JP2002366072A - 標示装置 - Google Patents

標示装置

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JP2002366072A
JP2002366072A JP2001171971A JP2001171971A JP2002366072A JP 2002366072 A JP2002366072 A JP 2002366072A JP 2001171971 A JP2001171971 A JP 2001171971A JP 2001171971 A JP2001171971 A JP 2001171971A JP 2002366072 A JP2002366072 A JP 2002366072A
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piezoelectric element
cam
piezoelectric
bimorph
marking device
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JP2001171971A
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English (en)
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Ryuichi Tadano
隆一 只野
Koichi Chiba
孝一 千葉
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Tokin Corp
NEC Tokin Hyogo Ltd
Original Assignee
NEC Tokin Corp
NEC Tokin Ceramics Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 走行車両が発生する風力、或いは自然に発生
した風力を受け回転する回転羽根1と回転羽根1の回転
により、力伝達機構の一つであるカム5が圧電素子6に
撓みの応力を付与することにより発電する発電部3と、
圧電素子6に電気的に接続された標示部4を有してな
る。 【効果】 回転羽根が走行する車両の発生する風力或い
は、自然発生する風力を利用し、圧電素子に撓みの応力
を付与することにより発生する電気エネルギーを利用す
ることにより、商用の電力、或いは太陽電池や蓄電池を
用いることなく、表示装置を発光させ、さらに装置の粉
塵の除去や、蓄電池の交換等の補修が殆ど必要なく、圧
電素子を埋設する必要もない、安価に設置することがで
きる標示装置の提供が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、標示装置に関し、特に
車道や歩道における道路標識や車線表示の照明、または
電車の走行路に設けられる標識の照明に係わる標示装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、車道や歩道における道路標識や車
線標示の照明、または電車の走行路に設けられる標識の
照明に係わる表示装置は、走行する車両の前照灯による
光を標識面で反射させて車両の運転者、歩行者に認識さ
せることが行われている。
【0003】また、従来、上記のような標示装置を太陽
電池や蓄電池からの電気エネルギーを用いて動作させ、
車両の運転者、歩行者に認識させることが行われてい
る。
【0004】さらに、特開平7−121797によれ
ば、移動する車両の移動振動を電気エネルギーに変換す
る振動電気変換器として圧電素子を使用することで上記
のような標示装置を動作させ、車両の運転者、歩行者に
認識させることが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述し
た、走行する車両の前照灯光の反射を利用する場合に
は、気象条件によってまたは前照灯の光が弱い方向、特
に下方ビームにした場合の遠方や、雨天時の車線表示に
ついては、運転者から見え難いと言う欠点があった。
【0006】また、これを商用の電力により常時照明す
る場合や、標示を発光する場合、電力消費上の経済的な
問題があった。
【0007】さらに太陽電池の場合は、太陽光線が発電
