JP6610521B2

JP6610521B2 - 発電装置

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Publication number: JP6610521B2
Application number: JP2016234393A
Authority: JP
Inventors: 洋一朗鈴木; 彰高岡; 高俊関澤; 博喜桑野
Original assignee: Tohoku University NUC; Denso Corp
Current assignee: Tohoku University NUC; Denso Corp
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: US20190280627A1; WO2018101131A1; US11463024B2; JP2018093606A

Description

本発明は、振動によって発電を行う振動発電デバイスにて構成される発電装置に関するものである。

従来、特許文献１において、振動発電デバイスにて構成される発電装置が提案されている。この発電装置は、両端が屈曲させられた屈曲部を有する振動板の一面上に圧電素子を配置し、屈曲部が支持体に連結されることにより、圧電素子および振動板が支持体に支持された構造とされている。このような構造とすることで、屈曲部が振動梁として機能させられ、振動に伴って屈曲部が変形し、この屈曲部の変形に基づいて振動板上に配置された圧電素子が変位する。これにより、発電装置による発電を行うことが可能となる。

特開２０１６−９２８８８号公報

所望の発電出力を確保するためには、振動梁として機能させる屈曲部の変位量を稼ぐ必要があり、例えば屈曲部の厚みを０．０１ｍｍ以下にすることが必要になる。しかしながら、屈曲部は、衝撃荷重が繰り返し印加される部位となることから、変位量を稼ぐために屈曲部の厚みを薄くすると、屈曲部の強度不足が懸念され、屈曲部が断裂する可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、外部振動に基づいて変形させられる梁部の断裂を抑制でき、耐久性能を向上させることができる発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発電装置では、一方向を軸方向として外部振動に基づいて振動させられる錘部（６）と、錘部に対して少なくとも軸方向の一方側に配置され、外部振動に基づいて、錘部と共に振動させられる板状部材で構成された梁部（４）と、梁部に取り付けられ、該梁部の変形に伴って変形させられることで発電を行う圧電素子（５）と、梁部のうち錘部が配置される一面（４ｃ）側に配置され、錘部が収容される中空部（７ａ）を有し、中空部内において錘部の移動を軸方向に導くガイド部（７）と、錘部に備えられ、錘部の軸方向の移動量を所定量以下に規制するストッパー部（６ｂ、６ｃ）と、ストッパー部が当接させられることで錘部の軸方向の移動を停止させるストッパー壁（７ｄ、２ｆ）と、を有している。

このように、梁部を板状部材によって構成しており、外部振動によって梁部が振動させられることで、梁部に設けた圧電素子による発電が行われるようにしている。そして、錘部を備えることで梁部の変形が大きくなるようにしつつ、ガイド部によって錘部の移動量が規制されるようにすることで、梁部が過度に変形することが抑制されるようにしている。これにより、梁部の断裂を抑制でき、耐久性能を向上させることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる発電装置の斜視図である。図１に示す発電装置の断面図である。図１に示す発電装置のパッケージ以外の部分の分解斜視図である。圧電素子の電気的接続構造を示した回路模式図である。第２実施形態にかかる発電装置の断面図である。第３実施形態にかかる発電装置の断面図である。図６に示す発電装置に備えられる錘部の斜視図である。第４実施形態にかかる発電装置の断面図である。図８に示す発電装置に備えられる錘部の斜視図である。第５実施形態にかかる発電装置の断面図である。図１０に示す発電装置に備えられるガイド部の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる発電装置について説明する。ここで説明する発電装置は、例えば車両に取り付けられるタイヤ内に取り付けられ、タイヤの回転に基づいて発電を行うものとして用いられる。例えば、発電装置は、ダイレクト式のタイヤ空気圧検出システム（以下、ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring Systemという）におけるタイヤ側装置の発電に用いられる。

