(57)【要約】【課題】  従来の電気から白熱灯や蛍光灯等の電気照明を用いて屋内へ可視光を供給する装置の場合、多くのエネルギーロスが生じている。【解決手段】  本発明は、エネルギーの有効利用をはかり、都市ガス等の可燃性ガス状物質を燃料とする高輝度の触媒燃焼により発生した燃焼光を、可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する事を特徴とする反射板と可視光を透過し、かつ熱線を反射する事を特徴とする透光パネルにより、効率的に分光する事と熱を電気に変換する熱電素子により可視光と熱と電気とを、または可視光と熱とを、または可視光と電気とを同時に供給する装置を実現する事を目的とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給手段と、ガス状燃料供給手段と、燃焼部、該燃焼部の周囲に設けられた反射板、該反射板で囲われていない部分に設置された透光パネル、前記反射板の背面の全部または一部に接して設置された発電素子、該発電素子の背面に設けられた熱回収手段、および排気ガス排出手段からなる光熱電気同時供給が可能な照明装置。
【請求項２】
空気供給手段と、ガス状燃料供給手段と、燃焼部、該燃焼部の周囲に設けられた反射板、該反射板で囲われていない部分に設置された透光パネル、前記反射板の背面の全部または一部に接して設置された熱回収手段、および排気ガス排出手段からなる光熱同時供給が可能な照明装置。
【請求項３】
空気供給手段と、ガス状燃料供給手段と、燃焼部、該燃焼部の周囲に設けられた反射板、該反射板で囲われていない部分に設置された透光パネル、前記反射板の背面の全部または一部に接して設置された発電素子、および排気ガス排出手段からなる光電気同時供給が可能な照明装置。
【請求項４】
請求項１、２および３における前記反射板が可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する事を特徴とする請求項１、２および３に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１、２および３における前記透光パネルが可視光を透過し、かつ熱線を反射する事を特徴とする請求項１、２および３に記載の照明装置。
【請求項６】
請求項１および３における発電素子が前記燃焼部より発する燃焼光の熱を電気に変換する熱電素子であることを特徴とする請求項１および３に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、都市ガス等の可燃性ガス状物質を燃料とする触媒燃焼から、可視光と熱と電気とを同時に、あるいは可視光と熱とを、または可視光と電気とを同時に供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、屋内照明には、蛍光灯や白熱灯等の電気エネルギーを使用するものが使われている。これら照明では、照明に投入される電気エネルギーの５〜２０％程度が光エネルギーに変換され供給されている。【０００３】  ここで、この電気エネルギーはほとんどの場合、電力会社の電力系統から供給されており、この電気エネルギーは、電力会社の発電所で投入されるエネルギーに対して、発電所での熱損失や送電ロスを差し引くと需要家端では、３６．６％程度（ＮＥＤＯ作成の省エネ法解説資料による）であるとされている。【０００４】  よって、元々発電所で投入されたエネルギーの１．９〜７．３％が光として供給され、残りの９２．７〜９８．２％のエネルギーは主に熱ロスとして大気等へ捨てられていることになり無駄が多い。【０００５】  また、熱の供給のためには、油やガスを燃料に用いたボイラにより供給されることが一般的で、投入エネルギーの７０〜９０％程度が蒸気や温水等の熱エネルギーとして供給されており残りの１０〜３０％程度がエネルギーロスとなっている。【０００６】  これらの無駄を少しでも少なくするための省エネルギーの観点からエネルギーの有効利用方法が特にオイルショック以降から積極的に模索されて来た。【０００７】  これまで、エネルギーの有効利用の方法として都市ガスや石油等を燃料とする内燃機関とその内燃機関の回転動力により駆動する発電機と内燃機関の発生する高温の排気ガスによる排ガスボイラ等からなる電気と熱との同時供給システムが採用されてきた。【０００８】  この他、燃料電池による電気と熱との同時供給システムの開発と実用化も進められている。前記の内燃機関や燃料電池を核とする電気と熱とを同時に供給するシステムについては、（非特許文献１）「コージェネレーション総合マニュアル」通産資料調査会等に詳しく説明されている。【０００９】  特開２００５−１９７２４３「燃焼型光放出装置及びその製造方法」では触媒燃焼による光を光源として用い、その光は可視光成分にピークを持つことが特徴とされている。しかし、熱の利用や発電はされておらずエネルギーを十分有効利用しているとは言い難い。【００１０】  特開２００２−３５４８５４「熱光発電を用いた発電装置と発電システム」や特公平７−８７２５１「熱光発電装置」では、燃焼等のふく射等の熱光による発電について述べられており、その排気ガスの熱回収方法についても述べられている。しかし、燃焼光による発電が目的であり燃焼光の可視光成分を分光して照明用に用いることについては述べられていない。【００１１】  特開平８−２５６９１５「湯沸器」では、キャンプ用の燃焼型照明器具と組み合わせることにより光と熱とを供給することが可能である。しかし、燃焼光を可視光領域と熱線領域に分光することについては述べられていないし、熱の利用手段は開放的でロスが大きく効率的でない。【００１２】  特許第３０７１８３３「触媒燃焼装置」では、効率の良い触媒燃焼装置により熱線を除去した可視光のみの供給方法について述べられているが、燃焼光を可視光領域と熱線領域に分光することについては述べられていないし、熱や電気の同時供給方法については述べられていない。【００１３】  特開平１０−１４１６１２「触媒燃焼装置」では、触媒燃焼による照明用の光と燃焼熱を回収することにより熱と光の供給装置について述べている。しかし、燃焼光は、可視光領域と熱線領域に効率的に分光されておらず屋内照明用としては不向きである。