(57)【要約】【課題】メンテナンス作業性や盗難防止性に優れ、太陽光発電と風力発電との効率的運用を図ることができる屋外照明装置を提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１１及び風力発電機１２を電源として発光照明部１６を作動させる屋外照明装置１０であって、太陽電池モジュール１１及び風力発電機１２、蓄電池１３、コントロールボックス１４とを備えたハイブリット発電ユニット１５を発光照明部１６が設けられる支柱１７上部に着脱自在に取り付けるようにした。【選択図】  図１
2010113815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール及び風力発電機を電源として発光照明部を作動させる道路や建物施設に設けられた屋外照明装置であって、前記太陽電池モジュール及び風力発電機と、この発生電力を蓄える蓄電池と、これらの動作状態を制御するコントロールボックスとを備えたハイブリット発電ユニットが、前記発光照明部を設けた支柱上部に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする屋外照明装置。
【請求項２】
前記風力発電機の回転羽根が前記太陽電池モジュールの受光面より上方位置に配置されるとともに、太陽光に対する前記回転羽根の射影が前記受光面に干渉しない位置に取付られていることを特徴とする請求項１記載の屋外照明装置。
【請求項３】
前記ハイブリット発電ユニットには前記発光照明部と前記蓄電池との接続状態を検知する盗難防止部が設けられ、その非結線時に警報ブザーや警報ランプ、メール送信回路を作動させて警告信号を発信することを特徴とする請求項１又は２記載の屋外照明装置。
【請求項４】
前記発光照明部及び前記風力発電機、前記太陽電池モジュールを制御する前記コントロールボックスには、無線通信部が設けられ、前記通信部を介して取得したユニット設置地点における日照時間や風向風力を含むポイント気象情報をもとに、前記風力発電機の動作モードや前記太陽電池モジュールの受光角度、前記発光照明部の稼働時刻を適正値に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の屋外照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電と太陽光発電を備えた独立電源を有して街路灯や防犯灯などに用いられる屋外照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や駐車場、公園などには街路灯や防犯灯などの屋外用照明装置が配置されている。このような従来の屋外照明装置においては、夜間に点灯する照明器具を路上に設置して不審者などによる犯罪を抑止するものである。
従来、例えば電源確保の困難な地域などにおいて、この種の屋外照明装置の設置を容易にするためにその電源として、風力発電と太陽光発電とを併用したものが知られている。  例えば、特許文献１には、太陽光発電装置の内部に取付け板と一体となった太陽光発電セル部の下に風力発電装置の発電部を備え、前記発電部より回転軸が前記太陽光発電装置の内部より外部に突き出して前記回転軸の前記太陽光発電装置の外部にて風車が連結されるようにした太陽光・風力発電装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００８−８８９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の風力太陽光発電装置では、蓄電池を含む風力発電部と太陽光発電部が着脱可能にユニット化されていないために、その取付工事やメンテナンスに際して作業性が悪いことに加えて、高価な機器類を容易に盗まれ易いといった問題もあった。
また、その設置地点の気象状況などに応じて風力発電と太陽光発電を制御して、その発生電力を蓄電池に適切かつ効率的に供給する仕組みがなく、蓄電池に貯められる電力量が不安定となって確実で安定的な防犯効果が得られない場合があるという問題点もあった。  さらに、従来の屋外照明装置は、支柱基礎工事や保守点検に伴うコストが負担となって自然エネルギーを利用した小規模独立電源装置の普及の妨げとなっていた。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、蓄電池及び発電部、制御部を含む発電ユニットを既存の照明設備に取り付けることによって、そのメンテナンス作業性や盗難防止性に優れるとともに、気象変動によらず確実で安定的な照明効果を有して太陽光発電と風力発電との効率的運用を図ることができる屋外照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の屋外照明装置は、太陽電池モジュール及び風力発電機を電源として発光照明部を作動させる道路や建物施設に設けられた屋外照明装置であって、前記太陽電池モジュール及び風力発電機と、この発生電力を蓄える蓄電池と、これらの動作状態を制御するコントロールボックスとを備えたハイブリット発電ユニットが、前記発光照明部を設けた支柱上部に着脱自在に取り付けられている。
