JP6560911B2 - 三角コーン - Google Patents

Description

本発明は、道路標識などに用いられる三角コーンに関する。

道路規制や工事現場などに設置される三角コーン（安全コーン）が知られている。このような三角コーンとしては、底面形状が矩形（略正方形）の基台と、この基台から上方に延びる中空円錐状（直円錐状）のコーン部とが一体成形されたものが一般に使用されている。このような三角コーンにおいては、夜間での視認性を高めるためにコーン部を照明している。

三角コーンを照明する方法としては、従来、複数の白熱電球を地面上に所定の間隔で設置するとともに、その各白熱電球上に三角コーンを配置し、各白熱電球に発電機から電線で電力を供給することにより、三角コーンのコーン部を内側から照らす方法が採用されている。しかしながら、このような方法では、発電機が必要であり、しかも、白熱電球の設置作業、電線の配線作業、及び、それらの撤収作業に手間がかかる。

また、三角コーンを照明する他の方法として、複数の高出力ＬＥＤ及びその各高出力ＬＥＤに電力を供給する電池などを備えた電池式発光ユニットを、地面上に所定の間隔で設置し、その各発光ユニット上に三角コーンを配置して、三角コーンのコーン部を内側から照らすという方法がある。こうした方法においても、電池式発光ユニットの地面への設置作業及びその撤収作業に手間がかかる。

以上のような問題を解消するために、照明装置を内蔵した内照式三角コーンが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。内照式三角コーンにあっては、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）、各ＬＥＤに電力を供給する電池、及び、点灯制御回路等により照明装置を構成し、その照明装置を三角コーンの下部に内蔵している。こうした構造の内照式三角コーンによれば、三角コーンに電池式照明装置が一体的に設けられているので、設置・撤収作業が容易である。

特開２０００−３４７６０７号公報 特開２００４−２６５８４６号公報

ところで、上記した内照式三角コーンでは、複数のＬＥＤが単に回転対称に配置（コーン中心に対して回転対称）されている構造であるので、コーン部の一部（例えば頂部付近）が明るく照らされ、他の部分が暗くなる（コーン全体を均一に内照できない）。このため、夜間での視認性が悪くなる場合がある。また、ＬＥＤの個数が多い（例えば１０個程度）ため、電池の消費速度が速く、連続点灯の要求時間が満足できなくなる場合がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、ＬＥＤの配置等の工夫により、少ない個数のＬＥＤでコーン部の全体を均一に内照することが可能な三角コーンを提供することを目的とする。

−発明の解決原理−
本発明者らは、ＬＥＤ及び指向性の高いレンズを組み合わせてＬＥＤ光源部を構成し、そのＬＥＤ光源部の配置及び傾き（角度）等をどのように設定すれば、三角コーンのコーン部の底部から上部まで均一に内照できるのかについて鋭意研究した。その結果、ＬＥＤ光源部をコーン部下端の円形の開口部の周縁近傍に配置し、そのＬＥＤ光源部の光軸の傾き（コーン部の中心軸に対する傾き）を３０°〜５０°、ＬＥＤ光源部の１／２ビーム角（レンズの１／２ビーム角）を１５°〜６０°に設定すれば、三角コーンのコーン部の底部から上部までを均一に内照することができるということを見出した。さらに、このようなＬＥＤ光源部（複数）をコーン部下端の開口部の周縁近傍に沿って当該コーン部の中心軸に対して回転対称に配置することで、少ない数（例えば３つ）のＬＥＤ光源部（ＬＥＤ）でコーン部の全体を均一に内照することができるということを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものある。

