JP2021039905A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル内に設置された照明器具について、高速列車通過時の風圧を原因とする故障や破壊に対する抵抗力を高めた照明器具を提供する。【解決手段】長手方向を水平にして設置される正面視略矩形状の照明器具において、前記照明器具の水平方向端部には、少なくとも１つの傾斜面が設けられており、前記傾斜面は前記照明器具の中央側に近づくほど前記照明器具の接地面から離れるように傾斜していることを特徴とする照明器具とする。前記傾斜面は、照明器具本体の端部が傾斜しているものであってよい。または略直方体の照明器具本体であって、その照明器具本体の端部に傾斜面を有する風圧緩和カバーを取り付けたものであってもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、照明器具に関し、特にトンネル内を照明することができる照明器具に関するものである。

照明分野において、例えばトンネル照明においては、高効率・長寿命という特長からＨＩＤランプや低圧ナトリウムランプを使用した照明が多く使用されていた。最近ではさらに高効率・長寿命のＬＥＤを利用した照明器具が普及している。

トンネル照明の中でも、自動車用トンネルはトンネル内を通行する自動車運転手のために照明すべき領域やその領域ごとの路面輝度が規定されているのに対し、列車用のトンネルでは列車の運転手のための照明は必要とされていない。しかしトンネル内の保守工事やトンネル内で事故が起きた場合の乗客避難用に、列車用トンネルにも照明器具の設置が行われている(非特許文献1参照)。

トンネル用照明器具（以下トンネル灯と略称する）は、一般的に略直方体の金属製筐体を有する（特許文献１参照）。照明器具の前面にはガラス板の前面蓋を有し、この前面蓋を開けて設置時の結線やメンテナンスを行い、トンネル灯として使用する際は前面蓋を閉めて水密構造としている。ＬＥＤトンネル灯においても、このような従来の筐体形状を踏襲した照明器具が多く使用されている。

自動車用トンネルと比較した場合、列車用トンネルはトンネル壁面面と列車との距離が近いという特徴がある。しかも列車はほとんどの自動車よりも大形であり、その前面投影面積が大きい。すなわち、図１に示すように、トンネルの進行方向に垂直な断面で見ると、トンネル内の断面積に占める列車断面積の比率は、自動車の場合よりはるかに大きくなる。さらに新幹線などの高速鉄道では、時速２００ｋｍ以上のスピードでトンネル内を列車が通行できる。この時列車によって押しのけられる空気によりトンネル内に強風が生じる。

特許文献１にも記載されているように、トンネル灯はフランジ部を介してトンネル壁面面に取り付けられているが、照明器具本体である金属製筐体は略直方体であるからその端面はトンネル壁面面に対して略垂直に設置されている。列車通過時の強風により、列車用トンネルではトンネル壁面面に設置された照明器具には断続的に強い風圧がかかることになる。

上記の通り、列車用のトンネルでは、自動車用トンネルより照明器具に与える風圧の影響が大きくなる。現在までの条件では、通常の略直方体形状の照明器具を設置していても特に問題は起こっていないが、近い将来、列車のスピードがさらに高速になると、その風圧により照明器具に異常振動を生じ、内部の構成部材が破損したり、照明器具自体が設置面から外れることも考えられる。

また、下水用のトンネルに照明器具を設置した場合、大雨などで水流が激増し、下水トンネルの断面全てを満たすほどの水が流れることがあるが、この時に水または浮遊物が照明器具に当たって強い衝撃を与え、故障の原因となることもある。

特開２０１９―０５３９６６号公報

安全安心を考慮した 「鉄道用トンネル照明」,J.IEIE Jpn. Vol.34 No.1, PP.9-12

上記のとおり、本発明は、トンネル内に設置される照明器具において、強風または水流の影響を緩和できる照明器具構造を実現しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明の照明器具は、トンネル壁面に設置される照明器具であって、 前記照明器具は長手方向を水平にして設置され、前記照明器具の水平方向端部には、少なくとも１つの傾斜面が設けられており、前記傾斜面は前記照明器具の中央側に近づくほど前記照明器具の接地面から離れるように傾斜していることを特徴とする。

