JP3539185B2

JP3539185B2 - 発電装置及び電子機器

Info

Publication number: JP3539185B2
Application number: JP05246898A
Authority: JP
Inventors: 誠古畑; 泰治橋本; 司舩坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH11252944A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体を加振して発電を行う発電装置及びこの発電装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電体を加振して発電を行う発電装置としては、従来より以下のような種々の装置が提案されている。例えばハンマを片持ち梁構造のバイモルフ型の圧電体に衝突させ、圧電体を振動させて発電を行う発電装置（特開平９−２３３８６２号公報参照）、錘を片持ち梁構造のバイモルフ型の圧電体に衝突させ、圧電体を振動させて発電を行う発電装置（実開平６−７６８９４号公報参照）、流体を圧電体が付いた羽根に衝突させ、圧電体を振動させて発電を行う発電装置（特開昭６０−５０１２３８号公報参照）、音を圧電体に衝突させ、圧電体を振動させて発電を行う発電装置（特開昭６２−２９７７７９号公報参照）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したハンマや錘を圧電体に衝突させる方式の発電装置では、ハンマや錘と圧電体が直接接触するので、ハンマ、錘及び圧電体が摩擦や摩耗により劣化するという問題がある。
【０００４】
また、流体を圧電体に衝突させる方式の発電装置では、流体が励起する周波数と圧電体が付いた羽根の固有周波数が一致したときに、励振が最大となって発電効率が最大となるが、これらの周波数を一致させるには流体の流れ方を常に一定にしなければならず、その制御が困難であるという問題がある。さらに、圧電体が付いた羽根は複数の固有周波数を持つため、１つの電極構造では電荷の相殺が起こるという問題がある。
【０００５】
また、音を圧電体に衝突させる方式の発電装置では、上記摩擦や摩耗による劣化の問題はなく、音の周波数と圧電体の固有周波数が一致したときに、励振が最大となって発電効率が最大となるが、音の周波数が少しでもずれると発電効率が大幅に落ちるので、その制御が困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解消して、圧電体等の摩擦や摩耗による劣化が無く、制御が容易な発電装置及びこの発電装置を備えた電子機器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、圧電体と、前記圧電体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された前記圧電体を振動させる加振手段とを備え、振動中の前記圧電体で発生した電力を出力する発電装置において、前記加振手段が、媒体を前記圧電体にパルス状に与えて前記圧電体を振動させることを特徴とする発電装置である。
【０００８】
この請求項１の発明では、加振手段からの媒体を介して圧電体に力を加え、圧電体を加振手段とは非接触相互作用により振動させるように構成している。さらに、圧電体にはパルス状に力を加え、圧電体をパルス毎に減衰振動を繰り返すように構成している。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記媒体が、気体である発電装置である。
【００１０】
この請求項２の発明では、気体により圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の構成において、前記媒体が、液体である発電装置である。
【００１２】
この請求項３の発明では、液体により圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２又は３の構成において、前記加振手段が、前記媒体を内部に収容するシリンダと、前記シリンダの内部に挿入され、前記パルスの周期で往復移動するピストンとを備え、前記ピストンを往復移動させることにより前記シリンダの内部に収容されている前記媒体を前記圧電体に与える発電装置である。
【００１４】
この請求項４の発明では、気体又は液体をシリンダ内に収容してピストンの圧力により圧電体にパルス状に噴出し、圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、前記シリンダに少なくとも２つの弁を設け、前記ピストンの往復移動により、一方の前記弁を開け、他方の前記弁を閉じて前記媒体を前記シリンダの内部に吸入する動作と、前記一方の弁を閉じ、前記他方の弁を開けて前記媒体を排出する動作を繰り返す発電装置である。この請求項５の発明では、ピストンの圧力を利用した弁の開閉により、気体をシリンダ内に収容し、また気体を圧電体に噴出するように構成している。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１の構成において、前記媒体が、少なくとも２種類の化学物質を反応させて生成される化学反応生成物である発電装置である。
【００１７】
この請求項６の発明では、化学反応生成物により圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６の構成において、前記加振手段が、前記各化学物質を内部にそれぞれ収容する第１シリンダと、前記各第１シリンダの内部に挿入され、前記パルスの周期で往復移動するピストンと、前記各第１シリンダに連結されている第２シリンダとを備え、前記ピストンを往復移動させることにより前記各第１シリンダの内部に収容されている前記各化学物質を前記第２シリンダの内部で反応させ、前記化学反応生成物を前記圧電体に与える発電装置である。
【００１９】
この請求項７の発明では、各化学物質をシリンダ内にそれぞれ収容し、ピストンの圧力により一旦別のシリンダに送って化学反応させ、得られる化学反応生成物を圧電体にパルス状に噴出し、圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項１の構成において、前記媒体が、磁界である発電装置である。
【００２１】
この請求項８の発明では、磁界により圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８の構成において、前記加振手段が、前記圧電体に取り付けられ、磁界を発生する第１磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段に前記パルスの周期で接近・離隔可能な磁界を発生する第２磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段と第２磁界発生手段の間に配置され、前記第２磁界発生手段の離隔中は前記第２磁界発生手段の磁界を遮蔽する磁界遮蔽手段とを備え、前記第２磁界発生手段の接近中に前記第２磁界発生手段の磁界を前記第１磁界発生手段に与える発電装置である。
【００２３】
