JP2006158111A - Piezoelectric power generation element and wireless switch utilizing it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧電型発電素子と、それを利用した小型薄型ワイヤレススイッチに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric power generating element and a small and thin wireless switch using the piezoelectric power generating element.
従来の圧電素子を用いた発電素子には、圧電素子と支持プレートが積層され、片端を変位可能な自由端、他端を固定された支持端とした梁構造の発電素子が知られている。この発電素子は、自由端付近に外部力が作用し自由振動して圧電素子及び支持プレートが撓み、圧電素子に応力が発生することによって発電する。ここで、梁構造の発電素子が矩形形状であると支持端側が大きく撓むので、圧電素子が支持端近傍で限界応力を発生して自由端側では応力が小さくなり無駄な圧電素子部分が発生する。この圧電素子に発生する応力を均一化し圧電素子の体積に対しての発電効率を高くするために、特許文献1に開示されるように、梁構造の発電素子の自由端側に対して支持端側の幅寸法を大きくする技術が知られている。
しかしながら、発電素子を小型機器に組み込む用途においては、上記のように自由端側に対して支持端側の幅寸法が大きくなるように構成された発電素子は、矩形形状の発電素子と比較して、発電素子が占める面積に対して圧電素子の面積の割合が小さくなり収納性からみた発電効率が良くない。 However, in applications where the power generation element is incorporated into a small device, the power generation element configured such that the width dimension on the support end side is larger than the free end side as described above is compared with a rectangular power generation element. The ratio of the area of the piezoelectric element to the area occupied by the power generation element becomes small, and the power generation efficiency from the viewpoint of storage is not good.
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、発電時に圧電素子に発生する応力が均一となるようにして、収納性及び発電効率の向上を図った圧電型発電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a piezoelectric power generating element that improves the storage performance and power generation efficiency by making the stress generated in the piezoelectric element uniform during power generation. Objective.
上記目的を達成するため請求項1の発明は、プレート状の圧電素子と、この圧電素子が固着され、該圧電素子の外形形状と略同形状の弾性変形可能な支持プレートと、前記圧電素子により発電された電力を引き出す電極とを備える発電部を備え、前記支持プレートの各々は、変位可能な自由端部と、固定側の支持端部とを有し、前記自由端部と支持端部とを結ぶ方向に直交する方向の圧電素子及び支持プレートの幅寸法が、自由端部側よりも支持端部側の方が大きくなるよう構成され、前記発電部は、前記支持プレートの自由端部側に外部力が作用して支持プレート及び圧電素子が撓むことにより発電する圧電型発電素子において、前記発電部は、複数個備えられ、一つの支持プレートの自由端部と支持端部との間の側辺が、他の隣り合う発電部の支持プレートの側辺と近接配置されている構成としたものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a plate-like piezoelectric element, an elastically deformable support plate having the same shape as the outer shape of the piezoelectric element, and the piezoelectric element. Each of the support plates has a displaceable free end and a fixed support end, and the free end and the support end, The width dimension of the piezoelectric element and the support plate in the direction perpendicular to the direction connecting the two is configured such that the support end side is larger than the free end side, and the power generation unit is on the free end side of the support plate In the piezoelectric type power generating element that generates electric power when an external force acts on the support plate and the piezoelectric element, a plurality of the power generating parts are provided, and a space between the free end part and the support end part of one support plate is provided. Side of the other adjacent departure It is obtained by the side of the support plate parts and construction which are arranged close.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、複数の前記支持プレートにおける各自由端部が発電素子の中央を向くように配置され、この中央付近に、全ての自由端部を押圧移動させる押圧手段が設けられる構成としたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the free end portions of the plurality of support plates are arranged so as to face the center of the power generating element, and all the free end portions are pressed and moved near the center. The pressing means is provided.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記支持プレートは、支持端部近傍で折り曲げられており、前記発電部が、前記自由端部が拘束された状態で支持端部側に外部力が作用することで発電するように構成したものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the support plate is bent in the vicinity of the support end, and the power generation unit is externally connected to the support end while the free end is constrained. It is configured to generate electricity when force is applied.
