(57)【要約】【課題】圧電素子を利用した発電装置において、外部から与えられた振動により、効率良く発電することのできる技術を提供する。【解決手段】発電装置は、対向する２つの振動体を有する音叉型振動体と、２つの振動体の間を移動可能であり、２つの振動体に衝突可能な衝撃体と、音叉型振動体に取り付けられた圧電素子とを備える。【選択図】図１
2014054161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置であって、
対向する２つの振動体を有する音叉型振動体と、
前記２つの振動体の間を移動可能であり、前記２つの振動体に衝突可能な衝撃体と、
前記音叉型振動体に取り付けられた圧電素子と
を備えることを特徴とする、発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置であって、さらに、
前記２つの振動体の間に、前記衝撃体の通路を形成する通路部材を備えることを特徴とする、発電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発電装置であって、
前記圧電素子は、前記音叉型振動体のうち、前記衝撃体が衝突する位置とは異なる位置に取り付けられていることを特徴とする、発電装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の発電装置であって、
前記２つの振動体は、それぞれ自由端を有することを特徴とする、発電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発電装置であって、
前記通路部材は、前記衝撃体の前記振動体に衝突する位置が、前記振動体の自由端から、前記振動体の長手方向の長さの１／３以内の位置となるように形成されていることを特徴とする、発電装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の発電装置であって、
前記通路部材には、前記２つの振動体の略中央を頂点とする斜面が設けられていることを特徴とする、発電装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記圧電素子の少なくとも一部分は、前記振動体の根元から、前記振動体の長手方向の長さの１／２以内の位置に取り付けられていることを特徴とする、発電装置。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記振動体は、前記自由端から、自身の長手方向の長さの１／２以内の位置に錘部を有することを特徴とする、発電装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発電装置であって、
前記錘部は、前記振動体の長手方向のうち前記衝撃体が衝突する範囲に配置されることを特徴とする、発電装置。
【請求項１０】
請求項２または請求項３に記載の発電装置であって、
前記音叉型振動体は、前記２つの振動体の両端が一体となって固定された双音叉型振動体であることを特徴とする、発電装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発電装置であって、
前記通路部材は、前記衝撃体の前記振動体に衝突する位置が、前記振動体の長手方向の略中央の位置となるように形成されていることを特徴とする、発電装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の発電装置であって、
前記通路部材には、前記２つの振動体の略中央を頂点とする斜面が設けられていることを特徴とする、発電装置。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記圧電素子の少なくとも一部分は、前記振動体の根元から、前記振動体の長手方向の長さの１／３以内の位置に取り付けられていることを特徴とする、発電装置。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記振動体は、自身の長手方向の略中央から１／４以内の位置に錘部を有することを特徴とする、発電装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発電装置であって、
前記錘部は、前記振動体の長手方向のうち前記衝撃体が衝突する範囲に配置されることを特徴とする、発電装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の発電装置と、
前記発電装置から電力の供給を受ける、加速度センサ及び歪みセンサのうちの少なくとも一方と
