JP2004146768A - Piezoelectric generator and piezoelectric ceramics used therein - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来の圧電セラミックス素子を用いた圧電発電装置よりも略2倍の出力電流を得ることができる圧電発電装置に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】
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(piezoelectric 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。
【0004】
図7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32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ーを印加し、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ーを取り出すものである。
【0005】
上記従来の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31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。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。
【0006】
上記従来の圧電発電装置の問題を解決するため、本出願人は、先に、図8に示す圧電発電装置(特許文献1)を提案している。この圧電発電装置は、板状の2枚の圧電セラミックス素子1a,1bを、分極を逆向きにして接合した層状の圧電セラミックス体1(PZT1),1(PZT2)に形成し、この圧電セラミックス体1,1の一方側の面を殴打して発電するように構成することで、発電効率がよく小電力発電に有効な発電装置が得られるようにしたことを特徴とするものである。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−145375
【0008】
この発明は、本出願人が先に提案した上記構成からなる圧電発電装置で得られる電流出力を、分極を、先の出願とは異なり、同一方向となし、かつ、間に極薄の金属電極を接合して構成することで、略2倍程度まで向上させることが可能となった発電効率に優れた圧電発電装置を提供しようとするものである。
【0009】
【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、請求項1に記載したように、板状に形成された圧電セラミックス体10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体10を、分極が同一方向に設定された2枚の板状に形成された圧電セラミックス素子10a,10bで形成すると共に、該圧電セラミックス素子10a,10bの間に極薄の金属電極11を介在させて接合して層状に形成し、該圧電セラミックス体10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体10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。
【0010】
また、本発明に係る圧電発電装置は、上記目的を達成するため、請求項2に記載したように、クッション材3,3で支持された圧電セラミックス体10を向い合せに配置し、両圧電セラミックス体10,10間に、両者間を往復移動して各圧電セラミックス体10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。
【0011】
さらに、請求項3に記載の発明にあっては、クッション材3,3で支持された圧電セラミックス体10,10の一方又は両方の側に、圧電セラミックス体10との間を往復移動して圧電セラミックス体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。
【0012】
このように構成されてなる圧電発電装置に用いられる圧電セラミックス体10は、請求項4に記載したように、前記2枚の圧電セラミックス素子10a,10bを同一形態にして形成し、安定した発電効率を得ることができるように構成したことを特徴とするものである。
【0013】
また、この発明にあっては、前記2枚の圧電セラミックス素子10a,10bのそれぞれを、請求項5に記載したように、複数枚層状に接合したことを特徴とするものである。
【0014】
この場合、この圧電セラミックス素子10a,10bは、請求項6に記載したように、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料を用いることで、発電効率を大幅に向上させることができる。
【0015】
また、前記金属電極11は、請求項7に記載したように、りん青銅や真鍮等の導電性金属で形成されており、その厚さは、例えば、10μm〜50μmの厚さに形成するのが望ましいが、電極11の振動を低く抑えられるのであれば0.5〜1mm以上であっても構わない。
【0016】
