JP6062738B2 - 発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電装置に関する。

従来、圧電素子を利用して発電を行う発電装置が提案されている。例えば、圧電素子に直接外力を加えることで当該圧電素子を変形させて起電力を得る発電装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この発電装置は、一対の緩衝材の相互間に、複数の振動板と、これら振動板の各々の側面に固定された圧電素子と、一方の緩衝材から各圧電素子の中心に至る軸と、他方の緩衝材から各振動板の側方に至る軸とを備えて構成されている。また、この発電装置の発電機能としては、緩衝材が外力を受けて変形した場合に、この外力を軸を介して各振動板と各圧電素子に順次伝達し、各振動板と共に各圧電素子を反らせるように変形させることにより発電を行う。また、各圧電素子の一方の側面にプラス端子と、各圧電素子の他方の側面にマイナス端子とが接続されており、これらプラス端子及びマイナス端子と結線されたリード線が引き出され、これらが図示しない制御回路を介して外部機器と接続されているので、圧電素子で発生した電力が当該外部機器に対して供給される。

特開２００７−０９７２７８号公報

しかしながら、上述した従来の発電装置においては、製造性に関して改善の余地があった。例えば、上述した従来の発電装置で発電された電力を外部機器に供給するために、各圧電素子にプラス端子及びマイナス端子を接続して、プラス端子（又はマイナス端子）とリード線とを結線していたので、これら作業に手間を要していた。そのため、製造性を向上させることができる装置が要望されていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造性を向上させることが可能となる、発電装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発電装置は、発電素子を用いて外力を電気に変換する発電装置であって、前記発電素子を有する発電プレートであり、又は、可撓性を有する略板状の導電性部材と当該導電性部材の少なくとも一方の側面に固定された前記発電素子とを有する発電プレートであって、相互に間隔を隔てて重合状に並設された複数の発電プレートと、前記複数の発電プレートの相互間に設けられ、前記複数の発電プレートを支持する複数の支持手段と、を備え、当該発電装置に外力が加えられた場合に、前記複数の発電プレートの少なくとも一部が前記複数の発電プレートの並設方向に沿って変形可能となるように、前記複数の支持手段を配置し、前記複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、少なくとも一つの前記発電プレートの側面の一方と当接された前記支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第１の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成すると共に、当該発電プレートの側面の他方と当接された前記支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第２の電極であって、前記第１の電極とは極性が異なる第２の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成し、前記複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、前記第１の電極の側面の一方と対向する前記発電プレートと、前記第１の電極の側面の他方と対向する前記発電プレートとで発生した電流が当該第１の電極によって引き出されるように、これら発電プレートの各々の前記発電素子を当該第１の電極と当接配置し、前記第１の電極と電気的に接続された前記支持手段を、前記発電プレートの側面における略中央位置に配置すると共に、前記第２の電極と電気的に接続された前記支持手段を、当該発電プレートの側面における略周縁位置に配置した。

また、請求項２に記載の発電装置は、請求項１に記載の発電装置において、前記第１の電極と電気的に接続された前記支持手段は、前記第１の電極と一体に設けられた第１の当接部であって、当該支持手段に支持された一対の前記発電プレートの一方と当接する第１の当接部と、前記第１の電極と一体に設けられた第２の当接部であって、前記一対の発電プレートの他方と当接する第２の当接部と、を備えている。

また、請求項３に記載の発電装置は、請求項１又は２に記載の発電装置において、前記発電プレートは、前記導電性部材と当該導電性部材の一方の側面に固定された前記発電素子とを有するものであり、前記第１の電極と前記発電プレートの前記導電性部材とが当接することによって、当該第１の電極が短絡することを防止するための短絡防止手段を、当該第１の電極に設けている。

また、請求項４に記載の発電装置は、請求項３に記載の発電装置において、前記短絡防止手段は、前記第１の電極と前記発電プレートの前記導電性部材との当接を防止するように、前記発電プレートの変形を抑制するための変形抑制手段である。

請求項１に記載の発電装置によれば、複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、少なくとも一つの発電プレートの側面の一方と当接された支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第１の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成すると共に、当該発電プレートの側面の他方と当接された支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第２の電極であって、前記第１の電極とは極性が異なる第２の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成したので、従来の発電装置のように、各発電プレートの発電素子にプラス端子及びマイナス端子を接続して、プラス端子（又はマイナス端子）とリード線とを結線する手間を省くことができ、製造性を向上させることができる。

請求項２に記載の発電装置によれば、第１の電極と電気的に接続された支持手段は、第１の電極と一体に設けられた第１の当接部であって、当該支持手段に支持された一対の発電プレートの一方と当接する第１の当接部と、第１の電極と一体に設けられた第２の当接部であって、一対の発電プレートの他方と当接する第２の当接部と、を備えたので、当該支持手段を一体構造にて形成することができ、当該支持手段の製造性を向上させることができる。

請求項３に記載の発電装置によれば、第１の電極と発電プレートの導電性部材とが当接することによって、当該第１の電極が短絡することを防止するための短絡防止手段を、当該第１の電極に設けたので、第１の電極と発電プレートの導電性部材との当接により、第１の電極が短絡することを防止することができる。