−解決手段−
具体的に、本発明は、基台と、前記基台上に設けられ、当該基台の底面において開口する円形開口部を有する中空円錐形状のコーン部とからなる三角コーン本体と、前記三角コーン本体の下部に設けられた照明ユニットとを備えた三角コーンにおいて、前記照明ユニットは、ＬＥＤ及びそのＬＥＤの光出射側に配置されたレンズを有する複数のＬＥＤ光源部と、前記複数のＬＥＤ光源部の各ＬＥＤに電力を供給するための電池とを備えている。そして、前記複数のＬＥＤ光源部は、前記コーン部の下部の円形開口部の周縁近傍に沿って当該コーン部の中心軸に対して回転対称に配置されているとともに、その各ＬＥＤ光源部の出射光が前記コーン部の内面に照射されるように各ＬＥＤ光源部の光軸が前記コーン部の中心軸に対して傾いた姿勢で配置されており、前記コーン部の中心軸に対する前記各ＬＥＤ光源部の光軸の傾きが３０°〜５０°、前記各ＬＥＤ光源部の１／２ビーム角が１５°〜６０°に設定され、前記ＬＥＤ光源部は、ＬＥＤ基板上に搭載された前記ＬＥＤ、前記レンズ、及び、光源カバーによって構成され、前記レンズには、ＬＥＤ配置用の凹部が設けられており、前記レンズの前面側の周縁部にはフランジが一体形成され、前記光源カバーは、開口部を有する前板と、４枚の側板とからなる矩形箱状の部材であって、前記ＬＥＤ基板に組み付けられ、前記光源カバーを前記ＬＥＤ基板に組み付けた状態で、前記前板の前記開口部の周縁部が、前記レンズの前記フランジの前面に当接して、前記ＬＥＤ基板に対して前記レンズが位置決めされ、この位置決め状態で、前記レンズの光軸と前記ＬＥＤの光軸とが一致することを特徴としている。

本発明において、上記ＬＥＤ光源部の傾きを４５°、上記１／２ビーム角を４０°に設定することが特に好ましい。

ここで、「１／２ビーム角」とは、ＬＥＤ光源部（レンズ）から出射する光が最大光度を示す方向（光軸）と、その最大光度の１／２の光度を示す方向とのなす角度の２倍の角度のことである。

本発明によれば、複数のＬＥＤ光源部をコーン部の下部の円形開口部の周縁近傍に沿って当該コーン部の中心軸に対して回転対称に配置し、その各ＬＥＤ光源部の傾き（ＬＥＤ及びレンズの傾き）及び各ＬＥＤ光源部の１／２ビーム角をそれぞれ上記した範囲に設定しているので、少ない数（例えば３つ）のＬＥＤ光源部（ＬＥＤ）でコーン部の全体を均一に内照することが可能になる。しかも、ＬＥＤの個数を少なくすることができるので、電池の消費電力を少なくすることができ、照明時間を長くすることができる。

本発明において、三角コーン本体と照明ユニットとは別体とし、その三角コーン本体の基台の下部に照明ユニットを着脱自在に取り付けるようにしてもよい。このように三角コーン本体と照明ユニットを別体とすることにより、既製の三角コーン（三角コーン本体）に照明ユニットを取り付けるだけで、上記した特徴を有する三角コーンを安価で実現することが可能になる。

本発明によれば、少ない数のＬＥＤ光源部（ＬＥＤ）でコーン部の全体を均一に内照することが可能になる。しかも、ＬＥＤの個数を少なくすることができるので、電池の消費電力を少なくすることができ、照明時間を長くすることができる。これにより連続点灯の要求時間を満足することが可能になる。

本発明の三角コーンの一例を示す斜視図である。 図１に示す三角コーンの分解斜視図である。 三角コーン本体の部分断面図である。なお、図３には１つのＬＥＤ光源部を併記している。 三角コーン本体の底面図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）はそれぞれＬＥＤ光源部の正面図及び縦断面図である。 ＬＥＤ光源部の分解斜視図である。 ユニットケースのケース本体の平面図である。 ユニットケースの上蓋の平面図である。 ＬＥＤ光源部の傾きα及び１／２ビーム角θを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図９を参照して説明する。

本実施形態の三角コーンは、三角コーン本体１０と照明ユニット２０とを備えている。

三角コーン本体１０は、一般に市販されている既製の三角コーン（例えば、赤色の透光性樹脂製）であって、底面形状が略正方形の基台１２と、この基台１２上に設けられ、基台１２の底面において開口する円形開口部１１ｂ（以下、コーン部１１下端の円形開口部１１ｂともいう）を有する中空円錐形状のコーン部１１とからなる。

