(57)【要約】【課題】ランプを点灯して十分時間が経過した定常状態においても、ランプによる加熱での温度上昇を抑制することが可能な照明装置を提供する。【解決手段】ランプ１２の周囲を囲う装置本体５と、ランプ１２から照射される光を反射する反射体６と、装置本体５と反射体６との間に位置する断熱体７のそれぞれの被加熱体の外側面に、装置本体５、反射体６および断熱体７のいずれの放射率より高い放射率を有し、かついずれの熱伝導率より低い熱伝導率を有する放熱性断熱塗料で形成された熱調節層９が設けられている。この放熱性断熱塗料は、非晶質ガラス中空バルーンまたはセラミック中空バルーンを含有している。【選択図】図１
2007149556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの周囲を囲い、前記ランプにより加熱される被加熱体の外側面に、前記被加熱体の放射率より高い放射率を有し、前記被加熱体の熱伝導率より低い熱伝導率を有する放熱性断熱塗料で形成された熱調節層が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記放熱性断熱塗料は、非晶質ガラス中空バルーンまたはセラミック中空バルーンを含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記被加熱体は、前記ランプを支持する装置本体であり、
前記装置本体とランプから照射される光を反射する反射体との間に、前記放熱性断熱塗料で形成された熱調節層が外側面に設けられた断熱体が備えられていることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプによる加熱での温度上昇を抑制することが可能な照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は、ランプの発熱による温度上昇が問題となっている。特に、近年住宅内の熱効率向上を目的として天井の裏面側に断熱材が施工されるようになり、大きな問題となっている。例えば、天井直付け型は照明装置が天井の近くに配置され、天井埋め込み型は天井に埋め込んで設置されるが、天井裏面に施工された断熱材のため天井を介して熱が放熱され難いので、照明装置の温度が上昇し、天井が加熱され、天井面が変色したり、変形したりして住宅に影響を及ぼすおそれがある。
【０００３】
このようなランプの発熱を抑制した照明装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の天井直付型照明器具は、ランプの上面側を略覆うように配設されたランプ対向部の天井側に断熱材を貼り付け、その断熱材の天井側に空気層を形成して、断熱材と空気層により断熱層を形成したものである。ランプ対向部の天井側に断熱材を貼り付けて断熱層を形成することで、ランプからの輻射熱、および照明器具内で温められて対流により上昇する空気は、このランプ対向部に当たり、また、ランプからの伝導熱も直接器具本体を伝導し、ランプ対向部に伝わるが、ランプ対向部と天井の間に熱伝導率の低い断熱層が存在するため、ランプ対向部に伝わった熱は天井側には伝わりにくい。
【特許文献１】特開平８−２０３３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、熱伝導の低い断熱材によって断熱層を設けると、ランプを点灯してから長時間が経過した時点では、却って照明装置の温度が上昇してしまうことがある。これは、ランプを点灯してあまり時間が経過していないうちは、断熱材の低い熱伝導率によって温度上昇の速度が遅くなり、温度上昇が抑えられる。しかし、ランプを点灯している間は熱の供給が続くので、ランプを点灯してから長時間経過すると、断熱材が蓄熱し、却って温度が上昇してしまう。
【０００５】
特許文献１に記載の天井直付型照明器具は、ランプ対向部に伝わった熱がランプ対向部の天井側に貼り付けた断熱材により天井に伝わりにくくしたものなので、ランプを点灯してからあまり時間が経過していない状態では、断熱材の低い熱伝導率により天井の温度は断熱材がない場合に比べて低くなる。しかし、この断熱材により天井を介しての放熱が妨げられるので、ランプを点灯して長時間経過した場合、蓄熱により断熱材表面の温度も上がり、天井面が加熱されることになる。
【０００６】
