JPH11252944A

JPH11252944A - 発電装置及び電子機器

Info

Publication number: JPH11252944A
Application number: JP10052468A
Authority: JP
Inventors: Makoto Furuhata; 誠古畑; Taiji Hashimoto; 泰治橋本; Tsukasa Funasaka; 司舩坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JP3539185B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体等の摩擦や摩耗による劣化が無く、制
御が容易な発電装置及びこの発電装置を備えた電子機器
を提供する。【解決手段】圧電体１１０と、前記圧電体を支持する
支持手段１３０と、前記支持手段に支持された前記圧電
体を振動させる加振手段１２０とを備え、前記加振手段
が、媒体を前記圧電体にパルス状に与えて前記圧電体を
振動させ、振動中の前記圧電体で発生した電力を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体を加振して
発電を行う発電装置及びこの発電装置を備えた電子機器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電体を加振して発電を行う発電装置と
しては、従来より以下のような種々の装置が提案されて
いる。例えばハンマを片持ち梁構造のバイモルフ型の圧
電体に衝突させ、圧電体を振動させて発電を行う発電装
置（特開平９−２３３８６２号公報参照）、錘を片持ち
梁構造のバイモルフ型の圧電体に衝突させ、圧電体を振
動させて発電を行う発電装置（実開平６−７６８９４号
公報参照）、流体を圧電体が付いた羽根に衝突させ、圧
電体を振動させて発電を行う発電装置（特開昭６０−５
０１２３８号公報参照）、音を圧電体に衝突させ、圧電
体を振動させて発電を行う発電装置（特開昭６２−２９
７７７９号公報参照）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したハンマや錘を
圧電体に衝突させる方式の発電装置では、ハンマや錘と
圧電体が直接接触するので、ハンマ、錘及び圧電体が摩
擦や摩耗により劣化するという問題がある。

【０００４】また、流体を圧電体に衝突させる方式の発
電装置では、流体が励起する周波数と圧電体が付いた羽
根の固有周波数が一致したときに、励振が最大となって
発電効率が最大となるが、これらの周波数を一致させる
には流体の流れ方を常に一定にしなければならず、その
制御が困難であるという問題がある。さらに、圧電体が
付いた羽根は複数の固有周波数を持つため、１つの電極
構造では電荷の相殺が起こるという問題がある。

【０００５】また、音を圧電体に衝突させる方式の発電
装置では、上記摩擦や摩耗による劣化の問題はなく、音
の周波数と圧電体の固有周波数が一致したときに、励振
が最大となって発電効率が最大となるが、音の周波数が
少しでもずれると発電効率が大幅に落ちるので、その制
御が困難であるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、上記課題を解消して、圧
電体等の摩擦や摩耗による劣化が無く、制御が容易な発
電装置及びこの発電装置を備えた電子機器を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧電
体と、前記圧電体を支持する支持手段と、前記支持手段
に支持された前記圧電体を振動させる加振手段とを備
え、振動中の前記圧電体で発生した電力を出力する発電
装置において、前記加振手段が、媒体を前記圧電体にパ
ルス状に与えて前記圧電体を振動させることを特徴とす
る発電装置である。

【０００８】この請求項１の発明では、加振手段からの
媒体を介して圧電体に力を加え、圧電体を加振手段とは
非接触相互作用により振動させるように構成している。
さらに、圧電体にはパルス状に力を加え、圧電体をパル
ス毎に減衰振動を繰り返すように構成している。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、前記媒体が、気体である発電装置である。

【００１０】この請求項２の発明では、気体により圧電
体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構
成している。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１の構成におい
て、前記媒体が、液体である発電装置である。

【００１２】この請求項３の発明では、液体により圧電
体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構
成している。

【００１３】請求項４の発明は、請求項２又は３の構成
において、前記加振手段が、前記媒体を内部に収容する
シリンダと、前記シリンダの内部に挿入され、前記パル
スの周期で往復移動するピストンとを備え、前記ピスト
ンを往復移動させることにより前記シリンダの内部に収
容されている前記媒体を前記圧電体に与える発電装置で
ある。

【００１４】この請求項４の発明では、気体又は液体を
シリンダ内に収容してピストンの圧力により圧電体にパ
ルス状に噴出し、圧電体にパルス状に力を加えて圧電体
を振動させるように構成している。

【００１５】請求項５の発明は、請求項４の構成におい
て、前記シリンダに少なくとも２つの弁を設け、前記ピ
ストンの往復移動により、一方の前記弁を開け、他方の
前記弁を閉じて前記媒体を前記シリンダの内部に吸入す
る動作と、前記一方の弁を閉じ、前記他方の弁を開けて
前記媒体を排出する動作を繰り返す発電装置である。こ
の請求項５の発明では、ピストンの圧力を利用した弁の
開閉により、気体をシリンダ内に収容し、また気体を圧
電体に噴出するように構成している。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１の構成におい
て、前記媒体が、少なくとも２種類の化学物質を反応さ
せて生成される化学反応生成物である発電装置である。

【００１７】この請求項６の発明では、化学反応生成物
により圧電体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させ
るように構成している。

【００１８】請求項７の発明は、請求項６の構成におい
て、前記加振手段が、前記各化学物質を内部にそれぞれ
収容する第１シリンダと、前記各第１シリンダの内部に
挿入され、前記パルスの周期で往復移動するピストン
と、前記各第１シリンダに連結されている第２シリンダ
とを備え、前記ピストンを往復移動させることにより前
記各第１シリンダの内部に収容されている前記各化学物
質を前記第２シリンダの内部で反応させ、前記化学反応
生成物を前記圧電体に与える発電装置である。

【００１９】この請求項７の発明では、各化学物質をシ
リンダ内にそれぞれ収容し、ピストンの圧力により一旦
別のシリンダに送って化学反応させ、得られる化学反応
生成物を圧電体にパルス状に噴出し、圧電体にパルス状
に力を加えて圧電体を振動させるように構成している。

【００２０】請求項８の発明は、請求項１の構成におい
て、前記媒体が、磁界である発電装置である。

【００２１】この請求項８の発明では、磁界により圧電
体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構
成している。

【００２２】請求項９の発明は、請求項８の構成におい
て、前記加振手段が、前記圧電体に取り付けられ、磁界
を発生する第１磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段
に前記パルスの周期で接近・離隔可能な磁界を発生する
第２磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段と第２磁界
発生手段の間に配置され、前記第２磁界発生手段の離隔
中は前記第２磁界発生手段の磁界を遮蔽する磁界遮蔽手
段とを備え、前記第２磁界発生手段の接近中に前記第２
磁界発生手段の磁界を前記第１磁界発生手段に与える発
電装置である。

【００２３】この請求項９の発明では、２つの磁石に間
で生じる磁界による力を利用しており、第２磁界発生手
段が圧電体に一体化された第１磁界発生手段に近づいた
ときに磁界を第１磁界発生手段へ透過させ、第２磁界発
生手段が第１磁界発生手段から遠ざかったときは磁界を
遮蔽して、第１磁界発生手段にパルス状に力を加えて圧
電体を振動させるように構成している。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項８の構成にお
いて、前記加振手段が、前記圧電体に取り付けられ、磁
界を発生する第１磁界発生手段と、磁界を発生する第２
磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段と第２磁界発生
手段の間に配置され、前記第２磁界発生手段の磁界を前
記パルスの周期で透過・遮蔽させる磁界透過・遮蔽手段
とを備え、前記磁界透過・遮蔽手段を透過した前記第２
磁界発生手段の磁界を前記第１磁界発生手段に与える発
電装置である。

