(57)【要約】      （修正有）【課題】高速道路の料金所入口において、通行車両の減速を喚起するための路面障害物に発電装置を組み合わせて、通行車両の重量・スピードを利用する発電システムを提供する。【解決手段】道路にその路面から僅かに突出するように設置され、通行車両のタイヤで踏まれることにより、内部に充填されている流体を加圧して押し出す圧力ポンプ２と、前記圧力ポンプで加圧された流体を吐出する吐出ノズル３と、前記吐出ノズルから吐出される加圧流体を当てられて回転するタービン４と、前記タービンで駆動される発電機５と、を備えることを特徴とする【選択図】図１
0003138897.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
道路にその路面から僅かに突出するように設置され、通行車両のタイヤで踏まれることにより、内部に充填されている流体を加圧して押し出す圧力ポンプと、
前記圧力ポンプで加圧された流体を吐出する吐出ノズルと、
前記吐出ノズルから吐出される加圧流体を当てられて回転するタービンと、
前記タービンで駆動される発電機と、を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の発電システムであって、
前記圧力ポンプは、道路幅方向に延びるように、かつ、道路上で上下揺動可能に設けられるフラッパーと、
前記フラッパーを上方へ付勢する弾性体と、
前記フラッパーに連結され、前記フラッパーの下方揺動に伴って往動し、前記フラッパーの上方揺動に伴って複動するピストンと、
前記ピストンの往動によって充填されている流体が押し出され、前記ピストンの複動によって流体が充填されるシリンダと、を備え、
前記フラッパーは、通行車両のタイヤで踏まれることにより、前記弾性体の付勢力に抗して下方揺動することを特徴とする発電システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発電システムであって、
前記圧力ポンプと前記吐出ノズルを接続する流体供給路の途中に設けられて、前記圧力ポンプから押し出された加圧流体を貯留する圧力タンクと、
前記流体供給路において、前記圧力ポンプと前記圧力タンクの間に設けられ、前記圧力ポンプ側から前記圧力タンク側へ流体を通過させる一方、前記圧力タンク側から前記圧力ポンプ側への逆流を阻止する供給路逆止弁と、を備えることを特徴とする発電システム。  
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の発電システムであって、
前記吐出ノズルから吐出され回収された流体を貯留する回収タンクと、
前記回収タンクと前記圧力ポンプを接続する流体戻し路に設けられ、前記回収タンク側から前記圧力ポンプ側へ流体を通過させる一方、前記圧力ポンプ側から前記回収タンク側への逆流を阻止する戻し路逆止弁と、を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項５】
請求項４記載の発電システムであって、
前記回収タンクと前記戻し路逆止弁との間に設けられ、前記回収タンクからの流体を貯留する流体戻しタンクを備えることを特徴とする発電システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、道路通行車両の重量・スピードを利用して発電する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から、ソーラーパネルを備えた太陽光発電装置や風車を備えた風力発電装置が採用され、例えば高速道路の上方に、ソーラーパネルや風車を備えるアーチ型建造物を設けるアイデアが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、上記のような建造物を設けると、設置コストが高い一方、夜間・曇天時、風が弱い日には発電を行うことができない、あるいは十分な発電量が得られないという問題がある。
