JP2008167546A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、外部動力及びフライホイールの慣性エネルギーを巧みに利用し、信号機等の駆動に充分な電力供給を行なうことが可能な電源システムを提供するものである。
【解決手段】本発明の電源システム１は、道路２の路面に配置され、道路２上を走行する車両の車輪３２からの力に応じて上下駆動される上下動機構部１３と、この上下動機構部１３の上下動を軸体６の一方向の回転力に変換する動力変換機構部１９と、を有する回転力取得手段５と、軸体６の一方向の回転力により回転駆動され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール７付きの発電機８と、発電機８により発電した電力を蓄電する蓄電手段９と、発電機８により発電した電力と蓄電手段９にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷Ｒに出力する出力制御手段１０と、を有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源システムに関し、詳しくは、フライホイールの慣性エネルギーを利用して効率よく発電し、電力負荷に電力供給を行なう電源システムに関するものである。

従来、手回しの動力に基づきフライホイール付きの発電機を回転駆動し、フライホイールの慣性エネルギーを利用して発電する手回し式の発電機や、機械的圧力を電力に変換する圧電素子を利用した発電機が知られているが、これらはいずれも発電出力が小さく、例えば道路に設置される信号機等のような電力負荷に電力供給を行なう常用電力設備としては不向きであった。

特許文献１には、携帯電話機等の機器の外部電源として利用することを目的とし、フライホイールを手回しで回転させ、フライホイールの慣性エネルギーを利用して発電機の可動子を回転駆動し、この可動子の磁石付きの固定子に対する相対変位により発電するようにした携帯用発電機が提案されている。

しかし、この特許文献１の携帯用発電機の場合も、発電出力が小さく、信号機等のような電力負荷に電力供給を行なう常用電力設備としては不向きであった。
特開２００１−２３１２３４号公報

本発明が解決しようとする問題点は、日常的に発生する外部動力及びフライホイールの慣性エネルギーを巧みに利用し、例えば信号機等の電力負荷の駆動に充分な電力供給を行なうことが可能な電源システムが存在しない点である。

本発明の電源システムは、道路上を走行する車両の車輪からの力を基に軸体の回転力を得る回転力取得手段と、前記回転力取得手段による回転力により回転駆動される軸体に連結され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電する蓄電手段と、前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷に出力する出力切換手段と、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、道路上を走行する車両の車輪からの力を利用して回転力取得手段により軸体の回転力を得るとともに、この軸体の回転力によりフライホイール付きの発電機を慣性エネルギーを伴って回転させて効率よく発電し、その電力を蓄電手段に蓄電し、出力制御手段により発電機により発電した電力と、蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷に出力するように構成しているので、長時間にわたって電力負荷に対する電力供給を行ない駆動する電源システムを提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、回転力取得手段を道路の路面に配置され、道路上を走行する車両の車輪からの力に応じて上下駆動される上下動機構部と、この上下動機構部の上下動を軸体の一方向の回転力に変換する動力変換機構部と、を有する構成として、請求項１記載の発明と同様な効果を奏する電源システムを提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、回転力取得手段を板バネを用いた上下動機構部と、中心部に軸体を取り付けたワンウェイクラッチ付きの歯車と、板バネの上下動に応じて軸体の回りで往復回動しワンウェイクラッチを介して歯車及び軸体に一方向の回転力を与える往復回動体と、を具備する動力変換機構部と、を有する構成として、請求項１記載の発明と同様な効果を奏する電源システムを提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、特に、夜間電力を受電して原動モータを回転させフライホイール付きの発電機により慣性エネルギーを伴って効率よく発電し、その電力を蓄電手段に蓄電し、出力制御手段に蓄電手段にて蓄電した電力により電力負荷に対する電力供給を行なうことにより、維持費の低減化を図ることができる電源システムを提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明と同様な構成とし、かつ、前記蓄電手段としてバッテリー又はキャパシタを用いた構成で、請求項４記載の発明と同様な効果を奏する電源システムを提供することができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項４記載の発明と同様な構成とし、前記蓄電手段としてバッテリー又はキャパシタを用いて、電力負荷を道路に設置した信号機とした構成で、特に蓄電手段に蓄電した電力により信号機に対する電力供給を行なうことにより、維持費の低減化を図ることができる電源システムを提供することができる。

本発明は、日常的に発生する外部動力及びフライホイールの慣性エネルギーを巧みに利用し、例えば信号機等の電力負荷の駆動に充分な電力供給を行なうことが可能な電源システムを提供するという目的を有するものである。
本発明は、上記目的を、道路の路面に配置され、道路上を走行する車両の車輪からの力に応じて上下駆動される板バネを用いた上下動機構部と、前記路面の下方に配置されるとともに、中心部に軸体を取り付けたワンウェイクラッチ付きの歯車と、前記板バネの上下動に応じて軸体の回りで往復回動しワンウェイクラッチを介して前記歯車及び軸体に一方向の回転力を与える往復回動体と、を具備する動力変換機構部と、を有する回転力取得手段と、前記軸体の一方向の回転力により回転駆動され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電するバッテリー又はキャパシタを用いた蓄電手段と、前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷である前記道路に設置した信号機に出力する出力切換手段と、を有する構成により実現した。