つまり特許文献１に記載の天井直付型照明器具は、天井面への温度伝導を少なくすることを目的としたものであるが、その目的が達成できないおそれがある。
【０００７】
このように温度上昇を抑制するために熱伝導率の低い断熱層を設けても、ランプを点灯した直後、または少しの時間が経過した程度の非定常状態では、断熱層の低い熱伝導率によって温度上昇を抑えることが可能であるが、十分時間が経過した定常状態となると、断熱層が蓄熱することで、予想を超える温度まで上昇することがある。従って、定常状態の温度も考慮する必要がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、ランプを点灯して十分時間が経過した定常状態においても、ランプによる加熱での温度上昇を抑制することが可能な照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の照明装置は、ランプの周囲を囲い、前記ランプにより加熱される被加熱体の外側面に、前記被加熱体の放射率より高い放射率を有し、前記装置本体の熱伝導率より低い熱伝導率を有する放熱性断熱塗料で形成された熱調節層が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の照明装置は、ランプの周囲をランプにより加熱される被加熱体が囲うように設けられている。ランプが点灯するとランプは、輻射熱、対流、熱伝導、の３つの形態で被加熱体を加熱する。輻射熱はランプから直接赤外線として放射されることで、対流はランプにより直接加熱された周囲の空気が上昇し循環することで、熱伝導はランプから直接伝わることで、被加熱体が加熱される。被加熱体の外側面には被加熱体の放射率より高い放射率を有し、被加熱体の熱伝導率より低い熱伝導率を有する放熱性断熱塗料で形成された熱調節層が設けられている。従って、ランプにより温められた被加熱体の熱は熱調節層を徐々に温めるが、熱調節層は被加熱体より熱伝導率が低いので被加熱体より熱が伝わるのが遅い。つまりランプを点灯した直後、または少しの時間が経過した程度の非定常状態では、熱調節層の外側は熱調節層の低い熱伝導率により断熱された状態となる。また、十分時間が経過した定常状態となると被加熱体の熱は熱調節層の外側面まで到達するが、放熱性断熱塗料は被加熱体よりも放射率が高いので蓄熱することなく熱調節層の外側表面から放射により放熱して熱調節層が過熱するのを抑止することができる。
【００１１】
前記放熱性断熱塗料は、非晶質ガラス中空バルーンまたはセラミック中空バルーンを含むのが望ましい。中空バルーンとは空気を内包した球状体である。中空バルーンを含む断熱塗料は、多くの空気を含むセル構造となる。空気は熱伝導率が低い。更にセル構造が空気を分断して閉じ込めているため対流も起こらない。従って、対流による熱伝達も発生しない。つまり、この空気を取り込んだセル構造を有する断熱塗料は、低い熱伝導率を有することで断熱性を備えた塗料である。中空バルーンを非晶質ガラス中空バルーンまたはセラミック中空バルーンとすることで、前述したように低い熱伝導率を有するだけでなく、高い赤外線放射率を有する。つまり中空バルーンを非晶質ガラス中空バルーンまたはセラミック中空バルーンを含む放熱性断熱塗料で形成された熱調節層の表面は、温められると赤外線を放射しやすい。従って、赤外線を放射することで熱調節層の表面は、蓄熱することなく放熱して温度上昇が抑制される。また、放熱は赤外線の放射だけではなく、周囲の空気の対流によっても行われるが、中空バルーンを含む塗料は塗布後、その表面に細かな凹凸ができ、表面積が大きくなる。このため、周囲の空気によく熱を伝達でき、空気の対流による放熱も期待できる。
【００１２】
前記被加熱体は、前記ランプを支持する装置本体であり、前記装置本体とランプから照射される光を反射する反射体との間に、前記放熱性断熱塗料による熱調節層が外側面に設けられた断熱体が備えられていることが望ましい。ランプから照射される光を反射する反射体は、発熱源であるランプに最も近い位置にある。従って、反射体はランプからの熱により最も温められる部材である。その反射体と装置本体の間に、更に放熱性断熱塗料による熱調節層が外側面に設けられた断熱体を設けることで、装置本体への到達する熱量を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の照明装置は、放熱性断熱塗料により形成された熱調節層を、被加熱体の外側面に設けているので、ランプが点灯して十分時間が経過した定常状態となっても、放熱性断熱塗料は被加熱体よりも放射率が高いので蓄熱することなく熱調節層の外側表面から放射により放熱して熱調節層が過熱されるのを抑止することができる。よって、定常状態においても、ランプによる加熱での温度上昇を抑制することが可能な照明装置とすることができる。
