(57)【要約】  【課題】  従来の電球型信号機よりも大幅に省エネルギー化したＬＥＤ信号機の供給電力から得られる、限られた余力電力量を、信号灯器の消雪に有効利用可能とする新たな電源装置技術を提供する。  【解決手段】  、対象となるＬＥＤ交通信号機１０に対して、同ＬＥＤ交通信号機１０の信号灯器１１点灯用として供給する外部供給電力Ｐの中、該信号灯器１１点灯に利用した上で余剰となる余力電力分Ｐ０を充電可能とした蓄電部２を、同ＬＥＤ交通信号機１０用の外部電力供給源Ｅに接続する一方、該信号灯器１１用の消雪器８を設けた上、該蓄電部２の自動充電制御可能、および、消雪器８に対して蓄電電力Ｐ１を供給するよう自動制御可能な消雪電源制御部３を設けてなる、ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置１である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となるＬＥＤ交通信号機に対し、同ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給する外部供給電力の中、当該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を充電可能とした蓄電部が、同ＬＥＤ交通信号機用の外部電力供給源に接続されてなるものとする一方、これら信号灯器用の消雪器が設けられていて、当該蓄電部の自動充電制御可能であり、且つこれら消雪器に対して蓄電電力を供給するよう自動制御可能とする消雪電源制御部が設けられてなるものとしたことを特徴とするＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項２】
対象となるＬＥＤ交通信号機に対し、同ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給する外部供給電力の中、当該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を充電可能とした蓄電部が、同ＬＥＤ交通信号機用の外部電力供給源に接続されてなるものとする一方、該蓄電部の充電量センサー、および当該信号灯器への着雪状態を感知可能な着雪センサーが設けられてなるものにすると共に、これら信号灯器用の消雪器が設けられていて、同充電量センサーからの検知信号に基づき、該蓄電部の自動充電制御可能であり、且つ同着雪センサーからの感知信号を受けたとき、当該消雪器に対して蓄電電力を供給するよう自動制御可能とする消雪電源制御部が設けられてなるものとしたことを特徴とするＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項３】
蓄電部をリチウム蓄電池とし、外部電力供給源を交流外部電力供給源とし、該チウム蓄電池と交流外部電力供給源との間にＡＣ／ＤＣ変換器（トランジスタ方式とスイッチング方式がある）が介在されてなるものとした、請求項２記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項４】
蓄電部をコンデンサーとし、外部電力供給源を交流外部電力供給源とし、該コンデンサーと交流外部電力供給源との間にＡＣ／ＤＣ変換器（トランジスタ方式とスイッチング方式がある）が介在されてなるものとした、請求項２記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項５】
消雪器が、蓄電部からの電力供給を受けて発熱するヒーター、ワイパー、および蓄電部からの電力供給を受けて発振する発振機の中、少なくとも何れか一つからなるものとされた、請求項２ないし４何れか一記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項６】
着雪センサーが、信号灯器の表面温温度計、外気温度計、降雪センサー、および積雪計の中、少なくとも何れか１つからなるものとされた、請求項２ないし５何れか一記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項７】
消雪電源制御部は、外部電力供給源と蓄電部との間に充電接点が設けられ、該消雪電源制御部が、その充電接点を自動的に制御するものとし、充電量１００％未満の場合には充電接点を閉成し、充電量１００％となった場合に充電接点を開成するよう自動制御し得るものにされた、請求項２ないし６何れか一記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項８】
消雪電源制御部は、蓄電部と消雪器との間に放電接点が設けられ、着雪センサーからの着雪状態感知信号を受けた場合に放電接点を閉成し、着雪センサーからの着雪状態感知信号が無い場合に放電接点を開成するよう自動制御し得るものにされた、請求項２ないし７何れか一記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置。
【請求項９】
消雪電源制御部は、充電量センサーの検知信号に基づき、蓄電部が満充電となるまで、設置対象ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給されている外部供給電力の中、該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を利用して該蓄電部に充電されるようにし、該蓄電部が満充電に達すると、消雪器の消費電力分を補うよう、該余力電力分を利用して該蓄電部の満充電状態を維持するよう自動制御されるようにすると同時に、着雪センサーから着雪状態感知信号を受けた場合に、消雪器を起動して消雪工程を開始し、着雪センサーからの着雪状態感知信号が無くなった場合に、消雪器を停止して消雪工程を終了するよう自動制御されるようにした、請求項８記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法。
