(57)【要約】  圧電板にクラックが生じ難く、高い耐久性を有する圧電発電装置を提供する。  圧電発電装置１は、支持体１０と、圧電素子２０と、バイアス圧縮応力付与部材３０とを備えている。圧電素子２０は、支持体１０の上に配置されている。圧電素子２０は、厚み方向に分極されている圧電板２１と、圧電板２１の表面に設けられた第１及び第２の電極２２，２３とを有する。バイアス圧縮応力付与部材３０は、圧電素子２０の上側において支持体１０により支持されている。バイアス圧縮応力付与部材３０は、外部から加わる応力の変化により圧電板２１における圧縮応力の大きさが変化するように、圧電素子２０に対して圧電板２１の厚み方向のバイアス圧縮応力を付与している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体の上に配置され、厚み方向に分極されている圧電板と、前記圧電板の表面に設けられた第１及び第２の電極とを有する圧電素子と、
前記圧電素子の上側において前記支持体により支持されており、外部から加わる応力の変化により前記圧電板における圧縮応力の大きさが変化するように、前記圧電素子に対して前記圧電板の厚み方向のバイアス圧縮応力を付与するバイアス圧縮応力付与部材とを備える、圧電発電装置。
【請求項２】
前記支持体は、弾性体により構成されている、請求項１に記載の圧電発電装置。
【請求項３】
前記バイアス圧縮応力付与部材は、バネにより構成されている、請求項１または２に記載の圧電発電装置。
【請求項４】
前記バイアス圧縮応力付与部材は板バネにより構成されており、前記板バネの面方向に沿った第１の方向における前記板バネの両端部が前記支持体により支持されている、請求項３に記載の圧電発電装置。
【請求項５】
前記板バネの面方向に沿った第２の方向における前記板バネの両端部が前記支持体によりさらに支持されている、請求項４に記載の圧電発電装置。
【請求項６】
前記支持体は、弾性体により構成されており、前記圧電素子を支持する支持部と、前記支持部の第２の方向に沿った両端部のそれぞれから前記圧電素子とは反対側に延びており、前記圧電発電装置が取り付けられる被取り付け部材に固定される脚部とを有している、請求項４に記載の圧電発電装置。
【請求項７】
前記第２の方向は、前記第１の方向に対して垂直である、請求項５または６に記載の圧電発電装置。
【請求項８】
対向する第１及び第２の主面を有し、前記第１の主面にのみ前記圧電素子が貼り付けられた弾性板を有するユニモルフ型の圧電振動子を備え、
前記支持体は、前記圧電振動子の中央部が前記支持体から隔離されるように、前記圧電振動子の周縁部の前記弾性板側を支持している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電発電装置。
【請求項９】
前記バイアス圧縮応力付与部材は、前記圧電振動子の前記支持体により支持されている部分よりも中央寄りの部分に対して前記バイアス圧縮応力を付与している、請求項８に記載の圧電発電装置。
【請求項１０】
前記圧電板の平面形状は円形である、請求項８または９に記載の圧電発電装置。
【請求項１１】
前記弾性板の平面形状は円形である、請求項１０に記載の圧電発電装置。
【請求項１２】
前記支持体と前記圧電素子との間と、前記圧電素子と前記バイアス圧縮応力付与部材との間との少なくとも一方に配置されている緩衝材をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の圧電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発電装置に関し、詳細には、例えば自動車や自転車のタイヤなどに取り付けられ、加速度や歪みが加わることにより振動し、圧電効果により発電する圧電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度や歪みなどが加わることにより振動し、圧電効果により発電する圧電発電装置が知られている。これらの圧電発電装置を電源として用いた場合、バッテリーなどの他の電源を必要としない。従って、振動や歪みが加わる用途に用いられる様々なセンサの電源などとして、上記圧電発電装置は好適に用いられている。【０００３】
