JPH07170713A - 微小発電装置 - Google Patents
微小発電装置Info
- Publication number
- JPH07170713A JPH07170713A JP34366893A JP34366893A JPH07170713A JP H07170713 A JPH07170713 A JP H07170713A JP 34366893 A JP34366893 A JP 34366893A JP 34366893 A JP34366893 A JP 34366893A JP H07170713 A JPH07170713 A JP H07170713A
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- coil
- film
- fixed
- supplied
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】金属製パイプの内部や人体の内部など比較的長
い距離からの振動波エネルギにより発電できる微小発電
装置を得る。 【構成】ダイヤフラム２と、前記ダイヤフラムの一方の
面に結合され開口部を有する集音部材４と、前記ダイヤ
フラムの他方の面に固着され導電材料からなるパターン
を用いた略円筒状のコイル５と、前記円筒状のコイルの
中央部および外周部に非接触の状態で配置される膜状磁
石６と、一方端を前記膜状磁石に結合され他方端を基体
に固定されたヨーク７と、前記コイルからリード線によ
り接続された整流装置であるダイオード９と、前記整流
装置から接続され前記ダイヤフラムの振動により前記コ
イルに発生した電気量を蓄積する蓄電装置１０とを備え
た構成にしている。
い距離からの振動波エネルギにより発電できる微小発電
装置を得る。 【構成】ダイヤフラム２と、前記ダイヤフラムの一方の
面に結合され開口部を有する集音部材４と、前記ダイヤ
フラムの他方の面に固着され導電材料からなるパターン
を用いた略円筒状のコイル５と、前記円筒状のコイルの
中央部および外周部に非接触の状態で配置される膜状磁
石６と、一方端を前記膜状磁石に結合され他方端を基体
に固定されたヨーク７と、前記コイルからリード線によ
り接続された整流装置であるダイオード９と、前記整流
装置から接続され前記ダイヤフラムの振動により前記コ
イルに発生した電気量を蓄積する蓄電装置１０とを備え
た構成にしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流体の満されたパイプの
内部を点検しながら移動するマイクロマシンや人体の消
化管や血管あるいはリンパ管内を移動するマイクロマシ
ンに組み込まれる微小発電装置に関する。
内部を点検しながら移動するマイクロマシンや人体の消
化管や血管あるいはリンパ管内を移動するマイクロマシ
ンに組み込まれる微小発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、流体内を移動するマイクロマシン
の電源供給法としては、ケーブルを通して供電する方法
やマイクロマシンに電池を積載する方法、あるいはプロ
ペラをマイクロマシンに取付け、液体の流れによりこの
プロペラを回転させて発電する方法などが提案されい
る。また、ケーブルを使用しないで電気エネルギを供給
する方法としてマイクロ波送電や２個のトランスと高周
波を用いた無接触供電装置が知られている。
の電源供給法としては、ケーブルを通して供電する方法
やマイクロマシンに電池を積載する方法、あるいはプロ
ペラをマイクロマシンに取付け、液体の流れによりこの
プロペラを回転させて発電する方法などが提案されい
る。また、ケーブルを使用しないで電気エネルギを供給
する方法としてマイクロ波送電や２個のトランスと高周
波を用いた無接触供電装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のケー
ブルを使って電力を供給する方法では複雑に入り組んだ
パイプ配管や人体内を移動するマイクロマシンに適用し
た場合、ケーブル同士のからまり、ケーブルと管内壁と
の接触による駆動力の損失、移動距離の制限などの問題
がある。マイクロマシンに電池を積み込む方法では電池
の容量により作業時間が制限を受ける。また、プロペラ
とこれに連結された発電機をマイクロマシンに組み込む
方法では、液体の流れが停止すると、電力をマイクロマ
シンへ給電できないという問題があった。一方、従来か
ら知られているケーブルを使用しない電気エネルギーの
供給方法の一つであるマイクロ波送電の場合、金属製パ
イプの内部にマイクロ波が貫通できないため給電できな
い。また、人体に適用する場合、人体の組織を損傷する
恐れがあるという問題がある。トランスを用いる無接触
供電方法は２個のトランス間の距離がミリオーダ程度に
広くなると電気エネルギの伝達ができないという問題が
あった。そこで、本発明は金属製パイプの内部や人体の
内部など比較的長い距離からの振動波エネルギにより発
電できる微小発電装置を提供することを目的とする。
ブルを使って電力を供給する方法では複雑に入り組んだ
パイプ配管や人体内を移動するマイクロマシンに適用し
た場合、ケーブル同士のからまり、ケーブルと管内壁と
の接触による駆動力の損失、移動距離の制限などの問題
がある。マイクロマシンに電池を積み込む方法では電池
の容量により作業時間が制限を受ける。また、プロペラ
とこれに連結された発電機をマイクロマシンに組み込む
方法では、液体の流れが停止すると、電力をマイクロマ
シンへ給電できないという問題があった。一方、従来か
ら知られているケーブルを使用しない電気エネルギーの
供給方法の一つであるマイクロ波送電の場合、金属製パ
