JP2003348865A - Thermophotovoltaic power plant - Google Patents
Thermophotovoltaic power plantInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱源から輻射され
る赤外光（赤外線、熱線ともいう）を光電変換素子（光
電変換セル）にて電力に変換する熱光起電力変換(therm
ophotovoltaic energy conversion)により発電を行う熱
光発電装置（ＴＰＶシステム）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermophotovoltaic converter (thermometer) for converting infrared light (also referred to as infrared ray or heat ray) radiated from a heat source into electric power by a photoelectric conversion element (photoelectric conversion cell).
The present invention relates to a thermophotovoltaic power generation device (TPV system) that generates electric power by ophotovoltaic energy conversion).
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、熱光発電装置では、エミッタ
（輻射体、発光体ともいう）を加熱することにより、そ
のエミッタから一定の波長の赤外光を輻射させ、その赤
外光を光電変換素子に入射させて電力に変換する。熱光
発電装置は、可動部分を持たないため、無騒音・無振動
システムを実現することができる。2. Description of the Related Art In general, in a thermophotovoltaic device, an emitter (also called a radiator or a luminous body) is heated to radiate infrared light of a certain wavelength from the emitter, and the infrared light is photoelectrically converted. The light is incident on the element and converted into electric power. Since the thermophotovoltaic device has no movable parts, a noiseless and vibrationless system can be realized.
【０００３】次世代のエネルギー源として、熱光発電
は、クリーン性、静粛性などの点で優れている。エミッ
タを加熱するために、燃焼熱、太陽熱、原子核崩壊熱な
どが利用可能であるが、一般的には、ブタンなどのガス
燃料、及び灯油等の液体燃料に代表される化石燃料の燃
焼により発生する燃焼ガスがエミッタ加熱用に利用され
る。As a next-generation energy source, thermoelectric power generation is excellent in cleanliness and quietness. Heat of combustion, solar heat, nuclear decay heat, etc. can be used to heat the emitter, but generally it is generated by the combustion of gas fuel such as butane and fossil fuel typified by liquid fuel such as kerosene. The burning gas is used for heating the emitter.
【０００４】例えば、特開2001−210852号公報には、エ
ミッタをポーラス（多孔質）構造とした熱光発電装置
（ＴＰＶシステム）が開示されている。[0004] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-210852 discloses a thermophotovoltaic power generator (TPV system) having a porous (porous) emitter.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ＴＰＶシステムにおい
ては、燃料エネルギーを光エネルギーに変換する効率い
わゆる発光効率を高めることが非常に重要である。輻射
バーナを用いた場合、発光効率は２０〜３０％程度であ
る。しかし、エミッタ構造をポーラス体にすることによ
り、発光効率を６０％以上にすることができる。In a TPV system, it is very important to increase the efficiency of converting fuel energy into light energy, that is, the luminous efficiency. When a radiation burner is used, the luminous efficiency is about 20 to 30%. However, by making the emitter structure a porous body, the luminous efficiency can be increased to 60% or more.
【０００６】ＴＰＶシステムのエミッタとして重要なこ
とは、発光効率が高く且つ光電変換素子（セル）の感度
に整合した光のみを輻射することである。What is important as the emitter of the TPV system is that it emits only light having high luminous efficiency and matching the sensitivity of the photoelectric conversion element (cell).
【０００７】ＳｉＣ、チタン酸アルミなどによるエミッ
タは、黒体であるため広帯域エミッタとして機能する。
しかし、光電変換素子（セル）の感度に整合した光のみ
でなく、長波長の光すなわちセル感度外の光が含まれる
ため、システム効率が低下してしまう。An emitter made of SiC, aluminum titanate or the like functions as a broadband emitter because it is a black body.
However, since not only light matched to the sensitivity of the photoelectric conversion element (cell) but also long-wavelength light, that is, light outside the cell sensitivity, system efficiency is reduced.
【０００８】一方、セルの感度に整合した光のみを輻射
するエミッタ材料として希土類酸化物（Ｙｂ2Ｏ3，Ｅｒ
2Ｏ3など）がある。しかし、希土類酸化物は、機械的強
度が極めて脆く、ポーラス構造を作製することが困難で
ある。On the other hand, a rare earth oxide (Yb 2 O 3 , Er) is used as an emitter material for radiating only light matched to the sensitivity of the cell.
2 O 3 ). However, rare earth oxides have extremely weak mechanical strength, and it is difficult to produce a porous structure.
【０００９】また、セラミックのポーラス体を作製し、
その上に希土類酸化物をコーティングする手法では、コ
ーティング層の厚さを母材の厚さ以上に厚くすることは
困難である。そのため、エミッタからの発光スペクトル
は母材であるセラミックからの輻射光が殆どを占め、希
土類特有の選択発光の割合が小さく十分とは言えない。Further, a ceramic porous body is produced,
In the technique of coating a rare earth oxide thereon, it is difficult to make the thickness of the coating layer larger than the thickness of the base material. For this reason, the emission spectrum from the emitter occupies most of the radiation from the ceramic, which is the base material, and the ratio of selective emission specific to rare earths is small and cannot be said to be sufficient.
【００１０】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、材料として希土類酸化物を
有するポーラス構造とされるとともに高い機械的強度を
有するエミッタを実現することで、発電効率の向上を図
った熱光発電装置（ＴＰＶシステム）を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to realize an emitter having a porous structure having a rare earth oxide as a material and having high mechanical strength. It is an object of the present invention to provide a thermophotovoltaic power generation device (TPV system) that improves power generation efficiency.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の面(aspect)によれば、燃焼ガスが内
部を通過することによって加熱されるポーラス体のエミ
ッタと、該エミッタからの輻射光を電力に変換する光電
変換素子と、を備える熱光発電装置において、該エミッ
タが、機械的強度の高い透明材料を母材として該母材に
希土類酸化物を固定することにより作製されたポーラス
構造を有することを特徴とする熱光発電装置が提供され
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a porous emitter which is heated by the passage of a combustion gas therethrough; A photovoltaic power generation device comprising: a photoelectric conversion element that converts radiant light from the emitter into electric power; and A thermophotovoltaic device having a manufactured porous structure is provided.
