CN102545691B - 发电装置及电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够利用压电效应实现小型化的效率良好的发电装置和发电部件。使压电部件反复变形，在变形方向切换的时刻，将压电部件与电感器连接，在经过了由压电部件和电感器构成的谐振电路的谐振周期的一半周期时，将电感器与压电部件断开。每当将电感器与压电部件连接时，在压电部件的内部产生的正负电荷的配置成为由于谐振而瞬间反转的状态。然后使压电部件在该状态下进行反向变形，借助压电效应而产生的电荷被蓄积在压电部件的内部。结果，能够高效地蓄积基于压电效应的电荷。并且，与在压电部件内蓄积电荷的量相对应地，端子间的电压也增加，因而不使用升压电路即可产生较高的电压。结果，能够得到小型且高效率的发电装置。
Description
技术领域
本发明涉及发电装置，其取出在压电元件等压电材料因外力而变形时产生的电荷作为电能。
背景技术
锆钛酸铅(PZT)、石英(SiO2)、氧化锌(ZnO)等压电材料在受到外力而变形时，在材料内部诱发电极化，在表面出现正负电荷。这种现象被称为所谓的压电效应。曾提出了这样的发电方法，利用压电材料具有的这种性质，使单支撑梁振动，使荷重反复作用于压电材料，取出在压电材料的表面产生的电荷作为电。
例如，提出了这样的技术(专利文献1)，金属制的单支撑梁在前端设置锤，同时粘贴了压电材料的薄片，使该单支撑梁振动，取出随着振动而在压电材料交替产生的正负电荷，由此产生交流电流。并且，在利用二极管对该交流电流进行整流后蓄积在电容器中，并作为电力而取出。还提出了这样的技术(专利文献2)，仅在压电元件产生正电荷的期间，使接点闭合，由此能够得到直流电流，而且不会产生二极管的电压损耗。采用这些技术能够使发电装置小型化，因而期待着能够取代电池来装配到例如小型电子部件中的应用等。
【专利文献1】日本特开平7－107752号公报
【专利文献2】日本特开2005－312269号公报
但是，在以上提出的现有技术中，存在所得到的电压被限制为通过压电材料的电极化而产生的电压的问题。因此，在大多数情况下还需要升压电路，存在难以使发电装置小型化的问题。
发明内容
本发明正是为了解决现有技术存在的上述问题而提出的，其目的在于，提供能够产生较高电压的技术，而且不会使利用压电材料的压电效应的发电装置大型化。
为了解决上述问题的至少一部分问题，本发明的发电装置采用如下结构。即，
一种发电装置，该发电装置具有：压电部件，其由压电材料形成；一对电极，其设于该压电部件；变形单元，其使所述压电部件反复变形；电感器，其设于所述一对电极之间，由此和所述压电部件的电容成分构成谐振电路；开关，其与所述电感器串联连接；开关控制单元，其在所述压电部件的变形方向切换时将所述开关连接后，在经过了预定期间时，将该开关断开；整流电路，其与所述一对电极连接，对所述压电部件产生的交流电流进行整流；以及电流检测单元，其检测有无从所述压电部件流向所述整流电路的电流，所述开关控制单元在电流不再从所述压电部件流向所述整流电路时，连接所述开关。
在本发明的发电装置中，使压电部件反复变形，因此在压电部件借助压电效应而产生正负电荷。压电部件的变形量越大，电荷的产生量越多。在变形量的大小达到最大时(即，变形方向切换时)，将压电部件与电感器连接。压电部件在电路中能够视为是电容器，因而通过与电感器连接而形成谐振电路。于是，在压电部件产生的电荷流入电感器。压电部件和电感器构成谐振电路，因而流入电感器的电流过冲，从相反侧的端子流入压电部件。该期间(即，从压电部件的一个端子流出的电荷通过电感器从相反侧的端子再流入到压电材料内的期间)是由压电部件和电感器形成的谐振电路的谐振周期的一半。因此，在压电部件的变形方向切换的时刻，将压电部件和电感器连接，然后在经过谐振周期的一半时间的时刻，将电感器与压电部件断开，则能够使在连接电感器之前产生于压电部件内的正负的电荷的配置反转。并且，如果此次从该状态起使压电部件反向变形，则能够将借助压电效应而产生的电荷蓄积在压电部件内。结果，能够将通过使压电部件反复变形而产生的电荷高效地蓄积在压电部件内。并且，与在压电部件内蓄积电荷的量相对应地，端子之间的电压也增加，因而不需另外准备升压电路，即可产生比通过压电材料的电极化而产生的电压高的电压。结果，能够得到小型且效率良好的发电装置。
