(57)【要約】【課題】トンネル内照明として、電気照明と自然光照明の両方を利用した照明システムにおいて、トンネル内を適切な輝度に保ちつつ、明るくなり過ぎる場合には、不要な電気照明を消灯することにより、照明用電力を削減させる。【解決手段】一実施形態に係るトンネル照明システムは、電気回路照明手段と、集光された太陽光にてトンネル内を照明する自然光照明手段と、前記電気回路照明手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、トンネル外光センサにて検出されたトンネル外の明るさに応じたトンネル内の明るさ目標値を判断する判断手段と、トンネル内光センサにて検出されたトンネル内の明るさと、前記判断手段にて判断された明るさ目標値とを比較し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値に一致するように、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯又は消灯する点灯制御手段とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から給電され、トンネル内を照明する複数の照明器を含む電気回路照明手段と、
集光された太陽光にて、トンネル内を照明する複数の照明器を含む自然光照明手段と、
トンネル外の明るさを検出するトンネル外光センサと、
トンネル内の明るさを検出するトンネル内光センサと、
前記電気回路照明手段を制御する制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、
前記トンネル外光センサにて検出されたトンネル外の明るさに応じたトンネル内の明るさ目標値を判断する判断手段と、
前記トンネル内光センサにて検出されたトンネル内の明るさと、前記判断手段にて判断された明るさ目標値とを比較し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値に一致するように、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯又は消灯する点灯制御手段と、
を具備すること特徴とするトンネル照明システム。
【請求項２】
前記点灯制御手段は、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい状態を所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い状態を所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯すること特徴とする請求項１記載のトンネル照明システム。
【請求項３】
前記点灯制御手段は、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい第１所定値を超えた場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い第２所定値以下となった場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯すること特徴とする請求項１記載のトンネル照明システム。
【請求項４】
前記点灯制御手段は、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい第１所定値を超え、かつ当該状態が所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い第２所定値以下となり、かつ当該状態が所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯すること特徴とする請求項１記載のトンネル照明システム。
【請求項５】
商用電源から給電され、トンネル内を照明する複数の照明器を含む電気回路照明手段と、集光された太陽光にて、トンネル内を照明する複数の照明器を含む自然光照明手段と、トンネル外の明るさを検出するトンネル外光センサと、トンネル内の明るさを検出するトンネル内光センサと、を具備するシステムにおける前記電気回路照明手段を制御する制御装置であって、
前記トンネル外光センサにて検出されたトンネル外の明るさに応じたトンネル内の明るさ目標値を判断する判断手段と、
前記トンネル内光センサにて検出されたトンネル内の明るさと、前記判断手段にて判断された明るさ目標値とを比較し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値に一致するように、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯又は消灯する点灯制御手段と、
を具備すること特徴とするトンネル照明用制御装置。
【請求項６】
前記点灯制御手段は、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい状態を所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い状態を所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯すること特徴とする請求項５記載のトンネル照明用制御装置。
