(57)【要約】【課題】  本発明は、力学的挙動を発電機を介さずに、即電力に変換できる材料を用いることによって、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換のための回転体を用いる発電デバイスを不要とし、また、携帯電話のみあれば、いつでも自由に自身で発電することができ、さらに、構造が単純であるために動作信頼性が高い、という特徴を有する発電機能付携帯電話を提供しようとするものである。【解決手段】  振動を与えることにより発電する機能を有する振動発電部と、前記振動発電部により発電した電力を利用して機能する電話部と、を有する発電機能付携帯電話である。本発明の前記振動発電部の特徴点は、振動が圧電素子に与える応力によって発電するということである。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を与えることにより発電する機能を有する振動発電部と、
前記振動発電部により発電した電力を利用して機能する電話部と、
を有する発電機能付携帯電話。
【請求項２】
前記振動発電部は、振動が圧電素子に与える応力によって発電する請求項１に記載の発電機能付携帯電話。
【請求項３】
前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体と錘手段とからなり、前記錘手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する請求項１又は２に記載の発電機能付携帯電話。
【請求項４】
前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体とばね手段とからなり、前記ばね手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する請求項１から３のいずれか一に記載の発電機能付携帯電話。
【請求項５】
前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体とてこ手段とからなり、前記てこ手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する請求項１から４のいずれか一に記載の発電機能付携帯電話。
【請求項６】
前記振動発電部にて発電された電力を蓄積するための蓄電部をさらに有する請求項１から５のいずれか一に記載の発電機能付携帯電話。
【請求項７】
前記振動発電部にて発電された電力を前記蓄電部に供給することを遮断するための電力供給遮断部を有し、
前記電力供給遮断部は、前記蓄電部の蓄電量に応じて遮断をする請求項６に記載の発電機能付携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電デバイスを利用した発電機能付携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術としては、例えば、図１の（１）に示すような太陽電池を携帯電話に貼り付けて発電するというもの、図１の（２）に示すような別筐体に発電機が備えられここから携帯電話の電源を供給するもの、図１の（３）に示すようなバネと振動子からなる携帯電話用発電機、また、図１の（４）に示すようなゼンマイバネの開放する力を利用して発電するようなもの、などがあげられる。さらに、図示はしないが自動巻きの時計のようなゼンマイと振り子からなる発電機も提案されている。なお、これらの発電においては、前記のそれぞれの力学的力が磁石と電磁石からなる通常の発電機の回転に変換され、発電されている。
【特許文献１】特開２００１−４５１２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記の技術には一長一短あり、特に短所については、図１（１）の場合は、暗闇の中では利用できないこと、図１（２）の場合は、外部から電源供給するために発電機の筐体を持ち運ばないといけないこと、図１（３）の場合は、振動子の動きを電力に変換するための機構すなわちコイルなどが別に必要であること、図１（４）の場合は、ゼンマイを巻き上げる必要があり、かつ巻き上げたゼンマイを開放する際に図１（３）の場合と同様に電力に変換するための機構が必要になる、などのことがそれぞれあげられる。
【０００４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、力学的挙動を発電機を介さずに、即電力に変換できる材料を用いることによって、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換のためのデバイスを不要とし、また、携帯電話のみあれば、いつでも自由に自身で発電することができ、さらに、構造が単純であるために動作信頼性が高い、という特徴を有する発電機能付携帯電話を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は発電機能付携帯電話にかかるものである。
