特開 2024-80554 鉄道車両に於ける天井板を反射板に兼用した照明天井構造

(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】P2024080554

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】鉄道車両に於ける天井板を反射板に兼用した照明天井構造

(51)【国際特許分類】

   B60Q 3/43 20170101AFI20240606BHJP

   B60Q 3/74 20170101ALI20240606BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20240606BHJP

   F21V 7/04 20060101ALI20240606BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240606BHJP

   F21W 106/00 20180101ALN20240606BHJP

【ＦＩ】

B60Q3/43

B60Q3/74

F21V7/00 320

F21V7/04 100

F21Y115:10

F21W106:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2022202615

(22)【出願日】2022-12-01

(71)【出願人】

【識別番号】591265840

【氏名又は名称】横浜製機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】関根 宗平

(72)【発明者】

【氏名】寺田 聡理

(72)【発明者】

【氏名】霜田 純一

(72)【発明者】

【氏名】當摩 貴

(72)【発明者】

【氏名】柴崎 大輔

(72)【発明者】

【氏名】内田 英樹

【テーマコード（参考）】

3K040

【Ｆターム（参考）】

3K040AA02

3K040BA00

3K040CA05

3K040EA01

3K040FB05

3K040GC01

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤを照明に使用して、美観を持った照明装置と鉄道車両用天井構造を提供する。
【解決手段】鉄道車両車内の天井板を反射板として使用してＬＥＤ光源を照明とする。その際に反射板表面の凹凸はＲａ０．８～Ｒａ６．３とすることにより、美観を維持した拡散反射を得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の客室内に於いて、
１）照明の光源がＬＥＤ列である。
２）天井板が光源の反射板である。
３）反射板である天井板の表面には印刷技術による微細な凹凸が構成されている。
以上を備えていることを特徴とする車両の間接照明天井構造。

【請求項2】

請求項１において３）の天井板の表面凹凸が表面性状Ｒａ０．８～Ｒａ６．３であることを特徴とする鉄道車両の照明天井構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は鉄道車両の天井構造とその照明装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の天井構造は車両の側面側から、側天井、灯具部位、中央天井、とそれぞれ独立したユニットになっており、これらをつなげて天井を構成している。照明の光源として蛍光灯、ＬＥＤ等が使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実全昭５５－０４２６０２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の鉄道車両の天井構造は、車内の側面から、側天井、灯具部位、中央天井、とそれぞれ独立したユニットをつなげて天井を構成する構造になっている。また灯具は光源の反射板を兼ねている。特許文献１では天井板を反射板に兼用し間接照明とすることで灯具部の部品点数の削減と組立工数削減を図っている。一方、特許文献１の光源には蛍光灯が使用されているが、現在家屋や施設では照明装置として、蛍光灯より消費電力が少なく寿命が長いＬＥＤの採用が増えている。また鉄道車両は常時点灯の環境にあるため上記特徴を持ったＬＥＤが光源として適している。

【0005】

しかしＬＥＤは光源のサイズが蛍光灯よりもはるかに小さく、広範囲を照らすためには複数個使用する必要がある。また光の指向性が蛍光灯よりも強く、各光源が粒子として目立ち眩しく感じられるため、そのままでは直接光として使用することができない。よって半透明様のカバーで覆うなどして光を減力、拡散させることが必須となり、部品点数の増加を招く。

【0006】

また特許文献１のように間接光として使用した場合でも、ＬＥＤは光の指向性が強い為、反射板の一部分のみが強く光を反射してむらとなり、美観が損なわれると同時に室内全体を均質に照明することが困難である。

【0007】

本発明は上記課題を解決するための提案であり、ＬＥＤを光源とし且つ間接光として使用し、その反射板として、ＬＥＤの指向性を減少し光を拡散させ、明るく眩しくなく、且つ美観を持った鉄道車両用天井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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、鉄道車両の天井部分に設けられ、車内を照明する照明構造であって、天井の表面の裏側に、光源となるＬＥＤが車両内の乗客から直視できない位置に設置され、ＬＥＤから放射される光を反射し、車内方向に光を向けさせる反射板をＬＥＤの上方に備え、その反射板は天井表面を兼ね、反射面の表面には表面性状Ｒａ０．８～Ｒａ６．３の凹凸が形成されている。表面性状ＲａとはＪＩＳ規格やＩＳＯ規格で定められている、製品の表面の凹凸を定量的に示す規格であって、ある基準長さの範囲における凹凸の差を平均した値であり、単位はμｍである。

【0009】

以上のような本発明によるＬＥＤと反射板を使用すると、反射板の凹凸に当たった指向性の強いＬＥＤからの入射光に対する反射光は、全方向へ拡散反射され、反射板全域が同程度の輝度となる。これにより車内はＬＥＤの強い指向性を感じさせない均質な照明を得ることができる。

