(57)【要約】      （修正有）【課題】商用電源に接続されていなくても、二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減し、天候や周囲の環境に左右されることなく長期に連続駆動が可能な監視カメラシステムの提供。【解決手段】少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とを有し、ダイレクトメタノール燃料電池によって二次電池を充電する機構を有する電源システムを用いた監視カメラシステム。【選択図】図１
2014110589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とを有し、ダイレクトメタノール燃料電池によって二次電池を充電する機構を有する電源システムを用いた監視カメラシステム。
【請求項２】
さらに、太陽光発電、風力発電、水力発電からなる群より選ばれる１種以上の発電システムによって二次電池を充電する機構を有する請求項１に記載の監視カメラシステム。
【請求項３】
太陽光発電、風力発電、水力発電からなる群より選ばれる１種以上の発電システムからの充電量が不足する場合に、前記ダイレクトメタノール燃料電池が作動して二次電池の充電を行う機構を有することを特徴とする請求項２に記載の監視カメラシステム。
【請求項４】
１ｍ離れた場所での作動音が４０ｄＢ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の監視カメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天候や周囲環境に左右されず、メンテナンスすることなく長時間の連続駆動が可能で、かつ騒音が少ない、独立電源と有する監視カメラシステムである。例えば、不法投棄などが行われている、あるいはそのような可能性のある場所、災害監視に必要な場所に備え付けることができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、監視システムとして広範囲の監視情報を目的に、複数の監視カメラと複数のセンサーで情報を収集するようにしたものがある（特許文献１）。しかし、情報収集のために複数の監視カメラやセンサーを設置すれば消費電力が増大する。山間部など商用電源が利用できない場合、電源確保が困難になる。その傾向は、特に通信システムと接続する場合顕著となる。また、電源確保が困難な場合において、風力発電装置と太陽光発電、さらには通信システムを組み合わせた監視システム（特許文献２）もあるが、風力発電にせよ、太陽光発電にせよ自然エネルギーに依存して電気を供給するため、必ずしも安定的な電源確保が可能とは言えず、必要なときに動作しない問題がある。 このような場合、信頼のある形で電源確保するためには、二次電池を用いる必要があった。
【０００３】
電源に、二次電池を用いた監視カメラシステムが提案されている（特許文献３）。しかしながら、二次電池の容量の範囲内でしか連続稼動できないという問題があった。また、電源として、二次電池と、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーシステムを組み合わせたものも提案されている（特許文献４）。しかしながら、この場合においても、再生可能エネルギーの不安定性を完全に解消できるものではなく、長期の連続稼動は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８０６０１号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８８７２０号
【特許文献３】特開２００８−８６１８１号公報
【特許文献４】特開２００５−２７７６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
商用電源に接続されていなくても、二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減し、天候や周囲の環境に左右されることなく長期に連続駆動が可能な監視カメラシステムの提供。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、次に示す監視カメラシステムを提供する。
【０００７】
（１）少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とを有し、ダイレクトメタノール燃料電池によって二次電池を充電する機構を有する電源システムを用いた監視カメラシステム。
（２）さらに、太陽光発電、風力発電、水力発電からなる群より選ばれる１種以上の発電システムによって二次電池を充電する機構を有する（１）の監視カメラシステム。
