光発電機構及び表示システム
【課題】道路施設に適用可能であって、安定して独立して電力を生成でき、電力供給網からバックアップ用の電力を受ける必要が無く、また、小型化ができる光発電機構と、それを用いた表示システムを提供すること。
【解決手段】表示システムは、道路１の側部に立設された壁高欄２の内側面に配置された有機薄膜光発電素子３と、壁高欄２の上端に配置されたデリネータ４を備える。車両Ｃの前照灯からの光を受けて有機薄膜光発電素子３が電力を生成し、この電力を受けて、デリネータ４のＬＥＤ４２が発光する。
【解決手段】表示システムは、道路１の側部に立設された壁高欄２の内側面に配置された有機薄膜光発電素子３と、壁高欄２の上端に配置されたデリネータ４を備える。車両Ｃの前照灯からの光を受けて有機薄膜光発電素子３が電力を生成し、この電力を受けて、デリネータ４のＬＥＤ４２が発光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路施設に設置され、人工光によって電力を生成する発電機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路施設としての街路灯に太陽光発電パネルと蓄電池を設け、昼間に太陽光を受けて太陽光発電パネルで生成した電力を蓄電池に貯め、夜間に蓄電池から電力を取り出して、照明灯のＬＥＤを点灯するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この街路灯によれば、光源として、電力消費量の少ないＬＥＤを用いることにより、蓄電池の消耗を少なくして、夜間を通して電池切れを起こすことなく点灯を継続できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５１３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、太陽光発電パネルと蓄電池を備える街路灯は、日照時間が短い場合や、天候の状態によって日射強度が十分に得られない場合に、蓄電量が不十分となり、夜間に電池切れを起こして点灯が中断する問題がある。
【０００５】
このような問題を防止するためには、公衆の電力供給網に接続してバックアップ用の電力を受ける必要があり、電力供給網への接続線や電源の切り替え回路や変圧回路が必要となる。このため、構造が複雑化して製品コストが増大し、また、設置コストが増大し、さらに、ランニングコストが増大する不都合がある。
【０００６】
また、太陽光発電パネルへの日射強度を確保するため、太陽光発電パネルを太陽光の入射方向に向けて傾斜して設置する必要がある。したがって、太陽光発電パネルの側方への張り出し長さが大きくなり、街路灯が大型化する問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、道路施設に適用可能であって、安定して独立して電力を生成でき、電力供給網からバックアップ用の電力を受ける必要が無く、また、小型化ができる光発電機構と、それを用いた表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の光発電機構は、道路施設に、人工光を受けて電力を生成する人工光発電素子を設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、人工光発電素子により、道路を通行する車両の前照灯や、道路施設を構成する道路灯からの人工光を受けて電力を生成する。このように、道路施設には、車両や道路灯のような人工光の発生源が多く存在するので、人工光発電素子により、安定した電力を得ることができる。したがって、太陽光発電パネルで太陽光から電力を生成する場合と比較して、日照時間や天候の影響を受けることなく、安定して電力を生成することができる。
【００１０】
ここで、人工光発電素子とは、光起電力効果により、太陽光よりも光強度の弱い人工光を受けて発電を行う素子をいい、例えば有機薄膜光発電素子を用いることができる。
【００１１】
また、道路施設とは、道路に関連して設けられる設備、土木構造物及び建築構造物を広くいう。道路施設に包含される設備としては、標識及び情報ディスプレイ等の表示設備や、信号機及び車両検知器等の交通管制設備や、街路灯及び道路灯等のような照明灯や、電信柱等の電気設備等を例示できる。また、道路施設に包含される土木構造物としては、舗装、橋梁、トンネル及び擁壁等を例示できる。また、道路施設に包含される建築構造物としては、料金徴収所及び管理棟等を例示できる。これらから、道路施設に設置される人工光発電素子が受ける光は、屋内の人工光でもよく、また、屋外の人工光でもよい。
【００１２】
一実施形態の光発電機構は、上記道路施設は、道路の側部に設置された路側設置物を含み、この路側設置物の上記道路に臨む側、かつ、上記道路を走行する車両の前照灯から出射された光が照射される位置に、上記人工光発電素子を配置したものである。
【００１３】
上記実施形態によれば、道路を通行する車両からの人工光を人工光発電素子に効果的に入射させ、電力を効率的に生成させることができる。
【００１４】
ここで、路側設置物とは、道路の側部に設けられる設備又は構造物をいい、例えば、ガードレール、防護柵、高欄及び遮音壁等のような連続的な設備又は構造物と、信号機、電信柱、照明灯及び標識等のような不連続的な設備又は構造物とのいずれも該当する。
【００１５】
上記実施形態において、人工光発電素子は、道路の曲線部に配置されるのが好ましい。道路の曲線部に人工光発電素子が配置された場合、曲線部にさしかかる車両の前照灯からの光が、人工光発電素子の受光面に、法線方向に近い方向から入射する。したがって、人工光発電素子は、車両の前照灯の光を、光強度のロスが少ない状態で受光できるので、比較的高い電力を生成できる。この電力を、例えば、曲線部に設置したデリネータに設けた発光素子に供給して発光素子を発光させることにより、曲線部にさしかかる車両の前照灯をエネルギー源として、この車両へ道路が曲線をなすことを通知し、安全を確保することができる。すなわち、道路を走行する車両が放出するエネルギーを効果的に再生しながら、道路交通の安全を確保することができる。
【００１６】
また、路側設置物の車両が通行する側である道路に臨む側、かつ、上記道路を走行する車両の前照灯から出射された光が照射される位置に人工光発電素子を配置する場合、太陽光発電パネルのように太陽光の入射方向に向けるために発電素子が張り出すことが無いので、光発電機構の小型化ができる。
【００１７】
一実施形態の光発電機構は、上記路側設置物は、高欄と、この高欄の上に配置された上部設置物とを有し、上記高欄の上記道路に臨む面に上記人工光発電素子を配置する一方、上記上部設置物に太陽光発電素子を配置したものである。
【００１８】
上記実施形態によれば、道路を走行する車両からの人工光を多く受ける高欄に人工光発電素子を配置し、太陽光を多く受ける上部設置物に太陽光発電素子を配置する。これにより、夜間には人工光発電素子によって人工光で電力を生成し、昼間には主に太陽光発電素子によって太陽光で電力を生成できるので、終日に亘って電力を安定して生成することができる。
【００１９】
ここで、上部設置物とは、高欄の上に配置される設備又は構造物をいい、例えば、防護柵、遮音壁及び騒音緩和壁等のような連続的な設備又は構造物と、信号機、街路灯、道路灯及び標識等のような不連続的な設備又は構造物とのいずれも該当する。
【００２０】
一実施形態の光発電機構は、上記人工光は、道路を走行する車両の前照灯から出射された光、及び、道路の照明灯から出射された光のうちの少なくとも一方を含む。
【００２１】
上記実施形態によれば、車両の前照灯や道路の照明灯のような人工光の発生源が多く存在する道路施設に、人工光発電素子を配置することにより、安定して電力を生成することができる。
【００２２】
一実施形態の光発電機構は、上記人工光発電素子は、有機薄膜光発電素子である。
【００２３】
上記実施形態によれば、人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子により、自動車の前照灯や、道路の照明灯等から出射されて光強度が比較的弱い光を受けて、電力を生成することができる。ここで、有機薄膜光発電素子とは、発電層が有機材料で構成される発電素子をいう。
【００２４】