この装置で光に指向性を持たせるためには外側に反射板を設置する等の対策が必要だが、これでは反射板におけるエネルギーロスが大きくなるし、効率よく光を集光した上で供給する方法についても述べられていない。【００１４】  特開平１１−２１１０２５「触媒燃焼装置」では触媒燃焼により光と主に暖房用としての熱線を同時に同じ場所から供給する装置であり、燃焼光は、可視光領域と熱線領域に効率的に分光されておらず、冬季以外の暖房を必要としない期間において、この装置では空調用の冷房負荷を増加させることになるのが問題である。【００１５】  特開２０００−１０６４５２「熱光起電発電方法およびその装置」では、燃焼光を光電変換素子で発電を行い、同時に排気ガスの熱より熱回収を行っている。燃焼光を可視光領域と熱線領域に分光し照明用に使用することについて、述べられていない。【００１６】  特開２００３−５１２０１「加熱発光チューブ並びにこれを用いた照明器具および暖房機」では、火炎の光を真空チューブより光と熱と電気とを供給しているが、光については熱を発光チューブにより変換することにより発生しており、また、電気についてはこの光をさらに太陽光電池により電気に変換されており、それぞれエネルギー変換ロスが大きく効率的でない。【００１７】  特開２００５−４９０４０「ガス燃焼のための装置」では、安全な屋内用のガス燃焼による照明装置について、可視光の供給について述べているが熱線を含み屋内温度を増加させることが問題である。【００１８】  特開２００２−３０３４０５「照明付き加熱器」では可視光と熱の両方を供給する機器について述べられているが熱反射板等により可視光と熱の両方を同時に同じ場所から供給され、光には熱線が含まれているので屋内温度を上昇させることが問題となる。【００１９】  特開２００２−９３２２２５「ガス灯」では、ガスの燃焼による光と燃焼熱を同じ場所から供給しており、光には熱線が含まれているので屋内用として用いる場合には、屋内温度を上昇させることが問題となる。【００２０】
【特許文献１】特開２００５−１９７２４３「燃焼型光放出装置及びその製造方法」
【特許文献２】特開２００２−３５４８５４「熱光発電を用いた発電装置と発電システム」
【特許文献３】特公平７−８７２５１「熱光発電装置」
【特許文献４】特開平８−２５６９１５「湯沸器」
【特許文献５】特許第３０７１８３３「触媒燃焼装置」
【特許文献６】特開平１０−１４１６１２「触媒燃焼装置」
【特許文献７】特開平１１−２１１０２５「触媒燃焼装置」
【特許文献８】特開２０００−１０６４５２「熱光起電発電方法およびその装置」
【特許文献９】特開２００３−５１２０１「加熱発光チューブ並びにこれを用いた照明器具および暖房機」
【特許文献１０】特開２００５−４９０４０「ガス燃焼のための装置」
【特許文献１１】特開２００２−３０３４０５「照明付き加熱器」
【特許文献１２】特開２００２−９３２２２５「ガス灯」
【非特許文献１】「コージェネレーション総合マニュアル」通産資料調査会（ＩＳＢＮ４−８８５２８−２８８−８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】  しかし、前記の内燃機関等を用いた熱と電気とを同時に供給するシステムで光を供給するためには、内燃機関等に燃料を投入し、発電された電気を用いて蛍光灯や白熱灯等の照明により光を供給する必要があり、内燃機関の場合、燃料から機械動力へ変換し、機械動力を発電機により電気へ変換し、電気から光へ変換するという３回のエネルギー変換が必要であり、そのエネルギー変換の度にエネルギーロスが生じている。【００２２】  ここで、内燃機関から発生する排熱を初期の内燃機関への投入エネルギーに対して３０％程度回収したとしても、初期の投入エネルギーの６０％以上が依然としてエネルギーのロスとなる。【００２３】  また、従来の蛍光灯や白熱灯による照明からは放熱があり、それらは照明に投入される電気エネルギーの８０％以上になり、それら照明が設置された建物内の冷房空調負荷を増加させているのでこれをいかに低減するかが課題である。また、同時にこれら冷房空調負荷を低減させることはヒートアイランド現象解決のための課題でもある。【００２４】  また、内燃機関は機械の回転や往復動等の動きを伴うためそこから発生して、しばしば１１０ｄＢ（Ａ）を超えることもある大きな騒音や振動をいかに低減するかも課題で、そのための特別な対策が必要な場合があり、設置場所に制約を受ける。【００２５】  また、前記システムは、主機としての内燃機関と発電機、およびそれらを冷却するためのシステム、排気ガスの熱回収を行う排ガスボイラ等の熱回収システムと燃焼用の空気や内燃機関本体等の機器からの放熱を冷却するための冷却システムおよび空気換気システムとこれら機器を制御するための電気盤、騒音や振動の低減用の防音ボックスや防震装置、さらに必要に応じて排ガスを浄化するシステムとして脱硝装置や脱硫装置等、また燃料を貯めるタンク等の多くの機器等が設置されるので、特に建物内に設置する場合は、設置スペースやシステム全体の重量が問題となる。【００２６】  また、内燃機関に変えて燃料電池を主機に用いた前記システムの場合、費用が内燃機関による場合に比較して相対的に高額である点、セルの寿命が短い等の課題があり、現在は開発途上にあり、本格的実用化はこれからであるとの認識が一般的である。【００２７】  また、燃料電池の特性上、冷態からの始動には時間がかかるので連続運転をベースとした運用では問題ないが、発停を頻繁に繰り返す運転や、負荷が常に変動する運転には一般的には適さない。【００２８】  本発明は、前記のような従来の電気から電気照明により可視光を供給する装置の課題や問題点を考慮し、エネルギーの有効利用をはかり、触媒燃焼により発生した光を効率的に分光する事により可視光と熱と電気とを、または可視光と熱とを、または可視光と電気とを同時に供給する装置を実現する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】  都市ガス等の可燃性ガス状物質を燃料とする触媒燃焼部とそこからの燃焼光を効率よく分光する手段と、熱を電気に変換する熱電素子により可視光と熱と電気とをまたは、可視光と熱とを、または可視光と電気とを同時供給することを特徴とする装置。