JP2015535420A5

JP2015535420A5 -

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Publication number: JP2015535420A5
Application number: JP2015526955A
Authority: JP
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2016-01-28

Claims

熱伝達エミッタユニット（２）と、
スペクトル成形器（３）と、
を備え、
熱伝達エミッタユニット（２）は、
好ましくはセラミック材料のような高温耐熱性材料から成り、流体熱伝達チャンバ（２．２）を画定し、少なくとも１つの内面と外面とを有するチャンバ筐体（２．１）と、
前記チャンバ筐体（２．１）の前記外面に隣接し、かつ、該外面と熱的に接続され、前記チャンバ筐体（２．１）との前記熱的接続を介して高温に晒されたときに主に近赤外線を出射するように構成される電磁放射線エミッタ（２．３）とを含み、
スペクトル成形器（３）は、
入力面が電磁放射線エミッタ（２．３）と隣接し、かつ、該エミッタと熱的に接続された状態で配置され、
前記スペクトル成形器（３）は、
高温に晒されたときに前記電磁放射線エミッタ（２．３）によって出射された前記放射線の第１の最適なスペクトル帯域用の帯域通過フィルタとして構成され、及び／又は、
前記電磁放射線エミッタ（２．３）によって出射された前記放射線の更なる非最適なスペクトル帯域用の反射体として構成され、これにより、前記第２の非最適なスペクトル帯域の放射線は、電磁放射線エミッタ（２．３）の方へ再誘導される放射線として再利用される
ことを特徴とする、熱光起電力装置用多層構造体（１０）。
前記熱伝達チャンバ（２．２）の前記内面には、前記熱伝達チャンバ（２．２）内の化学エネルギーキャリア（燃料）と前記電磁放射線エミッタ（２．３）の前記チャンバ筐体（２．１）との間の熱伝達を最大化するために、化学エネルギーキャリア（燃料）の燃焼プロセスを前記流体熱伝達チャンバ（２．２）の表面に集中させる手段、好ましくは触媒コーティングの手段が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の多層構造体（１０）。
前記電磁放射線エミッタ（２．３）は、放射面を最大化するように、及び／又は、例えば、フォトニック結晶タイプのナノ構造化によって放射線スペクトルを最適化するように、前記電磁放射線エミッタ（２．３）の放射方向に前記熱伝達エミッタユニット（２）から外方に延在する構造体を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の多層構造体（１０）。
近赤外線を透過するバリア層（３．１）−好ましくは石英バリア層（３．１）−が、前記熱伝達エミッタユニット（２）と前記スペクトル成形器（３）との間に設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の多層構造体（１０）。
前記スペクトル成形器（３）は、希土類元素含有層、好ましくは、イッテルビウム酸化物Ｙｂ_２Ｏ_３又は白金エミッタ層及び／又はナノ構造フィルタ層などの選択的エミッタ材料の層を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の多層構造体（１０）。
請求項１〜６のうちの１つによる多層構造体（１０）と、
電磁放射線エミッタ（２．３）の放射方向に前記多層構造体（１０）に隣接された光起電力セル（７）と、
を備えることを特徴とする、熱光起電力装置（１００）。
例えば、真空又はエアロゲル層の形態の熱伝導バリア（４）は、前記スペクトル成形器（３）と前記光起電力セル（７）との間に設けられることを特徴とする、請求項６に記載の熱光起電力装置（１００）。
スペクトルフィルタ（５）は、前記多層構造体（１０）の前記スペクトル成形器（３）と前記光起電力セル（７）との間に設けられることを特徴とする、請求項６又は７に記載の熱光起電力装置（１００）。
アクティブ冷却層（６）は、前記多層構造体（１０）の前記スペクトル成形器（３）と前記光起電力セル（７）との間に、及び／又は、前記スペクトル成形器（３）と反対方向に向けられた前記光起電力セル（７）の裏面側に設けられ、
前記アクティブ冷却層（６）は、冷却剤入力部（６．１）と冷却剤出力部（６．２）との間の水又は他の冷媒などの冷却剤を含み、
