(57)【要約】 【課題】  案内表示機能を有する施工の容易な発光ブロック及び発光システムを提供することを目的とする。【解決手段】  ブロック内に装着され、人の歩行・運動によって生ずる圧力変化によって発電する圧電素子１０と、前記圧電素子の出力端子３０と、その間の電気配線と、別のブロックの圧電素子で発生した電気エネルギーを利用して所定波長の可視光を発光する発光素子２０と、別のブロックからの入力端子４０と、その間の電気配線と、を有することを特徴とするブロックユニット、を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック内に装着され、人の歩行、運動によって生ずる圧力変化によって発電する圧電部と、前記圧電部内の圧電素子１０の出力端子３０と、前期圧電素子１０と前期出力端子３０の間の電気配線と、
別のブロックの圧電素子で発生した電気エネルギーを利用して所定波長の可視光を発光する発光素子２０と、別のブロックからの入力端子４０と、前期発光素子２０と前期入力端子４０の間の電気配線と、
を有することを特徴とするブロックユニット。
【請求項２】
更にブロックユニット内ケーブル５０がブロック内に装着され、ケーブル端子６０、７０を有する請求項1記載の2以上のブロックユニットとブロックユニット間ケーブルを含み、
前記出力端子３０と隣接するユニットの入力端子４０´の接続と、前記ユニットのケーブル端子６０と前記隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続とをおこなうパラレルコネクトが、ブロックユニット間ケーブルを用いて、出力端子３０と隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続と、ケーブル端子６０と隣接ユニットの入力端子４０´との接続とをおこなうクロス接続へと互換するブロックユニットシステム。
【請求項３】
更にブロックユニット内ケーブル５０がブロック内に装着され、ケーブル端子６０、７０を有する請求項1記載の2以上のブロックユニットと、その間にコネクタ９０とを含み、
前記出力端子３０と隣接するユニットの入力端子４０´の接続と、前記ユニットのケーブル端子６０と前記隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続とをおこなうパラレルコネクトが、前記コネクタ９０の位置の移動によって、出力端子３０と隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続と、ケーブル端子６０と隣接ユニットの入力端子４０´との接続とをおこなうクロス接続へと互換するブロックユニットシステム。
【請求項４】
前記コネクタ９０が、2種の端子接続2対を含み、前記コネクタの位置の移動が、コネクタの回転であり、これによって前記パラレル接続とクロス接続が互換する請求項3記載のブロックユニットシステム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ブロック及び発光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通行人や走行車両によって生ずる路面圧力を機械的エネルギーとして、これを電気的エネルギーに変換する圧電機構を備える建材は多い。特許文献１は、エネルギーの有効利用の観点からの開発であり、固定板と可動板および圧電素子群からなる圧電部が建材に組み込まれ、さらに発光部を備える圧電子素子発光装置が開示されている。また、特許文献２は、圧電セラミック材料を電極ではさみ、建築用床材の形状に構成した発電機能を有する床板素材が開示されている。
【０００３】
しかし、これらは、得られた電気的エネルギーを別システムの発光装置に導いて使用するものであり、建材として繰り返し単位として施工、使用できるユニットとして組み込まれておらず、メンテナンスフリーの案内表示機能を有する発光ブロックや、発光システムを構成するものではなかった。
【特許文献１】特開昭６０−１０２７７６号公報
【特許文献２】特開平５−３９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、案内表示機能を有する施工の容易な発光ブロック及び発光システム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】
