WO2016158730A1 - 圧電発電素子及び圧電発電装置 - Google Patents

圧電発電素子及び圧電発電装置 Download PDF

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WO2016158730A1
WO2016158730A1 PCT/JP2016/059577 JP2016059577W WO2016158730A1 WO 2016158730 A1 WO2016158730 A1 WO 2016158730A1 JP 2016059577 W JP2016059577 W JP 2016059577W WO 2016158730 A1 WO2016158730 A1 WO 2016158730A1
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piezoelectric power
main surface
power generation
piezoelectric
pressing member
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PCT/JP2016/059577
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Inventor
嗣治 上林
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric power generation element and a piezoelectric power generation apparatus using the piezoelectric power generation element.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric power generation apparatus including a lever portion having a weight at a free end and a laminated piezoelectric power generation element that is pressurized by vibration of the weight and the lever portion. ing.
  • An object of the present invention is to provide a piezoelectric power generation element and a piezoelectric power generation apparatus using the piezoelectric power generation element that are unlikely to cause cracks or migration between electrodes even when repeatedly pressed.
  • a piezoelectric power generation element is a piezoelectric power generation element that generates electric charges by pressing using a pressing member, and includes a piezoelectric ceramic laminate in which a plurality of piezoelectric ceramic layers are stacked, The body is the outermost main surface in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layers, the first main surface having a region pressed by the pressing member, and the stack facing the first main surface A plurality of first internal electrodes provided in the piezoelectric ceramic multilayer body, and provided in the piezoelectric ceramic multilayer body.
  • a plurality of second internal electrodes that have different potentials from the first internal electrodes during power generation, and at least one of the plurality of first and second internal electrodes is notched
  • the plurality of first and second internal electrodes have opposing regions that are alternately arranged in the laminating direction and face each other.
  • at least one internal electrode from the side closest to the first main surface side in the stacking direction is the notch in which the internal electrode is not formed. And the notch overlaps the region pressed by the pressing member when viewed from the stacking direction. In this case, the capacity is hardly reduced.
  • each of the first and second internal electrodes has a plurality of notches, and the outer peripheral edge of each of the first and second internal electrodes. Each said notch is provided. In this case, cracks and migration between electrodes can be effectively suppressed.
  • floating electrodes are respectively provided in the plurality of piezoelectric ceramic laminates, and the notch portions are provided so as to surround the floating electrodes. ing. In this case, cracks and migration between electrodes are less likely to occur.
  • the piezoelectric power generating element in another specific aspect of the piezoelectric power generating element according to the present invention, at least two internal electrodes from the side closest to the first main surface side in the stacking direction. Has the cutout portion, and the area of the cutout portion decreases from the first main surface side toward the second main surface side. In this case, the capacity is hardly reduced.
  • one of the region pressed by the pressing member and the cutout portion is included in the other when viewed from the stacking direction. overlapping.
  • the region pressed by the pressing member and the cutout portion partially overlap each other when viewed from the stacking direction.
  • the first piezoelectric element is provided on the first main surface of the piezoelectric ceramic laminate and connected to the plurality of first internal electrodes.
  • a plurality of outer surface electrodes, and a plurality of second outer surface electrodes provided on the first main surface of the piezoelectric ceramic laminate and connected to the plurality of second inner electrodes.
  • the first and second inner electrodes are alternately arranged in the stacking direction and have opposed regions facing each other, and the first outer surface electrode is formed of the plurality of first and second inner electrodes. It is provided in a region overlapping with the opposing region of the second internal electrode in the stacking direction.
  • a protective layer is formed on the first outer surface electrode so as to cover at least a part of a region pressed directly or indirectly by the pressing member. Is provided. In this case, cracks and migration between electrodes are less likely to occur.
  • a resin sheet is provided so as to cover the protective layer. In this case, migration between the electrodes is less likely to occur.
  • the first outer surface electrode surrounds a region including a region pressed directly or indirectly by the pressing member.
  • the outer surface electrode missing portion is not formed.
  • a protective layer is provided in a region including a region pressed directly or indirectly by the pressing member so as to surround the protective layer.
  • the outer surface electrode missing portion is provided.
  • a flexible substrate is provided on the first outer surface electrode.
  • the flexible substrate is a resin sheet and a metal provided on at least a part of a region pressed directly or indirectly by the pressing member on a main surface of the resin sheet on the first outer surface electrode side. It is preferable to have a layer. In this case, the number of parts can be reduced, and the process can be simplified.
  • a case member In a wide aspect of the piezoelectric power generation device according to the present invention, a case member, a support provided on the case member, a third main surface, and a fourth surface facing the third main surface.
  • the metal plate is provided on the fourth main surface side of the metal plate, and the third main surface side is supported by the support, and is configured according to the present invention.
  • a pressing member provided to press the piezoelectric power generating element.
  • an insulating film is further provided, and the piezoelectric power generation element is provided on the fourth main surface of the metal plate via the insulating film. ing.
  • the floating electrodes of the second internal electrode overlap the support bodies.
  • FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric power generator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an aspect in which the protective layer and the lead portion are connected.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the polarization state of the piezoelectric power generation element.
  • FIG. 5 is a schematic view when the piezoelectric power generation element is housed in a case member.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a deformation state of the piezoelectric power generation element when pressed by the pressing member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric power generator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an aspect in which the protective layer and the
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a schematic view when the piezoelectric power generation element having the pressing member disposed on the metal plate side is housed in the case member, and
  • FIG. 9B shows a deformed state when the piezoelectric power generation element is pressed. It is a schematic diagram shown.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a schematic perspective view of a piezoelectric power generating device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric power generator taken along the line II in FIG.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A is a schematic perspective view of a piezoelectric power generator according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric power generator taken along the line II-II in FIG. It is a disassembled perspective view of the piezoelectric electric power generating apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric power generator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view thereof.
  • the horizontal direction in FIGS. 1 and 2 is defined as the length direction, and the vertical direction in FIGS. 1 and 2, that is, the stacking direction in FIG.
  • the piezoelectric power generation device 1 has a piezoelectric power generation element 10. More specifically, the piezoelectric power generation apparatus 1 includes a pressing member 15, a piezoelectric power generation element 10, an insulating film 9, a metal plate 5, and a support body 14.
  • the piezoelectric power generation apparatus 1 includes a pressing member 15, a piezoelectric power generation element 10, an insulating film 9, a metal plate 5, and a support body 14.
  • the piezoelectric power generation element 10 is an element that generates electric charges when pressed by the pressing member 15.
  • the piezoelectric power generation element 10 includes a piezoelectric ceramic laminate 2, first and second outer surface electrodes 3 and 4, a plurality of first and second inner electrodes 12 and 13, and first and second lead terminals. 6, 7, a protective layer 8, and a resin sheet 16.
  • each piezoelectric ceramic layer 11 is not particularly limited, but can be, for example, 10 to 20 ⁇ m.
  • the piezoelectric ceramic laminate 2 includes first and second main surfaces 2a and 2b, first and second side surfaces 2c and 2d, and first and second end surfaces 2e and 2f. It has a rectangular parallelepiped shape. However, the shape of the piezoelectric ceramic laminate 2 may be a disk shape.
  • the first and second main surfaces 2a and 2b are outermost main surfaces in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layer 11 (hereinafter also simply referred to as a stacking direction).
  • the first and second side surfaces 2c and 2d extend along the length direction and the thickness direction.
  • the first and second end faces 2e and 2f extend along the width direction and the thickness direction.
  • the first main surface 2 a has a region 2 ⁇ / b> A that is pressed by the pressing member 15.
  • the area 2 ⁇ / b> A pressed by the pressing member 15 is an area indirectly pressed by the pressing member 15. But in this invention, the 1st main surface 2a may have the area
  • the first and second main surfaces 2a and 2b face each other.
  • the piezoelectric ceramic laminate 2 is manufactured as follows, for example. First, a plurality of ceramic green sheets mainly composed of ceramics are prepared. Thereafter, an electrode paste is printed on a plurality of ceramic green sheets. After printing, a laminate is produced by laminating a plurality of ceramic green sheets. Next, the produced laminate is fired. Thereby, the piezoelectric ceramic laminate 2 can be obtained.
  • the piezoelectric ceramic laminate 2 is made of a material mainly composed of lead zirconate titanate ceramics. However, it may be made of a material mainly composed of other lead-free piezoelectric ceramics such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.
  • the plurality of first and second internal electrodes 12 and 13 are provided inside the piezoelectric ceramic laminate 2.
  • the first and second internal electrodes 12 and 13 are alternately stacked in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layers 11.
  • the first and second inner electrodes 12, 13 are provided so as to be drawn from the same first end face 2e.
  • the first and second internal electrodes 12 and 13 are connected to different potentials.
  • the first and second internal electrodes 12 and 13 may be provided so as to be drawn out from the second end face 2f and the first or second side faces 2c and 2d. Moreover, the 1st internal electrode 12 and the 2nd internal electrode 13 may each be pulled out from a different surface.
  • the first internal electrode 12 has a counter area 12a and a lead area 12b.
  • the facing region 12a is a region facing the second internal electrode 13 in the stacking direction.
  • the lead area 12b is located between the facing area 12a and the first end face 2e.
  • the second internal electrode 13 has a counter area 13a and a lead area 13b.
  • the facing region 13a is a region facing the first internal electrode 12 in the stacking direction.
  • the lead area 13b is located between the facing area 13a and the first end face 2e.
