JP2009263972A - 埋込型ソーラーライト - Google Patents

Abstract

【課題】従来の埋込型ライトでは、アスファルトなどの熱収縮による破損が多く、頻繁に交換を行う必要があった。埋込型ライトは、視線誘導などに用いる場合は特に多数用いられるため、破損の際の交換に、多量の費用や時間を必要としていた。
【解決手段】本発明では、アスファルトの熱収縮による破損を、ケースの構造を二重構造とすること内容器の破損を防止し、万が一交換が必要な場合でも、内容器だけを容易に交換することが可能となった。また、LEDの発光パターンをマイコンにより制御することで、様々な発光パターンや悪天候時の充電不足による発光障害を解消することが可能となる。さらに、LEDから発せられる光を導光部によって天頂面と中腹面に導くことで、広範囲からの視認が可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路や歩道、縁石などの上面や側面に設置され、LEDの発光により路側帯の表示やセンターラインなどの通行区分の表示、停止線の表示、交差点の表示、注意喚起や視線誘導などを行う自光式の埋込型ソーラーライトに関する。

一般的に、道路や歩道、縁石などに埋め込んで設置される道路鋲といわれる埋込型ライトは、道路や歩道、縁石などを構成しているアスファルトやコンクリートに穴を掘りこの穴に埋込型ライトを設置し、隙間をコーキング材などで充填し固定するのが一般的である。

このように、道路や歩道、縁石などに埋め込まれた埋込型ライトは、アスファルトやコンクリートの熱による膨張によって、圧力が加わる。このため、特許文献１に示したような、埋込型ライトは、アスファルトの膨張に伴い破損してしまう恐れがある。
特開２００７−１７７４９１ 特開２００６−１１２０４３

そのため、従来の埋込型ライトでは、破損による交換が頻繁に行う必要があった。従来の埋込型ライトの交換は、アスファルトの穴に充填したコーキング材を除去し、破損した埋込型ライトを取り除いて、新たに新しい埋込型ライトを設置する必要があった。また、このような埋込型ライトは、視線誘導などに用いる場合は特に多数用いられるため、破損の際の交換に、多量の費用や時間を必要としていた。

そこで、本件発明では次に示す埋込型ソーラーライトを提供する。すなわち第一の発明としては、筒状外容器と、球状頂面及び筒状側面からなり筒状外容器内側面間に余裕をもって収納される内容器と、内容器に格納されるＬＥＤ構体と、ＬＥＤ光を受けて光を球状頂面の中腹面及び球状頂面の天頂面に導く導光部と、を有する埋込型ソーラーライトを提供する。

第二の発明としては、導光部は、透明材料からなる円盤状であって、ＬＥＤ直上領域の上面側にすり鉢状凹部と、下面側に前記すり鉢状凹部に対応する球状凸レンズ部とを有する第一の発明に記載の埋込型ソーラーライトを提供する。

第三の発明としては、球状頂面の天頂面はレンズとなっている第一の発明または第二の発明に記載の埋込型ソーラーライトを提供する。

第四の発明としては、球状頂面の中腹面は光拡散用凹凸が形成されている第一の発明から第三の発明のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライトを提供する。

第五の発明としては、ＬＥＤ構体の発光側には、電源用太陽電池が配置されている第一の発明から第四の発明のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライトを提供する。

第六の発明としては、筒状外容器の底面には開口がある第一の発明から第五の発明のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライトを提供する。

第七の発明としては、筒状外容器は、下に向かって広がるスカート形状である第一の発明から第六の発明のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライトを提供する。

本発明により、アスファルトやコンクリートなどの膨張による破損が少なく、仮に破損や故障により交換が必要になった場合でも、簡単で短時間に交換が可能なソーラーライトが提供可能となる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。

実施形態１は、主に請求項１、請求項２および請求項５などについて説明する。また実施形態２は、主に請求項３および請求項４などについて説明する。実施形態３は、主に、請求項６について説明する。実施形態４は主に請求項７について説明する。
<実施形態１>
<実施形態１ 概要>

本実施形態は、筒状外容器と内容器の２重構造となった埋込型ソーラーライトであって、筒状外容器の内側面と、内容器の側面の間に余裕を持つことで、アスファルトやコンクリートの膨張によって生じる圧力に対して、内容器が破損しないようにしたことを特徴としている。
<実施形態１ 構成>

