JP7192434B2 - 発電装置および発電設備 - Google Patents

Description

本発明は、発電装置および発電設備に関する。

従来、光起電力効果により光を電力に変換する光電素子を備える発電装置、すなわち熱光起電力発電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

米国特許第６３０３８５３号明細書

熱光起電力発電装置では、高温熱源によって光電素子の温度が上昇してしまい、光電素子の温度が過剰に上昇すると、発電効率が低下してしまう。そこで、光電素子を冷却することが求められる。

光電素子を冷却するためには、空冷方式や液冷方式による冷却部を設けることが有効である。しかし、高温熱源（高温材料）からの輻射光によって冷却部が高温化するという問題がある。また、ファン等で強制空冷方式としても、気流の温度が高いために冷却が不十分になるという問題もある。

本開示は、冷却効率に優れた発電装置および発電設備を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下のとおりである。

＜１：発電装置＞
光電素子と、
前記光電素子を冷却するための冷却部と、
前記光電素子および前記冷却部と高温熱源との間に設けられた保護部材と、を備える発電装置であって、
前記保護部材は、
前記高温熱源からの輻射光を前記光電素子に入射させるための貫通孔が形成された遮光部材と、
前記貫通孔を塞ぐ透過板と、を含む、
発電装置。
（作用効果）
この発電装置は、光電素子を冷却するための冷却部を備えている。しかし、仮に冷却部に高温熱源からの輻射光が直接入射すると、冷却部による冷却性能が低下してしまう。また、高温熱源により昇温した気流が光電素子や冷却部まで到達すると、光電素子の冷却に関して不利である。
そこで、この発電装置では、光電素子および冷却部と高温熱源との間に保護部材が設けられ、保護部材が遮光部材を含んで構成されているので、冷却部に輻射光が直接入射することが抑制されている。
また、遮光部材には、高温熱源からの輻射光を光電素子に入射させるための貫通孔が設けられているので、光電素子に輻射光を入射させ、発電を行うことができる。更に、貫通孔を塞ぐように透過板が設けられているので、高温熱源により昇温した気流が光電素子や冷却部まで到達することが抑制されている。
更に、この発電装置は、気流発生装置を備えてもよい。気流発生装置は、光電素子と透過板との間に形成された空間に強制的に気流を発生させる。このため、光電素子および透過板を冷却することができ、発電効率の低下や透過板の損傷を抑制することができる。

＜２＞
前記光電素子が複数配列されて素子配列領域が形成され、
前記貫通孔の面積は、前記素子配列領域の面積の０．８１～２．２５倍である、
＜１＞に記載の発電装置。
ここで、貫通孔の面積は、光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ貫通孔を投影した領域の面積とする。
（作用効果）
貫通孔が適切な大きさなので、素子に当たり発電に寄与する光を通過させ、素子の周辺の部材に当たり温度上昇に影響する光の通過を阻止することにより、発電効率と冷却効率が両立する。なお、素子配列領域の面積に対する貫通孔の面積は、１．００～１．９６倍であることがより好ましく、１．００～１．４４倍であることが更に好ましい。

＜３＞
前記透過板は、前記遮光部材の上面に載置され、前記遮光部材に対して固定されていない、
＜１＞または＜２＞に記載の発電装置。
（作用効果）
透過板が遮光部材の上面に単に載置され、遮光部材に対して固定されていないので、透過板の交換が容易である。

＜４＞
前記透過板は、前記遮光部材に対して固定されている、
＜１＞または＜２＞に記載の発電装置。
（作用効果）
透過板が遮光部材に対して固定されているので、透過板の位置が振動などによりずれることが抑制され、長時間における発電の安定化に有効である。

＜５＞
前記遮光部材の上面には、前記透過板が載置される凹部が形成され、
前記透過板は、前記凹部に載置され、前記遮光部材に対して固定されていない、
＜１＞または＜２＞に記載の発電装置。
（作用効果）
遮光部材の凹部に透過板が配置されているので、透過板が凹部に拘束され、振動などによる透過板の位置ずれが抑制される。
また、透過板が遮光部材に固定されていないので、遮光部材や透過板が熱膨張や熱収縮しても、凹部と透過板との間の隙間により膨張差を吸収でき、透過板の破損を抑制できる。
また、透過板が遮光部材に対して固定されていないので、透過板の交換が容易である。