【００２５】この請求項１０の発明では、２つの磁石に
間で生じる磁界による力を利用しており、磁界透過・遮
蔽手段の透過部が第２磁界発生手段と圧電体に一体化さ
れた第１磁界発生手段に近づいたときに磁界を透過さ
せ、磁界透過・遮蔽手段の遮蔽部が第１磁界発生手段と
第２磁界発生手段から遠ざかったときは磁界を遮蔽し
て、第１磁界発生手段にパルス状に力を加えて圧電体を
振動させるように構成している。

【００２６】請求項１１の発明は、請求項８の構成にお
いて、前記加振手段が、前記圧電体に取り付けられ、電
流を通す導電体と、磁界を発生する磁界発生手段と、前
記磁界発生手段を前記パルスの周期で作動させる回路手
段とを備え、前記回路手段を動作させることにより前記
磁界発生手段を作動させて磁界を前記導電体に与える発
電装置である。

【００２７】この請求項１１の発明では、磁界発生手段
と圧電体に一体化された導電体との間で生じる電磁誘導
による力を利用しており、回路手段により磁界発生手段
をパルスの周期で作動させ、導電体にパルス状に力を加
えて圧電体を振動させるように構成している。

【００２８】請求項１２の発明は、請求項１の構成にお
いて、前記媒体が、光である発電装置である。

【００２９】この請求項１２の発明では、光により圧電
体にパルス状に力を加えて圧電体を振動させるように構
成している。

【００３０】請求項１３の発明は、請求項１２の構成に
おいて、前記圧電体が、光歪圧電体である発電装置であ
る。

【００３１】この請求項１３の発明では、光を照射され
ることにより変位する光歪圧電体にパルス状に力を加え
て圧電体を振動させるように構成している。

【００３２】請求項１４の発明は、請求項１２又は１３
の構成において、前記加振手段が、光を発生する光発生
手段と、前記光発生手段を前記パルスの周期で点滅させ
る回路手段とを備え、前記回路手段を動作させることに
より前記光発生手段を点滅させて光を前記圧電体に与え
る発電装置である。

【００３３】この請求項１４の発明では、回路手段によ
り光発生手段をパルスの周期で点滅させ、圧電体にパル
ス状に力を加えて圧電体を振動させるように構成してい
る。請求項１５の発明は、請求項１２又は１３の構成に
おいて、前記加振手段が、光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の光を前記パルスの周期で透過・遮蔽さ
せる光透過・遮蔽手段とを備え、前記光透過・遮蔽手段
を透過した前記光発生手段の光を前記圧電体に与える発
電装置である。

【００３４】この請求項１５の発明では、回路手段によ
り光発生手段を点灯させておき、光透過・遮蔽手段の透
過部が光発生手段に近づいたときに光を透過させ、光透
過・遮蔽手段の遮蔽部が光発生手段から遠ざかったとき
は光を遮蔽して、圧電体にパルス状に力を加えて圧電体
を振動させるように構成している。

【００３５】請求項１６の発明は、請求項１〜１５のい
ずれかの構成において、前記パルスとパルスの間隔が、
前記圧電体の振動終了時間以上である発電装置である。

【００３６】この請求項１６の発明では、圧電体の１回
の振動が完全に終了した後に次の力が圧電体に加わるよ
うに構成している。

【００３７】請求項１７の発明は、請求項１〜１６のい
ずれかの構成において、前記パルスの幅が、前記圧電体
の振動周期の１／４以下である発電装置である。

【００３８】この請求項１７の発明では、圧電体に加え
る力が圧電体の振動の立ち上がりを越えないように構成
している。

【００３９】請求項１８の発明は、請求項１〜１７のい
ずれかの構成において、発電装置を備えた電子機器であ
る。

【００４０】この請求項１８の発明では、電子機器の駆
動源として発電装置を備えている。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００４２】図１は、本発明の発電装置の実施形態を示
す概略構成図である。

【００４３】この発電装置１は、ケース２内に収納され
た発電系１００、駆動系１６０及び蓄電系１８０で大略
構成されている。尚、図では蓄電系１８０はケース２の
外部に配置されているが、通常は駆動系１６０と重なる
ように配置されている。

【００４４】発電系１００は、振動して交流電流を発生
する圧電体１１０、圧電体１１０を加振する加振手段１
２０及び圧電体１１０を支持する支持手段１３０で構成
されている。

【００４５】圧電体１１０は、円盤形状のバイモルフ型
に形成されており、蓄電系１８０に接続されている中間
電極１１１、中間電極１１１の表裏面に接着されている
２枚の圧電板１１２、１１３、各圧電板１１２、１１３
の表面に成膜されている電極１１４、１１５を備えてい
る。加振手段１２０は、圧電体１１０を振動させるため
の媒体を圧電体１１０にパルス状に与える媒体付与手段
１２１及び駆動系１６０からの駆動力の伝達のための駆
動力伝達手段１２２を備えている。支持手段１３０は、
圧電体１１０の外周端を支持する支持部１３１及び支持
部１３１を固定する固定部１３２を備えている。尚、図
では圧電体１１０を円盤形状としているが、特に限定さ
れるものではなく、盤状であれば例えば細長い楕円形状
や、さらには棒状としても良く、後者の場合には圧電体
１１０を両端支持梁構造、あるいは片持ち梁構造とす
る。この片持ち梁構造の場合は、加振手段１２０は自由
端側に配置される。

【００４６】ここで、上述したように、この発電装置１
は、加振手段１２０が媒体を圧電体１１０にパルス状に
与えて発電させる点に特徴があるので、以下で図２及び
図３を参照してパルスについて説明する。

【００４７】図２は、圧電体１１０を振動させたときの
振幅（Ａ）と時間（ｔ）との関係の一例を示す波形図で
ある。

【００４８】この振動波形は、加振手段１２０により媒
体を１パルスだけ圧電体１１０の中央部に与えて圧電体
１１０を振動させたときの波形である。図からも明らか
なように、圧電体１１０の振幅は、時間の経過に伴って
減衰し、圧電体１１０の材質や固定方法で決まるＱ値に
よって変わるが、略２０波程度で収束する。従って、圧
電体１１０をパルス状に与えられる媒体で効率良く振動
させるには、上記減衰振動の減衰時間ｔ_Eと周期Ｃを考
慮する必要がある。

【００４９】以上のことから、次のパルスを与えるタイ
ミングを、上記減衰振動が完全に収束した後とし、また
パルスを与える時間を、上記減衰振動の波形が立ち上が
ってから立ち下がる前、即ちピークに達する前までとす
ることにより、圧電体１１０の振動ロスを無くして振動
効率を高めることができる。従って、図３に示すよう
に、パルスとパルスの間隔（インターバル）Ｔは、上記
減衰振動の減衰時間ｔ_E以上とすることが望ましく、ま
たパルスの幅ｂは、上記減衰振動の周期Ｃの１／４以下
とすることが望ましい。

【００５０】また、上記パルスの波形としては、連続的
な正弦波ではなく、間欠的ないわゆる非正弦波であれば
良く、例えば図３（Ａ）に示す方形波、同図（Ｂ）に示
す三角波、同図（Ｃ）に示す丸みを帯びた方形波、同図
（Ｄ）に示す鋸波、同図（Ｅ）に示すトリガ波、同図
（Ｆ）に示す微分波を使用することができる。

【００５１】駆動系１６０は、ケース２の振動等により
ケース２の内部で回転する回転錘１６１及び回転錘１６
１の回転を増速して加振手段１２０に伝達する輪列１６
２で構成されている。

