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JP5471319B2 - Power supply and traffic control system equipment - Google Patents

Power supply and traffic control system equipment Download PDF

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JP5471319B2
JP5471319B2 JP2009255638A JP2009255638A JP5471319B2 JP 5471319 B2 JP5471319 B2 JP 5471319B2 JP 2009255638 A JP2009255638 A JP 2009255638A JP 2009255638 A JP2009255638 A JP 2009255638A JP 5471319 B2 JP5471319 B2 JP 5471319B2
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  • Traffic Control Systems (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、交通標識や各種感知器など交通管制システムに用いられる機器への電力を供給するための電源装置、およびそれを用いた交通管制システム機器に関するものである。   The present invention relates to a power supply device for supplying power to equipment used in a traffic control system such as traffic signs and various sensors, and a traffic control system equipment using the power supply apparatus.

交通信号機をはじめ交通管制システムを構成する機器として交通標識や表示板、あるいは車両感知器や凍結検知器などの各種感知器類などが用いられている。これらの機器の多くは電源としての電力として配電網により供給された交流電力を利用している。またこれらの機器は自動車からの視認性や車両、路面等の計測の必要性から、路側に立てられた支柱上や、支柱から道路上にせり出すように設けられたアーム上に取り付けられる場合が多い。そのため、これらの高所に電力を供給するために電力線がアーム先まで布設されている。   Traffic signs, display boards, or various detectors such as vehicle detectors and freeze detectors are used as devices constituting traffic control systems including traffic signals. Many of these devices use AC power supplied by a distribution network as power as power. In addition, these devices are often mounted on pillars standing on the roadside or on arms provided so as to protrude from the pillars on the road because of the necessity of visibility from automobiles and measurement of vehicles, road surfaces, etc. . Therefore, in order to supply electric power to these high places, a power line is laid to the arm tip.

一方、交通関係での電力供給についての別な手段も検討されている。太陽電池を備えた機器は既に一部で実用化されているところであり、その他例えば特許文献1には、道路の路面に設置した振動発電機により電力を得る発電システム開示されている。また風による振動を発光標識に用いたものが特許文献2に開示されている。これらの振動発電には圧電素子が用いられているが、振動発電機としては他に静電誘導型などもあり、車載発電装置として3方向の発電を行うものも知られている(特許文献3)。   On the other hand, other means for power supply related to traffic are also being studied. Some devices equipped with solar cells have already been put into practical use. For example, Patent Document 1 discloses a power generation system that obtains electric power using a vibration generator installed on a road surface. Further, Patent Document 2 discloses that wind vibration is used for a light emitting label. Piezoelectric elements are used for these vibration power generations, but there are other types of vibration power generators such as an electrostatic induction type, and in-vehicle power generation devices that generate power in three directions are also known (Patent Document 3). ).

特開2006−197704号公報JP 2006-197704 A 特開2005−352298号公報JP-A-2005-352298 特開2009−33809号公報JP 2009-33809 A

従来の電力供給方式では配電網からの電力を機器に伝えるための電源配線を必要とするため支柱までの地中配線や柱上までの立ち上げ配線など個々の機器に対応した配線を要する点で無駄が多い。また、近年のエコロジー指向の中で太陽電池の利用が望まれている。この場合は個々の機器に設けることを行えば配線の省略はできるが、太陽電池電源のみでは十分な電力を得るには太陽電池セルの面積を大きくとる必要があり、また天候により発電量が左右されるなどの問題があることから、安定した電源装置としては広く用いるには十分とは言えなかった。また従来、道路等の地面の震動、風力、あるいは自動車自体の振動を発電に利用するものはあったが、地面の震動では適用できる場所が限定され、風による振動は風圧を受ける羽などの構造物を設ける必要があること、また安定した電力供給が難しいなどの課題があった。そこで本発明は、交通管制システム機器に用いられる電源装置として、配電網からの電力供給を必要とせず、独立して電力を安定して供給できる新たな電源装置の提供を目的とする。   The conventional power supply method requires power supply wiring to transmit the power from the distribution network to the equipment, so wiring that corresponds to individual equipment such as underground wiring to the pillar and startup wiring to the pillar is required. There is a lot of waste. In addition, the use of solar cells is desired in recent ecological orientations. In this case, wiring can be omitted if it is provided in each device, but it is necessary to increase the area of the solar cell to obtain sufficient power with only the solar battery power source, and the amount of power generation depends on the weather. Because of such problems, it has not been sufficient for wide use as a stable power supply device. In addition, there have been some conventional methods that use ground vibrations on roads, wind power, or vibrations of the car itself for power generation, but there are limited places where ground vibrations can be applied. There is a problem that it is necessary to provide an object and that it is difficult to stably supply power. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a new power supply device that does not require power supply from a distribution network and that can stably supply power independently, as a power supply device used in traffic control system equipment.