本発明の表示システムは、上記光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
この発光素子を、道路を走行する車両へ情報を伝達するために用いることを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、道路を走行する車両からの人工光又は道路施設の人工光から光発電機構により電力を生成し、車両へ情報を伝達するための発光素子に供給することにより、道路施設に生じる人工光を有効に再利用することができる。
【００２６】
ここで、上記発光素子は、車両へ情報を伝達するため、標識や道路境界表示等の種々の設備に用いることができる。
【００２７】
本発明の他の側面による表示システムは、上記光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
上記路側設置物の上記道路に臨む面に、所定の標識模様をなすように上記発光素子と上記人工光発電素子とを配置したことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、光発電機構の人工光発電素子と発光素子とを用いて形成された標識模様に、車両の前照灯等からの人工光が照射されると、人工光発電素子が電力を生成すると共に、この電力で発光素子が発光して標識模様が強調される。こうして、車両からの人工光のエネルギーを有効に再利用しつつ、車両へ効果的に情報の伝達や警告を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の表示システムが適用された高速道路を示す平面図である。
【図２】表示システムを示す正面図である。
【図３】表示システムを拡大して示す平面図である。
【図４】表示システムに用いられる有機薄膜光発電素子を示す断面図である。
【図５】第２実施形態の表示システムを示す正面図である。
【図６】第３実施形態の表示システムを示す正面図である。
【図７】図７（ａ）は、第４実施形態の表示システムを示す平面図であり、図７（ｂ）は、第４実施形態の表示システムを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の表示システムが適用された高速道路を示す平面図であり、図２は表示システムを示す正面図であり、図３は表示システムを拡大して示す平面図である。
【００３２】
この表示システムは、高架橋構造の高速道路に設置されており、道路１の側部に立設された路側設置物としての壁高欄２に取り付けられている。壁高欄２は鉄筋コンクリート製の壁で形成され、高架橋の床版の端部に、道路１の延長方向に沿って延在している。表示システムは、道路の曲線部分の壁高欄２に設けられた人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子３と、デリネータ４とで大略構成されている。
【００３３】
有機薄膜光発電素子３は、主にポリマー材料を用いて形成されて可撓性を有し、太陽光よりも光強度の弱い人工光を受けて発電を行うものであり、図４に示すような積層構造によって構成されている。この有機薄膜光発電素子３は、図４に示すように、基板３０上に形成されたカソード３１とアノード３５の間に、カソード３１側から順に積層されたホールキャリア層３２と、光活性層３３と、ホールブロック層３４を含んでいる。
【００３４】
基板３０は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の可撓性のポリマー材料で形成され、電力を生成する光に対して透明又は不透明のいずれであってもよい。
【００３５】
カソード３１及びアノード３５は、電力を生成する光に対して透明の材料で形成され、例えばインジウムが添加されたスズ酸化物で形成することができる。
【００３６】
ホールキャリア層３２は、光活性層３３で生成されたホールをカソード３１に通過させる一方、電子の通過を阻止する材料によって形成される。このような材料として、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン等を用いることができる。
【００３７】
光活性層３３は、電子供与材料と電子受容材料とを含んで形成され、入射した光の作用により、電子とホールを生成する。光活性層３３で生成されたホールは、電子供与材料によってホールキャリア層３２に輸送される一方、電子は電子受容材料によってホールブロック層３４に輸送される。
【００３８】
光活性層３３の電子受容材料は、フラーレンを含んで形成される。フラーレンとは、複数の炭素原子を有する三次元炭素骨格を含む化合物である。電子受容材料のフラーレンとしては、１つ以上の無置換フラーレンと、１つ以上の置換フラーレンを含んで形成することができる。置換フラーレンの例としては、Ｃ６１−フェニル酪酸メチルエステル等がある。なお、電子受容性材料として、非フラーレンを含んでもよく、例えばカーボンナノロッド、ディスコティック液晶、無機ナノ粒子等を用いることができる。
【００３９】
一方、光活性層３３の電子供与材料は、共役ポリマーによって形成され、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ディスコティック液晶ポリマー等を用いることができる。
【００４０】
ホールブロック層３４は、アノード３５へ電子を輸送する一方、アノード３５へのホールの輸送を阻止する材料で形成される。このような材料として、フッ化リチウムや、亜鉛酸化物等の金属酸化物等を用いることができる。
【００４１】
上記カソード３１とアノード３５に夫々端子３６，３７が接続され、これら端子３６，３７から電力を出力する。
【００４２】
この有機薄膜光発電素子３は、可撓性のポリマー材の基板３０上に、印刷技術を用いて各層３１，・・・３５が形成されて製造される。この有機薄膜光発電素子３は、基板３０の厚みによって全体の厚みの大部分が占められ、数十μｍから数千μｍの範囲の厚みに形成される。特に、柔軟性と耐久性を両立する点で、約５００μｍ程度が好ましい。
【００４３】
このように構成される有機薄膜光発電素子３は、道路を臨む側（以下、内側という）の表面に設置されている。壁高欄２の内側面は、曲線を描く道路に沿って曲面を描いており、この壁高欄２の内側面の曲面に沿うように、有機薄膜光発電素子３が湾曲して設置されている。
【００４４】
デリネータ４は、樹脂製の概ね筒状のケーシング４１内に、発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）４２と、ＬＥＤ４２からの出射光を集めて反射させる反射板を内蔵している。ケーシング４１の正面側には、橙色に着色された樹脂製のレンズ４３が、連結されている。デリネータ４のケーシング４１内には、有機薄膜光発電素子３の端子３６，３７と図示しない電力ラインを通して接続された回路が収容されている。回路としては、整流回路や保護回路やＬＥＤ駆動回路が必要に応じて採用される。これらの回路を通して、ＬＥＤ４２に電力を供給するように構成されている。
【００４５】
このような構造を有するデリネータ４は、壁高欄２の上端面に、壁高欄２の延長方向に所定間隔を置いて複数個設置されている。これら複数のデリネータ４の下方に、壁高欄２の湾曲した内側面に沿って湾曲した有機薄膜光発電素子３が、各デリネータ４に電力を供給するために、夫々配置されている。こうして、壁高欄２の内側面に貼り付けられた有機薄膜光発電素子３により、本発明の発電機構を構成している。
【００４６】
この高速道路の壁高欄２には、夜間に道路１を照らすための複数の照明灯としての道路灯５，５，・・・が設置されている。
【００４７】
上記発電機構を構成する有機薄膜光発電素子３と、デリネータ４とで形成された表示システムは、次のように動作する。すなわち、夜間に、道路１を走行する車両Ｃが、曲線部分に差し掛かると、図１に模式的に示すように、車両Ｃの前照灯から出射された光Ｂが、車両Ｃの進行方向の先に湾曲して位置する壁高欄２の内側面に照射される。この壁高欄２の内側面に設置された有機薄膜光発電素子３が、車両Ｃからの光Ｂを受け、光活性層３３で電子とホールが生成されて起電力が生じる。これにより、有機薄膜光発電素子３の端子３６，３７間に電位差が生成され、デリネータ４の図示しない回路及びＬＥＤ４２に電流が流れてＬＥＤ４２が発光する。このようにして、車両Ｃの進行方向の先に位置するデリネータ４が、車両の前照灯からの光を受けて点灯することにより、壁高欄２が存在することと、道路１の曲線部分が存在することを、情報として車両Ｃへ伝達する。なお、デリネータ４は、内部に設けられた駆動回路に応じて点滅動作をしてもよい。