【００５２】回転錘１６１は、半円形状に形成され、円
形としたときの中心を回転中心とした回転軸１６１ａを
備えている。輪列１６２は、回転錘１６１と同軸上で回
転する回転錘車１６２ａ、回転錘車１６２ａとかみ合っ
て回転する第１中間車１６２ｂ、加振手段１２０の駆動
力伝達手段１２２と係合して第１中間車１６２ｂと同軸
上で回転する第２中間車１６２ｃを備えている。

【００５３】ここで、上述したように、媒体の圧電体１
１０への付与間隔、即ちパルスとパルスの間隔（インタ
ーバル）Ｔは、振動効率の点から圧電体１１０の減衰振
動の減衰時間ｔ_E以上にする必要がある。ところが、回
転錘１６１がある速度以上の高速で回転したときは、上
記インターバルＴが減衰時間ｔ_E以下になって振動効率
が低下してしまうので、そのときは回転錘１６１の回転
が駆動力伝達手段１２２に伝達されないようにする必要
がある。そこで、回転錘車１６２ａと第１中間車１６２
ｂとの間に引張ばね１６３を係止させ、回転錘１６１が
ある速度以下で回転しているときは、引張ばね１６３の
復元力により回転錘車１６２ａと第１中間車１６２ｂが
かみ合うようにし、回転錘１６１がある速度以上で回転
したときは、回転錘１６１の遠心力により引張ばね１６
３が延びて回転錘車１６２ａが第１中間車１６２ｂから
離れるように構成する。

【００５４】蓄電系１８０は、圧電体１１０で発生する
交流電流を全波整流する整流回路１８１及び整流回路１
８１で整流された電流を蓄電する蓄電回路１８２で構成
されている。

【００５５】整流回路１８１は、ブリッジ状に接続さ
れ、２端が圧電体１１０の中間電極１１１と電極１１
４、１１５にそれぞれ接続されたダイオード１８１ａを
備えている。尚、整流回路１８１は、半波整流するよう
に構成されていても良く、またインバータ等で構成され
ていても良い。蓄電回路１８２は、整流回路１８１の他
の２端に接続されたコンデンサ１８２ａを備えている。
尚、蓄電回路１８２は、電力蓄積能力を備えた２次電池
等で構成されていても良い。

【００５６】このような構成の発電装置１は、電子機
器、例えば腕時計、携帯時計、置き時計、掛け時計等の
計時装置や携帯電話、ページャ、携帯型コンピュータ、
携帯型ディスク装置等の携帯機器に内蔵させて使用する
ことができる。発電装置１の取付場所としては、例えば
計時装置の場合は裏蓋の裏面や文字板の裏面、あるいは
ボタン型電池と同型にしてその収納場所等がある。尚、
回転錘１６１の代わりに、時計のりゅうずや携帯電話の
ジョグダイヤル等の回転機構あるいはぜんまい等を手巻
きにより巻き上げる機構を用いることができる。

【００５７】図４は、本発明の発電装置の発電系の第１
実施例を示す一部断面平面図である。

【００５８】この発電系２００は、振動して交流電流を
発生する圧電体２１０、圧電体２１０を加振する加振手
段２２０及び圧電体２１０を支持する支持手段２３０で
構成されている。尚、この発電系２００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【００５９】圧電体２１０は、中間電極２１１の表裏面
に２枚の圧電板２１２、２１３が接着され、各圧電板２
１２、２１３の表面に電極２１４、２１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板２１
２、２１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：
ＰＺＴ）が用いられる。支持手段２３０は、圧電体２１
０の外周端を支持する支持部２３１が固定部２３２に固
定された円盤形状に形成されている。

【００６０】加振手段２２０は、圧電体２１０を振動さ
せるための媒体として例えば空気や窒素ガス等の気体が
使用される。そして、気体を圧電体２１０にパルス状に
与える媒体付与手段としてシリンダ２２１及びピストン
２２２が備えられ、このピストン２２２に駆動系１６０
からの駆動力を伝達する駆動力伝達手段として回転板２
２３及びクランクシャフト２２４が備えられている。

【００６１】シリンダ２２１は、ノズル状に形成されて
おり、先端に設けられている気体噴出口２２１ａの外側
には図示矢印ａ方向に開閉可能な圧力開放弁２２１ｂが
取り付けられ、側周面に設けられている気体吸入口２２
１ｃの内側には図示矢印ｂ方向に開閉可能な気体吸入弁
２２１ｄが取り付けられている。シリンダ２２１は、圧
電体２１０の上方であって、気体噴出口２２１ａが圧電
体２１０の中央部を向くようにして配置されている。

【００６２】ピストン２２２は、シリンダ２２１の内周
面に密着してシリンダ２２１の内部の気密性を保持可能
な形状に形成されており、シリンダ２２１の後端から気
体吸入口２２１ｃまでの間を図示矢印ｃ方向に摺動可能
なように取り付けられている。

【００６３】回転板２２３は、駆動系１６０の第２中間
車１６２ｃと係合して図示矢印ｄ方向に回転可能な形状
に形成されており、シリンダ２２１の後端から所定距離
を隔てて配置されている。

【００６４】クランクシャフト２２４は、一端が回転板
２２３の外周近傍に回転可能に取り付けられ、他端がピ
ストン２２２の軸２２２ａに回転可能に取り付けられて
いる。

【００６５】以上のような構成において、加振手段２２
０が媒体をパルス状に圧電体２１０に与える際の最適な
パルスとパルスの間隔（インターバル）Ｔ及びパルスの
幅ｂは、以下の各式（１）、（２）を満たすように各構
成部品の仕様を設定することにより得ることができる。

【００６６】即ち、パルスとパルスの間隔（インターバ
ル）Ｔは、回転錘１６１の重さをＭ、回転錘１６１の重
心と回転軸１６２ａとの距離をＲ、シリンダ２２１の最
大有効長をＬ、圧電体２１０の固有周波数をｆ、輪列１
６２の増速比をＡ、圧電体２１０の減衰時間ｔ_Eまでの
波数をｎ、回転錘車１６２ａと第１中間車１６２ｂとの
間の引張ばね１６３のばね定数をｋ、この引張ばね１６
３の初期伸長をｌとしたときの次式（１）を満たすよう
に各構成部品の仕様を設定することにより得ることがで
きる。

【００６７】（Ｍ／Ｒ）×（４Ｌ²ｆ²／Ａ²ｎ²）≧ｋ×ｌ・・・（１）また、パルスの幅ｂは、回転錘１６１の最大速度をｖ、
シリンダ２２１内の初期圧力（通常は大気圧）をｐ₀、
圧力開放弁２２１ｂの面積をｓ、圧力開放弁２２１ｂを
開けるときの圧力をｐとしたときの次式（２）を満たす
ように各構成部品の仕様を設定することにより得ること
ができる。

【００６８】ｖ≧（４ｆｐ₀Ｌ／Ａ）×（ｓ／ｐ）・・・（２）このような構成の発電系２００を含む発電装置１を内蔵
した腕時計が使用者の腕に装着されている場合の動作例
を説明する。

【００６９】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板２２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転板２２３に伝達されて１回転がパルスの周期となる
ように増幅される。

【００７０】そして、回転板２２３の回転に伴って、ク
ランクシャフト２２４が揺動しながらピストン２２２を
押し引きするので、ピストン２２２はシリンダ２２１内
で往復移動する。このときの回転板２２３の回転は、ク
ランクシャフト２２４で１対１の往復移動に変換されて
ピストン２２２に伝達される。