本発明者らは、交通管制システム機器が設置されている柱上やアーム上において交通流による地面の震動や風に起因する振動が大きいことに着目し、この振動により当該機器を駆動する電力を得ることに想到して本発明に至った。   The present inventors pay attention to the fact that the vibrations caused by ground vibrations and winds due to traffic flow are large on the pillars and arms where the traffic control system equipment is installed, and the electric power that drives the equipment due to this vibration. The present invention has been conceived in order to obtain the present invention.

本願第1の発明は、交通管制システム機器への電力を供給するための電源装置であって、前記交通管制システム機器を固定するための支柱またはアーム上に取り付けられて、該支柱またはアームの振動により発電を行う振動発電部と、前記振動発電部により発電された電力を蓄える蓄電部と、前記振動発電部により発電された電力および/または前記蓄電部に蓄えられた電力を、前記交通管制システム機器に供給する電力供給部とを備えた電源装置である。 1st invention of this application is a power supply device for supplying the electric power to a traffic control system apparatus, Comprising: It attaches on the support | pillar or arm for fixing the said traffic control system apparatus, and vibration of this support | pillar or arm A vibration power generation unit that generates power by the power generation unit, a power storage unit that stores the power generated by the vibration power generation unit, and the power generated by the vibration power generation unit and / or the power stored in the power storage unit, Ru power supply der having a supply power supply to the equipment.

このような構成により、支柱あるいはアームの振動を有効に電力として利用することができる。振動による発電電力量は一定ではないため蓄電池を備えることによって発電された電力を一定量蓄積し、対象機器に安定して電力を供給することが可能である。   With such a configuration, the vibration of the column or arm can be used effectively as electric power. Since the amount of generated power due to vibration is not constant, it is possible to store a certain amount of power generated by providing a storage battery and stably supply power to the target device.

前記振動発電部は、その設置箇所の垂直方向をZ方向、水平面内で直交する2方向をX,Y方向とした場合に、X,Y,Zのいずれの方向の振動に対しても起電力を生じる構造を備えた三次元振動発電器とすることが好ましい。 The vibration power generation unit generates an electromotive force with respect to vibration in any of the X, Y, and Z directions when the vertical direction of the installation location is the Z direction and the two directions orthogonal to each other in the horizontal plane are the X and Y directions. It has preferably be a three-dimensional vibration power generator with the resulting structure.

支柱またはアームの振動は、自動車など交通流による地面の震動が直接伝わることによる上下(垂直)方向の振動、および当該振動に起因する水平方向の振動、さらには風による水平あるいは垂直方向の振動など、いわゆる三次元的なあらゆる方向の振動が含まれる。よって、これらの振動を効率よく発電電力に換えるためには、三次元振動発電器を構成することが好ましい。   The vibration of the column or arm is the vertical (vertical) vibration caused by the direct vibration of the ground caused by traffic such as automobiles, the horizontal vibration caused by the vibration, and the horizontal or vertical vibration caused by the wind. This includes so-called three-dimensional vibrations in all directions. Therefore, in order to efficiently replace these vibrations with the generated power, it is preferable to configure a three-dimensional vibration power generator.

