JP2007182722A - 標識灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気結合による無接点方式の接続を実現しつつ、そのトランスの大型化を抑制できるようにすることである。
【解決手段】 光源４を内蔵した標識灯２と、この標識灯２を装着する基台１と、標識灯２が基台１に装着されたとき一次側９ａと二次側９ｂのコイルが磁気結合するように、基台１側に一次側コイルが配設され、かつ標識灯２側に二次側コイルが配置されているトランス９と、トランス９の一次側コイルに接続し、外部から供給される低周波交流又は直流電力に基づいて高周波電力を生成する高周波変換回路ＨＣと、トランス９の二次側コイルに発生する電力によって標識灯２の光源４を付勢する点灯回路ＬＣとを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、滑走路、誘導路又は道路等に埋め込まれる等して通行区分他を示す標識灯装置に関する。

標識灯装置の一種である例えば埋込型の標識灯は、空港の滑走路や道路の路面下に基台を設置し、その基台に標識灯を装着して使用されることが多い。このような埋込型標識灯装置では、航空機の離着陸時や自動車の走行時等にこれらのタイヤが標識灯上を滑走や走行して通過するため、通過時に破損しないよう高度の信頼性が要求される。

また、埋込型標識灯のランプに点灯用電力を出力する電源出力装置は基台側に設けられており、埋込型標識灯を基台に装着する際に埋込型標識灯のランプと電源出力装置とを電気的に接続するようになっている。

図７は、そのような埋込型標識灯装置の概略構成図である。基台１は空港の滑走路や道路の路中に形成され、その基台１の上部に埋込型標識灯２がボルト３で装着される。埋込型標識灯２にはランプ４が内蔵されており、ランプ４からの光は光導出部５を通って滑走路や道路に出射される。

一方、基台１には、埋込型標識灯２を基台１に装着したときランプ４を電気的に接続するための端子台６、ランプ点灯用電力を基台１の内部に取り込むための外部端子７、端子台６と外部端子７とを接続するプラグ８を備えた電源出力装置が設置されている。また、図８に示すように、端子台６と外部端子７とを電線で予め電気的に接続してプラグ８を省略したものもある。

このような標識灯装置では、基台から埋込型標識灯を外すとこの標識灯への給電が遮断され、所謂インターロック機能も果たすことから、感電の危険性軽減も期待できるが、電気接続部であるプラグ８や端子台７の接続部分に、雨などの水が浸透することがあり、基台にその標識灯を装着したときに良好な電気接続を実現するためには、それら接続部のメンテナンスが必要となる場合があった。

そこで、電気接続部を無接点にするため、基台側及び標識灯側にコイルを各々配設して、標識灯が基台に装着されたときに両者が磁気結合して電気接続するように改良した埋込型標識灯装置を本出願人は開発した（例えば、特許文献１参照）。

この埋込型標識灯によれば、上記のような接続部がないため、そのメンテナンスが軽減できるものの、外部から供給される商用交流電力は、低周波であるために、大型なトランスを採用する必要が生じてしまう。

外部から供給される電力を高周波とすれば、このトランスの小型化が図れるものの、空港の滑走路等に設置される標識灯は、図９に概念図を示すように、例えば３０ｍ間隔で１０灯程度を直列的に接続して使用されることが多い。したがって、電源との間の給電線路長が長くなるため、給電線路の浮遊容量Ｃｓや線路のインダクタンスＬｓに起因する損失や高周波ノイズの発生などを招き易いため、実用性に欠けるという課題がある。
特開２００３−１３８５３４号公報（図１）

本発明は上記問題に鑑みなされたもので、磁気結合による無接点方式の接続を実現しつつ、そのトランスの大型化を抑制できる標識灯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明に係る標識灯装置は、光源を内蔵した標識灯と、この標識灯を装着する基台と、標識灯が基台に装着されたとき一次側と二次側のコイルが磁気結合するように、基台側に一次側コイルが配設され、かつ標識灯側に二次側コイルが配置されているトランスと、トランスの一次側コイルに接続し、外部から供給される低周波交流又は直流電力に基づいて高周波電力を生成する高周波変換回路と、トランスの二次側コイルに発生する電力によって標識灯の光源を付勢する点灯回路と、を備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明に係る標識灯装置は、ＬＥＤランプを光源として内蔵した標識灯と、この標識灯を装着する基台と、標識灯が基台に装着されたとき一次側と二次側のコイルが磁気結合するように、基台側に一次側コイルが配設され、かつ標識灯側に二次側コイルが配置されているトランスと、トランスの一次側コイルに接続し、外部から供給されるパルス幅変調された直流電力を高周波電力に変換する高周波変換回路と、二次側コイルに誘導された高周波電力から直流電力を生成しＬＥＤランプを付勢する直流化回路と、を備えていることを特徴とする。

