JP2009156035A - 風車発光式デリニエータ - Google Patents

Abstract

【課題】視認性において格段に優れており、後続の車輌に対して効果を発揮する風車発光式デリニエータを提供することを目的とする。
【解決手段】垂直回転軸に直交する面内で、前記回転軸を中心として一定角度ごとに複数のブレードを設け、かつ前記複数のブレードの外面側に反射板およびＬＥＤ素子からなる発光面を形成した風車型発光部と、
前記回転軸に圧電バイモルフ素子を固着してその先端を前記ブレードの回転経路に交差するよう配置した発電部と、
前記風車型発光部のＬＥＤ素子と圧電バイモルフ素子からなる発電部とを接続し、これらを制御する制御部とを備え、
自然風で前記ブレードを設けた風車型発光部を回転させるとともに、前記圧電バイモルフ素子と前記ブレードとの接触による変位によって起電力を発生させ、得た起電力によってＬＥＤ素子からなるブレードの発光面を発光させるようにしたことを特徴とする風車発光式デリニエータ。
【選択図】 図１

Description

この発明は、トンネル内又は夜間において視認性を高めるために、ＡＣ又は電池等を電源とすることなく、風車を用いた自己発電方式により電力を発生させ、この電力を電源として風車ブレードの反射面に取り付けた発光体を発光させる風車発光式デリニエータに関するものである。

反射面の正面に風車を取り付け、この風車の回転力を利用して反射面の汚れを払拭する方式のデリニエータが公知である。しかし、このように反射面に風車が取り付けられていると、反射光がその分遮られることから、視認性が悪くなる。

特開２００３−２６１９１２号公報（特許文献１参照）には、風車の回転により電力を発生させ、この電力を電源とする発光体を反射面側に取り付け、車輌の走行風圧等で風車が回転したときに発光体が発光するというデリニエータが開示されている。
しかし、この発明の場合、自然風で風車が回転する場所においては有効であるが、トンネル内のように自然風がほとんど無い場所においては、車輌が通過したときに発生する走行風圧で風車が回転することはあっても、それ以外で回転することはほとんどない。

また特開２００４−３４３８１９号公報（特許文献２参照）においては、反射面の正面に風車式の反射面払拭装置を取り付けて成るデリニエータにおいて、前記風車の回転により誘導起電力を発生する発電装置を設けるとともにこの発電装置で発生した電力を蓄電する蓄電回路を設けたこと、前記反射面側には、前記蓄電回路を電源とする発光体を設けるとともにこの発光体の電源回路には、周囲の環境が一定の暗さ以上となり、かつ車輌のヘッドライトの光を検出したときに発光する制御回路が付加されていることを特徴とする風車式自発光デリニエータが開示されている。
特開２００３−２６１９１２号公報 特開２００４−３４３８１９号公報

しかしながら、いずれの先行技術も反射面の正面に風車を取り付けてあるため、反射光がその分遮られることから視認性が悪いという問題は解決されておらず、発光体を取り付けても根本的な解決には至っていない。
この発明は、以上の点に鑑みて提案されるものであって、その目的は視認性において格段に優れており、後続の車輌に対して効果を発揮する風車発光式デリニエータを提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の風車発光式デリニエータにおいては、垂直回転軸に直交する面内で、前記回転軸を中心として一定角度ごとに取付アームを介して複数のブレードを設け、かつ前記複数のブレードの外面側に反射板およびＬＥＤ素子からなる発光面を形成した風車型発光部と、
前記回転軸ないし取付アームに圧電バイモルフ素子が配置され、前記ブレードの回転に応じて圧電バイモルフ素子を変形させるよう構成した発電部と、
前記風車型発光部のＬＥＤ素子と圧電バイモルフ素子を備えた発電部とを接続するとともに、これらを制御する制御部とを備え、
自然風で前記ブレードを設けた風車型発光部を回転させるとともに、この回転に応じて発生する前記圧電バイモルフ素子の変形によって起電力を発生させ、得た起電力によってＬＥＤ素子からなるブレードの発光面を発光させるようにしたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の風車発光式デリニエータにおいては、請求項１に記載の複数のブレードが、３枚または５枚からなることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の風車発光式デリニエータにおいては、請求項１に記載の反射板が、板面に所定角度の凹凸を配置した再帰反射板からなることを特徴とするものである。

デリニエータの風車は、垂直回転軸に直交する面内で、前記回転軸を中心として一定角度ごとに複数のブレードを備えており、車輌が通過するときの風圧で効率的に回転する。
もちろん、自然風がある場合には、この自然風でも回転する。風車が回転すると圧電バイモルフ素子が作用して発電部が起動し、発電が行われる。この発電による電力によって回路がＯＮとなっていれば、ＬＥＤ素子が発光する。
なお、光センサが日中と夕方以降の明るさの変化を感知することにより、暗くなると電源回路がＯＮとなり、同時に風車が回転すると発電動作が行なわれて発光体が発光する。これによって、後続の車輌はデリニエータの存在、つまり視線誘導効果を享受でき、よって走行の安全性が高まる。