この請求項９の発明では、２つの磁石に間で生じる磁界による力を利用しており、第２磁界発生手段が圧電体に一体化された第１磁界発生手段に近づいたときに磁界を第１磁界発生手段へ透過させ、第２磁界発生手段が第１磁界発生手段から遠ざかったときは磁界を遮蔽して、第１磁界発生手段にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項８の構成において、前記加振手段が、前記圧電体に取り付けられ、磁界を発生する第１磁界発生手段と、磁界を発生する第２磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段と第２磁界発生手段の間に配置され、前記第２磁界発生手段の磁界を前記パルスの周期で透過・遮蔽させる磁界透過・遮蔽手段とを備え、前記磁界透過・遮蔽手段を透過した前記第２磁界発生手段の磁界を前記第１磁界発生手段に与える発電装置である。
【００２５】
この請求項１０の発明では、２つの磁石に間で生じる磁界による力を利用しており、磁界透過・遮蔽手段の透過部が第２磁界発生手段と圧電体に一体化された第１磁界発生手段に近づいたときに磁界を透過させ、磁界透過・遮蔽手段の遮蔽部が第１磁界発生手段と第２磁界発生手段から遠ざかったときは磁界を遮蔽して、第１磁界発生手段にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項８の構成において、前記加振手段が、前記圧電体に取り付けられ、電流を通す導電体と、磁界を発生する磁界発生手段と、前記磁界発生手段を前記パルスの周期で作動させる回路手段とを備え、前記回路手段を動作させることにより前記磁界発生手段を作動させて磁界を前記導電体に与える発電装置である。
【００２７】
この請求項１１の発明では、磁界発生手段と圧電体に一体化された導電体との間で生じる電磁誘導による力を利用しており、回路手段により磁界発生手段をパルスの周期で作動させ、導電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００２８】
請求項１２の発明は、請求項１の構成において、前記媒体が、光である発電装置である。
【００２９】
この請求項１２の発明では、光により圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００３０】
請求項１３の発明は、請求項１２の構成において、前記圧電体が、光歪圧電体である発電装置である。
【００３１】
この請求項１３の発明では、光を照射されることにより変位する光歪圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００３２】
請求項１４の発明は、請求項１２又は１３の構成において、前記加振手段が、光を発生する光発生手段と、前記光発生手段を前記パルスの周期で点滅させる回路手段とを備え、前記回路手段を動作させることにより前記光発生手段を点滅させて光を前記圧電体に与える発電装置である。
【００３３】
この請求項１４の発明では、回路手段により光発生手段をパルスの周期で点滅させ、圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。請求項１５の発明は、請求項１２又は１３の構成において、前記加振手段が、光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の光を前記パルスの周期で透過・遮蔽させる光透過・遮蔽手段とを備え、前記光透過・遮蔽手段を透過した前記光発生手段の光を前記圧電体に与える発電装置である。
【００３４】
この請求項１５の発明では、回路手段により光発生手段を点灯させておき、光透過・遮蔽手段の透過部が光発生手段に近づいたときに光を透過させ、光透過・遮蔽手段の遮蔽部が光発生手段から遠ざかったときは光を遮蔽して、圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。
【００３５】
請求項１６の発明は、請求項１〜１５のいずれかの構成において、前記パルスとパルスの間隔が、前記圧電体の振動終了時間以上である発電装置である。
【００３６】
この請求項１６の発明では、圧電体の１回の振動が完全に終了した後に次の力が圧電体に加わるように構成している。
【００３７】
請求項１７の発明は、請求項１〜１６のいずれかの構成において、前記パルスの幅が、前記圧電体の振動周期の１／４以下である発電装置である。
【００３８】
この請求項１７の発明では、圧電体に加える力が圧電体の振動の立ち上がりを越えないように構成している。
【００３９】
請求項１８の発明は、請求項１〜１７のいずれかの構成において、発電装置を備えた電子機器である。
【００４０】
この請求項１８の発明では、電子機器の駆動源として発電装置を備えている。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
図１は、本発明の発電装置の実施形態を示す概略構成図である。
【００４３】
この発電装置１は、ケース２内に収納された発電系１００、駆動系１６０及び蓄電系１８０で大略構成されている。尚、図では蓄電系１８０はケース２の外部に配置されているが、通常は駆動系１６０と重なるように配置されている。
【００４４】
発電系１００は、振動して交流電流を発生する圧電体１１０、圧電体１１０を加振する加振手段１２０及び圧電体１１０を支持する支持手段１３０で構成されている。
【００４５】
圧電体１１０は、円盤形状のバイモルフ型に形成されており、蓄電系１８０に接続されている中間電極１１１、中間電極１１１の表裏面に接着されている２枚の圧電板１１２、１１３、各圧電板１１２、１１３の表面に成膜されている電極１１４、１１５を備えている。加振手段１２０は、圧電体１１０を振動させるための媒体を圧電体１１０にパルス状に与える媒体付与手段１２１及び駆動系１６０からの駆動力の伝達のための駆動力伝達手段１２２を備えている。支持手段１３０は、圧電体１１０の外周端を支持する支持部１３１及び支持部１３１を固定する固定部１３２を備えている。尚、図では圧電体１１０を円盤形状としているが、特に限定されるものではなく、盤状であれば例えば細長い楕円形状や、さらには棒状としても良く、後者の場合には圧電体１１０を両端支持梁構造、あるいは片持ち梁構造とする。この片持ち梁構造の場合は、加振手段１２０は自由端側に配置される。
【００４６】
ここで、上述したように、この発電装置１は、加振手段１２０が媒体を圧電体１１０にパルス状に与えて発電させる点に特徴があるので、以下で図２及び図３を参照してパルスについて説明する。
【００４７】
図２は、圧電体１１０を振動させたときの振幅（Ａ）と時間（ｔ）との関係の一例を示す波形図である。
【００４８】
この振動波形は、加振手段１２０により媒体を１パルスだけ圧電体１１０の中央部に与えて圧電体１１０を振動させたときの波形である。図からも明らかなように、圧電体１１０の振幅は、時間の経過に伴って減衰し、圧電体１１０の材質や固定方法で決まるＱ値によって変わるが、略２０波程度で収束する。従って、圧電体１１０をパルス状に与えられる媒体で効率良く振動させるには、上記減衰振動の減衰時間ｔ_Eと周期Ｃを考慮する必要がある。
【００４９】
以上のことから、次のパルスを与えるタイミングを、上記減衰振動が完全に収束した後とし、またパルスを与える時間を、上記減衰振動の波形が立ち上がってから立ち下がる前、即ちピークに達する前までとすることにより、圧電体１１０の振動ロスを無くして振動効率を高めることができる。従って、図３に示すように、パルスとパルスの間隔（インターバル）Ｔは、上記減衰振動の減衰時間ｔ_E以上とすることが望ましく、またパルスの幅ｂは、上記減衰振動の周期Ｃの１／４以下とすることが望ましい。
【００５０】
また、上記パルスの波形としては、連続的な正弦波ではなく、間欠的ないわゆる非正弦波であれば良く、例えば図３（Ａ）に示す方形波、同図（Ｂ）に示す三角波、同図（Ｃ）に示す丸みを帯びた方形波、同図（Ｄ）に示す鋸波、同図（Ｅ）に示すトリガ波、同図（Ｆ）に示す微分波を使用することができる。
