(57)【要約】【課題】外界からの音圧や機械的振動を検出してそれを効率よく電気エネルギーに変換することを可能にする。【解決手段】振動板４、側壁ユニット５、支持板６および圧電基板１により構成される空洞共振器において、もしも外界からの音圧が振動板４に到達すると、その音圧は振動板４によって感知され、振動板４が励振される。その結果、空洞共振器において共振現象が起こる。圧電基板１は、空洞共振器において誘起された共振に有効に反応して、空洞共振器において生じた共振エネルギーを電極２および３を介して電気エネルギーとして出力する。【選択図】図１
2011199102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、支持板と、側壁ユニットと、少なくとも１つの圧電基板から成る振動発電素子であって、前記側壁ユニットは、前記振動板と前記支持板の間に設けられ、前記振動板、前記支持板および前記側壁ユニットは１つの空洞を形成し、前記圧電基板は、その厚さ方向に垂直な第１および第２の端面がそれぞれ第１および第２の電極で覆われ、前記圧電基板の少なくとも１つの極小表面部分が前記支持板と固着されるような構成で、前記空洞中に設けられ、前記空洞と前記圧電基板は１つの空洞共振器を形成し、前記振動板は、外界からの音圧を感知することにより励振されて前記空洞共振器に共振を誘起し、前記圧電基板は、前記空洞共振器の前記共振に反応して、前記空洞共振器に生じた共振エネルギーを前記第１および第２の電極を介して電気エネルギーとして出力することを特徴とする振動発電素子。
【請求項２】
前記側壁ユニットを少なくとも２つ含む振動発電素子であって、少なくとも２つの前記側壁ユニットは、前記振動板および前記支持板を共有するような構成で、少なくとも２つの前記空洞をそれぞれ形成し、少なくとも２つの前記空洞は、少なくとも１つの前記圧電基板をそれぞれ含み、少なくとも２つの前記空洞のそれぞれと、それに含まれる前記圧電基板は前記空洞共振器を形成することを特徴とする請求項１に記載の振動発電素子。
【請求項３】
前記振動板は、外界からの音圧を感知するのではなく、前記振動板の外部表面を介して外界からの機械的ショックを直接受けることを特徴とする請求項１または２に記載の振動発電素子。
【請求項４】
前記電気エネルギーの周波数は前記空洞共振器の共振周波数とほぼ等しく、前記空洞共振器の前記共振周波数は前記圧電基板の共振周波数とほぼ等しいことを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項５】
前記振動板と前記圧電基板の距離は前記空洞共振器の共振周波数に依存することを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項６】
前記圧電基板の共振状態は、前記圧電基板の前記極小表面部分の位置に依存することを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項７】
前記振動板は、前記圧電基板とほぼ等しい音響インピーダンスを有することを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項８】
前記圧電基板は、矩形板状の圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項９】
前記圧電基板は、円板状構造を有する圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項１０】
前記圧電基板は、環状板構造を有する圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項１１】
前記第１および第２の電極は、それぞれ電気的に四分割されており、前記四分割された電極の極性が前記圧電基板の共振周波数を支配することを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項１２】
前記圧電基板は、圧電性高分子フィルムで成ることを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【請求項１３】
前記支持板は、前記極小表面部分に対応する少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載の振動発電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板、側壁ユニット、支持板および圧電基板から成る空洞共振器を利用した振動発電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械的振動を電気エネルギーに変換する技術は、エネルギー回収技術の１つとして期待されている。たとえば、多方面にわたって利用されるセンサーシステムの電源は、小型軽量で効率の良い発電性能が要求される。エネルギー変換技術は主に圧電効果、磁気誘導効果または静電誘導効果を基本原理とする。このため、装置の構造としては、マイクロフォンと同様なものが用いられているのが一般的である。