JP4635388B2 - 熱光発電装置 - Google Patents

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Description

【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(thermophotovoltaic 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。
【０００２】
【従来の技術】
熱光発電装置では、エミッタ（輻射体）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。
【０００３】
次世代のエネルギ源として、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。
【０００４】
例えば、特開昭６３−３１６４８６号公報には、多孔質固体により製作されたエミッタと、燃焼ガスがそのエミッタ内を通過するように構成されたエミッタ加熱手段と、そのエミッタからの輻射エネルギを電気エネルギに変換する光電変換素子と、から構成される熱光発電装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に示される如き従来の技術においては、燃焼器（バーナ）にて発生した高温の燃焼ガスが、エミッタを通過してそれを加熱しているが、エミッタにおける燃焼ガスの通過部位にばらつきが発生し、これによりエミッタからの発光もばらつく。この原因としては、燃焼器における火炎発生部位の分布、エミッタの流路抵抗の不適合、運転状況の変化（発電要求量の変化に伴う燃焼量の変化により燃焼ガスのエミッタ通過状態が変化する）、等が挙げられる。
【０００６】
エミッタの発光が不均一である場合には、受光する複数の光電変換セルに入射するエネルギ量がばらつくこととなる。そのため、個々の光電変換セルの発電量に差が生ずる。その結果として、各セル間に発電量に応じた電流量の差が発生する。また、複数の光電変換セルは一般に直列に接続されているため、総発電量は、「各セル発生電圧の和」×「最小発電量セルの電流」により決まる。したがって、ばらつきが大きいと、「最小発電量セルの電流」が小さくなり、結果として、電力変換効率が低下するという問題が生ずる。
【０００７】
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、エミッタにおける発光の強度を均一化することにより発電効率の向上を図った熱光発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、燃焼ガスの状態に応じて該エミッタの燃焼ガス流路抵抗を可変とする手段を設けたことを特徴とする熱光発電装置が提供される。
【０００９】
均一な厚さを有するエミッタにおいては形成される火炎との位置関係で加熱されやすい部分とそうでない部分とが生ずるのに対し、上述の如く構成された熱光発電装置においては、燃焼ガスの状態に応じてエミッタの燃焼ガス流路抵抗が可変であるため、火炎から遠い部分にガスを多く流すことができ、結果として、エミッタの温度分布の均一化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、発電の出力要求に応じて燃焼器の火口の形状又は数を可変とする手段を設けたことを特徴とする熱光発電装置が提供される。
【００１１】
燃焼器の火口の形状や数により火炎の形状は変化するが、上述の如く構成された熱光発電装置においては、小出力が要求されるときには、例えば火口の形状を小さくし又はその数を減少させて細長い火炎を形成する一方、大出力が要求されるときには、火口の形状を大きくし又はその数を増加させて適切な長さの火炎を形成すること等により、要求（目標）出力に応じて燃焼器での燃焼状態を最適に制御することで、エミッタ全体を均一に加熱することが可能となる。
【００１２】
また、本発明によれば、燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、燃焼ガスの状態に基づき排出ガスの排出状態を可変とする手段を設けたことを特徴とする熱光発電装置が提供される。
【００１３】