請求項4の発明は、矩形プレート状の圧電素子と、この圧電素子が固着され、該圧電素子の外形形状と略同形状の弾性変形可能な支持プレートと、前記圧電素子により発電された電力を引き出すための電極とを備える発電部を備え、前記支持プレートは、変位可能な自由端部と、固定側の支持端部とを有し、前記発電部は、前記支持プレートの自由端部側に外部力が作用して支持プレート及び圧電素子が撓むことにより発電する圧電型発電素子において、前記支持プレートは複数の穴を備え、前記複数の穴は、支持プレートの自由端部と支持端部とを結ぶ方向に直交する方向の幅寸法に対して、支持端部から自由端部側に行くほど開口率が大きくなるように設けられる構成としたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rectangular plate-shaped piezoelectric element, an elastically deformable support plate to which the piezoelectric element is fixed, substantially the same shape as the outer shape of the piezoelectric element, and electric power generated by the piezoelectric element. A power generation unit including an electrode for drawing out, the support plate having a displaceable free end and a support end on the fixed side, and the power generation unit is located on the free end side of the support plate In the piezoelectric power generating element that generates electric power when an external force acts and the support plate and the piezoelectric element bend, the support plate includes a plurality of holes, and the plurality of holes includes a free end portion and a support end portion of the support plate. With respect to the width dimension in the direction perpendicular to the direction connecting the two, the opening ratio increases from the support end toward the free end.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記複数の穴は、前記支持プレートの支持端部から自由端部側に行くほど穴の大きさが大きく、又は、穴の個数が多くなるように設けられる構成としたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the size of the plurality of holes increases from the support end of the support plate toward the free end, or the number of holes increases. It is set as the structure provided in this way.
請求項6の発明は、プレート状の圧電素子と、この圧電素子が固着され、該圧電素子の外形形状と略同形状の弾性変形可能な支持プレートと、前記圧電素子により発電された電力を引き出すための電極とを備える発電部を備え、前記支持プレートは、変位可能な自由端部と、固定側の支持端部とを有し、前記発電部は、前記支持プレートの自由端部側に外部力が作用して支持プレート及び圧電素子が撓むことにより発電する圧電型発電素子において、前記圧電素子及び支持プレートを、支持端部又は自由端部を中心にした渦巻形状に構成したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, a plate-like piezoelectric element, an elastically deformable support plate having the same shape as the outer shape of the piezoelectric element, and the electric power generated by the piezoelectric element are drawn out. A power generation section including an electrode for the support plate, the support plate having a displaceable free end portion and a fixed support end portion, and the power generation portion is external to the free end portion side of the support plate. In a piezoelectric power generating element that generates electric power by bending a support plate and a piezoelectric element by applying force, the piezoelectric element and the support plate are formed in a spiral shape with a support end or a free end as a center. .
請求項7の発明は、被制御機器に信号を送信するワイヤレス通信装置用のワイヤレススイッチを、請求項1乃至請求項6のいずれかの発明における圧電型発電素子により発電した電力を電源として動作するような構成としたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, a wireless switch for a wireless communication device that transmits a signal to a controlled device operates using power generated by the piezoelectric power generation element according to any one of the first to sixth aspects as a power source. The configuration is as follows.
請求項1の発明によれば、発電部の支持プレートが自由端部側よりも支持端部側の方の幅寸法が大きくなるような形状とされているので、圧電素子に発生する応力が均一となって発電部の発電効率が向上する。また、複数個の発電部が、各々の支持プレートの側辺が互いに近接するように配置されているので、一定の収納面積内に効率良く発電部を配置することができ、均一に応力が発生する圧電素子の面積を広く確保することが可能となり、従って、収納性からみた発電効率が向上する。 According to the first aspect of the present invention, since the support plate of the power generation unit is shaped so that the width dimension on the support end side is larger than the free end side, the stress generated in the piezoelectric element is uniform. As a result, the power generation efficiency of the power generation section is improved. In addition, since the plurality of power generation units are arranged so that the sides of each support plate are close to each other, the power generation units can be efficiently arranged within a certain storage area, and stress is uniformly generated. Therefore, it is possible to secure a large area of the piezoelectric element to be performed, and therefore, the power generation efficiency from the viewpoint of storage property is improved.
