特開 2023-159540 道路の構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159540

(43)【公開日】2023-11-01

(54)【発明の名称】道路の構造

(51)【国際特許分類】

   E01F 9/559 20160101AFI20231025BHJP

【ＦＩ】

E01F9/559

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069272

(22)【出願日】2022-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松畑 大樹

(72)【発明者】

【氏名】林 知三夫

(72)【発明者】

【氏名】竹川 秀人

(72)【発明者】

【氏名】長田 裕司

【テーマコード（参考）】

2D064

【Ｆターム（参考）】

2D064AA04

2D064AA22

2D064EA02

2D064EB05

2D064EB38

2D064HA12

(57)【要約】

【課題】コンクリートを用いて形成される道路に発熱体を埋設して設置する場合、発熱体の温度上昇に伴う不具合の発生を防止する。
【解決手段】プレキャストコンクリート版６は、格子枠状の鉄筋８と、鉄筋８の格子枠に嵌まるよう形成される箱形状で鉄鋼製のＬＥＤ用ボックス１０と、ＬＥＤ用ボックス１０に当接させて収容されるＬＥＤユニット１２と、備え、コンクリート１８が流し込まれて形成される。ＬＥＤユニット１２が発する熱は、ＬＥＤ用ボックス１０を介して鉄筋８に伝わり、ＬＥＤ用ボックス１０及び鉄筋８からコンクリート１８に逃がされる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリートを用いて形成される道路に埋設されている発熱体に当接し、前記発熱体から奪った熱を前記コンクリートに伝達する熱伝達部材を備えることを特徴とする道路の構造。

【請求項2】

前記道路が鉄筋コンクリートにより形成される場合、前記鉄筋コンクリートの鉄筋を前記熱伝達部材として利用することを特徴とする請求項１に記載の道路の構造。

【請求項3】

格子状に骨組みされることによって形成される前記鉄筋の格子枠の中に嵌め込まれ、前記発熱体を収容する箱を更に前記熱伝達部材として利用することを特徴とする請求項２に記載の道路の構造。

【請求項4】

前記道路が鉄骨構造のプレキャストコンクリート版により形成される場合、前記プレキャストコンクリート版の鉄骨を前記熱伝達部材として利用することを特徴とする請求項１に記載の道路の構造。

【請求項5】

前記発熱体は、電子部品であることを特徴とする請求項１に記載の道路の構造。

【請求項6】

前記電子部品が発光体の場合、複数の前記発光体を路面に沿って並べて配設することで形成される路面標示器を備えることを特徴とする請求項４に記載の道路の構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路の構造、特に発熱体を埋設する場合の道路の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、ＬＥＤやマイコン等の電子部品を道路に設置して、道路を高機能化させる技術が種々提案されている（例えば、特許文献１）。電子部品の耐久性等を考慮すると、車両等の重量物の荷重が直接電子部品にかからないように、電子部品を道路の中に埋設して設置するのが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－７１７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電子部品等使用により熱を発する発熱体をコンクリートに埋設させる場合、コンクリートだけでは、発熱体の放熱を処理しきれず、発熱体を十分に冷却することができない場合がある。

【0005】

本発明は、コンクリートを用いて形成される道路に発熱体を埋設して設置する場合、発熱体の温度上昇を抑制することができる道路の構造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】

【0006】

本発明に係る道路の構造は、コンクリートを用いて形成される道路に埋設されている発熱体に当接し、前記発熱体から奪った熱を前記コンクリートに伝達する熱伝達部材を備えることを特徴とする。

【0007】

また、前記道路が鉄筋コンクリートにより形成される場合、前記鉄筋コンクリートの鉄筋を前記熱伝達部材として利用することを特徴とする。

【0008】

また、格子状に骨組みされることによって形成される前記鉄筋の格子枠の中に嵌め込まれ、前記発熱体を収容する箱を更に前記熱伝達部材として利用することを特徴とする。

【0009】

また、前記道路が鉄骨構造のプレキャストコンクリート版により形成される場合、前記プレキャストコンクリート版の鉄骨を前記熱伝達部材として利用することを特徴とする。

【0010】

また、前記発熱体は、電子部品であることを特徴とする。

【0011】

また、前記電子部品が発光体の場合、複数の前記発光体を路面に沿って並べて配設することで形成される路面標示器を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、コンクリートを用いて形成される道路に発熱体を埋設して設置する場合、発熱体の温度上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る道路の構造の一実施の形態を利用して道路に設置される路面標示器を上方から見たときの平面図である。

