(57)【要約】【課題】携帯機器の電池切れに対応して、緊急に充電するための小さくて簡便で安価な携帯発電機を得る。【解決手段】２枚の圧電素子を張り合わせたバイモルフに外力で撓みを生じさせる加圧機構を取り付け、圧電素子の電極に発生した電荷を取り出して直流に変換する整流用ダイオードを接続し、得られた直流の電気エネルギーを充電に供するよう携帯機器の２次電池に結合するコネクターを付属した構成とする。【選択図】        図１
2004282978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子、または圧電素子と弾性板を張り合わせた少なくとも１枚のバイモルフと、該バイモルフに外力により撓みを生じさせる加圧機構と、前記圧電素子の電極に接続したリード線と、該リード線に接続した整流用ダイオードと、該整流用ダイオードと携帯機器の２次電池に結合するコネクターとから構成し、前記バイモルフの撓みによって発生した電気エネルギーを前記整流用ダイオードで直流に変換して携帯機器の２次電池の充電に使用することを特徴とする携帯発電機。
【請求項２】
複数の圧電素子、または圧電素子と弾性板を張り合わせた少なくとも１枚のバイモルフと、該バイモルフに外力により撓みを生じさせる加圧機構と、前記圧電素子の電極に接続したリード線と、該リード線に接続した整流用ダイオードと、該ダイオードと結合した蓄電器と、該蓄電器と携帯機器の２次電池に結合するコネクターとから構成し、前記バイモルフの撓みによって発生した電気エネルギーを前記ダイオードで直流に変換して前記蓄電器に蓄え、前記蓄電器から携帯機器の２次電池に充電することを特徴とする携帯発電機。
【請求項３】
複数の圧電素子、または圧電素子と弾性板を張り合わせたバイモルフと、該バイモルフに取り付けられたおもりと、前記圧電素子の電極に接続したリード線と、該リード線に接続した整流用ダイオードと、該整流用ダイオードと結合した蓄電器と、該蓄電器と携帯機器の２次電池に結合するコネクターとから構成し、前記バイモルフの振動によって発生した電気エネルギーを前記ダイオードで直流に変換して前記蓄電器に蓄え、前記蓄電器から携帯機器の２次電池に充電することを特徴とする携帯発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの携帯機器の２次電池に緊急に充電するときに用いる携帯発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話などの携帯機器においては、外出先での電池切れに対応する手段として予備の電池を常に所持しておく必要があった。これとは別に、特開平１１−２５２８８４号に記載されたもののように、手動式発電機を用いて携帯機器の２次電池に充電する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この予備の電池を常に所持しておく方法においては、所持する電池が２次電池の場合、常に充電に心がけていつでも使える状態に保つ必要があった。また、１次電池では自然放電などで能力が下がって使用できないときを想定して、必要以上の数を持っていなければならなかった。
【０００４】
さらに、提案されている手動式発電機では上記の課題は解決するが、コイルや磁石または回転機構などで複雑な構成となる電磁式発電機を用いているために装置が大きくて重いものとなり、しかも製造コストの高いものとなっていた。
【０００５】
本発明は、携帯機器の電池切れに対応して、携帯機器の２次電池に緊急に充電する小さくて簡便で安価な携帯発電機を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、２枚の圧電素子または１枚の圧電素子と弾性板を張り合わせたバイモルフに外力により撓みを生じさせる加圧機構を取り付け、圧電素子の電極に発生した電荷を取出して直流に変換する整流用ダイオードを接続し、得られた直流の電気エネルギーを充電に供するよう携帯機器の２次電池に結合するコネクターを付属した構成にしたものである。
【０００７】
また、２枚の圧電素子または１枚の圧電素子と弾性板を張り合わせたバイモルフに外力により撓みを生じさせる加圧機構を取り付け、圧電素子の電極に発生した電荷を取出して直流にする整流用ダイオードを接続し、その後に直流の電気エネルギーを一時蓄える電気二重層コンデンサーや２次電池などの高容量の蓄電器を並列に接続し、蓄えられた電気エネルギーを充電に供するよう携帯機器の２次電池に結合するコネクターを付属した構成にしたものである。
【０００８】
さらに、２枚の圧電素子または１枚の圧電素子と弾性板を張り合わせたバイモルフに外力によって振動するおもりを取り付け、圧電素子の電極に発生した電荷を取出して直流に変換する整流用ダイオードを接続し、その後に直流の電気エネルギーを一時蓄える電気二重層コンデンサーや２次電池などの高容量の蓄電器を並列に接続し、蓄えられた電気エネルギーを充電に供するよう携帯機器の２次電池に結合するコネクターを付属した構成にしたものである。
【０００９】
上記のように構成された携帯発電機において、バイモルフは人の手などの外力により繰り返し加圧機構を介して撓みが生じさせられると、圧電素子の電極には圧電正効果により交番の電界が生じて圧電素子の電極には（＋）（−）の電荷が発生する。これを電気エネルギーとして整流用ダイオードを通して直流に変換し、コネクターを介して携帯機器の２次電池を充電する。
