JPH08140369A

JPH08140369A - 発電装置

Info

Publication number: JPH08140369A
Application number: JP6298820A
Authority: JP
Inventors: Morihito Nakada; 守人中田
Original assignee: Toyo Kako Co Ltd
Current assignee: Toyo Kako Co Ltd
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1996-05-31
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JP3448118B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コンパクト化において多量の電力が得られる
圧電素子を利用した発電装置を提供する。【構成】無機または有機の強誘電物質をエレクトレッ
トすることにより一面にプラス電極を他面にマイナス電
極を形成した板状の圧電素子を、極性が同方向となるよ
うに面合わせにおいて配列するとともに、電気的に直列
に接続した発電体と、圧電素子を打撃する幾つかのハン
マーを同時に同方向に往復運動させるように配列し、且
つ、各隣接する圧電素子の間においては、その両圧電素
子をその間のハンマーが往復において交互に打撃するよ
うに構成した打撃体とからなる。【効果】圧電素子の配列において電気的に直列に接続
したから、圧電素子の数に比例して多量の電力が得られ
る。また、圧電素子の配列を放射状や棚状にするという
ように、密の配列にすることによりコンパクト化を図る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧電素子を利用した
発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】簡便に電源を得る方法として電池を用い
るときには、それに寿命があり、太陽電池を用いるとき
には、コスト高となる等の問題があることから、圧電素
子を振動させると、それに起電力が発生することを利用
した発電装置が提案されている（特開昭５２−９３８８
号公報、特公昭５６−５０４３２号公報等）。

【０００３】従来のこの種の発電装置は、機械的にまた
は音により圧電素子を振動させるもので、機械的に振動
を与える場合には、ハンマーや移動体が用いられる。ま
た、圧電素子については、多くの場合、それを板状に形
成し、その一面にプラス電極を、他面にマイナス電極を
設けたもので、それに振動を与えて反復荷重を掛ける
と、両電極間に交番電圧が発生するので、その間から電
気出力を得るものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】圧電素子を利用した発
電装置は、主に携帯用の発電機として、あるいは、腕時
計や歯科医療機器の電力を得る手段として使用されるた
めに、コンパクト化が要求されるが、コンパクトにおい
て限られた圧電素子から得られる電力は微小であるため
に、従来、このことが利用を制約する要因となってい
た。

【０００５】また、出力される電力は、原則的に圧電素
子に反復荷重を与える量に比例的に得られるために、従
来の場合であると、前記特公昭５６−５０４３２号に見
られるように、ばねにエネルギーを蓄積し、蓄積したエ
ネルギーにより強力に打撃力を得る等の手段が取られる
が、このようにすると、構造が非常に複雑となるという
問題がある。

【０００６】この発明は、上記のような実情に鑑みて、
コンパクト化において多量の電力が得られる圧電素子を
利用した発電装置を提供することを目的とした。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、無機または有機の強誘電物質をエレ
クトレットすることにより一面にプラス電極を他面にマ
イナス電極を形成した板状の圧電素子を、極性が同方向
となるように面合わせにおいて配列するとともに、電気
的に直列に接続した発電体と、圧電素子を打撃する幾つ
かのハンマーを同時に同方向に往復運動させるように配
列し、且つ、各隣接する圧電素子の間においては、その
両圧電素子をその間のハンマーが往復において交互に打
撃するように構成した打撃体とからなる発電装置を構成
した。

【０００８】発電体において、圧電素子の配列が放射状
であり、打撃体においては、圧電素子の放射配列の中心
を中心として角度回転するように支軸に筒体を嵌め、筒
体にハンマーを放射状に突設してあることもある。ま
た、この場合に、打撃体の駆動装置として、筒体を螺旋
雌形に形状し、ペタルに筒体に螺合する螺旋雄形の心棒
を形成し、且つ、筒体の下端部にペタルの押し下げに反
発してそれを押し上げるばねを内装して、目的を達成す
ることもできる。

【０００９】発電体において、圧電素子の配列が上下段
々の棚状であり、打撃体においては、縦の支持棒に各ハ
ンマーを上下揺動可能に軸支し、各ハンマーの基端を上
下動の駆動棒にピン連結してあることもある。また、こ
の場合に、発電体の圧電素子の配列棚が複数において配
列してあると、さらに目的達成に有効である。