さらに、この発明にあっては、前記2枚の圧電セラミックス素子10a,10bの一端部側は揃え、他端部側は、一方の圧電セラミックス素子10a,10bの端部10a1又は10b1よりも長く形成して段部10a1又は10b1を形成し、該段部10a1又は10b1に前記金属電極11のリード線接続端部11Aを延設させて構成したことを特徴とするものである。
【0017】
また、この発明にあっては、請求項9に記載したように、前記2枚の圧電セラミックス素子10a,10bの両端部側は揃え、前記金属電極11を両圧電セラミックス素子10a,10bの一端部から外方に突出させ、該突出部11Aにリード線9Cを結線した後、該突出部11Aを接着剤に埋設して圧電セラミックス素子10a,10bと一体化することで、金属電極11の突出部11Aが圧電セラミックス素子10a,10bとは異なる振動となるのを防止したことを特徴とするものである。
【0018】
【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。
【0019】
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体10を配置し、これら圧電セラミックス体10を鋼球4の殴打により発電するものである。
【0020】
容器8の一方の側面にクッション部材3を接着材6用いて接着し、このクッション部材3の中央部のみに、接着材5を用いて圧電セラミックス体10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体10を接着し、両者を向かい合せる。
【0021】
これら両圧電セラミックス体10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体10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。
【0022】
尚、この発明にあっては、圧電セラミックス体10を、例えば、水平に配置する場合には、その中央部のみだけではなく、その両端部をクッション部材3で保持し、或は、中央部と両端部をクッション材3で保持し、また、その支持部位も圧電セラミックス体10の上下面に配置して保持するように構成してもよい。
【0023】
上記圧電セラミックス体10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10a,10bを、各セラミックス素子10a,10bの分極の極性を同一方向にし、かつ、該圧電セラミックス素子10a,10b間に、りん青銅や真鍮等の導電性金属で10μm〜50μmの厚さに形成された極薄の金属電極11を配置し、これら圧電セラミックス素子10a,10bと金属電極11を接合して構成されている。勿論、この発明にあっては、金属電極11の厚さは、上記例に限定されず、例えば、0.5mm以上あっても構わない。
【0024】
金属電極11を上記極薄の厚さとすることで、該金属電極11による機械的な抵抗をごく僅かに抑えることができ、2つのセラミックス素子10a,10bと金属電極11の接合面を中心(伸縮しない部位)にたわみ振動が発生したとしても、該たわみ振動の金属電極11による減衰を可及的に小さく抑えることができる。尚、この形態例の構成では、一方の側のセラミックス素子10aが伸長すれば他方の側のセラミックス素子10bは収縮し、かつ出力電圧の電極は逆方向となり、両圧電セラミックス素子10a,10bは並列に接続された発電構成となる。
【0025】
また、この形態例では、上記たわみ振動が行われると、一方の圧電セラミックス素子10a(又は10b)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。セラミックス素子10aで発電された電気エネルギーとしての電流はリード線9Aから取り出され、また、セラミックス素子10bで発電された電気エネルギーとしての電流はリード線9Bから取り出され、これら各セラミックス素子10a,10bで発電された電流は金属電極11の両端部に導電接続されたリード線9Cと接続されて交流電流が得られるように構成されている。
【0026】
また、ここでは2枚の圧電セラミックス素子10a,10bを金属電極11を介装して積層した場合を例にとり説明したが、各圧電セラミックス素子10a(10b)自体を、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、複数枚の圧電セラミックス素子を接合(この場合は分極の極性も同一方向に)して、一方の圧電セラミックス素子10a(又は10b)を形成する。
【0027】
このように、圧電セラミックス素子10a(又は10b)自体を積層構造とし、これを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圧電セラミックス体10の曲がりが容易になって曲げ強度が維持することができる。尚、この発明において、圧電セラミックス体10の外形形状は特に限られるものではなく、円形、楕円形、三角形、四角形或いは多角形等、利用形態に対応させて適宜の形状のものを用いることができる。
【0028】
また、この発明に用いられる上記クッション部材3は、合成樹脂材、ゴム材、或はこれらをスポンジ状にした軟質の材料で構成されている。このようなクッション部材3を用い、しかも、このクッション部材3の中央部のみ或いは両端部を、接着材5を用いて圧電セラミックス体10を固着したのは、圧電セラミックス体10の振動を減衰させないためである。圧電セラミックス体10が振動する場合、この圧電セラミックス体10を支持する部材は圧電セラミックス体10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、クッション部材3を用いて極力圧電セラミックス体10を自由な状態におく。
