(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で軽量の低電圧、小電気容量、かつ長時間の使用に耐えうる発電装置を提供する。【解決手段】電気エネルギー効率のよい短冊形薄膜圧電セラミックを用いた携帯可能の低電圧、小電気容量の発電装置は、短冊形薄膜ク圧電セラミック１、陽電極２、陰電極３、陽出力電極箔４、陽出力端子５、陰出力電極箔６、陰出力端子７、陽出力キャップ８、陰出力キャップ９、発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０、バイモルフ圧電アクチュエーター１５、１６はシム板、１７は押圧凸部、圧電発電モジュール１８、アクチュエーター固定台１９、薄膜圧電セラミック積層モジュール固定顎２０であり、発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０は、短冊形の中腹部を加圧されると、わずかな力でも容易に曲がり変形し、電気エネルギーを放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に金属塗膜の陽電極２、同じく下面には金属塗膜の陰電極３を備えた同一サイズの複数枚の短冊形薄膜圧電セラミック１を、交互に陽電極２陰電極３同士が向き合うように重ねて積層し、それぞれの電極間に金属箔からなる出力端子を備えた出力電極を挿入して、陽電極同士の間のものを陽出力電極箔４とし出力端子は陽出力端子５、陰電極間のものは陰出力電極箔６、その出力端子は陰出力端子７として、長手方向左右へ陽、陰別々に出力端子をそろえた後、薄膜絶縁シート８から長手方向左右の陽出力端子５と陰出力端子７のみを露出させて密閉し、長手方向左右に金属製出力キャップを装着して、それぞれ出力端子と接続して、陽出力端子側を陽出力キャップ９、陰出力端子側を陰出力キャップ１０とした発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１１。
【請求項２】
上面には金属塗膜の陽電極１３、下面には金属塗膜の陰電極１４を備えた同一サイズの複数枚の短冊形薄膜圧電セラミック１２複数枚を、それぞれ陽電極１３を上にして柔軟材質の極薄膜絶縁シートを間に挟んで積層し、それぞれの電極面に金属箔からなる出力端子を備えた出力電極を挿入して、陽電極同士の間のものを陽出力電極箔１５とし出力端子は陽出力端子１６、陰電極間のものは陰出力電極箔１７、その出力端子は陰出力端子１８として、長手方向左右へ陽、陰別々に出力端子をそろえた後、薄膜絶縁シート１９から長手方向左右の陽出力端子１６と陰出力端子１８のみを露出させて密閉し、長手方向左右に金属製出力キャップを装着して、それぞれ出力端子と接続して、陽出力端子側を陽出力キャップ２０、陰出力端子側を陰出力キャップ２１とした発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール２２。
【請求項３】
短冊形バイモルフ圧電素子の長手方向の片側へ舌状に伸ばしたシム板２３の先端部上下に蒲鉾状の押圧凸部２４を設けた圧電発電モジュール駆動用バイモルフ圧電アクチュエーター２５。
【請求項４】
長手方向左右の出力キャップを摺動可能に保持した２組の発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１１の間に、シム板２３先端部の押圧凸部２４が、該発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１１の中央に位置するようにバイモルフ圧電アクチュエーター２５を挿入した構造を基本とした圧電発電装置。
【請求項５】
長手方向左右の出力キャップを摺動可能に保持した２組の発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール２２の間に、シム板２３先端部の押圧凸部２４が、該発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール２２の中央に位置するようにバイモルフ圧電アクチュエーター２５を挿入した構造を基本とした圧電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は携帯可能な低電圧、低容量の電源に関する。
【背景技術】
【０００２】  今日までの持ち運びに容易な低電圧、小容量の電源は、その全てが継続通電時間に限界のある小型電池によるものであった。
【産業上の利用分野】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は、小型で軽量の低電圧、小電気容量、かつ長時間の使用に耐えうる発電装置の開発を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記目的を達成するために、本発明の発電手段においては、電気エネルギー効率のよい短冊形薄膜圧電セラミックを用いた携帯可能の低電圧、小電気容量発電装置を開発した。
【０００５】  短冊形薄膜圧電セラミックは、薄膜ゆえに少ない機械的加圧エネルギーで容易に曲げ変形させることができるので、小エネルギーによる連続振動加圧によって、擬似連続性を持った実用性のある電力を得ることができる。
【０００６】  図１は本発明の基本部品を簡略に示した模式図であって、１は短冊形薄膜ク圧電セラミック、２は陽電極、３は陰電極、４は陽出力電極箔、５は陽出力端子、６は陰出力電極箔、７は陰出力端子、８は陽出力キャップ、９は陰出力キャップ、１０は発電用薄膜圧電セラミック積層モジュールである。