【００１０】
また、蓄電器を備えた場合には発生した電気エネルギーを一時蓄え、その後にコネクターを介して携帯機器の２次電池を充電する。
【００１１】
さらに、おもりを取り付けたバイモルフでは、人がこの装置を身につけて活動しているとき、常時振動がバイモルフに生じて発電を続け、新たに外力を加えなくても蓄電器に蓄えた電気エネルギーをコネクターを介して携帯機器の２次電池を充電する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数の圧電素子、または圧電素子と弾性板を張り合わせた少なくとも１枚のバイモルフと、該バイモルフに外力により撓みを生じさせる加圧機構と、前記圧電素子の電極に接続したリード線と、該リード線に接続した整流用ダイオードと、該整流用ダイオードと携帯機器の２次電池充電ポートに結合するコネクターとから構成したものであり、前記バイモルフは人の手などの外力により繰り返し加圧機構を介して撓みが生じさせられると、前記圧電素子の電極には圧電正効果により交番の電界が生じ、これを電気エネルギーとして前記整流用ダイオードを通して直流に変換し、前記コネクターを介して携帯機器の２次電池を充電するという作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例にもとづき図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の携帯発電機の一実施例を示し、図１において１ａは長方形のバイモルフで、両端を支持台２ａで支持されている。バイモルフ１ａは、表面に電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（３ａ以外は図の裏側に隠れている）を形成した後、厚み方向に分極処理した２枚の圧電素子４ａ、４ｂを金属製のシム５を間に挿入して同じ圧電方向で張り合わせてある。６ａは加圧機構で、押し棒７ａとバイモルフ１ａの真中に常に押し棒７ａの先端が接触するように下方に微弱に加圧するバネ８ａとからなっている。押し棒７ａの一方の端は，ケース９ａの外に突き出ていて、人の指で押し易いように押しボタン１０ａを被せている。圧電素子４ａの表電極３ａと圧電素子４ｂの裏電極３ｃ（図の下側）とはリード線１１ａで結線し、圧電素子４ａの裏電極３ｂ（図の下側）と圧電素子４ｂの表電極３ｄ（図の上側）とはシム５でリード線１１ｂで結線し、それぞれ整流用ダイオード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに接続している。図２は電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとダイオード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを接続した回路図で、ダイオード４個で全波整流回路を構成している。整流用ダイオード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの他端は、（＋）（−）を区別し、ケーブル１３ａでもって携帯機器の２次電池の（＋）（−）端子への接続を可能とするコネクター１４ａに結線されている。
【００１４】
このような構成の携帯発電機において、コネクター１４ａを携帯機器に装着した状態でケース９ａを手のひらに収め、親指でもって押しボタン１０ａを繰り返し押すと、押し棒７ａによってバイモルフ１ａはシム５を中性面として凹凸の撓みを繰り返す。そしてバイモルフ１ａが凸になったとき、圧電素子４ａには平面方向の引っ張りが、圧電素子４ｂには圧縮が生じて、電極３ａ、３ｄには圧電正効果によって（＋）の電荷が生じる。またバイモルフ１ａが凹になったときはその逆で、電極３ｂ、３ｃ（シム５側）には圧電正効果によって（−）の電荷が生じる。このようにバイモルフ１ａの凹凸で生じた交流の電流は、整流用ダイオード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによって全波整流されて直流となり、コネクター１４ａを介して携帯機器の２次電池の充電に供せられる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、複数の圧電素子、または圧電素子と弾性板を張り合わせた少なくとも１枚のバイモルフと、該バイモルフに外力により撓みを生じさせる加圧機構と、前記圧電素子の電極に接続したリード線と、該リード線に接続した整流用ダイオードと、該整流用ダイオードと接続した蓄電器と、該蓄電器と携帯機器の２次電池充電ポートに結合するコネクターとから構成したものであり、前記バイモルフは人の手などの外力により繰り返し加圧機構を介して撓みが生じさせられると，前記圧電素子の電極には圧電正効果により交番の電界が生じ、これを電気エネルギーとして前記整流ダイオードを通して直流に変換して前記蓄電器に蓄え、蓄えられた電気エネルギーを前記コネクターを介して携帯機器の２次電池に再充電するという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、実施例にもとづき図面を参照して説明する。
（実施の形態２）