【００５１】
駆動系１６０は、ケース２の振動等によりケース２の内部で回転する回転錘１６１及び回転錘１６１の回転を増速して加振手段１２０に伝達する輪列１６２で構成されている。
【００５２】
回転錘１６１は、半円形状に形成され、円形としたときの中心を回転中心とした回転軸１６１ａを備えている。輪列１６２は、回転錘１６１と同軸上で回転する回転錘車１６２ａ、回転錘車１６２ａとかみ合って回転する第１中間車１６２ｂ、加振手段１２０の駆動力伝達手段１２２と係合して第１中間車１６２ｂと同軸上で回転する第２中間車１６２ｃを備えている。
【００５３】
ここで、上述したように、媒体の圧電体１１０への付与間隔、即ちパルスとパルスの間隔（インターバル）Ｔは、振動効率の点から圧電体１１０の減衰振動の減衰時間ｔ_E以上にする必要がある。ところが、回転錘１６１がある速度以上の高速で回転したときは、上記インターバルＴが減衰時間ｔ_E以下になって振動効率が低下してしまうので、そのときは回転錘１６１の回転が駆動力伝達手段１２２に伝達されないようにする必要がある。そこで、回転錘車１６２ａと第１中間車１６２ｂとの間に引張ばね１６３を係止させ、回転錘１６１がある速度以下で回転しているときは、引張ばね１６３の復元力により回転錘車１６２ａと第１中間車１６２ｂがかみ合うようにし、回転錘１６１がある速度以上で回転したときは、回転錘１６１の遠心力により引張ばね１６３が延びて回転錘車１６２ａが第１中間車１６２ｂから離れるように構成する。
【００５４】
蓄電系１８０は、圧電体１１０で発生する交流電流を全波整流する整流回路１８１及び整流回路１８１で整流された電流を蓄電する蓄電回路１８２で構成されている。
【００５５】
整流回路１８１は、ブリッジ状に接続され、２端が圧電体１１０の中間電極１１１と電極１１４、１１５にそれぞれ接続されたダイオード１８１ａを備えている。尚、整流回路１８１は、半波整流するように構成されていても良く、またインバータ等で構成されていても良い。蓄電回路１８２は、整流回路１８１の他の２端に接続されたコンデンサ１８２ａを備えている。尚、蓄電回路１８２は、電力蓄積能力を備えた２次電池等で構成されていても良い。
【００５６】
このような構成の発電装置１は、電子機器、例えば腕時計、携帯時計、置き時計、掛け時計等の計時装置や携帯電話、ページャ、携帯型コンピュータ、携帯型ディスク装置等の携帯機器に内蔵させて使用することができる。発電装置１の取付場所としては、例えば計時装置の場合は裏蓋の裏面や文字板の裏面、あるいはボタン型電池と同型にしてその収納場所等がある。尚、回転錘１６１の代わりに、時計のりゅうずや携帯電話のジョグダイヤル等の回転機構あるいはぜんまい等を手巻きにより巻き上げる機構を用いることができる。
【００５７】
図４は、本発明の発電装置の発電系の第１実施例を示す一部断面平面図である。
【００５８】
この発電系２００は、振動して交流電流を発生する圧電体２１０、圧電体２１０を加振する加振手段２２０及び圧電体２１０を支持する支持手段２３０で構成されている。尚、この発電系２００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【００５９】
圧電体２１０は、中間電極２１１の表裏面に２枚の圧電板２１２、２１３が接着され、各圧電板２１２、２１３の表面に電極２１４、２１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板２１２、２１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＺＴ）が用いられる。支持手段２３０は、圧電体２１０の外周端を支持する支持部２３１が固定部２３２に固定された円盤形状に形成されている。
【００６０】
加振手段２２０は、圧電体２１０を振動させるための媒体として例えば空気や窒素ガス等の気体が使用される。そして、気体を圧電体２１０にパルス状に与える媒体付与手段としてシリンダ２２１及びピストン２２２が備えられ、このピストン２２２に駆動系１６０からの駆動力を伝達する駆動力伝達手段として回転板２２３及びクランクシャフト２２４が備えられている。
【００６１】
シリンダ２２１は、ノズル状に形成されており、先端に設けられている気体噴出口２２１ａの外側には図示矢印ａ方向に開閉可能な圧力開放弁２２１ｂが取り付けられ、側周面に設けられている気体吸入口２２１ｃの内側には図示矢印ｂ方向に開閉可能な気体吸入弁２２１ｄが取り付けられている。シリンダ２２１は、圧電体２１０の上方であって、気体噴出口２２１ａが圧電体２１０の中央部を向くようにして配置されている。
【００６２】
ピストン２２２は、シリンダ２２１の内周面に密着してシリンダ２２１の内部の気密性を保持可能な形状に形成されており、シリンダ２２１の後端から気体吸入口２２１ｃまでの間を図示矢印ｃ方向に摺動可能なように取り付けられている。
【００６３】
回転板２２３は、駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ｄ方向に回転可能な形状に形成されており、シリンダ２２１の後端から所定距離を隔てて配置されている。
【００６４】
クランクシャフト２２４は、一端が回転板２２３の外周近傍に回転可能に取り付けられ、他端がピストン２２２の軸２２２ａに回転可能に取り付けられている。
【００６５】
以上のような構成において、加振手段２２０が媒体をパルス状に圧電体２１０に与える際の最適なパルスとパルスの間隔（インターバル）Ｔ及びパルスの幅ｂは、以下の各式（１）、（２）を満たすように各構成部品の仕様を設定することにより得ることができる。
【００６６】
即ち、パルスとパルスの間隔（インターバル）Ｔは、回転錘１６１の重さをＭ、回転錘１６１の重心と回転軸１６２ａとの距離をＲ、シリンダ２２１の最大有効長をＬ、圧電体２１０の固有周波数をｆ、輪列１６２の増速比をＡ、圧電体２１０の減衰時間ｔ_Eまでの波数をｎ、回転錘車１６２ａと第１中間車１６２ｂとの間の引張ばね１６３のばね定数をｋ、この引張ばね１６３の初期伸長をｌとしたときの次式（１）を満たすように各構成部品の仕様を設定することにより得ることができる。
【００６７】
（Ｍ／Ｒ）×（４Ｌ²ｆ²／Ａ²ｎ²）≧ｋ×ｌ・・・（１）
また、パルスの幅ｂは、回転錘１６１の最大速度をｖ、シリンダ２２１内の初期圧力（通常は大気圧）をｐ₀、圧力開放弁２２１ｂの面積をｓ、圧力開放弁２２１ｂを開けるときの圧力をｐとしたときの次式（２）を満たすように各構成部品の仕様を設定することにより得ることができる。
【００６８】
ｖ≧（４ｆｐ₀Ｌ／Ａ）×（ｓ／ｐ）・・・（２）
このような構成の発電系２００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【００６９】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板２２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転板２２３に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【００７０】
そして、回転板２２３の回転に伴って、クランクシャフト２２４が揺動しながらピストン２２２を押し引きするので、ピストン２２２はシリンダ２２１内で往復移動する。このときの回転板２２３の回転は、クランクシャフト２２４で１対１の往復移動に変換されてピストン２２２に伝達される。
【００７１】