【０００６】
発明１  振動を与えることにより発電する機能を有する振動発電部と、前記振動発電部により発電した電力を利用して機能する電話部と、を有する発電機能付携帯電話である。
【０００７】
発明２  前記振動発電部は、振動が圧電素子に与える応力によって発電する発明１に記載の発電機能付携帯電話である。
【０００８】
発明３  前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体と錘手段とからなり、前記錘手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する発明１又は２に記載の発電機能付携帯電話である。
【０００９】
発明４  前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体とばね手段とからなり、前記ばね手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する発明１から３のいずれか一に記載の発電機能付携帯電話である。
【００１０】
発明５  前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体とてこ手段とからなり、前記てこ手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する発明１から４のいずれか一に記載の発電機能付携帯電話である。
【００１１】
発明６  前記振動発電部にて発電された電力を蓄積するための蓄電部をさらに有する発明１から５のいずれか一に記載の発電機能付携帯電話である。
【００１２】
発明７  前記振動発電部にて発電された電力を前記蓄電部に供給することを遮断するための電力供給遮断部を有し、前記電力供給遮断部は、前記蓄電部の蓄電量に応じて遮断をする発明６に記載の発電機能付携帯電話である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１から７の何れか一あるいは二以上からなる発電機能付携帯電話によれば、本携帯電話の利用者は、単純でかつほとんど負担のかからないリズミカルな動きを利用して発電が可能である、という優れた効果を奏し得る。この単純な動きとは、手首を規則正しいリズムで軽く振り続ける動きであり、あるいは、携帯電話を一方の手のひらに規則正しいリズムで軽く打ち続ける動きなどである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１５】
尚、本発明の発電機能付携帯電話は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１６】
実施形態１は、主に請求項１と請求項６などに関する。
【００１７】
実施形態２は、主に請求項２と請求項６などに関する。
【００１８】
実施形態３は、主に請求項３と請求項６などに関する。
【００１９】
実施形態４は、主に請求項４と請求項６などに関する。
【００２０】
実施形態５は、主に請求項５と請求項６などに関する。
【００２１】
実施形態６は、主に請求項７に関する。
【００２２】
≪実施形態１≫
【００２３】
<実施形態１の全体構成>
【００２４】
図２は、実施形態１の機能ブロックを表わす図である。
【００２５】
実施形態１は、振動発電部０２０２と、電話部０２０４と、蓄電部０２０３と、を有する発電機能付携帯電話０２０１に関するものである。
【００２６】
<実施形態１の構成の説明>
【００２７】
「振動発電部」は、振動を与えることにより発電する機能を有する。振動は、ここでは広義の振動を指す。以下では、振動の例について説明する。すなわち、図３の（１）に示すような一般的な調和振動はもちろん振動に含むが、図３の（２）のステップファンクションからなる振動、（３）のパルス的振動、（４）の不規則的振動など、さまざまな振動を含んでよい。また、位相はもちろんのこと、振幅と周波数そのものも時々刻々変わるものも本実施形態の振動に含めてよい。例えば、図４の（１）は、調和的振動の形状をしているが、周波数と振幅が時々刻々変わるもの、（２）は、ステップ関数の形状が一周期ごとに変わるものであり位相のずれも同時にあるもの、（３）は、ステップファンクションであり、振幅と周期と位相が時々刻々と変化するものである。さらに、図５に示す振動は、さらに、多様性のある振動であり、（１）は、調和的振動とステップファンクションが時系列でランダムに組み合わされたもの、（２）は、ステップファンクションとパルス的波形が時系列的にランダムに組合されたもの、さらに、（３）は、パルス的波形と調和振動波形が時系列的に組み合わされたものである。このような様々な振動が振動発電部に与えられる振動である。もちろん、これ以外の形状を有する振動波形であってもよい。また、振動という場合には、ここではほぼ準静的なあるいは静的な振動であってもよい。例えば、０．１Ｈｚの振動は、ほぼ繰り返し力と呼ぶにふさわしいような振動であるがこうした長周期振動もまた振動に含んでよい。
