特開 2023-40029 電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023040029

(43)【公開日】2023-03-22

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   E04H 6/42 20060101AFI20230314BHJP

   H02K 7/02 20060101ALI20230314BHJP

   H02K 7/18 20060101ALI20230314BHJP

【ＦＩ】

E04H6/42 Z

H02K7/02

H02K7/18 A

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202760

(22)【出願日】2022-12-20

(62)【分割の表示】P 2018110477の分割

【原出願日】2018-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】397050707

【氏名又は名称】株式会社リニア・サーキット

(74)【代理人】

【識別番号】100090712

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 忠秋

(72)【発明者】

【氏名】尾野 弘明

(57)【要約】

【課題】全体所要コストを少なくして実用性を高める。
【解決手段】揺動板１１と、ワンウェイクラッチ１５を介して揺動板１１の軸１１ａに連結するフライホイール１６と、フライホイール１６に連結する発電機１７と、発電機１７の出力によって充電するバッテリ１８とを設ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両が通過することによって起倒する揺動板と、ワンウェイクラッチを介して前記揺動板に連結するフライホイールと、該フライホイールに連結する発電機と、該発電機の出力によって充電するバッテリとを備えてなり、前記ワンウェイクラッチは、起立状態の前記揺動板が車両のタイヤの通過により倒伏する際に入出力軸が接続されて前記フライホイール、発電機を加速させ、前記揺動板が起立する際には空転して前記フライホイール、発電機を回転させないことを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記揺動板は、前端に補助板をヒンジ連結することを特徴とする請求項１記載の電源装置。

【請求項3】

前記揺動板は、ばねを介して起立方向に付勢することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源装置。

【請求項4】

前記揺動板は、駆動機構により起立して入庫済の車両を出庫不能に拘束することを特徴とする請求項１記載の電源装置。

【請求項5】

前記駆動機構は、前記揺動板が起立状態から倒伏する際に蓄勢するばねを介して前記揺動板を起立させることを特徴とする請求項４記載の電源装置。

【請求項6】

前記駆動機構は、前記バッテリから給電するモータを介して前記揺動板を起立させることを特徴とする請求項４記載の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、屋外に設ける無人駐車場などに好適な電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両を個別に駐車させる複数の駐車スペースを屋外の地上に区画して無人駐車場を構築するとき、各駐車スペースごとに設置する駐車装置用のケーブル工事をできるだけ少なくして設備コストを低減することが要請されている。

【0003】

そこで、各駐車スペースごとの駐車装置用の電源を太陽光発電パネルから給電することが提案されている（たとえば特許文献１、２）。なお、各駐車スペースの駐車料金を精算するための精算装置は、駐車スペースごとに設ける場合もあるが（特許文献１）、全駐車スペースに共通に設け、無線通信により各駐車スペースの駐車装置との間に必要なデータ通信を実行することもある（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９－３２３３７号公報

【特許文献2】特開２００２－２９５０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

かかる従来技術によるときは、太陽光発電パネルは、日照がなければ発電できず、雨や雪などの日が続くと電源としての機能を喪失してしまうという問題が避けられない。また、この問題を解決するために必要十分な大容量のバッテリを導入するとすれば、全体の設備コストやメンテナンスコストなどが却って高騰してしまうおそれがある。

【0006】

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、車両の通過によって動作する揺動板と、それに連動するフライホイール付きの発電機とを設けることによって、全体所要コストが過大でなく、実用性に優れた電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、車両が通過することによって起倒する揺動板と、ワンウェイクラッチを介して揺動板に連結するフライホイールと、フライホイールに連結する発電機と、発電機の出力によって充電するバッテリとを備えてなり、ワンウェイクラッチは、起立状態の揺動板が車両のタイヤの通過により倒伏する際に入出力軸が接続されてフライホイール、発電機を加速させ、揺動板が起立する際には空転してフライホイール、発電機を回転させないことをその要旨とする。