請求項４に記載の発電装置によれば、短絡防止手段は、第１の電極と発電プレートの導電性部材との当接を防止するように、発電プレートの変形を抑制するための変形抑制手段であるので、発電プレートの変形を抑制することにより、第１の電極と発電プレートの導電性部材との当接を回避することができ、第１の電極の短絡を防止可能な構造において、さらに発電プレートの耐久性を向上させることができる。

本実施の形態に係る発電装置を示す斜視図である。 図１の筐体が開けられた状態を示す斜視図である。 発電装置の内部構造を示す斜視図である（筐体を省略）。 図３の分解斜視図である。 図３の発電装置の側面図である。 回路基板の構成を示す回路図である。 第１の支持部の形成の詳細を示す図であり、（ａ）は型抜き後の状態を示す図であり、（ｂ）は曲げ加工後の状態を示す図である。 本実施の形態に係る発電装置の起電状況を示す側面図であり、（ａ）は変形前の状態を示す図であり、（ｂ）は発電装置が外部から圧縮力を受けて変形した状態を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る発電装置の実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、本発明に係る発電装置の適用対象は任意であるが、例えばコールボタン、リモコン、及び発電靴に適用することが考えられる。以下の本実施の形態では、発電装置がコールボタンに適用された場合を例として説明を行う。

（構成）
まず、本実施の形態に係る発電装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る発電装置を示す斜視図である。図２は、図１の後述する筐体１０が開けられた状態を示す図である。図３は、発電装置の内部構造を示す斜視図である（後述する筐体１０を省略）。図４は、図３の分解斜視図である。図５は、図３の発電装置の側面図である。図６は、後述する回路基板５０の構成を示す回路図である。図７は、後述する第１の支持部３１の形成の詳細を示す図であり、（ａ）は型抜き後の状態を示す図であり、（ｂ）は曲げ加工後の状態を示す図である。なお、以下の説明では、図１のＸ方向を発電装置の左右方向、図１のＹ方向を発電装置の前後方向、図１のＺ方向を発電装置の上下方向とする。また、図１〜図５では、図の簡略化のために、後述する回路基板５０の図示を省略する（後述する図８についても同様とする）。これら各図に示すように、発電装置１は、図１に示す筐体１０の内部において、図３〜図５に示す発電プレート２０ａ〜２０ｄと、支持部３０ａ〜３０ｈと、操作部４０（ただし、後述する操作部４０の受圧部４１は外部に露出される）とを備えている（なお、発電プレート２０ａ〜２０ｄは、相互に区別する必要がない場合には「発電プレート２０」と総称する。また、支持部３０ａ〜３０ｈは、相互に区別する必要がない場合には「支持部３０」と総称する。）また、発電装置１は、図１に示す筐体１０の外部において、回路基板５０を介して音響出力器等（図示省略）と接続されている。

（構成−筐体）
筐体１０は、発電装置１の構造体であり、発電プレート２０ａ〜２０ｄと、支持部３０ａ〜３０ｈと、操作部４０の一部とを外部から保護する保護手段である。図１、図２に示すように、筐体１０は、例えば樹脂材料、絶縁処理された金属材料等にて形成された略箱状体である。また、この筐体１０は、一側面（例えば、上側面等）を開放した略箱形状のベース部１１であって、発電プレート２０ａ〜２０ｄと、支持部３０ａ〜３０ｈと、操作部４０の一部とを収容するベース部１１と、このベース部１１をその開放面側から略覆うカバー部１２とを備えて構成されており、カバー部１２はベース部１１に対して嵌合構造や固定具等にて固定されている。

また、ベース部１１には、第１の固定部１１ａ、第２の固定部１１ｂ、及び切欠部１１ｃが設けられている。第１の固定部１１ａは、発電プレート２０ａ〜２０ｄをベース部１１に対して前後方向又は左右方向に沿って移動しないように固定するための固定手段であり、例えばベース部１１に対して一体成型により形成されている。第２の固定部１１ｂは、後述する第１の電極３１ａ、後述する第２の電極３２ａ、後述する第２の支持部３２、又は第３の支持部３３をベース部１１に対して前後方向又は左右方向に沿って移動しないように固定するための固定手段であり、例えばベース部１１に対して一体成型により形成されている。切欠部１１ｃは、後述する第１の電極３１ａ、又は後述する第２の電極３２ａを筐体１０の外部に引き出すためのものである。この切欠部１１ｃは、筐体１０における後述する第１の電極３１ａ、又は後述する第２の電極３２ａを引き出す側の側面（例えば、図２に示すベース部１１の前側面）において、当該側面における上端部の一部を略凹状として形成されている。

また、カバー部１２には、押圧部１２ａと、開口１２ｂとが設けられている。押圧部１２ａは、後述する回路基板５０のマイナス端子５１（又は後述する回路基板５０のプラス端子５２）に対して後述する複数の第１の電極３１ａ（又は後述する複数の第２の電極３２ａ）を容易に接続可能となるように、後述する複数の第１の電極３１ａ（又は後述する複数の第２の電極３２ａ）を押圧することで相互間の隙間をなくすための押圧手段である。この押圧部１２ａは、カバー部１２におけるベース部１１の切欠部１１ｃと対向する側面（図２では、カバー部１２の前側面）において、当該側面における下端部の一部を略凸状として形成されている。開口１２ｂは、後述する操作部４０の受圧部４１を筐体１０の外部に露出させるための開口である。