また前記照明器具において、前記傾斜面は、前記照明器具の長手方向両側に設けられており、両方の前記傾斜面の傾斜角度は、略同一であってもよい。

また前記照明器具は中央部と該中央部に接続される端部部材を有し、前記端部部材には前記壁面への設置部が形成され、前記傾斜面は前記端部部材に形成されているものであってよい。

また前記照明器具の前記中央部は長手方向に垂直な断面の外形形状が略同一な直方体状に形成されており、前記端部部材の少なくとも一部は、前記中央部よりも大きな断面形状に形成されているものであってよい。

また前記照明器具は、長手方向を水平にして設置される照明器具において、前記照明器具の本体は略直方体であり、前記照明器具本体の端部に、前記照明器具の設置面より離れるほど前記照明器具の中央側に近づくように傾斜している傾斜面を有する風圧緩和カバーが取り付けられており、前記風圧緩和カバーには、前記照明器具をトンネルに取り付ける設置部が一体に設けられている照明器具であってよい。

本発明によれば、突発する強い風などの影響を受けにくい照明器具を実現することが可能である。

本発明の照明器具の使用例を示す図。 本発明の照明器具の一例を示す図。 本発明の照明器具の別例を示す図。 本発明の照明器具の別例を示す図。

以下、本発明に係る実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお図中の同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。

図１は、照明器具２の設置状態の一例を示す図である。図１において、１は列車が通るトンネルの列車進行方向に垂直な断面である。２は照明器具であり、トンネル壁面１ａに取り付けられる。照明器具２自体には取付方向の制限は無いが、通常は照明器具２の長手方向が水平になるような方向に合わせて取り付けられる。図１において、１００はトンネル１を通る列車の例を点線で示している。上述の通り、列車用トンネルはトンネル壁面面と列車との距離が近いという特徴がある。また図１から分かるように、列車が占める断面積は自動車用トンネルの場合よりも格段に大きく、トンネル内で列車がすれ違う時には、トンネル内断面積の３０％から４０％を列車が占めていることもある。さらに地下鉄などの単線用トンネルでは、トンネル内断面積の５０％以上を列車が占めている例もある。

このように大きな断面を有する列車がトンネル内の空気を押しのけて進んで行くと、その空気はトンネル壁面１ａにぶつかり、さらに内壁面に沿って流れる強風となり、トンネル壁面１ａに設置されている照明器具２に衝撃を与える。本発明の照明器具２はこのような衝撃を緩和するような構成になっている。以下に詳しく説明する。

図２は本発明の照明器具の一例を示す図であり、図２全体が照明器具２を示している。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図２において、３は照明器具２の本体である筐体３であり、筐体中央部３ａ、筐体左端部３ｂ、筐体右端部３ｃの３部分から構成されている。筐体３はアルミニウム合金製であり、筐体中央部３ａは押出成形で製造でき、筐体左端部３ｂおよび筐体右端部３ｃは射出成形で作ることができる。

筐体３の内部にはＬＥＤなどの発光手段が配置され、筐体３の前面に設けられた前面ガラス３ｅを通して光を前方に照射することができる。前面ガラス３ｅは前面蓋３ｄに抑えられて筐体中央部３ａとの間に固定されている。筐体３の後面（設置側）には、左右の取付板６ｂ、６ｃがそれぞれ筐体左端部３ｂおよび筐体右端部３ｃにネジ止めされている。この取付板６ｂ、６ｃに設けられた設置部５ｂ、５ｃによって照明器具２はトンネル壁面１ａに取り付けられる。