上述の如く構成された熱光発電装置においては、燃焼ガスがエミッタを通過した後の排気を最適に制御することにより、エミッタの燃焼ガスの流れ分布を均一化することができる。また、燃料と空気の比である空燃比を制御し燃焼の最適化をすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、燃焼ガスの状態に応じて該エミッタの燃焼ガス流路抵抗を可変とする手段、出力要求に応じて燃焼器の火口の形状又は数を可変とする手段、及び燃焼ガスの状態に応じて排出ガスの排気状態を可変とする手段、のうちの少なくとも二つの手段を組み合わせて可変制御することを特徴とする熱光発電装置が提供される。
【００１５】
上述の如く構成された熱光発電装置においては、統合制御することにより、それぞれを単独で制御するよりも更に効率良く発電することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る熱光発電装置の構成を示す断面図である。
同図において、符号１０は基本フレームを示す。溶接等により基本フレーム１０に固定された空気管１２ａと、その空気管１２ａの内部に設けられた燃料ガス供給管１２ｂとが、一体となって燃焼器１２（図５参照）を形成する。この燃焼器には、内側水平方向に混合気を噴出する火口が所定間隔ごとに設けられている。
【００１８】
符号１６は、その燃焼器１２の火口を調整するプレートを示す。燃焼器１２の下側には、光選択フィルタ１８が配置される。さらにその下側に配置されたセル保持プレート２０には、複数の光電変換セル２２が搭載されている。符号２４で示されるのは、空気導入口を有するセルカバー部材である。そして、燃焼器火口調整プレート１６、光選択フィルタ１８、セル保持プレート２０、光電変換セル２２及びセルカバー部材２４は、一体となって下部移動部材を形成する。この下部移動部材は、ステッピングモータからなる燃焼器制御モータ２６によって上下に移動可能なようにされている。
【００１９】
燃焼器の空気管１２ａには、熱交換後の高温空気を供給する配管２８が連通しており、また、燃焼器の燃料ガス供給管１２ｂには、燃料ガス流量制御弁５４を備える燃料配管３０が連通している。符号３２で示されるのは、断熱性及び気密性の高いセラミック等でできた構造材であり、その端部３２ａは、補助部材により基本フレーム１０と一体化されている。
【００２０】
その構造材３２には、多孔質（ポーラス）体からなるエミッタ本体３４が保持されている。また、このエミッタ本体３４の上側にて符号３６で示されるのは、補助制御用エミッタである。この補助制御用エミッタ３６は、フレーム材３８及び４０と一体となり、ステッピングモータからなるエミッタ制御モータ４２により上下に移動可能となっている。
【００２１】
符号４４で示されるのは熱交換器であり、この熱交換器４４は連通管４６によりエミッタ本体３４の上側の部分と連通している。また、符号４８で示されるのは排気ファンであり、符号５０で示されるのはその排気を外部に排出するための煙突である。
【００２２】
熱光発電装置の制御のために、電子制御装置（ＥＣＵ）６０が設けられている。ＥＣＵ６０は、各種制御アクチュエータ６２を介して、上述した燃料ガス流量制御弁５４、エミッタ制御モータ４２、燃焼器制御モータ２６等を制御する。また、ＥＣＵ６０は、かかる制御を行なうために、燃料配管３０に設けられた燃料ガス流量計７０、光電変換セル２２の出力電流を計測する電流計７２、排出ガス温度を計測する排気温センサ７４、排気ファン４８内のポンプの回転数を計測するポンプ回転数センサ７６等からの信号を入力する。
【００２３】
次に、上述した構成の作動について説明する。燃料は、燃料配管３０より燃焼器の燃料ガス供給管１２ｂへと供給される。また、セルカバー部材２４の空気導入口を介して外部から導入された空気は、光電変換セル２２を冷却すべくセル保持プレート２０の下側及び光電変換セル２２の上側を通過した後、熱交換器４４を通って燃焼器空気管１２ａへと供給される。
【００２４】
燃焼器１２にて空気と燃料とが混合され、その混合気が燃焼器の火口付近で図示しない点火装置により点火されると、エミッタ本体３４と光選択フィルタ１８との間に形成される燃焼室５２にて燃焼が起こる。その燃焼により発生する燃焼ガスは、ポーラス体であるエミッタ３４を通過する。その際、高温の燃焼ガスからエミッタ本体３４へと熱が伝達され、エミッタ本体３４は高温となって発光する。
【００２５】
エミッタ本体３４から輻射された光のうち発電に適しない波長の光は、光選択フィルタ１８によって反射され、エミッタ本体３４に戻って再吸収され、エミッタ本体３４を加熱することにより、発電に適した光を発するために利用される。一方、エミッタ本体３４から輻射された光のうち発電に適した波長の光は、光選択フィルタ１８を通過し、光電変換セル２２に到達して、電力に変換される。