その代表的なものの１つとして床型の発電機が挙げられる（特開平１１−３５３９１３号公報）。それは、振動板上に圧電基板が敷き詰められた構造を内蔵し、人が歩いたり物が移動したりする際に床部分が受ける圧力によって生じる機械的振動を電気エネルギーに変換するものである。また、圧電性を有するナノメータースケールのZnOワイアが電極の機械的振動に伴って屈曲することを利用したエネルギー変換装置も発表されている（X. Wang et al., Science, vol. 316, pp. 102-105, 2007）。しかしながらこのような従来型装置は、エネルギー変換効率において問題を有する。それは、圧電物質が機械的振動を受けて生じる寸法の変化のみに着目して装置を構成したことによる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５３９１３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】X.Wang et al., Science, vol. 316, pp. 102-105, 2007
【非特許文献２】野澤哲生著  「廃熱や振動からの発電技術が実用期へ」NIKKEI ELECTRONICS pp97-105, 12月15日,２００８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、従来のエネルギー変換装置においては機械的振動から電気エネルギーへの変換効率が悪い点である。
本発明の目的は、圧電基板の共振現象を利用した振動発電素子を提供することにあり、機械的振動のみならず外界からの音圧を検出してそれを効率よく電気エネルギーに変換しうる振動発電素子を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、センサーとして、また少なくとも予備電源としても使用されうる振動発電素子であって、構造が簡単で軽量で、どこにでも容易に取り付け可能で、設置場所をとらず、大量生産が可能で、耐久性に優れ、装置がユニット構造を有することから、その大規模化にも対応しうる振動発電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、振動板と、支持板と、側壁ユニットと、少なくとも１つの圧電基板から成る振動発電素子であって、前記側壁ユニットは、前記振動板と前記支持板の間に設けられ、前記振動板、前記支持板および前記側壁ユニットは１つの空洞を形成し、前記圧電基板は、その厚さ方向に垂直な第１および第２の端面がそれぞれ第１および第２の電極で覆われ、前記圧電基板の少なくとも１つの極小表面部分が前記支持板と固着されるような構成で、前記空洞中に設けられ、前記空洞と前記圧電基板は１つの空洞共振器を形成し、前記振動板は、外界からの音圧を感知することにより励振されて前記空洞共振器に共振を誘起し、前記圧電基板は、前記空洞共振器の前記共振に反応して、前記空洞共振器に生じた共振エネルギーを前記第１および第２の電極を介して電気エネルギーとして出力することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記側壁ユニットを少なくとも２つ含む振動発電素子であって、少なくとも２つの前記側壁ユニットは、前記振動板および前記支持板を共有するような構成で、少なくとも２つの前記空洞をそれぞれ形成し、少なくとも２つの前記空洞は、少なくとも１つの前記圧電基板をそれぞれ含み、少なくとも２つの前記空洞のそれぞれと、それに含まれる前記圧電基板は前記空洞共振器を形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記振動板が外界からの音圧を感知するのではなく、前記振動板の外部表面を介して外界からの機械的ショックを直接受けることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記電気エネルギーの周波数が前記空洞共振器の共振周波数とほぼ等しく、前記空洞共振器の前記共振周波数は前記圧電基板の共振周波数とほぼ等しいことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記振動板と前記圧電基板の距離が前記空洞共振器の共振周波数に依存することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記圧電基板の共振状態が前記圧電基板の前記極小表面部分の位置に依存することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記振動板が前記圧電基板とほぼ等しい音響インピーダンスを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、前記圧電基板が矩形板状の圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行であることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、前記圧電基板が円板状構造を有する圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、前記圧電基板が環状板構造を有する圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、前記第１および第２の電極がそれぞれ電気的に四分割されており、前記四分割された電極の極性が前記圧電基板の共振周波数を支配することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、前記圧電基板が圧電性高分子フィルムで成ることを特徴とする。