【０００６】
（２）本発明の屋外照明装置は、前記（１）において、前記風力発電機の回転羽根が前記太陽電池モジュールの受光面より上方位置に配置されるとともに、太陽光に対する前記回転羽根の射影が前記受光面に干渉しない位置に取付られていることを特徴とする。
【０００７】
（３）本発明の屋外照明装置は、前記（１）又は（２）において、前記ハイブリット発電ユニットには前記発光照明部と前記蓄電池との接続状態を検知する盗難防止部が設けられ、その非結線時に警報ブザーや警報ランプ、メール送信回路を作動させて警告信号を発信することを特徴とする。
【０００８】
（４）本発明の屋外照明装置は、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記発光照明部及び前記風力発電機、前記太陽電池モジュールを制御する前記コントロールボックスにはインターネットに接続する無線通信部が設けられ、前記通信部を介して気象情報サイトから取得したユニット設置地点における日照時間や風向風力を含むポイント気象情報をもとに前記風力発電機の動作モードや前記太陽電池モジュールの受光角度、前記発光照明部の稼働時刻を適正値に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハイブリット発電ユニットが、発光照明部を設けた支柱上部に着脱自在に取り付けられているので、発電ユニットを既存の照明設備に取り付けることによって、メンテナンス作業性、盗難防止性に優れた屋外照明装置を提供することができる。
また、太陽電池モジュール及び風力発電機部の動作状態を制御するコントロールボックスを介して、太陽光発電と風力発電の効率的運用を図ることができ、確実で安定的な照明防犯効果を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本実施形態の屋外照明装置は、太陽電池モジュール及び風力発電機と、この発生電力を蓄える蓄電池と、これらの動作状態を制御するコントロールボックスとを備えたハイブリット発電ユニットが、前記発光照明部を設けた支柱上部に着脱自在に取り付けられている。これによって、発電ユニットを既存の照明設備に取り付けることができ、メンテナンス作業性や盗難防止性に優れた屋外照明装置を提供することができる。
さらに、太陽電池モジュール及び風力発電機部の動作状態を制御するコントロールボックスを介して、太陽光発電と風力発電の効率的運用を図ることができ、確実で安定的な照明効果を発揮できる。
さらに、太陽電池モジュール及び風力発電機をユニット化しているので、装置全体の軽量化により高所への取付けが容易であり設置性に優れるとともに、太陽光発電と風力発電の両立が図れる屋外照明装置を提供することができる。
【００１１】
太陽電池モジュールは、この太陽電池デバイスの光起電力効果を利用して太陽光の持つエネルギーを直接的に電力に変換して、その変換過程では、熱・蒸気・運動エネルギーなどへの変換を必要としない。太陽電池内部に入射した光のエネルギーは、直接的に吸収され、太陽電池の外部へ出力される。この種類は、モジュールにおける光吸収層の材料（シリコン系、ＧａＡｓなどの化合物系、有機系など）や、素子の形態（薄膜型、ハイブリット型）などにより、多くの種類に分類され、それぞれ用途に応じて使い分けることができる。
なお、太陽電池モジュールは、屋外照明装置が取り付けられる支柱に対して、その受光面の取付角度や支柱からの離隔位置を、設定可能な電動モータや取付機構などを設けることができ、屋外照明装置の設置場所の環境に応じて所定値に設定することも可能である。
【００１２】
風力発電機は、自然エネルギーである風力によって発電機を回して発電する方式のものであり、地球環境の保全、エネルギーセキュリティの確保、経済成長の維持を同時に実現可能である。一般的には水平軸のプロペラ型が多く用いられ、屋外照明装置が取り付けられる環境に応じて、垂直軸のダリウス型、ジャイロミル型、サボニウス型またはその併用型を用いることもできる。
【００１３】
蓄電池は、太陽電池モジュール及び風力発電機に接続される二次電池であり、充電を行うことにより電気を蓄える機能を有する化学電池が適用される。