【００４８】
このように、本実施形態の表示システムは、道路施設を構成する壁高欄２に設置された有機薄膜光発電素子３により、道路１を通行する車両Ｃの前照灯からの人工光を受けて電力を生成する。このように、車両Ｃの前照灯からの光Ｂのような人工光が多く存在する高速道路の壁高欄２に、有機薄膜光発電素子３を設置するので、安定して電力を生成することができる。したがって、太陽光発電パネルで昼間に生成した電力を蓄電池に貯めて夜間に供給する場合のように、日照時間の不足や天候の状態に起因して電池切れが起きる不都合が無く、確実にデリネータ４を動作させることができる。
【００４９】
また、本実施形態の表示システムは、デリネータ４により、このデリネータ４の動作の電力源である車両Ｃに対して、壁高欄２の存在や道路１の曲線部分の存在を知らせる。したがって、車両Ｃから出力されるエネルギーを再利用して、効果的なエネルギーの再利用を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態の表示システムは、有機薄膜光発電素子３が、道路１の曲線部分に対応する壁高欄２の内側の湾曲面に配置されているので、車両Ｃからの光Ｂを効果的に受けて、効率的に電力を生成することができる。また、有機薄膜光発電素子３は、太陽光発電パネルのように太陽光の入射方向に向けて設置する必要がないから、壁高欄２から張り出すことが無いので、光発電機構の小型化ができる。なお、有機薄膜光発電素子３は、道路１の直線部分に対応する壁高欄２の内側面に配置してもよい。
【００５１】
本実施形態の表示システムにおいて、壁高欄２に設置された道路灯５からの光の存在のもと、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けて、有機薄膜光発電素子３により発電を行ったが、道路灯５を削除し、車両Ｃの前照灯からの光Ｂのみによって発電を行ってもよい。あるいは、道路灯５からの光により、有機薄膜光発電素子３に起電力を生じさせて、道路灯５の点灯中にデリネータ４を継続して動作させてもよい。
【００５２】
また、本実施形態の表示システムは、高架橋構造の高速道路に適用されたが、他の構造の高速道路や、一般の道路に適用されてもよい。
【００５３】
また、有機薄膜光発電素子３で生成した電力をデリネータ４に供給したが、デリネータ４以外に、車両へ情報を伝達するために発光素子を備えた他の機器に電力を供給してもよい。
【００５４】
また、人工光発電素子として、有機薄膜光発電素子３を用いたが、例えば色素増感型光発電素子等の他の発電素子を用いてもよい。要は、道路施設に存在する人工光による発電機能を有すれば、発電素子の構成はどのようなものでもよい。
【００５５】
また、発光素子としてＬＥＤ４２を用いたが、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子等の他の発光素子を用いてもよい。
【００５６】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の表示システムを示す図である。この表示システムは、電力を生成する光発電機構の構成が異なる点が、第１実施形態の表示システムと相違する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００５７】
第２実施形態の表示システムの発電機構は、有機薄膜光発電素子３が設置された高欄としての壁高欄２の上に、上部設置物としての遮音壁６を備え、この遮音壁６の表面に、太陽光によって電力を生成する太陽光発電素子７が設置されている。上記壁高欄２と遮音壁６とで、路側設置物が構成されている。太陽光発電素子７は、遮音壁６が有する面のうち、日射強度を確保できる側の面に設けられている。図５には、有機薄膜光発電素子３と、太陽光発電素子７とが、道路に臨む側の面に設けられているが、太陽光発電素子７は、太陽光の照射時間を確保できれば、遮音壁６の道路に臨む側と反対側の面に設けてもよい。
【００５８】
本実施形態の表示システムの発電機構は、太陽光発電素子７が、図示しない蓄電池を介してデリネータ４のＬＥＤ４２に接続されている。デリネータ４は、太陽光発電素子７で生成した電力と、有機薄膜光発電素子３で生成した電力との両方で動作するように構成されている。
【００５９】
本実施形態の表示システムによれば、昼間には、太陽光発電素子７で太陽光を受けて生成した電力により、デリネータ４を動作させる。一方、夜間には、有機薄膜光発電素子３で車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けて生成した電力により、デリネータ４を動作させる。ここで、昼間には、太陽光発電素子７で生成した比較的大きい電力により、デリネータ４を比較的高い輝度で常時発光させる一方、夜間には、有機薄膜光発電素子３で発電する比較的小さい電力により、車両Ｃが通行するときのみに、比較的低い輝度で発光させる。このように、昼間と夜間とで電力を生成する発電素子を使い分けることにより、太陽光発電素子のみによって夜間の電力も補おうとした場合に生じる電池切れの問題を防止できる。したがって、公衆の電力供給網に接続してバックアップ用の電力を受けることなく、デリネータ４を動作させることができる。その結果、表示システムの設置コストとランニングコストの削減を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態の表示システムは、太陽光発電素子７で生成した電力を昼間にデリネータ４に供給する一方、有機薄膜光発電素子３で生成した電力を夜間にデリネータ４に供給したが、太陽光発電素子７で生成して蓄電池に蓄電できる限りの電力をデリネータ４に供給し、蓄電池の容量が枯渇した場合に、補助的に有機薄膜光発電素子３の電力を用いてもよい。
【００６１】
また、本実施形態の表示システムでは、高欄としての壁高欄２の上に、上部設置物としての遮音壁６を設置したが、高欄は壁以外の柵等で構成してもよい。また、上部設置物は、遮音壁以外の網状の防護柵や、樹脂製の騒音緩和壁等であってもよい。さらに、上部設置物は、遮音壁や防護柵のような連続的なものの他、信号機や道路灯等のような不連続的なものでもよい。
【００６２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の表示システムを示す図である。この表示システムは、光発電機構の人工光発電素子と、発光素子の配置形態が異なる点が、第１実施形態の表示システムと相違する。第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００６３】
この表示システムは、人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子３と、発光素子としての有機ＥＬ素子８とが、可撓性を有するポリマー製のベース９上に固定されて、カーブ標識１０を構成している。このカーブ標識１０は、有機薄膜光発電素子３が、標識模様として矢印形状に成型され、矩形のベース９上に固定されている。さらに、カーブ標識１０には、有機薄膜光発電素子３の周縁とベース９の周縁との間を埋めるように、有機ＥＬ素子８が配置されている。
【００６４】
有機薄膜光発電素子３は、光の吸収効率を向上するための色素が添加されており、光が照射されると電力を生成すると共に、赤色の反射光を出射する。
【００６５】
有機ＥＬ素子８は、有機薄膜光発電素子３で生成された電力を受けて概ね白色の光を出射する。有機薄膜光発電素子３と有機ＥＬ素子８との間には、必要に応じて整流回路、保護回路及びＥＬ駆動回路等が接続される。
【００６６】
このカーブ標識１０は、有機薄膜光発電素子３と有機ＥＬ素子８とベース９とを主要部品とすることにより、全体として可撓性を有し、壁高欄２の内側面の曲面に沿って、湾曲して取り付けられている。
【００６７】
本実施形態の表示システムとしてのカーブ標識１０は、道路１を走行する車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けると、有機薄膜光発電素子３が電力を生成し、この電力が所定の回路を経て有機ＥＬ素子８に供給されて、有機ＥＬ素子８が発光する。このとき、車両Ｃの前照灯からの光Ｂが照射されたカーブ標識１０は、照射光が有機薄膜光発電素子３で反射されてなる赤色の反射光と、有機ＥＬ素子８が出射する白色光により、矢印形状の標識模様を明確に表示する。したがって、進行方向の先に壁高欄２が存在することと、道路１の曲線部分が存在することを、情報として車両Ｃへ伝達することができる。