【００１２】また、本発明の第２の面によれば、前記第
１の面による装置において、前記エミッタは、粒状の透
明材料に希土類酸化物を表面コーティング、内部充填又
は添加したものを積み重ねることにより作製されたポー
ラス構造を有する。According to a second aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the emitter is formed by stacking a particulate transparent material with a rare earth oxide surface coated, internally filled or added. Has a porous structure produced by
【００１３】また、本発明の第３の面によれば、前記第
２の面による装置において、前記エミッタは、波長選択
フィルタとともに一体構造として作製されていることを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the device according to the second aspect, the emitter is formed as an integral structure together with a wavelength selection filter.
【００１４】また、本発明の第４の面によれば、前記第
１の面による装置において、前記エミッタは、プレート
状の透明材料で希土類酸化物を挟持したものを積層する
ことにより作製されたポーラス構造を有する。According to a fourth aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the emitter is formed by stacking a plate-shaped transparent material sandwiching a rare earth oxide. It has a porous structure.
【００１５】また、本発明の第５の面によれば、前記第
４の面による装置において、前記プレート状の透明材料
は、燃焼ガスの流路経路を調節するための燃焼ガス通過
用孔を備える。According to a fifth aspect of the present invention, in the device according to the fourth aspect, the plate-shaped transparent material has a combustion gas passage hole for adjusting a flow path of the combustion gas. Prepare.
【００１６】また、本発明の第６の面によれば、前記第
１の面による装置において、前記エミッタは、ファイバ
ー状の透明材料に希土類酸化物を表面コーティング、内
部充填又は添加したものを編み込むことにより作製され
たポーラス構造を有する。According to a sixth aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the emitter is made of a fibrous transparent material having a rare earth oxide surface-coated, internally filled or added. It has a porous structure produced by this.
【００１７】また、本発明の第７の面によれば、前記第
６の面による装置において、前記ファイバー状の透明材
料は、凹凸構造の表面を有する。According to a seventh aspect of the present invention, in the device according to the sixth aspect, the fibrous transparent material has a surface having an uneven structure.
【００１８】また、本発明の第８の面によれば、前記第
１の面による装置において、前記エミッタの裏面側に輻
射光を反射して該エミッタに再吸収させる反射板が設け
られる。According to an eighth aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, a reflecting plate is provided on the back side of the emitter to reflect radiation light and re-absorb the emitted light to the emitter.
【００１９】また、本発明の第９の面によれば、前記第
１の面による装置において、前記エミッタは、円筒状で
あり、上側にいくほど燃焼ガスの流路抵抗が小さくなる
ように薄くされている。According to a ninth aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the emitter has a cylindrical shape and is thin so that the flow resistance of the combustion gas becomes smaller as going upward. Have been.
【００２０】また、本発明の第１０の面によれば、前記
第１の面による装置において、前記エミッタは、径の異
なる複数の円筒型構造をそれぞれ回転可能に配置して燃
焼ガス経路を変化させ得るように構成したものである。According to a tenth aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the emitter changes a combustion gas path by rotatably arranging a plurality of cylindrical structures having different diameters. It is configured so that it can be performed.
【００２１】また、本発明の第１１の面によれば、燃焼
ガスが内部を通過することによって加熱されるエミッタ
と、該エミッタからの輻射光を電力に変換する光電変換
素子と、を備える熱光発電装置において、該エミッタ
が、透明材料で構成された空間に充填された希土類酸化
物の粉状物質が燃焼用エアーにより攪拌されるとともに
燃焼ガスにより加熱される構造を有することを特徴とす
る熱光発電装置が提供される。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a heat generating apparatus comprising: an emitter which is heated when a combustion gas passes through the inside; and a photoelectric conversion element which converts radiation emitted from the emitter into electric power. In the photovoltaic power generator, the emitter has a structure in which a rare-earth oxide powder filled in a space made of a transparent material is stirred by combustion air and heated by combustion gas. A thermophotovoltaic device is provided.
【００２２】また、本発明の第１２の面によれば、前記
第１の面から第１１の面までによる各装置において、前
記透明材料はＳｉＯ2 である。According to a twelfth aspect of the present invention, in each of the devices according to the first to eleventh aspects, the transparent material is SiO 2 .
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明するが、その前に、本発明の原
理について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but before that, the principle of the present invention will be described.
【００２４】希土類酸化物は機械的強度が弱いため、セ
ラミックなどの母材にコーティングする方法が考えられ
る。しかし、希土類酸化物と母材セラミックとの体積比
率についてみると、母材の方が大きいため、母材からの
輻射が大部分を占め、希土類特有の選択発光が弱まる。Since rare earth oxides have low mechanical strength, a method of coating a base material such as ceramics can be considered. However, regarding the volume ratio between the rare earth oxide and the base ceramic, since the base material is larger, the radiation from the base material occupies most, and the selective emission specific to the rare earth is weakened.
【００２５】このため、本発明の一実施形態において
は、ＳｉＯ2 など輻射率の小さな材料に希土類酸化物を
表面コーティング、内部充填あるいは添加した粒状構造
を作製する。そして、上記希土類ＳｉＯ2 球を輻射率の
小さなセラミック材料で作製した枠内に充填して希土類
酸化物のポーラスエミッタを作製する。輻射率の小さな
材料としてチタン酸アルミ、光透過性を有するＳｉＯ2
などがある。また、窒化アルミのように高温状態で光透
過性を有する材料を用いることも可能である。窒化アル
ミは低温において不透明材料であるため、エミッタ加熱
初期状態において光を吸収し、その昇温速度は速くな
る。エミッタが高温に達した状態においては、窒化アル
ミは透明体となるため、輻射率が小さくなり、希土類材
料からの選択発光スペクトルを阻害することなく、エミ
ッタ全体からの発光スペクトルとして選択発光スペクト
ルを維持することができる。Therefore, in one embodiment of the present invention, a granular structure in which a rare-earth oxide is surface-coated, internally filled or added to a material having a low emissivity such as SiO 2 is produced. Then, the above-mentioned rare earth SiO 2 sphere is filled in a frame made of a ceramic material having a low emissivity to produce a rare earth oxide porous emitter. Aluminum titanate as material with low emissivity, SiO 2 with light transmittance
and so on. It is also possible to use a material having a light transmitting property at a high temperature such as aluminum nitride. Since aluminum nitride is an opaque material at a low temperature, it absorbs light in the initial state of emitter heating, and its temperature rising rate is increased. When the emitter reaches a high temperature, aluminum nitride becomes transparent, so the emissivity decreases, and the selective emission spectrum from the entire emitter is maintained without disturbing the selective emission spectrum from the rare earth material. can do.
