JPWO2016167078A1 - 圧電発電装置 - Google Patents

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Abstract

発電効率が高く、かつ圧電体が破損し難い、圧電発電装置を提供する。圧電発電装置２１は、一方主面３Ａａと、他方主面３Ａｂとを有する板状の平面部と、他方主面３Ａｂの中央部から突出する凸部３Ａｄとを備える支持体３Ａと、一方主面３Ａａに設けられている圧電体４Ａとを有し、一方主面３Ａａに対して垂直な方向に沿って支持体３Ａを平面視したときに、圧電体４Ａが凸部と重なるように配置されている、発電素子２２を複数備え、一方主面３Ａａに対して垂直な方向に複数の発電素子２２が重なっており、隣り合う一対の発電素子２２のうちの少なくとも一方の支持体３Ａは、平面部の中央部よりも外側の周縁部から突出する複数の支持部３Ａｃ（脚部）を備え、隣り合う一対の発電素子２２において、互いの支持体３Ａの他方主面３Ａｂと、一方主面３Ａａとが対向するように、複数の発電素子は、脚部３Ａｃを介して重なっている。

Description

本発明は、圧電発電装置に関する。
圧電発電装置は、圧電素子を用いた発電装置として用いられる。下記の特許文献１には、圧電発電装置の一例が開示されている。この圧電発電装置は、積層された複数の弾性体を有する。各弾性体は、円板状の形状を有する。各弾性体のドーナツ状の外周部と、中央部との間に凹部を有する。各弾性体の凹部に、圧電素子が設けられている。弾性体は、上記ドーナツ状の外周部同士が当接されて、積層されている。
下記の特許文献２に記載の圧電発電装置は、中央に凸レンズ状の形状の加圧子が設けられた加圧部材を有する。積層された複数の圧電素子同士の間に、加圧部材がそれぞれ配置されている。各圧電素子は、加圧子に当接されている。
特開平１１−０３１８５４号公報 特開２００８−３１１５２９号公報
特許文献１及び２に記載の圧電発電装置において、発電のための荷重が加えられると、荷重が加えられた部分に応力が集中していた。そのため、圧電素子が破損しやすかった。
さらに、特許文献１に記載の圧電発電装置では、各弾性体は、ドーナツ状の外周部同士が当接されていた。よって、バネ定数が大きかった。従って、圧電素子を変形させるためには、大きな荷重が必要であり、発電効率を高め難かった。
本発明の目的は、発電効率が高く、かつ圧電体が破損し難い、圧電発電装置を提供することにある。
本発明に係る圧電発電装置のある広い局面では、一方主面と、他方主面とを有する板状の平面部と、前記平面部の前記他方主面の中央部から突出する凸部と、を備える支持体と、前記平面部の前記一方主面に設けられている圧電体と、を有し、前記平面部の前記一方主面に対して垂直な方向に沿って前記支持体を平面視したときに、前記圧電体が前記凸部と重なるように配置されている、発電素子が複数備えられており、前記複数の発電素子が前記一方主面に対して垂直な方向に重なっており、隣り合う一対の前記発電素子のうちの少なくとも一方の発電素子における前記支持体は、前記平面部の前記一方主面及び前記他方主面のうちの少なくとも他方の発電素子側の主面であって、前記中央部よりも外側の周縁部から突出する複数の脚部を備え、隣り合う一対の前記発電素子において、一方の発電素子における前記支持体の前記他方主面と、他方の発電素子における前記支持体の前記一方主面とが対向するように、前記複数の発電素子は、前記脚部を介して重なっている。
本発明に係る圧電発電装置のある特定の局面では、隣り合う一対の前記発電素子において、一方の発電素子における前記圧電体が前記他方主面側に押圧されたときに、一方の発電素子における前記凸部により、他方の発電素子における前記圧電体が押圧される。この場合には、複数の発電素子を重ねているので、単一の圧電素子と比較して、同一の発電量を得るために必要になる圧電体の押圧荷重を低減することができる。よって、発電効率を高くすることができる。
本発明に係る圧電発電装置の他の特定の局面では、前記各発電素子における前記支持体の前記凸部が、前記他方主面側に直接重なっている他の前記発電素子における前記圧電体に接触している。この場合には、各圧電体を同じ曲率で変形させることができる。よって、各発電素子において発電量を同等とすることができる。これにより、各発電素子を並列接続した場合の電気的なロスを低減することができる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに他の特定の局面では、複数の前記発電素子のうちの少なくとも１個の発電素子における前記支持体は、前記凸部における中央部の厚みが、前記中央部よりも外側の周縁部の厚みよりも厚い。この場合には、支持体の中央から同心円状に厚み分布を形成することで、圧電体の中央部が押圧されたときに圧電体にかかる応力の集中を均等に緩和することができる。それによって、機械的強度が上がり、圧電体の破損をより抑制できる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに他の特定の局面では、前記凸部が１段以上の段差部を有する。この場合には、支持体のうち、最も厚みの厚い部分が他の発電素子に接触する面積を小さくすることで、他の発電素子の任意の箇所を押圧することができる。それによって、重なった発電素子全てを同じように変形させやすくすることができ、発電量のばらつきによる発電効率の低下を抑制することができる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記支持体は、前記平面部が多角形状であって、前記脚部が多角形状の前記平面部における多角形の頂点から突出する。この場合には、脚部を多角形の頂点としているので、平面部の周縁の全周を脚部とする場合と比較して、低いバネ定数を実現することができる。また、多角形の頂点以外の箇所を脚部とする場合と比較して、より高い発電効率を得ることができる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、複数の前記発電素子のうちの少なくとも１個の発電素子における前記支持体は、前記平面部の前記一方主面に対して垂直な方向に沿って前記支持体を平面視したときに、前記凸部が円形状の平面形状を有する。この場合には、圧電体の中央部が押圧されたときに圧電体にかかる応力の集中をより一層緩和することができる。よって、圧電体がより一層破損し難い。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記支持体が、前記平面部の前記他方主面から突出する複数の脚部を備え、前記脚部の他方主面からの距離が遠い側の端部の位置が、前記凸部よりも他方主面からの距離が遠い位置である。この場合には、省スペースなスタック構造を実現することができる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記各発電素子が、前記圧電体に電気的に接続されており、前記圧電体の外側において、貫通孔及び切欠き部のうち一方を有する外部接続端子をそれぞれ有し、第１、第２及び第３の部分を有し、前記第２の部分の横断面積が前記第１の部分の横断面積よりも小さく、前記第３の部分の幅が前記第１の部分の幅よりも小さく、かつ前記第２の部分の幅よりも大きく、前記第２の部分が前記各発電素子の前記外部接続端子の前記貫通孔及び前記切欠き部のうち一方に挿入されている、ピンと、前記ピンの前記第３の部分を含む部分が挿入されている孔部を有し、かつ前記複数の外部接続端子を、前記ピンの前記第１の部分とにより挟むように配置されているベース部材とがさらに備えられており、前記ベース部材に前記ピンが固定されている。