を備えることを特徴とする、監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置及び監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を利用した発電装置に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に記載された技術では、音叉型振動体の自由端に発電ユニットが設置されており、発電ユニット内には、球体と、球体の衝突による衝撃を利用して発電する圧電素子が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６０９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された発電装置では、球体の移動距離が短いため、衝撃力が小さく、圧電素子による発電量が小さいという課題があった。また、特許文献１に記載された発電装置では、球体が衝突する面に圧電素子が取り付けられているため、圧電素子が破損する可能性があるという課題があった。また、特許文献１に記載された発電装置では、発電装置に与えられる振動が小さい場合に、球体が衝突せずに途中で止まってしまい、発電することができない場合があるという課題があった。そのほか、従来の発電装置においては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、発電装置が提供される。この発電装置は、対向する２つの振動体を有する音叉型振動体と；前記２つの振動体の間を移動可能であり、前記２つの振動体に衝突可能な衝撃体と；前記音叉型振動体に取り付けられた圧電素子とを備える。この形態の発電装置によれば、外部から振動が与えられると、衝撃体が振動体に衝突して音叉型振動体が振動する。音叉型振動体が振動すると、音叉型振動体に歪みが発生する。圧電素子は、この音叉型振動体の歪みに伴って歪むので、音叉型振動体の振動を利用して効率良く発電することができる。さらに、この形態の発電装置によれば、衝撃体の移動距離が長いため、衝撃体の衝突によって振動体に与えられる衝撃が大きくなり、効率良く発電することができる。なお、音叉型振動体の振動には、外部からの振動周期が音叉型振動体の固有振動数と一致し、音叉型振動体が共振する場合も含まれる。
【０００７】
（２）上記形態の発電装置は、さらに、前記２つの振動体の間に、前記衝撃体の通路を形成する通路部材を備えていてもよい。この形態の発電装置によれば、衝撃体の振動体に衝突する位置を一定の位置にすることができる。
【０００８】
（３）上記形態の発電装置において、前記圧電素子は、前記音叉型振動体のうち、前記衝撃体が衝突する位置とは異なる位置に取り付けられていてもよい。この形態の発電装置によれば、衝撃体は、圧電素子に衝突しないので、圧電素子の破損を抑制することができる。
【０００９】
（４）上記形態の発電装置において、前記２つの振動体は、それぞれ自由端を有していてもよい。すなわち、この形態の発電装置としては、例えば、Ｕ字型の音叉型振動体を採用することができる。
【００１０】
（５）上記形態の発電装置において、前記通路部材は、前記衝撃体の前記振動体に衝突する位置が、前記振動体の自由端から、前記振動体の長手方向の長さの１／３以内の位置となるように形成されていてもよい。衝撃体の振動体に衝突する位置が、振動体の自由端に近いほど、音叉型振動体の振動時における振幅は大きくなる。したがって、この形態の発電装置によれば、発電量を増加させることができる。
【００１１】
（６）上記形態の発電装置において、前記通路部材には、前記２つの振動体の略中央を頂点とする斜面が設けられていてもよい。この形態の発電装置によれば、衝撃体が一方の振動体から他方の振動体まで移動できない程度の振動のみが発電装置に与えられた場合であっても、衝撃体は、振動体から離れて斜面を上り、斜面の頂点の手前で斜面を下り、再び振動体に衝突する。すなわち、この形態の発電装置によれば、発電装置に小さい振動が与えられた場合であっても、発電することができる。
【００１２】
（７）上記形態の発電装置において、前記圧電素子の少なくとも一部分は、前記振動体の根元から、前記振動体の長手方向の長さの１／２以内の位置に取り付けられていてもよい。振動時に音叉型振動体に生じる歪み（応力）は、振動体の根元に近い位置ほど大きい。したがって、この形態の発電装置によれば、圧電素子が、振動体の歪み（応力）の大きい位置に取り付けられているので、発電量をさらに増加させることができる。
【００１３】
（８）上記形態の発電装置において、前記振動体は、前記自由端から、自身の長手方向の長さの１／２以内の位置に錘部を有していてもよい。音叉型振動体の先端側に錘部を有することで、音叉型振動体の共振周波数が低下し、音叉型振動体の振動が停止するまでの時間が長くなる。したがって、この形態の発電装置によれば、振動体の振動の持続時間が長くなり、発電量をさらに増加させることができる。
【００１４】
（９）上記形態の発電装置において、前記錘部は、前記振動体の長手方向のうち前記衝撃体が衝突する範囲に配置されていてもよい。衝撃体が衝突する部分に錘部が配置されることで、音叉型振動体の振動が停止するまでの時間がより長くなる。したがって、この形態の発電装置によれば、振動体の振動の持続時間がより長くなり、発電量をさらに増加させることができる。