【００２８】
また、振動発電部に振動を与える具体的方法を、図６から図８に示す。図６の（１）は、発電機能付携帯電話を上下に振って振動を与える。比較的調和振動に近い振動となる。図６の（２）は、手のひらで叩くというものである。この場合は、ステップファンクションあるいは、パルス的な波形になる。図６の（３）は、手首の動きを利用して振る。この場合も、調和振動的な動きになりやすい。図７は、歩きながら腕の振りにあわせて振動させるものである。また、図８は、振り回すというものである。この振り回しは、振動とは異なるが、そもそも振動は複素平面で、虚軸を実軸と考えれば、回転運動となるものであるという意味で、この回転運動も振動と同じ作用が振動発電部に与えられる。図９は、携帯電話を指で押さえるというものである。これは、例えば、１Ｈｚ以下の低周波振動を与える場合のイメージである。振動というよりも、押さえるという表現が適する速度である。なお、この押さえるということも広義の振動の中に含めることは言うまでもない。振動の大きさに応じて発電がなされる。ここで振動が大きいとは、力学的エネルギーが大きいということを指し、この力学的エネルギーが相応の電気的エネルギーに変換される。ここで、変換効率の問題があるために１００％の変換率は不可能であるが、おおむね線形の関係あるいは、正の相関があると考えてよい。また、振動であるために、正負の電圧が発生する場合もあるが、これについては、整流回路を用いればよい。また、振動の時系列的なランダム性の結果生じる電力の不安定性については、コンデンサを用いることにより、また、後述する蓄電部からの電力をバッファとして用いることによって、安定した電力を電話部に渡すことができる。
【００２９】
なお、振動発電部は、発電機能付携帯電話の外部にあってもよい。これによって、振動発電器を手などで振動させながら会話をすることができる。
【００３０】
「電話部」は、前記振動発電部により発電した電力を利用して機能する。電話部とは、電話やファックスとしての機能を有するものであり、またコンピュータとしてのインターネットやネットワークへアクセスする機能を有するものを言う。
「蓄電部」は、前記振動発電部にて発電された電力を蓄積するための機能を有する。電話の場合は、会話をしながら発電することができないので、あらかじめ発電した電力を蓄電部に蓄積した後に電話部にて電話をするという形をとることが望ましい。ただし、携帯電話とは別に図１（２）の応用として、外部に発電機をもち、この発電機に後述する圧電素子を用いるような場合については、手で発電機を振動させながら、電話部にて電話をすることが可能になる。本発明の振動発電部は、したがって、外部にあってもよい。
【００３１】
<実施形態１の効果>
【００３２】
実施形態１によれば、さまざまな振動を与えることにより発電し、この電力を利用して機能する携帯電話を実現することができる、という効果を奏する。
【００３３】
≪実施形態２≫
【００３４】
<実施形態２の全体構成>
【００３５】
図１０は、実施形態２の機能ブロックを表す図である。
【００３６】
実施形態２は、実施形態１を基本として、振動発電部１００２と、電話部１００４と、蓄電部１００３と、を有する発電機能付携帯電話１００１であって、特徴点は、前記振動発電部は、振動が圧電素子１００５に与える応力によって発電する点である。
【００３７】
<実施形態２の構成の説明>
【００３８】
振動発電部と、電話部と、蓄電部と、に関しては、実施形態１と基本的機能は共通であるので詳細な説明は省略する。
【００３９】
実施形態２の特徴点は、「振動発電部」は、振動が圧電素子に与える応力によって発電する点である。「振動」については、すでに、実施形態１において説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。図１１は、片持ち梁形式の圧電素子１１０２に振動による慣性力によって変形が生じ、この慣性力に起因する応力が惹起するひずみによって圧電素子が発電を生じる際の圧電素子の変形状態を図示している。図１２は、慣性力をダランベールの原理を用いて静的な力に置き換えて、かつ、集中荷重１２０５として、片持ち梁のトップに作用するとして表現したものである。この際、モーメント１２０２および最外縁圧縮歪１２０３について、合わせて図示している。慣性力が片持ち梁の最頂上部に作用するために、モーメント分布は、図のようになる。実際には外部からの振動に起因して生じる圧電素子の振動モードはより高次の振動が生じる。特に、このような形状の場合は、連続体としての振動になるために無限個の振動モードが重ねあわされた複雑な振動となる。しかし、実用的な意味での振動の刺激係数の観点からは、図１２に示される振動モードが卓越的であり、一次の振動モード１２０４に対応する有効質量は７０％以上を超える。したがって、モーメントおよび歪は、近似的にではあるが図１２のような形式となり、梁部材の材軸方向の圧縮側歪と、引張側歪が交互に現れて、発電が行われるものである。特に、片持ち梁形式の場合には、固定端側の応力が大きくなるために、実際に発電が行われるのは、固定端側である。したがって、図１１の片持ち梁の固定端側になる梁の対向する部位に電極１１０１を設ければ最大の発電力を取得することができる。なお、この電極は、一方を梁の固定端側、他方を梁の自由端側に設置してもよい。