【特許文献１】実用新案登録第３１３３９６２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本願考案者は、高速道路の料金所入口等において、通行車両の減速を喚起するための路面障害物が設置されることに着目し、当該障害物に発電装置を組み合わせ、道路通行車両の重量・スピードを利用して発電する発電システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の考案は、道路にその路面から僅かに突出するように設置され、通行車両のタイヤで踏まれることにより、内部に充填されている流体を加圧して押し出す圧力ポンプと、前記圧力ポンプで加圧された流体を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルから吐出される加圧流体を当てられて回転するタービンと、前記タービンで駆動される発電機と、を備えることを特徴とする発電システムを提供する。
【０００５】
請求項２の考案は、請求項１記載の発電システムであって、前記圧力ポンプは、道路幅方向に延びるように、かつ、道路上で上下揺動可能に設けられるフラッパーと、前記フラッパーを上方へ付勢する弾性体と、前記フラッパーに連結され、前記フラッパーの下方揺動に伴って往動し、前記フラッパーの上方揺動に伴って複動するピストンと、前記ピストンの往動によって充填されている流体が押し出され、前記ピストンの複動によって流体が充填されるシリンダと、を備え、前記フラッパーは、通行車両のタイヤで踏まれることにより、前記弾性体の付勢力に抗して下方揺動することを特徴とする発電システムを提供する。
【０００６】
請求項３の考案は、請求項１又は２記載の発電システムであって、前記圧力ポンプと前記吐出ノズルを接続する流体供給路の途中に設けられて、前記圧力ポンプから押し出された加圧流体を貯留する圧力タンクと、前記流体供給路において、前記圧力ポンプと前記圧力タンクの間に設けられ、前記圧力ポンプ側から前記圧力タンク側へ流体を通過させる一方、前記圧力タンク側から前記圧力ポンプ側への逆流を阻止する供給路逆止弁と、を備えることを特徴とする発電システムを提供する。
【０００７】
請求項４の考案は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発電システムであって、前記吐出ノズルから吐出され回収された流体を貯留する回収タンクと、前記回収タンクと前記圧力ポンプを接続する流体戻し路に設けられ、前記回収タンク側から前記圧力ポンプ側へ流体を通過させる一方、前記圧力ポンプ側から前記回収タンク側への逆流を阻止する戻し路逆止弁と、を備えることを特徴とする発電システムを提供する。
【０００８】
請求項５の考案は、請求項４記載の発電システムであって、前記回収タンクと前記戻し路逆止弁との間に設けられ、前記回収タンクからの流体を貯留する流体戻しタンクを備えることを特徴とする発電システムを提供する。
【考案の効果】
【０００９】
請求項１記載の考案によれば、以下の優れた効果を奏し得る。道路面から突出するように設置される圧力ポンプが通行車両に踏まれて、発電機を駆動するタービンの動力源を発生させるため、夜間・曇天時や風力の弱いときでも、確実に発電を行える。なお、圧力ポンプが道路面から突出しても、高速道路の料金所入口等、通行車両の減速を喚起する場所に設置することで特に問題は生じない。
【００１０】
請求項２記載の考案によれば、請求項１記載の考案が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏し得る。シリンダ内に充填した流体を押し出すピストンを、道路幅方向に延びるように設けたフラッパーを介して駆動するため、通行車両のトレッド幅の大小や道路幅方向における通行車両の位置バラツキがあっても、通行車両の重量・スピードによるエネルギーがピストンに確実に伝達される。
【００１１】
請求項３記載の考案によれば、請求項１又は２記載の考案が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏し得る。圧力ポンプからの加圧流体を一旦貯留し、タービンに向けて吐出する加圧流体の勢いを発電に適したレベルまで高めることで、通行量変動の影響を受けることなく、圧力ポンプの設置場所に対する道路通行量の平均値に応じた発電を安定的に行うことができる。
【００１２】
請求項４記載の考案によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の考案が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏し得る。吐出ノズルから吐出された流体を回収して循環させるので、流体を反復利用することができ、流体を追加投入する必要がない。