在上述的本发明的发电装置中，也可以向设于压电部件的一对电极连接整流电路，该整流电路对压电部件产生的交流电流进行整流。
由于压电部件进行反复变形，因而从设于压电部件的一对电极产生交流电流。因此，如果向一对电极连接整流电路，则能够将交流电流变换为直流电流，并驱动各种电负载。
在上述的本发明的发电装置中，也可以检测有无从压电部件流向整流电路的电流，在电流不再流过时将开关连接。
在压电部件的变形方向切换时，从压电部件流向整流电路的电流不再流过。因此，在从压电部件向整流电路的电流不再流过时将开关连接，如果将压电部件和电感器连接，则能够在合适的时刻高精度地连接开关。结果，当在压电部件产生的电荷达到最大时，能够将压电部件和电感器连接，因而能够高效地取出在压电材料产生的电荷，能够高效地进行发电。
在检测有无从压电部件流向整流电路的电流时，也可以使用光耦合器进行检测。
这样，能够容易检测有无电流。
附图说明
图1是示出本实施例的发电装置的构造的说明图。
图2是示出本实施例的发电装置的动作的说明图。
图3是示意地示出本实施例的发电装置的动作原理的前半部分的说明图。
图4是示意地示出本实施例的发电装置的动作原理的后半部分的说明图。
图5是示出通过检测从压电部件流向全波整流电路的电流，能够在合适的时刻控制开关SW的理由的说明图。
图6是示出在全波整流电路的局部装配光耦合器的变形例的发电装置的电路结构的说明图。
图7是示出在压电部件和全波整流电路之间装配光耦合器的变形例的另一个方式的说明图。
标号说明
100发电装置；102支撑端；104梁；106锤；108压电部件；109a上部电极；109b下部电极；110电流检测电路；112控制电路；120全波整流电路；L电感器；C1输出用电容器；D1～D4二极管；SW开关。
具体实施方式
下面，为了明确上述的本申请发明的内容，按照下面的顺序对实施例进行说明。
A.发电装置的构造
B.发电装置的动作
C.发电装置的动作原理
D.开关的切换时刻
E.变形例
A.发电装置的构造
图1是示出本实施例的发电装置100的构造的说明图。图1(a)表示发电装置100的机械构造，图1(b)表示电气构造。本实施例的发电装置100的机械构造是前端设有锤106的梁104在基端侧被固定在支撑端102上的单支撑梁构造。在梁104的表面安装有利用锆钛酸铅(PZT)等压电材料形成的压电部件108，在压电部件108的表面，在表侧和背侧分别设有由金属薄膜形成的上部电极109a、下部电极109b。另外，在图1(a)的示例中，在梁104的上表面侧设有压电部件108，但也可以在梁104的下表面侧设置压电部件108，或者还可以在梁104的上表面侧和下表面侧双方设置压电部件108。压电部件108根据梁104的变形而变形，因而梁104相当于本发明的“变形单元”。
梁104的基端侧被固定在支撑端102上，在前端侧设有锤106，因而在施加振动等时，梁104的前端按照图中的白箭头所示大幅振动。结果，压缩力和拉伸力交替地作用于被安装在梁104的表面的压电部件108。于是，压电部件108借助压电效应而产生正负电荷，该电荷出现在上部电极109a和下部电极109b上。
在图1(b)中示例了本实施例的发电装置100的电路图。压电部件108在电上能够表示为电流源和蓄积电荷的电容器C0。与该压电部件108并联地连接电感器L，电感器L和压电部件108的电容成分一起形成电谐振电路。并且，用于使该谐振电路接通/断开的开关SW与电感器L串联连接。开关SW的接通/断开由控制电路112控制。并且，设于压电部件108的上部电极109a和下部电极109b经由后面叙述的电流检测电路110，与由4个二极管D1～D4构成的全波整流电路120连接。另外，全波整流电路120与蓄积整流后的电流的电容器(输出用电容器C1)连接，以便驱动电负载。