本発明の第１の観点によれば、ブロック内に装着され、人の歩行・運動によって生ずる圧力変化によって発電する圧電部と、前記圧電部内の圧電素子１０の出力端子３０と、その間の電気配線と、
別のブロックの圧電素子で発生した電気エネルギーを利用して所定波長の可視光を発光する発光素子２０と、別のブロックからの入力端子４０と、その間の電気配線と、
を有することを特徴とするブロックユニット、が提供される。
【０００６】
ここで、可視光発光素子は、可視光がブロックユニットの上面等であって、これを踏んで歩く人が見ることができるように、適所に配置することができ、例えば、ブロック上面に発光部分が一部隠れて保護され、誤って発光素子を履んでも破損しない位置に配設されていることが好ましい。発光部分を透明ガラス、アクリル樹脂で覆って破損を防ぐことも好ましい。なお、可視光発光素子としては、発光ダイオードが好適に用いられる。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、更にブロックユニット内ケーブル５０がブロック内に装着され、ケーブル端子６０、７０を有する請求項1記載の2以上のブロックユニットとブロックユニット間ケーブルを含み、
前記出力端子３０と隣接するユニットの入力端子４０´の接続と、前記ユニットのケーブル端子６０と前記隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続とをおこなうパラレルコネクトが、ブロックユニット間ケーブルを用いて、出力端子３０と隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続と、ケーブル端子６０と隣接ユニットの入力端子４０´との接続とをおこなうクロス接続へと互換するブロックユニットシステム、が提供される。
【０００８】
上記第１の観点および第２の観点に係るブロックユニット及び、ブロックユニットシステムにおいて、圧電部は、任意のものでよいが、人からの歩行による踏む外力に応じた振動又は、変位を効率よく取り出すためには、補強板を有するモノモルフ、バイモルフ型の圧電素子を有するものを好適に設けることができる。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、更にブロックユニット内ケーブル５０がブロック内に装着され、ケーブル端子６０、７０を有する請求項1記載の2以上のブロックユニットと、その間にコネクタ９０とを含み、
前記出力端子３０と隣接するユニットの入力端子４０´の接続と、前記ユニットのケーブル端子６０と前記隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続とをおこなうパラレルコネクトが、前記コネクタ９０の位置の移動によって、出力端子３０と隣接するユニットのケーブル端子７０´の接続と、ケーブル端子６０と隣接ユニットの入力端子４０´との接続とをおこなうクロス接続へと互換するブロックユニットシステム（請求項３）、前記コネクタ９０が、2種の端子接続2対を含み、前記コネクタの位置の移動が、コネクタの回転であり、これによって前記パラレル接続とクロス接続が互換する請求項3記載のブロックユニットシステム（請求項４）、を提供する。ここで、コネクタ９０の位置の移動とは、コネクタのスライド・回転・向きの変更等であって、コネクタの重心の移動を伴わない移動も含むものである。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光ブロック及び発光システムによれば、発光部がブロック内に組み込まれており、同一形状のブロックをコネクタで挟んで、或いはブロック間ケーブルで接続しながら、これを並べることで、簡単に歩道を施工でき、人が歩行している状態で、一歩先方のブロック又は二歩程度先方のブロックを発光させることができる。従って、夜間の歩行補助、災害による停電時の避難経路表示等に用いることができる。また、１種類の構造で製造可能なため、製造効率も向上し、コネクタの接続方法だけで発光部を決定できるため、難しい施工は特に必要とせず簡便な施工が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に本発明に係る発光ブロックの概略断面図を示す。図２は、その概略平面図である。図３は、その動作状態を示す概略断面図である。図４は、本発明に係る別の実施形態の発光ブロックを示す。図５は、その2個の発光ブロックとコネクタからなる本発明に係る発光ブロックユニットシステムを示す。図６は、コネクタの平面図と2種の端子接続を示す側面断面図を示す。発光ブロックの上面等には、可視光発光ダイオードが配設されている。
