JP3489618B2 - 圧電発電装置 - Google Patents
圧電発電装置Info
- Publication number
- JP3489618B2 JP3489618B2 JP32228099A JP32228099A JP3489618B2 JP 3489618 B2 JP3489618 B2 JP 3489618B2 JP 32228099 A JP32228099 A JP 32228099A JP 32228099 A JP32228099 A JP 32228099A JP 3489618 B2 JP3489618 B2 JP 3489618B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- piezoelectric
- plate
- ceramic plate
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックス
素子を用いた圧電発電装置に関する。
素子を用いた圧電発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電材料は機械的エネルギーと電気的エ
ネルギーとの間の変換素子用として多彩な応用面をもっ
ている。圧電効果を示す物質は無機・有機ともに多くの
材料が知られているが、現在実用レベルにある材料とし
てセラミックスのＰＺＴ系（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料がある。
ネルギーとの間の変換素子用として多彩な応用面をもっ
ている。圧電効果を示す物質は無機・有機ともに多くの
材料が知られているが、現在実用レベルにある材料とし
てセラミックスのＰＺＴ系（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料がある。
【０００３】圧電セラミックス素子は、多結晶体に、直
流高電圧を印加し、残留分極を発生させて圧電性をもた
せた素子であり、組成によりかなり自由に基本圧電定数
を変化させることができるので、その用途は広い。特
に、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス素子
は、組成比や添加物の選択幅が広く適用範囲は多彩であ
る。
流高電圧を印加し、残留分極を発生させて圧電性をもた
せた素子であり、組成によりかなり自由に基本圧電定数
を変化させることができるので、その用途は広い。特
に、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス素子
は、組成比や添加物の選択幅が広く適用範囲は多彩であ
る。
【０００４】図６は、従来例に係る圧電発電装置の説明
図である。この圧電発電装置は、アクリル材等の基板３
２に圧電セラミックス素子板３１を接合し、基板３２の
両端部を金属等の硬質材からなるホルダ３３で固定した
ものである。そして、セラミックス素子板３１の上から
鋼製の球３５を落下させて、圧電素子板３１に衝突によ
る機械的衝撃エネルギを印加し、基板３２を含めた圧電
素子板３１にたわみ振動を励起して電気エネルギを取出
すものである。
図である。この圧電発電装置は、アクリル材等の基板３
２に圧電セラミックス素子板３１を接合し、基板３２の
両端部を金属等の硬質材からなるホルダ３３で固定した
ものである。そして、セラミックス素子板３１の上から
鋼製の球３５を落下させて、圧電素子板３１に衝突によ
る機械的衝撃エネルギを印加し、基板３２を含めた圧電
素子板３１にたわみ振動を励起して電気エネルギを取出
すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記ＰＺＴ系の圧電セ
ラミックス素子は、実用性が期待されているものの、発
電量が少ないため、圧電発電装置としては実用性に欠け
るという問題があった。また、圧電セラミックス素子を
用いた圧電発電装置にあっては、圧電セラミックス素子
板３１の固有振動をできる限り長く継続させる必要が不
可欠であり、このためには、圧電セラミックス素子板３
１の固有振動が機械的な抵抗を伴わない支持構造を実現
させなければならない、という課題も有していた。
ラミックス素子は、実用性が期待されているものの、発
電量が少ないため、圧電発電装置としては実用性に欠け
るという問題があった。また、圧電セラミックス素子を
用いた圧電発電装置にあっては、圧電セラミックス素子
板３１の固有振動をできる限り長く継続させる必要が不
可欠であり、このためには、圧電セラミックス素子板３
１の固有振動が機械的な抵抗を伴わない支持構造を実現
させなければならない、という課題も有していた。
【０００６】さらに、上記従来の技術では、基板３２と
圧電セラミックス素子板３１とは材質が異なる等から、
振動の中心（伸縮しない部位）を基板３２と圧電セラミ
ックス素子板３１との接合面にもってくることが困難で
あり、この中心が圧電セラミックス素子板３１に現れる
場合には、分極における打ち消しが発生して発電効率が
低下する、という問題をも有していた。
圧電セラミックス素子板３１とは材質が異なる等から、
振動の中心（伸縮しない部位）を基板３２と圧電セラミ
ックス素子板３１との接合面にもってくることが困難で
あり、この中心が圧電セラミックス素子板３１に現れる