B.发电装置的动作
图2是示出本实施例的发电装置100的动作的说明图。图2(a)表示梁104的前端的位移u随着梁104的振动而变化的状态。正的位移u表示梁104向上翘曲的状态(梁104的上表面侧凹陷的状态)，负的位移(－u)表示梁104向下翘曲的状态(梁104的下表面侧凹陷的状态)。图2(b)表示压电部件108随着梁104的变形而产生的电流的状态、以及作为其结果在压电部件108的内部产生的电动势。在图2(b)中，在压电部件108产生电荷的状态被表述为每单位时间产生的电荷量(即电流Ipzt)，在压电部件108产生的电动势被表述为在上部电极109a和下部电极109b之间产生的电位差Vpzt。
如图2(a)和图2(b)所示，在梁104的位移增加的期间，压电部件108产生正方向的电流(即，电流Ipzt为正值)，随之，上部电极109a和下部电极109b的电位差Vpzt朝向正方向增加。如果正方向的电位差Vpzt大于C1的电压VC1与构成全波整流电路120的二极管的正向电压降Vf的2倍之和、即大于VC1+2Vf，则能够将自此以后产生的电荷作为直流电流取出，并蓄积在输出用电容器C1中。在梁104的位移减少的期间，压电部件108产生负方向的电流(即，电流Ipzt为负值)，随之，上部电极109a和下部电极109b的电位差Vpzt朝向负方向增加。如果负方向的电位差Vpzt大于VC1与全波整流电路120的2Vf之和，则能够将所产生的电荷作为直流电流取出，并蓄积在输出用电容器C1中。即，即使是在将图1中的开关SW断开的状态下，针对图2(b)中带斜线示出的部分，也能够将电荷蓄积在输出用电容器C1中。
在本实施例的发电装置100中，在图2(c)所示的时刻，将开关SW接通。于是，如图2(d)所示，产生压电部件108的端子间的电压波形在将开关SW接通的瞬间好像移位的现象。即，例如在图2(d)中被表示为“B”的期间B中，在压电部件108的端子之间呈现与压电部件108的电动势对应的用细虚线示出的电压波形Vpzt向负方向移位的、用粗虚线示出的电压波形。关于产生这种现象的原因将在后面进行说明。并且，在图2(d)中被表示为“C”的期间C中，呈现与压电部件108的电动势对应的电压波形Vpzt向正方向移位的、粗虚线示出的电压波形。对于以后的期间D、期间E、期间F等也一样，呈现与压电部件108的电动势对应的电压波形Vpzt向正方向或者负方向移位的、粗虚线示出的电压波形。并且，移位后的电压波形在超过VC1与2Vf之和的部分(图2(d)中带斜线示出的部分)中，能够将在压电部件108产生的电荷蓄积在输出用电容器C1中。电荷从压电部件108流向输出用电容器C1，结果，压电部件108的端子之间的电压被钳位为VC1与2Vf之和的电压。结果，上部电极109a和下部电极109b之间的电压波形成为图2(d)中用粗实线示出的波形。
将图2(b)所示的将开关SW断开的情况、和按照图2(d)所示在梁104的变形方向切换的时刻将开关SW接通的情况进行比较可知，在本实施例的发电装置100中，通过在合适的时刻将开关SW接通，能够高效地将电荷蓄积在输出用电容器C1中。
输出用电容器C1中被蓄积电荷，在输出用电容器C1的端子间电压增加时，电压波形的移位量也随之增大。例如，将图2(d)中的期间B(在输出用电容器C1中没有蓄积电荷的状态)和图2(d)中的期间H(在输出用电容器C1中蓄积了少量电荷的状态)进行比较，期间H中的电压波形的移位量增大。同样，将图2(d)中的期间C和期间I进行比较，在输出用电容器C1中蓄积的电荷增加的期间I中的电压波形的移位量增大。关于产生这种现象的原因将在后面进行说明，结果，在本实施例的发电装置100中，通过使压电部件108变形，也能够将产生于上部电极109a和下部电极109b之间的电压Vpzt以上的电压蓄积在输出用电容器C1中。结果，不需要设置特殊的升压电路，即可得到小型且高效率的发电装置。