【００１２】
圧電素子１０としては、図２のように、矩形の圧電セラミックス板１０ａの表裏面に電極が形成された構造のものを示しているが、圧電素子はこれに限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形の圧電セラミックス板、このような圧電セラミックス板と金属板等の補強板とを貼り合わせた構造を有するもの（例えば、圧電スピーカに用いられている圧電音響素子や、ユニモルフ素子、バイモルフ素子）を用いることができる。なお、圧電セラミックス板は、いわゆる積層構造（積層コンデンサ型の電極構造）を有していてもよい。
【００１３】
発光ダイオード２０は、例えば、所定の電圧が印加されると所定波長の可視光線を発生するもので、例えば、３６０〜８３０ｎｍの波長域の可視光線を放射するものを用いることができる。可視光発光ダイオード２０は並列接続されてもよく（図７参照）、隣接ブロック等の圧電素子１０の入力端子４０と接続されている。なお、圧電素子１０の発電特性に応じて、整流回路（整流ブリッジ回路）や安定化回路（昇圧回路）を設けてもよい。
【００１４】
図１に例示する発光ブロック１００では、圧電素子１０は、例えばその一端が、ブロック側壁に固定され、他の一端が、可動支持される保持部材に可動に支持されている。保持部材は、ブロック上面を構成する踏板１１に保持部材の延長部11´を介して固着されている。踏板は、弾性体１２ａ及び１２ｂで両端辺及び、支持部を介して弾性体１２で上下可動に保持される。これらが、圧電部となる。
【００１５】
このような発光ブロック１００では、人が踏板１１を踏む歩行、運動（例えば、走る、足踏みする、ジャンプする等の状態で一般的に行われる動作をいう）すると、踏み板１１に加わる力（押圧力）が支持部の延長部１１´を介して支持部に伝達する。圧電素子１０はこの押圧力によって図３のように変形する。圧電素子１０の屈曲で発電した電気エネルギーが電気配線を通り、出力端子３０に導かれる（図１）。出力端子は、コネクタ９０のパラレル接続によって、隣接する右側の別の発光ユニットの入力端子４０´に更に導かれ、隣接する右側の別の発光ユニットの発光ダイオード（図示せず）に給電され、その発光ダイオードが可視光線を放射する。コネクタの替わりにブロック間ケーブルを用いて電気エネルギーを供給してもよい。発光ダイオード２０は、左側の別の圧電素子から給電されて発光する。
【００１６】
こうして、発光部がブロック内に組み込まれており、同一形状の発光ブロックをコネクタで挟んで、或いはブロック間ケーブルで接続しながら、簡単に歩道を施工でき、人が歩行している状態で、一歩先方の隣接ブロックを発光させることができる。
【００１７】
ここで、可視光ブロックの代わりに紫外線発光の発光ダイオオードをもちいれば、直接的に抗菌・防臭・防汚効果を得ることができるが、紫外線が照射されることによって抗菌・殺菌作用を示す光触媒を発光ブロック１００発光ダイオード周辺の部材に分散させておくことも好ましい。その場合には、紫外線による直接的な抗菌・防臭効果に加えて、光触媒の抗菌・殺菌作用によっても、雑菌の発生と繁殖および異臭の発生を抑制することもできる。
【００１８】
図２には、発光ブロックの概略平面図を示す。歩行等による踏む力は、支持部１０ｃに伝達し、圧電素子１０の補強板１０ｂを屈曲させ、これに貼着した圧電板を図３のように伸縮させる。このとき、弾性体１２、１２ａ、１２ｂは、押し下げられて、反発力が生ずる。圧電板は、厚み方向に分極されている。踏み板１１が押し下げられると、補強板は上に凸に屈曲し、バイモルフ形圧電素子の上側の圧電板は、伸張し、下側の圧電板は縮小する。この結果、起電力が発生する。上下の圧電板の分極方向をパラレルとしておくと、図１、３に具体化し、図７に示す配線様式の配線によって、隣接のブロックの発光ダイオードを発光させることができる。歩行等による踏む力が、なくなると、踏み板は、弾性体の反発力により復元した後は、圧電素子は、図１の状態となり、起電力は、生じない。
【００１９】
