JP2006009517A - 標示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 風力発電機の発電能力を維持すると共に、単に情報を標示するだけでなく付加機能を備えた標示システムを提供すること。
【解決手段】 列状に並べて連結された多数のサボニウス型風車３と、このサボニウス型風車３により発電された電力を蓄積する蓄電池２３ａと、電力を使用して点灯標示される標示パネル２２とを備えたことを特徴とする。好適には、多数のサボニウス型風車３は、道路の幅方向端部に進行方向に沿って配置され、標示パネル２２は、サボニウス型風車３の列の端部であって、進行方向の最も手前側に配置される。好適には、多数のサボニウス型風車３は、道路の中央分離帯に沿って配置されるものであり、標示パネル２２は、サボニウス型風車３の列の端部に配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電用としてサボニウス型風車を備えた標示システムに関するものである。

発電用として風車を備えた道路標識として、図９に示すものが知られている。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。この標識は、道路、歩道等の設置面に対して、アンカーボルトにより固定支持されるものである。

標識の一番上から順番に、風力発電機１００、太陽電池パネル１０１、標示パネル１０２、コントローラ１０３が配置され、これらは垂直方向に延びる支柱１０４により支持されている。風力発電機１００は、プロペラ型風車であり、風を受けてこれが回転することにより、発電することができる。風力発電機１００のみでは電力不足となる可能性があるので、太陽電池パネル１０１も設けている。

標示パネル１０２には、道路標識として必要な情報を標示させるものであり、図例では「強風注意」という表示がされている。標示パネル１０２は、例えば、ＬＥＤにより構成されるものであり、風力発電機１００や太陽電池パネル１０１により発電された電力を用いて標示させることができる。コントローラ１０３は、標示パネル１０２に対する電力供給や点灯・消灯制御を行う。

しかしながら、かかる道路標識は、情報を標示させるだけの機能しか有していなかった。例えば、図９のように「強風注意」という標示を考えると、単に情報を標示するだけではなく、防風壁としての機能も合わせて備えていると非常に有用であると考えられる。

また、プロペラ型の風力発電機は、風向きに合わせて回転するため、周囲に充分な空間が必要になる。従って、プロペラ型の道路標識は、単独で設置せざるを得ないという事情がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、風力発電機の発電能力を維持すると共に、単に情報を標示するだけでなく付加機能を備えた標示システムを提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る標示システムは、
列状に並べて連結された多数のサボニウス型風車と、
このサボニウス型風車により発電された電力を蓄積する蓄電部と、
前記電力を使用して点灯標示される標示部とを備えたことを特徴とするものである。

このシステムは、風力発電機としてサボニウス型風車を用いている。サボニウス型風車は、プロペラ型風車と比べると、高速回転時のエネルギー変換効率は低いが、低速回転領域では大きなトルクが出る特性を有している。強い風が吹かないような環境下においても、用いることができる。このサボニウス型風車を列状に多数並べて連結する。このように連結したとしても、サボニウス型風車の特性から個々の発電能力が低下することはない。また、多数連結することで、必要な電力を獲得可能である。さらに、サボニウス型風車を多数列状に連結することで、これを防風壁として機能させるなどの付加機能を持たせることができる。その結果、風力発電機の発電能力を維持すると共に、単に情報を標示するだけでなく付加機能を備えた標示システムを提供することができる。

本発明に係る多数のサボニウス型風車は、道路の幅方向端部に進行方向に沿って配置されるものであり、前記標示部は、サボニウス型風車の列の端部であって、進行方向の最も手前側に配置されることが好ましい。

サボニウス型風車を道路の幅方向端部に列状に配置することで、これを防風壁として機能させることができる。また、標示部は、サボニウス型風車列の進行方向の最も手前側に配置されるので、ドライバーも標示部の内容を容易に認識することができる。

本発明に係る多数のサボニウス型風車は、道路の中央分離帯に沿って配置されるものであり、前記標示部は、サボニウス型風車の列の端部に配置されることが好ましい。

道路の中央分離帯に配置することで、対向車線を走る車のライトに対する防眩効果を得ることができる。また、標示部は、サボニウス型風車の列の端部に配置することで、ドライバーが認識しやすくなる。

本発明に係る多数のサボニウス型風車は、道路の幅方向端部に進行方向に沿って配置されるものであり、前記標示部は、各サボニウス型風車の夫々に対して設けられていることが好ましい。

サボニウス型風車を道路の幅方向端部に列状に配置することで、これを防風壁として機能させることができる。また、各サボニウス型風車に夫々標示部を設けており、例えば、道路のカーブを表わす標識として機能させることができる。

本発明において、各サボニウス型風車には個別に制御部が設けられており、各サボニウス型風車の回転数による出力電圧を監視し、これに基づいて充電制御を行うことが好ましい。

各サボニウス型風車は、風車毎に回転数が異なっており、個々の発電量も異なることになる。よって、発電電力を一箇所に集める場合、個々の発電量の違いを検出し、適切な充電制御を行うことで、蓄電池に対して適切な充電を行うことができる。