【請求項１０】
消雪電源制御部は、充電量センサーの検知信号に基づき、蓄電部が満充電となるまで充電接点を閉成し、設置対象ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給されている外部供給電力の中、該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を利用して該蓄電部にバルク充電を行い、該蓄電部が満充電に達すると充電接点を開成し、消雪器の消費電力分を補うよう充電接点を開閉し、該余力電力分を利用してフローティング充電を行うようにして該蓄電部の満充電状態を維持するよう自動制御されるようにすると同時に、着雪センサーから着雪状態感知信号を受けた場合に放電接点を閉成し、消雪器を起動して消雪工程を開始し、着雪センサーからの着雪状態感知信号が無くなった場合に放電接点を閉成し、消雪器を停止して消雪工程を終了するよう自動制御されるようにした、請求項８記載のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冬季に交通信号機に着雪・着氷して、信号灯器の点灯を目視確認できなくなってしまうのを防止する技術に関連するものであり、特に、ＬＥＤ信号機に設置した消雪機器への電力供給を行う電源装置を製造、提供する分野は勿論のこと、その輸送、保管、組み立ておよび設置に必要となる設備、器具類を提供、販売する分野から、それら資材や機械装置、部品類に必要となる素材、例えば、木材、石材、各種繊維類、プラスチック、各種金属材料等を提供する分野、それらに組み込まれる電子部品やそれらを集積した制御関連機器の分野、各種計測器の分野、当該設備、器具を動かす動力機械の分野、そのエネルギーとなる電力やエネルギー源である電気、オイルの分野といった一般的に産業機械と総称されている分野、更には、それら設備、器具類を試験、研究したり、それらの展示、販売、輸出入に係わる分野、将又、それらの使用の結果やそれを造るための設備、器具類の運転に伴って発生するゴミ屑の回収、運搬等に係わる分野、それらゴミ屑を効率的に再利用するリサイクル分野などの外、現時点で想定できない新たな分野までと、関連しない技術分野はない程である。                                                                
【背景技術】
【０００２】
（着目点）
全国で信号灯器は約２２３万灯あり、その中、約８４万灯（車両用３色灯器５１万灯、歩行者用灯器３３万灯）が、省エネルギーを目的に実用化されたＬＥＤ信号機に更新されており、該ＬＥＤ信号機は、省電力と共に発熱が少ないという大きな利点があるものの、青森県など雪国では、冬期間において吹雪などで信号機に雪が付着してしまうと、発熱量の少ないことが逆に災いし、それらの雪が解けないために信号機能である表示を確認できなくしてしまい、これによって運転者が赤信号を確認できずに交差点に進入し、交通事故を発生させる危険性が増してしまい、このような問題に対処するため、雪が付着しないようにレンズの庇をなくしたフラット型や、レンズ前に透明カバーをつけたカプセル型、超撥水性塗料をレンズ表面に塗装した技術などが用意され始めてきてはいるが、何れも、多かれ少なかれ、従前までの着雪対策の施されていないＬＥＤ信号灯器と同程度の着雪現象を生じさせることとなって、地元の警察官が定期的にレンズ表面の雪を伸縮ブラシなどで除雪せざるを得ない実情となっている。
【０００３】
（従来の技術）
こうした状況を反映し、その打開策となるような提案もこれまでに散見されない訳ではない。
例えば、下記の特許文献１（１）に提案されているものに代表されるように、信号機の庇と略同形状をした基板に、熱性ヒーターを装着して発熱体を形成し、該発熱体を信号機の庇部に取り付け、ポールに設置した積雪センサーからの信号を受信して発熱体を温度制御して融雪するようにしてなる信号機の融雪装置や、同特許文献１（２）に見られるような、透明性および耐熱性に優れた樹脂あるいは樹脂を含む基体の表面の６箇所に、二酸化シリコン膜を介して帯状抵抗体としてのＩＴＯ（ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ  ｉｎｄｕｍ  ｏｘｉｄｅ  以下同じであり、記載を省略する。）膜を形成し、左右６箇所に配設されたＩＴＯ膜の両端の電極部にリード線を接続し、電力を供給して発熱し、消雪および凍結防止可能とする透明導電膜ヒータなどの他、研究所や大学等を中心に、ニクロム線を用いたヒーターや、ソレノイドを応用した振動による除雪技術などの開発が進められている。
【０００４】