【００１５】
（１０）上記形態の発電装置において、前記音叉型振動体は、前記２つの振動体の両端が一体となって固定された双音叉型振動体であってもよい。双音叉型振動体は、機械的Ｑ値が大きいので、振動の持続時間が長い。したがって、この形態の発電装置によれば、発電量をさらに増加させることができる。
【００１６】
（１１）上記形態の発電装置において、前記通路部材は、前記衝撃体の前記振動体に衝突する位置が、前記振動体の長手方向の略中央の位置となるように形成されていてもよい。双音叉型振動体では、衝撃体の衝突する位置が、振動体の中央の位置に近いほど、振動時の振幅が大きくなる。したがって、この形態の発電装置によれば、発電量を増加させることができる。
【００１７】
（１２）上記形態の発電装置において、前記通路部材には、前記２つの振動体の略中央を頂点とする斜面が設けられていてもよい。この形態の発電装置によれば、衝撃体が一方の振動体から他方の振動体まで移動できない程度の振動のみが発電装置に与えられた場合であっても、衝撃体は、振動体から離れて斜面を上り、斜面の頂点の手前で斜面を下り、再び振動体に衝突する。すなわち、この形態の発電装置によれば、発電装置に小さい振動が与えられた場合であっても、発電することができる。
【００１８】
（１３）上記形態の発電装置において、前記圧電素子の少なくとも一部分は、前記振動体の根元から、前記振動体の長手方向の長さの１／３以内の位置に取り付けられていてもよい。振動時に音叉型振動体に生じる歪み（応力）は、振動体の根元に近い位置ほど大きい。このことは、双音叉型振動体でも同様である。したがって、この形態の発電装置によれば、圧電素子が、振動体の歪み（応力）の大きい位置に取り付けられているので、発電量をさらに増加させることができる。
【００１９】
（１４）上記形態の発電装置において、前記振動体は、自身の長手方向の略中央から１／４以内の位置に錘部を有していてもよい。双音叉型振動体の長手方向中央側に錘部を有することで、双音叉型振動体の共振周波数が低下し、双音叉型振動体の振動が停止するまでの時間が長くなる。したがって、この形態の発電装置によれば、振動体の振動の持続時間が長くなり、発電量をさらに増加させることができる。
【００２０】
（１５）上記形態の発電装置において、前記錘部は、前記振動体の長手方向のうち前記衝撃体が衝突する範囲に配置されていてもよい。衝撃体が衝突する部分に錘部が配置されることで、双音叉型振動体の振動が停止するまでの時間がより長くなる。したがって、この形態の発電装置によれば、振動体の振動の持続時間がより長くなり、発電量をさらに増加させることができる。
【００２１】
（１６）本発明の他の形態によれば、監視装置が提供される。監視装置は、上記形態の発電装置と、前記発電装置から電力の供給を受ける、加速度センサ及び歪みセンサのうちの少なくとも一方とを備える。この形態の監視装置によれば、外部から電力の供給を受けるためのケーブルが不要であるため、設置の自由度が大幅に向上する。
【００２２】
本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、発電装置の製造方法や発電方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図２】第２実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図３】第３実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図４】第４実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図５】第５実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図６】第６実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図７】第７実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図８】第８実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図９】第９実施形態としての発電装置の構成を示す説明図である。
【図１０】発電装置を搭載した劣化監視装置が利用されている状況を示す説明図である。
【図１１】劣化監視装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態を実施形態に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ〜Ｇ．第１実施形態〜第７実施形態：
Ｈ．発電装置を搭載した装置の実施形態：
Ｉ．変形例：
