(57)【要約】  駆動時における圧電素子の剥がれや破損が生じ難い、圧電発電装置を提供する。  支持体２と、支持体２に貼り合わされた圧電素子４とを備え、圧電素子４が、第１及び第２の主面５ａ，５ｂと、第１及び第２の側面５ｃ，５ｄを有する圧電体５と、圧電体５の内部に設けられており、第１の側面５ｃに引き出されている、第１の内層電極１０と、圧電体５の内部において第１の内層電極１０と同じ高さ位置に設けられており、第２の側面５ｄに引き出されており、第１の内層電極１０の外周縁と対向している、第１のダミー電極１１と、圧電体５の第１の主面５ａ上に設けられている、第１の外層電極６と、圧電体５の第２の主面５ｂ上に設けられている、第２の外層電極７と、を有する、圧電発電装置１。
2018061496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体に貼り合わされた圧電素子とを備え、
前記圧電素子が、
対向し合う第１及び第２の主面と、該第１及び第２の主面を結んでおり、かつ対向し合う第１及び第２の側面を有する圧電体と、
前記圧電体の内部に設けられており、前記第１の側面に引き出されている、第１の内層電極と、
前記圧電体の内部において前記第１の内層電極と同じ高さ位置に設けられており、前記第２の側面に引き出されており、前記第１の内層電極の外周縁と対向している、第１のダミー電極と、
前記圧電体の前記第１の主面上に設けられている、第１の外層電極と、
前記圧電体の前記第２の主面上に設けられている、第２の外層電極と、
を有する、圧電発電装置。
【請求項２】
前記圧電体が、複数の圧電体層が積層された積層型圧電体である、請求項１に記載の圧電発電装置。
【請求項３】
前記圧電体が、
前記圧電体の内部に設けられており、前記第２の側面に引き出されており、前記圧電体の厚み方向において前記第１の内層電極と対向している、第２の内層電極と、
前記圧電体の内部において前記第２の内層電極と同じ高さ位置に設けられており、前記第１の側面に引き出されており、前記第２の内層電極の外周縁と対向している、第２のダミー電極と、
をさらに有する、請求項１又は２に記載の圧電発電装置。
【請求項４】
前記圧電体が、複数の前記第１及び第２の内層電極と、複数の前記第１及び第２のダミー電極とを有し、
前記第１及び前記第２の内層電極が、前記圧電体の厚み方向において、交互に配置されている、請求項３に記載の圧電発電装置。
【請求項５】
前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極が対向している対向領域が複数配置されており、前記複数の対向領域のうち少なくとも２以上の対向領域が、平面視において、重なっていない、請求項４に記載の圧電発電装置。
【請求項６】
前記圧電体が、前記第１及び前記第２の主面を結んでおり、かつ対向し合う第３及び第４の側面をさらに有し、
前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極が、前記第３及び前記第４の側面に至っておらず、
前記圧電体が、前記第３及び前記第４の側面のうち少なくとも一方と、前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極との間に設けられている、第３の内層電極をさらに有し、
前記第３の内層電極が、前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極と電気的に絶縁されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電発電装置。
【請求項７】
支持体と、
前記支持体に貼り合わされた圧電素子とを備え、
前記圧電素子が、
対向し合う第１及び第２の主面と、該第１及び第２の主面を結んでいる第１〜第４の側面を有する圧電体と、
前記圧電体の内部に設けられており、前記第１〜第４の側面のうち少なくとも１つの側面に引き出されており、一方の電位に接続されている、第１の内層電極と、
前記圧電体の内部に設けられており、前記第１〜第４の側面のうち少なくとも１つの側面に引き出されており、他方の電位に接続されている、第２の内層電極と、
前記圧電体の内部において前記第１の内層電極と同じ高さ位置に設けられており、前記第１〜第４の側面のうち少なくとも１つの側面に引き出されており、前記第１の内層電極の周囲の領域に設けられている、ダミー電極とを備え、
平面視において、前記第２の内層電極と重ならない領域に、前記ダミー電極が配置されている、圧電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子と支持体とが貼り合わされており、圧電素子及び支持体を押圧により変形させて電力を取り出す、圧電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子の変形を利用した圧電発電装置が種々提案されている。【０００３】