本発明に係る標示システムの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、標示システムの構成を示す外観図である。（ａ）は正面図（ｂ）は平面図（ｃ）は側面図である。

＜標示システムの構成＞
図１に示すように、標示システム１は、標識柱２と、多数のサボニウス型風車３とを備えている。標識柱１の基本的な機能は、図９で説明した従来技術と類似している。標識柱２は、上方から太陽電池モジュール２０、標識２１、標示パネル２２が設けられており、これらは支柱２４に対して固定支持されている。支柱２４は、その下部に設けられた支柱支持部２４ａにより、設置面（道路、歩道、地面等）に対してアンカーボルトにより固定される。また、バッテリーボックス２３（蓄電部に相当）が設けられており、サボニウス型風車３や太陽電池モジュール２０により発電された電力が蓄積される。

サボニウス型風車３は、図１に示すように、その多数が１列に配列され、連結されている。この多数のサボニウス型風車３をサボニウス型風車多連体と称する。サボニウス型風車３は、４個一組で支持体１０に対して支持されている。また、この４個一組のサボニウス型風車３のユニットどうしは、別の支持体１１により連結される。サボニウス型風車多連体として、何個のサボニウス型風車３を連結させるかは、目的に応じて適宜設定することができる。標識柱２は、サボニウス型風車多連体の端部に配置される。

図２は、サボニウス型風車多連体の一部を拡大して示す図であり、図３は、サボニウス型風車の形状の１例を示す図である。サボニウス型風車は、１９世紀にサボニウスにより発明された風車であり、プロペラ型の風車に比べると、高速回転時のエネルギー変換効率は低いが、低速回転領域では大きなトルクが出る特性を有する。都市部のように、強い風が吹かないような地域において好適なタイプの風車であり、騒音や振動が低く、設置が容易であるという利点を有している。

各サボニウス型風車３は、垂直方向に延びた形状を有する第１翼部材３１と第２翼部材３２とを備えている。その断面形状を図３に示す。第１翼部材３１は、凹面に形成された風受け面３１ａを有し、凹面はサイクロイド曲線（幅方向中央部と両端部の一部を除く）により形成されている。さらに、凸面に形成された風逃がし面３１ｂを有し、この凸面もサイクロイド曲線（幅方向中央部と両端部の一部を除く）により形成されている。これら２つのサイクロイド曲線により、第１翼部材３１には肉厚の等しい部分（あるいは、ほぼ等しい部分）が形成される。幅方向とは、図３において、左右方向に相当する。

風逃がし面３１ｂには、その幅方向両端部に小凹部３１ｃが形成されている。風逃がし面３１ｂに当る風は回転に対して抵抗になるが、小凹部３１ｃを形成することで、その抵抗を軽減することができる。これにより、風車の回転性能を向上させることができる。小凹部３１ｃは、図３の紙面に垂直な方向に沿って形成されており、溝形状を有している。また、小凹部３１ｃの更に外側の部分は、肉厚となるように凸部３１ｄが形成されている。これにより、第１翼部材３１全体の強度を保持することができる。また、風受け面３１ａの側には、切り欠き状に形成された取り付け穴３１ｅが３箇所（両端部と中央部）に形成されている。第１翼部材３１は、好ましくは、押し出し成型により製造され、長手方向にわたって同じ断面形状を有する。

第２翼部材３２は、第１翼部材３１とほとんど同じ形状を有する。同じように、風受け面３２ａ、風逃がし面３２ｂ、小凹部３２ｃ、凸部３２ｄ、取り付け穴３２ｅとが設けられる。機能は、第１翼部材３１の場合と同じである。第１・第２翼部材３１，３２の長手方向（回転軸方向、あるいは図１の垂直方向）の両側には、支持プレート３３が夫々設けられ、取り付け穴３１ｅ，３２ｅを用いて、ネジ等により支持体１０に取り付けられる。また、第１翼部材３１と第２翼部材３２とは、回転中心Ｒに対して点対称又はほぼ点対称に配置される。これにより、風受け面３１ａ，３２ａが風を受けることで、第１・第２翼部材３１，３２は、回転中心Ｒを中心として回転することができる。

第１翼部材３１と第２翼部材３２は、いずれも長手方向の両端部でのみ支持されるので、その中央部分が変形しないように補強する必要がある。図３に示すように、第１翼部材３１と第２翼部材３２とを連結する補強部材３４が設けられる。図２にも示すように、補強部材は、各翼部材３１，３２の長手方向の中央部分に補強部材３４が設けられ、風を受けて回転するときの中央部分の撓み変形を防止する。

＜電気系統図＞
次に、図１に示す標示システムの電気系統図について図４により説明する。サボニウス型風車多連体を構成する各サボニウス型風車３には、夫々制御部４ａが設けられている。これら制御部４ａは、コントローラ格納部４（図１参照）に格納されている。各制御部４ａどうしは、並列に接続されている。