以下、図面に基いて、この発明に係る風車発光式デリニエータの実施の形態について詳細に説明する。
図１はこの発明の風車発光式デリニエータの１実施例を示す説明図、図２は風車のブレードの構成例を示す平面図、図３は風車のブレードの拡大断面図、図４はブレードの回転原理を示す概略図、図５は発電部の例を示す拡大図である。

図１において、１１は風車型発光部であって、道路のガードレール２１やトンネル内の側壁部分等に軸受１２を介して立設された垂直回転軸１３と、該垂直回転軸１３に直交する面内で、前記垂直回転軸１３を中心として一定角度ごとに取付アーム１４を介して取り付けられた複数のブレード１５とで構成されている。
また、前記複数のブレード１５の外側には、反射板１６およびＬＥＤ素子１７からなる発光面１８が形成されている。この反射板１６は板面に多数の規則的な凹凸からなる再帰反射面を形成されており、この再帰反射面においてＬＥＤ素子１７から投射された光や走行する自動車のヘッドライトの光を反射し、より明瞭に走行する自動車に走行するエリアを明示して安全を図るようにすることができる。

図５に示すように、３１は発電部で、前記垂直回転軸１３から伸びる取付アーム１４に一対の保持クリップ３３を介して固着した圧電バイモルフ素子３２を備え、その内向きの先端は変形可能となっている。３４は基端を垂直回転軸１３に固着した変位用アームで、先端には圧電バイモルフ素子３２の先端部分に向いた突起３５を形成してあり、該突起３５を前記圧電バイモルフ素子３２の先端部分に交差するよう配置した構造となっている。
このように構成した圧電バイモルフ素子３２を備えた発電部３１においては、前記変位用アーム３４の先端が圧電バイモルフ素子３２の先端部分に接触して変位を与えるつど起電力が生じることとなる。
もちろん、圧電バイモルフ素子３２に接触する変位用アーム３４の先端は、耐摩耗性を備えたカバー（図示せず）等によって保護しておくことが望ましい。
なお、前記圧電バイモルフ素子３２の他端には一対の端子が配線回路等によって取付られれており、後述の制御部４１に接続されている。

図１において、４１は、前記風車型発光部１１のＬＥＤ素子１７と圧電バイモルフ素子３２からなる発電部３１とを電気的に接続し、これらを制御する制御部で、ＯＮ−ＯＦＦスイッチや整流器、故障を報知する警報ランプ等を基板に搭載したものとすることができる。もちろん、圧電バイモルフ素子３２によって得た電力を蓄電する機構をも備えていることが望ましい。

図２および図３は、前記実施例に係る風車型発光部１１の拡大図を示す。この風車型発光部１１の複数のブレード１５は、垂直方向に延びる回転軸１３に直交する面内で同一半径の円周方向に沿って、耐候性プラスチック等からなる５枚の翼型の単位ブレードが回転軸１３に平行に配されている。このブレード１５の外形は、図３に示すように、透明な耐候性プラスチック等の材質からなる薄板状の素材を流線形の翼型に成形することにより構成されている。

また、ブレード１５内には図３に示すように、背板１９によって中空の空間が形成されており、背板１９と対向する面には再帰反射板１６が取り付けられている。
この再帰反射板１６と背板１９との間の中空空間内の適所にはＬＥＤ素子１７が配設されており、このＬＥＤ素子１７から投射される光が再帰反射板１６の反射面において反射され、また走行する自動車のヘッドライトの光を反射して、より明瞭に走行する自動車に走行するエリアを明示して安全を図るようにすることができる。

そして、このブレード１５は、４字系翼型,ＲＡＦ翼型,ゲッチンゲン翼型などに代表されるような飛行機に使用される流線形の翼型に形成され、ブレード１５の一部、すなわち翼弦に対して垂直回転軸１３側（以下、翼下面という）の後縁部に切欠部Ｂが形成されている。この翼下面は、翼の空力特性によって、前縁ａより３５％〜４５％の間の位置から後縁ｂに亘って切り欠かれている。その結果、ブレード１５は、低いレイノルズ数で高い揚力係数になるような翼型に形成される。また、ブレード１５に対する風向きに対して、図２に示すように、ブレード１５の翼弦ｃは、０度〜５度の角度で取り付けられるようになっている。

また、ブレード１５の周囲には、図４に示すように前方からの風に対して圧力分布が形成される。すなわち、ブレード１５に使用されている翼型の圧力分布は、翼下面の前部に外気圧より高い圧力が分布し、後部にはほぼ外気圧と同じ圧力となり、上面には前端の翼形状によって流速が加速されるため、圧力が小さくなる。よって、ブレード１５の下面の後部に切欠部Ｂを設けても、翼の空力特性には影響が小さい。

よって、ブレード１５は図４に示すように、前方（同図Ａ１矢印方向）から風を受けると、揚力が同図Ｌ矢印方向に発生する。そのため、このブレード１５に発生する揚力の回転方向分力（Ｌ１）によって風車は、反時計方向に回転する。