【００２６】また、希土類酸化物をＳｉＯ2 で挟み込み
プレート構造を作製することも可能である。作製したプ
レート構造を積層させてエミッタ厚を調整する。エミッ
タへの燃焼ガスの経路を構成するため、上記プレートに
開口部を作製する。このとき、開口部の位置を変化させ
る（位相をずらす、回転させるなど）ことにより、燃焼
ガスのエミッタへの熱伝達量を最適化することができ
る。It is also possible to produce a plate structure in which a rare earth oxide is sandwiched between SiO 2 . The thickness of the emitter is adjusted by stacking the prepared plate structures. An aperture is made in the plate to provide a path for the combustion gases to the emitter. At this time, the amount of heat transfer of the combustion gas to the emitter can be optimized by changing the position of the opening (shifting or rotating the phase).
【００２７】また、粒状ではなく、ＳｉＯ2 ファイバー
に希土類酸化物を表面コーティング、内部充填あるいは
添加することにより、ファイバー状希土類酸化物を作製
することも可能である。そして、作製したファイバーを
編み込むあるいは積層させることによりエミッタを形成
する。It is also possible to produce a fibrous rare earth oxide by surface coating, internal filling or adding a rare earth oxide to SiO 2 fibers instead of granular. Then, an emitter is formed by knitting or laminating the produced fibers.
【００２８】また、本発明の一実施形態においては、作
製したエミッタの下流側（燃焼ガス出口側）に反射率の
大きな材料を用いた反射板を配置する。エミッタ下流側
からの輻射赤外光を反射させてエミッタに再吸収させる
ことにより、エミッタ温度が上昇し輻射赤外強度が高く
なるため、発電密度が向上し、ＴＰＶシステム効率が向
上する。In one embodiment of the present invention, a reflector made of a material having a high reflectivity is arranged on the downstream side (combustion gas outlet side) of the produced emitter. By reflecting the radiant infrared light from the downstream side of the emitter and re-absorbing the radiant infrared light to the emitter, the emitter temperature rises and the radiant infrared intensity increases, thereby increasing the power generation density and improving the TPV system efficiency.
【００２９】上述した各種エミッタ構造からの輻射は、
希土類特有の選択発光を示すため、セル感度に整合した
光のみを発光させることが可能となる。以上のように、
希土類酸化物と輻射率の小さなセラミック材料とを用い
てポーラスエミッタを構成することにより、希土類材料
からの輻射を阻害することなく、機械的強度の高いエミ
ッタを構成することが可能となる。The radiation from the various emitter structures described above is
Since selective light emission peculiar to the rare earth element is exhibited, it is possible to emit only light that matches the cell sensitivity. As mentioned above,
By forming a porous emitter using a rare earth oxide and a ceramic material having a low emissivity, it becomes possible to form an emitter having high mechanical strength without hindering radiation from the rare earth material.
【００３０】上述した粒状型、プレート型及びファイバ
ー型のエミッタは、平板型ＴＰＶシステムだけでなく円
筒型、多面体型など様々な構造に適用可能である。以下
で説明される第１〜５実施形態は平板型ＴＰＶシステム
に関するものであり、第６〜１１実施形態は円筒型ＴＰ
Ｖシステムに関するものである。The above-mentioned granular type, plate type and fiber type emitters can be applied to various structures such as a cylindrical type and a polyhedral type as well as a flat type TPV system. The first to fifth embodiments described below relate to a flat plate type TPV system, and the sixth to eleventh embodiments relate to a cylindrical type TPV.
It concerns the V system.
【００３１】図１は、本発明の第１実施形態に係る熱光
発電装置（平板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図
であり、図２は、図１の切断線Ａ−Ａに沿って切断した
ときの断面図である。これらの図を参照すると、ブロッ
ク１上に光電変換セル２が配置され、それらとブロック
３及び波長選択フィルタ４とで発電部が形成されてい
る。ブロック５には燃料配管６及びエアー配管１５が配
置され、燃料ガス及びエアーが燃焼室内に導入される。
混合器プレート７で仕切られた部分で燃料ガス及びエア
ーが混合される。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (flat plate type TPV system) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along section line AA of FIG. It is sectional drawing at the time of cutting. Referring to these drawings, a photoelectric conversion cell 2 is arranged on a block 1, and a power generation unit is formed by the block 3 and a wavelength selection filter 4. A fuel pipe 6 and an air pipe 15 are arranged in the block 5, and fuel gas and air are introduced into the combustion chamber.
The fuel gas and the air are mixed at the part partitioned by the mixer plate 7.
【００３２】後述するように、希土類酸化物の粒状構造
体４０を、輻射率の小さなセラミック材料で構成された
エミッタ固定枠３２内に充填することにより、エミッタ
３０が構成されている。そのエミッタ３０がブロック１
０内に入れられることで、燃焼室上部にエミッタ３０が
配置された構成となっている。次のブロック１１内には
熱交換器１２が配置されている。熱交換器１２からの予
熱エアー及び排ガスの経路が設けられたブロック１３が
熱交換器１２の上部に配置されている。最後にブロック
１４が配置されることで、ＴＰＶシステムが構成されて
いる。As will be described later, the emitter 30 is formed by filling a granular structure 40 of a rare earth oxide into an emitter fixing frame 32 made of a ceramic material having a low emissivity. The emitter 30 is the block 1
By being put in 0, the structure is such that the emitter 30 is arranged in the upper part of the combustion chamber. In the next block 11, a heat exchanger 12 is arranged. A block 13 provided with a path for preheating air and exhaust gas from the heat exchanger 12 is disposed above the heat exchanger 12. Finally, the TPV system is configured by arranging the blocks 14.
