JP6279928B2 - 航空障害灯 - Google Patents

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Description

本発明は、建築物や構築物等に設けてその存在を航空機に示す航空障害灯に関する。
従来の航空障害灯は、高層ビル等の建築物、電波塔や煙突等の構築物などに設けており、それらの存在を飛行中の航空機に対して示すことによって航空事故防止を図るものである。この航空障害灯についての実効光度や閃光回数や灯光を視認することができる方向等に関しては、航空法施行規則に規定されている。
図10は、従来の中光度航空障害灯200を示している。図10に示されているように、従来の中光度航空障害灯200は、航空法施行規則に規定されている性能を満たすために、光源として上下に配設した2つの電球201を備えており、電球からの光をフレネルレンズ202によって規定の方向へ配光していた。この電球201は例えば500Wのものが使用されていた。
しかしながら、このような中光度航空障害灯200では、消費電力が大きく、形状も大きく、質量も大きい等の改善点があった。また、発光はしても所定の実効光度を維持できなくなった電球201は交換しなければならない。このため、電球201は、総発光時間が1500時間程度になると交換する必要があり、交換作業を頻繁に行わなければならないという問題点があった。
これらの改善点や問題点に対して、本願の出願人は、特許文献1において、部品点数が少なく製造が容易で安価となり、軽量化を図ることができて取り扱いが容易であるとともに、消費電力が少なく維持管理費の低減も図ることができる航空障害灯を提案した。すなわち、光源にLEDを使用して軽量化と消費電力および維持管理費の低減を図ったものである。
この特許文献1で提案した航空障害灯では、LED光源を上部基板に配設された第1群のLEDと下部基板に配設された第2群のLEDとの2つのグループに分けて配設した構造を有している。しかし、この航空障害灯では、LED光源を上下方向に2つのグループに分けているので、それぞれのグループにLED基板等が必要であり、部品点数が多いという問題点が有り、また、航空障害灯が延びる直上方向への配光が少なく且つ均一ではない点が改善点として有った。
一方、特許文献2で提案されている標識灯は、側方へ配光すると共に上方へも十分な光量で配光でき、部品点数も少ないものである。
特開2000−285702号公報 特許第3906573号公報
したがって、特許文献1で提案されているような航空障害灯では部品点数を減らすことと共に航空障害灯の全体の高さを低くすることに改善が求められていた。
また、特許文献2の標識灯では、基板上の中央部に有って制光部材の中空部を臨む複数列のLEDによって上方への十分な光量が得られるが、上方配光全体の光度は均一ではないという問題点が有った。
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、所定方向への光量を増やしながら所定方向の配光全体の光度を均一化できると共に、部品点数を少なくし、軽量で高さを低くし、消費電力を少なくし、更に光源を交換する間隔を延ばすことができる航空障害灯を提供することを目的としている。
上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
[1] 建築物や構築物等に設けてその存在を航空機に示す航空障害灯(1)において、
ベース(B)から所定の方向へ開いて延びる形状に形成された環状の反射部材(20)と、
前記反射部材(20)の外側および内側に配置した複数の発光素子(11,12)と、
前記発光素子(11,12)および反射部材(20)を覆うように収容する、透光性があるグローブ(30)と、を備え、
前記複数の発光素子(11,12)のうち前記反射部材(20)の外側に配置された発光素子(11)は、前記反射部材(20)によって覆われる位置に配置され、
前記複数の発光素子(11,12)のうち前記反射部材(20)の内側に配置された発光素子(12)は、前記ベース(B)から所定の間隔を取って前記反射部材(20)の開口端(23)寄りの位置に配置され、
