(57)【要約】【課題】タイヤを含む車輪等の回転系において回転系の性能や信頼性を損ねることなく簡単に発電可能な発電装置を提供する。【解決手段】発電装置１０をタイヤ等の回転体に装着することにより、回転体の回転に伴って重り113にかかる重力の方向が変化して梁111が撓み、この撓む梁111及び重り113は回転の周期に同期して位置が変動してコイル121の位置が変位する。これにより、回転体の回転に同期して重り113が上下方向に振動してコイル121に交差する磁束密度が変化し、コイル121に交流起電力が生じて、発電を行うことができる。【選択図】図１
2006054956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力方向と異なる方向に所定の回転軸を有し、該回転軸を中心として所定の周期で回転する回転体に設けられ、前記回転軸を中心として回転しながら発電する発電装置であって、
基板に固定された可撓性を有する梁と、
前記梁に支えられ、前記回転に伴って前記梁が撓むことにより前記回転の周期に同期して位置が変動する重りと、
前記重りの位置が変動することにより前記回転の周期に同期した交流電力を発生する交流発生手段とを備えてなる発電機を有する
ことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記梁は前記基板に形成されたキャビティの開口部に配置されていると共に、
前記重りは前記キャビティの開口部の中央に位置するように前記梁に支えられており、
前記交流発生手段は、
前記基板上に形成されたキャビティ内に設けられた永久磁石と、
少なくとも前記重り或いは前記梁の何れか一方に形成されたコイルとを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記梁は前記基板に形成されたキャビティの開口部に配置されていると共に、
前記重りは前記キャビティの開口部の中央に位置するように前記梁に支えられている永久磁石を含み、
前記交流発生手段は、
前記永久磁石と、
前記キャビティ内の所定位置に形成されたコイルとを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記コイルの端に入力側が接続された整流回路を備えている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記整流回路の出力側に接続された蓄電手段を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記交流発生手段は、前記梁に設けられ且つ電力出力端子を有するピエゾ圧電素子を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
前記電力出力端子に入力側が接続された整流回路を備えている
ことを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記整流回路の出力側に接続された蓄電手段を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記発電機を複数個備えると共に、これら複数の発電機の出力側が互いに直列接続或いは並列接続の何れかによって接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発電装置。
【請求項１０】
前記発電機を複数個備えると共に、これら複数の発電機における各コイルが互いに整流素子を介して直列接続或いは並列接続の何れかによって接続されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記発電機はシリコンウェハ基板に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項１２】
上記請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の発電装置を備えている
ことを特徴とするタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転系に配置され回転に伴って発電を行う発電装置及びこれを備えたタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のタイヤ気室内等にセンサモジュールを設置して、空気圧、温度等のタイヤ環境の物理量をデータとして収集し、これらの環境の悪化を運転者にリアルタイムで知らせるシステムの開発が盛んに行われている。
【０００３】
一般に、センサモジュールは電子回路を用いたものであるため、電源が必要になるが、センサモジュールはタイヤ気室内に設置されることが殆どであり、タイヤ外部からの電源供給が困難なことから、多くの場合、電池を用いて駆動を行っていた。
【０００４】