【００２５】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての発電装置１００の構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、発電装置１００を鉛直方向上側から見た平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。発電装置１００は、外部から振動が与えられることによって発電する発電装置であり、音叉型振動体１０と、球体２０と、通路部材３０と、圧電素子４０Ａ、４０Ｂと、固定部５０と、筐体６０とを備えている。
【００２６】
音叉型振動体１０は、対向する２つの振動体１２、１４を有する音叉であり、固定部５０によって筐体６０内に固定されている。本実施形態では、音叉型振動体１０は、Ｕ字型の音叉であり、２つの振動体１２、１４は、それぞれ自由端１２ｔ、１４ｔを有している。なお、本実施形態では、音叉型振動体１０は、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０３によって形成されている。ただし、音叉型振動体１０は、ＳＵＳ３０３以外の他の材料によって形成されていてもよい。
【００２７】
球体２０は、２つの振動体１２、１４の間を移動可能であり、発電装置１００に振動が与えられると、２つの振動体１２、１４に衝突しながら、２つの振動体１２、１４の間を往復する。球体２０が振動体１２、１４に衝突すると、音叉型振動体１０は、振動する。なお、本実施形態では、球体２０は、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０３によって形成されている。ただし、球体２０は、ＳＵＳ３０３以外の他の材料によって形成されていてもよい。また、球体２０の大きさや重さは、任意に設定することができるが、音叉型振動体１０の大きさや重さに応じて設定することが好ましい。
【００２８】
通路部材３０は、球体２０の通路を形成する部材であり、２つの振動体１２、１４の間に設けられている。図１（Ｂ）に示すように、通路部材３０は、筐体６０の底面部６１に設けられており、音叉型振動体１０（振動体１２、１４）とは接してない。この理由は、音叉型振動体１０の振動を低減させないようにするためである。なお、本実施形態では、通路部材３０は、ＡＢＳ樹脂によって形成されている。ただし、通路部材３０は、ＡＢＳ樹脂以外の他の樹脂材料によって形成されていてもよいし、ステンレス等の金属材料によって形成されていてもよい。
【００２９】
圧電素子４０Ａ、４０Ｂは、音叉型振動体１０に取り付けられている。具体的には、本実施形態では、圧電素子４０Ａ、４０Ｂは、音叉型振動体１０のうち、球体２０が衝突する位置（面）とは異なる位置に取り付けられている。音叉型振動体１０が振動して振動体１２、１４に歪みが発生すると、圧電素子４０Ａ、４０Ｂにも歪みが発生し、電荷が発生する。圧電素子４０Ａ、４０Ｂには、図示しない配線が接続されており、この配線を通して外部に電力が供給される。なお、圧電素子４０Ａ、４０Ｂと音叉型振動体１０とは直接接触し、電気的に導通しているが、一部の微小な隙間にはエポキシ樹脂等が充填されているため、圧電素子４０Ａ、４０Ｂは、音叉型振動体１０に接着している。また、圧電素子４０Ａ、４０Ｂとして、音叉型振動体１０側に形成された電極から音叉型振動体１０側とは反対側に電極を引き出した構成を採用してもよい。ただし、圧電素子４０Ａ、４０Ｂの固定方法は、エポキジ樹脂等による接着に限らず、音叉型振動体１０の振動を妨げない形態であれば、どのような固定方法を採用してもよい。
【００３０】
筐体６０は、音叉型振動体１０や球体２０等を内部に収容している。なお、実際には、図１（Ｂ）の破線で示すように、底面部６１に対向する上面部６２が設けられており、球体２０が筐体６０の外へ飛び出さない構成となっている。
【００３１】
以上説明した第１実施形態の発電装置１００によれば、発電装置１００に外部から振動が与えられると、衝撃体が振動体１２、１４に衝突して音叉型振動体１０が振動する。音叉型振動体１０が振動すると、音叉型振動体１０に歪みが発生する。圧電素子４０Ａ、４０Ｂは、この音叉型振動体１０の歪みに伴って歪むので、音叉型振動体１０の振動を利用して効率良く発電することができる。
【００３２】
さらに、この形態の発電装置によれば、球体２０の移動距離が長いため、球体２０の衝突によって振動体１２、１４に与えられる衝撃が大きくなり、効率良く発電することができる。さらに、この形態の発電装置１００では、通路部材３０が設けられているので、衝撃体の振動体に衝突する位置を一定の位置にすることができる。そして、圧電素子４０Ａ、４０Ｂは、音叉型振動体１０のうち、球体２０が衝突する位置（面）とは異なる位置に取り付けられているので、衝撃体は、圧電素子に衝突しない。したがって、圧電素子４０Ａ、４０Ｂの破損を抑制することができる。
【００３３】
