JP2010225559A - トンネル照明器具、同器具に使用される反射板及びトンネル入口照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネ化の推進と視環境改善との双方を図ったトンネル照明器具を提供する。
【解決手段】トンネル入口照明装置１は、基本照明用のトンネル照明器具１０ａ，１０ｂ・・・及び視認性改善用のトンネル照明器具２０ａ，２０ｂにより構成されている。特に、視認性改善用のトンネル照明器具２０ａ，２０ｂについては、トンネルＴ内の境界部等の区間に配置され、基本照明用のトンネル照明器具１０ａ，１０ｂ・・・とは異なり、配光ピークが道路軸の前後方向に大きく延びている点、車道側ではなく歩道側に寄っている点で非常に特異なものとなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は主として自動車トンネルの入口部照明に使用されるトンネル照明器具、同器具に使用される反射板及びトンネル入口照明装置に関する。

トンネルの入口部照明は、昼間、運転者がトンネルに接近する際に生じる急激な輝度の変化と、進入直後から起きる眼の順応の遅れを緩和するための照明であり、基本照明と入口照明を加えたものである。基本照明については、運転者が前方の障害物を安全な距離から視認するために必要な明るさを確保するための照明である。入口照明については、運転者の眼の順応現象に対して所要の視認性を確保するための照明である（道路照明施設設置基準・同解説、平成19年10月発行、第62頁・第84頁、社団法人 日本道路協会発行) 。

従来のトンネル入口照明装置の従来例として特許文献１等がある。同装置に使用されるトンネル照明器具（高圧ナトリウムランプ・１８０Ｗ）の一例として図１４に示す正弦等光度図を有するものがある。なお、同図に使用される水平角φ及び鉛直角θは図５に示すものと同様であり、図中に数字で示される光度の単位はcd/1000Lm である。
このようなトンネルの入口照明においては、安全性や走行快適性を確保するために良好な視認性が要求されている。特に、重大事故を発生する可能性が高い高速道路のトンネルでは高水準の視環境が要求されている。一方で、トンネル照明に要する電力消費量を削減し、省エネ化を図ることも要求されている。

特開平５−４７２０４号公報

しかしながら、トンネルの入口照明における視認性の向上と電力消費量の削減とは相反する面があり、省エネ化の推進と視環境改善との双方を図ることは現実問題として困難である。

本発明は上記背景に鑑みて創作されたものであり、その目的とするところは、省エネ化の推進と視環境改善との双方を図ることが可能なトンネル照明器具、同器具に使用される反射板及びトンネル入口照明装置を提供することにある。

本発明に係るトンネル照明器具は、対称照明方式のトンネル照明器具であって、鉛直角４０°〜７０°及び歩道側の水平角９５°〜１１５°の範囲内、鉛直角４０°〜７０°及び歩道側の水平角２４５°〜２６５°の範囲内で各ピーク光度を有する光束が配置された配光の形状を有している。

この発明によると、道路縦断方向に対して広がりの大きな配光を有することから、照明効率が向上し、これに伴って路面輝度が高くなり、この点で省エネ化を図ることが可能になる。また、先行車の背面へ効率的に光が照射されることから、先行車に対する視認性が向上する。

しかも道路縦断方向に延びた配光のピーク光度が歩道側に寄っていることから、基本照明用の照明器具と並べて配置するに当たり、本案照明器具を下に向ける必要がなくなる。よって、設置工事が容易となり、この点で低コスト化を図ることが可能となる。

上記トンネル照明器具の配光の形状については、鉛直角１０°〜２０°及び歩道側寄りの水平角１５０°〜１８０°の範囲内、鉛直角１０°〜２０°及び歩道側寄りの水平角１８０°〜２１０°の範囲内で他の各ピーク光度を有する光束が配置されたものが好ましい。

この下位概念の発明によると、器具正面方向に他の各ピーク光度を有した配光となっていることから、これに伴って照明効率が一層向上する。

上記トンネル照明器具の具体例として、円筒状のランプと、ランプの光を反射するカップ部を有した反射板とを備え、同ランプが傾斜を持たせて配置されたものを使用すると良い。

この下位概念の発明によると、円筒状のランプにつき傾斜を持たせて配置していることから、道路縦断方向に延びた配光のピーク光度を容易に歩道側に持っていくことが可能となる。