筐体左端部３ｂおよび筐体右端部３ｃはそれぞれ左傾斜面４ｂおよび右傾斜面４ｃを有する。それぞれの傾斜面は照明器具２の後面から前面に向かうほど、すなわち照明器具２の設置面より離れるほど照明器具２の中央側に近づくように傾斜している。言い換えればそれぞれの傾斜面は、前記照明器具の中央側に近づくほど前記照明器具の接地面から離れるように傾斜している。左傾斜面４ｂおよび右傾斜面４ｃの傾斜角度は略同一である。上述の通り、照明器具２はその長手方向が水平になるような方向に合わせてトンネルの壁面に取り付けられているので、左傾斜面４ｂおよび右傾斜面４ｃは照明器具２の長手方向両側すなわち水平方向端部に位置している。本実施形態では筐体左端部３ｂおよび筐体右端部３ｃの端面の一部はそれぞれ照明器具２の長手方向に垂直な面を有し、この垂直端面の前面側が傾斜面と連続している。このように、照明器具の端面全てが傾斜面である必要は無く、垂直端面の寸法を照明器具２の前後方向全長の半分以下とすれば、十分な効果を発揮できる。また照明器具２の前後方向全長が５０ｍｍ以上である場合には、垂直端面の寸法を照明器具２の後面から２０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。

なお 本実施形態では、傾斜面が筐体３の両側に設けられているが、本発明の効果を発揮するためには片側だけに１つの傾斜面を有する照明器具であっても問題は無い。例えば列車用トンネルを通行する列車は必ず一方通行であるため、列車がやってくる方向のみに傾斜面を有する照明器具であれば、本発明の効果を十分に発揮できる。日本では列車は左側通行なので、照明器具２は左傾斜面４ｂのみ有していればよく、反対側のトンネル壁面１ａにも同じ照明器具２を設置することができる。本発明を採用した照明器具２を単線用のトンネルに使用する場合には、片側のみに傾斜面を有する照明器具を１８０度回転させて取り付けることもできるが、図２に示すような、両端部に対称な傾斜面を有する照明器具を取り付けたほうが美的にも好ましい。

上述のように照明器具の端面がすべて傾斜面である必要は無いが、本発明の目的から考えれば垂直端面の面積はできるだけ小さいほうが好ましく、垂直端面からの傾斜角はできるだけ大きい（長手方向と傾斜面との角度ができるだけ小さい）ほうが好ましい。しかしながら垂直端面からの傾斜角が大きすぎると傾斜部の長手方向寸法が大きくなり、本発明が解決すべき課題以外にとっては無駄な領域が増えてしまう。風圧緩和効果と実用性と美観上のバランスを考慮した結果、長手方向に垂直な面と両端部の傾斜面とが為す角度は３５度から６０度の範囲に設定するのが実用的であることが分かった。本実施形態の照明器具２では、垂直端面から照明器具の中央側へ傾斜する角度は５８度としている。

照明器具２の筐体右端部３ｃには、右傾斜面４ｃの途中に孔８が設けられている。孔８の中心軸は照明器具２の長手方向に平行である。すなわち、側面図である図２（ｃ）において、紙面に垂直な方向に孔８が設けられている。孔８の周囲には座グリを設けてもよいが、この座グリも側面図の紙面に垂直な方向に設けられる。この孔８には通常ケーブルグランドが取り付けられ、防水構造の筐体３内に給電線や信号線を導入する。ねじ込み式のケーブルグランドを使用する際には孔８にネジ溝を設けてもよい。本実施例では、照明器具２の片側のみに孔８が設けられているが、この孔８は両側に設けられていてもよい。どちらかまたは両方の孔８をキャップなどで塞いでもよい。照明器具２の上面か下面に電線を通す穴を設けてもよい。

図３は本発明の照明器具の別の一例を示す図であり、図３全体が照明器具１２を示している。図３において、図２の部材の符号に１０を加えた符号を付けられた部材は、図２に基づいて説明した部材に相当する部材であるため、重複する説明を省略する。