＜６＞
前記遮光部材は、
前記光電素子と前記高温熱源との間に配置された一般部と、
前記一般部の幅方向両側に設けられ、前記一般部よりも前記高温熱源側に変位した両側部と、を含む、
＜１＞～＜５＞の何れか一項に記載の発電装置。
（作用効果）
気流遮断効果を維持したまま遮光部材の幅寸法が小さくできる。
なお、高温熱源が遮光部材の幅方向に垂直な方向に搬送される場合に特に有効である。

＜７＞
前記遮光部材は、
前記光電素子と前記高温熱源との間に配置された一般部と、
前記一般部に対して前記高温熱源の搬送方向上流側に設けられ、前記一般部よりも前記光電素子側に変位した上流側部と、
前記一般部に対して前記高温熱源の搬送方向下流側に設けられ、前記一般部よりも前記光電素子側に変位した下流側部と、を含む、
＜１＞～＜５＞の何れか一項に記載の発電装置。
（作用効果）
高温熱源が搬送される場合において、高温熱源からの輻射光や気流が効果的に遮られる。

＜８＞
前記冷却部は、放熱板と、複数のフィンと、前記放熱板と複数の前記フィンとを連結するヒートパイプと、を含む、
＜１＞～＜７＞の何れか一項に記載の発電装置。

＜９＞
複数の前記フィンにより形成されたフィン配置領域を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域をフィン投影領域とし、
前記貫通孔を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域を貫通孔投影領域としたとき、
フィン投影領域は、素子配列領域と貫通孔投影領域の両方を包含する、
＜８＞に記載の発電装置。

＜１０＞
複数の前記フィンにより形成されたフィン配置領域を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域をフィン投影領域とし、
前記貫通孔を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域を貫通孔投影領域としたとき、
フィン投影領域の面積は、素子配列領域と貫通孔投影領域のうち大きい方の面積の２倍以上である、
＜８＞または＜９＞に記載の発電装置。

＜１１：気流発生装置＞
前記光電素子と前記透過板との間に形成された空間に強制的に気流を発生させる気流発生装置を更に備える
＜１＞～＜１０＞の何れか一項に記載の発電装置。

＜１２：発電設備＞
各々が多数の光電素子を含み、所定の配列方向に配列された多数の発電ユニットと、
多数の前記発電ユニットにそれぞれ接続され、前記配列方向に配列された多数の冷却部と、
多数の前記発電ユニットおよび多数の前記冷却部と高温熱源との間に設けられた保護部材と、を備える発電設備であって、
前記保護部材は、
前記高温熱源からの輻射光を前記光電素子に入射させるための貫通孔が形成された遮光部材と、
前記貫通孔を塞ぐ透過板と、を含む、
発電設備。

＜１３＞
多数の前記発電ユニットと前記保護部材との間の空間を、前記発電ユニット毎の空間に区画する区画部材と、
前記発電ユニット毎に区画された前記空間に前記配列方向に直交する方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
＜１２＞に記載の発電設備。
（作用効果）
１つの発電ユニット毎に気流を当てるので、温度の低い気流を当てることができ、冷却効率が高い。
なお、発電ユニットが１方向だけでなく２方向に配列されている場合（例えば、図８Ａに示す発電設備１３において、紙面に直交する方向であるＸ方向に２つや３つの発電ユニットが配列されている場合）、配列された数が多い方向が上述の「配列方向」に当たる（後述の＜１４＞など他の態様でも同様）。つまり、上記例では、Ｙ方向の配列数が６であり、Ｘ方向の配列数が２や３なので、Ｙ方向が「配列方向」に当たる。但し、この場合は、１つではなく、２つや３つの発電ユニット毎に気流を当てることとなる。

＜１４＞
多数の前記発電ユニットと前記保護部材との間の空間を、少数の前記発電ユニット毎の空間に区画する区画部材と、
少数の前記発電ユニット毎に区画された前記空間に前記配列方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
＜１２＞に記載の発電設備。
（作用効果）
１つの発電ユニット毎に区画される態様と比較して、ガス量を抑制できる。なお、「少数」とは、２～５つである。

＜１５＞
多数の前記冷却部が配置された空間を、前記冷却部毎の空間に区画する区画部材と、
前記冷却部毎に区画された前記空間に前記配列方向に直交する方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
＜１２＞～＜１４＞に記載の発電設備。
（作用効果）
１つの冷却部毎に気流を当てるので、温度の低い気流を当てることができ、冷却効率が高い。

