TW201334392A - 發電裝置 - Google Patents

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TW201334392A
TW201334392A TW101143773A TW101143773A TW201334392A TW 201334392 A TW201334392 A TW 201334392A TW 101143773 A TW101143773 A TW 101143773A TW 101143773 A TW101143773 A TW 101143773A TW 201334392 A TW201334392 A TW 201334392A
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TW101143773A
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Junya Ogawa
Norihiro Yamauchi
Koji Goto
Koichi Aizawa
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Panasonic Corp
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    • H02N2/186—Vibration harvesters
    • H—ELECTRICITY
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    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本發明旨在提供一種發電裝置，其中，該發電裝置包含：壓電型振動發電元件；蓄電部；充電機構，將由壓電型振動發電元件產生之交流電壓加以整流，使蓄電部充電；及封裝體，收納壓電型振動發電元件、蓄電部及充電機構。形成封裝體之外形為直徑大於高度之略圓柱狀。壓電型振動發電元件包含：支持部；懸臂部，以可任意擺動之方式由支持部支持；錘部，設於懸臂部中與支持部側相反之前端部；及發電部，設於懸臂部，對應懸臂部之振動產生交流電壓。封裝體具有連通此封裝體內外之連通部。

Description

發電裝置
本發明係關於一種發電裝置。
近年來，包含將振動能量轉換為電氣能量之發電機構之發電裝置於環境發電(能源擷取)等領域受到矚目，正由各處研發。
日本國專利公開2011-151944號公報(以下稱文獻1)中記載有一種發電裝置，包含靜電感應式或電磁感應式發電機構，其特徵在於包含：第一整流機構，電性連接發電機構；累積機構，電性連接此第一整流機構；及外部正極及外部負極，電性連接此累積機構；且具有可與使用於電子設備之電池交換外形而形成。
文獻1中記載有配合所謂鈕扣型電池或硬幣電池等之外形構成之發電裝置。
且日本國專利公開2011-91319號公報(以下稱文獻2)中記載有作為發電機構具有壓電轉換部之發電元件。
文獻2所揭示之發電元件包含：懸臂形成基板，包含框架部及配置於框架部內側，以可任意擺動之方 式由框架部支持之懸臂部；及壓電轉換部，在懸臂形成基板一表面側形成於懸臂部，對應該懸臂部之振動產生交流電壓。
且於懸臂形成基板中懸臂部前端部一體設置用來增大懸臂部位移量之錘部。又，此發電元件中，框架部構成支持部，壓電轉換部構成發電部。
且文獻2中記載有下列要旨：發電元件亦可設有：第1覆蓋基板，在懸臂形成基板上述一表面側由框架部定著；及第2覆蓋基板，在懸臂形成基板另一表面側由框架部定著。