  • the lead region 12b of the first internal electrode 12 and the lead region 13b of the second internal electrode 13 do not face each other in the stacking direction. More specifically, in the first end surface 2e, the lead-out region 12b is brought closer to the first side surface 2c side. On the other hand, in the first end face 2e, the lead-out region 13b is brought closer to the second side face 2d.
  • At least one internal electrode from the side closest to the first main surface 2a side in the stacking direction may have the internal electrode missing part 12c or the internal electrode missing part 13c. Therefore, all the first and second internal electrodes 12 and 13 may have internal electrode missing portions 12c and 13c.
  • the internal electrode missing portion 12c is provided in the facing region 12a, and the internal electrode missing portion 13c is provided in the facing region 13a.
  • the internal electrode missing portions 12c and 13c overlap the region 2A pressed by the pressing member 15. More specifically, when viewed from the stacking direction, the region 2A pressed by the pressing member 15 overlaps the internal electrode missing portions 12c and 13c so as to be included in the internal electrode missing portions 12c and 13c.
  • the region 2A pressed by the pressing member 15 when viewed from the stacking direction and the internal electrode missing portions 12c and 13c may overlap so that one is included in the other. May overlap.
  • the internal electrode missing portions 12c, 13c are included so that the region 2A pressed by the pressing member 15 when viewed from the stacking direction is included in the internal electrode missing portions 12c, 13c. It is preferable to overlap.
  • planar shape of the internal electrode missing portions 12c and 13c is elliptical.
  • planar shape of the internal electrode missing portions 12c and 13c is not particularly limited, and may be a rectangle, for example.
  • the internal electrode missing portions 12c and 13c are provided in the two internal electrodes from the side closest to the first main surface 2a side in the stacking direction, and therefore when pressed repeatedly by the pressing member 15 Also, cracks are less likely to occur. Therefore, moisture does not easily enter from the cracks, and migration between electrodes due to moisture hardly occurs.
  • the areas of the internal electrode missing portions 12c and 13c become smaller from the first main surface 2a side toward the second main surface 2b side. In this case, it is preferable because a decrease in capacity can be suppressed while obtaining the effect of the present invention.
  • the internal electrode missing portion 12c closest to the first main surface 2a side in the stacking direction is pressed by the pressing member 15 so as to include the region 2A pressed by the pressing member 15 when viewed from the stacking direction. It is preferable to overlap with the region 2A. Moreover, it is more preferable that the internal electrode missing portion 12c closest to the first main surface 2a side in the stacking direction is provided in a region wider than the region 2A pressed by the pressing member 15 when viewed from the stacking direction. . In that case, migration between electrodes is less likely to occur.
  • the material constituting the first and second internal electrodes 12 and 13 is not particularly limited, but is preferably a metal mainly composed of a base metal such as Ni. Although it does not specifically limit as thickness of the 1st, 2nd internal electrodes 12 and 13, For example, it can be set to about several micrometers.
  • the first and second outer surface electrodes 3 and 4 are provided on the outer surface of the piezoelectric ceramic laminate 2. More specifically, the first and second outer surface electrodes 3 and 4 extend from the first main surface 2a of the piezoelectric ceramic laminate 2 to the second main surface 2b through the first end surface 2e. Yes.
  • the first and second outer surface electrodes 3 and 4 are provided on the second main surface from the first main surface 2a through the second end surface 2f and the first or second side surfaces 2c and 2d. It may reach 2b. Further, the first and second outer surface electrodes 3 and 4 are provided on both the first and second main surfaces 2a and 2b, and the space between the outer surface electrodes of the first and second main surfaces 2a and 2b is provided. You may electrically connect by a via-hole conductor.
  • the first outer surface electrode 3 is connected to the plurality of first inner electrodes 12 at the first end face 2e.
  • the second outer surface electrode 4 is connected to the plurality of second inner electrodes 13 at the first end face 2e.
  • the first outer surface electrode 3 has a facing region 3a facing the first inner electrode 12 in the stacking direction on the first main surface 2a. Further, the first outer surface electrode 3 has a facing region 3b facing the first inner electrode 12 in the stacking direction on the second main surface 2b. The first outer surface electrode 3 is provided in a region overlapping the opposed regions 12a and 13a of the first and second inner electrodes 12 and 13 when viewed from the stacking direction.
  • the material constituting the first and second outer surface electrodes 3 and 4 is not particularly limited, but for example, a metal such as Ag, Ni, Cu, Pd or Au is used.
  • a protective layer 8 and a first lead terminal 6 are provided on the first outer surface electrode 3.
  • the protective layer 8 is provided on the first outer surface electrode 3 so as to cover at least a part of a region pressed directly or indirectly by the pressing member 15.
  • a second lead terminal 7 is provided on the second outer surface electrode 4.
  • the first and second lead terminals 6 and 7 are provided so as to be connected to the first and second outer surface electrodes 3 and 4, respectively.
  • the first and second lead terminals 6 and 7 are provided so as to protrude from the first end face 2e.
  • the protective layer 8 and the first and second lead terminals 6 and 7 are made of metal.
  • the protective layer 8 and the first and second lead terminals 6 and 7 are preferably made of metal foil.
  • As a material constituting the metal foil for example, phosphor bronze, brass, 42Ni or stainless steel can be used.
  • the protective layer 8 and the first and second lead terminals 6 and 7 may be made of different materials, but are preferably made of the same material. In this case, the number of parts can be reduced, and the process can be simplified.
  • the thicknesses of the protective layer 8 and the first and second lead terminals 6 and 7 are not particularly limited, but may be, for example, 10 to 50 ⁇ m.
  • the protective layer 8 and the first and second lead terminals 6 and 7 are not limited to the shape of the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 3, the protective layer 8 and the first lead terminal 6 may be connected by a connecting portion 17.
  • the protective layer 8 is provided in an area that is directly or indirectly pressed by the pressing member 15, even when the protective layer 8 is repeatedly pressed by the pressing member 15, the stress of the pressed area is Is alleviated. Therefore, cracks are less likely to occur.
  • the mechanical strength of the piezoelectric power generation element 10 can be further increased by providing the protective layer 8.
  • a resin is applied so as to cover the first and second outer surface electrodes 3, 4, the protective layer 8 and the first and second lead terminals 6, 7.
  • a sheet 16 is provided.
  • the resin sheet 16 Although it does not specifically limit as a material which comprises the resin sheet 16, for example, a polyimide, PET, etc. can be used.
  • the thickness of the resin sheet 16 is not particularly limited, and can be, for example, 10 to 100 ⁇ m.
  • the resin sheet 16 By providing the resin sheet 16, the occurrence of cracks when repeatedly pressed by the pressing member 15 can be further suppressed.
  • the resin sheet 16 is desirably provided, the resin sheet 16 is not necessarily provided in the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the polarization state of the piezoelectric power generation element 10.
  • the first and second lead terminals 6 and 7, the protective layer 8, and the resin sheet 16 are not shown.
  • the piezoelectric power generation element 10 is subjected to polarization processing in advance. More specifically, in the piezoelectric power generation element 10, a piezoelectric ceramic layer that is polarized in a direction from the first main surface 2a to the second main surface 2b, and the second main surface 2b to the first main surface. Piezoelectric ceramic layers that are polarized in the direction toward 2a are alternately stacked. That is, in the piezoelectric power generation element 10, piezoelectric ceramic layers polarized in opposite directions are alternately stacked in the stacking direction.
  • the piezoelectric power generation element 10 is subjected to the polarization treatment in advance. Therefore, as will be described later, an electric charge is generated by being pressed by the pressing member 15. The generated charges can be taken out via the first and second lead terminals 6 and 7.
  • the pressing member 15 is disposed so that the tip thereof faces the first main surface 2 a of the piezoelectric ceramic laminate 2.
  • the pressing member 15 is provided so as to abut against the pressing portion of the first main surface 2a and be repeatedly pressed.
  • the front end of the pressing member 15 is disposed so as to overlap the facing regions 12a and 13a of the first and second internal electrodes 12 and 13 in the stacking direction.
  • the pressing member 15 is disposed so as to overlap with the internal electrode missing portions 12c and 13c of the first and second internal electrodes 12 and 13 when viewed from the stacking direction.
  • the piezoelectric power generation element 10 is disposed on the metal plate 5.
  • the metal plate 5 has a third main surface 5a and a fourth main surface 5b facing the third main surface 5a.
  • the piezoelectric power generation element 10 is provided on the fourth main surface 5 b of the metal plate 5. More specifically, the piezoelectric power generation element 10 is bonded to the fourth main surface 5b of the metal plate 5 with an adhesive or the like via the insulating film 9.
  • the metal plate 5 is made of Invar material, that is, 42Ni. As described above, the metal plate 5 is preferably made of a metal material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the piezoelectric ceramic, but may be made of another appropriate metal material. The thickness of the metal plate 5 is, for example, twice the thickness of the piezoelectric power generation element 10.
  • the metal plate 5 has a rectangular plate shape.
  • the metal plate 5 may be disk-shaped, and the shape is not particularly limited.
  • the material constituting the insulating film 9 is not particularly limited, but is preferably a material having a high elastic coefficient.
  • a material constituting the insulating film 9 for example, a material such as polyimide resin, epoxy resin, insulating ceramic or diamond-like carbon can be used.
  • the thickness of the insulating film 9 is not particularly limited, but is preferably several tens of ⁇ m or less.
  • the insulating film 9 can be used by adhering with an adhesive such as an epoxy adhesive. Alternatively, the epoxy adhesive itself can be used as the insulating film 9.