【０００７】  図２は薄膜圧電セラミック積層モジュールに振動圧力を加えて電気エネルギーを発生させる本発明の駆動要素を示した模式斜視図で、１１はシム板、１２は押圧凸部、１３はバイモルフ圧電アクチュエーターである。
【０００８】  ３図は本発明の発電部を示した模式図で、１４は発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール、１５はバイモルフ圧電アクチュエーター、１６はシム板、１７は押圧凸部、１８は圧電発電モジュール、１９はアクチュエーター固定台、２０は薄膜圧電セラミック積層モジュール固定顎である。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１０】  発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０は上面に金属塗膜の陽電極２、下面に金属塗膜の陰電極３を備えた同一サイズの複数枚の短冊形薄膜圧電セラミック１を、交互に陽電極、陰電極同士が向き合うように重ねて積層し、それぞれの電極間に金属箔からなる出力端子を備えた出力電極を挿入して、陽電極同士の間のものを陽出力電極箔４とし、その出力端子は陽出力端子５、陰電極間のものは陰出力電極箔６として、その出力端子は陰出力端子７とし、長手方向左右へ陽、陰別々に出力端子をそろえた後、薄膜絶縁シート８で長手方向左右の陽出力端子５と陰出力端子７のみを露出させて密閉し、長手方向左右に金属製出力キャップを装着して、それぞれの出力端子と接続し、陽出力端子側を陽出力キャップ８、陰出力端子側を陰出力キャップ９からなり、全体として短冊形の薄い構造としている。
【００１１】  したがって、この発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０は、短冊形の中腹部を加圧されると、わずかな力でも容易に曲がり変形し、電気エネルギーを放出することとなる。
【００１２】  発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０駆動用のバイモルフ圧電アクチュエーター１３は、短冊形バイモルフ圧電素子の長手方向の片側へ舌状伸ばしたシム板１１の先端部上下に蒲鉾状の押圧凸部１２を設けている。
【００１３】  これにより、バイモルフ圧電アクチュエーター１３に通電すれば、シム板１１の先端部上下の押圧凸部１２は連続振動を起こすこととなる。
【００１４】  圧電発電モジュール１８は、長手方向左右の出力キャップ摺動可能に保持した２組の発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１４の間に、シム板１６先端部の押圧凸部１７がわずかなクリアランスを残す間隔で水平に保持し、該発電用薄膜圧電セラミック積層モジュールの中央に位置するようにバイモルフ圧電アクチュエーター１５を挿入した構造を基本としている。
【発明の効果】
【００１５】  本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１６】  薄膜圧電セラミックが曲げ圧力を加えられたときに発する電気エネルギーは、電極の面積に比例し、厚さに反比例するとされる。
【００１７】  次に、圧電セラミックに通電したときに生じる機械的振動エネルギーは電極面積と厚さに比例し、このことはバイモルフタイプにおいても同様である。
【００１８】  従ってこれらのことにより、同一の表面面積の圧電セラミックの場合、厚さが３倍のものであれば、１倍のものに比べて、３倍の機械エネルギーを生じることとなり、そのエネルギーは１倍のもの３枚を変形させる量をもつこととなる。
【００１９】  本発明において、発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０に用いる短冊形薄膜圧電セラミック１の厚みは５０ミクロン前後の薄いもの複数枚を用い、２個の発電用薄膜圧電セラミック積層モジュールを合わせても、数１００ミクロンに過ぎないのに対して、発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１４に用いるバイモルフ圧電アクチュエーター１３の厚みは倍以上のものを用いる。
【００２０】  したがって、本発明構造におけるバイモルフ圧電アクチュエーター１３は、上下２層の発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール１０を曲げ変形させるに十分の能力を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】  本発明の基本部品を簡単に示した分解模式図。
【図２】  本発明の発電部を示した模式図。
【図３】  本発明の駆動要素を示した模式斜視図。
【符号の説明】
【００２２】  １、１２    短冊形薄膜圧電セラミック
２、１３    陽電極
３、１４    陰電極
４、１５    陽出力電極箔
５、１６    陽出力端子
６、１７    陰出力電極箔
７、１８    陰出力端子
８、１９    薄膜絶縁シート
９、２０    陽出力キャップ
１０、２１  陰出力キャップ
１１、２２  発電用薄膜圧電セラミック積層モジュール
２３    シム板
２４    押圧凸部
２５    バイモルフ圧電アクチュエーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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