しかし、前者特許文献１（１）および同特許文献１（２）に代表されるような信号機用の各種消雪装置類や除雪装置類は、何れも消雪や除雪を行うために電力を必要とするものであり、こうした消雪装置類の実用化に向けた検討を試みると、旧型の白熱灯使用の３連型信号機の場合、６０Ｗ／１００Ｖの電力供給が有って余剰電力を消雪に向けることも比較的容易ではあったが、現在更新が進められているＬＥＤ型交通信号機の場合には、信号灯器消費電力の省エネルギー化により、２０Ｗ／１００Ｖを定格電力とするものとなっていて、雪対策のために利用できる余剰電力が足りず、例えば、３連型信号機の場合、融雪ヒーターを使用するにしても６０〜１００Ｗ程度の供給電力がなければ融雪できない可能性が高く、消雪に使用する為の余力電力が圧倒的に足りていないと云わざるを得ないような状況である。                                                                      
【特許文献１】（１）特開２００３−３０３３９９号公報    （２）特開２００７−２２０６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（問題意識）
上述したとおり、従前までに提案のあるＬＥＤ交通信号機用の各種消雪装置類は、何れもヒーターやソレノイドを用いるなどして着雪除去を行うものであり、現在普及が進んでいるＬＥＤ交通信号機は、電球を使用した旧型の交通信号機に比較して消費電力を大幅に削減し、それに従って供給電力量も大きく削減して省エネルギー化を進めることができるという利点を有する反面、消雪装置などの付随する機器類に供給可能な余力電力が大幅に減少してしまい、積雪の多いときに消雪に必要な電力を充分に供給できなくなる虞があるために、本願出願人は、ＬＥＤ交通信号機の少ない供給電力を、如何にして当該ＬＥＤ交通信号機用の融雪装置や除雪装置などに分配、供給できるようにするかという、従来型の電球型交通信号機には無かった新たな課題に逸早く着目し、限られた供給電力量から如何にして融雪用や除雪用として利用するに充分な電力量を安定的に確保し、積雪中もＬＥＤ信号灯器の確実な視認性を維持して交通の安全性を向上可能とする新技術開発の必要性を痛感するに至ったものである。
【０００６】
（発明の目的）
そこで、この発明は、従来の電球型交通信号機よりも大幅に省エネルギー化したＬＥＤ交通信号機の供給電力から得られる、限られた余力電力量を、信号灯器の消雪に有効利用可能とするようにした新たな電源装置技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置、およびその新規な制御方法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。                                            
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の構成）
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、対象となるＬＥＤ交通信号機に対し、同ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給する外部供給電力の中、当該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を充電可能とした蓄電部が、同ＬＥＤ交通信号機用の外部電力供給源に接続されてなるものとする一方、これら信号灯器用の消雪器が設けられていて、当該蓄電部の自動充電制御可能であり、且つこれら消雪器に対して蓄電電力を供給するよう自動制御可能とする消雪電源制御部が設けられてなるものとした構成を要旨とするＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置である。
【０００８】
この基本的な構成からなるＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置は、より具体的なものとして示すならば、対象となるＬＥＤ交通信号機に対し、同ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給する外部供給電力の中、当該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を充電可能とした蓄電部が、同ＬＥＤ交通信号機用の外部電力供給源に接続されてなるものとする一方、該蓄電部の充電量センサー、および当該信号灯器への着雪状態を感知可能な着雪センサーが設けられてなるものにすると共に、これら信号灯器用の消雪器が設けられていて、同充電量センサーからの検知信号に基づき、該蓄電部の自動充電制御可能であり、且つ同着雪センサーからの感知信号を受けたとき、当該消雪器に対して蓄電電力を供給するよう自動制御可能とする消雪電源制御部が設けられてなるものとした構成からなるＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置となる。
【０００９】
（関連する発明１）
上記したＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置に関連し、この発明には、その制御方法も包含している。
即ち、消雪電源制御部は、充電量センサーの検知信号に基づき、蓄電部が満充電となるまで、設置対象ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給されている外部供給電力の中、該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を利用して該蓄電部に充電されるようにし、該蓄電部が満充電に達すると、消雪器の消費電力分を補うよう、該余力電力分を利用して該蓄電部の満充電状態を維持するよう自動制御されるようにすると同時に、着雪センサーから着雪状態感知信号を受けた場合に、消雪器を起動して消雪工程を開始し、着雪センサーからの着雪状態感知信号が無くなった場合に、消雪器を停止して消雪工程を終了するよう自動制御されるようにした、この発明の基本をなす前記ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法である。