パネルに十分に当たる必要があるが、車両が移動するよ
うな場所では、発電パネルに粉塵が積もり、発電能力が
すぐに低下するという問題があった。このため、太陽電
池を用いた場合には、その補修に関する労賃等の費用が
多大になるという欠点があった。また、雨天時には発電
能力が低下するなど、発電能力が天候に作用されるとい
う問題があった。さらに、照明が暗いトンネル内では使
用が出来ないという問題があった。
【0008】また蓄電池の電気エネルギーにより表示装
置を作動させる場合に、蓄電池の電気エネルギーは有限
であり、消耗した場合には蓄電池を交換したり、蓄電池
に充電したりする必要があり、手間がかかるという問題
があった。
【0009】さらに、特開平7−121797による、
移動する車両の移動振動を電気エネルギーに変換する振
動電気変換器として圧電素子を使用することで標示装置
を動作させる方法として、道路に前記圧電素子を埋設す
る方法が提案されているが新設される道路においては、
可能であるが、すでにある道路に埋設するには、埋設工
事が必要となり、費用が多大となるという欠点があっ
た。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
を解決すべく、鋭意検討した結果、車両が走行する際に
起こる風力あるいは自然に発生する風力を電気エネルギ
ーに変換し、標示器の電力として用いることにより、安
価に表示器を発光させ、運転者、歩行者に容易に認識さ
せることができることを知見し、本発明に至った。
【0011】即ち、本発明に係る第一の発明は、風力を
受け回転する回転羽根とその回転軸に取り付けられた力
伝達機構を具備し、前記伝達機構が圧電素子に対して間
欠的に衝撃や、圧力を付与する様配置され、前記圧電素
子が発生した電気エネルギーにより発光素子を発光させ
るよう構成してなるものである。
【0012】本発明に係る第二の発明は、風力を受け回
転する回転羽根とその回転軸に取り付けられ同時に回転
するカム機構を具備し、前記カム機構が圧電素子に対し
て間欠的に衝撃や、圧力を付与する様配置され、前記圧
電素子が発生した電気エネルギーにより発光素子を発光
させるよう構成してなるものである。
【0013】また、本発明に係る第三の発明は、前記発
光ダイオードの光軸上にレンズを配置してなるものであ
る。
【0014】さらに、本発明に係る第四の発明は、前記
圧電素子を両面に電極を有する矩形板状圧電素子を直
接、或いは、金属又は樹脂等の弾性材料板を挟み込む様
に接合してバイモルフ構造とし、且つ、片持ち梁式、も
しくは両端支持梁式、もしくは柔らかな弾性体上に載せ
る様に支持し、前記カムが軸の回転により簡潔的に前記
バイモルフの一部を撓ませるか、叩く様に構成してなる
ものである。
【0015】さらに、本発明に係る第五の発明は、前記
カムが、自由端に加重を付加した片持ち梁支持の板バネ
の自由端をはじき、両端支持もしくは柔らかな弾性体の
上に載せられた圧電バイモルフの中央部を前記加重にて
間欠的に叩く様に構成してなるものである。
【0016】さらに、本発明に係る第六の発明は、前記
圧電バイモルフの一部を撓ませる前記カムの先端形状が
半球状としてなるものである。
【0017】さらに、本発明に係る第七の発明は、前記
圧電バイモルフの一部を撓ませる前記カムの先端形状が
半円柱状としてなるものである。
【0018】さらに、本発明に係る第八の発明は、前記
圧電バイモルフの一部を撓ませる前記カムの先端構造
が、回転軸を有する円柱の回転軸を保持し、ローラー構
造としてなるものである。
【0019】さらに、本発明に係る第九の発明は、前記
圧電バイモルフにおいて、2枚の圧電素子の接合部に配
置される弾性材料板を圧電素子外形寸法より大きくし、
前記カムが前記圧電バイモルフに撓みの応力を付与する
際の位置が前記圧電バイモルフ自由端側の前記弾性材料
板としてなるものである。
【0020】
【作用】本発明の標示装置においては、回転羽根が走行
する車両の発生する風力或いは、自然発生する風力を受
け回転することにより、前記回転羽根の回転軸に取り付
けられたカムが回転し、圧電素子に撓みの応力を付与す
るよう構成している。圧電素子が前記応力を受けた際に
発生する電気エネルギーと前記応力が解放され圧電素子
に蓄えられた弾性エネルギーでもとの状態に戻る際に発
