[发明专利]压电发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用压电效应发电的压电发电装置，尤其涉及使用了悬臂（悬臂梁）结构的发电元件的压电发电装置。

背景技术

如图17所示，专利文献1公开有将发电元件100的一端固定在固定部件101上，在作为自由端的另一端安装锭子102的悬臂结构的压电发电装置。发电元件100是在金属板103的两面粘贴压电体104、105而成的元件，在从上侧观察压电元件100时，呈宽度从固定端向自由端逐渐变窄的等腰三角形形状。该情况下，能使施加在压电元件100上的弯曲应力在长度方向上均等化，所以，压电元件100能够在全长几乎均等地产生电荷，与使用了长方形形状的发电元件的情况相比，能改善发电效率。

然而，存在如利用人步行时的振动、自行车、汽车的振动等的发电装置那样，在较低频率的振动区域使用的发电装置。如果使发电元件的固有频率接近这样的低频率的外部振动，则能使发电元件共振，发电量也增大。发电元件的发电量P如下式所示，由常数A、施加至压电体的应力σ、及压电体的体积V决定，其中，常数A由构成压电体的压电材料决定。

P=A×σ²×V

可是，若如专利文献1所记载的那样，仅使用单一的发电元件100，则难以期待其发电量的大幅增加。如果使发电元件的长度变长，则应力增大，所以即使是单一的元件也能够使发电量增加，但是与小型化相违背。

专利文献2公开有将共振频率不同的多个发电元件支承为悬臂梁状的压电发电装置。该压电发电装置如图18所示，具备：一端被固定于基部200，另一端作为自由端的多个发电元件201～203；及被安装于发电元件201～203的自由端的锭子204～206，各发电元件201～203的长度分别不同。该压电发电装置为了在较宽的频率范围内进行发电而使每个发电元件的共振频率不同，但如果使每个发电元件的共振频率一致，则能够在规定的频域内使发电量增加。但由于并列配置多个发电元件201～203，所以占用大的空间，不能使发电装置小型化。

专利文献1：日本特开平11-136964号公报

专利文献2：日本特开平7-245970号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能紧凑地配置多个固有振动频率低且发电量大的压电元件，且整体小型的压电发电装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种压电发电装置，其特征在于，具备：固定部件，其具有隔开空间而对置的第1和第2固定部；第1压电元件，其一端部被固定于上述第1固定部，另一端部向第2固定部延伸；第1锭子，其结合于上述第1压电元件的另一端部；第2压电元件，其一端部被固定于上述第2固定部，另一端部向第1固定部延伸；第2锭子，其结合于上述第2压电元件的另一端部，上述第1压电元件与第2压电元件被配置为在宽度方向隔开间隔。结合于上述第1压电元件的另一端部的第1锭子，其一部分位于第2压电元件的一端部侧的下方。结合于所述第2压电元件的另一端部的第2锭子，其一部分位于第1压电元件的一端部侧的下方。

在将悬臂结构的压电元件横向配置的情况下，结合了锭子的自由端的位移量大，固定端附近的位移微小。因此，固定端附近的下部存在无效空间（静区）。尤其是在为了低频化而将大型锭子结合于压电元件的自由端的情况下，无效空间与锭子大小成比例地扩大。因此，本发明中，将多个悬臂结构的压电元件以交替地对置的方式进行配置，通过使一方的锭子位于另一方的压电元件的固定端侧的下方，来有效活用无效空间。其结果，能够使固有振动频率变低且确保发电量，而且能够使发电装置小型化。

本发明的压电元件例如是指在金属板、硅基板、树脂基板等振动板的一主面或者两主面上粘贴具有电极的压电体而成的结构的元件。在使用了金属板的情况下，能利用该金属板兼任压电元件的接地侧的电极。

例如在由箱型的壳体构成固定部件的情况下，如果将壳体的对置的两个壁部作为第1与第2固定部利用，则能够将第1压电元件（包含第1锭子）及第2压电元件（包含第2锭子）紧凑地收纳在壳体中。

优选由一对的元件构成第2压电元件，在将第1压电元件设置于中间，将一对的第2压电元件配置在宽度方向两侧的情况下，使第1锭子形成为以其两端部位于一对的第2压电元件的一端部侧的下方的方式，从第1压电元件的另一端部向宽度方向两侧突出，使第2锭子构成为，以连结一对第2压电元件的另一端部彼此的方式被结合，第2锭子的中间部位于第1压电元件的一端部侧的下方。在该情况下，由于能够使第1压电元件与第2压电元件以梳齿状咬合，所以空间效率高，能小型地构成。