[发明专利]发电元件、发电装置与结构体

说明书

本发明涉及发电元件、发电装置与结构体。该发电元件通过将振动能转换为电能来产生电力，该发电元件包括：板状桥梁部，沿第一纵向轴线延伸并且具有柔性；台座，支撑并且固定该板状桥梁部的根端部；重锤体，直接或间接连接到该板状桥梁部的前端部；压电元件，固定在发生伸张/收缩变形的该板状桥梁部的表面上的预定位置处；以及发电电路，整流基于在该压电元件处生成的电荷而产生的电流，并且取出电力；其中该重锤体设置有左手侧重锤体部和右手侧重锤体部，该左手侧重锤体部关于纵向轴线定位在该板状桥梁部的左手侧，该右手侧重锤体部关于该纵向轴线定位在该板状桥梁部的右手侧。

技术领域

本发明涉及发电元件，并且具体地，涉及通过将振动能转换为电能的发电技术。

背景技术

为了获得有限资源的高效使用，已提出通过转换各种类型的能量取出电能的技术。一种技术是通过转换振动能取出电能的技术。例如，下面给出的专利文献1公开了压电型发电元件，其中，层状压电元件被层压以形成发电用压电元件，以及外力被用于引起发电用压电元件振动，从而发电。此外，专利文献2公开了具有使用硅基板的MEMS(微机电系统)结构的发电元件。

另一方面，专利文献3公开了一种类型的发电元件，其中，用于通过悬臂梁支撑重锤体的锤头状结构体被用于引起构成头部的重锤体振动，其中，该悬臂梁的一端被固定，从而通过使用布置在柄部的发电用压电元件来发电。此外，专利文献4公开了使用用于通过板状桥梁部支撑重锤体的结构体的压电元件以及使用锤头状结构体的发电元件，该板状桥梁部被弯曲成L字母形状。

这些发电元件的基本原理是通过重锤体的振动向压电元件施加周期性挠曲，从而取出基于施加于压电元件的应力所生成的外部电荷。发电元件被安装在例如汽车、火车和轮船上，通过该发电元件可以取出在运输期间所施加的振动能作为电能。此外，发电元件被附接至振动源，诸如冷藏器和空调器，从而使得其可以发电。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公布No.H10-243667A

专利文献2：日本专利公布No.2011-152010A

专利文献3：美国专利公布No.2013/0154439A

专利文献4：WO2015/033621

发明内容

本发明待解决的问题

在发电元件通过被安装在运输设备，诸如汽车、火车和轮船而被使用的情况下，在行进过程中随机在不同方向施加力。因此，在安装在运输设备上的发电元件中，设想重锤体在不同方向振动，使得在所有方向的振动能可以被转换为电能，从而提高发电效率是优选的。

此外，还可以提供这样的优点，即在上述专利文献3和4中公开的使用板状桥梁部的发电元件在结构上进行简化以降低成本。然而，为了足够的挠曲被施加于板状桥梁部，从而提高发电效率，也必需使板状桥梁部尽可能长和薄。因此，板状桥梁部在施加过大的振动时会被损坏。

因此，本发明的目的是提供结构简单但是能通过将包含各个方向分量的振动能没有浪费地转换为电能以获得高发电效率的发电元件，并且该发电元件甚至在被施加过大的振动的情况下也不大可能被损坏。

解决问题的手段

(1)本发明的第一特征在于通过将振动能转换为电能来发电的发电元件，该发电元件包括：

板状桥梁部，沿第一纵向轴线延伸并具有柔性；

台座，支撑并固定该板状桥梁部的根端部；

重锤体，直接或间接连接到该板状桥梁部的前端部；

压电元件，被固定在产生伸张/收缩变形的板状桥梁部的表面上的预定位置；以及