JP6368172B2 - ゲート装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゲート装置に関する。

従来、駐車場の出入り口に設置されるゲート装置が知られている。特許文献１には、駐車場ゲートの閉鎖用部材の下降時に発生する回生エネルギーの一部をモーターの駆動制御部の制御電流として使用することが記載されている。

特開２０１１−１０６１５５号公報

しかし、特許文献１に記載されたゲート装置は、鎖等の閉鎖用部材が上下する方式を採用しているため、発電効率はあまり高くないと考えられる。この場合、発電により得られる電力量が少ないため、消費電力はあまり低減されない。
本発明は、ゲート装置の消費電力を低減することを目的とする。

本発明は、バーの上昇下降により通行を制限するゲート装置であって、前記バーが自重により下降するときに前記バーを回生制動する発電機により発電された電力を蓄える蓄電部を備え、前記蓄電部に蓄えられた前記電力の量が上限値に達した場合には、前記発電機により発電された電力を抵抗器に供給するゲート装置を提供する。

前記ゲート装置は、前記蓄電部に蓄えられた電力の量に応じて前記蓄電部から前記発電機を制御する制御部へ電力が供給されるように電気的接続を切り替える切替部を備えてもよい。

前記ゲート装置は、前記バーを駆動して前記上昇時の非遮断位置から前記非遮断位置と前記下降時の遮断位置との間の落下開始位置まで移動させる駆動部を備え、前記発電機は、前記バーが自重により前記落下開始位置から前記落下開始位置と前記遮断位置との間の減速開始位置に移動する間はフリーに回転し、前記バーが前記減速開始位置から前記遮断位置に移動する間は発電しながら前記バーを制動するモーターであってもよい。

本発明によれば、ゲート装置の消費電力を低減することができる。

駐車場システムの一例を示す図。 ゲート装置の外観を示す図。 ゲート装置の回路構成を示す図。

１．構成
図１は、駐車場システム１の一例を示す図である。駐車場システム１は、ゲート装置２と、入場機３と、車両検知センサ４及び５とを備える。ゲート装置２は、駐車場の入口に設置され、車両の通行を制限する。車両検知センサ４は、例えばループコイル式のセンサであり、駐車場の入口に接近した車両を検知する。車両検知センサ４により車両が検知されると、入場機３は、駐車券を発行する。駐車券が発行されると、入場機３は、ゲート装置２を制御して、車両の通行を許可する。車両検知センサ５は、例えばループコイル式のセンサであり、ゲート装置２を通過した車両を検知する。車両検知センサ５により車両が検知されると、入場機３は、ゲート装置２を制御して、次の車両の通行を禁止する。

図２は、ゲート装置２の外観を示す図である。筐体２１の一側面には、保持体２２が設けられる。保持体２２には、バー２３が保持される。バー２３は、筐体２１の内部に設けられたモーター３０の駆動により、軸２４を中心に回転する。これにより、バー２３は、車両の進行を妨げる遮断位置ｄと車両の進行を妨げない非遮断位置ａとの間を移動する。

より詳細には、モーター３０の駆動力は、図示せぬリンク機構を介してバー２３に伝達される。バー２３が遮断位置ｄに位置するとき、リンク機構は一方の死点に位置する状態となる。これにより、バー２３が遮断位置ｄで固定される。また、バー２３が非遮断位置ａに位置するとき、リンク機構は他方の死点近傍に位置する状態となる。

位置センサ２５〜２８は、バー２３の位置を検出する。位置センサ２５〜２８は、例えば磁気センサである。保持体２２の後端には、磁性体の金属部材２９が設けられる。バー２３が遮断位置ｄに位置するとき、金属部材２９は位置センサ２８と対向する位置にある。バー２３が非遮断位置ａに位置するとき、金属部材２９は位置センサ２５と対向する位置にある。バー２３が落下開始位置ｂに位置するとき、金属部材２９は位置センサ２６と対向する位置にある。バー２３が減速開始位置ｃに位置するとき、金属部材２９は位置センサ２７と対向する位置にある。位置センサ２５〜２８は、それぞれ、金属部材２９が近づくと、電圧が印加される。これにより、位置センサ２５〜２８は、それぞれ、バー２３が非遮断位置ａ、落下開始位置ｂ、減速開始位置ｃ、遮断位置ｄに位置することを検出する。