【００１８】
請求項１３に記載の発明は、前記支持板が前記極小表面部分に対応する少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、振動板、支持板、側壁ユニットおよび少なくとも１つの圧電基板から形成される空洞共振器に誘起される共振現象を利用して、振動板を介して外界から感知された音圧または外界から直接受けた機械的ショックを、圧電基板に設けられた電極を介して効率よく電気エネルギーに変換しうる。
また、本発明によれば、複数の側壁ユニットを備えた構造を採用することにより、それに対応して、隣接する側壁を共有する複数の空洞共振器を形成することが可能となるので、装置の大規模化に対応しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の振動発電素子の第１の実施例を示す部分断面図である。（実施例１）
【図２】図２は図１の振動発電素子を上方から見たときの平面図である。
【図３】図３は図１の振動発電素子を下方から見たときの平面図である。
【図４】図４は図１の振動発電素子のもう１つの部分断面図である。
【図５】図５は圧電基板１単体における電極２と３との間のインピーダンスの位相および振幅と、周波数との関係を示す特性図である。
【図６】図６は本発明の振動発電素子の第２の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。（実施例２）
【図７】図７は本発明の振動発電素子の第３の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。（実施例３）
【図８】図８は図７の圧電基板８の断面図である。
【図９】図９は圧電基板８単体における圧電トランスデューサT1~T4でのインピーダンスの相対振幅と、周波数との関係を示す特性図である。
【図１０】図１０は接着剤を介して支持板６に固着された状態の圧電基板８における圧電トランスデューサT1~T4でのインピーダンスの相対振幅と、周波数との関係を示す特性図である。
【図１１】図１１は本発明の振動発電素子の第４の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。（実施例４）
【図１２】図１２は本発明の振動発電素子の第５の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【００２１】
外界からの音圧または機械的ショックを電気エネルギーに効率よく変換するという目的を、空洞共振器を形成し、それに誘起される共振現象を利用することにより実現した。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の振動発電素子の第１の実施例を示す部分断面図である。本実施例は圧電基板１、電極２および３、振動板４、側壁ユニット５、支持板６から成る。圧電基板１は厚さ(T)が0.24 mm、長さ(L)が40.1 mm、幅(W)が7.5 mmの矩形板状の圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ(T)の方向と平行である。このとき、圧電基板１として圧電性高分子フィルムを用いることも可能である。電極２および３は、アルミニウム薄膜で成り、圧電基板１の厚さ(T)方向に垂直な２つの端面にそれぞれ設けられている。振動板４は、圧電基板１とほとんど同じ音響インピーダンスを有する。支持板６は、２つの突起部を有する。振動板４、側壁ユニット５および支持板６は、組み合わさって１つの空洞を形成し、その中に圧電基板１が存在する。圧電基板１は、支持板６の突起部に、電極３の極小な表面部分を介して固着される。このようにして、振動板４、側壁ユニット５、支持板６および圧電基板１は、小型軽量で構造が簡単な１つの空洞共振器を構成する。
【００２３】
図２は、図１の振動発電素子を上方から見たときの平面図である。但し、振動板４は描かれていない。空洞共振器は単一で用いられるばかりでなく、集団で用いられることが可能である。たとえば４つの空洞共振器が、互いに密着することなく用いられることも可能であるが、図２のように密着した状態で用いられることも可能である。この場合、すべての側壁ユニット５は、振動板４と支持板６を共有することとなり、２つの隣接する側壁ユニット５は、互いに１つの側壁を共有することとなる。その結果、すべての側壁ユニット５により、１つの側壁複合体が構成される。圧電基板１と各側壁ユニット５は、固着されることなく、狭い間隙をもって隔てられている。空洞共振器のこのような集団使用形態は、装置の設置場所の省スペース化に適している。言い換えれば、装置の大規模化にも対応しうるものであるといえる。
