(57)【要約】【課題】  人工照明に比べて設置費用および維持管理費用を大幅に削減することができ、メンテナンスも容易な光ダクトを利用したトンネル内照明装置を提供すること。【解決手段】  トンネル１０の出入り口付近には、垂直ダクト１ａが設けられ、垂直ダクト１ａの一方端は地表に出ており、その端部に採光部３が設けられている。また、垂直ダクト１ａの他方端は水平ダクト１ｂに接続され、水平ダクト１ｂは、入口照明、出口照明の必要な区間に配置されている。採光口３から取り入れた自然光は、光ダクト１内を反射しながらトンネル１０の奥に導かれ、放光口２からトンネル内に放光される。なお、土被りの比較的小さいトンネルの場合は、トンネル坑口からトンネル内に入った位置の上方の地表で採光するようにしたり、水平ダクトは設けずに、採光した光を垂直ダクトでトンネル坑内まで垂直に導き放光することもできる。またルーバと併用することもできる。【選択図】          図１
0003109422.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光ダクトを使用したトンネル内照明装置であって、
上記光ダクトは、自然光を採光する採光部と、内面が鏡面で形成され採光部で採光した光を導くダクト部と、ダクト部を介して導かれた光をトンネル内に放光する放光部から構成され、
上記放光部は、トンネルの入口、出口照明の必要な区間を照明するように配置されている
ことを特徴とする光ダクトを使用したトンネル内照明装置。
【請求項２】
光ダクトを使用したトンネル内照明装置であって、
上記光ダクトは、自然光を採光する採光部と、内面が鏡面で形成され採光部で採光した光を導くダクト部と、ダクト部を介して導かれた光をトンネル内に放光する放光部から構成され、
上記ダクト部は、一端に採光部が設けられた垂直ダクトと、該垂直ダクトの他端に接続され、上記放光部が設けられた水平ダクトから構成され、
上記放光部は、トンネルの入口、出口照明の必要な区間を照明するように配置され、
トンネルの入口、出口から奥に入るほど、放光部から放光される光が減少されるように、上記垂直ダクトの配置もしくは断面積、および／または、放光部の開口面積が設定されている
ことを特徴とする光ダクトを利用したトンネル内照明装置。
【請求項３】
光ダクトを使用したトンネル内照明装置であって、
上記光ダクトは、自然光を採光する採光部と、内面が鏡面で形成され採光部で採光した光を導くダクト部と、ダクト部を介して導かれた光をトンネル内に放光する放光部から構成され、
上記ダクト部は、一端に採光部が設けられ他端に放光部が形成された垂直ダクトから構成され、
上記放光部は、トンネルのトンネルの入口、出口照明の必要な区間を照明するように配置され、
トンネルの入口、出口から奥に入るほど、放光部から放光される光が減少されるように、上記垂直ダクトの配置もしくは断面積が設定されている
ことを特徴とする光ダクトを利用したトンネル内照明装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、トンネルの入り口付近に設置される光ダクトに関し、特に、外光に応じてトンネルの入口、出口付近の明るさを自動的に調整できるようにしたトンネル内照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの内の照明は、一般に、トンネル全長にわたって灯具を一定間隔で配置した基本照明と、入口／出口付近を照明するための入口照明、出口照明から構成される。
基本照明は、トンネル内を走行する運転者が前方の障害物を視認するのに必要な明るさを与える基本的な照明であり、上記入口照明、出口照明（以下入口／出口照明という）は、この基本照明に付加される照明である。
上記入口／出口照明を設ける理由は以下の通りである。
昼間、トンネル外を走行してきた自動車の運転者の目は野外の輝度に順応しており、この状態でトンネル内に接近してくると、運転者にとって、トンネル内は全く暗黒の状態に見え、その内部はよく識別できない（ブラックホール現象という）。また、トンネル突入後、運転者の目がトンネル内の明るさに対して順応するのに遅れが生じる。これらの障害を軽減するために、入口付近に基本照明より高いレベルの照明施設が必要となる。