下記の特許文献１には、振動板である支持体に圧電素子が貼り合わされてなる圧電発電装置が記載されている。特許文献１において、支持体と圧電素子は、接着剤により貼り合わされている。また、圧電素子は、第１及び第２の外層電極と、内層電極とを有する。上記第１の外層電極は、圧電素子本体の一方の側面から主面に亘り形成されている。上記第２の外層電極は、圧電素子本体の他方の側面から主面に亘り形成されている。上記内層電極は、圧電素子本体の内部に形成されている。また、上記内層電極は、第２の外層電極側の側面に接続されているが、第１の外層電極側の側面には接続されていない。従って、内層電極と第１の外層電極側の側面との間には、空間が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９６２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の圧電発電装置では、圧電素子及び支持体を押圧により変形させて電力を取り出す駆動時に、支持体から圧電素子が剥がれることがあった。また、駆動時において、圧電素子を構成する圧電素子本体や電極に割れや欠けが生じ、圧電素子が破損することがあった。【０００６】
本発明の目的は、駆動時における圧電素子の剥がれや破損が生じ難い、圧電発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る圧電発電装置は、支持体と、前記支持体に貼り合わされた圧電素子とを備え、前記圧電素子が、対向し合う第１及び第２の主面と、該第１及び第２の主面を結んでおり、かつ対向し合う第１及び第２の側面を有する圧電体と、前記圧電体の内部に設けられており、前記第１の側面に引き出されている、第１の内層電極と、前記圧電体の内部において前記第１の内層電極と同じ高さ位置に設けられており、前記第２の側面に引き出されており、前記第１の内層電極の外周縁と対向している、第１のダミー電極と、前記圧電体の前記第１の主面上に設けられている、第１の外層電極と、前記圧電体の前記第２の主面上に設けられている、第２の外層電極と、を有する。【０００８】
本発明に係る圧電発電装置のある特定の局面では、前記圧電体が、複数の圧電体層が積層された積層型圧電体である。この場合には、より一層大きな電力を取り出すことができる。【０００９】
本発明に係る圧電発電装置の別の特定の局面では、前記圧電体が、前記圧電体の内部に設けられており、前記第２の側面に引き出されており、前記圧電体の厚み方向において前記第１の内層電極と対向している、第２の内層電極と、前記圧電体の内部において前記第２の内層電極と同じ高さ位置に設けられており、前記第１の側面に引き出されており、前記第２の内層電極の外周縁と対向している、第２のダミー電極と、をさらに有する。【００１０】
本発明に係る圧電発電装置の他の特定の局面では、前記圧電体が、複数の前記第１及び第２の内層電極と、複数の前記第１及び第２のダミー電極とを有し、前記第１及び前記第２の内層電極が、前記圧電体の厚み方向において、交互に配置されている。この場合には、より一層大きな電力を取り出すことができる。【００１１】
本発明に係る圧電発電装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極が対向している対向領域が複数配置されており、前記複数の対向領域のうち少なくとも２以上の対向領域が、平面視において、重なっていない。この場合には、製造時や駆動時における圧電素子の破損がより一層生じ難い。【００１２】
本発明に係る圧電発電装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電体が、前記第１及び前記第２の主面を結んでおり、かつ対向し合う第３及び第４の側面をさらに有し、前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極が、前記第３及び前記第４の側面に至っておらず、前記圧電体が、前記第３及び前記第４の側面のうち少なくとも一方と、前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極との間に設けられている、第３の内層電極をさらに有し、前記第３の内層電極が、前記第１の内層電極及び前記第１のダミー電極と電気的に絶縁されている。この場合には、より一層大きな電力を取り出すことができる。【００１３】
本発明に係る圧電発電装置の別の広い局面では、支持体と、前記支持体に貼り合わされた圧電素子とを備え、前記圧電素子が、対向し合う第１及び第２の主面と、該第１及び第２の主面を結んでいる第１〜第４の側面を有する圧電体と、前記圧電体の内部に設けられており、前記第１〜第４の側面のうち少なくとも１つの側面に引き出されており、一方の電位に接続されている、第１の内層電極と、前記圧電体の内部に設けられており、前記第１〜第４の側面のうち少なくとも１つの側面に引き出されており、他方の電位に接続されている、第２の内層電極と、前記圧電体の内部において前記第１の内層電極と同じ高さ位置に設けられており、前記第１〜第４の側面のうち少なくとも１つの側面に引き出されており、前記第１の内層電極の周囲の領域に設けられている、ダミー電極とを備え、平面視において、前記第２の内層電極と重ならない領域に、前記ダミー電極が配置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