JP4569895B1 - 交通信号機と交通信号機の電源供給方法と交通信号機システムと交通信号機システムの電源供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設置場所や天候や時間帯等の周囲環境に影響されることなく、剰余発光から所望の電力を生じることが可能な省エネルギーかつ低消費電力な交通信号機と交通信号機の電源供給方法と交通信号機システムと交通信号機システムの電源供給方法とを提供することを目的とする。
【解決手段】交通信号機の遮光板の信号光源側の面に、信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備え、太陽電池で生じた電力を、交通信号機の電源として利用する交通信号機とする。また、遮光板が、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられる交通信号機とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、交通信号機と交通信号機の電源供給方法と交通信号機システムと交通信号機システムの電源供給方法とに関する。

従来、種々の太陽電池パネルや太陽電池モジュールを備える交通信号機が提案されている。このような交通信号機は、太陽光を充分に受光可能な位置に太陽電池パネル等を配置し、できるだけ多くの太陽光を受光可能なように配置角度が調整される。例えば、下記特許文献１には以下に説明する信号機システム１０が記載されている。

図１０は、従来の信号機システムを説明する図である。図１０に示すように、信号機システム１０は、車両灯器１１と、歩行者灯器１２と、車両灯器１１及び歩行者灯器１２を予め定められたタイミングで点灯制御する交通信号制御装置１３とを備える。

また、信号機システム１０は、車両灯器１１と歩行者灯器１２と交通信号制御装置１３とに電力を供給する電源を具備する。そして、車両灯器１１と歩行者灯器１２と交通信号制御装置１３とは、信号機用支柱１９に取り付けられている。

車両灯器１１は、本体１４と、本体１４内に収容された赤、黄、青のＬＥＤモジュールと、本体１４の各色のＬＥＤモジュールの上方位置にそれぞれ取り付けられた庇１５（遮光板または鍔とも称する）とを備えている。

歩行者灯器１２も、車両灯器１１と同様に本体１６と、本体１６内に収容された赤、青のＬＥＤモジュールと、本体１６の各ＬＥＤモジュールの上方位置にそれぞれ取り付けられた庇１７とを備えている。

車両灯器１１の本体１４と庇１５及び歩行者灯器１２の本体１６と庇１７と交通信号制御装置１３の筐体とは、いずれも樹脂（ポリカーボネイト等）、鉄、アルミニウム等で形成される。特に、車両灯器１１の本体１４の横側面や庇１５の外表面は、湾曲して形成されており、また、歩行者灯器１２の庇の外表面は角部を有して形成されている。

また、電源は、太陽電池モジュール１８と商用電源（１００Ｖ交流電源等）とを有しており、太陽電池モジュール１８で発生した電力は主電源或いは補助電源として利用される。

例えば、商用電源を主電源、太陽電池モジュール１８を補助電源として利用する場合、交通信号制御装置１３は、車両灯器１１と歩行者灯器１２とに供給する電力を通常時においては主電源たる商用電源とできる。

また、車両灯器１１と歩行者灯器１２とを点灯させるのに必要な電力が太陽電池モジュール１８から十分に供給可能な場合には、交通信号制御装置１３は、車両灯器１１と歩行者灯器１２とに供給する電力を商用電源から太陽電池モジュール１８に切り替え制御する。

なお、交通信号制御装置１３内には、太陽電池モジュール１８で発生した電力を蓄電する充放電電池が内蔵されており、各太陽電池モジュール１８とバッテリとが電気的に接続されている。

太陽電池モジュール１８は柔軟性を有するフィルム状に形成されており、車両灯器１１の本体１４の上面と、その側面と、庇１５と、歩行者灯器１２の本体１６の上面と、その側面と、庇１７と、交通信号制御装置１３の筐体の上面とその側面とに両面テープ又は接着剤等によって一体的に装着される。

フィルム状の太陽電池モジュール１８としては、例えば、色素増感型太陽電池、有機薄膜太陽電池（色素増感型を除いたもの）、アモルファスシリコン系太陽電池のように、フィルムシート状とすることが可能な太陽電池を用いることができる。

太陽電池はポリイミドフィルム等を基板材料として太陽電池を形成しているため、薄い、軽い、曲げられる、割れないという長所を有する。また、プラスチックフィルム基板上に形成したａ−Ｓｉ太陽電池を保護フィルムによりカバーした構造で、この状態での厚みは約０．４ｍｍ程度と薄い。また、フィルムは耐熱性プラスチックフィルムを使用しており、アモルトンフィルムの外側面を透明シートで覆うことで、防水処置を施すことが好ましい。

上述の構成とすることにより太陽電池モジュールを装着するための新たな設置スペースや部品を不要とすることができ、太陽電池モジュールの設置作業の容易化を図ることができる。また、太陽電池モジュールの設置コストを低減することができる。