（構成−発電プレート）
発電プレート２０ａ〜２０ｄは、当該発電プレート２０ａ〜２０ｄに加えられた外力を電気に変換するものである。図３〜図５に示すように、発電プレート２０ａ〜２０ｄは、相互に同一の略円板状にて形成されている（例えば、平面形状が直径２０〜３０ｍｍ程度の略円板状にて形成されている等）。また、これら発電プレート２０ａ〜２０ｄは、Ｚ方向に沿って相互に間隔を隔てて並設されている。より具体的には、これら発電プレート２０ａ〜２０ｄの全部が積層状に重合され、且つ、当該発電プレート２０ａ〜２０ｄの相互の重心が並設方向に沿って同一位置に位置するように、これら発電プレート２０ａ〜２０ｄは配置されている。また、これら発電プレート２０ａ〜２０ｄの各々は、圧電素子２１と、振動板２２とを備えて構成されている。

（構成−発電プレート−圧電素子）
圧電素子２１は、圧力により変形することで電気を生じる素子である。図３〜図５に示すように、圧電素子２１は、例えばチタン酸バリウム、ジルコニア等の圧電セラミックス、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）等の圧電単結晶からなる。また、この圧電素子２１の平面形状については、例えば、発電プレート２０の平面形状よりも小さな形状にて形成されている（例えば、平面形状が直径１５〜２０ｍｍ程度であり、厚さが０．３ｍｍ程度である略円板状体にて形成されている等）。あるいは、これに限られず、発電プレート２０と略同一の形状にて形成されてもよい。

ここで、圧電素子２１として、若しくは圧電素子２１に代えて、外力（歪み、屈曲、若しくは圧縮を生じさせる力を含む）により発電が可能な任意の素材を用いることができ、例えば、イオン導電性高分子の膜（ゲル）の両面に金属（金等）をメッキしたイオン高分子金属複合材料（ＩＰＭＣ：Ｉｏｎｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）や、イオン導電性高分子ゲル膜（ＩＣＰＦ：Ｉｏｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｇｅｌ Ｆｉｌｍ）、あるいは、これらＩＰＭＣやＩＣＰＦを用いた人工筋肉を使用することができる。なお、これら圧電素子２１や発電が可能な任意の素材を、必要に応じて「発電素子」と総称する。

（構成−発電プレート−振動板）
振動板２２は、圧電素子２１の割れ強度を補強する導電性部材である。図３〜図５に示すように、振動板２２は、例えば、ステンレス薄板等の可撓性と耐久性を有する鋼材等からなる略円板状体である。また、この振動板２２の形状については、例えば、平面形状が発電プレート２０と略同一の形状であると共に、厚みが圧電素子２１と略同一の厚さにて形成されている（例えば、平面形状が直径２０〜３０ｍｍ程度であり、厚さが０．３ｍｍ程度である略円板状体にて形成されている等）。また、この振動板２２の２つの側面のいずれか一方には、圧電素子２１が当接するように配置されており、当該振動板２２に対して接着剤等により接合されている。

（構成−支持部）
支持部３０ａ〜３０ｈは、発電プレート２０ａ〜２０ｄを支持する支持手段である。図３〜図５に示すように、支持部３０は、発電プレート２０ａ〜２０ｄの相互間に設けられていると共に、発電プレート２０ａ〜２０ｄのうち、最上端側の発電プレート２０ａの上側面及び最下端側の発電プレート２０ｄの下側面に設けられている。また、この支持部３０は、隣接する発電プレート２０の側面と当接する位置に配置されている。なお、支持部３０の詳細については、後述する。

（構成−操作部）
操作部４０は、発電プレート２０ａ〜２０ｄに対して外力を伝達するための操作手段である。図１〜図５に示すように、操作部４０は、樹脂材やゴム材等の絶縁材料にて形成されており、発電プレート２０ａ〜２０ｄのうち、最上端側の発電プレート２０ａに配置されている。また、この操作部４０は、受圧部４１と、伝達部４２とを備えている。ここで、操作部４０の形成方法については、例えば、一体成型により形成する方法が該当する。あるいは、これに限られず、受圧部４１と、伝達部４２とを別体に形成した後、これら受圧部４１と、伝達部４２とを溶着又は接着剤等にて接続する方法であってもよい。

（構成−操作部−受圧部）
受圧部４１は、外力を受ける受圧手段である。図１〜図５に示すように、受圧部４１は、略円板状体にて形成されている。また、この受圧部４１の平面形状については、例えば、発電プレート２０の平面形状よりも小さな形状にて形成されている（あるいは、発電プレート２０の平面形状と略同一であってもよい）。また、この受圧部４１は、筐体１０の外部に露出されるように、伝達部４２の上側面に配置されている。

（構成−操作部−伝達部）
伝達部４２は、受圧部４１を介して受けた外力を発電プレート２０ａ〜２０ｄに伝達するための伝達手段である。図１〜図５に示すように、伝達部４２は、略円板状体である。また、この伝達部４２の平面形状については、例えば、発電プレート２０の平面形状と略同一の形状にて形成されている（あるいは、発電プレート２０の平面形状よりも大きな形状であってもよい）。また、この伝達部４２が最上端側の発電プレート２０ａの上側面に設けられた支持部３０と当接する位置に、当該伝達部４２は配置されている。