【請求項７】
前記点灯制御手段は、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい第１所定値を超えた場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い第２所定値以下となった場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯すること特徴とする請求項５記載のトンネル照明用制御装置。
【請求項８】
商用電源から給電され、トンネル内を照明する複数の照明器を含む電気回路照明手段と、集光された太陽光にて、トンネル内を照明する複数の照明器を含む自然光照明手段と、トンネル外の明るさを検出するトンネル外光センサと、トンネル内の明るさを検出するトンネル内光センサと、を具備するシステムにおける前記電気回路照明手段を制御するトンネル照明用の制御プログラムであって、
前記トンネル外光センサにて検出されたトンネル外の明るさに応じたトンネル内の明るさ目標値を判断するステップと、
前記トンネル内光センサにて検出されたトンネル内の明るさと、前記判断手段にて判断された明るさ目標値とを比較し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値に一致するように、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯又は消灯するステップと、
を具備すること特徴とするトンネル照明用制御プログラム。
【請求項９】
前記点灯又は消灯するステップは、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい状態を所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い状態を所定時間以上継続した場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯するステップを具備すること特徴とする請求項８記載のトンネル照明用制御プログラム。
【請求項１０】
前記点灯又は消灯するステップは、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より明るい第１所定値を超えた場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を消灯し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値より暗い第２所定値以下となった場合、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯するステップを具備することを特徴とする請求項８記載のトンネル照明用制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気照明と混在して自然光を利用した自然光照明を用いたトンネル照明システムにおいて、自然光の明るさに応じて電気照明を点灯・消灯制御するトンネル照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なトンネル照明システムは、例えばトンネル外光センサ部と明るさモード判断部と制御部で構成されている。トンネル外光センサ部がトンネル外の輝度を計測し、その情報をモード判断部に伝送する。モード判断部は、トンネル外輝度の情報を元に明るさのモード(晴天・曇天・昼間・夜間等)を判断し、判断結果を制御部に伝送する。制御部は、判断されたモードに応じた電気回路照明の点灯制御を実行する。制御部は、この一連の制御を一定周期で繰り返す。この結果、トンネル外部の明るさが明るいほど、トンネル内部は明るく照明される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
照明装置として自然光を利用したものが製品化されている。この製品は、レンズを用いて集光された太陽光を光ファイバケーブルを用いて照明部まで導いた装置であって、集光部、光ファイバケーブル、照明部で１つのモジュールが構成される。トンネル内に複数の自然光照明部を配置するには複数のモジュールが必要となる。
【０００４】
トンネル内照明として、従来の電気照明と混在して自然光照明を利用した場合、運用上必要とされる輝度に対して自然光の分だけ明るくなり過ぎることがあり、電気照明用電力を無駄に使ってしまう課題があった。
【０００５】