上記圧電発電装置の一例が、下記の特許文献１に開示されている。図９は、特許文献１に記載の圧電発電装置を示す斜視図である。図９に示すように、圧電発電装置１００は、圧電変換振動子１０１を有する。圧電変換振動子１０１は、金属板１０２と、金属板１０２の両主面に貼付された圧電板１０３，１０４とを有する。圧電変換振動子１０１の基端部は、静止板１０５に固定されている。圧電変換振動子１０１の先端部には、重り１０６が取り付けられている。【０００４】
上記の特許文献１に記載された圧電発電装置１００では、圧電発電装置１００に加速度や歪みなどが加わることにより圧電変換振動子１０１が振動し、圧電効果により発電が行われる。このため、圧電変換振動子１０１が振動すると、各圧電板１０３，１０４に圧縮応力と引張応力とが交互に加わることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７４４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、圧電板は、一般的に、圧縮応力に比べて引張応力に対する剛性が低いという特徴を有している。このため、圧電板１０３，１０４に引張応力が加わる圧電発電装置１００では、圧電板１０３，１０４にクラックが発生しやすいという問題があった。従って、使用しているうちに圧電板１０３，１０４が破壊されやすいので、圧電発電装置１００の耐久性が低かった。【０００７】
本発明の目的は、圧電板にクラックが生じ難く、高い耐久性を有する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】
【０００８】
本発明に係る圧電発電装置は、支持体と、圧電素子と、バイアス圧縮応力付与部材とを備えている。圧電素子は、支持体の上に配置されている。圧電素子は、厚み方向に分極されている圧電板と、圧電板の表面に設けられた第１及び第２の電極とを有する。バイアス圧縮応力付与部材は、圧電素子の上側において支持体により支持されている。バイアス圧縮応力付与部材は、外部から加わる応力の変化により圧電板における圧縮応力の大きさが変化するように、圧電素子に対して圧電板の厚み方向のバイアス圧縮応力を付与している。【０００９】
本発明のある特定の局面では、支持体は、弾性体により構成されている。この構成では、外部から応力が加わることにより支持体が弾性変形することによってバイアス圧縮応力付与部材が圧電素子に付与するバイアス圧縮応力の大きさが変化する。このため、外部応力の変化が圧電素子に対して効率的に伝達される。従って、発電効率を高めることができる。【００１０】
本発明の他の特定の局面では、バイアス圧縮応力付与部材は、バネにより構成されている。【００１１】
本発明の別の特定の局面では、バイアス圧縮応力付与部材は板バネにより構成されており、板バネの面方向に沿った第１の方向における板バネの両端部が支持体により支持されている。この構成は、外部応力の大きさが第１の方向のみにおいて変化する場合に特に有効である。【００１２】
本発明のさらに他の特定の局面では、板バネの面方向に沿った第２の方向における板バネの両端部が支持体によりさらに支持されている。この構成は、外部応力の大きさが第１及び第２の方向の両方において変化する場合に特に有効である。【００１３】
本発明のさらに別の特定の局面では、支持体は、弾性体により構成されており、圧電素子を支持する支持部と、支持部の第２の方向に沿った両端部のそれぞれから圧電素子とは反対側に延びており、圧電発電装置が取り付けられる被取り付け部材に固定される脚部とを有している。この構成によれば、脚部の弾性変形により第２の方向における被取り付け部材の変形が吸収される。このため、第１の方向における被取り付け部材の変形のみが基底部１１に伝達されることとなる。従って、圧電板の圧縮応力変動の異方性を大きくすることができる。【００１４】
本発明のまた他の特定の局面では、第２の方向は、第１の方向に対して垂直である。【００１５】
