JP5314798B1 - 融雪型led交通信号機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、着雪・着氷や霜の付着、凍結等を迅速かつ確実に抑止し、良好な視認性を得ることのできるLED交通信号機を提供することを目的とするものである。
【解決手段】 レンズカバー11と、発熱シート体12と、LEDマスク板13と、LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15と、を順次配置してなるLED信号灯1と;前記LED信号灯1を収容する信号機本体2と;を具備してなる融雪型LED信号機を提供するものである。
【選択図】 図4

Description

本発明は、着雪・着氷や霜の付着・凍結等を迅速かつ確実に抑止し、良好な視認性を得ることのできる融雪型のLED(発光ダイオード)交通信号機に関するものである。
交通信号機は、道路交通の安全の確保と交通の流れの円滑を図るために必要不可欠な装置である。
近年、この交通信号機として、LEDの特徴である消費電力が少なく、長寿命である特徴を生かしたLED交通信号機の設置が国の施策の一つとして各県で既に行われており、現在では、全国の信号機設置数の1/3〜1/4が、電球からLEDに置き換えられている。
南北に長い我が国では、南国などを除いて、冬季などに交通信号機に着雪・着氷したり、或いは霜の付着があったりして、交通信号機の視認性が低下し、安全な道路交通を図る上で支障となっていた
それでも従来の電球(60W)式交通信号機においては、電球自体が発熱することから、その発熱のせいで着雪や着氷等の問題の発生は、まだ現在ほど深刻ではなかった。
しかしながら、LED交通信号機は、エネルギー効率に優れ、消費電力が少なく、発熱が従来のものより少ないことが却って災いして、冬季などに交通信号機への着雪や着氷が起こり、信号灯の視認ができなくなる障害が多発しており、一歩間違えば大事故の発生原因となっている。
このため、特に積雪地及び標高の高い所に設置されるLED交通信号機について、着雪・着氷や霜の付着・凍結防止への対策が強く要望されている。
また、電球式交通信号機とLED交通信号機のいずれにも、一般に庇が取り付けられているが、積雪の際に、庇から垂れ下がる冠雪や氷柱によって、縦型・横型を問わず、積雪で重くなり、信号機支柱への負担も大きく、破損の原因の一つとなるという問題があった。
このため、交通信号機の視認性の確保と同時に信号機本体の保守のため、積雪地域や標高の高い場所に設置されている交通信号機に付着した雪や氷柱などを、人力で取り除いていたが、この作業は厳しい環境下での多大な労力を必要とする作業であった。
そのため、例えば交通信号機の庇の上に、突状部を添着し、環状の枠体部に重錘を添着した円管フードを庇に被嵌して、冠雪を分離し、滑落させて除去するフード冠雪除去装置が提案されている(特許文献1)が、ある程度の重量や大きさを有するものであった。
そこで本発明者らは、より効果的に着雪・着氷や霜の付着、凍結等を抑止し、良好な視認性を得ることができるLED信号機を開発すべく鋭意検討を重ねた結果、プリント基板保護カバーの通気孔近傍に、発熱板を配置したLED交通信号機を開発した(特許文献2)。
このLED交通信号機は、ある程度の着雪・着氷や霜の付着、凍結等の抑止効果を示したものの、融雪スピードがそれほど速くなかったり、或いはLED信号灯のほぼ全面にわたりほぼ均一に遠赤外線を放射しうるものではなかったりするなど、必ずしも満足し得るものではなかった。
登録実用新案第3072584号公報 登録実用新案第3163928号公報
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、着雪・着氷や霜の付着、凍結等を迅速かつ確実に抑止し、良好な視認性を得ることのできる融雪型LED交通信号機を提供することにある。
即ち、請求項1に係る本発明は、
レンズカバー11と、発熱シート体12と、LEDマスク板13と、LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15と、を順次配置してなるLED信号灯1と;