【００１３】
請求項５記載の考案によれば、請求項４記載の考案が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏することができる。回収タンクからの流体を貯留する流体戻しタンクを設けることにより、圧力ポンプへの流体戻しが一層確実となるものである。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本考案の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１〜図３は、本考案の実施形態の一例を示し、図１は、発電システムの全体概要図、図２は、発電システムに備える圧力ポンプの詳細断面図、図３は、圧力ポンプの設置状態を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
【００１６】
図１に示す発電システム１は、道路の路面Ｒから一部が突出するように設置され、通行車両のタイヤＴで踏まれることにより、内部充填された流体を加圧して押し出す圧力ポンプ２と、圧力ポンプ２で加圧した流体を吐出する吐出ノズル３と、吐出ノズル３から吐出される加圧流体を当てられて回転するタービン４と、タービン４に連結されて回転駆動される発電機５を備える。
【００１７】
また、図１に示すように、圧力ポンプ２と吐出ノズル３は、流体供給路６を介して接続され、流体供給路６の途中には、圧力ポンプ２から押し出された加圧流体を貯留する圧力タンク７が設けられる。さらに、この発電システム１には、吐出ノズル３から吐出された流体を集めて貯留する回収タンク８が設けられており、回収タンク８は、流体戻し路９を介して圧力ポンプ２と接続されている。
【００１８】
圧力ポンプ２は、図２に示されるように、道路の路面Ｒから突出するように、かつ、下揺動可能に設けられるフラッパー２１と、フラッパー２１を上方へ付勢する弾性体としてのコイルスプリング２２と、フラッパー２１に連結され、フラッパー２１の下方揺動に伴って往動（下方移動）し、フラッパー２１の上方揺動に伴って復動（上方移動）するピストン２３と、ピストン２３の往動によって内部に充填されている流体が押し出される一方、ピストン２３の復動によって流体が導入（充填）されるシリンダ２４と、を備える。流体としては、水等の非圧縮性流体が使用される。
【００１９】
圧力ポンプ２は、フラッパー２１とその前後に設けられる堰状体Ｒ１，Ｒ２が路面Ｒから僅かに突出するように設置され、例えば高速道路の料金所入口等を通過する車両に対して減速を喚起する障害物になるとともに、フラッパー２１が通行車両のタイヤＴで踏まれることにより、シリンダ２４の内部に充填されている流体を加圧して押し出す圧力発生機構として機能する。
【００２０】
なお、圧力ポンプ２は、圧力発生機構として、すべての通行車両の重量・スピードを確実に利用するため、通行車両のトレッド幅の大小や道路幅方向における車両通過位置のバラツキを考慮して、フラッパー２１が道路幅方向に延びる矩形状に形成される。本実施形態では、図３に示されるように、フラッパー２１が道路幅方向の中心線ＣＬ付近を除く全体に亘って横一列となるように複数枚（４枚）設置されており、さらに通行車両の進行方向に間隔をおいて複数列（３列）設置される。なお、各フラッパー２１に対応してシリンダ２４が設けられ、堰状体Ｒ１，Ｒ２もフラッパー２１と同様に道路幅方向の全体に亘って設けられる。
【００２１】
フラッパー２１は、図２に示されるように、路面Ｒに対して上方に揺動するフラッパー本体部２１ａと、フラッパー本体部２１ａを上下揺動可能に支持する揺動支持部２１ｂと、路面Ｒと略同じ高さのストッパ２６ａに当接する揺動端２１ｃと、道路下方に立設されるアンカー２７に連結されるアンカーシャフト２１ｄと、フラッパー本体部２１ａとピストン２３の動きを連動させるためのピストン連結部２１ｅと、を備える。
【００２２】
フラッパー本体部２１ａは、路面Ｒ下方に埋設固定されて堰状体Ｒ１、Ｒ２を支持する支持部材２５，２６に架け渡されるように設置され、道路面Ｒ及び障害物の一部をなす。フラッパー本体部２１ａは、通行車両の進行方向の後方側（図２中の右側）に設けられる揺動支持部２１ｂが、支持部材２５に形成される支持片２５ａで軸受支持され、これを揺動中心として、進行方向前方側の揺動端２１ｃが上下揺動する。
