【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、道路のガードレール等に取り付けられ、夜間走行時やトンネル内における行路ラインを表示し、或いは、道路工事中であることを表示するのに用いられる道路用安全灯に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
道路のガードレール等に取り付けられ、夜間走行時やトンネル内における行路ラインを表示し、或いは、道路工事中であることを表示するのに用いられる道路用安全灯としては、従来、ガードレールのポストに固着される円形反射板と、この反射板の反射面に配設された発光体から構成されており、該発光体の電源は、近くのコンセントや自家発電機から供給されて点灯させているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、上記従来方式の道路用安全灯にあっては、近くにコンセントがない場所では用いることができず、自家発電機により発光体を点灯させる他はないため、使用場所が限定される、という不具合を有していた。
【０００４】
この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、近くにコンセントがなくとも、自家発電機に頼ることなく発光体を点灯させて行路の表示を、風力を利用して自動的に発電し、この電力で発光体を発光させることができ、かつ、簡易も構成で低廉な道路用安全灯を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る道路用安全灯は、道路のガードレール等に取り付けられる反射板と、この反射板の反射面に配置された発光体と、この発光体に電力を供給する充電池と、該充電池に接続された圧電発電器と、から構成されてなり、上記圧電発電器は、板状の２枚の圧電セラミックス体を、分極を逆向にして接合した層状の圧電セラミックス板で形成し、この圧電セラミックス板の一方側の面又は両面を、圧電発電器内に吊持された鋼球を揺動させて殴打して発電することを特徴とするものである。
【０００６】
また、この発明にあっては、上記目的を達成するための他の手段として、道路用安全灯を、道路のガードレール等に取り付けられる反射板と、この反射板の反射面に配置された発光体と、この発光体に電力を供給する充電池と、該充電池に接続された圧電発電器と、から構成し、上記圧電発電器は、板状の２枚の圧電セラミックス体を、分極を逆向にして接合した層状の圧電セラミックス板で形成し、この圧電セラミックス体を衝合可能に配設し、これらの圧電セラミックス体同士を揺動させて殴打して発電することを特徴とするものである。
【０００７】
この場合、上記２枚の圧電セラミックス体は、同一形態に形成するのが望ましい。
【０００８】
また、この発明に係る道路用安全灯は、上記圧電セラミックス体の一方をクッション材で支持し、他方の圧電セラミックス体を揺動させて上記一方の圧電セラミックス体に衝合させて発電させることができる。
【０００９】
勿論、上記両圧電セラミックス体同士をクッション材を介して保持し、両圧電セラミックス体同士を揺動させて衝合させるように構成してもよい。
【００１０】
また、耐久性を向上させるため、上記圧電セラミックス体の殴打面部には、プロテクタ板を貼着し、これらプロテクタ板同士を殴打することで発電するように構成することができる。
【００１１】
尚、この発明にあっては、上記圧電セラミックス体は、複数枚層状に接合して形成するのが望ましい。
【００１２】
さらに、発電効率を向上させるためには、上記圧電セラミックス体を、チタンジルコン酸亜鉛系の材料で形成するのが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態例に基づき、この発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、この形態例に係る道路用安全灯Ｙは、道路のガードレール等に取り付けられる円形反射板Ｉと、この反射板Ｉの反射面側に配置された発光ダイオード等からなる発光体Ｌと、上記円形反射板Ｉの裏側に配設され上記発光体Ｌに電力を供給する充電池Ｂと、該充電池Ｂに接続された圧電発電器Ａと、から構成されている。充電池Ｂは、圧電発電器Ａと整流回路Ｓを介して電気的に接続されている。
【００１５】
次に、圧電発電器Ａの構成を順次説明する。即ち、上記圧電発電器Ａ１は、風力によって揺動する釣鐘状の容器１４の内周面の２か所（３か所以上も可能）に、向かい合う状態に圧電セラミックス板１を取り付ける。取付に際しては、内周面にクッション板３を接着６し、このクッション板３の中央部のみに接着材５を用いて圧電セラミックス板１を接着する。これと向かい合う面にも、同様にして圧電セラミックス板１を配置し、両圧電セラミックス板１の向かい合う面の中央部に、プロテクタ板２をはりつける。
【００１６】
さらに、容器１４内にワイヤー等の糸材１５で鋼球４を吊り、この鋼球４から平面材１６等を吊り下げる。そして、上記圧電発電器Ａを、風力で揺動する環境化に浮かべれば、鋼球４は揺動して圧電セラミックス板１を殴打し、圧電セラミックス板１は交流電気を発電する。
