに
相殺される。従って、圧電素子２０の圧電電圧が整流回
路６０に出力される。In this modified example configured as described above, as in the first embodiment, if the piezoelectric vibrator P vibrates in response to external vibration, each of the piezoelectric elements 20, 40, and 30 becomes
It generates charge energy and converts the vibration into a piezoelectric voltage. At this time, if both electrodes of the piezoelectric element 40 are kept open by turning off the short circuit 50, the charge energy of the piezoelectric element 40 is kept as it is. However,
Since the polarization directions of the piezoelectric elements 20 and 40 and the piezoelectric element 30 are different, the respective piezoelectric voltages of the piezoelectric elements 40 and 30 cancel each other. Therefore, the piezoelectric voltage of the piezoelectric element 20 is output to the rectifier circuit 60.
【００３５】一方、短絡回路５０がオンになれば、圧電
素子４０が短絡される。このため、圧電素子４０の電荷
エネルギーはその中和により放出される。このとき、両
圧電素子２０、３０は互いに並列接続される。従って、
両圧電素子２０、３０の各圧電電圧が同一極性にて整流
回路６０に出力される。On the other hand, when the short circuit 50 is turned on, the piezoelectric element 40 is short-circuited. Therefore, the charge energy of the piezoelectric element 40 is released by the neutralization. At this time, the two piezoelectric elements 20 and 30 are connected in parallel with each other. Therefore,
Each piezoelectric voltage of both the piezoelectric elements 20 and 30 is output to the rectifier circuit 60 with the same polarity.
【００３６】以上述べたような状態でも、上記第１実施
形態にて述べたと同様に、圧電振動子Ｐが圧電素子４０
の電荷エネルギー保持状態にて共振する共振周波数は、
圧電振動子Ｐが圧電素子４０の電荷エネルギー放出状態
にて共振する共振周波数よりも高い。よって、短絡回路
５０を上記第１実施形態と同様に外部振動の振動周波数
に応じてオンオフすれば、圧電振動子Ｐの共振状態をほ
ぼ確保できる。その結果、圧電振動子Ｐの強度を金属板
８０により強化しつつ、圧電振動子Ｐの発電効率を常に
良好に確保できる。 （第２実施形態）図６は、本発明の第２実施形態を示し
ている。In the state described above, the piezoelectric vibrator P is connected to the piezoelectric element 40 in the same manner as described in the first embodiment.
The resonance frequency that resonates in the charge energy holding state of
The resonance frequency is higher than the resonance frequency at which the piezoelectric vibrator P resonates in the state where the charge energy is released from the piezoelectric element 40. Therefore, if the short circuit 50 is turned on and off according to the vibration frequency of the external vibration as in the first embodiment, the resonance state of the piezoelectric vibrator P can be substantially secured. As a result, while the strength of the piezoelectric vibrator P is strengthened by the metal plate 80, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator P can always be kept good. (Second Embodiment) FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
【００３７】この第２実施形態では、上記第１実施形態
にて述べた圧電振動子Ｐにおいて、圧電素子３０に代え
て圧電素子３０ａが採用されるとともに、この圧電素子
３０ａと周波数調整用圧電素子４０との間に金属板８０
が介装されている。また、金属板８０は、圧電素子３０
ａの正側電極及び圧電素子４０の負側電極として兼用さ
れている。In the second embodiment, in the piezoelectric vibrator P described in the first embodiment, a piezoelectric element 30a is employed instead of the piezoelectric element 30, and the piezoelectric element 30a and the frequency adjusting piezoelectric element are used. 40 and metal plate 80
Is interposed. In addition, the metal plate 80 is connected to the piezoelectric element 30.
The positive electrode a and the negative electrode of the piezoelectric element 40 are also used.