（構成−回路基板）
回路基板５０は、発電装置１の各種機能を実現するための電気回路（図示省略）が実装された基板であり、筐体１０近傍位置に配置されている。また、図６に示すように、この回路基板５０には、マイナス端子５１と、プラス端子５２と、整流部５３と、コンデンサ５４と、出力端子５５とが実装されている。

マイナス端子５１と、プラス端子５２とは、発電プレート２０ａ〜２０ｄで発生した電流を後述する第１の電極３１ａ及び後述する第２の電極３２ａを介して取得するための端子であり、マイナス端子５１は後述する第１の電極３１ａと電気的に接続されており、プラス端子５２は後述する第２の電極３２ａと電気的に接続されている。

整流部５３は、マイナス端子５１及びプラス端子５２を介して取得された電流（具体的には交流電流）を直流電流に変換したり、あるいは直流電源の陰極又は陽極をどちらに接続しても構わないように調整するための整流手段である。この整流部５３は、例えば複数のダイオード５３ａを有する公知のブリッジ回路を用いて構成されており、マイナス端子５１及びプラス端子５２と配線を介して電気的に接続されている。

コンデンサ５４は、整流部５３から出力された電流を蓄えるための素子であり、整流部５３と配線を介して電気的に接続されている。

出力端子５５は、コンデンサ５４から出力された電流を音響出力器等に出力するための端子であり、コンデンサ５４と配線を介して電気的に接続されている。

（支持部及び電極の詳細について）
次に、本実施の形態に係る支持部３０及び電極の構成等の詳細については、下記に示す工夫が施されている。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の構成）
まず、支持部３０及び電極の構成については、図３〜図５に示すように、支持部３０は、第１の支持部３１と、第２の支持部３２と、第３の支持部３３とに大別することができる。

第１の支持部３１と第２の支持部３２とは、発電プレート２０ａ〜２０ｄを支持する機能と、当該支持部３０に対して外部に発電プレート２０ａ〜２０ｄで発生した電流を引き出す機能とを有するものである。第１の支持部３１としては、例えば支持部３０ｃ、３０ｆが該当し、第２の支持部３２としては、例えば支持部３０ａ、３０ｄ、３０ｇが該当する。

第３の支持部３３は、単に発電プレート２０ａ〜２０ｄを支持する機能を有するものであり、例えば支持部３０ｂ、３０ｅ、３０ｈが該当する。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の構成−第１の支持部及び電極の構成）
また、第１の支持部３１及び電極の構成については、以下に示す構成が採用されている。具体的には、図３〜図５に示すように、第１の支持部３１は、第１の電極３１ａと電気的に接続されており、第１の当接部３１ｂと第２の当接部３１ｃとを備えて構成されている。

第１の電極３１ａは、当該第１の支持部３１に対して外部に発電プレート２０ａ〜２０ｄで発生した電流を引き出すための電極である。この第１の電極３１ａは、略板状体にて形成されており、第１の支持部３１に支持されている一対の発電プレート２０の相互間に配置されている。また、この第１の電極３１ａは、筐体１０のベース部１１における第２の固定部１１ｂに対して固定され、回路基板５０のマイナス端子５１と電気的に接続されている。

また、この第１の電極３１ａの上側面及び下側面の各々には、変形抑制部３１ｄが設けられている。変形抑制部３１ｄは、第１の電極３１ａと発電プレート２０の振動板２２とが当接することによって、第１の支持部３１が短絡することを防止するために、発電プレート２０の変形を抑制するための変形抑制手段である。この変形抑制部３１ｄは、第１の電極３１ａの一部を突起状に形成したものであり（あるいは、第１の電極３１ａとは別体に設けてもよい）、対向する発電プレート２０の圧電素子２１と当接可能となるように、当該圧電素子２１と対向する位置に配置されている。

第１の当接部３１ｂ、及び第２の当接部３１ｃは、第１の支持部３１に支持されている一対の発電プレート２０と当接するため当接手段である。これら第１の当接部３１ｂ、及び第２の当接部３１ｃの各々は、略凸状に形成されており、第１の電極３１ａと一体に設けられている。そして、第１の当接部３１ｂは、一対の発電プレート２０の一方と当接する位置に配置されていると共に、第２の当接部３１ｃは、この一対の発電プレート２０の他方と当接する位置に配置されている。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の構成−第２の支持部及び電極の構成）
また、第２の支持部３２及び電極の構成については、以下に示す構成が採用されている。具体的には、図３〜図５に示すように、第２の支持部３２は、第２の電極３２ａと電気的に接続されており、支持本体３２ｂと、支持本体固定部３２ｃとを備えて構成されている。

第２の電極３２ａは、当該第２の支持部３２に対して外部に発電プレート２０ａ〜２０ｄで発生した電流を引き出すための電極であって、第１の電極３１ａとは極性が異なる電極である。この第２の電極３２ａは、略板状体にて形成されており、第２の支持部３２に支持されている発電プレート２０と支持本体３２ｂを介して当接する位置（又は直接当接する位置）に配置されている。そして、第２の電極３２ａは、筐体１０のベース部１１における第２の固定部１１ｂに対して固定されており、回路基板５０のプラス端子５２と電気的に接続されている。