請求項2の発明によれば、複数の発電部が各自由端部を圧電型発電素子の中央に向けて配置され、複数個の発電部は、この発電素子の中央付近の押圧手段により各自由端部を押圧移動されて駆動されるので、収納性からみた発電効率が向上し、また、発電素子全体を1つの押圧手段より容易に駆動可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the plurality of power generation units are arranged with their respective free ends directed toward the center of the piezoelectric power generation element, and each of the plurality of power generation units is freed by pressing means near the center of the power generation element. Since the end portion is pushed and moved, the power generation efficiency from the viewpoint of storage is improved, and the entire power generation element can be easily driven by one pressing means.
請求項3の発明によれば、各発電部が支持端部近傍で折り曲げられている構造とされ、自由端部が拘束されて、複数個の発電部の支持端部側に外部力が作用することにより発電する。このように、支持端部側を押圧することにより圧電型発電素子を駆動することができるので、発電部の配置に係わらず複数の発電部を容易に駆動させることが可能となり、また、収納性からみた発電効率が向上する。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、矩形形状の支持プレートの支持端部から自由端部側に行くほど開口率が大きくなるように支持プレートに複数の穴が設けられているので、自由端部側に外部力が作用して支持プレート及び圧電素子が撓むとき、支持端部側から自由端部側までより均一に撓むようになり、圧電素子に発生する応力が均一となり、発電効率が向上する。また、発電部は矩形形状であり収納性からみた発電効率も良い。 According to the invention of claim 4, since the plurality of holes are provided in the support plate so that the opening ratio increases from the support end of the rectangular support plate toward the free end, the free end side When an external force acts on the support plate and the piezoelectric element, the support plate and the piezoelectric element bend more uniformly from the support end side to the free end side, the stress generated in the piezoelectric element becomes uniform, and the power generation efficiency is improved. Further, the power generation unit has a rectangular shape, and the power generation efficiency is good from the viewpoint of storage.
請求項5の発明によれば、支持プレートに、支持端部から自由端部に向けて穴の大きさが大きく、又は、穴の個数が多くなるように穴を設けているので、上記効果をより容易に得ることが可能となる。 According to the invention of claim 5, since the hole is provided in the support plate so that the size of the hole is large or the number of the holes is increased from the support end portion toward the free end portion, the above effect is obtained. It can be obtained more easily.
請求項6の発明によれば、発電部が支持端部又は自由端部を中心とした渦巻形状となっているので、自由端部側に外部力が作用してコイルバネのように支持端部側から自由端部側までより均一に撓むようになり、圧電素子に発生する応力は均一となり、発電効率が向上する。また、圧電型発電素子が占める面積に対して圧電素子の面積も広く確保できることから、収納性からみた発電効率が向上する。 According to the invention of claim 6, since the power generation unit has a spiral shape centered on the support end or the free end, an external force acts on the free end and the support end side like a coil spring. To the free end side more uniformly, the stress generated in the piezoelectric element becomes uniform, and the power generation efficiency is improved. In addition, since the area of the piezoelectric element can be secured wider than the area occupied by the piezoelectric power generation element, the power generation efficiency from the viewpoint of storage is improved.
請求項7の発明によれば、収納性と発電効率が向上された圧電型発電装置をワイヤレススイッチの電源として用いるので、ワイヤレススイッチを小型・薄型とすることが可能となり、また、電池の交換などが不要となり、ワイヤレススイッチの使い勝手が良くなる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the piezoelectric power generation device with improved storability and power generation efficiency is used as the power source of the wireless switch, the wireless switch can be made small and thin, and the battery can be replaced. Becomes unnecessary, and the usability of the wireless switch is improved.