ダイレクト式のＴＰＭＳでは、タイヤ側に圧力センサ等のセンサが備えられた送信機を直接取り付けると共に、車体側にアンテナおよび受信機を備えた構成とされる。このような構成を用いて、ＴＰＭＳでは、センサでの検出結果を含むデータを送信機から送信させると共に、アンテナを介して受信機にその検出結果を含むデータを受信させ、検出結果を解析することでタイヤ空気圧を検出している。このようなＴＰＭＳでは、タイヤ内というバッテリからの電力供給が困難な場所に送信機が取り付けられることから、タイヤ内に発電装置を設けてバッテリとは別に電力供給が行えるようにすることが望ましい。本実施形態の発電装置は、このようなダイレクト式のＴＰＭＳの送信機の電力供給用として適用されると好適である。この発電装置について、図１〜図４を参照して説明する。

発電装置１は、図１〜図３に示されるパッケージ２、支持基板３および梁部４に加えて、図２および図３に示される圧電素子５、錘部６およびガイド部７などを有した構成とされている。

パッケージ２は、支持基板３、梁部４、圧電素子５、錘部６およびガイド部７などの発電装置１の各構成要素を収容する収容室を構成すると共に、これらの構成要素をタイヤ内に固定するものとして用いられた固定枠である。パッケージ２は、例えば金属や樹脂等によって形成されている。

パッケージ２は、上面形状が矩形状に構成され、図１および図２に示すように、上端面２ａと下端面２ｂおよびこれらを連結する側面２ｃを有し、側面２ｃのうちの一面に開口部２ｄが形成された中空状の長方体部材で構成されている。パッケージ２には、開口部２ｄから各構成要素が挿入され、各構成要素のうちの外部との電気的接続を行うための部分が開口部２ｄから露出させられている。また、パッケージ２の上端面２ａには図示しないねじ締め用のネジ孔が形成されており、ネジ２ｅを介して支持基板３やガイド部７等がパッケージ２内に固定されている。

支持基板３は、パッケージ２の上端面側と下端面側それぞれに１枚ずつ配置されており、例えばプリント基板によって構成されている。各支持基板３には、梁部４と共に圧電素子５が搭載されると共に、図示しないが、圧電素子５で発電される電力の引出配線などの各種配線パターンが形成されている。本実施形態の支持基板３は、図２および図３に示すように、中央部が開口部３ａとされた四角枠体形状とされており、その四隅においてネジ２ｅによって固定されている。また、上端面２ａ側の支持基板３のうちの上端面２ａと反対側や、下端面２ｂ側の支持基板３のうちの下端面２ｂと反対側には、梁部４と対応する形状の凹部３ｂが形成されている。この凹部３ｂに梁部４が配置されている。凹部３ｂの深さは、梁部４と同等とされており、凹部３ｂ内に梁部４を配置しつつ、ガイド部７と支持基板３とに梁部４を挟み込んだ状態で、パッケージ２内に各構成要素が収容されている。

また、支持基板３に形成された引出配線は、ボンディングワイヤ３１を通じて後述する圧電素子５に備えられる第１電極５１や第２電極５２に電気的に接続され、圧電素子５が発生させる起電力に基づく電流を取り出す。具体的には、支持基板３は、開口部２ｄを通じてパッケージ２よりも外側まで延設されており、このパッケージ２よりも外側に延設された部分にボンディングワイヤ３１を通じて圧電素子５の各部と電気的に接続されている。そして、このパッケージ２よりも外側に延設された部分に外部接続用パッドなどが形成されており、図示しないＴＰＭＳの送信機に電気的に接続されることで送信機への送電を可能としている。

なお、支持基板３には、圧電素子５の出力を整流する整流回路や整流された電流に基づいて電力を蓄積する蓄電回路等を備えることもできる。その場合、圧電素子５での発電出力が整流回路で整流され、さらにそれが蓄電回路による蓄電されて、外部に出力されることになる。