前記三次元振動発電器は、垂直または水平のいずれか一方向への前記支柱またはアームの振動によって振動する可動部と、前記可動部の前記一方向への振動により発電可能に構成された第1の発電部とを備え、さらに前記第1の発電部自体は前記一方向と直交する方向への前記支柱またはアームの振動によって振動可能に保持されており、前記第1の発電部の振動により発電可能に構成された第2の発電部を備えたものとすることが出来る。 The three-dimensional vibration power generator includes a movable part that vibrates due to vibration of the support column or arm in either one of a vertical direction or a horizontal direction, and a first power generation unit configured to be capable of generating power by the vibration of the movable part in the one direction. The first power generation unit itself is held so as to be vibrated by vibration of the support column or arm in a direction orthogonal to the one direction, and power is generated by the vibration of the first power generation unit. it is Ru can that can be assumed with a second power generation unit configured.

垂直・水平のいずれの方向にも発電能力を持たせるためには、3つの振動発電器をそれぞれ直交方向に発電するように組み合わせて用いることが考えられる。しかし、3つの発電器を用いることは機器のコストアップにつながる。そこで本発明者は、新たな発電器構造として上記の構造を案出した。かかる構造の振動発電器によれば、一つの発電器内に、第1の発電部と第2の発電部を備えるため、1台の振動発電器よって三次元の振動発電が可能となり、効率的な電源装置を提供することが出来る。   In order to provide power generation capability in both the vertical and horizontal directions, it is conceivable to use three vibration power generators in combination so as to generate power in orthogonal directions. However, using three generators increases the cost of the equipment. Therefore, the present inventor has devised the above structure as a new generator structure. According to the vibration power generator having such a structure, since the first power generation unit and the second power generation unit are provided in one power generator, three-dimensional vibration power generation can be performed by one vibration power generator. A power supply device can be provided.

より具体的には、かかる三次元振動発電器として、前記可動部は第1の永久磁石であり、前記第1の発電部は、前記第1の永久磁石と、前記第1の永久磁石の振動により起電力を生じる位置に置かれた第1のコイルとを備え、前記第2の発電部は、前記第1の発電部の振動により振動する第2の永久磁石と、前記第2の永久磁石の振動により起電力を生じる位置に置かれた第2のコイルとを備えるようにすることができる。   More specifically, as such a three-dimensional vibration power generator, the movable part is a first permanent magnet, and the first power generation part is a vibration of the first permanent magnet and the first permanent magnet. A first coil placed at a position where an electromotive force is generated by the second power generation unit, wherein the second power generation unit vibrates due to vibration of the first power generation unit, and the second permanent magnet And a second coil placed at a position where an electromotive force is generated by the vibration.

前記それぞれの電源装置は、交通管制システム機器としての車両感知器に用いることが好適である。車両感知器は路側の支柱からアームにより自動車の通行する車線上に位置するように取り付けられるものであり、支柱先端、さらにはアーム先端の振動が大きい。また車両感知器は太陽電池での駆動の可能性もあるなど、比較的小電力での駆動が可能な機器であり、配電網からの電力を要せずに独立電源としての振動発電器を用いることが好適な対象である。 Wherein each of the power supply, Ru preferably der be used for vehicle detectors as traffic control system equipment. The vehicle detector is attached so as to be positioned on the lane through which the automobile passes by the arm from the road-side column, and the vibration at the column tip and further the arm tip is large. In addition, the vehicle detector is a device that can be driven by a relatively small power, such as the possibility of being driven by a solar cell, and uses a vibration power generator as an independent power source without requiring power from the distribution network. Is a suitable subject.

さらに、前記支柱またはアームに取り付けられた太陽電池セルを備え、前記蓄電部は前記振動発電部により発電された電力と前記太陽電池セルにより発電された電力の双方を蓄えるように構成するとよい。 Furthermore, the comprising an attached solar cell struts or arms, the power storage unit is not good when configured to store both electric power generated by the solar cells and the electric power generated by the vibration generator unit.