さらに、太陽電池モジュール１８がフィルム状に形成されているため、太陽電池モジュール１８は、車両灯器１１や歩行者灯器１２が大型化したり、外観を変更することなく、車両灯器１１と歩行者灯器１２とに装着することができる。

また、フィルム状の太陽電池モジュール１８は、車両灯器１１の本体１４の横側面や庇１５の外表面のような湾曲した表面、或いは、歩行者灯器１２の庇１７の外表面のような角部を有した表面にも一体的に装着される。このため、太陽電池モジュール１８は、交通信号機や交通信号制御装置の形状によらず、太陽光を集光しやすいより多くの位置に装着することができる。

特開２００６−３３８３６９号公報

従来、交通信号機には太陽電池モジュールが太陽光を受光可能な位置に配置されており、都市部における高速道路下等日照が期待できない場所や、積雪時や雨天時や夜間等の日照が期待できない天候・時間帯には、発電することができなかった。一方で、太陽電池の発電効率（光電変換効率）は年々飛躍的に向上しつつあることから、比較的少ない光量でも効率的な発電を可能とするような剰余光の有効活用が期待される。

本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、設置場所や天候や時間帯等の周囲環境に影響されることなく、剰余発光から所望の電力を生じることが可能な省エネルギーかつ低消費電力な交通信号機と交通信号機の電源供給方法と交通信号機システムと交通信号機システムの電源供給方法とを提供することを目的とする。

本発明の交通信号機は、交通信号機の遮光板の信号光源側の面に、信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備え、太陽電池で生じた電力を、交通信号機の電源として利用する交通信号機とする。

また、本発明の交通信号機は、好ましくは遮光板が、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機は、さらに好ましくは交通信号機の信号光源が、複数の発光ダイオードであることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機は、さらに好ましくは互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに、信号光源を保護する保護カバーを備え、保護カバーの辺縁部は、信号光源から太陽電池への光照射量が増大するように、保護カバーの中心部に比較して、信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備えることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機の電源供給方法は、遮光板の信号光源側の面に、信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備える交通信号機の電源供給方法において、太陽電池で生じた電力を、交通信号機の電源とすることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機の電源供給方法は、好ましくは遮光板が、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機の電源供給方法は、さらに好ましくは交通信号機の信号光源が、複数の発光ダイオードであることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機の電源供給方法は、さらに好ましくは交通信号機が、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに、信号光源を保護する保護カバーを備え、保護カバーの辺縁部は、信号光源から太陽電池への光照射量が増大するように、保護カバーの中心部に比較して、信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備えることを特徴とする。

また、本発明の交通信号機システムは、上述のいずれかに記載の交通信号機を備える交通信号機システムにおいて、太陽電池で生じた電力を蓄電する充放電電池を備え、充放電電池から交通信号機に電力を供給することを特徴とする。

また、本発明の交通信号機システムの電源供給方法は、上述のいずれかに記載の交通信号機を備える交通信号機システムの電源供給方法において、太陽電池で生じた電力を蓄電する充放電電池を備え、充放電電池から交通信号機に電力を供給することを特徴とする。

また、本発明の交通信号機は、交通信号機の遮光板の信号光源側の面に、信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備え、太陽電池で生じた電力を、交通信号機の電源として利用し、遮光板は、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられており、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに、信号光源を保護する保護カバーを備えるとともに、保護カバーは、その辺縁部に、信号光源から太陽電池への光照射量が増大するように、保護カバーの中心部に比較して、信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備え、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられたフレキシブル太陽電池は、並列接続とされてもよい。

また、本発明の交通信号機の電源供給方法は、遮光板の信号光源側の面に、信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備える交通信号機の電源供給方法において、太陽電池で生じた電力を、交通信号機の電源とする工程を有し、遮光板は、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられ、交通信号機は、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに、信号光源を保護する保護カバーを備えるとともに、保護カバーは、その辺縁部に、信号光源から太陽電池への光照射量が増大するように、保護カバーの中心部に比較して、信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備え、互いに異なる表示色を発光する信号光源ごとに各々設けられたフレキシブル太陽電池は、並列接続とされてもよい。

また、本発明の交通信号機の電源供給方法は、好ましくは赤色の信号光源に対応するフレキシブル太陽電池が電力を供給する工程と、青色の信号光源に対応するフレキシブル太陽電池が電力を供給する工程と、黄色の信号光源に対応するフレキシブル太陽電池が電力を供給する工程とを順に有してもよい。

設置場所や天候や時間帯等の周囲環境に影響されることなく、剰余発光から所望の電力を生じることが可能な省エネルギーかつ低消費電力な交通信号機と交通信号機の電源供給方法と交通信号機システムと交通信号機システムの電源供給方法とを提供することを目的とする。