、駆動時における圧電素子の剥がれや破損が生じ難い、圧電発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置を示す模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態で用いられている支持体の斜視図及び支持体の脚部を取り出して示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態で用いられている支持体の模式的平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態で用いられている圧電素子の模式的平面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発電装置において、製造時に変形が生じなかった場合の模式的断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置を示す模式的断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第５の実施形態に係る圧電発電装置を示す模式的断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第６の実施形態に係る圧電発電装置を示す模式的断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第６の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第６の実施形態で用いられている圧電素子において、第２の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。
【図１４】図１４は、比較例の圧電発電装置を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、図面において、圧電発電装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることがある。
【００１７】
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。
【００１８】
（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を示す模式的断面図である。圧電発電装置１は、支持体２、接着剤層３及び圧電素子４を備える。なお、図１では、圧電素子４の積層構造を見やすくするために、圧電素子４の厚みが、支持体２の板状部２ａの厚みよりもかなり厚く図示されている。特に限定されるわけではないが、実際には、板状部２ａと、圧電素子４の厚みは、ほぼ同等とされている。
【００１９】
図２（ａ）に支持体を斜視図で示すように、支持体２は、平面形状が正方形の板状部２ａと、板状部２ａの下面から下方に突出された複数の脚部２ｂとを有する。図２（ｂ）に、１つの脚部２ｂを取り出して模式的に斜視図で示す。本実施形態では、脚部２ｂは、三角柱の形状を有している。もっとも、脚部の形状は、円柱、四角柱などの他の形状であってもよく、また円錐台や角錐台などの形状であってもよく、特に限定されるものではない。板状部２ａの平面形状についても、正方形や長方形のような矩形に限らず、円形や五角形以上の多角形等の任意の形状とすることができる。
【００２０】
後述するように、支持体２の板状部２ａが、発電時に、圧電素子４と共に屈曲変形する。従って、支持体２の板状部２ａは、金属板などの弾性板からなることが望ましい。このような金属板の材料としては、ステンレス、ＳＵＳなどの適宜の金属もしくは合金を挙げることができる。
【００２１】
脚部２ｂは、板状部２ａと一体に形成されているが、別部材の脚部２ｂが板状部２ａに接合されていてもよい。
【００２２】
図３は、支持体２の模式的平面図である。複数の脚部２ｂは、破線で示すように、正方形の平面形状を有する板状部２ａの各コーナー部に設けられている。従って、複数の脚部２ｂは、支持体２を平面視した場合、支持体２の外周縁に沿って、等間隔で配置されている。本発明においては、好ましくは、複数の脚部は支持体の外周縁に沿って等間隔で配置されていることが望ましい。それによって、発電時の変形した板状部２ａを、複数の脚部により、より確実に支持することができる。
【００２３】
図１に戻り、支持体２の上面２ａ１に、接着剤層３を介して、圧電素子４が貼り合わされている。接着剤層３の材料としては、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤などの適宜の絶縁性接着剤を用いることができる。また、接着剤層３として導電性接着剤を用い、支持体２を金属で構成することにより、圧電素子４の一方の電位に接続される電極を、支持体２に電気的に接続してもよい。
【００２４】
本実施形態において、圧電素子４は、圧電体としての積層型圧電体５を有する。積層型圧電体５は、支持体２と同じ平面形状を有している。
【００２５】
