JPH11275877A - 圧電発電装置及びこの圧電発電装置を備えた携帯型機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加振手段が圧電体に加振した際の両者の接触
時間を調整することで、加振手段が圧電体に衝突した際
に圧電体に加えられる効率を向上させることで発電効率
の良い圧電発電装置を提供する。 【解決手段】 圧電効果を利用して発電するための圧電
体９と、前記圧電体９に振動を与えるための加振手段１
３と、振動可能なように前記圧電体９の一部を固定する
ための固定手段１１と、を有し、前記加振手段１３によ
り前記圧電体９に振動を与えた際の前記圧電体９の接触
部２５には、接触時間を変化させるための膜３１が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧電体の圧電効
果を利用して発電を行う圧電発電装置及びこの圧電発電
装置を備えた携帯型機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ページャ又は腕時計等の携帯型の機器は
２次電池を有し、この２次電池を発電装置により充電す
るものがある。従来の発電装置には、圧電体に変位を与
えることで圧電体の圧電効果によって発生した電力を利
用して発電するものがある（以下、圧電発電装置と呼
ぶ）。例えば、特開平０９−２０５７８１の様にこの圧
電発電装置は、圧電体、この圧電体に振動を加えるため
の加振部及びこの加振部により振動させる際に圧電体の
一部を固定するための固定手段を有する。

【０００３】使用者が、この腕時計を使用することで使
用者の操作に連動して振動する加振部が圧電体に対して
変位を与える。この圧電発電装置においては、梁あるい
は円盤型等の圧電体を使用する場合には、加振部により
圧電体に対して振動を起こすことで、エネルギーを取得
して発電する。加振部が固定手段により振動可能なよう
に一部を固定された圧電体に対して衝突する時には、加
振部及び圧電体の質量がほぼ１：１であると、加振部が
圧電部に効率よくエネルギーを伝えることができる。こ
のようにして、発電装置は効率よく発電を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
圧電発電装置においては、加振部が圧電体に接触する時
に圧電体が局部的に歪みを生ずる。このため、加振部と
圧電体がある程度の時間接触する。従って、加振部が圧
電体に衝突して圧電体から遠ざかる時に、加振部が、振
動して戻ってきた圧電体に触れて２度衝突してしまう場
合がある。このようなことが生ずると、圧電体の変位を
減少させてしまい、発電装置の発電効率が低下してしま
うおそれがある。

【０００５】この発明の目的は、上記課題を解消して、
加振手段が圧電体に加振した際の両者の接触時間を調整
することで、加振手段が圧電体に衝突した際に圧電体に
加えられる効率を向上させることで発電効率の良い圧電
発電装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧電
効果を利用して発電するための圧電体と、前記圧電体に
振動を与えるための加振手段と、振動可能なように前記
圧電体の一部を固定するための固定手段と、を備え、前
記加振手段により前記圧電体に振動を与えた際の前記圧
電体の接触部には、接触時間を変化させるための膜が設
けられていることを特徴とする。

【０００７】この請求項１の構成によれば、固定手段に
より振動可能なように固定された圧電体には、加振手段
が接触する接触部に膜が設けられている。この膜は、加
振手段が圧電体の一表面上の膜に衝突する際に、加振手
段が膜に接触する時間を調整する。このため、加振手段
が圧電体に接触する時間を制御することで、加振手段に
残るエネルギーを減らすことができ、膜に振動を与えた
エネルギーを効率よく圧電体に伝えることができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、前記膜は、硬質膜である。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、硬質膜である。

【００１０】請求項４の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、ダイヤモンドライクカーボンを材質とす
る。

【００１１】請求項５の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、窒化チタンを材質とする。

【００１２】請求項６の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、炭化チタンを材質とする。

【００１３】請求項７の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、炭化シリコンを材質とする。

【００１４】請求項８の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、鉄を材質とする。

【００１５】請求項９の発明は、請求項２の構成におい
て、前記膜は、水晶を材質とする。請求項１０の発明
は、請求項２の構成において、前記膜は、ニオブ酸リチ
ウムを材質とする。