【００１７】
そして、上記圧電発電器Ａ１で発生した電圧は、整流回路Ｓにより整流されて充電池Ｂに充電され、該充電された電力で発光体Ｌを点灯させる。好適には、圧電発電器Ａ１で発生する電圧の正負に拘わらず充電を可能にするため、上記整流回路Ｓには、ブリッジにダイオードを組み合わせた回路を用いるのが望ましい。また、昼間の点灯を防止するため、上記充電池Ｂの充電回路には、光量センサ（ＣＤＳ）を用いた感暗抵抗器を接続し、夜間のみ自動的に発光体Ｌを点灯させるように構成するのが望ましい。勿論、昼間の太陽光を利用して充電する太陽電池による充電回路を併設しても構わない。さらに、上記充電池Ｂの充電回路には、過充電及び過放電防止回路を接続し、圧電発電器Ａ１が所定時間発電しないときには、自動的に過充電・過放電防止回路を開くように構成するのが望ましい。
【００１８】
上記圧電セラミックス板１は、同一形態（同一材質、同一形状、同一厚さ）の２枚の板状の圧電セラミックス体１ａ，１ｂを、各セラミックス素子１ａ，１ｂの分極の極性を逆にして接合したものである。この同一形態のセラミックス素子１ａ，１ｂを接合したことにより、２つのセラミックス素子１ａ，１ｂは、接合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動が行われる。この場合、一方の側のセラミックス素子１ａが伸長すれば他方の側のセラミックス素子１ｂは収縮し、かつ出力電圧の電極は同一方向となり、両圧電セラミックス体１ａ，１ｂは直列に接続された発電構成となる。
【００１９】
この圧電セラミックス体１ａ，１ｂは、機械的エネルギーと電気的エネルギーとの間の変換素子用として知られており、圧電効果を示す物質は無機・有機ともに多くの材料が知られているが、現在実用レベルにある材料としてセラミックスのＰＺＴ系（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料がある。
【００２０】
圧電セラミックス体は、多結晶体に、直流高電圧を印加し残留分極を発生させて圧電性をもたせた素子であり、組成によりかなり自由に基本圧電定数を変化させることができ、特に、チタンジルコン酸亜鉛系の圧電セラミックス体は、組成比や添加物の選択幅が広く、本発明のような道路用安全灯には好適である。
【００２１】
ところで、上記接合面を中心にたわみ振動が行われると、一方の圧電セラミックス体１ａ（又は１ｂ）で伸長と収縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消されるということがなく効率的に発電が行われる。発電された電気エネルギとしての電流はリード線９を用いて取り出す。
【００２２】
また、ここでは２枚の圧電セラミックス体１ａ，１ｂを積層したが、各圧電セラミックス体１ａ（１ｂ）を、それぞれ積層構造とすることができる。この積層構造では、複数の薄厚圧電セラミックス板を接合（この場合は分極の極性は同一）して、一方の圧電セラミックス体１ａ（又は１ｂ）を形成する。このように、積層構造とすることで、例えば、弾性特性を有する接着材により接合した場合には、この弾性効果により、材質的に強度に欠けるセラミックス板材の曲がりが容易になって曲げ強度が維持でき、また薄厚にすることでセラミックス板は曲げに強くなる。さらに、圧電セラミックス板１の外形形状は特に限られるものではないが、正面形状としては、円形、楕円形、三角形、四角形或いは多角形等とすることができる。
【００２３】
上記クッション板３は、合成樹脂材、ゴム材、あるいはこれらをスポンジ状にした軟質の材料である。このようなクッション板３を用い、しかもこのクッション板３の中央部のみを接着材５を用いて圧電セラミックス板１を固着したのは、圧電セラミックス板１の振動を減衰させないためである。圧電セラミックス板１が振動する場合、この圧電セラミックス板１を支持する部材は圧電セラミックス板１の振動を減衰させる要因になり、この減衰要因を取り除くために、クッション板３を用いて極力圧電セラミックス板１を自由な状態におく。
【００２４】
クッション板３を用いることで、圧電セラミックス板１の固有振動が長続きするので、発電効率が良くなる。また、クッション材は圧電セラミックス板１に加えられる衝撃を緩和する。プロテクタ板２は、金属製或いは合成樹脂製等で形成されており、鋼球４の殴打から圧電セラミックス板１を保護する。
【００２５】
尚、ここでは殴打体として、上記鋼球４を糸体１５で吊持して圧電セラミックス板１を殴打する形態としたが、この殴打体の材質、形状は鋼製の球に限られるものではなく、他に円柱状、卵状等の重量物であってもよい。また、糸体１５の代わりにバネ材（上方向き或いは下方向）を用い、このバネ材の一端を固定しその他端に上記鋼球４を取り付け、このバネ材の左右揺動により両側の圧電セラミックス板１を殴打する形態とすることもできる。
【００２６】