この場合には、外部接続端子に繰り返し加えられる応力による破損が生じ難い。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記複数の発電素子の前記外部接続端子が、前記複数の発電素子が積層されている方向に並ぶようにそれぞれ配置されており、前記複数の発電素子のうち最も前記ピンの前記第１の部分に近い発電素子の前記外部接続端子が、前記第１の部分に接触しており、かつ前記複数の外部接続端子同士が接触している。この場合には、外部接続端子に繰り返し加えられる応力による破損が生じ難い。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記ピンの前記第１の部分が前記外部接続端子に接触している面に、突起部が設けられている。この場合には、複数の外部接続端子同士の電気的な接続をより一層確実に行うことができる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記ピンにおいて、前記第１の部分が前記外部接続端子に接触している面が、該面の外周縁から内側に向かい前記第１の部分の厚みが薄くなるように傾斜している。この場合には、複数の外部接続端子同士の電気的な接続をより一層確実に行うことができる。
本発明に係る圧電発電装置の他の広い局面では、一方主面と、他方主面とを有する板状の平面部と、前記平面部の前記他方主面の中央部から突出する凸部と、前記平面部の一方主面及び他方主面のうちの少なくとも一方であって、前記中央部よりも外側の周縁部から突出する複数の脚部と、を備える支持体と、前記平面部の前記一方主面に設けられている圧電体と、を有し、前記平面部の前記一方主面に対して垂直な方向に沿って前記支持体を平面視したときに、前記圧電体が前記凸部と重なるように配置されている、発電素子が備えられており、前記支持体は、前記平面部が多角形状であって、前記脚部が多角形状の前記平面部における多角形の頂点から突出する。この場合には、脚部を多角形の頂点としているので、平面部の周縁の全周を脚部とする場合と比較して、低いバネ定数を実現することができる。また、多角形の頂点以外の箇所を脚部とする場合と比較して、より高い発電効率を得ることができる。
本発明に係る圧電発電装置のさらに別の特定の局面では、前記発電素子において、前記脚部が支点、前記圧電体が力点、前記凸部が作用点であって、前記圧電体が前記他方主面側に押圧されたときに、前記凸部により外部に作用を及ぼす。
本発明によれば、支持体の厚みが中央部と周縁部とで異なっているので、圧電体の中央部が押圧されたときに圧電体にかかる応力の集中を緩和することができるため、圧電体が破損し難く、かつ発電効率が高い圧電発電装置を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置の斜視図である。 図３は、本発明の第１の実施形態における第１の発電素子の斜視図である。 図４は、本発明の第１の実施形態における第１の発電素子の圧電体が下方側に押圧されたときの、圧電発電装置の変形を示す、圧電発電装置の正面図である。 図５は、比較例の圧電発電装置の正面図である。 図６は、比較例の圧電体の中央部分が下方に押圧されたときに発生する応力の、圧電体の中央部を横断する方向における分布を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施形態における圧電体の中央部分が下方に押圧されたときに発生する応力の、圧電体の中央部を横断する方向における分布を示す図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る圧電発電装置の斜視図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る圧電発電装置を実装した例を示す部分切り欠き正面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態における圧電体の中央部分が下方に押圧されたときに発生する応力の、圧電体の中央部を横断する方向における分布を示す図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態の第１の変形例における第１の発電素子の斜視図である。 時１３は、本発明の第２の実施形態の第２の変形例における第１の発電素子の斜視図である。 図１４は、本発明の第３の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。 図１５は、圧電体の分割数とバネ定数との関係を示す図である。 図１６は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。 図１７は、本発明の第５の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。 図１８は、本発明の第５の実施形態における圧電素子の分解斜視図である。 図１９は、図１８中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である 図２０は、本発明の第５の実施形態における第１，第２のピンの正面図である。 図２１は、本発明の第５の実施形態における第１，第２のピンの平面図である。 図２２は、本発明の第５の実施形態の第１の変形例における第１，第２のピンの正面図である。 図２３は、本発明の第５の実施形態の第２の変形例における第１，第２のピンの正面断面図である。 図２４は、本発明の第６の実施形態における発電素子の斜視図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。図２は、第１の実施形態に係る圧電発電装置の斜視図である。
図１に示すように、圧電発電装置１は、第１の発電素子２Ａと、第２の発電素子２Ｂを有する。図１では、第２の発電素子２Ｂの上に第１の発電素子２Ａが設けられている。
第１の発電素子２Ａは、支持体３Ａと、圧電体４Ａとを有する。
支持体３Ａは、たとえば金属や合金などの導電性材料、またはセラミックス材料などの絶縁性材料からなる。支持体３Ａは、平面部と、凸部３Ａｄと、脚部としての支持部３Ａｃとを有する。支持体３Ａの平面部、凸部３Ａｄ、支持部３Ａｃは一体に形成されている。支持体３Ａの平面部は、矩形板状であって、一方主面としての上面３Ａａと、他方主面としての下面３Ａｂとを有する。支持体３Ａの凸部３Ａｄは、支持体３Ａの平面部の下面３Ａｂに設けられている。支持体３Ａの凸部３Ａｄは、支持体３Ａの平面部の中央部から突出している。図３を参照して、支持体３Ａの下面３Ａｂに対して垂直な方向に沿って支持体３Ａを底面視したときに、凸部３Ａｄは円形形状を有する。また、支持体３Ａの中心と凸部３Ａｄの中心とが重なっている。ここで、支持体３Ａの上面３Ａａと下面３Ａｂとが対向し合う方向を上下方向と定義する。なお、本明細書における上下方向は、鉛直方向とは一致せずともよい。また、平面部の上面３Ａａに対して垂直な方向に沿って支持体３Ａを平面視したときに、支持体３Ａの平面部のうち、凸部３Ａｄが設けられている箇所を中央部と定義し、支持体３Ａの平面部のうち、中央部よりも外側の領域を周縁部と定義する。