【0008】

なお、揺動板は、前端に補助板をヒンジ連結することができる。

【0009】

また、揺動板は、ばねを介して起立方向に付勢してもよい。

【0010】

さらに、揺動板は、駆動機構により起立して入庫済の車両を出庫不能に拘束してもよい。

【0011】

なお、駆動機構は、揺動板が起立状態から倒伏する際に蓄勢するばねを介して揺動板を起立させてもよく、バッテリから給電するモータを介して揺動板を起立させてもよい。

【発明の効果】

【0012】

かかる発明の構成によるときは、バッテリは、駐車装置に必要な電力を供給する。一方、揺動板は、車両が通過することによって起倒し、起立状態から倒伏する際のエネルギがワンウェイクラッチを介してフライホイールに蓄積され、発電機は、このようにして蓄積されたフライホイールのエネルギを利用して発電し、バッテリを充電する。すなわち、バッテリは、車両が起立状態の揺動板を倒伏させて通過するごとに随時充電されるため、容量を最少に抑えることができる。また、発電機も、フライホイールを介して駆動することにより、所要出力容量を小さくすることができ、全体装置を小形化して所要コストを最少にするとともに、実用性の向上を図ることができる。

【0013】

フライホイールの惰性回転時間を１０秒以上にすると、発電機の所要出力容量を必要十分に小さくすることができる。ただし、惰性回転時間を５分超に設定すると、発電機の出力容量が極端に小さくなり過ぎて実用的でない。そこで、フライホイールの惰性回転時間は、１０秒以上５分以下、さらに好ましくは、３０秒ないし２分程度になるように設定するのがよい。

【0014】

揺動板は、起立状態において車両を拘束し、入庫した車両を出庫不能にして駐車装置用とすることができる。ただし、このときの揺動板は、車両が入庫した後、駆動機構を介して倒伏状態から起立させるものとする。

【0015】

駆動機構は、ばねを利用して揺動板を起立させることにより、バッテリの電力を消費せず、バッテリの消耗を抑えることができる。また、揺動板と、ワンウェイクラッチ、ばねとの間にそれぞれ介装するクラッチは、その双方を切断すると揺動板をフリー状態に解放し、起立状態の揺動板を自重により倒伏させて車両を出庫可能にすることができる。ただし、揺動板は、揺動中心となる軸の両側の重量を不平衡に形成し、たとえば斜め上向きに起立させるものとする。なお、駆動機構は、ばねを利用するに代えて、バッテリによって給電するモータを利用すれば、機械部品を少なくして全体構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】全体構成模式図

【図2】動作フローチャート（１）

【図3】動作説明図（１）

【図4】要部動作説明線図

【図5】動作フローチャート（２）

【図6】動作説明図（２）

【図7】他の実施の形態を示す模式斜視説明図

【図8】他の実施の形態を示す模式構成説明図

【図9】図８の動作説明図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

【0018】

電源装置は、揺動板１１、ワンウェイクラッチ１５、フライホイール１６、発電機１７、バッテリ１８を主要部材としてなる（図１）。ただし、バッテリ１８は、駐車装置用の電子回路２１に給電する。また、駐車装置は、ばね２４を主要部材とする駆動機構を電源装置に組み合わせて構成されている。

【0019】

揺動板１１は、水平の軸１１ａを介して地上に上下に揺動自在に設置されている。揺動板１１は、図示しない車両のタイヤが通過することにより（図１の矢印Ｋ1 方向）、図示の斜め上向きの起立状態から前方側が下向きに揺動し（同図の矢印Ｋ2 方向）、斜め下向きに倒伏させることができる。軸１１ａの軸端には、大径のギヤ１２が付設され、ギヤ１２には、揺動板１１の起立状態、倒伏状態を検出するリミットスイッチ１２ａ、１２ｂが設けられている。ただし、リミットスイッチ１２ａ、１２ｂは、ギヤ１２の径方向のアクチュエータバー１２ｃを介して作動する。

【0020】

ギヤ１２に噛合する小径のギヤ１３ａは、クラッチ１３、増速用のギヤボックス１４、ワンウェイクラッチ１５を介してフライホイール１６に連結されている。また、フライホイール１６には、大小のギヤ１６ａ、１７ａを介して発電機１７が連結されている。発電機１７の出力は、バッテリ１８に接続されている。