屋外照明装置においては、この蓄電池を電源として発光照明部を作動させ、その蓄積した電力量に応じて繰り返し使用することができる。蓄電池は、操作スイッチや継電器（リレー）を制御する制御回路などを介して発光照明部に接続され、必要な時間及びタイミングで発光照明部を点灯させることができるように構成することもできる。
【００１４】
コントロールボックスは、太陽電池モジュール、風力発電機、蓄電池、発光照明部にそれぞれ接続されて、これらを制御する機能を有した制御基盤などである。発光照明部は、コントロールボックスに設けられた操作スイッチや制御回路を介し、オンオフや照度などが制御される。
こうして、太陽電池モジュール、風力発電機、蓄電池、コントロールボックスを有してなるハイブリット発電ユニットが、発光照明部を備えた支柱上部に着脱自在に取り付けられように構成されている。
【００１５】
本実施形態の屋外照明装置は、前記風力発電機の回転羽根が前記太陽電池モジュールの受光面より上方位置に配置されるとともに、太陽光に対する前記回転羽根の射影が前記受光面に干渉しない位置に取付けることもできる。
これによって、太陽電池モジュールにおける受光効率を高め、蓄電池への効率的でかつ安定した電力供給を維持させることができる。
なお、太陽電池モジュールの受光面の角度は、屋外照明装置が設置される地形や地理的条件に応じて適正値に設定することでき、全地球測位システム（ＧＰＳ）装置などによって、予め取得した屋外照明装置の設置位置の経度緯度情報や地形図データなどに基づいて算出するようにしてもよい。
【００１６】
本実施形態の屋外照明装置は、前記ハイブリット発電ユニットには、前記発光照明部と前記蓄電池との接続状態を検知する盗難防止部を設けることができる。
これによって、その非結線時にハイブリット発電ユニットに設けられた警報ブザーや警報ランプ、メール送信回路を作動させて警告信号を発信して、屋外照明装置の周囲又は遠隔地の管理施設などに警告情報を送信することで、盗難防止効果をさらに高めることができる。
【００１７】
さらに、本実施形態の屋外照明装置は、コントロールボックスにインターネットに接続する無線通信部が設けられ、前記通信部を介して気象情報サイトから取得したユニット設置地点における日照時間や風向風力を含むポイント気象情報をもとに、前記風力発電機の動作モードや前記太陽電池モジュールの受光角度、前記発光照明部の稼働時刻を適正値に制御することができる。
これによって、屋外照明装置における設置地点の気象状況や日の出日の入り時間などのデータに基づいて、風力発電機や太陽電池モジュール、発光照明部を制御して、風力発電機や太陽電池モジュールの発生電力を、蓄電池に供給しながら発光照明部を効率的に点灯させることができる。
【００１８】
また、蓄電池に蓄えられた蓄電量及びポイント気象情報などにより予測される風力電力量、太陽光発電量とに基づいて、夜間における発光照明部のオンオフ作動パターンを設定して、発光照明部の適正照明状態を維持させるようにしてもよい。
こうして、蓄電池への電力が十分確保できない場合でも、コントロールボックスに設けた制御回路を介して、蓄電池に供給される電力量を予測して、屋外照明装置の周囲が暗くなったときにおける発光照明部の照明作動モードを適正に設定して、夜間における発光照明部の消灯時間を必要最小限度に維持することができる。
【００１９】
無線通信部は、携帯電話機能などを有した情報端末装置などが適用可能であり、気象情報サイトに定時刻毎にインターネット接続して、その設置地点における日照時間、風向、風力、日の入り時刻、日の出時刻などを含むデータを取得することができる。
【００２０】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。
図１は、実施例１に係る屋外照明装置の全体構成を示した正面図であり、図２は、同屋外照明装置におけるハイブリット発電ユニットの着脱状態を示す説明図であり、図３は、同屋外照明装置におけるコントロールボックスの接続状態を示す説明図である。
【００２１】
実施例１の屋外照明装置１０は、図１に示すように、太陽電池モジュール１１と、風力発電機１２と、蓄電池１３と、これらの動作状態を制御するためのコントロールボックス１４とを有している。ハイブリット発電ユニット１５は、コントロールボックス１４、太陽電池モジュール１１、風力発電機１２、蓄電池１３などにより構成され、発光照明部１６が設けられる支柱１７上部に着脱自在に取り付けられている。支柱１７は、市街地や駐車場、公園などの路上に配置され、その支柱下部１７ａが基礎地盤１８に穿設されて固定支持されている。