【００３０】  空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された発電素子６、該発電素子６の背面に設けられた熱回収手段７、および排気ガス排出手段８からなる光熱電気同時供給が可能な照明装置。【００３１】  または、空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された熱回収手段７、および排気ガス排出手段８からなる光熱同時供給が可能な照明装置。【００３２】  または、空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された発電素子６、および排気ガス排出手段８からなる光電気同時供給が可能な照明装置。【００３３】  前記反射板４が可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収し、金属あるいは金属酸化物の薄膜の単体あるいはこの薄膜で覆われているガラスやセラッミックまたは金属等の耐熱性を有した面であって、いわゆるコールドミラーやダクロイックミラーと同様の機能を持つ事を特徴とする照明装置。【００３４】    前記透光パネル５が可視光を透過し、かつ熱線を反射し、金属あるいは金属酸化物の単体あるいはこの薄膜で覆われているガラスやセラッミックまたは樹脂等の透光性を有した面で、例えばコールドフィルターと同様の機能を有する事を特徴とする前記照明装置。【００３５】  前記発電素子６が燃焼光の熱を電気に変換する熱電素子であることを特徴とする前記照明装置。
【発明の効果】
【００３６】  本発明に係わる照明装置は可視光を供給するためのエネルギー変換回数が１回のみであり、エネルギー変換によるロスが少ない。また、必要に応じてエクセルギーの高い高温の熱線は熱電変換により、電気として回収し、さらにこれで未回収の熱は必要に応じて排気ガス熱交換器と組み合わせて温水や蒸気として回収可能でありエネルギーのカスケード利用が可能で効率的である。【００３７】  また回転や往復運動といった運動部がないので内燃機関に比べ極めて静かである。また、本発明に係わる照明装置から供給される光は熱線領域が遮断されているので、この光による屋内の冷房空調負荷の増加の影響は、これまでの蛍光灯や白熱灯のような照明と比較して少ない。【００３８】  本発明に係わる照明装置のシステムは、図１の照明装置を１ユニットとするユニットを任意に組み合わせることにより、図６のような任意形状の照明装置ユニットを構成可能である。これにより前記照明装置ユニットの最大出力を容易に決定可能であり、かつ個々の照明装置をＯＮ／ＯＦＦしたり、個々の照明装置へのガス状燃料の供給量を調節することにより照明装置ユニットの光熱電気出力を調整可能である。【００３９】  本発明に係わる照明装置のシステムは、内燃機関を用いた熱と電気を同時に供給するシステムと比較して、シンプルなので相対的に小型・軽量とすることが可能である。【００４０】  また、前記照明装置ユニットに排気ガス熱交換器を例えば図７に示すように取り付けることにより照明装置の排気ガス排出手段８より排出される高温の排気ガスの熱を回収し照明装置ユニットのエネルギーの総合効率を上げることが可能となる。【００４１】  本発明に係わる照明装置より構成されるシステムは、光を発生する燃焼部３の数が、例えばビル内に設置される蛍光灯や白熱灯に比べて少なく設置場所が限られているので照明装置としてのメンテナンスが容易である。【００４２】  本発明に係わる照明装置のシステムは、液体燃料やガス状燃料をタンク等に貯蔵することにより、非常用の照明や電源および熱源としても利用可能である。【００４３】  本発明に係わる照明装置のシステムは、内燃機関のように高温かつ高圧等の過酷な条件で可動する部分がないし、複数のユニットの組み合わせにより構成可能なので、相対的に設備としての信頼性を高めることが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】  以下に、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。【００４５】  図１は、本発明に係わる照明装置の断面図である。空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された発電素子６、該発電素子６の背面に設けられた熱回収手段７、および排気ガス排出手段８からなる光熱電気同時供給が可能な照明装置である。また、前記照明装置の外装をケース体１０と呼ぶことにする。【００４６】  図４は、本発明に係わる照明装置の断面図である。空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された熱回収手段７、および排気ガス排出手段８からなる光熱同時供給が可能な照明装置である。また、前記照明装置の外装をケース体１０と呼ぶことにする。【００４７】  図５は、本発明に係わる照明装置の断面図である。空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された発電素子６、および排気ガス排出手段８からなる請求項３記載の光電気同時供給が可能な照明装置である。前記発電素子の背面に必要に応じて冷却手段９が設けられる。また、前記照明装置の外装をケース体１０と呼ぶことにする。【００４８】  図１、図４、図５において前記反射板４が可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する事を特徴とする照明装置である。また、前記反射板４は、金属あるいは金属酸化物の薄膜の単体あるいはこの薄膜で覆われているガラスやセラッミックまたは金属等の耐熱性を有した面であって、例えばコールドミラーやダクロイックミラーとする事が出来る。【００４９】  図１、図４、図５において前記透光パネル５が可視光を透過し、かつ熱線を反射する事を特徴とする照明装置である。また、前記透光パネル５は、金属あるいは金属酸化物の単体あるいはこの薄膜で覆われているガラスやセラッミックまたは樹脂等の透光性を有した面で、例えばコールドフィルターとする事が出来る。