照明装置的制作方法

专利名称：照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从以例如城市燃气的可燃气体物质作为燃料的催 化燃烧中同时供给可见光、热量和电，或可见光和热量，或可见光和 电的装置。
背景技术：
常规地，釆用电能的荧光，白炽光和类似的光已经被用于室内照
明。在这样的照明中，用于照明的电能输入的大约5-20%被转化为光 能。
在这里，在大多数情况下，电能从电力公司的电网供给，据估计， 在用户住宅处的电能是电力公司的发电站处的能量输入的大约 36.6%，因为要从输入能量中扣除发电站的热量损失和电力传输损失 (根据NEDO制订的节能法的补助申请手册)。
这意味着在发电站最初的能量输入的1.9-7.3%被供给为光， 92.7-98%的大部分剩余能量主要作为热量损失被排出到大气或类似 物中，这是很大的浪费。
此外，对于热量供给，热量通常从以油或气体作为燃料的锅炉供 给，输入能量的大约70-90%被供给为例如蒸汽和热水的热能，大约 10-30%的剩余能量变成能量损失。
从用于减少这些浪费的节能观点出发，能量的有效使用的方法被 积极地提出来，因为石油危才几发生了。
一种被常规地采用的能量有效使用的方法是一种同时供给电和热 量的系统，其由以下构成以城市燃气、石油或类似物作为燃料的内 燃机、涡轮机或类似的机器，通过内燃机、涡轮机或类似的机器的旋 转动力驱动的发电机，采用由内燃机、涡轮机或类似的机器产生的高
温排气的排气锅炉等。
此外，采用燃料电池的电/热量同时供给系统的发展和实际应用也 在进行中。上面的以内燃机、涡轮机或类似的机器或者燃料电池作为
核心部件(非专利文献1)的电/热量同时供给系统在"Co-generation General Manual", Tsusan Shiryo Kenkyu Chosakai (贸易和工业材料 研究委员会)"等中进行了详细的描述。
日本专利申请公开号2005-197243的"燃烧类型的发光装置及其 制造方法"描述了来自催化燃烧的光被用作光源，该光在可见光成分中 具有峰值。但是，在没有热量利用和发电的情况下，也很难说能量被 充分地和有效地利用。
日本专利申请/>开号2002-354854的"采用热光电发电的发电设 备和发电系统"和Kokoku (日本特许公告)号Hei 7-87251的"热光电 发电装置"描述了采用来自燃烧或类似物的辐射的热量和光的发电，还 描述了一种收集其排气的热量的方法。但是，其主要目标是釆用燃烧 光发电，并且它们没有充分地描述从燃烧光中分离可见光成分来用于 照明。
在日本专利申请公开号8-256915的"水锅炉"中，用于露营的燃烧 式照明器材被组合，从而使光和热量被供给。但是，没有给出将燃烧 光分离成可见光语中的光和热射线光镨中的光的描述，并且用于利用 热量的装置具有开放的结构，这样会产生大量的损失，这不能说是有 效的。
曰本专利号3071833的"催化燃烧设备"描述了在其中用于有效的 催化燃烧的设备在去除了热射线后仅供给可见光的方法，但是没有给 出将燃烧光分离成可见光谱中的光和热射线光语中的光并同时供给热 量和电的方法的充分的描述。
日本专利申请公开号Hei 10-141612的"催化燃烧设备"描述了用 于通过从催化燃烧中收集照明光和燃烧热量而供给热量和光的设备。 但是，很难说燃烧光被有效地分离成可见光镨中的光和热射线光镨中 的光。此外，为了使该设备的光具有方向性，应当采取例如将反射板安装在设备外侧的某种措施，但是反射板内的能量损失很大，此外， 没有给出通过有效地收集光而供给光的方法的充分的描述。
日本专利申请公开号Hei 11-211025的"催化燃烧设备，，是从同一 位置同时供给通过催化燃烧产生的主要用于加热的光和热射线的设 备，很难说燃烧光被有效地分离成可见光镨中的光和热射线光镨中的 光，此外，很难说该设备是具有高的总能量效率的照明设备。该设备 的另一个问题是在除了冬天的一个时期内，当不需要加热的时候，用 于空调的冷却负荷会增加。
在日本专利申请公开号2000-106452的"热光电发电的方法及其 装置"中，通过光电转化元件来自燃烧光的发电和排气热量的热量收集 同时进行。没有给出将燃烧光分离成可见光语中的光和热射线光语中 的光以便釆用可见光用于照明的充分的描述。
在日本专利申请公开号2003-51201的"被加热的发光管和照明器 材以及采用其的加热系统"中，光、热量和电通过采用火焰光从真空管 供给，但是光通过转化热量的发光管产生，电通过将光转化为电的太 阳能电池产生，这样，在能量转化的每个阶段都会发生大量的损失， 并且很难说该方法是有效的。
日本专利申请公开号2005-49040的"用于气体燃烧的装置"描述 了在其中可见光从安全的室内气体燃烧供给的照明装置，但是问题是 室内温度通过光中所包括的许多热射线而增加，并且很难说该装置是 一种具有高的总能量效率的装置。
日本专利申请公开号2002-303405的"照明加热器，，描述了 一种供 给可见光和热量的装置；但是，由于可见光和热量从相同的位置被同 时通过热量反射板或类似的装置供给，并且光包括热射线，室内温度 的增加是一个问题，并且很难说该装置是具有高的总能量效率的照明 装置。
在日本专利申请公开号2002-932225的"燃气灯光"中，由于通过 气体燃烧产生的光和燃烧热量从相同的位置被供给，并且光包括热射 线，当其在室内使用时，室内温度的增加是一个问题，并且很难说该
日本专利申请公开号8-256915"水锅炉"
日本专利号3071833"催化燃烧设备"
日本专利申请公开号Hei 10-141612"催化燃烧设备"
日本专利申请公开号Hd 11-211025"催化燃烧设备"