（３）太陽光発電、風力発電、水力発電からなる群より選ばれる１種以上の発電システムからの充電量が不足する場合に、前記ダイレクトメタノール燃料電池が作動して二次電池の充電を行う機構を有することを特徴とする（２）の監視カメラシステム。
（４）１ｍ離れた場所での作動音が４０ｄＢ以下であることを特徴とする、（１）〜（３）に記載の監視カメラシステム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の監視カメラシステムは、商用電源に接続されていなくても、二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減し、天候や周囲の環境に左右されることなく長期に連続駆動が可能である。また、静粛に動作するため、不審者に気付かれることなく状況を監視できたり、野生動物への影響を少なくすることもできたりする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の監視カメラシステムの構成図である
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明における監視カメラシステムは、監視カメラと、独立型電源としてダイレクトメタノール型燃料電池によって二次電池を充電する機構を有する電源システムを持つ監視カメラシステムである。監視カメラの種類や構造、数などは限定されるものではなく、任意に選ぶことが可能である。また、無線通信機器など、その他機器と併せて使用することも可能であり、例えば監視カメラで確認した映像を、無線通信機器で別の場所で確認できるような構成を取ることもできる。
【００１１】
本発明の監視カメラシステムにおいては、監視カメラとともに、独立型電源としてダイレクトメタノール型燃料電池によって二次電池を充電する機構を有する電源システムを持つ点に特徴がある。多くの場合、監視カメラ用電源としては、商用電源が利用されているが、場所によっては商用電源の使用が困難であるという問題が有る。商用電源への接続が困難である場合に、電力供給手段として太陽光発電、風力発電、水力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用した発電システムを用いることはすでに提案されているが、太陽光発電には、積雪や降雨などの天候不順、及び周囲環境によって日照時間が減少すると、発電量もそれに応じて低下してしまう問題があり、風力発電には、風速が小さすぎても大きすぎても発電ができず、また、山間部のくぼ地など設置場所によっては利用が困難であるといった問題があり、水力発電には降雨量が減少すると発電できなくなるという問題があり、地熱発電では設備が大規模であるため、費用が多大になるという問題がある。
【００１２】
それに対して、本発明の監視カメラシステムは、ダイレクトメタノール燃料電池によって安定に二次電池に充電することができ、太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電システムと組み合わせた場合においても、自然エネルギーを利用した発電システムからの発電量が低下した場合においては、ダイレクトメタノール燃料電池が減少分を補うことによってさらなる安定化、長期間駆動ができるという利点がある。
【００１３】
ダイレクトメタノール型燃料電池は、電解質としてプロトン伝導性のイオン交換膜を用い、その表面に触媒電極微粒子とガス拡散電極が直接接合されており、このイオン交換膜−電極接合体のアノード側にメタノール水溶液、カソード側に空気を供給することで、触媒作用により電気を取り出せる化学反応を使った発電システムである。化学反応による発電のため、内燃機関と異なり、本質的に静かな発電機である。また反応性の高いメタノールを燃料として使用することから副反応がわずかなため、排ガスがクリーンであり、一酸化炭素中毒などの人体に悪影響を与える問題が少なく、かつＮＯｘ、ＳＯｘも発生しない特徴もある。
【００１４】
その他の燃料電池として、純水素を燃料とするものや、メタノールなどを改質して発生させた水素を燃料とするもの、ギ酸、ジメチルエーテル、水加ヒドラジン、ボロハイドライド塩水溶液などの液体を燃料に用いる燃料電池が知られている。しかしながら、純水素を貯蔵するために高圧のボンベを用いると、多くの保守が必要になるという問題がある。また、水素吸蔵合金を用いた場合には、重量あたりの貯蔵量が少なく、燃料交換が困難であるという問題もある。さらに、水と水素化カルシウムなど、化学反応によって水素を発生させることもできるが、反応の制御が難しく、断続的な運転に対応することが難しいため、本用途には適していない。メタノールなどを改質する場合には、そのための設備が必要になり、装置の大型化、重量化の問題が生じると共に、改質部分で高温が必要であるため、周囲への影響が生じる場合がある。ギ酸などのそのほかの液体燃料を用いる燃料電池は、未だ多くの技術課題があり、使用が困難である。その点、ダイレクトメタノール燃料電池は、液体のメタノールを用いるためエネルギー密度が高く、取扱いも簡便であり、燃料電池としての技術も実用レベルにあるため、最も適している。