【００１０】
このＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法を、換言すると、消雪電源制御部は、充電量センサーの検知信号に基づき、蓄電部が満充電となるまで充電接点を閉成し、設置対象ＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給されている外部供給電力の中、該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を利用して該蓄電部にバルク充電を行い、該蓄電部が満充電に達すると充電接点を開成し、消雪器の消費電力分を補うよう充電接点を開閉し、該余力電力分を利用してフローティング充電を行うようにして該蓄電部の満充電状態を維持するよう自動制御されるようにすると同時に、着雪センサーから着雪状態感知信号を受けた場合に放電接点を閉成し、消雪器を起動して消雪工程を開始し、着雪センサーからの着雪状態感知信号が無くなった場合に放電接点を閉成し、消雪器を停止して消雪工程を終了するよう自動制御されるようにした、この発明の基本をなす前記ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法ということができる。                                    
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、従前までのものとは違い、上記したとおりの固有の特徴ある構成から、ＬＥＤ交通信号機の余力電力分を充電しておき、降雪のときに、該充電電力を利用して一気に消雪してしまうことが可能となり、積雪した地域内に設置した交通信号に、積雪中における電力消費量が集中して増大してしまうのを防止することができる上、ＬＥＤ交通信号機の余力電力分を充電可能としたから、ＬＥＤ交通信号機の信号灯器を点灯するために供給する外部供給電力量だけでは、消雪できるだけの電力を充分に確保できないという欠点を解消し、降雪中に必要充分な電力を自在に取り出して迅速且つ確実に消雪することができるものになるという秀でた特徴が得られるものである。
【００１２】
加えて、蓄電部の充電量センサー、および、該信号灯器への着雪状態を感知可能な着雪センサーを設け、それらセンサーの検出信号に基づき、蓄電部の余力電力分を利用した充電、および、消雪器の消雪動作を制御可能とする消雪電源制御部を設けてなる、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、蓄電部の充電残量の管理や、ＬＥＤ交通信号機信号灯器への着雪や氷結などの確認、および、消雪器の起動や停止などの煩雑な管理を自動的に行うことができるから、従前まで冬期間のＬＥＤ交通信号機の手作業による除雪作業に要していた人件費、および、道路上作業の危険性を削減することができ、格段に安全で経済的にも優れた消雪技術を提供可能なものとすることができる。
【００１３】
蓄電部をリチウム蓄電池とし、外部電力供給源を交流外部電力供給源とし、該チウム蓄電池と交流外部電力供給源との間にＡＣ／ＤＣ変換器を介在させてなるものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、国内に設置されている多くのＬＥＤ交通信号機に対して、回路変更などを要さず、そのまま組み込み、正常且つ安定な動作を達成することができ、また、蓄電部をコンデンサーとし、外部電力供給源を交流外部電力供給源とし、該コンデンサーと交流外部電力供給源との間にＡＣ／ＤＣ変換器を介在させてなるものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、蓄電池を用いた場合よりも急速に放電する性質によって消雪器をより短時間の中に起動し、一段と素早く消雪可能なものとすることが可能となる。
【００１４】
消雪器を、ヒーター、ワイパー、および発振機の中、少なくとも何れか一つからなるものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、消雪器を１つに制限することなく、ヒーター、ワイパー、および発振機など、設置地域の雪質や、気候、設置場所の地形など、様々な設置条件に適合するよう、対象となるＬＥＤ交通信号機に対して、適宜選択した消雪器を組み込み可能とし、設置作業性を格段に高め、より優れた消雪性能を達成可能とする上、一層経済的に設置、利用、およびメンテナンスできるものとなる。
【００１５】
着雪センサーが、信号灯器の表面温温度計、外気温度計、降雪センサー、および積雪計の中、少なくとも何れか１つからなるものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、ＬＥＤ交通信号機の設置地域の気候や地形、および気象条件などに応じて最も実情に適合するものとすることができ、風雪による着雪が多い地域や、氷柱などの氷結が多い地域、霜の付着や信号灯器レンズの曇りが多い地域など様々な地域や地形毎の条件に応じて、より効果的に消雪可能となり、一段と秀でた交通安全性を確保できるものとなる。
【００１６】