また熱調節層を放熱性断熱塗料で形成することで、被加熱体を放熱性断熱塗料に浸漬して固化させることで形成できるので、被加熱体が平面だけでなく、曲面や凹凸面を有していても容易に熱調節層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る照明装置を図１から図３に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置の設置状態の断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る照明装置の分解斜視図である。図３は、図１におけるＡ部拡大図である。
【００１５】
図１から図３に示すように、本発明の実施の形態に係る照明装置１は、天井１０に埋め込むようにして設置される埋め込み型の照明装置である。天井１０の裏面側には、グラスウールなどの断熱材１１が照明装置１を覆うように設けられている。照明装置１は、ランプ１２を保持するソケット２が一体に形成された端子ボックス３と、端子ボックス３がネジ４にて取り付けられる装置本体５と、ランプ１２からの光を反射する反射体６と、装置本体５と反射体６との間に配置された断熱体７とを備えている。従って、装置本体５と、反射体６と、断熱体７とは、ランプ１２により加熱される被加熱体である。
【００１６】
ランプ１２は、１００Ｗの電球であり、端子ボックス３に接続される電源ケーブル１３により交流電圧１００Ｖが供給される。
【００１７】
装置本体５は、亜鉛メッキ鋼板を略コップ状に形成したもので、ソケット２を挿通する貫通孔５１が形成されている。また天井１０に取り付けたときに、装置本体５と天井１０との隙間を隠すために、装置本体５には鍔部５２が設けられている。
【００１８】
反射体６は、アルミで形成されており、略半球状に形成された碗部６１と、碗部６１の先部の周縁を拡径した円筒部６２と、円筒部６２の先部の周縁に設けられた鍔部６３とを備えている。碗部６１には、ソケット２を挿通する貫通孔６４が形成されている。鍔部６３は、装置本体５の鍔部５２より幅広く形成されている。
【００１９】
断熱体７は、アルミ製で略半球状に形成され、ソケット２を挿通する貫通孔７１が形成されている。
【００２０】
装置本体５と、反射体６と、断熱体７とは、ネジ８１をそれぞれ貫通させ、スペーサ８２と、ナット８３，８４とを間にそれぞれ配置して固定することで、所定間隔に離間させた状態で設けられている。そして、所定間隔に離間させた状態で固定された装置本体５と、反射体６と、断熱体７とは、取り付け金具１４により天井１０に固定されている。
【００２１】
そして、装置本体５と、反射体６と、断熱体７とは、ランプ１２より加熱される被加熱体であるので、それぞれの外側面に放熱性断熱塗料が塗布して固化させた熱調節層９（９１，９２，９２）が形成されている。この熱調節層９は、装置本体５と、反射体６と、断熱体７のそれぞれの貫通孔５１，６４，７１をマスクして、それぞれの内側面に付着しないように放熱性断熱塗料に浸漬することで塗布し、固化させることで形成される。
【００２２】
ここで熱調節層９について詳細に説明する。熱調節層９は、装置本体５と、反射体６と、断熱体７より放射率が高く、装置本体５と、反射体６と、断熱体７より熱伝導率が低い放熱性断熱塗料で形成されている。
【００２３】
この放熱性断熱塗料は、顔料と、ビヒクル（展色剤）と、添加剤と、溶剤とを成分として含んでいる。顔料は、着色剤で、水・溶剤いずれにも溶けないものである。ビヒクルは、顔料と反応し塗膜を形成し、顔料を均一に被付着物に付着させる作用を有する。添加剤は、乾燥促進や、顔料の沈殿防止や、平滑性の向上を促進する。溶剤は、ビヒクルを溶解し流動性を得るために用いられ、塗布後に蒸発するものである。ビヒクルをアクリル樹脂とするときには溶剤を水とすることができ、ビヒクルを、シリコーン樹脂とするときには溶剤を有機溶剤とすることができる。ビヒクルや溶剤の相違は、塗布するときの作業性や塗布乾燥後の耐久性には関与するが、断熱機能にはほんど寄与しない。