図３に例示された照明器具１２の特徴点は、左右の取付板を有さず、筐体左端部１３ｂおよび筐体右端部１３ｃにそれぞれ左設置部１５ｂおよび右設置部１５ｃが一体に設けられていることである。このような照明器具であれば、取付板を省略することができ、組立工程が簡略化され、照明器具の重量を少し軽くすることができる。

また本実施形態の照明器具１２では、照明器具１２の長手方向に垂直な面と左傾斜面１４ｂおよび右傾斜面１４ｃとが為す角度は４５度としている。筐体左端部１３ｂおよび筐体右端部１３ｃがそれぞれの設置部１５ｂ、１５ｃと一体化しているため筐体端部の垂直端面は無く、照明器具２の長手方向最外端が「垂直端面」となっている。本実施形態ではアルミニウム合金の射出成形により、厚さ８ｍｍの垂直端面が形成されている。筐体１３の左右傾斜面１４ｂ、１４ｃとそれぞれの設置部１５ｂ、１５ｃとは、曲率半径１０ｍｍの曲面を介して連続している。

図４は本発明の照明器具の他の一例を示す図であり、図４全体が照明器具２２を示している。図４において、図２の部材の符号に２０を加えた符号を付けられた部材は、図２に基づいて説明した部材に相当する部材であるため、重複する説明を省略する。

図４に例示された照明器具２２の特徴点は、筐体左端部２３ｂおよび筐体右端部２３ｃが筐体中央部２３ａの端部に被せられるように接続されている点である。筐体中央部２３ａと左右端部との間には段差があるが、数ｍｍであれば問題ない。また中央部が端部部材と組み合わせられる箇所を他の箇所より小さく形成して筐体中央部２３ａと筐体左端部２３ｂおよび筐体右端部２３ｃとが同じ断面形状になるようにすることも可能である。

本実施形態の照明器具２２では、筐体中央部２３ａはアルミニウム合金の押出成形によって形成されているが、両端の筐体左端部２３ｂおよび筐体右端部２３ｃはステンレス合金をプレス成形して形成されている。筐体中央部２３ａは押出成形による加工のため、筐体中央部２３ａの全長にわたって長手方向に垂直な断面の外形形状が同一の略直方体となっている。また筐体中央部２３ａの両端は開放されている。その解放された両端にシールパッキンおよび仕切り板を介して筐体左端部２３ｂおよび筐体右端部２３ｃを接続することで、照明器具２２は防水構造となっている。

照明器具２２においても筐体左端部２２ｂおよび筐体右端部２２ｃにそれぞれ左設置部２５ｂおよび右設置部２５ｃが一体に設けられている。照明器具２２では筐体左端部２３ｂおよび筐体右端部２３ｃがステンレス鋼板のプレス加工によって成形されているため、左設置部２５ｂおよび右設置部２５ｃの肉厚を照明器具１２より薄くすることが可能となり、アルミニウム合金より比重が大きい材質を使用しているにもかかわらず、重量をさらに軽くすることができる。

本実施形態の照明器具２２では、垂直端面から照明器具の中央側に倒れる傾斜角度は４５度としている。垂直端面に相当するのは一体形成された設置部の端面のみで２．５ｍｍ程度である。筐体２３の左右傾斜面２４ｂ、２４ｃとそれぞれの設置部２５ｂ、２５ｃとは、曲率半径１０ｍｍの曲面を介して連続している。

また従来の照明器具を利用して本発明を実施することもできる。この場合、筐体２３が防水構造を有する略直方体形状の照明器具、すなわち従来のトンネル灯と変わらない構造の照明器具であり、その端部に傾斜面を有する風圧緩和カバーをかぶせる構成であってもよい。このような照明器具の外見は図４に示す形状と似たものになる。この構成を採用するなら、図４の２３ｂ、２３ｃに相当する端部は防水構造を持たないステンレス板金製のカバーであってよい。このカバーには図４の２５ｂ、２５ｃのような設置部が一体に設けられていてもよいし、別の設置手段として、図２に示したような取付板６ｂ、６ｃを、筐体にネジ止めしてもよい。