【図2】本実施の形態において路面標示器が埋設されている道路の部分を示す概略的な斜視図である。

【図3】本実施の形態における路面標示器を形成するプレキャストコンクリート版の一部を切り欠いて示す概略構成図である。

【図4】本実施の形態におけるプレキャストコンクリート版の骨組みとなる鉄筋の一部を切り欠いて示す概略構成図である。

【図5】本実施の形態におけるプレキャストコンクリート版に埋め込まれる複数のＬＥＤ用ボックスの並びを示す斜視図である。

【図6】本実施の形態におけるＬＥＤ用ボックスを示す斜視図である。

【図7】本実施の形態においてＬＥＤ用ボックスに取り付けられた状態のＬＥＤユニットの一部を切り欠いて示す概略構成図である。

【図8】図３において、Ａ－Ａ’切断線で切断したときの一部分を示す側断面図である。

【図9】各種道路の構造と外気温との関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

【0015】

図１は、本実施の形態において特徴的な道路の構造を利用して道路２に設置される路面標示器４を上方から見たときの平面図である。図２は、路面標示器４が埋設されている道路２の部分を示す概略的な斜視図である。また、図３は、路面標示器４を形成するプレキャストコンクリート版６の一部を切り欠いて示す概略構成図、図４は、プレキャストコンクリート版６の骨組みとなる鉄筋８の一部を切り欠いて示す概略構成図、図５は、プレキャストコンクリート版６に埋め込まれる複数のＬＥＤ用ボックス１０の並びを示す斜視図、図６は、ＬＥＤ用ボックス１０の単体を示す斜視図である。また、図７は、ＬＥＤ用ボックス１０に取り付けられた状態のＬＥＤユニット１２の一部を切り欠いて示す概略構成図、図８は、図３において、Ａ－Ａ’切断線で切断したときの一部分を示す側断面図である。以下、これらの図を用いて、本実施の形態の道路２の構造について説明する。

【0016】

まず、図１に示すように、本実施の形態における路面標示器４は、鉄筋コンクリートで形成されるプレキャストコンクリート版（以下、「路版」ともいう）６を縦横に並べることによって形成され、道路２に設置されることで、路面の一部を形成する。図１には、縦方向、すなわち図面においては上下方向であり、道路２の形成時には車両進行方向に２個の路版６を、そして横方向、すなわち図面においては左右方向であり、道路２の形成時には道路幅方向に４個の路版６を、それぞれ並べて形成される路面標示器４が例示されている。路版６を並べる個数は、この例に限る必要はない。プレキャストコンクリート版６は、図５に示すようにＬＥＤ用ボックス１０を縦横に４個ずつ並べて形成される。ＬＥＤ用ボックス１０を並べる個数は、この例に限る必要はない。本実施の形態における各ＬＥＤ用ボックス１０にはそれぞれ、２個のＬＥＤユニット１２が収容される。本実施の形態では、ＬＥＤユニット１２が縦横に整列されるようにＬＥＤ用ボックス１０が設置されることから、１６×３２個のＬＥＤユニット１２によって種々の標識を路面に示すことが可能となる。図２には、「止まれ」という路面標示がされている例が示されている。路面標示器４は、図示しない制御装置によって種々の路面標示ができるように制御されてもよいし、設置場所に応じて所定の路面標示を固定的に行うように構成されてもよい。なお、図２は、ＬＥＤユニット１２が点灯することで路面標示を行うことを示す概念図であり、図１と一致していない。

【0017】

図６に示すように、ＬＥＤ用ボックス１０は、蓋のない矩形形状の箱で形成される。本実施の形態におけＬＥＤ用ボックス１０は、全て同一形状でよく、図５に例示するように所望の数を並べて使用される。ＬＥＤ用ボックス１０は、熱伝達部材により形成される。本実施の形態において、「熱伝達部材」というのは、発熱体から熱を奪い、その奪った熱をコンクリートに伝達する材質により形成される部材である。発熱体から熱を効率的に奪い、そして奪った熱をコンクリートに効率的に逃がすことができるように、熱伝達部材を少なくともコンクリートより熱伝導率が高い材質、特に鋼鉄等の熱伝導率が高いといわれる材質で形成するのが好適である。本実施の形態では、熱伝達部材として鉄や鋼を用いるが、これに限る必要はない。