【００５０】  図１、図５において前記発電素子６が前記燃焼光の熱を電気に変換する熱電素子であることを特徴とする照明装置である。【００５１】  前記空気供給手段１とは、前記燃焼部３に燃焼用の空気を供給するためのものである。また、必要に応じて前記燃焼部３が設置される空間や反射板４あるいは透光パネル５を冷却するためのものでもある。この空気供給手段１は外気と燃焼部３が通じる開口部であっても良いし、外気と燃焼部３が通じるダクトや配管であっても良い。【００５２】  また、前記空気供給手段１には、前記開口部またはダクトまたは配管の上流部か中間部か下流部のいずれかに必要に応じて空気の流量、圧力、温度、湿度、燃焼部３における空気過剰率等の内必要なものを調整するための調整手段が設置される。ここで、前記調整手段とは、ファンや圧縮機や弁やオリフィスや熱交換器等である。前記ファンとしてはプロペラファン、シロッコファン、ターボファン、斜流ファン、ロータリーファンなどが必要に応じて選択される。【００５３】  前記圧縮機としては、往復動形圧縮機やロータリ圧縮機やターボ圧縮機やスクリュー圧縮機や振動式圧縮機などが必要に応じて選択される。ファンや圧縮機の台数は、必要に応じて決定され、ファンの風量を調節するためにファンの回転数を段階切替式としても良いし、インバータを用いた回転数制御を採用しても良い。【００５４】  これらの例示の中では、風量の選択肢が多く小風量から大風量まで対応可能であって、吹き出し圧力が１００ｍｍＡｑ以下程度でよい場合は費用が安価であるという点から空気調整手段としては、ファンと弁を用いることが好ましい。前記ファンとしては、風量の選択肢が多く小風量から大風量まで対応可能であって、吹き出し圧力が１００ｍｍＡｑ以下程度でよい場合は費用が安価であるという点からプロペラファン（軸流ファン）が好ましい。前記ファンは、前記空気供給手段を構成するダクトの中間部に設けられることが好ましい。【００５５】  次に前記弁としては、バタフライ弁、玉型弁、ボール弁、仕切り弁、アングル弁、ニードル弁、圧力調整弁、流量調整弁、開閉ダンパー等が考えられ、それぞれ必要に応じて手動式の弁か電気や圧縮空気等により作動する自動弁が必要個数設けられる。前記自動弁は必要に応じて自立制御方式や外部信号等による制御方式等が用いられる。オリフィスは、単段でも複数段のものでも良い。熱交換器は、シェルアンドチューブ式やフィンチューブ式やプレート式などが必要に応じて選択される。【００５６】  前記空気供給手段は、例えばダクトであって一方の端が外気と接する空気吸入口であり空気吸入口とケース体の中間部に前記軸流ファンが設けられ、前記ケース体を貫通し他端が燃焼部の設けられた空間へと通じる。【００５７】  前記の空気は、前記ガス状燃料と燃焼反応をおこさせるためのものであって、大気や屋内の空気であっても良いし、それは空気以外の酸素や酸素を含む気体であっても良い、また、ガス状燃料と燃焼反応をおこす酸素以外の気体であっても良い。【００５８】  前記ガス状燃料供給手段２とは、前記燃焼部３に燃焼用のガス状燃料を供給するためのものである。このガス状燃料供給手段２は、前記照明装置外部のガス状燃料供給配管やタンクと接続されるダクトや配管であって、該ダクトや配管の上流部か中間部か下流部に必要に応じてガス状燃料の流量や圧力や温度や湿度や燃焼部３における空気過剰率を調整するための調整手段が設置される。【００５９】  また、前記ガス状燃料供給手段における調整手段とは、ファンや圧縮機や弁やオリフィスや熱交換器であり、前記ファンとしてはプロペラファン、シロッコファン、ターボファン、斜流ファン、ロータリーファンなどが必要に応じて選択される。【００６０】  前記圧縮機としては、往復動形圧縮機やロータリ圧縮機やターボ圧縮機やスクリュー圧縮機や振動式圧縮機などが必要に応じて選択される。ファンや圧縮機の台数は、必要に応じて決定され、ファンの回転数を段階切替式としても良いし、インバータを用いた回転数制御を採用いても良い。【００６１】  次に前記弁としては、バタフライ弁、玉型弁、ボール弁、仕切り弁、アングル弁、ニードル弁、圧力調整弁、流量調整弁等が考えられ、それぞれ必要に応じて手動式の弁か電気や圧縮空気等により作動する自動弁が必要個数設けられる。前記自動弁は必要に応じて自立制御方式や外部信号等による制御方式等が用いられる。オリフィスは、単段でも複数段のものでも良い。熱交換器は、シェルアンドチューブ式やフィンチューブ式やプレート式などが必要に応じて選択される。【００６２】  これらの例示の中では、ガス状燃料の一つであって、一般的に０．１〜０．８ＭＰａの圧力があり中圧供給される都市ガスの場合において、燃焼部へ適切な圧力でガス状燃料を供給するという点からは自立式減圧弁が好ましく、燃焼部へ必要な流量のガス状燃料を供給するための調整手段としては、外部からの制御信号により任意に調整可能な流量調整弁を設けることが好ましい。【００６３】  前記ガス状燃料供給手段２とは、燃焼部へ適切にガス状燃料を供給する目的において、好ましい例として、都市ガス配管であって、一方の端がガス会社のガス配管に接続され、他端は燃焼部の直近部まで導かれる。【００６４】  前記ガス状燃料供給手段２は、ガス会社の配管から前記ケース体へと導かれる手前にガス供給を開始または停止するための手動式の元弁とその後流に自動で開閉可能な電磁式等の遮断弁が設けられ、さらに後流側に自立式の減圧弁が設けられ、さらに後流側に自動の前記流量調整弁が設けられ、その後前記ケース体を貫通して他端は燃焼部３の直近部まで導かれる。【００６５】  また、必要に応じて燃焼部３の近傍まで導かれた前記ガス配管の端部付近に、ガス状燃料を点火するための点火装置が設けられる。前記点火装置は、電気等により火花を発生させるタイプのものでも良いし、家庭用のガスコンロ等の家庭用に用いられているものと同様の機能であっても良い。【００６６】  前記ガス状燃料とは、都市ガスやメタンガスやプロパンガスや水素ガス等の可燃性ガス状物質や、石油由来等の灯油や重油やガソリン等の可燃性液体物質をガス状に気化させたものであっても良いし、メタンハイドレード等の可燃性固体物質をガス状に気化させたものであっても良い。