以下、本発明における第1の実施形態乃至第5の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は第1の実施の形態における圧電型発電素子の概略構成の一例を示す。この圧電型発電素子は複数の発電部Aから構成されており、図2(a)は1つの発電部Aを側面から見たときの概略構成を、図2(b)はこの発電部Aを圧電素子1が固着された面から見たときの概略構成を示す。この発電部Aは、圧電素子1と、圧電素子1が固着された支持プレート2と、圧電素子1の支持プレート2が固着されていない面に設けられた電極1aと、その反対の面に設けられた電極1bとを備えており、圧電素子1と支持プレート2とは略同形状である。
Hereinafter, first to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a schematic configuration of a piezoelectric power generation element according to the first embodiment. This piezoelectric power generation element is composed of a plurality of power generation units A. FIG. 2A shows a schematic configuration when one power generation unit A is viewed from the side, and FIG. 1 shows a schematic configuration when viewed from a surface to which a
この発電部Aの支持プレート2は、変位可能な自由端部2aと固定側の支持端部2bとを有し、支持端部2bにおいて固定部Bに固定される。そして、発電部Aは、自由端部2a付近を押圧され、自由端部2aと支持端部2bとの間の圧電素子1と支持プレート2とが図2(a)の黒矢印方向に撓み、圧電素子1内部に応力が生じることにより電力を発生する。発電部Aは図2(b)に示されるように、自由端部2aと支持端部2bとを結ぶ方向(Y方向)に直交する方向(X方向)の圧電素子1及び支持プレート2の幅寸法が、自由端部2a側よりも支持端部2b側の方が大きくなるよう構成されており、自由端部2aが押圧されて圧電素子1と支持プレート2とが撓むとき、圧電素子1内部に生じる応力は均一となり、圧電素子1の体積に対しての発電効率が高くなるように構成されている。
The power generation unit A has a
上記の発電部Aが、図1に示されるように、一つの支持プレート2の自由端部2aと支持端部2bとの間の側辺が他の発電部Aの支持プレート2の側辺と近接に隣り合って複数個配置され、固定部Bに固定されて1つの圧電型発電素子とされる(請求項1乃至請求項3に対応)。図1では、複数の発電部Aが対向して互い違いとなるように配置され、それぞれの発電部Aは、他の発電部Aとは独立して自由に動くことができる。そして、この圧電型発電素子は、複数の発電部Aにおけるそれぞれの自由端部2a付近が外部力により押圧されることにより、それぞれの発電部Aが駆動されて電力を発生し、電極1a、電極1bより発電した電力を引き出される。このとき、固定部Bは、図示のように複数の発電部Aに共通な1つの固定部Bとなるように設けてもよく、発電部Aごとに別々の固定部Bを持つように設けてもよい。
As shown in FIG. 1, the power generation unit A has a side between a
第1の実施形態においては、上記のように、圧電素子の応力が均一となるようにして発電効率を向上させた複数個の発電部Aを近接して隣り合うように配置させる。このように配置することによって、単純に一列に隣り合うように発電部Aを配置した場合に比べて、一定の収納面積内に効率良く発電部Aを配置することができ、均一に応力が発生する圧電素子の面積を広く確保することが可能となり、収納性からみた発電効率が向上する。 In the first embodiment, as described above, a plurality of power generation units A whose power generation efficiency is improved by making the stress of the piezoelectric element uniform are arranged adjacent to each other. By arranging in this way, it is possible to efficiently arrange the power generation unit A within a certain storage area, compared with the case where the power generation units A are simply arranged adjacent to each other in a row, and stress is uniformly generated. Therefore, it is possible to secure a large area of the piezoelectric element to be improved, and the power generation efficiency is improved from the viewpoint of storage.