【００３８】短絡回路５０は、その両端子にて、上記第
１実施形態とは異なり、圧電素子２０の負側電極２２と
金属板８０との間に接続されている。その他の構成は上
記第１実施形態と同様である。このように構成した本第
２実施形態では、短絡回路５０のオフ時には、上記第１
実施形態と同様に各圧電素子２０、４０、３０ａが金属
板８０を介し直列接続される。このとき、圧電素子４０
の電荷エネルギーは、短絡回路５０のオフによりそのま
ま保持される。Unlike the first embodiment, the short circuit 50 is connected between the negative electrode 22 of the piezoelectric element 20 and the metal plate 80 at both terminals. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the second embodiment thus configured, when the short circuit 50 is off, the first
As in the embodiment, the piezoelectric elements 20, 40, and 30a are connected in series via the metal plate 80. At this time, the piezoelectric element 40
Is maintained as it is when the short circuit 50 is turned off.
【００３９】一方、短絡回路５０のオン時には、両圧電
素子２０、３０ａが金属板８０を介し直列接続される。
このとき、圧電素子４０の電荷エネルギーは、短絡回路
５０のオンにより放出される。以上により、本第２実施
形態でも、短絡回路５０を上記第１実施形態と同様に外
部振動の振動周波数に応じてオンオフすれば、圧電振動
子Ｐの共振状態をほぼ確保できる。その結果、圧電振動
子Ｐの発電効率を常に良好に確保できる。On the other hand, when the short circuit 50 is turned on, the two piezoelectric elements 20 and 30a are connected in series via the metal plate 80.
At this time, the charge energy of the piezoelectric element 40 is released when the short circuit 50 is turned on. As described above, also in the second embodiment, the resonance state of the piezoelectric vibrator P can be substantially secured by turning on and off the short circuit 50 according to the vibration frequency of the external vibration as in the first embodiment. As a result, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator P can always be kept good.
【００４０】図７は、上記第２実施形態の変形例を示し
ている。この変形例では、上記第２実施形態にて述べた
圧電素子３０ａは、圧電素子２０とは逆の分極方向に金
属板８０に積層されている。このため、圧電素子３０ａ
は、正側電極３１（図２参照）を有する。また、整流回
路６０は、その一側入力端子にて、両圧電素子２０、３
０の各正側電極２１、３１に接続されており、この整流
回路６０の他側入力端子は、金属板８０に接続されると
ともに短絡回路５０を介し圧電素子２０の負側電極２２
に接続されている。その他の構成は上記第２実施形態と
同様である。FIG. 7 shows a modification of the second embodiment. In this modification, the piezoelectric element 30a described in the second embodiment is stacked on the metal plate 80 in the polarization direction opposite to that of the piezoelectric element 20. For this reason, the piezoelectric element 30a
Has a positive electrode 31 (see FIG. 2). In addition, the rectifier circuit 60 includes two piezoelectric elements 20, 3 at one input terminal.
0 of the rectifier circuit 60 is connected to the metal plate 80 and connected to the negative electrode 22 of the piezoelectric element 20 via the short circuit 50.
It is connected to the. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
【００４１】このように構成した本変形例では、上記第
２実施形態と同様に、圧電振動子Ｐが、外部振動を受け
て振動すれば、各圧電素子２０、４０、３０ａは、共
に、電荷エネルギーを発生し、当該振動を圧電電圧に変
換する。このとき、圧電素子４０の両電極が短絡回路５
０のオフにより開放状態に維持されれば、圧電素子４０
の電荷エネルギーはそのまま保持した状態となる。但
し、両圧電素子２０、４０と圧電素子３０とは分極方向
が異なるため、両圧電素子４０、３０ａの各圧電電圧が
互いに相殺される。従って、圧電素子２０の圧電電圧が
整流回路６０に出力される。In the present modified example, as in the second embodiment, if the piezoelectric vibrator P vibrates in response to external vibration, the piezoelectric elements 20, 40, and 30a are all charged together. It generates energy and converts the vibration into a piezoelectric voltage. At this time, both electrodes of the piezoelectric element 40 are connected to the short circuit 5
0, the piezoelectric element 40
Is held as it is. However, since the polarization directions of the piezoelectric elements 20 and 40 and the piezoelectric element 30 are different, the respective piezoelectric voltages of the piezoelectric elements 40 and 30a cancel each other. Therefore, the piezoelectric voltage of the piezoelectric element 20 is output to the rectifier circuit 60.