【００６７】  また、前記空気供給手段１とガス状燃料供給手段２に代えて、燃焼部３へ空気とガス状燃料が混合器により適切に混合される混合ガス供給手段を設置して、その混合ガス供給手段より空気とガス状燃料の混合ガスを燃焼部３へ前記ガス状供給手段と同様の方法で供給しても良い。適切に混合するとは、混合器により、空気とガス状燃料がほぼ均一に混ざっている状態を言う。必要に応じて空燃比の調整を行う。【００６８】  燃焼部３は前記空気供給手段１およびガス状燃料供給手段２または、前記混合ガス供給手段等より供給された空気とガス状燃料の混合気を燃焼させて燃焼光を発生する部分である。前記燃焼部３は触媒であり、ひも状、らせん状、網状等の構造またはハニカム構造または多孔質状等であり、燃焼部３を構成する触媒の形状は、平面や局面または線状または円や多角柱または立方体や直方体や球状等であり、必要に応じて中空構造にする場合もある。【００６９】  これらの例示のなかでは、高輝度燃焼という点から燃焼部３は網状��あって中空の略球形であることが好ましい。【００７０】  また、燃焼部３は、図１のように略中心部に設置されても良いし、図２に示すように、あるいはまた図２に示した位置以外の部分に設置されても良く、そこでは高輝度燃焼が可能な触媒燃焼を実現する。また、燃焼部３は１個であっても良いし、あるいは必要に応じて複数個より構成されても良い。【００７１】  燃焼部３の材質としては、金属、セラミック、ガラス等の無機質、マントル（硝酸トリウム等の発光材料や蛍光材料を浸したり付着させたもの）の炭化物質等を用いる。これらの例示の中で効率的な高輝度燃焼という点からはマントルが好ましく、長寿命という点では金属やセラミックが好ましい。【００７２】  前記燃焼部３より発せられる燃焼光は、該燃焼部３の周囲に設けられた反射板により可視光を含む領域は反射され熱線を含む領域は透過または吸収される。【００７３】  前記反射板が前記燃焼部の周囲に設けられるとは、反射板が燃焼部の上下左右にほぼ椀状に囲う形状である。前記ほぼ椀状に囲う形状とは、反射板が単数あるいは複数の面より構成されてほぼ碗状に囲われた形状、パラボラアンテナ形状、椀状、半球状、円または多角錐状あるいは平面や局面を組み合わせた多角形状や円または多角柱状や多角錘状等であっても良い。また、必要に応じて反射板や透光パネルのいずれも設けられない部分を設けて、一部分が欠けたほぼ椀状であっても良い。【００７４】  これらの例示のなかで燃焼光が効率よく反射板より反射されるという点から反射板は隙間無く前記燃焼部を囲うように設置し、燃焼光の全波長成分の内、可視光領域の波長成分を出来るだけ多く透光パネルへ向けて反射する形状とするように、前記反射板上の各点への燃焼光の入射角度毎に反射光は透光パネルへ向けて反射されるように反射板の形状を決定し設置することが好ましい。【００７５】  前記反射板４は金属または金属酸化物の単体、あるいは表面をこの薄膜で覆われているガラスやセラッミックまたは金属等の耐熱性を有した面で、いわゆるコールドミラーやダイクロイックミラーと同等の機能を有するものである。また、前記反射板４の表面に発光素子を設置したり発光材料や蛍光材料を塗布しても良い。発光材料には、例えば半導体、シリコン、フッ素樹脂等を使用しても良い。【００７６】  さらに反射板４はその背面における熱回収効率や冷却効率を高くするという点から前記発電素子または前記熱回収手段または前記冷却手段の表面に金属または金属酸化物の薄膜をコーティングされた薄膜とすることが好ましい。【００７７】  また、反射板４の表面は、任意の反射特性を得る等のために平坦であっても良いし曲面であっても良いし、例えば図３に示す通り表面が凹凸形状を有する場合もある。また、必要に応じて触媒燃焼を助ける等のために、熱線領域の光を燃焼部に向けて反射する部分を設けても良い。【００７８】  前記凹凸形状は、直線より構成されても良いし、曲線より構成されても良いし、直線と曲線の両方で構成されても良い。【００７９】  また、反射板４はその背面に伝える熱や反射する光を集中させるために平面または曲面のレンズの機能を持っても良い。【００８０】  透光パネル５は可視光を透過し、かつ熱線を反射し、金���あるいは金属酸化物の単体であったり、表面をこれらの薄膜で覆われている、ガラスやセラッミックおよび樹脂等の透光性を有した単層、あるいは間に冷却や断熱や熱回収の目的で液体や気体が挿入された複数面で構成された、いわゆるコールドフィルターと同様の機能を有するものである。前記燃焼部より発生する燃焼光の全波長成分のうち前記透光パネルにより熱線領域の波長成分は反射され可視光領域の波長成分が透光パネルを通過して外部へ供給されると同時に前記反射板により反射された可視光成分が併せて透光パネルを透過して外部へ供給される。【００８１】  前記透光パネルが、複数面で構成されてその間に冷却や断熱や熱回収の目的で液体や気体が挿入される場合において、前記気体としては空気等が用いられ、液体としては水等が用いられ、これら気体や水等は照明装置の外部との間でファンやポンプにより循環される。【００８２】  また、前記透光パネルは透過や反射する光を集中させるために平面または曲面のレンズの機能を持っても良い。【００８３】  前記発電素子６とは、熱や光を電気に変換するためのものである。例えば、ゼーベック効果を利用した熱電素子や光電素子である。熱電素子には、Ｐ型及びＮ型半導体を用いても良いし、異種金属を２枚以上積層した物でも良いし、それ以外でも良い。また、これら熱電素子は必要に応じて単層や複層構造にする。【００８４】  これらの例示のなかで、より効率良く電気を取り出すという点において熱伝素子として半導体を用いて平面状にＰ型半導体とＮ型半導体を交互に並べて上面と下面上を金属等の導電性の板でサンドイッチ構造とする事が好ましい。【００８５】  熱回収手段７は、前記発電素子６あるいは前記反射板４の背面の一部または全面に接して設置され、発電素子６または反射板４の冷却あるいはまた熱回収を行う。前記冷却や熱回収は水等の液体や空気等の気体を発電素子６または反射板４の背面に接して照明装置の内部から外部へポンプやファン等により循環させることにより回収した熱を供給あるいはまた冷却する。