積層型圧電体５は、複数の圧電体層を有する。圧電体層の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上、２０μｍ以下とすることができる。圧電体層は、厚み方向において交互に逆方向に分極処理されている。
【００２６】
積層型圧電体５は、第１及び第２の主面５ａ，５ｂ、第１及び第２の側面５ｃ，５ｄ及び第３及び第４の側面を有する略直方体状の形状である。もっとも、積層型圧電体５の形状は、特に限定されず、円盤状などであってもよい。
【００２７】
第１及び第２の主面５ａ，５ｂは、対向し合っている。第１及び第２の側面５ｃ，５ｄは、第１及び第２の主面５ａ，５ｂを結んでいる。第１及び第２の側面５ｃ，５ｄは、対向し合っている。また、第３及び第４の側面も、第１及び第２の主面５ａ，５ｂを結んでおり、対向し合っている。なお、図１では、第３及び第４の側面を図示していない。
【００２８】
本実施形態においては、圧電体としての積層型圧電体５の第２の主面５ｂ側から、圧電素子４が、接着剤層３により支持体２に貼り合わされている。
【００２９】
本実施形態において、積層型圧電体５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。
【００３０】
積層型圧電体５は、例えば、以下のようにして製造される。まず、複数枚のグリーンシートを用意する。しかる後、複数枚のグリーンシートに電極ペーストを印刷する。印刷後、複数枚のグリーンシートを積層した状態で圧着することにより積層体を作製する。次に、作製した積層体を焼成する。それによって、積層型圧電体５を得ることができる。
【００３１】
積層型圧電体５の第１及び第２の主面５ａ，５ｂには、それぞれ、第１及び第２の外層電極６，７がそれぞれ設けられている。第２の側面５ｄには、第１及び第２の外層電極６，７を接続している第１の電極８が設けられている。一方、積層型圧電体５の外表面において、第１の主面５ａから第１の側面５ｃを経て第２の主面５ｂに至るように、第２の電極９が設けられている。第１及び第２の電極８，９は、それぞれ異なる電位に接続されている。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施形態で用いられている圧電素子の模式的平面図である。なお、図４においては、上述したように図１で図示されていない、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆについても図示されている。
【００３３】
図４に示すように、第１の外層電極６は、矩形形状を有している。第１の外層電極６は、第２の側面５ｄに引き出されており、図１の第１の電極８に電気的に接続されている。第１の外層電極６の外周縁とギャップを隔てて対向するように、第２の電極９が設けられている。なお、図１の第２の外層電極７は、第１の外層電極６と同じ形状を有している。
【００３４】
図１に戻り、積層型圧電体５の内部には、第１の内層電極１０が設けられている。第１の内層電極１０は、第１の側面５ｃに引き出されており、第２の電極９に電気的に接続されている。
【００３５】
また、積層型圧電体５の内部において、第１の内層電極１０と同じ高さ位置に、第１のダミー電極１１が設けられている。第１のダミー電極１１は、第２の側面５ｄに引き出されている。また、第１のダミー電極１１は、第１の内層電極１０の外周縁とギャップを隔てて対向するように配置されている。上記ギャップが、対向領域１０ａである。
【００３６】
なお、本実施形態において、第１のダミー電極１１の厚みは、第１の内層電極１０と同じ厚みである。もっとも、本発明において、第１のダミー電極１１の厚みは、第１の内層電極１０と同じ厚みでなくともよい。第１の内層電極１０に対する第１のダミー電極１１の電極厚みの比（第１のダミー電極／第１の内層電極）は、例えば、０．５以上、２．０以下の範囲内とすることができる。また、第１のダミー電極１１の長さは、対向領域１０ａより短い。もっとも、本発明において、第１のダミー電極１１の長さは、短絡が生じない限りにおいて対向領域１０ａより長くてもよい。
【００３７】
図５は、本発明の第１の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。図５に示すように、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１は、矩形形状を有している。第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１は、それぞれ、第３の側面５ｅから第４の側面５ｆに至るように設けられている。
【００３８】
次に、圧電発電装置１による発電動作を説明する。発電に際しては、圧電発電装置１において、積層型圧電体５の下方から上方に向けて外力を繰り返し加える。圧電素子４の下方から外力が加わると、支持体２の板状部２ａと、圧電素子４とが、これらの中央部が上方に突出するように、支持体２及び圧電素子４が屈曲変形する。この変形に伴って、圧電素子４の各圧電体層に電荷が生じる。そして、生じた電荷による電力が、第１及び第２の電極８，９にそれぞれ接続された端子やリード線から取り出される。なお、発電に際しては、圧電発電装置１において、積層型圧電体５の上方から下方に向けて外力を繰り返し加えることにより、発電動作を行ってもよい。