【００１０】

【作用】発電装置を上記のように構成したから、圧電
素子の配列において電気的に直列に接続したから、圧電
素子の数に比例して多量の電力が得られる。また、圧電
素子の配列を放射状や棚状にするというように、密の配
列にすることによりコンパクト化を図ることができる。

【００１１】なお、圧電素子の高分子強誘電体の材質と
しては、、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデ
ンとＰＺＴ（チタン酸−ジルコン酸鉛））粉末との混合
物、エポキシ樹脂とＰＺＴ粉末との混合物等を挙げるこ
とができる。また、電極の材質としては、アルミ箔、銅
箔、カーボン導電塗料、銀導電塗料等を挙げることがで
きる。

【００１２】

【実施例】次に、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１３】図１および図２は、一実施例を示したもの
で、その発電装置は、多数の圧電素子５，５，・・が直
列に接続された発電体Ａと、各圧電素子５，５，・・を
同時に打撃する多数のハンマー７，７，・・を備えた打
撃体Ｂとの組合せからなっている。打撃において回転式
と言えるもので、平板状の台４の上に、打撃体Ｂを回転
させる支軸６が立設されている。

【００１４】発電体Ａは平板状の台４の周縁部に板状の
圧電素子５，５，・・を支軸６を中心に等角度の方位に
おいて放射方向に向けて立設したもので、その圧電素子
５については、図６に示すように、無機や有機の強有電
物質の平板３の一面にプラス電極１を、他面にマイナス
電極２を形成してある。そして、エレクトレットした各
圧電素子５，５，・・が極性を同一周方向に向けること
により、電線や金属箔等の導電体８で直列に接続され、
１ケ所から出力線８ａ，８ｂが引き出されている。

【００１５】打撃体Ｂは、支軸６に嵌まる筒体１０に等
角度の方位において放射状にハンマー７，７，・・を突
設したもので、圧電素子５，５，・・とハンマー７，
７，・・とは同一個数となっている。ハンマー７の先端
部が球状であって、隣接する各圧電素子５，５の間にそ
の球体が位置しているので、打撃体Ｂが一定の角度で往
復角度回転すると、各球体が両圧電素子５，５，・・を
交互に打撃する。

【００１６】この場合、各圧電素子５，５，・・におい
ては、打撃が同一極性を有する電極１または２に交互に
なされることにより交番電力が得られる。なお、打撃体
Ｂの駆動装置については、この実施例において図示を省
略するが、例えば、風車や水車、或いは人力等を利用す
ることができる。人力によるときには、次の図３に記す
ような駆動装置とすることもできる。

【００１７】同図に示す駆動装置Ｄは、ペタル形式とも
言えるもので、台４の中心に支軸６を立設し、加圧ペタ
ル１１の押圧力と、それに反発するばね１４により、支
軸６を中心に打撃体Ｂが往復角度回転するようになって
いる。

【００１８】支軸６は、下端が膨出しそれよりも上が細
く形成され、下端部にベアリング１２を回転可能に嵌
め、ベアリング１２の上に打撃体Ｂの中心としての螺旋
雌形の筒体１０を一体に取り付け、支軸６の細い部分に
ばね１４を装着し、加圧ペタル１１には、螺旋雌形の筒
体１０と螺合する螺旋雄形の心棒１６が形成されてい
る。また、この心棒１６を支軸６に嵌まる筒形に形成す
ることにより、支軸６に支持させてある。１７は、加圧
ペタル１１の回転止めを示している。

【００１９】上記の駆動装置Ｄは、打撃体Ｂとの組合せ
によるもので、加圧ペタル１１をばね１４の弾力に抗し
て押し下げると、雌雄螺旋の摺動により打撃体Ｂが一方
向に角度回転し、押圧を解除すると、ばね１４の弾力で
加圧ペタル１１が上昇することにより、同じく雌雄螺旋
の摺動により打撃体Ｂが逆方向に角度回転する。なお、
加圧ペダル１１を手で押し下げる使用形態とするときに
は、手で回転を止め得るので、回転止め１７は必ずしも
要しない。