【0029】
この発明のように、圧電セラミックス体10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体10以外の他の構造体に伝えないことが重要である。圧電セラミックス体10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、この形態例では、圧電セラミックス体10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、圧電セラミックス体10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体10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体10を保護する。
【0030】
また、上記殴打体として、本形態例では、上記鋼球4をパイプ7内に配置して圧電セラミックス体10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、他に円柱状、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(上方向き或いは下方向)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体10を殴打する形態とすることもできる。
【0031】
この形態例のように構成されてなる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体10を殴打し、衝突による衝撃エネルギーを印加する。そして、圧電セラミックス体10は振動が励起され、伸長及び収縮がくり返されて交流電気を発電する。この発電量は、本出願人が先に提案した直列型の圧電発電装置と比べ、所謂並列型の本発明にものは、略2倍の出力電流を得ることができる。
【0032】
図2は、上記圧電発電装置を用い、一の圧電セラミックス体10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。勿論、この形態例では、圧電セラミックス体10が向かい合わせで2個対設されて構成されているので、当該充電回路が並列に、或は直列に導電接続されて構成される。また、図示の並列回路は、使用目的に対応させて適宜増加させて構成してもよい。
【0033】
即ち、この充電回路は、2つの圧電セラミックス体10として2枚の圧電セラミックス素子10a,10b、金属電極11、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SW及び発光ダイオードL1〜L3を有する。圧電セラミックス素子10aで発電した電気は、ダイオードD1〜D3により全波整流され、また圧電セラミックス素子10b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。このコンデンサCは、当該並列回路では1個とすることもできる。そして、スイッチSW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。
【0034】
図3は、上記のように構成された圧電発電装置に用いられる圧電セラミックス体10の一般的な構造例を示しており、この例では、2枚の圧電セラミックス素子10a,10bの間に介装された金属電極11の一端部を、圧電セラミックス素子10a,10bの他端部よりも外方に突出11Aさせて、該突出部11Aにリード線9Cを導電接続するしか方法がない。しかし、このように金属電極11の突出部11Aを圧電セラミックス素子10a,10bの他端部よりも外方に突出させた場合、該突出部11Aが圧電セラミックス素子10a,10bの歪変形とは別の周波数で振動するため、該突出部11Aの振動が圧電セラミックス素子10a,10bの発電の妨げとなり、効率的な発電を得ることができない。
【0035】
このため、上記金属電極11の突出部11Aを、リード線9Cを結線した後、接着剤等で固める手段も有効である。
【0036】
そこで、本発明では、図4と図5に示すように、2枚の圧電セラミックス素子10a,10bの一端部10a2,10b2及び金属電極11B側は揃え、他端部10b1側は、この形態例では、圧電セラミックス素子10aよりも長く形成して段部10b1を形成し、該段部10b1に前記金属電極11のリード線9Cの接続端部11Aを接着固定したことを特徴とする(以下、形態Aという。)。勿論、この段部は、図示の形態例とは逆に、圧電セラミックス素子10aの他端部10a1を圧電セラミックス素子10bの他端部10b1よりも長く形成し、この長く延設された圧電セラミックス素子10の段部10a1に金属電極11のリード線9Cの接続端部11Aを接着固定してもよい(以下、形態Bという)。
【0037】
このように金属電極11を、剛性が高い圧電セラミックス素子10a又は10bの段部で受けることで、金属電極11の突出部11Aの固有振動を防止することができるため、有効な発電効率を得ることができ、しかも、リード線9Cの金属電極への結線作業を簡単に行うことができる。尚、上記形態例では、金属電極11の接続端部11Aを段部に接着固定する場合を例にとり説明したが、この発明にあってはこれに限定されるものではなく、蒸着やメッキにより形成してもよい。
【0038】