日本专利申请公开号2000-106452"热光电发电的方
燃气灯光是具有高的总能量效率的照明装置。
专利文献1:日本专利申请公开号2005-197243"燃烧类型的发光 装置及其制造方法"
专利文献2:日本专利申请公开号2002-354854"采用热光电发电 的发电设备和发电系统"
专利文献3: Kokoku (日本特许/>告)号Hei 7-87251"热光电发 电装置"
专利文献4:
专利文献5:
专利文献6:
专利文献7:
专利文献8: 法及其装置"
专利文献9:日本专利申请公开号2003-51201"被加热的发光管和 照明器材以及采用相同的器材的加热系统，，
专利文献10:日本专利申请公开号2005-49040"用于气体燃烧的 装置"
专利文献11:日本专利申请公开号2002-303405"照明加热器" 专利文献12:日本专利申请公开号2002-932225"燃气灯光" 非专利文献l: "Co-generation General Manual", Tsusan Shiryo
Kenkyu Chosakai (贸易和工业材料研究委员会)，，
从上面可以看到，在前述的专利文献中的任一篇中，实现照明装
置的高的总能量效率是困难的，而在本发明的说明书中描述的按照本
发明的照明装置可以实现。

发明内容
本发明将解决的问题
但是，为了通过采用内燃机、涡轮机或类似的机器同时供给热量 和电的前述系统供给光，通常的做法是向内燃机、涡轮机或类似的机器供给燃料，并采用产生的电供给例如荧光和白炽光的照明光。在内 燃机、涡轮机或类似的机器的情况下需要三次能量转化，也就是从燃 料到机械动力的转化、通过发电机从机械动力到电的转化、和从电到 光的转化，并且在每次能量转化时都会发生能量损失。
在这里，即使由内燃机、涡轮机或类似的机器产生的废热以等于
初始输入到内燃机、涡轮机或类似的机器中的能量的大约30%的量被 收集，那么仍然会有初始输入能量的60%或更多变成能量损失。
此外，常规的照明采用荧光或白炽光辐射热量，其辐射量据说高达 用于照明的电能输入的80%或更多，该热辐射增加了这些照明灯所安装 到的建筑物中的冷却空调的负荷，从而还要解决如何减少该负荷的问题。 同时，冷却空调负荷的减少是用于解决热岛现象的任务。
此外，由于内燃机、涡轮机或类似的机器包括机器的旋转、往复 或类似的运动，因此如何减少由此产生的大量噪声及机器振动也是要 解决的问题，所述噪声有时候超过100dB (A)。这有时候需要特殊的 措施，从而限制了内燃机、涡轮机或类似的机器的安装位置。
此外，在前述的系统中安装了许多装置；在一个典型的实例中， 这些装置是作为主要机器的内燃机、涡轮机或类似的机器以及发电 机；用于冷却这些主要机器的系统；例如收集排气的热量的排气锅炉 的热量收集系统；用于冷却燃烧空气和从例如内燃机、涡轮机或类似 装置的主体中辐射的热量的冷却系统；空气通风系统；用于控制这些 装置的电路板；用于减少噪声和振动的声音隔离盒和振动隔离装置； 当需要时，作为用于净化排气的脱硝装置、脱硫装置和类似的装置； 贮存燃料的罐等等，因此，该系统的空间和总重量成为一个问题，特 别是当该系统在室内安装时。
此外，考虑到与采用内燃机、涡轮机或类似的机器相比常常花费 较高并且电池的寿命很短，前述的采用燃料电池代替内燃机、涡轮机 和类似的机器作为其主要部件的系统具有要解决的问题，因此，通常 认为，这样的系统仍然在发展过程中，并且该系统交付实际应用还需 要花费时间。
此外，由于燃料电池的特性，从冷态启动需要时间，因此，虽然 在基本操作连续的应用中没有问题。该系统也通常不适合涉及频繁重 复启动和停止的操作以及负荷不断变化的操作。
考虑到上面的通过采用电从电照明中供给可见光的常规装置的任 务和问题，本发明的目标是实现能量的有效使用并提供一种有效地将 通过催化燃烧产生的光分离以由此同时供给可见光、热量和电，或者 可见光和热量，或者可见光和电的装置。
解决问题的手段
按照本发明的照明装置由于其明显地高于其它的照明装置的总能 量效率，可以解决发生在许多其它的照明装置中的大量的能量损失的 问题，如下面描述的。按照本发明的照明装置的高的总能量效率通过 将燃烧光的波长光语分离为可见光和热射线以有效利用燃烧光、通过 减少向照明目标的热射线辐射等等实现。
提供了一种装置，包括以例如城市燃气的可燃气体物质作为燃 料的催化燃烧部分；有效地将通过催化燃烧部分产生的燃烧光分光的 装置；和将热量转化为电，从而同时供给可见光和热量，或可见光、 热量和电，或可见光和电的热电元件。
提供了一种能够同时供给光和热量的装置，该装置包括空气供 给装置l;气体燃料供给装置2;燃烧部分3;位于燃烧部分3周围的 反射板4;安装在不被反射板4包围的部分中的透光面板5;与反射板 4的整个或部分后表面接触安装的热量收集装置7;和排气排放装置8， 其中反射板4反射可见光并透射或吸收热射线，是由简单的金属或金 属氧化物薄膜或者由覆盖了薄膜或涂层的玻璃、陶瓷、金属或类似的 物质构成的耐热表面，并具有与所谓的冷光镜或分色镜相同的功能， 也就是说，该照明装置能够同时供给光和热量，该照明装置包括燃 烧部分；位于燃烧部分周围并反射可见光和透射或吸收热射线的反射 板；安装在不被反射板包围的部分中的透光面板；与反射板的整个或 部分后表面接触安装的热量收集装置；排气排放装置，其连接所述燃 烧部分的安装空间和所述空间的外部部分，并向所述空间的外部部分
排放在所述燃烧部分内产生的排气；从燃烧部分的安装空间的外部部 分向燃烧部分供给用于燃烧的空气的空气供给装置；和向燃烧部分供 给用于燃烧的气体燃料的气体燃料供给装置。