前記反射部材(20)は、外側面(20a)及び内側面(20b)それぞれが鏡面処理されており、貫通した複数の射光孔(21)を有し、該射光孔(21)は、前記反射部材(20)の外側に配置された前記発光素子(11)が発光した光の一部を通過させて前記発光素子(11)からの光を規定の方向に配光するとともに、熱対流する空気の流路を兼ねて熱対流による熱拡散を向上させたことを特徴とする航空障害灯(1)。
[2] 前記射光孔(21)は、内周面が鏡面処理されていることを特徴とする項[1]に記載の航空障害灯(1)。
[3] 前記ベース(B)は、前記反射部材(20)の外側に配置された発光素子(11)を配設した基板(10)と、前記反射部材(20)の内側に配置された発光素子(12)を配設した基板(10a)が取り付けられた基板台(13)とを載置して固定する載置プレート(P)を有し、
前記載置プレート(P)は、該載置プレート(P)を境にして2つの空間を画成するように取り付けられ、熱対流する空気の流路となる複数の空気孔(p1)を前記基板(10)の周囲に貫通して穿設したことを特徴とする項[1]または[2]に記載の航空障害灯(1)。
[4] 前記反射部材(20)は、前記載置プレート(P)に取り付けられ、前記発光素子(11,12)とともにユニット化されたことを特徴とする項[3]に記載の航空障害灯(1)。
前記本発明は次のように作用する。
項[1]に記載の発明によれば、反射部材(20)の外側に配置され、反射部材(20)によって覆われる位置に配置された複数の発光素子(11)が発光した光のうち、反射部材(20)の外側面(20a)に当たった光は反射して反射部材(20)から規定の方向に拡散する。また、反射部材(20)を貫通して穿設された複数の射光孔(21)を通過した光はそれぞれそのまま更に直進する。
一方、反射部材(20)の内側でベース(B)から所定の間隔を取って反射部材(20)の開口端(23)寄りの位置に配置された複数の発光素子(12)が発光した光は、直進する光と反射部材(20)の内側面(20b)で反射する光とになる。したがって、配置されている位置がベース(B)からどれだけ間隔を取って離されているかによって方向ごとの反射光の配光量が異なる。したがって、この配置を所定の位置にすることにより、発光素子(12)からの光と射光孔(21)を通過して来た光との配光全体を均一化することができる。
また、射光孔(21)は光源からの発熱による空気の対流の流路となる。これにより、熱による対流を促進することができるので、光源からの熱を拡散させることができる。
項[2]の発明によれば、さらに射光孔(21)の内周面が鏡面処理されているので、射光孔(21)の内周面に当たる角度で射光孔(21)に進入してきた光は内周面に吸収されることなく反射されながら進む。したがって、発光素子(11)からの光を無駄にすることなく有効に射光孔(21)を通過させることができる。
項[3]の発明によれば、航空障害灯(1)の内部空間を2つの空間に隔てる載置プレート(P)に複数の空気孔(p1)が貫通して穿設されているので、反射部材(20)に穿設された複数の射光孔(21)と相まって航空障害灯(1)の内部空間全体で空気の対流が可能であり、光源からの熱をより一層に拡散して発光素子(11,12)の温度上昇を低減させることができる。
項[4]の発明によれば、反射部材(20)はベース(B)の載置プレート(P)に取り付けられており、発光素子(11,12)とともにユニット化されているので、メンテナンス性が向上している。
本発明にかかる航空障害灯によれば、反射部材の外側に配置された発光素子が発光した光は、反射部材の外側面で反射して、発光時の進行方向とは異なる方向に向けて拡散するとともに、一部は射光孔を通過して反射部材の内側に進む。一方、反射部材の内側に配置された発光素子が発光した光は、発光時の進行方向のまま進むとともに、反射部材の内側面で反射するので、反射部材の内側に配置された発光素子をベースから所定の間隔を取って開口端寄りの位置に配置することにより、反射部材の内側から航空障害灯の外へ出る光の配光全体を均一化することができる。
また、反射部材の内側に配置される発光素子は、ベースと反射部材の開口端との間の位置に収まるように配置されるので、反射部材の内側に配置される発光素子の配置位置に起因して航空障害灯の高さが高くなることはない。