【０００３】
また、昼間、トンネルの出口開口部をトンネル内から見た場合、出口開口部が非常に明るい背景となり、出口付近にある全ての障害物は黒いシルエットとして見え、視認は容易である。しかし、出口付近の野外輝度が著しく高い場合において、先行する車がトンネル開口部の一部を遮蔽すると、それに追従しているそれよりも小さい車や落下物などを識別することが困難になることがある。このようなことを防止するため、トンネル出口部付近に、上記基本照明に加え、出口照明を設ける必要がある。これら入口／出口照明は緩和照明と呼ばれる。
【０００４】
従来から、上記入口／出口照明としては、一般に人工照明が用いられてきた。
例えば、特許文献１には、トンネル外部の明るさに応じて、入口、出口付近の照明機器を調光制御するようにしたトンネル内照明装置が記載されている。
また、上記人工照明に換え、ルーバまたは類似の構造物を用いて自然光を取り込み、トンネルの入口、出口付近を照明する方法も用いられている。
ルーバは、薄板を数多く平行に並べた「ひだ」状の構造のものをトンネルの入口、出口部の天井に設置するのであり、採光機能のほか、遮音機能、換気機能をあわせ持つものが多い。自然光を取り入れることから、電力消費量を軽減できること、人工的な光調整が不要である等のメリットは大きい。
また、トンネルの出入口付近に光導体ケーブルを設置し、太陽光を光導体ケーブル内に導入して、光導体ケーブルにより伝播される光でトンネル内を照明する照明装置も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５８２７２号公報
【特許文献２】特公昭６３−４８１２１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
トンネルの入口／出口付近の人工照明は、それぞれ入口付近、出口付近のみに設置されるものであることから、対象となる区間は限定されるものの、基本照明と比べると、高いレベルの照度あるいは輝度が要求される。このため、人工照明の場合、トンネルの全長に対して、必要な電力量の中で、入口照明や出口照明に必要な電力量の占める割合が大きい。したがって、入口照明な出口照明に必要な電力料金を施設のライフサイクルコスト（初期設置費用＋維持管理費用）の観点で評価した場合にも、入口／出口照明に必要な電力料金が占める割合は大きくなる。
また、人工照明は、トンネル入口に接近する自動車の運転者の目の順応輝度（一般に野外輝度で代用する）に応じて照明レベルが決まるので、季節、天候、時刻などによって、順応輝度が変化した場合には、これに応じて人口照明のレベルを調整することが望ましい。
人工照明による場合には、通常、このような調整を段階的に行う手段が採用されているが、本来、トンネル入口へ接近する自動車の運転者の目の順応輝度は、季節、天候、時刻などによって連続的に変化するので、人工照明もこれに応じて連続的に調整するのが望ましい。しかし、明るさを連続的に調整する機能を備えた人工照明は、装置コストが高く、採用しがたい。
【０００６】
以上のように、人工照明によるトンネルの入口／出口照明は、ランニングコストが高く、また、季節、天候、時刻などに応じて輝度を連続的に調整するには適していない。
前記したルーバのように自然光を取り込んで、トンネルの入口、出口付近を照明すれば、上記問題は解決できるが、ルーバは、その構造上、自動車の排気ガスによって薄板が汚れると、清掃を行いにくいため、一旦採光機能が低下すると、機能回復が困難であるなどの問題点も指摘されている。また、その構造上、掘割式の高速道路等への適用は容易であるが、トンネルの構造、トンネルの設置場所によっては採用できない場合もある。
また、前記特許文献２に記載される光導体ケーブルを用いたものも考えられるが、光導体ケーブルでは、十分な光量を確保するのが難しく、また、設置費用も高くなる。