三角コーン本体１０の各部の寸法は、例えば、基台１２の寸法が□３８５ｍｍ×高さ４５ｍｍ、基台１２の底面からコーン部１１の頂面までの高さが７２５ｍｍ、コーン部１１の最下部の直径がφ２８８ｍｍ、コーン部１１の頂面の直径がφ５７ｍｍ、コーン部１１の円錐テーパ角が１８°である。

本実施形態に用いる三角コーン本体１０にあっては、基台１２の４つの角部に、それぞれ、ボルト挿通孔（貫通孔）１２ａ・・１２ａを加工している。これら４つのボルト挿通孔１２ａ・・１２ａは、後述する照明ユニット２０のケース本体３１の４つの雌ねじ孔３１ａ・・３１ａに対応する位置に配置されている。

照明ユニット２０は、図２及び図７などに示すように、３個のＬＥＤ光源部２１・・２１、制御基板２２、充電式の電池２３、ＯＮ／ＯＦＦ用のスイッチ２４、充電ソケット２５、及び、ユニットケース３０などによって構成されており、これら３個のＬＥＤ光源部２１、制御基板２２、電池２３、スイッチ２４、及び、充電ソケット２５などがユニットケース３０（ケース本体３１）内に収容されている。なお、充電式の電池２３としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電可能な２次電池を用いている。

ＬＥＤ光源部２１は、図５及び図６に示すように、ＬＥＤ基板２１２上に搭載されたＬＥＤ２１１、レンズ２１３、及び、光源カバー２１４などによって構成されている。

ＬＥＤ２１１は発光色が赤色のＬＥＤであって、ＬＥＤ基板２１２の中央部に搭載されている。このＬＥＤ２１１の光出射側にレンズ２１３が配置されている。

レンズ２１３は、透光性を有する材料で製作された指向性が高いレンズであって。前面２１３ｂの形状が円形に加工されている。レンズ２１３には、ＬＥＤ配置用の凹部２１３ｃが設けられている。また、レンズ２１３の前面側の周縁部にはフランジ２１３ａが一体形成されている。

光源カバー２１４は、正面形状が正方形の前板２１４ｂと４枚の側板２１４ｃ・・２１４ｃとからなる矩形箱状の部材であって、ＬＥＤ基板２１２に組み付けることができる（図５（Ｂ）参照）。前板２１４ｂには開口部２１４ａが設けられている。この開口部２１４ａは、レンズ２１３の正面形状（前面２１３ｂの形状）に対応する円形の開口である。そして、光源カバー２１４をＬＥＤ基板２１２に組み付けた状態（図５（Ｂ）に示す状態）で、開口部２１４ａの周縁部が、レンズ２１３のフランジ２１３ａの前面に当接して、ＬＥＤ基板２１２に対してレンズ２１３が位置決めされ、この位置決め状態で、レンズ２１３の光軸とＬＥＤ２１１の光軸とが一致する（図５（Ｂ）及び図９参照）。

ユニットケース３０は、図１、図２、図７及び図８に示すように、ケース本体３１と上蓋３２とを備えている。ケース本体３１及び上蓋３２の平面形状は、三角コーン本体１０の基台１２の底面形状に対応する形状（略正方形）である。ケース本体３１及び上蓋３２には、それぞれ、上記したコーン部１１下端の円形開口部１１ｂと略同径の開口部３１ｂ及び開口部３２ｂが設けられている。これらケース本体３１と上蓋３２とからなるユニットケース３０（照明ユニット２０）は、三角コーン本体１０の基台１２の下部に着脱自在に取り付けることができる。

ケース本体３１は、図７に示すように、開口部３１ｂの周縁から全周に亘って立ち上がる内壁３１ｄと、当該ケース本体３１の外周部周縁から全周に亘って立ち上がる外壁３１ｅとが一体形成されており、その内壁３１ｄと外壁３１ｅとの間が凹所３１ｆとなっている。ケース本体３１の４つの角部にはそれぞれ雌ねじ孔３１ａ・・３１ａが設けられている。