  • the insulating film 9 is not necessarily provided. However, by providing the insulating film 9, it is possible to prevent the short circuit between the first and second outer surface electrodes 3 and 4 of the piezoelectric power generation element 1 more reliably. Therefore, it is desirable to provide the insulating film 9.
  • the third main surface 5 a of the metal plate 5 is supported by the support 14.
  • the piezoelectric power generation element 10 may be housed in the case member 18, or the case member 18 and the support body 14 may be integrated.
  • the support body 14 is provided in the length direction both ends of the metal plate 5, and is provided along the width direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a deformation state of the piezoelectric power generation element when pressed by the pressing member.
  • the central portion of the piezoelectric power generation element 10 is deformed so as to protrude downward.
  • the piezoelectric ceramic laminate 2 Since the piezoelectric ceramic laminate 2 is subjected to the polarization treatment as described above, an electric charge is generated upon deformation. In the piezoelectric power generation device 1, the generated charges can be taken out via the first and second lead terminals 6 and 7.
  • the piezoelectric power generation device 1 generates power by an external load. Therefore, the piezoelectric power generation apparatus 1 can be used as, for example, a network power supply, a lighting control switch, or a power supply for various switches.
  • the resin sheet 16 and the protective film 8 are provided on the first main surface 2a side in the stacking direction. Furthermore, since the internal electrode missing portion 12c or the internal electrode missing portion 13c is provided in at least one internal electrode from the side closest to the first main surface 2a inside the piezoelectric ceramic laminate 2, the pressing member 15 is provided. Even when it is repeatedly pressed, cracks are unlikely to occur. Therefore, moisture does not easily enter and migration between electrodes hardly occurs. In addition, since the internal electrodes are not present in the internal electrode missing portions 12c and 13c, migration between the electrodes hardly occurs.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the outer surface electrode is missing so as to surround a region including a region pressed directly or indirectly by the pressing member 15 in the facing region 3 a of the first outer surface electrode 3 of the piezoelectric power generation element 10.
  • a portion 3c is provided.
  • the first outer surface electrode 3 is not formed in the outer surface electrode missing portion 3c.
  • the first outer surface electrode 3 lacks the outer surface electrode in which the first outer surface electrode 3 is not formed so as to surround the region including the region pressed directly or indirectly by the pressing member 15. It has a part 3c.
  • a floating electrode 3A which is a part of the first outer surface electrode 3 is provided in a region including a region pressed directly or indirectly by the pressing member 15, and surrounds the floating electrode 3A.
  • the floating electrode missing portion 3c is provided.
  • the floating electrode 3 ⁇ / b> A is electrically separated from the first outer surface electrode 3.
  • the floating electrode 3A also functions as a protective layer.
  • the floating electrode 3A is, for example, circular, and the outer surface electrode missing portion 3c is, for example, annular.
  • the floating electrode 3 ⁇ / b> A is made of the same material as that of the first outer surface electrode 3.
  • the floating electrode 3A may be formed of a metal foil.
  • a material constituting the metal foil for example, phosphor bronze, brass, 42Ni or stainless steel can be used.
  • first and second lead wires 6A and 7A are provided. Furthermore, in the piezoelectric power generation device 21, the piezoelectric power generation element 10 is not provided with a protective layer and a resin sheet.
  • the internal electrode missing portion 12c or the internal electrode missing portion 13c is provided in at least one internal electrode from the side closest to the first main surface 2a side in the stacking direction. Even when it is repeatedly pressed, cracks are unlikely to occur. Therefore, moisture does not easily enter and migration between electrodes hardly occurs. Moreover, since internal electrodes are not present in the internal electrode missing portions 12c and 13c, migration between internal electrodes hardly occurs.
  • the floating electrode 3 A is electrically separated from the first outer surface electrode 3. Therefore, even when repeatedly pressed by the pressing member 15, poor conduction of the first outer surface electrode 3 due to local wear of the floating electrode 3 ⁇ / b> A hardly occurs.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in the piezoelectric power generation device 31, the flexible substrate 19 is provided so as to cover the first outer surface electrode 3.
  • the flexible substrate 19 includes a resin sheet 16A, first and second lead terminals 6B and 7B, and a metal layer 20.
  • the first and second lead terminals 6B and 7B and the metal layer 20 are provided on the main surface of the resin sheet 16A opposite to the pressing member 15 side.
  • the resin sheet 16A, the first and second lead terminals 6B and 7B, and the metal layer 20 are integrated. Other points are the same as in the first embodiment.
  • the first and second lead terminals 6B and 7B and the metal layer 20 are preferably made of metal foil.
  • a material constituting the metal foil for example, copper is used.
  • the resin sheet 16A for example, polyimide, PET, or the like can be used.
  • the internal electrode missing part 12c or the internal electrode missing part 13c is provided in at least one internal electrode from the side closest to the first main surface 2a side in the stacking direction. Even when it is repeatedly pressed, cracks are unlikely to occur. Therefore, moisture does not easily enter and migration between electrodes hardly occurs. In addition, since the internal electrodes are not present in the internal electrode missing portions 12c and 13c, migration between the electrodes hardly occurs.
  • the piezoelectric power generation device 31 since the resin sheet 16A, the first and second lead terminals 6B and 7B, and the metal layer 20 are integrated as the flexible substrate 19, the number of parts can be reduced, and The process can be simplified.
  • the example in which the piezoelectric power generation element 10 is pressed from the side opposite to the metal plate 5 side is shown.
  • FIG. 9A is a schematic view when the piezoelectric power generation element in which the pressing member is disposed on the metal plate 5 side is housed in the case member.
  • FIG. 9B is a schematic diagram showing a deformed state when the piezoelectric power generation element is pressed.
  • the piezoelectric power generation element 10 may be supported by the support portion 14 from the side opposite to the metal plate 5 side.
  • the central portion of the piezoelectric power generation element 10 is deformed so as to protrude downward.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a schematic perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric power generator taken along the line II in FIG.
  • the configuration of the piezoelectric power generation apparatus 41 according to the fourth embodiment of the present invention is basically the same as that described in the first embodiment, but is different in the following points.
  • the piezoelectric power generation device 41 has four supports 46. Each support body 46 supports the four corners on the resin sheet 16 side of the plate-like piezoelectric power generation element 10 ⁇ / b> A in the piezoelectric power generation device 41.
  • the first and second internal electrodes 12A and 13A are provided with notches 12Ad and 13Ad so as to include supported portions (here, four corners) of the outer peripheral edge of the piezoelectric power generation element 10A. It has been.
  • the first main surface 2a of the piezoelectric ceramic laminate 42 is located on the support 46 side, and the second main surface 2b is located on the pressing member 15 side.
  • a metal plate 45 is provided directly below the pressing member 15.
  • the piezoelectric power generation device 41 includes a pressing member 15, a metal plate 45, an insulating film 9, a piezoelectric power generation element 10A, and a support body 46, which are sequentially stacked.
  • the piezoelectric power generation element 10 ⁇ / b> A is an element that generates electric charges when pressed by the pressing member 15.
  • the piezoelectric power generating element 10A includes a piezoelectric ceramic laminate 42, first and second outer surface electrodes 43 and 44, a plurality of first and second inner electrodes 12A and 13A, and first and second lead terminals. 6 and 7 and a resin sheet 16.
  • the metal plate 45 is provided between the insulating film 9 and the pressing member 15.
  • the piezoelectric power generation element 10 ⁇ / b> A is pressed by the pressing member 15 through the metal plate 45.
  • the piezoelectric ceramic laminate 42 a plurality of piezoelectric ceramic layers 11 are laminated.
  • the piezoelectric ceramic laminate 42 has a rectangular parallelepiped shape having first and second main surfaces 2a and 2b, first and second side surfaces, and first and second end surfaces.
  • the plurality of first and second internal electrodes 12A and 13A have a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the first and second internal electrodes 12A and 13A are provided with internal electrode notches 12Ad and 13Ad at four corners when viewed from the stacking direction. In other words, the four corners of the first and second internal electrodes 12A and 13A are cut out.
  • the internal electrode notches 12Ad and 13Ad correspond to the “notches” of the present invention.
  • each notch part 12Ad and 13Ad contains the support part X, respectively.
  • the shape of the support 46 is not particularly limited, and may be a plate shape.
  • the first and second internal electrodes 12A and 13A are not overlapped with the portion of the outer peripheral edge of the piezoelectric power generating element 10A supported by the support body 46. Is provided. Therefore, even when the piezoelectric power generation element 10A is repeatedly pressed by the pressing member 15, cracks and wear caused by stress concentrated on the support portion can be suppressed, and mechanical strength and environmental resistance can be improved.
  • the number and arrangement of the support 46 and the internal electrode notches 12Ad and 13Ad are not limited to the above.
  • the internal electrode notches 12Ad and 13Ad only need to include the respective supports 46 when viewed from the stacking direction, and are provided so as to continue to the outer peripheral edges of the first and second internal electrodes 12Ad and 13Ad. Just do it.
  • the first and second outer surface electrodes 43 and 44 have electrode notches 43d and 44d.
  • the electrode notches 43d and 44d of the first and second outer surface electrodes 43 and 44 include support members 46 when viewed from the stacking direction. As a result, migration between electrodes is less likely to occur.
  • the electrode notches 43d and 44d are provided on one opposing region 43a side.
  • the electrode notches 43d and 44d are preferably provided on at least one of the opposing region 43a side and the opposing region 43b side.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A is a schematic perspective view of the piezoelectric power generation device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric power generator taken along the line II-II in FIG.
