JP4927469B2 - 照明表示塔 - Google Patents

Description

本発明は、照明表示塔に係り、特に、上部域外部に照明表示体が配設されており、照明用電力を、微弱な風力で確実に得ることができ、かつ照明表示体の取付作業性に優れた照明表示塔に関する。

従来、例えば特許文献１に、垂直軸に回転羽根を取り付け、羽根に発光体を配した広告塔が開示されている。前記広告塔では、１本の柱の上部に広告体を設け、柱の中間に、かつ柱の周りを回転する回転体に羽根を配設し、柱と回転体の間に発電機を、回転体と共に回転するようにして設けてある。

特開平８−１３７４２０号公報

前記特許文献１に記載の広告塔は、発電機を設けた回転体が著しく重く、回転体に設けた羽根は抗力羽根であるので、柱の片側では向かい風を受けるブレーキとして作用し、台風のような高速風でなければ回転せず、回転体と共に回転する発電機で発電することは、実質的に不可能であり、実用的ではないと思われる。
特に、風車の風力回収率の理論値は、横軸風車で45％、縦軸風車で35％であるが、機械的ロスがあるので、実質的には縦軸風車では20％程度であり、前記のような重い回転体では10％にもならない。また、風力発電は、風速４ｍ／ｓ（木の葉が常に揺れる）以上の風が、年間2000時間（１日５．５時間） 以上吹かなければ実用にならないといわれ、仮に風速５m/sの風が毎日吹いたとしても、風力回収率が10％〜20％では、風車は回転したとしても発電することはできない。また一般に広告塔は、看板を支持するだけの構築物であり、電力は外部から得ている。
この発明は、照明表示体を設けた照明表示塔における照明用電力を、微弱な風力で確実に得ることが出来、かつ照明表示体の取付作業性に優れた照明表示塔を提供することを目的としている。

この発明の具体的な内容は次の通りである。

（１） 横軸ロータ風力発電機を備える高層支持体の上部域外部に、水平外方に突出させて固定した、上下１対の支持腕の間に照明表示体を設け、かつ高層支持体の上部域に設けた風車配設部に、風車筐体を旋回可能に支持して設けた横軸ロータ風力発電機の発電による電力を、照明表示体の電源とするようにした照明表示塔。

（２） 前記高層支持体は、平面方形の横枠体を、その外枠体に形成した継手部に支柱を嵌合して横枠体を多層状に積層し、上下の横枠体の間を風車配設部とし、上下の外枠にそれぞれ外向きに固定した支持腕の間に、照明表示体を固定した前記（1）に記載の照明表示塔。

（３） 前記支持枠体の横枠体の外部に固定した支持腕は、横枠体の平面中心から放射方向へ向いて突出固定されている前記（1）または（2）に記載の照明表示塔。

（４） 前記高層支持体は、上下端部にフランジを有する柱状体を積層したもので、その上端部に横軸ロータ風力発電機を配設し、柱状体の上部域において表示体を、上下１対の支持腕の間に固定してなる前記（1）に記載の照明表示塔。

（５） 前記高層支持体は柱状体とし、これを左右１対として、両柱状体の上部域にそれぞれ固定した上下１対の支持腕の間において、左右の支持腕の間に表示体を固定した前記（4）に記載の照明表示塔。

（６） 前記表示体における発光ダイオードに、異なった風速により生じる異なった電荷が、横軸ロータ風力発電機から供給され、発光ダイオードによる表示光が、経時的に異なった電荷により、強弱異なる光輝で表示されるようにした前記（1）〜（5）の何れかに記載の照明表示塔。

本発明によると次のような効果が奏せられる。

前記（1)に記載の照明表示塔は、高層支持体の外部に照明表示体が配設されて風力発電機から電源が得られるので、照明表示体が小さくても、遠くからでも照明表示体を望観することができる。
また高層支持体の上部域の内部に、風力発電機が配設され、ロータの翼端に傾斜部が形成されているので、ロータの翼長が短く、回転半径が小さなものであっても、弱風で回転し発電することができ、自家発電で照明表示体の照明をすることができる。風力発電機は、支持枠体の内部に配設されるので、台風などの場合も安全維持ができる。
また、支持枠体の横枠体は、外部に水平外方向を向く支持腕を固定しているので、支持枠体の組立後、直ぐに支持腕に照明表示体を固定することができ、取付作業性に優れている。

前記（2）に記載の照明表示塔の支持枠体は、横枠体の継手部に支柱を嵌合して組立てるので、運搬性と組立作業性に優れ、高さを任意に設定することができる。風車配設部を複数形成して、風力発電機を複数配設することによって、小型の風力発電機を使用することができる。