また、ケース本体３１には、開口部３１ｂ周縁の内壁３１ｄに３つの取付凹部３１ｃ・・３１ｃが設けられている。これら取付凹部３１ｃ・・３１ｃは、互いに同形状であり、ケース中心ＣＬ２（円錐形状のコーン部１１の中心軸ＣＬ１）に対して１２０°回転対称に配置されている。各取付凹部３１ｃには、それぞれ、ＬＥＤ光源部２１が取り付けられており、これら３つのＬＥＤ光源部２１もケース中心ＣＬ２に対して１２０°回転対称に配置されている。各ＬＥＤ光源部２１は、光軸Ｌ（図３、図９参照）がケース中心ＣＬ２（円錐形状のコーン部１１の中心軸ＣＬ１）を通るように配置されており、さらに、各ＬＥＤ光源部２１は、ＬＥＤ基板２１２（レンズ２１３の前面２１３ｂ）を上側に傾けた状態で配置されている。なお、各ＬＥＤ光源部２１の傾きについては後述する。

ケース本体３１には、図７に示すように、上記した３つのＬＥＤ光源部２１・・２１のほか、制御基板２２、電池２３、スイッチ２４、及び、充電ソケット２５が当該ケース本体３１の凹所３１ｆに、図７に示すような形態で配置されている。ＬＥＤ光源部２１・・２１のＬＥＤ２１１・・２１１、電池２３、スイッチ２４、及び、充電ソケット２５は配線（図示せず）を介して制御基板２２に接続されている。制御基板２２は、ＬＥＤ２１１・・２１１の駆動制御や電池２３の充電制御などを行う。

上蓋３２は、ケース本体３１の上面を覆う部材である。上蓋３２には、図８に示すように、開口部３２ｂの周縁に３つの矩形の切欠き３２ｃ・・３２ｃが設けられている。これら３つの切欠き３２ｃ・・３２ｃは、互いに同形状であって、上記ケース本体３１の各取付凹部３１ｃ（ＬＥＤ光源部２１）に対応する位置（ケース中心ＣＬ２に対して１２０°回転対称の位置）に設けられている。そして、上蓋３２とケース本体３１とを位置合せした状態で、各ＬＥＤ光源部２１がそれぞれ切欠き３２ｃに嵌り込み、その各切欠き３２ｃを通じて、各ＬＥＤ光源部２１のレンズ２１３の前面２１３ｂがユニットケース３０の外部（ユニットケース３０の上方側）に露出するようになっている（図２参照）。

また、上蓋３２の４つの角部にはそれぞれボルト挿通孔（貫通孔）３２ａ・・３２ａが設けられている。これらボルト挿通孔３２ａ・・３２ａは、上記したケース本体３１の４つの雌ねじ孔３１ａ・・３１ａに対応する位置に配置されており、上蓋３２とケース本体３１とを位置合せした状態で、ケース本体３１の各雌ねじ孔３１ａの各中心と、上蓋３２の各ボルト挿通孔３２ａの各中心とが一致するようになっている。

以上の構造のユニットケース３０（照明ユニット２０）の三角コーン本体１０への取り付けは、まずは、ケース本体３１の上方に上蓋３２を配置し、その上蓋３２の各切欠き３２ｃをそれぞれ対応するケース本体３１のＬＥＤ光源部２１に位置合せするとともに、上蓋３２の各ボルト挿通孔３２ａをそれぞれ対応するケース本体３１の雌ねじ孔３１ａに位置合せした状態で、上蓋３２をケース本体３１に被せてユニットケース３０を組み立てる。

次に、ユニットケース３０をその上蓋３２を上にした状態で三角コーン本体１０の基台１２の下部に配置し、上蓋３２の各ボルト挿通孔３２ａと基台１２のボルト挿通孔１２ａとを位置合せする。この状態で、基台１２のボルト挿通孔１２ａ及び上蓋３２のボルト挿通孔３２ａにボルト（六角孔付きボルト）４０を挿通し、そのボルト４０をケース本体３１の雌ねじ孔３１ａにねじ込むことにより、上蓋３２及びケース本体３１を基台１２の下面に共締めする、という方法で行われる。なお、ケース本体３１と上蓋３２との合わせ面には防水パッキン（図示せず）が配置される。