此外，提供了一种能够同时供给光、热量和电的照明装置，该装 置包括空气供给装置l;气体燃料供给装置2;燃烧部分3;位于燃 烧部分3周围的反射板4;安装在不被反射板4包围的部分中的透光 面板5;与反射板4的整个或部分后表面接触安装的发电元件6;位于 发电元件6的后表面上的热量收集装置7;和排气排放装置8，也就是 说，这是能够同时供给光、热量和电的照明装置，其中，发电元件位 于上面描述的能够同时供给光、热量和电的照明装置中的反射板和热 量收集装置之间，发电元件的前表面与整个或部分的反射板接触，发 电元件的后表面与整个或部分的热量收集装置接触。
此外，提供了一种能够同时供给光和电的照明装置，该照明装置 包括空气供给装置l;气体燃料供给装置2;燃烧部分3;位于燃烧 部分3周围的反射板4;安装在不被反射板4包围的部分中的透光面 板5;与反射板4的整个或部分后表面接触安装的发电元件6;位于发 电元件6的后表面上的冷却装置9;和排气排放装置8，也就是说，这 是能够同时供给光和电的照明装置，其包括与发电元件的整个或部分 后表面接触安装以冷却发电元件的后表面的冷却装置，以代替在上面 描述的能够同时供给光和电的照明装置中的热量收集装置。
此外，该照明装置的特征在于，透光面板5透射可见光并反射热 射线；是由简单的金属或金属氧化物或者由覆盖了薄膜或涂层的玻璃、 陶瓷、树脂或类似的物质构成的透光表面；并具有与例如冷滤波器相 同的功能，也就是说，该照明装置的特征在于，透光面板透射可见光 并反射热射线。
此外，该照明装置的特征在于，发电元件6是将燃烧光的热量转 化为电的热电元件。 本发明的效果
在按照本发明的照明装置中，用于供给可见光的能量转化的次数
只有一次，这意味着能量转化中的损失很少。此外，当需要时，具有 高能量的高温热射线通过热电转化被收集为电，并且当该装置与排气 热交换器组合时，未被收集的热量可以被收集为热水或蒸汽，这能够 使能量级联使用，从而是有效的。
此外，没有旋转或往复运动的移动部分，照明装置远比内燃机、 涡轮机或类似的机器安静。此外，由于从按照本发明的照明装置供给 的光是在热射线光镨中的光被过滤出后获得的光，该光与例如荧光和 白炽光的常规照明相比对增加室内冷却空调负荷的影响更小。
在能够同时供给光和热量的照明装置的情况下，按照本发明的照 明装置获得的高能量效率通过采用反射板和透光面板将从燃烧部分辐 射的光分离为热射线和可见光，并通过收集和采用这些射线以减少其 损失而实现，这是通过使反射板位于燃烧部分周围和使热量收集装置 与反射板的整个或部分后表面接触安装而成为可能的，并且作为按照 本发明的照明装置的特征的高的总能量效率无法仅通过简单地组合这 些反射板、透光面板和热量收集装置以包围燃烧部分来实现。在能够 同时供给光、热量和电的照明装置和能够同时供给光和电的照明装置 的情况下，类似于上述情况，实现高的总能量效率是困难的，除非它 们具有本发明所描述的结构。
原因在于，对于按照本发明的能够同时供给光和热量的照明装置， 为了"I以最少的能量损失供给尽可能多的可见光"，需要将从燃烧部 分向所有方向辐射的燃烧光中尽可能多的可见光成分从透光面板向照 明目标辐射，为此，安装为包围燃烧部分的反射板和透光面板需要具
有尽可能大的面积。另一方面，为了"n以最少的能量损失供给尽可能 多的热量"，必须从燃烧部分向所有方向辐射的燃烧光中收集尽可能多 的热射线成分，为此，安装为包围燃烧部分的热量收集装置需要具有 尽可能大的面积。在这里，燃烧部分的总的包围面积在某种程度上由 照明装置本身的尺寸确定。因此，如果反射板和透光面板的面积被增 加，热量收集装置的面积就相应减小，并且如果相反地增加热量收集 装置的面积，反射板和透光面板的面积就相应减小，所以上面的i和
II是相互矛盾的，因此，即使反射板、透光面板和热量收集装置被安
装成简单地包围燃烧部分，满足上面的i和n两者也是困难的。
此外，为了"m尽可能多地减少热射线向照明目标的辐射"，从透 光面板辐射的热射线需要尽可能地多地减少，为此，按照本发明的照 明装置具有这样的特征，位于燃烧部分周围的反射板反射可见光并透 射或吸收热射线，此外，由于热量收集装置与反射板的整个或部分后 表面接触安装，热量收集装置的安装面积可以与除了设置透光面板的 部分之外的包围燃烧部分的总面积一样大。因此，在按照本发明的照 明装置中，能够满足上面的i和n两者。
此外，通过尽可能地增加具有透射或吸收热射线的特性的反射板 的面积，可以供给尽可能多的可见光和尽可能多地减少向照明目标的 热射线的辐射。也就是说，在从燃烧部分向反射板辐射的燃烧光中所 包括的热射线由反射板透射或吸收，从而其从透光面板向照明目标的 辐射被减少。因此，由于按照本发明的照明装置能够满足所有的上面 的i、 n和ni,因此，按照本发明的照明装置能够实现比其中反射板、 热量收集装置和透光面板被简单地组合的装置更高的总能量效率。
在能够同时供给光、热量和电的照明装置中，其中，反射板、热 量收集装置、透光面板和发电元件被简单地组合以便包围燃烧部分以 便除了上面的i、 n和m之外，实现"iv以最少的能量损失发电"，发 电元件需要具有增加的加热面积和需要被安装到燃烧部分周围以便能 够直接地以更少的损失接收热射线即热量辐射，以便它接收更高温度 的热量。另外还必须充分冷却与发电元件的加热表面相对的表面。因 此，在其中反射板、热量收集装置、透光面板和发电元件被简单地组 合以便包围燃烧部分的装置中，上面的i、 n和m相互矛盾。也就是 说，如果发电元件的安装面积增加了，其它的反射板、透光面板和热 量收集装置的安装面积就相对变小。另一方面，如果反射板、透光面 板和热量收集装置的安装面积增加了，发电元件的安装面积就相对变 小。此外，与上面相似，由于i和ii以及i和m是相互矛盾的，在其 中反射板、热量收集装置、透光面板和发电元件被简单地组合以便包