  • the configuration of the piezoelectric power generation apparatus 51 according to the fifth embodiment of the present invention is basically the same as that described in the fourth embodiment, but differs in the following points.
  • FIG. 12 FIG. 13A and FIG. 13B
  • the four corners on the resin sheet 16 side of the piezoelectric power generation element 10A are supported by the respective supports 46.
  • the first and second inner electrodes 12A and 13A are provided so as not to overlap with the portion of the outer peripheral edge of the piezoelectric power generation element 10B supported by each support body 46.
  • a plurality of floating electrodes 55 are provided on each piezoelectric ceramic layer 11 so as to overlap the supported portion of the outer peripheral edge of the piezoelectric power generation element 10B when viewed from the stacking direction.
  • the plurality of floating electrodes 55 are not electrically connected to any of the first and second internal electrodes 12A and 13A.
  • the piezoelectric power generation device 51 includes a pressing member 15, a metal plate 45, an insulating film 9, a piezoelectric power generation element 10B, and a support 46, which are sequentially stacked.
  • the piezoelectric power generation element 10 ⁇ / b> B is an element that generates electric charges when pressed by the pressing member 15.
  • the piezoelectric power generation element 10B includes a piezoelectric ceramic laminate 52, first and second outer surface electrodes 43 and 44, a plurality of first and second inner electrodes 12A and 13A, a plurality of floating electrodes 55, a first First and second lead terminals 6 and 7 and a resin sheet 16 are provided.
  • the piezoelectric power generation element 10 ⁇ / b> B is pressed by the pressing member 15 through the metal plate 45.
  • the piezoelectric ceramic laminate 52 has a plurality of piezoelectric ceramic layers 11 laminated thereon.
  • the piezoelectric ceramic laminate 52 has a rectangular parallelepiped shape having first and second main surfaces 2a and 2b, first and second side surfaces, and first and second end surfaces.
  • a plurality of floating electrodes 55 are provided at the four corners which are the support portions X of the plurality of piezoelectric ceramic layers 11.
  • the internal electrode notches 12Ad and 13Ad of the first and second internal electrodes 12A and 13A are provided so as to surround the floating electrodes 55.
  • the plurality of floating electrodes 55 may be provided so as to be surrounded by the electrode notches 43d and 44d of the first and second outer surface electrodes 43 and 44.
  • the floating electrode 55 is preferably provided on at least one piezoelectric ceramic layer 11. More preferably, all the piezoelectric ceramic layers 11 are provided. Further, it is preferable that each floating electrode 55 overlaps each support 46 supporting the piezoelectric power generation element 10B when viewed from the stacking direction.
  • Metal foils 49 are provided on the first main surface 2a of the piezoelectric ceramic laminate 52 so as to be surrounded by the electrode notches 43d and 44d of the first and second outer surface electrodes 43 and 44, respectively. Also good.
  • the metal foil 49 is preferably made of the same material as the first and second lead terminals 6 and 7.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view of a piezoelectric power generating apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the configuration of the piezoelectric power generating apparatus 61 according to the sixth embodiment of the present invention is basically the same as that described in the fourth embodiment, but differs in the following points.
  • a flexible substrate 19 is provided instead of the resin sheet 16.
  • a flexible substrate 19 is provided on the first main surface 2 a of the piezoelectric ceramic laminate 42 so as to cover the first and second outer surface electrodes 43 and 44.
  • the occurrence of cracks when repeatedly pressed by the pressing member 15 can be further suppressed.
  • the first and second lead terminals 6B and 7B can be realized by the wiring in the flexible substrate 19, the number of parts and the number of processing steps can be reduced.
  • the first main surface 2 a may be covered with the flexible substrate 19, but the entire piezoelectric ceramic laminate 42 may be covered with the flexible substrate 19. In that case, corrosion due to moisture, gas, salt water or the like can be further suppressed. Moreover, the generation of cracks due to repeated compression during power generation can be further suppressed.
  • Piezoelectric generator 2 Piezoelectric ceramic laminated body 2a, 2b ... 1st, 2nd main surface 2c, 2d ... 1st, 2nd side surface 2e, 2f ... 1st, 2nd end surface 2A ... areas pressed by the pressing member 3, 4 ... first and second outer surface electrodes 3a, 3b, 12a, 13a ... opposing areas 3c ... outer surface electrode missing part 3A ... floating electrode 5 ... metal plates 5a, 5b ... 3rd, 4th main surface 6,6B, 7,7B ... 1st, 2nd lead terminal 6A, 7A ... 1st, 2nd lead wire 8 ... Protective layer 9 ...
  • Insulating film 10, 10A, 10B, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10C ... Piezoelectric power generation element 11 ... Piezoelectric ceramic layer 12, 13 ... 1st, 2nd internal electrode 12b, 13b ... Extraction area

Landscapes

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

Abstract

繰り返し押圧された場合においても、クラックや、電極間のマイグレーションが生じ難い、圧電発電素子を提供する。　第１，第２の主面２ａ，２ｂを有し、かつ複数の圧電セラミック層１１が積層された圧電セラミック積層体２と、複数の第１，第２の内部電極１２，１３とを備え、複数の第１，第２の内部電極１２，１３のうち少なくともいずれかが、切欠き部を有し、第１，第２の内部電極１２，１３における、押圧部材１５により間接的に押圧される領域及び／又は外周縁に切欠き部が設けられている、圧電発電素子１０。

Description

圧電発電素子及び圧電発電装置
　本発明は、圧電発電素子及び該圧電発電素子を用いた圧電発電装置に関する。
　従来、外部からの荷重によって発電する圧電発電素子を用いた圧電発電装置が広く知られている。
　例えば、下記の特許文献１には、自由端に重りが設けられたレバー部と、重りとレバー部との振動により加圧される積層型の圧電発電素子とを備える、圧電発電装置が開示されている。
