[发明专利]压电发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电发电装置，具体而言，涉及一种以悬臂梁形式安装的、具有单压电晶片(unimorph)结构的压电元件的压电发电装置。

背景技术

以往，作为检测汽车轮胎等空气压力的系统，轮胎空气压力监视系统(Tire Pressure Monitoring System：TPMS)广为人知。一般情况下，TPMS安装在轮胎内部，并具备检测空气压力以及温度的传感器和向配置在车辆侧部的无线电接收装置无线传送数据的通信装置。因此，在TPMS中需要配置用于向传感器等供给电力的电源。

作为在TPMS等中使用的电源，以往提出了各种发电装置。其中特别是利用了压电效应的压电发电装置作为比较容易实现小型化的结构，特别受到关注。

例如，作为在TPMS等中使用的压电发电装置，在专利文献1中公开了利用随着轮胎旋转而发生的轮胎的周期性变形进行发电的压电发电装置。图12是专利文献1所公开的发电装置-传感器单元110的分解立体图。图13是静止时的发电装置-传感器单元110的纵向剖视图。如图12以及图13所示，在发电装置-传感器单元110中，压电元件111配置在壳体112内。压电元件111具有压电陶瓷圆板114。在压电陶瓷圆板114的上方配置有致动器136。若轮胎旋转，离心力作用于致动器136，致动器136向压电陶瓷圆板114侧施力。由此，压电陶瓷圆板114弯曲。若轮胎的配置有发电装置-传感器单元110的部分接地，致动器136承受的离心力实质上为零。因此，压电陶瓷圆板114从致动器136承受的作用力变小。这样，因轮胎的旋转而施加在致动器136上的离心力周期性地变化。其结果是，压电陶瓷圆板114发生振动，在发电装置-传感器单元110中进行发电。

另外，在专利文献2中公开了图14所示的发电装置200。如图14所示，发电装置200具备压电元件211a、与压电元件211a接合且兼带取出电极的金属板211b。压电元件211a和金属板211b通过固定部213以悬臂梁的形式支承。

专利文献1：日本特表2006-501098号公报

专利文献2：日本特开平7-49388号公报

在专利文献1所记载的压电发电装置中结构复杂。因此，专利文献1所记载的压电发电装置不但制造困难，而且制造成本高。

另外，专利文献2所记载的发电机的结构具有比专利文献1所记载的压电发电装置简单。然而，在专利文献2所记载的发电机中，存在无法获得充分的机械强度的问题。因此，对于向压电元件施加较大的力的TPMS等用途，无法获得充分的机械耐久性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有简单的结构且机械耐久性优越的压电发电装置。

本发明的压电发电装置具备发电元件和封装部件。发电元件具有板状的压电元件和金属板。压电元件具有彼此相面对的一对主面。金属板与压电元件的一主面接合。封装部件具有支承部和限制部。支承部以悬臂梁的形式支承发电元件的端部。限制部配置在金属板的与压电元件的相反侧。限制部限制发电元件向金属板的外侧变位。

在本发明的一特定方面，封装部件具有作为支承部的侧壁部、作为限制部的底壁部、隔着发电元件与底壁部对置配置的顶板部，发电元件和底壁部之间的距离比发电元件和顶板部之间的距离短。

在本发明的另一特定方面，限制部具有抵接部，该抵接部与金属板的与发电元件的相反侧的面抵接

在本发明的另一特定方面，抵接部在发电元件的自由端侧的端部与金属板抵接。

在本发明的另一特定方面，抵接部对发电元件向压电元件侧施力。

在本发明的另一特定方面，压电发电装置还具有配置在封装部件和发电元件之间的缓冲部件。

在本发明的另一特定方面，压电发电装置还具有与压电元件的另一主面接合的导电层。

在本发明的另一特定方面，压电元件具有实质上由压电陶瓷构成的压电体。

本发明的压电发电装置也可以安装在轮胎的内周面侧。

(发明效果)

在本发明中，由于设有限制发电元件向金属板的外侧变位的限制部以抑制对压电元件施加大的拉伸应力，因此，能够实现结构简单、价格低廉且机械耐久性优越的压电发电装置。

附图说明

图1是第一实施方式的压电发电装置的剖视图。

图2是压电元件的剖视图。

图3是沿着图1的III-III向视图。

图4是用于说明轮胎旋转时施加在压电发电装置的力的概略说明图。

图5是用于说明轮胎旋转时施加在压电发电装置的力的概略说明图。