【００７１】そして、ピストン２２２がシリンダ２２１
内で例えば気体吸入口２２１ｃ付近の下死点から後端付
近の上死点まで移動すると、シリンダ２２１内の圧力が
低下するので、圧力開放弁２２１ｂが閉じ、気体吸入弁
２２１ｄが開く。これにより、例えば空気が気体吸入口
２２１ｃからシリンダ２２１内に吸入される。

【００７２】続いて、ピストン２２２がシリンダ２２１
内で上死点から下死点まで移動すると、シリンダ２２１
内の圧力が上昇するので、気体吸入弁２２１ｄが閉じ、
圧力開放弁２２１ｂが開く。これにより、シリンダ２２
１内の空気が気体噴出口２２１ａから圧電体２１０の中
央部に向かって噴出される。

【００７３】この空気の吸入・噴出は、上記パルス周期
でおこなわれるので、間欠的な空気の噴出圧力により、
圧電体２１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流
電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体２
１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２
は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これ
により、腕時計の針等を駆動させることができる。

【００７４】図５は、本発明の発電装置の発電系の第２
実施例を示す一部断面平面図である。

【００７５】この発電系３００は、振動して交流電流を
発生する圧電体３１０、圧電体３１０を加振する加振手
段３２０及び圧電体３１０を支持する支持手段３３０で
構成されている。尚、この発電系３００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【００７６】圧電体３１０は、中間電極３１１の表裏面
に２枚の圧電板３１２、３１３が接着され、各圧電板３
１２、３１３の表面に電極３１４、３１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板３１
２、３１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：
ＰＺＴ）が用いられる。支持手段３３０は、圧電体３１
０の外周端を支持する支持部３３１が固定部３３２に固
定された円盤形状に形成されている。

【００７７】加振手段３２０は、圧電体３１０を振動さ
せるための媒体として例えば水やアルコール等の液体が
使用される。そして、液体を圧電体３１０にパルス状に
与える媒体付与手段としてシリンダ３２１、ピストン３
２２及び液貯蔵槽３２５が備えられ、このピストン３２
２に駆動系１６０からの駆動力を伝達する駆動力伝達手
段として回転板３２３及びクランクシャフト３２４が備
えられている。

【００７８】シリンダ３２１は、ノズル状に形成されて
おり、先端に設けられている液体噴出口３２１ａの外側
には図示矢印ａ方向に開閉可能な圧力開放弁３２１ｂが
取り付けられ、側周面に設けられている液体吸入口３２
１ｃの内側には図示矢印ｂ方向に開閉可能な液体吸入弁
３２１ｄが取り付けられている。シリンダ３２１は、圧
電体３１０の上方であって、液体噴出口３２１ａが圧電
体３１０の中央部を向くようにして配置されている。

【００７９】ピストン３２２は、シリンダ３２１の内周
面に密着してシリンダ３２１の内部の気密性を保持可能
な形状に形成されており、シリンダ３２１の後端から液
体吸入口３２１ｃまでの間を図示矢印ｃ方向に摺動可能
なように取り付けられている。

【００８０】液貯蔵槽３２５は、シリンダ３２１の外側
から圧電体３１０の上面までを覆うような形状に形成さ
れており、内部に液体が密封されている。

【００８１】回転板３２３は、駆動系１６０の第２中間
車１６２ｃと係合して図示矢印ｄ方向に回転可能な形状
に形成されており、シリンダ３２１の後端から所定距離
を隔てて配置されている。

【００８２】クランクシャフト３２４は、一端が回転板
３２３の外周近傍に回転可能に取り付けられ、他端がピ
ストン３２２の軸３２２ａに回転可能に取り付けられて
いる。

【００８３】このような構成の発電系３００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【００８４】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転板３２３に伝達されて１回転がパルスの周期となる
ように増幅される。

【００８５】そして、回転板３２３の回転に伴って、ク
ランクシャフト３２４が揺動しながらピストン３２２を
押し引きするので、ピストン３２２はシリンダ３２１内
で往復移動する。このときの回転板３２３の回転は、ク
ランクシャフト３２４で１対１の往復移動に変換されて
ピストン３２２に伝達される。

【００８６】そして、ピストン３２２がシリンダ３２１
内で例えば液体吸入口３２１ｃ付近の下死点から後端付
近の上死点まで移動すると、シリンダ３２１内の圧力が
低下するので、圧力開放弁３２１ｂが閉じ、液体吸入口
３２１ｄが開く。これにより、液貯蔵槽３２５内に貯蔵
されている例えば水が液体吸入口３２１ｃからシリンダ
３２１内に吸入される。

【００８７】続いて、ピストン３２２がシリンダ３２１
内で上死点から下死点まで移動すると、シリンダ３２１
内の圧力が上昇するので、液体吸入弁３２１ｄが閉じ、
圧力開放弁３２１ｂが開く。これにより、シリンダ２２
１内の水が液体噴出口３２１ａから圧電体３１０の中央
部に向かって噴出される。

【００８８】この水の吸入・噴出は、上記パルス周期で
おこなわれるので、間欠的な水の噴出圧力により、圧電
体３１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流電流
を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体３１０
で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２は、
整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これによ
り、腕時計の針等を駆動させることができる。

【００８９】図６は、本発明の発電装置の発電系の第３
実施例を示す一部断面平面図である。

【００９０】この発電系４００は、振動して交流電流を
発生する圧電体４１０、圧電体４１０を加振する加振手
段４２０及び圧電体４１０を支持する支持手段４３０で
構成されている。尚、この発電系４００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【００９１】圧電体４１０は、中間電極４１１の表裏面
に２枚の圧電板４１２、４１３が接着され、各圧電板４
１２、４１３の表面に電極４１４、４１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板４１
２、４１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：
ＰＺＴ）が用いられる。支持手段４３０は、圧電体４１
０の外周端を支持する支持部４３１が固定部４３２に固
定された円盤形状に形成されている。

【００９２】加振手段４２０は、圧電体４１０を振動さ
せるための媒体として少なくとも２種類の化学物質を反
応させて生成される化学反応生成物、例えば塩化アンモ
ニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）
を反応させて生成されるアンモニアガス（ＮＨ₃）やカ
ルシウム（Ｃａ）と水（Ｈ₂Ｏ）を反応させて生成され
る水素ガス（Ｈ₂）が使用される。そして、化学反応生
成物を圧電体４１０にパルス状に与える媒体付与手段と
して２つのシリンダ（第１シリンダ）４２１、２つのピ
ストン４２２及び１つの化学反応槽（第２シリンダ）４
２５が備えられ、これらのピストン４２２に駆動系１６
０からの駆動力を伝達する駆動力伝達手段として回転板
４２３及びクランクシャフト４２４が備えられている。

【００９３】各シリンダ４２１は、ノズル状に形成され
ており、先端に設けられている化学物質噴出口４２１ａ
の外側には図示矢印ａ方向に開閉可能な圧力開放弁４２
１ｂが取り付けられ、各内部に異なる種類の化学物質が
収容されている。

【００９４】各ピストン４２２は、シリンダ４２１の内
周面に密着してシリンダ４２１の内部の気密性を保持可
能な形状に形成されていると共に、各軸４２２ａの一端
が相互に接続されており、シリンダ４２１の内部で図示
矢印ｂ方向に摺動可能なように取り付けられている。

【００９５】化学反応槽４２５は、ノズル状に形成され
ており、先端に設けられている化学反応生成物噴出口４
２５ａの外側には図示矢印ｃ方向に開閉可能な圧力開放
弁４２５ｂが取り付けられ、後端には各シリンダ４２１
の先端部が並列に取り付けられている。化学反応槽４２
５は、圧電体４１０の上方であって、化学反応生成物噴
出口４２５ａが圧電体４１０の中央部を向くようにして
配置されている。