図３は、上記圧電発電器Ａ１が発電した電気を充電する充電回路を示したものである。この充電回路は、２つの圧電セラミックス板１としてＰＺＴ１及びＰＺＴ２、整流用ダイオードＤ１〜Ｄ６、電気を蓄電する充電池Ｂを有する。ＰＺＴ１で発電した電気は、ダイオードＤ１〜Ｄ３により全波整流され、またＰＺＴ２で発電した電気は、ダイオードＤ４〜Ｄ６により全波整流される。これら、全波整流された電気は充電池Ｂに充電される。そして、バイメタルスイッチＳＷのオン・オフ自動開閉作動により、充電池Ｂは放電して発光ダイオードからなる所要数の発光体Ｌを点灯する。
【００２７】
図４に示す圧電発電器Ａ２は、両端が閉塞されたハウジング１８の両端側に圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１），１０（ＰＺＴ２）を、その軸心を若干偏位させて対設し、これら圧電セラミックス体１０，１０同士を衝突させることにより発電するものである。
【００２８】
そして、上記ハウジング１８の両側面にクッション板１３，１３を接着材１６，１６で接着し、かつ、上記各クッション板１３，１３の中央部のみに、接着材１５，１５を用いて圧電セラミックス体１０，１０を接着する。これら両圧電セラミックス体１の向かい合う面の中央部にプロテクタ板２を固着する。そして、本例では、両圧電セラミックス体１０，１０を円弧状に湾曲形成している。
【００２９】
上記圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１），１０（ＰＺＴ２）は、同一材質、相似形状、同一厚さの２枚の円弧板状の圧電セラミックス体１０ａ，１０ｂを、各セラミックス素子１０ａ，１０ｂの分極の極性を逆にして接合したものである。このセラミックス素子１０ａ，１０ｂを接合したことにより、２つのセラミックス素子１０ａ，１０ｂは、接合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動が行われる。この場合の発電システム及び充電システム並びに圧電セラミックス体及びクッション板、プロテクタ板の構成は、前記圧電発電器Ａ１と同様であるので、その詳細な説明をここでは省略する。
【００３０】
尚、この形態例では、圧電セラミックス体１０，１０を接着剤１５とクッション材１３を介して支持する場合を例にとり説明したが、これに代えて、一方或は両方の圧電セラミックス体１０，１０をバネ（上方向き或いは下方向に支持してもよい）の一端に固定し、他端をハウジング１８に取り付け、このバネ材の左右伸縮動、上下揺動させることで、両圧電セラミックス体１０，１０を衝突させてもよい。
【００３１】
この圧電発電器Ａ２は、以上のように圧電セラミックス体１０，１０同士を衝突させることで発電するように構成されているので、発電装置としての構成が極めて簡略化され、しかも、圧電セラミックス体１０，１０が円弧状に湾曲形成されているので、常態において、圧電セラミックス体１０，１０を可及的に近づけて配設することができるため、装置全体を小型化することができる、という効果が得られる。
【００３２】
図５に示す圧電発電器Ａ３は、前記圧電発電器Ａ２と同様に圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）及び圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）を対設すると共に、該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）と圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）との間に、第３の圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）をハウジング１８内部の上部からコイルスプリング２０で吊持し、該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）を左右方向に揺動させることで、該該圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）を圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１）又は圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ２）と衝突させることで、圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１），１０（ＰＺＴ２），１０（ＰＺＴ３）夫々に振動を励起させ、夫々の圧電セラミックス体１０に伸長及び収縮をくり返させて交流電気を発電させるように構成した他は、他の構成・作用は前記圧電発電器Ａ２と同様に構成されているので、その詳細な説明をここでは省略する。尚、上記圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）の場合、衝突する部位が他の圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ１），１０（ＰＺＴ２）とは異なるため、プロテクタ板１２を圧電セラミックス体１０（ＰＺＴ３）の両端部側から周縁部にかけて配設されている点で、両発電器は異なる。