Ｂ．第２実施形態：
図２は、第２実施形態としての発電装置１００ｂの構成を示す説明図である。図２（Ａ）は、発電装置１００ｂを鉛直方向上側から見た平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１に示した第１実施形態との違いは、球体２０の振動体１２、１４に衝突する位置が、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４ｔから、振動体１２、１４の長さＬの１／３以内の位置となるように、通路部材３０が形成されているという点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。なお、振動体１２、１４の長さＬは、自由端１２ｔ、１４ｔから振動体１２、１４の根元１６までの振動体１２、１４の長手方向に沿った直線の長さをいう。以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００３４】
球体２０の振動体１２、１４に衝突する位置が、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４ｔに近いほど、音叉型振動体１０の振動時における振幅は大きくなる。したがって、この第２実施形態の発電装置１００ｂによれば、発電量を増加させることができる。
【００３５】
Ｃ．第３実施形態：
図３は、第３実施形態としての発電装置１００ｃの構成を示す説明図である。図３（Ａ）は、発電装置１００ｃを鉛直方向上側から見た平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１に示した第１実施形態との違いは、通路部材３０には、２つの振動体１２、１４の略中央を頂点３２とする斜面３４が設けられているという点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。
【００３６】
この第３実施形態によれば、例えば、球体２０が振動体１２から振動体１４まで移動できない程度の振動のみが発電装置１００ｃに与えられた場合であっても、球体２０は、振動体１２から離れて斜面３４を上り、頂点３２の手前で斜面３４を下り、再び振動体１２に衝突する。すなわち、第３実施形態の発電装置１００ｃによれば、発電装置に小さい振動が与えられた場合であっても、発電することができる。なお、斜面３４の傾斜角θは、球体２０と斜面３４との摩擦を考慮すると、本実施形態では、１７°未満であることが好ましい。
【００３７】
Ｄ．第４実施形態：
図４は、第４実施形態としての発電装置１００ｄの構成を示す説明図である。図４（Ａ）は、発電装置１００ｄを鉛直方向上側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１に示した第１実施形態との違いは、圧電素子４０Ａ、４０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の根元１６から、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に取り付けられているという点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。
【００３８】
振動時に音叉型振動体１０に生じる歪み（応力）は、振動体１２、１４の根元１６に近い位置ほど大きい。したがって、この第４実施形態の発電装置１００ｄによれば、圧電素子４０Ａ、４０Ｂが、振動体１２、１４の歪み（応力）の大きい位置に取り付けられているので、発電量をさらに増加させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、圧電素子４０Ａ、４０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の根元１６から、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に含まれているが、圧電素子４０Ａ、４０Ｂの少なくとも一部分が、振動体１２、１４の根元１６から、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に含まれていればよい。ただし、圧電素子４０Ａ、４０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の根元１６から、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に含まれている方が、発電量をさらに増加させることができる。
【００４０】
Ｅ．第５実施形態：