【００６８】
本実施形態において、人工光発電素子として、有機薄膜光発電素子３を用いたが、例えば色素増感型光発電素子等の他の発電素子を用いてもよく、また、道路施設に存在する人工光によって発電が可能な他の発電素子を用いてもよい。
【００６９】
また、発光素子として有機ＥＬ素子８を用いたが、ＬＥＤ等の他の発光素子を用いてもよい。ＬＥＤを用いる場合、矢印形状の有機薄膜光発電素子３の周囲を取り囲むように、複数の白色発光のＬＥＤを配列することにより、標識模様を明確に表示することができる。
【００７０】
また、有機薄膜光発電素子３と有機ＥＬ素子８によって表示する標識模様は、矢印形状に限らず、標識の設置位置に応じて種々の形状を採用することができる。
【００７１】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の表示システムを示す図である。この表示システムは、道路の舗装に埋設される発光式の道路鋲を構成するものであり、第１実施形態の表示システムで用いたものと同様の人工光発電素子を用いて形成される。第４実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００７２】
この道路鋲１１は、道路の交差点の中心に埋設され、交差点に差し掛かる車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けて電力を生成し、この電力で発光部１３から光を出射して、車両Ｃへ交差点の存在を伝えて注意を促すものである。
【００７３】
図７（ａ）は道路鋲１１の平面図であり、図７（ｂ）は道路鋲１１の断面図である。この道路鋲１１は、図７（ａ）に示すように、平面視において長辺と短辺が交互に連なる周縁を有して不等辺八角形をなすと共に、中央部が膨出したケーシング１２と、ケーシング１２の対向する２対の長辺に沿って配置された４つの人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子３と、中央部に配置された４つの発光部１３とで構成されている。
【００７４】
図７（ｂ）に示すように、ケーシング１２の上側面の外縁に近い側は、中央部に向かって傾斜した緩やかな傾斜面を有し、この傾斜面に有機薄膜光発電素子３が配置されている。ケーシング１２の上側面の中央部は、中心から不等辺八角形の短辺に向かって延在する区画壁で区切られており、中心から各有機薄膜光発電素子３に向かって拡幅して平面視において三角形をなす４つの発光部１３が形成されている。発光部１３は、発光素子としてのＬＥＤ１４と、ケーシング１２の中心から有機薄膜光発電素子３側に向かって上方に傾斜した反射鏡１５と、上記ＬＥＤ１４と反射鏡１５を覆う透明カバー１６とを有する。４つの発光部１３は、各々のケーシング１２外縁側に位置する有機薄膜光発電素子３に、必要に応じて整流回路、保護回路及びＬＥＤ駆動回路等を介して夫々接続されている。この道路鋲１１は、ケーシング１２の下部が舗装に埋設されて固定される。
【００７５】
この道路鋲１１は、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けると、有機薄膜光発電素子３が電力を生成し、ＬＥＤ１４が発光して発光部１３から光を出射する。これにより、交差点が存在することを車両Ｃへ伝えて、側方の道路から車両や歩行者等が進入する可能性を認識させて、注意を喚起するようになっている。
【００７６】
この道路鋲１１の有機薄膜光発電素子３は、道路の舗装表面の近傍に存在するものの、中央部が膨出したケーシング１２の傾斜面に配置されているので、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを法線に近い入射角度で受けることができ、したがって、比較的高い効率で電力を生成することができる。また、有機薄膜光発電素子３は、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けた際に発光部１３から光を出射できる程度の電力を生成すればよいので小型にでき、また、車両Ｃからの光Ｂを効率的に受けるためにケーシング１２の傾斜面に設置するので、この道路鋲１１は、太陽光発電パネルを用いた道路鋲よりも小型化を図ることができる。
【００７７】
また、この道路鋲１１の発光部１３は、道路の舗装表面の近傍に存在するものの、反射鏡１５がケーシング１２の中心から有機薄膜光発電素子３の側に向かって上方に傾斜するので、車両Ｃの運転者や同乗者の視線によって問題なく視認される。したがって、この道路鋲１１は、前照灯を点灯した車両Ｃが接近するに応じて、この車両Ｃへ交差点の存在を知らせて注意を喚起することができる。
【００７８】
また、この道路鋲１１は、車両Ｃの前照灯からの光Ｂをエネルギー源として、この車両Ｃに対して光を出射するので、車両Ｃから放出されるエネルギーを効果的に再利用でき、しかも、道路交通の安全を保持することができる。
【００７９】
本実施形態において、道路鋲１１は、４つの有機薄膜光発電素子３と４つの発光部１３を備えたが、有機薄膜光発電素子３の数と発光部１３の数はこれに限定されず、１つ又は複数のいくつでもよい。また、有機薄膜光発電素子３の数と発光部１３の数は異なってもよい。また、有機薄膜光発電素子３は四角形に形成され、発光部１３は三角形に形成されたが、いずれも他の形状に形成されてもよい。
【００８０】
また、本実施形態の道路鋲１１は交差点に配置されたが、道路鋲１１は、道路の交差点以外の直線部や曲線部に配置されてもよく、例えば、道路の中央線や車線境界線に沿って配置されてもよい。これにより、道路の車線の境界を、車両Ｃから放出されたエネルギーを再利用しながら効果的に知らせることができる。
【００８１】
また、発光部１３の発光素子はＬＥＤ１４で形成したが、有機ＥＬ等で形成してもよく、また、発光部１３の発光素子の数は、１個以外の何個でもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１ 道路
２ 壁高欄
３ 有機薄膜光発電素子
４ デリネータ
４２ ＬＥＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路施設に設置され、人工光によって電力を生成する発電機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路施設としての街路灯に太陽光発電パネルと蓄電池を設け、昼間に太陽光を受けて太陽光発電パネルで生成した電力を蓄電池に貯め、夜間に蓄電池から電力を取り出して、照明灯のＬＥＤを点灯するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この街路灯によれば、光源として、電力消費量の少ないＬＥＤを用いることにより、蓄電池の消耗を少なくして、夜間を通して電池切れを起こすことなく点灯を継続できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５１３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、太陽光発電パネルと蓄電池を備える街路灯は、日照時間が短い場合や、天候の状態によって日射強度が十分に得られない場合に、蓄電量が不十分となり、夜間に電池切れを起こして点灯が中断する問題がある。
【０００５】
このような問題を防止するためには、公衆の電力供給網に接続してバックアップ用の電力を受ける必要があり、電力供給網への接続線や電源の切り替え回路や変圧回路が必要となる。このため、構造が複雑化して製品コストが増大し、また、設置コストが増大し、さらに、ランニングコストが増大する不都合がある。
【０００６】