【0018】

図７に示すように、ＬＥＤユニット１２は、ＬＥＤ用ボックス１０の中に収容される。なお、図７には、１つのＬＥＤユニット１２のみが示されているが、図１，図８に示すように、本実施の形態においては、２つのＬＥＤユニット１２をＬＥＤ用ボックス１０の所定の位置に載置して収容する。ＬＥＤユニット１２は、ＬＥＤチップ１２１、基板１２２及び固定枠１２３を有する。ＬＥＤチップ１２１は、光を発する発光体の一例であり、光を発する際に熱を発する発熱体の一例でもある。基板１２２は、ＬＥＤチップ１２１を電気的に接続し、図示しない電源から供給される電力の供給、必要により図示しない制御装置からの指示に応じてＬＥＤチップ１２１の点灯、消灯等の動作制御を行う。固定枠１２３は、ＬＥＤチップ１２１及び基板１２２をＬＥＤ用ボックス１０に固定するための部品である。固定枠１２３は、基板１２２を、ＬＥＤ用ボックス１０との間で挟むようにして固定する。基板１２２と接合されているＬＥＤチップ１２１は、基板１２２がＬＥＤ用ボックス１０に固定されることにより、固定枠１２３の中央部に設けられている穴に嵌まる状態にてＬＥＤ用ボックス１０に固定される。固定枠１２３は、樹脂で形成されている。

【0019】

ＬＥＤユニット１２は、内面を反射板とする円筒形状の筒１４の中に配設され、筒１４の上部は、円形状の透明レンズ１６によって塞がれる。透明レンズ１６は、路面の一部を形成し、ＬＥＤユニット１２が発する光を外部へ照射する。

【0020】

次に、本実施の形態における路面標示器４の製造方法について説明する。

【0021】

例えば、図１に示すように、ＬＥＤユニット１２は、ＬＥＤ用ボックス１０の中の所定の位置に固定される。続いて、筒１４は、ＬＥＤユニット１２を内側に収めるようにＬＥＤ用ボックス１０の中に固定される。続いて、透明レンズ１６は、筒１４の上部に設置される。ＬＥＤユニット１２は、このようにして筒１４の外部から遮断された状態にてＬＥＤ用ボックス１０に収容される。

【0022】

図４に示すように、鉄筋８は、ＬＥＤ用ボックス１０が入る大きさで格子状に骨組みされる。換言すると、ＬＥＤ用ボックス１０は、格子状に骨組みされることによって形成される鉄筋８の格子枠の中に嵌め込まれる大きさで形成される。いずれにしても、ＬＥＤユニット１２が収容されているＬＥＤ用ボックス１０は、鉄筋８の各格子枠に嵌め込まれるように載置される。

【0023】

ＬＥＤ用ボックス１０が嵌め込まれている状態の鉄筋８は、所定の型枠の中に置かれ、その後、型枠の中にコンクリート１８が流し込まれる。コンクリート１８は、ＬＥＤ用ボックス１０の中にも流し込まれる。これにより、路版６の表面は、図１８に示すように透明レンズ１６とコンクリート１８で形成される。このようにして、路版６は形成される。そして、路面標示器４は、縦横に所定の数の路版６が並べられ、コンクリートや所定の接続部材を用いて連結されることで形成される。

【0024】

なお、本実施の形態では、前述した手順にて路面標示器４を製造したが、図１に示す路面標示器４を最終的に完成できればよいので、製造する手順は上記に限定する必要はない。例えば、ＬＥＤ用ボックス１０を鉄筋８に嵌め込んでからＬＥＤユニット１２を取り付けるようにしてもよい。また、ＬＥＤユニット１２、筒１４及び透明レンズ１６をアセンブリとして組み立て、そのアセンブリをＬＥＤ用ボックス１０の中に固定するようにしてもよい。また、本実施の形態では、路面標示器４を、複数の路版６を連結することで製造するようにしたが、路版６を形成せずに必要数のＬＥＤ用ボックス１０を、図１に例示するように並べて連結することで製造してもよい。ただ、路版６を形成することで、いずれかの路版６に含まれるＬＥＤユニット１２に不具合が生じた場合でも、不具合が生じたＬＥＤユニット１２を含む路版６のみを交換すればよい。すなわち、路版６を形成することによって、路版６単位で交換することが可能となる。