図４は、本発明に係る別の実施形態の発光ブロック２００を示す。踏み板１１をブロック筐体外に設けて、ブロック筐体の穿孔に支持部の延長部を通して、延長部で踏み板１１と支持部を結合する構造である。支持部の下部には、弾性体、例えばコイルバネ、イタバネ、イソプレン樹脂が好適に用いられる。他の構造は、概ね、発光ブロック１００と同様である。
【００２０】
図５は、発光ブロック２００の正面断面図と2種の端子接続を示すコネクタ断面図を示す。図５（ａ）には、発光ブロックユニット内ケーブル５０がブロック内に装着され、ケーブル端子６０、７０を有し、圧電素子１０の出力端子３０と隣接するユニットの入力端子４０´の接続と、ケーブル端子６０と隣接する発光ブロックユニットのケーブル端子７０´の接続とをおこなうパラレル接続がされている。ブロックユニット間ケーブル（図示せず）を用いて、コネクタに替えることも出来る。図５（ｂ）には、出力端子３０と隣接する発光ブロックユニットのケーブル端子７０´の接続と、ケーブル端子６０と隣接する発光ブロックユニットの入力端子４０´との接続とをおこなうクロス接続が示されている。コネクタを用いず、ユニット間ケーブル（図示せず）で、同様の接続をおこなうこともできる。
【００２１】
図６（ａ）は、コネクタ９０の平面断面図と2種の端子接続を示す側面断面図を示す。コネクタ９０は、前記パラレル接続と前記クロス接続に対応する金属性導電性端子、金属性導体配線、電気絶縁部からなる合成樹脂性本体部９１、本体部を回転移動可能に保持する回転軸部９２から構成される。図６（ｂ）は、パラレル接続となるコネクタの配線、図６（ｃ）は、クロス接続とするコネクタ内の配線を示し、垂直断面、水平断面にこれらの配線を表す。即ち、コネクタ９０は、2種の端子接続2対を含む。コネクタは、これを回転軸部９２を中心に９０度回転することによって、パラレル接続とクロス接続が互換するブロックユニットシステムを可能とする。更に、ブロックの出力端子形状に則して、例えば、コネクタの一面は、端子をすべてピン型のオスにして、他の一面は、すべてメス型とし、接続のために、ブロックとのクリアランスを取れるようにブロックに対して、回転軸方向に可動とすることが作業上好ましい。また、コネクタは、コネクタ内部にクロス接続等の配線を全く有していない、端子2対を束ねた簡略な構造のもの一組でも良い。図１２に、簡略な構造の平面型コネクタと四角型コネクタの断面図を示す。このときは、メス型側に対してオス型側の配線の端子接続を保ったまま、１８０度回転させる移動操作をすることで、パラレル接続とクロス接続を互換可能である。又、１対の端子を同心円タイプとするときは、コネクタ内に想定される線分の両端に、同心円端子を配したとすれば、コネクタを配線側の端子接続を保ったままで、コネクタの前記線分を１８０度回転させる移動操作の後、他方側の端子接続することで、パラレル接続とクロス接続を互換させることができる。更に、コネクタ部分がなく、端子のみでブロックを接続する場合は、請求項２の実施態様となる。端子をブロック間で接続するブロック間ケーブルが必要となるからである。このとき、ブロック間ケーブルの端子接続を入れ替えることで、配線間のみでパラレル接続とクロス接続が互換可能となる。
【００２２】
図８は、本発明に係る発光ブロック１００を、コネクタ９０を介して配列した模式図である。上段は、コネクタのパラレル接続を用いたもの、下段は、パラレル接続を用いたものである。建材等ブロックに埋め込められた圧電素子が歩行等する足で踏まれると、起電力を発生させ、パラレル接続では、ひとつ前方のブロックの発光ダイオードが可視光等を発光する。この時、ブロック内ケーブルは、特に機能することはない。コネクタを回転等して、あるいはブロック間ケーブルを用いて、クロス接続とすると、ひとつのブロックのブロック内ケーブルを通して、ふたつ前のブロックの発光ダイオード等が発光する。こうして、暗闇であしもとが不案内な場所でも、一定間隔で歩行等する前方のブロックが発光することとなり、障害物にぶつかることもなく、案内通路を確保することができる。また、この効果は、無電源で可能であるため、非常時の案内通路確保が特定のメンテナンスを要することなく可能となる。また、バイパスコネクタを接続することにより、発電部のブロック自体を発光させる事も可能となり１種類の構造の接続コネクタの接続方法もしくは別途バイパスコネクタを利用することで多種多様な発光パターンを得ることが可能となる。
【００２３】