断熱機能に寄与するのは顔料であり、この顔料としては中空バルーンとするとのが望ましい。この中空バルーンは、内部が空洞な球形状に形成されており、その平均粒径は３０μｍ程度である。この中空バルーンをビヒクルと反応させ、装置本体５と反射体６と断熱体７を被塗布物として被膜を形成すると、中空バルーンが球形状であるため、中空バルーン同士の間に隙間ができ、この隙間と中空バルーン自体の内部の空洞に多量の空気を取り込んだ状態のセル構造を有する塗膜となる。空気は熱伝導率が低く、またセル構造が空気を分断して閉じ込めるので対流も起こらず、対流による熱伝達もない。従って、この多量の空気を取り込んだセル構造により、低い熱伝導率が実現できるので、中空バルーンを含む塗料を塗布することで、断熱性を有する塗膜となる。つまり、この断熱塗料の低い熱伝導率により、表面の温度上昇のスピードが遅くなり、ランプを点灯した直後、または少しの時間が経過した程度の非定常状態での温度上昇を抑えることができる。
【００２４】
本実施の形態では、この中空バルーンとして、非晶質ガラス中空バルーン、またはセラミック中空バルーンを使用している。非晶質ガラス中空バルーン、またはセラミック中空バルーンは高い赤外線放射率を有しているため、塗布することで形成される塗膜の表面も高い赤外線放射率を有することになる。これは、伝導した熱を赤外線として放射しやすいので、放射による放熱性が高い。従って、この放熱性断熱塗料を、被塗布物の外側に塗布すると、その高い放熱性により蓄熱することがなく、ランプを点灯してから十分時間が経過した後の定常状態でも、温度上昇を抑えることができる。また、放熱は赤外線の放射だけではなく、周囲の空気の対流によっても行われるが、中空バルーンを含む放熱性断熱塗料は塗布後、その表面に細かな凹凸ができ、表面積が大きくなる。このため、周囲の空気によく熱を伝達でき、空気の対流による放熱も期待できる。このような構成および特性を有する本実施の形態の放熱性断熱塗料として、熱伝導率が０．１０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、放射率が０．９６２のものを使用している。
【００２５】
以上のように構成される本発明の実施の形態に係る照明装置１の使用状態について、図１から図３に基づいて説明する。
ランプ１２が点灯することで、輻射熱、対流、熱伝導、の３つの形態で反射体６の内側面が加熱される。反射体６の内側面が加熱されることで、反射体６の内部を伝熱して、反射体６の外側面に到達する。反射体６の外側面に熱伝導することで熱調節層９１が加熱される。熱調節層９１はアルミ製の反射体６より熱伝導率が低いので反射体６が加熱されても熱調節層９１が加熱されるスピードが遅い。そして、熱調節層９１の内部を熱伝導することで、熱調節層９１の外側面まで加熱されると外側面から放熱し始める。熱調節層９１は、アルミ製の反射体６より放射率が高いので、一旦熱調節層９１の外側面まで到達すると効率よく放射により放熱することができる。
【００２６】
ここで、ランプ１２を点灯した直後、または少しの時間が経過した程度の非定常状態と、ランプ１２を点灯して十分時間が経過した定常状態とについて説明する。
【００２７】
非定常状態とは熱の供給と放熱が釣り合う前の状態であり、ランプ１２を点灯してあまり時間の経過していないうちは、ランプ１２による熱の供給が放熱を上回り温度が上昇する。しかし、熱伝導率が低いと同じ熱の供給であっても温度上昇のスピードを遅くすることができる。従って、非定常状態では、低い熱伝導率により、断熱層の外側面の温度上昇を抑えることが可能である。一方、定常状態とは熱の供給と放熱が釣り合った状態である。放熱量は温度が高くなると大きくなるので、温度が上昇することで放熱量が増加し、熱の供給と釣り合った時点で温度上昇が止まる。ランプからの熱の供給は一定であるので、放射率などの表面の放熱特性のみでその最終到達温度が決まり、熱伝導率とは関係がない。従って、例えば、熱調節層９が熱伝導率は低く、放射率も低い断熱塗料で形成された断熱層の場合における十分時間が経過した定常状態では、熱の供給に釣り合う放熱量が得られるまで温度が上昇することになり、断熱層が蓄熱し、予想を超える温度まで上昇することがある。
【００２８】
本発明の実施の形態に係る照明装置１の熱調節層９１は、反射体６を形成するアルミの熱伝導率２３７Ｗ／（ｍ・Ｋ）より低く、アルミの放射率０．０５５より高いので、非定常状態では断熱により温度上昇が抑えられ、定常状態でも蓄熱することなく熱調節層９１の外側表面から放熱して熱調節層９１が過熱するのを抑止することができる。