本発明のまた別の特定の局面では、対向する第１及び第２の主面を有し、第１の主面にのみ圧電素子が貼り付けられた弾性板を有するユニモルフ型の圧電振動子を備え、支持体は、圧電振動子の中央部が支持体から隔離されるように、圧電振動子の周縁部の弾性板側を支持している。この構成によれば、圧電板に付与される圧縮応力の大きさをより大きく変化させることができる。従って、発電効率を高めることができる。【００１６】
本発明のさらにまた他の特定の局面では、バイアス圧縮応力付与部材は、圧電振動子の支持体により支持されている部分よりも中央寄りの部分に対してバイアス圧縮応力を付与している。【００１７】
本発明のさらにまた他の特定の局面では、圧電板の平面形状は円形である。この構成によれば、圧電素子の振動効率を高めることができるため、高い発電効率を得ることができる。【００１８】
本発明のさらにまた別の特定の局面では、弾性板の平面形状は円形である。この構成によれば、圧電素子の振動効率をより高めることができるため、より高い発電効率を得ることができる。【００１９】
本発明のまたさらに他の特定の局面では、圧電発電装置は、支持体と圧電素子との間と、圧電素子とバイアス圧縮応力付与部材との間との少なくとも一方に配置されている緩衝材をさらに備えている。この構成によれば、圧電素子に大きな応力が加わることが抑制されるため、圧電素子が損傷することが抑制される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る圧電発電装置によれば、外部から加わる応力の変化により圧電板における圧縮応力の大きさが変化するように、バイアス圧縮応力付与部材によって圧電板の厚み方向のバイアス圧縮応力が圧電素子に対して付与されているため、圧電板に引張応力が生じることが抑制され、よって、圧電板にクラックが生じ難く、高い耐久性を有する圧電発電装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る圧電発電装置の斜め側方から視たときの略図的斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す切り出し線ＩＩ−ＩＩで切り出された圧電発電装置の略図的断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る圧電発電装置の斜め側方から視たときの略図的斜視図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る圧電発電装置の略図的側面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る圧電発電装置の斜め側方から視たときの略図的斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す切り出し線ＶＩ−ＶＩで切り出された圧電発電装置の略図的断面図である。
【図７】図７は、第４の実施形態に係る圧電発電装置の断面図である。
【図８】図８は、第４の実施形態における圧電素子の斜視図である。
【図９】図９は、特許文献１に記載の圧電発電装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（第１の実施形態）
本実施形態では、圧電発電装置に加わる外部応力の大きさが所定の一方向（図１における長さ方向Ｙ）のみにおいて変化する場合に好適に使用される圧電発電装置の例について説明する。具体的には、本実施形態の圧電発電装置は、例えば、後述する基底部１１のＺ１側の面がタイヤの内面に取り付けられ、タイヤの空気圧検出センサの電源などとして用いられる。
【００２４】
図１は、第１の実施形態に係る圧電発電装置の斜め側方から視たときの略図的斜視図である。図２は、図１に示す切り出し線ＩＩ−ＩＩで切り出された圧電発電装置の略図的断面図である。図１及び図２に示すように、圧電発電装置１は、支持体１０と、圧電素子２０と、バイアス圧縮応力付与部材としての板バネ３０と、第１及び第２の緩衝材４１，４２とを備えている。
【００２５】
圧電素子２０は、圧電板２１を有している。圧電板２１は、圧電効果を生じさせるものである限り特に限定されない。圧電板２１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックからなるものであってもよい。
【００２６】