第一の実施形態にかかる車両用信号機の外観概要を模式的に説明する正面図である。 第一の実施形態にかかる車両用信号機を下面側から模式的に説明する底面図である。 第一の実施形態にかかる車両用信号機のＡ−Ａ断面を模式的に説明する断面図である。 車両用信号機の使用状態を例示する図である。 第二の実施形態にかかる車両用信号機を下面側から模式的に説明する底面図である。 第二の実施形態にかかる車両用信号機のＢ−Ｂ断面を模式的に説明する断面図である。 車両用信号機を備える交通信号機システムの概要を説明するブロック概念図である。 電力供給調整装置の構成概念を説明するブロック図である。 交通信号機システムの動作と処理との概要を順次説明するフロー図である。 従来の信号機システムを説明する図である。

本実施形態で説明する車両用信号機は、発光部分の視認性を確保するために、風雨や積雪や汚れから発光部分を守るとともに逆光等の光を遮る遮光板を備える。遮光板は、フードまたは鍔または庇とも呼ばれる。また、車両用信号機は、遮光板の内面側、すなわち点灯による光が照射される面に太陽電池を備える。

車両用信号機の太陽電池は、でＬＥＤや各種電球からなる信号の発光に起因する光エネルギーを光電変換する。実施形態で説明する車両用信号機は、太陽電池で光電変換した光エネルギーを信号の発光電源として循環、還元する。

このため、車両用信号機は、設置場所や天候や昼夜を問わず、自身の信号の点灯に起因する一定の起電力を太陽電池から与えられ、これを電源の一部とすることができる。従って、省エネルギーかつ高効率な車両用信号機とすることができる。

また、車両用信号機は、太陽電池に照射される自身の信号の点灯光量を増大させるために、発光部分の保護カバー辺縁部に、光を外側に屈折させる照射角拡大部を備える。一般に、信号灯は、一定の視認性を確保するために約３０°程度の照射角を有する。しかし、実施形態で例示する車両用信号機の照射角拡大部に入射した点灯光は、遮光板の内側に設けられた太陽電池方向へと、大きく上方へと屈折する。

照射角拡大部は、保護カバーの辺縁部に設けられるので、車両用信号機の前方に位置する車両の運転者等視認者への影響はなく、従来活用されていない不要な光エネルギーを太陽電池に集光する。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態にかかる車両用信号機１０１１の外観概要を模式的に説明する正面図である。図１に示すように車両用信号機１０１１は、赤色に点灯する車両用信号光源１０１１ａと黄色に点灯する車両用信号光源１０１１ｂと青色に点灯する車両用信号光源１０１１ｃとを有する。

また、車両用信号機１０１１は、遮光板１３０を各色光源ごとに備える。すなわち、車両用信号機１０１１は、車両用信号光源１０１１ａの略上半円周状に遮光板１３０ａを備え、車両用信号光源１０１１ｂの略上半円周状に遮光板１３０ｂを備え、車両用信号光源１０１１ｃの略上半円周状に遮光板１３０ｃを備える。なお、遮光板１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを以下適宜遮光板１３０と総称するものとする。

また、車両用信号機１０１１は、遮光板１３０の下面に太陽電池１０２１を備える。すなわち、車両用信号機１０１１は、遮光板１３０ａの下面に太陽電池１０２１ａを備え、遮光板１３０ｂの下面に太陽電池１０２１ｂを備え、遮光板１３０ｃの下面に太陽電池１０２１ｂを備える。太陽電池１０２１は、自在に折り曲げ可能なフレキシブルに形成されており、接着剤や両面テープ等により遮光板１３０の下面に取り付けられる。なお、太陽電池１０２１ａ，１０２１ｂ，１０２１ｃを以下適宜太陽電池１０２１と総称する。

また、車両用信号機１０１１は、点灯部分を保護する保護カバー１４０を備える。すなわち、車両用信号機１０１１は、車両用信号光源１０１１ａの発光部分を保護する保護カバー１４０ａを備え、車両用信号光源１０１１ｂの発光部分を保護する保護カバー１４０ｂを備え、車両用信号光源１０１１ｃの発光部分を保護する保護カバー１４０ｃを備える。なお、保護カバー１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃを以下適宜保護カバー１４０と総称する。

また、車両用信号機１０１１が備える保護カバー１４０は、各々円形状であって、保護カバー１４０の辺縁部には、点灯光の進路を太陽電池１０２１の方向へと変化させる照射角拡大部１４０ａ１，１４０ｂ１，１４０ｃ１を備える。典型的には、照射角拡大部１４０ａ１，１４０ｂ１，１４０ｃ１は、保護カバー１４０の中心部１４０ａ２，１４０ｂ２，１４０ｃ２に比較して屈折率が異なる部材で構成される。

照射角拡大部１４０ａ１，１４０ｂ１，１４０ｃ１は、硝子やプラスチック等から形成されるレンズであってもよく、プリズムやハーフミラーにより構成してもよい。

また、図２は、車両用信号機１０１１を下面側から模式的に説明する底面図である。図２において、遮光板１３０の下面側には太陽電池１０２１ａが配置されている。また、図２では図１と対応する部位には同一の符号を付して、説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。