围燃烧部分的装置中满足所有的上面的i 、 n、 m和iv是困难的。
另一方面，在按照本发明的照明装置中，位于燃烧部分周围的反 射板具有反射可见光和透射或吸收热射线的特性，发电元件安装在反 射板和热量收集装置之间以便如图i中所示与其整个或部分接触。也 就是说，发电元件与反射板的整个或部分后表面接触安装，并且热量 收集装置与发电元件的整个或部分后表面接触安装。因此，能够满足 所有上面的i、 n、 m和iv，按照本发明的照明装置能够实现比在其 中反射板、热量收集装置、透光面板和发电元件被简单地组合以便包 围燃烧部分的装置更高的总能量效率。
在能够同时供给光和电的照明装置中，其中，反射板、冷却装置、 透光面板和发电元件被简单地组合以便包围燃烧部分，由于上面的i 和m以及i和iv如上面描述的相互矛盾，满足所有上面的i、 m和iv 是困难的。
另一方面，在按照本发明的照明装置中，位于燃烧部分周围的反 射板具有反射可见光和透射或吸收热射线的特性，该装置具有与发电 元件的整个或部分后表面接触以便冷却发电元件的后表面的冷却装 置，这使其可以满足所有上面的i 、 m和iv，因此，按照本发明的照 明装置能够实现比在其中反射板、冷却装置、透光面板和发电元件被 简单地组合以便包围燃烧部分的装置更高的总能量效率。
在按照本发明的照明装置中，透光面板具有透射可见光和反射热 射线的特性，因此，按照本发明的照明装置具有防止热射线从透光面 板向照明目标辐射的效果，并且透光面板反射从燃烧部分直接向透光 面板辐射的燃烧光的波长成分中的热射线，反射板透射或吸收这些热 射线，这样热射线能够被有效地使用，这使得可以进一步提高按照本 发明的照明装置的总能量效率。
按照本发明的照明装置系统能够通过任意组合每个都是图i中的
照明装置的单元而如图6那样以任意形状形成照明装置单元。这使得
可以容易地决定照明装置单元的最大输出，并且进一步通过接通/切断 单独的照明装置和通过调节气体燃料向单独的照明装置的供给量而调
节照明装置单元的光/热量/电输出。
按照本发明的照明装置系统比通过采用内燃机、涡轮机或类似的 机器同时供给热量和电的系统简单，从而能够相对紧凑和重量轻。
此外，通过例如图7中所示在照明装置单元上安装排气热交换器， 可以收集从照明装置的排气排放装置8排放的高温排气的热量，从而 实现照明装置单元的更高的总能量效率。
对于包括按照本发明的照明装置的系统，照明装置的维护是容易 的，因为产生光的燃烧部分3的数量比安装在例如建筑物的荧光和白 炽光的数量少，并且该系统仅安装在有限的位置。
按照本发明的照明装置系统能够用作紧急情况的照明、动力源和 热源，如果将液体燃料或气体燃料贮存在罐或类似的容器中。
按照本发明的照明装置系统不需要具有在例如高温和高压情况的 严酷条件下运动的例如内燃机、涡轮机或类似的机器的部分，并且能 够通过多个单元的组合形成，因此，其作为设备的可靠性可以容易地 相对高地实现。
此外，在按照本发明的照明装置系统中，高的总能量效率通过可 见光和热射线的有效使用而可靠地实现，其通过将燃烧光中的波长光 镨中的光分离为可见光和热射线并通过减少向照明目标释;^文的热量而 获得。为了实现该目标，位于燃烧部分周围的反射板反射可见光和透 射或吸收热射线。作为照明的光从透光面板被辐射。基于这些，通过 使热量收集装置与反射板的整个或部分后表面接触，可以形成能够同 时供给光和热量的照明装置，并且通过使发电元件位于反射板和热量 收集装置之间，且发电元件的前表面与整个或部分的反射板接触，发 电元件的后表面与整个或部分的热量收集装置接触，而可以形成能够 同时供给光、热量和电的照明装置，此外，通过代替热量收集装置提 供与发电元件的整个或部分后表面接触安装的冷却装置以冷却发电元 件的后表面，可以形成能够同时供给光和电的照明装置。
此外，由于透光面板具有透射可见光和反射热射线的特性，向照 明目标释放的热量被减少，这样，照明装置的总能量效率可以进一步提南。


图l是能够同时供给光、热量和电的照明装置的剖面图2是其燃烧部分被安装到端部的照明装置的剖面图3是位于照明装置内的具有不平的结构的反射板；
图4是能够同时供给光和热量的照明装置的剖面图5是能够同时供给光和电的照明装置的剖面图6是在其中照明装置被组合成3个垂直列和3个水平行的照明
装置单元的实例；
图7是在其上安装有排气热交换器的照明装置单元的实例；
图8是在其中照明装置被应用在室内运动体育场的实例；
图9是带有排气热交换器的照明装置单元的实例，其中排气热交
换器具有支撑腿；
图10是在其中照明装置被应用在室内运动体育场的实例中的系
统流的^f见图11是作为将从照明设备供给的光发送到远处的实例的用于建 筑物或类似物的照明装置；
图12是照明装置被应用在建筑物或类似物中的系统的实例；
图13是用于建筑物或类似物中的照明装置单元，其中用于建筑物 或类似物中的照明装置和排气热交换器被组合；
图14是照明装置被应用在建筑物或类似物的实例中的系统流的 #见图；以及
图15是其中照明装置的透光面板具有极化功能的实例。
具体实施例方式
在下文中，本发明的实施例将参照附图进行描述。
图1是按照本发明的照明装置的剖面图。这是能够同时供给光、 热量和电的照明装置，其包括空气供给装置l、气体燃料供给装置2、 燃烧部分3、位于燃烧部分3周围的反射板4、安装在未被反射板4 包围的部分中的透光面板5、与反射板4的整个或部分后表面接触安 装的发电元件6、位于发电元件6的后表面上的热量收集装置7、以及 排气排放装置8。照明装置的外部盖子将被称为外壳10。