【００１５】
このダイレクトメタノール型燃料電池を二次電池と組合せ、二次電池を電力バッファとして用い、二次電池の充電状態の変化や稼動条件の変化をモニタリングしながら、ダイレクトメタノール型燃料電池を運転することにより、二次電池の電圧が設定値よりも低下する場合充電を行い、二次電池の電圧が充分に上昇した場合充電を停止する制御を行う機構を付与することで、二次電池を常に設定範囲の充電状態を保つことが可能となり、かつ、不必要にダイレクトメタノール型燃料電池を動かす必要がなくなるため、必要最小限の燃料消費で運転することが可能となる。そのため燃料を有効に使うことが可能となり、監視カメラに長時間電気を供給することができる。よって監視カメラを常時安定的に、信頼性の高い状態で動作させることが可能である。
【００１６】
前記ダイレクトメタノール型燃料電池の出力としては、２０Ｗ〜２．５ｋＷの範囲が好ましく、さらに好ましくは２５Ｗ〜１ｋＷであり、より好ましくは２５Ｗ〜５００Ｗの範囲である。出力が２０Ｗに満たない場合、電力供給量が不足する可能性がある。一方２．５ｋＷを越える場合は、副反応による発熱が大きく、かつ大型となるので、監視カメラシステムには向かない傾向にある。
【００１７】
前記ダイレクトメタノール型燃料電池と連結する二次電池としては特に限定されるものではないが、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、バナジウム電池、などが好適な例として挙げられる。特に好ましくは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池である。鉛蓄電池やニッケル水素電池は安全性の高い電池であり、本発明の監視カメラシステムにおいて信頼性の高い監視カメラシステムを提供することに有効である。リチウムイオン電池は小型化が可能なため、持ち運びに優れるといったメリットを提供することができる。また、二次電池としては、繰返し充放電に耐久性があるものが好ましく、ディープサイクル鉛蓄電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池が好ましい。
【００１８】
前記二次電池の容量としては、５時間率容量として２０Ａｈ〜３ｋＡｈのものを使用することが好ましい。特に好ましくは、３５Ａｈ〜２ｋＡｈである。２０Ａｈ以下であると、電池の容量が不足する傾向にあり、３ｋＡｈを越えると大きくなりすぎる傾向にある。一例として、２０Ｗのダイレクトメタノール型燃料電池を使う場合２０Ａｈ〜１００Ａｈ、４０Ｗの場合３０Ａｈ〜１６０Ａｈ、１００Ｗの場合４０Ａｈ〜４００Ａｈ、５００Ｗの場合５０Ａｈ〜１ｋＡｈ、１ｋＷの場合８０Ａｈ〜２ｋＡｈが一つの目安である。
【００１９】
本発明の監視カメラシステムは、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池を組み合わせる特徴を有しており、独立型電源として静音性に優れる特徴がある。化学反応により発電するため、一般的なエンジン式の発電機とは異なり静かなため、監視カメラシステムとして発見されにくい特徴がある。その特徴を活かすため、１ｍ離れた場所での騒音が４０ｄＢ以下であることが好ましく、より好ましくは３０ｄＢ以下である。４０ｄＢ以下のノイズとすることで、不審者に気付かれることなく状況を監視することが可能である。ダイレクトメタノール型燃料電池において、燃料供給或いは空気の供給のため、内部にポンプを有するが、その際、なるべく音の小さなポンプを選択することが重要であると共に、例えば発砲スチロールやゴムやサスペンションなどでポンプの振動を抑制する方法は、音を小さくするために好適に用いることができる。例えばポンプとしてはダイヤフラム式ポンプやスクリュー構造を持つポンプを使用することは好ましい方法である。
【００２０】
また本発明の監視カメラシステムの好ましい実施様態においては、二次電池の電圧が低下した場合のみダイレクトメタノール型燃料電池が動作するため、効率的に燃料を利用できる特徴があり、かつ燃料であるメタノール或いはメタノール水溶液のタンク容量を調節することで長期間安定に動作させることが可能であり、メタノールタンクの大きさを設定することで、好ましくは、１０日間以上燃料交換を行う必要のない監視カメラシステムにすることが望まれる。より適切には１５日以上、さらに好ましくは３０日以上燃料交換を行う必要がないことが好ましい。メタノールタンクの容量としては、３Ｌ〜８０Ｌが好ましく、さらに好ましくは５Ｌ〜３０Ｌである。メタノールタンクの容量が３Ｌ以下であると燃料交換頻度が高くなるため好適ではなく、一方８０Ｌを越えるとタンクの持ち運びが不便である。