【００３３】次に燃料ガス及びエアーの流路に関して説
明する。燃料ガスは、パイプ６を介して燃焼室内に導入
される。一方、エアーは、パイプ１５から導入され、セ
ル２の表面を流れてセルを冷却した後、熱交換器１２の
エアー入口１６から熱交換器１２内に導入される。熱交
換器１２において高温になったエアーは、熱交換器１２
のエアー出口１７から出て、エアー導入口１８から燃焼
室内に入る。Next, the flow paths of the fuel gas and air will be described. Fuel gas is introduced into the combustion chamber via a pipe 6. On the other hand, air is introduced from the pipe 15 and flows on the surface of the cell 2 to cool the cell, and then is introduced into the heat exchanger 12 from the air inlet 16 of the heat exchanger 12. The air that has become hot in the heat exchanger 12 is supplied to the heat exchanger 12.
From the air outlet 17 and enters the combustion chamber through the air inlet 18.
【００３４】予熱されたエアー及び燃料ガスは、混合器
プレート７内で混合され、プレート７から噴出した場所
で燃焼する。その燃焼ガスは、エミッタ３０内を通過し
てエミッタ３０に熱を与える。エミッタ３０からでた燃
焼ガスは、熱交換器１２のガス入口１９から熱交換器１
２内に入り、エアーと熱交換し、そのガス温度が低下す
る。熱交換後の燃焼ガスは、熱交換器１２のガス出口２
０から出て、次いで排出口２１から装置外部に排出され
る。The preheated air and fuel gas are mixed in the mixer plate 7 and burn at the place where they are jetted from the plate 7. The combustion gas passes through the emitter 30 to give heat to the emitter 30. The combustion gas emitted from the emitter 30 is supplied to the heat exchanger 1 through the gas inlet 19 of the heat exchanger 12.
2 and exchange heat with air, and the gas temperature decreases. The combustion gas after the heat exchange is supplied to the gas outlet 2 of the heat exchanger 12.
0, and then discharged from the discharge port 21 to the outside of the apparatus.
【００３５】エミッタ３０に吸収された熱は、輻射によ
りエミッタ表面から赤外線として出る。輻射された光の
内、セル２に適した光は、波長選択フィルタ４を透過
し、セル２に入射して電気エネルギーに変換される。一
方、セル２に適さない光は、波長選択フィルタ４により
反射されてエミッタ３０に戻り、再度エミッタ３０を加
熱してセル２に適した波長の赤外線になるまで反射と輻
射とを繰り返す。以上の構成により、効率よく熱エネル
ギーが電気エネルギーに変換される。The heat absorbed by the emitter 30 is emitted as infrared rays from the emitter surface by radiation. Of the radiated light, the light suitable for the cell 2 passes through the wavelength selection filter 4, enters the cell 2, and is converted into electric energy. On the other hand, the light that is not suitable for the cell 2 is reflected by the wavelength selection filter 4 and returns to the emitter 30, and the emitter 30 is heated again to repeat the reflection and the radiation until the infrared light having the wavelength suitable for the cell 2 is obtained. With the above configuration, heat energy is efficiently converted to electric energy.
【００３６】この第１実施形態においては、図３
（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）に示されるように、ＳｉＯ2
粒４４に希土類酸化物４２を表面コーティング、内部充
填あるいは添加した粒状構造４０を、低輻射率のセラミ
ック材料で作製した枠３２内に充填することにより、ポ
ーラスエミッタ３０が構成されている。In the first embodiment, FIG.
As shown in (A), (B) or (C), SiO 2
The porous emitter 30 is formed by filling a grain structure 40 in which the grains 44 are surface-coated, internally filled or added with a rare earth oxide 42 in a frame 32 made of a low-emissivity ceramic material.
【００３７】このように構成されたエミッタ３０による
作用・効果について説明すると、燃焼ガスは、粒状構造
４０の間を通り熱伝達により粒状構造４０を加熱する。
ＳｉＯ2 は光学的に透明であるため、加熱された粒状構
造４０からの輻射は、主に希土類酸化物４２からの輻射
となり、選択発光スペクトルが得られる。また、希土類
酸化物４２の弱点である機械的強度もＳｉＯ2 で囲む
（固定する）ことにより解決されている。燃焼ガスから
エミッタへの熱交換量は、粒状構造４０の大きさ、充填
量等を変えることにより最適化することができる。The operation and effect of the emitter 30 configured as described above will be described. The combustion gas passes between the granular structures 40 and heats the granular structures 40 by heat transfer.
Since SiO 2 is optically transparent, radiation from the heated granular structure 40 is mainly radiation from the rare earth oxide 42, and a selective emission spectrum is obtained. The mechanical strength, which is a weak point of the rare earth oxide 42, is also solved by surrounding (fixing) with SiO 2 . The amount of heat exchange from the combustion gas to the emitter can be optimized by changing the size, filling amount, etc. of the granular structure 40.
【００３８】図４は、本発明の第２実施形態に係る熱光
発電装置（平板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図
である。図４については、図１と相違する部分について
のみ説明する。この実施形態においては、図５に示され
るように、平板型ＳｉＯ2 プレート１４４の溝上に希土
類酸化物１４２を充填し、上部ＳｉＯ2 プレート１４６
で挟み込みことにより、サンドイッチ構造１４０が作製
される。そして、サンドイッチ構造１４０に燃焼ガス通
過用の穴１４８を空け、サンドイッチ構造１４０を積層
させることにより、図４に示される希土類エミッタ１３
０が構成される。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (flat TPV system) according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, only the parts different from FIG. 1 will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the rare earth oxide 142 is filled in the grooves of the flat SiO 2 plate 144 and the upper SiO 2 plate 146 is filled.
Sandwich, the sandwich structure 140 is manufactured. Then, a hole 148 for passing a combustion gas is formed in the sandwich structure 140, and the sandwich structure 140 is laminated, whereby the rare-earth emitter 13 shown in FIG.
0 is configured.
【００３９】このように構成されたエミッタ１３０にお
いては、燃焼ガス用の穴１４８の位置をサンドイッチ構
造１４０ごとにずらすこと、又はサンドイッチ構造１４
０の積層間隔を変えることにより、燃焼ガスからエミッ
タへの熱交換量を最適化することができ、さらに圧力損
失も低減することができる。In the emitter 130 configured as described above, the position of the combustion gas hole 148 is shifted for each sandwich structure 140, or
By changing the stacking interval of 0, the amount of heat exchange from the combustion gas to the emitter can be optimized, and the pressure loss can be reduced.