【００４０】
ところで、圧電素子１３０１が片持ち梁として振動している場合は、振動時の変形と、電圧との関係には、図１３のような関係が認められる。むろん、どの部位の電圧値を測定するかによって、変動の様子は変わるが図１３に示すような変形に応じた電圧が生じる。なお、図１３においては、位相差について考慮した記載にはなっていないが、実際には、変形１３０２と電圧１３０３については、振動の伝播においてわずからながらタイムラグがあるために、電圧の位相は若干遅れる。また、図１４のように振動による変形１４０２がランダムな場合にも、電圧１４０３はこの変形とほぼ同様な振動的形状になる。ただし、ここにおいて、図１３の場合も同様であるが、圧電素子の起電力が応力に対して線形な関係にあるかが、変形１３０２と電圧１３０３の関係に影響をおよぼすことはもちろんである。図１３および図１４の例では、線形関係を仮定している。しかしながら、本件発明としては、この線形性は必要条件ではなく、非線形であってもよい。
【００４１】
<実施形態２の効果>
【００４２】
実施形態２によれば、圧電素子を用いることによって携帯電話に与える振動に起因する応力によって圧電素子が発電するという、効果を奏する。
【００４３】
≪実施形態３≫
【００４４】
<実施形態３の全体構成>
【００４５】
図１５は、実施形態３の機能ブロックを表す図である。
【００４６】
実施形態３は、実施形態１又は２を基本として、振動発電部と、電話部と、蓄電部と、からなる発電機能付携帯電話であって、特徴点は、前記振動発電部の前記圧電素子は、圧電素子本体と錘手段とからなり、前記錘手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する点である。
【００４７】
<実施形態３の構成の説明>
【００４８】
実施形態３の振動発電部と、電話部と、蓄電部と、に関しては、実施形態１又は２と基本的機能は共通であるために、詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施形態３の「振動発電部の圧電素子」は、圧電素子本体と錘手段とからなる。前記「錘手段」は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する。圧電素子本体と錘手段のみで発電するような発電機能付携帯電話のもっとも簡単なものとして、錘手段が圧電素子本体に衝突する際の衝撃力に起因して圧電素子本体に発生する応力を用いて発電するというものである。なお、ここでは、振動というのは携帯電話を上下に振る、左右に振る、あるいは、叩く、などの結果生じる振動のことであってよい。振動発電は、錘手段が、圧電素子本体に衝突するときに圧電素子本体に加わる応力による。図１６は、錘手段１６０２が圧電素子本体１６０１に衝突する一例である。このような場合には、錘手段と圧電素子本体の衝突地点から圧縮波が圧電素子本体中を伝播し、その最の圧力によって、発電するというものである。また、図１７では、錘手段１７０２が圧電素子本体１７０１に衝突することは図１６と同じであるが、圧電素子本体の境界条件が、図１６と異なるために、異なるメカニズムによって発電する例を示している。より詳細には、図１８に記載する。すなわち、圧電素子本体１８０１は、壁面に接合されている。固定支持１８０３であるか、ピン支持１８０４であるかによって、支持できる荷重の大きさに相違がでてくる。圧電素子が、固定支持の場合と、ピン支持の場合において、等しい形状と等しい材料特性を有する場合には、固定支持の方が、より大きな荷重に耐えることができる。同じ荷重で大きな歪を得るためには、ピン支持の方が望ましい。これは、固定支持の方が圧電素子本体の剛性が高くなるために、すこしの変形しか生じないために、ピン支持の場合にくらべて小さな歪となるからである。しかし、ピン支持に比べて固定支持の方が、全断面を有効に利用することができると言える。
【００５０】
なお、本実施形態と別の実施例として、圧電素子と、錘手段が格納される筒は、その断面は、角型であってよく、多角形であってもよい。また、錘手段も球状でなく、角型であってもよい。また、筒は圧電素子で構成されていてもよい。また、錘手段が十分な勢いで衝突できるストロークを取れるように、筒の高さおよび内径は余裕があるものであってよい。
【００５１】
<実施形態３の効果>
【００５２】
実施形態３によれば、圧電素子本体と、錘手段だけによって、効率的に発電できる発電機能付携帯電話を実現できる、という効果を奏する。