次に、第2の実施形態における圧電型発電素子の概略構成の一例を図3に示す。以下の実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。この圧電型発電素子は、複数個の発電部Aの各々を、この発電部Aの側辺が他の発電部Aの側辺と近接に隣り合うように、また、自由端部2aが発電素子の中央を向くように配置したものである。そして、中央付近には押圧手段3が設けられ、押圧手段3により全ての発電部Aの自由端部2aが押圧されて発電部Aが駆動される(請求項2に対応)。つまり、この圧電型発電素子を駆動するためには、中央付近に設けられた1箇所の押圧手段3を押圧すればよく、圧電型発電素子を容易に駆動させることが可能となる。
Next, FIG. 3 shows an example of a schematic configuration of the piezoelectric power generating element in the second embodiment. In the following description of the embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only differences will be described. The piezoelectric power generating element includes a plurality of power generating units A, each side of the power generating unit A being adjacent to a side of another power generating unit A, and the
また、第3の実施形態における圧電型発電素子の概略構成の一例を図4に示す。この圧電型発電素子は、各発電部Aの支持プレート2が、支持端部2bの近傍で折り曲げられた形状とされる(請求項3に対応)。図4は、上記第2の実施形態のような発電部Aの配置において、支持プレート2を折り曲げた形状となる圧電型発電素子を示し、図5は、図4のような圧電型発電素子の断面形状を示す。本実施形態においては、図5のように外部壁Cに自由端部2aが接触しており、この自由端部2aが外部壁Cの方向へは動かないように拘束されている。圧電型発電素子の外部壁Cと反対側には押圧板Dが設けられ、押圧板Dは外部力により押圧される。そして、図の白抜き矢印のように、この押圧板Dに圧電型発電素子の支持端部2b付近が押圧されることによって、それぞれの発電部Aの圧電素子1及び支持プレート2が撓んだ状態となり、圧電型発電素子は駆動される。このように圧電型発電素子を駆動することができるので、発電部Aの配置に係わらず複数の発電部Aを容易に駆動させることが可能となる。
Moreover, an example of schematic structure of the piezoelectric power generation element in 3rd Embodiment is shown in FIG. This piezoelectric power generating element has a shape in which the
図6(a)乃至(c)は第4の実施形態における圧電型発電素子の概略構成の一例を示す。本実施形態において、圧電型発電素子の発電部Aの圧電素子1及び支持プレート2は矩形形状である。この発電部Aの支持プレート2には複数の穴が設けられており、圧電素子1には穴は設けられていない。この穴は、支持プレート2の自由端部2aと支持端部2bとを結ぶ方向に直交する方向(X方向)の幅寸法に対して、支持端部2b側から自由端部2a側に行くほど開口率が大きくなるように設けられる(請求項4及び請求項5に対応)。つまり、図6(c)における点線Eで示した位置と点線Fで示した位置では、自由端部2aに近い点線Eで示される位置における開口率の方が点線Fで示した位置における開口率よりも大きくなるように、穴21及び穴22が設けられる。
FIGS. 6A to 6C show an example of a schematic configuration of the piezoelectric power generation element in the fourth embodiment. In the present embodiment, the
上記のように複数の穴が設けられて自由端部2a側の方が撓み易くなっているので、この圧電型発電素子は支持プレート2の自由端部2aを押圧されて駆動され、支持プレート2と圧電素子1とが支持端部2b側から自由端部2a側まで均一に撓み、圧電素子1に均一な応力が発生する。このように、圧電素子1に発生する応力が均一となるため発電効率が向上し、また、発電部Aは矩形形状であり収納性からみた発電効率も良い。ここで、支持プレート2に設けられる穴は、支持端部2bから自由端部2aに向けた方向(図6(c)のY方向)に、穴の大きさが徐々に大きくなるように設けてもよく、また、穴の個数が多くなるように設けてもよい(請求項5に対応)。
Since the plurality of holes are provided as described above and the
図7は、第5の実施形態における圧電型発電素子の概略構成の一例を示す。本実施形態において、圧電型発電素子の発電部Aは、固定部Bに固定された支持端部2bを中心として自由端部2aまでが渦巻形状とされる。そして、自由端部2aが押圧されて駆動されたときに、発電部Aの支持プレート2と圧電素子1はコイルバネのように支持端部2b側から自由端部2a側まで均一に撓み、圧電素子1には均一な応力が発生する。このように、圧電素子1に発生する応力が均一となることで発電効率が向上し、また、圧電型発電素子が占める面積に対する圧電素子1の面積も効率良く確保することができることから、発電効率を向上させることが可能となる。ここで、発電部Aは自由端部2aを中心として支持端部2bまでを渦巻形状としてもよく、このとき、自由端部2aを押圧されることにより同様に効率よく発電が可能となる。
