(57)【要約】【課題】  従来の照明装置から実際の照明の役には立たず無駄に捨てられる光エネルギーを利用して、種々の利用目的に自由に役立てる電気エネルギーとして回収する電気エネルギー回収システムの実現を目的とする。【解決手段】  蛍光灯１から出力され、照明方向以外の方向に向かう漏洩光エネルギーを受光する太陽電池２を設け、この太陽電池２の出力を回収電力としてＬＥＤ照明４、冷却ファン５、ペルチェ素子６などに再利用することを特徴とする。【選択図】  図１
2012243409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置から出力され、照明方向以外の方向に向かう漏洩光エネルギーを受光する漏洩光受光光電変換素子を設け、この光電変換素子の出力を回収電力として再利用することを特徴とする電力再利用システム。
【請求項２】
前記回収電力を照明、電動機器の駆動、ペルチェ素子による冷却に用いることを特徴とする請求項１に記載の電力再利用システム。
【請求項３】
前記漏洩光受光光電変換素子の変換電力を充電する充電装置をさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の電力再利用システム。
【請求項４】
前記充電装置の充電電力を照明、電動機器の駆動、ペルチェ素子による冷却に用いることを特徴とする請求項３に記載の電力再利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーの回収システムに関し、ことに、蛍光灯照明などで無駄にしている光エネルギーを電気エネルギーとして回収するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災や福島第１原発事故の影響で電力不足の長期化が見込まれている。これを乗り切るために、家庭や事務所などでの節電が要望されている。
本発明は、オフィスや家庭内で使われている蛍光灯などの照明から、従来照明に用いられずに無駄にしていた光のエネルギーを回収して電力に変換し、この電力を、再び照明、ファン、個人クーラなどの電気機器に用いるようにして電力の節約を図ることを目的にするものである。
【０００３】
例えば、今まで無駄にしていたこのようなエネルギーを小電力の個人クーラなどを用いるようにすれば電力消費量の多い大型のクーラを使用せずに、夏でも快適な作業・生活環境を実現することができる。さらに、このようなエネルギーを電力として蓄電池に充電しておくことにより、必要な時刻に消費電力の大きな電気機器にも使用することができ、これは、太陽電池や風力発電のように、時々の自然条件に左右されることなく、また蓄電装置を用いれば時刻に関係なく、今まで無駄にしていた光エネルギーを再利用することができる。
【０００４】
類似の考え方にたって、液晶表示装置、写真、ポスター等を背面側から照明するいわゆるバックライト装置に、発光素子から照射された光のうち照明方向以外の方向に散乱する無効な光の光電変換素子出力起電力を回収電力として再利用例が報告されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、あくまでバックライトという限られた条件においての利用に過ぎず、回収した電力を自由な目的に用いるという考え方にたつものではない。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決して、従来の照明装置から実際の照明の役には立たず無駄に捨てられる光エネルギーを利用して、種々の利用目的に自由に役立てる電気エネルギー回収システムの実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、本発明では、照明装置の非利用光エネルギーから電力を再生する電力再利用システムにおいて、照明装置から出力され、照明方向以外の方向に向かう漏洩光エネルギーを受光する漏洩光受光光電変換素子を設け、この光電変換素子の出力を回収電力として再利用することを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記回収電力を照明、電動機器の駆動、ペルチェ素子による冷却に用いることを特徴とする。