本実施形態の埋込型ソーラーライトの概念図を図１および２に示した。図１は本実施形態の埋込型ソーラーライトの斜視図であり、図２は本実施形態の埋込型ソーラーライトを各パーツごとに分解した図である。

本実施形態の埋込型ソーラーライトは、筒状外容器（０１０１、０２０１）と、球状頂面（０１０２、０２０２）及び筒状側面（０１０３、０２０３）からなり筒状外容器内側面間に余裕をもって収納される内容器（０１０４、０２０４）と、内容器に格納されるＬＥＤ構体（０１０５、０２０５）と、ＬＥＤ光を受けて光を球状頂面の中腹面及び球状頂面の天頂面に導く導光部（０１０６、０２０６）と、を有する。

「筒状外容器」は、内容器を収納し、アスファルトやコンクリートなどの路面や路肩を構成する材料に固定される部材である。図３の（ａ）に本実施形態の筒状外容器の斜視概念図を示した。筒状外容器の上部内面には、内容器を固定するための爪（０３０１）が設けられている。この爪に内容器の爪を係留することで、筒状外容器に内容器が固定される。また筒状外容器の下部外面にはリブ（０３０２）が設けられている。このリブは、筒状外容器を路面に設置した際に、アスファルトやコンクリートなどに固定しやすくするためである。このリブにより、万が一、コーキング材などと筒状外容器が剥離した場合でも、筒状外容器が回転したりしないようにすることが可能となる。筒状外容器を構成する材料は、アスファルトやコンクリートなどの膨張に耐えうるだけの堅牢な材料で構成するか、または膨張に対して柔軟に対応可能な、ポリカーボネートなどの樹脂材料で構成することが望ましい。また膨張に対して柔軟に対応可能にするために、図３の（ｂ）に示したように、筒状外容器の一部に切り欠き（０３０３）を設けても良い。

尚、筒状外容器の水平断面は円形で無くともよく、三角形や四角形などの多角形であっても良い。筒状外容器の水平断面を多角形にて構成することで、埋込型ソーラーライトが回転してしまうのを防ぐことが可能となる。

「内容器」は、球状頂面と筒状側面から構成され、前述の筒状外容器に収納されている。また内容器には、後述するＬＥＤ構体や導光部が格納されている。内容器の球状頂面は、ＬＥＤから発せられる光を透過する材料で構成されている。また筒状側面は光を透過する球状頂面と同じ材料から構成されていても良いが、光を透過しない材料で構成されていても良い。内容器は、筒状外容器の内側に余裕を持って収納されている。筒状外容器の内側と、内容器の間に設けられる空間は、略１から略５ミリメートル程度か、または筒状外容器の直径の略１パーセントから７パーセント程度の空間があればよい。仮に本実施形態のソーラーライトを路面に設置したときに、路面を構成するアスファルトやコンクリートが膨張した場合に、筒状外容器の内面と内容器との間に設けられた空間により、筒状外容器に加えられる圧力が、内容器に伝わるのを防いでいる。

図４の（ａ）に路面に設置された本実施形態のソーラーライトが、アスファルトやコンクリート（０４０１）の膨張による影響を説明するための断面概念図を示した。膨張により、矢印（０４０２）で示した方向から力が加わり、筒状外容器（０４０３）が点線で示したように変形（０４０４）しても、筒状外容器の内面と内容器（０４０５）との間に空間（０４０６）を設けることで、内容器は筒状外容器の変形の影響を受けない。また、内容器の球状頂面（０４０７）は、筒状外容器の上面よりも上に設置されることが望ましい。仮に図４の（ｂ）に概念図を示した特許文献２のように、球状頂面を筒状外容器の内面に接するように配置すると、筒状外容器の変形によって、球状頂面に圧力が加わり破損する恐れがある。これを防ぐために、筒状外容器と球状頂面の間に余裕を設けると、この隙間から土砂や埃、水などが進入する恐れがある。また、内容器が筒状外容器に固定されずに、不安定となってしまう。このため、内容器の球状頂面は、筒状外容器よりも上部に設置されることが望ましい。

内容器は、筒状外容器に設けられた爪によって固定される。この爪によって固定された内容器は、特殊な工具を用いない限り固定を解除することができないようにすることが望ましい。特殊な工具を必要とすることで、路面上に設置された内容器が盗難に遭うのを防ぐことが可能となる。