生する電気エネルギーを利用することにより、商用の電
力、或いは太陽電池や蓄電池を用いることなく、夜間照
明に要する電気エネルギーの全部、或いは一部をまかな
うことが可能となる。
【0021】さらに装置の粉塵の除去や、蓄電池の交換
等の補修が殆ど必要なく、圧電素子を埋設する必要もな
いので、安価に設置することが可能となる。
【0022】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は本発明の標示装置の一実施例を
示す斜視図である。図において、1は走行車両が発生す
る風力、或いは自然に発生した風力を受け回転する回転
羽根である。回転羽根1の回転軸2には図2に示す様
に、回転羽根1の回転により同時に回転するカム5が配
置され、カム5は一端を固定部7で固定した圧電素子6
の自由端に撓みの応力を付与するよう構成した発電部3
が配置され、前記発電部3に電気的に接続された発光ダ
イオードによる標示部4から構成されている。但し、回
転軸から機械エネルギーを圧電素子に伝達する構成とし
てはカム機構に限定される必用はなく例えば磁石と磁石
の吸引、反発力や、流体を介する等の力が伝搬される機
構を用いることで可能である。
【0023】圧電素子6は、図3に示すように、例えば
チタン酸ジルコン酸鉛系の焼結体に分極処理を施した矩
形板状圧電素子8を2枚、分極の極性が同じ面同士、向
かい合う様に、接着剤にて張り合わせバイモルフ構造と
し、一端を固定部7で固定し、他端は自由端としてあ
る。この様な構造にすることにより、自由端に撓みの応
力が付与されることにより、圧電素子6はこの機械エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する。圧電素子を構成す
る材料としてはチタン酸ジルコン酸鉛系の他にチタン酸
バリウム系、チタンビスマス系材料等の圧電性を有する
材料ならいずれでも適用可能である。
【0024】この圧電素子6は例えば図5に示すよう
に、標示として使用する発光ダイオード等の発光素子に
電気的に接続され、前記機械エネルギーが変換され、発
生した電気エネルギーにより発光するよう構成されてい
る。圧電素子6が前記応力を受けた際に発生する電気エ
ネルギーと前記応力が解放され圧電素子に蓄えられた弾
性エネルギーでもとの状態に戻る際に発生する電気エネ
ルギーの極性は反対向きとなるため、この電気エネルギ
ーを有効に利用するためには、発光ダイオード9は2個
を逆向きの並列に圧電素子に接続するか、或いは整流回
路を介して接続する方法が有効である。
【0025】さらに、発光ダイオード9で標示をする際
には、標示部4は標示面積を大きくするため、発光ダイ
オード9を複数個配置し、さらに、図4に示す様に、光
を拡散、或いは集光するため、凸状或いは凹状のレンズ
10を発光ダイオード9の光軸上に配置してある。こう
する事により、圧電素子6にて発電された電力により発
光ダイオード9が発光する光量を制御し、有効に運転者
や歩行者に表示を認識させることが出来る。
【0026】また圧電素子6の自由端部とカム5との接
触部は、極力摩擦による機械エネルギーのロスを低減さ
せる為、図6に示す様にカム5の圧電素子6と接触する
部分を半球状や図7に示す様に半円柱状にしたり、或い
は図8に示す様にカム5の先端に円柱が回転する様なロ
ーラー機構11を設けたりすることにより圧電素子6と
の摩擦力を低減し、風力を有効に活用出きる構造として
いる。さらに図9に示す様に圧電素子6の自由端部に円
柱状部品12を取り付けた構造としても同様の効果が得
られる。
【0027】加えて、使用する圧電素子6は前記したよ
うに矩形板状圧電素子8を2枚、分極の極性が同じ面同
士、向かい合う様に、接着剤にて張り合わせ、バイモル
フ構造としたが、図10に示す様に、2枚の矩形板状圧
電素子8の間に矩形板状圧電素子8よりも長手方向に長
い金属或いは樹脂等の弾性板13を挟み、自由端側から
出る様に接合することにより機械的強度を向上させると
共に、カム5が撓みの応力を付与する圧電素子6の位置
を前記弾性板13の部分とすることで直接矩形板状圧電
素子8にカム5が接触しない為、さらに信頼性が向上す
る。
【0028】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、標示装
