(57)【要約】【課題】太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とできる自発光式道路鋲を提供する。【解決手段】最大電力点追随回路３を介して太陽電池１により生起された電力が蓄電手段２に蓄電されるようになされていることで、蓄電手段２の充電電圧に関わらず太陽電池１から最大の電流値にて電力を取り出すと共に、その電力の電圧を蓄電手段２の充電に適した電圧に応じて昇圧させて蓄電手段２に充電できることで、日照の量が少ない場所に設置された場合でも太陽電池１から最大限の電力を取り出して太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とすることができる。【選択図】        図１
2008121315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、太陽電池で発電した電力を蓄える蓄電手段と、発光体と、蓄電手段から供給される電力を制御して発光体を発光させる制御回路とを備え、太陽電池から蓄電手段への蓄電が最大電力点追随回路を介して行われることを特徴とする自発光式道路鋲。
【請求項２】
前記最大電力点追随回路は、出力電圧が太陽電池と蓄電手段とが接続された状態での太陽電池電圧より小さくなった場合に、最大電力点追随回路の介在を解除するようになされていることを特徴とする請求項１に記載の自発光式道路鋲。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池で発電した電力で発光体を発光させる道路鋲において、太陽光によるエネルギーを効率よく発光に用いることができる自発光式道路鋲に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光によるエネルギーを効率よく発光に用いることができる自発光式道路鋲としては、例えば鋲本体上部に設けられ上面が道路面とほぼ同一に設置される光透過パネルと、前記光透過パネルを介して光をほぼ水平方向へ放射可能な発光体と、前記光透過パネルの下方に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の起電力を蓄電する電気二重層コンデンサと、前記太陽電池の起電力を制御して前記電気二重層コンデンサに充電する充電制御手段と、前記電気二重層コンデンサを電源とし前記発光体を点滅するための駆動電流を出力する点滅制御回路と、前記駆動電流をパルス変調しパルス変調されたパルス電流を出力する発振回路と、前記パルス電流の一部を帰還電力に変換して前記電気二重層コンデンサへ帰還する電力帰還手段と、を備え、前記電力帰還手段は、前記パルス電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出出力を整流し増幅する整流増幅回路と、からなり、前記パルス電流により前記発光体が点滅駆動されるとともに、前記整流増幅回路の出力を前記電気二重層コンデンサへ帰還して蓄電可能に構成されてなる自発光道路鋲により、太陽電池の起電力を有効に蓄電して太陽光の利用効率を高めることができるようになされている構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０４１３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような従来の自発光式道路鋲では、単に整流増幅回路の出力を蓄電手段に還流させることで電力を効率的に用いようとするのみであり、還流させる電力は極僅かなものであることから、太陽光によるエネルギーが効率的に利用できる度合いは極めて小さく、山間部や都市部など太陽電池が日陰になる頻度が高い場所に用いた場合にはやはり蓄電手段に蓄電される電力が不足する恐れの高いものであった。
【０００５】
本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とできる自発光式道路鋲を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる自発光式道路鋲は、太陽電池と、太陽電池で発電した電力を蓄える蓄電手段と、発光体と、蓄電手段から供給される電力を制御して発光体を発光させる制御回路とを備え、太陽電池から蓄電手段への蓄電が最大電力点追随回路を介して行われることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係わる自発光式道路鋲によれば、最大電力点追随回路により蓄電手段の充電電圧に関わらず太陽電池から最大の電流値にて電力を取り出すと共に、その電力の電圧を蓄電手段の充電に適した電圧に応じて昇圧させて蓄電手段に充電できることで、日照の量が少ない場所に設置された場合でも太陽電池から最大限の電力を取り出して太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とすることができる。
【０００８】
また前記最大電力点追随回路は、出力電圧が太陽電池と蓄電手段とが接続された状態での太陽電池電圧より小さくなった場合に、最大電力点追随回路の介在を解除するようになされていれば、最大電力点追随回路を用いる必要がなくなる状態において最大電力点追随回路を解除して最大電力点追随回路による電力消費をなくして、更に太陽光によるエネルギーを高い効率による利用が可能とでき好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係わる最大電力点追随回路により蓄電手段の充電電圧に関わらず太陽電池から最大の電流にて電力を取り出し、その電力を昇圧回路により蓄電手段の充電に適した電圧に昇圧させて蓄電手段に充電できることで、日照の量が少ない場所に設置された場合でも太陽電池から最大限の電力を取り出して太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係わる自発光式道路鋲の、実施の一形態における回路ブロック図である。まず図１において、太陽電池１は太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電装置であり、結晶系、アモルファス系、化合物系のいずれでも使用できる。太陽電池１に太陽光等の光が照射されることで生起された電力は、電気二重層コンデンサである蓄電手段２に蓄電される。この電気二重層コンデンサ２は電気二重層の誘電現象を利用したものであり、５０ファラッド程度のものが実用化されている。本実施例ではこの実用化されている５０ファラッドの電気二重層コンデンサである蓄電手段２を使用している。