場合には、分極における打ち消しが発生して発電効率が
低下する、という問題をも有していた。
【０００７】この発明は、かかる現状に鑑み創案された
ものであって、その目的とするところは、構成が簡易で
発電効率を大幅に向上させることができる圧電発電装置
を提供しようとするものである。
ものであって、その目的とするところは、構成が簡易で
発電効率を大幅に向上させることができる圧電発電装置
を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電発電装置は、板状に形成された圧
電セラミックス板に歪み変形を供与することで発電する
圧電発電装置において、上記圧電セラミックス板１を、
２枚の板状に形成された圧電セラミックス素子１a、１
ｂを分極を逆向にして直接接合して層状に形成し、発電
効率を高めると共に、この圧電セラミックス板１の一方
側の面の中央部或は両端部をクッション材３で支持し、
該圧電セラミックス板１の固有振動が他の構造体に伝達
しにくい柔支持構造としたことを特徴とするものであ
る。
め、本発明に係る圧電発電装置は、板状に形成された圧
電セラミックス板に歪み変形を供与することで発電する
圧電発電装置において、上記圧電セラミックス板１を、
２枚の板状に形成された圧電セラミックス素子１a、１
ｂを分極を逆向にして直接接合して層状に形成し、発電
効率を高めると共に、この圧電セラミックス板１の一方
側の面の中央部或は両端部をクッション材３で支持し、
該圧電セラミックス板１の固有振動が他の構造体に伝達
しにくい柔支持構造としたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】本発明に係る圧電発電装置は、上記クッシ
ョン材３で支持された圧電セラミックス板１を向い合せ
に配置し、両圧電セラミックス板１，１間に、両者間を
往復移動して各圧電セラミックス板１，１を殴打する硬
質の殴打体４を配設したことを特徴とするものである。
ョン材３で支持された圧電セラミックス板１を向い合せ
に配置し、両圧電セラミックス板１，１間に、両者間を
往復移動して各圧電セラミックス板１，１を殴打する硬
質の殴打体４を配設したことを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明に係る圧電発電装置は、上記
クッション材１１で支持した圧電セラミックス板１を配
置し、この圧電セラミックス板１の一方又は両方の側
に、圧電セラミックス板１との間を往復移動して圧電セ
ラミックス板１を殴打する硬質の殴打体４を設けたこと
である。
クッション材１１で支持した圧電セラミックス板１を配
置し、この圧電セラミックス板１の一方又は両方の側
に、圧電セラミックス板１との間を往復移動して圧電セ
ラミックス板１を殴打する硬質の殴打体４を設けたこと
である。
【００１１】これに加えて、上記２枚の圧電セラミック
ス素子１ａ，１ｂを同一形態に形成したことである。
ス素子１ａ，１ｂを同一形態に形成したことである。
【００１２】また、上記２枚の圧電セラミックス素子１
ａ，１ｂのそれぞれを、複数枚層状に接合したことであ
る。
ａ，１ｂのそれぞれを、複数枚層状に接合したことであ
る。
【００１３】また、上記２枚の圧電セラミックス素子１
ａ，１ｂのそれぞれを、複数枚層状に接合したことであ
る。さらに、上記圧電セラミックス素子１ａ，１ｂとし
てチタン酸ジルコン酸鉛系の材料を用いたことである。
ａ，１ｂのそれぞれを、複数枚層状に接合したことであ
る。さらに、上記圧電セラミックス素子１ａ，１ｂとし
てチタン酸ジルコン酸鉛系の材料を用いたことである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
例に基づき、この発明を詳細に説明する。
例に基づき、この発明を詳細に説明する。
【００１５】図１は、両端が閉塞された筒状の容器８の
両端側に圧電セラミックス板１を配置し、これら圧電セ
ラミックス板１を鋼球４の殴打により発電するものであ
る。容器８の一方の側面にクッション板３を接着材６用
いて接着し、このクッション板３の中央部のみに、接着
材５を用いて圧電セラミックス板１を接着する。容器８
の他方の側面にも、同様にして圧電セラミックス板１を
接着し、両者を向かい合せる。これら両圧電セラミック
ス板１の向かい合う面の中央部にプロテクタ板２を固着
する。そして、両圧電セラミックス板１間に、パイプ７
を配置し、このパイプ７内に転動自在な鋼球４を設け
る。
両端側に圧電セラミックス板１を配置し、これら圧電セ
ラミックス板１を鋼球４の殴打により発電するものであ
る。容器８の一方の側面にクッション板３を接着材６用
いて接着し、このクッション板３の中央部のみに、接着
材５を用いて圧電セラミックス板１を接着する。容器８
の他方の側面にも、同様にして圧電セラミックス板１を
接着し、両者を向かい合せる。これら両圧電セラミック
ス板１の向かい合う面の中央部にプロテクタ板２を固着
する。そして、両圧電セラミックス板１間に、パイプ７
を配置し、このパイプ７内に転動自在な鋼球４を設け
る。
【００１６】上記圧電セラミックス板１は、同一形態
（同一材質、同一形状、同一厚さ）の２枚の板状の圧電
セラミックス素子１ａ，１ｂを、各セラミックス素子１
ａ，１ｂの分極の極性を逆にして接合したものである。
この同一形態のセラミックス素子１ａ，１ｂを接合した