梁部４は、板状部材で構成され、錘部６の振動に伴って変形させられる。梁部４は、支持基板３に対応して２つ備えられており、圧電素子５と共に支持基板３に支持されている。本実施形態の場合、梁部４は、各支持基板３とガイド部７とに挟み込まれるようにして支持基板３に支持されているが、支持基板３に接着などによって貼り付けられることで支持されるなど、他の支持形態であっても良い。梁部４は、錘部６の振動に伴って変位できる材料で構成され、例えばＳＵＳなどの金属によって構成されている。

本実施形態の梁部４は、図３に示すように、十字状の支持部（以下、十字支持部という）４ａを四角枠状部４ｂによって囲んだ格子状とされ、十字支持部４ａの中央部に錘部６が配置され、四角枠状部４ｂが支持基板３の凹部３ｂに配置される。また、十字支持部４ａのうちの中央部の周囲の部分に圧電素子５が配置されている。具体的には、梁部４のうち錘部６側の一面４ｃとその反対側となる他面４ｄそれぞれに圧電素子５が配置されている。一面４ｃおよび他面４ｄには、絶縁膜４ｅが形成されていると共に図示しない配線パターンが形成されており、この配線パターンに圧電素子５の各部が電気的に接続される。この配線パターンがボンディングワイヤ３１に接続されることで、圧電素子５の発電出力を外部に出力できるようになっている。

なお、梁部４は、十字支持部４ａの中央部において錘部６が配置されることで、錘部６を四方向から支持しているが、梁部４の支持部を十字状ではなく直線状とし、その中央部に錘部６を配置することで単なる両持ち支持構造としても良い。

圧電素子５は、梁部４に貼り付けなどによって取り付けられ、梁部４と共に変形することで発電を行う。具体的には、圧電素子５は、図２に示すように第１電極５１および第２電極５２と、これら第１電極５１と第２電極５２の間に配置された圧電膜５３によって構成されている。各圧電素子５は、梁部４の振動に伴って変形させられると、その変位に伴って圧電膜５３の圧電効果により第１電極５１と第２電極５２の間に起電力を発生させる。この起電力を発電出力として圧電素子５から外部への出力が行われる。

本実施形態の場合、圧電素子５は、十字支持部４ａの中央部側の第１圧電素子５ａと中央部から離れる側の第２圧電素子５ｂとを有した構成とされ、十字支持部４ａの各辺に第１圧電素子５ａと第２圧電素子５ｂが形成されていることから、各梁部４の一面４ｃと他面４ｄそれぞれに第１圧電素子５ａと第２圧電素子５ｂが４つずつ配置されている。

各第１圧電素子５ａの第１電極５１と第２電極５２は、それぞれが梁部４に形成された異なる配線パターンに電気的に接続されている。同様に、各第２圧電素子５ａの第１電極５１と第２電極５２は、それぞれが梁部４に形成された異なる配線パターンに電気的に接続されている。つまり、図４に示すように、各第１圧電素子５ａの第１電極５１が接続される配線パターン５ｃと、各第１圧電素子５ａの第１電極５１が接続される配線パターン５ｄとが備えられている。そして、各配線パターン５ｃ、５ｄを通じて、各第１圧電素子５ａの合計出力と各第２圧電素子５ｂの合計出力が外部に出力可能となっている。

例えば、十字支持部４ａの中央部側に配置された各第１圧電素子５ａと中央部から離れる側に配置された第２圧電素子５ｂは、それぞれが配置された部位において梁部４の変位が逆になるために、圧縮応力と引張応力とが逆になって印加される。このため、各第１圧電素子５ａの合計出力と各第２圧電素子５ｂの合計出力がプラスマイナス逆となった出力となることから、これらを整流回路にて整流してプラスマイナスの符号を一致させ、一致させた後に各合計出力を合算して支持基板３の引出配線に伝えている。もしくは、整流後の各合計出力に基づいて蓄電回路の蓄電を行っている。このようにすることで、各第１圧電素子５ａの合計出力と各第２圧電素子５ｂの合計出力を外部に出力でき、かつ、これらを合算した出力として外部に出力することが可能となる。