前記循環の順序は、効率良く受熱させるためには、例えば図１に示すように、照明装置の下部から上部に向けて流れる事が好ましい。【００８６】  前記冷却手段とは、前記発電素子６の背面に設けられ背面の全部または一部に接して設置、発電素子６の冷却を行う。前記冷却は水等の液体や空気等の気体を発電素子６の背面に接して照明装置の内部から外部へポンプやファン等により循環させることにより回収した熱を供給あるいはまた冷却する。前記循環の順序は、効率良く受熱させるためには、例えば図１に示すように、照明装置の下部から上部に向けて流れる事が好ましい【００８７】  前記熱回収手段や冷却手段は、伝熱効率をあげるために、例えばプレート式熱交換器のような折返し流路構造としても良い。【００８８】  排気ガス排出手段８は、そこから燃焼部３において燃焼した高温の排気ガスが排出するためのものである。前記排気ガス排出手段８には必要に応じて排気ガスの排出を補助するためのファンを取り付ける。前記ファンの取付位置は照明装置の出口や照明装置の排気ガス排出口に設けられる排気ガスダクト、または配管中に取り付けても良い。高温の気ガスがもつ熱を必要に応じて別途設ける排気ガス熱交換器等により回収し、ここからも蒸気や温水として熱を供給することが可能である。【００８９】  前記排気ガス排出手段８は、例えば配管であって一方の端はケース体１０の内部の燃焼部３が設置された空間に接続され、ケース体を貫通してケース体の外部へ導かれる。その後流側に必要に応じて高温の排気ガスの熱回収を行うために排ガス熱交換器１２へ導かれる。さらに必要に応じて、その後流側に排気ガスを強制的に排出するためにファンが設けられて、最終的にファンの出口から屋外の大気へ導かれ排気ガスは放出される。【００９０】  ガス状燃料が供給されている時、つまり前記ガス供給手段の元弁と遮断弁が共に開いている時等にガス状燃料が燃焼部において燃焼されていて誤って未燃状態のガス状燃料が排気ガス排出手段８より排出されて煙道爆発を起こす等の危険がないように、ガス状燃料が燃焼されていることを検知するための検知手段として、例えば温度センサー等を燃焼部３付近に設けることが好ましい。【００９１】  図６は、図１に示されている照明装置を必要な照度を供給する装置とするために任意の個数を一例として平面的に組み合わせてユニット化した照明装置ユニットである。また、照明装置をユニット化する際に必要に応じて疑似曲面となるように組み合わせても良い。本ユニットの正面より可視光の供給を行う。【００９２】  図７は、図６に示されている前記照明装置ユニットに排気ガス熱交換器を組み合わせて排気筒を有する排気ガス熱交換器付の照明装置の例である。排気ガス熱交換器の取付位置は必要に応じて前記照明装置ユニットの背面や側面等あるいは、照明装置ユニットから分離した場所に設けても良い。燃焼部３から発生する高温の排気ガスの熱を回収する場合に本ユニットを適用する。【００９３】  以下に、照明装置の動作について前述の内容を図を例に用いて簡略化して説明する。【００９４】  図１において燃焼用のガス状燃料を前記ガス状燃料供給手段１により触媒である燃焼部３へ供給する、同時に燃焼用の空気を空気供給手段２により供給する。前記の通り供給されたガス状燃料と空気は、燃焼部３において一般的に火炎燃焼より高輝度である触媒燃焼をする。【００９５】  燃焼部３における前記触媒燃焼により燃焼光を発生する。前記燃焼光は、熱線と可視光を含む紫外線領域から赤外線領域の広い波長域により構成されている。前記燃焼光は燃焼部３より放射し、燃焼部３を囲うように設置された反射板４や透光パネル５に向けて放射される。【００９６】  反射板４に放射された前記燃焼光は、反射板４において前記燃焼光を構成する波長成分のうち、可視光が反射され、熱線は透過または吸収される。反射板４において反射された可視光は、直接あるいは反射板４等による再反射を繰り返して透光パネル５へ向けて放射され、透光パネル５を透過して照明装置の外部へ照明用光として供給される。【００９７】  反射板４において透過または吸収された熱線は反射板４の背面に接して設置された発電素子６へ伝熱される。【００９８】  一方燃焼部３より透光パネル５へ向けて放射された前記燃焼光は、透光パネル５において、前記燃焼光を構成する波長性分のうち、可視光を透過し照明装置の外部へ照明用光として供給さ���る。【００９９】  また、透光パネル５へ放射された前記燃焼光を構成する波長性分のうち、熱線は透光パネル５において反射される。透光パネル５において反射された熱線は、直接あるいは透光パネル５等による再反射を繰り返して反射板４へ放射され、反射板４において透過あるいは吸収され、反射板４の背面に接して設置された発電素子６へ伝熱される。【０１００】  例えば発電素子６が熱を電気に変換する熱電素子である場合、該熱電素子の反射板４と接する表面は、反射板４からの伝熱により加熱され、前記熱電素子の背面は、該熱電素子の背面に接して設置された熱回収手段７により冷却される。【０１０１】  熱回収手段７は、例えば水を媒体とする熱交換器より構成されるものであって照明装置の下部に設けられた入口から水を供給し前記熱電素子の背面を冷却することにより熱回収を行い、照明装置の上部に設けられた出口から加温された水として排出される。【０１０２】  燃焼部３において発生する排気ガスは照明装置の上部に設けられた排気ガス排出手段より排出される。【０１０３】  図２あるいは、図３に例示された照明装置については、図２においては、発電素子６が設置されず反射板４の背面に接して熱回収手段７の代わりに熱回収手段７と同様に冷却手段設置９が設置される。また、図３においては熱回収手段７が設置される代わりに熱回収手段７と同様に冷却手段９が設置される。【０１０４】  本発明に係わる照明装置を用いたシステムの適用例として例えば図８に示すようにして屋内型競技場やホール等への適用が考えられる。図７に示されるような排気ガス熱交換器付の照明装置ユニットを屋内型競技場内等の必要な場所に設置することにより、屋内型競技場等に必要な可視光を供給する。本ユニットの設置方法は、図９に示すように床部から脚を立ち上げて支持して支持脚を有する構造としても、天井部からつり下げる構造としても、壁面支持や天井面支持構造等としても良い。