【００２１】
本発明では、自然エネルギーを用いた発電システムには太陽光発電、風力発電、水力発電との組み合わせにより、さらにメンテナンス頻度を低減することができ、さらに長期間の連続駆動が可能になる。自然エネルギーを用いた発電システムの中では、太陽光発電が安価で高出力を得やすいため好ましい。本発明においては、自然エネルギーを用いた発電システムが、二次電池に充電する機構を有していることが好ましい。充電する機構には、ダイレクトメタノール燃料電池、と自然エネルギーを用いた発電システムとの調整機構と、二次電池の容量を監視して必要な際に発電システムからの充電ができる充電調整機構があることが好ましい。ダイレクトメタノール燃料電池、二次電池、自然エネルギーを用いた発電システムのそれぞれが調整機構を有していてもよいし、複数を統括する機構であってもよい。
【００２２】
また、静かでかつ燃料交換に伴うメンテナンス頻度が低い独立式の監視カメラシステムである特徴を利用し、例えば用途としては、不法投棄監視用システムが考えられる。一定期間本発明の監視カメラシステムを犯罪が懸念される場所に設置することで、常時監視が可能であると共に、商用電源に伴う工事が必要なくなるメリットがある。このように用途としては、定点観測用途が向いている用途である。また、野生生物の観察、監視用にも用いることができる。監視カメラとしては、ビデオカメラ、スチルカメラ、赤外線ビデオカメラ、赤外線スチルカメラ、など公知の任意のカメラを用いることができ、これらに限定されるものではない。また、人感センサー、音センサー、振動センサーなどを加えて、それらの検知によって撮影の制御を行うこともできる。また、光センサーを加え、光量が不足する場合には、可視光や赤外光の照明を作動させるようにしたり、温度センサーを加えて、低温時に加温する機構を加えたり、タイマーによって動作時間を制御したり、通信機器によって遠隔操作したりすることもできる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されることはない。
【００２４】
（実施例１）
ダイレクトメタノール型燃料電池として、ＳＦＣ  Ｅｎｅｒｇｙ社製ＥＦＯＹ９００ＪＰ(出力40W)を用い、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製鉛蓄電池caos75B24L(48Ah)と接続し、ＡＶ  ＴＥＣＨ社製監視カメラ（ＡＶＮ２２２  消費電力６００ｍＡ（１２Ｖ））に接続することで監視カメラシステムを構築した。１０Ｌのメタノールを燃料に、一日２４時間の連続運転を行ったところ、約４０日間の連続使用が可能であった。またノイズは監視カメラシステムから１ｍの距離で２８ｄＢと非常に静かであった。そのため、例えば不法投棄の現場に設置することで、良好に監視することができる。
【００２５】
（比較例１）
実施例１において、ダイレクトメタノール型燃料電池を接続せず、鉛蓄電池のみを用いて使用したところ、約８０時間しか動作させることができなかった。このことからダイレクトメタノール型燃料電池を接続すると長時間、監視カメラシステムに電気を供給することが可能であり、安定的に動作可能であることがわかる。
【００２６】
（実施例２）
実施例１の監視カメラシステムに、出力４０Ｗｈの太陽光発電システムを接続した。冬季の山間部でテストを行ったところ、積雪や日照時間の不足により太陽光発電は想定以下の発電しかできなかったが、約９０日間の連続運転が可能であった。
【００２７】
（比較例２）
比較例１の監視カメラシステムに、出力４０Ｗｈの太陽光発電システムを接続した。実施例２と同じ場所・時期にテストを行ったところ、蓄電池残容量の不足により、９０日間の間に１２回の蓄電池交換を行った。
【００２８】
（実施例３）
実施例１の監視カメラシステムに、出力４０Ｗｈの風力システムを接続した。山間部でテストを行ったところ、約６０日間の連続運転が可能であった。
【００２９】
（比較例３）
比較例１の視カメラシステムに、出力４０Ｗｈの風力システムを接続した。山間部でテストを行ったところ、蓄電池残容量の不足により、９０日間の間に１５回の蓄電池交換を行った。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の監視カメラシステムは、メンテナンスを大幅に低減して安定的に長期間駆動させることが可能であり、信頼性に優れる監視カメラシステムを提供することができる。
【図１】
2014110589.tif 000003