図6(A)及び(B)は、前記形態Aの変形例を示しており、リード線9Cの接続端部11Aを、図4と図5に示す例とは異なり、結線に必要な細幅とし、可及的に金属電極11の接続端部11Aによる振動阻害要因を排除するように構成した例を示している。
【0039】
図6(C)及び(D)は、前記形態Bの変形例を示しており、リード線9Cの接続端部11Aを、図4と図5に示す例とは異なり、結線に必要な細幅とし、可及的に金属電極11の接続端部11Aによる振動阻害要因を排除するように構成した例を示している。勿論、この発明にあっては、特に図示はしないが、圧電セラミックス素子10a又は10bの平面及び高さ寸法を同一に形成し、圧電セラミックス素子10a又は10bの一方にリード線9Cを接続するための平面略凹状の切り欠きを形成し、該切り欠き部に電極11を露出させて結線してもよい。
【0040】
このような充電装置を用いて並列型の圧電発電装置を構成することより発電効率が略2倍に改善され、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、かつより大きな出力電流を得ることができ経済的でもあるため、より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。
【0041】
【発明の効果】
この発明に係る圧電発電装置によれば、請求項1に記載したように、板状の2枚の圧電セラミックス素子を、分極を同一方向にして接合すると共に、該セラミックス素子間に極薄の金属電極を接合して層状の圧電セラミックス体を形成し、この圧電セラミックス体に衝撃荷重を作用させることで発電するように構成したので、本出願人が先に提案した直列型圧電発電装置と比較して、略2倍の出力電流を得ることができ、使用分野を大幅に拡大させることができ、実用性が向上する。
【0042】
また、請求項2及び請求項3のいずれかに記載の発明によれば、圧電セラミックス体をクッション材で保持する構成を採用したので、圧電セラミックス体の振動が長続きさせることができ、発電効率が改善されるという効果が得られる。
【0043】
また、請求項4に記載の発明にあっては、同一形態の圧電セラミックス素子を用いて層状の圧電セラミックス体を形成したので、圧電セラミックス素子の伸縮が適切に行われ、さらに発電効率が向上す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、請求項5に記載したように、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
【0044】
さらに、この発明にあっては、請求項6に記載したように、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、発電装置への適用範囲が広く実用化に効果的である。
【0045】
さらに、この発明では、請求項7に記載したように、金属電極を、りん青銅や真鍮等の導電性金属で10μm〜50μmの厚さに形成したので、圧電セラミックス素子がたわみ振動して発電しても、該金属電極の機械的な抵抗がほとんどないため、発電効率が減ぜられにくい、という効果が得られる。
【0046】
またさらに、請求項8に記載された発明にあっては、2枚の圧電セラミックス素子の一端部側は揃え、他端部側は、一方の圧電セラミックス素子よりも長く形成して段部を形成し、該段部に前記金属電極のリード線接続端部を延設し固着して構成したので、金属電極を、剛性が高い圧電セラミックス素子の段部で受けることができるため、金属電極の突出部の固有振動を防止することができ、より有効な発電効率を得ることができると共に、リード線の金属電極への結線作業を簡単に行うことができる。
【0047】
また、請求項9に記載された発明にあっては、前記2枚の圧電セラミックス素子の両端部側は揃え、前記金属電極を両圧電セラミックス素子の一端部から外方に突出させ、該突出部にリード線を結線した後、該突出部を接着剤に埋設して圧電セラミックス素子と一体化することで、金属電極の突出部の固有振動を防止することができ、より有効な発電効率を得ることができると共に、リード線の金属電極への結線作業を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】同充電装置の回路図である。
【図3】この発明に用いられる圧電セラミックス体の原型モデルを示す側面説明図である。
【図4】同圧電セラミックス体の実施の一形態例を示す斜視図である。
【図5】同圧電セラミックス体の側面図である。
【図6】(A)及び(B)は、圧電セラミックス体の形態Aの変形例を夫々示す平面説明図を、(C)及び(D)は、圧電セラミックス体の形態Bの変形例を夫々示す平面説明図である。
【図7】従来例に係る圧電発電装置の説明図である。
【図8】本出願人が先に提案した圧電発電装置を示す説明図である。
【符号の説明】
3 クッション材(クッション部材)
4 殴打体(鋼球)
9A,9B,9C リード線
10 圧電セラミックス体
10a,10b 圧電セラミックス素子
10b1 段部
11 極薄の金属電極
11A 電極の接続端部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric power generating device capable of obtaining an output current approximately twice that of a conventional piezoelectric power generating device using a piezoelectric ceramic element.