特開平１１－１４６６６３号公報
　しかしながら、特許文献１の圧電発電装置のように、圧電発電素子に繰り返し応力や歪みが加わると、クラックが生じたり、積層部が剥離したりすることがあった。そのため、内部電極間のマイグレーションが生じ、電気的に短絡することがあった。
　本発明の目的は、繰り返し押圧された場合においても、クラックや、電極間のマイグレーションが生じ難い、圧電発電素子及び該圧電発電素子を用いた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素子は、押圧部材を用いて押圧することにより、電荷を発生させる圧電発電素子であって、複数の圧電セラミック層が積層された圧電セラミック積層体を備え、前記圧電セラミック積層体が、前記圧電セラミック層の積層方向の最外側の主面であって、前記押圧部材により押圧される領域を有する第１の主面と、該第１の主面と対向している前記積層方向の最外側の第２の主面と、を有し、前記圧電セラミック積層体の内部に設けられている、複数の第１の内部電極と、前記圧電セラミック積層体の内部に設けられており、かつ発電に際し前記第１の内部電極とは異なる電位となる、複数の第２の内部電極と、をさらに備え、前記複数の第１，第２の内部電極のうち少なくともいずれかが、切欠き部を有し、前記第１，第２の内部電極における、前記押圧部材により間接的に押圧される領域及び／又は外周縁に前記切欠き部が設けられている。
　本発明に係る圧電発電素子のある特定の局面では、前記複数の第１，第２の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、前記複数の第１，第２の内部電極のうち、前記積層方向において前記第１の主面側に最も近い側から少なくとも１つの内部電極は、当該内部電極が形成されていない前記切欠き部を前記対向領域に有し、前記積層方向から視たときに、前記切欠き部は、前記押圧部材により押圧される前記領域と重なっている。この場合には、容量の低下が生じ難い。
　本発明に係る圧電発電素子の他の特定の局面では、前記第１，第２の内部電極が、それぞれ複数の切欠き部を有し、前記各第１，第２の内部電極における外周縁に前記各切欠き部が設けられている。この場合には、クラック及び電極間のマイグレーションを効果的に抑制することができる。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記複数の圧電セラミック積層体の内部に浮き電極がそれぞれ設けられており、前記浮き電極を囲むように、前記切欠き部が設けられている。この場合には、クラック及び電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
　本発明に係る圧電発電素子の別の特定の局面では、前記複数の第１，第２の内部電極のうち、前記積層方向において前記第１の主面側に最も近い側から少なくとも２つの内部電極は、前記切欠き部を有し、前記第１の主面側から前記第２の主面側に向かうにつれて、前記切欠き部の面積が小さくなっている。この場合、容量の低下が生じ難い。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに別の特定の局面では、前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域と、前記切欠き部とは、一方が他方に含まれるように重なっている。
　本発明に係る圧電発電素子の他の特定の局面では、前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域は、前記切欠き部に含まれるように前記切欠き部と重なっている。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに別の特定の局面では、前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域と、前記切欠き部とは、部分的に重なっている。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに別の特定の局面では、前記圧電セラミック積層体の第１の主面上に設けられており、かつ前記複数の第１の内部電極に接続されている第１の外表面電極と、前記圧電セラミック積層体の第１の主面に設けられており、かつ前記複数の第２の内部電極に接続されている第２の外表面電極とをさらに備え、前記複数の第１，第２の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、前記第１の外表面電極が、前記複数の第１，第２の内部電極の対向領域と積層方向において重なる領域に設けられている。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記第１の外表面電極において、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部を覆うように、保護層が設けられている。この場合には、クラック及び電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記保護層を覆うように、樹脂シートが設けられている。この場合には、電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記第１の外表面電極が、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、前記第１の外表面電極が形成されていない外表面電極欠落部を有する。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域に、保護層が設けられており、前記保護層を囲むように前記外表面電極欠落部が設けられている。
　本発明に係る圧電発電素子のさらに他の特定の局面では、前記第１の外表面電極上に、フレキシブル基板が設けられている。前記フレキシブル基板は、樹脂シートと、前記樹脂シートの前記第１の外表面電極側の主面において、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部に設けられている金属層とを有することが好ましい。この場合には、部品点数を削減することができ、しかも工程を簡略化することができる。
　本発明に係る圧電発電装置のある広い局面では、ケース部材と、前記ケース部材上に設けられている支持体と、第３の主面と、該第３の主面に対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面側が前記支持体により支持されている、金属板と、前記金属板の前記第４の主面側に設けられている、本発明に従って構成される圧電発電素子と、前記圧電発電素子を押圧するように設けられている押圧部材と、を備える。
　本発明に係る圧電発電装置のある特定の局面では、絶縁膜がさらに備えられており、前記圧電発電素子が、前記絶縁膜を介して、前記金属板の前記第４の主面上に設けられている。
　本発明に係る圧電発電装置の他の広い局面では、支持体と、前記第２の主面が前記支持体により支持されている、本発明に従って構成された圧電発電素子と、前記圧電発電素子における前記第１の主面に設けられている金属板と、前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材とを備え、前記積層方向から視たときに、前記切欠き部が、前記支持体を含んでいる。
　本発明に係る圧電発電装置の他の広い局面では、複数の支持体と、前記第２の主面が前記支持体により支持されている、本発明に従って構成された圧電発電素子と、前記圧電発電素子における前記第１の主面に設けられている金属板と、前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材とを備え、前記積層方向から視たときに、前記複数の第１，第２の内部電極の前記各浮き電極が、前記各支持体に重なっている。
　本発明によれば、繰り返し押圧された場合においても、クラックや、電極間のマイグレーションが生じ難い、圧電発電素子を提供することが可能となる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置の斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。 図３は、保護層とリード部とが連結されている態様を示す模式図である。 図４は、圧電発電素子の分極状態を説明するための模式的断面図である。 図５は、圧電発電素子をケース部材に収納したときの模式図である。 図６は、押圧部材によって、押圧したときの圧電発電素子の変形状態を説明するための模式図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。 図９（ａ）は、押圧部材を金属板側に配置した圧電発電素子をケース部材に収納したときの模式図であり、図９（ｂ）は、圧電発電素子を押圧したときの変形状態を示す模式図である。 図１０は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。 図１１（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置の模式的斜視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）中のＩ－Ｉ線に沿う圧電発電装置の模式的断面図である。 図１２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１３（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る圧電発電装置の模式的斜視図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿う圧電発電装置の模式的断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。
　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斜視図である。また、図２は、その分解斜視図である。図１及び図２における左右方向を長さ方向、図１及び図２における上下方向、すなわち図２における積層方向を厚み方向、長さ方向及び厚み方向に直交する方向を幅方向と定義する。
　圧電発電装置１は、圧電発電素子１０を有する。より具体的には、圧電発電装置１は、押圧部材１５と、圧電発電素子１０と、絶縁膜９と、金属板５と、支持体１４とを備える。以下、圧電発電素子１０の詳細について先に説明し、次に各構成部材の詳細について説明する。
　圧電発電素子１０は、押圧部材１５により押圧されることにより、電荷を発生させる素子である。圧電発電素子１０は、圧電セラミック積層体２と、第１，第２の外表面電極３，４と、複数の第１，第２の内部電極１２，１３と、第１，第２のリード端子６，７と、保護層８と、樹脂シート１６とを備える。
　圧電セラミック積層体２では、図２に示すように複数の圧電セラミック層１１が積層されている。各圧電セラミック層１１の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０～２０μｍとすることができる。
　圧電セラミック積層体２は、図１及び図２に示すように第１，第２の主面２ａ，２ｂ、第１，第２の側面２ｃ，２ｄ及び第１，第２の端面２ｅ，２ｆを有する直方体状の形状である。もっとも、圧電セラミック積層体２の形状は、円盤状であってもよい。
　第１，第２の主面２ａ，２ｂは、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第１，第２の主面２ａ，２ｂは、圧電セラミック層１１の積層方向（以下、単に積層方向ともいう。）の最外側の主面である。第１，第２の側面２ｃ，２ｄは、長さ方向及び厚み方向に沿って延びている。第１，第２の端面２ｅ，２ｆは、幅方向及び厚み方向に沿って延びている。なお、第１の主面２ａは、押圧部材１５により押圧される領域２Ａを有している。押圧部材１５により押圧される領域２Ａは、押圧部材１５により間接的に押圧される領域である。もっとも、本発明において、第１の主面２ａは、押圧部材１５により直接的に押圧される領域を有していてもよく、間接的に押圧される領域を有していてもよい。また、第１，第２の主面２ａ，２ｂは互いに対向し合っている。
　圧電セラミック積層体２は、例えば、以下のようにして製造される。まず、セラミックスを主体とする複数枚のセラミックグリーンシートを用意する。しかる後、複数枚のセラミックグリーンシートに電極ペーストを印刷する。印刷後、複数枚のセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。次に、作製した積層体を焼成する。それによって、圧電セラミック積層体２を得ることができる。
　本実施形態において、圧電セラミック積層体２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを主成分とする材料からなる。もっとも、ニオブ酸カリウムナトリウム系やアルカリニオブ酸系セラミックス等の他の非鉛系圧電セラミックスを主成分とする材料からなっていてもよい。
　複数の第１，第２の内部電極１２，１３は、圧電セラミック積層体２の内部に設けられている。第１，第２の内部電極１２，１３は、圧電セラミック層１１の積層方向において、交互に積層されている。第１，第２の内部電極１２，１３は、同じ第１の端面２ｅから引き出されるように設けられている。第１，第２の内部電極１２，１３は、それぞれ、異なる電位に接続されている。