そして、ピストン２２２がシリンダ２２１内で例えば気体吸入口２２１ｃ付近の下死点から後端付近の上死点まで移動すると、シリンダ２２１内の圧力が低下するので、圧力開放弁２２１ｂが閉じ、気体吸入弁２２１ｄが開く。これにより、例えば空気が気体吸入口２２１ｃからシリンダ２２１内に吸入される。
【００７２】
続いて、ピストン２２２がシリンダ２２１内で上死点から下死点まで移動すると、シリンダ２２１内の圧力が上昇するので、気体吸入弁２２１ｄが閉じ、圧力開放弁２２１ｂが開く。これにより、シリンダ２２１内の空気が気体噴出口２２１ａから圧電体２１０の中央部に向かって噴出される。
【００７３】
この空気の吸入・噴出は、上記パルス周期でおこなわれるので、間欠的な空気の噴出圧力により、圧電体２１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体２１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【００７４】
図５は、本発明の発電装置の発電系の第２実施例を示す一部断面平面図である。
【００７５】
この発電系３００は、振動して交流電流を発生する圧電体３１０、圧電体３１０を加振する加振手段３２０及び圧電体３１０を支持する支持手段３３０で構成されている。尚、この発電系３００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【００７６】
圧電体３１０は、中間電極３１１の表裏面に２枚の圧電板３１２、３１３が接着され、各圧電板３１２、３１３の表面に電極３１４、３１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板３１２、３１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＺＴ）が用いられる。支持手段３３０は、圧電体３１０の外周端を支持する支持部３３１が固定部３３２に固定された円盤形状に形成されている。
【００７７】
加振手段３２０は、圧電体３１０を振動させるための媒体として例えば水やアルコール等の液体が使用される。そして、液体を圧電体３１０にパルス状に与える媒体付与手段としてシリンダ３２１、ピストン３２２及び液貯蔵槽３２５が備えられ、このピストン３２２に駆動系１６０からの駆動力を伝達する駆動力伝達手段として回転板３２３及びクランクシャフト３２４が備えられている。
【００７８】
シリンダ３２１は、ノズル状に形成されており、先端に設けられている液体噴出口３２１ａの外側には図示矢印ａ方向に開閉可能な圧力開放弁３２１ｂが取り付けられ、側周面に設けられている液体吸入口３２１ｃの内側には図示矢印ｂ方向に開閉可能な液体吸入弁３２１ｄが取り付けられている。シリンダ３２１は、圧電体３１０の上方であって、液体噴出口３２１ａが圧電体３１０の中央部を向くようにして配置されている。
【００７９】
ピストン３２２は、シリンダ３２１の内周面に密着してシリンダ３２１の内部の気密性を保持可能な形状に形成されており、シリンダ３２１の後端から液体吸入口３２１ｃまでの間を図示矢印ｃ方向に摺動可能なように取り付けられている。
【００８０】
液貯蔵槽３２５は、シリンダ３２１の外側から圧電体３１０の上面までを覆うような形状に形成されており、内部に液体が密封されている。
【００８１】
回転板３２３は、駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ｄ方向に回転可能な形状に形成されており、シリンダ３２１の後端から所定距離を隔てて配置されている。
【００８２】
クランクシャフト３２４は、一端が回転板３２３の外周近傍に回転可能に取り付けられ、他端がピストン３２２の軸３２２ａに回転可能に取り付けられている。
【００８３】
このような構成の発電系３００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【００８４】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転板３２３に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【００８５】
そして、回転板３２３の回転に伴って、クランクシャフト３２４が揺動しながらピストン３２２を押し引きするので、ピストン３２２はシリンダ３２１内で往復移動する。このときの回転板３２３の回転は、クランクシャフト３２４で１対１の往復移動に変換されてピストン３２２に伝達される。
【００８６】
そして、ピストン３２２がシリンダ３２１内で例えば液体吸入口３２１ｃ付近の下死点から後端付近の上死点まで移動すると、シリンダ３２１内の圧力が低下するので、圧力開放弁３２１ｂが閉じ、液体吸入口３２１ｄが開く。これにより、液貯蔵槽３２５内に貯蔵されている例えば水が液体吸入口３２１ｃからシリンダ３２１内に吸入される。
【００８７】
続いて、ピストン３２２がシリンダ３２１内で上死点から下死点まで移動すると、シリンダ３２１内の圧力が上昇するので、液体吸入弁３２１ｄが閉じ、圧力開放弁３２１ｂが開く。これにより、シリンダ２２１内の水が液体噴出口３２１ａから圧電体３１０の中央部に向かって噴出される。
【００８８】
この水の吸入・噴出は、上記パルス周期でおこなわれるので、間欠的な水の噴出圧力により、圧電体３１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体３１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【００８９】
図６は、本発明の発電装置の発電系の第３実施例を示す一部断面平面図である。
【００９０】
この発電系４００は、振動して交流電流を発生する圧電体４１０、圧電体４１０を加振する加振手段４２０及び圧電体４１０を支持する支持手段４３０で構成されている。尚、この発電系４００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【００９１】
圧電体４１０は、中間電極４１１の表裏面に２枚の圧電板４１２、４１３が接着され、各圧電板４１２、４１３の表面に電極４１４、４１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板４１２、４１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＺＴ）が用いられる。支持手段４３０は、圧電体４１０の外周端を支持する支持部４３１が固定部４３２に固定された円盤形状に形成されている。
【００９２】
加振手段４２０は、圧電体４１０を振動させるための媒体として少なくとも２種類の化学物質を反応させて生成される化学反応生成物、例えば塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を反応させて生成されるアンモニアガス（ＮＨ₃）やカルシウム（Ｃａ）と水（Ｈ₂Ｏ）を反応させて生成される水素ガス（Ｈ₂）が使用される。そして、化学反応生成物を圧電体４１０にパルス状に与える媒体付与手段として２つのシリンダ（第１シリンダ）４２１、２つのピストン４２２及び１つの化学反応槽（第２シリンダ）４２５が備えられ、これらのピストン４２２に駆動系１６０からの駆動力を伝達する駆動力伝達手段として回転板４２３及びクランクシャフト４２４が備えられている。
【００９３】
各シリンダ４２１は、ノズル状に形成されており、先端に設けられている化学物質噴出口４２１ａの外側には図示矢印ａ方向に開閉可能な圧力開放弁４２１ｂが取り付けられ、各内部に異なる種類の化学物質が収容されている。
【００９４】