【００１６】請求項１１の発明は、請求項２の構成にお
いて、前記膜は、焼き入れした鉄を材質とする。

【００１７】この請求項２から１１のいずれかの構成に
よれば、それぞれ加振手段が圧電体に対して加振した際
に、圧電体に設けられた膜により加振手段が圧電体に接
触する時間を短くすることができる。つまり、加振手段
により振動を与えられて変位した圧電体が戻ってきた際
に、加振手段が圧電体に衝突することを防止することが
できる。このため、加振手段が効率よく圧電体に対して
エネルギーを与えることができる。

【００１８】請求項１２の発明は、請求項１の構成にお
いて、前記膜は、軟質膜である。

【００１９】請求項１３の発明は、請求項１２の構成に
おいて、前記膜は、テフロンを材質とする。

【００２０】請求項１４の発明は、請求項１２の構成に
おいて、前記膜は、ポリイミドを材質とする。

【００２１】請求項１５の発明は、請求項１２の構成に
おいて、前記膜は、軟鉄を材質とする。

【００２２】請求項１６の発明は、請求項１２の構成に
おいて、前記膜は、りん青銅を材質とする。

【００２３】この請求項１２から１６のいずれかの発明
によれば、それぞれ加振手段が圧電体に対して加振した
際に、加振手段が圧電体に接触する時間を長くすること
ができる。つまり、圧電体における変形の周期の時に加
振手段から脱出させる速度がほぼ０とし、加振手段が圧
電体から圧電体の振動に合わせて離れることで、加振手
段が圧電体に２度衝突することによるエネルギー損失を
防止することができる。

【００２４】請求項１７の発明は、請求項１から１６の
いずれかの構成において、前記圧電部の平面方向におけ
る前記膜の面積は、前記圧電部の平面方向における前記
接触部の断面積の１から４倍である。

【００２５】この請求項１７の構成によれば、膜の弾性
が圧電体に影響を与えない範囲で、圧電体が振動するこ
とが可能となる。

【００２６】請求項１８の発明は、請求項１から１７の
いずれかの構成において、前記膜の表面粗さは、１μｍ
以下である。

【００２７】この請求項１８の構成によれば、膜の表面
の粗さを１μｍ以下とすることによって、本来圧電体に
伝わるべきエネルギーの損失を防止する。このため、加
振手段が効率よく圧電体に対してエネルギーを与えるこ
とができる。

【００２８】請求項１９の発明は、請求項１から１８の
いずれかの構成において、発電した電力を取り出すため
に前記圧電体の表面に設けられた複数の電極であって、
前記膜と前記圧電体との間に設けられた少なくとも１つ
の前記電極の一部又は全体が、硬質膜である。

【００２９】この請求項１９の構成によれば、電極は硬
質膜であるため、加振手段により膜に振動を与えたエネ
ルギーを効率よく圧電体に伝えることができる。

【００３０】請求項２０の発明は、請求項１９の構成に
おいて、前記膜は、前記圧電体にて発電した電力を取り
出すために設けられた前記電極を兼ねている。

【００３１】この請求項２０の構成によれば、膜が電極
を兼ねているので、製造工程において工程数を減らすこ
とができる。

【００３２】請求項２１の発明は、請求項１から２０の
構成としての圧電発電装置を備える携帯型機器である。

【００３３】この請求項２１の構成によれば、発電効率
の良い発電装置を搭載した携帯型機器を提供することが
できる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を図面に基づいて説明する。

【００３５】以下の説明で、「節」とは物体が振動した
際に最も振動量が少ない部分をいい、「腹」とは物体が
振動した際に最も振動量が多い部分をいうものとする。
「衝突効率ηＩ」とは、物体が対象物に衝突した際の物
体が有するエネルギーの内、対象物に伝達した割合をい
うものとする。つまり、衝突効率ηＩ＝対象物が物体よ
り得た歪みエネルギー／物体の運動エネルギーである。