太陽電池セルと振動発電器を組み合わせることにより、それぞれの発電電力量の時間的な変動を補い、安定した発電電力と蓄電池を介してより安定した電力供給が可能となる。さらに、配電網からの電力も双補的に用いることで盤石の電源供給手段とすることができる。   By combining the solar battery cell and the vibration power generator, it is possible to compensate for temporal variations in the amount of each generated power, and to supply more stable power through stable generated power and storage batteries. Further, the power from the power distribution network can be used as a complementary power supply means by using the complementary power.

また、本発明は、上記記載の電源装置を備え、当該電源装置により供給される電力を駆動電源の全部または一部として用いるように構成された交通管制システム機器を提供する。 The present invention also includes a power supply device described above, that provides a traffic control system equipment that is configured to use electric power supplied as all or part of the drive power source by the power supply.

上記のとおり本発明によれば、特に柱上やアーム上に設置される交通管制システム機器に好ましく用いられ、配電網からの電力供給を必要とせず、独立して電力を安定して供給できる電源装置、およびそれを用いた交通管制システム機器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a power supply that is preferably used for a traffic control system device installed on a pillar or an arm, and that can stably supply power independently without requiring power supply from a distribution network. A device and a traffic control system device using the device can be provided.

本発明の電源装置を交通管制システム機器に適用する構成を例示する概要図である。It is a schematic diagram which illustrates the composition which applies the power supply device of the present invention to traffic control system equipment. 本発明にかかる振動発電器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the vibration power generator concerning this invention. 本発明の電源装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply device of this invention. 本発明の電源装置の別な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structure of the power supply device of this invention.

図1は、本発明の代表的な適用例を示すものである。支柱1は道路(図示せず)脇に略鉛直に立てられ、その上部から略水平に道路上に突き出す形でアーム2が設けられている。アーム2には交通管制システム機器の例として車両感知器20が固定されており、道路上を通行する車両の感知が可能となっている。なおこの図では車両感知器として光学式車両感知器を示しているが、超音波式車両感知器、画像式車両感知器、赤外線式車両感知器などいずれの方式の車両感知器であっても良い。当該車両感知器20の電源を供給する目的で、同じくアーム2上には電源装置10とそれに繋がれた太陽電池セル30が固定されている。ここで本発明の電源装置10は内部に振動発電器を内蔵している。   FIG. 1 shows a typical application example of the present invention. The support column 1 is set up substantially vertically on the side of a road (not shown), and an arm 2 is provided so as to protrude on the road substantially horizontally from the upper part thereof. A vehicle detector 20 is fixed to the arm 2 as an example of a traffic control system device, and a vehicle passing on the road can be detected. In this figure, an optical vehicle sensor is shown as a vehicle sensor, but any type of vehicle sensor such as an ultrasonic vehicle sensor, an image type vehicle sensor, an infrared vehicle sensor, or the like may be used. . For the purpose of supplying power to the vehicle sensor 20, the power supply device 10 and the solar cells 30 connected thereto are fixed on the arm 2. Here, the power supply device 10 of the present invention has a built-in vibration power generator.

図2は、当該電源装置10の内部構成を示すブロック図である。電源装置10は、振動発電部12,電力供給部14,および蓄電部16の大きく3つの部分で構成されている。もちろん筐体等の一般的な共通部分は省略している。振動発電部12は、電源装置に加わる振動によって起電力を生じる仕組みを備えた発電器である。電力供給部14は、振動発電部12によって発電された電力の交通管制システム機器20への供給と蓄電部16への充放電制御を行う電気回路である。電力供給部14は必要に応じて整流、開閉、電圧変換、過電流防止などを行う機能を備えた一般的な電源回路であり特に限定されるものではない。蓄電部16は充放電可能な二次電池であり、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素蓄電池など一般に流通している二次電池を利用することが可能である。   FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the power supply apparatus 10. The power supply device 10 includes three main parts: a vibration power generation unit 12, a power supply unit 14, and a power storage unit 16. Of course, common common parts such as a housing are omitted. The vibration power generation unit 12 is a power generator having a mechanism for generating an electromotive force by vibration applied to the power supply device. The power supply unit 14 is an electric circuit that performs supply of power generated by the vibration power generation unit 12 to the traffic control system device 20 and charge / discharge control to the power storage unit 16. The power supply unit 14 is a general power supply circuit having functions for performing rectification, switching, voltage conversion, overcurrent prevention, and the like as needed, and is not particularly limited. The power storage unit 16 is a chargeable / dischargeable secondary battery, and a commonly available secondary battery such as a lead storage battery, a lithium ion secondary battery, or a nickel metal hydride storage battery can be used.