上記各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下が優先する。

本発明が適用される標識灯は、小型化が特に望まれる埋込型のものが好適であるが、地上型又はその他の方式のものに適用されることが妨げられるものではない。

またトランスは、一般的には電圧および電流を変成する機能を兼ね備えるものを指すが、本発明においては、電圧又は電流を変成する機能は必須ではなく、一次側と二次側が分離可能な状態で磁気結合するものであれば良い。

請求項１記載の発明によれば、トランスの一次側には、高周波変換回路によって生成された高周波電力が供給されるため、低周波領域で磁気結合するものに比較してトランスの大型化を招くことなく磁気結合が可能となる。また、高周波変換回路は、外部から供給される低周波交流又は直流電力に基づいて高周波電力を生成するため、外部の給電線路における損失や高周波ノイズの発生を誘発することがない。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に、トランスの大型化を招くことなく磁気結合が可能となり、外部の給電線路における損失や高周波ノイズの発生を誘発することがない。さらには、外部から供給されるパルス幅変調された直流電力に応じてＬＥＤランプが点灯するため、その直流電力のパルス幅を調整することにより、標識灯の調光制御が可能となる。

（第１の実施の形態）

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る埋込型標識灯装置の概略構成図であり、この標識灯は航空機の滑走路に埋設して使用されるものを例示している。

基台１の上部には、ランプ４として例えばハロゲン電球が内蔵された埋込型標識灯２がボルト３で装着される。この埋込型標識灯２の本体は、航空機が離発着時に直上を走行しても破壊しないように、高強度アルミニウム合金鋳物で堅牢に成形されている。

また、埋込型標識灯２の本体にはランプ４からの光を所定方向に出射するための光導出部５が設けられている。図示は省略するが、ランプ４と光導出部５との間には、反射鏡やプリズムレンズが設けられ、ランプ４からの光をこれらを通して所定の方向に出射する。そして、この光導出部５からは、仰角方向に垂直な上下幅は狭く、水平な左右には幅広い光が放射される。光導出部５が設けられているので、埋込型標識灯２の本体は多少路面上より突出し、路面水平方向の光射出を可能としている。このことから、航空機の走行による衝撃を緩和するように、埋込型標識灯２の本体の中央部から周縁部に向かって下方に傾斜するようなテーパーを形成している。

また、埋込型標識灯２の下部には、ランプ４に点灯用電力を出力するためのトランス９の二次側９ｂが配置されている。このトランスの二次側９ｂのコイルからランプ４に点灯用電力が出力される。

一方、基台１には、トランス９の一次側９ａが配置されている。そして、本実施形態における主要な構成の回路概念図を表す図２に示すように、トランス９の一次側９ａコイルは、同図左側に示す高周波変換回路ＨＣの出力端に接続されている。この高周波変換回路ＨＣは、具体的には、外部から供給される低周波交流を整流する整流回路Ｒｅｃ、その出力端に接続された平滑用コンデンサＣ、トランスの一次側コイルと結合するドライブ用コイルＬＤ、直結形負帰還接続されたスイッチングトランジスタＴＲ１及びドライブ用のトランジスタＴＲ２等より構成されており、外部端子７及び図示省略の外部給電配線を介して供給される低周波交流を入力するように接続され、したがって、トランス一次側９ａのコイルに高周波電力を供給するように作用する。

そして、埋込型標識灯２が基台１に装着されたとき、トランス９の一次側９ａは埋込型標識灯２に配置されたトランス９の二次側９ｂと磁気的に結合し、その結果、トランス９の二次側９ｂコイルに高周波電力が誘導される。