【００３６】実施形態１ 図１は、この発明の第１の実施形態としての圧電発電装
置を搭載する携帯型機器の内部構成例を示す概要構成図
である。

【００３７】携帯型機器２は、例えば懐中電灯、ラジ
オ、電話装置、卓上電算機又は腕時計等の使用者が携帯
可能な機器である。以下の説明では、携帯型機器の一例
として腕時計２を採用して説明する。腕時計２は、圧電
発電装置１、整流回路１２、充電部１４及び駆動部１６
等を有する。

【００３８】この腕時計２は、後述する圧電発電装置１
により発電された異なる位相を有する複数の電流を整流
回路１２により整流する。整流回路１２は、例えば全波
整流回路であっても良いし、半波整流回路等である。整
流回路１２は、整流した電力を２次電池等の充電部１４
に充電する。腕時計２は、充電部１４の電力を電源とし
て、内蔵する電子回路及びモータ等の駆動部１６が駆動
される。

【００３９】図２は、図１の圧電発電装置を搭載する携
帯型機器の外観の一例を示す平面図である。

【００４０】腕時計２は、圧電発電装置１が搭載されて
いるので、使用者が意図して発電を行うことができる。
腕時計２は、例えばアナログ表示式の針時計である。腕
時計２は、側胴であるケース１５、ケース１５に内蔵さ
れており、時刻が刻み込まれている文字板６、文字板６
に刻み込まれた所定の時刻を示す位置を指し示すことで
時間を表示する針５、ケース１５の一表面に設けられて
おり、透過して針６の位置を視認することのできる上ガ
ラス３、ケース１５に収納されており、針５を運針する
駆動系を有するムーブメント８、ムーブメント８の一部
であって、腕時計２の２次電池を充電するための圧電発
電装置１、及び腕時計２を使用者の腕等に取り付けるこ
とができるようにするためのベルト３０等を有する。

【００４１】図３は、図２の腕時計２のＡ−Ａ’断面図
である。図４は、図３の腕時計２をＩ方向から見た場合
の平面図である。図５は、図４の腕時計２を示す斜視図
である。

【００４２】腕時計２のムーブメント８の一部としての
圧電発電装置１は、りゅうず７、歯車１９、増速歯車２
１、カム２３、加振レバー１３（加振手段）、固定部１
１（固定手段）、圧電体９等を有する。

【００４３】りゅうず７は、ケース１５の内部から外部
に跨って設けられている軸７ａにおけるケース１５の外
側の一端に設けられており、他端には歯車１７が設けら
れている。りゅうず７は、発電する場合に使用者が摘ん
で回転させることにより、りゅうず７が一方に形成され
た軸７ａを回転させることで、ケース１５の内部の歯車
１７を回転させる。歯車１７は、ケース１５の内部の歯
車１９とかみ合っている。歯車１７及び１９は、それぞ
れかさば歯車である。

【００４４】歯車１９は、ケース１５に固定された軸１
９ｂと同心状に歯車１９ａを有する。歯車１９は、りゅ
うず７が軸７ａを介して反対側に設けられている歯車１
７とかみ合わされている。使用者がりゅうず７を回転さ
せることにより歯車１７が回転して、歯車１９は軸１９
ｂを中心として回転する。歯車１９ａは、歯車１９に固
定されており、歯車１９が回転することにより回転す
る。歯車１９ａには、増速歯車２１がかみ合わされてい
る。