実施形態は、トンネル内照明として、電気照明と自然光照明の両方を利用したトンネル照明システムにおいて、トンネル内を適切な輝度に保ちつつ、明るくなり過ぎる場合には、不要な電気照明を消灯することにより、照明用電力を削減させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係るトンネル照明システムは、商用電源から給電され、トンネル内を照明する複数の照明器を含む電気回路照明手段と、集光された太陽光にて、トンネル内を照明する複数の照明器を含む自然光照明手段と、トンネル外の明るさを検出するトンネル外光センサと、トンネル内の明るさを検出するトンネル内光センサと、前記電気回路照明手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記トンネル外光センサにて検出されたトンネル外の明るさに応じたトンネル内の明るさ目標値を判断する判断手段と、前記トンネル内光センサにて検出されたトンネル内の明るさと、前記判断手段にて判断された明るさ目標値とを比較し、前記トンネル内の明るさが前記明るさ目標値に一致するように、前記電気回路照明手段の照明器の一部を点灯又は消灯する点灯制御手段と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】トンネル照明システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１の演算処理部７の第１実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図３】演算処理部７による図２の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示す図である。
【図４】演算処理部７の第２実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図５】演算処理部７による図４の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示す図である。
【図６】演算処理部７の第３実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図７】演算処理部７による図６の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示す図である。
【図８】演算処理部７の第４実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図９】演算処理部７による図８の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係るトンネル照明制御装置について、図面を参照して説明する。
【０００９】
［第1実施形態］
図１はトンネル照明システムの全体構成を示す図である。  
集光部１はトンネル外の自然光をレンズで集光し、光ファイバーケーブルにて自然光照明部２に伝送する。自然光照明部２は伝送された自然光を照明として利用し、トンネル内部を照明する。集光部１は複数の集光ユニットを含み、自然光照明部２は複数の照明器を含み、各照明器にはそれぞれ光ファイバーケーブルを介して集光ユニットが接続されている。
【００１０】
電気回路照明部３は商用電源より給電されトンネル内部を照明する。電気回路照明部３は複数の照明器を含む。図1では、自然光照明部２と電気回路照明部３は、道路の車線毎に別々に設けられるように示されているが、実際は自然光照明部２と電気回路照明部３の照明器は両方の車線に均等に混在して配置される。トンネル内光センサ部４は自然光照明部２と電気回路照明部３により照明されたトンネル内部の輝度を計測し、計測したトンネル内輝度を演算処理部７に伝送する。本明細書において、輝度は一般的な明るさを意味し、光源の明るさや物体面の明るさ等を含む。
【００１１】
トンネル外光センサ部５はトンネル外の輝度を計測し、計測したトンネル外輝度をモード判断部６に伝送する。モード判断部６は、トンネル外輝度を元に明るさのモードＭ(晴天、曇天、昼間、夜間等)を判断し、判断したモードＭを演算処理部７に伝送する。演算処理部７は、モード判断部６からのモード情報に基づいて、運用上必要とされる輝度Ｂｍ（Ａ：晴天用輝度、Ｂ：曇天用輝度、Ｃ：昼間用輝度、Ｄ：夜間用輝度等）を判断する。また演算処理部７は、運用上必要とされる輝度と、トンネル内光センサ部４からのトンネル内輝度（電気回路照明部と自然光照明部による明るさ）とを比較して過不足分を算出する。更に演算処理部７は算出した過不足分に基づいて、点灯消灯部８に対して、暗い(輝度不足の)場合は必要とされる輝度分を点灯し、明るい(輝度過多の)場合は不要とされる輝度分を消灯するよう指令を送出する。点灯消灯部８は、演算処理部７からの指令に対して必要または不要となる電気回路照明部３の照明器を点灯または消灯する。演算処理部７は、この一連の制御を一定周期で繰り返す。
【００１２】
図２は、演算処理部７の処理動作を示すフローチャートである。  
演算処理部７は、トンネル内光センサ部４を用いてトンネル内輝度αを測定する（ＳＴ１）。演算処理部７はトンネル内輝度αが、モード判断部６から伝送されたモードＭに対応する輝度Ｂｍ以下であるか判断する（ＳＴ２）。このモードＭに対応する輝度Ｂｍ（上記Ａ〜Ｄのうち１つ）が、運用上必要とされるトンネル内輝度の目標値である。
【００１３】