図３は、ゲート装置２の回路構成を示す図である。モーター３０は、例えばＡＣ（Ａlternating-Current）モーターであり、バー２３の上昇時には駆動部として機能し、バー２３を駆動し回転させる。また、モーター３０は、バー２３の下降時は発電機として機能し、回生制動を行う。具体的には、バー２３が自重により下降する間、モーター３０は、バー２３の運動エネルギーにより回転し、電磁誘導により発電する。また、モーター３０は、発電により生じる抵抗により、バー２３を制動する。

切替器３１は、例えば電子式のスイッチであり、モーター３０とＡＣ電源とが接続された状態、モーター３０とバッテリー３２とが接続された状態、モーター３０がＡＣ電源にもバッテリー３２にも接続されていない状態のいずれかの状態になるように、回路を切り替える。この「回路を切り替える」とは、電気的接続を切り替えることをいう。

バッテリー３２（蓄電部の一例）は、モーター３０により発電された電力を蓄える。残量検出回路３３は、バッテリー３２の残量を検出する。例えば、残量検出回路３３は、バッテリー３２の電圧を測定し、測定した電圧によりバッテリー３２の残量を検出する。

制御回路３４（制御部の一例）は、モーター３０を制御する。また、制御回路３４は、切替器３１、３６及び３７を制御する。スイッチング電源３５は、ＡＣ電源から供給された電力を直流電力に変換して、制御回路３４に供給する。切替器３６（切替部の一例）は、例えば電子式のスイッチであり、制御回路３４とスイッチング電源３５とが接続された状態、又は、制御回路３４とバッテリー３２とが接続された状態のいずれかの状態になるように、回路を切り替える。

切替器３７（切替部の一例）は、例えば電子式のスイッチであり、モーター３０とバッテリー３２とが接続された状態、又は、モーター３０と抵抗器３９（負荷の一例）とが接続された状態のいずれかの状態になるように、回路を切り替える。

２．動作
車両の通行を許可する場合には、上位機器から制御回路３４にゲート上昇信号が入力される。この上位機器は、図１に示す例では、入場機３である。ゲート上昇信号が入力されると、制御回路３４は、モーター３０とＡＣ電源とを接続するよう指示する第１切替信号を切替器３１に供給する。切替器３１は、第１切替信号が供給されると、モーター３０とＡＣ電源が接続されるように、回路を切り替える。これにより、ＡＣ電源からモーター３０に電力が供給される。

また、制御回路３４は、バー２３が上昇する方向に回転駆動するよう制御する第１制御信号をモーター３０に供給する。モーター３０は、第１制御信号が供給されると、ＡＣ電源から供給された電力を用いてバー２３を駆動し、軸２４を中心に図２中の矢印Ｄ１方向に回転させる。これにより、バー２３は、遮断位置ｄから非遮断位置ａへと移動する。バー２３が非遮断位置ａへと移動すると、位置センサ２５は、バー２３が非遮断位置ａに位置することを検出し、第１検出信号を制御回路３４に供給する。制御回路３４は、第１検出信号が供給されると、モーター３０に停止信号を供給する。モーター３０は、停止信号が供給されると、バー２３の駆動を停止する。