圧電板２１は、厚み方向Ｚに分極されている。図２に示すように、圧電板２１の第１及び第２の主面２１ａ、２１ｂの上には、第１及び第２の電極２２，２３が設けられている。図１に示すように、第１及び第２の電極２２，２３には、第１及び第２の端子電極２４，２５が接続されている。圧電板２１により発生した電力は、この第１及び第２の端子電極２４，２５から取り出される。
【００２７】
第１及び第２の電極２２，２３並びに第１及び第２の端子電極２４，２５は、例えばＡｇやＣｕなどの適宜の導電材料により形成することができる。例えば、第１及び第２の電極２２，２３並びに第１及び第２の端子電極２４，２５は、Ａｇペーストなどの導電性金属ペーストの塗布・焼き付けにより形成することができる。
【００２８】
圧電素子２０と板バネ３０とは、支持体１０により支持されている。本実施形態では、支持体１０は、高靱性高剛性セラミック、プラスチックや金属などの弾性部材により一体に形成されている。なお、支持体１０を高靱性高剛性セラミックにより形成し、第１及び第２の電極２２，２３を導電性金属ペーストにより形成する場合は、支持体１０の焼成と、導電性ペーストの焼き付けとを同時に行うことが好ましい。
【００２９】
支持体１０は、支持部としての基底部１１と、第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂとを備えている。基底部１１は圧電素子２０の厚み方向ＺのＺ１側に配置されている。圧電素子２０は、この基底部１１により支持されている。また、基底部１１は、圧電発電装置１の取り付け部としての機能を兼ね備えている。すなわち、図２に示すように、圧電発電装置１は、この基底部１１のＺ１側の面がタイヤなどの被取り付け部材９に固定されることによって被取り付け部材９に取り付けられる。
【００３０】
第１の爪部１２ａは、基底部１１の長手方向ＹのＹ１側の端部に接続されている。一方、第２の爪部１２ｂは、基底部１１の長手方向ＹのＹ２側の端部に接続されている。第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、基底部１１から厚み方向ＺのＺ２側に向かって伸びている。すなわち、第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、厚み方向Ｚにおいて、基底部１１から圧電素子２０側に向かって伸びている。
【００３１】
第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、接続部１４ａ、１４ｂと、係止部１３ａ、１３ｂとを備えている。係止部１３ａ、１３ｂは、接続部１４ａ、１４ｂによって基底部１１に接続されている。係止部１３ａ、１３ｂには、Ｚ１側に向かって突出する突出部１５ａ、１５ｂが設けられている。この突出部１５ａ、１５ｂによって板バネ３０の第１の方向としての長さ方向Ｙに沿った両端部３０ａ、３０ｂのＺ２側が支持されている。
【００３２】
図２に示すように、板バネ３０は、圧電素子２０の上側Ｚ２において支持体１０により支持されている。板バネ３０は、圧電素子側に凸状となるように弓形状に形成されている。この板バネ３０により、圧電板２１に対して圧電板２１の厚み方向Ｚの支持体側Ｚ１への応力（バイアス圧縮応力）が付与されている。これにより、圧電発電装置１に応力が付与されていない状態において圧電板２１に圧縮応力が加わった状態となっている。
【００３３】
詳細には、バイアス圧縮応力付与部材としての板バネ３０は、後述のように、圧電発電装置１に対して外部から加わる応力の変化により圧電板２１における圧縮応力の大きさが変化するように、圧電素子２０に対して圧電板２１の厚み方向Ｚのバイアス圧縮応力を付与している。
【００３４】
なお、板バネ３０は、例えば、表面に金属膜が形成された強靱性高剛性セラミックや、リン青銅、ＳＵＳ（Stainless Used Steel）などの金属により形成することができる。
【００３５】
本実施形態では、支持体１０と圧電素子２０との間に第１の緩衝材４１が配置されていると共に、圧電素子２０と板バネ３０との間に第２の緩衝材４２が配置されている。第１及び第２の緩衝材４１，４２は、例えば、ＰＥＴシート、テフロン（登録商標）シート、シリコンゴムシート、ポリイミドシートなどにより構成される。