【００４０】図６は、本発明の第３実施形態に係る熱光
発電装置（平板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図
である。図６については、図１と相違する部分について
のみ説明する。この実施形態においては、図７に示され
るように、２枚のＳｉＯ2 プレート２４４、２４６間に
希土類酸化物２４２が充填されてサンドイッチ構造２４
０が作製されるとともに、それに燃焼ガス通過用の穴２
４８が設けられている。そして、このサンドイッチ構造
２４０を積層させることにより、図６に示される希土類
エミッタ２３０が構成される。FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (flat plate type TPV system) according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 6, only parts different from FIG. 1 will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 7, a rare earth oxide 242 is filled between two SiO 2 plates 244 and 246 to form a sandwich structure 24.
0 is formed, and a hole 2 for passing a combustion gas is formed therein.
48 are provided. Then, by laminating the sandwich structure 240, the rare earth emitter 230 shown in FIG. 6 is formed.
【００４１】このエミッタ２３０においては、図６に示
されるように、燃焼ガス用の穴２４８の位置がサンドイ
ッチ構造２４０ごとにずらされることで燃焼ガスがプレ
ート全体へ流れるように燃焼ガス通路が構成され、熱交
換面積が大きくされている。そのため、燃焼ガスからエ
ミッタへの熱交換量が大きくなり、発光効率が増大す
る。In this emitter 230, as shown in FIG. 6, a combustion gas passage is formed such that the position of the combustion gas hole 248 is shifted for each sandwich structure 240 so that the combustion gas flows to the entire plate. The heat exchange area has been increased. Therefore, the amount of heat exchange from the combustion gas to the emitter increases, and the luminous efficiency increases.
【００４２】図８は、本発明の第４実施形態に係る熱光
発電装置（平板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図
である。図８については、図１と相違する部分について
のみ説明する。この実施形態においては、図９（Ａ）、
（Ｂ）又は（Ｃ）に示されるように、ファイバー状Ｓｉ
Ｏ2 体３４４に希土類酸化物３４２を表面コーティン
グ、内部充填あるいは添加した希土類ファイバー３４０
が作製される。このファイバー３４０を積層させ又は編
み込むことにより、図８に示されるエミッタ３３０が構
成される。FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (flat plate type TPV system) according to a fourth embodiment of the present invention. 8, only the portions different from FIG. 1 will be described. In this embodiment, FIG.
(B) or (C), as shown in FIG.
Rare earth fiber 340 obtained by surface coating, internally filling or adding rare earth oxide 342 to O 2 body 344
Is produced. By laminating or knitting the fibers 340, the emitter 330 shown in FIG. 8 is formed.
【００４３】このように構成されたエミッタ３３０を有
する図８の実施形態においては、ファイバー径、積層間
隔、編み込み密度などを変えることにより、燃焼ガスか
らエミッタへの熱交換量を最適化することができる。フ
ァイバー形状は、円形以外に楕円、矩形など熱交換面積
が最大となるように変化させることができる。また、フ
ァイバー表面についても、平坦ではなく凹凸のついた構
造とすることにより、熱交換量を増大させて効果的なも
のとすることができる。In the embodiment of FIG. 8 having the emitter 330 configured as described above, it is possible to optimize the amount of heat exchange from the combustion gas to the emitter by changing the fiber diameter, the lamination interval, the knitting density, and the like. it can. The fiber shape can be changed so as to maximize the heat exchange area such as an ellipse or a rectangle other than the circle. Also, the fiber surface can be made more effective by increasing the amount of heat exchange by adopting a structure having unevenness instead of flatness.
【００４４】図１０は、本発明の第５実施形態に係る熱
光発電装置（平板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面
図である。図１０については、図１と相違する部分につ
いてのみ説明する。この実施形態においては、エミッタ
３０の裏面側に反射率の大きな材料（Ａｇ，Ａｌなど）
でできた反射板４５０が配置されている。FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (flat plate type TPV system) according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 10, only portions different from FIG. 1 will be described. In this embodiment, a material having a high reflectance (Ag, Al, etc.) is provided on the back side of the emitter 30.
Is disposed.
【００４５】このような反射板４５０を有する構造によ
る作用・効果について説明すると、燃焼ガスは、エミッ
タ３０表面側から入り裏面側に排出される。エミッタ温
度は、表面側が高く裏面側は低い。裏面側の温度は低い
が、裏面側も輻射赤外線を発光している。この光は温度
が低い為、セル感度に整合した光は少なく、且つセル側
へ発光しない。このため、エミッタ裏面側に反射率の大
きな材料で作製した反射板４５０が配置されている。エ
ミッタ裏面からの輻射光は、反射板４５０で反射され
て、エミッタで再吸収される。反射光によりエミッタ温
度を高めて、エミッタ発光強度を増大させることができ
る。The operation and effect of the structure having such a reflection plate 450 will be described. The combustion gas enters from the front surface side of the emitter 30 and is discharged to the back surface side. The emitter temperature is high on the front side and low on the back side. Although the temperature on the back side is low, the back side also emits radiated infrared rays. Since this light has a low temperature, a small amount of light matches the cell sensitivity and does not emit light to the cell side. For this reason, a reflector 450 made of a material having a high reflectance is arranged on the back side of the emitter. Radiation light from the back surface of the emitter is reflected by the reflector 450 and re-absorbed by the emitter. The emitter temperature can be increased by the reflected light to increase the emitter emission intensity.
【００４６】図１１は、本発明の第６実施形態に係る熱
光発電装置（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面
図である。前述した第１実施形態から第５実施形態まで
は平板型ＴＰＶシステムに関するものであったが、この
第６実施形態から第１１実施形態までは円筒型ＴＰＶシ
ステムに関するものである。FIG. 11 is a sectional view showing the configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a sixth embodiment of the present invention. The first to fifth embodiments described above relate to a flat-panel TPV system, but the sixth to eleventh embodiments relate to a cylindrical TPV system.