（実施例１）
以下に、本発明の実施例１に係る電源システム１について図１乃至図４を参照して詳細に説明する。

本実施例１に係る電源システム１は、図１乃至図４に示すように、車両３１が走行する道路２における道路交差点領域３の路面及びその近傍領域にわたって配置した箱型状の筺体４と、前記車両３１の走行に伴って日常的に発生する外部動力である車輪３２からの力から軸体６の一方向の回転力（図３に示す矢印ａ方向）を得る回転力取得手段５と、前記軸体６の一方向の回転力により回転駆動され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール７付きの発電機（直流発電機）８と、前記フライホイール７付きの発電機８により発電した電力を蓄電するＮＡＳ電池（ナトリウム・硫黄電池）等のバッテリー（又はキャパシタ）を用いた蓄電手段９と、前記発電機８により発電した電力と前記蓄電手段９にて蓄電した電力とを切り換える出力制御手段１０と、を有し、出力制御手段１０の制御の基に道路交差点領域３に設置した電力負荷Ｒである信号機１１に対する電力供給を行なう構成としている。
前記軸体６は、前記路面と平行で、かつ、前記車両３１の走行方向とは直交する配置としている。

前記信号機１１は、道路交差点領域３の隅部から立設した信号機ポール１１Ａの上端に取り付けられ、赤黄青３色の信号灯を所定のタイミングで切り換えて点灯し車両３１に対する誘導を行なうようになっている。なお、図３には、道路交差点領域３の３箇所に信号機ポール１１Ａを立設し、合計４台の信号機１１を電力負荷Ｒとして構成を示す。

前記回転力取得手段５は、図３に拡大して示すように、前記道路２の路面に沿って配置され、車両３１の車輪３２の通過に伴ってその力に応じて平坦状態とヘの字状態との両位置にわたって上下駆動される上下動機構部１３を構成する板バネ１２と、前記板バネ１２の下方に配置されるとともに、中心部に軸体６を取り付けたワンウェイクラッチ１５付きの歯車１４と、前記板バネ１２の下面に接触し、板バネ１２の上下動に応じて軸体６の回りで往復回動して前記ワンウェイクラッチ１５を介して前記歯車１４及び軸体６に一方向の回転力を与える略くの字状の回動アーム１６及びこの回動アーム１６と一体で前記歯車１４に噛合させた駆動歯車１７とを具備する往復回動体１８と、を具備する動力変換機構部１９と、を有している。

前記回動アーム１６はその下面部１６ａを、前記筺体４の底面に配置した戻しバネ（圧縮バネ）２０に当接させ、前記車輪３２が板バネ１２上に存在しない状態では、前記板バネ１２を回動アーム１６を介して上方に付勢して前記板バネ１２をヘの字状態に復元させるようになっている。

前記筺体４には、前記回転力取得手段５の側方（道路交差点領域３の近傍領域）に位置して、前記軸体６に連結したフライホイール７付きの発電機（直流発電機）８を配置している。発電機８の側方に位置して前記蓄電手段９及び出力制御手段１０を配置している。

図４は、本実施例１に係る電源システム１の制御系を示すブロック図であり、フライホイール７付きの発電機８により発電した電力を蓄電手段９に送って蓄電するとともに、発電機８、蓄電手段９をともに出力制御手段１０に接続し、発電機８により発電した電力又は蓄電手段９からの電力を出力制御手段１０により切り換えて、電力負荷Ｒである信号機１１に対する電力供給を行なうように構成している。

上述した構成の本実施例１に係る電源システム１によれば、前記道路交差点領域３を走行する車両３１の走行に伴って日常的に発生する外部動力である車輪３２からの力を、前記板バネ１２、回動アーム１６を備えた駆動歯車１７、ワンウェイクラッチ１５付きの歯車１４を備えた回転力取得手段５により軸体６の一方向への回転力に変換し、軸体６によりフライホイール７付きの発電機８を慣性エネルギーを伴って回転させる。

そして、フライホイール７の慣性エネルギーを利用して発電機８により効率よく発電した電力（信号機１１の駆動に充分な電力）を、前記蓄電手段９に蓄電するとともに、発電機８により発電した電力と、前記蓄電手段９にて蓄電した電力とを出力制御手段１０により適宜切り換えて道路交差点領域３に設置した電力負荷Ｒである信号機１１に対する電力供給を長時間にわたって行ない、かつ、赤黄青３色の信号灯を所定のタイミングで切り換えて点灯し車両３１に対する誘導を行なうことができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２に係る電源システム１Ａについて図５を参照して説明する。
本実施例２に係る電源システム１Ａは、基本的構成は実施例１に係る電源システム１と略同様であるため、前記電源システム１と同一の要素には同一の符号を付して示す。