また、図３は、図１に示す車両用信号機１０１１のＡ−Ａ断面を模式的に説明する断面図である。図３において、照射角拡大部１４０ｂ１に到達した点灯光は、円形状の保護カバー１４０ｂ２の中心から外側に向かう方向へと進行方向を曲げられる。その結果、太陽電池１０２１ｂで受光する光量が増大する。

一方で、中心部１４０ｂ２に到達した点灯光は、車両用信号機１０１１の前方方向（図３における左方向）へとそのまま進行する。このため、車両用信号機１０１１は、信号標識としての視認性を低下させることなく、視認性に影響しない辺縁部の光を太陽電池１０２１で光電変換し、これを電源として再活用することができる。

また、太陽電池１０２１は、車両用信号機１０１１が日照の悪い場所や暗い場所に配置された場合や、夜間、積雪時等の環境条件に拘わらず、赤青黄いずれかの信号点灯により、常に一定以上の受光量を確保できるので、一定以上の発電を継続することが可能である。このため、車両用信号機１０１１は、安定して高効率かつ省電力な電力活用を実現できる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、光源としてＬＥＤを利用した車両用信号機１０１１（２）について説明する。なお、第二の実施形態では、第一の実施形態で説明した車両用信号機１０１１と対応する部位には対応する符号を伏すものとする。

図５は、第二の実施形態にかかる車両用信号機１０１１（２）を下面側から模式的に説明する底面図である。図５に示すように車両用信号機１０１１（２）は、赤色に点灯する車両用信号光源１０１１ａ（２）と黄色に点灯する車両用信号光源１０１１ｂ（２）と青色に点灯する車両用信号光源１０１１ｃ（２）とを有する。

また、車両用信号機１０１１（２）は、遮光板１３０（２）を各色光源ごとに備える。すなわち、車両用信号機１０１１（２）は、車両用信号光源１０１１ａ（２）の略上半円周状に遮光板１３０ａ（２）を備え、車両用信号光源１０１１ｂ（２）の略上半円周状に遮光板１３０ｂ（２）を備え、車両用信号光源１０１１ｃ（２）の略上半円周状に遮光板１３０ｃ（２）を備える。

また、車両用信号機１０１１（２）は、遮光板１３０（２）の下面に太陽電池１０２１（２）を備える。すなわち、車両用信号機１０１１（２）は、遮光板１３０ａ（２）の下面に太陽電池１０２１ａ（２）を備え、遮光板１３０ｂ（２）の下面に太陽電池１０２１ｂ（２）を備え、遮光板１３０ｃ（２）の下面に太陽電池１０２１ｂ（２）を備える。太陽電池１０２１（２）は、自在に折り曲げ可能なフレキシブルに形成されており、接着剤や両面テープ等により遮光板１３０（２）の下面に取り付けられる。

また、車両用信号機１０１１（２）は、点灯部分を保護する保護カバー１４０（２）を備える。すなわち、車両用信号機１０１１（２）は、車両用信号光源１０１１ａ（２）の発光部分を保護する保護カバー１４０ａ（２）を備え、車両用信号光源１０１１ｂ（２）の発光部分を保護する保護カバー１４０ｂ（２）を備え、車両用信号光源１０１１ｃ（２）の発光部分を保護する保護カバー１４０ｃ（２）を備える。

また、車両用信号機１０１１が備える保護カバー１４０（２）は、各々円形状であって、保護カバー１４０（２）の辺縁部には、点灯光の進路を太陽電池１０２１（２）の方向へと変化させる照射角拡大部１４０ａ１（２），１４０ｂ１（２），１４０ｃ１（２）を備える。典型的には、照射角拡大部１４０ａ１（２），１４０ｂ１（２），１４０ｃ１（２）は、保護カバー１４０（２）の中心部１４０ａ２（２），１４０ｂ２（２），１４０ｃ２（２）に比較して屈折率が異なる部材で構成される。

照射角拡大部１４０ａ１（２），１４０ｂ１（２），１４０ｃ１（２）は、硝子やプラスチック等から形成されるレンズであってもよく、プリズムやハーフミラーにより構成してもよい。

また、図６は、図５に示す車両用信号機１０１１（２）のＢ−Ｂ断面を模式的に説明する断面図である。図６において、照射角拡大部１４０ｂ１（２）に到達した点灯光は、円形状の保護カバー１４０ｂ２（２）の中心から外側に向かう方向へと進行方向を曲げられる。その結果、太陽電池１０２１ｂ（２）で受光する光量が増大する。

一方で、中心部１４０ｂ２（２）に到達した点灯光は、車両用信号機１０１１（２）の前方方向（図６における左方向）へとそのまま進行する。このため、車両用信号機１０１１（２）は、信号標識としての視認性を低下させることなく、視認性に影響しない辺縁部の光を太陽電池１０２１（２）で光電変換し、これを電源として再活用することができる。