そして、このようにしてユニットケース３０を三角コーン本体１０の下部に取り付けた状態で、三角コーン本体１０の中心軸ＣＬ１とユニットケース３０のケース中心ＣＬ２とが一致し、３つのＬＥＤ光源部２１・・２１が、コーン部１１下端の円形開口部１１ｂの周縁近傍に沿って当該コーン部１１の中心軸ＣＬ１に対して１２０°回転対称に配置される。さらに、各ＬＥＤ光源部２１の光軸Ｌ（ＬＥＤ２１１及びレンズ２１３の光軸）がコーン部１１の中心軸ＣＬ１に対して傾いた姿勢で配置され、各ＬＥＤ光源部２１の出射光をコーン部１１の内面１１ａに照射することができる（図３参照）。また、ユニットケース３０を三角コーン本体１０の下部に取り付けた状態で、コーン部１１下端の円形開口部１１ｂにユニットケース３０に開口部３１ｂ，３２ｂが連通する。

なお、図１に示す状態（照明ユニット２０の取付状態）から、ボルト４０を緩めて取り外すことにより、ユニットケース３０つまり照明ユニット２０を三角コーン本体１０から取り外すことができる。

−特徴部分−
次に、本実施形態の特徴部分について説明する。

まず、本発明者らは、図１〜図４に示す三角コーン１において、コーン部１１下端の円形開口部１１ｂの周縁近傍にＬＥＤ光源部２１を配置し、そのＬＥＤ光源部２１の傾き（コーン部１１の中心軸ＣＬ１に対する傾き）α（図３、図９参照）及び１／２ビーム角（レンズ２１３の１／２ビーム角）θ（図９参照）と、コーン部１１の内面１１ａへの光の照射状態との関係について実験により調べたところ、ＬＥＤ光源部２１の傾きαを３０°〜５０°、１／２ビーム角θを１５°〜６０°とすることにより、ＬＥＤ光源部２１からの光をコーン部１１の底部から上部に亘って均一に照射できることが確認できた。特に、ＬＥＤ光源部２１の傾きαが４５°、１／２ビーム角θが４０°である場合に、内照分布を最も均一にできることが判った。そして、このような傾きα及び１／２ビーム角θのＬＥＤ光源部２１を、上記した３箇所（コーン部１１下端の円形開口部１１ｂの周縁近傍に沿って当該コーン部１１の中心軸ＣＬ１に対して１２０°回転対称となる位置）に配置することにより、コーン部１１の全体を明るくかつ均一に内照することが確認できた。

本実施形態では、そのような実験結果に基づいて、３つのＬＥＤ光源部２１・・２１を、コーン部１１下端の円形開口部１１ｂの周縁近傍に沿って当該コーン部１１の中心軸ＣＬ１に対して１２０°回転対称に配置し、その各ＬＥＤ光源部２１の光軸Ｌの傾きαを３０°〜５０°、各ＬＥＤ光源部２１の１／２ビーム角θを１５°〜６０°に設定していることを特徴としている。

そして、このような形態（配置及び角度設定）で３つのＬＥＤ光源部２１・・２１を配置することにより、少ない個数のＬＥＤでコーン部１１の全体を均一に内照することが可能になる。しかも、ＬＥＤ２１１の個数を少なくすることができるので、電池２３の消費電力を少なくすることができ、照明時間を長くすることができる。これにより連続点灯の要求時間を満足することが可能になる。

また、本実施形態では、照明ユニット２０のユニットケース３０に開口部３１ｂ，３２ｂを設けているので、三角コーン本体１０の下部に照明ユニット２０を取り付けたままの状態で、三角コーン１を積み重ねることができる。

さらに、本実施形態では、既製の三角コーン（三角コーン本体１０）に照明ユニット２０を取り付ける構造であるので、上記した特徴を有する三角コーンを安価で実現することができる。

なお、本実施形態にあっては、三角コーン本体１０に電池２３を一体的に設けているので、配線作業が不要であり設置を容易に行うことができる。また、充電式の電池２３を用いているので、電池の交換頻度を抑えることができる。