[0002]
[Prior art and its problems]
Piezoelectric materials have a variety of applications for converting elements between mechanical energy and electrical energy. Many inorganic and organic materials exhibiting the piezoelectric effect are known, and as materials which are at a practical level at present, there are PZT (piezoelectric ceramics) ceramic materials and the like.
[0003]
Piezoelectric ceramic elements are elements in which a high direct-current voltage is applied to a polycrystalline body to generate remanent polarization, thereby imparting piezoelectricity. Since the basic piezoelectric constant can be freely changed depending on the composition, its use is Is wide. In particular, lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic elements have a wide selection range of composition ratios and additives, and have a wide range of application.
[0004]
FIG. 7 is an explanatory diagram of a piezoelectric generator according to a conventional example. In this piezoelectric power generation device, a piezoelectric
[0005]
Although the above-mentioned conventional PZT-based piezoelectric ceramic element is expected to be practical, it has a problem in that it is not practical as a piezoelectric power generating device due to a small amount of power generation. Further, in a piezoelectric power generating device using a piezoelectric ceramic element, it is essential that the natural vibration of the piezoelectric
[0006]
In order to solve the above problem of the conventional piezoelectric power generating device, the present applicant has previously proposed a piezoelectric power generating device (Patent Document 1) shown in FIG. In this piezoelectric power generating device, two plate-shaped piezoelectric ceramic elements 1a and 1b are formed into layered piezoelectric ceramic bodies 1 (PZT1) and 1 (PZT2) in which the polarization is bonded in the opposite direction. The power generation apparatus is characterized in that it is configured to generate power by hitting one of the surfaces of the
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-145375
[0008]
According to the present invention, the current output obtained by the piezoelectric generator having the above-mentioned configuration proposed by the present applicant is polarized, unlike the previous application, in the same direction, and an extremely thin metal electrode is interposed therebetween. The present invention is intended to provide a piezoelectric power generation device having excellent power generation efficiency, which can be improved to approximately twice by combining the piezoelectric power generation devices.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a piezoelectric power generating device according to the present invention, as described in
[0010]
Further, in order to achieve the above object, the piezoelectric power generating device according to the present invention has the piezoelectric
[0011]
Further, according to the third aspect of the present invention, the piezoelectric ceramic body is reciprocated between the piezoelectric ceramic body and one or both sides of the piezoelectric ceramic body supported by the cushion members. A hard beating
[0012]
As described in
[0013]
Further, according to the present invention, the two piezoelectric
[0014]
In this case, as described in
[0015]
Further, the
[0016]
Further, in the present invention, one end of the two piezoelectric
[0017]
According to the present invention, both ends of the two piezoelectric
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
[0019]
In FIG. 1, piezoelectric
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
According to the present invention, when the piezoelectric
[0023]
The piezoelectric
[0024]
By making the
[0025]
Further, in this embodiment, when the above-described flexural vibration is performed, one of the piezoelectric
[0026]
Also, here, the case where the two piezoelectric
[0027]
As described above, when the piezoelectric
[0028]
Further, the
[0029]
As in the present invention, the distortion of the piezoelectric
[0030]
In the present embodiment, the
[0031]
If the piezoelectric power generating device configured as in this embodiment is placed in an environment of a predetermined motion state using wind, waves, or human action, the
[0032]
FIG. 2 shows a circuit of a charging device that uses the above-described piezoelectric power generating device to charge the electricity generated by one piezoelectric
[0033]
That is, this charging circuit includes two piezoelectric
[0034]
FIG. 3 shows an example of a general structure of the piezoelectric
[0035]
For this reason, it is also effective to use means for connecting the protruding
[0036]
Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, one end portions 10a2 and 10b2 of the two piezoelectric
[0037]
By receiving the
[0038]
FIGS. 6A and 6B show a modification of the embodiment A. Unlike the examples shown in FIGS. 4 and 5, the
[0039]
FIGS. 6 (C) and 6 (D) show a modification of the embodiment B. The
[0040]
By constructing a parallel type piezoelectric power generating device using such a charging device, the power generation efficiency is improved to approximately twice and it is effective as a power source for the charging device or the light emitting device. Since the piezoelectric power generating device has a simple structure, can obtain a larger output current, and is economical, a more practical application is expected. For example, if this piezoelectric power generation device is mounted on a bicycle or shoes, and the light emitting diode is turned on, it can be used as a device for recognizing the presence at night. Further, if the battery is mounted on a battery-type wristwatch or a mobile phone, it can be used as a substitute for a battery or as a measure against running out of a battery. Furthermore, by generating electricity using the sway of the waves, use as a lighting device for a buoy (buoy) can be expected.