図５は、第５実施形態としての発電装置１００ｅの構成を示す説明図である。図５は、発電装置１００ｅを鉛直方向上側から見た平面図である。図１に示した第１実施形態との違いは、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４tから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に錘部７０Ａ、７０Ｂが取り付けられているという点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。
【００４１】
音叉型振動体１０の先端側（振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４tから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置）に錘部を有することで、音叉型振動体１０の共振周波数が低下する。これにより、音叉型振動体１０の振動が停止するまでの時間が長くなる。したがって、この第５実施形態の発電装置１００ｅによれば、振動体１２、１４の先端側に錘部７０Ａ、７０Ｂが取り付けられているので、振動体１２、１４の振動の持続時間が長くなり、発電量をさらに増加させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、錘部７０Ａ、７０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４tから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に含まれているが、錘部７０Ａ、７０Ｂの少なくとも一部分が、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４tから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に含まれていればよい。ただし、錘部７０Ａ、７０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４tから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の位置に含まれている方が、発電量をさらに増加させることができる。また、本実施形態では、錘部７０Ａ、７０Ｂは、音叉型振動体１０とは別部材のものを音叉型振動体１０に接合して設けているが、これに限られず、振動体１２、１４自身の太さや、密度を変化させて設けてもよい。例えば、振動体１２、１４の自由端１２ｔ、１４tから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の特定の部位における振動体１２、１４の太さを他の部位よりも太くすることで、錘部７０Ａ、７０Ｂを設けることができる。
【００４３】
Ｆ．第６実施形態：
図６は、第６実施形態としての発電装置１００ｆの構成を示す説明図である。図６（Ａ）は、発電装置１００ｆを鉛直方向上側から見た平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１に示した第１実施形態との違いは、音叉型振動体が、２つの振動体の両端が一体となって固定された双音叉型振動体１０ｅであるという点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。
【００４４】
この第６実施形態の双音叉型振動体１０ｆは、機械的Ｑ値が大きいので、振動の持続時間が長い。したがって、この第５実施形態の発電装置１００ｆによれば、発電量をさらに増加させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、通路部材３０は、球体２０の振動体１２、１４に衝突する位置が、振動体１２、１４の略中央の位置となるように形成されている。この理由は、双音叉型振動体では、衝撃体の衝突する位置が、振動体の中央の位置に近いほど、振動時の振幅が大きくなるからである。したがって、この第６実施形態の発電装置１００ｆによれば、発電量をさらに増加させることができる。
【００４６】
なお、本明細書において、「球体２０が振動体１２、１４の略中央の位置に衝突」とは、球体２０が、振動体１２、１４の長さＬを２等分する直線ＬＭ上を通過すればよいことを意味する。ここで、双音叉型振動体１０ｅにおける振動体１２、１４の長さＬは、一方の根元１６ａから他方の根元１６ｂまでの振動体１２、１４の長手方向に沿った直線の長さをいう。
【００４７】
Ｇ．第７実施形態：
図７は、第７実施形態としての発電装置１００ｇの構成を示す説明図である。図７（Ａ）は、発電装置１００ｇを鉛直方向上側から見た平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図６に示した第６実施形態との違いは、２つの振動体１２、１４の略中央を頂点３２とする斜面３４が設けられているという点であり、他の構成は第６実施形態と同じである。この第７実施形態によれば、第６実施形態と第３実施形態の両方の効果を奏することができる。
【００４８】
Ｈ．第８実施形態：