本実施例２に係る電源システム１Ａは、電力会社の電力系統から商用電力を受電する受電設備２１と、この受電設備２１からの所定の出力電力により駆動される原動モータ２２を付加した実施例１の場合と同様なフライホイール７付きの発電機８と、実施例１の場合と同様な蓄電手段９及び出力制御手段１０とを有している。

この電源システム１Ａによれば、前記電源システム１の場合と同様に道路交差点領域３の路面及びその近傍領域にわたって配置した箱型状の筺体４に組み込み、受電設備２１により電力会社の電力系統から特に電力単価の低廉な夜間電力を受電し、原動モータ２２を回転させてフライホイール７付きの発電機８を慣性エネルギーを伴って効率よく回転させて発電し、発電した電力を前記蓄電手段９に蓄電することができる。

そして、発電機８により発電した電力と、前記蓄電手段９にて蓄電した電力とを出力制御手段１０により適宜切り換えて道路交差点領域３に設置した電力負荷Ｒである信号機１１に対する電力供給を長時間にわたって行ない、かつ、赤黄青３色の信号灯を所定のタイミングで切り換えて点灯し車両３１に対する誘導を行なうことができる。

この場合、電力単価の低廉な夜間電力を利用して発電し、蓄電手段９に蓄電した電力により信号機１１に対する電力供給を行なうことにより、この電源システム１Ａの維持費（電力経費）の低減化を図ることができる。

本発明の電源システムは、上述した道路交差点領域３に設置する信号機１１の点灯駆動用に適用する場合の他、例えば、道路近傍に設置する屋外消火栓のポンプ駆動用モータに対する電源等として広範に応用可能である。

本発明の実施例１に係る電源システムの概略斜視図である。 本実施例１に係る電源システムの道路交差点領域への設置状態を示す概略斜視図である。 本実施例１に係る電源システムの回転力取得手段の概略構成を示す拡大断面図である。 本実施例１に係る電源システムの概略ブロック図である。 本発明の実施例２に係る電源システムの概略ブロック図である。

符号の説明

１ 電源システム
１Ａ 電源システム
２ 道路
３ 道路交差点領域
４ 筺体
５ 回転力取得手段
６ 軸体
７ フライホイール
８ 発電機
９ 蓄電手段
１０ 出力制御手段
１１ 信号機
１１Ａ 信号機ポール
１２ 板バネ
１３ 上下動機構部
１４ 歯車
１５ ワンウェイクラッチ
１６ 回動アーム
１６ａ 下面部
１７ 駆動歯車
１８ 往復回動体
１９ 動力変換機構部
２０ 戻しバネ
２１ 受電設備
２２ 原動モータ
３１ 車両
３２ 車輪
Ｒ 電力負荷

Claims (6)

1. 道路上を走行する車両の車輪からの力を基に軸体の回転力を得る回転力取得手段と、
   前記回転力取得手段による回転力により回転駆動される軸体に連結され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷に出力する出力制御手段と、
   を有することを特徴とする電源システム。
2. 道路の路面に配置され、道路上を走行する車両の車輪からの力に応じて上下駆動される上下動機構部と、
   この上下動機構部の上下動を軸体の一方向の回転力に変換する動力変換機構部と、
   を有する回転力取得手段と、
   前記軸体の一方向の回転力により回転駆動され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷に出力する出力制御手段と、
   を有することを特徴とする電源システム。
3. 道路の路面に配置され、道路上を走行する車両の車輪からの力に応じて上下駆動される板バネを用いた上下動機構部と、
   前記路面の下方に配置されるとともに、中心部に軸体を取り付けたワンウェイクラッチ付きの歯車と、前記板バネの上下動に応じて軸体の回りで往復回動しワンウェイクラッチを介して前記歯車及び軸体に一方向の回転力を与える往復回動体と、を具備する動力変換機構部と、
   を有する回転力取得手段と、
   前記軸体の一方向の回転力により回転駆動され、慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電するバッテリー又はキャパシタを用いた蓄電手段と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷である前記道路に設置した信号機に出力する出力制御手段と、
   を有することを特徴とする電源システム。
4. 夜間電力を受電し、原動モータにより駆動されて慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷に出力する出力制御手段と、
   を有することを特徴とする電源システム。
5. 夜間電力を受電し、原動モータにより駆動されて慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電するバッテリー又はキャパシタを用いた蓄電手段と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷に出力する出力制御手段と、
   を有することを特徴とする電源システム。
6. 車両が走行する道路の近傍位置に配置され、夜間電力を受電し、原動モータにより駆動されて慣性エネルギーを伴って回転して発電するフライホイール付きの発電機と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力を蓄電するバッテリー又はキャパシタを用いた蓄電手段と、
   前記フライホイール付きの発電機により発電した電力と蓄電手段にて蓄電した電力とを切り換えて電力負荷である前記道路に設置した信号機に出力する出力制御手段と、
   を有することを特徴とする電源システム。

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