上記トンネル照明器具のランプについては、セラミックメタルハライドランプを用いることが好ましい。

この下位概念の発明によると、ランプ自体が演色性に優れ、長寿命であるだけでなく光源効率が高いことから、同器具を用いてトンネルの入口部照明を行うに当たり、高圧ナトリウムランプを用いた従来方式の場合に比べて高効率となり、大きな省エネ効果を期待することが可能になる。

本発明の反射板は上記トンネル照明器具に使用されるもので、次のような構成となっている。即ち、反射板はカップ部を有している。カップ部は、正面視略楕円状をなしており、ランプの長軸と垂直な断面内において左右対称に湾曲した第１の凹面と、第１の凹面の底部位に連設された曲面状部材であり且つ第１の凹面に比べてランプ寄りの高さ位置に前記ランプの長軸に沿って配置された正面視略四角形状の第２の凹面とを有し、第１の凹面の内側縁と第２の凹面の外側縁との間の領域に断面略逆三角形状の窪みが連続して形成されている。また、第１の凹面のうちランプの長軸の対向した面に当該ランプを通してカップ部内に配置するためのランプ挿入口を形成してもかまわない。

この発明によると、反射板の形状が比較的単純であることから、反射板の作成が容易となる。

本発明のトンネル入口照明装置は、トンネル内に並べて配置される基本照明用のトンネル照明器具と、トンネル内の入口部に配置される上記したトンネル照明器具であって基本照明用のトンネル照明器具の間に一又は複数が並べて配置される視認性改善用のトンネル照明器具とを備えている。

この発明によると、トンネルの入口照明用の照明器具として上記したトンネル照明器具（視認性改善用のトンネル照明器具）が使用されていることから、平均照度換算係数を低減しつつ、路面の照明率を高めることが可能になり、省エネ化が図られる。また、視認性改善用のトンネル照明器具の配光特性上、上記したように先行車に対する視認性が向上する。

更に、基本照明用のトンネル照明器具と視認性改善用のトンネル照明器具とを並べてトンネルの側壁に設置した場合、これらの器具の取り付け角度を全て同一にすることが可能となる。即ち、取付金具を共通にすることができ、設置工事も容易となることから、この点で低コスト化を図ることも可能となる。

本発明の実施の形態に係るトンネル入口照明装置の模式的構成図 図１中Ａ部分の模式的断面図 図２中Ｂ部分の模式的一部透視側面図 同装置により照明される入口部照明の各区間の輝度を示すグラフ 同装置に使用されるトンネル照明器具の水平角及び鉛直角を示す図 同トンネル照明器具の器具中心を含む道路軸と平行な断面の配光特性図 視認性改善用のトンネル照明器具の道路軸に沿った正弦等光度図 基本照明用のトンネル照明器具の道路軸に沿った正弦等光度図 同視認性改善用のトンネル照明器具の路面照度分布図 同基本照明用のトンネル照明器具の路面照度分布図 同視認性改善用のトンネル照明器具の正面図、一部透視下面図及び一部透視側面図 同視認性改善用のトンネル照明器具の反射板の正面図、同図中Ｃ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図 同視認性改善用のトンネル照明器具の内部結線図 従来のトンネル入口照明装置に使用されるトンネル照明器具の道路軸に沿った正弦等光度図

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明の構成要素と実施例発明の構成要素との対応関係で不明なものについては後記する符号の説明の欄において併せて示すものとする。

ここに一例として掲げるトンネル入口照明装置は高速道路のトンネル照明設備に使用されるものである。同装置の構成は以下の通りである。

図１はトンネル入口照明装置１の構成図、図２は図１中Ａ部分の模式的断面図、図３は図２中Ｂ部分の透視側面図を各々示している。図中１０は基本照明用のトンネル照明器具（以後、これを単にトンネル照明器具１０と称するものとする。）、２０は視認性改善用のトンネル照明器具（以後、これを単にトンネル照明器具２０と称するものとする。）である。

なお、図１中Ｔは上下一車線で両側に監視員通路を有したトンネル（図２参照）、ＳはトンネルＴの片側の坑口、Ｃは坑口Ｓ（入口）から進入した車両、図２及び図３中ｔはトンネルＴの側壁を各々示している。