【００４２】一方、短絡回路５０がオンになれば、圧電
素子４０が短絡回路５０により短絡される。このため、
圧電素子４０の電荷エネルギーはその中和により放出さ
れる。このとき、両圧電素子２０、３０ａは互いに並列
接続される。従って、両圧電素子２０、３０ａの各圧電
電圧が同一極性にて整流回路６０に出力される。On the other hand, when the short circuit 50 is turned on, the piezoelectric element 40 is short-circuited by the short circuit 50. For this reason,
The charge energy of the piezoelectric element 40 is released by its neutralization. At this time, the two piezoelectric elements 20, 30a are connected in parallel with each other. Therefore, the respective piezoelectric voltages of the two piezoelectric elements 20 and 30a are output to the rectifier circuit 60 with the same polarity.
【００４３】以上述べたような状態でも、上記第２実施
形態にて述べたと同様に、圧電振動子Ｐが圧電素子４０
の電荷エネルギー保持状態にて共振する共振周波数は、
圧電振動子Ｐが圧電素子４０の電荷エネルギー放出状態
にて共振する共振周波数よりも高い。よって、短絡回路
５０を上記第２実施形態と同様に外部振動の振動周波数
に応じてオンオフすれば、圧電振動子Ｐの共振状態をほ
ぼ確保できる。その結果、圧電振動子Ｐの強度を金属板
８０により強化しつつ圧電振動子Ｐの発電効率を常に良
好に確保できる。 （第３実施形態）図８は、本発明の第３実施形態を示し
ている。Even in the state described above, the piezoelectric vibrator P is connected to the piezoelectric element 40 in the same manner as described in the second embodiment.
The resonance frequency that resonates in the charge energy holding state of
The resonance frequency is higher than the resonance frequency at which the piezoelectric vibrator P resonates in the state where the charge energy is released from the piezoelectric element 40. Therefore, if the short circuit 50 is turned on and off according to the vibration frequency of the external vibration as in the second embodiment, the resonance state of the piezoelectric vibrator P can be substantially secured. As a result, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator P can always be kept good while the strength of the piezoelectric vibrator P is strengthened by the metal plate 80. (Third Embodiment) FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.
【００４４】この第３実施形態では、上記第２実施形態
にて述べた圧電素子３０ａに代えて圧電素子３０ｂ（上
記第１実施形態にて述べた圧電素子３０と同様の構成を
有する）が新たな周波数調整用圧電素子９０を介し金属
板８０に積層されている。短絡回路５０は、その一側入
力端子にて、両圧電素子２０、３０ｂの各負側電極２
２、３２に接続されている。In the third embodiment, a piezoelectric element 30b (having the same configuration as the piezoelectric element 30 described in the first embodiment) is newly provided instead of the piezoelectric element 30a described in the second embodiment. It is laminated on the metal plate 80 via the frequency adjusting piezoelectric element 90. The short circuit 50 is connected to the negative electrode 2 of each of the piezoelectric elements 20 and 30b at one input terminal thereof.
2, 32.
【００４５】整流回路６０は、その各入力端子にて、圧
電素子２０の正側電極２１と圧電素子３０ｂの負側電極
３２に接続されている。その他の構成は上記第２実施形
態と同様である。このように構成した本第３実施形態で
は、短絡回路５０のオフ時には、上記第２実施形態と同
様に各圧電素子２０、４０、３０ｂが金属板８０を介し
直列接続される。このとき、圧電素子４０の電荷エネル
ギーは、短絡回路５０のオフによりそのまま保持され
る。The rectifier circuit 60 is connected at its input terminals to the positive electrode 21 of the piezoelectric element 20 and the negative electrode 32 of the piezoelectric element 30b. Other configurations are the same as those of the second embodiment. In the third embodiment configured as described above, when the short circuit 50 is turned off, the piezoelectric elements 20, 40, and 30b are connected in series via the metal plate 80 as in the second embodiment. At this time, the charge energy of the piezoelectric element 40 is maintained as it is when the short circuit 50 is turned off.