【００２２】
発光照明部１６は、例えば白熱電球や水銀灯、蛍光灯などが用いられるが、これら白熱電球などに替わる光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明器具も適用することができる。
発光照明部１６は、その発光源の背部に、反射面を湾曲状に形成することで、ＬＥＤなどにより照射された光の照射領域を拡大させることができる。
また、広角用ＬＥＤ照射器、中角用ＬＥＤ照射器を備え、各照射器から歩道の幅方向に対して、異なる領域に光を照射するようにしてもよい。
【００２３】
コントロールボックス１４は、図３に示すように、太陽電池モジュール１１、風力発電機１２、蓄電池１３に端子部１４ｂを介してそれぞれ接続され、発光照明部１６を制御するための制御基盤１４ａを内蔵しており、支柱１７上部に着脱可能に取り付けられている。
なお、制御基盤１４ａには、過剰電流からシステムを保護するための管型ヒューズ１４ｃ、設定条件を切り換えるためのディップスイッチ１４ｄ、一時的に発光照明部１６を点灯させてその動作状態を確認するための照明テストスイッチ１４ｅ、などが設けられている
【００２４】
風力発電機１２は、図１〜図３に示すように、全体が略飛行機状に形成されて水平回転軸を有するプロペラ形風車を用いたものであり、太陽電池モジュール１１の受光面１１ａより斜め上方位置に、アーム支持部１２ａを介して設けられている。このＬ字状に伸延するアーム支持部１２ａは、コントロールボックス１４背面のハウジングにより支持され、太陽電池モジュール１１の受光面１１ａへの日照を妨げないように、その長さ方向に伸縮させることによって長さ調整が可能となっている。
なお、プロペラ形の風力発電機１２をコントロールボックス１４に対してヨー駆動可能に接続し、屋外照明装置１０の設定場所における風向に応じて、風力発電機１２の回転軸を所定角度に設定維持させることもできる。
これによって上昇気流や下降気流を効率よく受けることが可能となる。
【００２５】
太陽電池モジュール１１は、コントロールボックス１４上部に、その受光面１１ａの水平角度や垂直方向への傾斜角度が可変に取り付けられる。太陽電池モジュール１１は、図示しない給電用ケーブルを介して、コントロールボックス１４内の制御基盤１４ａに端子部１４ｂを介して接続され、ボックス内に内蔵された蓄電池１３や支柱１７上部に設けられた発光照明部１６に、給電可能に取り付けられている。
太陽電池モジュール１１は、その受光面１１ａとなるシリコン膜などからなる電池セルを複数枚接続して、必要な電圧と電流を得られるようにしたパネル状デバイスであり、これらのモジュールをさらに複数直並列接続して、必要となる電力が得られるようにすることもできる。
【００２６】
蓄電池１３は、太陽電池モジュール１１と風力発電機１２の作動により蓄電され、発光照明部１６のＬＥＤ光源などの電力として供給される。なお、太陽電池モジュール１１や風力発電機１２は、図示しない導線を介して、コントロールボックス１４内の制御基盤１４ａに端子部１４ｂを介して接続されている。
【００２７】
制御基盤１４ａは、端子部１４ｂを介して、太陽電池モジュール１１と風力発電機１２、蓄電池１３との結線状態を切り換える機能を有するとともに、蓄電池１３に貯留された電力量や、図示しない点灯スイッチの操作などに応じて、発光照明部１６への電力供給を制御することができる。
なお、このような制御基盤をＩＣチップを有したマイコン装置で構成して、予め設定された時間帯毎に発光照明部１６への給電を行うようにすることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施例の屋外照明装置は、太陽光発電と風力発電を併用したシステムが設けられることで、夜間照明用の電力を太陽光及び風力による自然エネルギーで賄うことができ、省電力に寄与することができる。
また、屋外照明装置１０の周囲に配電線などの敷設が不要であり、設置場所を選ばず、街路やその周辺環境の設計が容易となる。
【００２９】
（実施例２）
図４は、実施例２の屋外照明装置に係るコントロールボックスの構成図である。以下、本発明の実施例２について図面を参照して具体的に説明する。
図示するように、実施例２の屋外照明装置２０は、そのコントロールボックス２１内に前記制御基盤１４ａに加えて、インターネットに接続する無線通信部２２と、発光照明部との接続状態を検知するための盗難防止センサ２３と、そのセンサによる異常検知時に作動させるための警報ブザーや警報ランプ、メール送信回路などの警報器２４などが内蔵されたユニット装置である。
なお、前述した実施例１と同様の機能を有するものについては同一の符号を付して、これらの詳しい説明は省略する。