支持本体３２ｂは、第２の支持部３２の基礎となる部分であり、略板状体にて形成されている。この支持本体３２ｂの平面形状については任意であるが、第２の支持部３２を安価に製造できるように、例えば、発電プレート２０の周縁の一部に略沿った形状にて形成されることが好ましい。具体的には、発電プレート２０の平面形状が略円形状に形成されている場合には、略円弧状にて形成される（なお、後述する第３の支持部３３の支持本体３３ａの平面形状についても同様とする）。また、この支持本体３２ｂは、第２の支持部３２に支持されている発電プレート２０と当接する位置（又は第２の電極３２ａを介して当接する位置）に配置されている。

支持本体固定部３２ｃは、筐体１０におけるベース部１１の第２の固定部１１ｂに取り付けられる部分である。この支持本体固定部３２ｃは、支持本体３２ｂと一体に形成されており、このベース部１１に向けて張り出すように配置され、このベース部１１の第２の固定部１１ｂに対して固定されている（後述する第３の支持部３３の支持本体固定部３３ｂについても同様とする）。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の構成−第３の支持部の構成）
また、第３の支持部３３の構成については、以下に示す構成が採用されている。具体的には、図３〜図５に示すように、第３の支持部３３は、支持本体３３ａと、支持本体固定部３３ｂとを備えて構成されている。

支持本体３３ａは、第３の支持部３３の基礎となる部分であり、略板状体にて形成されている。この支持本体３３ａは、第３の支持部３３に支持されている発電プレート２０と当接する位置に配置されている。

支持本体固定部３３ｂは、筐体１０におけるベース部１１の第２の固定部１１ｂに取り付けられる部分であり、このベース部１１の第２の固定部１１ｂに対して固定されている。

以上のような支持部３０及び電極の構成により、従来の発電装置のように、各発電プレート２０の圧電素子２１にプラス端子及びマイナス端子を接続して、プラス端子（又はマイナス端子）とリード線とを結線する手間を省くことができる。また、第２の支持部３２の支持本体３２ｂを発電プレート２０の周縁の一部に沿った形状としているので、発電プレート２０の周縁の全部に沿った形状とした場合に比べて、第２の支持部３２を安価に製造することができ、且つ発電プレート２０を安定して支持することができる。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の材質）
また、第１の支持部３１〜第３の支持部３３の材質については、例えば、導電性を有し、且つ発電プレート２０を変形させるためのスペースを維持できるように、発電プレート２０よりも高強度な金属材料（例えば銅、鋼、ステンレス、アルミニウム等）等の導電材料が用いられている（なお、第３の支持部３３の材質については、樹脂材やゴム材等の絶縁材料でもよい）。また、第１の電極３１ａ及び第２の電極３２ａの材質については、例えば金属材料（例えば銅、鋼、ステンレス、アルミニウム等）等の導電材料が用いられている。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の形成方法）
また、第１の支持部３１及び第１の電極３１ａ（又は第２の支持部３２及び第２の電極３２ａ）の形成方法については任意であるが、安価に製造できる方法として、例えば、図７（ａ）に示すように、一枚の銅板等の導電材料を型抜きし、図７（ｂ）に示すように、型抜き後の導電材料を曲げ加工を施すことにより一体に形成する方法が該当する。あるいは、これに限られず、一体成型により形成する方法であってもよく、又は第１の支持部３１と第１の電極３１ａとを別体に形成してもよい。

（支持部及び電極の詳細について−支持部及び電極の厚さ）
また、第１の支持部３１及び第１の電極３１ａの厚さの設定については、発電装置１に外力が加えられた場合に、発電プレート２０と第１の電極３１ａとが当接しないように設定されることが望ましく、例えば、第１の支持部３１の厚さが１．１ｍｍ程度、第１の電極３１ａの厚さが０．２ｍｍ程度に設定されている。また、第２の支持部３２及び第２の電極３２ａの厚さの設定については、第２の支持部３２及び第２の電極３２ａの厚さの合計が、第３の支持部３３の厚さと同一となるように設定されており、例えば、第３の支持部３３の厚さが０．６ｍｍの場合に、第２の支持部３２の厚さが０．５ｍｍ、第２の電極３２ａの厚さが０．１ｍｍに設定されている。なお、第１の電極３１ａ及び第２の電極３２ａの厚さの設定については、例えば、図１に示すように、押圧部１２ａによって複数の第１の電極３１ａ及び複数の第２の電極３２ａが均等に押圧されるように、複数の第１の電極３１ａの厚さの合計と、複数の第２の電極３２ａの厚さの合計とが等しくなるように設定されることが望ましい。

（支持部及び電極の詳細について−支持部の配置について）
また、これら第１の支持部３１〜第３の支持部３３の配置については、例えば、操作部４０の受圧部４１に外力が加えられた場合に、発電プレート２０ａ〜２０ｄのすべてが発電プレート２０ａ〜２０ｄの並設方向に沿って変形可能となるように、第１の支持部３１〜第３の支持部３３が配置されている。具体的には、図５に示すように、第１の支持部３１は、発電プレート２０の側面における略中央位置に配置されると共に、第２の支持部３２及び第３の支持部３３は、当該発電プレート２０における第１の支持部３１側とは反対側の側面における略周縁位置に配置されている（より具体的には、支持部３０ｃは発電プレート２０ａの下側面における中央位置に配置され、支持部３０ａは発電プレート２０ａの上側面における左側の周縁位置に配置され、支持部３０ｂは当該上側面における右側の周縁位置に配置されている）。このような配置により、発電装置１における構造の安定化を図ることができる。