さらに、光源から発生した熱は、反射部材に穿設された複数の射光孔および載置プレートに穿設された複数の空気孔によって空気の対流が航空障害灯内全体で促進されるので、熱を効果的に拡散させることができる。
本発明の一実施の形態に係る中光度航空障害灯を示す断面図であり、ハッチングを省略した図である。 図1の中光度航空障害灯の内部の主要部を示す断面図でありハッチングを省略した図である。 図1における反射部材の縦断面を示す縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係る中光度航空障害灯からグローブを外した状態を一部の構成を省略して示す概略平面図である。 本発明の一実施の形態に係る中光度航空障害灯の内部における、反射部材の外側に配置された光源の光路を示す略示図である。 本発明の一実施の形態に係る中光度航空障害灯の内部での空気の熱対流を示す略示図である。 本発明の一実施の形態に係る中光度航空障害灯の外観を示す側面図である。 図1における収容ケースの内部を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係る中光度航空障害灯のLEDの配置位置の違いによる配光の違いを示すグラフである。 従来の航空障害灯の一部を切欠いて示す側面図である。
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。
各図は本発明の一実施の形態を示している。
図1は、本実施の形態に係る中光度航空障害灯1の構成を示している。図2は、中光度航空障害灯1の主要部を示す断面図であり、煩雑にならないようにハッチングを省略してある。
中光度航空障害灯1は、高層ビル等の建築物や電波塔、吊橋などの構築物等に設けてその存在を航空機に示すことにより、航空事故の防止を図るものである。
中光度航空障害灯1は、ベースBの開口縁上に該開口を覆うように載置プレートPが固定ボルトによって固定されている。ベースBの載置プレートP上には、光源として発光素子である複数のLED(Light Emitting Diode)11を配設したLED基板10が設けられている。
載置プレートPの中央には、該載置プレートPの中心部を跨ぐように二脚を有する基板台13が立設されている。この基板台13の上面には、LED12を配設したLED基板10aが設けられている。
載置プレートPとLED基板10との間には不図示の放熱シートが介装されている。同様に基板台13とLED基板10aとの間にも放熱シートを介在させてもよい。載置プレートPには、貫通した空気孔p1がLED基板10の周囲の複数個所に穿設されている。この空気孔p1は、光源のLED11,12が発生する熱による中光度航空障害灯1内での空気の対流を促進させるためのものである。
ベースBに着脱可能に固定された載置プレートPには、LED11の光軸方向でLED11から離れる方向へ向かって開いて延びるラッパの先のような形状の環状の反射部材20が取り付けられている。この反射部材20の中心と載置プレートPの中心とは一致している。
ベースBに取り付けられた載置プレートPと、該載置プレートPに取り付けられたLED基板10と、該LED基板10に取り付けられたLED11と、載置プレートPに立設された基板台13と、該基板台13に取り付けられたLED基板10a、該LED基板10aに取り付けられたLED12と、載置プレートPに取り付けられた反射部材20とは、1つのユニットを成している。このため、光源の交換の際やメンテナンスの際にはそれらをまとめてベースBに着脱できるようになっている。ベースBには、このユニット全体を覆うように収容するグローブ30が固定されている。例えば、ホットメルト接着剤によって接着されている。
このグローブ30をベースBに固定した状態の中光度航空障害灯1の全体外観が図7に示されている。グローブ30は、全体が透過性の素材から成り、頂部を有するドーム状に形成されている。このグローブ30の天井部分は反射部材20の両端のうち径の大きい開口端23の周縁の直上付近から径が急に小さくなって頂部に至っている。頂部およびその周辺部分は光の拡散を大きくする拡散部31が形成されている。この拡散部31は、グローブ30の内面側に同心円状の滑らかな波形を形成したものである。このグローブ30の素材は、例えばアクリル樹脂である。