ことにより、２つのセラミックス素子１ａ，１ｂは、接
合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動が行われ
る。この場合、一方の側のセラミックス素子１ａが伸長
すれば他方の側のセラミックス素子１ｂは収縮し、かつ
出力電圧の電極は同一方向となり、両圧電セラミックス
素子１ａ，１ｂは直列に接続された発電構成となる。
（同一材質、同一形状、同一厚さ）の２枚の板状の圧電
セラミックス素子１ａ，１ｂを、各セラミックス素子１
ａ，１ｂの分極の極性を逆にして接合したものである。
この同一形態のセラミックス素子１ａ，１ｂを接合した
ことにより、２つのセラミックス素子１ａ，１ｂは、接
合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動が行われ
る。この場合、一方の側のセラミックス素子１ａが伸長
すれば他方の側のセラミックス素子１ｂは収縮し、かつ
出力電圧の電極は同一方向となり、両圧電セラミックス
素子１ａ，１ｂは直列に接続された発電構成となる。
【００１７】上記接合面を中心にたわみ振動が行われる
と、一方の圧電セラミックス素子１ａ（又は１ｂ）で伸
長と収縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消され
るということがなく効率的に発電が行われる。発電され
た電気エネルギとしての電流はリード線９を用いて取り
出す。
と、一方の圧電セラミックス素子１ａ（又は１ｂ）で伸
長と収縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消され
るということがなく効率的に発電が行われる。発電され
た電気エネルギとしての電流はリード線９を用いて取り
出す。
【００１８】また、ここでは２枚の圧電セラミックス素
子１ａ，１ｂを積層したが、各圧電セラミックス素子１
ａ（１ｂ）を、それぞれ積層構造とすることができる。
この積層構造では、複数の薄厚圧電セラミックス板を接
合（この場合は分極の極性は同一）して、一方の圧電セ
ラミックス素子１ａ（又は１ｂ）を形成する。このよう
に、積層構造とすることで、例えば弾性特性を有する接
着材により接合した場合には、この弾性効果により、材
質的に強度に欠けるセラミックス板材の曲がりが容易に
なって曲げ強度が維持でき、また薄厚にすることでセラ
ミックス板は曲げに強くなる。また、圧電セラミックス
板１の外形形状は特に限られるものではないが、円形、
楕円形、三角形、四角形或いは多角形等がある。
子１ａ，１ｂを積層したが、各圧電セラミックス素子１
ａ（１ｂ）を、それぞれ積層構造とすることができる。
この積層構造では、複数の薄厚圧電セラミックス板を接
合（この場合は分極の極性は同一）して、一方の圧電セ
ラミックス素子１ａ（又は１ｂ）を形成する。このよう
に、積層構造とすることで、例えば弾性特性を有する接
着材により接合した場合には、この弾性効果により、材
質的に強度に欠けるセラミックス板材の曲がりが容易に
なって曲げ強度が維持でき、また薄厚にすることでセラ
ミックス板は曲げに強くなる。また、圧電セラミックス
板１の外形形状は特に限られるものではないが、円形、
楕円形、三角形、四角形或いは多角形等がある。
【００１９】上記クッション板３は、合成樹脂材、ゴム
材、あるいはこれらをスポンジ状にした軟質の材料であ
る。このようなクッション板３を用い、しかもこのクッ
ション板３の中央部のみを接着材５を用いて圧電セラミ
ックス板１を固着したのは、圧電セラミックス板１の振
動を減衰させないためである。圧電セラミックス板１が
振動する場合、この圧電セラミックス板１を支持する部
材は圧電セラミックス板１の振動を減衰させる要因にな
り、この減衰要因を取り除くために、クッション板３を
用いて極力圧電セラミックス板１を自由な状態におく。
材、あるいはこれらをスポンジ状にした軟質の材料であ
る。このようなクッション板３を用い、しかもこのクッ
ション板３の中央部のみを接着材５を用いて圧電セラミ
ックス板１を固着したのは、圧電セラミックス板１の振
動を減衰させないためである。圧電セラミックス板１が
振動する場合、この圧電セラミックス板１を支持する部
材は圧電セラミックス板１の振動を減衰させる要因にな
り、この減衰要因を取り除くために、クッション板３を
用いて極力圧電セラミックス板１を自由な状態におく。
【００２０】この発明のように、圧電セラミックス板１
の歪みは、圧電セラミックス自体が持つ固有振動となっ
て暫くの間、継続する。この固有振動を長く継続させる
ためには、この固有振動を圧電セラミックス板１以外の
他の構造体に伝えないことが重要である。圧電セラミッ
クス板１の固有振動は、電気エネルギーとして変換され
るが、その他の構造体の振動は全て機械的な抵抗となっ
て固有振動エネルギーを吸収してしまい、電気エネルギ
ーとして取り出すことができない。このため、この発明
では、圧電セラミックス板１と他の構造体との間で上記
固有振動が伝達しないような柔らかな接触を実現するた
めの手段として上記クッション板３を用いることで、圧
電セラミックス板１の固有振動が長く継続させることが
でき、発電効率が良くなる。勿論、このクッション材３
は圧電セラミックス板１に加えられる衝撃を緩和する作
用をも有する。尚、上記プロテクタ板２は、金属製或い