本例では、太陽電池セル30の出力を同じく電力供給部14に接続して振動発電部により発電された電力と共に利用する構成としている。このように構成することで、常に安定してエネルギーが得られるとは限らない振動による発電電力を、太陽電池セルによる発電電力が補い、また逆に夜間や曇天に十分な発電ができない太陽電池セルによる電力を振動発電が補う形で、平準化された電力を得ることが可能となる。一方、太陽電池セルは必須ではなく、振動により十分な発電電力が得られれば、図3に示すような構成によって振動発電部のみの構成も可能である。図3は、振動発電部12,電力供給部14,蓄電部16からなる電源装置のみで構成した例である。いずれの図にも示さないが、もちろん、配電網からの電力をさらに電力供給部に接続して、振動や太陽光による電力供給の不測の事態補う構成も可能である。いずれの場合も、振動発電や太陽電池セルによる発電を主電力として用いるためには、負荷機器へ安定した電圧、電流の供給のために蓄電部16は必要である。なお、本例では電源装置10を点線で囲んだ1つの筐体に納めた構成を示しているが、蓄電部16のみを異なる筐体に納めたり、振動発電部12のみを振動を受けやすい場所に別個の筐体で取り付けたりすることは可能である。また、太陽電池セルを電源装置の筐体に取り付けるとアーム等への取り付けスペースが少なくなる点で好ましい。   In this example, the output of the solar battery cell 30 is similarly connected to the power supply unit 14 and used together with the power generated by the vibration power generation unit. By configuring in this way, the power generated by the solar cell supplements the power generated by the vibration that does not always yield stable energy, and conversely the solar cell that cannot generate enough power at night or overcast It is possible to obtain leveled power in a form in which vibration power generation supplements the power generated by On the other hand, the solar battery cell is not essential, and if sufficient generated power can be obtained by vibration, the configuration of only the vibration power generation unit is possible by the configuration shown in FIG. FIG. 3 is an example in which only the power supply device including the vibration power generation unit 12, the power supply unit 14, and the power storage unit 16 is configured. Although not shown in any figure, of course, the structure which compensates the unexpected situation of the electric power supply by vibration and sunlight by connecting the electric power from a power distribution network further to an electric power supply part is also possible. In any case, in order to use vibration power generation or power generation by solar cells as main power, the power storage unit 16 is necessary for supplying a stable voltage and current to the load device. In this example, the configuration is shown in which the power supply device 10 is housed in one casing surrounded by a dotted line. However, only the power storage unit 16 is housed in a different housing, or only the vibration power generation unit 12 is susceptible to vibration. It is possible to attach to a separate housing. In addition, it is preferable that the solar battery cell is attached to the casing of the power supply device in that the installation space to the arm or the like is reduced.