【００９６】回転板４２３は、駆動系１６０の第２中間
車１６２ｃと係合して図示矢印ｄ方向に回転可能な形状
に形成されており、各シリンダ４２１の後端から所定距
離を隔てて配置されている。

【００９７】クランクシャフト４２４は、一端が回転板
４２３の外周近傍に回転可能に取り付けられ、他端が各
ピストン４２２の軸４２２ａの連結中央部に回転可能に
取り付けられている。

【００９８】このような構成の発電系４００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【００９９】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転板４２３に伝達されて１回転がパルスの周期となる
ように増幅される。

【０１００】そして、回転板４２３の回転に伴って、ク
ランクシャフト４２４が揺動しながら各ピストン４２２
を押し引きするので、各ピストン４２２は各シリンダ４
２１内で往復移動する。このときの回転板４２３の回転
は、クランクシャフト４２４で１対１の往復移動に変換
されて各ピストン４２２に伝達される。

【０１０１】そして、各ピストン４２２が各シリンダ４
２１内で例えば化学物質噴出口４２１ａ付近の下死点か
ら後端付近の上死点まで移動すると、各シリンダ４２１
内の圧力が低下するので、圧力開放弁４２１ｂ及び化学
反応槽４２５の圧力開放弁４２５ｂが閉じる続いて、各
ピストン４２２が各シリンダ４２１内で上死点から下死
点まで移動すると、各シリンダ４２１内の圧力が上昇す
るので、圧力開放弁４２１ｂ及び化学反応槽４２５の圧
力開放弁４２５ｂが開く。これにより、各シリンダ４２
１内の異なる種類の化学物質が化学反応槽４２５内に噴
出されると共に、先に化学反応槽４２５内で生成されて
いる化学反応生成物が化学反応生成物噴出口４２５ａか
ら圧電体４１０の中央部に向かって噴出される。

【０１０２】この化学反応生成物の噴出は、上記パルス
周期でおこなわれるので、間欠的な化学反応生成物の噴
出圧力により、圧電体４１０は所定の振動を一定周期で
繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８
１は、圧電体４１０で発生した交流電流を全波整流し、
蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を
蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させること
ができる。

【０１０３】図７は、本発明の発電装置の発電系の第４
実施例を示す一部断面平面図である。

【０１０４】この発電系５００は、振動して交流電流を
発生する圧電体５１０、圧電体５１０を加振する加振手
段５２０及び圧電体５１０を支持する支持手段５３０で
構成されている。尚、この発電系５００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【０１０５】圧電体５１０は、中間電極５１１の表裏面
に２枚の圧電板５１２、５１３が接着され、各圧電板５
１２、５１３の表面に電極５１４、５１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板５１
２、５１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：
ＰＺＴ）が用いられる。支持手段５３０は、圧電体５１
０の外周端を支持する支持部５３１が固定部５３２に固
定された円盤形状に形成されている。

【０１０６】加振手段５２０は、圧電体５１０を振動さ
せるための媒体として磁界が使用される。そして、磁界
を圧電体５１０にパルス状に与える媒体付与手段として
磁界を発生する２つの磁石（第１磁界発生手段、第２磁
界発生手段）５２１ａ、５２１ｂ及び各磁石５２１ａ、
５２１ｂ間の磁界の大部分を遮って部分的に通すシール
ド板（磁界遮蔽手段）５２２が備えられ、駆動系１６０
からの駆動力を一方の磁石５２１ｂに伝達する駆動力伝
達手段として回転板５２３が備えられている。シールド
板５２２は、圧電体５１０を覆うことができるような例
えば円盤形状に形成されており、中央部には貫通孔５２
２ａが設けられている。シールド板５２２は、圧電体５
１０から所定距離をあけて、貫通孔５２２ａが圧電体５
１０の中央部となる位置、即ちシールド板５２２の中心
軸と圧電体５１０の中心軸が一致するように配置されて
いる。

【０１０７】回転板５２３は、駆動系１６０の第２中間
車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な形状
に形成されており、シールド板５２２から所定距離をあ
けて、外周端がシールド板５２２の貫通孔５２２ａに掛
かる位置、即ち回転板５２３の中心軸とシールド板５２
２の中心軸が偏心するように配置されている。

【０１０８】そして、各磁石５２１ａ、５２１ｂは、シ
ールド板５２２の貫通孔５２２ａを挟んで同極同士ある
いは異極同士が対向するように、一方の磁石５２１ａが
圧電体５１０のシールド板５２２側の電極５１４の中央
部に接着され、他方の磁石５２１ｂが回転板５２３のシ
ールド板５２２側の外周端に接着されている。

【０１０９】このような構成の発電系５００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【０１１０】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転板５２３に伝達されて１回転がパルスの周期となる
ように増幅される。

【０１１１】そして、回転板５２３の回転に伴って、回
転板５２３に接着されている磁石５２１ｂは、シールド
板５２２の貫通孔５２２ａに近づいたり離れたりする。
そして、この磁石５２１ｂの貫通孔５２２ａへの接近中
に、貫通孔５２２ａを通過する磁石５２１ｂの磁界が、
圧電体５１０に接着されている磁石５２１ａに与えられ
る。

【０１１２】この磁石５２１ｂの貫通孔５２２ａへの接
近は、上記パルス周期でおこなわれるので、各磁石５２
１ａ、５２１ｂ間に働く間欠的な反発力あるいは吸引力
により、圧電体５１０は所定の振動を一定周期で繰り返
して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１は、
圧電体５１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回
路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電す
る。これにより、腕時計の針等を駆動させることができ
る。

【０１１３】図８は、本発明の発電装置の発電系の第５
実施例を示す一部断面平面図である。

【０１１４】この発電系６００は、振動して交流電流を
発生する圧電体６１０、圧電体６１０を加振する加振手
段６２０及び圧電体６１０を支持する支持手段６３０で
構成されている。尚、この発電系６００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【０１１５】圧電体６１０は、中間電極６１１の表裏面
に２枚の圧電板６１２、６１３が接着され、各圧電板６
１２、６１３の表面に電極６１４、６１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板６１
２、６１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：
ＰＺＴ）が用いられる。支持手段６３０は、圧電体６１
０の外周端を支持する支持部６３１が固定部６３２に固
定された円盤形状に形成されている。

【０１１６】加振手段６２０は、圧電体６１０を振動さ
せるための媒体として磁界が使用される。そして、磁界
を圧電体６１０にパルス状に与える媒体付与手段として
磁界を発生する２つの磁石（第１磁界発生手段、第２磁
界発生手段）６２１ａ、６２１ｂ及び各磁石６２１ａ、
６２１ｂ間の磁界の大部分を遮って部分的に通すと共
に、駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝達
手段として回転シールド板（透過・遮蔽手段）６２２が
備えられている。

【０１１７】回転シールド板６２２は、圧電体６１０を
覆うことができるように、かつ駆動系１６０の第２中間
車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な形
状、例えば円盤形状に形成されており、外周部には少な
くとも１つの貫通孔６２２ａが設けられている。回転シ
ールド板６２２は、圧電体６１０から所定距離をあけ
て、貫通孔６２２ａが圧電体６１０の中央部となる位
置、即ち回転シールド板６２２の中心軸と圧電体６１０
の中心軸が偏心するように配置されている。

【０１１８】そして、各磁石６２１ａ、６２１ｂは、回
転シールド板６２２の貫通孔６２２ａを挟んで同極同士
あるいは異極同士が対向するように、一方の磁石６２１
ａが圧電体６１０の回転シールド板６２２側の電極６１
４の中央部に接着され、他方の磁石６２１ｂが例えばケ
ース２に接着されている。