しかし、電池による駆動では電池交換に非常に手間がかかるため、電池の代わりとなるタイヤ電源供給装置も開発されている（特開２００４−２３９０４号公報）。この装置は、車軸の非回転部分に設けられ磁界を形成する固定子と、車軸の回転部分に固定され前記磁界内で回転し起電力を発生する回転子と、回転子で発生した起電力を内空部機器に送電する送電回路部とを具え、固定子には、車軸中心を中心とする円周上に、車軸中心に向かう磁界を形成するＮ極とＳ極とが交互に配列され、回転子は、前記固定子に対応する車軸軸方向位置で車軸回転部に一端を固定され前記固定子の半径方向内側近傍に他端を有する高透磁率磁性材料よりなる複数の回転ヨークと、それぞれの回転ヨークを磁気的に連結する連結ヨークと、これらの回転ヨークの回りを車軸半径方向に沿って螺旋状に巻かれ車軸の回転に伴って起電力を発生するそれぞれの回転コイルとを具えている。
【０００５】
また、タイヤ内にピエゾ圧電素子を設けて発電する発電装置も開発されている（WO03/095244号公報、WO03/095245号公報）。これらの装置は、ファイバー状に形成したピエゾ圧電素子を有する構造体をタイヤ内に埋込み、タイヤの変形によってピエゾ圧電素子が変形することによりピエゾ圧電素子から電力を出力させ留用にした装置である。
【特許文献１】特開２００４−２３９０４号公報
【特許文献２】ＷＯ ０３／０９５２４４号公報
【特許文献３】ＷＯ ０３／０９５２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記前者の従来例（特許文献１）の装置は車軸自体を特殊なものとしなければならないためコストが高くなると共に既存の車両に用いることが困難であり、一般的に普及させるには改善が必要である。
【０００７】
また、後者の従来例（特許文献２、３）の装置は、上記の構造体をタイヤ内に埋め込まなくてはならないため、タイヤの性能や信頼性を維持することが非常に難しい。
【０００８】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、タイヤを含む車輪等の回転系において回転系の性能や信頼性を損ねることなく簡単に発電可能な発電装置及びこれを備えたタイヤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記目的を達成するために、重力方向と異なる方向に所定の回転軸を有し、該回転軸を中心として所定の周期で回転する回転体に設けられ、前記回転軸を中心として回転しながら発電する発電装置であって、基板に固定された可撓性を有する梁と、前記梁に支えられ、前記回転に伴って前記梁が撓むことにより前記回転の周期に同期して位置が変動する重りと、前記重りの位置が変動することにより前記回転の周期に同期した交流電力を発生する交流発生手段とを備えてなる発電機を有する発電装置を構成している。
【００１０】
本発明によれば、前記回転体に設けられた発電装置では、回転体の回転に伴って前記重りにかかる重力の方向が変化して梁が撓み、この撓む梁及び重りは前記回転の周期に同期して位置が変動し、交流発生手段から前記回転の周期に同期した交流電力が発生される。すなわち、重力方向と異なる方向の回転軸を中心として発電装置が回転するので、前記重りには回転に伴う遠心力と重力との合力が加わり、該合力の変動及び前記回転に伴って前記重りの位置は前記回転の周期に同期して変動する。この重りの位置変動によって前記回転の周期に同期した交流電力が交流発生手段から発生する。
【００１１】
また、前記交流発生手段は、永久磁石とコイルを用いて構成されたり、或いはピエゾ圧電素子を用いて構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発電装置によれば、回転体に設けるだけで、回転に伴って重りの位置が変動することにより回転の周期に同期した交流電力を発生することができるので、例えば、従来例のセンサモジュールへも容易に電力供給を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は本発明の第１実施形態における発電装置を示す外観斜視図、図２は本発明の第１実施形態における発電装置の電気系回路図、図３は本発明の第１実施形態における発電機を示す外観斜視図、図４は図３におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図である。
【００１４】
図において、１０は発電装置で、絶縁性の基板１１と、基板１１上に配置された発電機100、整流器200、蓄電器300とを備えている。
【００１５】
基板１１は矩形の板状をなし、基板１１の上面には導電体からなる部品装着用ランド12A,12Bと配線用導体パター１３及び端子電極14A,14Bが形成されている。
【００１６】