トンネルＴの入口部照明は、図１に示すように坑口Ｓに近い位置の境界部αと、境界部αに続く移行部βと、移行部βに続く緩和部γの３つの区間によって構成される。

なお、図１中には坑口Ｓ（入口）から進入した車両Ｃがその交通方向（道路縦断方向又は道路軸と同一）の矢印を含めて図示されている。反対車線を走行する車両については図示省略されている。

本実施形態においては、トンネル照明器具１０及びトンネル照明器具２０によりトンネル入口照明装置１が構成されている。照明方式は対称照明式、器具配置は側壁配置形（図２及び図３参照）、器具配列は向い合わせ配列（図２参照）を各々採用している。

トンネル照明器具１０については、トンネルＴ内の入口部照明等の区間において等間隔で設置されており、本実施形態ではランプとして蛍光灯ランプを使用している。図１に示す例では合計６台のみが示されており、これらを１０ａ〜１０ｊとして表している。

なお、トンネル照明器具１０については、図１に示す入口部照明の区間だけでなく、図外の基本部照明の区間及び出口部照明の区間においても全く同様に設置されている。これは反対車線側に設けられたトンネル照明器具１０’（図２及び図３参照）についても同様である。

トンネル照明器具２０については、図１に示す入口部照明の区間のうち境界部αの区間に設置され、隣り合うトンネル照明器具１０，１０の間に各々配置されている。本実施形態ではランプとしてセラミックメタルハライドランプを使用している。その詳細な構成については後述する。

なお、トンネル照明器具１０、トンネル照明器具２０の側壁ｔに対する取付角度については同一にされている（図３参照）。

図４はトンネル入口照明装置１により照明される入口部照明の各区間の明るさを示している。同図のグラフの縦軸は路面の輝度（cd/m² ) 、横軸はトンネルＴの坑口Ｓからの距離（m)を各々表している。

即ち、境界部αの区間においては、トンネル照明器具１０ａ〜１０ｅ及びトンネル照明器具２０ａ〜２０ｃ・・から照射される光により路面の輝度Ｌｍ２が距離に関係なく一定にされる。移行部βの区間においては、トンネル照明器具１０ｆ，１０ｊ・・・から照射される光により路面の明るさが照度Ｌｍ２からＬｍ１にかけて距離に応じて直線的に低下している。移行部γの区間においても同様であり輝度Ｌｍ１からＬｍ０（基本照明）にかけて距離に応じて直線的に低下している。

トンネル照明器具１０及びトンネル照明器具２０については、図４に示すような輝度が得られるように光源の種類及び数が設定されている。

トンネル照明器具１０及びトンネル照明器具２０の配光特性を図面を参照して説明する。図５はトンネル照明器具１０，２０の水平角φ及び鉛直角θを示している。図６はトンネル照明器具１０，２０の器具中心を含む道路軸と平行な断面の配光特性図、図７はトンネル照明器具２０の道路軸に沿った正弦等光度図、図８はトンネル照明器具１０の道路軸に沿った正弦等光度図を各々示している。なお、図７及び図８中に数字で表した光度の単位はｃｄ／１０００Ｌｍである。

即ち、トンネル照明器具２０（セラミックメタルハライドランプ・１９０Ｗ））の配光特性については、図６及び図７に示すように器具正面側に延びており、道路軸の一方側に着目すると、鉛直角１５°及び水平角１７０°の付近にピークＰ１を有している。図示されていないが、道路軸の他方側に着目すると、鉛直角１５°及び水平角１９０°の付近にピークを有している。

また、図６及び図７に示すように道路軸の方向に大きく延びており、道路軸の一方側に着目すると、鉛直角６０°及び水平角１００°の付近、鉛直角４５°及び水平角１１０°の各付近にピークＰ２、Ｐ３を有している。図示されていないが、道路軸の他方側に着目すると、鉛直角６０°及び水平角１６０°の付近、鉛直角４５°及び水平角２５０°の各付近にピークを有している。

トンネル照明器具１０（蛍光灯ランプ・ＨＦ・３２Ｗ×２）の配光特性については、図６及び図８に示すように器具正面側及び道路軸の方向に平均的に延びており、道路軸の一方側に着目すると、鉛直角５５°及び水平角８０°の付近にピークＰ４を有している。図示されていないが、道路軸の他方側に着目すると、鉛直角５５°及び水平角２８０°の付近にピークを有している。