【００２６】
エミッタ本体３４を通過した燃焼ガスは、連通管４６を通って熱交換器４４に導入され、燃焼用の空気に熱を与えた後、排気ファン４８を通過して煙突５０から排出される。このように、燃焼器空気管１２ａに導入される空気は、排出ガスの熱エネルギを吸収して高温となっており、この熱回収により発電効率が向上する。
【００２７】
ここで、従来の熱光発電装置の問題点について説明する。図２は、従来技術においてエミッタが加熱される状態を説明するための図である。図２（Ｂ）の断面図に模式的に示されるように、厚さの均一なエミッタを加熱する場合、燃焼器からの火炎に近い部分は、充分に加熱されて高温となるが、それ以外の部分は、それに比較して低温となる。すなわち、エミッタの断面における温度分布は、図２（Ａ）に示されるものとなる。また、図２（Ｃ）の底面図に示されるように、高温部と低温部とができることとなる。
【００２８】
したがって、図２のエミッタに対応させて例えば１６個の光電変換セルが、図３の平面図に示されるように配置された場合には、エミッタの低温部に対応するセルＡの電流（例えば１Ａ）に比較して、エミッタの高温部に対応するセルＢは、大きな電流（例えば１．５Ａ）を出力する。そして、熱光発電装置として一出力であることが望ましいことよりセルＡとセルＢとが直列に接続されると、本来、例えば、０．４Ｖ×１Ａ＋０．４Ｖ×１．５Ａ＝１Ｗ、の出力が得られるところ、セルＡの電流による制限から、０．４Ｖ×１Ａ＋０．４Ｖ×１Ａ＝０．８Ｗ、の出力しか得られなくなってしまう。
【００２９】
そこで、図１に示される実施形態におけるエミッタ３４では、その中央部が薄くされることで、そのガス流路抵抗が小さくされており、その結果、火炎から遠い中央部にも燃焼ガスが多く流れ、エミッタの温度が均一化されるように工夫されている。しかし、要求出力により火炎の形態が変化するため、これだけでは不十分であり、図１に示されるように、補助制御用エミッタ３６を備えた可変エミッタ構造とされている。
【００３０】
すなわち、図１に示される実施形態においては、燃焼ガス量に応じて、発光部であるエミッタのガス流路抵抗が可変とされる。具体的には、補助制御用エミッタ３６が図４に示される上下移動をすることにより、エミッタとなるポーラス部材の厚さが変更され、その結果、ガス流路抵抗が可変とされる。
【００３１】
前述のように、エミッタ本体３４は、その中央部が薄型とされている。したがって、火炎が小さい小出力時には、エミッタ本体３４の外周部が温度上昇傾向にあるため、補助制御用エミッタ３６は、流路抵抗とならないように、図４（Ａ）の如く上方に位置付けられる。
【００３２】
これに対し、中出力時には、火炎が中央部付近に近づくため、中央部を通過する燃焼ガスの量が増大し、中央部の温度が小出力時に比較して高くなりやすい。そこで、中出力時には、図４（Ｂ）に示されるように、補助制御用エミッタ３６が下降せしめられることにより、通気抵抗が増大せしめられて、バランスが図られる。
【００３３】
さらに、大出力時には、火炎が中央部に到達し始める。したがって、中央部の通気抵抗を一層増大させるため、図４（Ｃ）に示されるように、補助制御用エミッタ３６は最下降位置にまで下降せしめられる。
【００３４】
また、図１に示される実施形態においては、燃焼ガス量に応じて燃焼器の火口の形状を可変とすることによって、エミッタにおける発光強度の均一化を図ることができるようになっている。図５は、燃焼部の火口の形状の変化を説明するための図である。前述のように、燃焼器火口調整プレート１６は、燃焼器制御モータ２６によって上下に移動可能なようにされているため、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、空気管１２ａと燃料ガス供給管１２ｂとからなる燃焼器１２に対する位置が変化する。
【００３５】
そして、燃焼器火口調整プレート１６の位置が変化すると、空気管１２ａに設けられた噴出口とプレート１６に設けられた口との重複部分の大きさが変化することにより、燃焼部の火口の形状が変化し、その結果、火炎の寸法が変化することとなる。
【００３６】
かくして、小出力のときには、火口を小さくして細長い火炎を形成する一方、大出力のときには、火口を大きくして適切な長さの火炎を形成するように、火口の形状を制御することで、エミッタを均一に加熱することが可能となる。なお、同様の原理により、火口の数を制御するようにしてもよい。
【００３７】