また、ランド12A,12Bには発電機100の外部端子電極101,102がハンダ１５によって導電接続され、これにより発電機100が基板１１上に固定されている。さらに、基板１１上には整流器200と蓄電器300が、配線用導体パターン１３に接続された図示せぬランドにハンダ付けによって固定されている。
【００１７】
また、発電機100と整流器200及び蓄電器300は配線用導体パターンによって図２に示すように接続されている。すなわち、発電機100に備わるコイル121の一端は外部端子電極101を介して整流器200の一方の入力端子211に接続され、コイル121の他端は外部端子電極102を介して整流器200の他方の入力端子212に接続されている。
【００１８】
整流器200は４つのダイオード201〜204から構成された周知の全波整流回路をなすもので、一方の入力端子211にはダイオード201のアノードとダイオード203のカソードが接続され、他方の入力端子212にはダイオード202のカソードとダイオード204のアノードが接続されている。また、一方の出力端子213にはダイオード201のカソードとダイオード204のカソードが接続され、他方の出力端子214にはダイオード202のアノードとダイオード203のアノードが接続されている。
【００１９】
整流器200の一方の出力端子213は一般的にスーパーキャパシタと称されている大容量コンデンサからなる蓄電器300の正極端子と端子電極14Aに接続され、他方の出力端子214は蓄電器300の負極端子と端子電極14Bに接続されている。これにより、コイル121に交流電力が発生するとその交流電圧Ｖ１は整流器200によって全波整流された電圧Ｖ２に変換された後に蓄電器300に蓄電されることにより平滑され、直流電圧Ｖ３として端子電極14A,14Bから出力されることになる。
【００２０】
一方、図３及び図４に示すように、発電機100は、シリコン基板（シリコンウェハ）110を主体として構成されている。シリコン基板110の中央部には底部が開放されたキャビティ（空洞）114が形成され、キャビティ114の上部すなわち一方の開口面にはシリコン基板110に固定された十字形状をなす薄膜の梁111が設けられている。
【００２１】
さらに、梁111の交差部分には所定面積の矩形状部112が形成され、この矩形状部112の上面にコイル121が設けられている。このコイル121の一端は１つの梁111の上面に設けられた配線パターン122を介して基板110の１つの側面に形成された外部端子電極101に接続されている。また、コイル121の他端は他の梁111の上面に設けられた配線パターン123を介して基板110の他の側面に形成された外部端子電極102に接続されている。
【００２２】
また、梁111の交差部分における矩形状部112の下部には、この矩形状部112に固定された重り113が設けられている。
【００２３】
さらに、キャビティ114の内周面には磁化されて永久磁石となった磁性体層131が設けられている。この磁性体層131は蒸着やスパッタリングなどの周知の方法を用いて形成され、図において上下方向に分極するように磁化されている。ここでは、磁性体層131の上部がＮ極、下部がＳ極となるように磁化されている。
【００２４】
上記構成よりなる発電装置１０は回転体に装着されて発電を行うのに好適なものである。例えば、図５に示すように車両のタイヤ２０に装着して発電する場合を一例として説明する。図５の構成においては、発電装置１０はタイヤ２０においてタイヤ本体２１を固定するリム２２の周面に固定されている。これにより、タイヤ２０が回転軸２３を中心として回転すると、図６に示すように発電機100の重り113にかかる力がタイヤ２０の回転数が増加するに従って増大し、梁111が撓んで重り113及びコイル121の位置が変位すると共に、タイヤ２０の回転に同期して重り113が上下方向に振動してコイル121に交差する磁束密度が変化し、コイル121に交流起電力が生じる。
【００２５】
即ち、図５においてリム２２の最上部に発電装置１０が位置するときは、図７に示すように、タイヤ２０の回転に伴う遠心力と重力との合力Ｐ１（＝遠心力−重力）が重り113に加わり、梁111が撓んでコイル121が距離ｄ１だけ変位する。また、図５においてリム２２の最下部に発電装置１０が位置するときは、図８に示すように、タイヤ２０の回転に伴う遠心力と重力との合力Ｐ２（＝遠心力＋重力）が重り113に加わり、梁111が撓んでコイル121が距離ｄ２（＞ｄ１）だけ変位する。従って、図２において説明したように図９に示すような電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が発生して発電が行われる。
【００２６】
また、上記構成のように、梁111をキャビティ114の開口部に配置し、コイル121をキャビティ114の開口部の中央に位置するように設けているので、梁111の撓みに応じてコイル121に交差する磁束密度の変化量を大きくすることができ、コイルに誘起する起電力を大きくできる。