【０１１９】このような構成の発電系６００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【０１２０】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転シールド板６２３に伝達されて１回転がパルスの周
期となるように増幅される。

【０１２１】そして、回転シールド板６２３の回転に伴
って、回転シールド板６２３に設けられている貫通孔６
２２ａは、各磁石６２１ａ、６２１ｂ間に近づいたり離
れたりする。そして、貫通孔６２２ａの各磁石６２１
ａ、６２１ｂ間への接近中に、貫通孔６２２ａを通過す
る磁石６２１ｂの磁界が、圧電体６１０に接着されてい
る磁石６２１ａに与えられる。

【０１２２】この貫通孔６２２ａの各磁石６２１ａ、６
２１ｂ間への接近は、上記パルス周期でおこなわれるの
で、各磁石６２１ａ、６２１ｂ間に働く間欠的な反発力
あるいは吸引力により、圧電体６１０は所定の振動を一
定周期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流
回路１８１は、圧電体６１０で発生した交流電流を全波
整流し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流され
た電流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動さ
せることができる。

【０１２３】図９は、本発明の発電装置の発電系の第６
実施例を示す一部断面平面図である。

【０１２４】この発電系７００は、振動して交流電流を
発生する圧電体７１０、圧電体７１０を加振する加振手
段７２０及び圧電体７１０を支持する支持手段７３０で
構成されている。尚、この発電系７００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【０１２５】圧電体７１０は、中間電極７１１の表裏面
に２枚の圧電板７１２、７１３が接着され、各圧電板７
１２、７１３の表面に電極７１４、７１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。圧電板７１
２、７１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（商品名：
ＰＺＴ）が用いられる。支持手段７３０は、圧電体７１
０の外周端を支持する支持部７３１が固定部７３２に固
定された円盤形状に形成されている。

【０１２６】加振手段７２０は、圧電体７１０を振動さ
せるための媒体として磁界が使用される。そして、磁界
を圧電体７１０にパルス状に与える媒体付与手段として
磁界を発生するコイル（磁界発生手段）７２１、電流を
通す金属板（導電体）７２２及びコイル７２１と金属板
７２２に直流電流を導通させると共に、駆動系１６０か
らの駆動力が伝達される駆動力伝達手段として回転スイ
ッチ付回路（回路手段）７２３が備えられている。

【０１２７】コイル７２１は、圧電体７１０の径方向外
側であって、軸が圧電体７１０の中心軸と直交するよう
に配置され、金属板７２２は、例えば円盤形状に形成さ
れ、圧電体７１０の電極７１５上の中心部に接着されて
いる。

【０１２８】回転スイッチ付回路７２３は、コイル７２
１と金属板７２２に接続された回路７２３１及び駆動系
１６０の第２中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向
に回転可能な例えば円盤形状に形成された絶縁材で成る
回転板７２３２で構成されている。

【０１２９】回路７２３１は、コイル７２１の一端（圧
電体７１０側）と金属板７２２の一端（コイル７２１の
軸と直交する図面上奥側）に直流電源７２３１ａのマイ
ナス端が接続され、コイル７２１の他端に端子７２３１
ｂが接続され、金属板７２２の他端に直流電源７２３１
ａのプラス端が接続され、さらに直流電源７２３１ａの
プラス端に端子７２３１ｃが接続された構成となってい
る。

【０１３０】回転板７２３２は、外周部に例えば円形状
の導電板７２３２ａが表裏面が露出するように少なくと
も１つ埋め込まれており、その導電板７２３２ａの表裏
面に回路７２３１の各端子７２３１ｂ、７２３１ｃが摺
動可能なように配置されている。

【０１３１】このような構成の発電系７００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【０１３２】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転板７２３２に伝達されて１回転がパルスの周期とな
るように増幅される。

【０１３３】そして、回転板７２３２の回転に伴って、
回転板７２３２に設けられている導電板７２３２ａは、
回路７２３１の各端子７２３１ｂ、７２３１ｃと接触し
たり離れたりする。そして、導電板７２３２ａと各端子
７２３１ｂ、７２３１ｃとの接触中に、コイル７２１か
ら図示矢印ｂ方向に磁界が発生すると共に、圧電体７１
０に接着されている金属板７２２に図示矢印ｃ方向に電
流が流れるので、電磁誘導作用により金属板７２２に図
示矢印ｄ方向に電磁力が発生する。

【０１３４】この導電板７２３２ａと各端子７２３１
ｂ、７２３１ｃとの接触は、上記パルス周期でおこなわ
れるので、金属板７２２に働く間欠的な電磁力により、
圧電体７１０は所定の振動を一定周期で繰り返して交流
電流を発生する。そして、整流回路１８１は、圧電体７
１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄電回路１８２
は、整流回路１８１で整流された電流を蓄電する。これ
により、腕時計の針等を駆動させることができる。

【０１３５】図１０は、本発明の発電装置の発電系の第
７実施例を示す一部断面平面図である。

【０１３６】この発電系８００は、振動して交流電流を
発生する圧電体８１０、圧電体８１０を加振する加振手
段８２０及び圧電体８１０を支持する支持手段８３０で
構成されている。尚、この発電系８００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【０１３７】圧電体８１０は、中間電極８１１の表裏面
に２枚の圧電板８１２、８１３が接着され、各圧電板８
１２、８１３の表面に電極８１４、８１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。この圧電板
８１２、８１３は、光で変位する光歪圧電体であり、例
えばランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＬ
ＺＴ、住友特殊金属（株）製）が用いられる。支持手段
８３０は、圧電体８１０の外周端を支持する支持部８３
１が固定部８３２に固定された円盤形状に形成されてい
る。

【０１３８】加振手段８２０は、圧電体８１０を振動さ
せるための媒体として例えば紫外線等の光が使用され
る。そして、光を圧電体８１０にパルス状に与える媒体
付与手段として光を発生する発光素子（光発生手段）８
２１、発光素子８２１に交流電流を導通させると共に、
駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝達手段
として回転スイッチ付回路（回路手段）８２２が備えら
れている。

【０１３９】発光素子８２１は、例えばレーザダイオー
ド、エレクトロルミネッセンス、ランプ等が使用され、
発光方向が圧電体２１０の中央部を向くようにして配置
されている。

【０１４０】回転スイッチ付回路８２２は、発光素子８
２１に接続された回路８２２１及び駆動系１６０の第２
中間車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な
例えば円盤形状に形成された絶縁材で成る回転板８２２
２で構成されている。

【０１４１】回路８２２１は、発光素子８２１の一端に
交流電源８２２１ａの一端が接続され、発光素子８２１
の他端に端子８２２１ｂが接続され、交流電源８２２１
ａの他端に端子８２２１ｃが接続された構成となってい
る。

【０１４２】回転板８２２２は、外周部に例えば円形状
の導電板８２２２ａが表裏面が露出するように少なくと
も１つ埋め込まれており、その導電板８２２２ａの表裏
面に回路８２２１の各端子８２２１ｂ、８２２１ｃが摺
動可能なように配置されている。

【０１４３】このような構成の発電系８００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【０１４４】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板２２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転板８２２２に伝達されて１回転がパルスの周期とな
るように増幅される。

【０１４５】そして、回転板８２２２の回転に伴って、
回転板８２２２に設けられている導電板８２２２ａは、
回路８２２１の各端子８２２１ｂ、８２２１ｃと接触し
たり離れたりする。そして、導電板８２２２ａと各端子
８２２１ｂ、８２２１ｃとの接触中に、発光素子８２１
から光が発生して圧電体８１０の中央部に向かって照射
される。