図3は、反射部材20の縦断面を示す縦断面図である。反射部材20は樹脂で成形されており、ラッパ状あるいはロート状に形成されている。反射部材20の外側面20aには、LED11からの光を反射させるためにメッキを施した鏡面処理がなされている。同様に内側面20bにもメッキによる鏡面処理がなされており、LED12からの光を反射するようになっている。さらに、反射部材20には、複数の貫通した射光孔21が穿設されている。射光孔21は、一つの同一円周上に等間隔に配置されている。
反射部材20は、載置プレートPに取り付けられる側の端部が取付部22として内側に屈曲して形成されている。LED12を搭載した基板10aが取り付けられている基板台13は、載置プレートPとの間に取付部22を挟んで固定ネジによって固定されている。
反射部材20の中心と載置プレートPの中心とは一致しているが、それらには、この中心を中心とする同径の開口が形成されている。この開口を成す載置プレートPの貫通孔p2により、反射部材20の内側とベースBとは連通している。また、貫通孔p2の直下のベースBの底部には、貫通孔p2よりも径の小さい貫通孔b1が穿設されている。
反射部材20の全体形状および射光孔21の個数や配置は、外側面20aで反射したLED11からの光および射光孔21を通過した光とLED12からの光が航空法施行規則第127条に規定されている要件を満たすように拡散するよう形成されている。すなわち、中光度白色航空障害灯にあっては、灯光が、航空白の閃光で、光源の中心を含む水平面下五度より上方のすべての方向から視認できるよう形成されている。また、中光度赤色航空障害灯では、灯光が、航空赤の明滅で、光源の中心を含む水平面下十五度より上方の全ての方向から視認できるよう形成されている。
図4は、ベースBからグローブ30を外した状態での中光度航空障害灯1の平面図である。複数のLED11は、反射部材20の外側面20aに覆われるように外側面20aの下方に配設されている。複数のLED11を搭載した4つのLED基板10は、帯状の円環を4分割した形状に形成されたものである。図示した例では、LED11は、一つの同一円周上に等間隔に並ぶように配置されている。LED11それぞれの光軸は反射部材20の外側面20aに向いている。なお、図4において全てのLED11に符号「11」を付すると煩雑になるので、LED11の符号は適宜に省略してある。
なお、LED11を搭載するLED基板10は、帯状の円環を4分割した形状に形成されたものとしたが、4分割に限らず他の複数枚に分割した形状のものであってもよい。さらには、LED基板10は、帯状の円環を分割した形状のものに限られることはない。
中心に近い位置には、貫通孔p2を跨ぐように取り付けられた基板台13上の基板10aに2つのLED12,12が配置されている。なお、図4では2つのLED12を示したが、LED12の数は2つに限られるものではない。
また、複数の射光孔21は、LED11が発光した光の一部を通過させて反射部材20の内側へ向かわせるものである。各射光孔21の内周面は、反射部材20の外側面20aおよび内側面20bと同様のメッキを施した鏡面処理がなされている。これにより、LED11から射光孔21の内周面に向かう光は、内周面に吸収されて減光することなく、内周面で反射してから射光孔21を通過する。射光孔21は、光源によって発生した熱によって対流する空気が反射部材20の外側の空間と反射部材20の内側の空間との間を流通する流路を兼ねている。
図5には、反射部材20の外側に配置された複数のLED11が発光した光のうち反射部材20の外側面20aに反射する光の光路L1、射光孔21を直接に通過する光の光路L2、射光孔21の内側面に反射してから射光孔21を通過する光の光路L3、射光孔21を通過せず外側面20aに反射もせずに進む光の光路L4が示されている。また、図6には、中光度航空障害灯1の内部における熱による空気の対流の様子が示されている。図示したように空気の対流は射光孔21、空気孔p1、貫通孔p2等を通って中光度航空障害灯1の内部全体に亘っており、熱の拡散を良好に行えることが分かる。