图4是按照本发明的照明装置的剖面图。这是能够同时供给光和 热量的照明装置，其包括空气供给装置l、气体燃料供给装置2、燃烧 部分3、位于燃烧部分3周围的反射板4、安装在未被反射板4包围的 部分中的透光面板5、与反射板4的整个或部分后表面接触安装的热 量收集装置7、以及排气排放装置8。照明装置的外部盖子将被称为外 壳10。
图5是按照本发明的照明装置的剖面图。这是能够同时供给光和 电的照明装置，其包括空气供给装置l、气体燃料供给装置2、燃烧部 分3、位于燃烧部分3周围的反射板4、安装在未被反射板4包围的部 分中的透光面板5、与反射板4的整个或部分后表面接触安装的发电 元件6、以及排气排放装置8。当需要时，冷却装置9位于发电元件的 后表面上。照明装置的外部盖子将被称为外壳10。
图1、图4和图5中的每个照明装置的特征在于，反射板4反射 可见光并透射或吸收热射线。此外，反射板4是由简单的金属或金属 氧化物薄膜或者由覆盖了薄膜或涂层的玻璃陶瓷、金属或类似的物质 构成的耐热平面，并且例如可以是冷光镜或分色镜。
图1、图4和图5中的每个照明装置的特征在于，透光面板5透 射可见光并反射热射线。此外，透光面板5是由简单的金属或金属氧 化物薄膜或者由覆盖了薄膜或涂层的玻璃、陶资、树脂或类似的物质 构成的透光平面，并且例如可以是冷滤波器。
图1和图5中的每个照明装置的特征在于，发电元件6是将燃烧 光的热量转化为电的热电元件。
反射板可以是连续的平面，或者是单个或多个部分缺失的平面， 并具有包围燃烧部分的大体杯子形状，该平面可以由曲面或平面的组
合构成，但是考虑到热接收效率，优选地是连续的平面。此外，为了
提高燃烧光通过反射板反射到透光面板(其如图1、图4和图5所示 位于与杯子前表面相对应的表面上，即位于未设置大体杯子形状的反 射板的表面上)上的反射效率，反射板优选地以将燃烧光向透光面板 反射的角度安装。此外，反射板具有例如图3中所示的不平的结构。
空气供给装置1向燃烧部分3供给用于燃烧的空气。此外，当需 要时，它冷却燃烧部分3、反射板4或透光面板5的安装空间。此外， 空气供给装置1从燃烧部分的安装空间的外部向燃烧部分供给用于燃 烧的空气，并可以是开口 (外部空气和燃烧部分3通过该开口相互连 通)，或者可以是导管或配管(外部空气和燃烧部分3通过该导管或配 管相互连通)。此外，空气供给装置l可以位于一个位置或多个位置。
此外，在空气供给装置l中，在前述的开口、导管或配管的上游 位置、中部位置和下游位置中的一个位置处，安装调节装置以调节空 气的流速、压力、温度和湿度、燃烧部分3中的空气过量比例等所需 要的参数中必要的参数。在这里，调节装置是通风机、压缩机、阀、 孔口、热交换器或类似的装置。作为通风^L，螺旋浆式通风机、多叶 片通风机、涡轮通风机、混流式通风机、旋转式通风机和类似的通风 机可以按需要进行选择。
作为压缩机，往复式压缩机、旋转式压缩机、涡轮压缩机、螺杆 式压缩机、振动压缩机和类似的压缩机可以按需要进行选择。通风才几 或压缩机的数量根据需要进行确定，为了调节通风机的空气量，旋转 次数在各个阶段是可变化的，或者可以采用逆变器来控制旋转次数。
在这些实例中，通风机和阀被优选地用作空气调节装置，因为它 们可以提供从小空气量到大空气量的许多空气量的选择，并且如果吹 出压力可以是大约100mm Aq，那么它们的成本就会很低。作为通风 机，螺旋浆式通风机(轴向通风机)是所希望的，因为它可以提供从 小空气量到大空气量的许多空气量的选择，并且如果吹出压力可以是 大约100mm Aq，那么它们的成本就会很低。通风机优选地位于形成 空气供给装置的导管的中部位置。
接着，阀可以是蝶形阀、球形阀、闸门阀、角岡、针形阀、压力 调节阀、流速调节阀、开/关节气阀、或类似的阀。按需要设置通过电、 压缩空气或类似物进行操作的所需数量的手动阀或自动岡。作为自动 阀，自行控制阀或通过外部信号控制的阀或类似的阀按需要被采用。 孔口可以是单段式或多段式。作为热交换器，壳管式、肋片管式、盘 式或类似的交换器按需要被选择。
空气供给装置例如是导管，其一端是与外部空气接触的空气进气 口，且轴向通风机位于空气进气口和外壳之间的中部中，该导管通过 外壳，其另外一端与燃烧部分的安装空间连通。
前述的空气用于与气体燃料产生燃烧反应，并且可以是大气或室 内空气，或者可以是不同于空气的氧气或含氧气的气体。或者，它可 以是不同于氧气的与气体燃料产生燃烧反应的气体。
气体燃料供给装置2用于向燃烧部分3供给用于燃烧的气体燃料。 该气体燃料供给装置2是与位于照明装置的外部部分中的气体燃料供 给管和罐联接的导管或配管，并且在导管或配管的上游位置、中部4立 置或下游位置处，按需要设置用于调节气体燃料的流速、压力、温度 和湿度以及燃烧部分3中的空气过量比例的调节装置。
此外，气体燃料供给装置中的调节装置是通风机、压缩机、阀、 孔口或热交换器，作为通风机，可以按需要选择螺旋浆式通风机、多 叶片通风才几、涡轮通风才几、混流式通风才几、旋转式通风才几或类似的通 风机。
作为压缩机，可以按需要选择往复式压缩机、旋转式压缩机、涡 轮压缩机、螺杆式压缩机、振动压缩机或类似的压缩机。通风机或压 缩机的数量根据需要进行确定，旋转的次数在各个阶段是可变化的， 或者可以釆用频率控制逆变器来控制旋转的次数。
接着，阀可以是蝶形阀、球形岡、闸门阀、角阀、针形阀、压力 调节阀、流速调节阀、或类似的阀。按需要设置通过电、压缩空气或 类似物进行操作的所需数量的手动阀或自动阀。作为自动阀，自行控 制阀或通过外部信号控制的阀或类似的阀按需要被采用。孔口可以是 单段式或多段式。作为热交换器，壳管式、肋片管式、盘式或类似的 交换器按需要被选择。
如果作为气体燃料中的一种、通常具有0.1-0.8Mpa的压力并以中 间压力供给的城市燃气被使用，在这些实例中的自行控制减压阀从以 适当的压力向燃烧部分供给气体燃料来考虑是优选的，并且作为用于 使气体燃料能够以所需要的流速向燃烧部分供给的调节装置，通过外 部控制信号可任意地调节的流速调节阀优选地被提供。