【００４７】図１１において、５３０は、円筒状に形成
されたポーラスエミッタ、５０４は、エミッタ５３０の
外側に円筒状に形成されたフィルタである。また、５０
２は、光電変換セルであり、それが複数個集まってフィ
ルタ５０４の外側で円筒を形成している。燃焼ガスは、
円筒状ポーラスエミッタ５３０を通過してその内部空洞
部分に導かれ、上方へと排出されていく。エミッタ５３
０の表面から輻射される赤外光は、フィルタ５０４を介
して光電変換セル５０２に到達し、電力に変換される。In FIG. 11, reference numeral 530 is a porous emitter formed in a cylindrical shape, and 504 is a filter formed in a cylindrical shape outside the emitter 530. Also, 50
Reference numeral 2 denotes a photoelectric conversion cell, and a plurality of the cells form a cylinder outside the filter 504. The combustion gas is
The light passes through the cylindrical porous emitter 530, is guided to the internal cavity, and is discharged upward. Emitter 53
The infrared light radiated from the surface of the photoelectric conversion cell 502 reaches the photoelectric conversion cell 502 via the filter 504 and is converted into electric power.
【００４８】この実施形態においては、前述した第１実
施形態と同様に、希土類酸化物を表面コーティング、内
部充填あるいは添加したＳｉＯ2 粒状構造５４０を低輻
射率のセラミック材料で作製した枠５３２内に充填する
ことにより、ポーラスエミッタ５３０が構成されてい
る。なお、エミッタ５３０の形状は円筒型であり、その
円筒型エミッタの内部に熱交換部が配置されて、熱回収
が行われる。In this embodiment, similarly to the first embodiment described above, a SiO 2 granular structure 540 in which a rare earth oxide is surface-coated, internally filled or added is formed in a frame 532 made of a low-emissivity ceramic material. By filling, the porous emitter 530 is formed. In addition, the shape of the emitter 530 is cylindrical, and a heat exchange unit is disposed inside the cylindrical emitter to perform heat recovery.
【００４９】このような構造を有する実施形態による作
用・効果について説明すると、エミッタを円筒型にし
て、セルをエミッタ周囲に配置することにより、セル面
積を増大させることができる。すなわち、ＴＰＶシステ
ム単位体積あたりの発電量が増大する。The operation and effect of the embodiment having such a structure will be described. The cell area can be increased by making the emitter cylindrical and arranging the cells around the emitter. That is, the amount of power generation per unit volume of the TPV system increases.
【００５０】図１２は、本発明の第７実施形態に係る熱
光発電装置（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面
図である。この実施形態において前述の第６実施形態と
相違する点は、円筒型エミッタにおいてエミッタ表面温
度を均一にするためにその厚さを変化させるエミッタ構
造６３０を採用したことにある。FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a seventh embodiment of the present invention. This embodiment differs from the above-described sixth embodiment in that an emitter structure 630 that changes the thickness of the cylindrical emitter in order to make the emitter surface temperature uniform is employed.
【００５１】すなわち、エミッタ厚さが均一の場合、エ
ミッタ表面温度は下側が高く上側が低くなってしまう。
このため、エミッタの厚さを、下側を厚く、上側を薄く
することで、流路抵抗が、上側にいくほど小さくなるよ
うにされている。その結果、燃焼ガスは上部まで流れる
ようになり、エミッタ表面温度が均一化される。That is, when the thickness of the emitter is uniform, the surface temperature of the emitter is higher on the lower side and lower on the upper side.
For this reason, the thickness of the emitter is made thicker on the lower side and thinner on the upper side, so that the flow path resistance becomes smaller toward the upper side. As a result, the combustion gas flows to the upper part, and the emitter surface temperature is made uniform.
【００５２】図１３は、本発明の第８実施形態に係る熱
光発電装置（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面
図である。この実施形態においては、希土類粒状構造７
４０を波長選択フィルタ７０４で挟み込むエミッタ構造
７３０が採用されている。このように、希土類粒状構造
７４０を波長選択フィルタ７０４で挟み込むことによ
り、部品数が低減され、システムがコンパクトになる。
また、エミッタ表面からセル面への距離が短くなるた
め、セルへの入射強度が高くなり、発電密度が向上す
る。FIG. 13 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, the rare earth granular structure 7
An emitter structure 730 sandwiching 40 with a wavelength selection filter 704 is employed. Thus, by sandwiching the rare-earth granular structure 740 between the wavelength selection filters 704, the number of components is reduced, and the system becomes compact.
Further, since the distance from the emitter surface to the cell surface is shortened, the incident intensity on the cell is increased, and the power generation density is improved.
【００５３】図１４は、本発明の第９実施形態に係る熱
光発電装置（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面
図である。この実施形態においては、輻射率の小さいセ
ラミック材料８４４に希土類酸化物８４２を充填するこ
とで、円筒型構造が構成される。そして、径の異なる円
筒型構造を複数重ねることにより、エミッタ構造８３０
が構成されている。かくして、円筒型構造を回転させて
燃焼ガス経路を変化させることができ、エミッタへの熱
交換量を増大させることが可能となる。FIG. 14 is a sectional view showing the configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, a cylindrical structure is formed by filling a rare earth oxide 842 into a ceramic material 844 having a low emissivity. Then, by stacking a plurality of cylindrical structures having different diameters, the emitter structure 830 is formed.
Is configured. Thus, the combustion gas path can be changed by rotating the cylindrical structure, and the amount of heat exchange to the emitter can be increased.
【００５４】図１５は、本発明の第１０実施形態に係る
熱光発電装置（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断
面図である。この実施形態においては、ファイバー状Ｓ
ｉＯ 2 に希土類酸化物を表面コーティング、内部充填あ
るいは添加した希土類ファイバーを作製し、このファイ
バーを積層させ又は編み込むことにより、円筒型エミッ
タ９３０が構成されている。FIG. 15 shows a tenth embodiment according to the present invention.
Section showing the configuration of a thermophotovoltaic device (cylindrical TPV system)
FIG. In this embodiment, the fibrous S
iO Two Surface coating with rare earth oxide, internal filling
Or added rare earth fiber,
By stacking or weaving the bars, a cylindrical emitter
930 is configured.