【００５３】
≪実施形態４≫
【００５４】
<実施形態４の全体構成>
【００５５】
図１９は、実施形態４の機能ブロックを表す図である。
【００５６】
実施形態４は、実施形態１から３の何れか一を基本として、振動発電部１９０２と、電話部１９０４と、蓄電部１９０３と、を有する発電機能付携帯電話１９０１であって、特徴点は、前記振動発電部の前記圧電素子１９０７は、圧電素子本体１９０５とばね手段１９０６とからなり、前記ばね手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する点である。
【００５７】
<実施形態４の構成の説明>
【００５８】
実施形態４の振動発電部と、電話部と、に関しては、実施形態１から３の何れか一と基本的機能は共通であるので、詳細な説明は省略する。
【００５９】
実施形態４の前記「振動発電部の前記圧電素子」は、圧電素子本体とばね手段とからなる。前記「ばね手段」は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する。ばね手段のばねは、らせん状のばね、ぜんまいばね、板ばね、板バネを折り曲げたもの、梁状のバネ、柱状のばね、その他あらゆるバネを含む。ばね手段に振動を与えるにあたって、ばね手段を介して振動を与えるというものである。例えば、図２０は、その一例であり、片持ち梁形式の圧電素子本体２００２の梁端部にばね２００１がしつらえられ、これに付属するヒモ２００３を繰り返し引っ張ることによって、圧電素子本体に応力を加えるというものである。このばね手段があることによって、圧電素子本体に対してリズミカルに振動を伝えることをできる。なお、この際のこのばね手段は、圧電素子本体に過大な荷重が加わらないように、バッファという役割を持たせてもよい。
【００６０】
また、別の異なる実施例としては、実施形態４に、錘手段を追加した形式の振動発電部である。図２１は、その一例であり、ばね手段２１０１と、錘手段２１０２を組み合わせたものであり、錘手段を上下させる場合に、ばね手段が圧縮引張りを受けるがこの際に、ばね手段の折り返しのところに、圧電素子本体２１０３を埋め込んでおき、ばね手段が圧縮もしくは引張りの状態になったときに、圧電素子本体もまた圧縮もしくは引張りの応力を受けるような構造である。
【００６１】
また、他の実施例としては、ばね手段と錘手段を組み合わせ、かつ、圧電素子本体に対しては、錘手段からの衝突による応力を受けるというものがある。図２２は、その一例として、ばね手段２２０３にはさまれた錘手段２２０２が上下に振動した場合に、錘手段が最大変位に達したところで、圧電素子本体２２０１にあたり衝撃荷重が伝えられ、圧電素子本体に応力が生じるというものである。
【００６２】
さらに、他の実施例としては、前記実施例と同様な構造であるが、圧電素子本体が片側だけに存在するような場合である。図２３は、こうした例を示しており、この例では、圧電素子本体２３０１は、液晶画面側にのみ存在する。もちん、この圧電素子本体は、液晶画面と反対側に位置していてもよい。
【００６３】
また、さらに、別の実施例としては、圧電素子本体を柔構造に設計し、これに、ばね手段と錘手段からなる振動系を接続することによって、柔構造の圧電素子本体に応力を生じせしめるというものである。図２４は、その一例を示しており、圧電素子本体２４０１を門型状に構成し、柱脚部にばね手段２４０２と錘手段２４０３からなる振動系を接続することによって、振動系の振動が圧電素子本体に伝達されて、応力が生じるというものである。
【００６４】
上記以外の振動発電部としては、片持ち梁形式のものがあり、その自由端側に錘手段を設置するという形式がある。このような形式の場合は、図２５のように、圧電素子本体である梁２５０２が一本でその自由端側に錘手段２５０１がある場合と、図２６の場合のように圧電素子本体である梁２６０１が二本ありその自由端側に錘手段２６０２がある場合がある。また、この梁は複数本であってもよく、層数も図２７に示すように二層２７０１以上複数層あってもよい。
【００６５】
さらに上記以外の振動発電部の例としては、片持ち梁形式であって、かつ圧電素子本体は変形の大きなところにのみ設置されるというものである。図２８は、その一例を示しており、変形が大きい固定端側にのみ圧電素子本体２８０２が設置されている。前記圧電素子と錘手段の間の部材２８０１は、どのような材料であってもよい。また、この構造が前述したように梁が複数本あるいは層数が一以上または複数層あってもよい。
【００６６】
また、以上に説明されたものがさらに、二以上、複数個、組み合わされていてもよい。
【００６７】
<実施形態４の効果>
【００６８】
実施形態４によれば、錘手段とばね手段をあわせ用いることができるので、一定の周期をもった安定した振動を起こしつつ、発電することができるために、リズミカルな運動が容易となり、腕などにあまり負担をかけることなく、発電することができるという効果を奏する。