消雪電源制御部が、外部電力供給源と蓄電部との間に充電接点を設け、当該消雪電源制御部が、該充電接点を自動的に制御するものとし、充電量１００％未満の場合には充電接点を閉成し、充電量１００％となった場合に充電接点を開成するよう自動制御するものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、蓄電部の充電残量の管理を自動化し、人手による管理を不要にして余力電力分の充電を、より効率的に行うことができるものとなり、大幅な経費節減を達成できる。
【００１７】
消雪電源制御部が、蓄電部と消雪器との間に放電接点を設け、着雪センサーからの着雪状態感知信号を受けた場合に放電接点を閉成し、着雪センサーからの着雪状態感知信号が無い場合に放電接点を開成するよう自動制御するものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置によれば、消雪器を自動制御可能にして、ＬＥＤ交通信号機の人手による除雪作業を不要とし、激しい降雪の中であっても、ＬＥＤ交通信号機の信号灯器が、着雪や着氷に覆われて見えなくなってしまうのを、より確実に阻止し、格段に優れた安全性を確保できるものとなる。
【００１８】
さらに、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法によると、消雪電源制御部が、この発明の電源装置の設置対象であるＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯用として供給されている外部供給電力の中、該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を利用して該蓄電部に充電し、該蓄電部に充電し、満充電状態を維持するよう自動制御可能とすると共に、該ＬＥＤ交通信号機の信号灯器に着雪を感知した場合には、該蓄電部に充電した蓄電電力を利用して消雪器を起動して迅速且つ効率的に消雪することができるから、従来型のＬＥＤ交通信号機に対して単に消雪器を設けて消雪制御するものは、電力不足によって充分な消雪が不可能となっていたが、こうした従来型の欠点を解消し、消雪に要する充分な電力を、該ＬＥＤ交通信号機の余力電力分のみによって賄うことができ、消雪器増設のために、定格電圧を高く設定する必要がなく、経済的なものとすることができる上、積雪のある地域内のＬＥＤ交通信号機の電力消費量が、一斉に多くなるのを防止して、より経済的且つ安定した電力利用を実現化することができるものとなる。
【００１９】
加えて、消雪電源制御部が、蓄電部を満充電とするまで信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を利用して該蓄電部にバルク充電を行い、該蓄電部が満充電に達すると、消雪器の消費電力分を補うよう、該余力電力分を利用してフローティング充電するようにし、該蓄電部の満充電状態を維持するよう自動制御するようにしたから、より迅速且つ効率的な充電を実現化し、該蓄電部への負担を軽減して該蓄電部を長寿命化することができるから、該蓄電部のメンテナンス性を高め、維持管理コストを削減し、一段と経済的な利用を実現化するものになる。                                                              
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上記したとおりの構成からなるこの発明の実施に際し、その最良もしくは望ましい形態について説明を加えることにする。
蓄電部は、消雪電源制御部からの制御を受け、対象となるＬＥＤ交通信号機に対して信号灯器点灯用として供給される外部供給電力の中、余力電力分を充電可能とし、ＬＥＤ交通信号機に設置した消雪器に対して蓄電電力を供給可能とする機能を担うものであり、該消雪器に対して消雪に要する充分な電力を供給可能とする充電電力量を蓄電可能なものとしなければならず、後述する実施例にも示すように、リチウム蓄電池およびコンデンサーの少なくとも何れか一方とすることができ、外部電力供給源を交流外部電力供給源とした場合に、当該蓄電部と交流外部電力供給源との間に、トランジスタ方式やスイッチング方式などのＡＣ／ＤＣ変換器を介在させたものとすることが可能である。
【００２１】
消雪器は、蓄電部から供給を受けた電力をエネルギー源とし、対象となるＬＥＤ交通信号機の信号灯器部分に付着した雪や氷柱、雪庇などに対して熱的、機械的、または化学的な作用を与えて、該信号灯器部分の発光および消灯、点滅などを視認可能に露出するよう除去する機能を担っており、豪雪や風雪などによって厚く付着した積雪や氷柱などであっても確実に除去可能な性能を有するものとすべきであり、後述する実施例にも示すとおり、ヒーター、ワイパー、および発振機の中、少なくとも１種とするのが望ましい。
【００２２】
消雪電源制御部は、当該ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の全体を統合的、且つ自動的に制御可能とする機能を担うものであり、各種センサーからの信号を受けて状況を自動的に判断し、対象となるＬＥＤ交通信号機の信号灯器点灯に影響を及ぼすことなく、外部供給電力の中、該信号灯器点灯に利用した上で余剰となる余力電力分を、蓄電部に効率的に充電可能とするよう制御し、さらに、対象となるＬＥＤ交通信号機の信号灯器に着雪したのを感知した場合には、蓄電部に充電した電力を速やかに消雪器に供給するよう制御するものとしなければならず、集積回路やマイクロコンピュータ、その他のコンピュータや、リレー回路や、それらの組み合わせなどからなるものとすることができ、後述する実施例にも示しているように、充電量センサーおよび着雪センサーからの信号出力を受けて、充電接点および放電接点を自動制御可能なものとするのが望ましい。