また、太陽電池１０２１（２）は、車両用信号機１０１１（２）が日照の悪い場所や暗い場所に配置された場合や、夜間、積雪時等の環境条件に拘わらず、赤青黄いずれかの信号点灯により、常に一定以上の受光量を確保できるので、一定以上の発電を継続することが可能である。このため、車両用信号機１０１１（２）は、安定して高効率かつ省電力な電力活用を実現できる。なお、図６において、６１０はＬＥＤである。

（交通信号機システム）
図７は、上述した車両用信号機１０１１を備える交通信号機システム１０００の概要を説明するブロック概念図である。図７に示すように、交通信号機システム１０００は、信号機１０１０と、電源１０２０と、電力供給調整装置１０３０と、点灯制御装置１０６０とを備える。

信号機１０１０は、車両用信号機１０１１と、歩行者用信号機１０１２とを備える。車両用信号機１０１１は、赤色に点灯する車両用信号光源１０１１ａと黄色に点灯する車両用信号光源１０１１ｂと青色に点灯する車両用信号光源１０１１ｃと（以下車両用信号機１０１１と総称する）を備える。

また、歩行者用信号機１０１２は、赤色に点灯する信号光源１０１２ａと青色に点灯する信号光源１０１２ｂと（以下歩行者用信号機１０１２と総称する）を備える。

本実施の形態では、車両用信号機１０１１、歩行者用信号機１０１２は、各々発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いて構成することができる。

例えば、車両用信号光源１０１１ａでは、赤色に発光する多数のＬＥＤが円状に配置される。このように、車両用信号機１０１１、歩行者用信号機１０１２は、何れも多数のＬＥＤを配置することによって、発光させるべき点灯領域が構成される。各色の光源が備えるＬＥＤの個数は任意であるが、車両用信号機１０１１と歩行者用信号機１０１２とが、各々３００カンデラ程度の光度となるように、例えば１９０個程度のＬＥＤを備えてもよい。

車両用信号機１０１１と歩行者用信号機１０１２とを各々ＬＥＤを用いて構成した場合には、点灯制御装置１０６０が、信号機１０１０をパルス駆動により点灯制御する。点灯制御装置１０６０は、パルス駆動のデューティ比を適宜制御することで、信号機１０１０の光量を調整することが可能である。

また、電源１０２０は、太陽電池（補助電源）１０２１と、商用電源（主電源）１０２２とから構成される。太陽電池１０２１は、信号光源（典型的にはＬＥＤ光）の一部を集光して電力に変換する多数の太陽電池セル（モジュールとも称する）を敷き詰めて配置することによって構成される。

この太陽電池１０２１は、信号光源を受光可能な位置であって、信号機１０１０の遮光板の内面側すなわち信号光源側に密着して取付けることが好ましい。また、商用電源１０２２はＡＣ１００Ｖを安定して出力する。

車両用信号機１０１１の遮光板は、雨天・積雪時等でも車両の運転手等から車両用信号機１０１１が見易いように、車両用信号機１０１１全体の庇や鍔として設けてもよい。また、車両用信号機１０１１の遮光板は、赤色に点灯する車両用信号光源１０１１ａと、黄色に点灯する車両用信号光源１０１１ｂと、青色に点灯する車両用信号光源１０１１ｃとの各々に対して、個別に庇や鍔として設けてもよい。

同様に、歩行者用信号機１０１２の遮光板は、雨天・積雪時等でも歩行者等に歩行者用信号機１０１２が見易いように、歩行者用信号機１０１２全体の庇や鍔として設けてもよい。また、歩行者用信号機１０１２の遮光板は、赤色に点灯する信号光源１０１２ａと、青色に点灯する信号光源１０１２ｂとの各々に対して、個別に庇や鍔として設けてもよい。

また、車両用信号機１０１１は、上述したように風雨等から車両用信号光源１０１１ａと車両用信号光源１０１１ｂと車両用信号光源１０１１ｃとを保護する為の透明な保護カバーを各々備える。また、各保護カバーは、太陽電池１０２１の受光量が増加するように、保護カバーの辺縁部に、車両用信号光源１０１１ａと車両用信号光源１０１１ｂと車両用信号光源１０１１ｃとの各々の照射角を、外側へ拡大させるようなレンズ機能を有する照射角拡大部を備えるものとする。

さらに好ましくは、車両用信号光源１０１１ａと車両用信号光源１０１１ｂと車両用信号光源１０１１ｃとを保護する各保護カバーの照射角拡大部は、車両用信号機１０１１の発光を、遮光板に設けられた太陽電池１０２１に向けて導くように屈折させる機能を有する。

同様に、歩行者用信号機１０１２は、上述したように風雨等から信号光源１０１２ａ，１０１２ｂを保護する為の透明な保護カバーを各々備える。また、各保護カバーは、太陽電池１０２１の受光量が増加するように、その辺縁部に、信号光源１０１２ａ，１０１２ｂの照射角を、各々外側へ拡大させるようなレンズ機能を有する照射角拡大部を備えるものとする。