錘部６は、梁部４の振動を大きくするための錘として機能する。錘部６は、梁部４の振動方向、つまり一面４ｃおよび他面４ｄに対する法線方向の中心線を中心軸として構成されている。図２および図３に示すように、錘部６は、軸方向の両先端に形成された突起部６ａと、突起部６ａよりも内側に位置していて径方向寸法が拡大された拡張部６ｂを有した構成とされている。本実施形態では、突起部６ａが四角柱状とされ、拡張部６ｂが円柱形状とされ、拡張部６ｂからの突起部６ａの突出高さが等しくされている。この突起部６ａの先端面が各梁部４の一面４ｃに当接させられる、もしくは、貼り付けられることで錘部６の振動に伴って梁部４も振動させられるようになっている。本実施形態の場合、拡張部６ｂは、ストッパー部として機能し、後述するガイド部７のストッパー壁７ｄに当接することで、錘部６の軸方向の振動量が制限される。

ガイド部７は、錘部６の軸方向への移動を導くものであり、本実施形態の場合は更にその移動量を規制するストッパー部材としても機能する。ガイド部７は、例えば２部材で構成されているが、全体としては、パッケージ２内に収容される寸法かつ支持基板３の外形の寸法と対応する寸法とされた四角柱状とされている。ガイド部７は、中央部に錘部６が収容される中空部７ａが形成されている。中空部７ａは、錘部６と対応する形状とされており、ガイド部７および中空部７ａは錘部６の中心軸と同軸の中心軸を有している。

具体的には、中空部７ａは、ガイド部７のうち軸方向両端面を貫通するように設けられている。中空部７ａとして、ガイド部７の軸方向両端面、つまり両梁部４と対向する面に錘部６の突起部６ａと対応する開口７ｂが形成され、それよりもガイド部７の内側に拡張部６ｂの外径に合わせて内径寸法を拡張した中空拡張部７ｃが形成されている。中空拡張部７ｃは、拡張部６ｂの軸方向移動が可能となるように、拡張部６ｂの軸方向寸法に対して同方向の寸法の方が大きくされている。そして、中空拡張部７ｃの両端の壁面、つまり中空拡張部７ｃの内壁のうち両開口７ｂが形成されている壁をストッパー壁７ｄとして、錘部６の振動時に拡張部６ｂが当接させられることで錘部６の軸方向の移動量を規制できるようになっている。

この錘部６の移動量、つまり梁部４の変形量は、発電装置１の使用時に梁部４に対して印加される応力が梁部４の破断応力以下となるように、所定量以下に設計される。このため、梁部４の断裂を抑制することが可能となり、発電装置１の耐久性能を向上させることが可能となる。

また、ガイド部７は、軸方向の両端面の内縁部に凹部７ｅが形成されることで外縁部が突起部７ｆとされている。この突起部７ｆと支持基板３との間に挟み込まれるようにして梁部４が配置され、凹部７ｅ内に梁部４の一面４ｃに備えられた圧電素子５が配置される。なお、凹部７ｅの深さは、梁部４が振動したときにも一面４ｃに設けられた圧電素子５が凹部７ｅの底面に衝突しないように設計されている。すなわち、中空拡張部７ｃ内におけるストッパー壁７ｄと拡張部６ｂとの間のクリアランスの方が、凹部７ｅの底面から一面４ｃに設けられた圧電素子５までのクリアランスよりも小さくなるようにしてある。

なお、ガイド部７は、錘部６が中空部７ａ内に収容できるように分割されていればどのような分割の仕方であっても良い。例えば、中空部７ａの軸方向を通る径方向の一面を断面としてガイド部７を分割した構造とすることができる。一例としては、図２の左右においてガイド部７を分割した構造とすることができる。また、ガイド部７の軸方向を法線方向とする一面を断面として、つまり図２の上下においてガイド部７を分割した構造とすることもできる。