（発電装置の機能について）
このように構成された発電装置１の機能は以下の通りである。図８は、本実施の形態に係る発電装置１の起電状況を示す側面図であり、（ａ）は変形前の状態を示す図であり、（ｂ）は発電装置１が外部から圧縮力を受けて変形した状態を示す図である。

図８（ｂ）に示すように、発電装置１が外部から圧縮力を受けた場合の発電プレート２０ａ〜２０ｄの変形については、発電プレート２０ａ、２０ｃは上方へ凸状に変形し、発電プレート２０ｂ、２０ｄは下方へ凸状に変形する。この場合において、例えば発電プレート２０ａ（又は発電プレート２０ｂ）の変形が所定量に達すると、支持部３０ｃと電気的に接続された第１の電極３１ａにおける変形抑制部３１ｄと発電プレート２０ａ（又は発電プレート２０ｂ）の圧電素子２１とが当接することにより、当該発電プレート２０ａ（又は発電プレート２０ｂ）の変形が制限される。これにより、発電プレート２０ａ（又は発電プレート２０ｂ）の振動板２２と、支持部３０ｃと電気的に接続された第１の電極３１ａとの当接により、当該第１の電極３１ａが短絡することを防止することができる（なお、発電プレート２０ｃ、２０ｄの変形が所定量に達した場合についても同様とする）。

また、上述した発電プレート２０ａ〜２０ｄの変形により、発電プレート２０ａ、２０ｃの下側面及び発電プレート２０ｂ、２０ｄの上側面に陰極の電流が起電すると共に、発電プレート２０ａ、２０ｃの上側面及び発電プレート２０ｂ、２０ｄの下側面に陽極の電流が起電することにより、各発電プレート２０に電圧が発生する。このような各発電プレート２０に電圧が発生すると、各発電プレート２０と当接されている第１の支持部３１である支持部３０ｃ、３０ｆに陰極の電流が流れると共に、及び第２の支持部３２である支持部３０ａ、３０ｄ、３０ｇに陽極の電流が流れる。ここで、支持部３０ｃ、３０ｆと電気的に接続された第１の電極３１ａが回路基板５０のマイナス端子５１に接続されているので、これら支持部３０ｃ、３０ｆに流れた陰極の電流は、当該第１の電極３１ａを介して回路基板５０に流れる。また、支持部３０ａ、３０ｄ、３０ｇと電気的に接続された第２の電極３２ａが回路基板５０のプラス端子５２に接続されているので、これら支持部３０ａ、３０ｄ、３０ｇに流れた陽極の電流は、当該第２の電極３２ａを介して回路基板５０に流れる。そして、この回路基板５０に流れた電流は、整流部５３によって直流電流に変換されて、コンデンサ５４に蓄えられた後、出力端子５５を介して音響出力器等に出力される。これにより、発電プレート２０ａ〜２０ｄで発生した電力を、第１の支持部３１、第２の支持部３２、第１の電極３１ａ、第２の電極３２ａ、及び回路基板５０を介して音響出力器等に供給することができる。

（効果）
このように本実施の形態によれば、発電プレート２０ａ〜２０ｄの少なくとも一部のうち、少なくとも一つの発電プレート２０の側面の一方と当接された第１の支持部３１（例えば、支持部３０ｃ、３０ｆ）を導電材料にて形成し、当該第１の支持部３１に対して外部に当該発電プレート２０で発生した電流を引き出すための第１の電極３１ａを当該第１の支持部３１と一体に形成すると共に、当該発電プレート２０の側面の他方と当接された第２の支持部３２（例えば、支持部３０ａ、３０ｄ、３０ｇ）を導電材料にて形成し、当該第２の支持部３２に対して外部に当該発電プレート２０で発生した電流を引き出すための第２の電極３２ａであって、第１の電極３１ａとは極性が異なる第２の電極３２ａを当該第２の支持部３２と別体に形成したので、従来の発電装置のように、各発電プレート２０の圧電素子２１にプラス端子及びマイナス端子を接続して、プラス端子（又はマイナス端子）とリード線とを結線する手間を省くことができ、製造性を向上させることができる。

また、第１の電極３１ａと電気的に接続された第１の支持部３１は、第１の電極３１ａと一体に設けられた第１の当接部３１ｂであって、当該第１の支持部３１に支持された一対の発電プレート２０の一方と当接する第１の当接部３１ｂと、第１の電極３１ａと一体に設けられた第２の当接部３１ｃであって、一対の発電プレートの他方と当接する第２の当接部３１ｃと、を備えたので、第１の支持部３１を一体構造にて形成することができ、第１の支持部３１の製造性を向上させることができる。