【００１０】
また、以上の課題を解決するため、前記漏洩光受光光電変換素子の変換電力を充電する蓄電装置をさらに設けたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記蓄電装置の充電電力を照明、電動機器の駆動、ペルチェ素子による冷却に用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上に述べたように、蛍光灯のように周囲全方向に光を出す照明装置から照明方向以外の方向に向かう漏洩光エネルギーを捕らえて光電変換により電力として回収して利用するので、未利用の光エネルギーを有効に利用ことができ、電力の節約を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である電気エネルギー回収システムの１実施形態のブロック図である。
【図２】本実施形態での太陽電池が蛍光灯から受光する明るさと太陽電池の発電量の関係を示す図表である。
【図３】本実施形態での蛍光灯の明かりによる発電で点灯させるＬＥＤの明るさを示す図表である。
【図４】本実施形態での蛍光灯と太陽電池間の距離による太陽電池の発電量を示す図表である。
【図５】本実施形態での蛍光灯の明かりで点灯させたＬＥＤの明るさを示す図表である。
【図６】本実施形態で蛍光管と太陽電池の位置を示す図である。
【図７】本システムを太陽光線下で用いた場合のＬＥＤの明るさを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで、本発明の電気エネルギー回収システムの一実施形態の構成を図１のブロック図に添って簡単に説明する。
【００１５】
図１において、符号１は蛍光灯、符号１Ａは蛍光灯のブランケット、符号２は太陽電池、符号３は蓄電池、符号４は照明装置、符号５はＰＣ冷却用ファンモータ、符号６はペルチェ素子、符号７は蓄電池選択スイッチである。
【００１６】
この図１の構成で、蛍光灯１の点灯時にその照明方向とは逆方向であるブランケット１Ａ側に太陽電池２を設け、この太陽電池２で光電変換した電力を電気製品｛照明（ＬＥＤ）４やフアンモータ５、ペルチェ素子６｝の駆動に用いる。
太陽電池２で光電変換した電力は蓄電池３に充電して用いてもよい。この場合、蓄電池３を全く用いずに太陽電池２で光電変換した電力を直接電気製品に送るか、太陽電池２で光電変換した電力を蓄電池３に一旦充電した後電気製品に送るか、太陽電池２で光電変換した電力を蓄電池３に充電させると同時に電気製品に送るかの選択を蓄電池選択スイッチ７で行うことができる。
このような図１の構成を採ることで、従来全く無駄に捨てていた照明方向以外の方向に向かう光のエネルギーを生かして再利用することができ、節電を図ることができる。
【００１７】
ところで、太陽電池には、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファス型などのタイプがある。
このうち、単結晶シリコン型は、発電能力が高く、信頼性が高いが、太陽光線下でないと発電効果が著しく悪い。同様に、多結晶シリコン型も、信頼性もあり、劣化も少なく、近年多量生産のために価格も下がってきているが、太陽光線下でないと発電効果が著しく悪い。
一方、アモルファス型〈薄膜系シリコン型〉は電卓などに用いられるように、廉価で、変換効率は必ずしもよくないが人工光下でも発電可能であり、本発明にはこの型のものを用いる。
【００１８】
発明者らは、本発明の実用の可能性を見極めるためにいくつかの実験を行った。
これらの実験のいくつかの結果について、以下に報告する。
【００１９】
（実験例１）
蛍光灯→太陽電池（電卓用）→ＬＥＤ照明
実験例１は、オフィスに設置してある蛍光灯の光を、電卓用の太陽電池で光電変換してＬＥＤランプを点灯する。
【００２０】
（使用部品）
太陽電池（アモルファス：薄膜系シリコン型）  電卓用（０．８×２．４ｃｍ）１０個
ＬＥＤ：３ｍｍ丸型白色高輝度ＬＥＤ（Ｄランク品）  ５個
（設置場所）