又，本發明申請人等為實現文獻2所記載之發電元件之封裝體薄型化，考慮該發電裝置如文獻1般配合所謂鈕扣型電池或硬幣電池等之外形構成封裝體之外形。
然而，本發明申請人等試作之發電裝置中，相較於未設置封裝體時錘部振幅大幅降低，輸出大幅降低。
鑑於上述事由，本發明之目的在於提供一種發電裝置，其構成具有按鈕形(直徑大於高度之略圓柱狀)封裝體，可實現封裝體薄型化並同時可抑制輸出降低。
本發明之發電裝置包含：壓電型振動發電元件；蓄電部；充電機構，將由該壓電型振動發電元件產生之交流電壓加以整流，使該蓄電部充電；及封裝體，收納該壓電型振動發電元件、該蓄電部及該充電機構；且形成該封裝體之外形為具有直徑與高度且該直徑大於該高度之略圓 柱狀，該壓電型振動發電元件包含：支持部；懸臂部，以可任意擺動之方式由該支持部支持；錘部，設於該懸臂部中與該支持部側相反之前端部；及發電部，設於該懸臂部，對應該懸臂部之振動產生交流電壓；且該封裝體具有連通該封裝體內外之連通部。
本發電裝置中，該封裝體宜包含第1殼體與第2殼體，該第1殼體係用來自該蓄電部放電，用作為正極之導電體，該第2殼體係用來自該蓄電部放電，用作為負極之導電體。
本發電裝置中，該第1殼體宜具有第1壁部，該第2殼體宜具有第2壁部，該第1壁部及該第2壁部和該懸臂部、該錘部與該發電部所構成之振動部之厚度方向交叉，該封裝體於該第1殼體之該第1壁部與該第2殼體之該第2壁部中至少一方具有該連通部。
本發電裝置中，該封裝體宜具有和該懸臂部、該錘部與該發電部所構成之振動部之厚度方向交叉之第1壁部與第2壁部，該封裝體於該第1壁部與該第2壁部中至少一方具有該連通部。
本發電裝置中，該封裝體宜具有和該懸臂部、該錘部與該發電部所構成之振動部之振動方向交叉之第1壁部與第2壁部，該封裝體於該第1壁部與該第2壁部中至少一方具有該連通部。
本發電裝置中，該封裝體宜於該第1壁部與該第2壁部雙方皆具有該連通部。
本發電裝置中，該封裝體中，該連通部宜由密集設置之複數貫通孔構成。
本發電裝置中，形成該封裝體之外形宜為對應鈕扣型電池之形狀及尺寸。
本發明之發電裝置中，可以具有按鈕形封裝體之構成實現封裝體薄型化並同時抑制輸出降低。
1、100、200‧‧‧發電裝置
10‧‧‧壓電型振動發電元件
10a‧‧‧基板
10d‧‧‧狹縫
11‧‧‧支持部
12‧‧‧懸臂部
13‧‧‧錘部
14‧‧‧發電部
14a‧‧‧第1電極(下部電極)
14b‧‧‧壓電體
14c‧‧‧第2電極(上部電極)
15‧‧‧振動部
16a‧‧‧第1接墊
16c‧‧‧第2接墊
17a‧‧‧第1配線部
17c‧‧‧第2配線部
20‧‧‧蓄電部
30‧‧‧充電機構
31‧‧‧電路基板
40‧‧‧封裝體
41‧‧‧第1殼體
41a‧‧‧第1壁部
41b、42b‧‧‧周壁
42‧‧‧第2殼體
42a‧‧‧第2壁部
42c‧‧‧段差部
43‧‧‧連通部
44、144‧‧‧貫通孔
45‧‧‧接合部
140‧‧‧封裝體用基板
140a‧‧‧玻璃基板
140b‧‧‧凹部
147‧‧‧開口部
B1‧‧‧外部振動振幅
f‧‧‧共振頻率
z‧‧‧外部振動位移
圖1係實施形態之發電裝置之概略剖面圖。
圖2係實施形態之發電裝置之概略俯視圖。
圖3顯示實施形態之發電裝置中壓電型振動發電元件之另一構成例，圖3A係概略俯視圖，圖3B係概略剖面圖。
圖4係參考形態1、2之發電裝置之概略構成圖。
圖5顯示參考形態1之發電裝置之封裝體用基板，圖5A係概略俯視圖，圖5B係概略前視圖，圖5C係概略側視圖。
圖6顯示參考形態2之發電裝置之封裝體用基板，圖6A係概略俯視圖，圖6B係概略前視圖，圖6C係概略側視圖。
圖7係參考形態之發電裝置之特性說明圖。
圖8係比較例之發電裝置之概略剖面圖。
圖9顯示實施形態之發電裝置中封裝體之另一構成例，圖9A係概略俯視圖，圖9B係概略剖面圖。