【００２３】
フラッパー本体部２１ａにおいて、揺動支持部２１ｂと揺動端２１ｃの間には、コイルスプリング２２を挿嵌するアンカーシャフト２１ｄと、ピストン２３を連結するピストン連結体２１ｅが設けられる。アンカーシャフト２１ｄは、フラッパー本体部２１ａの下面側に立設されており、アンカー２７の上面に形成される通し穴２７ａに挿通される。アンカーシャフト２１ｄの先端には、通し穴２７ａからの抜止めが形成され、これによって、フラッパー本体部２１ａの最上位置が規定される。
【００２４】
ピストン連結体２１ｅは、ピストン２３の上端に設けられて道路幅方向に延びる水平軸２３ａを軸支持し、フラッパー本体部２１ａの上下揺動に伴って、ピストン２３をシリンダ２４内で往復動させる。なお、ピストン連結体２１ｅは、円弧状の軌跡を移動するが、ピストン２３は上下方向に直線移動するため、その動きの違いを吸収すべく、水平軸２３ａを軸受する軸受穴２１ｆは、水平方向に延びる長穴とされる。
【００２５】
上記のとおりであるから、フラッパー２１は、揺動端２１ｃがストッパ２６ａと当接して略水平状態となる最下位置（二点鎖線で示す）と、アンカーシャフト２１ｄで規定される傾斜状態の最上位置（実線で示す）と、の間で揺動可能であり、その揺動に伴ってピストン２３を上下方向に往復動させる。
【００２６】
コイルスプリング２２は、フラッパー２１を上方へ常時付勢する。これによって、フラッパー２１は、傾斜状態となる最上位置で保持されるが、通行車両のタイヤで踏まれると、その重量・スピードにより、コイルスプリング２２の付勢力に抗して下方揺動し、略水平状態の最下位置へ移行する。すなわち、ピストン２３は、通行車両があったときは、フラッパー２１の下方揺動に伴ってシリンダ２４内の流体室２４ａ（不図示）を圧縮し、車両通過後、フラッパー２１の上方揺動に伴って流体室２４ａを膨張させる。
【００２７】
流体室２４ａは、圧力タンク７及び吐出ノズル３と流体供給路６を介して接続され、流体供給路６には、シリンダ２４側から圧力タンク７側へ流体を通過させるが、その逆流を阻止する供給路逆止弁６１が設けられる。また、流体室２４は、吐出ノズル３から吐出された流体を回収、貯留する回収タンク８と流体戻し路９を介して接続される。流体戻し路９には、回収タンク８側からシリンダ２４側へ流体を通過させる一方、その逆流を阻止する戻し路逆止弁９１が設けられる。
【００２８】
したがって、シリンダ２４は、ピストン２３の往動に伴い、流体室２４ａ内の流体を流体供給路６から加圧して押し出して圧力タンク７に供給し、ピストン２３の複動に伴って、流体室２４ａを負圧にして回収タンク８に貯留されている流体を流体戻し路９から導入する。これにより、吐出ノズル３から吐出された流体が、発電システム１の系内で循環して反復利用される。
【００２９】
圧力タンク７は、気密性タンクであり、圧力ポンプ２から供給される加圧流体を、その圧力を維持しつつ貯留し、吐出ノズル３からタービン４に向けて吐出する加圧流体の勢いを発電に適したレベルまで高める。なお、圧力タンク７は、Ｎ２（窒素）ガスの供給により内圧調整ができるように、Ｎ２ガス供給源７１が減圧弁７２を介して接続される。
【００３０】
吐出ノズル３は、回収タンク８内のタービン４に向けられており、その羽根車４ａに加圧流体を当てて、タービン４に連結される発電機５を回転駆動する。発電機５によって発電された電気は、例えばバッテリー（不図示）に蓄えられる。吐出ノズル３と圧力タンク７を接続する流体供給路６には、圧力タンク７の内圧が圧力チェッカ７４によって所定値以上と判定されたときに開放する自動開閉バルブ７３が設けられている。
【００３１】
回収タンク８は、吐出ノズル３からタービン４に向けて吐出された流体を貯留する。流体戻し路９は、回収タンク８の底部付近に接続されており、ピストン２３が復動することにより負圧状態になった流体室２４ａへ流体を導入する。
【００３２】
〔上記実施形態の特徴〕
上記実施形態に係る発電システム１は、以下のような特徴を有する。第一に、道路の路面Ｒから僅かに突出するように設置され、通行車両のタイヤＴで踏まれることにより、内部に充填された流体を加圧して押し出す圧力ポンプ２と、圧力ポンプ２で加圧された流体を吐出する吐出ノズル３と、吐出ノズル３からの加圧流体を当てられて回転するタービン４と、タービン４で駆動される発電機５を備えるという特徴を有する。