トンネル内輝度αが輝度Ｂｍ以下である場合（ＳＴ２のＹｅｓ）、演算処理部７は「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する（ＳＴ３）。トンネル内輝度αが輝度Ｂｍより大きい場合（ＳＴ２のＮｏ）、演算処理部７は「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する（ＳＴ４）。
【００１４】
以上のように演算処理部７は、トンネル内の明るさが明るさ目標値Ｂｍに一致するように、電気回路照明部２の照明器の一部を点灯又は消灯する。
【００１５】
図３は演算処理部７による図２の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示している。演算処理部７は図２に示したＳＴ１〜ＳＴ４の処理を所定時間Ｔ１毎に行う。図３において、時刻ｔ０〜ｔ１の期間はトンネル外輝度が徐々に上昇し、時刻ｔ１〜ｔ２の期間はトンネル外輝度が徐々に低下し、ｔ２以降は徐々に上昇している。演算処理部７は所定時間Ｔ１毎に、トンネル内輝度を目標輝度Ｂｍに制御する。
【００１６】
［第２実施形態］
次に演算処理部７の処理動作の第２実施形態について説明する。
【００１７】
上記第1実施形態では、点灯消灯部８での点灯／消灯のチャタリングが発生することがある。第２実施形態では、点灯消灯部８でのチャタリングを回避するために、演算処理部７で算出された過不足分に対して時間ｔａによる不感帯を設ける。トンネル内輝度の過不足が一定時間以上継続した場合にのみ、演算処理部７は点灯消灯部８に対して指令を送出する。
【００１８】
図４は、演算処理部７の第２実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【００１９】
演算処理部７は、トンネル内光センサ部４を用いてトンネル内輝度αを測定する（ＳＴ１１）。演算処理部７はトンネル内輝度αが、モード判断部６から伝送されたモードＭに対応する輝度Ｂｍ以下であるか判断する（ＳＴ１２）。トンネル内輝度αが輝度Ｂｍ以下である場合（ＳＴ１２のＹｅｓ）、演算処理部７はα≧Ｂｍの状態が時間ｔａ以上継続したか判断する（ＳＴ１３）。α≧Ｂｍの状態が時間ｔａ以上継続した場合（ＳＴ１３のＹｅｓ）、演算処理部７は「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する（ＳＴ１４）。
【００２０】
ＳＴ１２において、トンネル内輝度αが輝度Ｂｍより大きい場合（ＳＴ１２のＮｏ）、演算処理部７はα＞Ｂｍの状態が時間ｔａ以上継続したか判断する（ＳＴ１５）。α＞Ｂｍの状態が時間ｔａ以上継続した場合（ＳＴ１５のＹｅｓ）、演算処理部７は「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を消灯する（ＳＴ１６）。
【００２１】
図５は演算処理部７による図４の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示している。
【００２２】
期間Ｔ１１、Ｔ１４では、トンネル内輝度αは輝度Ｂｍより高いが、その持続時間が時間ｔａ以下であるので、演算処理部７は何もしない。同様に、期間Ｔ１２、Ｔ１６では、トンネル内輝度αは輝度Ｂｍより低いが、その持続時間が時間ｔａ以下であるので、演算処理部７は何もしない。
【００２３】
一方、期間Ｔ１３では、トンネル内輝度αは輝度Ｂｍより高く、その持続時間が時間ｔａを超えているので、演算処理部７は「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を消灯する。同様に期間Ｔ１５では、トンネル内輝度αは輝度Ｂｍより低く、その持続時間が時間ｔａを超えているので、演算処理部７は「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する。  
このようにして演算処理部７は、トンネル内輝度αを目標輝度Ｂｍ付近に制御する。
【００２４】
［第３実施形態］
次に演算処理部７の処理動作の第３実施形態について説明する。
【００２５】
第３実施形態では点灯消灯部８でのチャタリングを回避するために、上記第２実施形態とは異なり、演算処理部７で算出された明るさの過不足分に対して輝度βによる不感帯を設け、過不足分が不感帯輝度β以上になった場合にのみ、点灯消灯部８に対して指令を送出する。
【００２６】
図６は、演算処理部７の第３実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【００２７】
演算処理部７は、トンネル内光センサ部４を用いてトンネル内輝度αを測定する（ＳＴ２１）。演算処理部７はトンネル内輝度αが、モード判断部６から伝送されたモードＭに対応する輝度Ｂｍから不感帯輝度βを減算した値「Ｂｍ−β」以下であるか判断する（ＳＴ２２）。トンネル内輝度αが値「Ｂｍ−β」以下の場合（ＳＴ２２のＹｅｓ）、演算処理部７は「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する（ＳＴ２３）。
【００２８】
