JPH11330582A - 発電装置 - Google Patents

発電装置

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JPH11330582A
JPH11330582A JP10132385A JP13238598A JPH11330582A JP H11330582 A JPH11330582 A JP H11330582A JP 10132385 A JP10132385 A JP 10132385A JP 13238598 A JP13238598 A JP 13238598A JP H11330582 A JPH11330582 A JP H11330582A
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JP
Japan
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piezoelectric
piezoelectric block
power generator
power
guide member
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JP10132385A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Tanaka
康▲廣▼ 田中
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電ブロック体を用いて電力を連続的に取り
出すようにした構造が簡単で衝撃音の小さい発電装置を
得る。 【解決手段】 複数の圧電体からなる圧電ブロック体1
2と、回転体14と、それぞれが回転体14に外向きに
付勢した状態で取り付けられた支持部材16の先端に回
転自在に支持されたローラ17とからなる発電装置。回
転体14の回転に基づいてローラ17が順次圧電ブロッ
ク体12に乗り上げ、圧電ブロック体12を加圧する。
これにより、圧電ブロック体12に電圧が発生し、出力
端子41,42から周期的に変化する電圧が連続して出
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、発電装置、特に、
圧電体が有している圧電性を利用して連続的に電力を取
り出す発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、圧電体は電気エネルギーと機械
エネルギーとの間の相互変換を行う素子として使用され
ている。機械エネルギーを電気エネルギーに変換するた
めに圧電体を使用した発電装置としては、従来より、ガ
ス器具やライタの着火装置が一般に知られている。
【0003】ガス器具やライタの着火装置は、図7に示
すように、圧電着火素子1をハンマで叩いて衝撃力Fを
作用させて歪ませ、電極2,3間に図8に示すようなス
パイク状の高電圧を発生させ、この高電圧をガスの流出
口の近くに配置された着火用の放電電極に導いて放電さ
せ、流出口から流出するガスに着火するようにしたもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガス器
具やライタの着火装置に使用されている従来の発電装置
では、単発的な高電圧を発生するにすぎず、連続的に電
力を取り出すことができないのでその応用範囲も限られ
ていた。また、高電圧を発生させるために圧電着火素子
1をハンマで叩くため、大きな衝撃音が発生するという
問題もあった。
【0005】そこで、本発明の目的は、圧電ブロック体
を用いて電力を連続的に取り出すようにした構造が簡単
で衝撃音の小さい発電装置を提供することにある。本発
明のいま一つの目的は、前記目的に加えて、圧電ブロッ
ク体を用いて直流電力を発生するようにした発電装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】以上の目的を達
成するため、本発明は、複数の圧電体からなる圧電ブロ
ック体を加圧手段にて周期的に加圧し、該圧電ブロック
体から連続的に電力を取り出す発電装置であって、前記
加圧手段は、回転体と、該回転体にほぼ等しい間隔で設
けられて回転体の回転に伴って圧電ブロック体を加圧す
る加圧部材とからなることを特徴とする。
【0007】前記回転体を回転させると、圧電体には複
数の加圧部材から順次力が加えられる。これにより圧電
体には周期的に歪みが発生し、それに応じて圧電体から
電力が連続的に取り出される。
【0008】また、本発明に係る発電装置において、前
記加圧手段は、端部に圧電ブロック体が配置されてなる
案内部材と、該案内部材内に移動自在に設けられて案内
部材に加えられる加速度に伴って圧電ブロック体を加圧
する加圧部材とからなるものであってもよい。
【0009】前記案内部材に周期的に変化する加速度が
作用すると、圧電体には加速度の大きさに応じた周期的
に変化する力が加わる。これにより、圧電体には周期的
に変化する歪みが発生し、それに応じて電力が連続的に
取り出される。
【0010】さらに、本発明に係る発電装置は、前記圧
電ブロック体の出力を整流及び平滑する整流平滑回路を
備えることにより、圧電ブロック体から出力する周期的
に変化する電流を整流及び平滑して直流電流に変換する
作用を有することになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発電装置の実