前記LED信号灯1を収容する信号機本体2と;
を具備してなり、
前記発熱シート体12と前記LEDマスク板13として、前記LEDレンズモジュール14に配置されているLED電球14Aが入り込む透孔12A,13Aをそれぞれ開けたものを用い、
前記LEDマスク板13上に前記発熱シート体12を一体となるように貼り合わせ、前記LEDレンズモジュール14をマスクしてなる融雪型LED信号機を提供するものである。

請求項2に係る本発明は、
発熱シート体12が、遠赤外線面状発熱シート122をラミネートフィルムでラミネート加工したものである請求項1記載の融雪型LED交通信号機を提供するものである。

請求項3に係る本発明は、
前記遠赤外線面状発熱シート122が、ナノカーボン塗料を布に含浸した発熱体を、絶縁シートでラミネートしたものである請求項2記載の融雪型LED交通信号機を提供するものである。

請求項4に係る本発明は、
前記遠赤外線面状発熱シート122が、交流電源からの通電により発熱するものである、請求項2又は3に記載の融雪型LED交通信号機を提供するものである。

請求項5に係る本発明は、
さらに、サーモスタットを具備してなる、請求項1〜4のいずれかに記載の融雪型LED交通信号機を提供するものである。

請求項6に係る本発明は、
前記遠赤外線面状発熱シート122が、信号の点灯と連動して、交流電源からの通電により発熱するものである、請求項2又は3に記載の融雪型LED交通信号機を提供するものである。

本発明の融雪型LED交通信号機は、着雪・着氷や霜の付着、凍結等を迅速かつ確実に抑止し、良好な視認性を得ることができる。
即ち、本発明によれば、遠赤外線面状発熱シートが発熱し、遠赤外線を放射して、LED信号灯1の一番外側(前面)のレンズカバー11を十分に温めることができることから、ここへの着雪・着氷、霜の付着、凍結を速やかにかつ確実に除去し、また、それらの付着を抑止し(防止し)、良好な視認性を得ることができる。
従って、本発明によれば、着雪・着氷や霜の付着、凍結等を迅速かつ確実に抑止し、良好な視認性を得ることのできるLED交通信号機を提供することができ、本発明は、道路交通の安全の確保と交通の流れの円滑を図るために有効に利用することができる。
本発明の融雪型LED交通信号機の一態様を示す斜視図である。 図1のX−X線断面説明図である。 LED信号灯1の一態様を示す図である。 図3に示すLED信号灯1の分解説明図である。 発熱シート体12の分解説明図である。 本発明のLED交通信号機Aについて、サーモグラフィーでLED信号灯1の温度分布を測定した結果を示す写真像図である。 登録実用新案第3163928号のLED信号機について、サーモグラフィーでLED信号灯1の温度分布を測定した結果を示す写真像図である。
本発明は、融雪型LED交通信号機に関し、
レンズカバー11と、発熱シート体12と、LEDマスク板13と、LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15と、を順次配置してなるLED信号灯1と;
前記LED信号灯1を収容する信号機本体2と;
を具備してなるものである。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図1は、本発明の融雪型LED交通信号機の一態様を示す斜視図であり、図2は、図1のX−X線断面説明図である。図3は、LED信号灯1の一態様を示す図であり、図4は、図3に示すLED信号灯1の分解説明図である。図5は、発熱シート体12の分解説明図である。
図中、符号Aは、本発明の融雪型LED交通信号機である。
本発明の融雪型LED交通信号機Aは、基本的には、LED信号灯1と、信号機本体2と、を具備したものであって、その内部構造、即ち、信号機本体2内に収容されているLED信号灯1に特徴がある。
交通信号機は、一般に道路や鉄道における交通の安全の確保、若しくは交通の流れの円滑を図るために、進行・停止などの信号を示す装置である。