また、太陽光発電パネルへの日射強度を確保するため、太陽光発電パネルを太陽光の入射方向に向けて傾斜して設置する必要がある。したがって、太陽光発電パネルの側方への張り出し長さが大きくなり、街路灯が大型化する問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、道路施設に適用可能であって、安定して独立して電力を生成でき、電力供給網からバックアップ用の電力を受ける必要が無く、また、小型化ができる光発電機構と、それを用いた表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の光発電機構は、道路施設に、人工光を受けて電力を生成する人工光発電素子を設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、人工光発電素子により、道路を通行する車両の前照灯や、道路施設を構成する道路灯からの人工光を受けて電力を生成する。このように、道路施設には、車両や道路灯のような人工光の発生源が多く存在するので、人工光発電素子により、安定した電力を得ることができる。したがって、太陽光発電パネルで太陽光から電力を生成する場合と比較して、日照時間や天候の影響を受けることなく、安定して電力を生成することができる。
【００１０】
ここで、人工光発電素子とは、光起電力効果により、太陽光よりも光強度の弱い人工光を受けて発電を行う素子をいい、例えば有機薄膜光発電素子を用いることができる。
【００１１】
また、道路施設とは、道路に関連して設けられる設備、土木構造物及び建築構造物を広くいう。道路施設に包含される設備としては、標識及び情報ディスプレイ等の表示設備や、信号機及び車両検知器等の交通管制設備や、街路灯及び道路灯等のような照明灯や、電信柱等の電気設備等を例示できる。また、道路施設に包含される土木構造物としては、舗装、橋梁、トンネル及び擁壁等を例示できる。また、道路施設に包含される建築構造物としては、料金徴収所及び管理棟等を例示できる。これらから、道路施設に設置される人工光発電素子が受ける光は、屋内の人工光でもよく、また、屋外の人工光でもよい。
【００１２】
一実施形態の光発電機構は、上記道路施設は、道路の側部に設置された路側設置物を含み、この路側設置物の上記道路に臨む側、かつ、上記道路を走行する車両の前照灯から出射された光が照射される位置に、上記人工光発電素子を配置したものである。
【００１３】
上記実施形態によれば、道路を通行する車両からの人工光を人工光発電素子に効果的に入射させ、電力を効率的に生成させることができる。
【００１４】
ここで、路側設置物とは、道路の側部に設けられる設備又は構造物をいい、例えば、ガードレール、防護柵、高欄及び遮音壁等のような連続的な設備又は構造物と、信号機、電信柱、照明灯及び標識等のような不連続的な設備又は構造物とのいずれも該当する。
【００１５】
上記実施形態において、人工光発電素子は、道路の曲線部に配置されるのが好ましい。道路の曲線部に人工光発電素子が配置された場合、曲線部にさしかかる車両の前照灯からの光が、人工光発電素子の受光面に、法線方向に近い方向から入射する。したがって、人工光発電素子は、車両の前照灯の光を、光強度のロスが少ない状態で受光できるので、比較的高い電力を生成できる。この電力を、例えば、曲線部に設置したデリネータに設けた発光素子に供給して発光素子を発光させることにより、曲線部にさしかかる車両の前照灯をエネルギー源として、この車両へ道路が曲線をなすことを通知し、安全を確保することができる。すなわち、道路を走行する車両が放出するエネルギーを効果的に再生しながら、道路交通の安全を確保することができる。
【００１６】
また、路側設置物の車両が通行する側である道路に臨む側、かつ、上記道路を走行する車両の前照灯から出射された光が照射される位置に人工光発電素子を配置する場合、太陽光発電パネルのように太陽光の入射方向に向けるために発電素子が張り出すことが無いので、光発電機構の小型化ができる。
【００１７】
一実施形態の光発電機構は、上記路側設置物は、高欄と、この高欄の上に配置された上部設置物とを有し、上記高欄の上記道路に臨む面に上記人工光発電素子を配置する一方、上記上部設置物に太陽光発電素子を配置したものである。
【００１８】
上記実施形態によれば、道路を走行する車両からの人工光を多く受ける高欄に人工光発電素子を配置し、太陽光を多く受ける上部設置物に太陽光発電素子を配置する。これにより、夜間には人工光発電素子によって人工光で電力を生成し、昼間には主に太陽光発電素子によって太陽光で電力を生成できるので、終日に亘って電力を安定して生成することができる。
【００１９】
ここで、上部設置物とは、高欄の上に配置される設備又は構造物をいい、例えば、防護柵、遮音壁及び騒音緩和壁等のような連続的な設備又は構造物と、信号機、街路灯、道路灯及び標識等のような不連続的な設備又は構造物とのいずれも該当する。
【００２０】
一実施形態の光発電機構は、上記人工光は、道路を走行する車両の前照灯から出射された光、及び、道路の照明灯から出射された光のうちの少なくとも一方を含む。
【００２１】
上記実施形態によれば、車両の前照灯や道路の照明灯のような人工光の発生源が多く存在する道路施設に、人工光発電素子を配置することにより、安定して電力を生成することができる。
【００２２】
一実施形態の光発電機構は、上記人工光発電素子は、有機薄膜光発電素子である。
【００２３】
上記実施形態によれば、人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子により、自動車の前照灯や、道路の照明灯等から出射されて光強度が比較的弱い光を受けて、電力を生成することができる。ここで、有機薄膜光発電素子とは、発電層が有機材料で構成される発電素子をいう。
【００２４】
本発明の表示システムは、上記光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
この発光素子を、道路を走行する車両へ情報を伝達するために用いることを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、道路を走行する車両からの人工光又は道路施設の人工光から光発電機構により電力を生成し、車両へ情報を伝達するための発光素子に供給することにより、道路施設に生じる人工光を有効に再利用することができる。
【００２６】
ここで、上記発光素子は、車両へ情報を伝達するため、標識や道路境界表示等の種々の設備に用いることができる。
【００２７】
本発明の他の側面による表示システムは、上記光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
上記路側設置物の上記道路に臨む面に、所定の標識模様をなすように上記発光素子と上記人工光発電素子とを配置したことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、光発電機構の人工光発電素子と発光素子とを用いて形成された標識模様に、車両の前照灯等からの人工光が照射されると、人工光発電素子が電力を生成すると共に、この電力で発光素子が発光して標識模様が強調される。こうして、車両からの人工光のエネルギーを有効に再利用しつつ、車両へ効果的に情報の伝達や警告を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の表示システムが適用された高速道路を示す平面図である。
【図２】表示システムを示す正面図である。
【図３】表示システムを拡大して示す平面図である。
【図４】表示システムに用いられる有機薄膜光発電素子を示す断面図である。
【図５】第２実施形態の表示システムを示す正面図である。
【図６】第３実施形態の表示システムを示す正面図である。
【図７】図７（ａ）は、第４実施形態の表示システムを示す平面図であり、図７（ｂ）は、第４実施形態の表示システムを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の表示システムが適用された高速道路を示す平面図であり、図２は表示システムを示す正面図であり、図３は表示システムを拡大して示す平面図である。
【００３２】
この表示システムは、高架橋構造の高速道路に設置されており、道路１の側部に立設された路側設置物としての壁高欄２に取り付けられている。壁高欄２は鉄筋コンクリート製の壁で形成され、高架橋の床版の端部に、道路１の延長方向に沿って延在している。表示システムは、道路の曲線部分の壁高欄２に設けられた人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子３と、デリネータ４とで大略構成されている。