【００３６】
次に、圧電発電装置１における発電態様について説明する。上述の通り、圧電発電装置１に応力が付与されていない状態では、板バネ３０により圧電素子２０に対して圧電板２１の厚み方向Ｚのバイアス圧縮応力が付与されている。圧電発電装置１に対して外部応力が加わることにより図２に示す被取り付け部材９が変形するなどして支持体１０の基底部１１が変形すると、板バネ３０の付勢力が変化し、圧電板２１における圧縮応力の大きさが変化する。
【００３７】
具体的には、基底部１１の長さ方向Ｙにおける両端部が中央部に対して相対的にＺ２側に変位する変形が生じた場合、基底部１１の変形に伴って第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂがＺ２側に相対的に変位する。このため、板バネ３０の両端部３０ａ、３０ｂもＺ２側に相対的に変位し、よって、板バネ３０の付勢力が小さくなる。その結果、圧電板２１における圧縮応力が小さくなる。
【００３８】
なお、圧電素子２０は板バネ３０と支持体１０とによって挟持されているため、板バネ３０の付勢力がゼロとなった場合であっても、圧電板２１には、引張応力が実質的に加わらない。
【００３９】
一方、基底部１１の長さ方向Ｙにおける両端部が中央部に対して相対的にＺ１側に変位する変形が生じた場合は、基底部１１の変形に伴って第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂがＺ１側に相対的に変位する。このため、板バネ３０の両端部３０ａ、３０ｂもＺ１側に相対的に変位し、よって、板バネ３０の付勢力が大きくなる。その結果、圧電板２１における圧縮応力が大きくなる。
【００４０】
このように板バネ３０の付勢力の変化に伴って圧電板２１における圧縮応力の大きさが変化する。よって、圧電効果により電力が発生する。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、板バネ３０によって圧電板２１に対してバイアス圧縮応力が付与されているため、引張応力に対して弱い圧電板２１に、引張応力が加わることが抑制されている。従って、圧電板２１にクラックが生じることを効果的に抑制できる。その結果、高い耐久性を実現することができる。より高い耐久性を実現する観点からは、板バネ３０によって圧電板２１に常に応力が付与されるように板バネ３０を支持体１０に取り付けることが好ましい。
【００４２】
本実施形態では、支持体１０が弾性体により構成されている。よって、被取り付け部材９の振動や変形が支持体１０を介して効率的に圧電素子２０に伝えられるため、圧電板２１に付与される圧縮応力の大きさをより大きく変化させることができる。従って、発電効率を高めることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、支持体１０と圧電素子２０との間と、圧電素子２０と板バネ３０との間とのそれぞれに緩衝材４１，４２が配置されている。このため、圧電素子２０に大きな応力が加わることが抑制されるため、圧電素子２０が損傷することが効果的に抑制される。
【００４４】
なお、本実施形態では、第１の電極２２が第１の主面２１ａに設けられ、第２の電極２３が第２の主面２１ｂに設けられている例について説明した。但し、本発明において、第１及び第２の電極２２，２３の配置は、圧電板２１の電力の取り出しが可能な位置であれば特に限定されない。例えば、第１及び第２の主面２１ａ、２１ｂのうちの一方に第１及び第２の電極２２，２３の両方を設けてもよい。その場合は、第１及び第２の主面２１ａ、２１ｂのうちの第１及び第２の電極２２，２３が設けられていない側の主面に、対向電極をさらに設けることが好ましい。
【００４５】
本実施形態では、バイアス圧縮応力付与部材として板バネを用いる例について説明した。但し、本発明において、バイアス圧縮応力付与部材は、圧電板に対して応力を付与できるものである限り特に限定されず、例えば圧縮コイルスプリングなどの板バネ以外のバネ、若しくはゴムなどのバネ以外の弾性体により構成されていてもよい。
【００４６】