【００３３】
この特徴によれば、道路通行車両の重量・スピードエネルギーを利用して発電を行うので、太陽光発電や風力発電の弱点である夜間・曇天時や風が弱いときの発電量不足を解消することができる。なお、道路面から突出するように設置されていても、高速道路の料金所入口等、減速を要する場所に設置することで特に支障はない。
【００３４】
第二に、道路幅方向に延びるように、かつ、道路上で上下揺動可能に設けられるフラッパー２１を通行車両で踏ませ、フラッパー２１に連結されるピストン２３を往復動させて、圧力ポンプ２を駆動するという特徴を有する。
【００３５】
この特徴によれば、通行車両のトレッド幅の大小や道路幅方向における車両通過位置のバラツキによってタイヤＴの通過位置が変わっても、道路幅方向に延びるように設けられるフラッパー２１は、車両通過に伴って上下揺動し、通行車両の重量・スピードによるエネルギーがピストン２３へ確実に伝達される。
【００３６】
第三に、圧力ポンプ２と吐出ノズル３を接続する流体供給路６に設けられて、圧力ポンプ２からの加圧流体を貯留する圧力タンク７と、圧力ポンプ２と圧力タンク７の間に設けられ、圧力ポンプ２側から圧力タンク７側へ流体を通過させる一方、その逆流を阻止する供給路逆止弁６１を備えるという特徴を有する。
【００３７】
この特徴によれば、加圧流体を圧力タンク７に一旦貯留して、吐出ノズル３から吐出する加圧流体の圧力が発電に適したレベルに高められる。したがって、圧力ポンプ２の設置場所における道路通行量の平均値に応じた発電を安定的に行うことができる。
【００３８】
第四に、吐出ノズル３から吐出された流体を回収、貯留する回収タンク８と、回収タンク８と圧力ポンプ２を接続する流体戻し路９に設けられ、回収タンク側から圧力ポンプ側へ流体を通過させる一方、その逆流を阻止する戻し路逆止弁９１を備えるという特徴を有する。
【００３９】
この特徴によれば、回収タンク８に貯留した流体を、圧力ポンプ２に戻して反復的に利用することができるので、水等の流体の無駄遣いを無くすことができる。
【００４０】
〔上記実施形態の変形例〕
上記実施形態では、回収タンク８に貯留した流体を、ピストン２３の復動による負圧発生により、回収タンク８から圧力ポンプ２へ直接戻すが、図４に示すように、回収タンク８と戻し路逆止弁９１の間に流体戻しタンク１１を備えて、回収タンク８からの流体を貯留するとともに内部を加圧して流体を積極的に押し出しても良い。これによって、流体戻し路９や圧力ポンプ２内へのエア噛みが防止される。例えば、流体戻しタンク１１にガス供給源７１と接続し、減圧弁７５を開放することにより内部を加圧する。
【００４１】
上記実施形態では、圧力ポンプ２を一般道路面Ｒの下方に埋設したが、図５に示すように、一般道路面からスロープＳで乗り降りする、嵩上げした組立て構造物Ｃで路面Ｒの一部を形成し、その嵩上げ部分から僅かに突出するように圧力ポンプ２を設置しても良い。
【００４２】
上記の他、本考案は、上記実施形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本考案の実施形態に係る発電システムの全体概要図。
【図２】発電システムに備える圧力ポンプの詳細断面図
【図３】圧力ポンプの設置状態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図４】本考案の実施形態の変形例に係る発電システムの全体概要図。
【図５】本考案の実施形態の別の変形例における圧力ポンプの設置状態を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１    発電システム
２    圧力ポンプ
３    吐出ノズル
４    タービン
５    発電機
６    流体供給路
７    圧力タンク
８    回収タンク
９    流体戻し路
１１    流体戻しタンク
Ｒ    道路面
Ｒ１    堰状体
Ｒ２    堰状体
Ｔ    タイヤ
【図１】
0003138897.tif 000003
【図２】
0003138897.tif 000004
【図３】
0003138897.tif 000005
【図４】
0003138897.tif 000006
【図５】
0003138897.tif 000007