【０１４６】この導電板８２２２ａと各端子８２２１
ｂ、８２２１ｃとの接触は、上記パルス周期でおこなわ
れるので、圧電体８１０の中央部に向かって間欠的に照
射される光により、圧電体８１０は所定の振動を一定周
期で繰り返して交流電流を発生する。そして、整流回路
１８１は、圧電体８１０で発生した交流電流を全波整流
し、蓄電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電
流を蓄電する。これにより、腕時計の針等を駆動させる
ことができる。

【０１４７】図１１は、本発明の発電装置の発電系の第
８実施例を示す一部断面平面図である。

【０１４８】この発電系９００は、振動して交流電流を
発生する圧電体９１０、圧電体９１０を加振する加振手
段９２０及び圧電体９１０を支持する支持手段９３０で
構成されている。尚、この発電系９００と関連する駆動
系及び蓄電系は、図１に示す駆動系１６０及び蓄電系１
８０と同一構成である。

【０１４９】圧電体９１０は、中間電極９１１の表裏面
に２枚の圧電板９１２、９１３が接着され、各圧電板９
１２、９１３の表面に電極９１４、９１５が成膜された
円盤形状のバイモルフ型に形成されている。この圧電板
９１２、９１３は、光で変位する光歪圧電体であり、例
えばランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛（商品名：ＰＬ
ＺＴ、住友特殊金属（株）製）が用いられる。支持手段
９３０は、圧電体９１０の外周端を支持する支持部９３
１が固定部９３２に固定された円盤形状に形成されてい
る。

【０１５０】加振手段９２０は、圧電体９１０を振動さ
せるための媒体として例えば紫外線等の光が使用され
る。そして、光を圧電体９１０にパルス状に与える媒体
付与手段として光を発生する発光部（光発生手段）９２
１及び発光部９２１からの光を透過させたり遮蔽すると
共に、駆動系１６０からの駆動力が伝達される駆動力伝
達手段として回転シールド板（光透過・遮蔽手段）９２
２が備えられている。

【０１５１】回転シールド板９２２は、圧電体９１０を
覆うことができるように、かつ駆動系１６０の第２中間
車１６２ｃと係合して図示矢印ａ方向に回転可能な形
状、例えば円盤形状に形成されており、外周部には少な
くとも１つの貫通孔９２２ａが設けられている。回転シ
ールド板９２２は、圧電体９１０から所定距離をあけ
て、貫通孔９２２ａが圧電体９１０の中央部となる位
置、即ち回転シールド板９２２の中心軸と圧電体９１０
の中心軸が偏心するように配置されている。

【０１５２】発光部９２１は、例えばレーザダイオー
ド、エレクトロルミネッセンス、ランプ等の発光素子９
２１１とそれに接続された交流電源９２１２で構成され
ている。そして、発光素子９２１１は、回転シールド板
９２２の貫通孔９２２ａを挟んで圧電体２１０の中央部
と対向し、かつ発光方向が圧電体２１０の中央部に向く
ようにして配置されている。

【０１５３】このような構成の発電系９００を含む発電
装置１を内蔵した腕時計が使用者の腕に装着されている
場合の動作例を説明する。

【０１５４】腕や体の動きに呼応して回転錘１６１が回
転錘車１６２ａと共に回転すると、その回転に連動し
て、第１中間車１６２ｂ、第２中間車１６２ｃ及び回転
板１２３が回転する。このときの回転錘１６１の回転
は、回転錘車１６２ａを介して第１中間車１６２ｂに伝
達されて増幅され、さらに第２中間車１６２ｃを介して
回転シールド板９２２に伝達されて１回転がパルスの周
期となるように増幅される。

【０１５５】そして、回転シールド板９２２の回転に伴
って、回転シールド板９２２に設けられている貫通孔９
２２ａは、発光素子９２１１に近づいたり離れたりす
る。そして、貫通孔９２２ａが発光素子９２１１の直下
にきたときに、貫通孔９２２ａを通過する発光素子９２
１１からの光が、圧電体９１０の中央部に向かって照射
される。

【０１５６】この貫通孔９２２ａが発光素子９２１１の
直下にくる動作は、上記パルス周期でおこなわれるの
で、圧電体９１０の中央部に向かって間欠的に照射され
る光により、圧電体９１０は所定の振動を一定周期で繰
り返して交流電流を発生する。そして、整流回路１８１
は、圧電体９１０で発生した交流電流を全波整流し、蓄
電回路１８２は、整流回路１８１で整流された電流を蓄
電する。これにより、腕時計の針等を駆動させることが
できる。

【０１５７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、圧電体は加振
手段とは非接触相互作用により振動するので、加振手段
や圧電体の摩擦や磨耗による劣化が無くなり、加振位置
を制御することで圧電体の振動モードが特定でき、圧電
体の固有振動数と一致させることができ、また加振手段
の遠隔操作が可能となる。さらに、圧電体にはパルス状
に力が加わるので、１パルスによる圧電体の減衰振動を
最後まで続けさせることができ、その間のエネルギを十
分に取り出すことができる。従って、長寿命で高効率な
圧電発電システムを提供できる。

【０１５８】請求項２の発明によれば、媒体に気体を用
いているので、等価質量の合わせ込みが不要となり、加
振エネルギの大きさを自由に制御することができる。さ
らに、特に媒体を用意しなくても空気を利用することも
可能で安価な圧電発電システムを提供できる。

【０１５９】請求項３の発明によれば、媒体に液体を用
いているので、圧縮し易く、圧電体に与える力を引き出
すための圧力が得やすくなる。従って、高効率な圧電発
電システムを提供できる。

【０１６０】請求項４の発明によれば、気体や液体をシ
リンダに収容することができるので、気体や液体の扱い
が容易となり、さらに簡易な構造なので小型化に適する
媒体を突出する機構を提供できる。

【０１６１】請求項５の発明によれば、気体や液体を弁
を介して吸入・排出しているので、圧電体に与える力を
引き出すための圧力が一定となり、また気体や液体の補
充が容易となる。さらに、簡単な構造なので小型化で安
価な媒体を突出する機構を提供できる。

【０１６２】請求項６の発明によれば、媒体に化学反応
生成物を用いているので、圧電体に与える力を引き出す
ための圧力が得やすく、また圧電体に大きな力を与える
ことができる。

【０１６３】請求項７の発明によれば、化学物質や化学
反応生成物をシリンダに収容することができるので、化
学物質や化学反応生成物の扱いが容易となり、装置をコ
ンパクトにすることができる。

【０１６４】請求項８の発明によれば、媒体に磁界を用
いているので、加振手段や圧電体の摩擦や磨耗による劣
化を完全に無くすことができる。さらに、気体や液体の
ように特に媒体を用意する必要はなく、コンパクトで安
価な圧電発電システムが提供できる。

【０１６５】請求項９の発明によれば、磁界遮蔽手段を
用いているので、磁気漏れや磁気ノイズを防止すること
ができる。さらに、駆動力をシャープなパルス状に与え
られるため、振動モードの制御が容易である。また、加
振手段である遮蔽機構が簡単な構造なので、小型化に適
し安価な圧電発電システムが提供できる。

【０１６６】請求項１０の発明によれば、磁界透過・遮
蔽手段を用いているので、磁気漏れや磁気ノイズを防止
することができる。また、加振手段である遮蔽機構が簡
単な構造なので、小型化に適し安価な圧電発電システム
が提供できる。