このようにトンネル照明器具２０の配光特性については、従来のものと大差がないトンネル照明器具１０とは異なり、ａ）ピークＰ２及びＰ３等が道路軸の方向に大きく延びている点、ｂ）ピークＰ１、Ｐ２及びＰ３等が車道側ではなく歩道側に寄っている点で非常に特異なものとなっている。

図９はトンネル照明器具２０（ランプ光束：20900Lm 、高さ：4.9m）の１台を点灯させたときの路面照度分布図を示している。図１０はトンネル照明器具１０（ランプ光束：5000Lm、高さ：4.9m）の１台を点灯させたときの路面照度分布図を示している。なお、図９及び図１０中に数字で表した照度の単位はＬｘである。

次に、図６及び図７に示すような配光特性が得られるトンネル照明器具２０の一例を図１１乃至図１３を参照して説明する。

図１１（ａ）はトンネル照明器具２０の正面図、同図（ｂ）は同器具２０の一部透視下面図、同図（ｃ）は同器具２０の一部透視側面図を各々示している。図中２１は灯体、２２は照明カバー、２３は反射板、２４はセラミックメタルハライドランプ、２５は安定器、２６は端子台、２７は取付脚、２１３は電源グランドである。これらの各部によりトンネル照明器具２０が構成されている。

灯体２１については、前面が開口したステンレス製の箱体である。灯体２１の外側面には、取付脚２７、２７、ヒンジ２１１、２１１、ラッチ２１２、２１２及び電源グランド２１３が各々取り付けられている。灯体２１の内面には、反射板２３及びセラミックメタルハライドランプ２４の他、安定器２５及び端子台２６が取り付けられている。

照明カバー２２については、灯体２１の開口を塞ぐための透明強化ガラスであり、ヒンジ２１１により灯体２１に対して開閉自在になっている。ラッチ２１２により閉状態が維持されるようになっている。

反射板２３については、図示の通りの形状に成型されたアルミニウム板であり、その表面にはセラミックメタルハライドランプ２４から出力された光を効率良く反射させるために表面処理が施されている。

図１２（ａ）は反射板２３の正面図、同図（ｂ）は（ａ）中のＣーＣ断面図、同図（ｃ）は（ａ）中のＤーＤ断面図を各々示している。

即ち、反射板２３については、セラミックメタルハライドランプ２４の光を反射するカップ部２３１と、灯体２１に取り付けるためにカップ部２３１の外縁部に形成されたフランジ部２３２から構成されている。

カップ部２３１は、正面視略楕円状をなしており、セラミックメタルハライドランプ２４の長軸と垂直な断面内において左右対称に湾曲した外側凹面２３１１と、外側凹面２３１１の底部位に連設された曲面状部材であり且つ外側凹面２３１１に比べてランプ寄りの高さ位置にセラミックメタルハライドランプ２４の長軸に沿って配置された正面視略四角形状の内側凹面２３１２とを有している。そして、外側凹面２３１１と内側凹面２３１２との間の領域には断面略逆三角形状の窪み２３１３が連続して形成されている。

カップ部２３１の外側凹面２３１１のうちセラミックメタルハライドランプ２４の長軸の対向した面に当該ランプを通してカップ部２３１内に配置するためのランプ挿入口２３１４が形成されている。

セラミックメタルハライドランプ２４については、図１２に示すように反射板２３のランプ挿入口２３１４に通した状態で灯体２１内に固定されたランプである。セラミックメタルハライドランプ２４は、灯体２１の底面に対して平行ではなく、図１ 1（ｃ）に示すように、先端側が後端側に比べて高さ位置が異なるように傾斜（本実施形態においては約１０°）を持たせて配置されている。

図１３はトンネル照明器具２０の内部結線図を示している。即ち、端子台２６には商用交流電源が入力され、安定器２５を介してセラミックメタルハライドランプ２４に通電されるようになっている。

なお、トンネル照明器具１０の構成については、従来の基本照明用のトンネル照明器具と同様であるので、その説明を省略することにする。また、トンネルＴの反対車線側に設置されているトンネル入口照明装置についても上記したトンネル入口照明装置１と全く同一の構成である。