【００２４】
図３は、図１の振動発電素子を下方から見たときの平面図である。圧電基板１は、その厚さ(T)、長さ(L)、幅(W)それぞれに対応する３つの共振周波数を有しており、１つの顕著な共振状態が40 kHz近傍で確認されている。そして、この40 kHz近傍では圧電基板１の振動変位が、圧電基板１の２つの領域において最小となることが確認されている。言い換えれば、その２つの領域に対応してそれぞれ振動の節が存在する。従って、圧電基板１は、その２つの領域のそれぞれに含まれる極小な表面部分をもって支持されるのが適切である。このような支持方法により、圧電基板１の共振の阻害が回避されることとなるからである。なお、図３において、その２つの領域は、それぞれ「固着領域」として描かれている。このようにして、圧電基板１の共振状態は、圧電基板１が支持される極小表面部分の位置によって決まるといえる。
【００２５】
図４は、図１の振動発電素子のもう１つの部分断面図である。但し、図４では側壁ユニット５および支持板６は描かれていない。振動板４と圧電基板１の距離(t)は空洞共振器の共振周波数(f)によって決まる。すなわち、fが40
kHzの場合、式f=v/2t（vは空気中の音速）より、tは4.25 mmと算出される。
【００２６】
図５は、圧電基板１単体における電極２と３との間のインピーダンスの位相および振幅と、周波数との関係を示す特性図である。40 kHz近傍においてインピーダンスの顕著な変化が見られるが、これは圧電基板１の共振に対応するものである。すなわち、圧電基板１において最も容易に共振状態が満たされるのは、40 kHz近傍であるといえる。
【００２７】
図１の振動発電素子において、もしも外界からの音圧が振動板４に到達すると、その音圧は振動板４によって感知され、振動板４が励振される。その結果、空洞共振器において共振現象が起こる。圧電基板１は、空洞共振器において誘起された共振に有効に反応して、空洞共振器において生じた共振エネルギーを電極２および３を介して電気エネルギーとして出力する。この際、振動板４に励振される振動の周波数が空洞共振器の共振周波数、究極的には圧電基板１の共振周波数と等しい場合、空洞共振器において効率よく共振現象が誘起されることとなる。このようにして、効果的な共振現象の誘起のために最も好ましい構成は次の通りとなる。（１）圧電基板１が、図１に描かれているように、空洞中に存在すること、（２）圧電基板１と各側壁ユニット５の間に、図２に描かれているように、狭い間隙が存在すること、（３）圧電基板１が、図３に描かれているように、２つの固着領域のそれぞれに含まれる極小表面部分で、支持板６に支持されること、そして（４）振動板４と圧電基板１の距離(t)は、図４に描かれているように、空洞共振器の共振周波数(f)によって決まることである。このような構成は、圧電基板１が輪郭振動モードで動作することを可能にする。輪郭振動モードとは、圧電基板１の厚さ(T)方向ではなく、厚さ(T)方向に垂直な平面方向に振動するモードを意味する。このようにして、圧電基板１は電極２および３を介して空洞共振器に発生した共振エネルギーを、空洞共振器の共振周波数、究極的には圧電基板１の共振周波数と等しい周波数を有する電気エネルギーとして出力する。たとえば、もしも振動板４が外界からの音圧を感知すると、振動板４が40 kHzの周波数で励振され、その結果、40 kHzの共振周波数を有する共振が空洞共振器に励起される。そして、空洞共振器において発生した共振エネルギーは、圧電基板１から電極２および３を介して40 kHzの周波数を有する電気エネルギーとして出力される。
【実施例２】
【００２８】
図６は、本発明の振動発電素子の第２の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。本実施例は、側壁ユニット５の代わりに側壁ユニット７が用いられていることと、側壁ユニット７に収容される圧電基板１が１個ではなくて６個であることを除き、図１と同様な構造を有する。但し、図６では側壁ユニット７と、電極に覆われた６個の圧電基板１のみが描かれている。振動板４、側壁ユニット７、支持板６および６個の圧電基板１は、１つの空洞共振器を構成する。圧電基板１は互いに分離した状態で配置され、側壁ユニット７に固着されることなく、狭い間隙をもって隔てられている。なお、空洞共振器は単一で用いられるばかりでなく、集団で用いられることも可能である。
【００２９】
図６の振動発電素子は、図１の振動発電素子と実質的に等価な機能を有する。図６の振動発電素子においても、空洞共振器の集団使用形態は、装置の設置場所の省スペース化に適しており、装置の大規模化を促進する。
【実施例３】
【００３０】