以上のようにして、本実施形態にかかる発電装置１が構成されている。このような発電装置１は、例えばタイヤのトレッドの裏面に貼り付けられる。例えば、発電装置１をタイヤの遠心方向の力によって発電させる場合、パッケージ２の下端面２ｂがタイヤのトレッドの裏面に貼り付けられる。また、発電装置１を回転方向、つまりタイヤの接線方向の力によって発電させる場合、パッケージ２の側面２ｃのうち開口部２ｄ以外の面、例えば開口部２ｄと対向する面がタイヤのトレッドの裏面に貼り付けられる。

続いて、本実施形態にかかる発電装置１の作動について、ＴＰＭＳの作動と関連付けて説明する。

タイヤが回転させられると、その遠心方向の力もしくは回転方向の力によって錘部６が振動させられ、その振動に伴って梁部４が振動させられて変形する。そして、梁部４の変形に伴って圧電素子５も変形させられる。このとき、錘部６が備えられていることから、錘部６が錘として機能することで、梁部４や圧電素子５の変形量を大きくすることが可能となる。

そして、このときの圧電素子５の変形により、圧電素子５に備えられた圧電膜５３の圧電効果により第１電極５１と第２電極５２の間に起電力が発生させられる。これにより、各第１圧電素子５ａの合計出力と各第２圧電素子５ｂの合計出力がそれぞれ得られる。この各合計出力が引出配線を通じてそのまま外部に出力されたり、例えば整流回路による整流と蓄電回路による蓄電が行われたのち、蓄電された電力として外部に出力される。

これにより、各合計出力に基づいて蓄電されるＴＰＭＳの送信機内の図示しない蓄電回路、または発電装置１に備えられた蓄電回路による電源が生成される。そして、この電源を用いてＴＰＭＳの送信機のマイクロコンピュータの駆動や送信機に備えられた圧力センサによる圧力検出などが行われ、マイクロコンピュータにより、圧力検出結果が信号処理されて検出結果を含むデータが作成される。その後、所定の送信周期が来ると、電源からの電力に基づいて、無線通信により検出結果を含むデータが送信される。これが車体側に備えられたアンテナを通じて受信機に受信されると、受信機において受信したデータが解析されることで、タイヤ空気圧が検出される。

以上説明したように、本実施形態の発電装置１では、梁部４を板状部材によって構成しており、外部振動によって梁部４が振動させられることで、梁部４に設けた圧電素子５による発電が行われるようにしている。そして、錘部６を備えることで梁部４の変形が大きくなるようにしつつ、ガイド部７によって錘部６の移動量が規制されるようにすることで、梁部４が過度に変形することが抑制されるようにしている。これにより、梁部４の断裂を抑制でき、耐久性能を向上させることが可能となる。

また、様々な外部振動がある環境下においても、ガイド部７によって錘部６が軸方向に移動するように錘部６の移動方向が定められ、所望の振動方向以外の振動に対しては錘部６の移動が規制されるようにしている。このため、梁部４に対して、錘部６の軸方向と異なる方向に過度に応力が加えられないようにでき、より梁部４の破断を抑制することが可能となる。

また、錘部６の拡張部６ｂがストッパー壁７ｄに衝突することで錘部６の軸方向への移動が停止させられ、梁部４の変形が停止させられるため、梁部４は衝突部を持たないようにできる。このように、強度の高い錘部６によって衝突荷重を受けることで、より梁部４の破断を抑制でき、耐久性の更なる向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、錘部６を挟んで２つの梁部４を備えるようにし、１つの錘部６の振動によって２つの梁部４が変形させられるようにしている。このため、１つの錘部６によって１つの梁部４のみを変形させる形態とする場合と比較して、倍の発電出力を得ることが可能となる。さらに、１つの梁部４に対して錘部６を配置する構造では、錘部６のうち梁部４と反対側の先端が自由な状態になるため、錘部６が軸方向以外の方向に揺動させられる可能性がある。これに対して、２つの梁部４によって錘部６を挟み込んだ構造としているため、錘部６が軸方向以外の方向に振動することを更に抑制することが可能となる。したがって、錘部６の軸方向以外の振動成分に対して梁部４のばね剛性を高められると共に、ガイド部７と錘部６との接触摩耗を軽減でき、摩耗耐久性を向上させることも可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して錘部６およびガイド部７の構造を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、本実施形態では、錘部６に拡張部６ｂを２カ所備えるようにしている。そして、ガイド部７を中空部７ａが形成された構造としつつ、開口７ｂよりもガイド部７の内側に中空拡張部７ｃを備えておらず、逆に、内径寸法を縮小することで構成したストッパー壁７ｄを備えている。