振動発電部12を構成する振動発電器について説明する。振動発電の原理としては、圧電型、静電誘導型、電磁誘導型が知られている。本発明の振動発電器としては、柱上での振動により発電できるものであればいずれの方式を用いても良い。本発明が対象とする振動はおよそ数10Hz以下の比較的低周波であり、振幅は数mmから数cm、場合によっては10数cm程度までが対象となる。柱上のような建造物の振動を捉えやすく、交通管制システム機器に必要とされる電力を効率良く発電可能な方式としては、圧電型や電磁誘導型が好ましく用いられる。磁石とコイルにより構成される電磁誘導型は圧電型に比べて素子寿命の点で好ましく、また電磁誘導型は静電誘導型よりも大きな電力を得やすい。   The vibration power generator constituting the vibration power generation unit 12 will be described. As a principle of vibration power generation, a piezoelectric type, an electrostatic induction type, and an electromagnetic induction type are known. As the vibration power generator of the present invention, any system may be used as long as it can generate power by vibration on a pillar. The vibration targeted by the present invention is a relatively low frequency of about several tens of Hz or less, and the amplitude is several mm to several cm, and in some cases up to about several tens of cm. A piezoelectric type or an electromagnetic induction type is preferably used as a method that can easily detect the vibration of a building such as a pillar and can efficiently generate electric power required for a traffic control system device. The electromagnetic induction type constituted by a magnet and a coil is preferable in terms of element life compared to the piezoelectric type, and the electromagnetic induction type can easily obtain larger electric power than the electrostatic induction type.

柱上、特にアーム上に生じる振動は、上下(垂直)方向および水平面内方向のいずれの方向にも生じる。ここではこれを三次元の振動と呼び、このいずれの方向の振動によっても起電力を生じる発電器を三次元振動発電器と呼ぶことにする。図4は、本発明にかかる三次元振動発電器の構造を説明する図である。図4(a)は当該三次元振動発電器の構造全体を示し、図4(b)は図4(a)に含まれる水平発電部100の構造を示す図である。図中では鉛直方向をZ方向、水平面内に直交するX,Y方向をとっている。   The vibration generated on the column, particularly on the arm, occurs in both the vertical (vertical) direction and the horizontal plane direction. Here, this is called three-dimensional vibration, and a generator that generates electromotive force by vibration in any direction is called a three-dimensional vibration generator. FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the three-dimensional vibration power generator according to the present invention. FIG. 4A shows the entire structure of the three-dimensional vibration power generator, and FIG. 4B shows the structure of the horizontal power generation unit 100 included in FIG. In the figure, the vertical direction is the Z direction, and the X and Y directions perpendicular to the horizontal plane are taken.

三次元振動発電器の筐体110は図では単に四角で囲って表しているが、実際には円筒や直方体等の任意の形状の箱体である。筐体110内にはバネ113によってZ方向に振動可能に取り付けられた水平発電部100が設けられている。バネ113はコイルバネに限らず、板バネやゴム等樹脂製の弾性体などが用いられる。水平発電部100には永久磁石112が固定されている。この図では水平発電部の筐体の外周にリング状の磁石を設けているが、これに限定されず、例えば外周に棒状の磁石を1つまたは複数個並べるなどでも良い。当該永久磁石112を囲むようにコイル111が設けられ、当該コイルの両端を引き出し線114として外部に引き出している。かかる構成により、水平発電部100のZ方向の振動により、永久磁石112がZ方向に振動し、コイル111の内部を移動するため、コイル111を貫通する磁場が変化してコイル111に起電力を生ずることができる。以上の構成により垂直発電部が構成されている。   The casing 110 of the three-dimensional vibration power generator is simply surrounded by a square in the figure, but is actually a box having an arbitrary shape such as a cylinder or a rectangular parallelepiped. A horizontal power generation unit 100 is provided in the housing 110 so as to be vibrated in the Z direction by a spring 113. The spring 113 is not limited to a coil spring, and an elastic body made of a resin such as a plate spring or rubber is used. A permanent magnet 112 is fixed to the horizontal power generation unit 100. In this figure, ring-shaped magnets are provided on the outer periphery of the casing of the horizontal power generation unit, but the present invention is not limited to this. For example, one or more bar-shaped magnets may be arranged on the outer periphery. A coil 111 is provided so as to surround the permanent magnet 112, and both ends of the coil are led out to the outside as lead wires 114. With such a configuration, the permanent magnet 112 vibrates in the Z direction due to the vibration in the Z direction of the horizontal power generation unit 100 and moves in the coil 111, so that the magnetic field penetrating the coil 111 changes to generate an electromotive force in the coil 111. Can occur. The vertical power generation unit is configured as described above.