【0025】

路面標示器４は、以上のようにして形成され、所定の位置のＬＥＤチップ１２１が点灯されることによって、図２に例示するように路面標示を行う。

【0026】

ところで、ＬＥＤチップ１２１は、稼働することで熱を発する発熱体である。なお、以降の説明では、ＬＥＤチップ１２１を含むＬＥＤユニット１２を発熱体とも言う場合もある。ＬＥＤチップ１２１を冷却しないと、寿命が相対的に短くなる可能性がある。コンクリート１８は、鋼鉄等と比較して熱伝導率が低い材質であるため、ＬＥＤチップ１２１をコンクリート１８に直接取り付けると、ＬＥＤチップ１２１の熱を十分に逃がすことができない可能性がある。

【0027】

そこで、本実施の形態においては、ＬＥＤチップ１２１を鋼鉄等の熱伝達部材で形成したＬＥＤ用ボックス１０に収容し、ＬＥＤ用ボックス１０を介して鉄筋８に熱を逃がすようにした。すなわち、ＬＥＤユニット１２にＬＥＤ用ボックス１０を当接させ、ＬＥＤ用ボックス１０によりＬＥＤユニット１２から奪った熱をコンクリート１８に放熱するようにした。これにより、ＬＥＤチップ１２１を冷却することができ、寿命が短くなることから防止することができる。

【0028】

なお、本実施の形態では、図３に示すように道路２の一部となる路版６が鉄筋コンクリートにより形成される場合、路版６に組み込まれる鉄筋８を熱伝達部材として利用している。路版６の中に格子状に骨組みされた鉄筋８は、周囲をコンクリート１８で覆われることで、ＬＥＤユニット１２より大きい表面積でコンクリート１８と接しているからである。ただ、本実施の形態における道路２は、ＬＥＤユニット１２が鉄筋８に直接当接していない構造なので、ＬＥＤユニット１２を熱伝達部材で形成されたＬＥＤ用ボックス１０に収容し、ＬＥＤユニット１２からの熱を、ＬＥＤ用ボックス１０を介して鉄筋８に伝えるようにしている。ＬＥＤ用ボックス１０もコンクリート１８と直接接しているため、ＬＥＤユニット１２からの熱を、ＬＥＤ用ボックス１０からもコンクリート１８に放熱することができる。

【0029】

なお、本実施の形態では、発熱体としてのＬＥＤユニット１２を路面標示器４として利用する場合を例にしているので、ＬＥＤユニット１２を整列配置するのにＬＥＤ用ボックス１０を利用するのが好ましいが、例えば発熱体の用途上、鉄筋８に直接当接するように発熱体を配設することに問題がなければ、ＬＥＤ用ボックス１０を用いなくてもよい。

【0030】

また、ＬＥＤユニット１２を熱伝達部材で形成されたＬＥＤ用ボックス１０に収容することで、ＬＥＤ用ボックス１０のみをＬＥＤユニット１２からコンクリート１８に熱を伝達する熱伝達部材として備えてもよい。例えば、道路２が鉄筋コンクリートにより形成されていない場合、道路２は、ＬＥＤ用ボックス１０を鉄骨とした鉄骨構造のプレキャストコンクリート版により形成される。この場合、ＬＥＤ用ボックス１０のみが熱伝達部材として利用される。

【0031】

なお、鉄骨構造のプレキャストコンクリート版の場合、鉄筋構造のプレキャストコンクリート版の場合と異なりＬＥＤ用ボックス１０が接するべき鉄筋８は存在しないので、ＬＥＤ用ボックス１０の、ＬＥＤユニット１２と直接接しており、かつコンクリート１８とも接している底面のみを熱伝達部材で形成してもよい。

【0032】

図９は、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）を利用した実験結果であり、図３に示す「鉄筋」構造、鉄筋８がなくＬＥＤ用ボックス１０を鉄骨として形成された「鉄骨」構造及び「鉄筋・鉄骨無し」構造によるＬＥＤチップ１２１の温度と外気温との関係を示すグラフ図である。外気温が高くなるにつれ、ＬＥＤチップ１２１の温度が高くなる点では、全ての構造で共通するものの、最大温度は、「鉄筋・鉄骨無し」構造と本実施の形態を適用した構造とでは、２０度近く温度に差が生じることが理解できる。すなわち、本実施の形態を適用することによって、ＬＥＤチップ１２１の温度上昇が抑制される。これにより、ＬＥＤチップ１２１の長寿命化が期待できる。