尚、内容器の水平断面形状は、筒状外容器に収納される形状であれば、円形であっても、多角形であっても良い。また内容器を構成する材料は、前述のように球状頂面は、ＬＥＤ構体から発せられる光を透過する必要があるため、ポリカーボネートやガラスなど透明な材料で構成することが望ましい。また、筒状側面は球状頂面と同じ材料によって構成することが、コスト的にも適している。

図５にＬＥＤ構体（０５０１）の構成を説明するための概念図を示した。尚、図５では説明のため、導光部（０５０２）を設置した状態でのＬＥＤ構体を図示している。

「ＬＥＤ構体」は、ＬＥＤ（０５０３）やＬＥＤの発光パターンを制御する回路が構成された基板（０５０４）や、照度センサー、太陽電池（０５０５）、太陽電池で発電された電力を保持するための蓄電部（０５０６）などから構成されている。

図６にＬＥＤ構体を内容器に収容する様子を示した概念図を示した。ＬＥＤ構体（０６０１）は、内容器（０６０２）の下部から収納され、内容器の上部、球面頂面付近にねじ（０６０３）により固定され、内容器の上部から、吊り下げられるような構成となっている。このように、仮に雨などにより上部から水が進入した場合でも、ＬＥＤ構体が水に触れるのを防ぐことが可能となる。また、望ましくは、ＬＥＤ構体を収納した内容器下部を、内容器の下部から水や水蒸気が進入するのを防ぐために、蓋（０６０４）などで密閉すると良い。

「導光部」は、ＬＥＤ構体の上面と内容器の球状頂面との間に配置され、ＬＥＤから発せられる光を、球状頂面の中腹面及び球状頂面の天頂面に導く。導光部は、透明材料からなる円盤状であって、ＬＥＤ直上領域の上面側にすり鉢状凹部と、下面側に前記すり鉢状凹部に対応する球状凸レンズ部とを有している。図７に導光部（０７０１）の断面を示した。図中下方にＬＥＤ（０７０２）が配置されている。ＬＥＤから発せられる光（０７０３）は、円盤状の導光部に設けられた球状凸レンズ部（０７０４）を通過し、ＬＥＤ直上領域に配置されたすり鉢状凹部（０７０５）に達する。すり鉢状凹部では、ＬＥＤから発せられる光を、球状頂面（０７０９）の中腹面方向（０７０６、０７０７）及び球状頂面の天頂面方向（０７０８）へ分光している。これにより、ＬＥＤから発せられる光は、本実施形態の埋込型ソーラーライトの、上面方向と、側面方向に導かれ、埋込型ソーラーライトの視認性が向上する。また、導光部の上面は内容器の球状頂面の内面に接していてもよい。後述するように、球状頂面の天頂面は、レンズ状に形成される場合もあるので、焦点距離の関係から、球状頂面の天頂面と、導光部との距離は適時調整して配置することが望ましい。
<実施形態１ 効果>

本実施形態の埋込型ソーラーライトにより、温度変化による路面を構成するアスファルトやコンクリートの膨張による破損を防止し、雨などの水に対しても強く故障の少ない埋込型ソーラーライトが提供可能となる。また、ＬＥＤ構体のＬＥＤから発せられる光を、球状頂面の中腹面及び天頂面に導く導光部を有することで、埋込型ソーラーライトの上方および外周方向からの視認性を向上させることが可能となった。
<実施形態２>
<実施形態２ 概要>

本実施形態の埋込型ソーラーライトは、実施形態１の埋込型ソーラーライトの導光部に導かれ、球状頂面の中腹面及び球状頂面の天頂面から発せられる光を、球状頂面の天頂面をレンズとしたり、また球状頂面の中腹面に光拡散用凹凸を形成することで、より視認性を向上させたことを特徴としている。
<実施形態２ 構成>

図８に本実施形態の埋込型ソーラーライトの内容器の球状頂面の断面概念図を示した。本実施形態の埋込型ソーラーライトは、内容器（０８０１）の球状頂面（０８０２）の天頂面はレンズ（０８０３）となっている。図８に示したように球状頂面の天頂面をレンズとすることで、導光部（０８０４）に導かれ球状頂面の天頂部から発せられる光の視認性を向上させることが可能となる。図８では天頂部のレンズを凸レンズとした例を示したが、天頂部のレンズを凸レンズとすることで、光を集光し、より強い光を発することが可能となる。また天頂部のレンズを凹レンズとすることで、光が拡散し、より広範囲から視認することが可能となる。また、天頂部のレンズを、光が拡散するような凹凸で構成しても良い。