【0021】

ギヤ１２に噛合する別の小径のギヤ２２ａは、クラッチ２２、増速用のギヤボックス２３を介して渦巻き形のばね２４の巻上げ用の軸２４ａに連結されている。軸２４ａ上には、ばね２４の戻り止め用のフック２４ｃ付きのカム２４ｂが組み付けられており、フック２４ｃには、解除用のソレノイド２４ｄが連結されている。

【0022】

バッテリ１８の出力は、電子回路２１に接続されている。電子回路２１には、マイクロコンピュータ２１ａ、ドライバ２１ｂ、外部のアンテナ２１ｄ付きの無線通信ユニット２１ｃが搭載されている。電子回路２１は、クラッチ１３、２２、ソレノイド２４ｄに対し、ドライバ２１ｂを介してそれぞれ制御信号Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓd を出力することができる。また、電子回路２１は、無線通信ユニット２１ｃ、アンテナ２１ｄを介し、図示しない精算装置との間に必要な無線データ通信を実行することができる。

【0023】

バッテリ１８には、補助発電機３３の出力が併せて接続されている。補助発電機３３は、増速用のギヤボックス３２を介して足踏み式のペダル３１の軸３１ａに連結されている。ペダル３１は、箱体３１ｂに組み込まれ、利用者が足Ｆを介して上下に揺動駆動することができる（図１の矢印Ｋ3 方向）。

【0024】

かかる駐車装置の入庫時の動作は、たとえば図２、図３（Ａ）～（Ｃ）のとおりである。ただし、駐車装置は、車両Ｃが個別に駐車する駐車スペースごとに設置され、揺動板１１は、駐車スペースに後向きに進入して入庫する車両Ｃの片側の後輪タイヤＴが通過するように、駐車スペース内の地上に設置されている（図３（Ａ））。

【0025】

駐車装置は、揺動板１１を起立状態にセットするとともに、電子回路２１からの制御信号Ｓ1 、Ｓ2 を介してクラッチ１３、２２の双方を接続させて待機する。そこで、入庫する車両Ｃがあり（図３（Ａ）の矢印Ｋa 方向）、片側の後輪タイヤＴが揺動板１１上を通過すると（図３（Ａ）、（Ｂ））、起立状態の揺動板１１が車重により倒伏する（図３（Ｂ）の矢印Ｋb 方向、図２のステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。また、このとき、ギヤ１２、１３ａ、クラッチ１３、ギヤボックス１４、ワンウェイクラッチ１５を介してフライホイール１６が回転して加速されるから、ギヤ１６ａ、１７ａを介して発電機１７が駆動され、発電機１７の発電電力によりバッテリ１８を充電することができる。同時に、ギヤ１２、２２ａ、クラッチ２２、ギヤボックス２３、軸２４ａを介してばね２４が巻き上げられて蓄勢され、軸２４ａ上のカム２４ｂに噛合するフック２４ｃを介してばね２４を蓄勢状態にロックすることができる。

【0026】

その後、車両Ｃを適位置にまで進入させて駐車する一方、たとえば３分程度の適切なサービス時間の経過を待って（２）、電子回路２１からの制御信号Ｓ1 、Ｓd を介し、ワンウェイクラッチ１５側すなわち発電機１７側のクラッチ１３を切断するとともに（３）、ソレノイド２４ｄを駆動してフック２４ｃをカム２４ｂから外してばね２４のロックを解除する。そこで、ばね２４は、軸２４ａ、ギヤボックス２３、クラッチ２２、ギヤ２２ａ、１２、軸１１ａを介して倒伏状態の揺動板１１を起立させることができる（図３（Ｃ）の矢印Ｋc 方向、（４））。また、このようにして起立状態となった揺動板１１は、後輪タイヤＴが乗り越えることができず、車両Ｃを出庫不能に拘束する。その後、電子回路２１は、制御信号Ｓ1 を介して発電機１７側のクラッチ１３を接続させ（５）、無線通信ユニット２１ｃ、アンテナ２１ｄを介し、図示しない精算装置に対して車両Ｃの入庫情報を送信して（６）、入庫時の動作を終了する。

【0027】

なお、図２のステップ（１）、図３（Ａ）、（Ｂ）において、車両Ｃの入庫により起立状態の揺動板１１が倒伏する際のワンウェイクラッチ１５、フライホイール１６、発電機１７の動作態様は、たとえば図４のとおりである。ただし、図４の横軸は、時刻ｔである。