　なお、本発明において、第１，第２の内部電極１２，１３は、第２の端面２ｆや、第１又は第２の側面２ｃ，２ｄから引き出されるように設けられていてもよい。また、第１の内部電極１２及び第２の内部電極１３は、それぞれ、異なる面から引き出されていてもよい。
　第１の内部電極１２は、対向領域１２ａと、引き出し領域１２ｂとを有する。対向領域１２ａは、第２の内部電極１３と積層方向において対向している領域である。引き出し領域１２ｂは、対向領域１２ａと第１の端面２ｅとの間に位置している。
　第２の内部電極１３は、対向領域１３ａと、引き出し領域１３ｂとを有する。対向領域１３ａは、第１の内部電極１２と積層方向において対向している領域である。引き出し領域１３ｂは、対向領域１３ａと第１の端面２ｅとの間に位置している。
　なお、第１の内部電極１２の引き出し領域１２ｂと、第２の内部電極１３の引き出し領域１３ｂとは、積層方向において対向していない。より詳細には、第１の端面２ｅにおいて、引き出し領域１２ｂは、第１の側面２ｃ側に寄せられている。他方、第１の端面２ｅにおいて、引き出し領域１３ｂは、第２の側面２ｄ側に寄せられている。
　本実施形態においては、複数の第１，第２の内部電極１２，１３のうち、積層方向において第１の主面２ａ側に最も近い側から２つの内部電極が、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃを有している。なお、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃにおいては、内部電極が形成されていない。内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃ及び後述する内部電極切欠き部が本願発明の「切欠き部」に相当する。
　もっとも、本発明においては、積層方向において第１の主面２ａ側に最も近い側から少なくとも１つの内部電極が、内部電極欠落部１２ｃ又は内部電極欠落部１３ｃを有していればよい。従って、全ての第１，第２の内部電極１２，１３が、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃを有していてもよい。
　内部電極欠落部１２ｃは、対向領域１２ａに設けられており，内部電極欠落部１３ｃは、対向領域１３ａに設けられている。積層方向から視たときに、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃは、押圧部材１５により押圧される領域２Ａと重なっている。より具体的には、積層方向から視たときに、押圧部材１５により押圧される領域２Ａは、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃに含まれるように内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃと重なっている。
　なお、本発明においては、積層方向から視たときに押圧部材１５により押圧される領域２Ａと、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃとが、一方が他方に含まれるように重なっていてもよく、部分的に重なっていてもよい。電極間のマイグレーションをより一層抑制する観点からは、積層方向から視たときに押圧部材１５により押圧される領域２Ａが、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃに含まれるように内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃと重なっていることが好ましい。
　内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃの平面形状は、楕円状である。もっとも、本発明において、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃの平面形状は、特に限定されず、例えば、矩形であってもよい。
　本実施形態においては、積層方向において第１の主面２ａ側に最も近い側から２つの内部電極に、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃが設けられているため、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、クラックから湿気が侵入し難く、湿気に起因する電極間のマイグレーションが生じ難い。
　しかも、そもそも、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃには、内部電極が存在しないため、電極間のマイグレーションが発生し難い。
　本実施形態においては、第１の主面２ａ側から第２の主面２ｂ側に向かうにつれて、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃの面積が小さくなっている。この場合、上記本発明の効果を得つつ、容量の低下を抑制することができるため好ましい。
　また、積層方向において最も第１の主面２ａ側に近い内部電極欠落部１２ｃは、積層方向から視たときに押圧部材１５により押圧される領域２Ａを含むように、押圧部材１５により押圧される領域２Ａと重なっていることが好ましい。また、積層方向において最も第１の主面２ａ側に近い内部電極欠落部１２ｃは、積層方向から視たときに押圧部材１５により押圧される領域２Ａより広い領域に設けられていることがより好ましい。その場合、電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
　第１，第２の内部電極１２，１３を構成する材料としては、特に限定されないが、Ｎｉなどの卑金属を主成分とする金属であることが好ましい。第１，第２の内部電極１２，１３の厚みとしては特に限定されないが、例えば、数μｍ程度とすることができる。
　第１，第２の外表面電極３，４は、圧電セラミック積層体２の外表面に設けられている。より具体的には、第１，第２の外表面電極３，４は、圧電セラミック積層体２の第１の主面２ａから、第１の端面２ｅを経て、第２の主面２ｂに至っている。
　本発明において、第１，第２の外表面電極３，４は、第１の主面２ａから、第２の端面２ｆや、第１又は第２側面２ｃ，２ｄを経て、第２の主面２ｂに至っていてもよい。また、第１，第２の外表面電極３，４を、第１，第２の主面２ａ，２ｂの双方に設けて、第１，第２の主面２ａ，２ｂの外表面電極間をビアホール導体により電気的に接続してもよい。
　第１の外表面電極３は、第１の端面２ｅにおいて、複数の第１の内部電極１２に接続されている。他方、第２の外表面電極４は、第１の端面２ｅにおいて、複数の第２の内部電極１３に接続されている。
　第１の外表面電極３は、第１の主面２ａ上に、積層方向において、第１の内部電極１２と対向している対向領域３ａを有している。また、第１の外表面電極３は、第２の主面２ｂ上に、積層方向において、第１の内部電極１２と対向している対向領域３ｂを有している。第１の外表面電極３は、積層方向から視たときに第１，第２の内部電極１２，１３の対向領域１２ａ，１３ａと重なる領域に設けられている。
　第１，第２の外表面電極３，４を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ又はＡｕなどの金属が用いられる。
　本実施形態においては、第１の外表面電極３上に、保護層８と、第１のリード端子６とが設けられている。保護層８は、第１の外表面電極３において、押圧部材１５により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部を覆うように設けられている。また、第２の外表面電極４上に第２のリード端子７が設けられている。
　第１，第２のリード端子６，７は、それぞれ、第１，第２の外表面電極３，４に接続されるように設けられている。第１，第２のリード端子６，７は、第１の端面２ｅから突出するように設けられている。
　保護層８及び第１，第２のリード端子６，７は、金属により構成されている。保護層８及び第１，第２のリード端子６，７は、金属箔により構成されていることが好ましい。金属箔を構成する材料としては、例えば、リン青銅、黄銅、４２Ｎｉ又はステンレスなどを用いることができる。
　また、保護層８及び第１，第２のリード端子６，７は、異なる材料により構成されていてもよいが、同じ材料により構成されていることが好ましい。この場合、部品点数を削減することができ、しかも工程を簡略化することができる。
　保護層８及び第１，第２のリード端子６，７の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０～５０μｍとすることができる。なお、保護層８及び第１，第２のリード端子６，７は、上述の実施形態の形状に限るものではない。例えば、図３に示すように、保護層８及び第１のリード端子６は、連結部１７によって連結されていてもよい。
　本実施形態においては、保護層８が、押圧部材１５により直接的又は間接的に押圧される領域に設けられているため、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、押圧される領域の応力が緩和される。そのため、より一層クラックが生じ難い。また、保護層８を設けることで、圧電発電素子１０の機械的強度をより一層高めることもできる。
　さらに、クラックが発生した場合においても、保護層８により、湿気を遮断することができるため、電極間のマイグレーションがより一層生じ難い。
　圧電セラミック積層体２の第１の主面２ａ上には、第１，第２の外表面電極３，４、保護層８及び第１，第２のリード端子６，７を覆うように、樹脂シート１６が設けられている。
　樹脂シート１６を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミドや、ＰＥＴなどを用いることができる。樹脂シート１６の厚みとしても、特に限定されず、例えば、１０～１００μｍとすることができる。
　樹脂シート１６を設けることにより、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
　本実施形態のように、第１の主面２ａのみが樹脂シート１６に覆われていてもよいが、圧電セラミック積層体２全体が樹脂シート１６に覆われていてもよい。その場合、湿気や、ガス、塩水などによる腐食をより一層抑制することができる。また、発電時の圧縮の繰り返しに起因するクラックの発生をより一層抑制することができる。なお、樹脂シート１６は設けられることが望ましいが、本発明においては、必ずしも設けなくともよい。
　図４は、圧電発電素子１０の分極状態を説明するための模式的断面図である。なお、図４においては、第１，第２のリード端子６，７、保護層８及び樹脂シート１６の図示は省略してある。
　図４に示すように、圧電発電素子１０においては、予め分極処理がなされている。より詳細には、圧電発電素子１０では、第１の主面２ａから第２の主面２ｂに向かう方向に分極処理がなされた圧電セラミック層と、第２の主面２ｂから第１の主面２ａに向かう方向に分極処理がなされた圧電セラミック層とが交互に積層されている。すなわち、圧電発電素子１０では、積層方向において、互いに逆方向に分極した圧電セラミック層が交互に積層されている。
　圧電発電素子１０には、予め上記分極処理が施されている。よって、後述するように押圧部材１５によって、押圧されることにより、電荷が発生する。なお、発生した電荷は、第１，第２のリード端子６，７を介して取り出すことができる。
　圧電発電装置１において、押圧部材１５は、先端が圧電セラミック積層体２の第１の主面２ａと対向するように配置されている。押圧部材１５は、第１の主面２ａの押圧部に当接し、繰り返し押圧されるように設けられている。押圧部材１５の先端は、第１，第２の内部電極１２，１３の対向領域１２ａ，１３ａと積層方向において重なるように配置されている。
　より詳細には、押圧部材１５は、第１，第２の内部電極１２，１３の内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃと、積層方向から視たときに、重なるように配置されている。
　また、圧電発電装置１において、圧電発電素子１０は、金属板５上に配置されている。金属板５は、第３の主面５ａと、第３の主面５ａと対向している第４の主面５ｂとを有する。
　圧電発電素子１０は、金属板５の第４の主面５ｂ上に設けられている。より詳細には、圧電発電素子１０は、絶縁膜９を介して、金属板５の第４の主面５ｂ上に接着剤等で接合されている。
　金属板５は、インバー材、すなわち４２Ｎｉにより構成されている。このように、金属板５は、圧電セラミックと熱膨張係数がほぼ同等の金属材料により構成されることが望ましいが、他の適宜の金属材料により構成されていてもよい。金属板５の厚みは、例えば圧電発電素子１０の厚みの２倍である。
　金属板５は、矩形の板状である。もっとも、金属板５は円盤状であってもよく、形状としては、特に限定されない。
　絶縁膜９を構成する材料としては、特に限定されないが、弾性係数の高い材料であることが望ましい。絶縁膜９を構成する材料として、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、絶縁性セラミック又はダイヤモンドライクカーボンなどの材料を用いることができる。