C.发电装置的动作原理
图3是示意地示出本实施例的发电装置100的动作原理的前半部分的说明图。图4是示意地示出本实施例的发电装置100的动作原理的后半部分的说明图。在图3中示意性地示出根据压电部件108的变形将开关SW接通时的C0的电荷的变动。图3(a)表示压电部件108(准确地讲是梁104)向上(使上表面侧凹陷)变形的状态。在压电部件108向上变形时，从电流源流出正方向的电流，电荷被蓄积在C0中，Vgen产生正方向的电压。电压值随着压电部件108的变形增大而增加。并且，在压电部件108的变形达到最大的时刻(电荷量最多的时刻，参照图3(b))，将开关SW接通。
图3(c)表示刚刚将开关SW接通后的状态。由于在C0中蓄积了电荷，因而该电荷想要流向电感器L。在电流流向电感器L时产生磁通(磁通增加)，但电感器L具有在妨碍穿通自身的磁通的变化的方向上产生反电动势的性质(自感应作用)。在将开关SW接通的瞬间电荷流过，由此磁通增加，因而在妨碍该磁通增加的方向(换言之，妨碍电荷流过的方向)产生反电动势。并且，反电动势的大小与磁通的变化速度(每单位时间的变化量)成比例。在图3(c)中用带斜线的箭头表示这样产生于电感器L的反电动势。由于产生这种反电动势，即使将开关SW接通，压电部件108的电荷也只能一点儿一点儿地流出。即，流过电感器L的电流一点儿一点儿地增加。
然后，在流过电感器L的电流达到峰值时，磁通的变化速度为“0”，如图3(d)所示反电动势为“0”。并且，这次电流开始减小。于是，穿通电感器L的磁通减少，因而电感器L在妨碍该磁通的减少的方向(要使电流流过的方向)产生电动势(参照图3(e))。结果，借助该电动势从C0中抽取电荷，电流继续流过电感器L。并且，如果在电荷的移动途中没有产生损耗，通过压电部件108的变形而产生的所有电荷移动，并处于正负电荷正好置换的状态(即，在压电部件108的下表面侧分布正电荷，在上表面侧分布负电荷)。图3(f)表示通过压电部件108的变形而产生的正负电荷全部移动的状态。
假设在这种状态下将开关SW接通，此次产生与上述内容相反的现象。即，压电部件108的下表面侧的正电荷想要流向电感器L，此时电感器L在妨碍电荷流过的方向产生反电动势。然后，在流过电感器L的电流达到峰值后而转为减少时，此次电感器L在妨碍电流减少的方向(要使电流持续流过的方向)产生电动势。结果，形成位于压电部件108的下表面侧的所有正电荷移动到上表面侧的状态(图3(b)所示的状态)。这样返回到压电部件108的上表面侧的正电荷再次按照前面使用图3(b)～图3(f)说明的那样移动到下表面侧。
这样，当在C0中蓄积了电荷的状态下将开关SW接通后，在保持该状态时，产生在压电部件108和电感器L之间电流的朝向交替反转的一种谐振现象。该谐振现象的周期成为所谓LC谐振电路的周期T，在将压电部件108所包含的电容成分C0的大小(电容)设为C、将电感器L的感应成分的大小(电感)设为L时，该周期通过T＝2π(LC)0.5提供。因此，从刚刚将开关SW接通后(图3(b)所示的状态)到成为图3(f)所示的状态的时间为T/2。
因此，在将开关SW接通后经过了T/2的时刻，按照图4(a)所示将开关SW断开。然后使压电部件108(准确地讲是梁104)从该状态起这次向下(使下表面侧凹陷)变形。在前述的图3(a)中使压电部件108向上变形，而在图4(a)中使向下变形，因而从电流源流出负方向的电流，并在C0中蓄积电荷，以使Vgen朝向负方向增大。并且，如前面使用图3(a)～图3(f)说明的那样，在使压电部件108(准确地讲是梁104)向下变形之前的阶段，在压电部件108的下表面侧分布有正电荷，在上表面侧分布有负电荷，因而在这些电荷的基础上，在下表面侧蓄积新的正电荷，在上表面侧蓄积新的负电荷。图4(b)示出在将开关SW断开的状态下使压电部件108(准确地讲是梁104)变形，由此在压电部件108中蓄积了新的电荷的状态。