図２に示すように、支持体３Ａの支持部３Ａｃは、下面３Ａｂの周縁部の各頂点から、上下方向に突出している。詳述すると、平面部が矩形板であるので、複数の支持部３Ａｃが、上記中央部よりも外側の周縁部の頂点から突出している。支持部３Ａｃの下面３Ａｂ側の端部の位置は、凸部３Ａｄよりも下面３Ａｂからの距離が遠い位置である。
なお、図２では支持体３Ａの矩形板状の平面部の各頂点から、４つの支持部３Ａｃが突出しているが、必ずしも平面部の全ての頂点から支持部３Ａｃが突出していなくてもよい。また、支持部３Ａｃは、平面部の上面３Ａａ及び下面３Ａｂのうちの少なくとも一方から突出していればよい。
また、凸部３Ａｄ及び支持部３Ａｃは、平面部と一体成形されているが、別体としての凸部３Ａｄ及び支持部３Ａｃが平面部に接合されていてもよい。
支持体３Ａの上面３Ａａには、圧電体４Ａが設けられている。圧電体４Ａは、矩形板状である。圧電体４Ａは、上面３Ａａに対して垂直な方向に沿って支持体３Ａを平面視したときに、凸部３Ａｄと重なるように配置されている。よって、上記平面視において、圧電体４Ａと凸部３Ａｄとは重なっている。より詳細には、上記平面視において、圧電体４Ａは凸部３Ａｄを覆っている。圧電体４Ａの外周縁は、凸部３Ａｄの外周縁の外側に位置している。なお、圧電体４Ａの形状は特に限定されない。圧電体４Ａは、例えば、圧電単結晶や圧電セラミックスなどからなる。
第２の発電素子２Ｂは、第１の発電素子２Ａと同様の構成を有する。第２の発電素子２Ｂは、支持体３Ｂと、圧電体４Ｂとを有する。支持体３Ｂは、一方主面としての上面３Ｂａと、他方主面としての下面３Ｂｂとを有する平面部と、凸部３Ｂｄと、脚部としての支持部３Ｂｃとを有する。第１の発電素子２Ａと第２の発電素子２Ｂとは、上下方向において隣り合うように配置されている。すなわち、第１の発電素子２Ａと第２の発電素子２Ｂとは、上面３Ａａに対して垂直な方向に重なっている。より具体的には、隣り合う一対の発電素子において、第１の発電素子２Ａにおける支持体３Ａの下面３Ａｂと、第２の発電素子２Ｂにおける支持体３Ｂの上面３Ｂａとが対向するように配置されている。第１の発電素子２Ａと第２の発電素子２Ｂとは、第１の発電素子２Ａの支持部３Ａｃを介して重なっている。
なお、支持部は、隣り合う一対の発電素子のうちの少なくとも一方の発電素子における平面部の一方主面及び他方主面のうちの少なくとも他方の発電素子側の主面であって、中央部よりも外側の周縁部から突出していればよい。すなわち、図１においては、第１の発電素子２Ａにおける支持部３Ａｃが必須の支持部であって、支持部３Ｂｃは必須ではない。また、支持部は、第１の発電素子２Ａと第２の発電素子２Ｂとの間に設けられていればよい。たとえば、第１の発電素子２Ａが支持部を有せず、第２の発電素子２Ｂが第１の発電素子２Ａ側に突出する支持部を有する構造も、本発明の範囲内に含まれる。
圧電発電装置１において、支持部３Ｂｃが支点、圧電体４Ａが力点、凸部３Ｂｄが作用点である。圧電体４Ａが下面側に押圧されたときに、上記凸部３Ｂｄにより、外部に作用を及ぼす。
圧電発電装置１が押圧されていないとき、圧電発電装置１は図１の様態を示す。第１の発電素子２Ａにおける支持体３Ａの凸部３Ａｄは、支持体３Ａの下面３Ａｂ側に直接重なっている第２の発電素子２Ｂにおける圧電体４Ｂに接触している。圧電発電装置１が押圧されているとき、圧電発電装置１は図４に示すように変形する。第１の発電素子２Ａの圧電体４Ａが図４の下方向側に押圧されると、第１の発電素子２Ａの支持体３Ａの下面３Ａｂに設けられている凸部３Ａｄが下方向に変位する。第１の発電素子２Ａの凸部３Ａｄにより、第２の発電素子２Ｂの圧電体４Ｂが押圧されて下方向に変位する。従って、第１，第２の発電素子２Ａ，２Ｂの圧電体４Ａ，４Ｂが、同時かつ同様に変形する。この変形による圧電効果によって、電荷が発生し、電力を取り出すことができる。圧電発電装置１への押圧を停止すると、圧電発電装置１は図１の状態へと復帰する。
以下に、第１の実施形態と比較例との違いについて説明する。図５は、比較例の圧電発電装置の正面図である。圧電発電装置１０１の各発電素子１０２の各支持体１０３は、凸部を有しない。上記の点以外においては、圧電発電装置１０１は、第１の実施形態の圧電発電装置１と同様の構成を有する。
圧電体４Ａが押圧されると、その押し込み量に応じた応力が発生する。例えば、圧電体４Ａの中央部が押圧された場合、応力は、押圧された部分を中心とした分布を有する。図６は、比較例の圧電体の中央部分が下方に押圧されたときに発生する応力の、圧電体の中央部を横断する方向における分布を示す図である。このとき、圧電発電装置１０１においては、図６に示すように、圧電体４Ａが押圧された部分、すなわち中央部分において、応力が集中している。一点に応力が集中すると、圧電体４Ａが破損することがある。
これに対して、図７は、第１の実施形態における圧電体の中央部分が下方に押圧されたときに発生する応力の、圧電体の中央部を横断する方向における分布を示す図である。なお、図７中の破線Ａは、支持体の凸部の外周縁の位置を示す。本実施形態の圧電発電装置１では、図７に示すように、比較例よりも応力の最大値が小さいことがわかる。
本実施形態では、第１の発電素子２Ａの支持体３Ａは凸部３Ａｄを有する。ここで、上下方向における長さを厚みとする。上述したように、支持体３Ａの上面３Ａａ側からの平面視において、凸部３Ａｄの中央部と圧電体４Ａの中央部とは重なっている。よって、圧電体４Ａの中央部が押圧された場合の、応力が集中する部分において、支持部３Ａｃの厚みが厚い。支持体の厚みが中央部と周縁部とで異なっているので、圧電体の中央部が押圧されたときに圧電体にかかる応力の集中を緩和することができる。すなわち、応力の最大値を低めることができ、かつ応力の分布を均一にすることができる。従って、圧電体が破損し難く、かつ発電効率が高い、圧電発電装置を提供することができる。
なお、支持体の上面側からの平面視において、支持体の中央部、支持体の凸部の中央部及び圧電体の中央部は必ずしも重なっていなくともよい。もっとも、本実施形態のように、上記平面視において、凸部３Ａｄの中央部と圧電体４Ａの中央部とが重なっていることにより、応力の集中を緩和することができる。さらに、上記平面視において、圧電体４Ａの中央部と支持体３Ａの中央部とが重なっていることにより、圧電体４Ａを大きく変形をさせることができ、発電効率を効果的に高めることができる。
第１，第２の発電素子２Ａ，２Ｂの支持体３Ａ，３Ｂの凸部３Ａｄ，３Ｂｄの平面形状は、円形状であることが好ましい。それによって、応力の分布を均一にすることができる。
図２に示すように、本実施形態では、第１の発電素子２Ａの支持部３Ａｃは、支持体３Ａの下面３Ａｂの各頂点に設けられている。そのため、下方に押圧されたときに支持体３Ａを容易に変形させることができる。第２の発電素子２Ｂも同様である。よって、圧電発電装置１の上記変形についてのバネ定数は小さい。従って、小さい荷重により発電することができ、発電効率が高い。