【００２３】
消雪電源制御部は、蓄電部の充電制御機能、および、消雪器の消雪制御機能とを兼ね備えたものとしているが、蓄電部専用制御部と、消雪器専用制御部とを個別に設けたものとすることが可能であり、さらに、充電量センサーを蓄電部に一体化したものとすることや、着雪センサーを気象予報の受信装置に置き換え、気象予報や気象情報の外部配信情報に基づき、消雪器を自動制御可能なものとすることが可能であり、さらに、着雪センサーの不具合が発生した場合などに、消雪器を強制的に起動可能とするよう、遠隔操作によって消雪器をマニュアル操作可能とする遠隔操作信号送受信・操作装置を設けたものとすることができる。
【００２４】
充電量センサーは、蓄電部の充電量を検知し、消雪電源制御部に向けて信号出力可能とする機能を担うものであり、蓄電部の電圧を計測し、その電圧値を信号化して出力可能なものとしたり、蓄電部に供給した電力量を計測、積算した値を出力するものとしたり、蓄電部が出力した電力量を計測、積算した値を出力するものとしたりすることが可能であり、蓄電部の充電量をリアルタイムで信号出力するものとするのが望ましく、連続的または所定時間置き毎断続的に検知信号を自動出力するものや、消雪電源制御部からの要求信号を受けたときに、検知信号を出力するものなどとすることが可能である。
【００２５】
着雪センサーは、対象となるＬＥＤ交通信号機の信号灯器に着雪や氷結などが発生したことを感知し、消雪電源制御部に向けて信号出力可能とする機能を分担するものであり、対象となるＬＥＤ交通信号機の信号灯器に設けたものとしたり、対象となるＬＥＤ交通信号機の信号灯器付近に設けたものとしたり、対象となるＬＥＤ交通信号機の近傍に設けたものとしたりすることが可能であり、温度計、積雪計、積雪粒カウンターなどとすることが可能であり、日光や照明光を検知可能且つ、着雪による遮蔽を感知可能な光センサーや、積雪重量計などとすることが可能であり、後述する実施例にも示しているが、レザー、超音波および赤外線などを利用した積雪量測定機器や、カメラ撮影した画像を画像処理して着雪を感知するものなどとすることが可能である。
【００２６】
充電接点は、消雪電源制御部からの制御を受けて外部電力供給源と蓄電部とを充電可能に閉成したり、充電しないよう開成したりする機能を分担するものであり、消雪電源制御部からの制御を受けて確実に開閉可能なものとしなければならず、消雪電源制御部からの制御を受けて動作する有接点シーケンス、リレーシーケンス、無接点シーケンス、ロジックシーケンス、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラなどを利用したものなどとすることが可能であり、前述したように、外部電力供給源と蓄電部との間に、トランジスタ方式やスイッチング方式などのＡＣ／ＤＣ変換器を介在させたものとすることが可能な他、後述する実施例にも示しているが、外部電力供給源と蓄電部との間、適所に逆流防止ダイオードなどの逆流防止部を設けたものとすることが可能である。
【００２７】
放電接点は、消雪電源制御部からの制御を受けて蓄電部と消雪器とを消雪可能に閉成したり、消雪しないよう開成したりする機能を担うものであり、消雪電源制御部からの制御を受けて確実に開閉可能なものとしなければならず、消雪電源制御部からの制御を受けて動作する有接点シーケンス、リレーシーケンス、無接点シーケンス、ロジックシーケンス、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラなどを利用したものなどとすることが可能であり、また、消雪電源制御部からの制御を受け、消雪器の消雪能力を段階的および無段階的の少なくとも何れか一方に出力調節可能とした出力可変機構を有するものとすることが可能であり、例えば、消雪電源制御部からの制御を受けて動作する可変抵抗器や増幅回路などを有するものとすることが可能であり、後述する実施例にも示してあるように、複数個の放電接点を並列接続し、消雪電源制御部からの制御を受けて個別に開閉制御可能なものとすることが可能である。
【００２８】
外部電力供給源は、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置に対して、外部供給電力を供給する機能を分担しており、商用電源、および、商用電源以外の送電・配電による電源の少なくとも一方とすることが可能であり、表現を変えて示すと、単相交流、二相交流または三相交流などのＡＣ（Ａｌｔｅｍａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｅｎｔ）電源、および、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｅｎｔ）電源の少なくとも一方とすることが可能であり、各種発電機類やバッテリー類などに置き換えることが可能である。
【００２９】
対象となるＬＥＤ交通信号機は、車道、歩道などの道路や鉄道などに設置し、信号灯器を点灯、消灯、点滅するなどして進行許可や停止指示などを表示可能とする機能を担うものであり、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）を用いた信号機であり、この発明の電源装置の消雪器を適所に設置可能なものとし、さらに、この発明の電源装置を、該ＬＥＤ交通信号機の内部および外部の少なくとも一方に設置可能なものとしなければならない。