図4(b)を参照して、水平発電部100は円筒形状の箱体に収納された永久磁石102とコイル101,ベアリング103、引き出し線104を主な構成要素としている。永久磁石102は筐体内にてX−Y方向に自由に移動可能なように、ベアリング103上に置かれている。永久磁石102の上方にはコイル101が設けられており、永久磁石のX−Y面内の移動伴う磁場変化によって起電力を生じる。生じた電力は引き出し線104により外部に取り出される。図ではベアリングを単純にボール形状で示したが、特に形状は限定されず、水平面方向に滑らかに移動可能に永久磁石を支持する構成に置き換えることができる。永久磁石を上下から挟んでZ方向には振動しないように固定したり、逆に上下方向には振動自由なように上下からバネで支持したりしても良い。上下方向にバネで支持することにより、X−Y方向に加えてZ方向の振動に対してもコイル101に起電力を生じることも可能である。   Referring to FIG. 4B, the horizontal power generation unit 100 includes a permanent magnet 102, a coil 101, a bearing 103, and a lead wire 104 housed in a cylindrical box as main components. The permanent magnet 102 is placed on the bearing 103 so as to be freely movable in the XY direction within the housing. A coil 101 is provided above the permanent magnet 102, and an electromotive force is generated by a magnetic field change accompanying movement of the permanent magnet in the XY plane. The generated electric power is extracted to the outside through the lead wire 104. In the drawing, the bearing is simply shown in a ball shape, but the shape is not particularly limited, and the bearing can be replaced with a configuration that supports the permanent magnet so that it can move smoothly in the horizontal plane direction. A permanent magnet may be sandwiched from above and below so as not to vibrate in the Z direction, and conversely, it may be supported by a spring from above and below so as to be free to vibrate in the up and down direction. By supporting in the vertical direction with a spring, it is possible to generate an electromotive force in the coil 101 with respect to vibration in the Z direction in addition to the XY direction.

以上のように構成することにより、当該振動発電器はX−YおよびZのいずれの方向の振動に対しても起電力を生じる三次元振動発電器として機能する。ここで、永久磁石とコイルの構成による電磁誘導型の構成を、何らかの質量と圧電素子による圧電型や、電荷を持った物質と電極による静電誘導型に置き換えることにより、他の三次元振動発電器を構成することが可能である。   By configuring as described above, the vibration power generator functions as a three-dimensional vibration power generator that generates an electromotive force with respect to vibration in any of the X-Y and Z directions. Here, by replacing the electromagnetic induction type configuration with the permanent magnet and coil configuration with a piezoelectric type with some mass and piezoelectric elements, or with an electrostatic induction type with charged substances and electrodes, other three-dimensional vibration power generation Can be configured.

前述の電源装置を電力供給機器として備えた交通管制システム機器は、例えば図1に示した車両感知器のように、配電網からの電力供給配線を必ずしも必要とせず、環境に優しい機器として使用することができる。供給できる電力は振動発電器の構成、台数、太陽電池セル等他の発電器や電力供給源との併用などにより設計可能である。適用対象は設置場所と必要な電力によるが、発光式交通標識、各種検知器類、通信機器、信号機など交通管制システムに用いられ、屋外特に柱上等の高所に設置される機器として提供することができる。   A traffic control system device provided with the above-described power supply device as a power supply device does not necessarily require a power supply wiring from a power distribution network, such as the vehicle sensor shown in FIG. 1, and is used as an environmentally friendly device. be able to. The power that can be supplied can be designed by the configuration of the vibration power generator, the number, the combined use with other power generators such as solar cells and power supply sources. The target of application depends on the installation location and required power, but it is used in traffic control systems such as light-emitting traffic signs, various detectors, communication equipment, traffic lights, etc., and provided as equipment installed outdoors, especially on high places such as on pillars. be able to.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、図1や図2に示した電源装置は交通管制システム機器である車両感知器とは別体の筐体に収納された構成としているが、同じ筐体に組み込まれることも可能であり、さらには支柱やアームに内蔵することも可能であるなど、具体的な構成にかかわらず本発明の範囲に含まれる。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. For example, the power supply device shown in FIG. 1 and FIG. 2 is configured to be housed in a separate housing from the vehicle detector that is a traffic control system device, but can also be incorporated in the same housing. Further, it can be built in a support or arm, and is included in the scope of the present invention regardless of a specific configuration. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 支柱
2 アーム
10 電源装置
12 振動発電部
14 電力供給部
16 蓄電部
20 交通管制システム機器(車両感知器)
30 太陽電池セル
100 水平発電部
101 コイル
102 永久磁石
103 ベアリング
104 引き出し線
111 コイル
112 永久磁石
113 バネ
114 引き出し線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support | pillar 2 Arm 10 Power supply device 12 Vibration power generation part 14 Electric power supply part 16 Power storage part 20 Traffic control system apparatus (vehicle detector)
30 Solar Cell 100 Horizontal Power Generation Unit 101 Coil 102 Permanent Magnet 103 Bearing 104 Lead Wire 111 Coil 112 Permanent Magnet 113 Spring 114 Lead Wire