このように、拡張部６ｂの間にストッパー壁７ｄが配置される構造であっても、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して錘部６およびガイド部７の構造とストッパー構造を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６および図７に示すように、本実施形態では、ガイド部７の中空部７ａを内径寸法が拡張部６ｂの外形寸法に合わせられた単なる円柱状とし、ガイド部７にはストッパー構造が備えられていない。その代わりに、錘部６に対して複数のストッパー部６ｃを備えるようにしている。ストッパー部６ｃは、拡張部６ｂから錘部６の軸方向に沿って突き出すように形成されており、梁部４の十字支持部４ａと四角枠状部４ｂとにより構成される４つの穴のいずれかを通じてパッケージ２の上端面２ａおよび下端面２ｂ側に突出させられている。そして、ストッパー部６ｃは、パッケージ２の内壁をストッパー壁２ｆとして、ストッパー部６ｃの先端がストッパー壁２ｆに当接することで錘部６の移動量が規制されるようになっている。

このように、ストッパー部６ｃがパッケージ２のストッパー壁２ｆに当接するようにして、錘部６の移動量が寄生されるようにした構造であっても、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対して錘部６の構造を変更したものであり、その他については第１〜第３実施形態と同様であるため、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、ここでは第１実施形態の構造について本実施形態の構成を適用する場合について説明するが、第２、第３実施形態に対しても同様の構成を適用できる。

図８および図９に示すように、本実施形態では、軸方向において、中空部７ａのうちの拡張部６ｂを挟んだ両側の空間を連通させるように、錘部６の拡張部６ｂに対して連通路６ｄを備えてある。ここでは、拡張部６ｂの側面に溝を形成することで連通路６ｄを構成している。連通路６ｄの本数については任意であるが、中心軸を中心とした錘部６の重量バランスを加味して、中心軸を中心として回転対象となるように形成されるようにすると好ましい。

ガイド部７の内壁に沿って拡張部６ｂを軸方向移動させる場合、空気がダンパとなって錘部６の振動の妨げになり得る。これに対して、連通路６ｄを備えるようにすれば、拡張部６ｂを挟んだ両空間が連通し、空気の移動が円滑に行われることから、空気がダンパとなることが抑制される。したがって、本実施形態のような連通路６ｄを備えることで、錘部６の振動が妨げられることを抑制でき、発電装置１を発電効率の良好なものにすることが可能となる。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対してガイド部７の構造を変更したものであり、その他については第１〜第３実施形態と同様であるため、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、ここでは第１実施形態の構造について本実施形態の構成を適用する場合について説明するが、第２、第３実施形態に対しても同様の構成を適用できる。

図１０および図１１に示すように、本実施形態では、ガイド部７の中空拡張部７ｃの径方向寸法を部分的に拡大することで、軸方向に沿った溝によって構成される連通路７ｇを形成している。本実施形態では、連通路７ｇは、中空部７ａの中心軸を中心として回転対象となるように複数個形成されている。

このように、ガイド部７に連通路７ｇを備えるようにすることもできる。このような構造としても、第４実施形態と同様の効果を奏することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値について言及しているものもあるが、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。同様に、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及しているものもあるが、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

例えば、上記各実施形態において、錘部６を挟んだ両側に梁部４および圧電素子５が配置されるようにしているが、これは１つの錘部６の振動によって二つの梁部４を振動させて発電効率を高めるためである。このため、錘部６の突起部６ａの一方にのみ梁部４および圧電素子５が配置される構成であっても良い。さらに、梁部４の一面４ｃと他面４ｄの両方に圧電素子５を備えるようにしたが、少なくとも一方に備えてあればよい。