【００３３】
それ故、上記各形態例に係る圧電発電器Ａ２，Ａ３によれば、前記圧電発電器Ａ１よりも構造が簡単であり、かつ、より小型化できる他、製造コストも低減できるため、より実用的である。
【００３４】
尚、上記各圧電発電器Ａ２，Ａ３では、圧電セラミックス体を円弧状に湾曲形成して圧電セラミックス体を直接衝突させて発電させる場合を例にとり説明したが、この発明にあってはこれに限定されるものではなく、製造の困難性やコストを考えた場合、圧電セラミックス体は、圧電発電器Ａ１と同様に平板状に成形し、この圧電セラミックス体の殴打面に貼着されるプロテクタ板を、上記殴打面部から突出した形状、例えば、半円球状や円筒状或いは多角柱形状に形成し、或いは、一方のプロテクタ板を断面コ字状に形成し、他方のプロテクタ板を、上記一方のプロテクタ板の凹部内に若干の空隙部を有して挿入し得る大きさと形状に形成することで、圧電発電器をさらに小型化し、かつ、コストも低減することができるので望ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る道路用安全灯にあっては、道路のガードレール等に取り付けられる反射板と、この反射板の反射面に配置された発光体と、この発光体に電力を供給する充電池と、該充電池に接続された圧電発電器と、から構成し、上記圧電発電器は、板状の２枚の圧電セラミックス体を、分極を逆向にして接合した層状の圧電セラミックス板で形成し、この圧電セラミックス板の一方側の面又は両面を、圧電発電器内に吊持された鋼球を揺動させて殴打して発電するように構成したので、機械的な作動部分が非常に少ないため、故障が少なく、また、自然の風力を利用して発電するため、発電効率もよく、さらには、従来のこの種の道路用安全灯と比較して、部品点数を削減することができるので、小型化及び製造コストの低減を実現することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、層状の圧電セラミックス体をクッション材で支持する構成を採用したから、圧電セラミックス体の振動が長続きするので、発電効率が改善され、特に、メンテナンスの必要性が可及的に減少させることができる。
【００３７】
さらに、この発明に係る道路用安全灯に装備された圧電発電器によれば、同一材質、相似形状、同一厚さの２枚の圧電セラミックス体を、各セラミックス素子の分極の極性を逆にして接合することにより、２つのセラミックス素子の接合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動させるように形成したので、圧電セラミックス体の伸縮が適切に行われ、さらに発電効率が向上するという効果がある。
【００３８】
また、上記圧電セラミックス同士を衝突させて振動させるように構成した場合には、圧電発電をさらに小型化でき、かつ、低コスト化を実現することができる。
【００３９】
さらに、上記圧電セラミックス体の殴打する部位にプロテクタ板をはり付けたので、圧電セラミックス体の衝突荷重に対して圧電セラミックス体が有効に保護されるという効果がある。そして、上記プロテクタ板の形状は、例えば、板状に形成された圧電セラミックス体であっても直接の衝突振動が得られやすいように圧電セラミックス体の殴打面部から突出した形状、例えば、半円球状や円筒状或いは多角柱形状に形成することで、製造コストをより低減することが可能となる。
【００４０】
また、圧電セラミックス体のそれぞれを、複数枚層状に接合したので、圧電セラミックス体の強度維持が図れるという効果がある。また、圧電セラミックス体としてチタンジルコン酸亜鉛系の材料を用いたことから、発電効率が非常に良好となり、実用的にも効果的である、という優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態例に係る波力発電式ブイの構成を示す説明図である。
【図２】同圧電発電装置を構成する圧電発電器の第１構成例を示す説明図である。
【図３】同圧電発電装置の充電池の回路図である。
【図４】同圧電発電器の第２構成例を示す説明図である。
【図５】同圧電発電器の第３構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 圧電発電器
Ｂ 充電池
Ｉ （円形）反射板
Ｌ 発光体
Ｓ 整流回路
Ｙ 道路用安全灯
１，１０ 圧電セラミックス板
１ａ，１ｂ、１０ａ，１０ｂ 圧電セラミックス体
２ プロテクタ板
３，１１ クッション材（クッション板）
４ 殴打体（鋼球）
１５ 糸体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a road safety light which is attached to a guardrail of a road or the like, and is used to display a road line at night or in a tunnel or to indicate that road construction is being performed.