車両の通行を禁止する場合には、上位機器から制御回路３４にゲート下降信号が入力される。ゲート下降信号が入力されると、制御回路３４は、バー２３が下降する方向に回転駆動するよう制御する第２制御信号をモーター３０に供給する。モーター３０は、第２制御信号が供給されると、ＡＣ電源から供給された電力を用いてバー２３を駆動し、軸２４を中心に図２中の矢印Ｄ２方向に回転させる。これにより、バー２３は、非遮断位置ａから落下開始位置ｂへと移動する。バー２３が落下開始位置ｂへと移動すると、位置センサ２６は、バー２３が落下開始位置ｂに位置することを検出し、第２検出信号を制御回路３４に供給する。制御回路３４は、第２検出信号が供給されると、モーター３０に停止信号を供給する。モーター３０は、停止信号が供給されると、バー２３の駆動を停止する。

また、制御回路３４は、モーター３０がＡＣ電源にもバッテリー３２にも接続されない状態になるよう指示する第２切替信号を切替器３１に供給する。切替器３１は、第２切替信号が供給されると、モーター３０がＡＣ電源にもバッテリー３２にも接続されない状態になるように、回路を切り替える。これにより、モーター３０がフリーに回転する状態となり、バー２３の自重によりバー２３が落下開始位置ｂから減速開始位置ｃへと移動する。バー２３が減速開始位置ｃへと移動すると、位置センサ２７は、バー２３が減速開始位置ｃに位置することを検出し、第３検出信号を制御回路３４に供給する。制御回路３４は、第３検出信号が供給されると、モーター３０とバッテリー３２とを接続するよう指示する第３切替信号を切替器３１に供給する。

切替器３１は、第３切替信号が供給されると、モーター３０とバッテリー３２とが接続されるように、回路を切り替える。バー２３が減速開始位置ｃから遮断位置ｄへと移動する間、モーター３０は、バー２３の運動エネルギーを用いて発電し、バー２３を制動する。モーター３０により発電された電力は、整流器３８で整流された後、バッテリー３２に蓄えられる。また、バー２３は、回生制動により減速され、遮断位置ｄで停止する。バー２３が遮断位置ｄへと移動すると、位置センサ２８は、バー２３が遮断位置ｄに位置することを検出し、第４検出信号を制御回路３４に供給する。

なお、バー２３が遮断位置ｄに到達する前に停止してしまった場合には、モーター３０を駆動し、又はモーター３０がフリーに回転する状態にすることにより、バー２３を遮断位置ｄへと移動させてもよい。具体的には、バー２３の下降が開始された時点から一定時間経過しても、位置センサ２８から第４検出信号が供給されない場合には、バー２３が遮断位置ｄに到達する前に停止してしまったことになる。この場合、制御回路３４は、上述したバー２３が非遮断位置ａから落下開始位置ｂに移動するときの動作と同様にモーター３０を駆動し、又は上述したバー２３が落下開始位置ｂから減速開始位置ｃに移動するときの動作と同様にモーター３０がフリーに回転する状態になるように制御する。これにより、バー２３が遮断位置ｄへと移動する。

バッテリー３２に電力が蓄えられ、バッテリー３２の容量が所定の値以上になると、残量検出回路３３は、充電検出信号を制御回路３４に供給する。制御回路３４は、充電検出信号が供給されると、バッテリー３２と制御回路３４とを接続するよう指示する第４切替信号を切替器３６に供給する。切替器３６は、第４切替信号が供給されると、バッテリー３２と制御回路３４とが接続されるように、回路を切り替える。これにより、バッテリー３２から制御回路３４に電力が供給される。制御回路３４は、バッテリー３２から供給された電力を用いて、モーター３０を制御する。