本考案は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、人工照明に比べて設置費用および維持管理費用を大幅に削減することができ、メンテナンスも容易であり、かつ、充分な光量を確保することができる光ダクトを利用したトンネル内照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を本考案においては、次のように解決する。
（１）光ダクトを使用したトンネル内照明装置において、光ダクトを、自然光を採光する採光部と、内面が鏡面で形成され採光部で採光した光を導くダクト部と、ダクト部を介して導かれた光をトンネル内に放光する放光部から構成し、この放光部から放光される光をトンネルの入口照明、出口照明として利用する。
（２）上記（１）において、ダクト部を、一端に採光部が設けられた垂直ダクトと、該垂直ダクト部の他端に接続され上記放光部が設けられた水平ダクトから構成し、トンネルの入口、出口から奥に入るほど、放光部から放光される光が減少されるように、上記垂直ダクトの配置もしくは断面積、および／または、放光部の開口面積を設定する。
（３）上記（１）において、上記ダクト部を、一端に採光部が設けられ他端に放光部が形成された垂直ダクトから構成し、トンネルの入口、出口から奥に入るほど、放光部から放光される光が減少されるように、上記垂直ダクトの配置もしくは断面積を設定する。
【考案の効果】
【０００８】
本考案においては、上記課題を次のように解決する。
（１）光ダクトを用いて、トンネルの出入り口付近を照明するようにしたので、人工照明を用いる場合に比べ、トンネル内の照明に要する電力料金を削減することができ、維持管理費用を大幅に削減することができる。
（２）光ダクトにより、自然光を取り込んでトンネルの出入り口付近を照明しているので、季節、天候、時刻などに応じて、トンネルの出入り口付近の明るさを連続的に変化させることができる。このため、自動車等の運転者の目の順応輝度に応じた照明をすることができる。
（３）光ダクトは全体を密封構造とすることができ、光ダクト内の鏡面は、密封構造の内部に形成されるので、外気に接することがない。このため、埃や自動車の排気ガスなどの化学物質を含んだ気体にさらされることがない。
したがって、性能劣化が起こりにくく、採光部や、放光部に設けられたガラスなどの定期的な清掃等に必要な最小の維持管理費を除けば、施設の維持管理費用がほとんど必要なく、維持管理が容易である。
（４）人工照明のエネルギー源は電気であり、発電所において化石燃料の燃焼時に生ずる排熱や二酸化炭素、窒素酸化物などの排気ガスは、地球温暖化や酸性雨の要因形成の一旦になっているが、本考案では光ダクトを使用しており、照明のエネルギー源として、自然光を利用するので、地球環境保全の上からも、環境負荷が小さい。
（５）光ダクトは、比較的安価に製造することができ、また、光導体ケーブル等と比べて充分な光量を伝播することが可能であり、比較的低廉な費用でトンネルの入口照明、出口照明設備を設置することができ、また、トンネルの出入り口照明に必要となる充分な光量を得ることが可能である。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本考案の第１の実施形態を説明する図である。
図１は土被りが大きい山岳部トンネルに適用した場合を示し、図１（ａ）はトンネル外側からトンネル坑口を見た図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。
土被りが大きい山岳部などにおけるトンネルにおいては、採光位置が坑口もしくは坑口近くに限られる。このため、トンネルの坑口、もしくは坑口近くに採光部を設置し、採光した光を光ダクトで、トンネル坑内まで垂直に導いた後、トンネル坑内に水平に導き、所定の位置で放光する。
【００１０】
図１において、１は光ダクトであり、トンネル１０の出入り口付近には、垂直ダクト１ａが設けられ、垂直ダクト１ａの一方端は地表に出ており、その端部に採光部３が設けられている。また、上記垂直ダクト１ａの他方端は水平ダクト１ｂに接続されている。上記水平ダクト１ｂは、トンネル１0 内の入口／出口照明の必要な区間の上面にトンネルの奥行き方向に平行に設けられており、水平ダクト１ｂには、複数の放光口２が設けられている。