イプの内部にマイクロ波が貫通できないため給電できな
い。また、人体に適用する場合、人体の組織を損傷する
恐れがあるという問題がある。トランスを用いる無接触
供電方法は２個のトランス間の距離がミリオーダ程度に
広くなると電気エネルギの伝達ができないという問題が
あった。そこで、本発明は金属製パイプの内部や人体の
内部など比較的長い距離からの振動波エネルギにより発
電できる微小発電装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明はダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一方
の面に結合され開口部を有する集音部材と、前記ダイヤ
フラムの他方の面に固着され導電材料からなるパターン
を用いた略円筒状のコイルと、前記円筒状のコイルの中
央部および外周部に非接触の状態で配置される膜状磁石
と、一方端を前記膜状磁石に結合され他方端を基体に固
定されたヨークと、前記コイルからリード線により接続
された整流装置と、前記整流装置から接続され前記ダイ
ヤフラムの振動により前記コイルに発生した電気量を蓄
積する蓄電装置とを備えた構成にしている。
め、本発明はダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一方
の面に結合され開口部を有する集音部材と、前記ダイヤ
フラムの他方の面に固着され導電材料からなるパターン
を用いた略円筒状のコイルと、前記円筒状のコイルの中
央部および外周部に非接触の状態で配置される膜状磁石
と、一方端を前記膜状磁石に結合され他方端を基体に固
定されたヨークと、前記コイルからリード線により接続
された整流装置と、前記整流装置から接続され前記ダイ
ヤフラムの振動により前記コイルに発生した電気量を蓄
積する蓄電装置とを備えた構成にしている。
【０００５】
【作用】上記手段により、集音部材によって集められた
振動や音波、超音波がダイヤフラムに達して圧力変動が
生じる。圧力変動によりダイヤフラムが変位してこれの
表面にした形成されたコイルが変位する。これにより膜
状磁石からの磁束が変化するため、コイルに誘起電圧を
生じる。発生した誘起電圧を整流装置によって直流に変
換し、二次電池（蓄電池）や電気二重層を利用した大容
量コンデンサへ導くので、電気量がこれらの蓄電装置に
蓄積される。
振動や音波、超音波がダイヤフラムに達して圧力変動が
生じる。圧力変動によりダイヤフラムが変位してこれの
表面にした形成されたコイルが変位する。これにより膜
状磁石からの磁束が変化するため、コイルに誘起電圧を
生じる。発生した誘起電圧を整流装置によって直流に変
換し、二次電池（蓄電池）や電気二重層を利用した大容
量コンデンサへ導くので、電気量がこれらの蓄電装置に
蓄積される。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の実施例を示す微小発電装置の断面図
である。図において１は円筒状の基体、２は円板状のダ
イヤフラムで支持体３の一方端に固定されている。４は
ダイヤフラム２の表面に固定され中央部に穴のある集音
部材で、流体の振動や音波を効率的にダイヤフラム２へ
集めるために開口部を設けてダイヤフラム２と同心円状
に結合されている。５はダイヤフラム２の裏面に固着さ
れた円筒状のコイル、６はコイル５の内側および外側に
非接触に設けられ、それぞれ円板およびリングの形状を
した膜状磁石、７は膜状磁石６の磁路を形成するヨーク
である。８はコイル５の端子、９はコイル５に発生した
電気を整流する整流装置としてのダイオード、１０は電
気二重層コンデンサの蓄電装置である。ダイヤフラム４
は直径３ｍｍ、厚さ１００μｍの寸法をもつシリコンを
５０μｍの厚さまで異方性エッチングして作製した膜で
ある。コイル５は銅の薄膜を蒸着とフォトファブリケー
ションによって厚さ１０μｍ、幅５０μｍの銅パターン
５１を形成し、この表面にＳｉＯ2 の絶縁層５２をコー
ティングする工程を複数繰返して形成し、その後、各層
の銅パターン５１を接続して作製している。このコイル
５は端子８を介してリード線１１により整流装置として
のダイオード９に接続され、一方は電気二重層からなる
コンデンサの蓄電装置１０に、他の一方はスイッチ１２
を介して負荷１３に接続されている。膜状磁石６および
ヨーク７は一体成形されたものである。すなわち、高透
磁率で軟質磁性を有するＮｉ−Ｆｅ合金からなる円板状
のヨーク７にスパッタ法によって膜厚４０μｍの（Ｄ
ｙ、Ｎｄ）−Ｆｅ−Ｂからなる膜状磁石６を均一に形成
し、上部ヨーク７１としてさらにその上部に４０μｍの
Ｎｉ−Ｆｅ合金膜をスパッタ法により形成した後、エッ
チングによりリング溝７３を作製したものである。７２
は下部ヨークである。磁束の還流を十分に行うために、
コイル５をヨーク７で内側と外側から挟んだ構造とし、
膜状磁石の着磁方向を内側と外側では逆方向にしてい
る。いま、本発明の微小発電装置を水中に浸漬し、図示
しない超音波発生装置から超音波を発射すると、集音部
材４でこれを受けてダイヤフラム２が振動する。そうす
ると、ダイヤフラム２の裏面に固着されたコイル５が変
位する。コイル５は膜状磁石６の磁束を切るので、コイ
ル５に電圧が誘起される。発生した電圧は端子８からリ
ード線１１をとおりダイオード９に流れて整流され蓄電
装置１０に蓄積される。蓄積された電気量を負荷１３
（マイクロ電磁モータ）に通電することにより、マイク
ロ電磁モータを回転させることができる。また、発電は
超音波だけでなく流体圧力の変動、音波ノイズ、外部振
動などによっても行われる。なお、本実施例では蓄電装
置として電気二重層コンデンサを使用したが、Ｎｉ−Ｃ
ｄ電池、Ｎｉ−水素電池、リチウム２次電池などの蓄電