【００３３】
有機薄膜光発電素子３は、主にポリマー材料を用いて形成されて可撓性を有し、太陽光よりも光強度の弱い人工光を受けて発電を行うものであり、図４に示すような積層構造によって構成されている。この有機薄膜光発電素子３は、図４に示すように、基板３０上に形成されたカソード３１とアノード３５の間に、カソード３１側から順に積層されたホールキャリア層３２と、光活性層３３と、ホールブロック層３４を含んでいる。
【００３４】
基板３０は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の可撓性のポリマー材料で形成され、電力を生成する光に対して透明又は不透明のいずれであってもよい。
【００３５】
カソード３１及びアノード３５は、電力を生成する光に対して透明の材料で形成され、例えばインジウムが添加されたスズ酸化物で形成することができる。
【００３６】
ホールキャリア層３２は、光活性層３３で生成されたホールをカソード３１に通過させる一方、電子の通過を阻止する材料によって形成される。このような材料として、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン等を用いることができる。
【００３７】
光活性層３３は、電子供与材料と電子受容材料とを含んで形成され、入射した光の作用により、電子とホールを生成する。光活性層３３で生成されたホールは、電子供与材料によってホールキャリア層３２に輸送される一方、電子は電子受容材料によってホールブロック層３４に輸送される。
【００３８】
光活性層３３の電子受容材料は、フラーレンを含んで形成される。フラーレンとは、複数の炭素原子を有する三次元炭素骨格を含む化合物である。電子受容材料のフラーレンとしては、１つ以上の無置換フラーレンと、１つ以上の置換フラーレンを含んで形成することができる。置換フラーレンの例としては、Ｃ６１−フェニル酪酸メチルエステル等がある。なお、電子受容性材料として、非フラーレンを含んでもよく、例えばカーボンナノロッド、ディスコティック液晶、無機ナノ粒子等を用いることができる。
【００３９】
一方、光活性層３３の電子供与材料は、共役ポリマーによって形成され、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ディスコティック液晶ポリマー等を用いることができる。
【００４０】
ホールブロック層３４は、アノード３５へ電子を輸送する一方、アノード３５へのホールの輸送を阻止する材料で形成される。このような材料として、フッ化リチウムや、亜鉛酸化物等の金属酸化物等を用いることができる。
【００４１】
上記カソード３１とアノード３５に夫々端子３６，３７が接続され、これら端子３６，３７から電力を出力する。
【００４２】
この有機薄膜光発電素子３は、可撓性のポリマー材の基板３０上に、印刷技術を用いて各層３１，・・・３５が形成されて製造される。この有機薄膜光発電素子３は、基板３０の厚みによって全体の厚みの大部分が占められ、数十μｍから数千μｍの範囲の厚みに形成される。特に、柔軟性と耐久性を両立する点で、約５００μｍ程度が好ましい。
【００４３】
このように構成される有機薄膜光発電素子３は、道路を臨む側（以下、内側という）の表面に設置されている。壁高欄２の内側面は、曲線を描く道路に沿って曲面を描いており、この壁高欄２の内側面の曲面に沿うように、有機薄膜光発電素子３が湾曲して設置されている。
【００４４】
デリネータ４は、樹脂製の概ね筒状のケーシング４１内に、発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）４２と、ＬＥＤ４２からの出射光を集めて反射させる反射板を内蔵している。ケーシング４１の正面側には、橙色に着色された樹脂製のレンズ４３が、連結されている。デリネータ４のケーシング４１内には、有機薄膜光発電素子３の端子３６，３７と図示しない電力ラインを通して接続された回路が収容されている。回路としては、整流回路や保護回路やＬＥＤ駆動回路が必要に応じて採用される。これらの回路を通して、ＬＥＤ４２に電力を供給するように構成されている。
【００４５】
このような構造を有するデリネータ４は、壁高欄２の上端面に、壁高欄２の延長方向に所定間隔を置いて複数個設置されている。これら複数のデリネータ４の下方に、壁高欄２の湾曲した内側面に沿って湾曲した有機薄膜光発電素子３が、各デリネータ４に電力を供給するために、夫々配置されている。こうして、壁高欄２の内側面に貼り付けられた有機薄膜光発電素子３により、本発明の発電機構を構成している。
【００４６】
この高速道路の壁高欄２には、夜間に道路１を照らすための複数の照明灯としての道路灯５，５，・・・が設置されている。
【００４７】
上記発電機構を構成する有機薄膜光発電素子３と、デリネータ４とで形成された表示システムは、次のように動作する。すなわち、夜間に、道路１を走行する車両Ｃが、曲線部分に差し掛かると、図１に模式的に示すように、車両Ｃの前照灯から出射された光Ｂが、車両Ｃの進行方向の先に湾曲して位置する壁高欄２の内側面に照射される。この壁高欄２の内側面に設置された有機薄膜光発電素子３が、車両Ｃからの光Ｂを受け、光活性層３３で電子とホールが生成されて起電力が生じる。これにより、有機薄膜光発電素子３の端子３６，３７間に電位差が生成され、デリネータ４の図示しない回路及びＬＥＤ４２に電流が流れてＬＥＤ４２が発光する。このようにして、車両Ｃの進行方向の先に位置するデリネータ４が、車両の前照灯からの光を受けて点灯することにより、壁高欄２が存在することと、道路１の曲線部分が存在することを、情報として車両Ｃへ伝達する。なお、デリネータ４は、内部に設けられた駆動回路に応じて点滅動作をしてもよい。
【００４８】
このように、本実施形態の表示システムは、道路施設を構成する壁高欄２に設置された有機薄膜光発電素子３により、道路１を通行する車両Ｃの前照灯からの人工光を受けて電力を生成する。このように、車両Ｃの前照灯からの光Ｂのような人工光が多く存在する高速道路の壁高欄２に、有機薄膜光発電素子３を設置するので、安定して電力を生成することができる。したがって、太陽光発電パネルで昼間に生成した電力を蓄電池に貯めて夜間に供給する場合のように、日照時間の不足や天候の状態に起因して電池切れが起きる不都合が無く、確実にデリネータ４を動作させることができる。
【００４９】
また、本実施形態の表示システムは、デリネータ４により、このデリネータ４の動作の電力源である車両Ｃに対して、壁高欄２の存在や道路１の曲線部分の存在を知らせる。したがって、車両Ｃから出力されるエネルギーを再利用して、効果的なエネルギーの再利用を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態の表示システムは、有機薄膜光発電素子３が、道路１の曲線部分に対応する壁高欄２の内側の湾曲面に配置されているので、車両Ｃからの光Ｂを効果的に受けて、効率的に電力を生成することができる。また、有機薄膜光発電素子３は、太陽光発電パネルのように太陽光の入射方向に向けて設置する必要がないから、壁高欄２から張り出すことが無いので、光発電機構の小型化ができる。なお、有機薄膜光発電素子３は、道路１の直線部分に対応する壁高欄２の内側面に配置してもよい。
【００５１】
本実施形態の表示システムにおいて、壁高欄２に設置された道路灯５からの光の存在のもと、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けて、有機薄膜光発電素子３により発電を行ったが、道路灯５を削除し、車両Ｃの前照灯からの光Ｂのみによって発電を行ってもよい。あるいは、道路灯５からの光により、有機薄膜光発電素子３に起電力を生じさせて、道路灯５の点灯中にデリネータ４を継続して動作させてもよい。
【００５２】
また、本実施形態の表示システムは、高架橋構造の高速道路に適用されたが、他の構造の高速道路や、一般の道路に適用されてもよい。
【００５３】
また、有機薄膜光発電素子３で生成した電力をデリネータ４に供給したが、デリネータ４以外に、車両へ情報を伝達するために発光素子を備えた他の機器に電力を供給してもよい。
【００５４】
また、人工光発電素子として、有機薄膜光発電素子３を用いたが、例えば色素増感型光発電素子等の他の発電素子を用いてもよい。要は、道路施設に存在する人工光による発電機能を有すれば、発電素子の構成はどのようなものでもよい。