Claims (4)

交通管制システム機器への電力を供給するための電源装置であって、
前記交通管制システム機器を固定するための支柱またはアーム上に取り付けられて、該支柱またはアームの振動により発電を行う振動発電部と、
前記振動発電部により発電された電力を蓄える蓄電部と、
前記振動発電部により発電された電力および/または前記蓄電部に蓄えられた電力を、前記交通管制システム機器に供給する電力供給部とを備え
前記振動発電部は、
その設置箇所の垂直方向をZ方向、水平面内で直交する2方向をX,Y方向とした場合に、X,Y,Zのいずれの方向の振動に対しても起電力を生じる構造を備えた三次元振動発電器であり、
前記三次元振動発電器は、
垂直または水平のいずれか一方向への前記支柱またはアームの振動によって振動する可動部と、
前記可動部の前記一方向への振動により発電可能に構成された第1の発電部とを備え、
さらに前記第1の発電部自体は前記一方向と直交する方向への前記支柱またはアームの振動によって振動可能に保持されており、
前記第1の発電部の振動により発電可能に構成された第2の発電部を備えた電源装置。
A power supply device for supplying power to traffic control system equipment,
A vibration power generation unit that is mounted on a column or arm for fixing the traffic control system device and generates power by vibration of the column or arm;
A power storage unit that stores electric power generated by the vibration power generation unit;
A power supply unit that supplies the power generated by the vibration power generation unit and / or the power stored in the power storage unit to the traffic control system device ;
The vibration power generation unit
When the vertical direction of the installation location is the Z direction and the two directions orthogonal to each other in the horizontal plane are the X and Y directions, an electromotive force is generated with respect to vibrations in any of the X, Y, and Z directions. A three-dimensional vibration generator,
The three-dimensional vibration power generator
A movable part that vibrates by vibration of the column or arm in one direction, either vertical or horizontal;
A first power generation unit configured to be capable of generating power by vibration in the one direction of the movable unit,
Furthermore, the first power generation unit itself is held so as to be able to vibrate by vibration of the support column or arm in a direction orthogonal to the one direction,
A power supply apparatus comprising a second power generation unit configured to be capable of generating power by vibration of the first power generation unit .
前記交通管制システム機器は車両感知器である、請求項1に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the traffic control system device is a vehicle detector. さらに、前記支柱またはアームに取り付けられた太陽電池セルを備え、
前記蓄電部は前記振動発電部により発電された電力と前記太陽電池セルにより発電された電力の双方を蓄えるように構成されている、請求項1または請求項2に記載の電源装置。
Furthermore, the solar cell attached to the column or arm,
The power storage device according to claim 1 or 2 , wherein the power storage unit is configured to store both the power generated by the vibration power generation unit and the power generated by the solar battery cell.
請求項1ないしのいずれか1項に記載の電源装置を備え、当該電源装置により供給される電力を駆動電源の全部または一部として用いるように構成された交通管制システム機器。 A traffic control system device comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 3 and configured to use electric power supplied by the power supply device as all or part of a drive power supply.
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