【００６９】
≪実施形態５≫
【００７０】
<実施形態５の全体構成>
【００７１】
図２９は、実施形態５の機能ブロックを表す図である。
【００７２】
実施形態５は、実施形態１から４の何れか一を基本として、振動発電部２９０２と、電話部２９０４と、蓄電部２９０３と、を有する発電機能付携帯電話２９０１であって、特徴点は、前記振動発電部の前記圧電素子２９０７は、圧電素子本体２９０５とてこ手段２９０６とからなり、前記てこ手段は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する点である。
【００７３】
<実施形態５の構成の説明>
【００７４】
実施形態５の振動発電部と、電話部と、蓄電部と、に関しては、実施形態１から４の何れか一の機能と共通であるので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
実施形態５の前記「振動発電部の圧電素子」は、圧電素子本体とてこ手段とからなる。前記「てこ手段」は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する。てこ手段は、すこしの力が加えられることによって、圧電素子本体にはより大きな応力が与えられる、という手段である。図３０は、圧電素子本体３００４の一端は固定端として発電機能付携帯電話３００１に固定され、この圧電素子本体の自由端側にヒモ３００２にて錘手段３００３が取り付けられている。図３１は、図３０の断面の一例を示したものである。圧電素子本体３１０５は、固定端３１０１寄りに支点３１０２がある。この支点の外側に振り子であるヒモ３１０３と錘手段３１０４を設ける。ここにおいて、てこ手段は、固定端３１０１と支点３１０２と棒状の圧電素子本体３１０５と荷重の作用点３１０６からなる。作用点に振り子状の回転体があるために、これを勢いよく回転させることにより、大きな応力を圧電素子本体に加えることができる。
【００７６】
また、別の実施例は、棒状のてこ手段を有する圧電素子本体であり、上下に振動する振動子を作用点に接続するものである。図３２は、このような実施形態の一例であり、ばね手段３２０２と錘手段３２０３を有し、さらに、圧電素子本体３２０４はてこ手段を有するというものである。ここで、てこ手段は、図３１に例示したものと同じであってよい。
【００７７】
さらに、他の実施例は、ペンチ状の形状で取っ手を握ることによって圧電素子本体に応力を加えるというものであり、この取っ手を握る力を強めたり、弱めたりしながら振動を加えるものである。図３３は、このような場合の例を示すものであり、取っ手３３０２の力３３０３が増幅された力３３０５となり、それが、圧電素子本体３３０１に加えられる。また、図３４は、同様な形状であるが圧電素子本体３４０１の固定端から離れた部位に応力を加えるものである。こうすることにより、加えられた応力が携帯電話の固定端側に逃げることなく、すべて圧電素子本体の応力として加えられる。
【００７８】
<実施形態５の効果>
【００７９】
実施形態５によれば、てこ手段を用いるので、より小さな力にて大きな発電力を得ることができる、という効果を奏する。
【００８０】
≪実施形態６≫
【００８１】
<実施形態６の全体構成>
【００８２】
図３５は、実施形態６の機能ブロック図を示す。
【００８３】
実施形態６は、実施形態１から５の何れか一を基本として、振動発電部３５０２と、電話部３５０５と、蓄電部３５０４と、を有する発電機能付携帯電話３５０１であって、特徴点は、電力供給遮断部３５０３をさらに有する点である。
【００８４】
<実施形態６の構成の説明>
【００８５】
実施形態６の振動発電部と、電話部と、に関しては実施形態１から５の何れか一と基本的機能は共通であるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
実施形態６の発電機能付携帯電話は、さらに、電力供給遮断部を有する。「電力供給遮断部」は、前記振動発電部にて発電された電力を前記蓄電部に供給することを遮断するための機能を有する。また、前記「電力供給遮断部」は、前記蓄電部の蓄電量に応じて遮断をする。すなわち、前記電力供給遮断部は、蓄電部への過剰な電力の蓄積を防止するための機能を有する。振動発電部は、単純な振動を加える動作によって発電するために、発電量が過剰になりやすいことが考えられる。このために設けられた対策用のデバイスである。
【００８７】
<実施形態６の効果>
【００８８】
実施形態６によれば、蓄電部に過剰な電力が蓄積されないような、防止措置がほどこされる、という効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の発電機能付携帯電話の振動発電部は、携帯電話以外にも用いることができ、例えば、ＰＤＡや、ハンドヘルドコンピューター、無線端末、その他、録音あるいは再生機器など、携帯用の小型デバイスの発電装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】先行技術を説明する図。