融雪型LED交通信号機Aとしては、道路用の交通信号機、鉄道用の交通信号機など、交通用の信号機であれば特に制限されない。道路用の交通信号機としては、車両用の交通信号機、歩行者用の交通信号機、自転車用の交通信号機、路面電車用の交通信号機などが挙げられる。
また、融雪型LED交通信号機Aの形状としては、縦型の交通信号機であってもよいし、横型の交通信号機であってもよい。
なお、図では、1つのLED信号灯からなる融雪型LED交通信号機を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、赤信号、黄信号、青信号の3色の信号灯からなるものや、歩行者用の信号灯のように、赤信号と青信号の2色の信号灯からなるものであってもよい。
本発明は、信号機本体2内にLED信号灯1が収容されている(組み込まれている)タイプの融雪型LED交通信号機Aに関するものである。
本発明の融雪型LED交通信号機Aの信号機本体2内に収容されているLED信号灯1は、
レンズカバー11と、発熱シート体12と、LEDマスク板13と、LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15と、を順次配置してなるものである。
図1、2、3、4から明らかなように、LED信号灯1はこれを構成する、レンズカバー11と、発熱シート体12と、LEDマスク板13と、LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15と、のうち、LED信号灯1の一番外側(図4では左側)のレンズカバー11の部分が、信号機本体2から突出した如き構造となっており、ここに着雪・着氷したり、霜の付着、凍結があったりする。
従って、このLED信号灯1の一番外側(前面)のレンズカバー11をいかに温めたりすることができるかが重要である。
LED信号灯1の主要部をなす、LEDレンズモジュール14は、基本的には、プリント基板と、このプリント基板上に配置(実装)されている複数のLED電球と、からなるものである。
このLEDレンズモジュール14では、プリント基板と、このプリント基板上に配置されている複数のLED電球と、を一体的に形成して、一つの構成体としている。
LEDレンズモジュール14のプリント基板上には、複数のLED電球が配置されている。図では、プリント基板上に、複数のLED電球を円周状に配置したものを示しているが、これに限定されるものではない。LED電球の数は、LED信号灯1の大きさ等を考慮して、適宜選定すればよい。
また、LED電球の色は、例えば、赤信号用であれば、発光色が赤色のものを使用すればよい。
LEDレンズモジュール14の裏面側の後方に、図ではLEDレンズモジュール14の右側に、プリント基板保護カバー15が配置されていて、プリント基板を保護している。
図中、符号16は、放熱のために、プリント基板保護カバー15に備えられている通気孔である。
なお、プリント基板保護カバー15は、通常、スチール製又はステンレス・スチール製のものであるが、必要に応じてプラスチック製のものとすることもできる。
LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15とは、通常、これを一体化したLED信号灯アセンブリーとして市販されているので、これを用いることもできる。
LED信号灯1は、このLEDレンズモジュール14の前面に、図では左側に向けて、順次、LEDマスク板13と、発熱シート体12と、レンズカバー11と、を配置している。
従って、図でレンズカバー11側からみると、このレンズカバー11の右側に順次、発熱シート体12、LEDマスク板13、LEDレンズモジュール14、プリント基板保護カバー15、を配置して、LED信号灯1を形成している。
本発明は、特にLEDマスク板13とレンズカバー11との間に、発熱シート体12を設けた点に最大の特徴がある。
通常は、LEDマスク板13と発熱シート体12を別々に作製し、LEDマスク板13上に発熱シート体12を一体となるように貼り合わせたものを用いることができるが、可能であれば、両者を一体成形したものを用いることもできる。