さらに、第２の発電素子２Ｂの支持体３Ｂの下面３Ｂｂ側からの底面視において、第１，第２の発電素子２Ａ，２Ｂの支持部３Ａｃ，３Ｂｃは支持体３Ａ，３Ｂの中央部に対してそれぞれ等方的に配置されている。それによって、支持体３Ａ，３Ｂを等方的に変形させることができる。よって、応力の分布を均一にすることができる。これにより、発電効率を高めることができる。
なお、支持体は、矩形以外の多角形状の平面形状や円形状の平面形状を有してもよい。この場合にも、支持体の下面側からの底面視において、支持部は支持体の中央部に対して等方的に配置されていることが好ましい。
図１に示すように、本実施形態では、第１の発電素子２Ａの圧電体４Ａの外周縁は、支持体３Ａの凸部３Ａｄの外周縁よりも外側に位置している。同様に、第２の発電素子２Ｂの圧電体４Ｂの外周縁も、支持体３Ｂの凸部３Ｂｄの外周縁よりも外側に位置している。それによって、圧電体４Ａ，４Ｂを大きく変形させることができる。加えて、凸部３Ａｄ，３Ｂｄの面積が小さいため、圧電発電装置１のバネ定数を小さくすることができる。
図８に示す第１の変形例の圧電発電装置４１のように、例えば、第１の発電素子４２Ａの支持体４３Ａの外周縁において対向し合っている２辺の全体に支持部４３Ａｃが設けられていてもよい。この場合、第１の発電素子４２Ａと第２の発電素子４２Ｂとの接合強度を高めることができる。なお、第２の発電素子４２Ｂの支持体４３Ｂにも、同様の支持部４３Ｂｃが設けられていてもよい。
本実施形態の圧電発電装置１は、第２の発電素子２Ｂの下方側から外部に実装される。本実施形態では、第２の発電素子２Ｂの支持部３Ｂｃの下方側の端部３Ｂｃ１は、凸部３Ｂｄよりも下方側に位置している。このとき、圧電発電装置１は、第２の発電素子２Ｂの支持部３Ｂｃにより支持されている。それによって、第１の発電素子２Ａが下方に押圧されたときに、第１，第２の発電素子２Ａ，２Ｂの圧電体４Ａ，４Ｂがそれぞれ容易に変形し得る。
支持部が設けられている位置は、支持体の下面には限られない。例えば、第１，第２の発電素子の支持体の上面及び下面に支持部が設けられていてもよい。この場合、例えば、第１の発電素子の支持部と第２の発電素子の支持部とが接合されていてもよい。
第２の発電素子は、第１の発電素子と異なる構成を有してもよい。
図９に示す第２の変形例の圧電発電装置５１は、第２の発電素子５２Ｂの支持体５３Ｂの上面５３Ｂａに支持部５３Ｂｃが設けられており、第１の発電素子５２Ａの支持体５３Ａには支持部は設けられていない。このような圧電発電装置５１は、凹部５５が設けられている部分に実装することができる。より具体的には、実装されたときに第２の発電素子５２Ｂの支持体５３Ｂの凸部５３Ｂｄが凹部５５内に位置する場合に、圧電発電装置５１を実装することができる。
本実施形態では、第１の発電素子２Ａの支持体３Ａの凸部３Ａｄと第２の発電素子２Ｂの圧電体４Ｂとが接触している。それによって、第１の発電素子２Ａが下方側に押圧されたときに、第１の発電素子２Ａの変形の大きさと同じ大きさにおいて、第２の発電素子２Ｂを変形させることができる。なお、第１の発電素子の支持体の凸部は、第２の発電素子の圧電体には必ずしも接触していなくともよい。少なくとも、第１の発電素子が下方側に押圧されたときに、上記凸部により第２の発電素子の圧電体が押圧されればよい。
図示されていないが、本実施形態の第１，第２の発電素子２Ａ，２Ｂの圧電体４Ａ，４Ｂの上面３Ａａ，３Ｂａ及び下面３Ａｂ，３Ｂｂには、電極が設けられている。各電極には、引き出し電極がそれぞれ接続されている。それによって、圧電体４Ａ，４Ｂは、外部に電気的に接続されている。なお、圧電体が外部に電気的に接続されている構成は、特に限定されない。
例えば、第１，第２の発電素子の圧電体の上面を覆うように電極膜が設けられていてもよい。同様に、各圧電体の下面を覆うように電極膜が設けられていてもよい。このとき、支持体が金属からなる場合は、例えば、各発電素子において、圧電体の下面側の電極膜と支持体の上面との間に絶縁膜を設ければよい。加えて、第２の発電素子の圧電体の上面側の電極膜と第１の発電素子の支持体の凸部との間に絶縁膜を設ければよい。それによって、各電極膜と各支持体との電気的な短絡を防止できる。なお、各支持体が絶縁性材料からなる場合は、各電極と各支持体とは電気的に短絡しない。
上記引き出し電極としては、例えば、ボンディングワイヤやフレキシブルＣｕ基板などを用いることができる。
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。
圧電発電装置１１においては、第１，第２の発電素子１２Ａ，１２Ｂの支持体１３Ａ，１３Ｂの凸部１３Ａｄ，１３Ｂｄの形状が第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、圧電発電装置１１は、第１の実施形態の圧電発電装置１と同様の構成を有する。
第１の発電素子１２Ａの支持体１３Ａの凸部１３Ａｄは、ベース部１３Ａｄ０と、１段の段差部１３Ａｄ１を有する。
ベース部１３Ａｄ０は、支持体１３Ａの平面部の下面に設けられている。ベース部１３Ａｄ０は、支持体１３Ａの平面部の中央部から突出している。支持体１３Ａの下面に対して垂直な方向に沿って支持体１３Ａを底面視したときに、ベース部１３Ａｄ０は円形形状を有する。また、支持体１３Ａの中心とベース部１３Ａｄ０の中心とが重なっている。
段差部１３Ａｄ１は、ベース部１３Ａｄ０における支持体１３Ａの平面部と反対側の面に設けられている。段差部１３Ａｄ１は、ベース部１３Ａｄ０の中央部から突出している。支持体１３Ａの下面に対して垂直な方向に沿って支持体１３Ａを底面視したときに、段差部１３Ａｄ１は円形形状を有する。また、ベース部１３Ａｄ０の中心と段差部１３Ａｄ１の中心とが重なっている。ここで、上記平面部の上面に対して垂直な方向に沿って支持体１３Ａを平面視したときに、ベース部１３Ａｄ０の平面部のうち、段差部１３Ａｄ１が設けられている箇所を中央部と定義し、ベース部１３Ａｄ０の平面部のうち、中央部よりも外側の領域を周縁部と定義する。第１の発電素子１２Ａにおける支持体１３Ａは、凸部１３Ａｄにおける中央部の厚みが、上記中央部よりも外側の周縁部の厚みよりも厚い。支持体１３Ａの厚みは、支持部１３Ａｃを除けば、凸部１３Ａｄの段差部１３Ａｄ１が設けられている領域が最も厚い。次に、凸部１３Ａｄのベース部１３Ａｄ０が設けられている領域の厚みが厚い。最も厚みが薄い部分は、支持体１３Ａにおいて凸部１３Ａｄが設けられていない部分である。このように、支持体１３Ａに厚みの分布が設けられている。
すなわち、支持体１３Ａは、圧電体４Ａの中央部が押圧された場合の、応力が最も集中する部分において、支持体１３Ａの厚みが最も厚い。上述したように、次に、凸部１３Ａｄのベース部１３Ａｄ０が設けられている領域の厚みが厚い。よって、応力が最も集中する部分の周囲においても、支持体１３Ａの厚みは厚い。第２の発電素子１２Ｂも同様である。それによって、応力の集中をより一層緩和することができる。