FIG. 7 shows an example of a schematic configuration of the piezoelectric power generating element in the fifth embodiment. In the present embodiment, the power generation section A of the piezoelectric power generation element has a spiral shape from the
次に、図8乃至図10を参照して、上記第1乃至第5の実施形態のいずれかの圧電型発電素子を備えたワイヤレス通信装置用のワイヤレススイッチの実施形態を説明する。このワイヤレススイッチは、圧電型発電素子により発電した電力を電源として動作し、被制御機器に信号を送信する。図8(a)(b)は、上記第1の実施形態と同様の構成でなる、3個の発電部Aを持つ圧電型発電素子と、この圧電型発電素子を備えるワイヤレススイッチを示す。このワイヤレススイッチにおいて、圧電型発電素子の固定部Bと、ワイヤレス通信装置50とが筐体51に固定され、圧電型発電素子の電極1a、電極1bとワイヤレス通信装置50とは配線54で接続される。筐体51にはスイッチハンドル52がヒンジ53を介して図の矢印の方向に回転移動可能に設けられる。スイッチハンドル52には圧電型発電素子の押圧手段3が固着されており、スイッチハンドル52が矢印の方向に押下されると、押圧手段3は圧電型発電素子の支持プレート2を押圧する。
Next, with reference to FIGS. 8 to 10, an embodiment of a wireless switch for a wireless communication apparatus provided with the piezoelectric power generating element according to any of the first to fifth embodiments will be described. This wireless switch operates using power generated by the piezoelectric power generation element as a power source, and transmits a signal to the controlled device. FIGS. 8A and 8B show a piezoelectric power generation element having three power generation units A having the same configuration as that of the first embodiment, and a wireless switch including the piezoelectric power generation element. In this wireless switch, the piezoelectric power generating element fixing portion B and the
ここで、押圧手段3は図8(a)の圧電型発電素子の発電部Aの自由端部2a付近である、3箇所の押圧部P(2点鎖線で囲んだ領域)を押圧するように構成され、スイッチハンドル52を押下すると、3つの発電部Aの支持プレート2及び圧電素子1が同時に黒矢印方向へ撓む。このようにして圧電素子1が撓んで圧電型発電素子が発電した電力は、電極1a、電極1bから配線54を通じてワイヤレス通信装置50に供給される。ワイヤレス通信装置50は電力が供給されると、被制御機器に、例えば被制御機器の動作をオン・オフさせるような反転信号を送信する。このように、ワイヤレススイッチの電源を収納性と発電効率が向上された圧電型発電素子とすることにより、ワイヤレススイッチを小型、薄型とすることが可能となり、また、電池の交換などが不要となるため、ワイヤレススイッチの使い勝手を良くすることが可能となる。
Here, the
図9(a)(b)は、上記第2の実施形態と同様の構成でなる圧電型発電素子と、この圧電型発電素子を備えるワイヤレススイッチを示す。この圧電型発電素子は各発電部Aの自由端部2aが圧電型発電素子の中央を向いており、押圧部Pは中央付近の1箇所とされる。押圧手段3はその押圧部P(2点鎖線で囲んだ領域)を押すようにスイッチハンドル52に固着され、上記のワイヤレススイッチと同様に、スイッチハンドル52を矢印の方向に押下されることにより全ての発電部Aが駆動されるように構成される。そのほかの構成は上記のようなワイヤレススイッチの構成と同様である。
FIGS. 9A and 9B show a piezoelectric power generation element having the same configuration as that of the second embodiment and a wireless switch including the piezoelectric power generation element. In this piezoelectric power generation element, the
上記第4又は第5の実施形態と同様の構成でなる圧電型発電素子をワイヤレススイッチの電源として備える場合においても、上記のようなワイヤレススイッチの構成においてスイッチハンドル52により圧電型発電素子を押圧する押圧手段3を変更すればよい。つまり、押圧手段3が押圧する位置が、圧電型発電素子の発電部Aの支持プレート2における自由端部2a付近となるように押圧手段3の位置を変更してワイヤレススイッチを構成することにより、圧電型発電素子を駆動させることが可能となる。
Even when the piezoelectric power generating element having the same configuration as that of the fourth or fifth embodiment is provided as the power source of the wireless switch, the piezoelectric power generating element is pressed by the switch handle 52 in the configuration of the wireless switch as described above. What is necessary is just to change the press means 3. FIG. That is, by configuring the wireless switch by changing the position of the
図10(a)(b)は、上記第3の実施形態と同様の構成でなる圧電型発電素子と、この圧電型発電素子を備えるワイヤレススイッチを示す。この圧電型発電素子の固定部Bは、筐体51と固定されず、発電部Aの支持プレート2が固定端部2b付近で折り曲げられており、自由端部2aがワイヤレススイッチの筐体51に接触するように圧電型発電素子と筐体51とが構成される。そして、圧電型発電素子とスイッチハンドル52に設けられた押圧手段3との間に押圧板Dが設けられ、スイッチハンドル52が矢印の方向へ押下されると押圧板Dを介して圧電型発電素子の支持端部2b側の押圧部P(2点鎖線で囲んだ領域)が押圧され、圧電型発電素子の支持端部2b側は矢印の方向へ変位する。自由端部2aは筐体51と接触しており、この方向への移動が拘束されることにより、圧電型発電素子の支持プレート2と圧電素子1が撓んで圧電型発電素子が発電する。そのほかの構成は、上記のようなワイヤレススイッチの構成と同様である。
FIGS. 10A and 10B show a piezoelectric power generation element having a configuration similar to that of the third embodiment and a wireless switch including the piezoelectric power generation element. The fixed portion B of the piezoelectric power generating element is not fixed to the
なお、本発明は上記各実施形態の構成に限定するものではなく、発明の範囲を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、第4の実施形態において、支持プレート2に設ける穴は楕円形、矩形等の形状の穴でもよく、またこれらの種々の形状の穴が混ざっていても同様の効果が得られる。
In addition, this invention is not limited to the structure of said each embodiment, A various deformation | transformation is suitably possible in the range which does not change the range of invention. For example, in the fourth embodiment, the holes provided in the
1 圧電素子
1a 電極
1b 電極
2 支持プレート
2a 自由端部
2b 支持端部
3 押圧手段
50 ワイヤレス通信装置
A 発電部
B 固定部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記発電部は、複数個備えられ、一つの支持プレートの自由端部と支持端部との間の側辺が、他の隣り合う発電部の支持プレートの側辺と近接配置されていることを特徴とする圧電型発電素子。 A power generation unit comprising a plate-shaped piezoelectric element, an elastically deformable support plate to which the piezoelectric element is fixed, and substantially the same shape as the outer shape of the piezoelectric element, and an electrode for extracting the power generated by the piezoelectric element Each of the support plates has a displaceable free end and a fixed support end, and a piezoelectric element and a support plate in a direction perpendicular to a direction connecting the free end and the support end The power generation unit is configured such that an external force acts on the free end portion side of the support plate so that the support plate and the piezoelectric element are connected to each other. In a piezoelectric power generating element that generates power by bending,
A plurality of the power generation units are provided, and a side between a free end and a support end of one support plate is disposed close to a side of a support plate of another adjacent power generation unit. A piezoelectric power generating element characterized.
この中央付近に、全ての自由端部を押圧移動させる押圧手段が設けられることを特徴とする請求項1記載の圧電型発電素子。 Each free end of the plurality of support plates is arranged to face the center of the piezoelectric power generation element,
2. The piezoelectric power generating element according to claim 1, wherein pressing means for pressing and moving all free ends is provided near the center.
前記発電部は、前記自由端部が拘束された状態で支持端部側に外部力が作用することで発電することを特徴とする請求項1記載の圧電型発電素子。 The support plate is bent near the support end,
The piezoelectric power generating element according to claim 1, wherein the power generation unit generates power by applying an external force to the support end side in a state where the free end is constrained.
前記支持プレートは複数の穴を備え、
前記複数の穴は、支持プレートの自由端部と支持端部とを結ぶ方向に直交する方向の幅寸法に対して、支持端部から自由端部側に行くほど開口率が大きくなるように設けられていることを特徴とする圧電型発電素子。 A rectangular plate-shaped piezoelectric element, an elastically deformable support plate to which the piezoelectric element is fixed, substantially the same shape as the outer shape of the piezoelectric element, and an electrode for extracting electric power generated by the piezoelectric element are provided. A power generation unit, the support plate having a displaceable free end and a fixed support end; and the power generation unit is supported by an external force acting on the support plate free end. In the piezoelectric power generating element that generates electricity by bending the plate and the piezoelectric element,
The support plate comprises a plurality of holes;
The plurality of holes are provided such that the aperture ratio increases from the support end toward the free end with respect to the width dimension in a direction perpendicular to the direction connecting the free end and the support end of the support plate. A piezoelectric power generating element characterized by being provided.
前記圧電素子及び支持プレートは、支持端部又は自由端部を中心にした渦巻形状に構成されていることを特徴とする圧電型発電素子。 Electric power generation comprising a plate-like piezoelectric element, an elastically deformable support plate to which the piezoelectric element is fixed, substantially the same shape as the outer shape of the piezoelectric element, and an electrode for extracting electric power generated by the piezoelectric element The support plate has a displaceable free end portion and a fixed support end portion, and the power generation portion is supported by an external force acting on the support plate free end portion side. And in the piezoelectric type power generating element that generates power by bending the piezoelectric element,
The piezoelectric element and the support plate are formed in a spiral shape with a support end or a free end as a center.
A wireless switch for a wireless communication apparatus that operates using the electric power generated by the piezoelectric power generation element according to any one of claims 1 to 6 as a power source and transmits a signal to a controlled device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004346458A JP2006158111A (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Piezoelectric power generation element and wireless switch utilizing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004346458A JP2006158111A (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Piezoelectric power generation element and wireless switch utilizing it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006158111A true JP2006158111A (en) | 2006-06-15 |
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ID=36635718
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2004346458A Pending JP2006158111A (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Piezoelectric power generation element and wireless switch utilizing it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006158111A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010061916A1 (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | 東日本旅客鉄道株式会社 | Power generation member, power generation device using same, and power generation system |
| JP2013513355A (en) * | 2009-12-07 | 2013-04-18 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Miniaturized energy generation system |
| JP2014090354A (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Aiphone Co Ltd | Nurse call system |
| JP2015220872A (en) * | 2014-05-18 | 2015-12-07 | 俊樹 小野 | Power generator, information input device, and information input device protection device |
| JP2019512894A (en) * | 2016-03-01 | 2019-05-16 | ヴァーモン エス.エー.Vermon S.A. | Piezoelectric energy harvester system using composite shims |
-
2004
- 2004-11-30 JP JP2004346458A patent/JP2006158111A/en active Pending
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