は合成樹脂製等で形成されており、鋼球４の殴打から圧
電セラミックス板１を保護する。
の歪みは、圧電セラミックス自体が持つ固有振動となっ
て暫くの間、継続する。この固有振動を長く継続させる
ためには、この固有振動を圧電セラミックス板１以外の
他の構造体に伝えないことが重要である。圧電セラミッ
クス板１の固有振動は、電気エネルギーとして変換され
るが、その他の構造体の振動は全て機械的な抵抗となっ
て固有振動エネルギーを吸収してしまい、電気エネルギ
ーとして取り出すことができない。このため、この発明
では、圧電セラミックス板１と他の構造体との間で上記
固有振動が伝達しないような柔らかな接触を実現するた
めの手段として上記クッション板３を用いることで、圧
電セラミックス板１の固有振動が長く継続させることが
でき、発電効率が良くなる。勿論、このクッション材３
は圧電セラミックス板１に加えられる衝撃を緩和する作
用をも有する。尚、上記プロテクタ板２は、金属製或い
は合成樹脂製等で形成されており、鋼球４の殴打から圧
電セラミックス板１を保護する。
【００２１】さて、上記圧電発電装置を、風、波、或い
は人的な作用を利用した所定の運動状態の環境下に置け
ば、鋼球４はパイプ７内を転動して左右の圧電セラミッ
クス板１を殴打し、衝突による衝撃エネルギを印加す
る。そして、圧電セラミックス板１は振動が励起され、
伸張及び収縮がくり返されて交流電気を発電する。
は人的な作用を利用した所定の運動状態の環境下に置け
ば、鋼球４はパイプ７内を転動して左右の圧電セラミッ
クス板１を殴打し、衝突による衝撃エネルギを印加す
る。そして、圧電セラミックス板１は振動が励起され、
伸張及び収縮がくり返されて交流電気を発電する。
【００２２】なお、ここでは殴打体として、上記鋼球４
をパイプ７内に配置して圧電セラミックス板１を殴打す
る形態としたが、この殴打体の材質、形状は鋼製の球に
限られるものではなく、他の円柱状、卵状等の重量物で
あってもよい。また、パイプ７に限らず、殴打体が自在
に移動できるものであれば、殴打体がレールに沿って移
動するような形態であってもよい。他に、パイプ７の代
わりにバネ材（上方向き或は下方向き）を用い、このバ
ネ材の一端を固定し、その他端に上記鋼球４を取り付
け、このバネ材の左右揺動により両側の圧電セラミック
ス板１を殴打する形態とすることもできる。
をパイプ７内に配置して圧電セラミックス板１を殴打す
る形態としたが、この殴打体の材質、形状は鋼製の球に
限られるものではなく、他の円柱状、卵状等の重量物で
あってもよい。また、パイプ７に限らず、殴打体が自在
に移動できるものであれば、殴打体がレールに沿って移
動するような形態であってもよい。他に、パイプ７の代
わりにバネ材（上方向き或は下方向き）を用い、このバ
ネ材の一端を固定し、その他端に上記鋼球４を取り付
け、このバネ材の左右揺動により両側の圧電セラミック
ス板１を殴打する形態とすることもできる。
【００２３】図２は、上記圧電発電装置を用い、この発
電装置が発電した電気を充電する充電装置の回路を示し
たものである。この充電装置は、２つの圧電セラミック
ス板１としてＰＺＴ１及びＰＺＴ２、整流用ダイオード
Ｄ１〜Ｄ６、電気を蓄電するコンデンサＣ、スイッチＳ
Ｗ及び発光ダイオードＬ１〜Ｌ３を有する。ＰＺＴ１で
発電した電気は、ダイオードＤ１〜Ｄ３により全波整流
され、またＰＺＴ２で発電した電気は、ダイオードＤ４
〜Ｄ６により全波整流される。これら、全波整流された
電気はコンデンサＣに充電される。そして、スイッチＳ
Ｗの操作により、コンデンサＣは放電して発光ダイオー
ドＬ１〜Ｌ３を点灯する。
電装置が発電した電気を充電する充電装置の回路を示し
たものである。この充電装置は、２つの圧電セラミック
ス板１としてＰＺＴ１及びＰＺＴ２、整流用ダイオード
Ｄ１〜Ｄ６、電気を蓄電するコンデンサＣ、スイッチＳ
Ｗ及び発光ダイオードＬ１〜Ｌ３を有する。ＰＺＴ１で
発電した電気は、ダイオードＤ１〜Ｄ３により全波整流
され、またＰＺＴ２で発電した電気は、ダイオードＤ４
〜Ｄ６により全波整流される。これら、全波整流された
電気はコンデンサＣに充電される。そして、スイッチＳ
Ｗの操作により、コンデンサＣは放電して発光ダイオー
ドＬ１〜Ｌ３を点灯する。
【００２４】図３は、一個の圧電セラミックス板１を用
いた圧電発電装置の例である。この圧電発電装置は、両
端部が閉塞された筒状の容器１２を用い、この容器１２
の中央部の上面部及び下面部にクッション部材１１を配
置し、これらクッション部材１１の凹部に圧電セラミッ
クス板１（１ａ，１ｂ）を嵌め込んで支持させる。この
圧電セラミックス板１には、両面にプロテクタ板２が取
り付けられている。そして、両圧電セラミックス板１の
両側に、それぞれパイプ７を配置し、これらパイプ７内
に転動自在な鋼球４を設ける。クッション部材１１の材
質は上記クッション板３と同様であり、その他の部材に
ついても上述した通りである。
いた圧電発電装置の例である。この圧電発電装置は、両
端部が閉塞された筒状の容器１２を用い、この容器１２
の中央部の上面部及び下面部にクッション部材１１を配
置し、これらクッション部材１１の凹部に圧電セラミッ
クス板１（１ａ，１ｂ）を嵌め込んで支持させる。この
圧電セラミックス板１には、両面にプロテクタ板２が取
り付けられている。そして、両圧電セラミックス板１の
両側に、それぞれパイプ７を配置し、これらパイプ７内