多数のサボニウス型風車３を連結した場合、個々の風車の回転量は異なるため、出力電圧も個々に異なる。蓄電池２３ａに充電を行う場合は、適切な電圧（例えば１２Ｖ）で充電を行う必要があり、個々の制御部４ａにより蓄電池２３ａに対する供給電圧が１２Ｖとなるように制御する。すなわち、 １２Ｖ以上の出力電圧が風車から得られた場合は、コンバータによりこれを１２Ｖに降下させて供給する。また、１２Ｖ未満の場合は、蓄電池２３ａとの電気的接続を切り離す様に制御する。また、風車による出力電圧が大きすぎる場合も安全性を確保するため、蓄電池２３ａとの接続を切り離す。

充電コントローラ２５は、太陽電池モジュール２０やサボニウス型風車３により発電された電力を蓄電池２３ａに充電させる。蓄電池２３ａは、バッテリーボックス２３の中に格納されており、適宜のタイプの二次電池を用いることができる。

点灯標示コントローラ２６は、標示パネル２２に対する点灯制御を行う。点灯される標識の一例として「横風注意」が図示されている。この標示は、サボニウス型風車３により検出される風速情報に基づいて標示させることができる。標示が必要であると判断された場合は、標示パネル２２に電力を供給するようにする。

標示パネル２２は、好適にはＬＥＤ（発光ダイオード）による標示を行うことができるが、標示素子としてはＬＥＤに限定されるものではなく、他のタイプの標示素子を用いてもよい。

＜使用例＞
次に、図１に示す標示システムの使用例について図５〜図８により説明する。図５は、山道などの道路の幅方向端部に配置した例である。道路端部の土手４０の上に設置している。サボニウス型風車３は、直線状に一列に配置されている。標識柱２は、進行方向に沿った一番手前側に配置されているので、ドライバーは、標識を容易に認識可能である。また、サボニウス型風車多連体を設けることで、谷からの風を遮断する防風壁として機能させることができる。これにより、快適なドライブを実現できる。

図６は、橋梁４１に設置した配置例である。この場合も標識柱２としての機能だけでなく、防風壁としての機能を持たせることができる。

図７は、道路の端部に設置しているが、各サボニウス型風車３の下部に標示部２２がそれぞれ設けられている。また、サボニウス型風車３は、カーブした道路にあわせて、曲線状に１列に配置されている。従って、本発明としては、サボニウス型風車３の配列は、直線状でなくてもよく、設置される個所の事情に合わせて、曲線状としたり、直線と曲線を組み合わせたような連結を行っても良い。図７では、標示部２２に→が標示されており、ドライバーはこの標示を見て、道路がカーブしていることを認識することができる。この場合も、サボニウス型風車多連体は、防風壁として機能することができる。

図８は、道路の中央分離帯４２に設置した配置例を示す。中央分離帯４２に配置することで、対向車線を走行する車のヘッドライトに対する防眩効果を持たせることができる。標識柱２は、サボニウス型風車多連体の一方の端部か、両方の端部に配置することができる。

以上のように構成することで、標示システムを通常の標識柱として機能させるだけでなく、防風壁や防眩などの付加機能も備えさせることができる。

＜別実施形態＞
サボニウス型風車の翼形状は、種々の変形例が可能である。標識や標示部の標示内容は、適宜変更可能である。

標示システムの構成を示す外観図であり（ａ）は正面図（ｂ）は平面図（ｃ）は側面図 サボニウス型風車の構成を示す拡大図 サボニウス型風車の羽根形状を示す断面図 図１に示す標示システムの電気系統図 具体的な使用例１を示す図 具体的な使用例２を示す図 具体的な使用例３を示す図 具体的な使用例４を示す図 従来技術に係る道路標識を示す図で（ａ）は正面図（ｂ）は側面図

符号の説明

１ 標示システム
２ 標識柱
３ サボニウス型風車
４ コントローラ格納部
４ａ 制御部
１０ 支持体
１１ 支持体
２０ 太陽電池モジュール
２１ 標識
２２ 標示パネル（標示部）
２３ バッテリーボックス
２３ａ 蓄電池
２４ 支柱

Claims (5)

1. 列状に並べて連結された多数のサボニウス型風車と、
   このサボニウス型風車により発電された電力を蓄積する蓄電部と、
   前記電力を使用して点灯標示される標示部とを備えたことを特徴とする標示システム。
2. 多数のサボニウス型風車は、道路の幅方向端部に進行方向に沿って配置されるものであり、前記標示部は、サボニウス型風車の列の端部であって、進行方向の最も手前側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の標示システム。
3. 多数のサボニウス型風車は、道路の中央分離帯に沿って配置されるものであり、前記標示部は、サボニウス型風車の列の端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の標示システム。
4. 多数のサボニウス型風車は、道路の幅方向端部に進行方向に沿って配置されるものであり、前記標示部は、各サボニウス型風車の夫々に対して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の標示システム。
5. 各サボニウス型風車には個別に制御部が設けられており、各サボニウス型風車の回転数による出力電圧を監視し、これに基づいて充電制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の標示システム。

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