天頂部のレンズは図８の（ａ）のように、内容器の外面を曲面で構成し、内面を平面で構成することでレンズを構成しても良いし、（ｂ）のように、内容器の外面と内面の両方を曲面で構成しても良い。また（ｃ）のように、内容器の外面を平面で構成し、内面を曲面で構成しても良い。

図９の（ａ）に本実施形態の埋込型ソーラーライトの内容器（０９０１）の球状頂面から見たときの概念斜視図を示した。また（ｂ）には、（ａ）に示した内容器の球状頂面の中腹面の拡大断面図を示した。本実施形態の埋込型ソーラーライトは、球状頂面の中腹面に光拡散用凹凸（０９０２）が形成されている。球状頂面の中腹面を光拡散用凹凸を設けることで、導光部に導かれ球状頂面の中腹面から発せられる光が拡散し、より広範囲からの視認性を向上させることが可能となる。
<実施形態２ 効果>

本実施形態の埋込型ソーラーライトのように、球状頂面の天頂部をレンズによって構成したり、球状頂面の中腹面に光を拡散するための凹凸を設けることで、ＬＥＤから発せられる光を集光したり拡散したりすることで、より視認性を向上させることが可能となる。
<実施形態３>
<実施形態３ 概要>

本実施形態は、筒状外容器の底面に開口があることを特徴とした埋込型ソーラーライトである。筒状外容器の底面に開口を設けることで、仮に埋込型ソーラーライトの上部から雨などの水が進入した場合でも、底面の開口から水が抜け、筒状外容器に水が溜まることを防いでいる。
<実施形態３ 構成>

図１０に本実施形態の筒状外容器の側面断面概念図を示した。本実施形態の筒状外容器は、筒状外容器の底面に開口を有している。仮に開口が無い場合、雨などによって水が筒状外容器の内部に進入すると、筒状外容器に水が溜まり、場合によっては内容器やＬＥＤ構体が水に浸かり、故障の原因となってしまう。そこで、筒状外容器の底面に開口を設けることで、進入した水が、開口から抜け、筒状外容器に水が溜まらないようにしている。

筒状外容器の底面に設けられた開口は、図１０の（ａ）に示したように、筒状外容器に底面を設けずに、すべてが開口であっても良いし、（ｂ）のように、一ないし複数の穴を設けたりしても良いし、（ｃ）のように底面を網状にしても良い。
<実施形態３ 効果>

本実施形態の埋込型ソーラーライトのように、筒状外容器の底面に開口を設けることで、仮に、雨などの水が筒状外容器内部に進入した場合でも、筒状外容器の底面に設けられた開口から、水が抜けることで、筒状外容器内部に水が溜まるのを防ぐことが可能となる。
<実施形態４>
<実施形態４ 概要>

本実施形態は、筒状外容器が下に向かって広がる形状であることを特徴とする埋込型ソーラーライトである。筒状外容器の水平断面径を上方に比べ下方を大きくすることで、路面上に設置した埋込型ソーラーライトが、仮にコーキング材などの接着剤が剥離した場合でも、路面からはずれにくくすることが可能となる。
<実施形態４ 構成>

図１１に本実施形態の埋込型ソーラーライトを路面上に設置したときの筒状外容器の断面図を示した。通常、路面に設置された埋込型ソーラーライト（１１０１）は、コーキング材（１１０２）によって、路面を構成するアスファルトやコンクリート（１１０３）との隙間を埋め、路面上に固定される。しかし、長期間の使用によって、車の振動や雨や太陽光などの何らかの影響により、コーキング材と筒状外容器が剥離すると、図１１の（ｂ）のように、筒状外容器の水平断面が上部と下部で同じだった場合、上部から簡単に埋込型ソーラーライトを取りはずせてしまい、盗難に遭う可能性が高くなる。一方、（ａ）に示した本実施形態の埋込型ソーラーライトでは、筒状外容器が下に向かって広がるスカート形状とすることで、たとえコーキング材と筒状外容器が剥離した場合でも、筒状外容器の下部が広がっているため、上部から取り外すことが困難となる。
<実施形態４ 効果>