本実施形態では、支持体が弾性部材により構成される例について説明したが、支持体は、剛体により構成されていてもよい。その場合であっても、上記実施形態と同様に、圧電板に引張応力が加わることが抑制される。但し、この場合は、支持体を介して圧電板２１に応力が加わり難くなるため、バイアス圧縮応力付与部材に重りをつけるなどすることが好ましい。
【００４７】
以下、本発明を好ましい形態の異なる例について詳細に説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４８】
（第２の実施形態）
本実施形態では、長さ方向Ｙと幅方向Ｘとの両方において圧電発電装置に加わる外部応力の大きさが変化する場合に好適に使用される圧電発電装置の例について説明する。具体的には、本実施形態の圧電発電装置は、例えば、後述する基底部１１のＺ１側の面が靴底のかかと部分やつま先部分などに取り付けられ、リチウム電池などの主電源と共に用いられる携帯電話の予備電源などとして用いられる。
【００４９】
図３は、第２の実施形態に係る圧電発電装置の斜め側方から視たときの略図的斜視図である。図４は、第２の実施形態に係る圧電発電装置の略図的側面図である。本実施形態では、板バネ３０が長さ方向Ｙの両端部と、長さ方向Ｙに対して垂直な幅方向Ｘの両端部との両方において支持体１０に支持されている。具体的には、支持体１０は、第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂに加えて、第３及び第４の爪部１２ｃ、１２ｄを備えている。
【００５０】
第３の爪部１２ｃは、基底部１１の幅方向ＸのＸ１側の端部に接続されている。一方、第４の爪部１２ｄは、基底部１１の幅方向ＸのＸ２側の端部に接続されている。第３及び第４の爪部１２ｃ、１２ｄのそれぞれは、基底部１１から厚み方向ＺのＺ２側に向かって伸びている。すなわち、第３及び第４の爪部１２ｃ、１２ｄのそれぞれは、厚み方向Ｚにおいて、基底部１１から圧電素子２０側に向かって伸びている。
【００５１】
第３及び第４の爪部１２ｃ、１２ｄそれぞれは、接続部１４ｃ、１４ｄと、係止部１３ｃ、１３ｄとを備えている。係止部１３ｃ、１３ｄは、接続部１４ｃ、１４ｄによって基底部１１に接続されている。係止部１３ｃ、１３ｄには、Ｚ１側に向かって突出する突出部１５ｃ、１５ｄが設けられている。この突出部１５ｃ、１５ｄによって板バネ３０の第２の方向としての幅方向Ｘに沿った両端部３０ｃ、３０ｄのＺ２側が支持されている。
【００５２】
このように本実施形態では、板バネ３０の長さ方向Ｙの両端部と、幅方向Ｘの両端部との両方が支持体１０によって支持されているため、長さ方向Ｙにおける基底部１１の変形と幅方向Ｘにおける基底部１１の変形との両方を圧電板２１に効率的に伝達させることができる。長さ方向Ｙにおける基底部１１の変形と幅方向Ｘにおける基底部１１の変形との両方を圧電板２１により効率的に伝達させる観点からは、第１及び第２の電極２２，２３並びに圧電板２１の平面形状が円形であることが好ましい。
【００５３】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る圧電発電装置の斜め側方から視たときの略図的斜視図である。図６は、図５に示す切り出し線ＶＩ−ＶＩで切り出された圧電発電装置の略図的断面図である。
【００５４】
本実施形態に係る圧電発電装置は、支持体の構成を除いて、上記第１の実施形態に係る圧電発電装置と同じ構成を有している。本実施形態に係る圧電発電装置では、支持体１０は、基底部１１並びに第１及び第２の爪部１２ａ、１２ｂに加えて、複数対の脚部１６ａ、１６ｂを備えている。具体的には、図５に示すように、複数対の脚部１６ａ、１６ｂは、幅方向Ｘに沿った基底部１１の両端部のそれぞれから圧電素子２０とは反対側Ｚ１に延びている。脚部１６ａ、１６ｂは、圧電発電装置１の被取り付け部材に固定される。
【００５５】