図1および図7に示したように、ベースBに固定されたグローブ30は、ホットメルト接着剤によって接着されており、その接着部よりも外縁部がネジによって収容ケースCに着脱可能に固定されている。このネジによる固定箇所と接着部との間には、パッキン101が介装されている。これにより、中光度航空障害灯1は、防水性能を有している。
収容ケースCは、なべ型に形成されたものであり、内側が内部空間40になっている。図8にも示したように、この内部空間40には、電源基板41、ノイズフィルタ42、外部電源に接続するための端子台43、該端子台43に接続されたサージアブソーバー44等が収容されている。
次に本実施の形態の中光度航空障害灯1の作用を説明する。
図5に示したように、本実施の形態の中光度航空障害灯1によれば、反射部材20の外側面20aの下方に配設されたLED11は、収容ケースCに収容された電源基板41等から給電され、制御されながら発光する。
LED11が発光した光は、反射部材20の外側面20aに反射した後にグローブ30を透過して中光度航空障害灯1の外部に射光されるものと、反射部材20の射光孔21を通過してからグローブ30を透過して中光度航空障害灯1の外部に射光されるものと、LED11から反射部材20に当たる角度よりも小さい角度で射光されてグローブ30へ直接に至り、グローブ30を透過して中光度航空障害灯1の外部に射光されるものとに分かれる。
LED12が発光した光は、そのまま直進してグローブ30を透過して中光度航空障害灯1の外部に射光するものと、反射部材20の内側面20bに反射してからグローブ30を透過するものとがある。この2者の割合は、LED12を配置する位置によって異なってくる。
LED12の位置がベースBに近いほど反射部材20の内側面20bに反射する光が多くなり、ベースBからの間隔が大きくなるに従って内側面20bに反射する光が少なくなる。したがって、射光孔21を通過してくるLED11からの光と合わせて、基板台13の高さを最適なものに設定することにより、反射部材20の内側から発する光の方向の配光の光度を増やしながら均一化することができる。したがって、中光度航空障害灯1の所定方向の配光全体の光度を均一化することができる。
図9は、角度方向に対する光度を示すグラフであり、LED12の位置を反射部材20の底部付近にしたときの光度変化を示すグラフ91とLED12の位置をベースBから間隔を取って反射部材20の開口端23寄りの位置に配置したときの光度変化を示すグラフ92とを併記したグラフである。グラフ91,92との比較から、角度が80度以上になるとLED12の位置が光度に大きく影響することが分かる。
中光度航空障害灯1から射光される光は、航空法施行規則第127条に規定されている要件を満たすように射光される。このように中光度航空障害灯であっても、本発明に係る中光度航空障害灯1は、ベースBに設けたLED基板10上という一平面上に光源であるLED11が配置され、同じく光源であるLED12は、反射部材20の内側で反射部材20の開口端23と取付部22との間に納まる位置に配置されるので、高さを低くできる。また、部品点数も減り、軽量化を実現することができる。
中光度航空障害灯1を点灯すると光源が発熱する。これにより、中光度航空障害灯1の内部で空気の対流が発生する。このとき、中光度航空障害灯1は、反射部材20に穿設された複数の射光孔21によって反射部材20を境とする両側の空間が連通し、載置プレートPに穿設された複数の空気孔p1および中央に開いた貫通孔p2によって載置プレートPの両側の空間が連通している。
さらに、ベースBの中央に穿設された貫通孔b1により、ベースBと載置プレートPに挟まれた空間と収容ケースCの内部空間40とが連通しているので、中光度航空障害灯1の内部全体で空気の対流が生じる。これにより、光源が発生した熱は中光度航空障害灯1の内部に広く拡散して特定の部位に熱が篭ることが無くなるとともに、中光度航空障害灯1からの放熱が良好なものとなる。
中光度航空障害灯1の実効光度を規定の値に維持したり、メンテナンスのためにLED11やLED12を交換したりする場合には、ネジをはずしてグローブ30を収容ケースCから取り外す。次に電源側と接続されている配線を外す。その後、グローブ30に接着されているベースBをグローブ30から剥離して、別のユニットと交換すればよい。このように、中光度航空障害灯1のメンテナンス等を容易に行うことができる。また、光源がLED11およびLED12であるので、光源交換の間隔が長くなる。