＜１６＞
多数の前記冷却部が配置された空間を、少数の前記冷却部毎の空間に区画する区画部材と、
少数の前記冷却部毎に区画された前記空間に、前記配列方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
＜１２＞～＜１４＞の何れか一項に記載の発電設備。
（作用効果）
１区画に配置された少数の冷却部に順番にガスの気流を当てることができるため、ガスの量を抑えることができる。

＜１７＞
多数の前記発電ユニットおよび多数の前記冷却部が配置された空間を、少数の前記発電ユニットおよび少数の前記冷却部毎の空間に区画する区画部材と、
少数の前記発電ユニットおよび少数の前記冷却部ごとに区画された前記空間に、前記配列方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
＜１２＞に記載の発電設備。
（作用効果）
１区画内に配列された少数の発電ユニットおよび少数の冷却部に対して配列方向に沿って順番にガスを通すので、（冷却部を冷やすための気流発生装置の他に）光電素子および透過板を冷やすための気流発生装置を別途設ける必要がなく、設備費用を抑制できる。

＜１８＞
前記貫通孔は、１区画内に配列された少数の前記発電ユニットに対して１つ形成されている、
＜１４＞または＜１７＞に記載の発電設備。

一実施形態に係る発電装置の全体図である。 図１のダクト部材および透過板以外を省略した拡大斜視図である。 図２の３－３線における断面図である。 素子配列領域、貫通孔投影領域およびフィン投影領域を示す図である。 保護部材の変形例を示す図である。 保護部材の変形例を示す図である。 発電ユニットおよび冷却部の変形例を示す図である。 発電ユニットおよび冷却部の変形例を示す図である。 遮光部材の変形例を示す斜視図である。 図７Ａの７Ｂ－７Ｂ線断面図である。 遮光部材の変形例を示す断面図である。 遮光部材の変形例を示す断面図である。 多数の発電ユニットを備える発電設備を示す全体図である。 図８Ａの一部を拡大して示す図である。 変形例に係る発電設備を示す全体図である。 １つの冷却部毎の空間に区画された発電設備を示す図である。 図１０Ａの発電設備の一部の斜視図である。 少数の冷却部毎の空間に区画された発電設備を示す図である。 光電素子および透過板にも同時に気流を流す発電設備を示す図である。 液冷方式の冷却部を備える発電設備を示す図である。 液冷方式の冷却部を備える発電設備を示す図である。 発電ユニットの受光面が横向きの場合を示す図である。 液冷方式の冷却部の一例を示す正面図である。 図１６Ａに示す冷却部の側面図である。

図１には、本発明の一実施形態に係る発電装置１０が示されている。

図１に示すように、発電装置１０は、光電素子２１を含む発電ユニット２０と、光電素子２１を高温の気流などから保護する保護部材４０と、を備える。本実施形態では、発電ユニット２０の下方に高温材料９１が位置し、発電ユニット２０（光電素子２１）は、受光方向（受光面が向く方向）を下方に向けている。

（発電ユニット２０）
発電ユニット２０は、多数の光電素子２１を含む。図１等では模式的に３つで示しているが、１つの発電ユニット２０に含まれる光電素子２１の数、形状、大きさは、特に限定されない。多数の光電素子２１の各々は矩形状であり、多数の光電素子２１が縦横に配列されて素子配列領域Ａ１（図４参照）が形成されている。素子配列領域Ａ１は、矩形状の領域とされている。矩形状の素子配列領域Ａ１の各辺の方向は、矩形状の光電素子２１の各辺の方向と同じ方向である。

また、発電ユニット２０は、光電素子２１が接合された基板２２を含む。基板２２は、上下方向を板厚方向として配置されており、基板２２の下面（高温材料９１側の面）に光電素子２１が接合されている。なお、図１では示していないが、光電素子２１が接合される基板２２は、複数であってもよい。すなわち、図６Ａに示すように、１枚の基板２２と、この１枚の基板２２に接合された複数の光電素子２１と、によって１つの発電モジュール２４が形成され、この発電モジュール２４を発電ユニット２０が複数（図６Ａでは２つ）備えていてもよい。

また、発電ユニット２０は、１または複数の基板２２が接合されるベース部材２３を備える。ベース部材２３は、板状の部材とされている。ベース部材２３の材料は、熱伝導性の高い材料であり、例えば銅および銅合金、アルミニウムである。