発熱シート体12は、LEDレンズモジュール14中の複数のLED電球の照明を妨げることがないように、LEDレンズモジュール14に配置されているLED電球が入り込む透孔13Aと同様の透孔12Aを開けている。
基本的に、発熱シート体12とLEDマスク板13とは、基本的に同じ形状をしたものである。
LEDマスク板13は、通常、赤色、青色、黄色の交通信号機の場合には、黒色の樹脂製(ポリカーボネートなどの樹脂製)の板状体に、LEDレンズモジュール14に配置されているLED電球が入り込む透孔13Aを開けたものである。こ
このLEDマスク板13も、図4に示した形状のものに限定されず、用途に応じて、通常使用されているもの(例えば、歩行者用信号機の場合には、人形図形の形状など)を用いることができる。
LEDマスク板13は、LEDレンズモジュール14(これを構成する、プリント基板と、このプリント基板上に配置されている複数のLED電球と)を保護すると共に、LED照明を際立たせる役目を果たしている。
発熱シート体12としては、遠赤外線面状発熱シート122をラミネートフィルムでラミネート加工したものが用いられる。このラミネート加工により、遠赤外線面状発熱シート122の表面を水や汚れから保護すると共に、表面も光沢加工される。
ラミネートフィルムとしては、通常、ポリプロピレンからなるフィルムが用いられるが、ポリ塩化ビニルやポリエステルなどからなるフィルムを用いることもできる。ラミネートフィルムの厚さは特に限定されないが、通常、20〜100μm程度である。
ラミネート加工の方法も特に限定されないが、通常、糊がコーティングされたラミネートフィルムに熱を加えて糊を溶かしながら圧着するホットラミネートが用いられる。
ラミネートフィルムは、遠赤外線面状発熱シート122の表面を保護するために、少なくとも遠赤外線面状発熱シート122の表裏両面を覆うように配置すべきである。
図5では、さらにアルミ箔125を、LEDマスク板13側に配置した発熱シート体12を示している。
このようにLEDマスク板13側にアルミ箔125を配置することにより、発熱シート体1からの発熱及び遠赤外線を、LEDマスク板13側後方に配置されているLEDレンズモジュール14のLED電球側へはほとんど放射させることなく、前方のレンズカバー11側へ遠赤外線面状発熱シート122からの発熱及び遠赤外線を効果的に放射することができる。
このようにアルミ箔125を配置する場合には、図5に示したように、遠赤外線面状発熱シート122の表裏両面を覆うと共に、このアルミ箔125の表裏両面を覆うようにラミネートフィルムで被覆した、合計6層(ラミネートフィルム121、遠赤外線面状発熱シート122、ラミネートフィルム123、ラミネートフィルム124、アルミ箔125、ラミネートフィルム126の6層)の積層物からなる発熱シート体12とするとよい。このような積層物からなる発熱シート体12は、各層を貼り合わせする他、一体成形により作製することができる。
LED信号灯1をこのような構造のものとすることにより、発熱シート体12の遠赤外線面状発熱シート122からの発熱及び遠赤外線を効果的に前方(前面)のレンズカバー11側へ向けて放射することができる。
特に、前記したように、発熱シート体12内に、アルミ箔125を介在させた場合には、遠赤外線面状発熱シート122からの発熱及び遠赤外線を、LEDマスク板13側後方に配置されているLEDレンズモジュール14のLED電球側へはほとんど放射させることなく、前方(前面)のレンズカバー11側へ遠赤外線面状発熱シート122からの発熱及び遠赤外線を効果的に放射することができる。
このようにアルミ箔125は、反射板と断熱板としての役割を持つものであり、遠赤外線面状発熱シート122から照射される遠赤外線が、前方のレンズカバー11側へ集中的に向くようにしている。
また、アルミ箔などによって反射させて、遠赤外線の放射方向を規制した場合(前方のレンズカバー11側へ放射するように規制した場合)には、前面への効果が大きく、着雪・着氷や霜の付着、凍結等による視覚妨害を防止する効果がより大きいものである。