【００２７】
本実施形態では、周知のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて上記発電機100の形状を２ｍｍ×２ｍｍ×０．５ｍｍの大きさに形成したとき、その出力電圧として約１０ｍＶの電圧を得ることができた。
【００２８】
尚、上記蓄電器300に代えて平滑用のコンデンサと２次電池を用いてもよい。また、整流器200に代えて周知の倍電圧整流回路を用いて所望の電圧に昇圧してから蓄電するようにしてもよい。
【００２９】
また、２個以上の発電機100を設けて各発電機100のコイル121を並列接続して電流容量を増やしたり、或いは各発電機100のコイル121を直列接続して出力電圧を高くすることも可能である。
【００３０】
また、図１０に示すように、発電機100の形状をキャビティ114の底部を塞いだ形状としてもよい。
【００３１】
さらにまた、コイル121と磁性体層131からなる永久磁石の位置関係を反転した構成としてもよい。すなわち、コイル121をキャビティ114内に形成し、矩形状部112又は重り113に永久磁石を設けた発電装置100を構成しても同様の発電を行えることは当業者であれば容易に理解できることであり、その詳細を言うまでもないことである。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００３３】
図１１乃至図１３は本発明の第２実施形態を示すもので、図１１は本発明の第２実施形態における発電装置を示す外観斜視図、図１２は本発明の第２実施形態における発電モジュールを示す外観斜視図、図１３は本発明の第２実施形態における発電装置の電気系回路図である。
【００３４】
図において、３０は発電装置で、絶縁性の基板３１と、基板３１上に配置された複数の発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)、整流器500、蓄電器600とを備えている。
【００３５】
基板３１は矩形の板状をなし、基板３１の上面には導電体からなる複数の部品装着用ランド３２と配線用導体パター３３及び端子電極34A,34Bが形成されている。
【００３６】
また、ランド３２には発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)の外部端子電極401,402がハンダ付けによって導電接続され、これにより各発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)が基板３１上に固定されている。また、各発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)は配線用導体パターン３３によって直列接続されている。
【００３７】
さらに、基板３１上には整流器500と蓄電器600が、配線用導体パターン３３に接続された図示せぬランドにハンダ付けによって固定されている。
【００３８】
発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)は、図１２に示すように、直方体のシリコン基板（シリコンウェハ）410を主体として構成され、シリコン基板410の長手方向に複数の発電機100Aが１列に並べて形成されている。各発電機100Aの構成は前述した第１実施形態の発電機100と同様であり、隣り合う発電機100Aのコイル121同士がダイオード403を介して直列接続されると共に両端のコイル121と外部端子電極401,402とがダイオード403を介して接続されている。これらのダイオード403はシリコン基板410上に半導体技術を用いて直接形成されている。本実施形態では１つの発電モジュール400には５０個の発電機100Aが設けられ、これらの発電機100Aのコイル121がダイオード403を介して直列接続されている。
【００３９】
また、直列接続された発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)と整流器500及び蓄電器600は配線用導体パターンによって図１１及び図１３に示すように接続されている。すなわち、直列接続された発電モジュール400(400A,400B,400C,400D)の一端は外部端子電極を介して整流器500の一方の入力端子511に接続され、他端は外部端子電極を介して整流器500の他方の入力端子512に接続されている。
【００４０】
整流器500は４つのダイオード501〜504から構成された周知の全波整流回路をなすもので、一方の入力端子511にはダイオード501のアノードとダイオード503のカソードが接続され、他方の入力端子512にはダイオード502のカソードとダイオード504のアノードが接続されている。また、一方の出力端子513にはダイオード501のカソードとダイオード504のカソードが接続され、他方の出力端子514にはダイオード502のアノードとダイオード503のアノードが接続されている。