[0002]
[Prior art and its problems]
As a safety light for roads, which is attached to the guardrails of roads, etc., and is used to indicate the lane line at night or in a tunnel, or to indicate that road construction is in progress, conventionally, it is fixed to a post on the guardrail. And a luminous body disposed on the reflecting surface of the reflecting plate, and the power of the luminous body is supplied from a nearby outlet or a private power generator and turned on. It is the current situation.
[0003]
However, in the above-mentioned conventional road safety light, it cannot be used in a place where there is no outlet nearby, and there is no other way to turn on the luminous body by a private generator, so that the use place is limited. Had a defect.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-mentioned situation, and its purpose is to light a luminous body without relying on a private power generator to display a course and to use wind power even without an outlet nearby. An object of the present invention is to provide an inexpensive road safety light which can be used to automatically generate electric power, emit light from a light emitting body with this electric power, and has a simple configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a road safety light according to the present invention provides a reflector mounted on a guardrail of a road, a light emitter disposed on a reflection surface of the reflector, and supplies power to the light emitter. A rechargeable battery, and a piezoelectric generator connected to the rechargeable battery, wherein the piezoelectric generator is a layered piezoelectric ceramic in which two plate-shaped piezoelectric ceramic bodies are joined with their polarizations reversed. The piezoelectric ceramic plate is characterized in that one side or both sides of the piezoelectric ceramics plate is rocked by hitting a steel ball suspended in a piezoelectric generator to generate power.
[0006]
Further, according to the present invention, as another means for achieving the above object, a road safety light includes a reflector attached to a guardrail of a road, and a light emitter disposed on a reflection surface of the reflector. And a rechargeable battery for supplying power to the illuminant, and a piezoelectric generator connected to the rechargeable battery, wherein the piezoelectric power generator reverses the polarization of two plate-shaped piezoelectric ceramic bodies. It is characterized by forming a piezoelectric ceramic body in a layered form and joining the piezoelectric ceramic bodies, arranging the piezoelectric ceramic bodies in an abuttable manner, and shaking these piezoelectric ceramic bodies to strike and generate power. .
[0007]
In this case, the two piezoelectric ceramic bodies are desirably formed in the same form.
[0008]
In the road safety light according to the present invention, one of the piezoelectric ceramic bodies is supported by a cushion material, and the other piezoelectric ceramic body is rocked to abut against the one piezoelectric ceramic body to generate power. it can.
[0009]
Of course, the two piezoelectric ceramic bodies may be held together via a cushion material, and the two piezoelectric ceramic bodies may be swung to abut each other.
[0010]
Further, in order to improve the durability, a protector plate may be attached to the hitting surface portion of the piezoelectric ceramic body, and power may be generated by hitting the protector plates together.
[0011]
In the present invention, it is preferable that the piezoelectric ceramic body is formed by joining a plurality of piezoelectric ceramic bodies in layers.
[0012]
Further, in order to improve the power generation efficiency, it is preferable that the piezoelectric ceramic body is formed of a titanium zirconate zinc-based material.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
[0014]
As shown in FIG. 1, a road safety light Y according to this embodiment includes a circular reflector I attached to a guardrail of a road and a light emitting diode or the like arranged on a reflective surface side of the reflector I. It comprises a body L, a rechargeable battery B disposed on the back side of the circular reflector I for supplying power to the light emitting body L, and a piezoelectric generator A connected to the rechargeable battery B. The rechargeable battery B is electrically connected to the piezoelectric generator A via the rectifier circuit S.
[0015]
Next, the configuration of the piezoelectric generator A will be described sequentially. That is, in the piezoelectric generator A1, the piezoelectric ceramic plate 1 is attached to two places (three or more places are possible) on the inner peripheral surface of the bell-shaped container 14 which swings by wind force. At the time of attachment, the cushion plate 3 is bonded 6 to the inner peripheral surface, and the piezoelectric ceramic plate 1 is bonded to only the central portion of the cushion plate 3 using the adhesive 5. Similarly, the piezoelectric ceramic plate 1 is arranged on the surface facing this, and the protector plate 2 is attached to the center of the surface of both piezoelectric ceramic plates 1 facing each other.
[0016]
Further, the steel ball 4 is hung by a thread material 15 such as a wire in the container 14, and the flat material 16 and the like are hung from the steel ball 4. If the piezoelectric generator A is floated in an environment where it swings by wind power, the steel ball 4 swings and strikes the piezoelectric ceramic plate 1, and the piezoelectric ceramic plate 1 generates AC electricity.