【００２０】図４は、発電装置の他の例を示したもの
で、発電体Ａについては、台４の一端に板状のフレーム
２１を立設しフレーム２１に複数個の圧電素子５，５，
・・を極性を同方向に棚状に上下段々に突設し、導電体
８をフレーム２１の表裏に反転させ、上端に出力線８
ａ，８ｂが引き出されている。

【００２１】打撃体Ｂについては、発電体Ａの前方にお
いて台４に支持棒２２を立設し、それに支点２４を持た
せてハンマー７，７，・・を上下揺動可能に軸支し、各
ハンマー７，７，・・の基端を駆動棒２３にピン連結し
てある。そこで、駆動棒２３を上下運動させると、各ハ
ンマー７，７，・・の球体が上下運動して上下の圧電素
子５，５を交互に打撃する。

【００２２】図５の場合であると、前記実施例の発電装
置を左右対において配置した態様を有するもので、駆動
棒２３が一列のハンマー７，７，・・と、他列のハンマ
ー７，７，・・とに兼用されている。また、導電体８が
一列の圧電素子５，５，・・と他方列の圧電素子５，
５，・・とに亘って直列に接続されているので、その両
列において極性を上下逆にしてある。

【００２３】上記各実施例においては、ハンマー７を棒
状部材の先端に球体を取り付けた構造として説明した
が、打撃に適する構造であれば、その構造を特に問うも
のではなく、例えば、板材の先端に円柱状の打撃部分を
形成しても良い。また、強靭にして弾性変形しやすく、
例えば、グラスファイバー等の強化プラスチックにより
形成することが望ましい。

【００２４】なお、圧電素子を振動させるために、それ
が共振する音波を利用することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧電素子の配列において電気的に直列に接続したか
ら、圧電素子の数に比例して多量の電力が得られ、圧電
素子やハンマーを多数配列することにより所望の電力が
得られるために、圧電素子を利用した発電装置の用途を
有効に拡大することができる。しかも、圧電素子の配列
を放射状や棚状にするというように、密の配列にするこ
とによりコンパクト化を図ることができるので、各種機
器への組込みが容易となる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】発電装置の主要部を示す平面図である。

【図２】同発電装置の正面図である。

【図３】類例の発電装置における駆動装置の断面図であ
る。

【図４】他の発電装置の主要部を示す縦断面図である。

【図５】類例の発電装置の主要部を示す縦断面図ある。

【図６】圧電素子の断面図である。

【符号の説明】

Ａ発電体Ｂ打撃体Ｄ駆動装置１プラス電極２マイナス電極５圧電素子６支軸１０筒体１１ペダル１４ばね１６心棒２６駆動棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機または有機の強誘電物質をエレクト
レットすることにより一面にプラス電極を他面にマイナ
ス電極を形成した板状の圧電素子を、極性が同方向とな
るように面合わせにおいて配列するとともに、電気的に
直列に接続した発電体と、圧電素子を打撃する幾つかの
ハンマーを同時に同方向に往復運動させるように配列
し、且つ、各隣接する圧電素子の間においては、その両
圧電素子をその間のハンマーが往復において交互に打撃
するように構成した打撃体とからなることを特徴とする
発電装置。
【請求項２】発電体において、圧電素子の配列が放射
状であり、打撃体においては、圧電素子の放射配列の中
心を中心として角度回転するように支軸に筒体を嵌め、
筒体にハンマーを放射状に突設してあることを特徴とす
る請求項１記載の発電装置。
【請求項３】打撃体の駆動装置として、筒体を螺旋雌
形に形状し、ペタルに筒体に螺合する螺旋雄形の心棒を
形成し、且つ、筒体の下端部にペタルの押し下げに反発
してそれを押し上げるばねを内装してあることを特徴と
する請求項２記載の発電装置。
【請求項４】発電体において、圧電素子の配列が上下
段々の棚状であり、打撃体においては、縦の支持棒に各
ハンマーを上下揺動可能に軸支し、各ハンマーの基端を
上下動の駆動棒にピン連結してあることを特徴とする請
求項１記載の発電装置。
【請求項５】発電体の圧電素子の配列棚が複数におい
て配列されていることを特徴とする請求項４記載の発電
装置。