【００４１】
整流器500の一方の出力端子513は一般的にスーパーキャパシタと称されている大容量コンデンサからなる蓄電器600の正極端子と端子電極34Aに接続され、他方の出力端子514は蓄電器600の負極端子と端子電極34Bに接続されている。これにより、各発電機100Aのコイル121に交流電力が発生するとその交流電圧は整流器500によって全波整流された電圧に変換された後に蓄電器600に蓄電されることにより平滑され、直流電圧として端子電極34A,34Bから出力されることになる。
【００４２】
また、本実施形態では２００個の発電機100Aが直列接続されているので、第１実施形態と同様に１個の発電機100Aの出力電圧を１０ｍＶとすると、全体で２Ｖの出力電圧を得ることができる。
【００４３】
このように複数の発電機100Aを形成した発電モジュール400を用いることにより、容易に所望の値の出力電圧を得ることができる。また、２個以上の発電モジュール400を組み合わせて発電装置３０を構成する場合、何れかの発電モジュール400に故障が生じたときは、その故障した発電モジュール400のみを交換すればよいので、製造歩留まりや製造コスト等においても好ましい効果を得ることができる。
【００４４】
尚、電流容量を必要とするときは、発電モジュール400を２個以上並列接続し、この並列接続した発電モジュール400をさらに直列接続してもよい。また、複数の発電機100Aを並列接続した発電モジュールを構成しても良い。さらには、複数の発電機100Aを並列接続および直列接続の双方を用いて接続した発電モジュールを構成しても良い。
【００４５】
また、本実施形態では発電機100A同士をダイオードを用いて接続したが、ダイオード以外の整流素子を用いて接続しても良い。
【００４６】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００４７】
図１４乃至図１６は本発明の第３実施形態を示すもので、図１４は本発明の第３実施形態における発電装置を示す外観斜視図、図１５は本発明の第３実施形態における発電モジュールを示す外観斜視図、図１６は本発明の第３実施形態における発電装置の電気系回路図である。
【００４８】
図において、前述した第１及び第２実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。４０は発電装置で、絶縁性の基板３１と、基板３１上に配置された発電モジュール700、整流器500、蓄電器600とを備えている。
【００４９】
基板３１は矩形の板状をなし、基板３１の上面には導電体からなる複数の部品装着用ランド３２と配線用導体パター３３及び端子電極34A,34Bが形成されている。
【００５０】
また、ランド３２には発電モジュール700の外部端子電極701,702がハンダ付けによって導電接続され、これにより発電モジュール700が基板３１上に固定されている。
【００５１】
さらに、基板３１上には整流器500と蓄電器600が、配線用導体パターン３３に接続された図示せぬランドにハンダ付けによって固定されている。
【００５２】
発電モジュール700は、図１５に示すように、直方体のシリコン基板（シリコンウェハ）710を主体として構成され、シリコン基板710上に２００個の発電機100Aが４列５０行に並べて形成されている。各発電機100Aの構成は前述した第１実施形態の発電機100と同様であり、各列においては隣り合う発電機100Aのコイル121同士がダイオード703を介して直列接続されると共に、各列のコイル121が直列接続され、このように直列接続された両端のコイル121と外部端子電極401,402とがダイオード703を介して接続されている。これらのダイオード703はシリコン基板710上に半導体技術を用いて直接形成されている。
【００５３】
また、発電モジュール700と整流器500及び蓄電器600は配線用導体パターンによって図１４及び図１６に示すように接続されている。すなわち、発電モジュール700の一方の外部端子電極701は整流器500の一方の入力端子511に接続され、他方の外部端子電極702は整流器500の他方の入力端子512に接続されている。
【００５４】
整流器500は４つのダイオード501〜504から構成された周知の全波整流回路をなすもので、一方の入力端子511にはダイオード501のアノードとダイオード503のカソードが接続され、他方の入力端子512にはダイオード502のカソードとダイオード504のアノードが接続されている。また、一方の出力端子513にはダイオード501のカソードとダイオード504のカソードが接続され、他方の出力端子514にはダイオード502のアノードとダイオード503のアノードが接続されている。
【００５５】