圖10顯示實施形態之發電裝置中封裝體之又一構成例，圖10A係概略俯視圖，圖10B係概略剖面圖。
圖11顯示實施形態之發電裝置中封裝體之再一構成例，圖11A係概略 俯視圖，圖11B係概略剖面圖。
以下根據圖1~圖3說明關於本實施形態之發電裝置。
發電裝置1包含：壓電型振動發電元件10；蓄電部20；充電機構30，將由壓電型振動發電元件10產生之交流電壓整流而使蓄電部充電；及封裝體40，收納壓電型振動發電元件10、蓄電部20及充電機構30。
壓電型振動發電元件10包含：支持部11；懸臂部12，以可任意擺動之方式由此支持部11支持；及錘部13，設於此懸臂部12中與支持部11側相反之前端部。
且壓電型振動發電元件10包含設於懸臂部12，對應懸臂部12之振動產生交流電壓之發電部14。
封裝體40之外形形成為按鈕形(具有直徑與高度且直徑大於高度之略圓柱狀)。封裝體40之外形宜形成為對應鈕扣型電池(內建型電池)之形狀及尺寸。封裝體40包含連通此封裝體40內外之連通部43。
封裝體40包含和懸臂部12、錘部13與發電部14所構成之振動部15之厚度方向交叉之第1壁部41a與第2壁部42a。封裝體40中，於第1壁部41a與第2壁部42a至少一方具有連通部43。
特別是封裝體40包含第1殼體41與第2殼體42。第1殼體41以導電性材料形成，連接蓄電部20正極端子與負極端子中之一方。第2殼體42 以導電性材料形成，連接蓄電部20正極端子與負極端子中另一方。亦即第1殼體41係用來自蓄電部20放電，用作為正極(或負極)之導電體。第2殼體42係用來自蓄電部20放電，用作為負極(或正極)之導電體。又，第1殼體41包含第1壁部41a，第2殼體42包含第2壁部42a，第1壁部41a及第2壁部42a和懸臂部12、錘部13與發電部14所構成之振動部15之厚度方向交叉。封裝體40於第1殼體41之第1壁部41a與第2殼體42之第2壁部42a至少一方具有連通部43。
亦即，封裝體40包含：用來自蓄電部20放電，兼為正極之第1殼體41及兼為負極之第2殼體42；及連通封裝體40內外之連通部43。
其次，詳細說明關於發電裝置1各構成要素。
壓電型振動發電元件10可以基板10a形成支持部11、懸臂部12與錘部13。作為此基板10a，可使用例如單晶矽基板、多晶矽基板、SOI(Silicon on Insulator)基板、氧化鎂(MgO)基板、金屬基板、玻璃基板、聚合物基板等。懸臂部12其厚度較錘部13薄。藉由懸臂部12錘部13由支持部11支持。以懸臂部12與錘部13構成相對於支持部11可擺動之可動部。
壓電型振動發電元件10中，例如圖3所示，支持部11亦可呈框狀(在此係矩形框狀)形狀，懸臂部12及錘部13配置於支持部11內側。在此，基板10a中設有包圍以懸臂部12與錘部13構成之可動部，俯視視之呈U字狀之狹縫10d。藉此，可動部中懸臂部12內與支持部11連結部位以外的部分與支持部11在空間上分離。又，支持部11呈可以可任意擺動之方式支持懸臂部12之形狀即可，未必需係框狀。圖1及圖2中之支持部11不呈框狀。
發電部14形成於懸臂部12厚度方向之第1面側(基板10a之第1面側)。 發電部14自懸臂部12側起依序包含第1電極(下部電極)14a、壓電體14b及第2電極(上部電極)14c。
因此，壓電型振動發電元件10中，因懸臂部12之振動發電部14之壓電體14b承受應力，於第2電極14c與第1電極14a產生電荷偏離，在發電部14產生交流電壓。簡言之，壓電型振動發電元件10係發電部14利用壓電材料之壓電效應發電之振動式發電機構。