また、第１の支持部３１に、第１の電極３１ａと発電プレート２０の振動板２２との当接を防止するように、発電プレート２０の変形を抑制するための変形抑制部３１ｄを設けたので、第１の電極３１ａと発電プレート２０の振動板２２との当接により、第１の電極３１ａが短絡することを防止することができ、安定した発電を行うことが可能になる。特に、発電プレート２０の変形を抑制することにより、第１の電極３１ａと発電プレート２０の振動板２２との当接を回避することができる。これにより、第１の電極３１ａの短絡を防止可能な構造において、さらに発電プレート２０の耐久性を向上させることができる。

〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、支持手段を電極として形成しづらい場合であっても、支持手段の電極形成を、従来とは異なる技術により従来と同様に達成できている場合には、本願発明の課題が解決されている。

（発電プレートについて）
上記実施の形態では、発電プレート２０の形状は略円板状体であると説明したが、これに限られず、例えば方形状（例えば三角形、四角形、五角形等）、扇状等にて形成されてもよい。また、上記実施の形態では、各発電プレート２０は振動板２２を備えて構成されると説明したが、例えば振動板２２を省略してもよい。また、上記実施の形態では、振動板２２の側面の一方に圧電素子２１が設けられていると説明したが、例えば、振動板２２の両側面に圧電素子２１が設けられてもよい。

（回路基板について）
上記実施の形態では、回路基板５０は筐体１０の外部に設けられていると説明したが、例えば、筐体１０の内部に収容されてもよい。

（支持部の材質について）
上記実施の形態では、第１の支持部３１及び第２の支持部３２の材質については、発電プレート２０で発生した電流を引き出すことができるように、発電プレート２０よりも高強度な金属材料等の導電材料が用いられていると説明したが、これに限られない。例えば、発電プレート２０ａ〜２０ｄのうち、一部の発電プレート２０の圧電素子２１にプラス端子及びマイナス端子を接続して、プラス端子（又はマイナス端子）とリード線とを結線することで電流が引き出される場合には、当該発電プレート２０を支持している第１の支持部３１、及び第２の支持部３２は、導電材料以外の材料（例えば樹脂材等の絶縁材料等）にて形成されてもよい。

（変形抑制部について）
上記実施の形態では、第１の電極３１ａに、変形抑制部３１ｄが設けられていると説明したが、変形抑制部３１ｄ以外の構成で、第１の電極３１ａの短絡を防止してもよい。例えば、第１の電極３１ａに、絶縁シートが設けられてもよい。絶縁シートは、例えば樹脂材等の絶縁材料にて形成された略シート状体であり、第１の電極３１ａの側面における発電プレート２０の振動板２２と対向する部分を覆うように配置され、第１の電極３１ａに対して接着剤等にて固定される。

また、上記実施の形態では、第１の電極３１ａの両側面に、変形抑制部３１ｄが設けられていると説明したが、例えば、第１の電極３１ａの側面の一方に、変形抑制部３１ｄが設けられてもよい。また、発電プレート２０の変形を確実に抑制できるように、第１の電極３１ａの側面の一方に、変形抑制部３１ｄが複数設けられてもよい。

（第２の支持部について）
上記実施の形態では、第２の支持部３２における支持本体３２ｂの平面形状は、略円弧状にて形成されていると説明したが、これに限られない。例えば、発電プレート２０の平面形状が略方形状に形成されている場合には、支持本体３２ｂの平面形状は略方形状にて形成されてもよい。
（付記）
付記１の発電装置は、発電素子を用いて外力を電気に変換する発電装置であって、前記発電素子を有する発電プレートであり、又は、可撓性を有する略板状の導電性部材と当該導電性部材の少なくとも一方の側面に固定された前記発電素子とを有する発電プレートであって、相互に間隔を隔てて重合状に並設された複数の発電プレートと、前記複数の発電プレートの相互間に設けられ、前記複数の発電プレートを支持する複数の支持手段と、を備え、当該発電装置に外力が加えられた場合に、前記複数の発電プレートの少なくとも一部が前記複数の発電プレートの並設方向に沿って変形可能となるように、前記複数の支持手段を配置し、前記複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、少なくとも一つの前記発電プレートの側面の一方と当接された前記支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第１の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成すると共に、当該発電プレートの側面の他方と当接された前記支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第２の電極であって、前記第１の電極とは極性が異なる第２の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成し、前記第１の電極と電気的に接続された前記支持手段を、前記発電プレートの側面における略中央位置に配置すると共に、前記第２の電極と電気的に接続された前記支持手段を、当該発電プレートの側面における略周縁位置に配置している。
付記２の発電装置は、付記１に記載の発電装置において、前記第１の電極と電気的に接続された前記支持手段は、前記第１の電極と一体に設けられた第１の当接部であって、当該支持手段に支持された一対の前記発電プレートの一方と当接する第１の当接部と、前記第１の電極と一体に設けられた第２の当接部であって、前記一対の発電プレートの他方と当接する第２の当接部と、を備えている。
付記３の発電装置は、付記１又は２に記載の発電装置において、前記発電プレートは、前記導電性部材と当該導電性部材の一方の側面に固定された前記発電素子とを有するものであり、前記第１の電極と前記発電プレートの前記導電性部材とが当接することによって、当該第１の電極が短絡することを防止するための短絡防止手段を、当該第１の電極に設けている。
付記４の発電装置は、付記３に記載の発電装置において、前記短絡防止手段は、前記第１の電極と前記発電プレートの前記導電性部材との当接を防止するように、前記発電プレートの変形を抑制するための変形抑制手段である。
（付記の効果）
付記１に記載の発電装置によれば、複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、少なくとも一つの発電プレートの側面の一方と当接された支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第１の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成すると共に、当該発電プレートの側面の他方と当接された支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第２の電極であって、前記第１の電極とは極性が異なる第２の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成したので、従来の発電装置のように、各発電プレートの発電素子にプラス端子及びマイナス端子を接続して、プラス端子（又はマイナス端子）とリード線とを結線する手間を省くことができ、製造性を向上させることができる。
付記２に記載の発電装置によれば、第１の電極と電気的に接続された支持手段は、第１の電極と一体に設けられた第１の当接部であって、当該支持手段に支持された一対の発電プレートの一方と当接する第１の当接部と、第１の電極と一体に設けられた第２の当接部であって、一対の発電プレートの他方と当接する第２の当接部と、を備えたので、当該支持手段を一体構造にて形成することができ、当該支持手段の製造性を向上させることができる。
付記３に記載の発電装置によれば、第１の電極と発電プレートの導電性部材とが当接することによって、当該第１の電極が短絡することを防止するための短絡防止手段を、当該第１の電極に設けたので、第１の電極と発電プレートの導電性部材との当接により、第１の電極が短絡することを防止することができる。
付記４に記載の発電装置によれば、短絡防止手段は、第１の電極と発電プレートの導電性部材との当接を防止するように、発電プレートの変形を抑制するための変形抑制手段であるので、発電プレートの変形を抑制することにより、第１の電極と発電プレートの導電性部材との当接を回避することができ、第１の電極の短絡を防止可能な構造において、さらに発電プレートの耐久性を向上させることができる。