【００５５】その作用・効果について説明すると、燃焼
ガスからエミッタへの熱交換量は、ファイバー径、積層
間隔、編み込み密度などを変えることにより、最適化す
ることができる。ファイバー形状は、円形以外に楕円、
矩形など熱交換面積が最大となるように変化させること
ができる。また、ファイバー表面も、平坦ではなく凹凸
のついた構造にすることにより、熱交換量を増大させて
効果的なものとすることができる。To explain the function and effect, the amount of heat exchange from the combustion gas to the emitter can be optimized by changing the fiber diameter, the lamination interval, the knitting density and the like. Fiber shape is elliptical other than circular,
It can be changed to maximize the heat exchange area such as a rectangle. In addition, the fiber surface can be made more effective by increasing the amount of heat exchange by making the surface of the fiber uneven rather than flat.
【００５６】図１６は、本発明の第１１実施形態に係る
熱光発電装置（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断
面図である。この実施形態においては、希土類酸化物の
粉末１０４２が透明セラミック内に充填されることで、
円筒型エミッタ１０３０が構成されている。ＴＰＶ動作
時には、エアーによりその希土類酸化物を吹き上げ、燃
焼ガスにより加熱して発光させる構造とされている。FIG. 16 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to an eleventh embodiment of the present invention. In this embodiment, the rare earth oxide powder 1042 is filled in the transparent ceramic,
A cylindrical emitter 1030 is configured. At the time of the TPV operation, the rare earth oxide is blown up by air and heated by the combustion gas to emit light.
【００５７】このとき、下流側にセラミックポーラス体
１０４４を配置することにより、熱交換量を増大させる
とともに、希土類酸化物の下流側への流れ込みを防止す
る。このように、ＴＰＶ動作時に燃焼用エアーの一部を
用いて、希土類酸化物の粉末を吹き上げることにより、
燃焼ガスにより加熱された希土類酸化物粉末からの発光
スペクトルは、希土類材料からの選択発光のみとなり、
極めて波長選択性が高くなる。At this time, by arranging the ceramic porous body 1044 on the downstream side, the amount of heat exchange is increased and the rare earth oxide is prevented from flowing into the downstream side. As described above, by blowing up the rare earth oxide powder using a part of the combustion air during the TPV operation,
The emission spectrum from the rare earth oxide powder heated by the combustion gas is only selective emission from the rare earth material,
Extremely high wavelength selectivity.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
材料として希土類酸化物を有するポーラス構造として作
製されるとともに機械的強度の高いエミッタが実現され
ることにより発電効率が向上せしめられた熱光発電装置
（ＴＰＶシステム）が提供される。As described above, according to the present invention,
A thermo-photovoltaic device (TPV system) that is manufactured as a porous structure having a rare-earth oxide as a material and has an improved power generation efficiency by realizing an emitter with high mechanical strength is provided.
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱光発電装置（平
板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermophotovoltaic device (flat TPV system) according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の切断線Ａ−Ａに沿って切断したときの断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a cutting line AA in FIG.
【図３】希土類酸化物の粒状構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a granular structure of a rare earth oxide.
【図４】本発明の第２実施形態に係る熱光発電装置（平
板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermophotovoltaic device (flat TPV system) according to a second embodiment of the present invention.
【図５】希土類酸化物のプレート構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a plate structure of a rare earth oxide.
【図６】本発明の第３実施形態に係る熱光発電装置（平
板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermo-optical power generation device (flat TPV system) according to a third embodiment of the present invention.
【図７】希土類酸化物の他のプレート構造を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing another plate structure of a rare earth oxide.
【図８】本発明の第４実施形態に係る熱光発電装置（平
板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermophotovoltaic device (flat TPV system) according to a fourth embodiment of the present invention.
【図９】希土類酸化物のファイバー構造を示す図であ
る。FIG. 9 is a view showing a fiber structure of a rare earth oxide.
【図１０】本発明の第５実施形態に係る熱光発電装置
（平板型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermophotovoltaic device (flat TPV system) according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第６実施形態に係る熱光発電装置
（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第７実施形態に係る熱光発電装置
（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第８実施形態に係る熱光発電装置
（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第９実施形態に係る熱光発電装置
（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a ninth embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第１０実施形態に係る熱光発電装置
（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to a tenth embodiment of the present invention.
【図１６】本発明の第１１実施形態に係る熱光発電装置
（円筒型ＴＰＶシステム）の構成を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermo-optical power generation device (cylindrical TPV system) according to an eleventh embodiment of the present invention.