また、図７に示されるような前記排気ガス熱交換器付の照明装置ユニットに代えて図６に示されるような照明装置ユニットを設けても良い。【０１０５】  透光パネル５より競技場内等の照明として可視光を供給する。また、熱回収手段７や排気ガス熱交換器と組み合わせて、必要に応じて温水や蒸気として回収した熱を供給する。ここで回収した熱の利用例として、屋内の空調設備の熱源等に利用しても良いし給湯用等の目的で利用しても良い。前記空調設備の例としては温水または蒸気吸収式冷凍機等が考えられる。あるいは、特に欧州等で広く整備されている地域熱供給システムのような温水系統等に供給しても良い。【０１０６】  また、前記適用例において発電素子６が設けられる場合は、該発電素子により発電した電気は、照明装置を適用したシステムを構成する補機器の動力に使用しても競技場等の電力負荷に使用しても電力会社の系統へ売電しても良い。【０１０７】  図１０に前記の屋内競技場へ照明装置を適用した例のシステムフロー図の例を示す。照明装置ユニットにガス状燃料として都市ガスを供給し、あわせて空気も供給し照明装置ユニット正面の透光パネルより可視光を供給する。また、水を照明装置の熱回収手段に供給した後さらに排ガス熱交換器へ供給し加温された温水を熱���利用先としての温水吸収式冷凍機等へ熱源として供給される。温水吸収式冷凍機等で使用されて温度が低下した水は再び照明装置へ供給され熱回収される。水の循環にはポンプ等が利用される。【０１０８】  次に、本発明に係わる照明装置より供給される光を、照明装置が設置される場所から離れた場所へ供給するためのシステムの例として図１１に示すようなシステムが考えられる。透光パネル５より供給される光は透光パネル５を囲う集光板１３により集光部１４へ集光され、集光された光は送光管１５により任意の場所まで送られ、発光部１６より供給される。【０１０９】  ここで、前記送光管１５は例えば光伝送効率の高いグラスファイバーを用いても良い。また、発光部１６はその外周面や端面が発光するグラスファイバーを用いることが出来る。【０１１０】  また、送光管１５や発光部１６は照明装置１つに対して１つでも複数個設置しても良い。また、透光パネル５が集光板１３を兼用しても良い。また、透光パネル５が例えば図１５に示すように偏光機能を有しており光出口の位置を任意に決定することが出来るようにしても良い。この場合は、光出口に集光板または集光部を設ける。【０１１１】  本発明に係わる照明装置システムのその他の適用例として例えば、図１２に示すようにしてビル等への適用が考えられる。その他ビル以外では同様に百貨店、ショッピングセンター、病院、学校、工場、地下街、駅、空港、屋内プール、スーパー銭湯等への適用が考えられる。また、マンション等の集合住宅や戸建住宅へ適用することも出来る。【０１１２】  図１１に示す本発明に係わる照明装置より供給される光を、照明装置が設置される場所から離れた場所へ供給するためのシステムが図１２に示すようにビル等の各階のほぼ同じ位置に設置することにより燃料ガス系統、排気ガス系統、熱回収および供給系統等の距離を短くすることが可能なので経済的である。【０１１３】  図１４に図１２のようにビル等へ照明装置を適用した例のシステムフロー図の例を示す。【０１１４】  その他の適用例として防爆エリア等の危険エリアであって火気や火花等により爆発等の危険がある所へ光を安全に供給することが考えられる。また、ガス状燃料をタンク等に貯留することにより、非常用兼用の照明としても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
【０１１６】  本発明は、都市ガス等の可燃性ガス状燃料を用いた触媒燃焼から、可視光と熱と電気とを同時に、あるいは可視光と熱とを、または可視光と電気とを同時供給が可能な装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】光熱電気同時供給が可能な照明装置の断面図
【図２】燃焼部が端部に設置される場合の照明装置の断面図
【図３】表面が凹凸形状を有する照明装置の反射板
【図４】光熱同時供給が可能な照明装置の断面図
【図５】光電気同時供給が可能な照明装置の断面図
【図６】照明装置ユニットの例であって、照明装置を縦に３段、横に３列組合わせたもの
【図７】照明装置ユニットに排気ガス熱交換器を取付けた照明装置ユニットの例
【図８】屋内競技場へ照明装置を適用した例
【図９】支持脚を有した排気ガス熱交換器付の照明装置ユニットの例
【図１０】屋内競技場へ照明装置装置を適用した例のシステムフロー図
【図１１】照明装置より供給される光を離れた場所へ送るシステムの例としてのビル等向け照明装置
【図１２】ビル等へ照明装置を適用したシステムの例
【図１３】ビル等向け照明装置と排気ガス熱交換器を組み合わせたビル等向け照明装置ユニット
【図１４】ビル等へ照明装置を適用した例のシステムフロー図
【図１５】照明装置の透光パネルが偏光機能を有する例
【符号の説明】
【０１１８】１        空気供給手段
２        ガス状燃料供給手段
３        燃焼部
４        反射板
５        透光パネル
６        発電素子
７        熱回収手段
８        排気ガス排出手段
９        冷却手段
１０      ケース体
１１      照明装置ユニット
１２      排気ガス熱交換器
１３      集光板
１４      集光部
１５      送光管
１６      発光部
１７      排気ガス熱交換器付の照明装置ユニット
【図１】
2007173194.tif 000003
【図２】
2007173194.tif 000004
【図３】
2007173194.tif 000005
【図４】
2007173194.tif 000006
【図５】
2007173194.tif 000007
【図６】
2007173194.tif 000008
【図７】
2007173194.tif 000009
【図８】
2007173194.tif 000010
【図９】
2007173194.tif 000011
【図１０】