前記（3）記載の照明表示塔における、支持枠体の横枠体の外部に固定した支持腕は、横枠体の平面中心から放射方向へ向いて突出固定されているので、この支持腕に固定され照明表示体が、風車に向かう風を妨げることなく誘導する。

前記（4）に記載の照明表示塔は、高層支持体が柱状体であるので、簡易なものに適し、短い柱状体を積層して高さを変化させることができ、かつ組立作業性に優れている。またフランジ部分に照明表示体を固定するとき、取付作業性に優れている。

前記（5）に記載の照明表示塔は、左右１対の高層支持体の間に照明表示体を架設してあるので、通路などを跨いで立設することができる。

前記(6)に記載の照明表示塔は、照明表示体における発光ダイオードに、異なった風速により生じる異なった電荷を供給し、発光ダイオードによる表示光が、経時的に異なった電荷により、強弱光輝で表示するように構成されているので、観る人の注意を惹き、また発電量などを知ることができる。

本発明の実施例１を以下に説明する。

図１は、本発明に係る照明表示塔の概略正面図、図２は要部平面図、図３は要部正面図である。照明表示塔(1)は、複数の支柱(2)と複数の横枠体(3)とで形成した四角形の支持枠体(4a)からなる高層支持体(4)としている。その高さは、設置する場所、照明表示体(5)の大きさ等により、適宜設定される。

支持枠体(4a)の上部域における外面に、照明表示体(5)を上下の支持腕(6)を介して固定してある。支持腕(6)は、図１〜図３に示すように、横枠体(3)の外側角部に、放射方向に向けて固定されている。図１中の符号(11)は外灯、(4d)は屋根であり、上部に図示しない太陽光発電パネルを張設することができる。

前記照明表示体(5)は、図２に示すように、支持枠体(4a)の平面中心を通る放射方向の複数部分に、放射線に沿って配設している。図２においては、支持枠体(4a)が平面視で方形であるので、対角線上に照明表示体(5)を設けている。

図２に示すように、四方から吹く風は、照明表示体(5)により横軸風車(9)の方へ誘導されるので、照明表示体(5)は、導風体を兼ねることとなる。照明表示体(5)の態様は、発光ダイオード表示、電光掲示板、透光板表示、ネオンなど任意である。

図４に示すように、横枠体(3)は、平面視方形の外枠(3a)の内部に横桟(3b)を固定し、外枠(3a)に定間隔置きに継手部(3c)を形成している。横枠体(3)の外面には、図２に示すように、支持腕(6)を、あらかじめ固定しておくことができる。
支柱(2)が直柱状のものであっても、支持枠体(4a)として組立てると、支持腕(6)に直ぐ照明表示体(5)を固定させることができ、取付作業性に優れている。

横枠体(3)の継手部(3c)は管状であり、内部に継軸(3d)を嵌合して、継軸(3d)にそれぞれ支柱(2)を嵌合して、支持枠体(4a)を形成してある。
これにより、支持枠体(4a)の高さを、任意に調節することができ、また運搬並びに組立作業性に優れている。

支持枠体(4a)の上部域における内面に、風車配設部(7)を形成してある。風車配設部(7)の数は任意である。風車配設部(7)において、上下の横枠体(3)には、４方から風を導く導風体(8)を設けてある。

図２、図３に示すように、下方の導風体(8)は、中央部が高い台形とし、四方からの風を中央寄りに導くようになつている。上部の導風体(8)は、下部とは逆向きに配設されている。導風体(8)を、例えばＦＲＰで形成すると、軽量で耐候性に優れたものとなる。

下部の導風体(8)の中央部には、支柱(9a)を立設し、その上部に横軸風車(9)の風車筐体(9b)を、旋回自在に配設している。
風車筐体(9b)の内部には、図示しない発電機と連結したロータ軸(9c)を回転自在に横架し、前部に突出するロータ軸(9c)の先端部に、ロータ(9d)を設けて、横軸ロータ風力発電機(99)としてある。

ロータ(9d)の翼端部における弦長を大とし、その最大弦長部から翼端部分を、前方へ傾斜する傾斜部(9e)としてある。一般の横軸風車のロータ(9d)は、翼弦長をが短く、細長いものが普通であるため、遠心部における受風面積が小さく、高速風が吹かなければ回転しない。

特に、風力発電は、風速４ｍ／ｓ （木の枝が常に揺れている状態）以上の風が、年間2000時間（１日５．５時間) 以上吹かなければ、採算に合わないとされている。また発電効率は、受風面積×風速の３乗に比例するとされている。