に転動自在な鋼球４を設ける。クッション部材１１の材
質は上記クッション板３と同様であり、その他の部材に
ついても上述した通りである。
【００２５】上記圧電発電装置を、所定の運動状態の環
境下に置けば、鋼球４はパイプ７内を転動して交互に圧
電セラミックス板１を殴打し、圧電セラミックス板１は
振動が励起され、伸張及び収縮がくり返されて交流電気
を発電する。
境下に置けば、鋼球４はパイプ７内を転動して交互に圧
電セラミックス板１を殴打し、圧電セラミックス板１は
振動が励起され、伸張及び収縮がくり返されて交流電気
を発電する。
【００２６】図４は、風鈴形態の圧電発電装置の例であ
る。この圧電発電装置は、釣鐘状の容器１４の内周面の
２か所（３か所以上も可能）に、向かい合う状態に圧電
セラミックス板１を取り付ける。取付に際しては、内周
面にクッション板３を接着６し、このクッション板３の
中央部のみに接着材５を用いて圧電セラミックス板１を
接着する。これと向かい合う面にも、同様にして圧電セ
ラミックス板１を配置し、両圧電セラミックス板１の向
かい合う面の中央部に、プロテクタ板２をはりつける。
る。この圧電発電装置は、釣鐘状の容器１４の内周面の
２か所（３か所以上も可能）に、向かい合う状態に圧電
セラミックス板１を取り付ける。取付に際しては、内周
面にクッション板３を接着６し、このクッション板３の
中央部のみに接着材５を用いて圧電セラミックス板１を
接着する。これと向かい合う面にも、同様にして圧電セ
ラミックス板１を配置し、両圧電セラミックス板１の向
かい合う面の中央部に、プロテクタ板２をはりつける。
【００２７】そして、容器１４内に吊り糸１５で鋼球４
を吊り、この鋼球４から平面材１６等をつり下げる。各
部材の材質等は、上述した通りである。上記圧電発電装
置を、風のある環境下に置けば、鋼球４は揺動して圧電
セラミックス板１を殴打し、圧電セラミックス板１は交
流電気を発電する。
を吊り、この鋼球４から平面材１６等をつり下げる。各
部材の材質等は、上述した通りである。上記圧電発電装
置を、風のある環境下に置けば、鋼球４は揺動して圧電
セラミックス板１を殴打し、圧電セラミックス板１は交
流電気を発電する。
【００２８】図５は、バネ材を用いた圧電発電装置の例
である。この圧電発電装置は、バネ材１８を用いて鋼球
４を吊りさげ、この下方にクッション板３を配置し、こ
のクッション板３の中央部のみに接着剤５を用いて圧電
セラミックス板１を固着し、この圧電セラミックス板１
の中央部にプロテクタ板２を固着したものである。各部
材の材質等は、上述した通りである。この圧電発電装置
を、所定の運動状態の環境下に置けば、バネ材１８の伸
縮運動によって鋼球４は圧電セラミックス板１を連打
し、圧電セラミックス板１は振動が励起され発電する。
である。この圧電発電装置は、バネ材１８を用いて鋼球
４を吊りさげ、この下方にクッション板３を配置し、こ
のクッション板３の中央部のみに接着剤５を用いて圧電
セラミックス板１を固着し、この圧電セラミックス板１
の中央部にプロテクタ板２を固着したものである。各部
材の材質等は、上述した通りである。この圧電発電装置
を、所定の運動状態の環境下に置けば、バネ材１８の伸
縮運動によって鋼球４は圧電セラミックス板１を連打
し、圧電セラミックス板１は振動が励起され発電する。
【００２９】さらに、例えば風車形態の圧電発電装置と
することもできる。この風車形態の圧電発電装置は、放
射状に形成された各面の表面に、上述したのと同様にク
ッション板３、接着材５を用いて圧電セラミックス板１
を固着し、そして、風力等を利用して風車を回し、回転
移動する圧電セラミックス板１が、次々とバネ材等の一
端に移動自在に取り付けられた鋼球４を殴打し発電す
る。上記以外にも種々の圧電発電装置が考えられる。
することもできる。この風車形態の圧電発電装置は、放
射状に形成された各面の表面に、上述したのと同様にク
ッション板３、接着材５を用いて圧電セラミックス板１
を固着し、そして、風力等を利用して風車を回し、回転
移動する圧電セラミックス板１が、次々とバネ材等の一
端に移動自在に取り付けられた鋼球４を殴打し発電す
る。上記以外にも種々の圧電発電装置が考えられる。
【００３０】従って上記実施の形態に係る圧電発電装置
によれば、板状のセラミックス素子を積層して圧電セラ
ミックス板１を形成したことにより、発電効率が改善さ
れ、充電装置或いは発光装置の電源として有効である。
上記圧電発電装置は、構造が簡単でありかつ経済的でも
あるため、実用的な用途が期待される。たとえば、この
圧電発電装置を自転車或いは靴等に実装し、発光ダイオ
ードを点灯させるようにすれば、夜間における存在を認
識させる装置として利用できる。また、電池式の腕時計
或いは携帯電話等に実装すれば、電池の代わりとして、
或いは電池切れの対策として利用可能である。さらに
は、波の揺れを利用して発電することで、ブイ（浮標）
の点灯装置としての利用等も期待できる。
によれば、板状のセラミックス素子を積層して圧電セラ
ミックス板１を形成したことにより、発電効率が改善さ
れ、充電装置或いは発光装置の電源として有効である。
上記圧電発電装置は、構造が簡単でありかつ経済的でも
あるため、実用的な用途が期待される。たとえば、この
圧電発電装置を自転車或いは靴等に実装し、発光ダイオ
ードを点灯させるようにすれば、夜間における存在を認