図３は本発明の携帯発電機の一実施例を示し、図３において１ｂ、１ｃ、１ｄは３枚の円板状バイモルフで、外周をリング状の支持台２ｂ、２ｃ、２ｄで支持し，中心にスペーサ１５ａ、１５ｂを間に置いて上下に重ねている。バイモルフ１ｂ、１ｃ、１ｄは、表面に電極３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ（３ｅ、３ｇ、３ｉ以外は図の裏側に隠れている）を形成した後、厚み方向に分極処理した３枚の圧電素子４ｃ、４ｄ、４ｅを金属製の弾性板１６ａ、１６ｂ、１６ｃに張り合わせてある。（このように圧電素子と弾性板の張り合わせはモノモルフと呼ばれ、場合によってはバイモルフと区別されるが、ここではバイモルフの分類に入れるものとする。）６ｂは加圧機構で、押し棒７ｂとバイモルフ１ｂの真中に常に押し棒７ｂの先端が接触するように下方に微弱に加圧するバネ８ｂとからなっている。押し棒７ｂの一方の端は，ケース９ｂの外に突き出ていて、人の指で押し易いように押しボタン１０ｂを被せている。圧電素子４ｃ、４ｄ、４ｅの表電極３ｅ、３ｇ、３ｉはリード線１１ｃで結線し、裏電極３ｆ、３ｈ、３ｊは弾性板１６ａ、１６ｂ、１６ｃに導通してリード線１１ｄで結線し、それぞれ整流用ダイオード１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈに接続している。整流ダイオード１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈのもう一方の端は、高容量の電気二重層コンデンサーである蓄電器１７ａに接続した後、ケーブル１３ｂでもって携帯機器への接続を可能とするコネクター１４ｂに接続している。図３は電極３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊと整流用ダイオード１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈを接続した回路図で、ダイオード４個で全波整流回路を構成している。整流用ダイオード１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈの他端は、（＋）（−）を区別して蓄電器１７ａに入力し、その後にそれぞれ携帯機器の２次電池の（＋）（−）端子への接続を可能とするコネクター１４ｂに結線されている。
【００１７】
このような構成の携帯発電機において、ケース９ｂを手のひらに収め、親指でもって押しボタン１０ｂを繰り返し押すと、押し棒７ｂによってバイモルフ１ｂは弾性板１６ａと圧電素子４ｃとの厚みの１／２付近を中性面として凹凸の撓みを繰り返す。同様に、スペーサ１５ａ、１５ｂを通じて連動して押されたバイモルフ１ｃ、１ｄも凹凸の撓みを繰り返す。そしてバイモルフ１ｂ、１ｃ、１ｄが凸になったとき、圧電素子４ｃ、４ｄ、４ｅには平面方向の引っ張りが生じて、電極３ｅ、３ｇ、３ｉ  には圧電正効果によって（＋）の電荷が生じる。またバイモルフ１ｂ、１ｃ、１ｄが凹になったときはその逆で、電極３ｅ、３ｇ、３ｉには圧電正効果によって（−）の電荷が生じる。このようにバイモルフ１ｂ、１ｃ、１ｄの凹凸で生じた交流の電流は、整流用ダイオード１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈによって全波整流されて直流となり蓄電器１７ａに蓄えられる。蓄電器１７ａの蓄えが飽和に達したとき、コネクター１４ｂを携帯機器のコネクター受け（図示せず）に挿入すると、蓄電器１７ａに蓄えられた電気エネルギーはコネクター１４ｂ介して携帯機器の２次電池の充電に供せられる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、複数の圧電素子、または圧電素子と弾性板を張り合わせたバイモルフと、該バイモルフに取り付けられたおもりと、前記圧電素子の電極に接続したリード線と、該リード線に接続した整流用ダイオードと、該整流用ダイオードと接続した蓄電器と、該蓄電器と携帯機器の２次電池充電ポートに結合するコネクターとから構成したものであり、前記バイモルフはおもりの振動によって繰り返し撓みが生じさせられると、前記圧電素子の電極には圧電正効果により交番の電界が生じ、これを電気エネルギーとして前記整流ダイオードを通して直流に変換して前記蓄電器に蓄え、蓄えた電気エネルギーを前記コネクターを介して携帯機器の２次電池に充電するという作用を有する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、実施例にもとづき図面を参照して説明する。
（実施の形態３）