従って、風速が弱い中では、ロータ(9d)の遠心部における受風面積が大でなければならない。
ロータ(9d)は、翼長は短かく、遠心部の弦長を大とし、翼端に傾斜部(9e)を形成してあるため、気流が遠心方向へ散逸しにくい。

また、傾斜部(9e)に当る気流は翼根の方へ高速で滑るため、負圧を生じさせて、周囲から風を集合させる。そのため、ロータ(9d)に当る気流の総量が大となり、ロータ(9d)の回転半径が小であっても、回転トルクが大となり、４ｍ／ｓ以下の弱い風速の中でも、容易に発電をすることができる。

従って、支持枠体(4a)の上部域における風車配設部(7)の面積が、例えば１平方ｍ〜４平方ｍという小であっても、小型の横軸風車(9)を配設することができる。風車筐体(9b)の後部上下には、方向舵(9f)を設けてある。図３中の符号(10)は蓄電池であり、横軸ロータ風力発電機(99)によって発電した電気が蓄電される。

以上のように、この照明表示塔(1)は、上部域に横軸ロータ風力発電機(99)が配設されているので、風が吹くとロータ(9d)が回転して、発電し、照明表示体（5）に電気を供給することができる。

特に翼端部の弦長が大で、翼端に傾斜部(9e)を形成したロータ(9b)を設けてあるので、翼長が短く、回転半径が小の横軸風車(9)であっても、弱風で発電をすることが出来る。

発電された電気は蓄電池(10)に蓄電し、夜間に照明表示体(5)の照明の電源に使用しうる。余分の電気は、街灯や売電に利用しうる。
この発明においては、風車配設部(7)を、支持枠体(4a)の内部に形成しているため、ここに設けた横軸ロータ風力発電機(99)は、台風時にも安定している。

支持枠体(4a)の外面には、図示しない防護ネットを張設することができ、仮にロータ(9d)が台風で折損しても、防護ネツト外に飛散することはなく、またロータ(9d)を合成樹脂で形成すると、軽量であり、折損して飛散したとしても、他へ衝撃を与えることは少ない。

図５は、照明表示塔の実施例２の要部正面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して、説明を省略する。この実施例２では、高層支持体(4)の上部域であって、風車配設部(7)の下側に、横長の照明表示体(5)を突設したものである。これによって、例えば道路脇等において、照明表示体(5)で交通情報等の電光表示をすることができる。

また、横軸風車(9)は多段式としてある。図５に示すように、支持枠体(4a)の上部域において、上下の横枠体(3)の間における風車配設部(7)は、複数段(図では３段)としてある。風車配設部(7)の上下の横枠体(3)を貫通して、１本の縦主軸(12)を回転自在に配設し、その下部は発電機(13)に連結してある。

各風車配設部(7)毎に、風車筐体(9b)を縦主軸(12)に無接触で、縦主軸(12)周りを回転自在に、支持体(14)を介して配設してある。各風車筐体(9b)の中において、縦主軸(12)にギアからなる伝動手段(15)を固定し、ロータ軸(9c)の後部の、ギアからなる伝動手段(15)と連結してある。

風車筐体(9b)における方向舵(9f)に風を受けると、ロータ(9d)は風上を向く。複数の風車筐体(9b)は、それぞれ自由に旋回し、ロータ(9d)に風を受けて、横軸風車（9）は回転する。

これによって、複数のロータ(9d)が同時に回転すると、それぞれ伝動手段(15)を介して、縦主軸(12)は強い回転力で回転し、発電機(13)により発電し、横軸ロータ風力発電機(99)に因る電力で照明表示体(5)が照明される。

以上のように、この実施例２の照明表示塔(1)は、風車配設部(7)の外部以外の部位の横側に照明表示体(5)を設けてあるので、大きな照明表示体(5)を高層支持体(4)の周囲に配設することができる。また、１本の縦主軸(12)を、多段に配した複数の横軸風車(9)により回転させるので、小型の風車を使用することができる。

図６は、照明表示塔の実施例３の正面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。この実施例３の照明表示塔(1)は、高層支持体(4)として柱状体(4b)を使用している。

柱状体(4b)は、例えば長さを１〜２ｍであり、その要所にフランジ(4c)を設けてある。柱状体(4b)の横断面形状は、管形、十形、その他任意である。
柱状体(4b)は、縦長に積層して、上下のフランジ(4c)を結合することによって、高さを任意に設定することができるので、作業性に優れている。高層支持体(4)の頂上に、横軸ロータ風力発電機(99)が固定されている。