[0017]
Then, the voltage generated by the piezoelectric generator A1 is rectified by the rectifier circuit S and charged in the rechargeable battery B, and the luminous body L is turned on with the charged power. Preferably, in order to enable charging regardless of the polarity of the voltage generated in the piezoelectric generator A1, it is desirable to use a circuit in which a bridge is combined with a diode as the rectifier circuit S. Also, in order to prevent lighting during the day, the charging circuit of the rechargeable battery B is connected to a light-sensitive resistor using a light quantity sensor (CDS) so that the light emitting body L is automatically turned on only at night. It is desirable to do. Needless to say, a charging circuit using a solar cell for charging using daytime sunlight may be provided. Further, an overcharge / overdischarge prevention circuit is connected to the charging circuit of the rechargeable battery B, and the overcharge / overdischarge prevention circuit is automatically opened when the piezoelectric generator A1 does not generate power for a predetermined time. It is desirable.
[0018]
The piezoelectric ceramic plate 1 is formed by joining two plate-shaped piezoelectric ceramic bodies 1a and 1b of the same form (the same material, the same shape, and the same thickness) with the polarities of the ceramic elements 1a and 1b reversed. It was done. By joining the ceramic elements 1a and 1b of the same form, the two ceramic elements 1a and 1b vibrate flexibly around the joint surface (portion that does not expand or contract). In this case, if the ceramic element 1a on one side expands, the ceramic element 1b on the other side contracts, and the electrodes of the output voltage are in the same direction, and the two piezoelectric ceramic bodies 1a and 1b are connected in series. It becomes.
[0019]
The piezoelectric ceramic bodies 1a and 1b are known for use as a conversion element between mechanical energy and electrical energy, and many inorganic and organic substances exhibiting a piezoelectric effect are known. As a material at a practical level, there is a material such as PZT (piezoelectric ceramics) of ceramics.
[0020]
A piezoelectric ceramic body is an element in which a high direct current voltage is applied to a polycrystalline body to generate remanent polarization and thereby impart piezoelectricity, and the basic piezoelectric constant can be changed considerably freely depending on the composition. The zinc oxide-based piezoelectric ceramic body has a wide selection range of composition ratio and additives, and is suitable for a road safety light as in the present invention.
[0021]
By the way, when the flexural vibration is performed about the above-mentioned bonding surface, both the expansion and the contraction are performed in the one piezoelectric ceramic body 1a (or 1b), and the polarization is not canceled out efficiently. Power generation is performed. The generated electric current as electric energy is taken out using the lead wire 9.
[0022]
Although the two piezoelectric ceramic bodies 1a and 1b are laminated here, each of the piezoelectric ceramic bodies 1a (1b) can have a laminated structure. In this laminated structure, a plurality of thin piezoelectric ceramic plates are joined (in this case, the polarity of polarization is the same) to form one piezoelectric ceramic body 1a (or 1b). In this way, by using a laminated structure, for example, when bonding is performed using an adhesive having elastic characteristics, the elastic effect facilitates the bending of the ceramic plate material lacking in material strength and maintains the bending strength. The ceramic plate can be made resistant to bending by making it thinner. Further, the outer shape of the piezoelectric ceramic plate 1 is not particularly limited, but the front shape may be a circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle, a polygon, or the like.
[0023]
The cushion plate 3 is made of a synthetic resin material, a rubber material, or a soft material made of a sponge. The reason why such a cushion plate 3 is used and that the piezoelectric ceramic plate 1 is fixed to the center portion of the cushion plate 3 only by using the adhesive 5 is that the vibration of the piezoelectric ceramic plate 1 is not attenuated. When the piezoelectric ceramics plate 1 vibrates, the member supporting the piezoelectric ceramics plate 1 becomes a factor for attenuating the vibration of the piezoelectric ceramics plate 1. Leave 1 free.
[0024]
By using the cushion plate 3, the natural vibration of the piezoelectric ceramic plate 1 lasts for a long time, so that the power generation efficiency is improved. In addition, the cushion material reduces the impact applied to the piezoelectric ceramic plate 1. The protector plate 2 is made of metal, synthetic resin, or the like, and protects the piezoelectric ceramic plate 1 from hitting the steel ball 4.