【００４６】一方、短絡回路５０のオン時には、両圧電
素子２０、３０ｂが金属板８０を介し直列接続される。
このとき、圧電素子４０の電荷エネルギーは、短絡回路
５０のオンにより放出される。以上により、本第２実施
形態でも、短絡回路５０を上記第１実施形態と同様に外
部振動の振動周波数に応じてオンオフすれば、圧電振動
子Ｐの共振状態をほぼ確保できる。その結果、圧電振動
子Ｐの強度を金属板８０による強化しつつ圧電振動子Ｐ
の発電効率を常に良好に確保できる。On the other hand, when the short circuit 50 is turned on, the two piezoelectric elements 20 and 30b are connected in series via the metal plate 80.
At this time, the charge energy of the piezoelectric element 40 is released when the short circuit 50 is turned on. As described above, also in the second embodiment, the resonance state of the piezoelectric vibrator P can be substantially secured by turning on and off the short circuit 50 according to the vibration frequency of the external vibration as in the first embodiment. As a result, the strength of the piezoelectric vibrator P is
Power generation efficiency can always be satisfactorily secured.
【００４７】図９は、上記第３実施形態の変形例を示し
ている。この変形例では、上記第３実施形態にて述べた
短絡回路５０の一側入力端子が、両圧電素子２０、３０
ｂの各負側電極２２、３２に接続されている。また、整
流回路６０が、その一側入力端子にて、圧電素子２０の
負側入力電極に接続されており、この整流回路６０の他
側入力端子は、両圧電素子２０、３０ｂの各正側電極２
１、３１に接続されている。その他の構成は上記第３実
施形態と同様である。FIG. 9 shows a modification of the third embodiment. In this modified example, one input terminal of the short circuit 50 described in the third embodiment is connected to both the piezoelectric elements 20 and 30.
b is connected to each negative electrode 22, 32. A rectifier circuit 60 is connected at one input terminal thereof to the negative input electrode of the piezoelectric element 20, and the other input terminal of the rectifier circuit 60 is connected to each positive electrode of both piezoelectric elements 20, 30b. Electrode 2
1, 31 are connected. Other configurations are the same as those of the third embodiment.
【００４８】このように構成した本変形例では、短絡回
路５０のオフ時には、上記第３実施形態と同様に各圧電
素子２０、４０、９０が金属板８０を介し直列接続され
る。このとき、圧電素子３０ｂは各圧電素子２０、４
０、９０とは逆分極特性を有する。また、両圧電素子４
０、９０の電荷エネルギーは、短絡回路５０のオフによ
りそのまま保持される。In this modified example, when the short circuit 50 is turned off, the piezoelectric elements 20, 40 and 90 are connected in series via the metal plate 80 as in the third embodiment. At this time, the piezoelectric element 30b is
0 and 90 have reverse polarization characteristics. In addition, both piezoelectric elements 4
The charge energies of 0 and 90 are maintained as they are when the short circuit 50 is turned off.
【００４９】一方、短絡回路５０のオン時には、両圧電
素子２０、９０が金属板８０を介し短絡される。このと
き、圧電素子４０、９０の電荷エネルギーは、短絡回路
５０のオンにより放出される。以上により、本変形例で
も、短絡回路５０を上記第３実施形態と同様に外部振動
の振動周波数に応じてオンオフすれば、圧電振動子Ｐの
共振状態をほぼ確保できる。その結果、圧電振動子Ｐの
強度を金属板８０により強化しつつ圧電振動子Ｐの発電
効率を常に良好に確保できる。On the other hand, when the short circuit 50 is turned on, both the piezoelectric elements 20 and 90 are short-circuited via the metal plate 80. At this time, the charge energy of the piezoelectric elements 40 and 90 is released when the short circuit 50 is turned on. As described above, also in this modified example, the resonance state of the piezoelectric vibrator P can be substantially ensured by turning on and off the short circuit 50 according to the vibration frequency of the external vibration as in the third embodiment. As a result, the power generation efficiency of the piezoelectric vibrator P can always be kept good while the strength of the piezoelectric vibrator P is strengthened by the metal plate 80.