【0010】

また反射板の凹凸を具現化する方法は、塗料の吹き付け塗装や凹凸を持った塗料印刷があり、実験の結果、塗料印刷が最も均一に拡散反射した。適切な凹凸の塗料印刷がされた反射板は、吹き付け塗装された表面よりも凹凸が均一であり、より拡散反射しやすく、当発明の目的にかなう。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、鉄道車両用の照明として、ＬＥＤを光源として使い、蛍光灯を照明として使用するよりも消費電力を押さえ、寿命を長くでき、且つ間接照明として拡散反射をさせることによってＬＥＤの反射光の指向性を減少させ、より眩しくなく均質で明るい車内照明を提供することができる。

【0012】

また実施例で言及するように、従来は灯具部分が天井とは分離されて独立したユニットになっているが、本発明では天井部品と灯具を一体化することにより、部品点数と組立工数の削減になる。

【0013】

更に外観としては、実施例１のように天井全体を反射板とした場合は、天井全部がやさしく発光しているように見え、また実施例２のように天井の一部を反射板とした場合は、反射板が連続することであたかもやさしい光の帯が一直線に線路方向に通ったように見え、いずれもシンプルでハイセンスな照明を得ることができる。よって従来の照明器具を使用した照明装置に比べ、機能、デザイン共に斬新な方向性をもった差別化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例１の天井構造断面図

【図2】実施例２の天井構造断面図

【図3】表面性状別拡散反射試験概要説明図

【図4】表面性状別拡散反射試験結果

【発明を実施するための形態】

【実施例0015】

以下添付図１を参照して本発明の実施例１について説明する。図１は鉄道車両の天井部分の断面図であり、天井は側天井１、灯具板２、反射板として表面加工した中央天井７、からなり、これが左右に一対として配され車両の天井を構成する。

【0016】

反射板として表面加工した中央天井７は天井中央部を軸に左右対称の形状を成し、反対側の側天井と接続されている。このことにより天井全体が反射板となるように構成されている。

【0017】

側天井１は主にアルミ板等を主材とし、塗装や印刷を施した化粧パネルであり、車体側面から天井に向かって伸延する。

【0018】

側天井１は途中から鋭角を持って曲がり、灯具板２を構成する。灯具板２にはその表面にＬＥＤチップ３が取り付けられている基板４が固定される。ＬＥＤチップ３は灯具板に車体軸方向と車体断面方向へ複数個が並べて配置される。

【0019】

側天井１は灯具板２の起点よりもさらに中央に向かって延長されており、ハッチ６を形成する。ハッチ６の先端は、乗客が上方を見上げた時にＬＥＤチップ３が乗客から見えないところまで延長され、先端は上方へ折れ曲がっており、先端断面が乗客から見えないようになっている。当折れはＬＥＤチップ３から反射板として表面加工した中央天井７への入射光を妨げない長さに調整されている。

【0020】

側天井１は上記の鋭角に曲がる起点に回転軸５を持ち、側天井の水平部の延長部であるハッチ６を回転軸５から下方に開くこともできる。ハッチ６が開くことによりＬＥＤチップ３と基板４のメンテナンス及び交換作業の時にアクセスしやすくなる。

【0021】

反射板として表面加工した中央天井７はＬＥＤチップ３からの入射光を反射するため円弧状の曲率が与えられており、反射面は拡散反射をするための表面性状である請求項３の表面性状Ｒａ４．６～Ｒａ５．２が施工されている。

【0022】

反射板として表面加工した中央天井７の一部には空調の為の空気吹き出し口が設けられても良い。

【0023】

次に反射板として表面加工した中央天井７に施工される表面性状の表面凹凸の粗さ別で、入射光の拡散反射の様子にどのような差が生じるか比較する実験を実施した結果を示す。尚、当実験では光源としてＬＥＤに似た指向性を持つハロゲンランプを使用している。

【0024】

実験の模式図を図３に示す。吹き付け塗装または塗料印刷が施工された反射板を水平に設置し、垂直方向から－３０°傾けた固定方向から投光器で反射板に対して光を入射し、反対側の垂直位置０°から水平位置９０°まで１°刻みの各角度位置で、その反射板からの反射光の光強度を検出器で計測した。

【0025】

まず基準として、完全拡散反射いわゆるランバート拡散反射特性を持つ標準白色板の反射光強度を測定した。標準白色板は任意の光の入射角度において、反射面の見た目の明るさ（輝度）はどの角度から見ても一定となっていることを特徴とする。

【0026】

水平に設置された標準白色板に向けて、垂直方向から－３０°傾けた方向より投光器で反射板に対して光を入射し、反対側の垂直方向からの各角度位置で反射光の強度を計測し、垂直位置０°での光強度を１として各反射角度での光強度を換算した。各反射角度での光強度を示したグラフを図４に示す。図４中に破線で示されたものが標準白色板に於ける反射角度と反射光の光強度の関係である。