さらに好ましくは、信号光源１０１２ａ，１０１２ｂを保護する各保護カバーの照射角拡大部は、信号光源１０１２ａ，１０１２ｂの発光を、各々遮光板に設けられた太陽電池１０２１に向けて導くように屈折させる。

なお、上述した保護カバーは、プラスチック等の各種樹脂や硝子等を材料として形成することができるが、光源色に対する透光性が良好であり耐候性、耐久性を有するその他任意の材料で形成してもよい。また、照射角拡大部は、典型的にはいわゆるレンズとすることができるが、光の進行方向を所望の方向に変更するプリズムやハーフミラー等公知の各種素子を用いてもよい。

次に、電力供給調整装置１０３０について以下詳細に説明する。図８は、電力供給調整装置１０３０の構成概念を説明するブロック図である。

図８に示すように電力供給調整装置１０３０は、制御部（ＣＰＵ）１０３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３２と、加算調整部１０３３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０３４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０３５と、監視記憶部１０４０と、充放電電池１０５０とを備える。

太陽電池１０２１で生起した電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３２に入力される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３２の出力は、監視記憶部１０４０に接続される。監視記憶部１０４０は、加算調整部１０３３を介してＤＣ／ＡＣコンバータ１０３４に接続される。

また、商用電源１０２２がＡＣ／ＤＣコンバータ１０３５に接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０３５の出力が、加算調整部１０３３を介してＤＣ／ＡＣコンバータ１０３４に接続される。

また、制御部１０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３２と、加算調整部１０３３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０３４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０３５と、監視記憶部１０４０とに接続されて、電力供給調整装置１０３０全体として所望の動作処理が実行されるように、各々を調整制御する。

すなわち、制御部１０３１は、監視記憶部１０４０から得られる太陽電池１０２１の電力監視情報を取得して、加算調整部１０３３に対して信号機１０１０へ出力される電力が所定の値となるように指示し調整させる。加算調整部１０３３は、直流の電流電圧において、太陽電池１０２１の電力に商用電力１０２２の電力を加算し、所望の値となるように調整することができる。

充放電電池１０５０は、加算調整部１０３３とＤＣ／ＡＣコンバータ１０３４との間に接続される。充放電電池１０５０は、通常時には電源１０２０からの電力によって蓄電されると共に、停電等の障害発生時には点灯制御装置１０６０へ供給される電力を安定化させる。すなわち充放電電池１０５０は、信号機１０１０へ供給される電力を安定化させる。

また、充放電電池１０５０は、例えば鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池などのアルカリ蓄電池、無停電電源（ＵＰＳ）などとしてもよい。充放電電池１０５０は、停電時にも数時間程度から数十時間程度の点灯補償を可能とする程度の蓄電容量であることが好ましい。なお、信号機１０１０は、車両用信号機１０１１と歩行者用信号機１０１２とを共に備えるものに限られず、いずれか任意の一方のみを備えてもよい。なお、図４は、車両用信号機１０１１の使用状態を例示する図である。

次に、図９を用いて交通信号機システム１０００の動作と処理とについて、各ステップごとに説明する。図９は、交通信号機システム１０００の動作と処理との概要を順次説明するフロー図である。

（ステップＳ１１００）
制御部１０３１は、信号機１０１０の点灯に必要な電力が供給されるように、商用電源１０２２からの電力供給を開始させる。また、制御部１０３１は、太陽電池１０２１からの電力を常に信号機１０１０に供給するように、加算調整部１０３３を制御する

（ステップＳ１１０１）
監視記憶部１０４０は、太陽電池１０２１からの電力を監視する。制御部１０３１は、太陽電池１０２１からの電力が、信号機１０１０の正常な点灯動作に対応する電力を示す規定値以下であるか否かを判定する。

太陽電池１０２１からの電力が、信号機１０１０の正常な点灯動作に対応する電力を示す規定値以下である場合には、ステップＳ１１０５へと進む。また、太陽電池１０２１からの電力が、信号機１０１０の正常な点灯動作に対応する電力を示す規定値以下でない場合には、ステップＳ１１０２へと進む。

すなわち、太陽電池１０２１は、信号機１０１０の電源となるだけではなく、信号機１０１０が正常に発光動作しているか否かのセンサとしての機能も併せ持つこととなる。太陽電池１０２１からの電力が規定値以下であれば、信号機１０１０の点灯動作に異常があると判断されることとなる。また、太陽電池１０２１からの電力が規定値以下でなければ、信号機１０１０の点灯動作に異常がないと判断されることとなる。

（ステップＳ１１０２）
制御部１０３１は、監視記憶部１０４０からの電力監視情報を基に、信号機１０１０の各信号光源１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃ，１０１２ａ，１０１２ｂを点灯させるのに必要な電力から、太陽電池１０２１による電力分を減算し、不足分の電力を演算処理する。