図１１は、第２の実施形態における圧電体の中央部分が下方に押圧されたときに発生する応力の、圧電体の中央部を横断する方向における分布を示す図である。なお、図１１中の破線Ｂ，Ｃは、支持体の凸部の各段の外周縁の位置を示す。
図１１に示すように、応力が効果的に分散されており、応力の最大値がより一層小さいことがわかる。従って、第２の実施形態においても、圧電体が破損し難く、かつ発電効率が高い、圧電発電装置を提供することができる。
上述したように、上記凸部の段差部の位置は特に限定されない。段差部の配置を調整することにより、凸部により圧電体を押圧する位置を調整することができる。
凸部は１段以上の段差部を有してもよい。この場合、より一層応力を分散させることができる。あるいは、例えば、図１２に示す第２の実施形態の第１の変形例における第１の発電素子６２Ａのように、支持体６３Ａの凸部６３Ａｄが四角錐状の形状を有してもよい。このような場合であっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、図１３に示す第２の実施形態の第２の変形例における第１の発電素子７２Ａのように、支持体７３Ａの凸部７３Ａｄが四角錐台状の形状を有してもよい。このような場合であっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。
圧電発電装置２１は３個以上の発電素子２２を有する点で、第１の実施形態と異なる。各発電素子２２は、第１の実施形態における第１の発電素子２Ａの構成と同様の構成を有する。
圧電発電装置２１においては、複数の発電素子２２が上下方向に積層されている。各発電素子２２は、第１の実施形態の第１，第２の発電素子２Ａ，２Ｂと同様に重なっている。圧電発電装置２１における最上部の発電素子２２の圧電体４Ａが下方側に押圧されたときに、最上部の発電素子２２以外の各発電素子２２の圧電体４Ａも、各支持体３Ａの凸部３Ａｄにより押圧される。
ここで、圧電体４Ａは、圧電体４Ａの断面二次モーメントが大きいほど、変形し難い。本実施形態の圧電体４Ａの断面二次モーメントＩは、圧電体４Ａの厚みをｈ、圧電体４Ａの横断方向の長さをｂとしたときに、Ｉ＝ｂｈ３／１２の式で表すことができる。このように、圧電体４Ａの変形し難さは、圧電体４Ａの厚みの３乗に比例する。
図１５は、圧電体の分割数とバネ定数との関係を示す図である。なお、分割数によらず、圧電体の体積の合計は一定である。
図１５において、圧電体の分割数が１のときは、圧電体が分割されていないことを示す。圧電体の分割数が１のときよりも、分割数が２のときの方がバネ定数は小さい。圧電体の分割数が２のときよりも、分割数が３のときの方がバネ定数は小さい。このように、圧電体の合計の体積が同じ場合においては、圧電体を多く分割するほど、バネ定数はより小さくなることがわかる。よって、圧電体の分割数が多いほど変形しやすい。
なお、図１５中の曲線は、バネ定数をｙ、圧電体の分割数をｘとしたときに、ｙ＝１６８．８３ｘ−１．８４９の式で表すことができる。
図１４に戻り、本実施形態では、複数の圧電体４Ａが同時に押圧される。よって、断面二次モーメントの式及び図１５から明らかなように、複数の圧電体４Ａをより一層小さい荷重により変形させることができる。従って、発電効率をより一層高めることができる。
本実施形態では、各発電素子２２はいずれも同じ構成を有するが、それぞれ異なる構成を有してもよい。例えば、複数の発電素子は、支持部を有しない発電素子を含んでいてもよい。この場合には、該発電素子は、該発電素子に隣接している発電素子の支持部を介して、隣接している発電素子と重なっていればよい。
あるいは、各支持体の各凸部の形状は異なっていてもよい。もっとも、本実施形態のように、各凸部３Ａｄの形状が同じ方が好ましい。それによって、各圧電体４Ａを同じ曲率で変形させることができる。よって、各発電素子２２において発電量を同等にすることができる。これにより、各発電素子２２を並列接続した場合の電気的なロスを低減させることができる。
（第４の実施形態）
図１６は、第４の実施形態に係る圧電発電装置の正面図である。
圧電発電装置３１は、発電素子２２を１個有する点において、第１の実施形態と異なる。発電素子２２は、第１の実施形態の第１の発電素子２Ａと同様の構成を有する。
このように、圧電発電装置３１は、１個の発電素子２２からなっていてもよい。この場合においても、第１の実施形態と同様に応力を分散させることができる。よって、圧電体４Ａが破損し難い。
なお、図９に示した第１の実施形態の第２の変形例と同様に、凹部を有する部分に実装される場合は、圧電発電装置の支持体は、支持部を有しなくてもよい。
図１７は、第５の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。
圧電発電装置８１は、各発電素子８２の圧電体８４にそれぞれ接続されている第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂを有する点で、第３の実施形態と異なる。圧電発電装置８１は、複数の第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂに電気的に接続されている第１，第２のピン８７ａ，８７ｂ及びフレキシブルプリント基板８８を有する。さらに、圧電発電装置８１は、第１，第２のピン８７ａ，８７ｂを固定しているベース部材８９を有する。これらの点においても、圧電発電装置８１は第３の実施形態と異なる。
ここで、発電素子８２は、圧電体８４と第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂとを含む圧電素子８４Ｘを有する。圧電素子８４Ｘの詳細を説明する。
図１８は、第５の実施形態における圧電素子の分解斜視図である。図１９は、図１８中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、図１９においては、第１，第２の外部接続端子は省略している。
図１９に示すように、本実施形態においては、圧電体８４は、複数の圧電体層が積層された圧電体である。圧電体８４は、例えば、ＰＺＴ系の圧電セラミックスからなる。
複数の圧電体層間には、複数の第１，第２の内部電極８３Ｂａ，８３Ｂｂが積層されている。より具体的には、第１の内部電極８３Ｂａと第２の内部電極８３Ｂｂとが圧電体層を介して対向し合うように、交互に積層されている。
他方、図１９における圧電体８４の上面８４ａから下面８４ｂにわたり、側面８４ｃを経て連続的に第１の外部電極８３Ａａが設けられている。同様に、圧電体８４の上面８４ａから下面８４ｂにわたり、側面８４ｃを経て連続的に第２の外部電極８３Ａｂが設けられている。第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂは、同じ側面８４ｃ上に設けられていてもよく、あるいは、互いに異なる側面８４ｃ上に設けられていてもよい。第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂは、互いに電気的に接続されないように設けられていればよい。