以上のような本実施の形態に係る中光度航空障害灯1によれば、従来の500W電球を2つ使用する中光度航空障害灯に比して、消費電力が約30Wまで低減することができる。また、質量は約40kgから約10kgまで約1/4に低減できる。これにより、設置作業性を向上させることができる。さらに、光源を交換するまでの時間が約1,500時間から30,000時間まで長くなり、交換作業回数を大幅に低減することができる。
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、LED11を一つの同一円周上に等間隔に配置したものを例示したが、LED12を含めた中光度航空障害灯1の発光する光が航空法施行規則第127条に規定されている要件を満たしさえすれば、二つ以上の円周上に配置してもよいし、光源として均等に発光できる配置であれば特定の円周上に整列した配置としなくてもよい。
同様に、射光孔21も中光度航空障害灯1の発光する光が航空法施行規則第127条に規定されている要件を満たしさえすれば、二つ以上の円周上に配置してもよいし、射光孔21を通過した光が均等となるような配置であれば特定の円周上に整列するように穿設しなくてもよい。
また、反射部材20は、樹脂成形したものにメッキを施したものとして説明したが、機能的には金属製のものであってもよい。但し、金属製にした場合、中光度航空障害灯1の軽量化という点では樹脂製のものに比べて劣る。
本発明は、中光度航空障害灯であるが、LEDを光源とする灯器に広く適用することができる。
1…中光度航空障害灯
B…ベース
b1…貫通孔
C…収容ケース
L1…光路
L2…光路
L3…光路
L4…光路
P…載置プレート
p1…空気孔
p2…貫通孔
10…LED基板
10a…LED基板
11…LED
12…LED
13…基板台
20…反射部材
20a…外側面
20b…内側面
21…射光孔
22…取付部
23…開口端
30…グローブ
31…拡散部
40…内部空間
41…電源基板
42…ノイズフィルタ
43…端子台
44…サージアブソーバー
101…パッキン

Claims (4)

  1. 建築物や構築物等に設けてその存在を航空機に示す航空障害灯において、
    ベースから所定の方向へ開いて延びる形状に形成された環状の反射部材と、
    前記反射部材の外側および内側に配置した複数の発光素子と、
    前記発光素子および反射部材を覆うように収容する、透光性があるグローブと、を備え、
    前記複数の発光素子のうち前記反射部材の外側に配置された発光素子は、前記反射部材によって覆われる位置に配置され、
    前記複数の発光素子のうち前記反射部材の内側に配置された発光素子は、前記ベースから所定の間隔を取って前記反射部材の開口端寄りの位置に配置され、
    前記反射部材は、外側面及び内側面それぞれが鏡面処理されており、貫通した複数の射光孔を有し、該射光孔は、前記反射部材の外側に配置された前記発光素子が発光した光の一部を通過させて前記発光素子からの光を規定の方向に配光するとともに、熱対流する空気の流路を兼ねて熱対流による熱拡散を向上させたことを特徴とする航空障害灯。
  2. 前記射光孔は、内周面が鏡面処理されていることを特徴とする請求項1に記載の航空障害灯。
  3. 前記ベースは、前記反射部材の外側に配置された発光素子を配設した基板と、前記反射部材の内側に配置された発光素子を配設した基板が取り付けられた基板台とを載置して固定する載置プレートを有し、
    前記載置プレートは、該載置プレートを境にして2つの空間を画成するように取り付けられ、熱対流する空気の流路となる複数の空気孔を前記基板の周囲に貫通して穿設したことを特徴とする請求項1または2に記載の航空障害灯。
  4. 前記反射部材は、前記載置プレートに取り付けられ、前記発光素子とともにユニット化されたことを特徴とする請求項に記載の航空障害灯。
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