【0028】

図４の時刻ｔ＝ｔ1 ～ｔ2 において、起立状態の揺動板１１が入庫しようとする車両Ｃにより倒伏されると（図３（Ａ）、（Ｂ））、ワンウェイクラッチ１５は、この間において入出力軸が一体に接続される。そこで、フライホイール１６、発電機１７は、時刻ｔ＝ｔ1 ～ｔ2 において、揺動板１１の倒伏に従って回転数ｎ＝０の停止状態から回転数ｎ＝ｎa （ｎa は、最高回転数）まで加速される。すなわち、時刻ｔ＝ｔ1 ～ｔ2 の期間は、フライホイール１６、発電機１７の加速時間Ｔ1 ＝ｔ2 －ｔ1 となっている。

【0029】

一方、時刻ｔ＝ｔ2 において揺動板１１が倒伏状態となると、ワンウェイクラッチ１５の入出力軸が切断される。そこで、フライホイール１６、発電機１７は、その後、惰性回転しながら減速し、惰性回転時間Ｔ2 ＝ｔ3 －ｔ2 の後、時刻ｔ＝ｔ3 において停止する。なお、発電機１７は、加速時間Ｔ1 、惰性回転時間Ｔ2 の双方を通じて発電し、フライホイール１６に蓄積されるエネルギの全部を惰性回転時間Ｔ2 の間に電気エネルギとしてバッテリ１８に充電することができる。また、惰性回転時間Ｔ2 は、発電機１７による発電電力負荷、すなわち発電機１７の出力容量によって変動する。

【0030】

駐車スペース内に駐車中の車両Ｃが出庫する際の駐車装置の動作は、たとえば図５、図６（Ａ）～（Ｃ）のとおりである。

【0031】

駐車スペース内に駐車中の車両Ｃに対する駐車料金の精算が完了した旨の情報が無線通信により外部の精算装置から電子回路２１に到来すると、電子回路２１は、制御信号Ｓ1 、Ｓ2 を介して発電機１７側、ばね２４側のクラッチ１３、２２の双方を切断する（図５のステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。そこで、起立状態の揺動板１１は、自重により倒伏するから（図６（Ａ）の矢印Ｋa 方向、（２））、電子回路２１は、制御信号Ｓ1 により発電機１７側のクラッチ１３を接続させる（３）。

【0032】

その後、車両Ｃを前向きに出庫させて（図６（Ｂ）、（Ｃ）の各矢印Ｋb 方向）、車重により揺動板１１を起立状態に復帰させるが（図６（Ｃ）の矢印Ｋc 方向、（４））、このときは、ワンウェイクラッチ１５、ばね２４側のクラッチ２２が空転し、フライホイール１６、発電機１７が回転せず、ばね２４の軸２４ａも回転することがない。つづいて、電子回路２１からの制御信号Ｓ2 によりばね２４側のクラッチ２２を接続させ（５）、電子回路２１から精算装置に宛て、車両Ｃが出庫して駐車スペースが空いた旨の情報を無線送信し（６）、出庫動作を終了する。

【0033】

なお、揺動板１１の起立状態、倒伏状態を検出するリミットスイッチ１２ａ、１２ｂの出力は、電子回路２１に導かれている。そこで、マイクロコンピュータ２１ａは、リミットスイッチ１２ａ、１２ｂの出力信号をチェックすることにより、たとえば図２のステップ（４）、図５のステップ（２）、（４）において、揺動板１１が正しく起倒動作していることを確認して次ステップに動作を進行させるとともに、異常発生時に必要な対応処置を実行することができる。また、補助発電機３３は、足踏み式のペダル３１を操作することにより、必要に応じて随時バッテリ１８を補充充電することができる。ただし、補助発電機３３は、ペダル３１とともに省略してもよい。