（保護部材４０）
保護部材４０は、高温材料９１からの輻射光を光電素子２１に入射させるための貫通孔４５が形成された遮光部材４１と、貫通孔４５を塞ぐ透過板４２と、を含む。

遮光部材４１は、輻射光を遮光するための部材であり、輻射光の透過しない材料で形成されている。これにより、高温材料９１からの輻射光を、遮光部材４１のうち貫通孔４５が形成されていない部分によって遮ることができる。遮光部材４１は、平板状とされており、その板厚方向を上下方向（受光方向）に向けた状態で配置されている。

遮光部材４１は、遮光性だけでなく断熱性をも有している。つまり、遮光部材４１は、その高温材料９１側（下面側）と光電素子２１側（上面側）とで温度差が生まれるように構成されている。遮光部材４１の厚みは、断熱性との関係で１０ｍｍ以上であることが好ましい。
図１等に示すように、本実施形態の遮光部材４１は、複数層構造とされており、高温材料９１側の高密度断熱材４１ａと、発電ユニット２０側の低密度断熱材４１ｂと、を含んでいる。これにより、断熱性が高められている。例えば、高密度断熱材４１ａとしてアルミナ質のボードを用い、低密度断熱材４１ｂとしてカーボンフェルトを用いてもよい。また例えば、複数層構造とした遮光部材４１のうち、何れかの層を金属板などの遮光性の高い層としてもよい。

勿論、遮光部材４１は、上で説明したものに限定されない。遮光部材４１は、一例として、一般的な高温断熱材であり、アルミナやシリカ等の金属酸化物の繊維質が集まった綿状（バルク）を成形したブランケットまたはボードである。ここでいうブランケットとは、例えば商品名「スーパーウール」（新日本サーマルセラミックス（株））、商品名「マフテックブランケット」（三菱ケミカル（株））等である。また、ここでいうボードとは、バルクとバインダーとを混ぜて板状に固めたものであり、例えば商品名「スーパーウールボード」（新日本サーマルセラミックス（株））、商品名「ＴＯＭＢＯ５４６４ＲＦボード」（ニチアス（株））等である。他の一例として、遮光部材４１は、カーボン繊維が集まったフェルト状のものである。
また、遮光部材４１の別の例としては、耐火材がある。耐火材は、予め成形および焼成された定形耐火物や、現場で施工される不定形耐火物である。いずれも主成分は、アルミナ、シリカ、マグネシア、カーボン等である。

遮光部材４１に形成された貫通孔４５は、高温材料９１からの輻射光が通過して光電素子２１に入射可能となるように構成されている。貫通孔４５は、遮光部材４１を板厚方向に貫通する孔である。貫通孔４５の形状は、素子配列領域Ａ１の形状と相似とされている。前述したとおり、素子配列領域Ａ１の形状は矩形状なので、貫通孔４５の形状は矩形状であることが好ましい。貫通孔４５の位置は、素子配列領域Ａ１の真下とされている。遮光部材の加工性、作業性により、貫通孔が丸形であっても構わない。

貫通孔４５の面積は、好ましくは素子配列領域Ａ１の０．８１～２．２５倍であり、より好ましくは１．００～１．９６倍であり、更に好ましくは１．００～１．４４倍である。ここで、貫通孔４５の面積とは、光電素子２１の受光面に平行な仮想的な平面（本実施形態では水平面、ＸＹ平面）へ貫通孔４５を投影したときの領域（貫通孔投影領域Ａ２、図４参照）の面積である。貫通孔投影領域Ａ２は、素子配列領域Ａ１を包含することが好ましい。

透過板４２は、輻射光を透過する板材である。透過板４２は、遮光部材４１の貫通孔４５を塞いでいる。遮光部材４１の貫通孔４５を透過板４２で塞ぐことで、高温材料９１により昇温した（上昇）気流が光電素子２１側に流れることを防止している。透過板４２は、遮光部材４１の上面に載置された状態で配置されており、遮光部材４１に対して固定されてはいない。

透過板４２としては、例えば、波長域０．８～２．０μｍの光透過率が高い石英である。また、石英表面に、波長域０．８～２．０μｍの光は透過して２．０μｍ以上の光は反射する高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせた光干渉多層膜をさらに形成したものを透過板４２としてもよい。透過板４２は、波長域０．８～２．０μｍの光透過率の平均が６０％以上であることが好ましい。透過板４２の形状は、貫通孔４５の形状と相似とされており、矩形状である。透過板４２の厚みは、例えば１～１０ｍｍである。透過板を２枚以上重ねて、その間を真空状態にしてもよい。これにより素子側の透過板の表面の温度上昇を抑えることができる。