第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂは、例えば、スパッタリング法により形成することができる。本実施形態では、第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂは、圧電体８４側から、ニクロム層、モネル層及びＡｕ層が積層された積層金属膜である。なお、第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂの材料は上記に限定されない。
第１の外部電極８３Ａａには、複数の第１の内部電極８３Ｂａが接続されている。第２の外部電極８３Ａｂには、複数の第２の内部電極８３Ｂｂが接続されている。
圧電体８４の上面８４ａ上にはカバー層８５が設けられている。カバー層８５は、例えば、ポリイミドからなる。カバー層８５の厚みは、特に限定されないが、本実施形態では、１２．５μｍである。カバー層８５は、エポキシ系の接着剤などにより、圧電体８４に接合することができる。カバー層８５を有することにより、第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂに異物が付着し難い。加えて、圧電素子８４Ｘの強度を高めることができる。なお、圧電素子８４Ｘは、カバー層８５を有しなくともよい。
図１８に示すように、第１の外部電極８３Ａａには、導電性接着剤９０ａを介して上記第１の外部接続端子８６ａが接続されている。同様に、第２の外部電極８３Ａｂには、導電性接着剤９０ｂを介して上記第２の外部接続端子８６ｂが接続されている。
ここで、図１９に示した第１の内部電極８３Ｂａと第２の内部電極８３Ｂｂとは、圧電体８４の変形に際し、異なる電位となる。第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂは、それぞれ第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂを介して、第１，第２の内部電極８３Ｂａ，８３Ｂｂに電気的に接続されている。第１の外部接続端子８６ａと第２の外部接続端子８６ｂとは、異なる電位に接続される。これにより、第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂを介して、発電素子８２から電力を取り出すことができる。
第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂには、例えば、リン青銅からなる主材にＡｕ層が積層されたものなどを用いることができる。Ａｕ層の下地として、リン青銅からなる主材にＮｉ層が積層されていてもよい。導電性接着剤９０ａ，９０ｂには、例えば、Ａｇを含むエポキシ系接着剤などを用いることができる。
なお、第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂが第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂに接続されている部分は、第１，第２の外部電極８３Ａａ，８３Ａｂとカバー層８５とに挟まれている。
図１７に戻り、第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂには、それぞれ貫通孔８６ａ１，８６ｂ１が設けられている。複数の発電素子８２の第１の外部接続端子８６ａは、複数の発電素子８２が積層されている方向に並ぶようにそれぞれ配置されている。複数の発電素子８２の第２の外部接続端子８６ｂも、複数の発電素子８２が積層されている方向に並ぶようにそれぞれ配置されている。
図１７中の破線Ａで示すように、上記第１のピン８７ａは、各第１の外部接続端子８６ａの貫通孔８６ａ１に挿入されている。破線Ｂで示すように、上記第２のピン８７ｂは、各第２の外部接続端子８６ｂの貫通孔８６ｂ１に挿入されている。より具体的には、第１，第２のピン８７ａ，８７ｂの後述する第２の部分が貫通孔８６ａ１，８６ｂ１に挿入されている。
図２０は、第５の実施形態における第１，第２のピンの正面図である。図２１は、第５の実施形態における第１，第２のピンの平面図である。なお、図２０中の破線は、第１〜第３の部分の境界を示す。
図２０に示すように、第１のピン８７ａは、第１〜第３の部分８７ａ１〜８７ａ３を有する。第１の部分８７ａ１は第２の部分８７ａ２に連なっており、第２の部分８７ａ２は第３の部分８７ａ３に連なっている。
図２１に示すように、本実施形態においては、第１，第２の部分８７ａ１，８７ａ２の平面形状は円形である。第３の部分８７ａ３の平面形状は、円形の形状に、対向し合う２個の突起が設けられた形状である。なお、第１〜第３の部分８７ａ１〜８７ａ３の平面形状は、上記に限定されない。
第１の部分８７ａ１の横断面積は、図１７に示した第１の外部接続端子８６ａの貫通孔８６ａ１の平面面積よりも大きい。第２の部分８７ａ２の横断面積は、貫通孔８６ａ１の平面面積以下である。また、第２の部分８７ａ２の横断面積は、第１の部分８７ａ１の横断面積よりも小さい。
ここで、平面視したときの外周縁における２点間の最大寸法を幅とする。このとき、第３のピン８７ａ３の幅は、第１の部分８７ａ１の幅よりも狭く、かつ第２の部分８７ａ２の幅よりも広い。なお、第１，第２の部分８７ａ１，８７ａ２の平面形状は円形であるため、径と幅とは同じ寸法である。
第２のピン８７ｂは、第１のピン８７ａと同様の構成を有し、第１〜第３の部分８７ｂ１〜８７ｂ３を有する。第１の部分８７ｂ１の横断面積は、図１７に示した第２の外部接続端子８６ｂの貫通孔８６ｂ１の平面面積よりも大きい。第２の部分８７ｂ２の横断面積は、貫通孔８６ｂ１の平面面積以下である。
本実施形態では、第１，第２のピン８７ａ，８７ｂの第１の部分８７ａ１，８７ｂ１の径は１．１ｍｍである。第２の部分８７ａ２，８７ｂ２の径は０．６ｍｍである。第３の部分８７ａ３，８７ｂ３の幅は０．７５ｍｍである。なお、第１〜第３の部分８７ａ１〜８７ａ３，８７ｂ１〜８７ｂ３の径及び幅の寸法は特に限定されず、上記の関係を満たしていればよい。
第１，第２のピン８７ａ，８７ｂは、適宜の金属を含む材料からなる。本実施形態では、第１，第２のピン８７ａ，８７ｂは、黄銅からなる主材にＡｕ層が積層されたものからなる。Ａｕ層の下地として、黄銅からなる主材にＮｉ層が積層されていてもよい。
図１７に戻り、圧電発電装置８１は、ベース部材８９を有する。ベース部材８９は、複数の第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂを、図２０に示した第１，第２のピン８７ａ，８７ｂの第１の部分８７ａ１，８７ｂ１とにより挟むように配置されている。
ベース部材８９は、例えば、直方体のブロック状の形状を有する。なお、ベース部材８９の形状は特に限定されず、複数の発電素子８２を収納するケース状の形状であってもよい。
ベース部材８９は孔部８９ａ１，８９ｂ１を有する。ベース部材８９は適宜の樹脂からなる。ベース部材８９には、例えば、ガラス繊維を含有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳＧ）などを用いることができる。本実施形態では、ＰＰＳＧにおけるガラス繊維の含有率は４０％である。