整流器500の一方の出力端子513は一般的にスーパーキャパシタと称されている大容量コンデンサからなる蓄電器600の正極端子と端子電極34Aに接続され、他方の出力端子514は蓄電器600の負極端子と端子電極34Bに接続されている。これにより、各発電機100Aのコイル121に交流電力が発生するとその交流電圧は整流器500によって全波整流された電圧に変換された後に蓄電器600に蓄電されることにより平滑され、直流電圧として端子電極34A,34Bから出力されることになる。
【００５６】
また、本実施形態では２００個の発電機100Aが直列接続されているので、第１実施形態と同様に１個の発電機100Aの出力電圧を１０ｍＶとすると、全体で２Ｖの出力電圧を得ることができる。
【００５７】
上記のように所望の出力電力を得られる１つの発電モジュール700を構成することにより、第２実施形態に比べて、発電装置４０の製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストを低減することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００５９】
図１７乃至図２０は本発明の第４実施形態を示すもので、図１７は本発明の第４実施形態における発電装置を示す外観斜視図、図１８は本発明の第４実施形態における発電装置の電気系回路図、図１９は本発明の第４実施形態における発電機を示す外観斜視図、図２０は図１９におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図である。
【００６０】
図において、５０は発電装置で、絶縁性の基板１１と、基板１１上に配置された発電機800、整流器200、蓄電器300とを備えている。
【００６１】
基板１１は矩形の板状をなし、基板１１の上面には導電体からなる部品装着用ランド12A,12Bと配線用導体パター１３及び端子電極14A,14Bが形成されている。
【００６２】
また、ランド12A,12Bには発電機800の外部端子電極801,802がハンダ１５によって導電接続され、これにより発電機800が基板１１上に固定されている。さらに、基板１１上には整流器200と蓄電器300が、配線用導体パターン１３に接続された図示せぬランドにハンダ付けによって固定されている。
【００６３】
また、発電機800と整流器200及び蓄電器300は配線用導体パターン１３によって図１８に示すように接続されている。すなわち、発電機800に備わるピエゾ圧電素子821の一端は外部端子電極801を介して整流器200の一方の入力端子211に接続され、ピエゾ圧電素子821の他端は外部端子電極802を介して整流器200の他方の入力端子212に接続されている。
【００６４】
整流器200は４つのダイオード201〜204から構成された周知の全波整流回路をなすもので、一方の入力端子211にはダイオード201のアノードとダイオード203のカソードが接続され、他方の入力端子212にはダイオード202のカソードとダイオード204のアノードが接続されている。また、一方の出力端子213にはダイオード201のカソードとダイオード204のカソードが接続され、他方の出力端子214にはダイオード202のアノードとダイオード203のアノードが接続されている。
【００６５】
整流器200の一方の出力端子213は一般的にスーパーキャパシタと称されている大容量コンデンサからなる蓄電器300の正極端子と端子電極14Aに接続され、他方の出力端子214は蓄電器300の負極端子と端子電極14Bに接続されている。これにより、ピエゾ圧電素子821に交流電力が発生するとその交流電圧Ｖ１は整流器200によって全波整流された電圧Ｖ２に変換された後に蓄電器300に蓄電されることにより平滑され、直流電圧Ｖ３として端子電極14A,14Bから出力されることになる。
【００６６】
一方、図１９及び図２０に示すように、発電機800は、シリコン基板（シリコンウェハ）810を主体として構成されている。シリコン基板810の中央部には底部が開放されたキャビティ814が形成され、キャビティ814の上部すなわち一方の開口面にはシリコン基板810に固定された十字形状をなす薄膜の梁811が設けられている。
【００６７】
さらに、梁811の交差部分には所定面積の矩形状部812が形成され、この矩形状部812を中心として直線状をなす１対の梁の上面に直方体形状のピエゾ圧電素子821が設けられている。このピエゾ圧電素子821の一端は１つの梁811の上面に設けられた配線パターン822を介して基板810の１つの側面に形成された外部端子電極801に接続されている。また、ピエゾ圧電素子821の他端は他の梁811の上面に設けられた配線パターン823を介して基板810の他の側面に形成された外部端子電極802に接続されている。
【００６８】
また、梁811の交差部分における矩形状部812の下部には、この矩形状部812に固定された重り813が設けられている。
