JPH0465173A - Generator using ultrasonic vibration - Google Patents

Generator using ultrasonic vibration

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JPH0465173A
JPH0465173A JP2179079A JP17907990A JPH0465173A JP H0465173 A JPH0465173 A JP H0465173A JP 2179079 A JP2179079 A JP 2179079A JP 17907990 A JP17907990 A JP 17907990A JP H0465173 A JPH0465173 A JP H0465173A
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JP
Japan
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vibration
piezoelectric element
voltage
ultrasonic
diaphragm
Prior art date
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Pending
Application number
JP2179079A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teru Hayashi
輝 林
Keiichi Shimaoka
敬一 島岡
Susumu Sugiyama
進 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Toyota Central R&D Labs Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP2179079A priority Critical patent/JPH0465173A/en
Publication of JPH0465173A publication Critical patent/JPH0465173A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

PURPOSE:To generate a piezoelectric element without contact by applying vibration of a vibrating member to the element as ultrasonic vibration of gas existing between the elements. CONSTITUTION:When vibration is applied to a piezoelectric element 40 to generate a voltage, an ultrasonic vibration generator 20 is first used, and its vibrating member 24 is vibrated in an ultrasonic frequency band. Thus, a second diaphragm 36 opposed to the pressure receiving surface 40a of the element 40 is vibrated by the vibration of the member 24 through a first diaphragm 34 and fluid 38, the vibration becoming ultrasonic vibration of gas existing between the elements 40 is applied to the element 40, the element 40 is electrically polarized by a positive piezoelectric effect to generate a voltage. The generated voltage is output from leads 44 through electrodes provided on both side surfaces of the element 40. Accordingly, a pressure is applied to the element 40 without contact to generate the voltage.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は圧電素子を用いた発電装置、特に超音波振動を
用いて圧電素子を非接触で発電させる発電装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a power generation device using a piezoelectric element, and more particularly to a power generation device that uses ultrasonic vibration to cause the piezoelectric element to generate electricity in a non-contact manner.

[従来の技術] 従来より、圧電素子を用いて発電を行う発電装置が知ら
れており、この種の発電装置は、圧電素子から出力され
る電圧を微小機械の駆動源として用いる場合や、その他
各種用途に用いられている。
[Prior Art] Power generation devices that use piezoelectric elements to generate electricity have been known, and this type of power generation device is used for cases where the voltage output from the piezoelectric elements is used as a drive source for micromachines, and for other purposes. It is used for various purposes.

第5図には、圧電素子を用いた従来の発電装置の基本的
な構成が示されている。
FIG. 5 shows the basic configuration of a conventional power generation device using piezoelectric elements.

この発電装置は、固定板10上に取り付は固定された圧
電素子12と、加圧部材14を介し前記圧電素子12へ
圧縮力を印加する加圧器16とを有し、圧電素子12か
ら出力される電圧を、その両面に設けられた電極12a
、12bに接続されたリード線18a、18bを介し出
力するよう構成されている。
This power generation device includes a piezoelectric element 12 fixedly mounted on a fixed plate 10, and a pressurizer 16 that applies compressive force to the piezoelectric element 12 via a pressure member 14, and outputs an output from the piezoelectric element 12. The voltage is applied to the electrodes 12a provided on both sides of the electrodes 12a.
, 12b are connected to lead wires 18a, 18b.

このような圧電式発電装置は、圧電素子12に圧縮力を
加えたときおよびその圧縮力を解放した時に、電圧が発
生するという原理に基づき形成されている。この装置の
出力電圧Vは、一般に次式%式% ここで、g:圧電出力定数 F:加圧力 t:素子の厚さ S;素子の断面積 である。
Such a piezoelectric power generation device is formed based on the principle that a voltage is generated when compressive force is applied to the piezoelectric element 12 and when the compressive force is released. The output voltage V of this device is generally expressed by the following formula (%) where g: Piezoelectric output constant F: Pressure force t: Thickness of the element S: Cross-sectional area of the element.