１…ブロック ２…光電変換セル ３…ブロック ４…波長選択フィルタ ５…ブロック ６…燃料配管 ７…混合器プレート １０…ブロック １１…ブロック １２…熱交換器 １３…ブロック １４…ブロック １５…エアー配管 １６…熱交換器のエアー入口 １７…熱交換器のエアー出口 １８…燃焼室のエアー導入口 １９…熱交換器のガス入口 ２０…熱交換器のガス出口 ２１…排出口 ３０…エミッタ ３２…エミッタ固定枠 ４０…希土類酸化物の粒状構造体 ４２…希土類酸化物 ４４…ＳｉＯ2 粒 １３０…エミッタ １４０…サンドイッチ構造 １４２…希土類酸化物 １４４…ＳｉＯ2 プレート １４６…ＳｉＯ2 プレート １４８…燃焼ガス通過用の穴 ２３０…エミッタ ２４０…サンドイッチ構造 ２４２…希土類酸化物 ２４４…ＳｉＯ2 プレート ２４６…ＳｉＯ2 プレート ２４８…燃焼ガス通過用の穴 ３３０…エミッタ ３４０…希土類ファイバー ３４２…希土類酸化物 ３４４…ファイバー状ＳｉＯ2 ４５０…反射板 ５０２…光電変換セル ５０４…フィルタ ５３０…エミッタ ５３２…エミッタ固定枠 ５４０…ＳｉＯ2 粒状構造 ６３０…エミッタ ７０４…波長選択フィルタ ７３０…エミッタ ７４０…希土類粒状構造 ８３０…エミッタ ８４２…希土類酸化物 ８４４…セラミック材料 ９３０…エミッタ １０３０…エミッタ １０４２…希土類酸化物の粉末 １０４４…セラミックポーラス体DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Block 2 ... Photoelectric conversion cell 3 ... Block 4 ... Wavelength selection filter 5 ... Block 6 ... Fuel piping 7 ... Mixer plate 10 ... Block 11 ... Block 12 ... Heat exchanger 13 ... Block 14 ... Block 15 ... Air piping 16 ... Air inlet 17 of heat exchanger 17 Air outlet 18 of heat exchanger Air inlet 19 of combustion chamber 19 Gas inlet 20 of heat exchanger Gas outlet 21 of heat exchanger 21 Outlet 30 Emitter 32 Emitter fixed frame 40 ... hole for granular structure 42 ... rare earth oxide 44 ... SiO 2 grains 130 ... emitter 140 ... sandwich structure 142 ... rare earth oxide 144 ... SiO 2 plates 146 ... SiO 2 plates 148 ... combustion gas passage of the rare earth oxide 230 Emitter 240 Sandwich structure 242 Rare earth oxide 244 SiO 2 plate 246 SiO 2 plate 24 8 ... hole 330 ... emitter 340 ... rare earth fiber 342 ... rare earth oxide 344 ... fibrous SiO 2 450 ... reflective plate 502 ... photoelectric conversion cells 504 ... filter 530 ... emitter 532 ... emitter fixed frame 540 ... SiO 2 for passing the combustion gases Granular structure 630 Emitter 704 Wavelength selection filter 730 Emitter 740 Rare earth granular structure 830 Emitter 842 Rare earth oxide 844 Ceramic material 930 Emitter 1030 Emitter 1042 Rare earth oxide powder 1044 Ceramic porous body
Claims (12)
加熱されるポーラス体のエミッタと、該エミッタからの
輻射光を電力に変換する光電変換素子と、を備える熱光
発電装置において、該エミッタが、機械的強度の高い透
明材料を母材として該母材に希土類酸化物を固定するこ
とにより作製されたポーラス構造を有することを特徴と
する熱光発電装置。1. A thermophotovoltaic device comprising: a porous emitter heated by the passage of a combustion gas therein; and a photoelectric conversion element for converting radiation light from the emitter into electric power. A thermoelectric power generation device having a porous structure formed by fixing a rare earth oxide to a base material using a transparent material having high mechanical strength as a base material.
類酸化物を表面コーティング、内部充填又は添加したも
のを積み重ねることにより作製されたポーラス構造を有
することを特徴とする、請求項１に記載の熱光発電装
置。2. The emitter according to claim 1, wherein the emitter has a porous structure formed by stacking a surface-coated, internal-filled or doped rare-earth oxide on a granular transparent material. Thermo-light generator.
もに一体構造として作製されていることを特徴とする、
請求項２に記載の熱光発電装置。3. The method according to claim 1, wherein the emitter is formed as an integral structure together with a wavelength selection filter.
The thermo-photovoltaic power generator according to claim 2.
で希土類酸化物を挟持したものを積層することにより作
製されたポーラス構造を有することを特徴とする、請求
項１に記載の熱光発電装置。4. The thermophotovoltaic device according to claim 1, wherein the emitter has a porous structure formed by laminating a plate-shaped transparent material sandwiching a rare earth oxide. .
の流路経路を調節するための燃焼ガス通過用孔を備える
ことを特徴とする、請求項４に記載の熱光発電装置。5. The thermophotovoltaic device according to claim 4, wherein the plate-shaped transparent material has a combustion gas passage hole for adjusting a flow path of the combustion gas.
料に希土類酸化物を表面コーティング、内部充填又は添
加したものを編み込むことにより作製されたポーラス構
造を有することを特徴とする、請求項１に記載の熱光発
電装置。6. The emitter according to claim 1, wherein the emitter has a porous structure formed by weaving a material obtained by surface-coating, internally filling or adding a rare earth oxide to a fibrous transparent material. Thermoelectric generator.
造の表面を有することを特徴とする、請求項６に記載の
熱光発電装置。7. The thermophotovoltaic device according to claim 6, wherein the fibrous transparent material has an uneven structure surface.
て該エミッタに再吸収させる反射板が設けられているこ
とを特徴とする、請求項１に記載の熱光発電装置。8. The thermophotovoltaic power generation apparatus according to claim 1, wherein a reflection plate is provided on a rear surface side of the emitter to reflect radiation light and re-absorb the radiation light to the emitter.
いくほど燃焼ガスの流路抵抗が小さくなるように薄くさ
れていることを特徴とする、請求項１に記載の熱光発電
装置。9. The thermophotovoltaic device according to claim 1, wherein the emitter has a cylindrical shape, and is thinned so that the flow resistance of the combustion gas decreases as going upward.
筒型構造をそれぞれ回転可能に配置して燃焼ガス経路を
変化させ得るように構成したものである、請求項１に記
載の熱光発電装置。10. The thermophotovoltaic device according to claim 1, wherein the emitter is configured such that a plurality of cylindrical structures having different diameters are rotatably arranged to change a combustion gas path. .
て加熱されるエミッタと、該エミッタからの輻射光を電
力に変換する光電変換素子と、を備える熱光発電装置に
おいて、該エミッタが、透明材料で構成された空間に充
填された希土類酸化物の粉状物質が燃焼用エアーにより
攪拌されるとともに燃焼ガスにより加熱される構造を有
することを特徴とする熱光発電装置。11. A thermo-photovoltaic device comprising: an emitter heated by passing a combustion gas through the inside; and a photoelectric conversion element for converting radiation emitted from the emitter into electric power, wherein the emitter is formed of a transparent material. A thermoelectric power generation device having a structure in which a rare-earth oxide powdery substance filled in the space defined by (1) is stirred by combustion air and heated by combustion gas.
項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の熱光発
電装置。12. The thermophotovoltaic device according to claim 1, wherein the transparent material is SiO 2 .
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014512160A (en) * | 2011-04-06 | 2014-05-19 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Emitters for thermophotovoltaic systems and thermophotovoltaic systems comprising at least one such emitter |
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2002
- 2002-05-24 JP JP2002150762A patent/JP2003348865A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014512160A (en) * | 2011-04-06 | 2014-05-19 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Emitters for thermophotovoltaic systems and thermophotovoltaic systems comprising at least one such emitter |
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