また、トンネル１０内部には基本照明用の灯具２０が所定の間隔で設けられている。灯具２０は、トンネル内を走行する運転者が前方の障害物を視認するのに必要な明るさを与える人工照明である。
【００１１】
図２（ａ）に上記トンネル入口／出口付近の具体的構成例を示し、図２（ｂ）に光ダクトの構成例を示す。
図２（ａ）において、１は光ダクト、１ａは垂直ダクト、１ｂは水平ダクト、２は放光口、３は採光部である。採光部３は、外部から雨水や埃などが進入しないようにガラス３ａ等で覆われ、効率的に自然光を取り込めるように反射板３ｂが設けられる。
また、垂直ダクト１ａと水平ダクト１ｂの接続部分は、垂直ダクト１ａからの光が効率的に水平ダクト１ｂに導かれるような形状になっており、例えば同図に示すように反射板を４５°に傾斜させて配置したり、円弧状に形成される。
【００１２】
光ダクト１は例えば図２（ｂ）に示すように、断面が矩形状で、内面がアルミなどの反射面で構成された中空の柱状体であり、光ダクト１の水平ダクト１ｂの下側（トンネル側）には放光口２が設けられる。放光口２は拡散ガラス等で覆われ、光ダクト１内に埃や自動車の排気ガスなどの化学物質を含んだ気体が入らないようにしている。
なお、光ダクトの断面形状は、必ずしも矩形状である必要はなく、例えば円形、半円形などであってもよい。また、放光口の形状も、必ずしも矩形状である必要はなく、必要に応じて適宜選定することができる。例えば光ダクトの奥行き方向に沿った連続的な開口であってもよい。
光ダクト１の採光口３から取り入れた自然光（太陽光）は、図２（ａ）に示すように、光ダクト１内を反射しながら、垂直ダクト１ａから水平ダクト１ｂに導かれ、水平ダクト１ｂにより、トンネル１０の奥に導かれ、上記放光口２からトンネル内に放光される。
【００１３】
トンネル１０の入口／出口照明の必要な区間に、上記光ダクト１を設けることで、緩和照明としての人工照明を設けることなく、トンネル１０の入口／出口照明の必要な区間を、自然光で照明することができる。特に、外部の明るさの変化に応じて、トンネル１０内の明るさを変えることができるので、季節、天候、時刻などによって連続的に変化する自動車の運転者の目の順応輝度に応じた明るさで、入口／出口照明の必要な区間を照明することができる。
また、車両がトンネル内に入ると、運転者の目はトンネル内の明るさに対して次第に順応していき、また、トンネルから出るときは、運転者の目をトンネル内の明るさから野外の明るさに順応させていく必要があり、入口／出口照明の明るさは、トンネルの奥に行くほど減少させることが望ましい。
【００１４】
光ダクト１内を導かれる光は、光ダクト内面で反射を繰り返す毎に減衰し、また、光ダクト内を導かれる光は放光口２からトンネル内に放光されるため、光ダクトの奥に行くほど、放光口２から放光される光の量は少なくなる。したがって、図１に示すように、採光口をトンネルの出入り口付近にもうけ、水平ダクト１ｂにより、光をトンネル奥に搬送することで、光ダクトから放光される光量をトンネル１０の奥に行くほど小さくすることができ、上記要求を満たすことができる。
なお、トンネル入口からの距離に対する光ダクト１から放光される光量を所望のパターンにしたい場合には、光ダクト１に設けられた各放光口２の面積を、上記パターンに合わせて設定すればよい。
【００１５】
図３は本考案の第２の実施形態を説明する図である。
図３は土被りが小さい都市部等におけるトンネルに適用した場合を示し、図３（ａ）はトンネル外側からトンネル坑口を見た図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。
土被りの比較的小さい、都市部などのトンネルの場合は、採光部をトンネルの奥行き方向に沿った任意の位置に配置することが可能である。