圧電式発電装置では、500kg/c−程度の応力(F
/S)を加えることにより、数100KVの高電圧を発
生させることが可能であり、また、その加圧速度(また
は加圧力解放速度)の調整により、数μsec〜数10
0m5の立上がり時間を有する多様な電圧波形をもった
信号を発生されることが可能である。
In piezoelectric power generators, stress (F
/S), it is possible to generate a high voltage of several 100 KV, and by adjusting the pressurizing speed (or pressurizing force release speed), it is possible to generate a high voltage of several 100 KV.
It is possible to generate signals with various voltage waveforms having a rise time of 0m5.

次に、この発電装置の動作について説明する。Next, the operation of this power generation device will be explained.

圧電素子12に圧力を加え、電圧を発生させる場合には
、加圧器16を駆動し、加圧部材14を下降させ圧電素
子12を圧縮する。この圧縮力により、圧電素子12に
は電圧が発生し、この電圧がリード線18a、18bを
介し取り出される。
When applying pressure to the piezoelectric element 12 to generate a voltage, the pressurizer 16 is driven, the pressure member 14 is lowered, and the piezoelectric element 12 is compressed. This compressive force generates a voltage in the piezoelectric element 12, and this voltage is taken out via the lead wires 18a, 18b.

また、圧電素子12からの圧力の解放は、加圧器16を
用い加圧部材14を上昇させることにより行う。
Further, the pressure from the piezoelectric element 12 is released by raising the pressure member 14 using the pressurizer 16.

[発明が解決しようとする課題] しかし、この従来の発電装置は、加圧部材14を直接圧
電素子12に接触させることにより、加圧力を加える構
成となっている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, this conventional power generation device is configured to apply pressure by bringing the pressure member 14 into direct contact with the piezoelectric element 12.

このため、圧電素子12を、前記加圧力に耐え得る強度
をもった固定板10上に固定しなければならないという
問題があった。
Therefore, there was a problem in that the piezoelectric element 12 had to be fixed on the fixing plate 10 with strength enough to withstand the pressure.

例えば、前記圧電素子12を微小機械の駆動源として用
いる場合には、圧電素子12を微小機械と一体化した構
造となる。この構造の下において、圧電素子12に加圧
部材14を用いて加圧力を印加すると、この加圧力に絶
え切れず、微小機械が破壊されてしまうという問題があ
った。
For example, when the piezoelectric element 12 is used as a drive source for a micromachine, the structure is such that the piezoelectric element 12 is integrated with the micromachine. Under this structure, when a pressure force is applied to the piezoelectric element 12 using the pressure member 14, there is a problem that the pressure force is not interrupted and the micromachine is destroyed.

更に、微小機械が移動するようなものにあっては、圧電
素子12を加圧部材14と別体に形成する必要があるた
め、リード線14g、14bの長さを少なくとも移動距
離の長さにしなければならない。このため、リード線1
8a、18b内における電圧降下が生じ、発生電圧その
ものを取り出すことができないという問題があった。
Furthermore, in the case of a moving micromachine, it is necessary to form the piezoelectric element 12 separately from the pressure member 14, so the length of the lead wires 14g and 14b should be at least as long as the moving distance. There must be. For this reason, lead wire 1
There was a problem in that a voltage drop occurred within 8a and 18b, and the generated voltage itself could not be taken out.