図７は、本発明の振動発電素子の第３の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。本実施例は、圧電基板１の代わりに圧電基板８が用いられていることと、支持板６が突起部を有しないことを除き、図１と同様な構造を有する。但し、図７では電極に覆われた圧電基板８のみが描かれている。圧電基板８は厚さ(T)が0.23 mm、長さ(L)および幅(W)が18.8 mmの矩形板状の圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ(T)の方向と平行である。圧電基板８は、電極２および３の代わりに、それぞれ電極９および１０に覆われており、その表面上に存在するいくつかの極小な表面部分と支持板６が、固定手段、たとえば接着剤を介して固着されている。電極９および１０は、それぞれ４つの四角形の部分に電気的に分離されている。このようにして、電極９は、部分電極91, 92, 93および94から成り、電極１０は、図７では描かれていないが、部分電極91, 92, 93および94それぞれに対応する部分電極101, 102, 103および104から成る。部分電極91および101の電極対、部分電極92および102の電極対、部分電極93および103の電極対、部分電極94および104の電極対は、それぞれ圧電トランスデューサT1, T2, T3およびT4として動作することが可能で、電極表面に対して並行な方向、すなわち圧電基板８の分極軸の方向に対して垂直な方向の圧電基板８の拡張または収縮に効率よく反応して、電気エネルギーを出力することができる。具体的には、各圧電トランスデューサの組み合わせにより３つの振動モード、すなわち斜対称―斜対称(AA)振動モード、斜対称―対称(AS)振動モードおよび対称―対称(SS)振動モードでの励振に対応しうる。
【００３１】
図８は、図７の圧電基板８の断面図である。但し、図８では部分電極91, 94, 101および104は描かれていない。
【００３２】
図９は、圧電基板８単体における圧電トランスデューサT1~T4でのインピーダンスの相対振幅と、周波数との関係を示す特性図である。圧電トランスデューサの電極端子の極性を変化させることにより、圧電基板８が３通りのモードで振動しうる。圧電トランスデューサT1~T4での極性がすべて等しい場合には、圧電トランスデューサT1~T4は同時に圧電基板８の四隅を拡張(E)または収縮(C)させることとなり、圧電基板８にはSSモードの振動が励振される。なお、SSモードの振動は図９には描かれていない。一方、図８に描かれているように、電極端子の接続を逆にすることにより、圧電トランスデューサの極性を逆転することができる。このような方式を導入することにより、圧電基板８は、１種の輪郭振動モードの共振器として動作しうる。具体的には、圧電トランスデューサT1およびT3の極性が圧電トランスデューサT2およびT4の極性と逆の場合には、AAモードの振動が効率よく励振され、65, 146および256 kHzにおいて顕著な共振状態が見られる。圧電トランスデューサT1およびT4の極性が圧電トランスデューサT2およびT3の極性と逆の場合には、ASモードの振動が効率よく励振され、68, 103および140 kHzにおいて顕著な共振状態が見られる。このようにして、振動モードが圧電基板８の共振周波数に影響を及ぼしていることは明らかである。言い換えれば、電極端子の極性が圧電基板８の共振周波数を支配しているといえる。
【００３３】
図１０は、接着剤を介して支持板６に固着された状態の圧電基板８における圧電トランスデューサT1~T4でのインピーダンスの相対振幅と、周波数との関係を示す特性図である。本図は、AAモードの励振状態にある圧電基板８の四隅および四辺のいずれが固着され支持されたかによる影響についての結果である。まず第１に、圧電基板８の四辺の中央が固着された場合が挙げられ、図１０においては「E-固着タイプ」として表示され、第２には、圧電基板８の四隅が固着された場合が挙げられ、「C-固着タイプ」として表示され、第３においては、圧電基板８の四辺の中央および四隅が固着された場合が挙げられ、「EC-固着タイプ」として表示されている。256
kHzの共振は、これらどのタイプの支持方法によってもほとんど影響を受けていないことがわかる。これは、256
kHzにおいては、振動変位が圧電基板８中に広く分散していることを意味する。一方、65および146 kHzの共振は、EC-固着タイプの支持方法の場合において、かなり抑圧されていることがわかる。従って、256
kHzの共振を強調するとともに、65および146 kHzの共振を不要なものとして抑圧したい場合には、EC-固着タイプの支持方法が最も効果的であることがわかる。このようにして、圧電基板８の共振状態は、圧電基板８が支持板６によって支持される極小表面部分の位置によって決まるといえる。
【００３４】