このように、幅方向Ｘに沿った基底部１１の両端部に脚部１６ａ、１６ｂを設けることにより、幅方向Ｘにおける被取り付け部材９の変形が吸収される。このため、長さ方向Ｙにおける被取り付け部材９の変形のみが基底部１１に伝達されることとなる。従って、圧電板２１の圧縮応力変動の異方性を大きくすることができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係る圧電発電装置の断面図である。図８は、第４の実施形態における圧電素子の斜視図である。なお、図７において実線で示す圧電振動板８は、バイアス圧縮応力が小さくなった際の状態を表しており、破線は、バイアス圧縮応力が大きい初期状態を表している。
【００５７】
図７に示すように、支持体１０は、基底部１１を備えている。基底部１１には、リング状の支持突起部１１ａが形成されている。この支持突起部１１ａによって、圧電振動子８の周辺部が支持されている。
【００５８】
圧電振動子８は、弾性板７の第１及び第２の主面７ａ、７ｂのうち、第１の主面７ａにのみ圧電素子２０が貼り付けられた所謂ユニモルフ型の圧電振動子である。弾性板７は、適宜の弾性部材により構成される。弾性板７は、例えば、強靱性高剛性セラミックや金属などにより構成することができる。
【００５９】
圧電振動子８は、弾性板７が支持体１０側を向くように配置されており、圧電振動子８の周縁部の弾性板７側が支持突起部１１ａによって支持されている。このため、圧電振動子８の中央部は支持体１０から隔離されている。
【００６０】
支持体１０は、上記の基底部１１に接続されたリング状の爪部１２を備えている。爪部１２は、筒状に形成された接続部１４と、接続部１４から内側に向かって延びるリング状の係止部１３とにより構成されている。圧電振動子８の圧電素子２０側に配置された板バネ３０の周縁部の圧電素子２０とは反対側は、支持体１０の係止部１３によって係止されている。
【００６１】
板バネ３０の略中央部には、圧電振動子８側に向かって延びる突出部３０ｅが形成されている。この突出部３０ｅにより、圧電振動子８の支持体１０により支持されている部分よりも中央寄りの部分が支持体１０側に押圧されている。
【００６２】
本実施形態の圧電発電装置１ａでは、圧電発電装置１ａに振動や応力が加わると、支持体１０の変形や板バネ３０の自重に起因して板バネ３０により圧電素子２０に付与されるバイアス圧縮応力の大きさが変化する。その結果、圧電板２１における圧縮応力の大きさが変化し、圧電効果により電力が発生する。
【００６３】
本実施形態においても、板バネ３０によって圧電板２１に引張応力が加わることが効果的に抑制されている。従って、圧電板２１にクラックが生じることを効果的に抑制できる。その結果、高い耐久性を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、圧電振動子８の中央部の上下に空間が形成されているため、圧電振動子８を大きく振動させることができる。従って、高い発電効率を実現することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、弾性板７、圧電板２１並びに第１及び第２の電極２２，２３の平面形状が円形とされている。従って、圧電振動子８の振動効率がより高められており、さらに高い発電効率を実現することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１、１ａ…圧電発電装置
７…弾性板
７ａ…弾性板の第１の主面
７ｂ…弾性板の第２の主面
８…圧電振動子
９…被取り付け部材
１０…支持体
１１…基底部
１１ａ…支持突起部
１２…爪部
１２ａ…第１の爪部
１２ｂ…第２の爪部
１２ｃ…第３の爪部
１２ｄ…第４の爪部
１３、１３ａ〜１３ｄ…係止部
１４，１４ａ〜１４ｄ…接続部
１５ａ〜１５ｄ…突出部
１６ａ、１６ｂ…脚部
２０…圧電素子
２１…圧電板
２１ａ…圧電板の第１の主面
２１ｂ…圧電板の第２の主面
２２…第１の電極
２３…第２の電極
２４，２５…端子電極
３０…板バネ
３０ａ〜３０ｄ…板バネの端部
３０ｅ…突出部
４１…第１の緩衝材
４２…第２の緩衝材
【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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【国際調査報告】
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