JP2019054637A - 発電構造、熱光起電力発電方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<本発明発電構造1>
図1に、実施形態1に係る本発明発電構造1を示す。前記本発明発電構造1は、焼却炉2と、エミッタ3と、光電変換ユニット4と、を具備する。
本発明において、前記焼却炉2の燃焼方式、処理能力等は特に限定されない。本実施形態においては、前記焼却炉2として、一般に「竪型ごみ焼却炉」と称されるものを用いた。この焼却炉2は、竪型の炉内に廃棄物Wを厚く積み、垂直方向に廃棄物Wを移動させながら燃焼させる燃焼方式を採用している。前記廃棄物Wの燃焼に伴い発生する可燃ガスは、燃焼室21において燃やされ、炉出口22を通じて排出される。なお、本実施形態において用いた「竪型ごみ焼却炉」では、前記廃棄物Wの燃焼に伴い発生する可燃ガスにつき、まず、主燃焼室211において燃やし、次いで、整流装置23を通過したガスを再燃焼室212において燃やしている。
前記エミッタ3は、前記焼却炉2の炉壁に配置される。前記エミッタ3は、熱エネルギーを光エネルギーに変換する素子である。本実施形態においては、前記エミッタ3として、図2に示すような、二次元矩形構造(穴サイズ:1.0×1.0μm、深さ0.8μm)の光放出面31を有する単結晶タングステンからなる平板状の選択エミッタを用いた。又、本実施形態においては、前記焼却炉2の炉壁に複数の開口を開け、各開口に前記エミッタ3をはめ込むことによって、前記エミッタ3を前記焼却炉2の炉壁に配置した。
前記光電変換ユニット4は、前記焼却炉2の炉外に設置される。前記光電変換ユニット4は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子である。本実施形態においては、前記光電変換ユニット4として、太陽電池セルとして用いられるInSbセルを用いた。又、前記光電変換ユニット4は、前記燃焼室21の周囲を囲むようにして、炉外の常温域に複数枚設置した。この際、各光電変換ユニット4の受光面41が、各エミッタ3の光放出面31にそれぞれ対向するようにした。
以下、前記構成を有する本発明発電構造1を用いた本発明発電方法を説明する。図3に示すように、前記本発明方法では、熱源としての前記焼却炉2から生じる熱エネルギーによって前記エミッタ3を加熱し、前記エミッタ3から発する熱ふく射光を前記光電変換ユニット4にて電気エネルギーに光電変換する。
図4に、実施形態2に係る本発明発電構造1を示す。本実施形態に係る本発明発電構造1は、前記実施形態1に係る本発明発電構造1と同様、焼却炉2と、エミッタ3と、光電変換ユニット4と、を具備する(図1参照)。
前記シャッター5は、前記エミッタ3の光放出面31の有効面積を増減させる役割を担う。本実施形態においては、前記シャッター5は、炉の外壁に配置されている複数の前記エミッタ3の各々に取り付けられており、前記シャッター5の開度により、前記光放出面31を覆う閉状態から前記光放出面31を全開にする全開状態までを採り得る仕組みとなされている。
前記制御装置6は、炉内温度に応じて前記シャッターを開閉させる役割を担う。図5に示すように、本実施形態において、前記制御装置6は、炉内温度(T)を測定する測定手段61と、最適な炉内温度としてあらかじめ設定された設定温度(Ts)を記憶する記憶手段62と、炉内温度(T)と設定温度(Ts)を比較する演算手段63と、炉内温度(T)に応じて前記シャッター5の開閉を命令する制御手段64と、を具備する。
2 焼却炉
21 燃焼室
211 主燃焼室
212 再燃焼室
22 炉出口
23 整流装置
3 エミッタ
31 光放出面
4 光電変換ユニット
41 受光面
5 シャッター
6 制御装置
61 測定手段
62 記憶手段
63 演算手段
64 制御手段
W 廃棄物
Claims (7)
- 焼却炉と、
前記焼却炉の炉壁に配置されたエミッタと、
炉外に設置された光電変換ユニットと、
を具備してなり、
前記焼却炉の燃焼熱によって加熱された前記エミッタの光放出面から発する熱ふく射光を、前記光電変換ユニットの受光面に受光させることによって熱光起電力発電することを特徴とする発電構造。 - 請求項1に記載の発電構造において、
更に、前記エミッタの光放出面の有効面積を増減させるシャッターが設けられてなる発電構造。 - 請求項2に記載の発電構造において、
更に、炉内温度に応じて前記シャッターを開閉する制御装置が設けられてなる発電構造。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発電構造において、
前記焼却炉の炉出口に、更に、廃熱ボイラが設けられてなる発電構造。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発電構造において、
前記焼却炉が、1日あたり百トン未満の処理能力の小型炉である発電構造。 - 熱源から生じる熱エネルギーによってエミッタを加熱し、前記エミッタから発する熱ふく射光を光電変換セルにて電気エネルギーに光電変換する熱光起電力発電方法において、
前記熱源として焼却炉の燃焼熱を用いることを特徴とする熱光起電力発電方法。 - 請求項6に記載の熱光起電力発電方法において、
前記エミッタの光放出面の有効面積を増減させることによって炉内温度を調節する熱光起電力発電方法。
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