【００５０】なお、本発明の実施にあたり、圧電振動子
Ｐに代えて、図１０にて示すごとく、圧電振動子Ｐａを
採用して実施してもよい。この場合、圧電振動子Ｐａ
は、上記各実施形態及び変形例にて述べた圧電振動子Ｐ
の平面形状を、図１０にて示すごとく、２等辺三角形に
変形して構成されている。これによっても、上記上記各
実施形態及び変形例にて述べた作用効果を達成できる。In implementing the present invention, a piezoelectric vibrator Pa may be employed instead of the piezoelectric vibrator P as shown in FIG. In this case, the piezoelectric vibrator Pa
Is the piezoelectric vibrator P described in each of the above embodiments and modifications.
Is deformed into an isosceles triangle as shown in FIG. This also achieves the functions and effects described in the above embodiments and modifications.
【００５１】また、上記各実施形態では、圧電型電源を
車両に装備した例について説明したが、これに限らず、
船舶等の各種の移動体や産業機器等の電源を必要とする
機械的振動発生体に本発明を適用して実施してもよい。Further, in each of the above embodiments, an example was described in which a piezoelectric power supply was mounted on a vehicle. However, the present invention is not limited to this.
The present invention may be applied to a mechanical vibration generator that requires a power source, such as various moving bodies such as ships, industrial equipment, and the like, and may be implemented.
【図１】本発明に係る車両用圧電型電源装置の圧電振動
子を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric vibrator of a vehicular piezoelectric power supply device according to the present invention.
【図２】圧電型電源装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a piezoelectric power supply device.
【図３】圧電振動子の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a piezoelectric vibrator.
【図４】図２の整流回路の詳細回路図である。FIG. 4 is a detailed circuit diagram of the rectifier circuit of FIG. 2;
【図５】上記第１実施形態の変形例を示す概略構成図で
ある。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a modification of the first embodiment.
【図６】本発明の第２実施形態を示す概略構成図であ
る。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図７】上記第２実施形態の変形例を示す概略構成図で
ある。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a modification of the second embodiment.
【図８】本発明の第３実施形態を示す概略構成図であ
る。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図９】上記第３実施形態の変形例を示す概略構成図で
ある。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a modification of the third embodiment.
【図１０】上記各実施形態の変形例を示す圧電振動子の
斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a piezoelectric vibrator showing a modification of each of the above embodiments.
【図１１】ユニモルフ型圧電振動子の振幅と振動周波数
との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amplitude and the vibration frequency of a unimorph type piezoelectric vibrator.
Ｐ、Ｐａ…圧電振動子、Ｐ２…重り、２０、３０、３０
ａ、３０ｂ…発電用圧電素子、４０、９０…周波数調整
用圧電素子、５０…短絡回路、６０…整流回路、８０…
補強用金属板。P, Pa: piezoelectric vibrator, P2: weight, 20, 30, 30
a, 30b: piezoelectric element for power generation, 40, 90: piezoelectric element for frequency adjustment, 50: short circuit, 60: rectifier circuit, 80:
Metal plate for reinforcement.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石切山 守 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−245970（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−264778（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−321642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Mamoru Ishikiriyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-7-245970 (JP, A) JP-A-9- 264778 (JP, A) JP-A-8-321642 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 2/00
Claims (8)
用圧電素子（２０、３０、３０ａ、３０ｂ）と、これら
両発電用圧電素子の間に前記分極方向にて介装した周波
数調整用圧電素子（４０）とを有する圧電振動子（Ｐ、
Ｐａ）と、 前記両発電用圧電素子の各外側電極（２１、３２）間に
接続した整流回路（６０）と、 前記周波数調整用圧電素子を選択的に短絡する短絡回路
（５０）とを備えた圧電型電源装置。1. A power generation piezoelectric element (20, 30, 30a, 30b) stacked in the same polarization direction with respect to each other, and a frequency adjustment piezoelectric element interposed between the power generation piezoelectric elements in the polarization direction. A piezoelectric vibrator (P,
Pa), a rectifier circuit (60) connected between the outer electrodes (21, 32) of the two power generation piezoelectric elements, and a short circuit (50) for selectively shorting the frequency adjustment piezoelectric elements. Piezoelectric power supply.