【００１２】
太陽電池１により生起された電力は、最大電力点追随回路３により最大の電流値にて電力を取り出すようになされている。最大電力点追随回路３は、記憶回路３１、制御回路３２及び昇圧回路３３を含むもので、取り出された電力は、最大電力点追随回路３により蓄電手段２への蓄電に適する電圧にまで昇圧されることで、太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とできるようになされている。
【００１３】
最大電力点追随回路３による蓄電手段２への蓄電方法としては、例えば以下に示す山登り法と呼ばれる方法にて行うことができる。具体的には、太陽電池１の開放電圧＝ａ（Ｖ）、太陽電池１と蓄電手段２とを接続した状態での太陽電池電圧＝ｂ（Ｖ）、太陽電池１の最適動作電圧＝ｃ（Ｖ）である場合、最大電力点追随回路３に電圧ａ、及びその電圧ａに対応する電圧ｃを記憶回路３１に記憶させておき、制御回路３２により上記電圧ａ〜ｃを逐一測定可能としておく。次に太陽電池１の開放電圧ａに対応する電圧ｃを記憶回路３１から制御回路３２に読み出し、制御回路３２により例えばＰＷＭ制御によるパルスによって電圧ｃの電力を出力すると共に、昇圧回路３３によって電圧ｄの電力を出力する。ここで電圧ｄについても制御回路３２により測定可能としておき、制御回路３２において検知した電圧ｄが電圧ｂより小さい場合には、更に昇圧回路３３にて電圧ｄを高めるようにし、この操作を電圧ｂ＝電圧ｄとなるまで繰り返す。電圧ｂ＝電圧ｄの状態で最大電力点追随回路３から電力を出力することで、太陽電池１の開放電圧ａが電圧ｂより低い状態であっても、蓄電手段２への充電に最適な電圧ｂによる充電を行うことができるようになされている。
【００１４】
また、太陽電池の最適動作電圧ｃが、蓄電手段２への蓄電に適する電圧ｂを上回った場合、最大電力点追随回路３により電圧を高める必要がなくなることから、最大電力点追随回路３を解除するのが好ましい。最大電力点追随回路３を解除することで、最大電力点追随回路３により消費される電力をなくして更に電力を効率的に用いることができる。更に、制御手段３２による電圧ｃの測定は継続させ、再び電圧ｃが電圧ｂを下回った際に最大電力点追随回路３を動作させるようにしておくのが好ましい。
【００１５】
蓄電手段２に蓄電された電力は、放電定電圧回路５によって所定電圧とされて、８ビットのマイコンである発光パターン制御回路８を介して発光体４に供給され、発光パターン回路８に記憶された発光モードにて発光体４が発光される。発光体４による発光は、昼夜判別回路７により夜間であることが検知された場合にのみ行われ、昼夜判別回路７が周囲の照度が一定以下と検知した場合に、放電定電圧回路５から発光パターン制御回路８に電力が供給されて発光体４が発光され、周囲の照度が一定以上となると昼であると検知して、発光パターン制御回路８への電力の供給が停止される。
【００１６】
図２は、本発明に係わる自発光式道路鋲の、実施の一形態を示す縦断面図である。自発光式道路鋲は、路面Ｇに埋設された本体１０中に、太陽電池１、蓄電手段２及び制御装置１１が収納され、制御装置１１内に最大電力点追随回路３、放電定電圧回路５、昼夜判別回路７及び発光パターン回路８が設けられている。本体１０の上面は透明な合成樹脂製のレンズ体２０により閉塞され、太陽電池１への光の入射が妨げられないようになされていると共に、レンズ体２０の下面に嵌入された発光ダイオードである発光体４から発せられた光がレンズ体２０により屈折されて路面Ｇと僅かに角度が付けられて外界に発せられるようになされている。
【実施例】
【００１７】
本発明に係わる自発光式道路鋲における蓄電手段への効率的な蓄電に係わる効果を以下の実施例に基づき説明する。
【００１８】
太陽電池に蓄電手段を接続し、日の出からの蓄電手段への充電状態を７５分間測定し、その結果を図３に示している。図３中、本発明に係わる自発光式道路鋲における蓄電手段の出力電圧はα、並びに最大電力点追随回路からの出力電圧はｄで示す。また最大電力点追随回路を用いていない場合の、蓄電手段の出力電圧はβ、太陽電池と蓄電手段とを接続した状態での太陽電池電圧はｂで示している。
【００１９】
電圧αと電圧βを比較すると、最大電力点追随回路の動作が不安定な１５分後辺りまでは電圧βが明らかに上回っているが、安定した２０分後辺りからは電圧αが高まってきており、３０分後からは電圧αが上回り、７５分後における電圧の差ΔＥは約０．１Ｖとなっていることから、市街地や山間部等の日照の少ない場所において、太陽光によるエネルギーを高い効率で利用可能とすることができることが明確に示されている。また本実施例においては、蓄電手段の出力電圧が最大電力点追随回路からの出力電圧を上回った６３分後時点で最大電力点追随回路を解除している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係わる自発光式道路鋲の、実施の一形態における回路ブロック図である。
【図２】本発明に係わる自発光式道路鋲の、実施の一形態を示す縦断面図である。
【図３】自発光式道路鋲における最大電力点追随回路を用いたものと用いていないものの蓄電状態を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１    太陽電池
２    蓄電手段
３    最大電力点追随回路
４    発光体
【図１】
2008121315.tif 000003
【図２】
2008121315.tif 000004
【図３】
2008121315.tif 000005