[発明の目的コ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、圧電素子を非接触で発電させること
のできる超音波振動を用いた発電装置を提供することに
ある。
[Purpose of the Invention] The present invention has been made in view of such conventional problems, and its purpose is to provide a power generation device using ultrasonic vibration that can generate power without contacting a piezoelectric element. It is in.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するため、本発明は、 圧電素子と、 超音波周波数領域の振動をする振動部材を備えた超音波
振動発生手段と、 この振動部材の振動を前記圧電素子に伝達する振動伝達
手段と、 を有し、前記振動伝達手段は、 内部に振動伝達媒体用の高密度流体が充填され、その両
端開口部がダイヤフラムで閉塞された所定長さの振動伝
達用中空部材を備え、その一方のダイヤフラムが前記振
動部材に固定され、その他方のダイヤフラムが所定間隔
を介し前記圧電素子の受圧面と相対向するよう形成され
、前記振動部材の振動を圧電素子との間に存在する気体
の超音波振動として前記圧電素子に印加し、圧電素子を
非接触で発電させることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides: an ultrasonic vibration generating means including a piezoelectric element and a vibrating member that vibrates in the ultrasonic frequency range; a vibration transmission means for transmitting vibration to the piezoelectric element, the vibration transmission means is filled with a high-density fluid for a vibration transmission medium, and has openings at both ends thereof closed with a diaphragm to transmit vibrations of a predetermined length. A transmission hollow member is provided, one diaphragm of which is fixed to the vibrating member, and the other diaphragm is formed to face the pressure receiving surface of the piezoelectric element with a predetermined distance therebetween, and transmits the vibration of the vibrating member to the piezoelectric element. The piezoelectric element is characterized in that it is applied to the piezoelectric element as an ultrasonic vibration of the gas existing between the piezoelectric element and the piezoelectric element to generate electricity in a non-contact manner.

ここにおいて、前記振動伝達媒体用の高密度流体として
は、水銀を用いることが好ましい。
Here, it is preferable to use mercury as the high-density fluid for the vibration transmission medium.

この場合に、前記振動伝達用中空部材およびその両端に
設けた2個のダイヤフラムは、耐水銀性を有する材料を
用いて形成することが好ましい。
In this case, the vibration transmitting hollow member and the two diaphragms provided at both ends thereof are preferably formed using a material having mercury resistance.

また、前記振動伝達手段は、柔軟性のあるケーブルとし
て形成され、その振動伝達経路を任意に設定できるよう
形成されることが好ましい。
Further, it is preferable that the vibration transmission means is formed as a flexible cable so that its vibration transmission path can be arbitrarily set.

以下に、本発明の超音波振動を用いた発電装置を更に具
体的に説明する。
Below, the power generation device using ultrasonic vibration of the present invention will be explained in more detail.

第1図には、本発明にかかる発電装置の基本的な構成が
示されている。
FIG. 1 shows the basic configuration of a power generation device according to the present invention.

本発明の発電装置は、超音波周波数領域の振動を行う振
動部材24を有する超音波振動発生器20と、発生した
超音波振動を伝達する振動伝達部30とを含み、伝達さ
れた超音波振動を非接触で圧電素子40に伝達し、この
圧電素子40に電圧を発生させるよう構成されている。
The power generation device of the present invention includes an ultrasonic vibration generator 20 having a vibrating member 24 that vibrates in an ultrasonic frequency range, and a vibration transmitting section 30 that transmits the generated ultrasonic vibrations. is transmitted to the piezoelectric element 40 in a non-contact manner, and the piezoelectric element 40 is configured to generate a voltage.

前記振動発生器20はケーシング22内に振動部材24
を配置し、この振動部材24を、アクチュエータ26を
用いて超音波周波数領域で振動させる。
The vibration generator 20 includes a vibration member 24 inside the casing 22.
is arranged, and the vibrating member 24 is vibrated in the ultrasonic frequency range using the actuator 26.

前記振動伝達部30は、筒形をした所定長さの振動伝達
用中空部材32を有し、この中空部材32の両端開口部
には、第1のダイヤフラム34および第2のダイヤフラ
ム36が周辺固定されている。そして、中空部材32内
には、振動伝達媒体として密度の高い流体38が封入さ
れている。
The vibration transmission section 30 has a cylindrical hollow member 32 for vibration transmission having a predetermined length, and a first diaphragm 34 and a second diaphragm 36 are fixed around the openings at both ends of the hollow member 32. has been done. A high-density fluid 38 is sealed within the hollow member 32 as a vibration transmission medium.