（ステップＳ１１０３）
制御部１０３１は、ステップＳ１１０２で算出した不足分の電力を商用電源１０２２で補うように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０３５と加算調整部１０３３とを制御し、または指示をし、信号機１０１０の正常な点灯動作に必要な電力を点灯制御装置１０６０に出力する。

（ステップＳ１１０４）
点灯制御装置１０６０から電力供給を受けた信号機１０１０の車両用信号光源１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃのいずれかのＬＥＤに所定の電力が供給されて、対応する赤・青・黄のいずれかの一色が点灯する。また、点灯制御装置１０６０から電力供給を受けた信号機１０１０の歩行者用信号光源１０１２ａ，１０１２ｂのいずれかのＬＥＤに所定の電力が供給されて、対応する赤色または青色が点灯する。

（ステップＳ１１０５）
監視記憶部１０４０は、交通信号機システム１０００の状態情報を記憶する。このため、監視記憶部１０４０は、例えば書き換え可能なフラッシュメモリ等の記憶部を備え、太陽電池１０２１からの出力が規定値以下となった日付と時間と出力値等の状態情報を記憶してもよい。監視記憶部１０４０が交通信号機システム１０００の状態情報を記憶すれば、ステップＳ１１０２へと進む。

記憶部に記憶された状態情報は、交通信号機システム１０００の保守・点検などメンテナンス時等に、外部から取り出し可能としてもよい。これにより、交通信号機システム１０００は、遮光板内側に照射される活用されない光エネルギーを、太陽電池１０２１により回収してエネルギーの有効利用ができる。さらに、交通信号機システム１０００は、信号機１０１０の点灯が正常であるか否かの監視も可能となり、異常である場合の履歴を記録することが可能となる。

（ステップＳ１１０６）
制御部１０３１は、信号機１０１０の点灯動作を終了させるか否か判断する。メンテナンス時等を除けば、通常は信号機１０１０の点灯を継続する。メンテナンス時等には、保守点検者等から制御部１０３１に対して点灯終了の指示が入力される。

制御部１０３１は、信号機１０１０の点灯動作を終了させる場合には、このフローを終了する。また、制御部１０３１は、信号機１０１０の点灯動作を終了させない場合には、ステップＳ１１０１へと戻る。

交通信号機システム１０００は、商用電源１０２２から電力を供給している間にも、常に監視記憶部１０４０が太陽電池１０２１からの電力を監視している。また、制御部１０３１は、太陽電池１０２１からの電力に加えて商用電源１０２２からの電力を加算して供給制御し、信号機１０１０を点灯させるのに必要な電力を、常に信号機１０１０に供給する。

なお、監視記憶部１０４０は、太陽電池１０２１の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１０３２を介さずに直接に監視してもよい。これにより、太陽電池１０２１の出力電力をより直接的かつ正確・迅速に監視できるので好ましい。

また本実施の形態では、点灯制御装置１０６０が、停電等の予期せぬ電力不足の時には、充放電電池１０５０の電力によって、信号光源１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃ，１０１２ａ，１０１２ｂを数時間以上点灯させるように点灯制御することが可能である。

これにより、停電等の予期せぬ電力不足の際でも、信号光源１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃ，１０１２ａ，１０１２ｂが不意に消灯することがない。また、車両の運転者や歩行者等に対して、信号光源１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃ，１０１２ａ，１０１２ｂの点灯を継続する間に、電力供給に障害が生じていることを、歩行者やメンテナンス会社等に警告・通報することも可能となる。

また、交通信号機システム１０００は、既設の交差点のシステム構成を大幅に変更する必要はなく、太陽電池１０２１と電力供給調整装置１０３０とを設置するだけで剰余光エネルギーを積極的に回収・再利用して省エネルギー化を達成することができる。このため、交通信号機システム１０００は、設置コストとランニングコストとが共に低廉であり、かつ極めて汎用性が高い。

信号機１０１０と交通信号機システム１０００とは実施形態で説明した内容に限定されることはなく、自明な範囲で適宜その構成を変更してもよく、自明な範囲で適宜その動作や処理を変更してもよい。

例えば、太陽電池１０２１は、実施例で説明したように信号機１０１０の遮光板の光源側の面に設ける配置だけに限定されることはなく、遮光板の光源側の面に加えて、例えば遮光板の外側面や信号機１０１０の側面等にも配置して、太陽光を直接受光可能なように構成してもよい。

信号機１０１０は、正常に点灯動作をする限りにおいて、太陽電池１０２１ａ，１０２１ｂ，１０２１ｃの少なくともいずれか一つが、少なくとも点灯動作に起因する所定の光量を常に受光して電力を発生させる。