【００６９】
上記構成よりなる発電装置５０は回転体に装着されて発電を行うのに好適なものである。例えば、図５に示したと同様に車両のタイヤ２０に装着して発電する場合は、発電装置５０はタイヤ２０においてタイヤ本体２１を固定するリム２２の周面に固定される。これにより、タイヤ２０が回転軸２３を中心として回転すると、この回転に伴って発電機800の重り813にかかる力が変化し、梁811が撓んで振動してピエゾ圧電素子821に歪みが発生し、ピエゾ圧電素子821に交流起電力が生じる。
【００７０】
本実施形態では、周知のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて上記発電機800の形状を２ｍｍ×２ｍｍ×０．５ｍｍの大きさに形成したとき、その出力電圧として約１０ｍＶの電圧を得ることができた。
【００７１】
尚、上記蓄電器300に代えて平滑用のコンデンサと２次電池を用いてもよい。また、整流器200に代えて周知の倍電圧整流回路を用いて所望の電圧に昇圧してから蓄電するようにしてもよい。
【００７２】
また、２個以上の発電機800を設けて各発電機800のピエゾ圧電素子821を並列接続して電流容量を増やしたり、或いは各発電機800のピエゾ圧電素子821を直列接続して出力電圧を高くすることも可能である。
【００７３】
また、発電機800の形状をキャビティ814の底部を塞いだ形状としてもよい。
【００７４】
また、上記第２乃至第３実施形態と同様に複数の発電機800を集積して複数の発電機800をダイオードによって接続したモジュールを形成し、このモジュールを使った発電装置を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態における発電装置を示す外観斜視図
【図２】本発明の第１実施形態における発電装置の電気系回路図
【図３】本発明の第１実施形態における発電機を示す外観斜視図
【図４】図３におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図
【図５】本発明の第１実施形態における発電装置の回転体への装着例を説明する図
【図６】本発明の第１実施形態における発電機にかかる力を説明する図
【図７】本発明の第１実施形態における発電機にかかる力を説明する図
【図８】本発明の第１実施形態における発電機にかかる力を説明する図
【図９】本発明の第１実施形態における発電装置の起電力を説明する図
【図１０】本発明の第１実施形態における発電機の他の構成例を説明する断面図
【図１１】本発明の第２実施形態における発電装置を示す外観斜視図
【図１２】本発明の第２実施形態における発電モジュールを示す外観斜視図
【図１３】本発明の第２実施形態における発電装置の電気系回路図
【図１４】本発明の第３実施形態における発電装置を示す外観斜視図
【図１５】本発明の第３実施形態における発電モジュールを示す外観斜視図
【図１６】本発明の第３実施形態における発電装置の電気系回路図
【図１７】本発明の第４実施形態における発電装置を示す外観斜視図
【図１８】本発明の第４実施形態における発電装置の電気系回路図
【図１９】本発明の第４実施形態における発電機を示す外観斜視図
【図２０】図１９におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図
【符号の説明】
【００７６】
１０,３０,５０…発電装置、１１，３１…基板、１２Ａ，１２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ…ランド、１３，３３…配線用導体パターン、１４Ａ，１４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ…端子電極、１５…ハンダ、２０…タイヤ、２１…タイヤ本体、２２…リム、２３…回転軸、100,100A…発電機、101,102…外部端子電極、110…シリコン基板、111…梁、112…矩形状部、113…重り、121…コイル、122,123…配線パターン、131…磁性体層、200…整流器、201〜204…ダイオード、211,212…入力端子、213,214…出力端子、300…蓄電器、400(400A,400B,400C,400D)…発電モジュール、500…整流器、501〜504…ダイオード、511,512…入力端子、513,514…出力端子、600…蓄電器、700…発電モジュール、800…発電機、801,802…外部端子電極、810…シリコン基板、811…梁、812…矩形状部、813…重り、821…ピエゾ圧電素子、822,823…配線パターン。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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