【0027】

標準白色板の反射光の光強度は反射角度が０°から９０°になるにつれて徐々に減少した。標準白色板は反射面の見た目の明るさ（輝度）はどの角度から見ても一定となっていることを特徴とするため、この光強度の特性に近似していると、どの方向から見ても見た目の明るさは均一になる。従ってこの標準白色板の反射特性に近似した反射光強度を呈する表面を持つ表面状態が当特許の目的に適すると考えられる。

【0028】

次に同様に表面性状として以下を施工した反射板の光強度を測定した。
Ｎｏ．１ Ｒａ０．５～Ｒａ０．７（塗料印刷）
Ｎｏ．２ Ｒａ４．６～Ｒａ５．２（塗料印刷）
Ｎｏ．３ Ｒａ６．４～Ｒａ１６．７（吹き付け塗装）
（表面性状は表面の粗さが小さいものからＮｏ．１＜Ｎｏ．２＜Ｎｏ．３と粗さが大きくなる。）
結果を図４に示す。

【0029】

図４より、Ｎｏ．１は角度３０°付近で光強度が過剰に突出しており、他の角度では最も低下している。

【0030】

Ｎｏ．２は０°から３０°間は標準白色板に対して光強度は２０％ほど減少しているが、３０°から９０°にかけては標準白色板に近似している。

【0031】

Ｎｏ．３は６０°以降の角度では光強度は標準白色板に近似しているとみなせるが、０°から６０°にかけては低下している。

【0032】

この結果から、Ｎｏ．１は３０°付近が強く反射して輝度にむらがあるが、Ｎｏ．２とＮｏ．３はなだらかに拡散反射していて標準白色板に近い特性であることがわかる。

【0033】

また、Ｎｏ．２のほうがＮｏ．３よりも拡散反射の状態が標準白色板により近似していることがわかる。

【0034】

Ｎｏ．２とＮｏ．３に実際にＬＥＤ列を光源として反射させた場合の主観評価においては、Ｎｏ．３の表面性状では輝度のむらが目立った。

【0035】

以上よりＮｏ．１とＮｏ．３は輝度のむらが生じた為、このふたつの表面性状の範囲を除外した表面性状Ｒａ０．８～Ｒａ６．３が施工された反射板は、むらのない拡散反射を呈する。よって当表面性状範囲を請求項３とした。

【0036】

以上の形態により、実施例１では、ＬＥＤの間接光のやわらかな拡散反射光により、天井部全体があたかも発光しているような美観を得ることができる。

【実施例0037】

以下添付図２を参照して本発明の実施例２について説明する。図２は鉄道車両の天井の一部分の断面図であり、天井は側天井１、灯具板２、反射板として表面加工した側天井１１、中央天井９からなり、これが中央天井９を中央にして左右に一対として配され車両の天井を構成する。

【0038】

側天井１は主にアルミ板等を主材とし、塗装や印刷を施した化粧パネルであり、車体側面から車体中央部に向かって伸延する。

【0039】

側天井１は途中から鋭角を持って曲がり、灯具板２を構成する。灯具板２にはその表面にＬＥＤチップ３とＬＥＤチップ３が取り付けられている基板４が固定される。ＬＥＤチップ３は灯具板２に車体軸方向と車体断面方向へ複数個が並べて配置される。

【0040】

側天井１は灯具板２の起点よりもさらに車体中央に向かって延長されており、ハッチ６を形成する。ハッチ６の先端は、乗客が上方を見上げた時にＬＥＤチップ３が乗客から見えないところまで延長され、先端は上方へ折れ曲がっており、先端断面が乗客から見えないようになっている。当折れはＬＥＤチップ３から反射板として表面加工した側天井１１への入射光を妨げない長さに調整されている。

【0041】

側天井１は上記の鋭角に曲がる起点に回転軸５を持ち、側天井１の水平部の延長部であるハッチ６を回転軸５から下方に開くこともできる。ハッチ６が開くことによりＬＥＤチップ３と基板４のメンテナンス及び交換作業の時にアクセスしやすくなる。

【0042】

反射板として表面加工した側天井１１はＬＥＤチップ３からの入射光を反射するため円弧状の曲率が与えられており、反射面には拡散反射をするための表面性状が施工されている。

【0043】

反射板として表面加工した側天井１１に施工されている表面性状は実施例１の反射板として表面加工した中央天井７に施工されている表面性状と同じＲａ４．６～Ｒａ５．２が施工されている。

【0044】

反射板として表面加工した側天井１１の円弧は側天井１と同じ程度の高さまで下降し、最下点で水平に折れ曲がり、さらに上方へ折れ曲がることでキセ８を形成し、乗客が上方を見あげたときに風道１０の下端面が見えないように隠す働きを兼ねる。

【0045】

キセ８と中央天井９の間には隙間があり、風道１０の中を通る空調風の吹き出し口を形成している。

【0046】

以上の形態により、実施例２では、天井部中央に風道があり、その両側の線路方向に反射板として表面加工した側天井１１が並んでいるため、ＬＥＤの間接光のやわらかな拡散反射光による光の帯が一直線に伸びているような美観を得ることができる。