前記冷却層（６）は、前記多層構造体（１０）の前記スペクトル成形器（３）及び／又は前記電磁放射線エミッタ（２．３）によって出射されたより低い波長の放射線を吸収するように構成されて、熱的接続によって前記光起電力セル（７）が冷却されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１つに記載の熱光起電力装置（１００）。
マイクロチャネルは、前記冷却層（６）に設けられ、前記冷却層（６）の放射線吸収を向上させるために前記冷却剤入力部（６．１）及び前記冷却剤出力部（６．２）を接続することを特徴とする、請求項９に記載の熱光起電力装置（１００）。
（補正後）
前記光起電力セル（７）は、前記多層構造体（１０）の前記スペクトル成形器（３）及び／又は前記電磁放射線エミッタ（２．３）の放射方向に配置されて、主に近赤外線用に最適化された変換領域（７．５）を含むことを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１つに記載の熱光起電力装置（１００）。
前記光起電力セル（７）は、前記多層構造体（１０）の前記スペクトル成形器（３）及び／又は前記電磁放射線エミッタ（２．３）の前記放射方向に向けられた、前記変換領域（７．５）の第１の表面上に位置する反射防止層（７．１）と、前記第１の表面とは反対方向に位置する変換領域（７．５）の第２の表面上の反射層（７．９）とを含み、
電気裏面コンタクト（７．７）は、前記変換領域（７．５）と前記反射層（７．９）との間に位置し、
電気表面コンタクト（７．３）は、前記反射防止層（７．１）と前記変換領域（７．５）との間に位置することを特徴とする、請求項１１に記載の熱光起電力装置（１００）。
対称方向のそれぞれに少なくとも１つの光起電力セル（７）を有する前記熱伝達エミッタユニット（２）に対して構造的及び／又は機能的に対称に配置されることを特徴とする、請求項６〜１２のいずれか１つに記載の熱光起電力装置（１００）。
（補正後）
十字形状に配置され、その十字の各方向に少なくとも１つの光起電力セル（７）を有することを特徴とする、請求項１３に記載の熱光起電力装置（１００）。
前記スペクトル成形器（３）、及び／又は
前記光起電力セル（７）、及び／又は
前記バリア層（３．１）、及び／又は
前記熱伝導バリア（４）は、
開口楕円柱として、好ましくは前記電磁放射線エミッタ（２）の周りに同軸で配置された好ましくは開口円柱体として構成されることを特徴とする、請求項６〜１２のいずれか１つに記載の熱光起電力装置（１００）。
請求項６〜１５のいずれか１つによる熱光起電力装置（１００）と、
燃料源（５０）であって、燃焼が熱伝達エミッタユニット（２）の表面に本質的に限定されるように、かつ、気相での燃料混合物の燃焼が最小限に抑えられるように構成され、燃料源（５０）から流体熱伝達チャンバ（２．２）の入力側（２．４）へ可燃性燃料混合物を導くように配置された、燃料源（５０）と、
を備えることを特徴とする、熱光起電力システム（２００）。
前記燃料源（５０）は、化学エネルギー源であり、
化学エネルギーキャリアは、メタノールなどの化石燃料であることを特徴とする、請求項１４に記載の熱光起電力システム（２００）。
前記システムは、更に、前記流体熱伝達チャンバ（２．２）の排出側（２．５）において熱を排ガスから回収して、前記回収した熱を前記入力側（２．４）にフィードバックするように構成された廃熱回収ユニット（５５）を備えることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の熱光起電力システム（２００）。
前記システムは、同時に又は選択的に、
前記熱エネルギー源（５０）及び／又は前記流体熱伝達チャンバ（２．２）から、及び／又は、冷却層（６）の冷却剤出力部（６．２）を介して、熱放射を供給する熱源として機能するように、
光起電力セル（７）の出力端子において電気エネルギーを供給する電気エネルギー源として機能するように、
光源として機能するように、
携帯型エネルギー源として構成されており、
前記電磁放射線エミッタ（２．３）は、高温に晒されたときに可視スペクトルの電磁放射線を供給するように構成されることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか１つに記載の熱光起電力システム（２００）。
前記システムは、更に、前記流体熱伝達チャンバ（２．２）の前記排出側（２．５）において前記排ガス内の蒸気を濃縮することによって、好ましくは、燃料としてのメタノールの燃焼から生じる水蒸気を濃縮することによって液体を回収するように構成された濃縮ユニット（６０）を備え、
その結果、更に純水源として構成されることを特徴とする、請求項１９に記載の熱光起電力システム（２００）。