孔部８９ａ１には、第１のピン８７ａの第３の部分８７ａ３を含む部分が挿入されている。より詳細には、第１のピン８７ａは、孔部８９ａ１に圧入されている。第３の部分８７ａ３の幅は、孔部８９ａ１の開口部の幅よりも広い。しかし、ベース部材８９は樹脂からなるため、第１のピン８７ａを孔部８９ａ１に圧入するに際し、孔部８９ａ１が変形する。それによって、第１のピン８７ａの第３の部分８７ａ３を含む部分が挿入されている。第１のピン８７ａはベース部材８９に固定されている。
上記のように、第１のピン８７ａを孔部８９ａ１に圧入するに際し、第１の部分８７ａ１とベース部材８９とにより複数の第１の外部接続端子８６ａが挟まれる。第１の部分８６ａ１とベース部材８９とにより、複数の第１の外部接続端子８６ａ同士が互いに近づくように、複数の第１の外部接続端子８６ａが押圧される。この押圧により、複数の第１の外部接続端子８６ａが変形し、複数の第１の外部接続端子８６ａ同士が接触する。これにより、複数の第１の外部接続端子８６ａが互いに電気的に接続されている。
複数の発電素子８２のうち最も第１の部分８７ａ１に近い発電素子８２の外部接続端子８６ａが、第１の部分８６ａ１に接触しており、かつ複数の第１の外部接続端子８６ａ同士が接触している状態において、固定されている。
同様に、第２のピン８７ｂの第３の部分８７ｂ３の幅は、孔部８９ｂ１の開口部の幅よりも広い。第２のピン８７ｂにおける第３の部分８７ｂ３を含む部分が、孔部８９ｂ１に挿入されている。複数の第２の外部接続端子８６ｂが、互いに電気的に接続されている状態において、第２のピン８７ｂがベース部材８９に固定されている。孔部８９ａ１，８９ｂ１の幅は、特に限定されないが、本実施形態では、０．６５ｍｍである。
図２１に示すように、平面視における第１のピン８７ａの第３の部分８７ａ３の外周縁における２点間の最小寸法は、外周縁における２点間の最大寸法よりも小さいことが好ましい。それによって、第１のピン８７ａを、図１７に示すベース部材８９の孔部８９ａ１に容易に圧入することができる。より好ましくは、第３の部分８７ａ３の上記最小寸法は、第２の部分８７ａ２の幅の寸法よりも小さいことが好ましい。それによって、第１のピン８７ａを孔部８９ａ１に、より一層容易に圧入することができる。
図１７に示すように、圧電発電装置８１は、フレキシブルプリント基板８８を有する。フレキシブルプリント基板８８は、ベース部材８９に最も近い発電素子８２の第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂと、ベース部材８９とにより挟まれている。
フレキシブルプリント基板８８は、基材と、該基材上に形成されている配線とを有する。基材には、例えば、ポリイミドなどを用いることができる。配線には、Ｃｕなどの適宜の金属を用いることができる。
フレキシブルプリント基板８８は、上記配線に接続されている第１，第２の端子８８ａ，８８ｂを有する。第１，第２の端子８８ａ，８８ｂ及び上記基材には、第１，第２の貫通孔８８ａ１，８８ｂ１が設けられている。第１，第２の貫通孔８８ａ１，８８ｂ１には、それぞれ第１，第２のピン８７ａ，８７ｂの第２の部分８７ａ２，８７ｂ２が挿入されている。
第１，第２の端子８８ａ，８８ｂは、フレキシブルプリント基板８８に最も近い発電素子８２の第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂに接触している。これにより、第１，第２の端子８８ａ，８８ｂは、第１，第２の外部接続端子８６ａ，８６ｂに電気的に接続されている。圧電発電装置８１は、フレキシブルプリント基板８８を介して外部に電気的に接続される。
なお、圧電発電装置８１は、回路基板などに接続されていてもよい。回路基板としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂などからなる基板上に配線が形成された回路基板を用いることができる。
本実施形態においては、第１，第２のピン８７ａ，８７ｂにより、複数の第１の外部接続端子８６ａ同士及び複数の第２の外部接続端子８６ｂ同士の電気的な接続を行う。そのため、接合材を用いずに上記接続を容易に行うことができる。従って、生産性を高めることができる。
半田などにより上記接合を行うと、接合部において柔軟性が損なわれ易い。そのため、接合部において応力集中が生じ易い。これに対して、本実施形態では、複数の第１の外部接続端子８６ａ同士及び複数の第２の外部接続端子８６ｂ同士が接続されている部分は、第１，第２のピン８７ａ，８７ｂにより固定されている。よって、上記接続されている部分において柔軟性が損なわれ難く、かつ応力集中が生じ難い。従って、繰り返し加えられる応力による破損が生じ難い。
加えて、上記接続に要する面積が小さいため、圧電発電装置８１の小型化を進めることができる。
図２２に示す第５の実施形態の第１の変形例における第１，第２のピン１１７ａ，１１７ｂのように、第１の部分１１７ａ１，１１７ｂ１の第１，第２の外部接続端子に接触している面に、突起部１１７ｃが設けられていてもよい。それによって、複数の第１の外部接続端子同士の電気的な接続及び複数の第２の外部接続端子同士の電気的な接続をより一層確実に行うことができる。なお、突起部１１７ｃの個数は特に限定されない。
図２３の正面断面図に示す第５の実施形態の第２の変形例における第１，第２のピン１２７ａ，１２７ｂのように、第１の部分１２７ａ１，１２７ｂ１が第１，第２の外部接続端子に接触している面が傾斜していてもよい。より具体的には、該面の外周縁から内側に向かい、第１の部分１２７ａ１，１２７ｂ１の厚みが薄くなるように傾斜していてもよい。このように、第１の部分１２７ａ，１２７ｂがすり鉢状の形状を有することにより、複数の第１の外部接続端子同士の電気的な接続及び複数の第２の外部接続端子同士の電気的な接続をより一層確実に行うことができる。
図２４は、第６の実施形態における発電素子の斜視図である。
本実施形態の圧電発電装置は、発電素子９２の複数の第１，第２の外部接続端子９６ａ，９６ｂが切欠き部９６ａ１，９６ｂ１を有する点で、第５の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の圧電発電装置は、第５の実施形態の圧電発電装置８１と同様の構成を有する。
本実施形態では、第１，第２のピンの第２の部分は、第１，第２の外部接続端子９６ａ，９６ｂの切欠き部９６ａ１，９６ｂ１に挿入されている。本実施形態においても、第１のピンにより、複数の第１の外部接続端子９６ａが互いに電気的に接続されており、かつ固定されている。同様に、第２のピンにより、複数の第２の外部接続端子９６ｂが互いに電気的に接続されており、かつ固定されている。従って、第５の実施形態と同様に、上記接続されている部分において応力集中が生じ難く、繰り返し加えられる応力による破損が生じ難い。さらに、生産性を高めることができ、かつ小型化を進めることができる。
１…圧電発電装置
２Ａ，２Ｂ…第１，第２の発電素子
３Ａ，３Ｂ…支持体
３Ａａ，３Ｂａ…上面
３Ａｂ，３Ｂｂ…下面
３Ａｃ，３Ｂｃ…支持部
３Ｂｃ１…端部
３Ａｄ，３Ｂｄ…凸部
４Ａ，４Ｂ…圧電体
１１…圧電発電装置
１２Ａ，１２Ｂ…第１，第２の発電素子
１３Ａ，１３Ｂ…支持体
１３Ｂｂ…下面
１３Ａｃ…支持部
１３Ａｄ，１３Ｂｄ…凸部