【００４５】増速歯車２１は、ケース１５に固定された
軸２１ｂを中心として、歯車１９に連動した歯車１９ａ
が回転することにより回転する。増速歯車２１は、歯車
２３ａ及び歯車１９ａとかみ合わされている。つまり、
増速歯車２１は、歯車１９の回転力を歯車２３ａに伝達
するための歯車である、カム２３は、図４のように外周
に凸部２３ｄ及び凹部２３ｃが交互に成形されている円
盤状の部材である。カム２３は、ケース１５に回転可能
に固定された回転軸２３ｂに固定されており、同じく回
転軸２３ｂに固定されている歯車２３ａに連動して回転
する。凸部２３ｄは、図７（Ａ）のようにカム２３がＸ
２方向に回転することで加振レバー１３のテーパ部１３
ｅと接触して、加振レバー１３をＲ１方向に持ち上げ
る。凹部２３ｃは、カム２３がＸ２方向に回転すること
で、凸部２３ｄに接触していたテーパ部１３ｅが落ちて
はまりこむ。加振レバー１３は、図７（Ｂ）のようにＲ
２方向に回動して圧電体９に接触し、圧電体９にかろう
じて振れない程度離れた位置まで戻る。

【００４６】加振レバー１３は、圧電体９に対して振動
を与えるための部材である。加振レバー１３は、ケース
１５に固定された軸固定部４に設けられた軸４ａが貫通
する軸穴１３ａを軸として図５のＲ方向に回動する。加
振レバー１３には、圧電体９から離れた位置に配置する
ように予め設定された力（例えばバネ等により）を加え
られている。

【００４７】加振レバー１３は、図６のように胴部１３
ｇ、ハンマー部１３ｆ及び首部１３ｂ等を有する。加振
レバー１３は、胴部１３ｇ、ハンマー部１３ｆ及び首部
１３ｂが一体となるように一体成形されている。

【００４８】胴部１３ｇの側面には開口部１３ｃが形成
されており、開口部１３ｃの内周面１３ｄにはテーパ部
１３ｅが形成されている。テーパ部１３ｅは、ハンマー
部１３ｆから穴部１３ａ方向にかけて厚みを増すように
形成されており、最も厚みを有する地点で内周面１３ｄ
に対して略垂直となるように切り込まれた形状となって
いる。テーパ部１３ｅがこのような構成であるため、使
用者がりゅうず７を一定方向にのみ回転させるようにす
ることができる。テーパ面１３ｅは、図５のようにカム
２３の凸部２３ｄと接触する。胴部１３ｇには、加振レ
バー１３が振動して回動するための軸４ａを貫通させる
ための穴１３ａが形成されている。

【００４９】ハンマー部１３ｆは、加振レバー１３の胴
部１３ｇに設けられている軸穴１３ａを中心にして回動
することで、ハンマー部１３ｆが圧電体９に衝突して圧
電体９に変位を与えるためのものである。

【００５０】加振レバー１３は、図７（Ａ）のようにテ
ーパ部１３ｅのテーパ面が、カム２３がＸ２方向に回動
することによりカム２３の凸部２３ｄに接触する。加振
レバー１３は、穴１３ａを貫通する図４の軸４ａを軸と
してＲ１方向に回動することで、ハンマー部１３ｆがＲ
１方向に持ち上げられる。さらに、使用者がさらにりゅ
うず７を所定の方向に回転させることにより、カム２３
がＸ２方向に回動する。加振レバー１３のテーパ部１３
ｅは、カム２３の凸部２３ｄに接触していた状態から、
図７（Ｂ）のように凹部２３ｃに落ち込むことによりハ
ンマー部１３ｆがＲ２方向に回動して、圧電体９に対し
て振動を加える。

【００５１】圧電体９は、加振レバー１３のハンマー部
１３ｆが接触して振動等が加えられることにより変位し
て、圧電体９の圧電効果により電圧を発生する圧電素子
である。圧電体９は、例えば円盤（略円筒）形状であ
り、固定部１１により一部が固定されている。圧電体９
には、図７（Ａ）の電極２０ｅ、２０ｆ（２０）が設け
られており、例えば圧電体９の変位する方向に１つずつ
電極２０が設けられている。電極２０は、例えば金（下
地はＣｒ、Ｎｉ又はＴｉ等を材質としている）、銀又は
アルミニウム等の金属を材質とする。圧電体９付近につ
いての詳細は、後述する。