識させる装置として利用できる。また、電池式の腕時計
或いは携帯電話等に実装すれば、電池の代わりとして、
或いは電池切れの対策として利用可能である。さらに
は、波の揺れを利用して発電することで、ブイ（浮標）
の点灯装置としての利用等も期待できる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る圧
電発電装置によれば、板状の２枚の圧電セラミックス素
子同士を接着して層状の圧電セラミックス板として構成
し、板状の２枚の圧電セラミックス素子間には、金属板
等を介在させない構造としたので、圧電セラミックス素
子の固有振動が金属板等の介在品によって減衰されるこ
とがないので、圧電セラミックス板の振動を長く継続さ
せることができ、発電効率が大幅に改善されるという効
果が得られる。
電発電装置によれば、板状の２枚の圧電セラミックス素
子同士を接着して層状の圧電セラミックス板として構成
し、板状の２枚の圧電セラミックス素子間には、金属板
等を介在させない構造としたので、圧電セラミックス素
子の固有振動が金属板等の介在品によって減衰されるこ
とがないので、圧電セラミックス板の振動を長く継続さ
せることができ、発電効率が大幅に改善されるという効
果が得られる。
【００３２】また、層状の圧電セラミックス板をクッシ
ョン材で支持する構成を採用したから、圧電セラミック
ス板の振動が長続きするので、発電効率が改善されると
いう効果が得られる。
ョン材で支持する構成を採用したから、圧電セラミック
ス板の振動が長続きするので、発電効率が改善されると
いう効果が得られる。
【００３３】また、この発明に係る圧電発電装置によれ
ば、上記層状の圧電セラミックス板の中央部或は両端部
をクッション材で支持する構成を採用し、圧電セラミッ
クス板と他の構造体との間で上記固有振動が伝達しない
ような柔らかな支持としてので、圧電セラミックス板の
振動が長く継続し、発電効率が大幅に改善されるという
効果が得られる。
ば、上記層状の圧電セラミックス板の中央部或は両端部
をクッション材で支持する構成を採用し、圧電セラミッ
クス板と他の構造体との間で上記固有振動が伝達しない
ような柔らかな支持としてので、圧電セラミックス板の
振動が長く継続し、発電効率が大幅に改善されるという
効果が得られる。
【００３４】さらに、この発明に係る圧電発電装置にあ
っては、圧電セラミックス板の殴打する部位にプロテク
タ板をはり付けたので、殴打に対して圧電セラミックス
素子が有効に保護されるという効果がある。また、圧電
セラミックス素子のそれぞれを、複数枚層状に接合した
ので、圧電セラミックス素子の強度維持が図れるという
効果がある。また、圧電セラミックス素子としてチタン
酸ジルコン酸鉛系の材料を用いたことから、発電装置と
しての適用範囲が広く実用化に効果的である。
っては、圧電セラミックス板の殴打する部位にプロテク
タ板をはり付けたので、殴打に対して圧電セラミックス
素子が有効に保護されるという効果がある。また、圧電
セラミックス素子のそれぞれを、複数枚層状に接合した
ので、圧電セラミックス素子の強度維持が図れるという
効果がある。また、圧電セラミックス素子としてチタン
酸ジルコン酸鉛系の材料を用いたことから、発電装置と
しての適用範囲が広く実用化に効果的である。
【図１】この発明の実施の一形態例に係る圧電発電装置
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】同充電装置の回路図である。
【図３】本実施の他の形態例に係る一個の圧電セラミッ
クス板を用いた圧電発電装置を示す説明図である。
クス板を用いた圧電発電装置を示す説明図である。
【図４】本実施のさらに他の形態例に係る風鈴形態の圧
電発電装置を示す説明図である。
電発電装置を示す説明図である。
【図５】本実施のさらに他の形態例に係るバネ材を用い
た圧電発電装置を示す説明図である。
た圧電発電装置を示す説明図である。
【図６】従来例に係る圧電発電装置の説明図である。
１ 圧電セラミックス板
１ａ，１ｂ 圧電セラミックス素子
２ プロテクタ板
３，１１ クッション材（クッション板）
４ 殴打体（鋼球）
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−136964（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−64418（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−20459（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−9388（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−146663（ＪＰ，Ａ)
特開2000−287464（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−106084（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−132457（ＪＰ，Ｕ)
実公 昭49−40285（ＪＰ，Ｙ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02N 2/00