并且，当在该状态下将开关SW接通时，蓄积在压电部件108的下表面侧的正电荷想要流向电感器L。此时，由于在电感器L产生反电动势(参照图4(c))，因而电流开始一点儿一点儿地流过，并且不久达到峰值，然后转为减少。于是，电感器L在妨碍电流的减少的方向(要使电流继续流过的方向)产生电动势(参照图4(e))，电流借助该电动势而持续流过，最终形成分布于压电部件108的下表面侧的所有正电荷移动到上表面侧、分布于上表面侧的所有负电荷移动到下表面侧的状态(参照图4(f))。并且，下表面侧的所有正电荷移动到上表面侧、上表面侧的所有负电荷移动到下表面侧的时间，是相当于LC谐振电路的一半周期的时间T/2。因此，在将开关SW接通后，在经过了时间T/2后将开关SW断开，此次如果使压电部件108(准确地讲是梁104)向上(使上表面侧凹陷)变形，则能够进一步在压电部件108内蓄积正负电荷。
在如以上说明的本实施例的发电装置100中，在使压电部件108变形、使电荷产生后，将压电部件108与电感器L连接相当于谐振周期的一半周期的时间，并形成谐振电路，由此使压电部件108内的正负电荷的分布反转。然后，此次使压电部件108进行反向变形，使新的电荷产生。由于压电部件108内的正负的电荷的分布被反转，因而重新产生的电荷被蓄积在压电部件108中。然后，再次将压电部件108与电感器L连接相当于谐振周期的一半周期的时间，在使压电部件108内的正负电荷的分布反转后，使压电部件108进行反向变形。通过反复进行这种动作，在每当使压电部件108反复变形时，能够增加在压电部件108中蓄积的电荷。
在前面使用图2说明的本实施例的发电装置100中，每当将开关SW接通时，产生压电部件108的端子间的电压波形移位的特异现象，这种现象是根据以上所述的机理而产生的。即，例如在图2(d)示出的期间A中，随着压电部件108(准确地讲是梁104)的变形，在上部电极109a和下部电极109b之间产生电压，但由于上部电极109a和下部电极109b与全波整流电路120连接，因而超过VC1与2Vf之和的电压的部分的电荷流入与全波整流电路120连接的输出用电容器C1。结果，当在梁104的变形达到最大的时刻将开关SW接通时，此时在压电部件108内残留的正负电荷通过电感器L而移动，从而压电部件108内的正负的电荷的配置被调换。根据前面使用图3和图4说明的机理可知，将开关SW接通的期间是由压电部件108的电容成分和电感器L构成的谐振电路的谐振周期的一半的时间。
在从正负电荷的配置被调换的状态起使梁104进行反向变形时，在压电部件108的上部电极109a和下部电极109b之间呈现基于压电效应的电压波形。即，在压电部件108的上部电极109a和下部电极109b的极性被调换的状态下，在压电部件108产生基于变形的电压变化。结果，在图2(d)示出的期间B中，呈现使产生于压电部件108的电压波形根据梁104的变形而移位的电压波形。本来，如前面所述，超过VC1与2Vf之和的电压的部分的电荷流入输出用电容器C1，因而压电部件108的上部电极109a和下部电极109b之间的电压被钳位为VC1与2Vf之和的电压。然后，在将开关SW接通相当于谐振周期的一半周期的时间时，在压电部件108上残留的正负电荷的配置被调换。并且，梁104从该状态起进行变形，由此在压电部件108呈现基于压电效应的电压波形。因此，即使是在图2(d)示出的期间C中，也呈现出使电压波形根据梁104的变形而移位的电压波形。
在如前面使用图2说明的本实施例的发电装置100中，在梁104反复变形的过程中，也产生电压波形的移位量逐渐增大的现象。因此，能够得到如下重大效果：将比借助压电部件108的压电效应而产生于上部电极109a和下部电极109b之间的电位差高的电压蓄积在输出用电容器C1中。这种现象是根据下面叙述的机理而产生的。