【００５２】固定部１１は、ケース１５の一部分であ
り、突起部１１ａ及び基礎部１１ｂ等を有する。突起部
１１ａは、ケース１５の底部分である基礎部１１ｂから
圧電体９を固定するために断面が、図３のような三角形
状の先の尖った突起状の形状をしている。突起部１１ａ
の先端には、例えば接着剤により圧電体９が接着されて
いる。突起部１１ａは、圧電体９が振動した際の節の位
置を固定する。

【００５３】圧電発電装置１の構成の概略は以上であ
り、その動作について簡単に説明する。

【００５４】使用者が、りゅうず７を回転させること
で、軸７ａを介して回転する歯車１７が回転する。歯車
１７は、前述したように歯車１９、歯車１９ａ、増速歯
車２１及び歯車２３ａを介してカム２３を図７（Ａ）の
Ｘ２方向に回転させる。カム２３がＸ２方向に回転する
ことで、カム２３に成形されたテーパ部１３ｅが、カム
２３の凸部２３ｄに当接する。カム２３がさらにＸ２方
向に回転することで、凸部２３ｄは、テーパ部１３ｅを
図７（Ａ）の押し上げることで、加振レバー１３のハン
マー部１３ｆをＲ１方向に押し上げる。使用者がさらに
りゅうず７を回転させることで、カム２３はＸ２方向に
回転し、テーパ部１３ｅは図７（Ｂ）のようにカム２３
の凹部２３ｃに落ちる。ハンマー部１３ｆが図７（Ｂ）
のＲ２方向に回動して、圧電体９の腹をたたく。このよ
うにして、圧電体９は振動が加えられる。圧電体９は、
圧電効果により振動による機械的エネルギーを電気的エ
ネルギーに変換する。変換された電気エネルギーは、圧
電体９の表面に設けられた電極２０等によりその出力が
取り出される。その出力は、図１の整流回路１２にて整
流されて、充電部１４に充電される。充電部１４の電力
は、駆動部１６等により消費される。このようにして、
加振レバー１３が繰り返し圧電体９に対して加振するこ
とで、圧電発電装置１は発電を行う。

【００５５】図８（Ａ）は、図３の圧電体９付近の拡大
断面図である。

【００５６】圧電体９の一表面であって加振レバー１３
が接触する面には、膜３１が設けられている。膜３１
は、図８（Ｂ）のように例えば円盤形状をしている薄膜
である。膜３１は、圧電体９の腹であって、例えば中心
付近に設けられている。膜３１は、加振レバー１３が圧
電体９に衝突する際の衝突時間（接触時間）を調整する
ためのものである。膜３１は、表面粗さ３１ａが例えば
１．０μｍ以下である方が圧電発電装置１の発電効率が
良い。これは、図１０のように表面粗さ３１ａが１．０
μｍより大きくなると、加振レバー１３が圧電体９に加
振した場合の損失が極端に大きくなることによるもので
ある。

【００５７】また、圧電体９の平面方向の膜３１の面積
は、加振レバー１３が圧電体９衝突した際に圧電体９の
未衝突時の平面で加振レバー１３を切断したときの接触
部２５の断面積の１〜４倍程度が好ましい。これは、図
１４のように膜３１の面積がこのような比率であると圧
電体９の振動に与える影響が少なくなるためである。膜
３１は硬質膜であって、その材質としては、例えばダイ
ヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、窒素チタン、
炭化チタン、炭化シリコン、鉄、水晶、ニオブ酸リチウ
ム又は焼き入れした鉄等を採用することができる。膜３
１の材質として、これらの材質を使用するのは、図９の
ようにこれらの材質がＰＺＴ等と比較して、発電時の損
失が小さいことによるものである。

【００５８】図１２は、硬質膜を材質とする圧電体９を
加振レバー１３によって加振した場合の圧電体等の振動
変位を示す図である。

【００５９】図１２では、圧電体９に膜３１が設けられ
ていない時の加振レバー１３の変位３２、圧電体９に硬
質の膜３１が設けられている時のレバーの変位３３、及
び圧電体９の変位３４を示している。