蛍光灯ブランケット面（蛍光灯の照射方向の裏側で蛍光灯管面からの距離約１ｃｍ）
（蛍光灯の明るさと発電量）
この場合の蛍光灯の光の太陽電池面での明るさと太陽電池の発電量との関係を図２に示す。ＬＥＤ点灯欄で◎は明るく点灯、○は点灯、△はかすかに点灯、×は点灯しないを意味する。
この図から分かるように、蛍光灯管面から約１ｃｍのブランケット面で１個の太陽電池から１．６ｍＷ程度の電力出力が得られ、ＬＥＤを点灯させることができる。
【００２１】
（実際に発電させた場合の点灯ＬＥＤの明るさ）
この実験例で蛍光灯の光により太陽電池を発電させＬＥＤを点灯させた場合の明るさの例を図３に示す。図３では蛍光灯管面と太陽電池の距離を５ｃｍとし、配置した太陽電池の数やＬＥＤの数を変えた場合に、ＬＥＤで照射されるＬＥＤから５ｃｍの位置のＬＥＤ照射部分の明るさを示している。
【００２２】
（実験例２）
蛍光灯→太陽電池（自動車バッテリ充電用）→ＬＥＤ照明
実験例２は、オフィスに設置してある蛍光灯の光を、自動車バッテリ充電用の太陽電池で光電変換してＬＥＤランプを点灯させる。
【００２３】
（使用部品）
太陽電池（三洋電機製アモルファス・表示発電電流量１７ｍＡ）  
自動車バッテリ充電用（２．５×１４．５ｃｍ）  ５個
ＬＥＤ：自動車室内用３連フラットＬＥＤ（エーモン社製）  ５個
（設置場所）
蛍光灯ブランケット面（蛍光灯の照射方向の裏側で蛍光灯管面からの距離約５ｃｍ）
【００２４】
（蛍光灯の明るさと発電量）
この場合の蛍光灯の光の太陽電池面での明るさと太陽電池の発電量との関係を図４に示す。この測定例（Ａ）は蛍光灯と太陽電池との距離を５ｃｍと接近させ、太陽電池は５個並列に設置した場合、測定例（Ｂ）は蛍光灯と太陽電池との距離を０ｃｍと密着させ、太陽電池は５個並列に設置した場合である。ちなみに、これらの測定時において蛍光灯の表面温度は３８．５℃（両端のみ４９．０℃）であった。
【００２５】
（実際に発電させた場合の点灯ＬＥＤの明るさ）
この実験例で蛍光灯の光により太陽電池を発電させＬＥＤを点灯させた場合の明るさの例を図５に示す。図５では、配置した太陽電池の数やＬＥＤの数を固定にして、ＬＥＤで照射される、ＬＥＤから１ｃｍと５ｃｍでのＬＥＤ照射部分の明るさを示している。測定例（Ａ）は蛍光灯と太陽電池との距離を５ｃｍと接近させ、太陽電池は５個並列に設置した場合、測定例（Ｂ）は蛍光灯と太陽電池との距離を０ｃｍと密着させ、太陽電池は５個並列に設置した場合の測定結果である。
【００２６】
図６に、蛍光管の長さ方向の断面図を用いて測定例（Ａ）と測定例（Ｂ）の場合の蛍光灯と太陽電池の位置関係を示した。いずれの場合も、この構成でＬＥＤを点灯させ、ＰＣ冷却用ファンモータを駆動させることができたが、太陽電池を直接接続するだけではペルチェ素子を駆動させることはできなかった。次段落であげるように蓄電池を用いることでペルチェ素子も駆動できる。
（Ａ）蓄電池なし
ＬＥＤ：点灯
ＰＣ冷却用ファンモータ：回転
ペルチェ素子：動作せず
（Ｂ）蓄電池あり
ＬＥＤ：点灯
ＰＣ冷却用ファンモータ：回転
ペルチェ素子：動作
【００２７】
（実験例３）
蛍光灯→太陽電池（自動車バッテリ充電用）→蓄電池→電気製品
実験例３は、オフィスに設置してある蛍光灯の光を、自動車バッテリ充電用の太陽電池で光電変換して、ニッケル・カドミウム蓄電池に充電させ、ＬＥＤランプを点灯させ、ＰＣ冷却用ファンモータを駆動させる。
【００２８】
（使用部品）
（１）放電させたニッケル・カドミウム蓄電池（単３型）４本（直列接続）を自動車バッテリ充電用太陽電池５枚並列で蛍光灯で充電させたのち利用可能な放電電流を測定した。
放電電流は、充電２時間後    ２１０ｍＡ
充電６時間後    ４２６ｍＡ
（２）充電したニッケル・カドミウム蓄電池（単３型）４本（直列）でＰＣ冷却用ファンモータを駆動させる。
Ａ）蛍光灯で２時間充電      約３０分間回転し続けて停止した。
Ｂ）蛍光灯で６時間充電      約２時間回転し続けた。
Ｃ）蛍光灯で１２時間充電    約４時間半回転し続けた。
ちなみに太陽光で２時間充電した場合には数時間回り続けた。
【００２９】
（電気製品の駆動状況）