さらに、このように発熱シート体12内に、「アルミ箔125」を介在させることにより、遠赤外線面状発熱シート122として、ナノカーボン塗料を布に含浸した発熱体を、「絶縁シート」でラミネートしたものを用いることと相まって、LEDレンズモジュール14のLED電球やプリント基板を、発熱及び遠赤外線から保護することができる。
遠赤外線面状発熱シート122として具体的には、ナノカーボン塗料を布に含浸した発熱体を、絶縁シートでラミネートしたもの(面状の発熱体)が用いられる。このものは、厚さが0.8mm程度の薄くて柔らかいシート状のヒーターである。
遠赤外線面状発熱シート122の特長は、シート全体の電気抵抗を均一化することにより、面に均等な発熱と放射が瞬時で得られる。
電熱線などによる熱伝導的な加熱と異なり、遠赤外線面状発熱シート122による加熱は、主に遠赤外線による熱線伝播的な加熱であって、物質を透過することから、また、LEDマスク板13上に発熱シート体12を一体となるように貼り合わせたりすることから、遠赤外線は融雪型LED交通信号機Aの正面全面に作用し、正面全面から放射される。このため、庇が必ずしも必要ではなくなり、庇は必要に応じて適宜設置すればよいことになる。このように庇が不要となると、庇に上に積雪もないことになり、より広角的に信号灯としての視認性が得られる。
この遠赤外線面状発熱シート122は、交流電源或いは直流電源からの電流により、遠赤外線輻射率95%以上で遠赤外線に変換・照射するため、消費電力量が少ない。さらに、この遠赤外線面状発熱シート122は、薄くて柔らかいことから、自由に折り曲げることができる。この遠赤外線面状発熱シート122の最高表面温度は、30〜35℃であるため、安全である。
遠赤外線面状発熱シート122から発生する遠赤外線は、6〜12μmの波長であって、有害電磁波も出ない、安心・安全な遠赤外線である。
この遠赤外線面状発熱シート122を、適宜サイズに切断し、両端に電極を設け、これを電源に接続することで、遠赤外線を発し、前方のレンズカバー11を暖めることができる。
また、使用に際しては、この遠赤外線面状発熱シート122は、耐久性に優れ、維持メンテナンス費用も少なくて済む。
この遠赤外線面状発熱シート122の電源は、LED信号灯1の電源と同じく、通常は、交流(AC)100V又は200Vであるが、必要に応じて直流(DC)12V又は24Vを用いることもできる。
即ち、前記遠赤外線面状発熱シート122は、通常、交流電源からの通電により発熱及び遠赤外線を放射するものであるが、この他に、例えば、クリーンエネルギーである太陽光発電パネルで得られる電力を蓄電した充電式電池(直流電源)からの通電により発熱するものであってもよい。後者の場合には、メンテナンスフリーとなる。いずれの場合も、遠赤外線面状発熱シート122の仕様、取付け位置は、同様である。
LED信号灯1は、以上の如き構造のものである。
本発明の融雪型LED交通信号機は、このようなLED信号灯1と、このLED信号灯1を収容する信号機本体2とからなるものである。
信号機本体2は、上記のようなLED信号灯1を収容する筺体であって、例えば正面から見たときに、図1からも分かるように、角のとれた略四角形状を有しているが、勿論、これに限定されるものではなく、LED交通信号機の種類等により、異なる形状を有するものであってもよい。
なお、信号機本体2は、通常、アルミニウム製やステンレス・スチール製である。
本発明の融雪型LED交通信号機は、サーモスタットの設定温度内で、信号の点灯と連動して、通電するようにされている。
なお、本発明においては、着雪・着氷や霜の付着を感知するセンサーを設けることもできるが、通常は、バイメタル式のサーモスタット3を用いる。バイメタル式のサーモスタットは、温度センサーと温度自動コントロールを兼ねたものである。
バイメタル式のサーモスタットを用いることにより、発熱シート体12内の遠赤外線面状発熱シート122が稼動する範囲を設定する。
このようなバイメタル式のサーモスタット3を用いて、例えば気温5℃以下に下がると電源ONとなって発熱し、気温10℃で電源OFFとなるように設定しておくと、気温5℃以下とならなければ通電することのない省エネ型のものとなる。このサーモスタット3は、図2に示すように、信号機本体2の内部に取り付けられている。