　絶縁膜９の厚みとしては、特に限定されないが、数十μｍ以下とすることが望ましい。絶縁膜９は、エポキシ系接着剤などの接着剤により接着して用いることができる。あるいは、エポキシ接着剤自体を絶縁膜９として使用できる。
　なお、絶縁膜９は、必ずしも設ける必要はない。もっとも、絶縁膜９を設けることにより、圧電発電素子１の第１，第２の外表面電極３，４の短絡をより一層確実に防止することができる。よって、絶縁膜９を設けることが望ましい。
　金属板５の第３の主面５ａは、支持体１４によって支持されている。図５に示すように、圧電発電素子１０は、ケース部材１８に収納されていてもよく、ケース部材１８と支持体１４とが一体化して構成されていてもよい。なお、支持体１４は、金属板５の長さ方向両端に設けられており、幅方向に沿うように設けられている。
　図６は、押圧部材により押圧したときの圧電発電素子の変形状態を示す模式図である。圧電発電素子１０を押圧部材１５により押圧すると、図６に示すように圧電発電素子１０の中央部が下方に突出するように変形する。
　圧電セラミック積層体２には、上述したように分極処理が施されているため、変形に際し電荷が発生する。圧電発電装置１においては、発生した電荷を、第１，第２のリード端子６，７を介して取り出すことができる。
　このように、圧電発電装置１においては、外部からの荷重により発電する。そのため、圧電発電装置１は、例えば、ネットワーク用の電源や、照明制御用スイッチ、あるいは各種スイッチの電源として利用することができる。
　上述したように、圧電発電装置１では、積層方向において第１の主面２ａ側に樹脂シート１６と、保護膜８が設けられている。さらに、圧電セラミック積層体２の内部において、第１の主面２ａに最も近い側から少なくとも１つの内部電極に、内部電極欠落部１２ｃ又は内部電極欠落部１３ｃが設けられているため、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、湿気が侵入しにくく、電極間のマイグレーションが生じ難い。しかも、そもそも、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃには、内部電極が存在しないため、電極間のマイグレーションが発生し難い。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る圧電発電装置２１の構成は、第１の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図７は、本発明の第２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２１においては、圧電発電素子１０の第１の外表面電極３の対向領域３ａにおいて押圧部材１５により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、外表面電極欠落部３ｃが設けられている。外表面電極欠落部３ｃには、第１の外表面電極３が形成されていない。
　言い換えると、第１の外表面電極３は、押圧部材１５により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、第１の外表面電極３が形成されていない外表面電極欠落部３ｃを有する。
　より詳細には、押圧部材１５により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域には、第１の外表面電極３の一部である浮き電極３Ａが設けられおり、浮き電極３Ａを囲むように外表面電極欠落部３ｃが設けられている。浮き電極３Ａは、第１の外表面電極３と電気的に分離されている。浮き電極３Ａは、保護層としても機能する。浮き電極３Ａは、例えば円状であり、外表面電極欠落部３ｃは、例えば環状である。浮き電極３Ａは、第１の外表面電極３と同一の材料により構成されている。
　なお、浮き電極３Ａは、金属箔により構成されていてもよい。金属箔を構成する材料としては、例えば、リン青銅、黄銅、４２Ｎｉ又はステンレスなどを用いることができる。
　また、第１，第２のリード端子６，７の代わりに、第１，第２のリード線６Ａ，７Ａが設けられている。さらに、圧電発電装置２１においては、圧電発電素子１０に保護層及び樹脂シートが設けられていない。
　圧電発電装置２１においても、積層方向において第１の主面２ａ側に最も近い側から少なくとも１つの内部電極に、内部電極欠落部１２ｃ又は内部電極欠落部１３ｃが設けられているため、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、湿気が侵入しにくく、電極間のマイグレーションが生じ難い。しかも、そもそも、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃには、内部電極が存在しないため、内部電極間のマイグレーションが発生し難い。
　さらに、圧電発電装置２１では、上記浮き電極３Ａは、第１の外表面電極３と電気的に分離されている。そのため、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、浮き電極３Ａの局部的な摩耗による第１の外表面電極３の導通不良が発生し難い。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係る圧電発電装置３１の構成は、第１の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図８は、本発明の第３の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。図８に示すように、圧電発電装置３１においては、第１の外表面電極３を覆うようにフレキシブル基板１９が設けられている。
　フレキシブル基板１９は、樹脂シート１６Ａ、第１，第２のリード端子６Ｂ，７Ｂ及び金属層２０を有する。第１，第２のリード端子６Ｂ，７Ｂ及び金属層２０は、樹脂シート１６Ａの押圧部材１５側とは反対側の主面に設けられている。
　フレキシブル基板１９では、樹脂シート１６Ａ、第１，第２のリード端子６Ｂ，７Ｂ及び金属層２０が一体化されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
　第１，第２のリード端子６Ｂ，７Ｂ及び金属層２０は、金属箔により構成されていることが好ましい。金属箔を構成する材料としては、例えば、銅を用いる。
　また、樹脂シート１６Ａを構成する材料としては、例えば、ポリイミドや、ＰＥＴなどを用いることができる。
　圧電発電装置３１においても、積層方向において第１の主面２ａ側に最も近い側から少なくとも１つの内部電極に、内部電極欠落部１２ｃ又は内部電極欠落部１３ｃが設けられているため、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、クラックが生じ難い。そのため、湿気が侵入しにくく、電極間のマイグレーションが生じ難い。しかも、そもそも、内部電極欠落部１２ｃ，１３ｃには、内部電極が存在しないため、電極間のマイグレーションが発生し難い。
　また、圧電発電装置３１では、フレキシブル基板１９として、樹脂シート１６Ａ、第１，第２のリード端子６Ｂ，７Ｂ及び金属層２０が一体化されているため、部品点数を削減することができ、しかも工程を簡略化することができる。
　第１～第３の実施形態においては、圧電発電素子１０を金属板５側とは反対側から押圧する例を示した。なお、下記の図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す第１の実施形態の変形例のように、圧電発電素子１０を金属板５側から押圧してもよい。
　図９（ａ）は、押圧部材を金属板５側に配置した圧電発電素子をケース部材に収納したときの模式図である。図９（ｂ）は、圧電発電素子を押圧したときの変形状態を示す模式図である。この変形例のように、圧電発電素子１０は、支持部１４により、金属板５側とは反対側から支持されていてもよい。圧電発電素子１０を押圧部材１５により押圧すると、図９（ｂ）に示すように圧電発電素子１０の中央部が下方に突出するように変形する。
　（第４の実施形態）
　図１０は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。図１１（ａ）は、第４の実施形態に係る圧電発電装置の模式的斜視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）中のＩ－Ｉ線に沿う圧電発電装置の模式的断面図である。
　本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置４１の構成は、第１の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図１０、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、圧電発電装置４１は、４個の支持体４６を有する。各支持体４６は、圧電発電装置４１における板状の圧電発電素子１０Ａの樹脂シート１６側の四隅を支持している。積層方向から視て、圧電発電素子１０Ａの外周縁のうち支持されている部分（ここでは四隅）を含むように、第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａに切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄが設けられている。また、圧電セラミック積層体４２の第１の主面２ａは支持体４６側に位置しており、第２の主面２ｂは押圧部材１５側に位置している。押圧部材１５の直下に金属板４５が設けられている。
　より具体的には、圧電発電装置４１は、押圧部材１５と、金属板４５と、絶縁膜９と、圧電発電素子１０Ａと、支持体４６とを備え、これらが順に積層されている。
　圧電発電素子１０Ａは、押圧部材１５により押圧されることにより、電荷を発生させる素子である。圧電発電素子１０Ａは、圧電セラミック積層体４２と、第１，第２の外表面電極４３，４４と、複数の第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａと、第１，第２のリード端子６，７と、樹脂シート１６とを備える。本実施形態では、金属板４５は、絶縁膜９と押圧部材１５との間に設けられている。本実施形態では、圧電発電素子１０Ａは金属板４５を介して押圧部材１５により押圧される。
　圧電セラミック積層体４２においては、複数の圧電セラミック層１１が積層されている。圧電セラミック積層体４２は、第１，第２の主面２ａ，２ｂ、第１，第２の側面及び第１，第２の端面を有する直方体状の形状である。
　複数の第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａは、略直方体形状である。第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａには、積層方向から視て四隅に内部電極切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄが設けられている。言い換えると、第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａは、四隅が切り欠かれている。なお、内部電極切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄは本願発明の「切欠き部」に相当する。
　ここで、図１１（ｂ）に示すように、積層方向から視たときに、圧電発電素子１０Ａの上記各支持体４６に重なっている部分を、支持部Ｘとする。このとき、各切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄが、それぞれ支持部Ｘを含んでいる。
　支持体４６の形状は特に限定されず、板状であってもよい。
　図１０に示すように、圧電発電素子１０Ａにおいては、第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａが、圧電発電素子１０Ａの外周縁のうち支持体４６に支持されている部分に重ならないように設けられている。そのため、圧電発電素子１０Ａが押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、支持部に集中した応力で発生するクラックや摩耗を抑制し、機械的強度、耐環境性を向上できる。
　なお、支持体４６及び内部電極切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄの個数及び配置は上記に限定されない。内部電極切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄは、積層方向から視たときに各支持体４６を含んでいればよく、各第１，第２の内部電極１２Ａｄ，１３Ａｄの外周縁に連なるように設けられていればよい。
　第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａと同様に、第１，第２の外表面電極４３，４４は、電極切欠き部４３ｄ，４４ｄを有する。第１，第２の外表面電極４３，４４の各電極切欠き部４３ｄ，４４ｄは、積層方向から視たときに、各支持体４６を含んでいる。それによって、電極間のマイグレーションがより一層発生し難い。