前記振動伝達用中空部材32は、その一端側がケーシン
グ22に取り付は固定され、更にその一端開口部が設け
られた第1のダイヤフラム34が振動部材24に固定さ
れている。また、この中空部材32は、その他端開口部
側に設けられた第2のダイヤフラム36が、圧電素子4
0の受圧面40aと所定の間隔を介し相対向するよう配
置されている。
One end of the vibration transmitting hollow member 32 is fixedly attached to the casing 22, and a first diaphragm 34 provided with an opening at one end is further fixed to the vibrating member 24. In addition, this hollow member 32 has a second diaphragm 36 provided on the other end opening side that connects the piezoelectric element 4.
It is arranged so as to face the pressure receiving surface 40a of No. 0 with a predetermined distance therebetween.

また、前記圧電素子40は、絶縁材料である軟質部材5
0上に取り付けられており、その両面に設けられた電極
にはリード線44が接続されている。
The piezoelectric element 40 also includes a soft member 5 made of an insulating material.
0, and lead wires 44 are connected to electrodes provided on both sides thereof.

[作 用コ 本発明は以上の構成からなり、次に、その作用を説明す
る。圧電素子40に振動を加え、電圧を発生させる場合
には、まず、超音波振動発生器20を用い、その振動部
材24に超音波周波数領域での振動をさせる。
[Function] The present invention consists of the above-mentioned structure, and its function will be explained next. When applying vibration to the piezoelectric element 40 to generate voltage, first, the ultrasonic vibration generator 20 is used to cause the vibrating member 24 to vibrate in the ultrasonic frequency range.

これにより、振動部材24の振動は、第1のダイヤフラ
ム34および流体38を介し、圧電素子40の受圧面4
0aと相対向する第2のダイヤフラム36を振動させる
Thereby, the vibration of the vibrating member 24 is transmitted to the pressure receiving surface 4 of the piezoelectric element 40 via the first diaphragm 34 and the fluid 38.
The second diaphragm 36 facing 0a is vibrated.

そして、この第2のダイヤフラム36の振動が、圧電素
子40との間に存在する気体の超音波振動となって圧電
素子40に印加され、圧電素子4゜では、正圧電効果に
より、電気分極が生じ、電圧が発生する。発生した電圧
は、圧電素子4oの両面に設けられた電極(図示せず)
を介し、リード線44から取り出される。
The vibration of the second diaphragm 36 becomes an ultrasonic vibration of the gas existing between the piezoelectric element 40 and is applied to the piezoelectric element 40, and the piezoelectric element 40 has electrical polarization due to the positive piezoelectric effect. occurs, and a voltage is generated. The generated voltage is applied to electrodes (not shown) provided on both sides of the piezoelectric element 4o.
It is taken out from the lead wire 44 via.

このように、本発明によれば、超音波振動発生器20に
より発生した超音波振動を、振動部材24、振動伝達部
30を介し、気体の超音波振動として圧電素子40に伝
達し、圧電素子4oを振動せしめて電圧を発生させる。
As described above, according to the present invention, the ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic vibration generator 20 are transmitted to the piezoelectric element 40 as gas ultrasonic vibrations via the vibration member 24 and the vibration transmission section 30, and the piezoelectric element 4o is vibrated to generate voltage.

従って、本発明によれば、第5図に示す従来の圧電素子
を用いた発電装置に比べ、圧電素子4゜に対し非接触で
圧力印加ができ、圧電素子4oが取り付けられる部材(
第1図では軟質部材50)に、従来のように大きな強度
を要求されることはない。
Therefore, according to the present invention, pressure can be applied to the piezoelectric element 4o in a non-contact manner compared to the conventional power generation device using a piezoelectric element shown in FIG.
In FIG. 1, the soft member 50) is not required to have great strength as in the conventional case.