在适当地将气体燃料向燃烧部分供给方面，气体燃料供给装置2 的一个优选的实例是城市燃气管，并且其一端联接到燃气公司的燃气 管上，另一端通向非常邻近燃烧部分的位置。此外，空气供给装置1 可以位于一个位置，或可以位于多个位置。
气体燃料供给装置2具有位于从燃气公司的配管延伸出的气体 燃料供给装置2到达外壳之前的位置并启动/停止气体供给的手动主 阀；和位于主阀的下游侧并可自动地开动/关闭的电》兹式断流阀或类4以 的阀；位于更下游侧的自行控制减压阀；和位于更下游侧的自动流速 调节阀，然后气体燃料供给装置2通过外壳，其另一端通向邻近燃烧 部分3的位置。
此外，当需要时，在通向邻近燃烧部分3的位置的燃气管的端部
附近，用于点燃气体燃料的点火装置被提供。点火装置可以是通过电
或类似物产生火花的类型，或可以是具有与家用装置(例如家用厨灶)
相同功能的类型。
气体燃料可以是可燃的气体物质，例如城市燃气、瓦斯、丙烷气、
氢气、或者由可燃液体物质(例如煤油、重燃油)的气化产生的物质、 或者来源于石油的汽油，或者可以是由可燃固体物质(例如曱烷水合 物)的气化产生的物质。
此外，代替空气供给装置1和气体燃料供给装置2，可以安装其 中向燃烧部分3供给的空气和气体燃料通过混合器适当地混合的混合 气体供给装置，空气和气体燃料的混合气体通过混合气体供给装置向 燃烧部分3的供给方法可以与通过气体燃料供给装置的方法相同。适
当地混合意味着空气和气体燃料基本上被混合器均匀地混合的状态。 当需要时，空燃比被调节。
燃烧部分3是这样一个部分，其燃烧通过空气供给装置l和气体 燃料供给装置2或通过混合气体供给装置供给的空气和气体燃料的混 合气体，从而产生燃烧光。燃烧部分3整个地或部分地通过催化剂形 成，并且它构造为线形、螺旋形、网形或类似的形状，或具有蜂巢结 构、多孔结构或类似的结构。形成燃烧部分3的催化剂形成为平坦平 面形状、曲面形状、直线形状、圆柱形状、多棱柱形状、立方体形状、 长方体形状、球形或类似的形状，当需要时，它有时候具有中空结构。
在这些实例中，从高亮度燃烧来考虑，燃烧部分3优选地为网形 并具有中空的大体球形形状。
此外，燃烧部分3可以基本上安装在如图l所示的中心内，或如 图2所示安装或安装在与图2中所示的位置不同的位置，并且在此实 现可以是高亮度燃烧的催化燃烧。此外，当需要时，燃烧部分3的数 量可以是一个或可以是多个。
作为燃烧部分3的材料，使用无机物质，例如金属、陶瓷或玻璃、 覆盖的碳化物(a carbide of mantle)(用例如硝酸钠或荧光材料的发 光材料浸透或涂覆)等。在这些实例中，从有效的高亮度燃烧来考虑 覆盖的碳化物是优选的，从长使用寿命来考虑金属和陶瓷是优选的。
位于燃烧部分3周围的反射板反射从燃烧部分3中发射的燃烧光 的包括可见光的光语中的光，并透射或吸收包括热射线的光谱中的光。
反射板位于燃烧部分周围意味着反射板具有包围燃烧部分的上/ 下和左/右侧的大体杯子形状。包围燃烧部分的大体杯子形状可以意p未 着反射板由单个表面或多个表面构成，并具有包围燃烧部分的大体杯 子形状，该形状可以是抛物面天线的形状、碟形、半球形、锥形或棱 锥形、由平面和曲面的组合构成的多边形、圆柱形、多棱柱形、多棱 锥形或类似的形状。此外，当需要时，某些部分可以没有反射板和透 光面板，也就是说，反射板可以具有部分地缺失的大体杯子的形状。
在这些实例中，从通过反射板有效反射燃烧光考虑，反射板被安装成没有任何中断地包围燃烧部分是优选的，确定反射板的形状使得 以每一个入射角进入反射板上的每一个点的燃烧光被反射成朝向透光 面板的反射光，以便反射板的形状能够在燃烧光的所有波长成分中朝 向透光面板反射尽可能多的可见光谱中的波长成分。
反射板4是由简单的金属或金属氧化物或者由覆盖了薄膜或涂层 的玻璃、陶瓷、金属或类似的物质构成的耐热平面，并具有与所谓的 冷光镜或分色镜相同的功能。此外，反射板4的表面可以具有发光元 件或可以涂覆有发光材料或荧光材料。作为发光材料，可以釆用例如 半导体、硅、碳氟树脂或类似的物质。
从反射板4的后表面上的高热量收集效率和冷却效率考虑，发电 元件、热量收集装置或冷却装置的表面优选地为涂覆有金属或金属氧 化物的薄膜或涂层的薄膜。
此外，反射板4的表面可以是平面或曲面的，以便获得任意的反 射特性，或有时具有例如图3中所示的不平的表面。此外，向燃烧部 分反射热射线光i普中的反射光的部分可以在需要时设置以辅助催化燃 烧。
不平的形状可以由直线形成，可以由曲线形成，或可以由直线和 曲线形成。
此外，反射板4可以具有平面透镜或曲面透镜的功能，以便集中 传输到其后表面的热量或反射的光。
透光面板5透射可见光并反射热射线。它是由简单的金属或金属
氧化物构成或者由玻璃、陶瓷、树脂或类似的物质构成的透光单层，
其表面覆盖了这些薄膜或涂层中的任一种，或者它由多个表面构成并 具有与所谓的冷滤波器相同的功能，在所述多个表面之间置入液体或
气体以进行冷却、隔热和热量收集。在从燃烧部分产生的燃烧光的所 有波长成分中，热射线光谱中的波长成分被透光面板反射，但是可见 光语中的波长成分通过透光面板以便被供给到外部部分，同时，由反 射板反射的可见成分通过透光面板以便被供给到外部部分。
如果透光面板由多个表面构成，并且液体或气体置于其间以冷却、
隔热和热量收集，空气等被用做气体，水等被用作液体，气体、水等 在照明装置的透光面板和外部部分之间通过通风机或泵循环。
此外，透光面板可以具有平面透镜或曲面透镜的功能，以便集中 其透射和反射的光。