　本実施形態では、電極切欠き部４３ｄ，４４ｄは、一方の対向領域４３ａ側に設けられている。電極切欠き部４３ｄ，４４ｄは、対向領域４３ａ側及び対向領域４３ｂ側のうち少なくとも一方側に設けられていることが好ましい。
　（第５の実施形態）
　図１２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１３（ａ）は、第５の実施形態に係る圧電発電装置の模式的斜視図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿う圧電発電装置の模式的断面図である。
　本発明の第５の実施形態に係る圧電発電装置５１の構成は、第４の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図１２、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、圧電発電装置５１は、圧電発電素子１０Ａの樹脂シート１６側の四隅が各支持体４６に支持されている。圧電発電素子１０Ｂの外周縁のうち各支持体４６に支持されている部分に重ならないように、第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａが設けられている。さらに、積層方向から視て、圧電発電素子１０Ｂの外周縁のうち支持されている部分に重なるように、各圧電セラミック層１１上に複数の浮き電極５５が設けられている。複数の浮き電極５５は、いずれの第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａにも電気的に接続されていない。
　より具体的には、圧電発電装置５１は、押圧部材１５と、金属板４５と、絶縁膜９と、圧電発電素子１０Ｂと、支持体４６とを備え、これらが順に積層されている。
　圧電発電素子１０Ｂは、押圧部材１５により押圧されることにより、電荷を発生させる素子である。圧電発電素子１０Ｂは、圧電セラミック積層体５２と、第１，第２の外表面電極４３，４４と、複数の第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａと、複数の浮き電極５５と、第１，第２のリード端子６，７と、樹脂シート１６とを備える。本実施形態では、圧電発電素子１０Ｂは金属板４５を介して押圧部材１５により押圧される。
　圧電セラミック積層体５２は、複数の圧電セラミック層１１が積層されている。圧電セラミック積層体５２は、第１，第２の主面２ａ，２ｂ、第１，第２の側面及び第１，第２の端面を有する直方体状の形状である。
　図１３（ｂ）に示すように、複数の圧電セラミック層１１の支持部Ｘである四隅には、複数の浮き電極５５が設けられている。図１２に示すように、各第１，第２の内部電極１２Ａ，１３Ａの各内部電極切欠き部１２Ａｄ，１３Ａｄは、各浮き電極５５を囲むように設けられている。複数の浮き電極５５は、第１，第２の外表面電極４３，４４の電極切欠き部４３ｄ，４４ｄに囲まれるように設けられていてもよい。浮き電極５５は、少なくとも一層の圧電セラミック層１１に設けられていることが好ましい。より好ましくは、全ての圧電セラミック層１１に設けられていることが望ましい。また、積層方向から視たときに、各浮き電極５５が、圧電発電素子１０Ｂを支持している上記各支持体４６に重なっていることが好ましい。
　以上のように構成されているので、圧電発電素子１０Ｂが押圧部材１５により繰り返し押圧された場合においても、支持部に集中した応力で発生するクラックや摩耗を抑制し、機械的強度、耐環境性を向上できる。
　圧電セラミック積層体５２の第１の主面２ａに、第１，第２の外表面電極４３，４４の各電極切欠き部４３ｄ，４４ｄに囲まれるように、それぞれ金属箔４９が設けられていてもよい。金属箔４９は、第１，第２のリード端子６，７と同じ材料からなることが好ましい。
（第６の実施形態）
　図１４は、本発明の第６の実施形態に係る圧電発電装置の分解斜視図である。本発明の第６の実施形態に係る圧電発電装置６１の構成は、第４の実施形態で説明したものと基本的には共通するが、以下の点で異なる。図１４に示すように、圧電発電素子１０Ｃにおいては、樹脂シート１６のかわりにフレキシブル基板１９が設けられている。
　圧電セラミック積層体４２の第１の主面２ａ上には、第１，第２の外表面電極４３，４４を覆うように、フレキシブル基板１９が設けられている。
　フレキシブル基板１９を設けることにより、押圧部材１５により繰り返し押圧された場合におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。また、第１，第２のリード端子６Ｂ，７Ｂをフレキシブル基板１９内の配線で実現することができるので、部品点数の削減と、加工工数の削減ができる。
　本実施形態のように、第１の主面２ａのみがフレキシブル基板１９に覆われていてもよいが、圧電セラミック積層体４２全体がフレキシブル基板１９に覆われていてもよい。その場合、湿気や、ガス、塩水などによる腐食をより一層抑制することができる。また、発電時の圧縮の繰り返しに起因するクラックの発生をより一層抑制することができる。
　１，２１，３１…圧電発電装置
　２…圧電セラミック積層体
　２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
　２ｃ，２ｄ…第１，第２の側面
　２ｅ，２ｆ…第１，第２の端面
　２Ａ…押圧部材により押圧される領域
　３，４…第１，第２の外表面電極
　３ａ，３ｂ，１２ａ，１３ａ…対向領域
　３ｃ…外表面電極欠落部
　３Ａ…浮き電極
　５…金属板
　５ａ，５ｂ…第３，第４の主面
　６，６Ｂ，７，７Ｂ…第１，第２のリード端子
　６Ａ，７Ａ…第１，第２のリード線
　８…保護層
　９…絶縁膜
　１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…圧電発電素子
　１１…圧電セラミック層
　１２，１３…第１，第２の内部電極
　１２ｂ，１３ｂ…引き出し領域
　１２ｃ，１３ｃ…内部電極欠落部
　１２Ａ，１３Ａ…第１，第２の内部電極
　１２Ａｄ，１３Ａｄ…内部電極切欠き部
　１４…支持体
　１５…押圧部材
　１６，１６Ａ…樹脂シート
　１７…連結部
　１８…ケース部材
　１９…フレキシブル基板
　２０…金属層
　４１…圧電発電装置
　４２…圧電セラミック積層体
　４３…第１の外表面電極
　４３ａ，４３ｂ…対向領域
　４３ｄ…電極切欠き部
　４４…第２の外表面電極
　４４ｄ…電極切欠き部
　４５…金属板
　４６…支持体
　４９…金属箔
　５１…圧電発電装置
　５２…圧電セラミック積層体
　５５…浮き電極
　６１…圧電発電装置

Claims (19)

  1. 　押圧部材を用いて押圧することにより、電荷を発生させる圧電発電素子であって、
    　複数の圧電セラミック層が積層された圧電セラミック積層体を備え、
    　前記圧電セラミック積層体が、前記圧電セラミック層の積層方向の最外側の主面であって、前記押圧部材により押圧される領域を有する第１の主面と、該第１の主面と対向している前記積層方向の最外側の第２の主面と、を有し、
    　前記圧電セラミック積層体の内部に設けられている、複数の第１の内部電極と、
    　前記圧電セラミック積層体の内部に設けられており、かつ発電に際し前記第１の内部電極とは異なる電位となる、複数の第２の内部電極と、
    をさらに備え、
    　前記複数の第１，第２の内部電極のうち少なくともいずれかが、切欠き部を有し、前記第１，第２の内部電極における、前記押圧部材により間接的に押圧される領域及び／又は外周縁に前記切欠き部が設けられている、圧電発電素子。
  2. 　前記複数の第１，第２の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、
    　前記複数の第１，第２の内部電極のうち、前記積層方向において前記第１の主面側に最も近い側から少なくとも１つの内部電極は、当該内部電極が形成されていない前記切欠き部を前記対向領域に有し、
    　前記積層方向から視たときに、前記切欠き部は、前記押圧部材により押圧される前記領域と重なっている、請求項１に記載の圧電発電素子。
  3. 　前記第１，第２の内部電極が、それぞれ複数の切欠き部を有し、前記各第１，第２の内部電極における外周縁に前記各切欠き部が設けられている、請求項１に記載の圧電発電素子。
  4. 　前記複数の圧電セラミック積層体の内部に浮き電極がそれぞれ設けられており、前記浮き電極を囲むように、前記切欠き部が設けられている、請求項３に記載の圧電発電素子。
  5. 　前記複数の第１，第２の内部電極のうち、前記積層方向において前記第１の主面側に最も近い側から少なくとも２つの内部電極は、前記切欠き部を有し、
    　前記第１の主面側から前記第２の主面側に向かうにつれて、前記切欠き部の面積が小さくなっている、請求項２に記載の圧電発電素子。
  6. 　前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域と、前記切欠き部とは、一方が他方に含まれるように重なっている、請求項２又は５に記載の圧電発電素子。
  7. 　前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域は、前記切欠き部に含まれるように前記切欠き部と重なっている、請求項６に記載の圧電発電素子。
  8. 　前記積層方向から視たときに、前記押圧部材により押圧される領域と、前記切欠き部とは、部分的に重なっている、請求項２又は５に記載の圧電発電素子。
  9. 　前記圧電セラミック積層体の第１の主面上に設けられており、かつ前記複数の第１の内部電極に接続されている第１の外表面電極と、前記圧電セラミック積層体の第１の主面に設けられており、かつ前記複数の第２の内部電極に接続されている第２の外表面電極とをさらに備え、
    　前記複数の第１，第２の内部電極が、前記積層方向において、交互に配置され、かつ互いに対向している対向領域を有しており、
    　前記第１の外表面電極が、前記複数の第１，第２の内部電極の対向領域と積層方向において重なる領域に設けられている、請求項１～８のいずれか１項に記載の圧電発電素子。
  10. 　前記第１の外表面電極において、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部を覆うように、保護層が設けられている、請求項９に記載の圧電発電素子。
  11. 　前記保護層を覆うように、樹脂シートが設けられている、請求項１０に記載の圧電発電素子。
  12. 　前記第１の外表面電極が、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域を囲むように、前記第１の外表面電極が形成されていない外表面電極欠落部を有する、請求項９～１１のいずれか１項に記載の圧電発電素子。
  13. 　前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域を含む領域に、保護層が設けられており、前記保護層を囲むように前記外表面電極欠落部が設けられている、請求項１２に記載の圧電発電素子。
  14. 　前記第１の外表面電極を覆うように、フレキシブル基板が設けられている、請求項９～１３のいずれか１項に記載の圧電発電素子。
  15. 　前記フレキシブル基板が、樹脂シートと、前記樹脂シートの前記第１の外表面電極側の主面において、前記押圧部材により直接的又は間接的に押圧される領域の少なくとも一部に設けられている金属層とを有する、請求項１４に記載の圧電発電素子。
  16. 　ケース部材と、
    　前記ケース部材に設けられている支持体と、
    　第３の主面と、該第３の主面に対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面側が前記支持体により支持されている、金属板と、
    　前記金属板の前記第４の主面側に設けられている、請求項１～１５のいずれか１項に記載の圧電発電素子と、
    　前記圧電発電素子を押圧するように設けられている押圧部材と、
    を備える、圧電発電装置。
  17. 　絶縁膜をさらに備え、
    　前記圧電発電素子が、前記絶縁膜を介して、前記金属板の前記第４の主面上に設けられている、請求項１６に記載の圧電発電装置。
  18. 　支持体と、
    　前記第２の主面が前記支持体により支持されている、請求項３又は４に記載の圧電発電素子と、
    　前記圧電発電素子における前記第１の主面に設けられている金属板と、
    　前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材と、
    を備え、
    　前記積層方向から視たときに、前記切欠き部が、前記支持体を含んでいる、圧電発電装置。
  19. 　複数の支持体と、
    　前記第２の主面が前記支持体により支持されている、請求項４に記載の圧電発電素子と、
    　前記圧電発電素子における前記第１の主面に設けられている金属板と、
    　前記金属板を押圧するように設けられている押圧部材と、
    を備え、
    　前記積層方向から視たときに、前記複数の第１，第２の内部電極の前記各浮き電極が、前記各支持体に重なっている、圧電発電装置。
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