【００３０】
ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の制御方法は、消雪電源制御部が、蓄電部の充電制御、および、消雪器の消雪制御を行うものとしているが、消雪電源制御部の制御機能を、蓄電部専用制御部の制御機能と、消雪器専用制御部の制御機能とに分割したものとすることが可能であり、夫々の制御部が独自に自動制御するものとすることが可能であり、着雪センサーから着雪状態感知信号を受けて消雪器を起動するようにしたものとする外、対象となるＬＥＤ交通信号機の近隣適所に別途設置した気象観測装置からの着雪状態感知信号を受けて消雪器を起動するようにしたものとしたり、気象予報情報や気象情報などの外部配信情報を受信し、着雪情報を受信した場合に、消雪器を起動するよう自動制御するようにしたものなどとすることが可能である。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。                                                                                        
【図面の簡単な説明】
【００３１】
図面は、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置、およびその制御方法の技術的思想を具現化した代表的な一実施例を示すものである。
【図１】ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置の基本構造を示すブロック図である。
【図２】ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置をより具体的に示す回路図である。
【図３】蓄電部の充放電制御状態を示すグラフである。
【図４】この発明の制御方法を示すフローチャートである。
【実施例１】
【００３２】
図１ないし図４に示す事例は、対象となるＬＥＤ交通信号機１０に対して、同ＬＥＤ交通信号機１０の信号灯器１１点灯用として供給する外部供給電力Ｐの中、該信号灯器１１点灯に利用した上で余剰となる余力電力分Ｐ０を充電可能とした蓄電部２を、同ＬＥＤ交通信号機１０用の外部電力供給源Ｅに接続する一方、該信号灯器１１用の消雪器８を設けた上、該蓄電部２の自動充電制御可能、および、消雪器８に対して蓄電電力Ｐ１を供給するよう自動制御可能な消雪電源制御部３を設けてなるものとした、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置における代表的な一実施例を示すものである。
【００３３】
より具体的に示すと、図１および図２の参照によってより明確に把握できるとおり、この発明のＬＥＤ交通信号機１０の消雪器８用電源装置１は、対象となるＬＥＤ交通信号機１０に対して、同ＬＥＤ交通信号機１０信号灯器１１の点灯用として供給する外部供給電力Ｐの中、該信号灯器１１点灯に利用した上で余剰となる余力電力分Ｐ０を充電可能とした蓄電部２を、同ＬＥＤ交通信号機１０用の外部電力供給源Ｅに接続する一方、該蓄電部２の充電量センサー４、および、該信号灯器１１への着雪状態を感知可能な着雪センサー５を設けると共に、該信号灯器１１用の消雪器８を設けた上、充電量センサー４からの検知信号に基づき該蓄電部２の自動充電制御可能、および、着雪センサー５からの感知信号を受けた場合に、消雪器８に対して蓄電電力Ｐ１を供給するよう自動制御可能な消雪電源制御部３を設けてなるものである。
【００３４】
図２に示すように、外部電力供給源Ｅは、ＡＣ１００Ｖの商用交流電源であり、該外部電力供給源Ｅに対して、一対のサーキットブレーカー９１（１２５Ｖ  ５Ａ）を介在し、ＳＷ電源（１００Ｖ  ＣＣ８０ｍＡ）からなるＡＣ／ＤＣ変換器９を設け、該ＡＣ／ＤＣ変換器９に対して、逆流防止部９０である逆流防止ダイオード９０、および充電接点６を介してリチウム蓄電池モジュール（３．７６Ｖ×２７＝１０１．５Ｖ  ５Ａｈ  ５００Ｗｈ）からなる蓄電部２を接続し、該蓄電部２には、消雪電源制御部３を接続し、さらに、該蓄電部２には、放電接点７，７を介して融雪ヒーター（ＤＣ１００Ｖ  １００Ｗ）からなる消雪器８を接続したものとしてあり、該消雪電源制御部３は、蓄電部２の充電量を検知可能な充電量センサー４、および、当該ＬＥＤ交通信号機１０設置箇所の着雪量を感知する着雪センサー５を有し、該充電量センサー４および着雪センサー５からの検知信号に応じて当該充電接点６および放電接点７，７を自動的に制御可能なものとしてある。
【００３５】
該着雪センサー５は、信号灯器１１の表面温温度計、外気温度計、降雪センサーおよび積雪計の少なくとも何れか１つからなるものとすることが可能であり、当該消雪電源制御部３は、該充電量センサー４の検知信号を受信し、該蓄電部２の充電量が１００％未満の場合には充電接点６を閉成し、該蓄電部２の充電量が１００％となった場合に充電接点６を開成するよう自動制御するものとし、また、該着雪センサー５からの着雪状態感知信号を受けた場合に放電接点７，７を閉成して、該蓄電部２から消雪器８に対して負荷電流１Ａの電力を供給し、電力の供給を受けた該消雪器８は、凡そ１００Ｗの熱を発生するものとなり、該着雪センサー５からの着雪状態感知信号が無い場合に放電接点７，７を開成するよう自動制御するものとしてある。