図９には、他の発光ブロックの実施形態を表す。このような発光ブロック３００では、踏み板をブロック上部が兼ねる。ブロックは、可撓性のある合成樹脂製ブロックであるとき等に好適である。圧電素子１０は、一端を固定保持され、別の一端は、開放された矩形状である。圧電素子は、ブロック中の空隙を満たす弾性体で包み込まれる。足等で踏まれる外力は、可撓性のある合成樹脂製板を変位させ、弾性体を通して圧電素子を屈曲させる。また、合成樹脂に直接圧電素子を貼り付けるものであってもよいが、耐久性の面から、弾性のあるものを好適に用いることが出来る。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、圧電素子１０の配設位置は、外力が作用し、これが作用しなくなると復元できる位置等に広く設置することができる。また、ブロックを構成する建材部分の材質、特に可撓性、弾性等を考慮した配置が可能となる。ブロックを構成する建材は、コンクリート、モルタル、石膏、セラミックス等の無機質建材、合成樹脂、ゴム等の有機質建材、これらの複合材、粒子フィラーを含む複合建材が用いられる。コネクタは、合成樹脂機材に導線を組み込んだものが用いられる。さらに、圧電素子は、モノモルフ素子、バイモルフ素子等の屈曲変位型圧電素子、打撃形圧電素子も用いて、発電させることができる。
【００２５】
また、上記説明においては、１つのブロックに可視光線、紫外線発光ダイオード２０のいずれか一方を配設した実施形態について説明したが、両方を適所に配設してもよい。発光ダイオードは、ひとつに限らず、視認効果を高めるように複数を設置することも好ましい。図７の構成の配線で並列に接続した二つの発光ダイオードを点滅させることもできる。更にまた、１つのブロックに圧電素子を2個配して、図７の構成の配線を２箇所に埋め込み、それぞれパラレル接続とクロス接続を行うこともできる。このとき、ひとつ前のブロックと二つ前のブロックが同時に点灯（あるいは点灯・点滅）する。図１０（ｃ）に示すバイパスコネクタによる単独接続で、図１１の上図の通り、踏んでいるブロック自体を発光させることもできる。１つのコネクタに、バイパスコネクタによる単独接続、パラレル接続、クロス接続を互換可能に含めることにより、複数の発光パターンを実現できる。図１０（ｂ）に示す複合接続により、図１１の下図の通り、踏んでいるブロックのひとつ前と二つ前のブロックを同時に点灯させることもできる。図１０（ｂ）に示すコネクタは、１８０度の回転により、クロス接続のみへと変更できる態様のものである。しかし、９０度の回転により、図１０（ｃ）に示すバイパスコネクトよる単独接続で、踏んでいるブロック自体を発光するパターンへと互換することができる。
【００２６】
本発明に係るブロックを使用する際には、紫外線ダイオードを使用し、例えば、紫外線を照射することによって抗菌・殺菌作用を示すような光触媒が練り込まれたブロックを併用すると、さらに高い抗菌・防臭効果をも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る発光ブロック１００の概略断面図。
【図２】本発明に係る発光ブロック１００の概略平面図。
【図３】本発明に係る発光ブロック１００の動作状態を示す概略断面図。
【図４】本発明に係る別の実施形態の発光ブロック２００概略断面図。
【図５】発光ブロック２００と2種の端子接続を示すコネクタ断面図。
【図６】コネクタの平面図と2種の端子接続を示す側面断面図。
【図７】電気配線の例。
【図８】本発明に係る発光ブロック１００をコネクタ９０を介して配列した模式図。
【図９】本発明に係る更に別の発光ブロック３００。
【図１０】別のコネクタの平面図と別の2種の端子接続を示す側面断面図。
【図１１】本発明に係る発光ブロック１００を別のコネクタ９０を介して配列した模式図。
【図１２】本発明に係るコネクタの断面図
【符号の説明】
【００２８】
１００・２００・３００；発光ブロック
１０；圧電素子
１０ａ；圧電板
１０ｂ；補強版
１０ｃ；支持部
１１；踏み板
１１´；支持部の延長部
１２；弾性体
１２ａ；踏み板の弾性体
１２ｂ；踏み板の弾性体
２０；発光ダイオード
２１；発光ダイオード取付具
３０、３０´；出力端子
４０、４０´；入力端子
５０；ユニット内ケーブル
６０、６０´、７０、７０´；ユニット内ケーブル端子
９０、９１；コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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