以上説明したように、本発明を採用した照明器具は、列車用トンネルのような高速かつ巨大な列車が通過する際に強風が生じて照明器具に風圧を与えるような場所に設置した場合に、その風圧によって照明器具が受ける衝撃を緩和し、照明器具を安全に点灯継続させることを可能にする。また、下水用トンネル内に設置した場合の満水時の水流による照明器具への衝撃を緩和することもできる。

上述した実施形態では、本発明を列車用トンネル灯に適用した例について説明したが、同様の構成は、列車用トンネル灯以外にも、自動車用トンネル灯、風洞実験装置用照明器具、下水路内照明器具など、他の用途の照明器具にも適用可能である。

本実施形態では前面蓋３ｄに光照射面を設ける構成として平板状の前面ガラス３ｅを使用しているが、透光性の樹脂を光照射面としてもよい。また光照射面の形状は平板以外にも、光照射面の一部または全部に凸状部を有する形状であってもよい。

また、本照明器具の筐体はアルミニウム合金製やステンレス鋼製に限らず、高伝熱性の樹脂で形成されていてもよい。本照明器具の筐体の少なくとも中央部が樹脂で形成されている場合、２色成形により透光性の光照射面と不透光性の筐体とを一体成形することも可能である。

本明細書では、照明器具の光源としてＬＥＤを採用した照明器具について説明したが、本発明は他の発光手段を用いた照明器具についても同様の効果を発揮できる。

１ トンネル
１ａ トンネル壁面
２、１２、２２ 照明器具
３、１３ ２３ 筐体
３ａ、１３ａ ２３ａ 筐体中央部
３ｂ、１３ｂ ２３ｂ 筐体左端部
３ｃ、１３ｃ ２３ｃ 筐体右端部
３ｄ、１３ｄ ２３ｄ 前面蓋
３ｅ、１３ｅ ２３ｅ 前面ガラス（光照射面）
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ 左傾斜面
４ｃ、１４ｃ、２４ｃ 右傾斜面
５ｂ、１５ｂ、２５ｂ 左設置部
５ｂ、１５ｃ、２５ｃ 右設置部
６ｂ、６ｃ 取付板（左、右）
２７ｂ、２７ｃ 端部固定ボルト（左、右）
８，１８，２８ 孔（ねじ孔）

Claims (5)

1. トンネル壁面に設置される照明器具であって、
   前記照明器具は長手方向を水平にして設置され、
   前記照明器具の水平方向端部には、少なくとも１つの傾斜面が設けられており、
   前記傾斜面は前記照明器具の中央側に近づくほど前記照明器具の接地面から離れるように傾斜していることを特徴とする照明器具。
   
2. 前記傾斜面は、前記照明器具の長手方向両側に設けられており、両方の前記傾斜面の傾斜角度は、略同一であることを特徴とする
   請求項１に記載された照明器具。
   
3. 前記照明器具は、中央部と該中央部に接続される端部部材を有し、
   前記端部部材には前記壁面への設置部が形成され、
   前記傾斜面は前記端部部材に形成されていることを特徴とする
   請求項１から請求項２のいずれかに記載された照明器具。
   
4. 前記中央部は長手方向に垂直な断面の外形形状が略同一な形状に形成されており、
   前記端部部材の少なくとも一部は、前記中央部よりも大きな断面形状に形成されていることを特徴とする
   請求項３に記載された照明器具。
   
5. 長手方向を水平にして設置される照明器具において、
   前記照明器具の本体は略直方体であり、
   前記本体の端部に、前記照明器具の設置面より離れるほど前記照明器具の中央側に近づくように傾斜している傾斜面を有する風圧緩和カバーが取り付けられており、
   前記風圧緩和カバーには、前記照明器具をトンネルに取り付ける設置部が一体に設けられていることを特徴とする照明器具。