池を蓄電装置に使用しても本実施例と同様な結果が得ら
れる。ヨークについては、コイル内側のみに配置しても
発電を行うことができる。このように本発明の微小発電
装置を流体内を移動するマイクロマシンに組み込むこと
により、ケーブルを使用せずに外部からマイクロマシン
へ電気エネルギを供給することができ、外部から音波を
照射している限り、動作時間や移動距離の制限を受けな
いマイクロマシンが可能となる。あるいはまたプロペラ
を用いて発電を行う方法のように流体が流れていないと
発電できないという問題もなく、流体が静止していても
発電が可能である。また、人体や動物の体内に挿入した
場合は、超音波プローブを用いて位置の特定を行いなが
ら、照射された超音波を利用してマイクロマシンへの電
気エネルギも供給できる。
る。図１は本発明の実施例を示す微小発電装置の断面図
である。図において１は円筒状の基体、２は円板状のダ
イヤフラムで支持体３の一方端に固定されている。４は
ダイヤフラム２の表面に固定され中央部に穴のある集音
部材で、流体の振動や音波を効率的にダイヤフラム２へ
集めるために開口部を設けてダイヤフラム２と同心円状
に結合されている。５はダイヤフラム２の裏面に固着さ
れた円筒状のコイル、６はコイル５の内側および外側に
非接触に設けられ、それぞれ円板およびリングの形状を
した膜状磁石、７は膜状磁石６の磁路を形成するヨーク
である。８はコイル５の端子、９はコイル５に発生した
電気を整流する整流装置としてのダイオード、１０は電
気二重層コンデンサの蓄電装置である。ダイヤフラム４
は直径３ｍｍ、厚さ１００μｍの寸法をもつシリコンを
５０μｍの厚さまで異方性エッチングして作製した膜で
ある。コイル５は銅の薄膜を蒸着とフォトファブリケー
ションによって厚さ１０μｍ、幅５０μｍの銅パターン
５１を形成し、この表面にＳｉＯ2 の絶縁層５２をコー
ティングする工程を複数繰返して形成し、その後、各層
の銅パターン５１を接続して作製している。このコイル
５は端子８を介してリード線１１により整流装置として
のダイオード９に接続され、一方は電気二重層からなる
コンデンサの蓄電装置１０に、他の一方はスイッチ１２
を介して負荷１３に接続されている。膜状磁石６および
ヨーク７は一体成形されたものである。すなわち、高透
磁率で軟質磁性を有するＮｉ−Ｆｅ合金からなる円板状
のヨーク７にスパッタ法によって膜厚４０μｍの（Ｄ
ｙ、Ｎｄ）−Ｆｅ−Ｂからなる膜状磁石６を均一に形成
し、上部ヨーク７１としてさらにその上部に４０μｍの
Ｎｉ−Ｆｅ合金膜をスパッタ法により形成した後、エッ
チングによりリング溝７３を作製したものである。７２
は下部ヨークである。磁束の還流を十分に行うために、
コイル５をヨーク７で内側と外側から挟んだ構造とし、
膜状磁石の着磁方向を内側と外側では逆方向にしてい
る。いま、本発明の微小発電装置を水中に浸漬し、図示
しない超音波発生装置から超音波を発射すると、集音部
材４でこれを受けてダイヤフラム２が振動する。そうす
ると、ダイヤフラム２の裏面に固着されたコイル５が変
位する。コイル５は膜状磁石６の磁束を切るので、コイ
ル５に電圧が誘起される。発生した電圧は端子８からリ
ード線１１をとおりダイオード９に流れて整流され蓄電
装置１０に蓄積される。蓄積された電気量を負荷１３
（マイクロ電磁モータ）に通電することにより、マイク
ロ電磁モータを回転させることができる。また、発電は
超音波だけでなく流体圧力の変動、音波ノイズ、外部振
動などによっても行われる。なお、本実施例では蓄電装
置として電気二重層コンデンサを使用したが、Ｎｉ−Ｃ
ｄ電池、Ｎｉ−水素電池、リチウム２次電池などの蓄電
池を蓄電装置に使用しても本実施例と同様な結果が得ら
れる。ヨークについては、コイル内側のみに配置しても
発電を行うことができる。このように本発明の微小発電
装置を流体内を移動するマイクロマシンに組み込むこと
により、ケーブルを使用せずに外部からマイクロマシン
へ電気エネルギを供給することができ、外部から音波を
照射している限り、動作時間や移動距離の制限を受けな
いマイクロマシンが可能となる。あるいはまたプロペラ
を用いて発電を行う方法のように流体が流れていないと
発電できないという問題もなく、流体が静止していても
発電が可能である。また、人体や動物の体内に挿入した
場合は、超音波プローブを用いて位置の特定を行いなが
ら、照射された超音波を利用してマイクロマシンへの電
気エネルギも供給できる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、外部
から超音波、流体圧力の変動、音波ノイズなどを受けて
ダイヤフラムが振動することにより発電・蓄電されるの
で、金属製パイプの内部や人体の内部など比較的長い距
離を非接触で電気エネルギを供給できる微小発電装置を
提供できる効果がある。
から超音波、流体圧力の変動、音波ノイズなどを受けて
ダイヤフラムが振動することにより発電・蓄電されるの
で、金属製パイプの内部や人体の内部など比較的長い距
離を非接触で電気エネルギを供給できる微小発電装置を
提供できる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
１：基体 ２：ダイヤフラム ３：支持体 ４：集音部材 ５：コイル ５１：銅パターン ５２：絶縁膜 ６：膜状磁石 ７：ヨーク ７１：上部ヨーク ７２：下部ヨーク ７３：リング溝 ８：端子 ９：ダイオード １０：蓄電装置 １１：リード線 １２：スイッチ １３：負荷
Claims (1)
- 【請求項１】ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一方
の面に結合され開口部を有する集音部材と、前記ダイヤ
フラムの他方の面に固着され導電材料からなるパターン