壓電型振動發電元件10之開放電壓係起因於環境振動，對應壓電體14b之振動之正弦波狀交流電壓。在此，壓電型振動發電元件10假定利用與此壓電型振動發電元件10之共振頻率一致之環境振動(外部振動)發電。作為環境振動，存在有例如運轉中FA設備所產生之振動、因車輛移動產生之振動、因人步行產生之振動等各種環境振動。環境振動頻率與壓電型振動發電元件10之共振頻率一致時，壓電型振動發電元件10所產生之交流電壓頻率與壓電型振動發電元件10之共振頻率相同。
壓電型振動發電元件10包含：第1接墊16a，經由第1配線部17a電性連接第1電極14a；及第2接墊16c，經由第2配線部17c電性連接第2電極14c。
第1接墊16a及第2接墊16c分別設於支持部11。
作為第1配線部17a、第2配線部17c、第1接墊16a及第2接墊16c之材料雖採用Au，但不限於此，亦可係例如Mo、Al、Pt、Ir等。且第1配線部17a、第2配線部17c、第1接墊16a及第2接墊16c之材料不限於相同材料，亦可採用不同材料。且第1配線部17a、第2配線部17c、第1接墊16a及第2接墊16c不限於單層構造，亦可係2層以上之多層構造。又，壓電型振動發電元件10中，第1接墊16a、第2接墊16c分別構成第1輸出端子、第2輸出端子。
且壓電型振動發電元件10中設有防止第2配線部17c與第1電極14a短路之絕緣層(未經圖示)。此絕緣層雖由矽氧化膜構成，但不限於矽氧化 膜，例如亦可以矽氮化膜構成。且壓電型振動發電元件10亦可對應基板10a之材料設置適當的絕緣膜(例如使基板10a與第1電極14a等絕緣之絕緣膜)。
作為壓電體14b之壓電材料，雖採用PZT，但不限於此，例如亦可係PZT-PMN(Pb(Mn、Nb)O3)或其他添加雜質之PZT。且壓電材料亦可係於AlN、ZnO、KNN(K0.5Na0.5NbO3)或KN(KNbO3)、NN(NaNbO3)、KNN添加雜質(例如Li、Nb、Ta、Sb、Cu等)者等。
作為第1電極14a之材料，雖採用Pt，但不限於此，例如亦可係Au、Al、Ir等。且作為第2電極14c之材料，雖採用Au，但不限於此，例如亦可係Mo、Al、Pt、Ir等。
壓電型振動發電元件10亦可係在基板10a與第1電極14a之間設置緩衝層之構造。緩衝層之材料對應壓電體14b之壓電材料適當選擇即可，壓電體14b之壓電材料係PZT時，例如宜採用SrRuO3、(Pb、La)TiO3、PbTiO3、MgO、LaNiO3等。且緩衝層亦可例如以Pt膜與SrRuO3膜之疊層膜構成。又，藉由設置緩衝層，可提升壓電體14b之結晶性。
且壓電型振動發電元件10之構成不限於上述例，例如亦可減小發電部14中沿懸臂部12之寬度方向(圖3A之上下方向)之方向之寬度尺寸，於1個懸臂部12之第1面側沿上述寬度方向並設複數發電部14，此等複數發電部14之串聯電路一端、另一端分別電性連接第1接墊16a、第2接墊16c。
蓄電部20可例如以電容器或蓄電池等構成。且蓄電部20亦可例如係串聯連接複數個(例如2個)電容器之構成。
蓄電部20中，此蓄電部20之正極端子與兼為正極之第1殼體41經由第1電氣連接部(未經圖示)電性連接。且蓄電部20中，此蓄電部20之負極端子與兼為負極之第2殼體42經由第2電氣連接部(未經圖示)電性連接。第1電氣連接部及第2電氣連接部可分別採用例如引線或導電性膠(例如銀 膠、金膠等)或焊料、接頭接腳(例如自第1殼體41伸出之金屬製接腳與連接蓄電部20端子之金屬製接腳承件之組合)等。
充電機構30係全波整流電路，安裝電路零件於印刷基板所構成之電路基板31而構成。
全波整流電路可以例如橋接有係電路零件之4個二極體之二極體橋接器構成。
構成充電機構30之全波整流電路不限於二極體橋接器，例如亦可以雙倍電壓整流電路構成。雙倍電壓整流電路係並聯連接2個二極體串聯電路與2個電容器串聯電路之電路，可安裝電路零件(2個二極體及2個電容器)於電路基板31而構成。簡言之，雙倍電壓整流電路橋接2個二極體與2個電容器。又，雙倍電壓整流電路中，壓電型振動發電元件10之第1接墊16a連接2個二極體串聯電路中兩二極體之連接點，且壓電型振動發電元件10之第2接墊16c連接2個電容器串聯電路中兩電容器之連接點即可。且2個電容器串聯電路以上述蓄電部20構成即可。
作為充電機構30之電路零件，宜使用表面安裝型電子零件(二極體或電容器)。藉此，相較於作為充電機構30之電路零件，使用將引線插入電路基板31之穿通孔而安裝之附有引線者時，發電裝置1可實現薄型化。
且本實施形態中，壓電型振動發電元件10及蓄電部20亦安裝於電路基板31。藉此，相較於將壓電型振動發電元件10及蓄電部20安裝於與電路基板31不同之印刷配線板而使用時，發電裝置1可實現削減零件件數。
電路基板31其俯視形狀為C字狀。藉此，發電裝置1中，配置壓電型振動發電元件10，俾支持部11沿電路基板31之厚度方向重疊於電路基板31且振動部15沿電路基板31之厚度方向不重疊於電路基板31，藉此可確保壓電型振動發電元件10之振動部15(圖1例中朝第2殼體42側)位移之 空間。
電路基板31亦可使用外形呈圓形，沿厚度方向經貫穿設置用來確保壓電型振動發電元件10中振動部15位移之空間之開口部者。且電路基板31之外形不限於圓形，例如亦可呈正六角形狀、正八角形狀等正多角形狀之形狀。
按鈕形封裝體40之外形宜配合以IEC 60086或ANSI C18、JIS C 8500等經標準化之鈕扣型電池之形狀及尺寸(直徑、高度(厚度))。在此，按鈕形封裝體40宜按照例如以IEC 60086設定之R41、R43、R44、R48、R54、R55、R70等固有記號設定尺寸。或是，按鈕形封裝體40中，即使未決定固有記號，亦宜按照以IEC 60086設定之R1632、R2450、R1025、R1216、R1220、R1225、R1616、R2012、R2016、R2025、R2032、R2325、R2330、R2354、R2477、R3032(數字上2位數表示直徑，下2位數表示厚度，例如2032表示直徑20mm，厚度3.2mm)等指定設定尺寸。
藉由如上述設定封裝體40之形狀及尺寸，可作為既存鈕扣型電池之代替品使用發電裝置1。藉此，可與內建於電子設備之按鈕形電池交換使用。又，作為電子設備，雖可舉出例如時鐘、助聽器、行動電話、個人電腦等，但不由此等者所限定，例如亦可係搭載於車輛等之感測裝置、顯示裝置等。
第1殼體41形成為較淺有底圓筒狀之形狀。第1殼體41包含圓板狀底壁，與自底壁周緣沿厚度方向伸出之周壁41b。第1殼體41之底壁構成第1壁部41a。在此，第1殼體41以金屬形成。
第2殼體42形成為較第1殼體41淺且外徑小於第1殼體41內徑之有底圓筒狀之形狀。第2殼體42包含圓板狀底壁，與自底壁周緣沿厚度方向伸出之周壁42b。第2殼體42之底壁構成第2壁部42a。且第2殼體42以金屬形成。
封裝體40中，第1殼體41與第2殼體42相互的內底面彼此對向，第2殼體42的大部分由第1殼體41收納。且封裝體40中，第1殼體41與第2殼體42藉由具有電氣絕緣性之接合材料(例如環氧樹脂等樹脂或玻璃等)所構成之接合部45接合。在此，接合部45橫跨第2殼體42之圓筒狀周壁42b與第1殼體41之圓筒狀周壁41b之全周設置。且封裝體40中，設定第1殼體41之周壁41b與第2殼體42之周壁42b相互重疊之區域，俾第2殼體42之外底面與第1殼體41周壁41b之前端面非同一面。且本實施形態之封裝體40中，設定第2殼體42周壁42b之高度為第1殼體41周壁41b高度的大致一半。
亦即本實施形態中，封裝體40由下列者構成：有底圓筒狀第1殼體41；及以電氣絕緣性材料所構成之接合部45接合於第1殼體41之有底圓筒狀第2殼體42。
在第1殼體41與第2殼體42所包圍之收納空間內，配置壓電型振動發電元件10、蓄電部20與充電機構30。
又，第2殼體42中，於周壁42b前端面(周壁42b高度方向之前端面)形成定位電路基板30之段差部42c，以具有電氣絕緣性之接合材料等定著電路基板30。用來於第2殼體42定位並固定電路基板30之構造不限於上述段差部42c，例如亦可採用藉由使第2殼體42周壁42b一部分朝內方切開後豎起或使其突出而形成之凸部自厚度方向兩側夾持電路基板30之構造。且發電裝置1亦可為另外具有固持電路基板31之固持台之構成，收納此固持台於第2殼體42內並使其定著於第2殼體42。又，固持台亦可以金屬形成，固持台兼扮演電性連接蓄電部20與第2殼體42之第2電氣連接部的角色。
本實施形態之封裝體40中，第1殼體41兼為正極，第2殼體42兼為負極，故宜於第1殼體41外底面設置「+」之表示，於第2殼體42外底面設置「-」之表示。藉此，發電裝置1中，使用者等可目視確認正極及負極 之極性。
封裝體40中，在和懸臂部12、錘部13與發電部14所構成之振動部15之厚度方向交叉之第1壁部41a與第2壁部42a至少一方具有連通部43。具體而言，在第1殼體41之圓板狀第1壁部(底壁)41a與第2殼體42之圓板狀第2壁部(底壁)42a之至少一方具有連通部43。在此，圖1例中，例示以在第1壁部41a與第2壁部42a雙方設置連通部43之構成。本實施形態之封裝體40中，連通部43設於第1壁部41a與第2壁部42a，俾相對於振動部15對稱。又，圖1中之箭頭表示振動部15之振動方向，圖1中之短劃線表示朝第2殼體42側位移之錘部13及懸臂部12。亦即，封裝體40中，於和振動部15之振動方向交叉之第1壁部41a與第2壁部42a中至少一方具有連通部43。
且本實施形態之封裝體40中，連通部43係形成於封裝體40之貫通孔。特別是封裝體40中，連通部43由密集設置之複數貫通孔44構成。圖2所示之例中連通部43內，複數貫通孔44呈2維陣列狀配置。各貫通孔44之開口形狀呈矩形狀(圖2例中雖係正方形狀但亦可係長方形狀)。圖2所示之例中，各貫通孔44之開口形狀雖係一邊0.5mm之正方形狀，圖2沿上下方向或是左右方向相鄰之貫通孔44間之距離雖為0.2mm，但此等數值係一例，未特別限定。
各貫通孔44之開口形狀不限於矩形，例如亦可係圓形。且連通部43中，複數貫通孔44雖呈2維陣列狀配置，但複數貫通孔44之配置未特別限定。
且本實施形態之封裝體40中，設置連通部43，俾連通部43中至少一部分沿振動部15之振動方向與振動部15對向。亦即，構成連通部43之貫通孔44中，至少其一部分形成於沿振動部15之振動方向與振動部15對向之位置。
又，本發明申請人等試作於圖3所示之構成之壓電型振動發電元件10厚度方向之兩側如圖4所示接合有封裝體用基板140之參考形態1、2之發電裝置100，評價參考形態1、2之發電裝置100之特性。
作為參考形態1發電裝置100之封裝體用基板140，如圖5所示，準備在矩形板狀玻璃基板140a之一面(圖5B中上側的面)形成有用來確保振動部15(參照圖3A)位移之空間之凹部140b者。且作為參考形態2發電裝置100之封裝體用基板140，如圖6所示，準備在矩形板狀玻璃基板140a之一面(圖6B中上側面)形成有用來確保振動部15位移之空間之凹部140b，且形成有貫通凹部140b內底面與封裝體用基板140之另一面(圖6B中之下側面)之部分之複數貫通孔144者。又，圖5及圖6所示之各封裝體用基板140中，形成有使第1接墊16a及第2接墊16c可露出之開口部147。惟設置此開口部147，俾封裝體用基板140接合壓電型振動發電元件10時由支持部11阻塞。亦即，此開口部147不使矩形框狀支持部11與黏接於該支持部11俾自厚度方向兩側包夾該支持部11之2片封裝體用基板140所構成之封裝體內外連通。包含圖5所示之封裝體用基板140之參考形態1之發電裝置100中，封裝體內之空間係氣密空間，故此氣密空間係N2氣體環境。
又，關於無封裝體之壓電型振動發電元件10、具有圖5之封裝體用基板140之參考形態1之發電裝置100及具有圖6之封裝體用基板140之參考形態2之發電裝置100，圖7分別顯示其將對壓電型振動發電元件10之錘部13所賦予之外部振動加速度與錘部13前端振幅之關係加以測定之結果。圖7中，外部振動加速度係橫軸，錘部13之振幅係縱軸。在此，圖7中，無封裝體之壓電型振動發電元件10之錘部13前端振幅以黑色菱形(A1)製圖，具有圖5之封裝體用基板140之參考形態1之發電裝置100中壓電型振動發電元件10之錘部13之前端振幅以黑色橫長長方形(A2)製圖，具有圖6之封裝體用基板140之參考形態2之發電裝置100中壓電型振動發電元件10之錘部13之前端振幅以黑色三角(A3)製圖。又，若以單振動賦予之外部振動振幅為B1，以單振動賦予之外部振動位移為z，則可以z=B1．sinωt(惟ω配合共振頻率f)表示，加速度以B1．ω2表示。且各封裝體用基板 140中，凹部140b之深度尺寸為0.3mm，凹部140b之開口形狀為矩形狀，凹部140b在圖5A及圖6A中左右方向之尺寸為7.4mm，上下方向之尺寸為6.8mm。且圖6之封裝體用基板140中，貫通孔144之開口形狀為矩形狀，貫通孔144在圖6A中左右方向之尺寸為1.8mm，上下方向之尺寸為1.6mm。
自圖7之A1、A2及A3之比較可知，無封裝體之壓電型振動發電元件10之錘部13之振幅最大，具有圖5之封裝體用基板140之參考形態1之發電裝置100中壓電型振動發電元件10之振幅大幅降低。相對於此，已知具有圖6之封裝體用基板140之參考形態2之發電裝置100中，相較於無封裝體之壓電型振動發電元件10之錘部13之振幅雖降低，但相較於具有圖5之封裝體用基板140之參考形態1之發電裝置100振幅傾向增大。又，如此之傾向在如圖1所示於按鈕形封裝體40設有貫通孔44(連通部43)之本實施形態之發電裝置1，與如圖8所示於按鈕形封裝體40未設有貫通孔44(連通部43)之比較例發電裝置200之比較中亦相同，本實施形態之發電裝置1相較於比較例發電裝置200，可以具有封裝體40之構成實現封裝體40之薄型化並同時抑制輸出降低。在此，本實施形態之發電裝置1中，即使在藉由減小振動部15與第1殼體41第1壁部41a及第2殼體42第2壁部42a之各間隙實現封裝體40薄型化之情形下，相較於比較例發電裝置200，亦可藉由減低抑制錘部13振動之擠壓膜效應所導致之阻尼，增大錘部13之振幅，結果使發電部14之應變增大，使壓電型振動發電元件10之發電量增大，使發電裝置1之輸出可增大。
以上說明之本實施形態之發電裝置1中，封裝體40具有連通部43，故可以具有按鈕形(直徑大於高度之略圓柱狀)封裝體40之構成實現封裝體40薄型化並同時抑制輸出降低。
特別是封裝體40中，於和振動部15之厚度方向(振動部15之振動方向)交叉之第1壁部41a與第2壁部42a至少一方具有連通部43，故可有效減低擠壓膜效應造成的振動部15的阻尼，可增大發電裝置1之輸出。
又，封裝體40中如上述，在和振動部15之厚度方向交叉之第1壁部41a與第2壁部42a至少一方(第1殼體41第1壁部41a與第2殼體42第2壁部42a至少一方)具有連通部43。在此，封裝體40不限於圖1之構造，例如亦可係圖9、圖10及圖11等之構造。在此，圖9所示之構造之發電裝置1中，僅於第1壁部41a密集設置複數貫通孔44以形成連通部43。且圖10所示之構造之發電裝置1中，僅於第1壁部41a形成1個連通部43。且圖11所示之構造之發電裝置1中，分別於第1壁部41a及第2壁部42a形成1個連通部43。又，圖9~圖11所示之發電裝置1中，作為電路基板31，雖使用具有圓形外形，沿厚度方向貫穿設置有開口部者，但與圖1、2相同亦可使用C字狀電路基板31。
圖1所示之構造之發電裝置1與圖9所示之構造之發電裝置1中，如圖1所示之構造之發電裝置1般在第1壁部41a與第2壁部42a雙方形成連通部43較能將抑制錘部13振動之擠壓膜效應所導致之阻尼加以抑制，可抑制因具有封裝體40導致輸出降低。且圖10所示之構造之發電裝置1與圖11所示之構造之發電裝置1中，如圖11所示之構造之發電裝置1般在第1壁部41a與第2壁部42a雙方形成連通部43較能將抑制錘部13振動之擠壓膜效應所導致之阻尼加以抑制，可抑制因具有封裝體40導致輸出降低。
且圖1及圖9各發電裝置1中，密集設置複數貫通孔44以形成連通部43，故相較於如圖10及圖11各發電裝置1般藉由設置1個相對較大的貫通孔44形成連通部43時，可同程度抑制擠壓膜效應導致的阻尼，並同時抑制異物自封裝體40外侵入封裝體40內。
1‧‧‧發電裝置
10‧‧‧壓電型振動發電元件
11‧‧‧支持部
12‧‧‧懸臂部
13‧‧‧錘部
14‧‧‧發電部
15‧‧‧振動部
20‧‧‧蓄電部
30‧‧‧充電機構
31‧‧‧電路基板
40‧‧‧封裝體
41‧‧‧第1殼體
41a‧‧‧第1壁部
41b、42b‧‧‧周壁
42‧‧‧第2殼體
42a‧‧‧第2壁部
42c‧‧‧段差部
43‧‧‧連通部
44‧‧‧貫通孔
45‧‧‧接合部

Claims (9)

  1. 一種發電裝置，包含：壓電型振動發電元件；蓄電部；充電機構，將由該壓電型振動發電元件產生之交流電壓加以整流，使該蓄電部充電；及封裝體，收納該壓電型振動發電元件、該蓄電部及該充電機構；而該封裝體之外形係形成為具有直徑與高度，且該直徑大於該高度之略圓柱狀，該壓電型振動發電元件包含：支持部；懸臂部，以可任意擺動之方式由該支持部支持；錘部，設於該懸臂部之與該支持部側相反側之前端部；及發電部，設於該懸臂部，對應該懸臂部之振動而產生交流電壓；且該封裝體具有連通該封裝體內外之連通部。
  2. 如申請專利範圍第1項之發電裝置，其中：該封裝體包含第1殼體與第2殼體，該第1殼體係為用來作為自該蓄電部放電的正極之導電體，該第2殼體係為用來作為自該蓄電部放電的負極之導電體。
  3. 如申請專利範圍第2項之發電裝置，其中：該第1殼體具有第1壁部，該第2殼體具有第2壁部，該第1壁部及該第2壁部係與由該懸臂部、該錘部及該發電部所構成之振動部的厚度方向交叉，該封裝體在該第1殼體之該第1壁部與該第2殼體之該第2壁部中至少一方具有該連通部。
  4. 如申請專利範圍第1項之發電裝置，其中：該封裝體具有和該懸臂部、該錘部與該發電部所構成之振動部之厚度方向交叉之第1壁部與第2壁部，該封裝體在該第1壁部與該第2壁部中至少一方具有該連通部。
  5. 如申請專利範圍第1項之發電裝置，其中： 該封裝體具有和由該懸臂部、該錘部與該發電部所構成之振動部之振動方向交叉之第1壁部與第2壁部，該封裝體在該第1壁部與該第2壁部中至少一方具有該連通部。
  6. 如申請專利範圍第3至5項中任一項之發電裝置，其中：該封裝體在該第1壁部與該第2壁部雙方皆具有該連通部。
  7. 如申請專利範圍第6項之發電裝置，其中：該連通部以相對於該振動部對稱之方式設於該第1壁部與該第2壁部。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之發電裝置，其中：該封裝體中，該連通部係由密集設置之複數貫通孔所構成。
  9. 如申請專利範圍第1項之發電裝置，其中：該封裝體之外形係形成為對應於鈕扣型電池之形狀及尺寸。
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