図７の振動発電素子において、もしも振動板４の外部表面が外界から直接機械的ショックを受けると、振動板４が励振され、その結果、空洞共振器において共振現象が起こる。このとき圧電基板８には、１種の輪郭振動モードの共振が生じる。すなわち圧電基板８は、空洞共振器において誘起された共振に有効に反応して、空洞共振器において生じた共振エネルギーを圧電トランスデューサT1~T4を介して、空洞共振器の共振周波数、究極的には圧電基板８の共振周波数と等しい周波数を有する電気エネルギーとして出力しうる。この際、圧電基板８の共振周波数は、圧電基板８の支持方法のみならず、圧電基板８の電極端子の極性に支配される。従って、もしもEC-固着タイプ構造の圧電基板８を採用し、その電極端子についてAAモードの振動が励振されうるような接続状態とすれば、空洞共振器は256 kHzの共振周波数を有する共振器として有効に機能する。このとき、振動板４と圧電基板８の距離(t)は0.664 mm近傍に設定する必要がある。距離(t)は図４についての記載中で述べた式により算出される。このようにして具体的には、EC-固着タイプ構造を有する圧電基板８を採用し、圧電トランスデューサT1およびT3の極性が圧電トランスデューサT2およびT4の極性と逆になるよう電極端子を接続し、振動板４と圧電基板８の距離(t)を0.664 mm近傍に設定した場合には、256 kHzの共振周波数を有する共振が効率よく空洞共振器に誘起されることとなる。そして、空洞共振器において生じた共振エネルギーは、圧電トランスデューサT1~T4を介して、256 kHzの周波数を有する電気エネルギーとして圧電基板８から出力される。
【実施例４】
【００３５】
図１１は、本発明の振動発電素子の第４の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。本実施例は、圧電基板１の代わりに圧電基板１１が用いられていることと、支持板６が突起部を有しないことを除き、図１と同様な構造を有する。但し、図１１では電極に覆われた圧電基板１１のみが描かれている。圧電基板１１は厚さ(T)が0.20 mm、直径(D)が20.0 mmの円板状構造を有する圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ(T)の方向と平行である。圧電基板１１は、電極２および３の代わりに、それぞれ電極１２および１３に覆われており、その表面上に存在するいくつかの極小な表面部分と支持板６が接着剤を介して固着されている。電極１２および１３は、それぞれ４つの四半円形の部分に電気的に分離されている。このようにして、電極１２は、部分電極121, 122, 123および124から成り、電極１３は、図１１では描かれていないが、部分電極131, 132, 133および134から成る。電極１２および１３は、第３の実施例の電極９および１０と同様な機能を有する。
【実施例５】
【００３６】
図１２は、本発明の振動発電素子の第５の実施例を示す平面図であって、振動発電素子を上方から見たときのものである。本実施例は、圧電基板１の代わりに圧電基板１４が用いられていることと、支持板６が突起部を有しないことを除き、図１と同様な構造を有する。但し、図１２では電極に覆われた圧電基板１４のみが描かれている。圧電基板１４は厚さ(T)が0.20 mm、外径(D1)が21.0 mm、内径(D2)が14.0 mmの環状板構造を有する圧電セラミックで成り、その分極軸の方向は厚さ(T)の方向と平行である。圧電基板１４は、電極２および３の代わりに、それぞれ電極１５および１６に覆われており、その表面上に存在するいくつかの極小な表面部分と支持板６が接着剤を介して固着されている。電極１５および１６は、それぞれ４つの扇形の部分に電気的に分離されている。このようにして、電極１５は、部分電極151, 152, 153および154から成り、電極１６は、図１２では描かれていないが、部分電極161, 162, 163および164から成る。電極１５および１６は、第３の実施例の電極９および１０と同様な機能を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
音や振動が存在する場所や、機械的ショックを受け易い場所に設置することにより、外界からの音圧または外界から直接受けた機械的ショックを効率よく電気エネルギーに変換しうるので、音圧や機械的ショックに対するセンサーとしての用途に適用できる。また、装置の大規模化も可能なので少なくとも予備電源としての用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１    圧電基板
２，３    電極
４    振動板
５    側壁ユニット
６    支持板
７    側壁ユニット
８    圧電基板
９，１０    電極
１１    圧電基板
１２，１３    電極
１４    圧電基板
１５，１６    電極
91, 92, 93, 94    部分電極
101, 102, 103, 104    部分電極
121, 122, 123, 124    部分電極
131, 132, 133, 134    部分電極
151, 152, 153, 154    部分電極
161, 162, 163, 164    部分電極
T1, T2, T3, T4    圧電トランスデューサ
【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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