を用いた略円筒状のコイルと、前記円筒状のコイルの中
央部および外周部に非接触の状態で配置される膜状磁石
と、一方端を前記膜状磁石に結合され他方端を基体に固
定されたヨークと、前記コイルからリード線により接続
された整流装置と、前記整流装置から接続され前記ダイ
ヤフラムの振動により前記コイルに発生した電気量を蓄
積する蓄電装置とを備えたことを特徴とする微小発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34366893A JPH07170713A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 微小発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34366893A JPH07170713A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 微小発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07170713A true JPH07170713A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18363321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34366893A Pending JPH07170713A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 微小発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07170713A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100217071B1 (ko) * | 1996-10-29 | 1999-10-01 | 정몽규 | 상하 진동 발전용 교류 발전기 |
| JP2005057820A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Chubu Electric Power Co Inc | 音及び振動エネルギーの利用方法、音及び振動エネルギーを利用した発電装置、吸音装置及び音響・振動源の探査装置 |
| JP2006318222A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Tokiko Techno Kk | 圧力制御装置 |
| JP2009528009A (ja) * | 2006-02-22 | 2009-07-30 | パーペトゥーム、リミテッド | 機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換する電気機械変換器 |
| WO2011079486A1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | Siemens Aktiegesellschaft | Electromagnetic energy harvesting device |
| CN105915020A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-31 | 徐州医学院 | 一种植入式医疗设备充电装置 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP34366893A patent/JPH07170713A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100217071B1 (ko) * | 1996-10-29 | 1999-10-01 | 정몽규 | 상하 진동 발전용 교류 발전기 |
| JP2005057820A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Chubu Electric Power Co Inc | 音及び振動エネルギーの利用方法、音及び振動エネルギーを利用した発電装置、吸音装置及び音響・振動源の探査装置 |
| JP4633342B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2011-02-16 | 中部電力株式会社 | 音エネルギーを利用した発電装置 |
| JP2006318222A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Tokiko Techno Kk | 圧力制御装置 |
| JP2009528009A (ja) * | 2006-02-22 | 2009-07-30 | パーペトゥーム、リミテッド | 機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換する電気機械変換器 |
| WO2011079486A1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | Siemens Aktiegesellschaft | Electromagnetic energy harvesting device |
| CN105915020A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-31 | 徐州医学院 | 一种植入式医疗设备充电装置 |
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