また、起動時のように低風速域では、ブレード１５には、後方（同図Ａ２矢印方向）から風を受けて回転すると、ブレード１５の翼下面の切欠部Ｂによって、ブレード１５に大きな空気抵抗が生じる。これによって、サボニウス型風車効果、すなわち、空気抵抗によってブレード１５に回転モーメントが発生して、風車の起動トルクが発生することになる。

その結果、ブレード１５には、翼下面に切欠部Ｂが形成されているので、図４のＡ２矢印方向からの風に対して、周速比１以下の低風速域では、空気抵抗によって回転モーメントが生じ、これが図４のＡ１矢印方向からの風を受けるブレード１５に発生する揚力の回転方向分力（Ｌ１）に加わって回転し、周速比１以上の高風速域では、ブレード１５に発生する揚力によって回転することになる。すなわち、ブレード１５は、低レイノルズ数で高い揚力係数になるような翼型で形成されているので、いかなる風速でも、ブレード１５を回転させることができ、効率よく発電することができる。

また、ブレード１５は、耐候性プラスチックなどの軽量の部材を利用しているため、ブレード１５全体の重量が小さくなって、プレード１５に生じる遠心力による荷重が減少する。

したがって、上記実施例では、ブレード１５の翼下面の後縁部に切欠部Ｂを形成しているが、低レイノルズ数で高い揚力係数を有するような翼型を使用しているため、ブレード１５には、風によって空気抵抗と揚力が発生し、これらの力によってブレード１５を回転させる。よって、いかなる風向および風速でも、ブレード１５には発電に必要な回転モーメントを発生させることができる。その結果、広範囲の風速域に亘って、ブレード１５を回転させることができる。

なお、上記実施例では、垂直軸型風車に５枚のブレード１５を配したが、これに限らず、複数枚のブレードを用いればよいが、奇数の枚数が上記実施例と同様の作用および効果を得るためには望ましいことである。
また、ブレード１５には、両先端に空気抵抗を減少させるための先端カバーを取り付けたり、必要に応じてブレード１５の誘導効力を減少させるためのウィングレットを取り付けることも可能である。

以上のように、自然風で前記ブレード１５を設けた風車型発光部１１を回転させるとともに、回転に応じて前記圧電バイモルフ素子３２を変位させることによって起電力を発生させる。そして、得た起電力によってＬＥＤ素子１７からなるブレード１５の発光面を発光させるようになっている。

上記デリニエータにあっては、車輌（または自然風）の風圧をブレード１５が受けて風車型発光部１１が回転すると、圧電バイモルフ素子３２に変位が生じて電力が発生し、この電力は一旦蓄電回路に蓄電される。そして、周囲が暗くなったり、またはトンネル等であって、照明が十分でなく、一定の暗さを明るさ検出素子が検出していて、後続の車輌のヘッドライトの光を受光素子が受光すると、電源回路が閉成されてＬＥＤ素子１７に蓄電回路から電力が供給され、ＬＥＤ素子１７が一定時間発光する。

この発明に係るデリニエータは以上のように構成したので、自然風等によって自動的に有効な電力を得ることができ、しかも風車のブレードそのものが発光面を形成しているので、ガードレールやトンネル内を問わず、どのような場所にも何ら問題なく取り付けることができる。

この発明の風車発光式デリニエータの１実施例を示す説明図である。 風車のブレードの構成例を示す平面図である。 風車のブレードの拡大断面図である。 ブレードの回転原理を示す概略図である。 発電部の例を示す拡大図である。

符号の説明

１１ 風車型発光部
１２ 軸受
１３ 垂直回転軸
１４ 取付アーム
１５ ブレード
ａ 前端
ｂ 後縁
ｃ 翼弦
１６ 反射板
１７ ＬＥＤ素子
１８ 発光面
１９ 背板
２１ ガードレール
３１ 発電部
３２ 圧電バイモルフ素子
３３ 保持クリップ
３４ 変位用アーム
３５ 突起
４１ 制御部
Ａ 風向
Ｂ 切欠部
Ｌ 揚力の回転方向分力

Claims (3)

1. 垂直回転軸に直交する面内で、前記回転軸を中心として一定角度ごとに取付アームを介して複数のブレードを設け、かつ前記複数のブレードの外面側に反射板およびＬＥＤ素子からなる発光面を形成した風車型発光部と、
   前記回転軸ないし取付アームに圧電バイモルフ素子が配置され、前記ブレードの回転に応じて圧電バイモルフ素子を変形させるよう構成した発電部と、
   前記風車型発光部のＬＥＤ素子と圧電バイモルフ素子を備えた発電部とを接続するとともに、これらを制御する制御部とを備え、
   自然風で前記ブレードを設けた風車型発光部を回転させるとともに、この回転に応じて発生する前記圧電バイモルフ素子の変形によって起電力を発生させ、得た起電力によってＬＥＤ素子からなるブレードの発光面を発光させるようにしたことを特徴とする風車発光式デリニエータ。
2. 請求項１に記載の複数のブレードが、３枚または５枚からなることを特徴とする風車発光式デリニエータ。
3. 請求項１に記載の反射板が、板面に所定角度の凹凸を配置した再帰反射板からなることを特徴とする風車発光式デリニエータ。

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