そこで、トンネル内の入口照明、出口照明が必要な区間内であって、トンネル坑口から幾分トンネル内に入った位置の上方の地表で採光し、採光した光を光ダクトでトンネル坑内まで垂直に導いた後、トンネル坑内に水平に導き、所定の位置で放光する方法を用いることができる。また、この場合、水平ダクトは設けずに、採光した光を垂直ダクトでトンネル坑内まで垂直に導き、垂直ダクトからトンネル内に放光することもできる。
【００１６】
図３において、１は光ダクトであり、トンネル１０のトンネル１0 内の入口／出口照明の必要な区間には、所定の距離毎に光ダクト１の垂直ダクト１ａが設けられ、垂直ダクト１ａの一方端は地表に出ており、その端部に採光部３が設けられている。また、上記垂直ダクト１ａの他方端は水平ダクト１ｂに接続されている。
上記水平ダクト１ｂは、トンネル１0 内の入口／出口照明の必要な区間の上面にトンネルの奥行き方向に平行に設けられており、水平ダクト１ｂには、複数の放光口２が設けられている。
また、トンネル１０内部には基本照明用の灯具２０が所定の間隔で設けられている。灯具２０は、前記したようにトンネル内を走行する運転者が前方の障害物を視認するのに必要な明るさを与える人工照明である。
【００１７】
採光部３は、前記図２（ａ）に示したように、外部から雨水や埃などが進入しないようにガラス３ａ等で覆われ、効率的に自然光を取り込めるように、反射板３ｂが設けられる。また、垂直ダクト１ａと水平ダクト１ｂの接続部分は、垂直ダクト１ａからの光が効率的に水平ダクト１ｂに導かれるような形状になっており、例えば反射板を４５°に傾斜させて配置したり、円弧状に形成される。
なお、図３に示した構造の光ダクトにおいては、垂直ダクト１ａからの光を水平ダクト１ｂに導く際、トンネルの奥行き方向とトンネル坑口方向の２方向に導いてもよいし、また、いずれか１方向に導いてもよい。したがって、上記接続部分は、これに合わせて、垂直ダクト１ａの光が効率的に水平ダクト１ｂに導かれるような構造とする。
【００１８】
光ダクト１は前記したように、例えば断面が矩形状で、内面がアルミなどの反射面で構成された中空の柱状体であり、水平ダクト１ｂの下側（トンネル側）には拡散ガラス等で覆われた放光口２が設けられる。
光ダクト１の採光口３から取り入れた自然光（太陽光）は、光ダクト１内を反射しながら、垂直ダクト１ａから、水平ダクト１ｂに導かれ、上述したように、トンネルの奥行き方向とトンネル坑口方向の２方向、あるいは、いずれか１方向に導かれ、放光口２からトンネル内に放光される。
トンネル１０の入口／出口照明の必要な区間に、上記光ダクト１を設けることで、前記第１の実施形態と同様、緩和照明としての人工照明を設けることなく、トンネル１０の入口／出口照明の必要な区間を、自然光で照明することができる。特に、外部の明るさの変化に応じて、トンネル１０内の入口／出口照明の必要な区間の明るさを変えることができるので、季節、天候、時刻などによって連続的に変化する自動車の運転者の目の順応輝度に応じた明るさでトンネル内を照明することができる。
【００１９】
なお、入口／出口照明の明るさは、前述したようにトンネルの奥に行くほど減少させることが望ましく、トンネル入口からの距離に対する光ダクト１から放光される光量を所望のパターンにしたい場合には、垂直ダクト１ａの設置間隔（採光口の設置間隔）や垂直ダクトの断面積をこれに合わせて適宜設定すればよい。
垂直ダクト１ａの設置間隔を短くすれば、それに応じて光ダクト１からの放光量は増加し、設置間隔を長くすれば、それに応じて光ダクト１からの放光量は減少する。また、垂直ダクト１ａの断面積を大きくすれば、それに応じて光ダクト１からの放光量は増加し、断面積を小さくすれば、それに応じて光ダクト１からの放光量は減少する。
さらに、必要に応じて、光ダクト１に設けられた各放光口２の面積を、上記パターンに合わせて変えてもよい。
なお、図３では、光ダクト１に水平ダクト１ｂを設け、垂直ダクト１ａからの光を水平ダクトに導く場合について示したが、水平ダクト１ｂを設けず、前記したように、垂直ダクト１ａのみを設け、採光した光を垂直ダクト１ａを介してトンネル坑内まで垂直に導き、垂直ダクト１ａのトンネル側に設けられた放光部から放光するようにしてもよい。
【００２０】