このように蓄電器を用いて（Ａ）充電した蓄電器のみによる駆動の場合、（Ｂ）太陽電池に蓄電器を接続した状態での駆動の場合とも、ＬＥＤを点灯させ、ＰＣ冷却用ファンモータを駆動させ、ペルチェ素子を駆動させることができた。
（Ａ）蓄電器のみによる駆動の場合、（Ｂ）太陽電池に蓄電器を接続した状態での駆動の場合のいずれでも
ＬＥＤ：点灯
ＰＣ冷却用ファンモータ：回転
ペルチェ素子：動作
【００３０】
（実験例４）
太陽光→太陽電池（自動車バッテリ充電用）→蓄電池→電気製品
実験例４は、参考例として本実験で用いた装置で、太陽光を光電変換して、ニッケル・カドミウム蓄電池に充電させ、ＬＥＤランプ、ＰＣ冷却用ファンモータペルチェ素子を駆動させる。
【００３１】
（使用部品）
太陽電池（三洋電機製アモルファス）自動車バッテリ充電用（２．５×１４．５ｃｍ）
出力電圧：２０．５〜２２．０Ｖ／１個
出力電流：２．３〜５．３ｍＡ／１個                          ５個
５個並列：２１．２Ｖ  １４．５ｍＡ
ＬＥＤ：自動車室内用３連フラットＬＥＤ                                ３個
【００３２】
（設置場所）
新潟県中央区  ４／１／２０１１  １２：４０  晴れ、雲あり
（発電させた場合の点灯ＬＥＤの明るさ）
この実験例で太陽光により太陽電池を発電させＬＥＤを点灯させた場合の明るさの例を図７に示す。図７では、配置した太陽電池の数やＬＥＤの数を固定にして、ＬＥＤで照射される、ＬＥＤから１ｃｍと５ｃｍでのＬＥＤ照射部分の明るさを示している。
【００３３】
（電気製品の駆動状況）
この場合、（Ａ）蓄電池を用いず太陽電池直接接続の場合、（Ｂ）太陽電池に蓄電器を接続した状態での駆動の場合とも、ＬＥＤを点灯させ、ＰＣ冷却用ファンモータを駆動させ、ペルチェ素子を駆動させることができた。
（Ａ）蓄電池を用いず太陽電池直接接続の場合
ＬＥＤ：点灯
ＰＣ冷却用ファンモータ：回転
ペルチェ素子：動作
（Ｂ）太陽電池に蓄電器を接続した状態での駆動の場合
ＬＥＤ：点灯
ＰＣ冷却用ファンモータ：回転
ペルチェ素子：動作
【００３４】
以上に述べた結果から明らかなように、今まで無駄にしていた蛍光灯の照明に用いられていない光を用いて、ＬＥＤを用いた照明、ＰＣ冷却用ファンモータの駆動、個人用クーラに用いられるペルチェ素子を充分稼動させることができることが判った。
【００３５】
このシステムを、さらに最適化して商品化できれば、大きな節電が可能であり、計画停電の実施に対する対応や地球温暖化の防止、環境破壊の抑制を図りながら、照明や個人用クーラを用いて個々人が特に我慢することなく、猛暑の夏を快適に過ごすことができることも夢ではない。
【００３６】
以上では利用の対象に、照明、回転機、ペルチェ素子を上げたが、ラジオや動画映像の視聴などにも利用できることはもちろんであり、さらに蓄電器を使うことで電力需要時刻をずらすなどにも用いることができることは言うまでもなく、広い用途や可能性が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、以上に述べたように、オフィスや家庭などで通常用いられている蛍光灯の実際には照明に寄与しない光エネルギーで、ＬＥＤなどの照明を点灯しファンモータやペルチェ素子を稼動させることができるので、事業所、事務所、工場、家庭などで個人用の冷房装置などに用いる広く大きな利用可能性が考えられ、きわめて重要な意義がある。
【符号の説明】
【００３８】
１    蛍光灯
１Ａ  ブランケット
１Ｂ  蛍光管
２    太陽電池
３    蓄電池
４    照明（ＬＥＤ）
５    ＰＣ冷却用ファンモータ
６    ペルチェ素子
７    蓄電池選択スイッチ
【図１】
2012243409.tif 000003
【図２】
2012243409.tif 000004
【図３】
2012243409.tif 000005
【図４】
2012243409.tif 000006
【図５】
2012243409.tif 000007
【図６】
2012243409.tif 000008
【図７】
2012243409.tif 000009