上記のように構成されたトンネル入口照明装置１によって、平均路面照度換算係数が従来に比べて約１２％低減するとともに路面の照明率を３０％高めることが可能になった。加えて、初期設備費を４％、年間電力費を１８％を削減することも確かめられている。しかも配光特性上、トンネル入口の視環境が効果的に改善されることも考えられる。

更に、トンネル照明器具１０及びトンネル照明器具２０のトンネルＴの側壁ｔに対する取付角度が同一であり、運転者から見て、照明設備としての不揃いがなく整然としている。しかもトンネル照明器具１０及びトンネル照明器具２０の取付金具を共通して使用することができ、これに伴って設置工事が容易となる。

なお、本発明に係るトンネル照明器具は、鉛直角４０°〜７０°及び歩道側の水平角９５°〜１１５°の範囲内、鉛直角４０°〜７０°及び歩道側の水平角２４５°〜２６５°の範囲内で各ピーク光度を有する光束が配置された配光の形状を有する限り、ランプの種類、数及び反射板の形状、材質等が上記実施形態に限定されず、同器具の配光特性をトンネルの視環境の水準等に応じて適宜選定すれば良い。

本発明に係るトンネル入口照明装置は、上記実施形態に限定されず、視認性改善用のトンネル照明器具をトンネル内の境界部以外の区間に設置したり、基本照明用のトンネル照明器具の間に複数台並べて設置する形態であってもかまわない。また、高速道路以外の一般道路のトンネル照明設備にも当然に適用可能であり、照明器具の種類、数、トンネルの側壁への取り付け高さ及び配列形式（千鳥配列、中央配列、片側配列等）についてもトンネルの視環境の水準等に応じて適宜設計変更すれば良い。

１ トンネル入口照明装置
１０ 基本照明用のトンネル照明器具
２０ 視認性改善用のトンネル照明器具
２１ 灯体
２２ 照明カバー
２３ 反射板
２３１ カップ部
２３１１ 外側凹部（第１の凹部)
２３１２ 内側凹部（第２の凹部)
２３１３ 窪み
２４ セラミックメタルハライドランプ（ランプ）
２５ 安定器
２６ 端子台

Claims (7)

1. 対称照明方式のトンネル照明器具において、鉛直角４０°〜７０°及び歩道側の水平角９５°〜１１５°の範囲内、鉛直角４０°〜７０°及び歩道側の水平角２４５°〜２６５°の範囲内で各ピーク光度を有する光束が配置された配光の形状を有したことを特徴とするトンネル照明器具。
2. 請求項１記載のトンネル照明器具において、鉛直角１０°〜２０°及び歩道側寄りの水平角１５０°〜１８０°の範囲内、鉛直角１０°〜２０°及び歩道側寄りの水平角１８０°〜２１０°の範囲内で他の各ピーク光度を有する光束が配置された配光の形状を有したことをトンネル照明器具。
3. 請求項２記載のトンネル照明器具において、円筒状のランプと、ランプの光を反射するカップ部を有した反射板とを備え、前記ランプが傾斜を持たせて配置されていることを特徴とするトンネル照明器具。
4. 請求項１記載のトンネル照明器具において、前記ランプがセラミックメタルハライドランプであることを特徴とするトンネル照明器具。
5. 請求項３のトンネル照明器具に使用される反射板において、前記カップ部は、正面視略楕円状をなしており、前記ランプの長軸と垂直な断面内において左右対称に湾曲した第１の凹面と、第１の凹面の底部位に連設された曲面状部材であり且つ第１の凹面に比べて前記ランプ寄りの高さ位置に前記ランプの長軸に沿って配置された正面視略四角形状の第２の凹面とを有し、第１の凹面の内側縁と第２の凹面の外側縁との間の領域に断面略逆三角形状の窪みが連続して形成されていることを特徴とする反射板。
6. 請求項５記載の反射板において、前記カップ部の第１の凹面のうち前記ランプの長軸の対向した面に当該ランプを通して前記カップ部内に配置するためのランプ挿入口が形成されていることを特徴とする反射板。
7. トンネル内に並べて配置される基本照明用のトンネル照明器具と、トンネル内の入口部に配置される請求項１乃至４のトンネル照明器具であって一又は複数台が前記基本照明用のトンネル照明器具の間に並べて配置される視認性改善用のトンネル照明器具とを備えたことを特徴とするトンネル照明装置。

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