各ピストン４２２は、シリンダ４２１の内周面に密着してシリンダ４２１の内部の気密性を保持可能な形状に形成されていると共に、各軸４２２ａの一端が相互に接続されており、シリンダ４２１の内部で図示矢印ｂ方向に摺動可能なように取り付けられている。
【００９５】
化学反応槽４２５は、ノズル状に形成されており、先端に設けられている化学反応生成物噴出口４２５ａの外側には図示矢印ｃ方向に開閉可能な圧力開放弁４２５ｂが取り付けられ、後端には各シリンダ４２１の先端部が並列に取り付けられている。化学反応槽４２５は、圧電体４１０の上方であって、化学反応生成物噴出口４２５ａが圧電体４１０の中央部を向くようにして配置されている。
【００９６】
回転板４２３は、駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ｄ方向に回転可能な形状に形成されており、各シリンダ４２１の後端から所定距離を隔てて配置されている。
【００９７】
クランクシャフト４２４は、一端が回転板４２３の外周近傍に回転可能に取り付けられ、他端が各ピストン４２２の軸４２２ａの連結中央部に回転可能に取り付けられている。
【００９８】
このような構成の発電系４００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【００９９】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転板４２３に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【０１００】
そして、回転板４２３の回転に伴って、クランクシャフト４２４が揺動しながら各ピストン４２２を押し引きするので、各ピストン４２２は各シリンダ４２１内で往復移動する。このときの回転板４２３の回転は、クランクシャフト４２４で１対１の往復移動に変換されて各ピストン４２２に伝達される。
【０１０１】
そして、各ピストン４２２が各シリンダ４２１内で例えば化学物質噴出口４２１ａ付近の下死点から後端付近の上死点まで移動すると、各シリンダ４２１内の圧力が低下するので、圧力開放弁４２１ｂ及び化学反応槽４２５の圧力開放弁４２５ｂが閉じる
続いて、各ピストン４２２が各シリンダ４２１内で上死点から下死点まで移動すると、各シリンダ４２１内の圧力が上昇するので、圧力開放弁４２１ｂ及び化学反応槽４２５の圧力開放弁４２５ｂが開く。これにより、各シリンダ４２１内の異なる種類の化学物質が化学反応槽４２５内に噴出されると共に、先に化学反応槽４２５内で生成されている化学反応生成物が化学反応生成物噴出口４２５ａから圧電体４１０の中央部に向かって噴出される。
【０１０２】
この化学反応生成物の噴出は、上記パルス周期でおこなわれるので、間欠的な化学反応生成物の噴出圧力により、圧電体４１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体４１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【０１０３】
図７は、本発明の発電装置の発電系の第４実施例を示す一部断面平面図である。
【０１０４】
この発電系５００は、振動して交流電流を発生する圧電体５１０、圧電体５１０を加振する加振手段５２０及び圧電体５１０を支持する支持手段５３０で構成されている。尚、この発電系５００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【０１０５】
圧電体５１０は、中間電極５１１の表裏面に２枚の圧電板５１２、５１３が接着され、各圧電板５１２、５１３の表面に電極５１４、５１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板５１２、５１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＺＴ）が用いられる。支持手段５３０は、圧電体５１０の外周端を支持する支持部５３１が固定部５３２に固定された円盤形状に形成されている。
【０１０６】
加振手段５２０は、圧電体５１０を振動させるための媒体として磁界が使用される。そして、磁界を圧電体５１０にパルス状に与える媒体付与手段として磁界を発生する２つの磁石（第１磁界発生手段、第２磁界発生手段）５２１ａ、５２１ｂ及び各磁石５２１ａ、５２１ｂ間の磁界の大部分を遮って部分的に通すシールド板（磁界遮蔽手段）５２２が備えられ、駆動系１６０からの駆動力を一方の磁石５２１ｂに伝達する駆動力伝達手段として回転板５２３が備えられている。シールド板５２２は、圧電体５１０を覆うことができるような例えば円盤形状に形成されており、中央部には貫通孔５２２ａが設けられている。シールド板５２２は、圧電体５１０から所定距離をあけて、貫通孔５２２ａが圧電体５１０の中央部となる位置、即ちシールド板５２２の中心軸と圧電体５１０の中心軸が一致するように配置されている。
【０１０７】
回転板５２３は、駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な形状に形成されており、シールド板５２２から所定距離をあけて、外周端がシールド板５２２の貫通孔５２２ａに掛かる位置、即ち回転板５２３の中心軸とシールド板５２２の中心軸が偏心するように配置されている。
【０１０８】
そして、各磁石５２１ａ、５２１ｂは、シールド板５２２の貫通孔５２２ａを挟んで同極同士あるいは異極同士が対向するように、一方の磁石５２１ａが圧電体５１０のシールド板５２２側の電極５１４の中央部に接着され、他方の磁石５２１ｂが回転板５２３のシールド板５２２側の外周端に接着されている。
【０１０９】
このような構成の発電系５００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【０１１０】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転板５２３に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【０１１１】
そして、回転板５２３の回転に伴って、回転板５２３に接着されている磁石５２１ｂは、シールド板５２２の貫通孔５２２ａに近づいたり離れたりする。そして、この磁石５２１ｂの貫通孔５２２ａへの接近中に、貫通孔５２２ａを通過する磁石５２１ｂの磁界が、圧電体５１０に接着されている磁石５２１ａに与えられる。
【０１１２】
この磁石５２１ｂの貫通孔５２２ａへの接近は、上記パルス周期でおこなわれるので、各磁石５２１ａ、５２１ｂ間に働く間欠的な反発力あるいは吸引力により、圧電体５１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体５１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【０１１３】
図８は、本発明の発電装置の発電系の第５実施例を示す一部断面平面図である。
【０１１４】
この発電系６００は、振動して交流電流を発生する圧電体６１０、圧電体６１０を加振する加振手段６２０及び圧電体６１０を支持する支持手段６３０で構成されている。尚、この発電系６００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【０１１５】
圧電体６１０は、中間電極６１１の表裏面に２枚の圧電板６１２、６１３が接着され、各圧電板６１２、６１３の表面に電極６１４、６１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板６１２、６１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＺＴ）が用いられる。支持手段６３０は、圧電体６１０の外周端を支持する支持部６３１が固定部６３２に固定された円盤形状に形成されている。