従って、例えば微小機械に取り付けられた圧電素子40
に超音波振動を伝達し、電圧を発生させるような場合で
も、微小機械に大きな加圧力が加わりこれを破壊するこ
ともない。
Therefore, for example, a piezoelectric element 40 attached to a micromachine
Even when transmitting ultrasonic vibrations to generate voltage, a large pressurizing force is not applied to the micromachine and destroys it.

また、前記振動伝達部30を、柔軟性を有する振動伝達
用の中空ケーブルとして形成することにより、振動伝達
経路を自由に設定することがてき、これにより、圧電素
子40が移動するような場合でも、この移動に合わせて
振動伝達経路を変更し、圧電素子40に電圧を発生させ
ることかできる。
In addition, by forming the vibration transmission section 30 as a flexible hollow cable for vibration transmission, the vibration transmission path can be freely set, so that even when the piezoelectric element 40 moves, the vibration transmission path can be freely set. , the vibration transmission path can be changed in accordance with this movement, and a voltage can be generated in the piezoelectric element 40.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、超音波振動を振
動伝達手段を介して、空気などの気体の振動として圧電
素子に印加し、発電素子を振動せしめることにより、圧
電素子を非接触で発電させることができるという効果が
ある。特に、本発明によれば、圧電素子に機械的な加圧
力が直接印加されることがないため、圧電素子の取り付
は部側に従来のように大きな機械的強度が必要とされず
、圧電素子を微小機械の駆動源として用いる場合に極め
て好適である。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, ultrasonic vibrations are applied to the piezoelectric element as vibrations of gas such as air through a vibration transmission means, and the power generation element is vibrated, thereby generating piezoelectric energy. This has the effect of allowing the element to generate electricity without contact. In particular, according to the present invention, since mechanical pressure is not directly applied to the piezoelectric element, the mounting of the piezoelectric element does not require large mechanical strength on the part side as in the past, and This is extremely suitable when the element is used as a drive source for a micromachine.

更に、本発明によれば、前記振動伝達手段を、柔軟性を
有するケーブルとして形成することにより、圧電素子に
対する振動伝達経路を自由に選択設定することができ、
圧電素子が移動するような場合でも、電圧を発生させる
ことかできるという効果がある。
Furthermore, according to the present invention, by forming the vibration transmission means as a flexible cable, the vibration transmission path to the piezoelectric element can be freely selected and set;
This has the advantage that voltage can be generated even when the piezoelectric element moves.

従って、微小機械か移動する場合でも、圧電素子を微小
機械に取り付けることができ、圧電素子と微小機械内の
各回路と接続するリード線の長さを十分に短くし、発生
した電圧の低下を防止することができるという効果もあ
る。
Therefore, even if the micromachine is moved, the piezoelectric element can be attached to the micromachine, and the length of the lead wires connecting the piezoelectric element and each circuit within the micromachine can be made sufficiently short to reduce the voltage drop that occurs. There is also the effect that it can be prevented.

[実施例] 次に、本発明の好適な実施例を第1図および第2図に基
づき詳細に説明する。
[Example] Next, a preferred example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

本発明の発電装置は、超音波振動発生器20のアクチュ
エータ26を用いて、振動部材24を超音波周波数領域
で超音波振動させ、この振動を振動伝達部30を介して
空気振動として圧力素子40に印加している。
The power generation device of the present invention uses the actuator 26 of the ultrasonic vibration generator 20 to cause the vibration member 24 to ultrasonically vibrate in the ultrasonic frequency range, and converts this vibration into air vibration via the vibration transmission section 30 to the pressure element 40. is applied to.

前記振動伝達部30は、振動を伝達するケーブルとして
形成され、具体的には、中空部材32として所定長さの
ステンレス製の中空パイプを用い、その外形は10關、
厚さは0.2mmである。そして、このパイプの両端面
には、厚さ0 、05 mmのステンレス製のフラット
なダイヤフラムが、第1および第2のダイヤフラム34
,36として周辺固定されている。
The vibration transmitting unit 30 is formed as a cable that transmits vibrations, and specifically, a stainless steel hollow pipe of a predetermined length is used as the hollow member 32, and its outer diameter is 10 cm.
The thickness is 0.2 mm. A stainless steel flat diaphragm with a thickness of 0.05 mm is attached to the first and second diaphragms 34 on both end faces of this pipe.
, 36 are fixed at the periphery.