なお、埋込型標識灯２の内部には、図２の右側に示す点灯回路ＬＣが収容されている。この点灯回路ＬＣは、二次側９ｂコイルに誘導された高周波電力を整流して直流化する作用をなし、また図示のように、その出力端間に、サージ電圧を吸収する保護回路ＰＣを介在させて構成することが好ましい。

図３は、トランス９の鉄心の説明図であり、図３（ａ）はＥ字型の鉄心１０を示しており、図３（ｂ）はＵ字型の鉄心１２を示している。図３（ａ）は、埋込型標識灯２が基台１に装着されたときの状態を示しており、トランス９の一次側９ａおよび二次側９ｂに設けられたＥ字型の一次側鉄心１０ａおよび二次側１０ｂは、埋込型標識灯２が基台１に装着されたときは所定の空隙を保って対面した位置になる。

Ｅ字型の鉄心１０ａ、１０ｂの中央部には、それぞれ一次コイル１１ａ、二次コイル１１ｂが巻かれており、空隙を介してＥ字型の鉄心１０ａ、１０ｂ間で磁気回路が形成され、一次コイル１１ａから二次コイル１１ｂに電力が出力される。

一方、埋込型標識灯２が基台１から外されたときは、空隙を介したＥ字型の鉄心１０ａ、１０ｂ間の磁気回路が形成されなくなり、一次コイル１１ａから二次コイル１１ｂへの電力の出力はなくなる。

同様に、図３（ｂ）は、埋込型標識灯２が基台１に装着されたときの状態を示しており、トランス９の一次側９ａおよび二次側９ｂに設けられたＵ字型の一次側鉄心１２ａおよび二次側１２ｂは、埋込型標識灯２が基台１に装着されたときは所定の空隙を保って対面した位置になる。

Ｕ字型の鉄心１２ａ、１２ｂの場合も同様に、それぞれ一次コイル１１ａ、二次コイル１１ｂが巻かれており、空隙を介してＵ字型の鉄心１２ａ、１２ｂ間で磁気回路が形成され、一次コイル１１ａから二次コイル１１ｂに電力が出力される。また、埋込型標識灯２が基台１から外されたときは、空隙を介したＵ字型の鉄心１２ａ、１２ｂ間の磁気回路は形成されなくなり、一次コイル１１ａから二次コイル１１ｂへの誘導出力はなくなる。

このように、埋込型標識灯２が基台１に装着されたときに、一次コイル１１ａが巻かれた一次鉄心１２ａと二次コイル１１ｂが巻かれた二次鉄心１２ｂとが空隙を介して磁気回路が形成される。したがって、電気的な接続が絶縁されているので接続部に雨水が浸入して絶縁不良を起こすことがなくなる。

また、トランス９には、高周波変換回路ＨＣによって生成された高周波電力が供給されるため、低周波領域で磁気結合するものに比較してトランス９の大型化を招くことがない。そして、高周波変換回路ＨＣは、外部から供給される低周波交流に基づいて高周波電力を生成するため、外部の給電線路における損失や高周波ノイズの発生を誘発することがない。

また、基台１と埋込型標識灯２にそれぞれトランス９の一次側９ａ、二次側９ｂを備え付け、トランス９を分離できるようにしているので、埋込型標識灯２の交換作業が容易に行い得る。

さらには、高周波変換回路ＨＣで生成された高周波が高周波ノイズとして放射されたとしても、基台１は路面下に埋め込まれ、さらには、高強度アルミニウム合金などの金属で形成された標識灯２によって外部への高周波ノイズの伝搬が効果的に阻止されるという利点も有する。

（第２の実施の形態）

以下、請求項２記載の発明の実施の形態を説明する。図４は本発明の実施の形態に係る埋込型標識灯装置の概略構成図であり、この標識灯は前述の実施形態と同じく航空機の滑走路に埋設して使用されるものを例示する。また、前述の実施形態における構成と同等のものは、同一の符号を付して一部説明を省略する。

基台１の上部には、ＬＥＤランプ４が内蔵された埋込型標識灯２がボルト３で装着される。

また、埋込型標識灯２の下部には、ランプ４に点灯用電力を出力するためのトランス９の二次側９ｂが配置されている。このトランス９の二次側９ｂのコイルからＬＥＤランプ４に点灯用電力が出力される。