また、図１に示される実施形態においては、燃焼ガス量に応じて排出ガス量を最適化すべく、排気側に制御可能な吸引排気ポンプである排気ファン４８が設けられ、排出ガス温度に適したモードで運転されており、これによってもエミッタにおける発光強度の均一化が図られている。
【００３８】
従来の熱光発電装置においては、空気供給側に空気導入ポンプが設けられている。しかし、その場合、ポーラス体からなるエミッタを用いた装置では、ガス流路に溜りが発生しやすいという不具合が生ずる。この不具合は、エミッタのガス流分布に大きな影響を及ぼす。
【００３９】
そこで、図１に示される実施形態においては、排気側に排気ファン４８が設けられている。これにより、エミッタ入口の燃焼室でのエミッタ通過抵抗による燃焼ガス偏在がなくなり、良好な燃焼が可能となる上、火炎形成制御が容易となる。
【００４０】
ただし、排気ファン４８の排出量は、排出ガス温度により質量的に変動するため、本実施形態においては、排出ガス温度及び燃料供給量を計測し、これらの計測値に基づいて理論排出ガス量を算出し、その理論排出ガス量を排出するように排気ファンの出力を決定して制御するようにしている。
【００４１】
ＥＣＵ６０によって実行される排気ファン制御の具体的手順が、図６のフローチャートに示される。まず、ステップ１０２では、燃料ガス流量計７０により燃料供給量ｑを計測する。次いで、ステップ１０４では、排気温センサ７４により排出ガス温度ｔを計測する。次いで、ステップ１０６では、ポンプ回転数センサ７６により排気ファン４８のポンプ回転数Ｎを計測する。
【００４２】
次いで、ステップ１０８では、計測された排出ガス温度ｔ及び燃料供給量ｑに基づいて排出ガス流量Ｑを理論的に算出する。次いで、ステップ１１０では、算出された排出ガス流量Ｑを達成するためのポンプ回転数目標値Ｎ0を、所定のマップを参照することにより決定する。
【００４３】
そして、ステップ１１２では、計測されたポンプ回転数Ｎと目標値Ｎ0とを比較し、Ｎ0＜Ｎのときには、ステップ１１４にて所定値ΔＮだけ回転数を下げる制御をする一方、Ｎ≦Ｎ0のときには、ステップ１１６にて所定値ΔＮだけ回転数を上げる制御を行なう。ステップ１１４又は１１６の実行後には、ステップ１０２に戻る。
【００４４】
今まで、制御対象としてエミッタ、燃焼器及び排気ファンをそれぞれ単独に制御することについて述べてきた。もちろん、これらの制御対象のいずれか一つを単独で制御することでも、一応の効果を得ることができる。しかし、これらの制御対象の少なくとも二つを統合制御することにより、更に効率良く発電することができる。最後に、エミッタ、燃焼器及び排気ファンの全てを統合制御することにより、エミッタ条件を常に最適化する制御法について説明する。
【００４５】
図７及び図８は、ＥＣＵ６０によって実行されるエミッタ、燃焼器及び排気ファンの統合制御の手順を示すフローチャートである。処理が開始されると、まず、ステップ２０２において変数ｋが０に設定される。次いで、ステップ２０４では、発電量に関する出力指示（この出力指示により出力要求が定まる）に従い、燃料量ｑ0を決定するとともに、燃焼器の初期状態ｆ0、エミッタの初期状態ｅ0及び排気ファンの初期状態ｈ0を決定する。なお、これらの初期状態ｆ0、ｅ0及びｈ0は、出力指示に対応する目標値よりも少し小さ目の値とされる。
【００４６】
次に、実際に供給される燃料量ｑの誤差が所定値Δｑ0よりも小さくなるように制御する。すなわち、ステップ２０６では、燃料ガス流量計７０により燃料量ｑを計測する。次いで、ステップ２０８では、燃料量の誤差Δｑ←ｑ0−ｑを演算する。次いで、ステップ２１０では、｜Δｑ｜＜Δｑ0が成立するか否かを判定し、不成立のときには、ステップ２１２に進み、（１／２）Δｑだけ燃料量を増減して、ステップ２０６に戻る。一方、｜Δｑ｜＜Δｑ0が成立するときには、ステップ２１４に進む。
【００４７】
次に、排気温ｔk及び発電量Ｗkを計測し、所望の即ち最適制御時の発電量に対して許容可能な運転状態となっているかどうかをチェックする。具体的には、まず、ステップ２１４において、排気温センサ７４により排気温（排出ガス温度）ｔkを計測する。次いで、ステップ２１６では、電流計７２の出力に基づいて発電量Ｗkを計測する。次いで、ステップ２１８では、ΔＷk←Ｗ0−Ｗkなる演算により、発電量の誤差ΔＷkを算出する。なお、図９に示されるように、Ｗ0は、最適制御時の発電量であり、燃料量に応じて定まる。
【００４８】