一方、ＳＴ２２においてトンネル内輝度αが、値（Ｂｍ−β）より高い場合（ＳＴ２２のＮｏ）、演算処理部７はトンネル内輝度αが輝度Ｂｍに不感帯輝度βを加算した値「Ｂｍ＋β」以上であるか判断する（ＳＴ２４）。トンネル内輝度αが値「Ｂｍ＋β」以上である場合（ＳＴ２４のＹｅｓ）、演算処理部７は「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を消灯する（ＳＴ２５）。
【００２９】
図７は演算処理部７による図６の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示している。
【００３０】
時刻ｔ１１及びｔ１２では、トンネル内輝度αは何れも「Ｂｍ＋β」を超えている。従って演算処理部７は、「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を消灯する。トンネル内輝度αが「Ｂｍ＋β」を超えているのは、制御周期の問題であって、制御周期が短ければ突出量は小さくなる。時刻ｔ１３では、トンネル内輝度αは「Ｂｍ−β」より低い値となっている。従って演算処理部７は、「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する。  
このようにして演算処理部７は、トンネル内輝度αを目標輝度Ｂｍ±βの範囲内付近に制御する。
【００３１】
［第４実施形態］
次に演算処理部７の処理動作の第４実施形態について説明する。
【００３２】
第４実施形態では点灯消灯部８でのチャタリングを回避するために、演算処理部７で算出された明るさの過不足分に対して時間ｔｂによる不感帯、及び輝度βによる不感帯を設け、過不足分が一定時間以上継続し、かつ不感帯輝度β以上になった場合にのみ、点灯消灯部８に対して指令を送出する。
【００３３】
図８は、演算処理部７の第４実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。  
演算処理部７は、トンネル内光センサ部４を用いてトンネル内輝度αを測定する（ＳＴ３１）。演算処理部７はトンネル内輝度αが、モード判断部６から伝送されたモードＭに対応する輝度Ｂｍから不感帯輝度βを減算した値「Ｂｍ−β」以下であるか判断する（ＳＴ３２）。トンネル内輝度αが輝度「Ｂｍ−β」以下である場合（ＳＴ３２のＹｅｓ）、演算処理部７は「α≧Ｂｍ−β」の状態が所定時間ｔｂ以上継続したか判断する（ＳＴ３３）。「α≧Ｂｍ−β」の状態が所定時間ｔｂ以上継続した場合（ＳＴ３３のＹｅｓ）、演算処理部７は「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する（ＳＴ３４）。
【００３４】
一方、ＳＴ３２において、トンネル内輝度αが値「Ｂｍ−β」より高い場合（ＳＴ３２のＮｏ）、演算処理部７はトンネル内輝度αが輝度Ｂｍに不感帯輝度βを加算した値「Ｂｍ＋β」以上であるか判断する（ＳＴ３５）。トンネル内輝度αが値「Ｂｍ＋β」以上である場合（ＳＴ３５のＹｅｓ）、演算処理部７はα≧Ｂｍの状態が所定時間ｔｂ以上継続したか判断する（ＳＴ３６）。α≧Ｂｍの状態が所定時間ｔｂ以上継続した場合（ＳＴ３６のＹｅｓ）、演算処理部７は「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を消灯する（ＳＴ３７）。
【００３５】
図９は演算処理部７による図８の制御により、トンネル内輝度が変化する様子を示している。
【００３６】
期間Ｔ２１では、トンネル内輝度αが目標輝度Ｂｍに不感帯輝度βを加算した輝度Ｂｍ＋βより高いが、高い状態の継続時間が所定時間ｔｂ以下なので、演算処理部７は何もしない。同様に期間Ｔ２３では、トンネル内輝度αが目標輝度Ｂｍから不感帯輝度βを減算した輝度「Ｂｍ−β」より低いが、低い状態の継続時間が所定時間ｔｂ以下なので、演算処理部７は何もしない。
【００３７】
期間Ｔ２２では、トンネル内輝度αが輝度Ｂｍ＋βより高く、高い状態の継続時間が所定時間ｔｂより長いので、演算処理部７は「α−Ｂｍ」分に相当する電気回路照明部３の照明器を消灯する。同様に期間Ｔ２４では、トンネル内輝度αが輝度Ｂｍ−βより低く、低い状態の継続時間が所定時間ｔｂより長いので、演算処理部７は「Ｂｍ−α」分に相当する電気回路照明部３の照明器を点灯する。
【００３８】
このようにして演算処理部７は、トンネル内輝度αを目標輝度Ｂｍ±βの範囲内付近に制御する。
【００３９】
以上説明したように、上記第１〜第４実施形態によれば、トンネル内に光センサを取付け、そのセンサにてトンネル内輝度を測定し、運用上必要とされる輝度に対する過不足分を演算することで、暗い(輝度不足の)場合は必要とされる輝度分を点灯、明るい(輝度過多の)場合は不要とされる輝度分を消灯することで、トンネル内を適切な輝度に保ちつつ、明るくなり過ぎる場合には、不要な電気照明を消灯することにより、照明用電力を削減させることが可能となる。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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