【００３９】
圧電発電装置１では、第２の側面５ｄに至るように第１のダミー電極１１が設けられているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損が生じ難い。このことについては、図１、図６及び図１４を参照して説明することができる。
【００４０】
図１４は、比較例の圧電発電装置を示す模式的断面図である。図１４に示すように、圧電発電装置１０１においては、第１のダミー電極が設けられていない。従って、上述した積層型圧電体５の製造時において、複数枚のグリーンシートを積層した状態で圧着する際に、第１の内層電極１０の厚み分だけ、電極が設けられていない第２の側面５ｄ近傍が変形しやすくなる。そのため、図１４に示すように、第２の側面５ｄ近傍に変形による隙間（浮き）が生じ、圧電素子４が駆動するにつれ、圧電素子４が接着剤層３から剥がれやすくなる。それによって、圧電素子４が破損することがある。また、第２の側面５ｄ近傍が変形しやすいので、第２の側面５ｄに形成されている第１の電極８の破損が生じることがある。従って、比較例の圧電発電装置１０１では、駆動時において圧電素子４の破損が生じることがあった。
【００４１】
これに対して、本実施形態の圧電発電装置１では、第２の側面５ｄに至るように第１のダミー電極１１が設けられているので、製造時において複数枚のグリーンシートを積層した状態で圧着する際に、第２の側面５ｄ近傍における余分な変形が生じ難い。もっとも、第１の内層電極１０と第１のダミー電極１１との対向領域１０ａにおいては電極が設けられていないので、図１に示すように圧電素子４と接着剤層３との界面において、変形による若干の浮きが生じることがある。このことは、製造時に変形が生じなかった場合の図６に示す模式的断面図との比較から明らかである。しかしながら、この浮き部分は、図１に示すように両持ちで支持されているので、加わる応力は比較例のように片持ちで支持されている場合の１／１６となる。なお、このことは以下のように説明することができる。
【００４２】
比較例のように隙間がある場合の積層型圧電体５の変形量は、片持ち梁における変位δと等しく、第１の内層電極１０の厚みを上限とし、梁のたわみの式からδ＝（ＷＬ３）／（３ＥＩ）となる。一方、本実施形態のように、第１のダミー電極１１がある場合、積層型圧電体５の変形量は、第１の内層電極１０の厚みを上限とし、両端（両持ち）支持における変位δ’と等しく、δ’＝（ＷＬ３）／（４８ＥＩ）となる。このように、δ’はδの１／１６になることから、本実施形態の変形が十分に抑えられていることがわかる。
【００４３】
従って、圧電発電装置１では、第２の側面５ｄ近傍の変形が抑制されるので、圧電素子４の剥離が生じ難い。また、第２の側面５ｄ近傍における余分な変形が生じ難いので、第２の側面５ｄに形成されている第１の電極８の破損も生じ難い。よって、圧電発電装置１では、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損が生じ難い。
【００４４】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。図７に示すように、第２の実施形態では、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１が、それぞれ、第３の側面５ｅから第４の側面５ｆに至るように設けられていない。第２の実施形態の圧電発電装置では、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆと、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１との間に第３の内層電極２３，２４がさらに設けられている。第３の内層電極２３，２４の厚みは、第１の内層電極１０と同じ厚みであることが好ましいが、厚みが異なっていてもよい。
【００４５】
第３の内層電極２３は、第２及び第３の側面５ｄ，５ｅに引き出されている。第３の内層電極２４は、第２及び第４の側面５ｄ，５ｆに引き出されている。また、第３の内層電極２３，２４は、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１と同じ高さ位置に設けられており、電気的に絶縁されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
第２の実施形態においても、第２の側面５ｄに至るように第１のダミー電極１１が設けられているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損が生じ難い。
【００４７】
また、第２の実施形態の圧電発電装置では、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１が、それぞれ、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆにまでは引き出されておらず、電極の面積が小さいので、より一層大きな電力を取り出すことができる。