中空部材32として形成されたステンレス製パイプの一
端側は、超音波振動発生器20のケーシング22に固定
されている。また、前記第1のダイヤフラム34の中央
部には、振動部材24の自由端が固着されている。更に
、第2のダイヤフラム36は、所定の間隔て前記圧電素
子40の受圧面40aと相対向している。また、前記中
空部材32の中空部には、高密度流体22として水銀が
封入されている。
One end of the stainless steel pipe formed as the hollow member 32 is fixed to the casing 22 of the ultrasonic vibration generator 20. Further, the free end of the vibrating member 24 is fixed to the center of the first diaphragm 34 . Further, the second diaphragm 36 faces the pressure receiving surface 40a of the piezoelectric element 40 at a predetermined interval. Furthermore, mercury is sealed as the high-density fluid 22 in the hollow portion of the hollow member 32 .

また、実施例の圧電素子40は、PVDF (ポリビリ
ニデンフロライド)フィルムを用いて形成されており、
このPVDFフィルムの両面には、第2図に示すよう、
表面に設けられた11I11のメツシュで切目を付けた
電極42aと、裏面全面に設けられた電極42bが形成
されている。
Moreover, the piezoelectric element 40 of the example is formed using a PVDF (polyvinidene fluoride) film,
As shown in Figure 2, on both sides of this PVDF film,
An electrode 42a provided on the front surface with a cut made by a 11I11 mesh, and an electrode 42b provided on the entire back surface are formed.

そして、この圧電素子40は、軟質の部材3゜上に設置
されており、その両面に設けられた電極42a、42b
には、発生電圧を取り出すためのリード線44.44が
それぞれ接続されている。
This piezoelectric element 40 is installed on a soft member 3°, and electrodes 42a and 42b provided on both sides thereof.
Lead wires 44 and 44 for extracting the generated voltage are respectively connected to the terminals.

本実施例は以上の構成からなり、次にその動作を説明す
る。
The present embodiment has the above configuration, and its operation will be explained next.

超音波振動発生器2oのアクチュエータ26を駆動し、
振動部材24を超音波振動させると、振動部材24に固
着された第1のダイヤフラム34が超音波振動する。こ
の振動は、中空部材32内に封入された高密度流体38
(実施例では水銀)を介して第2のダイヤフラム36に
伝達され、これを振動させる。
Drive the actuator 26 of the ultrasonic vibration generator 2o,
When the vibrating member 24 is caused to vibrate ultrasonically, the first diaphragm 34 fixed to the vibrating member 24 vibrates ultrasonically. This vibration is caused by the high-density fluid 38 enclosed within the hollow member 32.
(mercury in the embodiment) to the second diaphragm 36, causing it to vibrate.

そして、この振動が空気振動となって、第2のダイヤフ
ラム36と相対向するよう設置された圧電素子40に印
加される。圧電素子40は、このように空気振動が印加
されると、正圧電効果により、電気分極が生じ、電圧を
発生する。この電圧は、第2図に示すように圧電素子4
0の両面に設けられた電極42a、42bを介してリー
ド線44から取り出される。
This vibration becomes air vibration and is applied to the piezoelectric element 40 installed to face the second diaphragm 36. When air vibration is applied to the piezoelectric element 40 in this way, electric polarization occurs due to the positive piezoelectric effect, and a voltage is generated. This voltage is applied to the piezoelectric element 4 as shown in FIG.
It is taken out from the lead wire 44 via electrodes 42a and 42b provided on both sides of the wire.

第3図には、本実施例の発電装置の特性試験用の実験装
置が示されている。
FIG. 3 shows an experimental device for testing the characteristics of the power generator of this example.