１ 発電装置
１０ 筐体
１１ ベース部
１１ａ 第１の固定部
１１ｂ 第２の固定部
１１ｃ 切欠部
１２ カバー部
１２ａ 押圧部
１２ｂ 開口
２０、２０ａ〜２０ｄ 発電プレート
２１ 圧電素子
２２ 振動板
３０、３０ａ〜３０ｈ 支持部
３１ 第１の支持部
３１ａ 第１の電極
３１ｂ 第１の当接部
３１ｃ 第２の当接部
３１ｄ 変形抑制部
３２ 第２の支持部
３２ａ 第２の電極
３２ｂ、３３ａ 支持本体
３２ｃ、３３ｂ 支持本体固定部
３３ 第３の支持部
４０ 操作部
４１ 受圧部
４２ 伝達部
５０ 回路基板
５１ マイナス端子
５２ プラス端子
５３ 整流部
５３ａ ダイオード
５４ コンデンサ
５５ 出力端子

Claims (4)

1. 発電素子を用いて外力を電気に変換する発電装置であって、
   前記発電素子を有する発電プレートであり、又は、可撓性を有する略板状の導電性部材と当該導電性部材の少なくとも一方の側面に固定された前記発電素子とを有する発電プレートであって、相互に間隔を隔てて重合状に並設された複数の発電プレートと、
   前記複数の発電プレートの相互間に設けられ、前記複数の発電プレートを支持する複数の支持手段と、を備え、
   当該発電装置に外力が加えられた場合に、前記複数の発電プレートの少なくとも一部が前記複数の発電プレートの並設方向に沿って変形可能となるように、前記複数の支持手段を配置し、
   前記複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、少なくとも一つの前記発電プレートの側面の一方と当接された前記支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第１の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成すると共に、当該発電プレートの側面の他方と当接された前記支持手段を導電材料にて形成し、当該支持手段に対して外部に当該発電プレートで発生した電流を引き出すための第２の電極であって、前記第１の電極とは極性が異なる第２の電極を当該支持手段と一体又は別体に形成し、
   前記複数の発電プレートの少なくとも一部のうち、前記第１の電極の側面の一方と対向する前記発電プレートと、前記第１の電極の側面の他方と対向する前記発電プレートとで発生した電流が当該第１の電極によって引き出されるように、これら発電プレートの各々の前記発電素子を当該第１の電極と当接配置し、
   前記第１の電極と電気的に接続された前記支持手段を、前記発電プレートの側面における略中央位置に配置すると共に、前記第２の電極と電気的に接続された前記支持手段を、当該発電プレートの側面における略周縁位置に配置した、
   発電装置。
2. 前記第１の電極と電気的に接続された前記支持手段は、
   前記第１の電極と一体に設けられた第１の当接部であって、当該支持手段に支持された一対の前記発電プレートの一方と当接する第１の当接部と、
   前記第１の電極と一体に設けられた第２の当接部であって、前記一対の発電プレートの他方と当接する第２の当接部と、を備えた、
   請求項１に記載の発電装置。
3. 前記発電プレートは、前記導電性部材と当該導電性部材の一方の側面に固定された前記発電素子とを有するものであり、
   前記第１の電極と前記発電プレートの前記導電性部材とが当接することによって、当該第１の電極が短絡することを防止するための短絡防止手段を、当該第１の電極に設けた、
   請求項１又は２に記載の発電装置。
4. 前記短絡防止手段は、前記第１の電極と前記発電プレートの前記導電性部材との当接を防止するように、前記発電プレートの変形を抑制するための変形抑制手段である、
   請求項３に記載の発電装置。

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