(57)【要約】      （修正有）【課題】風力発電の特性に応じた制御を行うことにより、発電したエネルギーを有効に利用し、照明具の点灯時間を伸ばすことのできる風力発電型照明具の提供。【解決手段】風力発電機３と、鉛蓄電池４と、照明具５と、太陽電池６またはＥＥスイッチ７と、コントローラ８と、風力発電機とコントローラとの間に設けた第１スイッチ９と、照明具とコントローラとの間に直列に設けた第２スイッチ１０及び第３スイッチ１１とを備え、コントローラ８は、太陽電池６及びＥＥスイッチ７の変換電圧から昼夜を判別すると共に、第１スイッチ９に対して鉛蓄電池の充電量が上限値の場合にＯＮの指示を送信し、第２スイッチ１０に対して鉛蓄電池の充電量が下限値になった場合にＯＦＦの指示を送信し、第３スイッチ１１に対して昼の場合にＯＦＦの指示を送信し、ブレーキ機構２は、第１スイッチ９がＯＮの場合に作動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の回転を止めるブレーキ機構を有する風力発電機と、風力発電機で発電した電気を蓄える鉛蓄電池と、鉛蓄電池に蓄えられた電気により点灯する照明具と、太陽電池またはＥＥスイッチと、コントローラと、風力発電機とコントローラとの間に設けた第１スイッチと、照明具とコントローラとの間に直列に設けた第２スイッチ及び第３スイッチとを備え、太陽電池及びＥＥスイッチは、照度を電圧に変換するために使用されるものであり、コントローラは、その変換電圧から昼夜を判別すると共に、第１スイッチに対して鉛蓄電池の充電量が上限値の場合にＯＮで且つ上限値未満の場合にＯＦＦの指示を送信し、第２スイッチに対して鉛蓄電池の充電量が下限値になった場合にＯＦＦで且つ上限値と下限値の間において任意に設定した基準値以上の場合にＯＮの指示を送信し、第３スイッチに対して昼の場合にＯＦＦで且つ夜の場合にＯＮの指示を送信し、ブレーキ機構は、第１スイッチがＯＮの場合に作動し、照明具は、第２スイッチ及び第３スイッチがＯＮの場合に点灯することを特徴とする風力発電型照明具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機によって発電した電気を蓄電池に充電し、その電気で夜間に照明を行う風力発電型照明具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを利用した独立型の照明システムでは、太陽電池パネルや風力発電機で発電した電気を蓄電池に充電することにより、気象条件によらず照明具を安定して点灯できるようにしている。蓄電池としては、コスト等の面から一般に鉛蓄電池が使用される。鉛蓄電池は過充電・過放電に対して弱く、これらを防止して鉛蓄電池の寿命を伸ばすべく、鉛蓄電池の充電・放電をコントロールするコントローラを設けている。コントローラは、一般に充電量が一定の下限値（例えば５０％）以下となった場合には放電を停止し、蓄電池が満充電となるまで充電を行い、その後充電量が下限値になるまで放電するといった制御を行っている。さらに特許文献１に記載されたシステムでは、充電量が回復してもすぐには放電を行わず、リセットスイッチ、タイマー、照度検知回路の何れかからの放電禁止解除指令がコントローラに入力されるのを待って放電を再開することで、無駄な放電を防いで鉛蓄電池が効率良く充電されるようにしている。また、一般にコントローラには過充電防止回路を備えており、満充電となった後は太陽電池等が発電を行っても充電されないようにしている。
【特許文献１】特開平８−２７５３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上に述べたように、従来の自然エネルギー利用の照明システムでは、鉛蓄電池の充電量が下限値になると放電を停止して満充電になるまで充電している。風力発電機のみのシステムでは、太陽電池のように一気に充電される場合が少ないため、一旦充電量が下限値になると満充電に回復するまでに長い時間が掛かる。そのため、充電量が下限値と満充電の間では、使えるエネルギーがあるにも拘らず、照明具の点灯時間が非常に短くなる。