【００６０】膜３１が圧電体９の一表面に設けられてい
る状態で、加振レバー１３によって圧電体９の膜３１を
加振して変位を与えると、圧電体９は、加振レバー１３
の加振方向Ｒに振動する。

【００６１】圧電体９を振動させて発電を行う際に効率
を落とす原因の１つは、衝突後に加振レバー１３にエネ
ルギー量が残るためである。また、圧電体９に衝突した
後の加振レバー１３の戻る際の脱出速度が遅いために、
加振レバー１３が圧電体９に２度衝突する場合もある。
図１２を参照すると、圧電体９に硬質の膜３１が設けら
れている時の加振レバー１３の変位３３は、圧電体９に
硬質の膜３１が設けられていない時の加振レバー１３の
変位３２と比較して、衝突した直後のマイナス変位（加
振レバー１３の衝突する方向の変位）が少ない。つま
り、加振レバー１３において、圧電体９に衝突した後の
脱出速度（脱出時間）が遅いことがわかる。このような
圧電発電装置１の構成により、加振加振レバー１３が圧
電体９と衝突して加振した後に、加振レバー１３に残存
するエネルギー量を少なくすることができる。従って、
衝突効率ηＩを向上させ、圧電発電装置１の発電効率を
向上させることができる。

【００６２】実施形態２ この発明の第２の実施形態としての圧電発電装置１で
は、膜３１の材質として軟質膜を採用している。この圧
電発電装置１では、膜３１の材質を除いて実施形態２の
構成と略同様である。膜３１の材質は、例えばテフロ
ン、ポリイミド、軟鉄、りん青銅等を採用している。

【００６３】図１３は、軟質膜を材質とする圧電体９を
加振レバー１３によって加振した場合の圧電体９及び加
振加振レバー１３の振動変位を示す図である。

【００６４】膜３１が圧電体９の一表面に設けられてい
る状態で、加振レバー１３によって圧電体９の膜３１を
たたいて加振すると、圧電体９は、中心部が振動の腹と
なる。

【００６５】図１３を参照すると、圧電体９に軟質の膜
３１が設けられている時の加振レバー１３の変位３６
は、加振レバー１３が圧電体９に衝突した直後は同一波
形で大きく変位するが、加振レバー１３の変位が加振す
る方向とは逆方向に振れた所で振幅が一定となり、加振
レバー１３と圧電体９の変位が略半周期分同じとなり、
加振レバー１３の変位が圧電体９の変位から離れる。つ
まり、加振レバー１３と圧電体９との速度差が略半周期
の間０となることで、加振レバー１３と圧電体９は２度
衝突する事がないので、衝突効率ηＩが向上する。これ
により、圧電発電装置１の発電効率を向上させることが
できる。

【００６６】実施形態３ 図１５（Ａ）は、この発明の第３の実施形態としての圧
電発電装置１の一部を示す断面図である。

【００６７】この発明の第３の実施形態としての圧電発
電装置１では、この発明の実施形態１又は実施形態２と
しての圧電発電装置１の構成と同様であるが、電極の形
状が異なる。圧電体９には、膜３１、電極２０ｅ、２０
ｆが設けられている。膜３１は、実施形態１又は実施形
態２にて説明したような構成と略同様である。電極２０
ｅ及び２０ｆは、図８の整流回路１２に接続されてい
る。電極２０ｅは、例えばその中心付近に電極膜３８、
それ以外の外周部分に電極膜３９を有する。電極膜３８
及び３９は、一体成形されている。電極膜３８は、例え
ば加振レバー１３が衝突する接触部２５に形成されてい
る電極膜である。電極膜３８は、例えば硬質膜であり、
銅又は鉄等を材質とする。電極膜３９は、例えば導電性
のよい薄膜であり、例えば金（下地はＣｒ、Ｎｉ又はＴ
ｉ等）、銀又はアルミニウム等を材質としている。