【００５５】
また、発光素子としてＬＥＤ４２を用いたが、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子等の他の発光素子を用いてもよい。
【００５６】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の表示システムを示す図である。この表示システムは、電力を生成する光発電機構の構成が異なる点が、第１実施形態の表示システムと相違する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００５７】
第２実施形態の表示システムの発電機構は、有機薄膜光発電素子３が設置された高欄としての壁高欄２の上に、上部設置物としての遮音壁６を備え、この遮音壁６の表面に、太陽光によって電力を生成する太陽光発電素子７が設置されている。上記壁高欄２と遮音壁６とで、路側設置物が構成されている。太陽光発電素子７は、遮音壁６が有する面のうち、日射強度を確保できる側の面に設けられている。図５には、有機薄膜光発電素子３と、太陽光発電素子７とが、道路に臨む側の面に設けられているが、太陽光発電素子７は、太陽光の照射時間を確保できれば、遮音壁６の道路に臨む側と反対側の面に設けてもよい。
【００５８】
本実施形態の表示システムの発電機構は、太陽光発電素子７が、図示しない蓄電池を介してデリネータ４のＬＥＤ４２に接続されている。デリネータ４は、太陽光発電素子７で生成した電力と、有機薄膜光発電素子３で生成した電力との両方で動作するように構成されている。
【００５９】
本実施形態の表示システムによれば、昼間には、太陽光発電素子７で太陽光を受けて生成した電力により、デリネータ４を動作させる。一方、夜間には、有機薄膜光発電素子３で車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けて生成した電力により、デリネータ４を動作させる。ここで、昼間には、太陽光発電素子７で生成した比較的大きい電力により、デリネータ４を比較的高い輝度で常時発光させる一方、夜間には、有機薄膜光発電素子３で発電する比較的小さい電力により、車両Ｃが通行するときのみに、比較的低い輝度で発光させる。このように、昼間と夜間とで電力を生成する発電素子を使い分けることにより、太陽光発電素子のみによって夜間の電力も補おうとした場合に生じる電池切れの問題を防止できる。したがって、公衆の電力供給網に接続してバックアップ用の電力を受けることなく、デリネータ４を動作させることができる。その結果、表示システムの設置コストとランニングコストの削減を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態の表示システムは、太陽光発電素子７で生成した電力を昼間にデリネータ４に供給する一方、有機薄膜光発電素子３で生成した電力を夜間にデリネータ４に供給したが、太陽光発電素子７で生成して蓄電池に蓄電できる限りの電力をデリネータ４に供給し、蓄電池の容量が枯渇した場合に、補助的に有機薄膜光発電素子３の電力を用いてもよい。
【００６１】
また、本実施形態の表示システムでは、高欄としての壁高欄２の上に、上部設置物としての遮音壁６を設置したが、高欄は壁以外の柵等で構成してもよい。また、上部設置物は、遮音壁以外の網状の防護柵や、樹脂製の騒音緩和壁等であってもよい。さらに、上部設置物は、遮音壁や防護柵のような連続的なものの他、信号機や道路灯等のような不連続的なものでもよい。
【００６２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の表示システムを示す図である。この表示システムは、光発電機構の人工光発電素子と、発光素子の配置形態が異なる点が、第１実施形態の表示システムと相違する。第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００６３】
この表示システムは、人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子３と、発光素子としての有機ＥＬ素子８とが、可撓性を有するポリマー製のベース９上に固定されて、カーブ標識１０を構成している。このカーブ標識１０は、有機薄膜光発電素子３が、標識模様として矢印形状に成型され、矩形のベース９上に固定されている。さらに、カーブ標識１０には、有機薄膜光発電素子３の周縁とベース９の周縁との間を埋めるように、有機ＥＬ素子８が配置されている。
【００６４】
有機薄膜光発電素子３は、光の吸収効率を向上するための色素が添加されており、光が照射されると電力を生成すると共に、赤色の反射光を出射する。
【００６５】
有機ＥＬ素子８は、有機薄膜光発電素子３で生成された電力を受けて概ね白色の光を出射する。有機薄膜光発電素子３と有機ＥＬ素子８との間には、必要に応じて整流回路、保護回路及びＥＬ駆動回路等が接続される。
【００６６】
このカーブ標識１０は、有機薄膜光発電素子３と有機ＥＬ素子８とベース９とを主要部品とすることにより、全体として可撓性を有し、壁高欄２の内側面の曲面に沿って、湾曲して取り付けられている。
【００６７】
本実施形態の表示システムとしてのカーブ標識１０は、道路１を走行する車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けると、有機薄膜光発電素子３が電力を生成し、この電力が所定の回路を経て有機ＥＬ素子８に供給されて、有機ＥＬ素子８が発光する。このとき、車両Ｃの前照灯からの光Ｂが照射されたカーブ標識１０は、照射光が有機薄膜光発電素子３で反射されてなる赤色の反射光と、有機ＥＬ素子８が出射する白色光により、矢印形状の標識模様を明確に表示する。したがって、進行方向の先に壁高欄２が存在することと、道路１の曲線部分が存在することを、情報として車両Ｃへ伝達することができる。
【００６８】
本実施形態において、人工光発電素子として、有機薄膜光発電素子３を用いたが、例えば色素増感型光発電素子等の他の発電素子を用いてもよく、また、道路施設に存在する人工光によって発電が可能な他の発電素子を用いてもよい。
【００６９】
また、発光素子として有機ＥＬ素子８を用いたが、ＬＥＤ等の他の発光素子を用いてもよい。ＬＥＤを用いる場合、矢印形状の有機薄膜光発電素子３の周囲を取り囲むように、複数の白色発光のＬＥＤを配列することにより、標識模様を明確に表示することができる。
【００７０】
また、有機薄膜光発電素子３と有機ＥＬ素子８によって表示する標識模様は、矢印形状に限らず、標識の設置位置に応じて種々の形状を採用することができる。
【００７１】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の表示システムを示す図である。この表示システムは、道路の舗装に埋設される発光式の道路鋲を構成するものであり、第１実施形態の表示システムで用いたものと同様の人工光発電素子を用いて形成される。第４実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００７２】
この道路鋲１１は、道路の交差点の中心に埋設され、交差点に差し掛かる車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けて電力を生成し、この電力で発光部１３から光を出射して、車両Ｃへ交差点の存在を伝えて注意を促すものである。
【００７３】
図７（ａ）は道路鋲１１の平面図であり、図７（ｂ）は道路鋲１１の断面図である。この道路鋲１１は、図７（ａ）に示すように、平面視において長辺と短辺が交互に連なる周縁を有して不等辺八角形をなすと共に、中央部が膨出したケーシング１２と、ケーシング１２の対向する２対の長辺に沿って配置された４つの人工光発電素子としての有機薄膜光発電素子３と、中央部に配置された４つの発光部１３とで構成されている。
【００７４】
図７（ｂ）に示すように、ケーシング１２の上側面の外縁に近い側は、中央部に向かって傾斜した緩やかな傾斜面を有し、この傾斜面に有機薄膜光発電素子３が配置されている。ケーシング１２の上側面の中央部は、中心から不等辺八角形の短辺に向かって延在する区画壁で区切られており、中心から各有機薄膜光発電素子３に向かって拡幅して平面視において三角形をなす４つの発光部１３が形成されている。発光部１３は、発光素子としてのＬＥＤ１４と、ケーシング１２の中心から有機薄膜光発電素子３側に向かって上方に傾斜した反射鏡１５と、上記ＬＥＤ１４と反射鏡１５を覆う透明カバー１６とを有する。４つの発光部１３は、各々のケーシング１２外縁側に位置する有機薄膜光発電素子３に、必要に応じて整流回路、保護回路及びＬＥＤ駆動回路等を介して夫々接続されている。この道路鋲１１は、ケーシング１２の下部が舗装に埋設されて固定される。