【０１６７】請求項１１の発明によれば、電磁誘導を利
用しているので、加振手段の可動部分が無くなり、メン
テナンスが容易となる。

【０１６８】請求項１２の発明によれば、媒体に光を用
いているので、加振手段や圧電体の摩擦や磨耗による劣
化を完全に無くすことができる。さらに、光を得る手段
さえあれば光を伝える手段は必要ないので、小型で安価
な圧電発電システムが提供できる。

【０１６９】請求項１３の発明によれば、光歪圧電体を
用いているので、光による変位を大きくして発電効率を
高めることができる。さらに、自然光を利用できるよう
になるので、安価でかつ小型な圧電発電システムが提供
できる。

【０１７０】請求項１４の発明によれば、回路手段によ
り光発生手段を点滅させているので、構成が簡易とな
る。

【０１７１】請求項１５の発明によれば、光透過・遮蔽
手段を用いているので、光の漏れを防止することができ
る。

【０１７２】請求項１６の発明によれば、１パルスによ
る圧電体の減衰振動を最後まで続けさせることができ、
その間のエネルギを十分に取り出すことができる。

【０１７３】請求項１７の発明によれば、圧電体に加え
る力が圧電体の振動の立ち下がりにまで掛からないの
で、振動ロスを防止することができる。

【０１７４】請求項１８の発明によれば、電子機器の電
源交換を不要とし、コンパクトにすることができる。さ
らに、他の発電手段に比較して高効率で安価な圧電発電
装置を搭載した電子機器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発電装置の実施形態を示す概略構成図
である。

【図２】圧電体を振動させたときの振幅（Ａ）と時間
（ｔ）との関係の一例を示す波形図である。

【図３】パルス波形の一例を示す図である。

【図４】本発明の発電装置の発電系の第１実施例を示す
一部断面平面図である。

【図５】本発明の発電装置の発電系の第２実施例を示す
一部断面平面図である。

【図６】本発明の発電装置の発電系の第３実施例を示す
一部断面平面図である。

【図７】本発明の発電装置の発電系の第４実施例を示す
一部断面平面図である。

【図８】本発明の発電装置の発電系の第５実施例を示す
一部断面平面図である。

【図９】本発明の発電装置の発電系の第６実施例を示す
一部断面平面図である。

【図１０】本発明の発電装置の発電系の第７実施例を示
す一部断面平面図である。

【図１１】本発明の発電装置の発電系の第８実施例を示
す一部断面平面図である。

【符号の説明】

１発電装置２ケース２１００発電系１１０圧電体１２０加振手段１３０支持手段１６０駆動系１８０蓄電系２２１、３２１、４２１シリンダ２２２、３２２、４２２ピストン２２３、３２３、４２３、５２３、７２３２、８２２２
回転板２２４、３２４、４２４クランクシャフト２２１ｂ、３２１ｂ、４２５ｂ圧力開放弁２２１ｄ、３２１ｄ気体吸入弁４２５化学反応槽５２１ａ、５２１ｂ、６２１ａ、６２１ｂ磁石５２２シールド板５２２ａ、６２２ａ、９２２ａ貫通孔６２２、９２２回転シールド板７２１コイル７２２金属板７２３、８２２回転スイッチ付回路８２１、９２１１発光素子７２３２ａ、８２２２ａ導電板９２１発光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体と、前記圧電体を支持する支持手
段と、前記支持手段に支持された前記圧電体を振動させ
る加振手段とを備え、振動中の前記圧電体で発生した電
力を出力する発電装置において、前記加振手段が、媒体を前記圧電体にパルス状に与えて
前記圧電体を振動させることを特徴とする発電装置。
【請求項２】前記媒体が、気体である請求項１に記載
の発電装置。
【請求項３】前記媒体が、液体である請求項１に記載
の発電装置。
【請求項４】前記加振手段が、前記媒体を内部に収容
するシリンダと、前記シリンダの内部に挿入され、前記
パルスの周期で往復移動するピストンとを備え、前記ピ
ストンを往復移動させることにより前記シリンダの内部
に収容されている前記媒体を前記圧電体に与える請求項
２又は３に記載の発電装置。
【請求項５】前記シリンダに少なくとも２つの弁を設
け、前記ピストンの往復移動により、一方の前記弁を開
け、他方の前記弁を閉じて前記媒体を前記シリンダの内
部に吸入する動作と、前記一方の弁を閉じ、前記他方の
弁を開けて前記媒体を排出する動作を繰り返す請求項４
に記載の発電装置。
【請求項６】前記媒体が、少なくとも２種類の化学物
質を反応させて生成される化学反応生成物である請求項
１に記載の発電装置。
【請求項７】前記加振手段が、前記各化学物質を内部
にそれぞれ収容する第１シリンダと、前記各第１シリン
ダの内部に挿入され、前記パルスの周期で往復移動する
ピストンと、前記各第１シリンダに連結されている第２
シリンダとを備え、前記ピストンを往復移動させること
により前記各第１シリンダの内部に収容されている前記
各化学物質を前記第２シリンダの内部で反応させ、前記
化学反応生成物を前記圧電体に与える請求項６に記載の
発電装置。
【請求項８】前記媒体が、磁界である請求項１に記載
の発電装置。
【請求項９】前記加振手段が、前記圧電体に取り付け
られ、磁界を発生する第１磁界発生手段と、前記第１磁
界発生手段に前記パルスの周期で接近・離隔可能な磁界
を発生する第２磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段
と第２磁界発生手段の間に配置され、前記第２磁界発生
手段の離隔中は前記第２磁界発生手段の磁界を遮蔽する
磁界遮蔽手段とを備え、前記第２磁界発生手段の接近中
に前記第２磁界発生手段の磁界を前記第１磁界発生手段
に与える請求項８に記載の発電装置。
【請求項１０】前記加振手段が、前記圧電体に取り付
けられ、磁界を発生する第１磁界発生手段と、磁界を発
生する第２磁界発生手段と、前記第１磁界発生手段と第
２磁界発生手段の間に配置され、前記第２磁界発生手段
の磁界を前記パルスの周期で透過・遮蔽させる磁界透過
・遮蔽手段とを備え、前記磁界透過・遮蔽手段を透過し
た前記第２磁界発生手段の磁界を前記第１磁界発生手段
に与える請求項８に記載の発電装置。
【請求項１１】前記加振手段が、前記圧電体に取り付
けられ、電流を通す導電体と、磁界を発生する磁界発生
手段と、前記磁界発生手段を前記パルスの周期で作動さ
せる回路手段とを備え、前記回路手段を動作させること
により前記磁界発生手段を作動させて磁界を前記導電体
に与える請求項８に記載の発電装置。
【請求項１２】前記媒体が、光である請求項１に記載
の発電装置。
【請求項１３】前記圧電体が、光歪圧電体である請求
項１２に記載の発電装置。
【請求項１４】前記加振手段が、光を発生する光発生
手段と、前記光発生手段を前記パルスの周期で点滅させ
る回路手段とを備え、前記回路手段を動作させることに
より前記光発生手段を点滅させて光を前記圧電体に与え
る請求項１２又は１３に記載の発電装置。
【請求項１５】前記加振手段が、光を発生する光発生
手段と、前記光発生手段の光を前記パルスの周期で透過
・遮蔽させる光透過・遮蔽手段とを備え、前記光透過・
遮蔽手段を透過した前記光発生手段の光を前記圧電体に
与える請求項１２又は１３に記載の発電装置。
【請求項１６】前記パルスとパルスの間隔が、前記圧
電体の振動終了時間以上である請求項１〜１５のいずれ
かに記載の発電装置。
【請求項１７】前記パルスの幅が、前記圧電体の振動
周期の１／４以下である請求項１〜１６のいずれかに記
載の発電装置。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれかに記載の発
電装置を備えた電子機器。