また、錘部６を四角柱状の突起部６ａと円柱状の拡張部６ｂが備えられた部材によって構成したが、突起部６ａや拡張部６ｂの形状については任意である。例えば、突起部６ａについては、四角柱状以外の他の多角柱状や円柱状、楕円柱状などとすることもできるし、拡張部６ｂについても、円柱状以外に楕円柱状、多角柱状などとすることもできる。

また、第４実施形態では、連通路６ｄを拡張部６ｂの側面に形成した溝によって構成しているが、拡張部６ｂを軸方向に貫通させた貫通孔によって構成しても良い。

また、第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせ、錘部６とガイド部７の両方に連通路６ｄおよび連通路７ｇを形成するようにしても良い。

１発電装置
２パッケージ
３支持基板
４梁部
５圧電素子
６錘部
７ガイド部
７ｄストッパー壁

Claims

一方向を軸方向として外部振動に基づいて振動させられる錘部（６）と、
前記錘部に対して少なくとも前記軸方向の一方側に配置され、前記外部振動に基づいて、前記錘部と共に振動させられる板状部材で構成された梁部（４）と、
前記梁部に取り付けられ、該梁部の変形に伴って変形させられることで発電を行う圧電素子（５）と、
前記梁部のうち前記錘部が配置される一面（４ｃ）側に配置され、前記錘部が収容される中空部（７ａ）を有し、前記中空部内において前記錘部の移動を前記軸方向に導くガイド部（７）と、
前記錘部に備えられ、前記錘部の前記軸方向の移動量を所定量以下に規制するストッパー部（６ｂ、６ｃ）と、
前記ストッパー部が当接させられることで前記錘部の前記軸方向の移動を停止させるストッパー壁（７ｄ、２ｆ）と、を有する発電装置。
前記梁部のうちの前記一面には前記圧電素子が備えられ、前記圧電素子と前記ガイド部間のクリアランスに比べて、前記ストッパー部と前記ストッパー壁との間のクリアランスの方が小さくされている請求項１に記載の発電装置。
前記梁部は、前記錘部を挟んだ両側にそれぞれ配置されている請求項１に記載の発電装置。
前記梁部は、十字形状とされた十字支持部（４ａ）と、前記十字支持部を囲む四角枠状部（４ｂ）とを有した格子状とされ、前記十字支持部の中央部に前記錘部が当接させられると共に、前記十字支持部の中央部の周囲の部分に前記圧電素子が配置されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発電装置。
前記錘部は、該錘部における前記軸方向の両先端に形成された突起部（６ａ）と該突起部よりも内側に位置していて径方向寸法が拡大された拡張部（６ｂ）とを有し、
前記ストッパー壁は、前記ガイド部に備えられ、
前記拡張部を前記ストッパー部として、該拡張部が前記ストッパー壁に当接させられることで前記錘部の前記軸方向の移動が停止させられる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発電装置。
前記錘部、前記梁部、前記圧電素子、前記ガイド部および前記ストッパー部が収容される収容室を構成するパッケージ（２）を有し、
前記錘部は、該錘部における前記軸方向の両先端に形成された突起部（６ａ）と該突起部よりも内側に位置していて径方向寸法が拡大された拡張部（６ｂ）とを有すると共に、前記拡張部に前記ストッパー部（６ｃ）が備えられ、
前記ストッパー部は、前記錘部から前記梁部よりも前記パッケージの内壁面側に突き出しており、前記パッケージの内壁を前記ストッパー壁として、前記ストッパー部の先端が前記パッケージの内壁に当接させられることで前記錘部の前記軸方向の移動が停止させられる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発電装置。
前記錘部と前記ガイド部の少なくとも一方には、前記中空部のうち前記拡張部を挟んだ一方の空間と他方の空間とを連通させる連通通路（６ｄ、７ｇ）が形成されている請求項５または６に記載の発電装置。