【００６８】このような圧電発電装置１の構成によれ
ば、加振レバー１３にて膜３１に振動が与えられると、
膜３１と圧電体９との間には硬質の電極膜３８が存在す
るため、膜３１に加えられた変位がほぼそのまま圧電体
９に伝えることができる。従って、衝突効率ηＩを向上
させて、圧電発電装置１の発電効率を向上させることが
できる。

【００６９】また、膜３１は、図１５（Ｂ）のように電
極２０ｅと一体成形しても、圧電発電装置１において同
様の効果に加えて製造する段階で製造工程を減らすこと
ができる。

【００７０】この発明は、上記実施の形態に限定され
ず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行
うことができる。

【００７１】例えば、上記の説明では、圧電体９に振動
を加えるための加振レバー１３を回動するのに使用者が
りゅうず７を回転させることによるエネルギーを使用し
ているが、例えば回転錘等による回動エネルギーを利用
しても良い。

【００７２】また、圧電体９に膜３１が設けられている
としているが、加振レバー１３側に膜３１が設けられて
いても良いし、圧電体９及び加振レバー１３にそれぞれ
に膜３１が設けられているような構成であってよい。

【００７３】

【発明の効果】この請求項１の発明によれば、加振手段
が圧電体に接触する時間を自由に調整することができ
る。このため、加振手段が圧電体に接触する時間を制御
することで、効率の良い発電装置を提供することができ
る。

【００７４】この請求項２から１１の発明によれば、そ
れぞれ加振手段が圧電体に対して加振した際に、加振手
段が圧電体に接触する時間を短くすることができる。つ
まり、圧電体は加振手段に２度衝突することなく、加振
手段が圧電体に衝突した後に残るエネルギーを少なくす
ることができる。

【００７５】この請求項１２から１６のいずれかの発明
によれば、それぞれ加振手段が圧電体に対して加振した
際に、加振手段が圧電体に接触する時間を長くすること
ができる。従って、圧電体における変形の周期の時に加
振手段から脱出させる速度がほぼ０となり、圧電体は加
振手段に２度衝突することがない。また、加振手段に残
るエネルギーを少なくすることができるので、発電効率
が向上する。

【００７６】この請求項１７の発明によれば、加振手段
により膜に加えられた振動に基づいて、膜は圧電体に対
して効率よく変位を与えて発電効率を向上させることが
できる。

【００７７】この請求項１８の発明によれば、膜に加え
られた振動を効率よく圧電体に伝えることができる。こ
のため、発電効率を向上させることができる。

【００７８】この請求項１９の発明によれば、加振手段
により膜に振動を与えたエネルギーを電極に吸収される
ことなく効率的に圧電体に伝えることにより、発電効率
を向上させることができる。

【００７９】この請求項２０の発明によれば、製造工程
において工程数を減らすことができる。

【００８０】この請求項２１の発明によれば、発電効率
の良い発電装置を搭載した携帯型機器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態としての圧電発電装
置を搭載する携帯型機器の内部構成例を示す概要構成
図。