次いで、ステップ２２０では、発電量の誤差ΔＷkが、図９に示される如き許容値ΔＷ0よりも小さいか否かを判定し、ΔＷ0≦ΔＷkのときには、ステップ２２２に進み、排気温ｔkを所定値ｔ0と比較する。ｔk＜ｔ0のとき、すなわち排気温も低く出力も不足しているときには、異常と判断して装置を停止する（ステップ２２４）。一方、ステップ２２２においてｔ0≦ｔkのときには、ステップ２１４に戻る。
【００４９】
ステップ２２０においてΔＷk＜ΔＷ0と判定されるとき、すなわち許容運転域にあると判定されるときには、ステップ２２６に進み、変数ｋをインクリメントした後、エミッタ、排気ファン及び燃焼器の最適化制御に移行する。ステップ２２８では、ｋが３の倍数か否かを判定して、ｋが３の倍数のときには、ステップ２３０で後述のエミッタ制御ルーチンを実行する。次いで、ステップ２３２では、ｋが１０の倍数か否かを判定して、ｋが１０の倍数のときには、ステップ２３４で後述の排気ファン制御ルーチンを実行する。
【００５０】
次いで、ステップ２３６では、後述の燃焼器制御ルーチンを実行する。このように燃焼器制御ルーチンが毎回実行されるのに対し、エミッタ制御ルーチンや排気ファン制御ルーチンが一定間隔をおいて実行されるのは、制御の応答遅延時間が相違することに基づくものである。最後に、ステップ２３８では、出力指示が、先に受けた値から変更されているかどうかを判定し、変更されていないときにはステップ２０６に戻る一方、変更されているときにはステップ２０２に戻る。
【００５１】
図１０は、前述のステップ２３０で実行されるエミッタ制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。まず、ステップ３０２では、ｋ＝３か否かを判定し、ｋ＝３のときには、エミッタの初期状態ｅ0が小さ目の値に設定されていることから、ステップ３０４において、ｅ0に所定の基準増量値Δｅ0を加えて新たな状態量ｅ3を決定して、本ルーチンを終了する。
【００５２】
一方、ステップ３０２でｋ≠３すなわちｋ＝６，９，…と判定されるときには、ステップ３０６に進み、前々回の発電量Ｗk-6と前回の発電量Ｗk-3とを比較する。Ｗk-6＜Ｗk-3のとき、即ち発電量が増大したと判定されるときには、ステップ３０８に進み、ｅk-3に基準増量値Δｅ0を加えて新たな状態量ｅkを決定し、本ルーチンを終了する。
【００５３】
ステップ３０６でＷk-3≦Ｗk-6のとき、即ち発電量が減少したと判定されるときには、ステップ３１０に進み、ｅk-6とｅk-3とを比較して前回状態量を増大させたか又は減少させたかを判定する。ｅk-6＜ｅk-3のとき、即ち前回状態量を増大させているときには、ステップ３１２に進み、ｅk-3に（−１／２）Δｅ0を加えて新たな状態量ｅkを決定し、本ルーチンを終了する。
【００５４】
一方、ステップ３１０でｅk-3≦ｅk-6と判定されるとき、即ち前回状態量を減少させているときには、ステップ３１４に進み、ｅk-3に（１／４）Δｅ0を加えて新たな状態量ｅkを決定し、本ルーチンを終了する。このような処理を繰り返し実行することにより、エミッタの状態が最適化される。
【００５５】
図１１は、前述のステップ２３４で実行される排気ファン制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この排気ファン制御ルーチンは、排気ファン制御の応答遅延時間が大きいことから、変数ｋが１０の倍数のときのみ実行される。基準増量値としてΔｈ0が使用されるが、その制御内容は前述のエミッタ制御ルーチンの制御内容と同一であり、各ステップの処理内容はエミッタ制御ルーチンのものと実質的に同一であるため、その説明を省略する。
【００５６】
図１２は、前述のステップ２３６で実行される燃焼器制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この燃焼器制御ルーチンは、燃焼器制御の応答遅延時間が小さいことから、変数ｋの全ての値に対して実行される。基準増量値としてΔｆ0が使用されるが、その制御内容は前述のエミッタ制御ルーチンの制御内容と同一であり、各ステップの処理内容はエミッタ制御ルーチンのものと実質的に同一であるため、その説明を省略する。
【００５７】
上述の如くエミッタ、燃焼器及び排気ファンを統合制御することにより、エミッタ加熱を均一化し、それに伴い発電効率を最大化することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による熱光発電装置によれば、エミッタにおける発光の強度が均一化されることにより、発電効率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱光発電装置の構成を示す断面図である。