首先，如图2(d)中的期间A或者期间B所示，在C1没有被充电的情况下，在产生于压电部件108的端子之间的电压超过全波整流电路120的2Vf时，电荷从压电部件108流入输出用电容器C1，因而出现在压电部件108的端子之间的电压被钳位为2Vf。但是，随着这样在输出用电容器C1中蓄积电荷，输出用电容器C1的端子间的电压逐渐增加。于是，从此以后只有在输出用电容器C1的端子间电压成为比VC1与2Vf之和高的电压时，电荷才能从压电部件108流入。因此，压电部件108的端子间的电压被钳位的值随着在输出用电容器C1中蓄积电荷而逐渐上升。
另外，如前面使用图3和图4说明的那样，只要不从压电部件108流出电荷，在每当使压电部件108(准确地讲是梁104)变形时，压电部件108内的电荷就逐渐增加，随之，压电部件108的端子间的电压增大。因此，如果不考虑电荷流过电感器L或开关SW时的损耗等，则能够增大压电部件108的端子间的电压。因此，根据本实施例的发电装置100，即使不设置特殊的升压电路，也能够在自然升压到进行电负载的驱动所需要的电压的状态下进行发电。
D.开关的切换时刻
如以上说明的那样，在本实施例的发电装置100中，使压电部件108(准确地讲是梁104)反复变形，在变形方向切换的瞬间，将压电部件108与电感器L连接相当于谐振周期的一半周期的时间，由此能够改善效率，而且不需要升压电路，因而能够得到容易实现小型化的良好特征。本来，在梁104的变形方向切换的瞬间将开关SW接通并非容易之事。例如，由于梁104的变形方向切换的瞬间是梁104的位移的大小达到最大的瞬间，因而也能够构成为使用机械接点，在梁104达到最大位移的瞬间使接点接通，但是如果接点的调整出现偏差，则效率大幅下降。因此，本实施例的发电装置100按照图1(b)所示利用电流检测电路110检测从压电部件108流向全波整流电路120的电流，由此控制开关SW。
图5是示出通过检测从压电部件108流向全波整流电路120的电流，能够在合适的时刻控制开关SW的理由的说明图。图5(a)示出梁104的位移。图5(b)示出随着梁104的振动，压电部件108在每单位时间产生的电荷量(即电流Ipzt)和根据电流Ipzt而产生的电动势Vpzt变化的状态。
如图所示，在梁104的位移增大时，Vpzt也增大。如果Vpzt大于C1的电压VC1与构成全波整流电路120的二极管的正向电压降Vf的2倍之和、即大于VC1+2Vf，则所产生的电荷流向全波整流电路120。
并且，在梁104的位移的大小达到最大的瞬间(即，梁104的变形方向切换的瞬间)，在压电部件108产生的电流Ipzt的方向反转。例如，在压电部件108产生正的电动势的状态下，在梁104的位移的大小达到最大时，沿正方向流过的电流Ipzt反转为负方向。因此，压电部件108的电动势减少，电压低于VC1与2Vf之和，流向全波整流电路120的电流不再流过。同样，在压电部件108产生负的电动势的状态下，产生正方向的电流Ipzt，因此流向全波整流电路120的电流不再流过。因此，梁104的变形方向切换的瞬间(梁104的位移的大小达到最大的瞬间)，与电流不再从压电部件108流向全波整流电路120的瞬间一致。因此，按照图1(b)所示，使用电流检测电路110检测流向全波整流电路120的电流，如果检测到电流不再流过，则将从该瞬间起将开关SW接通固定时间(谐振周期的一半)即可。
图5(c)示出检测到电流不再流向全波整流电路120，将开关SW接通相当于谐振周期的一半周期的时间的状态。图5(d)示出其结果、即流过电感器L的电流和由电流检测电路110检测到的电流(流向全波整流电路120的电流)。另外，在压电部件108和电感器L之间流过这两个电流的合计电流。