【図２】図１の圧電発電装置を搭載する携帯型機器の外
観の一例を示す平面図。

【図３】図２の腕時計のＡ−Ａ’断面図。

【図４】図３の腕時計をＩ方向から見た場合の平面図。

【図５】図５は、図４の腕時計の斜視図。

【図６】図１の加振レバーの拡大平面図。

【図７】図１の加振レバーの動作例を示す図。

【図８】図３の圧電体付近の拡大断面図。

【図９】図８の圧電体をレバーによって加振した場合の
圧電体等の振動変位例を示す図。

【図１０】図８の圧電体の表面粗さを示す断面図。

【図１１】図８の圧電体の表面粗さに対する損失の特性
の一例を示す図。

【図１２】硬質膜が設けられている図８の圧電体をレバ
ーによって加振した場合の圧電体等の振動変位例を示す
図。

【図１３】軟質膜が設けられている図８の圧電体をレバ
ーによって加振した場合の圧電体等の振動変位例を示す
図。

【図１４】膜の面積に対する圧電体の平面方向における
接触部の断面積の比率による振動への影響例を示す図。

【図１５】この発明の第３の実施形態としての圧電発電
装置の一部を示す断面図。

【符号の説明】

１ 圧電発電装置 ２ 腕時計（携帯型機器） ９ 圧電体 １１ 固定部 １３ レバー（加振手段） ２０ 電極 ２０ａ 電極 ２０ｂ 電極 ２０ｃ 電極 ２０ｄ 電極 ２０ｅ 電極 ２０ｆ 電極 ２５ 接触部 ３１ 膜 ３８ 電極膜 ３９ 電極膜

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電効果を利用して発電するための圧電
   体と、 前記圧電体に振動を与えるための加振手段と、 振動可能なように前記圧電体の一部を固定するための固
   定手段と、を備え、 前記加振手段により前記圧電体に振動を与えた際の前記
   圧電体の接触部には、接触時間を変化させるための膜が
   設けられていることを特徴とする圧電発電装置。
2. 【請求項２】 前記膜は、硬質膜である請求項１に記載
   の圧電発電装置。
3. 【請求項３】 前記膜は、ダイヤモンドを材質とする請
   求項２に記載の圧電発電装置。
4. 【請求項４】 前記膜は、ダイヤモンドライクカーボン
   を材質とする請求項２に記載の圧電発電装置。
5. 【請求項５】 前記膜は、窒化チタンを材質とする請求
   項２に記載の圧電発電装置。
6. 【請求項６】 前記膜は、炭化チタンを材質とする請求
   項２に記載の圧電発電装置。
7. 【請求項７】 前記膜は、炭化シリコンを材質とする請
   求項２に記載の圧電発電装置。
8. 【請求項８】 前記膜は、鉄を材質とする請求項２に記
   載の圧電発電装置。
9. 【請求項９】 前記膜は、水晶を材質とする請求項２に
   記載の圧電発電装置。
10. 【請求項１０】 前記膜は、ニオブ酸リチウムを材質と
    する請求項２に記載の圧電発電装置。
11. 【請求項１１】 前記膜は、焼き入れした鉄を材質とす
    る請求項２に記載の圧電発電装置。
12. 【請求項１２】 前記膜は、軟質膜である請求項１に記
    載の圧電発電装置。
13. 【請求項１３】 前記膜は、テフロンを材質とする請求
    項１２に記載の圧電発電装置。
14. 【請求項１４】 前記膜は、ポリイミドを材質とする請
    求項１２に記載の圧電発電装置。
15. 【請求項１５】 前記膜は、軟鉄を材質とする請求項１
    ２に記載の圧電発電装置。
16. 【請求項１６】 前記膜は、りん青銅を材質とする請求
    項１２に記載の圧電発電装置。
17. 【請求項１７】 前記圧電部の平面方向における前記膜
    の面積は、前記圧電部の平面方向における前記接触部の
    断面積の１〜４倍である請求項１から１６のいずれかに
    記載の圧電発電装置。
18. 【請求項１８】 前記膜の表面粗さは、１μｍ以下であ
    る請求項１から１７のいずれかに記載の圧電発電装置。
19. 【請求項１９】 発電した電力を取り出すために前記圧
    電体の表面に設けられた複数の電極であって、前記膜と
    前記圧電体の間に設けられた少なくとも１つの前記電極
    の一部又は全体が、硬質膜である請求項１から１８のい
    ずれかに記載の圧電発電装置。
20. 【請求項２０】 前記膜は、前記圧電体にて発電した電
    力を取り出すために設けられた前記電極を兼ねる請求項
    １９に記載の圧電発電装置。
21. 【請求項２１】 請求項１から２０のいずれかに記載の
    圧電発電装置を備える携帯型機器。