H01L 41/113
Claims (6)
- 【請求項１】 板状に形成された圧電セラミックス板に
歪み変形を供与することで発電する圧電発電装置におい
て、上記圧電セラミックス板を、２枚の板状に形成され
た圧電セラミックス素子を分極を逆向にして直接接合し
て層状に形成すると共に、この圧電セラミックス板の一
方側の面の中央部或は両端部をクッション材で支持し、
該圧電セラミックス板の固有振動が他の構造体に伝達し
にくい柔支持構造としたことを特徴とする圧電発電装
置。 - 【請求項２】 前記クッション材で支持された圧電セラ
ミックス板を向い合せに配置し、両圧電セラミックス板
間に、両者間を往復移動して各圧電セラミックス板を殴
打する硬質の殴打体を配設したことを特徴とする請求項
１に記載の圧電発電装置。 - 【請求項３】 前記クッション材で支持された圧電セラ
ミックス板の一方又は両方の側に、圧電セラミックス板
との間を往復移動して圧電セラミックス板を殴打する硬
質の殴打体を配設したことを特徴とする請求項１に記載
の圧電発電装置。 - 【請求項４】 前記２枚の圧電セラミックス素子を同一
形態に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の圧電発電装置。 - 【請求項５】 前記２枚の圧電セラミックス素子のそ
れぞれを、複数枚層状に接合したことを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧電発電装置。 - 【請求項６】 上記圧電セラミックス素子としてチタ
ン酸ジルコン酸鉛系の材料を用いたことを特徴とする請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧電発電装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32228099A JP3489618B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 圧電発電装置 |
| US09/707,920 US6411016B1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-08 | Piezoelectric generating apparatus |
| PCT/JP2000/007938 WO2001037417A1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | Piezoelectric generating apparatus |
| CA002391142A CA2391142A1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | Piezoelectric generating apparatus |
| KR1020027005854A KR100720141B1 (ko) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | 압전형 발전기 |
| AU13062/01A AU1306201A (en) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | Piezoelectric generating apparatus |
| CNA2004100115798A CN1681140A (zh) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | 压电产生装置 |
| CNB008170517A CN1258866C (zh) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | 压电产生装置 |
| EP00403147A EP1100189A1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-13 | Piezoelectric generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32228099A JP3489618B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 圧電発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001145375A JP2001145375A (ja) | 2001-05-25 |
| JP3489618B2 true JP3489618B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=18141887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32228099A Expired - Fee Related JP3489618B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 圧電発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489618B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3489619B2 (ja) | 2000-05-29 | 2004-01-26 | 株式会社ユーエスシー | 圧電発電装置 |