このような本発明のLED交通信号機Aを、例えば積雪地域や標高の高い場所に設置しておくと、気温が下がり、例えば気温が5℃以下になった場合、バイメタル式のサーモスタット3の働きで電源ONとなり、遠赤外線面状発熱シート122が発熱し、遠赤外線を放射して、LED信号灯1、特にその前方のレンズカバー11を暖め、ここに付着したり、ここから垂れ下がっていたりする雪や氷柱などを除くことができ、着雪・着氷や霜を除去したり、それらの付着を抑止し(防止し)、良好な視認性を得ることができる。
そして、気温が上がり、例えば気温が10℃となると、バイメタル式のサーモスタット3の働きで電源OFFとなる。
以上の如き本発明のLED交通信号機Aを、気温−10℃の降雪条件下に1時間おき、バイメタル式のサーモスタット3の働きで電源ONとし、遠赤外線面状発熱シート122を発熱させ、遠赤外線を放射させて、融雪スピード、通電時間、消費電力、プリント基板への影響を評価すると共に、サーモグラフィーでLED信号灯1の温度分布を測定した。結果を表1及び図6に示す。
なお、対照として、登録実用新案第3163928号のLED信号機についても同様にして、遠赤外線面状発熱シートを発熱させ、遠赤外線を放射させて、融雪スピード、通電時間、消費電力、プリント基板への影響を評価すると共に、サーモグラフィーでLED信号灯アセンブリー1の温度分布を測定した。結果を表1及び図7に示す。
表1と図6、7によれば、比較として示した登録第3163928号のLED信号機に比べて、本発明のLED交通信号機Aは、LED信号灯1のほぼ全面にわたりほぼ均一に遠赤外線を放射することが示された。
従って、本発明のLED交通信号機は、着雪・着氷や霜の付着・凍結等を迅速かつ確実に抑止することができるものと期待される。
従って、本発明によれば、着雪・着氷や霜の付着、凍結等を迅速かつ確実に抑止し、良好な視認性を得ることのできるLED交通信号機を提供することができ、本発明は、道路交通の安全の確保と交通の流れの円滑を図るために有効に利用することができる。
A:融雪型交通信号機
1:LED信号灯
2:信号機本体
3:サーモスタット
11:レンズカバー
12:発熱シート体
13:LEDマスク板
13A:透孔
14:LEDレンズモジュール
14A:LED電球
15:プリント基板保護カバー
16:通気孔

Claims (6)

  1. レンズカバー11と、発熱シート体12と、LEDマスク板13と、LEDレンズモジュール14と、プリント基板保護カバー15と、を順次配置してなるLED信号灯1と;
    前記LED信号灯1を収容する信号機本体2と;
    を具備してなり、
    前記発熱シート体12と前記LEDマスク板13として、前記LEDレンズモジュール14に配置されているLED電球14Aが入り込む透孔12A,13Aをそれぞれ開けたものを用い、
    前記LEDマスク板13上に前記発熱シート体12を一体となるように貼り合わせ、前記LEDレンズモジュール14をマスクしてなる融雪型LED信号機。
  2. 発熱シート体12が、遠赤外線面状発熱シート122をラミネートフィルムでラミネート加工したものである請求項1記載の融雪型LED交通信号機。
  3. 前記遠赤外線面状発熱シート122が、ナノカーボン塗料を布に含浸した発熱体を、絶縁シートでラミネートしたものである請求項2記載の融雪型LED交通信号機。
  4. 前記遠赤外線面状発熱シート122が、交流電源からの通電により発熱するものである、請求項2又は3に記載の融雪型LED交通信号機。
  5. さらに、サーモスタットを具備してなる、請求項1〜4のいずれかに記載の融雪型LED交通信号機。
  6. 前記遠赤外線面状発熱シート122が、サーモスタットの設定温度内で、信号の点灯と連動して、交流電源からの通電により発熱するものである、請求項2又は3に記載の融雪型LED交通信号機。
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