2007173194.tif 000012
【図１１】
2007173194.tif 000013
【図１２】
2007173194.tif 000014
【図１３】
2007173194.tif 000015
【図１４】
2007173194.tif 000016
【図１５】
2007173194.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月2日(2006.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給手段と、ガス状燃料供給手段と、燃焼部、該燃焼部の周囲に設けられた可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する反射板、該反射板で囲われていない部分に設置された透光パネル、前記反射板の背面の全部または一部に接して設置された熱回収手段、および排気ガス排出手段からなる光熱同時供給が可能な照明装置
【請求項２】
請求項１における前記反射板と前記熱回収手段との間の全部または一部に接して発電素子が設置された、光熱電気同時供給が可能な請求項１に記載の照明装置
【請求項３】
請求項２における前記熱回収手段に換えて、前記発電素子の背面の全部または一部に接して設置された発電素子の背面を冷却するための冷却手段を有する光電気同時供給が可能な請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１、２および３における前記透光パネルが可視光を透過し、かつ熱線を反射する事を特徴とする請求項１、２および３に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項２および３における発電素子が前記燃焼部より発する燃焼光の熱を電気に変換する熱電素子であることを特徴とする請求項２および３に記載の照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】  空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された発電素子６、該発電素子６の背面に設けられた熱回収手段７（つまり発電素子は反射板と熱回収手段の間の全部または一部に接して設けられている）、および排気ガス排出手段８からなる光熱電気同時供給が可能な照明装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】  または、空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された熱回収手段７、および排気ガス排出手段８からなる光熱同時供給が可能な照明装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】  または、空気供給手段１と、ガス状燃料供給手段２と、燃焼部３、該燃焼部３の周囲に設けられた可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する反射板４、該反射板４で囲われていない部分に設置された透光パネル５、前記反射板４の背面の全部または一部に接して設置された発電素子６、および排気ガス排出手段８からなる光電気同時供給が可能な照明装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】可視光を反射し、かつ熱線を透過または吸収する前記反射板４が、金属あるいは金属酸化物の薄膜の単体あるいはこの薄膜で覆われているガラスやセラッミックまたは金属等の耐熱性を有した面であって、いわゆるコールドミラーやダクロイックミラーと同様の機能を持つ事を特徴とする照明装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】  図２あるいは、図５に例示された照明装置については、図２においては、発電素子６が設置されず反射板４の背面に接して熱回収手段７の代わりに熱回収手段７と同様に冷却手段設置９が設置される場合がある。また、図５においては熱回収手段７が設置される代わりに熱回収手段７と同様に冷却手段９が設置されている場合である。
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月18日(2006.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼部と、該燃焼部の周囲に設けられ、かつ可視光を反射すると共に、熱線を透過または吸収する反射板と、該反射板で囲われていない部分に設置された透光パネルと、前記反射板の背面の全部または一部に接して設置された熱回収手段と、前記燃焼部が設置される空間と該空間の外部とを接続し、燃焼部において生成した排気ガスを前記空間の外部へ排出する排気ガス排出手段と、前記燃焼部が設置される空間の外部から前記燃焼部に燃焼用の空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼部に燃焼用のガス状燃料を供給するガス状燃料供給手段を有する光熱同時供給が可能な照明装置
【請求項２】
更に、前記反射板の背面の全部または一部に接して発電素子が設置され、該発電素子の背面に前記熱回収手段が設けられている光熱電気同時供給が可能な請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
請求項２における前記熱回収手段に換えて、前記発電素子の背面の全部または一部に接して設置された発電素子の背面を冷却するための冷却手段を有する光電気同時供給が可能な請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１、２および３における前記透光パネルが可視光を透過し、かつ熱線を反射する事を特徴とする請求項１、２および３に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項２および３における発電素子が前記燃焼部より発する燃焼光の熱を電気に変換する熱電素子であることを特徴とする請求項２および３に記載の照明装置。