| JP4577740B2 (ja) * | 2000-08-18 | 2010-11-10 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 圧電式発光装置 |
| JP3523221B2 (ja) | 2001-06-01 | 2004-04-26 | 株式会社事業創造研究所 | 発電装置及び発電装置付き発光ブイ |
| WO2003025969A1 (fr) | 2001-09-12 | 2003-03-27 | Jisouken Co., Ltd. | Appareil d'alimentation |
| JP4048203B2 (ja) | 2003-02-26 | 2008-02-20 | 株式会社ユーエスシー | 圧電発電装置 |
| JP2006102293A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Samii Kk | 弾球遊技機 |
| KR101307743B1 (ko) * | 2013-03-21 | 2013-09-11 | 유장석 | 압전 소자를 이용한 발전 장치, 이를 포함하는 전자 장치 및 이를 이용한 발전 방법 |
| KR102481237B1 (ko) * | 2020-11-06 | 2022-12-23 | 신오관 | 자외선 살균 기능이 구비된 음료 살균 뚜껑 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000287464A (ja) | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 発電装置とこれを用いた表示灯とこの表示灯を用いた自転車 |
-
1999
- 1999-11-12 JP JP32228099A patent/JP3489618B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000287464A (ja) | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 発電装置とこれを用いた表示灯とこの表示灯を用いた自転車 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001145375A (ja) | 2001-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6411016B1 (en) | Piezoelectric generating apparatus | |
| JP4048203B2 (ja) | 圧電発電装置 | |
| US7078850B2 (en) | Piezoelectric power generation device and piezoelectric ceramics member used therefor | |
| KR101047654B1 (ko) | 차량 타이어용 전원발생장치 | |
| EP1394868A1 (en) | Piezoelectric generator | |
| JP2003189641A (ja) | 発電装置 | |
| JP2001180553A (ja) | 車両用安全灯 | |
| JP3489618B2 (ja) | 圧電発電装置 | |
| JP2009165212A (ja) | 圧電体を用いた発電素子およびそれを用いた発電装置 | |
| JP2001204507A (ja) | 発光靴 | |
| JP2001180575A (ja) | 波力発電式ブイ | |
| JP2001157470A (ja) | 圧電発電装置 | |
| JP2001224281A (ja) | ルアー | |
| JP2001204530A (ja) | カバン等の身の回り品 | |
| JP2001231272A (ja) | 圧電発電装置 | |
| JP3706286B2 (ja) | 携帯型電子機器用発電装置 | |
| JP2003061369A (ja) | 圧電発電ユニット | |
| JP2004146768A (ja) | 圧電発電装置及びこれに用いられる圧電セラミックス体 | |
| JP3489619B2 (ja) | 圧電発電装置 | |
| JP2004222414A (ja) | 圧電発電方法及びその装置 | |
| JP2001210101A (ja) | 手振り信号灯 | |
| KR20180134111A (ko) | 자가발전 지압판 | |
| JPH10229684A (ja) | 圧電発電装置および携帯機器 | |
| JP2004260922A (ja) | 圧電発電方法及びその装置 | |
| JP3594179B2 (ja) | 道路用安全灯 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101107 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |