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振動発電装置

国内特許コード P180014869
整理番号 S2016-0954-N0
掲載日 2018年4月19日
出願番号 特願2016-152782
公開番号 特開2018-023214
出願日 平成28年8月3日(2016.8.3)
公開日 平成30年2月8日(2018.2.8)
発明者
  • 増田 新
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 振動発電装置
発明の概要 【課題】小型で発電電力量の大きい振動発電装置を提供する。
【解決手段】振動発電装置は、運動体100の動きに応じて変位する可動体14と、発電ユニット10と、発電ユニット10から入力される電気エネルギを蓄電部22へ出力する充電回路18と、を備える。発電ユニット10は、可動体14の一部に接触する圧電アクチュエータ16を有する。発電ユニット10は、可動体14が圧電アクチュエータ16に対して相対的に変位するときに圧電アクチュエータ16に生じるスティック・スリップ振動により発生する力学的エネルギを電気エネルギに変換する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、いろいろなものをネットワークで接続して新たなサービスを展開するIoT技術が急速に発展してきている。その一つとして、人の着衣等に取り付けることが可能なウェアラブルデバイスを用いてその人の生体データや行動パターンを示すデータを収集し、収集したデータに基づいて種々のサービスを提供する技術が注目されてきている。そして、ウェアラブルデバイスを駆動するための自立電源を実現する技術として、装着者が日常行う動作において発生する余剰エネルギを利用するマイクロ発電技術(環境発電)が注目されている。



このマイクロ発電技術を利用した発電装置として、振動現象からエネルギを取り出すいわゆる共振型の振動発電機が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載された振動発電機は、永久磁石による吸引力や斥力を復元力として用いる磁気ばねと質量要素で振動子を構成しものである。この振動発電機は、振動子の振動周波数が運動体の振動周波数近傍のときに振動子が共振しエネルギがより効率的に取り出される構成となっている。

産業上の利用分野


本発明は、振動発電装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
運動体の動きに応じて変位する可動体と、
前記可動体の一部に一部を接触する振動子を有し、前記可動体が前記振動子に対して相対的に変位するときに前記振動子に生じるスティック・スリップ振動により発生する力学的エネルギを電気エネルギに変換する発電ユニットと、
前記発電ユニットから入力される電気エネルギを外部へ出力する出力回路と、を備える、
振動発電装置。

【請求項2】
前記可動体は、前記可動体が前記振動子に対して相対的に変位するときに前記振動子との間に摩擦力を作用させる摩擦部を有する、
請求項1に記載の振動発電装置。

【請求項3】
前記振動子は、長尺の弾性板と、圧電材料から形成され前記弾性板の厚さ方向における両側に設けられた圧電材料層と、を有する長尺の圧電アクチュエータから構成され、
前記発電ユニットは、前記振動子の長手方向における一端部を支持する支持部を更に有し、
前記摩擦部は、前記圧電アクチュエータの長手方向における他端部に接触し、前記可動体が前記圧電アクチュエータに対して前記圧電アクチュエータの厚さ方向へ相対的に変位するときに前記圧電アクチュエータの前記他端部との間に摩擦力を作用させる、
請求項2に記載の振動発電装置。

【請求項4】
前記振動子は、長尺の圧電バイモルフから構成され、
前記発電ユニットは、前記振動子の長手方向における一端部を支持する支持部を更に有し、
前記摩擦部は、前記圧電バイモルフの長手方向における他端部に接触し、前記可動体が前記圧電バイモルフに対して前記圧電バイモルフの厚さ方向へ相対的に変位するときに前記圧電バイモルフの前記他端部との間に摩擦力を作用させる、
請求項2に記載の振動発電装置。

【請求項5】
前記振動子は、長尺の圧電モノモルフから構成され、
前記発電ユニットは、前記振動子の長手方向における一端部を支持する支持部を更に有し、
前記摩擦部は、前記圧電モノモルフの長手方向における他端部に接触し、前記可動体が前記圧電モノモルフに対して前記圧電モノモルフの厚さ方向へ相対的に変位するときに前記圧電モノモルフの前記他端部との間に摩擦力を作用させる、
請求項2に記載の振動発電装置。

【請求項6】
前記振動子は、前記可動体が前記振動子に対して相対的に変位するときに前記可動体との間に摩擦力を作用させる摩擦部を有する、
請求項1に記載の振動発電装置。

【請求項7】
前記振動子は、長尺の主片と、前記主片に設けられた圧電素子部と、前記主片の一端部から前記主片の厚さ方向に突出する突出部と、を有し、
前記発電ユニットは、前記主片の長手方向における他端部を支持する支持部を更に有し、
前記摩擦部は、前記突出部の先端部に接触し、前記可動体が前記突出部に対して前記主片の長手方向へ相対的に変位するときに前記突出部の前記先端部との間に摩擦力を作用させる、
請求項2に記載の振動発電装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 5H681AA06
  • 5H681AA19
  • 5H681BB08
  • 5H681BB14
  • 5H681DD02
  • 5H681DD23
  • 5H681DD24
  • 5H681DD45
  • 5H681DD46
  • 5H681DD53
  • 5H681DD55
  • 5H681DD82
  • 5H681EE10
  • 5H681FF16
  • 5H681GG01
  • 5H681GG02
  • 5H681GG19
  • 5H681GG27
画像

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JP2016152782thum.jpg
出願権利状態 公開
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