【0034】

以上の説明において、ばね２４は、図示の渦巻き形に代えて、他の任意の形式であってもよく、また、たとえばエアなどの圧縮性の気体を利用するエネルギ蓄積部材に代えてもよい。さらに、ばね２４は、バッテリ１８から給電して適切なタイミングで揺動板１１を起立させるモータに代えてもよく、このとき、揺動板１１は、たとえばソレノイド２４ｄ、フック２４ｃ付きのカム２４ｂを介して起立状態に保持することができる。なお、車両Ｃは、図示のように、後向きに入庫して前向きに出庫するに代えて、前向きに入庫して後向きに出庫してもよい。

【他の実施の形態】

【0035】

図１において、ギヤ２２ａ、クラッチ２２からばね２４に至る一連の部材は、車両Ｃの入庫の際に倒伏する揺動板１１を起立させ（図２のステップ（４）、図３（Ｃ））、入庫済の車両Ｃを出庫不能に拘束する駆動機構を形成している。そこで、駆動機構に対応する各部材を図１から除外すると、残りの揺動板１１、ギヤ１２、１３ａ、クラッチ１３からバッテリ１８、電子回路２１に至る一連の部材は、電源装置として動作させることができる。ただし、足踏み式のペダル３１ないし補助発電機３３は、併せて省略してもよい。

【0036】

かかる電源装置は、揺動板１１、無線通信用のアンテナ２１ｄ以外の各部材を箱体１９内にコンパクトに収納することができる（図７（Ａ））。また、電源装置は、それ自体を駐車装置として使用し、車両Ｃの入庫時、出庫時において、それぞれ図３（Ａ）、（Ｂ）、図６（Ｂ）、（Ｃ）のように動作させることができる。ただし、このときは、揺動板１１を起立させて入庫済の車両Ｃを出庫不能に拘束することがないので、たとえば監視用のカメラ４１と組み合わせ（図７（Ｂ））、駐車中の車両Ｃが未精算のまま不正出庫することを防止する。なお、カメラ４１は、たとえば箱体１９の近傍のポール４１ａ上に設置する。

【0037】

電源装置は、入出庫する車両Ｃの通路Ｒ上に複数組を並設することができる（図８（Ａ））。ただし、バッテリ１８、アンテナ２ｄ付きの電子回路２１は、特定の１個の箱体１９に収納する１セットを全部の電源装置に共用するものとする。また、通路Ｒの一端には、ポール４２ａを介して開閉式のゲート４２が設置されており、通路Ｒ上に並設する揺動板１１、１１…は、入出庫する車両Ｃの左右の車輪が前後に横切って通過し得るように、通路Ｒとほぼ同一幅に長く形成されている。なお、各揺動板１１の前端には、補助板１１ｂがヒンジ連結されており（図８（Ｂ））、揺動板１１の軸１１ａには、揺動板１１を起立方向（図８（Ｂ）の矢印Ｋ1 方向）に付勢するばね１１ｃが装着されている。

【0038】

無負荷の揺動板１１は、ばね１１ｃを介して斜め上向きの起立状態にあり（図８（Ｂ））、車両Ｃが上方を通過すると車重により倒伏し（図８（Ｃ）の矢印Ｋ2 方向）、車両Ｃが通過してしまうと、元の起立状態に自動的に復帰する。そこで、図９（Ａ）～（Ｃ）は、たとえば各図の矢印Ｋa 方向に後向きに進行する車両Ｃの左右の後輪タイヤＴ、Ｔを介して複数の起立状態の揺動板１１、１１…が順次倒伏され（図９（Ｂ）、（Ｃ）の各矢印Ｋ2 方向）、つづいて自動起立する動作態様を模式的に示している。ただし、図９において、車両Ｃの後輪タイヤＴ、Ｔは、片側の１個のみが図示されている。また、車両Ｃは、揺動板１１、１１…上を前向きに進行して通過させてもよく、図９（Ａ）～（Ｃ）の各矢印Ｋa 方向の反対方向に進行してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0039】

この発明は、太陽光発電パネルと異なり、天候に影響されることなく常時安定に動作することができ、任意の地域の屋外の無人駐車場などに対し、広く好適に適用することができる。

【符号の説明】

【0040】

Ｃ…車両
１１…揺動板
１１ｂ…補助板
１１ｃ…ばね
１５…ワンウェイクラッチ
１６…フライホイール
１７…発電機
１８…バッテリ
２４…ばね

特許出願人 株式会社 リニア・サーキット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】