【００３６】
（実施例１の作用・効果）
以上のとおりの構成からなるこの発明のＬＥＤ交通信号機１０の消雪器８用電源装置１は、図１ないし図４に示すように、外部電力供給源Ｅから外部供給電力Ｐの供給を受けると、図３および図４に示すように、この発明のＬＥＤ交通信号機１０の消雪器８用電源装置１の制御方法に従い、消雪電源制御部３が自動制御を開始し、始めに充電量センサー４が発する検知信号に基づき、消雪可能な蓄電量（または満充電）にあるか否かを判断し（Ｂ）、蓄電量が不足している場合には、充電接点６を閉成して満充電となるまでバルク充電（Ｃ）を行い、蓄電部２が満充電となった（Ｄ）後は、該充電接点６を開閉制御しながらフローティング充電（Ｆ）を実行し、着雪センサー５からの感知信号を受信しない（Ｇ）場合には、放電接点７，７の開成（Ｊ）を維持し、着雪センサー５からの感知信号を受信した（Ｇ）場合には、放電接点７，７を閉成（Ｈ）し、消雪器８を起動させて凡そ１００Ｗの熱を発生し、信号灯器１１に付着した雪を迅速に消雪するものとなり、制御終了の操作（Ａ）を受けた場合には、充電接点６を開成して充電を停止（Ｋ）し、放電接点７，７を開成（Ｌ）して消雪器８を停止し、制御を終了する。
【００３７】
図３および図４に示すように、消雪電源制御部３は、消雪開始（Ｈ）間もなく充電接点６を閉成（ＣまたはＦ）し、充電電流（余力電力分）Ｐ０の０．０８Ａを蓄電部２に供給し、この間の負荷電流１Ａの電流に変化はなく、電池放電電流（蓄電電力Ｐ１）は１Ａないし０．９２Ａと僅かに減少することとなり、消雪が完了すると、放電接点７，７を開成（Ｊ）し、消雪器８の消雪機能を停止するよう制御し、蓄電部２が満充電状態の場合には、該蓄電部２に蓄積した電力量によって消雪器８を、最大で約５時間２６分連続運転することが可能である。
【００３８】
消雪電源制御部３が、充電接点６を閉成（ＣまたはＦ）し、放電接点７，７を開成（Ｊ）した状態において、蓄電部２には、０．０８Ａの余力電力分の電流Ｐ０が流入し、仮に１０分間、放電接点７，７を閉成（Ｈ）して消雪器８を起動させたとすると、該蓄電部２の充電量が消雪開始前の状態に復帰するのに１時間５５分に渡り、充電接点６を閉成（ＣまたはＦ）したままとするよう制御することとなり、また、仮に、該蓄電部２の充電残量がゼロになるまで放電接点７，７を閉成（Ｈ）して消雪器８を起動させた場合には、該蓄電部２を満充電にするのに、６２時間３０分に渡り、充電接点６を閉成してバルク充電（Ｃ）するように制御するものとなり、さらにまた、該蓄電部２の充電残量が、満充電の１６％まで回復すれば、１０分間に渡り、消雪器８を作動（Ｈ）することが可能であり、該蓄電部２が、満充電に達すると、充電接点６を一度開成し、バルク充電（Ｃ）を終了し、その後、充電接点６を開閉しながらフローティング充電（Ｆ）を実行するものとし、より具体的には、該蓄電部２が、満充電状態では、蓄電電力Ｐ１の消費量は最小となるが、消雪電源制御部３、充電量センサー４、着雪センサー５などの僅かな電力消費によって待機・充電状態と待機・満充電状態とを周期的に繰り返すフローティング充電（Ｆ）を行うものとなり、より効率的に充電・放電を制御し、該蓄電部２の耐久寿命を延命化して格段に経済的な利用を可能とすることができる。
【００３９】
（結  び）
叙述の如く、この発明のＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置、およびその制御方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易で、従来型ＬＥＤ交通信号機の消雪器用の電源装置技術に比較して大幅に消雪器の消雪効果を高めたものとし、一般的なＬＥＤ交通信号機の定格電力中における余力電力分を利用して格段に効率的に消雪可能としたから、遥かに経済的なものとすることができる上、設置およびメンテナンスコストを大幅に節減し得るものとなることから、従来型のＬＥＤ交通信号機用の消雪器技術では、充分な消雪効果が得られず、これまで冬季になると伸縮ブラシを用いた人海戦術によって複数の信号機を定期的に除雪して回らなければならず、多大な労働負担を強いられてきた警察署、および、道路管理者はもとより、雪中における道路交通の安全性をさらに高めたいと希望する道路標識業界や、一般ドライバーおよび歩行者においても高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。                                                                              
【符号の説明】
【００４０】
１      ＬＥＤ交通信号機の消雪器用電源装置
１０    同  ＬＥＤ交通信号機
１１    同  信号灯器
２      蓄電部（リチウム蓄電池、コンデンサーなど）
３      消雪電源制御部
４      充電量センサー
５      着雪センサー
６      充電接点
７      放電接点
８      消雪器（ヒーター、発振機など）
９      ＡＣ／ＤＣ変換器
９０    同  逆流防止部（逆流防止ダイオード）
９１    同  サーキットブレーカー
Ｅ      外部電力供給源
Ｐ      外部供給電力
Ｐ０    同  余力電力分
Ｐ１    同  蓄電電力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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