【００３０】
無線通信部２２は、そのメール機能などを介して、インターネット上の気象情報サイトに接続可能に設定されており、屋外照明装置２０の設置地点における当日の日の入り時刻や日の出時刻、風向、風力などを含むの気象情報データを取得して、制御基盤１４ａに送信するようになっている。
こうして、制御基盤１４ａのＣＰＵを備えたＩＣチップを介して、これら取得された気象情報データに基づいて、日没以降における発光照明部１６の作動モードを設定して、夜間における屋外照明装置２０周辺の防犯効果が適正に維持される。
【００３１】
盗難防止センサ２３は、例えば、コントロールボックス２１と発光照明部１６との結線状態を検知するリレーセンサや、人体などから発生する赤外線を検知する赤外線センサ、コントロールボックス２１に付加される振動などを検知する加速度センサなどを用いることができる。
こうして、盗難防止センサ２３からそのセンサ信号が制御基盤１４ａに送信されることによって、制御基盤１４ａに組み込まれた判定プログラムにより異常発生を判定して、警報器２４を作動させることができる。
なお、このような異常発生時に予め設定した管理用メールアドレスに無線通信部２２を介して警報メール（警告信号）を送信するようにしてもよい。これによって、広範囲にわたって設置された多数の屋外照明装置２０における防犯情報を、遠隔地から集中管理してその効率化を図ることが可能である。
【００３２】
実施例２の屋外照明装置２０は、無線通信部２２を設けることによって、気象情報サイトから現時点における気象情報データを取得することができる。
こうして、コントロールボックス２１に設けた制御基盤１４ａを介して、蓄電池１３に供給される電力量を予測して、以降に予測される風力電力量、太陽光発電量に基づいて、夜間における発光照明部１６のオンオフ作動パターンを、その都度適正に設定することができる。
これによって、蓄電池への電力が十分確保できない場合でも、夜間における発光照明部１６の適正作動を維持して、太陽光発電と風力発電を併用した自然エネルギーによる省電力に寄与することができる。また、屋外照明装置２０の山間地などへの設置に際して、配電線の敷設工事などが不要となり、メンテナンス性やコスト性にも優れた防犯システムとすることができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明は、太陽電池モジュール、風力発電機、蓄電池、これらの動作状態を制御するコントロールボックスとを備えたハイブリット発電ユニットを発光照明部が設けられる支柱上部に着脱自在に取り付けたことを要旨とするものであり、これに該当するものは本発明の権利範囲に属する。
なお、本実施例１、２は、本発明から生じる最も好適な構成のものを列挙したに過ぎず、これら記載のものに限定されるものではない。例えば、本実施例においては、水平回転軸を有する風力発電機や矩形板状の受光面を有した太陽電池モジュールを例に説明したが、これらの形状やサイズなどは、必要とする発生電力量や設置条件などにより変わり得るものであり、垂直回転軸を有する風力発電機や、その他の種々の形式の太陽電池を有した太陽電池モジュールを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１における屋外照明装置の全体構成を示した正面図である。
【図２】実施例１における屋外照明装置のハイブリット発電ユニットの説明図である。
【図３】実施例１における屋外照明装置における各部接続状態を示す説明図である。
【図４】実施例２における屋外照明装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    実施例１の屋外照明装置
１１    太陽電池モジュール
１１ａ    受光面
１２    風力発電機
１２ａ  アーム支持部
１３    蓄電池
１４    コントロールボックス
１４ａ    制御基盤
１４ｂ    端子部
１４ｃ    管型ヒューズ
１４ｄ    ディップスイッチ
１４ｅ    照明テストスイッチ
１５    ハイブリット発電ユニット
１６    発光照明部
１７    支柱
１７ａ    支柱下部
１８    基礎地盤
２０    実施例２の屋外照明装置２０
２１    コントロールボックス
２２    無線通信部
２３    盗難防止センサ
２４    警報器
【図４】
2010113815.tif 000003
【図１】
2010113815.tif 000004
【図２】
2010113815.tif 000005
【図３】
2010113815.tif 000006