この試験では、振動伝達手段用中空部材32の長さを2
0crrlとし、第2のダイヤフラム36と圧電素子4
0との間隔を50 mmに設定し、超音波振動周波数と
圧電素子40から出力される電圧との関係を測定した。
In this test, the length of the hollow member 32 for vibration transmission means was set to 2
0crrl, the second diaphragm 36 and the piezoelectric element 4
0 was set to 50 mm, and the relationship between the ultrasonic vibration frequency and the voltage output from the piezoelectric element 40 was measured.

なお、試験では、軟質部材5゜としてスポンジを用いた
In addition, in the test, a sponge was used as the 5° soft member.

この測定試験の結果、実施例の発電装置からは、第4図
に示すような出力電圧が得られることが確認された。
As a result of this measurement test, it was confirmed that the output voltage shown in FIG. 4 could be obtained from the power generation device of the example.

このように、本発明によれば、振動部材24の振動を気
体の超音波振動として圧電素子4oに印加し、圧電素子
40に非接触で発電させることができる。
As described above, according to the present invention, the vibration of the vibrating member 24 can be applied to the piezoelectric element 4o as gaseous ultrasonic vibration, and the piezoelectric element 40 can generate electricity without contact.

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications are possible within the scope of the invention.

例えば、前記実施例では、第1および第2のダイヤフラ
ム34,36として、フラットな形状のものを用いたが
、本発明はこれに限らず、必要に応じて各種の形状のも
のを用いることができ、例えば振動変位を大きくするた
めに、波形のダイヤフラムを用いてもよい。
For example, in the embodiment described above, flat shaped diaphragms were used as the first and second diaphragms 34 and 36, but the present invention is not limited to this, and it is possible to use various shaped diaphragms as necessary. For example, a corrugated diaphragm may be used to increase the vibration displacement.

また、本実施例では、中空部材32およびダイヤフラム
34,36を、ステンレス製とじてか、本発明は、これ
に限らず、耐水銀性を有する材料であれば、これ以外の
各種材料を用いることができる。なお、高密度流体38
として水銀以外のものを用いた場合には、それに適合し
た各種材料の中空部材32.ダイヤフラム34,36を
用いればよい。
Further, in this embodiment, the hollow member 32 and the diaphragms 34 and 36 are made of stainless steel, but the present invention is not limited to this, and various other materials may be used as long as they are mercury-resistant. I can do it. In addition, high-density fluid 38
When a material other than mercury is used as the material, the hollow member 32 is made of various materials compatible with the material. Diaphragms 34 and 36 may be used.

また、前記実施例では、圧電素子40の両面に、電極4
2a、42bが交差するよう形成したか、本発明は、こ
れに限らず、正圧電効果により発生した電圧を取り出せ
るならば、任意の電極形、状とすることができる。
Further, in the embodiment, the electrodes 4 are provided on both sides of the piezoelectric element 40.
Although the electrodes 2a and 42b are formed to intersect, the present invention is not limited to this, but any electrode shape or shape can be used as long as the voltage generated by the positive piezoelectric effect can be taken out.

また、前記実施例では、第2のダイヤフラム36および
圧電素子40との間に空気か存在する場合を例にとり説
明したが、本発明はこれに限らず、空気以外の各種の気
体が封入された雰囲気中においても同様な原理で良好に
電圧を発生することができる。
Further, in the above embodiment, the case where air is present between the second diaphragm 36 and the piezoelectric element 40 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Even in an atmosphere, voltage can be generated satisfactorily using the same principle.