置において、回転羽根が走行する車両の発生する風力或
いは、自然発生する風力を受け回転することにより、前
記回転羽根の回転軸に取り付けられたカムが回転しなが
ら圧電素子に撓みの応力を付与するよう構成しているた
め圧電素子が前記応力を受けた際に発生する電気エネル
ギーを利用することで商用の電力或いは太陽電池や蓄電
池を用いることなく夜間照明に要する電気エネルギーの
全部或いは一部をまかなうことが可能となる。さらに装
置の粉塵の除去や蓄電池の交換等の補修が殆ど必要なく
圧電素子を埋設する必要もなく安価に設置することがで
きる標示装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の標示装置を示す斜視図
【図2】本発明の標示装置に於ける発電部を示す斜視図
【図3】圧電素子を示す斜視図
【図4】標示部を示す側面図
【図5】標示部の回路図
【図6】カム先端を示す斜視図
【図7】カム先端を示す斜視図
【図8】カム先端を示す斜視図
【図9】圧電素子先端を示す斜視図
【図10】圧電素子構造示す斜視図
【符号の説明】
1 回転羽根 2 回転軸 3 発電部 4 標示部 5 カム 6 圧電素子 7 固定部 8 矩形板状圧電素子 9 発光ダイオード 10 レンズ 11 ローラー機構 12 円柱状部品 13 弾性材料板
フロントページの続き Fターム(参考) 2D064 BA01 BA03 BA05 EA01 EB05 GA08 5C096 AA21 CA06 CC05 DD00 FA03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風力を受け回転する回転羽根とその回転
    軸に取り付けられた力伝達機構を具備し、前記伝達機構
    が圧電素子に対して間欠的に衝撃や、圧力を付与する様
    配置され、前記圧電素子が発生した電気エネルギーによ
    り発光素子を発光させる事を特徴とする標示装置。
  2. 【請求項2】 風力を受け回転する回転羽根とその回転
    軸に取り付けられ同時に回転するカム機構を具備し、前
    記カム機構が圧電素子に対して間欠的に衝撃や、圧力を
    付与する様配置され、前記圧電素子が発生した電気エネ
    ルギーにより発光素子を発光させる事を特徴とする標示
    装置。
  3. 【請求項3】 前記発光素子の光軸上にレンズを配置し
    た事を特徴とする請求項1記載の標示装置。
  4. 【請求項4】 前記圧電素子を両面に電極を有する矩形
    板状圧電素子を直接、或いは、金属又は樹脂等の弾性材
    料板を挟み込む様に接合してバイモルフ構造とし、且
    つ、片持ち梁式、もしくは両端支持梁式、もしくは柔ら
    かな弾性体上に載せる様に支持し、前記カムが軸の回転
    により簡潔的に前記バイモルフの一部を撓ませるか、叩
    く様に構成した事を特徴とする請求項1記載の標示装
    置。
  5. 【請求項5】 前記カムが、自由端に加重を付加した片
    持ち梁支持の板バネの自由端をはじき、両端支持もしく
    は柔らかな弾性体の上に載せられた圧電バイモルフの中
    央部を前記加重にて間欠的に叩くことを特徴とする請求
    項1記載の標示装置。
  6. 【請求項6】 前記圧電バイモルフの一部を撓ませる前
    記カムの先端形状が半球状になっている事を特徴とする
    請求項1記載の標示装置。
  7. 【請求項7】 前記圧電バイモルフの自由端を撓ませる
    前記カムの先端形状が半円柱状となっている事を特徴と
    する請求項1記載の標示装置。
  8. 【請求項8】 前記圧電バイモルフの自由端を撓ませる
    前記カムの先端構造が、回転軸を有する円柱の回転軸を
    保持しローラー構造とした事を特徴とする請求項1記載
    の標示装置。
  9. 【請求項9】 前記圧電バイモルフにおいて、2枚の圧
    電素子の接合部に配置される弾性材料板を圧電素子外形
    寸法より大きくし、前記カムが前記圧電バイモルフに撓
    みの応力を付与する際の位置が前記圧電バイモルフ自由
    端側の前記弾性材料板としたことを特徴とする請求項1
    記載の標示装置。
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