図４は本考案の第３の実施形態を説明する図である。本実施形態は、堀割り式の高速道路に本考案を適用し、ルーバと併用した場合を示している。
図４（ａ）は掘割式高速道路を道路方向に垂直な平面で切った断面図を示し、（ｂ）は、掘割式高速道路を上側から見たイメージ図である。なお、本考案では掘割式高速道路のように、外光が充分に入らず昼間でも照明が必要な区間をトンネルと呼ぶこととする。
図４（ａ）に示すように、掘割式高速道路の天井には、ルーバ４が設けられ、入口／出口照明の必要な区間にはルーバ４とともに垂直型の光ダクト１が設けられている。
光ダクト１は前記したように例えば断面が矩形状で、内面がアルミなどの反射面で構成された中空の柱状体であり、図４（ａ）（ｂ）に示すように、光ダクト１の上側の部分は、ルーバ４の上に突き出しており、外部から雨水や埃などが進入しないようにガラス３ａ等で覆われた採光部３が設けられている。
また、光ダクト１のトンネル側には、放光部２が設けられ、放光部２は、拡散ガラス等で覆われ、光ダクト１内に埃や自動車の排気ガスなどの化学物質を含んだ気体が入らないようにしている。
図４では、光ダクト１をルーバの一方端側に設ける場合について示したが、例えば掘割の深さが深く、ルーバによる採光量が充分でない場合などには、図５に示すように、ルーバの両側に光ダクト１を設けてもよい。
【００２１】
光ダクト１の採光口３から取り入れた自然光（太陽光）は、光ダクト１内を反射しながら、放光口２に導かれ、放光口２からトンネル内に放光される。また、ルーバ４を介して取り入れた自然光もトンネル内に放光され、これにより、ある程度の明るさを確保することができる。また、ルーバ４は、前述したように、採光機能のほか、遮音機能、換気機能をあわせ持ち、自動車などの騒音が外部に漏れるのを防ぐとともに、自動車などから排出される排気ガスなどをある程度、換気させることができる。
なお、図示していないが、夜間など、周囲が暗くなったときのために、運転者が前方の障害物を視認するのに必要な明るさを与えるための基本照明用の灯具が設けられていてもよい。
【００２２】
本実施形態においても、入口／出口照明の必要な区間に、光ダクト１を設けているので、前記第１、第２の実施形態と同様、緩和照明としての人工照明を設けることなく、掘割式高速道路の入口／出口照明の必要な区間を、自然光で照明することができる。特に、外部の明るさの変化に応じて、入口／出口照明の必要な区間の明るさを変えることができるので、季節、天候、時刻などによって連続的に変化する自動車の運転者の目の順応輝度に応じた明るさで照明することができる。
また、入口／出口照明の明るさは、前述したようにトンネルの奥に行くほど減少させることが望ましく、光ダクト１から放光される光量を所望のパターンにしたい場合には、前述したように、光ダクト１の設置間隔や、光ダクト１の断面積をこれに合わせて適宜設定すればよい。
なお、上記実施形態では、自動車用のトンネルや、掘割式の高速道路に本考案を適用する場合について説明したが、本考案は、鉄道などその他の交通機関のトンネルなどにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案の第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１における入口／出口付近の具体的構成例及び光ダクトの構成例を示す図である。
【図３】本考案の第２の実施形態を説明する図である。
【図４】本考案の第３の実施形態を説明する図である。
【図５】図４において光ダクトをルーバの両側に設けた場合の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    光ダクト
１ａ  垂直ダクト
１ｂ  水平ダクト
２    放光部
３    採光口
４    ルーバ
１０  トンネル
２０  灯具
【図１】
0003109422.tif 000003
【図２】
0003109422.tif 000004
【図３】
0003109422.tif 000005
【図４】
0003109422.tif 000006
【図５】
0003109422.tif 000007