【００２９】
次に、熱調節層９１の放熱により、反射体６と断熱体７とを離間させて配置することで形成される熱調節層９１と断熱体７との間の空気層１５を介して、及び放射により直接、断熱体７が加熱される。空気層１５には、対流による熱の伝達はあるが、空気の熱伝導率が７．０７×１０-2Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低いので断熱体７へ伝熱を更に遅延させることができる。
【００３０】
以下、同様に、断熱体７が加熱されることで、熱調節層９２に熱が伝導される。そして、断熱体７と装置本体５とを離間させて配置することで形成される熱調節層９２と装置本体５との間の空気層１６を介して、及び放射により直接、亜鉛メッキ鋼板の装置本体５が加熱され、更に熱調節層９３が加熱される。
【００３１】
装置本体５を形成する亜鉛メッキ鋼板は、熱伝導率が５５．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、放射率が０．１２であるため、熱調節層９３の方が熱伝導率が低く、放射率が高い。従って、熱調節層９３は、その伝熱を遅延させ、熱調節層９３の外側面まで熱が到達すると、蓄熱することなく熱調節層９３の外側表面から放射により放熱して熱調節層９３が過熱するのを抑止することができる。よって、天井１０裏に断熱材１１が照明装置１を覆うように設けられていても、熱調節層９３の温度が異常に上昇して、天井１０を変色させたり、変形させたりすることを防止することができる。
【００３２】
このように、装置本体５、反射体６、および断熱体７より、低い熱伝導率と高い放射率を有した放熱性断熱塗料で熱調節層９を形成することで、装置本体５や反射体６や断熱体７に熱調節層９を設けない場合と比較して、熱調節層９内の熱伝導を遅延させつつ、その熱調節層９の外側面まで熱が到達すると放射により効率よく放熱して、熱調節層９が蓄熱することを抑止することができる。従って、ランプを点灯して十分時間が経過した定常状態においても、ランプによる加熱での温度上昇を抑制することが可能な照明装置１とすることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、被加熱体として装置本体５、反射体６、および断熱体７のそれぞれに熱調節層９を設けているが、天井１０に与える影響が少ないのであれば、装置本体５、反射体６、および断熱体７のいずれかに設けるようにしてもよいし、断熱体７を省略してもよい。
また、本実施の形態での、装置本体５、反射体６および断熱体７のそれぞれの材質としては、装置本体５としては亜鉛メッキ鋼板を使用し、反射体６および断熱体７としてはアルミを使用した。しかし、それぞれの材質は、照明装置として強度や、反射性や、軽量性などを考慮し、熱調節層９を形成する放熱性断熱塗料の方が、高放射率で、低熱伝導率となる関係であれば、他の材質でも選択可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
ランプによる加熱での温度の上昇を抑制することが可能なので照明装置に好適である。特に、天井埋め込み型や、天井直付け型の照明装置に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る照明装置の設置状態の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る照明装置の分解斜視図である。
【図３】図１におけるＡ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  照明装置
２  ソケット
３  端子ボックス
４  ネジ
５  装置本体
５１  貫通孔
５２  鍔部
６  反射体
６１  碗部
６２  円筒部
６３  鍔部
６４  貫通孔
７  断熱体
７１  貫通孔
８１  ネジ
８２  スペーサ
８３，８４  ナット
９，９１，９２，９３  熱調節層
１０  天井
１１  断熱材
１２  ランプ
１３  電源ケーブル
１４  取り付け金具
１５，１６  空気層
【図１】
2007149556.tif 000003
【図２】
2007149556.tif 000004
【図３】
2007149556.tif 000005