バッテリー３２に蓄えられた電力の量が上限値に達し、バッテリー３２が満充電の状態になると、残量検出回路３３は、満充電検出信号を制御回路３４に供給する。制御回路３４は、満充電検出信号が供給されると、モーター３０と抵抗器３９とを接続するよう指示する第５切替信号を切替器３７に供給する。切替器３７は、第５切替信号が供給されると、モーター３０と抵抗器３９とが接続されるように、回路を切り替える。バッテリー３２が満充電の状態である場合には、バー２３の下降時においてモーター３０で発電した電力がバッテリー３２に蓄えられないため、バー２３が減速開始位置ｃから遮断位置ｄに移動する間、バー２３に制動力が付与されない。しかし、モーター３０で発電した電力を抵抗器３９に供給することにより、バッテリー３２が満充電の状態であっても、バー２３が減速開始位置ｃから遮断位置ｄに移動する間、バー２３に制動力を付与することができる。

本実施形態によれば、バー２３の下降時に発電された電力が制御回路３４で用いられるため、ゲート装置２の消費電力を低減することができる。

３．変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、実施形態を以下のように変形してもよい。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。

（１）ゲート装置２のゲート方式は、バー２３が回転する方式に限定されず、他のゲート方式であってもよい。

（２）ゲート装置２には、バー２３の上昇時にバー２３を駆動するモーターと、バー２３の下降時に発電するモーターとが別々に設けられてもよい。これらのモーターは、クラッチで繋ぎかえて用いられる。この場合、バー２３の駆動用には、駆動効率の良いモーター３０を採用し、発電用には、発電効率の良いモーター３０を採用することができる。

（３）バッテリー３２に蓄えらえた電力は、バー２３の上昇時にモーター３０に供給されてもよい。例えば、停電等の緊急時に、バッテリー３２とモーター３０とが接続されるように回路が切り替えることにより、バッテリー３２に蓄えらえた電力をモーター３０に供給する。モーター３０がＡＣモーターである場合には、バッテリー３２に蓄えられた電力は、インバーターにより交流電力に変換された後、モーター３０に供給される。モーター３０は、バッテリー３２から供給された電力を用いて、バー２３を駆動し、遮断位置ｄから非遮断位置ａへと移動させる。

（４）バッテリー３２に代えて、キャパシタが用いられてもよい。位置センサ２５〜２８は、磁気センサに限定されない。位置センサ２５〜２８は、例えば光センサであってもよい。

（５）図１に示す例では、ゲート装置２は駐車場の入口に設置されていたが、ゲート装置２は、精算機とともに駐車場の出口に設置されてもよい。精算機は、駐車料金の精算処理を行う。精算処理が完了すると、精算機は、ゲート装置２を制御して、車両の通行を許可する。また、車両がゲート装置２を通過すると、精算機は、ゲート装置２を制御して、次の車両の通行を禁止する。この場合、精算機が上位機器となる。また、ゲート装置２は、駐車場の出入り口に限らず、高速道路の料金所や建物の出入り口に設置されてもよい。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

２：ゲート装置、２３：バー、２５〜２８：位置センサ、３０：モーター、３１、３６及び３７：切替器、３２：バッテリー、３３：残量検出回路、３４：制御回路、３９：抵抗器

Claims (3)

1. バーの上昇下降により通行を制限するゲート装置であって、
   前記バーが自重により下降するときに前記バーを回生制動する発電機により発電された電力を蓄える蓄電部を備え、
   前記蓄電部に蓄えられた前記電力の量が上限値に達した場合には、前記発電機により発電された電力を抵抗器に供給する
   ゲート装置。
2. 前記蓄電部に蓄えられた電力の量に応じて前記蓄電部から前記発電機を制御する制御部へ電力が供給されるように電気的接続を切り替える切替部を備える
   請求項１に記載のゲート装置。
3. 前記バーを駆動して前記上昇時の非遮断位置から前記非遮断位置と前記下降時の遮断位置との間の落下開始位置まで移動させる駆動部を備え、
   前記発電機は、前記バーが自重により前記落下開始位置から前記落下開始位置と前記遮断位置との間の減速開始位置に移動する間はフリーに回転し、前記バーが前記減速開始位置から前記遮断位置に移動する間は発電しながら前記バーを制動するモーターである
   請求項１又は２に記載のゲート装置。

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