【００４８】
さらに、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆと、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１との間に、第３の内層電極２３，２４が設けられているので、第１の内層電極１０と異なる電位に接続されている第１及び第２の外層電極６，７との意図しない導通をより一層確実に防止することができる。この点については、以下のようにして説明することができる。
【００４９】
第１及び第２の外層電極６，７は、通常、スパッタリングなどにより製造される。そのため、第１及び第２の主面５ａ，５ｂに形成した第１及び第２の外層電極６，７が、第３の側面５ｅ及び第４の側面５ｆまで周り込むことがある。しかしながら、本実施形態では、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆと、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１との間に、電気的に絶縁されている第３の内層電極２３，２４が設けられている。そのため、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆまで第１及び第２の外層電極６，７が周り込んだとしても、第３の内層電極２３，２４と導通するにすぎず、第１の内層電極１０との導通が生じ難い。従って、第２の実施形態の圧電発電装置では、第１の内層電極１０と第１及び第２の外層電極６，７が電気的に導通して同電位になることで発電電荷がリークすることを、より一層確実に抑制することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。図８に示すように、第３の実施形態の圧電発電装置では、第３及び第４の側面５ｅ，５ｆと、第１の内層電極１０及び第１のダミー電極１１との間に第３のダミー電極２５，２６がさらに設けられている。第３のダミー電極２５，２６の厚みは、第３の内層電極２３，２４と同じ厚みであることが好ましいが、厚みが異なっていてもよい。
【００５１】
第３のダミー電極２５は、第１及び第３の側面５ｃ，５ｅに引き出されている。第３のダミー電極２５は、第３の内層電極２３と同じ高さ位置に設けられており、第３の内層電極２３の外周縁と対向している。また、第３のダミー電極２６は、第１及び第４の側面５ｃ，５ｆに引き出されている。第３のダミー電極２６は、第３の内層電極２４と同じ高さ位置に設けられており、第３の内層電極２４の外周縁と対向している。その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【００５２】
第３の実施形態においても、第２の側面５ｄに至るように第１のダミー電極１１が設けられているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損が生じ難い。
【００５３】
また、第３の実施形態においては、第３の内層電極２３，２４と同じ高さ位置において、第３の内層電極２３，２４の外周縁と対向するように第３のダミー電極２５，２６が設けられているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損がより一層生じ難い。
【００５４】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発電装置を示す模式的断面図である。図９に示すように、圧電発電装置２１においては、積層型圧電体５の内部に、複数の第１の内層電極１２〜１４と、複数の第２の内層電極１５，１６とが設けられている。第１の内層電極１２〜１４及び第２の内層電極１５，１６は、積層型圧電体５の厚み方向、すなわち圧電体層の積層方向において対向しており、交互に配置されている。第１の内層電極１２〜１４は、第１の側面５ｃに引き出されており、第２の電極９に電気的に接続されている。第２の内層電極１５，１６は、第２の側面５ｄに引き出されており、第１の電極８に電気的に接続されている。
【００５５】
また、積層型圧電体５の内部において、複数の第１の内層電極１２〜１４と同じ高さ位置に、それぞれ、複数の第１のダミー電極１７〜１９が設けられている。第１のダミー電極１７〜１９は、第２の側面５ｄに引き出されている。第１のダミー電極１７〜１９の外周縁は、それぞれ、ギャップを隔てて、第１の内層電極１２〜１４と対向している。
【００５６】
なお、本実施形態において、第１のダミー電極１７〜１９の厚みは、第１の内層電極１２〜１４と同じ厚みである。もっとも、本発明において、第１のダミー電極１７〜１９の厚みは、第１の内層電極１２〜１４と同じ厚みでなくともよい。第１の内層電極１２〜１４に対する第１のダミー電極１７〜１９の電極厚みの比（第１のダミー電極／第１の内層電極）は、例えば、０．５以上、２．０以下の範囲内とすることができる。
【００５７】