【図２】実施形態１の機能ブロックを示す図
【図３】実施形態１の振動発電部にて与える振動例を示す図
【図４】実施形態１の振動発電部にて与える振動例を示す図
【図５】実施形態１の振動発電部にて与える振動例を示す図
【図６】実施形態１の振動発電部に振動を加える方法を示す図
【図７】実施形態１の振動発電部に振動を加える方法を示す図
【図８】実施形態１の振動発電部に振動を加える方法を示す図
【図９】実施形態１の振動発電部に振動を加える方法を示す図
【図１０】実施形態２の機能ブロックを示す図
【図１１】実施形態２の片持ち梁形式の圧電素子の振動の例を示す図
【図１２】実施形態２の圧電素子の振動時に発生する軸方向モーメントと圧縮側梁断面最外縁の圧縮歪を示す図
【図１３】実施形態２の片持ち梁の変形と、変形に応じて発生する電圧の例を示した図
【図１４】実施形態２の片持ち梁の変形と、変形に応じて発生する電圧の例を示した図
【図１５】実施形態３の機能ブロックを表す図
【図１６】実施形態３の振動発電部の例を表す図
【図１７】実施形態３の振動発電部の例を表す図
【図１８】実施形態３の振動発電部の梁型圧電素子の境界条件による発生応力の差を示す図
【図１９】実施形態４の機能ブロックを表す図
【図２０】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２１】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２２】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２３】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２４】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２５】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２６】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２７】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２８】実施形態４の振動発電部の例を表す図
【図２９】実施形態５の機能ブロックを表す図
【図３０】実施形態５の振動発電部の例を表す図
【図３１】実施形態５の振動発電部の例を表す図
【図３２】実施形態５の振動発電部の例を表す図
【図３３】実施形態５の振動発電部の例を表す図
【図３４】実施形態５の振動発電部の例を表す図
【図３５】実施形態６の機能ブロックを表す図
【符号の説明】
【００９１】
０２０１  発電機能付携帯電話
０２０２  振動発電部
０２０３  蓄電部
０２０４  電話部
１００５  圧電素子
１１０１  電極
１１０２  圧電素子
１２０１  圧電素子
１２０２  モーメント分布
１２０３  最外縁圧縮歪
１２０４  一次の振動モード
１３０１  圧電素子
１３０２  変形δの時刻歴
１３０３  電圧の時刻歴
１４０１  圧電素子
１４０２  変形δの時刻歴
１４０３  電圧の時刻歴
１５０５  圧電素子本体
１５０６  錘手段
１６０１  圧電素子本体
１８０１  両端固定支持の圧電素子本体材軸方向のモーメント分布
１８０２  両端ピン支持の圧電素子本体材軸方向のモーメント分布
１９０６  ばね手段
２９０６  てこ手段
３５０３  電力供給遮断部
【図１】
2005318774.tif 000003
【図２】
2005318774.tif 000004
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年5月17日(2004.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
実施形態４の前記「振動発電部の前記圧電素子」は、圧電素子本体とばね手段とからなる。前記「ばね手段」は、与えられた振動により圧電素子本体に応力を与える構成を有する。ばね手段のばねは、らせん状のばね、ぜんまいばね、板ばね、板バネを折り曲げたもの、梁状のバネ、柱状のばね、その他あらゆるバネを含む。ばね手段に振動を与えるにあたって、ばね手段を介して振動を与えるというものである。例えば、図２０は、その一例であり、片持ち梁形式の圧電素子本体２００２の梁端部にばね２００１がしつらえられ、これに付属するヒモ２００３を繰り返し引っ張ることによって、圧電素子本体に応力を加えるというものである。このばね手段があることによって、圧電素子本体に対してリズミカルに振動を伝えることができる。なお、この際のこのばね手段は、圧電素子本体に過大な荷重が加わらないように、バッファという役割を持たせてもよい。