図８は、第８実施形態としての発電装置１００ｈの構成を示す説明図である。図８（Ａ）は、発電装置１００ｈを鉛直方向上側から見た平面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図６に示した第６実施形態との違いは、４つの圧電素子４０Ａ〜４０Ｄの全ての部分が、振動体１２、１４の根元１６ａ、１６ｂから、振動体１２、１４の長さＬの１／３以内の位置に取り付けられているという点であり、他の構成は第６実施形態と同じである。
【００４９】
振動時に双音叉型振動体１０ｅに生じる歪み（応力）は、振動体１２、１４の根元１６ａ、１６ｂに近い位置ほど大きい。したがって、この第８実施形態の発電装置１００ｈによれば、圧電素子４０Ａ〜４０Ｄが、振動体１２、１４の歪み（応力）の大きい位置に取り付けられているので、発電量をさらに増加させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、圧電素子４０Ａ〜４０Ｄの全ての部分が、振動体１２、１４の根元１６ａ、１６ｂから、振動体１２、１４の長さＬの１／３以内の位置に含まれているが、圧電素子４０Ａ〜４０Ｄの少なくとも一部分が、振動体１２、１４の根元１６ａ、１６ｂから、振動体１２、１４の長さＬの１／３以内の位置に含まれていればよい。ただし、圧電素子４０Ａ〜４０Ｄの全ての部分が、振動体１２、１４の根元１６ａ、１６ｂから、振動体１２、１４の長さＬの１／３以内の位置に含まれている方が、発電量をさらに増加させることができる。
【００５１】
Ｉ．第９実施形態：
図９は、第９実施形態としての発電装置１００ｉの構成を示す説明図である。図９は、発電装置１００ｉを鉛直方向上側から見た平面図である。図６に示した第６実施形態との違いは、振動体１２、１４の長手方向の略中央から１／４以内の位置に錘部が取り付けられているという点であり、他の構成は第６実施形態と同じである。
【００５２】
双音叉型振動体１０ｅの長手方向中央側に錘部７０ａ、７０ｂを有することで、双音叉型振動体１０ｅの共振周波数が低下し、双音叉型振動体１０ｅの振動が停止するまでの時間が長くなる。したがって、この第９実施形態の発電装置１００ｉの発電装置によれば、振動体１２、１４の振動の持続時間が長くなり、発電量をさらに増加させることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、錘部７０Ａ、７０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の略中央から振動体１２、１４の長さＬの１／４以内の位置に含まれているが、錘部７０Ａ、７０Ｂの少なくとも一部分が、振動体１２、１４の略中央から振動体１２、１４の長さＬの１／４以内の位置に含まれていればよい。ただし、錘部７０Ａ、７０Ｂの全ての部分が、振動体１２、１４の略中央から振動体１２、１４の長さＬの１／４以内の位置に含まれている方が、発電量をさらに増加させることができる。また、本実施形態では、錘部７０Ａ、７０Ｂは、双音叉型振動体１０ｅとは別部材のものを双音叉型振動体１０ｅに接合して設けているが、これに限られず、振動体１２、１４自身の太さや、密度を変化させて設けてもよい。例えば、振動体１２、１４の略中央からから、振動体１２、１４の長さＬの１／２以内の特定の部位における振動体１２、１４の太さを他の部位よりも太くすることで、錘部７０Ａ、７０Ｂを設けることができる。
【００５４】
Ｊ．発電装置を搭載した装置の実施形態：
図１０は、発電装置１００を搭載した劣化監視装置１０００が利用されている状況を示す説明図である。劣化監視装置１０００は、橋梁２０００の下部２０１０に設置されており、車両の通行に伴って生じる橋梁２０００の振動の振幅や固有振動数を監視することによって、橋梁２０００の経年劣化を検知する。劣化監視装置１０００は、上記実施形態における発電装置１００を備えているため、発電装置１００によって発電される電力によって、動作をする。なお、本実施形態では、発電装置１００は、劣化監視装置１０００内において、２つの振動体１２、１４によって規定される平面が水平となるように設置されている。
【００５５】
図１１は、劣化監視装置１０００の構成を示す説明図である。図１１（Ａ）は、劣化監視装置１０００のパッケージング構成を概略的に示す説明図であり、図１１（Ｂ）は、劣化監視装置１０００の回路構成を概略的に示す説明図である。劣化監視装置１０００は、発電装置１００と、整流回路（ダイオードブリッジ）２００と、蓄電コンデンサ３００と、加速度センサ４００と、無線回路５００とを備えている。
【００５６】
発電装置１００は、橋梁２０００の振動によって発電する装置である。この発電装置１００としては、上述した全ての実施形態の発電装置を利用することができる。なお、この図１１（Ｂ）には、発電装置１００を代表する構成要素として、音叉型振動体１０と圧電素子４０Ａ、４０Ｂとが描かれている。整流回路２００は、音叉型振動体１０と圧電素子４０Ａ、４０Ｂとに接続されており、発電装置１００からの電流を直流に整流する。