また、複数の第２の内層電極１５，１６と同じ高さ位置に、それぞれ、複数の第２のダミー電極２０，２２が設けられている。第２のダミー電極２０，２２は、第１の側面５ｃに引き出されている。第２のダミー電極２０，２２の外周縁は、それぞれ、ギャップを隔てて、第２の内層電極１５，１６と対向している。なお、第１のダミー電極１７〜１９及び第２のダミー電極２０，２２は、積層型圧電体５の厚み方向、すなわち圧電体層の積層方向において交互に配置されている。
【００５８】
本実施形態において、第２のダミー電極２０，２２の厚みは、第２の内層電極１５，１６と同じ厚みである。もっとも、本発明において、第２のダミー電極２０，２２の厚みは、第２の内層電極１５，１６と同じ厚みでなくともよい。第２の内層電極１５，１６に対する第２のダミー電極２０，２２の電極厚みの比（第２のダミー電極／第２の内層電極）は、例えば、０．５以上、２．０以下の範囲内とすることができる。
【００５９】
また、第１及び第２の内層電極１２〜１６は、圧電発電装置１の第１の内層電極１０と同じ平面形状を有している。すなわち、第１及び第２の内層電極１２〜１６の平面形状は矩形であり、図５に示す第３の側面５ｅから第４の側面５ｆに至るように設けられている。
【００６０】
同様に、第１のダミー電極１７〜１９及び第２のダミー電極２０，２２は、圧電発電装置１の第１のダミー電極１１と同じ平面形状を有している。すなわち、第１のダミー電極１７〜１９及び第２のダミー電極２０，２２の平面形状は矩形であり、図５に示す第３の側面５ｅから第４の側面５ｆに至るように設けられている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００６１】
圧電発電装置２１においても、第１及び第２の側面５ｃ，５ｄに至るように第１のダミー電極１７〜１９及び第２のダミー電極２０，２２が設けられているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損が生じ難い。
【００６２】
（第５の実施形態）
第４の実施形態では、第１の内層電極１２〜１４及び第１のダミー電極１７〜１９のギャップ、すなわち対向領域が平面視において重なるように設けられていた。また、第２の内層電極１５，１６及び第２のダミー電極２０，２２の対向領域が平面視において重なるように設けられていた。
【００６３】
これに対して、第５の実施形態では、図１０に示す圧電発電装置３１のように、第１の内層電極１２〜１４及び第１のダミー電極１７〜１９の対向領域が、いずれも平面視において重なっていない。また、第２の内層電極１５，１６及び第２のダミー電極２０，２２の対向領域が平面視において重なっていない。その他の点は、第４の実施形態と同様である。
【００６４】
圧電発電装置３１においても、第１及び第２の側面５ｃ，５ｄに引き出されるように第１のダミー電極１７〜１９及び第２のダミー電極２０，２２が設けられているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損が生じ難い。さらに、圧電発電装置３１では、複数の対向領域がいずれも平面視において重なっておらず、厚みの薄い部分が少なくなっているので、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損がより一層生じ難い。
【００６５】
このように本発明においては、複数の対向領域のうち少なくとも２以上の対向領域が、平面視において、重なっていなくてもよい。その場合、駆動時における圧電素子４の剥がれや破損がより一層生じ難い。
【００６６】
（第６の実施形態）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る圧電発電装置を示す模式的断面図である。図１１に示すように、圧電発電装置４１は、圧電発電装置１と同様の支持体２及び接着剤層３と、圧電素子４２とを備える。また、圧電素子４２は、圧電発電装置１と同様の積層型圧電体５を有する。
【００６７】
圧電素子４２では、積層型圧電体５の第１及び第２の主面５ａ，５ｂに第１及び第２の外層電極４３，４４がそれぞれ設けられている。また、積層型圧電体５の内部には、複数の第１の内層電極４５〜４７と、複数の第２の内層電極４８，４９とが設けられている。第１の内層電極４５〜４７及び第２の内層電極４８，４９は、積層型圧電体５の厚み方向、すなわち圧電体層の積層方向において対向しており、交互に配置されている。
【００６８】
図１２は、本発明の第６の実施形態で用いられている圧電素子において、第１の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。図１２に示すように、第１の内層電極４５は略矩形形状を有している。第１の内層電極４５は、第２及び第３の側面５ｄ，５ｅに至るように設けられている。また、第１の内層電極４５は、第１の側面５ｃの一部に至るように設けられている。なお、第１の内層電極４５は、第４の側面５ｆには至っていない。
【００６９】
そして、第１の側面５ｃに第１の内層電極４５と電気的に接続される接続電極５０が設けられている。この接続電極５０は、第１の側面５ｃにおいて、図１１の第１の主面５ａから第２の主面５ｂに至るように上下方向に延ばされている。
【００７０】