基台１には、トランス９の一次側９ａが配置されており、一次側９ａのコイルは、前述の実施形態と同じ高周波変換回路ＨＣの出力端に接続されている。この高周波変換回路ＨＣは、外部端子７及び図示省略の外部給電配線を介して供給されるパルス幅変調された直流電力を入力するように接続されており、トランス一次側９ａのコイルに高周波電力を供給するように作用する。

埋込型標識灯２が基台１に装着されたとき、トランス９の一次側９ａは埋込型標識灯２に配置されたトランス９の二次側９ｂと磁気的に結合し、その結果、トランス９の二次側９ｂコイルに高周波電力が誘導される。

なお、埋込型標識灯２の内部には、直流化回路として、前述の実施形態で示した点灯回路ＬＣが収容されている。

ここで、外部から供給されるパルス幅変調された直流は、そのオンデューティが１００％のとき、高周波変換回路ＨＣは、図５に示すように断続のない一定電圧の直流を高周波電力に変換する。またトランス９の二次側９ｂのコイルに誘導された高周波電力は、直流化回路である点灯回路ＬＣによって直流化され、結果として同図の下方に示す脈流でＬＥＤランプ４は付勢される。

また、外部から供給されるパルス幅変調された直流のオンデューティが調整され、高周波変換回路ＨＣの入力が断続的なものとなると、それに応じてＬＥＤランプ４を付勢する脈流にも休止期間が発生し、その結果、ＬＥＤランプ４は調光状態で点灯する。

このように、本実施形態によれば、外部の直流電源のオンデューティを制御することにより、簡単な構成で標識灯の調光が実現できる効果を併せて有する。

また前述の実施形態と同じく、基台１は路面下に埋め込まれ、さらに、高強度アルミニウム合金などの金属で形成された標識灯２によって外部への高周波ノイズの伝搬が効果的に阻止されるという利点も有する。

また、本実施の形態による標識灯を複数設置する場合には、例えば、図６に概念を示すように接続することができる。なお、同図中、給電線路の浮遊容量と線路のインダクタンスを各々Ｃｓ，Ｌｓとして等価的に表しているが、本実施形態によれば、この給電線路は直流が送電されるため、高周波が送電されるものに比較して、それらに起因した損失を大幅に抑制することができる。

請求項１記載の発明の実施の形態に係る埋込型標識灯装置の概略構成図。 同実施の形態における主要な構成の回路概念図。 本発明の実施の形態におけるトランスの鉄心の説明図。 請求項２記載の発明の実施の形態に係る埋込型標識灯装置の概略構成図。 同実施形態における外部の直流電源の電流波形とＬＥＤランプの電流波形を示す模式図。 同実施形態による埋込型標識灯を複数接続したときのシステム概念図。 従来の埋込型標識灯を示す概略構成図。 他の従来の埋込型標識灯を示す概略構成図。 従来の埋込型標識灯を複数接続したときのシステム概念図。

符号の説明

１…基台、２…標識灯、３…ボルト、４…ランプ、５…光導出部、
６…端子台、７…外部端子、８…プラグ、９…トランス、ＨＣ…高周波変換回路、
ＬＣ…点灯回路

Claims (2)

1. 光源を内蔵した標識灯と；
   この標識灯を装着する基台と；
   標識灯が基台に装着されたとき一次側と二次側のコイルが磁気結合するように、基台側に一次側コイルが配設され、かつ標識灯側に二次側コイルが配置されているトランスと；
   トランスの一次側コイルに接続し、外部から供給される低周波交流又は直流電力に基づいて高周波電力を生成する高周波変換回路と；
   トランスの二次側コイルに発生する電力によって標識灯の光源を付勢する点灯回路と；
   を備えていることを特徴とする標識灯装置。
2. ＬＥＤランプを光源として内蔵した標識灯と；
   この標識灯を装着する基台と；
   標識灯が基台に装着されたとき一次側と二次側のコイルが磁気結合するように、基台側に一次側コイルが配設され、かつ標識灯側に二次側コイルが配置されているトランスと；
   トランスの一次側コイルに接続し、外部から供給されるパルス幅変調された直流電力を高周波電力に変換する高周波変換回路と；
   二次側コイルに誘導された高周波電力から直流電力を生成しＬＥＤランプを付勢する直流化回路と；
   を備えていることを特徴とする標識灯装置。

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