【０１１６】
加振手段６２０は、圧電体６１０を振動させるための媒体として磁界が使用される。そして、磁界を圧電体６１０にパルス状に与える媒体付与手段として磁界を発生する２つの磁石（第１磁界発生手段、第２磁界発生手段）６２１ａ、６２１ｂ及び各磁石６２１ａ、６２１ｂ間の磁界の大部分を遮って部分的に通すと共に、駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝達手段として回転シールド板（透過・遮蔽手段）６２２が備えられている。
【０１１７】
回転シールド板６２２は、圧電体６１０を覆うことができるように、かつ駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な形状、例えば円盤形状に形成されており、外周部には少なくとも１つの貫通孔６２２ａが設けられている。回転シールド板６２２は、圧電体６１０から所定距離をあけて、貫通孔６２２ａが圧電体６１０の中央部となる位置、即ち回転シールド板６２２の中心軸と圧電体６１０の中心軸が偏心するように配置されている。
【０１１８】
そして、各磁石６２１ａ、６２１ｂは、回転シールド板６２２の貫通孔６２２ａを挟んで同極同士あるいは異極同士が対向するように、一方の磁石６２１ａが圧電体６１０の回転シールド板６２２側の電極６１４の中央部に接着され、他方の磁石６２１ｂが例えばケース２に接着されている。
【０１１９】
このような構成の発電系６００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【０１２０】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転シールド板６２３に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【０１２１】
そして、回転シールド板６２３の回転に伴って、回転シールド板６２３に設けられている貫通孔６２２ａは、各磁石６２１ａ、６２１ｂ間に近づいたり離れたりする。そして、貫通孔６２２ａの各磁石６２１ａ、６２１ｂ間への接近中に、貫通孔６２２ａを通過する磁石６２１ｂの磁界が、圧電体６１０に接着されている磁石６２１ａに与えられる。
【０１２２】
この貫通孔６２２ａの各磁石６２１ａ、６２１ｂ間への接近は、上記パルス周期でおこなわれるので、各磁石６２１ａ、６２１ｂ間に働く間欠的な反発力あるいは吸引力により、圧電体６１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体６１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【０１２３】
図９は、本発明の発電装置の発電系の第６実施例を示す一部断面平面図である。
【０１２４】
この発電系７００は、振動して交流電流を発生する圧電体７１０、圧電体７１０を加振する加振手段７２０及び圧電体７１０を支持する支持手段７３０で構成されている。尚、この発電系７００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【０１２５】
圧電体７１０は、中間電極７１１の表裏面に２枚の圧電板７１２、７１３が接着され、各圧電板７１２、７１３の表面に電極７１４、７１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板７１２、７１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＺＴ）が用いられる。支持手段７３０は、圧電体７１０の外周端を支持する支持部７３１が固定部７３２に固定された円盤形状に形成されている。
【０１２６】
加振手段７２０は、圧電体７１０を振動させるための媒体として磁界が使用される。そして、磁界を圧電体７１０にパルス状に与える媒体付与手段として磁界を発生するコイル（磁界発生手段）７２１、電流を通す金属板（導電体）７２２及びコイル７２１と金属板７２２に直流電流を導通させると共に、駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝達手段として回転スイッチ付回路（回路手段）７２３が備えられている。
【０１２７】
コイル７２１は、圧電体７１０の径方向外側であって、軸が圧電体７１０の中心軸と直交するように配置され、金属板７２２は、例えば円盤形状に形成され、圧電体７１０の電極７１５上の中心部に接着されている。
【０１２８】
回転スイッチ付回路７２３は、コイル７２１と金属板７２２に接続された回路７２３１及び駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な例えば円盤形状に形成された絶縁材で成る回転板７２３２で構成されている。
【０１２９】
回路７２３１は、コイル７２１の一端（圧電体７１０側）と金属板７２２の一端（コイル７２１の軸と直交する図面上奥側）に直流電源７２３１ａのマイナス端が接続され、コイル７２１の他端に端子７２３１ｂが接続され、金属板７２２の他端に直流電源７２３１ａのプラス端が接続され、さらに直流電源７２３１ａのプラス端に端子７２３１ｃが接続された構成となっている。
【０１３０】
回転板７２３２は、外周部に例えば円形状の導電板７２３２ａが表裏面が露出するように少なくとも１つ埋め込まれており、その導電板７２３２ａの表裏面に回路７２３１の各端子７２３１ｂ、７２３１ｃが摺動可能なように配置されている。
【０１３１】
このような構成の発電系７００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【０１３２】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転板７２３２に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【０１３３】
そして、回転板７２３２の回転に伴って、回転板７２３２に設けられている導電板７２３２ａは、回路７２３１の各端子７２３１ｂ、７２３１ｃと接触したり離れたりする。そして、導電板７２３２ａと各端子７２３１ｂ、７２３１ｃとの接触中に、コイル７２１から図示矢印ｂ方向に磁界が発生すると共に、圧電体７１０に接着されている金属板７２２に図示矢印ｃ方向に電流が流れるので、電磁誘導作用により金属板７２２に図示矢印ｄ方向に電磁力が発生する。
【０１３４】
この導電板７２３２ａと各端子７２３１ｂ、７２３１ｃとの接触は、上記パルス周期でおこなわれるので、金属板７２２に働く間欠的な電磁力により、圧電体７１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体７１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【０１３５】
図１０は、本発明の発電装置の発電系の第７実施例を示す一部断面平面図である。
【０１３６】
この発電系８００は、振動して交流電流を発生する圧電体８１０、圧電体８１０を加振する加振手段８２０及び圧電体８１０を支持する支持手段８３０で構成されている。尚、この発電系８００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【０１３７】