发电元件6将热射线的热量和光转化为电，并与反射板的整个或 部分后表面接触安装，热量收集装置位于发电元件的后表面上。例如， 发电元件6是利用热电效应的热电元件或者光电元件。作为热电元件， 可以采用P-型和N-型半导体，可以采用两种或更多种不同种类的金 属，或可以采用其它的元件。此外，根据需要，热电元件具有单层结 构或多层结构。
从有效地取出电来考虑，在这些实例中， 一种优选的结构是半导 体被用作热量传输元件，P-型半导体和N-型半导体是二维的并且交替 布置，金属或类似材料的导电盘夹在顶表面和底表面之间。
热量收集装置7与发电元件6或反射板4的整个或部分后表面接 触安装以冷却发电元件6或反射板4或者收集热量。为了冷却和热量 收集，例如水的液体或例如空气的气体在与发电元件6或反射板4的 后表面接触的同时，通过泵、通风机或类似的装置从照明装置的内部 向外部部分循环，由此供给或冷却收集的热量。为了有效接收热量， 循环的顺序优选地为液体或气体从例如图1中所示的照明装置的下部 向上部流动。
冷却装置与发电元件6的整个或部分后表面接触安装以冷却发电 元件6。为了冷却，例如水的液体或例如空气的气体在与发电元件6 的后表面接触的同时，通过泵、通风机或类似的装置从照明装置的内 部向外部部分循环，由此供给或冷却收集的热量。为了有效接收热量， 循环的顺序优选地为液体或气体从例如图1中所示的照明装置的下部 向上部流动。
为了提高热量传输效率，热量收集装置和冷却装置可以具有如同 例如盘型热交换器的回路结构。
排气排放装置8排出在燃烧部分3内燃烧的高温排气。排气排放装置8可以位于一个位置或多个位置。排气供给装置是连接燃烧部分 的安装空间和该空间的外部部分的排气排放装置，以将在燃烧部分内 产生的燃烧排气排出到该空间的外部部分。排气排放装置8设有通风 机，以在需要时用于辅助排出排气。通风机可以安装在照明装置的出 口的位置或位于照明装置的排气排放口处的排气导管的位置，或者通 风机可以安装在配管内。当需要时，高温排气具有的热量可以通过单 独提供的排气热交换器或类似的装置收集，并且热量也可以从该处作 为蒸汽或热水供给。
排气排放装置8例如是配管，其一端与外壳10内的燃烧部分3 的安装空间连接，并通过外壳以通向外壳的外部部分。从该处，它朝 向下游侧通向排气热交换器12，这样，当需要时，高温排气的热量被 收集。此外，当需要时，用于强迫排放排气的通风机位于更下游侧， 排气排放装置8最终从通风机的出口通向室外大气，这样，排气被放 出。
优选的是，例如作为检测气体燃料正在燃烧的检测装置的温度传 感器位于燃烧部分3附近，以便防止例如当供给气体燃料，即当气体 供给装置的主阀和断流阀都打开，气体燃料在燃烧部分中燃烧时，如 果未燃烧的气体燃料从排气排放装置8错误地排放，而可能发生的例 如燃料爆炸的危险。
图6是一种照明装置单元，其中任意数量的图l所示照明装置被 例如二维地组成一个单元，以便实现供给所需的照明强度的装置。在 将照明装置组合成单元时，它们可以被组合以便当需要时形成伪曲面。 可见光从该单元的前表面被供给。
图7是具有排气热交换器的照明装置的实例，其中图6所示的照 明装置单元和排气热交换器被组合并且其具有排气筒。排气热交换器 的安装位置可以是照明装置单元的后表面、侧表面等，或可以是根据 需要远离照明装置单元的位置。当从燃烧部分3产生的高温排气的热 量被收集时，该单元被应用。
在下文中，上面描述的关于照明装置的操作的内容将使用附图作
为实例进行简要的描述。
在图1中，用于燃烧的气体燃料由气体燃料供给装置l供给到作
为催化剂的燃烧部分3，同时，用于燃烧的空气由空气供给装置2供 给。在燃烧部分3中，如上述供给的气体燃料和空气产生催化燃烧， 其通常具有比火焰燃烧更高的亮度。
燃烧光由于燃烧部分3中的催化燃烧而产生。燃烧光包括从紫外 光i普到红外光i普的很宽的波长光谱内的射线，其包括热射线和可见光。 燃烧光从燃烧部分3发出，以向着安装成包围燃烧部分3的反射板4 并向着透光面板5辐射。
对于辐射到反射板4上的燃烧光，在燃烧光所包括的波长成分中， 反射板4反射可见光并透射或吸收热射线。由反射板4反射的可见光 直接地或在由反射板4重复再反射等等之后向透光面板5辐射，并通 过透光面板5以作为照明光向照明装置的外部部分供给。
由反射板4透射或吸收的热射线的热量被传输到与反射板4的后 表面接触安装的发电元件6。
同时，对于从燃烧部分3向透光面板5辐射的燃烧光，在燃烧光 所包括的波长成分中，可见光通过透光面板5以作为照明光供给到照 明装置的外部。
此外，在向透光面板5辐射的燃烧光所包括的波长成分中，热射 线由透光面板5反射。由透光面板5反射的热射线直接地或在由透光 面板5重复再反射等等之后向反射板4辐射，并由反射板4透射或吸 收，其热量被传输到与反射板4的后表面接触安装的发电元件6。
如果发电元件6是例如将热量转化为电的热电元件，那么与反射 板4接触的热电元件的表面被从反射板4传输的热量加热，热电元件 的后表面被与热电元件的后表面接触安装的热量收集装置7冷却。
热量收集装置7由例如采用水作为介质的热交换器构成，它通过 用从位于照明装置的下部中的入口供给的水冷却热电元件的后表面来 收集热量，并且水作为被加热的水从位于照明装置的上部中的出口排 出。
在燃烧部分3内产生的排气从位于照明装置的上部部分中的排气 排放装置排出。
对于在图2或图3中所示的照明装置，在图2中，未安装发电元 件6,冷却装置9代替热量收集装置7而与反射板4的后表面接触安 装，这与热量收集装置7相似。此外，在图3中，冷却装置9代替热 量收集装置7而与热量收集装置7相似地安装。