[0025]
Here, as the hit body, the steel ball 4 is hung by the thread 15 to hit the piezoelectric ceramic plate 1, but the material and shape of the hit body are not limited to steel balls. Alternatively, it may be a heavy object such as a columnar or egg-shaped material. Further, a spring material (upward or downward) is used in place of the thread body 15, one end of the spring material is fixed, and the steel ball 4 is attached to the other end. The plate 1 may be beaten.
[0026]
FIG. 3 shows a charging circuit for charging the electricity generated by the piezoelectric generator A1. This charging circuit includes PZT1 and PZT2 as two piezoelectric ceramic plates 1, rectifying diodes D1 to D6, and a rechargeable battery B for storing electricity. The electricity generated by PZT1 is full-wave rectified by diodes D1 to D3, and the electricity generated by PZT2 is full-wave rectified by diodes D4 to D6. The full-wave rectified electricity is charged to the rechargeable battery B. Then, the rechargeable battery B is discharged by the on / off automatic opening / closing operation of the bimetal switch SW, and the required number of light emitting elements L composed of light emitting diodes are turned on.
[0027]
In a piezoelectric generator A2 shown in FIG. 4, piezoelectric ceramic bodies 10 (PZT1) and 10 (PZT2) are opposed to both ends of a housing 18 having both ends closed, with their axes slightly displaced. Electric power is generated by causing the ceramic bodies 10 to collide with each other.
[0028]
Then, the cushion plates 13 and 13 are adhered to both sides of the housing 18 with adhesives 16 and 16, and the piezoelectric ceramics body is formed only on the central portions of the cushion plates 13 and 13 by using the adhesives 15 and 15. Adhere 10,10. A protector plate 2 is fixed to the center of the facing surfaces of the two piezoelectric ceramic bodies 1. In the present example, both the piezoelectric ceramic bodies 10, 10 are formed to be curved in an arc shape.
[0029]
The piezoelectric ceramic bodies 10 (PZT1) and 10 (PZT2) are composed of two circular plate-shaped piezoelectric ceramic bodies 10a and 10b having the same material, similar shape and the same thickness, and the polarization polarities of the ceramic elements 10a and 10b. In the reverse order. By joining the ceramic elements 10a and 10b, the two ceramic elements 10a and 10b vibrate flexibly around the joint surface (a part that does not expand or contract). The configurations of the power generation system and the charging system, the piezoelectric ceramic body, the cushion plate, and the protector plate in this case are the same as those of the piezoelectric generator A1, and the detailed description thereof is omitted here.
[0030]
In this embodiment, the case where the piezoelectric ceramic bodies 10 and 10 are supported via the adhesive 15 and the cushion material 13 has been described as an example, but one or both of the piezoelectric ceramic bodies 10 and 10 may be used instead. Is fixed to one end of a spring (which may be supported upward or downward), the other end is attached to the housing 18, and the left and right expansion and contraction movement and the up and down swing of the spring material are performed. 10 may collide.
[0031]
Since the piezoelectric generator A2 is configured to generate power by colliding the piezoelectric ceramic bodies 10, 10 as described above, the configuration as a power generation device is extremely simplified, and the piezoelectric ceramic body 10 , 10 are formed in an arc shape, so that the piezoelectric ceramic bodies 10, 10 can be disposed as close as possible in a normal state, and the entire device can be downsized. can get.
[0032]
A piezoelectric generator A3 shown in FIG. 5 includes a piezoelectric ceramic body 10 (PZT1) and a piezoelectric ceramic body 10 (PZT2), like the piezoelectric generator A2, and a piezoelectric ceramic body 10 (PZT1) and a piezoelectric ceramic body. A third piezoelectric ceramic body 10 (PZT3) is suspended from above the inside of the housing 18 by a coil spring 20 between the piezoelectric ceramic body 10 (PZT2) and the body 10 (PZT2). Thus, the piezoelectric ceramics body 10 (PZT3) collides with the piezoelectric ceramics body 10 (PZT1) or the piezoelectric ceramics body 10 (PZT2), so that the piezoelectric ceramics bodies 10 (PZT1), 10 (PZT2), 10 (PZT3) ) Excitation of each vibration causes repeated expansion and contraction of each piezoelectric ceramic body 10. Other configured so as to power the AC electric allowed, since other configuration and operation are configured in the same manner as piezoelectric generators A2, omitted here described in detail. In the case of the piezoelectric ceramic body 10 (PZT3), since the colliding portion is different from the other piezoelectric ceramic bodies 10 (PZT1) and 10 (PZT2), the protector plate 12 is connected to both ends of the piezoelectric ceramic body 10 (PZT3). Both generators differ in that they are arranged from the side to the periphery.