圧電体８１０は、中間電極８１１の表裏面に２枚の圧電板８１２、８１３が接着され、各圧電板８１２、８１３の表面に電極８１４、８１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。この圧電板８１２、８１３は、光で変位する光歪圧電体であり、例えばランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＬＺＴ、住友特殊金属（株）製）が用いられる。支持手段８３０は、圧電体８１０の外周端を支持する支持部８３１が固定部８３２に固定された円盤形状に形成されている。
【０１３８】
加振手段８２０は、圧電体８１０を振動させるための媒体として例えば紫外線等の光が使用される。そして、光を圧電体８１０にパルス状に与える媒体付与手段として光を発生する発光素子（光発生手段）８２１、発光素子８２１に交流電流を導通させると共に、駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝達手段として回転スイッチ付回路（回路手段）８２２が備えられている。
【０１３９】
発光素子８２１は、例えばレーザダイオード、エレクトロルミネッセンス、ランプ等が使用され、発光方向が圧電体２１０の中央部を向くようにして配置されている。
【０１４０】
回転スイッチ付回路８２２は、発光素子８２１に接続された回路８２２１及び駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な例えば円盤形状に形成された絶縁材で成る回転板８２２２で構成されている。
【０１４１】
回路８２２１は、発光素子８２１の一端に交流電源８２２１ａの一端が接続され、発光素子８２１の他端に端子８２２１ｂが接続され、交流電源８２２１ａの他端に端子８２２１ｃが接続された構成となっている。
【０１４２】
回転板８２２２は、外周部に例えば円形状の導電板８２２２ａが表裏面が露出するように少なくとも１つ埋め込まれており、その導電板８２２２ａの表裏面に回路８２２１の各端子８２２１ｂ、８２２１ｃが摺動可能なように配置されている。
【０１４３】
このような構成の発電系８００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【０１４４】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板２２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転板８２２２に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【０１４５】
そして、回転板８２２２の回転に伴って、回転板８２２２に設けられている導電板８２２２ａは、回路８２２１の各端子８２２１ｂ、８２２１ｃと接触したり離れたりする。そして、導電板８２２２ａと各端子８２２１ｂ、８２２１ｃとの接触中に、発光素子８２１から光が発生して圧電体８１０の中央部に向かって照射される。
【０１４６】
この導電板８２２２ａと各端子８２２１ｂ、８２２１ｃとの接触は、上記パルス周期でおこなわれるので、圧電体８１０の中央部に向かって間欠的に照射される光により、圧電体８１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体８１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【０１４７】
図１１は、本発明の発電装置の発電系の第８実施例を示す一部断面平面図である。
【０１４８】
この発電系９００は、振動して交流電流を発生する圧電体９１０、圧電体９１０を加振する加振手段９２０及び圧電体９１０を支持する支持手段９３０で構成されている。尚、この発電系９００と関連する駆動系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１８０と同一構成である。
【０１４９】
圧電体９１０は、中間電極９１１の表裏面に２枚の圧電板９１２、９１３が接着され、各圧電板９１２、９１３の表面に電極９１４、９１５が成膜された円盤形状のバイモルフ型に形成されている。この圧電板９１２、９１３は、光で変位する光歪圧電体であり、例えばランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＬＺＴ、住友特殊金属（株）製）が用いられる。支持手段９３０は、圧電体９１０の外周端を支持する支持部９３１が固定部９３２に固定された円盤形状に形成されている。
【０１５０】
加振手段９２０は、圧電体９１０を振動させるための媒体として例えば紫外線等の光が使用される。そして、光を圧電体９１０にパルス状に与える媒体付与手段として光を発生する発光部（光発生手段）９２１及び発光部９２１からの光を透過させたり遮蔽すると共に、駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝達手段として回転シールド板（光透過・遮蔽手段）９２２が備えられている。
【０１５１】
回転シールド板９２２は、圧電体９１０を覆うことができるように、かつ駆動系１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な形状、例えば円盤形状に形成されており、外周部には少なくとも１つの貫通孔９２２ａが設けられている。回転シールド板９２２は、圧電体９１０から所定距離をあけて、貫通孔９２２ａが圧電体９１０の中央部となる位置、即ち回転シールド板９２２の中心軸と圧電体９１０の中心軸が偏心するように配置されている。
【０１５２】
発光部９２１は、例えばレーザダイオード、エレクトロルミネッセンス、ランプ等の発光素子９２１１とそれに接続された交流電源９２１２で構成されている。そして、発光素子９２１１は、回転シールド板９２２の貫通孔９２２ａを挟んで圧電体２１０の中央部と対向し、かつ発光方向が圧電体２１０の中央部に向くようにして配置されている。
【０１５３】
このような構成の発電系９００を含む発電装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例を説明する。
【０１５４】
腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動して、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して回転シールド板９２２に伝達されて１回転がパルスの周期となるように増幅される。
【０１５５】
そして、回転シールド板９２２の回転に伴って、回転シールド板９２２に設けられている貫通孔９２２ａは、発光素子９２１１に近づいたり離れたりする。そして、貫通孔９２２ａが発光素子９２１１の直下にきたときに、貫通孔９２２ａを通過する発光素子９２１１からの光が、圧電体９１０の中央部に向かって照射される。
【０１５６】
この貫通孔９２２ａが発光素子９２１１の直下にくる動作は、上記パルス周期でおこなわれるので、圧電体９１０の中央部に向かって間欠的に照射される光により、圧電体９１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体９１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることができる。