本実施形態の埋込型ソーラーライトのように、筒状外容器を下に向かって広がるスカート形状とすることで、設置した路面からは容易に取り外すことが不可能となり、盗難を防止することが可能となる。
<具体例>

図１２に本件発明の埋込型ソーラーライトの具体例を示した。本件発明の埋込型ソーラーライトは、高さが略７９ミリメートルである。筒状外容器の下部の直径は略７６．５ミリメートル、上部の直径は略７０ミリメートル、高さは略６５ミリメートルである。内容器の筒状側面の高さは略６０ミリメートル、筒状側面の直径は略４８．５ミリメートルで、内容器の球状頂面の直径は略５９ミリメートルである。筒状外容器や内容器を構成する樹脂はポリカーボネートが用いられている。

太陽電池にはアモルファスシリコンが用いられ、太陽電池によって発電された電力は、蓄電容量が略６９ファラットの電気二重層キャパシタに蓄電される。光源となるＬＥＤは高輝度ＬＥＤを用い、発光色は、設置場所や用途に応じて、赤、緑、青、白、橙から選択することが可能である。太陽電池に５００００ルクスにて６時間光をあてることで満充電となり、２０時間の発光が可能となる。発光パターンはマイコンにより制御され、点灯間隔や点滅間隔を残り蓄電容量に応じて変化させるなどのコントロールが可能である。

発光パターンとしては例えば、1日あたりの発光時間を8時間や12時間など任意の時間に設定しても良いし、長時間発光を続けさせるために、例えば、最初の3時間を100%の輝度で発光させ、次の3時間を50％の輝度で発光させるなど、時間に応じて発光輝度の制御を行っても良いし、同様に最初の3時間を点灯、次の3時間を点滅などに制御してもよい。また、LED構体に照度センサーを設け、照度に応じた点灯消灯時間のコントロールや、発光輝度のコントロール、点灯点滅のコントロール、などを行っても良い。またマイコンによる制御によって、悪天候が続いた場合であっても、点灯や点滅時間をマイコン制御することで、充電不足による発光障害を防止することが可能となる。

実施形態１の埋込型ソーラーライトを説明するための斜視概念図 実施形態１の埋込型ソーラーライトを説明するための概念図 実施形態１の筒状外容器を説明するための斜視概念図 実施形態１の内容器を説明するための断面概念図 実施形態１のＬＥＤ構体を説明するための斜視概念図 実施形態１の内容器とＬＥＤ構体を説明するための斜視概念図 実施形態１の導光部を説明するための断面概念図 実施形態２の埋込型ソーラーライトを説明するための概念図 実施形態２の埋込型ソーラーライトを説明するための概念図 実施形態３の埋込型ソーラーライトを説明するための断面概念図 実施形態４の埋込型ソーラーライトを説明するための断面概念図 本件発明の具体例

符号の説明

０１０１、０２０１ 筒状外容器
０１０２、０２０２ 球状頂面
０１０３、０２０３ 筒状側面
０１０４、０２０４ 内容器
０１０５、０２０５ ＬＥＤ構体
０１０６、０２０６ 導光部

Claims (7)

1. 筒状外容器と、
   球状頂面及び筒状側面からなり筒状外容器内側面間に余裕をもって収納される内容器と、
   内容器に格納されるＬＥＤ構体と、
   ＬＥＤ光を受けて光を球状頂面の中腹面及び球状頂面の天頂面に導く導光部と、
   を有する埋込型ソーラーライト。
2. 導光部は、透明材料からなる円盤状であって、ＬＥＤ直上領域の上面側にすり鉢状凹部と、下面側に前記すり鉢状凹部に対応する球状凸レンズ部とを有する請求項１に記載の埋込型ソーラーライト。
3. 球状頂面の天頂面はレンズとなっている請求項１または２に記載の埋込型ソーラーライト。
4. 球状頂面の中腹面は光拡散用凹凸が形成されている請求項１から３のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライト。
5. ＬＥＤ構体の発光側には、電源用太陽電池が配置されている請求項１から４のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライト。
6. 筒状外容器の底面には開口がある請求項１から５のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライト。
7. 筒状外容器は、下に向かって広がるスカート形状である請求項１から６のいずれか一に記載の埋込型ソーラーライト。