また、第１の内層電極４５が設けられていない領域に、第１のダミー電極５２が設けられている。第１のダミー電極５２は、第１の側面５ｃに至るように設けられている。第１のダミー電極５２は、平面視において、第２の内層電極４８，４９と重ならない位置に配置されている。なお、第１のダミー電極５２は、第１の内層電極４５と同じ高さ位置に設けられている。また、本実施形態において、第１のダミー電極５２の厚みは、第１の内層電極４５と同じ厚みである。もっとも、本発明において、第１のダミー電極５２の厚みは、第１の内層電極４５と同じ厚みでなくともよい。
【００７１】
第１の内層電極４６，４７は、第１の内層電極４５と同じ平面形状を有している。第１の内層電極４６，４７と同一の平面上においても、第１のダミー電極５２と同じ形状のダミー電極が同じ位置に設けられている。
【００７２】
図１３は、本発明の第６の実施形態で用いられている圧電素子において、第２の内層電極が設けられている平面を示す模式的透視図である。図１３に示すように、第２の内層電極４８は略矩形形状を有している。第２の内層電極４８は、第２及び第４の側面５ｄ，５ｆに至るように設けられている。また、第２の内層電極４８は、第１の側面５ｃの一部に至るように設けられている。なお、第２の内層電極４８は、第３の側面５ｅには至っていない。
【００７３】
そして、第１の側面５ｃに第２の内層電極４８と電気的に接続される接続電極５１が設けられている。この接続電極５１は、第１の側面５ｃにおいて、図１１の第１の主面５ａから第２の主面５ｂに至るように上下方向に延ばされている。
【００７４】
図１３に戻り、また、第２の内層電極４８が設けられていない領域に、第２のダミー電極５３が設けられている。第２のダミー電極５３は、第１の側面５ｃに至るように設けられている。第２のダミー電極５３は、平面視において、第１の内層電極４５〜４７と重ならない位置に配置されている。なお、第２のダミー電極５３は、第２の内層電極４８と同じ高さ位置に設けられている。また、本実施形態において、第２のダミー電極５３の厚みは、第２の内層電極４８と同じ厚みである。もっとも、本発明において、第２のダミー電極５３の厚みは、第２の内層電極４８と同じ厚みでなくともよい。
【００７５】
また、第１及び第２の外層電極４３，４４及び第２の内層電極４９は、第２の内層電極４８と同じ平面形状を有している。第２の内層電極４９と同一の平面上においても、第２のダミー電極５３と同じ形状のダミー電極が同じ位置に設けられている。
【００７６】
また、図１２及び図１３に示すように、接続電極５０は、接続電極５１と、第１の側面５ｃにおいて、横方向に隔てられて設けられている。なお、接続電極５０と接続電極５１は、異なる電位に接続されている。
【００７７】
圧電発電装置４１においては、平面視において、第１及び第２の内層電極４５〜４９と重ならない領域に第１及び第２のダミー電極５２，５３などの第１及び第２のダミー電極が設けられている。そのため、厚みが薄くなっている部分が少なく、製造時において、余分な変形が生じ難い。よって、上述した浮きが生じ難い。従って、圧電発電装置４１においても、圧電素子４２の剥離が生じ難い。また、余分な変形が生じる箇所が少ないので、圧電素子４２の破損も生じ難い。よって、圧電発電装置４１のように、第１及び第２のダミー電極を配置した場合においても、本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１，２１，３１，４１…圧電発電装置
２…支持体
２ａ…板状部
２ａ１…上面
２ｂ…脚部
３…接着剤層
４，４２…圧電素子
５…積層型圧電体
５ａ，５ｂ…第１，第２の主面
５ｃ〜５ｆ…第１〜第４の側面
６，４３…第１の外層電極
７，４４…第２の外層電極
８，９…第１，第２の電極
１０，１２〜１４，４５〜４７…第１の内層電極
１０ａ…対向領域
１１…第１のダミー電極
１５，１６，４８，４９…第２の内層電極
１７〜１９，５２…第１のダミー電極
２０，２２，５３…第２のダミー電極
２３，２４…第３の内層電極
２５，２６…第３のダミー電極
５０，５１…接続電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018061496.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2018061496.tif 000009
【図８】
2018061496.tif 000010
【図９】
2018061496.tif 000011
【図１０】
2018061496.tif 000012
【図１１】
2018061496.tif 000013
【図１２】
2018061496.tif 000014
【図１３】
2018061496.tif 000015
【図１４】
2018061496.tif 000016
【国際調査報告】
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2018061496.tif 000018
2018061496.tif 000019
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