【0033】

上記説明では、熱を発する発熱体として、電子部品であるＬＥＤチップ１２１を含むＬＥＤユニット１２を例にして説明したが、電子部品をＬＥＤユニット１２に限定する必要はない。例えば、電子部品がマイコンの場合、マイコンは、蓄熱により動作が不安定になる場合がある。従って、マイコンが道路２に埋設して使用される場合、ＬＥＤユニット１２と同様に本実施の形態における放熱機構を適用するのが好適である。

【0034】

本実施の形態では、熱伝達部材を電子部品に当接するよう設け、熱伝達部材が電子部品から熱をいったん奪い、そしてコンクリート１８に逃がす構造とした。また、熱伝達部材がコンクリート１８と接する面積を電子部品がコンクリート１８と接する面積より大きくすることによって電子部品が発する熱をコンクリート１８に逃がしやすい構造とすることが効果的である。

【0035】

なお、本実施の形態では、鉄筋・鉄骨構造の路版６を例にして説明したが、必ずしも鉄筋・鉄骨構造の路版６を形成する必要はなく、上記理由から電子部品とコンクリート１８との間に熱伝達部材、特に熱伝導率がコンクリート１８よりも高い熱伝達部材を配設するだけでも有効である。

【0036】

ところで、本実施の形態では、特徴的な道路２の構造を、ＬＥＤを使用する路面標示器４に適用した場合を例にして説明した。路面標示器４は、交通に関連する情報を道路２の路面に標示するための機器である。本実施の形態における「道路」は、公道、私道は当然のこと、工場内の敷地に形成される道路やショッピングモール等の大型施設の駐車場等、特定の施設の中で通行者（歩行者、車両等）が通行する通行路等を含む。なお、「通行路」とは、移動するために通る道を意味し、例えば、歩道や車道のことをいう。

【0037】

また、本実施の形態における「路面標示」というのは、道路の表面、すなわち路面に標示することを目的とした交通に関連する情報を示す文字、記号、図などを意味する。路面標示の種類として代表的なのは、法律に従った道路標示、区画線、また法定外表示等の設置指針に従った道路標示等である。法律に従った道路標示には、規制標示及び指示標示が含まれる。規制標示は、転回禁止等、特定の通行方法を制限または指定する目的で設置される路面標示である。指示標示は、横断歩道等特定の通行方法ができることや、その区間、場所の道路交通法上の意味、通行すべき道路の部分などを示す目的で設置される路面標示である。区画線は、車道中央線等、道路の構造の保全や交通の流れを適切に誘導する目的で設置される路面標示である。法定外表示等の設置指針に従った道路標示は、「止まれ」等、法令に定められたもの以外の看板、表示などの路面標示である。路面標示には、その他にも、例えば駐車場内において通行者を誘導するような文字や記号等を含む。つまり、路面標示は、広義には道路の表面に標示可能な文字や記号等全般を含む。

【0038】

図２に例示した路面標示器４は、文字を標示させる場合を例にしているが、この例に限らず、上記「路面標示」に利用することが可能である。本実施の形態では、文字を標示させるため、文字を形成するドットを想定して円筒形状の筒１４の中にＬＥＤユニット１２を載置し、円形状の透明レンズ１６を用いたが、これらの形状は、標示させたい路面標示に応じて決めてもよい。例えば、路面標示器４をセンターラインの標示に適用するならば、矩形形状の筒を用いるようにしてもよい。

【0039】

また、図２に例示した路面標示器４は、文字の路面標示に適合させるために、ＬＥＤ用ボックス１０に２つのＬＥＤユニット１２を並べて配設したが、ＬＥＤ用ボックス１０に配設するＬＥＤユニット１２の数や位置は、路面標示の目的に応じて決めればよい。

【符号の説明】

【0040】

２ 道路、４ 路面標示器、６ プレキャストコンクリート版（路版）、８ 鉄筋、１０ ＬＥＤ用ボックス、１２ ＬＥＤユニット、１４ 筒、１６ 透明レンズ、１８ コンクリート、１２１ ＬＥＤチップ、１２２ 基板、１２３ 固定枠。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】