数調整用圧電素子との間及びこの周波数調整用圧電素子
と他方の発電用圧電素子との間のいずれか一方に補強用
金属板（８０）が介装されていることを特徴とする請求
項１に記載の圧電型電源装置。2. A reinforcing metal plate is provided on one of the two power generation piezoelectric elements and the frequency adjustment piezoelectric element or on one of the frequency adjustment piezoelectric element and the other power generation piezoelectric element. The piezoelectric power supply device according to claim 1, wherein (80) is interposed.
子のうち前記補強用金属板と隣接し合う発電用圧電素子
との間に、他の周波数調整用圧電素子（９０）が前記分
極方向にて介装されており、 前記短絡回路が、前記両周波数調整用圧電素子を前記補
強用金属板を介して選択的に短絡することを特徴とする
請求項２に記載の圧電型電源装置。3. A piezoelectric element (90) for adjusting frequency between said reinforcing metal plate and a power generating piezoelectric element adjacent to said reinforcing metal plate among said power generating piezoelectric elements. 3. The piezoelectric power supply device according to claim 2, wherein the short-circuiting circuit selectively short-circuits the two frequency-adjusting piezoelectric elements via the reinforcing metal plate. 4. .
用圧電素子（２０、３０、３０ａ、３０ｂ）と、これら
両発電用圧電素子の間に介装した周波数調整用圧電素子
（４０）とを有する圧電振動子（Ｐ、Ｐａ）と、 前記周波数調整用圧電素子を選択的に短絡する短絡回路
（５０）と、 前記両発電用圧電素子の各外側電極と前記短絡回路との
間に接続した整流回路（６０）とを備えた圧電型電源装
置。4. A power generation piezoelectric element (20, 30, 30a, 30b) laminated in a polarization direction opposite to each other, and a frequency adjustment piezoelectric element (40) interposed between the power generation piezoelectric elements. A piezoelectric vibrator (P, Pa) having: a short-circuit circuit (50) for selectively short-circuiting the frequency-adjusting piezoelectric element; and a short-circuit between each outer electrode of the two power-generating piezoelectric elements and the short-circuit. A piezoelectric power supply device comprising: a connected rectifier circuit (60).
数調整用圧電素子との間及びこの周波数調整用圧電素子
と他方の発電用圧電素子との間のいずれか一方に補強用
金属板（８０）が介装されていることを特徴とする請求
項４に記載の圧電型電源装置。5. A reinforcing metal plate is provided on one of the two power generation piezoelectric elements and the frequency adjustment piezoelectric element or on one of the frequency adjustment piezoelectric element and the other power generation piezoelectric element. The piezoelectric power supply device according to claim 4, wherein (80) is interposed.
子のうち前記補強用金属板と隣接し合う発電用圧電素子
との間に、他の周波数調整用圧電素子（９０）が介装さ
れており、 前記短絡手段が、前記両周波数調整用圧電素子を前記補
強用金属板を介して選択的に短絡することを特徴とする
請求項５に記載の圧電型電源装置。6. A frequency adjusting piezoelectric element (90) is interposed between the reinforcing metal plate and the power generating piezoelectric element adjacent to the reinforcing metal plate among the power generating piezoelectric elements. The piezoelectric power supply device according to claim 5, wherein the short-circuiting means selectively short-circuits the two frequency adjusting piezoelectric elements via the reinforcing metal plate.
ことを特徴とする請求項１乃至６に記載の圧電型電源装
置。7. The piezoelectric power supply device according to claim 1, wherein the short circuit is a switching circuit.
子（２０、３０、３０ａ、３０ｂ）と、この圧電素子の
ヤング率を変更するヤング率変更手段（４０、５０、９
０）とを備える圧電型電源装置。8. A piezoelectric element (20, 30, 30a, 30b) vibrating by an external excitation force and a Young's modulus changing means (40, 50, 9) for changing the Young's modulus of the piezoelectric element.
0).
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