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

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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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101169225B1 (ko) 2011-10-26 2012-07-27 (주)서해기술 수평 양력형 수직 축 풍력발전기
US8294336B2 (en) * 2005-10-18 2012-10-23 Board Of Regents, The University Of Texas Systems Piezoelectric windmill apparatus

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