如图5(d)所示，每当将开关SW接通时，压电部件108内的电荷流过电感器L，压电部件108内的正负电荷的配置被调换。并且，在电荷的配置被调换的状态下使压电部件108变形，由此在压电部件108的端子之间产生如图5(e)所示的电压波形。该电压波形与前面使用图2(d)说明的电压波形相同，因而此处省略说明。结果，如图5(d)所示，能够将在压电部件108产生的电流Ipzt高效地蓄积在输出用电容器C1中。
在本实施例的最后简单说明电流检测电路110和控制电路112的结构。在电流检测电路110中搭载有霍尔元件等普通的电流检测传感器。在将其输出放大后变换为绝对值。并且，将所得到的绝对值与预定的阈值(比0稍大的正值)进行比较，检测绝对值小于阈值的瞬间即可。以这样检测到的瞬间为契机，产生相当于谐振周期的一半周期的时间幅度的脉冲，并输入控制电路112，由此控制开关SW即可。在产生相当于谐振周期的一半周期的时间幅度的脉冲时，可以采用延迟电路，也可以采用定时器对相当于谐振周期的一半周期的时间进行计时。在本实施例中，电流检测电路110和全波整流电路120相当于本发明的“开关控制单元”。
E.变形例
在上述的说明中，说明了在电流检测电路110中设有霍尔元件等电流检测传感器，通过对其输出进行处理来检测电流不再流过的时刻。但是，也可以是，将构成全波整流电路120的二极管D1～D4中的一部分二极管变更为光耦合器，利用光耦合器直接检测有无电流。
图6是示出将构成全波整流电路120的二极管D1～D4中的一部分二极管变更为光耦合器的变形例的发电装置100的电路结构的说明图。在图示的示例中，二极管D2和二极管D4被变更为光耦合器，但不限于此，也可以将二极管D1和二极管D3变更为光耦合器，还可以将二极管D1和二极管D4变更为光耦合器，或者也可以将二极管D2和二极管D3变更为光耦合器。这样，在电流流向全波整流电路120的期间，能够利用任意一个光耦合器检测该情况。因此，电流检测电路110能够马上检测到电流不再流过全波整流电路120的情况。结果，如前所述，能够在合适的时刻将开关SW接通，而不需要按照前面说明的那样搭载霍尔元件等电流检测传感器，不需将传感器的输出放大并求出绝对值，并将所得到的绝对值与阈值进行比较这些复杂的处理。
或者，也可以按照图7所示，在上部电极109a以及下部电极109b与全波整流电路120之间***光耦合器，并检测有无流向全波整流电路120的电流。
以上对本实施例或者变形例进行了说明，但是本发明不局限于这些实施例或者变形例，能够在不脱离其宗旨的范围内用各种方式进行实施。
例如，在上述的实施例中说明了压电部件108被安装在单支撑构造的梁104上的情况。但是，安装有压电部件108的部件只要是容易根据振动等而反复变形的部件，则可以是任何部件。例如，可以在薄膜的表面安装压电部件108，也可以在弦卷簧的侧面安装压电部件108。
Claims (3)
1.一种发电装置，该发电装置具有：
压电部件，其由压电材料形成；
一对电极，其设于该压电部件；
变形单元，其使所述压电部件反复变形；
电感器，其设于所述一对电极之间，由此和所述压电部件的电容成分构成谐振电路；
开关，其与所述电感器串联连接；
开关控制单元，其在所述压电部件的变形方向切换时将所述开关连接后，在经过了预定期间时，将该开关断开；
整流电路，其与所述一对电极连接，对所述压电部件产生的交流电流进行整流；以及
电流检测单元，其检测有无从所述压电部件流向所述整流电路的电流，
所述开关控制单元在电流不再从所述压电部件流向所述整流电路时，连接所述开关。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其中，
所述预定期间是所述谐振电路的谐振周期的半个周期。
3.根据权利要求1所述的发电装置，其中
所述电流检测单元是利用光耦合器检测有无电流的单元。
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