【００５７】
蓄電コンデンサ３００は、整流回路２００に接続されており、発電装置１００（圧電素子４０Ａ、４０Ｂ）によって発電された電気を蓄えるとともに、電圧の平滑化を行なう。加速度センサ４００は、発電装置１００から電力の供給を受けて動作し、車両の通行に伴う橋梁２０００の振動の加速度を測定する。無線回路５００は、加速度センサ４００によって測定された加速度を無線によって外部に伝達する。
【００５８】
このように、上記実施形態の発電装置１００を搭載した劣化監視装置１０００によれば、外部から電力の供給を受けるためのケーブルが不要であるため、設置の自由度が大幅に向上する。さらに、発電装置１００は、無線回路５００を備えているため、情報を取り出すためのケーブルが不要であり、設置の自由度がさらに向上する。
【００５９】
Ｋ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６０】
Ｋ１．変形例１：
上記実施形態では、２つの振動体１２、１４の間に通路部材３０が設けられているが、通路部材３０を省略し、２つの振動体１２、１４の間を球体２０が自由に運動して、音叉型振動体１０の全ての位置に衝突しうるようにしてもよい。また、通路部材３０を省略し、球体２０を弾性の棒状部材で支え、２つの振動体１２、１４の間で球体２０が振れるようにしてもよい。また、上記実施形態では、通路部材３０は、振動体１２、１４の長手方向に対して略垂直方向に形成されているが、通路部材３０は、振動体１２、１４の長手方向に対して斜め方向に形成されていてもよい。
【００６１】
Ｋ２．変形例２：
上記実施形態では、衝撃体として球体２０を採用されているが、衝撃体としては、球体２０以外の他の形状であってもよい。例えば、衝撃体としては、２つの振動体１２、１４の間を移動可能であればよく、円柱形状や楕円形状、多面体であってもよい。
【００６２】
Ｋ３．変形例３：
上記第５〜第７実施形態では、通路部材３０は、球体２０の振動体１２、１４に衝突する位置が、振動体１２、１４の略中央の位置となるように形成されているが、通路部材３０は、球体２０が振動体１２、１４の他の位置に衝突するように形成されていてもよい。
【００６３】
Ｋ４．変形例４：
上記第３、６実施形態では、斜面３４は直線状となっているが、斜面３４は上または下に凸の円弧状となっていてもよい。また、上記第３、６実施形態では、斜面３４は、２つの振動体１２、１４の略中央を頂点３２としているが、一方の振動体側を頂点とし、他方の振動体側へ向かって下る形状の斜面であってもよい。このような斜面によっても、発電装置に小さい振動が与えられた場合であっても、発電することができる。
【００６４】
Ｋ５．変形例５：
上記実施形態では、圧電素子４０Ａ〜４０Ｄは、振動体１２、１４の根元１６に近い位置に取り付けられているが、圧電素子４０Ａ〜４０Ｄは、振動体１２、１４の根元１６から離れた位置に取り付けられていてもよい。
【００６５】
Ｋ６．変形例６：
上記実施形態では、発電装置は、２つの振動体１２、１４によって規定される平面が水平となるように設置されるが、発電装置は、２つの振動体１２、１４によって規定される平面が鉛直方向となるように設置されてもよい。ただし、この場合は、第３、６実施形態における斜面３４の位置は変更され、球体２０の重力方向の下側の位置に形成されることになる。
【００６６】
Ｋ７．変形例７：
上記実施形態では、発電装置１００を搭載した装置の例として、橋梁２０００の劣化を監視する劣化監視装置１０００について説明したが、上記各実施形態における発電装置１００〜１００ｇは、種々の装置に搭載することができる。例えば、発電装置１００〜１００ｇは、ショベルカーやクレーン車等の重機の劣化を監視する装置等、振動が生じている箇所に設置される装置に搭載することができる。
【００６７】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…音叉型振動体
１０ｅ…双音叉型振動体
１２…振動体
１２ｔ…自由端
１４…振動体
１６…根元
１６ａ…根元
１６ｂ…根元
２０…球体
３０…通路部材
３２…頂点
３４…斜面
４０Ａ〜４０Ｄ…圧電素子
５０…固定部
６０…筐体
６１…底面部
６２…上面部
７０Ａ、７０Ｂ…錘部
１００…発電装置
１００ｂ…発電装置
１００ｃ…発電装置
１００ｄ…発電装置
１００ｅ…発電装置
１００ｆ…発電装置
１００ｇ…発電装置
１００ｈ…発電装置
１００ｉ…発電装置
２００…整流回路
３００…蓄電コンデンサ
４００…加速度センサ
５００…無線回路
１０００…劣化監視装置
２０００…橋梁
２０１０…下部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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