【００７５】
この道路鋲１１は、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けると、有機薄膜光発電素子３が電力を生成し、ＬＥＤ１４が発光して発光部１３から光を出射する。これにより、交差点が存在することを車両Ｃへ伝えて、側方の道路から車両や歩行者等が進入する可能性を認識させて、注意を喚起するようになっている。
【００７６】
この道路鋲１１の有機薄膜光発電素子３は、道路の舗装表面の近傍に存在するものの、中央部が膨出したケーシング１２の傾斜面に配置されているので、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを法線に近い入射角度で受けることができ、したがって、比較的高い効率で電力を生成することができる。また、有機薄膜光発電素子３は、車両Ｃの前照灯からの光Ｂを受けた際に発光部１３から光を出射できる程度の電力を生成すればよいので小型にでき、また、車両Ｃからの光Ｂを効率的に受けるためにケーシング１２の傾斜面に設置するので、この道路鋲１１は、太陽光発電パネルを用いた道路鋲よりも小型化を図ることができる。
【００７７】
また、この道路鋲１１の発光部１３は、道路の舗装表面の近傍に存在するものの、反射鏡１５がケーシング１２の中心から有機薄膜光発電素子３の側に向かって上方に傾斜するので、車両Ｃの運転者や同乗者の視線によって問題なく視認される。したがって、この道路鋲１１は、前照灯を点灯した車両Ｃが接近するに応じて、この車両Ｃへ交差点の存在を知らせて注意を喚起することができる。
【００７８】
また、この道路鋲１１は、車両Ｃの前照灯からの光Ｂをエネルギー源として、この車両Ｃに対して光を出射するので、車両Ｃから放出されるエネルギーを効果的に再利用でき、しかも、道路交通の安全を保持することができる。
【００７９】
本実施形態において、道路鋲１１は、４つの有機薄膜光発電素子３と４つの発光部１３を備えたが、有機薄膜光発電素子３の数と発光部１３の数はこれに限定されず、１つ又は複数のいくつでもよい。また、有機薄膜光発電素子３の数と発光部１３の数は異なってもよい。また、有機薄膜光発電素子３は四角形に形成され、発光部１３は三角形に形成されたが、いずれも他の形状に形成されてもよい。
【００８０】
また、本実施形態の道路鋲１１は交差点に配置されたが、道路鋲１１は、道路の交差点以外の直線部や曲線部に配置されてもよく、例えば、道路の中央線や車線境界線に沿って配置されてもよい。これにより、道路の車線の境界を、車両Ｃから放出されたエネルギーを再利用しながら効果的に知らせることができる。
【００８１】
また、発光部１３の発光素子はＬＥＤ１４で形成したが、有機ＥＬ等で形成してもよく、また、発光部１３の発光素子の数は、１個以外の何個でもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１ 道路
２ 壁高欄
３ 有機薄膜光発電素子
４ デリネータ
４２ ＬＥＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路施設に、人工光を受けて電力を生成する人工光発電素子を設けたことを特徴とする光発電機構。
【請求項２】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記道路施設は、道路の側部に設置された路側設置物を含み、この路側設置物の上記道路に臨む側、かつ、上記道路を走行する車両の前照灯から出射された光が照射される位置に、上記人工光発電素子を配置したことを特徴とする光発電機構。
【請求項３】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記路側設置物は、高欄と、この高欄の上に配置された上部設置物とを有し、上記高欄の上記道路に臨む面に上記人工光発電素子を配置する一方、上記上部設置物に太陽光発電素子を配置したことを特徴とする光発電機構。
【請求項４】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記人工光は、道路を走行する車両の前照灯から出射された光、及び、道路の照明灯から出射された光のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする光発電機構。
【請求項５】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記人工光発電素子は、有機薄膜光発電素子であることを特徴とする光発電機構。
【請求項６】
請求項１に記載の光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
この発光素子を、道路を走行する車両へ情報を伝達するために用いることを特徴とする表示システム。
【請求項７】
請求項２に記載の光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
上記路側設置物の上記道路に臨む面に、所定の標識模様をなすように上記発光素子と上記人工光発電素子とを配置したことを特徴とする表示システム。
【請求項１】
道路施設に、人工光を受けて電力を生成する人工光発電素子を設けたことを特徴とする光発電機構。
【請求項２】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記道路施設は、道路の側部に設置された路側設置物を含み、この路側設置物の上記道路に臨む側、かつ、上記道路を走行する車両の前照灯から出射された光が照射される位置に、上記人工光発電素子を配置したことを特徴とする光発電機構。
【請求項３】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記路側設置物は、高欄と、この高欄の上に配置された上部設置物とを有し、上記高欄の上記道路に臨む面に上記人工光発電素子を配置する一方、上記上部設置物に太陽光発電素子を配置したことを特徴とする光発電機構。
【請求項４】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記人工光は、道路を走行する車両の前照灯から出射された光、及び、道路の照明灯から出射された光のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする光発電機構。
【請求項５】
請求項１に記載の光発電機構において、
上記人工光発電素子は、有機薄膜光発電素子であることを特徴とする光発電機構。
【請求項６】
請求項１に記載の光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
この発光素子を、道路を走行する車両へ情報を伝達するために用いることを特徴とする表示システム。
【請求項７】
請求項２に記載の光発電機構と、この光発電機構で生成された電力が供給される発光素子とを備え、
上記路側設置物の上記道路に臨む面に、所定の標識模様をなすように上記発光素子と上記人工光発電素子とを配置したことを特徴とする表示システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１７１７０（Ｐ２０１１−１１７１７０Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４４６４（Ｐ２００９−２７４４６４）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５０５４１３２５５）阪神高速道路株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５０５４１３２５５）阪神高速道路株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
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