図６中の符号(9g)は、平面における風車筐体(9b)の両側後部に、支持腕(9h)で対称に支持されている方向舵である。この方向舵(9g)の外面には、任意手段で表示をして、方向舵(9g)を照明表示体(5)に兼用させることができる。

照明表示塔(1)の上部域で、高層支持体(4)の外側部に、支持腕(6)を介して照明表示体(5)を配設してある。照明表示体(5)は、例えば看板状のものを、高層支持体(4)の前後に配する形態、高層支持体(4)の周囲に環状に配するなど、その形態は任意である。

照明表示体(5)は、図６においては、柱状体(4b)のフランジ(4c)部分に、支持腕(6)を固定されている。すなわち、フランジ(4c)は柱状体（4b）の外方へ突出しているので、フランジ(4c)に、あらかじめ取付用のネジ穴を開設しておくことにより、照明表示体(5)の取付作業性を良好にすることができる。

図７は、本発明の照明表示塔の実施例４の正面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して、説明を省略する。図７に示すように、柱状体(4b)は、左右１対として、その間に照明表示体(5)を架設してある。

柱状体(4b)は、複数、例えば４本を並立させて、その間に照明表示体(5)を配設することができる。柱状体(4b)に設けたフランジ(4c)は、柱状体(4b)の強度を高め、梯子、緊張索などの取付に便利である。

前記照明表示体(5)は、例えば発光ダイオードを利用した電光掲示板状のものとし、発光色の異なる発光ダイオードを組合わせ、発電機(13)からの電力を直接供給して、風力の差によって生じる電荷の差によって、発光ダイオードの光輝度を、強弱変化させて表示すると、色の濃淡ボカシなどの表現をすることができ、観る人の注意を喚起させることができる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って適宜設計変更をすることができる。各実施例における各要素は、それぞれ組合わせることができる。

自己発電ができるので、道路における交通情報表示、その他、夜間の照明表示や街灯に好ましく利用することができる。

本発明に係る照明表示塔の実施例１の正面図である。 図１における照明表示塔の平面図である。 図１における照明表示塔の要部正面図である。 図１における横枠体の平面図である。 本発明に係る照明表示塔の実施例２の要部正面図である。 本発明に係る照明表示塔の実施例３の正面図である。 本発明に係る照明表示塔の実施例４の正面図である。

(1)照明表示塔
(2)支柱
(3)横枠体
(4)高層支持体
(4a)支持枠体
(4b)柱状体
(4c)フランジ
(4d)屋根
(5)照明表示体
(6)支持腕
(7)風車配設部
(8)導風体
(9)横軸風車
(9a)支柱
(9b)風車筐体
(9c)ロータ軸
(9d)ロータ
(9e)傾斜部
(9f)(9g)方向舵
(9h)支持腕
(99)横軸ロータ風力発電機
(10)蓄電池
(11)外灯
(12)縦主軸
(13)発電機
(14)支持体
(15)伝動手段

Claims (6)

1. 横軸ロータ風力発電機を備える高層支持体の上部域外部に、水平外方に突出させて固定した、上下１対の支持腕の間に照明表示体を設け、かつ高層支持体の上部域に設けた風車配設部に、風車筐体を旋回可能に支持して設けた横軸ロータ風力発電機の発電による電力を、前記照明表示体の電源とするようにしたことを特徴とする照明表示塔。
2. 前記高層支持体は、平面方形の横枠体を、その外枠体に形成した継手部に支柱を嵌合して横枠体を多層状に積層し、上下の横枠体の間を風車配設部とし、上下の外枠にそれぞれ外向きに固定した支持腕の間に照明表示体を固定したことを特徴とする請求項１に記載の照明表示塔。
3. 前記支持枠体の横枠体の外部に固定されている支持腕は、横枠体の平面中心から放射方向へ向いて突出固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明表示塔。
4. 前記高層支持体は、上下端部にフランジを有する柱状体を積層したもので、その上端部に横軸ロータ風力発電機を配設し、柱状体の上部域において、表示体を、上下１対の支持腕の間に固定してなることを特徴とする請求項１に記載の照明表示塔。
5. 前記高層支持体は、柱状体とし、これを左右１対として、両柱状体の上部域にそれぞれ固定した上下１対の支持腕の間において、左右の支持腕の間に表示体を固定したことを特徴とする請求項４に記載の照明表示塔。
6. 前記表示体における発光ダイオードに、異なった風速により生じる異なった電荷が、横軸ロータ風力発電機から供給され、発光ダイオードによる表示光が、経時的に異なった電荷により、強弱異なる光輝で表示されるようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の照明表示塔。

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