本発明はこうした実情に鑑み、風力発電の特性に応じた制御を行うことにより、発電したエネルギーを有効に利用し、照明具の点灯時間を伸ばすことのできる風力発電型照明具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を達成するために請求項１記載の発明による風力発電型照明具は、風車の回転を止めるブレーキ機構を有する風力発電機と、風力発電機で発電した電気を蓄える鉛蓄電池と、鉛蓄電池に蓄えられた電気により点灯する照明具と、太陽電池またはＥＥスイッチと、コントローラと、風力発電機とコントローラとの間に設けた第１スイッチと、照明具とコントローラとの間に直列に設けた第２スイッチ及び第３スイッチとを備え、太陽電池及びＥＥスイッチは、照度を電圧に変換するために使用されるものであり、コントローラは、その変換電圧から昼夜を判別すると共に、第１スイッチに対して鉛蓄電池の充電量が上限値の場合にＯＮで且つ上限値未満の場合にＯＦＦの指示を送信し、第２スイッチに対して鉛蓄電池の充電量が下限値になった場合にＯＦＦで且つ上限値と下限値の間において任意に設定した基準値以上の場合にＯＮの指示を送信し、第３スイッチに対して昼の場合にＯＦＦで且つ夜の場合にＯＮの指示を送信し、ブレーキ機構は、第１スイッチがＯＮの場合に作動し、照明具は、第２スイッチ及び第３スイッチがＯＮの場合に点灯することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の風力発電型照明具は、鉛蓄電池の充電量が上限値になるとコントローラが第１スイッチにＯＮの指示を送信し、するとブレーキ機構が働いて風車の回転が止まり発電がストップするので、鉛蓄電池の過充電を確実に防止できる。また、鉛蓄電池の充電量が下限値になるとコントローラが第２スイッチにＯＦＦの指示を送信して照明具を点灯させないので過放電を防止できると共に、太陽電池またはＥＥスイッチと第３スイッチの作用により昼間は照明具を点灯させないので電気を無駄に消費することがない。さらに、鉛蓄電池の充電量が所定の基準値になったときに、コントローラが第２スイッチにＯＮの指示を送信して照明具を点灯可能とするので、鉛蓄電池が一旦下限値まで放電してから再び放電可能な状態になるまでに要する時間が短くなり、発電したエネルギーを有効に利用し、照明具の点灯時間を伸ばすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の風力発電型照明具の回路図であり、図２は本発明の風力発電型照明具の側面図である。本風力発電型照明具は、柱１２の上端部に風力発電機３を設置してあり、風力発電機３で発電した電気を地中に設置した鉛蓄電池４に充電し、その電気を用いて柱に取り付けた照明具５を夜間に点灯するものであり、コントローラ８が鉛蓄電池４の充電と放電を制御している。
【０００７】
風力発電機３は、複数のブレードを持ったプロペラ型風車１の回転が発電機に伝えられて発電を行うものであり、当該風力発電機３には風車１の回転を止めるブレーキ機構２を備えている。ブレーキ機構２の具体的な構造は問わないが、例えば風車ないし発電機の回転軸に固定して設けたブレーキ板を摩擦で停止させるような機械的なものでもよいし、特開２００３−２１０４６号公報に開示されているような電気的なものであってもよい。風力発電機３は、風車１の直径が９５０ｍｍ、定格出力が６２Ｗ（風速８ｍ／ｓ時）のものを使用している。照明具５は、１２ＷのＬＥＤ照明を使用している。
【０００８】
図１に示すように、風力発電機３とコントローラの制御部８ａとの間には第１スイッチ９が設けてあり、照明具５とコントローラの制御部８ａとの間には第２スイッチ１０と第３スイッチ１１を直列に設けてある。さらにコントローラの制御部８ａには、ＥＥスイッチ７と照度−電圧変換回路１３とからなる照度−電圧変換部１４が接続されている。ＥＥスイッチ７は外の照度（明るさ）を検出し、照度−電圧変換回路１３が照度を電圧に変換し、制御部８ａはその変換電圧値から昼か夜かを認識する。照度−電圧変換部１４としては、太陽電池６を用いることもできる。図１中の符号１８は、逆流防止ダイオードである。
【０００９】