[0033]
Therefore, according to the piezoelectric generators A2 and A3 according to the above embodiments, the structure is simpler than the piezoelectric generator A1, the size can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. It is.
[0034]
In each of the piezoelectric generators A2 and A3, a case has been described in which the piezoelectric ceramic body is curved in an arc shape and the piezoelectric ceramic body is directly collided to generate power. However, the present invention is not limited to this. In consideration of manufacturing difficulties and costs, the piezoelectric ceramic body is formed into a flat plate like the piezoelectric generator A1, and the protector plate attached to the striking surface of the piezoelectric ceramic body is used. A shape protruding from the hitting surface portion, for example, a hemispherical shape, a cylindrical shape, or a polygonal column shape, or one protector plate is formed in a U-shaped cross section, and the other protector plate is connected to the one protector. It is desirable that the piezoelectric generator is formed in a size and a shape that can be inserted with some gaps in the concave portion of the plate, so that the size of the piezoelectric generator can be further reduced and the cost can be reduced.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, in the road safety light according to the present invention, a reflector attached to a guardrail of a road, a luminous body disposed on a reflection surface of the reflector, and power to the luminous body are provided. A rechargeable battery to be supplied, and a piezoelectric generator connected to the rechargeable battery, wherein the piezoelectric power generator is a layered piezoelectric ceramic in which two plate-shaped piezoelectric ceramic bodies are joined with their polarities reversed. Since one side or both sides of this piezoelectric ceramics plate is formed by rocking and hitting a steel ball suspended in a piezoelectric generator, a mechanical operating part is formed. The number of parts is very low, so there are few failures, and natural wind power is used to generate power, so power generation is efficient, and the number of parts is reduced compared to conventional road safety lights of this type. Miniaturization and manufacturing cost An effect that can be achieved reduction of.
[0036]
In addition, since the layered piezoelectric ceramic body is supported by the cushion material, the vibration of the piezoelectric ceramic body lasts longer, so that the power generation efficiency is improved, and in particular, the need for maintenance can be reduced as much as possible. it can.
[0037]
Further, according to the piezoelectric generator provided in the road safety light according to the present invention, two piezoelectric ceramic bodies having the same material, similar shape, and the same thickness are formed by reversing the polarity of the polarization of each ceramic element. By joining, the joint surface of the two ceramic elements is formed so as to bend and vibrate at the center (a portion that does not expand or contract), so that the expansion and contraction of the piezoelectric ceramic body is appropriately performed, and the power generation efficiency is further improved. .
[0038]
When the piezoelectric ceramics are configured to collide with each other and vibrate, piezoelectric power generation can be further reduced in size and cost can be reduced.
[0039]
Further, since the protector plate is attached to the portion of the piezoelectric ceramic body to be hit, there is an effect that the piezoelectric ceramic body is effectively protected against a collision load of the piezoelectric ceramic body. The shape of the protector plate is, for example, a shape protruding from the striking surface portion of the piezoelectric ceramic body, such as a semi-spherical shape, so that a direct collision vibration can be easily obtained even if the piezoelectric ceramic body is formed in a plate shape. By forming it into a cylindrical or polygonal column shape, it is possible to further reduce the manufacturing cost.
[0040]
In addition, since each of the piezoelectric ceramic bodies is joined in plural layers, there is an effect that the strength of the piezoelectric ceramic body can be maintained. In addition, since a titanium-zirconate-zinc-based material is used as the piezoelectric ceramic body, it is possible to obtain an excellent effect that the power generation efficiency is very good and that it is practically effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a wave power buoy according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a first configuration example of a piezoelectric generator constituting the piezoelectric power generating device.
FIG. 3 is a circuit diagram of a rechargeable battery of the piezoelectric generator.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second configuration example of the piezoelectric generator.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a third configuration example of the piezoelectric generator.
[Explanation of symbols]
A1, A2, A3 Piezoelectric generator B Rechargeable battery I (circular) reflector L Light emitter S Rectifier circuit Y Road safety light 1, 10 Piezoelectric ceramic plates 1a, 1b, 10a, 10b Piezoelectric ceramic plates 2 Protector plates 3, 11 Cushion material (cushion board)
4 Hit body (steel ball)
15 thread