このため、太陽電池１０２１ａ，１０２１ｂ，１０２１ｃを並列接続とすることで、太陽電池１０２１ａ，１０２１ｂ，１０２１ｃの少なくともいずれか一つの起電力を常に信号機１０１０の電源として用いることができる。信号機１０１０は、外界の環境や設置場所に作用されることなく、自身の光により常に一定量以上の回生電力を利用できることとなるので高効率となり好ましい。

本発明は、交通信号機と交通信号機の電源供給方法と交通信号機システムと交通信号機システムの電源供給方法、運転教習所の信号、駐車場の整理誘導信号等に幅広く利用できる。

１３０・・庇、１４０・・保護カバー、１０００・・交通信号機システム、１０１０・・信号機、１０１１・・車両用信号機、１０１２・・歩行者用信号機、１０２０・・電源、１０２１・・太陽電池、１０２２・・商用電源、１０３０・・電力供給調整装置、１０３３・・加算調整部、１０６０・・点灯制御装置。

Claims (13)

1. 交通信号機の遮光板の信号光源側の面に、前記信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備え、前記太陽電池で生じた電力を、前記交通信号機の電源として利用する
   ことを特徴とする交通信号機。
2. 請求項１に記載の交通信号機において、
   前記遮光板は、互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに各々設けられる
   ことを特徴とする交通信号機。
3. 請求項１または請求項２に記載の交通信号機において、
   前記交通信号機の前記信号光源は、複数の発光ダイオードである
   ことを特徴とする交通信号機。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の交通信号機において、
   互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに、前記信号光源を保護する保護カバーを備え、
   前記保護カバーは、その辺縁部に、前記信号光源から前記太陽電池への光照射量が増大するように、前記保護カバーの中心部に比較して、前記信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備える
   ことを特徴とする交通信号機。
5. 遮光板の信号光源側の面に、前記信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備える交通信号機の電源供給方法において、
   前記太陽電池で生じた電力を、前記交通信号機の電源とする工程を有する
   ことを特徴とする交通信号機の電源供給方法。
6. 請求項５に記載の交通信号機の電源供給方法において、
   前記遮光板は、互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに各々設けられる
   ことを特徴とする交通信号機の電源供給方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の交通信号機の電源供給方法において、
   前記交通信号機の前記信号光源は、複数の発光ダイオードである
   ことを特徴とする交通信号機の電源供給方法。
8. 請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の交通信号機の電源供給方法において、
   前記交通信号機は、互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに、前記信号光源を保護する保護カバーを備え、
   前記保護カバーは、その辺縁部に、前記信号光源から前記太陽電池への光照射量が増大するように、前記保護カバーの中心部に比較して、前記信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備える
   ことを特徴とする交通信号機の電源供給方法。
9. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の交通信号機を備える交通信号機システムにおいて、
   前記太陽電池で生じた電力を蓄電する充放電電池を備え、前記充放電電池から前記交通信号機に電力を供給する
   ことを特徴とする交通信号機システム。
10. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の交通信号機を備える交通信号機システムの電源供給方法において、
    前記太陽電池で生じた電力を蓄電する充放電電池を備え、前記充放電電池から前記交通信号機に電力を供給する
    ことを特徴とする交通信号機システムの電源供給方法。
11. 交通信号機の遮光板の信号光源側の面に、前記信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備え、前記太陽電池で生じた電力を、前記交通信号機の電源として利用し、
    前記遮光板は、互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに各々設けられており、
    互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに、前記信号光源を保護する保護カバーを備えるとともに、
    前記保護カバーは、その辺縁部に、前記信号光源から前記太陽電池への光照射量が増大するように、前記保護カバーの中心部に比較して、前記信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備え、
    互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに各々設けられた前記フレキシブル太陽電池は、並列接続とされる
    ことを特徴とする交通信号機。
12. 遮光板の信号光源側の面に、前記信号光源の光を受光可能なようにフレキシブル太陽電池を一体的に備える交通信号機の電源供給方法において、
    前記太陽電池で生じた電力を、前記交通信号機の電源とする工程を有し、
    前記遮光板は、互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに各々設けられ、
    前記交通信号機は、互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに、前記信号光源を保護する保護カバーを備えるとともに、
    前記保護カバーは、その辺縁部に、前記信号光源から前記太陽電池への光照射量が増大するように、前記保護カバーの中心部に比較して、前記信号光源の光を広角側に屈折させる照射角拡大部を備え、
    互いに異なる表示色を発光する前記信号光源ごとに各々設けられた前記フレキシブル太陽電池は、並列接続とされる
    ことを特徴とする交通信号機の電源供給方法。
13. 請求項１２に記載の交通信号機の電源供給方法において、
    赤色の前記信号光源に対応する前記フレキシブル太陽電池が電力を供給する工程と、
    青色の前記信号光源に対応する前記フレキシブル太陽電池が電力を供給する工程と、
    黄色の前記信号光源に対応する前記フレキシブル太陽電池が電力を供給する工程とを順に有する
    ことを特徴とする交通信号機の電源供給方法。

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