[0041]
【The invention's effect】
According to the piezoelectric power generating device of the present invention, as described in
[0042]
According to the invention described in any one of the second and third aspects, the configuration in which the piezoelectric ceramic body is held by the cushion material is employed, so that the vibration of the piezoelectric ceramic body can be continued for a long time, and the power generation efficiency can be reduced. The effect of being improved is obtained.
[0043]
In the invention according to
Further, according to the present invention, since the piezoelectric ceramic element is made of a lead zirconate titanate-based material as described in
[0045]
Furthermore, in the present invention, as described in claim 7, since the metal electrode is formed of a conductive metal such as phosphor bronze or brass to a thickness of 10 μm to 50 μm, the piezoelectric ceramic element bends and vibrates to generate power. However, since the metal electrode has almost no mechanical resistance, the effect that the power generation efficiency is hardly reduced is obtained.
[0046]
Further, in the invention described in claim 8, one end side of the two piezoelectric ceramic elements is aligned, and the other end side is formed longer than one of the piezoelectric ceramic elements to form a step. Since the lead wire connection end of the metal electrode is extended and fixed to the step, the metal electrode can be received by the step of the piezoelectric ceramic element having high rigidity. It is possible to prevent the natural vibration of the portion, to obtain more effective power generation efficiency, and to easily connect the lead wires to the metal electrodes.
[0047]
Further, in the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a piezoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the charging device.
FIG. 3 is an explanatory side view showing a prototype model of a piezoelectric ceramic body used in the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing one embodiment of the piezoelectric ceramic body.
FIG. 5 is a side view of the piezoelectric ceramic body.
FIGS. 6A and 6B are plan explanatory views each showing a modification of the embodiment A of the piezoelectric ceramic body, and FIGS. 6C and 6D are each a modification of the embodiment B of the piezoelectric ceramic body. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a piezoelectric generator according to a conventional example.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a piezoelectric power generating device proposed by the present applicant previously.
[Explanation of symbols]
3 cushion material (cushion material)
4 Hit body (steel ball)
9A, 9B,
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003048904A JP2004146768A (en) | 2002-08-30 | 2003-02-26 | Piezoelectric generator and piezoelectric ceramics used therein |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002253044 | 2002-08-30 | ||
JP2003048904A JP2004146768A (en) | 2002-08-30 | 2003-02-26 | Piezoelectric generator and piezoelectric ceramics used therein |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004146768A true JP2004146768A (en) | 2004-05-20 |
Family
ID=32472830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003048904A Pending JP2004146768A (en) | 2002-08-30 | 2003-02-26 | Piezoelectric generator and piezoelectric ceramics used therein |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004146768A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100693223B1 (en) | 2006-03-09 | 2007-03-12 | 주식회사 엠디티 | Piezo power generator |
-
2003
- 2003-02-26 JP JP2003048904A patent/JP2004146768A/en active Pending
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