１３Ａｄ０…ベース部
１３Ａｄ１…段差部
２１…圧電発電装置
２２…発電素子
３１…圧電発電装置
４１…圧電発電装置
４２Ａ，４２Ｂ…第１，第２の発電素子
４３Ａ，４３Ｂ…支持体
４３Ａｃ，４３Ｂｃ…支持部
５１…圧電発電装置
５２Ａ，５２Ｂ…第１，第２の発電素子
５３Ａ，５３Ｂ…支持体
５３Ｂａ…上面
５３Ｂｃ…支持部
５３Ｂｄ…凸部
５５…凹部
６２Ａ…第１の発電素子
６３Ａ…支持体
６３Ａｄ…凸部
７２Ａ…第１の発電素子
７３Ａ…支持体
７３Ａｄ…凸部
８１…圧電発電装置
８２…発電素子
８３Ａａ，８３Ａｂ…第１，第２の外部電極
８３Ｂａ，８３Ｂｂ…第１，第２の内部電極
８４…圧電体
８４ａ…上面
８４ｂ…下面
８４ｃ…側面
８４Ｘ…圧電素子
８５…カバー層
８６ａ，８６ｂ…第１，第２の外部接続端子
８６ａ１，８６ｂ１…貫通孔
８７ａ…第１のピン
８７ａ１〜８７ａ３…第１〜第３の部分
８７ｂ…第２のピン
８７ｂ１〜８７ｂ３…第１〜第３の部分
８８…フレキシブルプリント基板
８８ａ，８８ｂ…第１，第２の端子
８８ａ１，８８ｂ１…第１，第２の貫通孔
８９…ベース部材
８９ａ１，８９ｂ１…孔部
９０ａ，９０ｂ…導電性接着剤
９２…発電素子
９６ａ，９６ｂ…第１，第２の外部接続端子
９６ａ１，９６ｂ１…切欠き部
１０１…圧電発電装置
１０２…発電素子
１０３…支持体
１１７ａ，１１７ｂ…第１，第２のピン
１１７ａ１，１１７ｂ１…第１の部分
１１７ｃ…突起部
１２７ａ，１２７ｂ…第１，第２のピン
１２７ａ１，１２７ｂ１…第１の部分

Claims (14)

  1. 一方主面と、他方主面とを有する板状の平面部と、前記平面部の前記他方主面の中央部から突出する凸部と、を備える支持体と、
    前記平面部の前記一方主面に設けられている圧電体と、を有し、
    前記平面部の前記一方主面に対して垂直な方向に沿って前記支持体を平面視したときに、前記圧電体が前記凸部と重なるように配置されている、発電素子を複数備え、
    前記複数の発電素子が前記一方主面に対して垂直な方向に重なっており、
    隣り合う一対の前記発電素子のうちの少なくとも一方の発電素子における前記支持体は、前記平面部の前記一方主面及び前記他方主面のうちの少なくとも他方の発電素子側の主面であって、前記中央部よりも外側の周縁部から突出する複数の脚部を備え、
    隣り合う一対の前記発電素子において、一方の発電素子における前記支持体の前記他方主面と、他方の発電素子における前記支持体の前記一方主面とが対向するように、前記複数の発電素子は、前記脚部を介して重なっている、圧電発電装置。
  2. 隣り合う一対の前記発電素子において、一方の発電素子における前記圧電体が前記他方主面側に押圧されたときに、一方の発電素子における前記凸部により、他方の発電素子における前記圧電体が押圧される、請求項１に記載の圧電発電装置。
  3. 前記各発電素子における前記支持体の前記凸部が、前記他方主面側に直接重なっている他の前記発電素子における前記圧電体に接触している、請求項１または２に記載の圧電発電装置。
  4. 複数の前記発電素子のうちの少なくとも１個の発電素子における前記支持体は、前記凸部における中央部の厚みが、前記中央部よりも外側の周縁部の厚みよりも厚い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電発電装置。
  5. 前記凸部が１段以上の段差部を有する、請求項４に記載の圧電発電装置。
  6. 前記支持体は、前記平面部が多角形状であって、前記脚部が多角形状の前記平面部における多角形の頂点から突出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電発電装置。
  7. 複数の前記発電素子のうちの少なくとも１個の発電素子における前記支持体は、前記平面部の前記一方主面に対して垂直な方向に沿って前記支持体を平面視したときに、前記凸部が円形状の平面形状を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電発電装置。
  8. 前記支持体が、前記平面部の前記他方主面から突出する複数の脚部を備え、前記脚部の他方主面からの距離が遠い側の端部の位置が、前記凸部よりも他方主面からの距離が遠い位置である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電発電装置。
  9. 前記各発電素子が、前記圧電体に電気的に接続されており、前記圧電体の外側において、貫通孔及び切欠き部のうち一方を有する外部接続端子をそれぞれ有し、
    第１、第２及び第３の部分を有し、前記第２の部分の横断面積が前記第１の部分の横断面積よりも小さく、前記第３の部分の幅が前記第１の部分の幅よりも小さく、かつ前記第２の部分の幅よりも大きく、前記第２の部分が前記各発電素子の前記外部接続端子の前記貫通孔及び前記切欠き部のうち一方に挿入されている、ピンと、
    前記ピンの前記第３の部分を含む部分が挿入されている孔部を有し、かつ前記複数の外部接続端子を、前記ピンの前記第１の部分とにより挟むように配置されているベース部材と、
    をさらに備え、
    前記ベース部材に前記ピンが固定されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電発電装置。
  10. 前記複数の発電素子の前記外部接続端子が、前記複数の発電素子が積層されている方向に並ぶようにそれぞれ配置されており、
    前記複数の発電素子のうち最も前記ピンの前記第１の部分に近い発電素子の前記外部接続端子が、前記第１の部分に接触しており、かつ前記複数の外部接続端子同士が接触している、請求項９に記載の圧電発電装置。
  11. 前記ピンの前記第１の部分が前記外部接続端子に接触している面に、突起部が設けられている、請求項９または１０に記載の圧電発電装置。
  12. 前記ピンにおいて、前記第１の部分が前記外部接続端子に接触している面が、該面の外周縁から内側に向かい前記第１の部分の厚みが薄くなるように傾斜している、請求項９または１０に記載の圧電発電装置。
  13. 一方主面と、他方主面とを有する板状の平面部と、
    前記平面部の前記他方主面の中央部から突出する凸部と、
    前記平面部の一方主面及び他方主面のうちの少なくとも一方であって、前記中央部よりも外側の周縁部から突出する複数の脚部と、を備える支持体と、
    前記平面部の前記一方主面に設けられている圧電体と、を有し、
    前記平面部の前記一方主面に対して垂直な方向に沿って前記支持体を平面視したときに、前記圧電体が前記凸部と重なるように配置されている、発電素子を備え、
    前記支持体は、前記平面部が多角形状であって、前記脚部が多角形状の前記平面部における多角形の頂点から突出する、圧電発電装置。
  14. 前記発電素子において、前記脚部が支点、前記圧電体が力点、前記凸部が作用点であって、
    前記圧電体が前記他方主面側に押圧されたときに、前記凸部により、外部に作用を及ぼす、請求項１３に記載の圧電発電装置。
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