図５は本発明の携帯発電機の一実施例を示し、図５において１ｅは長方形のバイモルフで、一端を固定台１８に片持ち梁として固定している。バイモルフ１ｅは、表面に電極３ｋ、３ｌ（３ｌは図の裏側に隠れている）を形成した後、厚み方向に分極処理した圧電素子４ｆを金属製の弾性板１６ｄに張り合わせて構成してある。バイモルフ１ｅのもう一方の端には、おもり１９が取り付けてある。圧電素子４ｆの表電極３ｋはリード線１１ｅで結線し、裏電極３ｌは弾性板１６ｄに導通してリード線１１ｆで結線し、それぞれ整流用ダイオード１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌに接続している。整流ダイオード１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌのもう一方の端は、高容量の２次電池である蓄電器１７ｂに接続した後、ケーブル１３ｃでもって携帯機器への接続を可能とするコネクター１４ｃに続しいる。て図６は電極３ｋ、３ｌとダイオード１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌ  を接続した回路図で、ダイオード４個で全波整流回路を構成している。整流用ダイオード１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌの他端は、（＋）（−）を区別して蓄電器１７ｂに入力し、それぞれケース９ｃの外部に取り付けられた携帯機器の２次電池の（＋）（−）端子への接続を可能とするコネクター１４ｃに結線されている。
【００２０】
このような構成の発電機において人の身に付けて持ち運びされると、おもり１９によってバイモルフ１ｅは弾性板１４ｄと圧電素子４ｆとの厚みの１／２付近を中性面として凹凸の撓み振動する。そしてバイモルフ１ｅが凸になったとき、圧電素子４ｆには平面方向の引っ張りが生じて、電極３ｋ  には圧電正効果によって（＋）の電荷が生じる。またバイモルフ１ｅが凹になったときはその逆で、電極３ｋには圧電正効果によって（−）の電荷が生じる。このようにバイモルフ１ｅの凹凸で生じた交流の電流は、整流用ダイオード１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌによって全波整流されて直流となり蓄電器１７ｂに蓄えられる。蓄電器１７ｂの蓄えが十分にされているとき、コネクター１４ｃを携帯機器のコネクター受け（図示せず）に挿入すると、蓄電器１７ｂに蓄えられた電気エネルギーはコネクター１４ｃ介して携帯機器の２次電池の充電に供せられる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電磁式発電機のようにコイルや磁石、さらに回転機構といった複雑な構成をとることなく、圧電素子を張り合わせたバイモルフに加圧するのみで発電でき、小型で軽く、しかも低コストの携帯発電機が実現できるという有利な効果が得られる。
【００２２】
また、発電した電気を蓄電器に一度蓄えておくことにより、いつでも必要なときに携帯機器に充電できるという利便さの効果が得られる。
【００２３】
さらに、バイモルフの一部におもりを取り付け、外部から与えられる振動を電気エネルギーに変えて、蓄電器に長い時間をかけて蓄え、いざという時に携帯機器に充電できるという利便さの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による携帯発電機を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態による携帯発電機の電気的結線を示す回路図である。
【図３】本発明の他の一実施形態による携帯発電機を示す断面斜視図である。
【図４】本発明の他の一実施形態による携帯発電機の電気的結線を示す回路図である。
【図５】本発明の他の一実施形態による携帯発電機を示す断面斜視図である。
【図６】本発明の他の一実施形態による携帯発電機の電気的結線を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  ・・・バイモルフ
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  ・・・支持台
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、３ｋ、３ｌ  ・・・電極
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ  ・・・圧電素子
５  ・・・シム
６ａ、６ｂ  ・・・加圧機構
７ａ、７ｂ  ・・・押し棒
８ａ、８ｂ  ・・・バネ
９ａ、９ｂ、９ｃ  ・・・ケース
１０ａ、１０ｂ  ・・・ボタン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ  ・・・リード線
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌ  ・・・整流ダイオード
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  ・・・ケーブル
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  ・・・コネクター
１５ａ、１５ｂ  ・・・スペーサ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  ・・・弾性板
１７ａ、１７ｂ  ・・・蓄電器
１８  ・・・固定台
１９  ・・・おもり
【図１】
2004282978.tif 000003
【図２】
2004282978.tif 000004
【図３】
2004282978.tif 000005
【図４】
2004282978.tif 000006
【図５】
2004282978.tif 000007
【図６】
2004282978.tif 000008