作为按照本发明的釆用照明装置的系统的应用实例，该系统可应 用在例如图8中所示的室内运动体育场、大厅等。在图7中所示的具 有排气热交换器的照明装置单元被安装在室内运动体育场等的所需要 的位置，以供给室内运动体育场等所需的可见光。作为该单元的安装 方法，该单元可以形成为具有支撑腿，所述支撑腿直立地位于地板上 以支撑图9中所示的单元，或可以从天花板悬桂，或可以支撑在墙壁、 天花板表面等上。此外，代替图7中所示具有排气热交换器的照明单 元，可以提供图6中所示的照明装置单元。
可见光从透光面板5供给以照明运动体育场内部。此外，当需要 时，被收集的热量通过热量收集装置7和排气热交换器的组合被供给 为热水或蒸汽。被收集的热量的用途的可能的实例可以是用作室内空 调设备的热源等、用于热水供给等等。空调设备的可能的实例是热水 或蒸汽吸收冷却器或类似的装置。或者，热量可以供给到热水系统等， 例如特别地在欧洲广泛安装的区域热量供给系统。
此外，如果在前述的应用实例中提供发电元件6，通过发电元件 产生的电可以被用作形成照明装置所应用的系统的辅助机械和装备的 动力，可以用作运动体育场等的动力负载，或可以销售给电力公司的 电网。
图10示出前述实例中的系统流的视图的一个实例，其中照明装置 被应用于室内运动体育场。作为气体燃料的城市燃气和空气被供给到 照明装置单元，可见光从照明装置单元的前表面上的透光面板供给。 在被供给到照明装置的热量收集装置后，水被进一步供给到排气热交 换器，这样温度升高的热水作为热源被供给到作为热量的最终使用者
的热水式吸收冷却器等。在热水吸收冷却器等中使用后温度降低的水 又被供给到照明装置，其热量被收集。泵或类似的装置被用于循环水。 接着，作为将从按照本发明的照明装置供给的光供给到远离照明 装置的安装位置的系统的实例，图11中所示的系统是可能的。从透光
面板5供给的光由包围透光面板5的光收集板13收集到光收集部分 14，被收集的光通过光传输管15被发送到所希望的位置，以从发光部 分16供给。
在这里，作为光传输管15,可以采用例如具有高光传输效率的玻 璃纤维。此外，作为发光部分16，可采用的是其外周表面和端表面发 射光的玻璃纤维。
此外，每个照明装置1的光传输管15和发光部分16的数量可以 是一个或多个。此外，透光面板5也可以起光收集板13的作用。此外， 透光面板5可以具有例如图15中所示的极化功能，从而允许任意设置 光的出口位置。在此情况下，光收集板或光收集部分位于光的出口处。
作为按照本发明的照明装置系统的另 一 个应用实例，该系统可以 应用在例如图12中所示的建筑物等中。除建筑物中的应用之外，可能 的应用实例包括在百货公司、购物中心、医院、学校、工厂、地下商 场、车站、机场、室内水池、公共浴室等中的应用。在例如公寓式住 宅的复合住宅中的应用和在独立住宅中的应用也是可能的。
如果图11中所示的用于将从按照本发明的照明装置供给的光供 给到远离照明装置的安装位置的系统被安装到图12中所示的建筑物 等的各层的基本相同的位置，气体燃料系统、排气系统、热量收集或 供给系统等的距离可以被缩短，这是很经济的。
图14示出在其中照明装置被应用在图12所示的建筑物等的实例 中的系统流的视图的一个实例。
另 一个可能的应用实例是将光安全地供给到由于火、火花等而具 有爆炸危险的例如防爆区域的危险区域等。此外，如果气体燃料被贮 存在罐或类似的容器中，作为紧急情况的照明应用也是可能的。
工业适用性
本发明涉及一种能够从用例如城市燃气的可燃气体燃料提供燃料 的催化燃烧中同时供给可见光、热量和电，或可见光和热量，或可见 光和电的装置。
权利要求
1.一种照明装置，包括燃烧部分；位于所述燃烧部分周围以反射可见光并透射或吸收热射线的反射板；安装在不被所述反射板包围的部分中的透光面板；与所述反射板的整个或部分后表面接触安装的热量收集装置；排气排放装置，所述排气排放装置联接所述燃烧部分的安装空间和所述空间的外部部分，并向所述空间的外部部分排放在所述燃烧部分内产生的排气；空气供给装置，用于从所述燃烧部分的安装空间的外部部分向所述燃烧部分供给用于燃烧的空气；和气体燃料供给装置，用于向所述燃烧部分供给用于燃烧的气体燃料，并且所述照明装置能够同时供给光和热量。
2. 如权利要求1所述的照明装置，还包括位于权利要求1中的所述反射板和所述热量收集装置之间的发电 元件，所述发电元件的前表面与整个或部分的所述反射板接触，所述 发电元件的后表面与整个或部分的所述热量收集装置接触，并且所述照明装置能够同时供给光、热量和电。
3. 如权利要求2所述的照明装置，还包括，代替权利要求2中的 所述热量收集装置的冷却装置，所述冷却装置与所述发电元件的整个 或部分后表面接触，以便冷却所述发电元件的后表面，并且所述照明装置能够同时供给光和电。
4. 如权利要求l、 2和3所述的照明装置，其中，权利要求l、 2 和3中的所述透光面板透射可见光并反射热射线。
5. 如权利要求2和3所述的照明装置，其中，权利要求2和3中 的所述发电元件是将由所述燃烧部分产生的燃烧光的热量转化为电的 热电元件。
全文摘要
提供了一种照明装置。在通过采用例如白炽光或荧光的电灯从电流向室内位置供给可见光的常规装置中会发生大量的能量损失。本发明的一个目标是实现能量的有效使用和实现能够同时供给可见光、热量和电，或可见光和热量，或可见光和电的装置，这是通过以下方式实现的，具有反射可见光和透射或吸收热射线的特性的反射板以及具有透射可见光并反射热射线特性的透光面板有效地将由以例如城市燃气的可燃气体物质作为燃料的高亮度催化燃烧产生的燃烧光分光，并且热电元件将热量转化为电。
文档编号F24C13/00GK101346579SQ200680048808
公开日2009年1月14日 申请日期2006年12月22日 优先权日2005年12月24日
发明者马渕纪彦 申请人:马渕纪彦