また、前記実施例では、中空部材32として比較的硬い
ステンレスパイプを用いた場合を例にとり説明したが、
本発明はこれに限らず、必要に応じて、柔軟性を有する
バイブ等を用いて中空部材32を形成することができ、
このようにすることにより、振動部材24から圧電素子
40へかけての振動伝達経路を任意に設定することがで
きる。
Furthermore, in the embodiment described above, a relatively hard stainless steel pipe was used as the hollow member 32.
The present invention is not limited to this, and if necessary, the hollow member 32 can be formed using a flexible vibrator or the like,
By doing so, the vibration transmission path from the vibration member 24 to the piezoelectric element 40 can be arbitrarily set.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる超音波振動を用いた発電装置の
基本的な構成を示す説明図、 第2図は本実施例に用いられる圧電素子の電極形状の一
例を示す説明図、 第3図は本実施例の発電装置の特性を測定するための試
験装置の説明図、 第4図は第3図に示す試験装置を用いて測定された測定
試験データの説明図、 第5図は従来の圧電素子を用いた発電装置の一例を示す
説明図である。 20・・・超音波振動発生器、24・・・振動部材、2
6・・・アクチュエータ、 30・・・振動伝達部、 32・・・中空部材、34・
・・第1のダイヤフラム、 36・・・第2のダイヤフラム、 38・・・流体、40・・・圧電素子 第3図 第4図 代理人 弁理士 布 施 行 夫(他1名)振動周波数
(KH2)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a power generation device using ultrasonic vibration according to the present invention; FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the electrode shape of the piezoelectric element used in this embodiment; Figure 4 is an explanatory diagram of the test equipment for measuring the characteristics of the power generation device of this example, Figure 4 is an explanatory diagram of measurement test data measured using the test equipment shown in Figure 3, and Figure 5 is the conventional FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a power generation device using a piezoelectric element. 20... Ultrasonic vibration generator, 24... Vibration member, 2
6... Actuator, 30... Vibration transmission section, 32... Hollow member, 34...
...First diaphragm, 36...Second diaphragm, 38...Fluid, 40...Piezoelectric element Fig. 3 Fig. 4 Agent: Patent attorney, Fuyuki Fu (and 1 other person) Vibration frequency ( KH2)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧電素子と、 超音波周波数領域の振動をする振動部材を備えた超音波
振動発生手段と、 この振動部材の振動を前記圧電素子に伝達する振動伝達
手段と、 を有し、前記振動伝達手段は、 内部に振動伝達媒体用の高密度流体が充填され、その両
端開口部がダイヤフラムで閉塞された所定長さの振動伝
達用中空部材を備え、その一方のダイヤフラムが前記振
動部材に固定され、その他方のダイヤフラムが所定間隔
を介し前記圧電素子の受圧面と相対向するよう形成され
、前記振動部材の振動を圧電素子との間に存在する気体
の超音波振動として前記圧電素子に印加し、圧電素子を
非接触で発電させることを特徴とする超音波振動を用い
た発電装置。
(1) Ultrasonic vibration generating means comprising a piezoelectric element, a vibrating member that vibrates in an ultrasonic frequency range, and a vibration transmitting means that transmits the vibration of the vibrating member to the piezoelectric element, The transmission means includes a vibration transmission hollow member of a predetermined length, the interior of which is filled with a high-density fluid as a vibration transmission medium, and whose openings at both ends are closed with diaphragms, one of the diaphragms being fixed to the vibration member. and the other diaphragm is formed to face the pressure receiving surface of the piezoelectric element with a predetermined interval therebetween, and applies the vibration of the vibrating member to the piezoelectric element as an ultrasonic vibration of the gas existing between the piezoelectric element and the piezoelectric element. A power generation device using ultrasonic vibration, which is characterized by generating power with a piezoelectric element in a non-contact manner.
(2)請求項(1)において、 前記振動伝達手段は、柔軟性のあるケーブルとして形成
され、その振動伝達経路を任意に設定できるよう形成さ
れたことを特徴とする超音波振動を用いた発電装置。
(2) According to claim (1), the vibration transmission means is formed as a flexible cable, and the vibration transmission path is formed so as to be arbitrarily set. Device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006058125A (en) * 2004-08-19 2006-03-02 Fujitsu Ltd Frequency modulation tester for crystal oscillator and frequency modulation test method
US7565801B2 (en) 2005-06-06 2009-07-28 Caterpillar Japan Ltd. Swing drive device and work machine

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