【図２】従来技術においてエミッタが加熱される状態を説明するための図である。
【図３】図２のエミッタに対応させて１６個の光電変換セルが配置された状態を模式的に示す図である。
【図４】補助制御用エミッタの動作を説明するための図である。
【図５】燃焼部の火口の形状の変化を説明するための図である。
【図６】排気ファンの制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】統合制御の手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図８】統合制御の手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図９】燃料量と発電量との関係を示す特性図である。
【図１０】エミッタ制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】排気ファン制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】燃焼器制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…基本フレーム
１２…燃焼器
１２ａ…燃焼器の空気管
１２ｂ…燃焼器の燃料ガス供給管
１６…燃焼器火口調整プレート
１８…光選択フィルタ
２０…セル保持プレート
２２…光電変換セル
２４…セルカバー部材
２６…燃焼器制御モータ
２８…熱交換後の高温空気を供給する配管
３０…燃料配管
３２…構造材
３４…エミッタ
３６…補助制御用エミッタ
３８，４０…フレーム材
４２…エミッタ制御モータ
４４…熱交換器
４６…連通管
４８…排気ファン
５０…煙突
５２…燃焼室
５４…燃料ガス流量制御弁
６０…電子制御装置（ＥＣＵ）
６２…各種制御アクチュエータ
７０…燃料ガス流量計
７２…電流計
７４…排気温センサ
７６…ポンプ回転数センサ

Claims (4)

  1. 燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、該燃焼器の火炎から遠い該エミッタの部分を薄くして該燃焼ガスが多く流れるように制御すべく、該エミッタの燃焼ガス流路抵抗を可変とする手段を設けたことを特徴とする熱光発電装置。
  2. 燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、発電の出力要求が大きいほど、該燃焼器の火炎が大きくなり又は該火炎の数が増えるように、該燃焼器の火口の形状を大きくし又は該火口の数を増やす制御をすべく、該形状又は該数を可変とする手段を設けたことを特徴とする熱光発電装置。
  3. 燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、排出ガス温度及び燃料供給量を計測し、これらの計測値に基づいて理論排出ガス量を算出し、該理論排出ガス量を排出するように、排気側に設けられた排気ファンの出力を決定する制御を行うことにより、燃焼ガスの状態に基づき排出ガスの排出状態を可変とする手段を設けたことを特徴とする熱光発電装置。
  4. 燃料及び空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器から発生する燃焼ガスをエミッタの燃焼ガス流路に通過させることによりエミッタを加熱し、該エミッタからの輻射光を光電変換素子により電力に変換する熱光発電装置において、
    該燃焼器の火炎から遠い該エミッタの部分を薄くして該燃焼ガスが多く流れるように制御すべく、該エミッタの燃焼ガス流路抵抗を可変とする手段、
    発電の出力要求が大きいほど、該燃焼器の火炎が大きくなり又は該火炎の数が増えるように、該燃焼器の火口の形状を大きくし又は該火口の数を増やす制御をすべく、該形状又は該数を可変とする手段、及び
    排出ガス温度及び燃料供給量を計測し、これらの計測値に基づいて理論排出ガス量を算出し、該理論排出ガス量を排出するように、排気側に設けられた排気ファンの出力を決定する制御を行うことにより、燃焼ガスの状態に基づき排出ガスの排出状態を可変とする手段、
    のうちの少なくとも二つの手段を組み合わせて可変制御することを特徴とする熱光発電装置。
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