コントローラの制御部８ａは、鉛蓄電池４の電圧値から充電量を認識し、充電量と照度−電圧変換部１４の変換電圧とを基に、第１スイッチ９、第２スイッチ１０、第３スイッチ１１に対してＯＮ・ＯＦＦの指示をそれぞれ送信して、鉛蓄電池４の充電と放電を制御している。各スイッチに対する制御部８ａの処理を具体的に述べると、第１スイッチ９に対しては、鉛蓄電池４の充電量が上限値（１００％）の場合にＯＮの指示１５ａを、上限値未満の場合にＯＦＦの指示１５ｂを送信し、第２スイッチ１０に対しては、充電量が下限値（５０％）になった場合にＯＦＦの指示１６ａを、基準値（６０％）以上になった場合にＯＮの指示１６ｂを送信し、第３スイッチ１１に対しては、昼の場合にＯＮの支持１７ａを、夜の場合にＯＦＦの指示１７ｂを送信する。そして、第１スイッチがＯＮのときにブレーキ機構２が作動して風車１の回転が停止するようになっており、これにより鉛蓄電池４の過充電が防がれる。また、第２スイッチ１０と第３スイッチ１１が両方ともＯＮの場合、すなわち鉛蓄電池４の充電量が基準値（６０％）以上となっており、且つ夜の場合に照明具５が点灯する。どちらか一方のスイッチがＯＦＦだと照明具５は点灯しない。これにより鉛蓄電池４の過放電を防止できるとともに、昼間の間に照明具５を無駄に点灯させることがない。
【００１０】
本照明システムの設計の考え方を図３に即して説明する。１２Ｗの照明具５を毎日６時間点灯させるものとし、コントローラ８の消費電力が５Ｗとすれば、システム全体では一日当り８０Ｗｈ消費する。風力発電機３は、ロスを見込んでこのシステム全体の１日の消費電力と同じかそれ以上の電力を１日当り平均して発電できるものを選定する。鉛蓄電池４の容量は１２００Ｗｈであり、使用できるのはその５０％に、低温時に取出せる割合である０．８４を掛算した５０４Ｗｈであるから、１００％に充電されれば無風状態が続いても６．３日間は照明具を点灯できる。充電量が下限値（５０％）以下になり照明具が点灯不能となってから、再び点灯可能な状態になるときの充電量である基準値（６０％）は、システム全体が１日に消費する電力を若干上回る電力が鉛蓄電池に使用可能に充電されることを目安に決定している。すなわち充電量６０％のときに使用可能な電力は１２００Ｗｈ×０．１＝１２０Ｗｈであり、その値はシステム全体の１日の消費電力８０Ｗｈを若干上回る。
【００１１】
このようにすることで、充電量が下限値を下回って照明具が点灯不能となってから再び点灯可能な状態に復帰するまでに要する時間を極力短くすることができ、しかも復帰すれば少なくとも一晩は照明具を点灯させることができるし、日中普通に風が吹けば次の晩も点灯する。風の強さは日によってまちまちであるが、強い風が吹いたときは明日以降のための貯金ができるし、風が吹かない日が何日も続けば点灯しないこともあるかもしれないが、そのような場合に点灯しなくなるのは充電量が１００％になるまで充電するときでも同じであり、充電量が６０〜１００％の間にあるときに点灯不能となることがないことからして、長期的に見れば風力エネルギーを最も効率良く取出して安定した夜間照明が行えるものと考えられる。
【００１２】
本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。回路の構成や、コントローラ、各スイッチ、発電機等の各構成要素の具体的な形式等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の風力発電型照明具の一実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の風力発電型照明具の一実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明の風力発電型照明具の設計の考え方を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  風車
２  ブレーキ機構
３  風力発電機
４  鉛蓄電池
５  照明具
６  太陽電池
７  ＥＥスイッチ
８  コントローラ
９  第１スイッチ
１０  第２スイッチ
１１  第３スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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