−他の実施形態−
以上の実施形態では、ＬＥＤ光源部２１の数を３つとしているが、これに限定されない。ＬＥＤ光源部２１の数は２つであってもよいが、コーン部１１の全体を均一に内照するという観点から、ＬＥＤ光源部２１の数は３つ以上であることが好ましい。ただし、ＬＥＤ光源部２１（ＬＥＤ２１１）の数を多くすると、電池の消費速度が速くなり、連続点灯可能な時間が短くなるので、この点を考慮する必要がある。

以上の実施形態では、電池２３として、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電可能な２次電池を用いているが、これに限られることなく、電池２３としては、アルカリ電池や塩化チオニルリチウム電池などの１次電池を用いてもよい。

以上の実施形態では、ＬＥＤ２１１の発光色を赤色としているが、これに限られることなく、ＬＥＤ２１１の発光色は、例えば橙色や白色等の他の発光色としてもよい。また、三角コーン本体１０の色についても、赤色に限られることなく、緑色や黄色であってもよい。

以上の実施形態では、三角コーン本体１０と照明ユニット２０とを別体としているが、これに限られることなく、三角コーン本体１０の基台１２の内部に、ＬＥＤ光源部、制御基板、電池などを配置して、三角コーン本体１０に照明ユニットを一体に設けてもよい。

１ 三角コーン
１０ 三角コーン本体
１１ コーン部
１１ａ 内面
１１ｂ 円形開口部
１２ 基台
１２ａ ボルト挿通孔
２０ 照明ユニット
２１ ＬＥＤ光源部
２１１ ＬＥＤ
２１２ ＬＥＤ基板
２１３ レンズ
２１４ 光源カバー
２２ 制御基板
２３ 電池
２４ スイッチ
２５ 充電ソケット
３０ ユニットケース
３１ ケース本体
３１ａ 雌ねじ孔
３１ｂ 開口部
３１ｃ 取付凹部
３２ 上蓋
３２ａ ボルト挿通孔
３２ｂ 開口部
３２ｃ 切欠き
４０ ボルト

Claims (2)

1. 基台と、前記基台上に設けられ、当該基台の底面において開口する円形開口部を有する中空円錐形状のコーン部とからなる三角コーン本体と、前記三角コーン本体の下部に設けられた照明ユニットとを備えた三角コーンであって、
   前記照明ユニットは、ＬＥＤ及びそのＬＥＤの光出射側に配置されたレンズを有する複数のＬＥＤ光源部と、前記複数のＬＥＤ光源部の各ＬＥＤに電力を供給するための電池とを備え、
   前記複数のＬＥＤ光源部は、前記コーン部の下部の円形開口部の周縁近傍に沿って当該コーン部の中心軸に対して回転対称に配置されているとともに、その各ＬＥＤ光源部の出射光が前記コーン部の内面に照射されるように各ＬＥＤ光源部の光軸が前記コーン部の中心軸に対して傾いた姿勢で配置されており、前記コーン部の中心軸に対する前記各ＬＥＤ光源部の光軸の傾きが３０°〜５０°、前記各ＬＥＤ光源部の１／２ビーム角が１５°〜６０°に設定され、
   前記ＬＥＤ光源部は、ＬＥＤ基板上に搭載された前記ＬＥＤ、前記レンズ、及び、光源カバーによって構成され、
   前記レンズには、ＬＥＤ配置用の凹部が設けられており、前記レンズの前面側の周縁部にはフランジが一体形成され、
   前記光源カバーは、開口部を有する前板と、４枚の側板とからなる矩形箱状の部材であって、前記ＬＥＤ基板に組み付けられ、
   前記光源カバーを前記ＬＥＤ基板に組み付けた状態で、前記前板の前記開口部の周縁部が、前記レンズの前記フランジの前面に当接して、前記ＬＥＤ基板に対して前記レンズが位置決めされ、この位置決め状態で、前記レンズの光軸と前記ＬＥＤの光軸とが一致することを特徴とする三角コーン。
2. 請求項１に記載の三角コーンにおいて、
   前記三角コーン本体と前記照明ユニットとは別体に構成されており、前記三角コーン本体の基台の下部に前記照明ユニットが着脱自在にいることを特徴とする三角コーン。

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