施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0012】(第1実施形態、図1〜図3参照)本発明
に係る発電装置の第1実施形態を図1に示す。この発電
装置11aは、複数の圧電体からなる圧電ブロック体1
2と、ドラム形状を有して回転軸13を支点として回転
する回転体14と、該回転体14の外周部に等間隔で設
置された複数のローラ17とから構成されている。各ロ
ーラ17は支持部材16の先端部に回転自在に支持され
ている。これらの支持部材16は、回転体14にその径
方向にスライド自在に支持されると共に、コイルばね1
5により回転体14の径方向外向きに弾性的に付勢され
ている。
【0013】圧電ブロック体12は、図2に示すよう
に、表裏面それぞれに電極21,22を形成した複数の
板状圧電体23を積層してなる。圧電ブロック体12の
上端側には最上位の圧電体23の電極21に当接する端
子板31が配置されており、該端子板31の上側には絶
縁シート24aを介して各ローラ17からの加圧力を受
ける受圧板25が配置されている。また、圧電ブロック
体12の下端側には最下位の圧電体23の電極22に当
接するいま一つの端子板32が配置されている。さら
に、圧電ブロック体12は絶縁シート24bを介して支
持ベース26上に支持されている。端子板31は出力端
子41に接続され、いま一つの端子板32は出力端子4
2に接続されている。さらに、出力端子41,42の間
には、電力の供給を受ける負荷RLが接続されている。
【0014】以上の構成を有する圧電ブロック体12
は、回転体14の回転に伴ってローラ17で連続的に加
圧されることになる。回転体14はその外周面に等間隔
で形成された複数の嵌合孔18を有している。これらの
嵌合孔18にはローラ支持部材16がスライド自在に装
着している。各支持部材16は係止突起16aを有し、
該係止突起16aが嵌合孔18のそれぞれの内壁面に形
成された係止溝18aに係合することでスライド量を規
制され、かつ、嵌合孔18から脱落するのを防止されて
いる。
【0015】前記支持部材16の先端にはピン19を介
してローラ17がそれぞれ回転自在に支持されると共
に、支持部材16の後端と嵌合孔18の底面との間には
コイルばね15がそれぞれ圧縮状態で取り付けられてい
る。これにより、各支持部材16は回転体14の径方向
外向きに弾性的に付勢されているのである。
【0016】以上の構成において、回転体14を回転軸
13を支点として矢印A1方向に回転させると、各ロー
ラ17が順次圧電ブロック体12の受圧板25に乗り上
げ、該受圧板25を通して圧電体23(図2参照)のそ
れぞれに力を加える。これにより、圧電体23に電圧が
発生し、出力端子41,42の間からは、図3に示すよ
うな周期的に変化する電圧Voutが連続して出力し、こ
の電圧Voutが負荷RLに供給される。このとき出力端
子41,42から取り出される電力は、負荷RLの両端
に印加される電圧Voutと負荷RLに流れる電流との積
に等しい。
【0017】このように、本第1実施形態では、一つの
圧電ブロック体12を用いて連続して電力を取り出すこ
とができる。また、支持部材16のそれぞれに支持され
たローラ17が順次受圧板25に乗り上げ、受圧板25
を通して圧電体23のそれぞれを加圧するので、発電の
際に発生する騒音も小さくなる。
【0018】(第2実施形態、図4参照)本発明に係る
発電装置の第2実施形態を図4に示す。この発電装置1
1bは、図1〜図3を参照して説明した発電装置11a
において、回転体14の周囲に多数の圧電ブロック体1
2を、回転体14の外側に同軸に配置されたリング状の
支持ベース26aの内周面に等間隔に配置し、圧電ブロ
ック体12のそれぞれから電力を取り出すようにしたも
のである。多数の圧電ブロック体12の出力は負荷RL
が高電圧を必要とするときには直列に接続され、負荷R
Lが大電流を必要とするときには並列に接続される。
【0019】本第2実施形態によれば、前記第1実施形
態の発電装置11aが奏する効果に加えて、大電力を得
ることができる。
【0020】なお、図4において、回転体14、支持部
材16、ローラ17及び圧電ブロック体12のそれぞれ
は図1に示した発電装置11aと同じ構成を有してい
る。従って、図4において図1に対応する部分には対応
する符号を付し、重複した説明は省略する。
【0021】(第3実施形態、図5参照)本発明に係る
発電装置の第3実施形態を図5に示す。この発電装置1
1cは、回転軸13を支点として回転する回転体14の
外周面に等間隔で複数の磁石51を配置する一方、磁石
51のそれぞれに対向して、回転軸13と同軸に配置さ
れたリング状の支持ベース26bの内周面に支持された
複数の圧電ブロック体12との間にもそれぞれ磁石52
を配置し、回転体14側の磁石51と圧電ブロック体1
2側の磁石52との間に作用する吸引力及び反発力によ
り、各圧電ブロック体12に引張り力と圧縮力とを交互
に作用させ、各圧電ブロック体12から出力する電力を
取り出すようにしたものである。
【0022】本第3実施形態の発電装置11cでは、前
記第1実施形態の発電装置11aや第2実施形態の発電
装置11bのように、ローラ17が受圧板25を機械的
に加圧するものとは異なり、磁石51,52の磁気力を
利用して非接触で圧電ブロック体12に引張り力及び圧
縮力を作用させているので、発電の際に発生する騒音を
大幅に低くすることができる。
【0023】(第4実施形態、図6参照)本発明に係る
発電装置の第4実施形態を図6に示す。この発電装置1