【０１５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、圧電体は加振手段とは非接触相互作用により振動するので、加振手段や圧電体の摩擦や磨耗による劣化が無くなり、加振位置を制御することで圧電体の振動モードが特定でき、圧電体の固有振動数と一致させることができ、また加振手段の遠隔操作が可能となる。さらに、圧電体にはパルス状に力が加わるので、１パルスによる圧電体の減衰振動を最後まで続けさせることができ、その間のエネルギを十分に取り出すことができる。従って、長寿命で高効率な圧電発電システムを提供できる。
【０１５８】
請求項２の発明によれば、媒体に気体を用いているので、等価質量の合わせ込みが不要となり、加振エネルギの大きさを自由に制御することができる。さらに、特に媒体を用意しなくても空気を利用することも可能で安価な圧電発電システムを提供できる。
【０１５９】
請求項３の発明によれば、媒体に液体を用いているので、圧縮し易く、圧電体に与える力を引き出すための圧力が得やすくなる。従って、高効率な圧電発電システムを提供できる。
【０１６０】
請求項４の発明によれば、気体や液体をシリンダに収容することができるので、気体や液体の扱いが容易となり、さらに簡易な構造なので小型化に適する媒体を突出する機構を提供できる。
【０１６１】
請求項５の発明によれば、気体や液体を弁を介して吸入・排出しているので、圧電体に与える力を引き出すための圧力が一定となり、また気体や液体の補充が容易となる。さらに、簡単な構造なので小型化で安価な媒体を突出する機構を提供できる。
【０１６２】
請求項６の発明によれば、媒体に化学反応生成物を用いているので、圧電体に与える力を引き出すための圧力が得やすく、また圧電体に大きな力を与えることができる。
【０１６３】
請求項７の発明によれば、化学物質や化学反応生成物をシリンダに収容することができるので、化学物質や化学反応生成物の扱いが容易となり、装置をコンパクトにすることができる。
【０１６４】
請求項８の発明によれば、媒体に磁界を用いているので、加振手段や圧電体の摩擦や磨耗による劣化を完全に無くすことができる。さらに、気体や液体のように特に媒体を用意する必要はなく、コンパクトで安価な圧電発電システムが提供できる。
【０１６５】
請求項９の発明によれば、磁界遮蔽手段を用いているので、磁気漏れや磁気ノイズを防止することができる。さらに、駆動力をシャープなパルス状に与えられるため、振動モードの制御が容易である。また、加振手段である遮蔽機構が簡単な構造なので、小型化に適し安価な圧電発電システムが提供できる。
【０１６６】
請求項１０の発明によれば、磁界透過・遮蔽手段を用いているので、磁気漏れや磁気ノイズを防止することができる。また、加振手段である遮蔽機構が簡単な構造なので、小型化に適し安価な圧電発電システムが提供できる。
【０１６７】
請求項１１の発明によれば、電磁誘導を利用しているので、加振手段の可動部分が無くなり、メンテナンスが容易となる。
【０１６８】
請求項１２の発明によれば、媒体に光を用いているので、加振手段や圧電体の摩擦や磨耗による劣化を完全に無くすことができる。さらに、光を得る手段さえあれば光を伝える手段は必要ないので、小型で安価な圧電発電システムが提供できる。
【０１６９】
請求項１３の発明によれば、光歪圧電体を用いているので、光による変位を大きくして発電効率を高めることができる。さらに、自然光を利用できるようになるので、安価でかつ小型な圧電発電システムが提供できる。
【０１７０】
請求項１４の発明によれば、回路手段により光発生手段を点滅させているので、構成が簡易となる。
【０１７１】
請求項１５の発明によれば、光透過・遮蔽手段を用いているので、光の漏れを防止することができる。
【０１７２】
請求項１６の発明によれば、１パルスによる圧電体の減衰振動を最後まで続けさせることができ、その間のエネルギを十分に取り出すことができる。
【０１７３】
請求項１７の発明によれば、圧電体に加える力が圧電体の振動の立ち下がりにまで掛からないので、振動ロスを防止することができる。
【０１７４】
請求項１８の発明によれば、電子機器の電源交換を不要とし、コンパクトにすることができる。さらに、他の発電手段に比較して高効率で安価な圧電発電装置を搭載した電子機器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発電装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】圧電体を振動させたときの振幅（Ａ）と時間（ｔ）との関係の一例を示す波形図である。
【図３】パルス波形の一例を示す図である。
【図４】本発明の発電装置の発電系の第１実施例を示す一部断面平面図である。
【図５】本発明の発電装置の発電系の第２実施例を示す一部断面平面図である。
【図６】本発明の発電装置の発電系の第３実施例を示す一部断面平面図である。
【図７】本発明の発電装置の発電系の第４実施例を示す一部断面平面図である。
【図８】本発明の発電装置の発電系の第５実施例を示す一部断面平面図である。
【図９】本発明の発電装置の発電系の第６実施例を示す一部断面平面図である。
【図１０】本発明の発電装置の発電系の第７実施例を示す一部断面平面図である。
【図１１】本発明の発電装置の発電系の第８実施例を示す一部断面平面図である。
【符号の説明】
１発電装置
２ケース２
１００発電系
１１０圧電体
１２０加振手段
１３０支持手段
１６０駆動系
１８０蓄電系
２２１、３２１、４２１シリンダ
２２２、３２２、４２２ピストン
２２３、３２３、４２３、５２３、７２３２、８２２２回転板
２２４、３２４、４２４クランクシャフト
２２１ｂ、３２１ｂ、４２５ｂ圧力開放弁
２２１ｄ、３２１ｄ気体吸入弁
４２５化学反応槽
５２１ａ、５２１ｂ、６２１ａ、６２１ｂ磁石
５２２シールド板
５２２ａ、６２２ａ、９２２ａ貫通孔
６２２、９２２回転シールド板
７２１コイル
７２２金属板
７２３、８２２回転スイッチ付回路
８２１、９２１１発光素子
７２３２ａ、８２２２ａ導電板
９２１発光部

Claims

圧電体と、
前記圧電体を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された前記圧電体を振動させる加振手段と、
前記加振手段を駆動するための駆動手段と、
を備え、
振動中の前記圧電体で発生した電力を出力する発電装置において、
前記加振手段は、
気体または液体からなる媒体を内部に収容するシリンダと、
前記シリンダの内部に挿入され、往復移動するピストンと、
を備え、
前記ピストンを往復移動させることにより前記シリンダの内部に収容されている前記媒体を前記圧電体にパルス状に与えて前記圧電体を振動させ、
前記駆動手段は、
回転錘と、
前記回転錘の回転を増幅して前記加振手段に伝達する
回転錘車と、
第１の中間車と、
第２の中間車と、
からなる輪列と、
を備え、
前記回転錘車と前記第１の中間車との間に係止された引張ばねであって、
前記回転錘の回転速度が、前記パルスのインターバルが前記圧電体の減衰振動時間以下となる速度以上であるときに、前記回転錘の遠心力により前記引張ばねが延びて前記回転錘車が前記第１の中間車から離れ、前記回転錘の回転が前記加振手段へ伝わらないようにするための引張ばねを有することを特徴とする発電装置。
前記シリンダに少なくとも２つの弁を設け、前記ピストンの往復移動により、一方の前記弁を開け、他方の前記弁を閉じて前記媒体を前記シリンダの内部に吸入する動作と、前記一方の弁を閉じ、前記他方の弁を開けて前記媒体を排出する動作を繰り返す請求項１に記載の発電装置。
前記パルスの幅が、前記圧電体の振動周期の１／４以下である請求項１〜２のいずれかに記載の発電装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の発電装置を備えた電子機器。