1dは、導電性材料からなる筒状の案内部材61の両端
部に圧電ブロック体12,12を配置すると共に、これ
ら圧電ブロック体12,12の間にて案内部材61の内
部を移動する球状の加圧部材17aを配置したものであ
る。圧電ブロック体12,12は前記第1〜第3実施形
態のものと実質的に同じ構成を有し、各圧電ブロック体
12,12には、加圧部材17aの力を受ける導電性材
料からなる受圧板25,25がそれぞれ配置されてい
る。この受圧板25,25は圧電ブロック体12の端子
板としても機能している。
【0024】ところで、一方の受圧板25は整流用ダイ
オードD1のアノードに接続され、他方の受圧板25は
いま一つの整流用ダイオードD2のアノードに接続され
ている。これらダイオードD1,D2の各カソードは平
滑コンデンサCの一端及び出力端子71に接続されてい
る。一方、案内部材61は平滑コンデンサCの他端及び
出力端子72に接続されている。そして、出力端子7
1,72の間には負荷RLが接続されている。ダイオー
ドD1,D2及び平滑コンデンサCからなる回路は、圧
電ブロック体12,12から出力する電流を整流及び平
滑する整流平滑回路73を構成している。
【0025】このような構成において、案内部材61を
矢印A11,A12で示すように往復運動させると、加
圧部材17aが案内部材61内を往復移動し、受圧板2
5,25に交互に衝突する。これにより、圧電ブロック
体12,12に交互に衝撃力が加わり、圧電ブロック体
12,12からは周期的に変化する電流が連続して出力
する。この電流は整流平滑回路73で整流及び平滑され
て直流に変換され、出力端子71,72から負荷RLに
供給される。
【0026】なお、本第4実施形態において、案内部材
61はその中間部分に支軸を設けて揺動もしくは回転さ
せるようにしてもよい。
【0027】(他の実施形態)なお、本発明に係る発電
装置は前記実施形態に限定されるものではなく、その要
旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、第
1〜第3実施形態において、図6と同様の整流平滑回路
73を設け、圧電ブロック体12からの出力電流を直流
に変換するようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、回転体に設けられた加圧部材により圧電体に
順次加圧力を作用させるようにしたので、圧電体には回
転体の回転に伴って周期的に歪みが発生し、それに応じ
て圧電体から電力を連続的に取り出すことができる。ま
た、回転体に磁石を取り付けて磁気力により非接触で圧
電ブロック体に加圧力を作用させるようにすれば、騒音
の低い発電装置を得ることができる。
【0029】また、本発明によれば、加圧部材が移動自
在に設けられた案内部材の端部に圧電ブロック体を配置
し、案内部材に周期的に加速度を加えて圧電ブロック体
を加圧するようにしたため、加速度に応じて周期的に変
化する加圧力に基づいて圧電体に周期的に変化する歪み
が発生し、それに応じて圧電体から電力を連続的に取り
出すことができる。
【0030】さらに、整流平滑回路を設けて圧電ブロッ
ク体の出力を直流に変換するように構成すれば、直流電
力を連続して負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発電装置の第1実施形態を示す一
部を切り欠いた正面図。
【図2】図1の発電装置に使用される圧電ブロック体を
示す断面図。
【図3】図1の発電装置から負荷に供給される電流の波
形図。
【図4】本発明に係る発電装置の第2実施形態の要部を
示す説明図。
【図5】本発明に係る発電装置の第3実施形態の要部を
示す説明図。
【図6】本発明に係る発電装置の第4実施形態を示す説
明図。
【図7】従来の発電装置の説明図。
【図8】従来の発電装置から出力される電圧の波形図。
【符号の説明】
11a,11b,11c,11d…発電装置 12…圧電ブロック体 14…回転体 17…ローラ 17a…加圧部材 23…圧電体 51,52…磁石 61…案内部材 73…整流平滑回路 D1,D2…ダイオード C…平滑コンデンサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の圧電体からなる圧電ブロック体を
    加圧手段にて周期的に加圧し、該圧電ブロック体から連
    続的に電力を取り出す発電装置であって、 前記加圧手段は、回転体と、該回転体にほぼ等しい間隔
    で設けられて回転体の回転に伴って前記圧電ブロック体
    を加圧する加圧部材とからなること、 を特徴とする発電装置。
  2. 【請求項2】 複数の圧電体からなる圧電ブロック体を
    加圧手段にて周期的に加圧し、該圧電ブロック体から連
    続的に電力を取り出す発電装置であって、 前記加圧手段は、端部に前記圧電ブロック体が配置され
    てなる案内部材と、該案内部材内に移動自在に設けられ
    て案内部材に加えられる加速度に伴って前記圧電ブロッ
    ク体を加圧する加圧部材とからなること、 を特徴とする発電装置。
  3. 【請求項3】 前記圧電ブロック体の出力を整流及び平
    滑する整流平滑回路を備えたことを特徴とする請求項1
    又は請求項2記載の発電装置。
JP10132385A 1998-05-14 1998-05-14 発電装置 Pending JPH11330582A (ja)

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