（冷却部３０）
また、発電装置１０は、光電素子２１を冷却するための冷却部３０を備える。これにより、光電素子２１の過度な温度上昇が抑制され、発電効率の低下が防止されている。冷却部３０は、光電素子２１の上側（光電素子２１に対して高温材料９１とは反対側）に設けられている。

冷却部３０は、発電ユニット２０に取り付けられる放熱板３２と、ヒートパイプ３３と、複数のフィン３４と、を備える。放熱板３２と、複数のフィン３４は金属製であり、例えば銅、アルミニウムで構成される。

放熱板３２は、ベース部材２３の上側に取り付けられている。

ヒートパイプ３３は、放熱板３２と複数のフィン３４とを連結しており、放熱板３２側からフィン３４に向けて熱を伝達するように機能する。つまり、ヒートパイプ３３は、冷却部３０のうち「素子側部材」としての放熱板３２から、複数のフィン３４へ熱を伝達するように機能する。ヒートパイプ３３は、複数設けられている。ヒートパイプ３３は、大きな熱量を遠くに早く伝達することができるので、ヒートパイプ３３を使用することで、フィン３４の大型化や多層化が容易となり、冷却効果が高められる。例えばヒートパイプの本体の材質は銅であり、作動液は水である。

フィン３４は、板状のフィンであり、板厚方向を上下方向に向けた状態で配置されている（なお、フィンの板厚方向は上下方向に限定されない）。複数の板状のフィン３４が上下方向に配列されることで、フィン配置空間３４Ｓが形成されている。フィン配置空間３４Ｓは、直方体形状とされている。

フィン配置空間３４Ｓを、光電素子２１の受光面に平行な仮想的な平面（本実施形態では水平面、ＸＹ平面）へ投影したときの領域をフィン投影領域Ａ３とする。フィン投影領域Ａ３の面積は、素子配列領域Ａ１や貫通孔投影領域Ａ２よりも大きく、両者のうち大きい方の２倍以上（より好ましくは３倍以上）となっている。また、フィン投影領域Ａ３は、好ましくは素子配列領域Ａ１および貫通孔投影領域Ａ２を包含する。フィンの材質は銅、アルミを使用することができる。

（気流発生装置）
また、発電装置１０は、複数のフィン３４に気流を通すための「気流発生装置」としての第２ファン３５を備える。第２ファン３５は、複数のフィン３４の側方（フィン配置空間３４Ｓの側方）に配置されている。本実施形態では、第２ファン３５による気流の方向は、後述する第１ファン５１による気流発生方向（－Ｙ方向）に直交する方向（＋Ｘ方向）とされている。

また、発電装置１０は、光電素子２１と透過板４２に気流を当てるための「気流発生装置」としての第１ファン５１を備える。第１ファン５１は、光電素子２１と透過板４２との間に形成された空間に強制的に気流を発生させ、光電素子２１および透過板４２を冷却する。これにより、光電素子２１と透過板４２の過度な温度上昇が防止される。
透過板４２と強制的な気流を組み合わせることが有効である。強制的な気流により、透過板４２の温度が上昇して発生する輻射熱を抑えて、光電素子の温度上昇を抑えることができる。さらに透過板４２の周囲に遮光部を設けることで、透過板４２のサイズを小さくすることができ、強制的な気流による冷却効果をより一層高めることができる。

また、発電装置１０は、第１ファン５１からの気流を誘導するダクト部材５０を備えている。

ダクト部材５０は、第１ファン５１と一体的に設けられており、第１ファン５１で発生させた気流をそのまま案内できるように構成されている。図２に示すように、ダクト部材５０は、上壁５２Ｕ、下壁５２Ｌおよび一対の側壁５２Ｓとで形成された断面矩形状の筒状の周壁５２を有し、周壁５２の内部を第１ファン５１からの気流が流れるようになっている。

ダクト部材５０は、遮光部材４１の貫通孔４５の上方に配置されているものの、貫通孔４５を塞がないように構成されている。具体的には、ダクト部材５０の下壁５２Ｌには、遮光部材４１の貫通孔４５に対応する位置に開口部が形成されている。

ダクト部材５０は、当該ダクト部材５０により案内した気流が光電素子２１に当たるように構成されている。具体的には、ダクト部材５０の上壁５２Ｕには、多数の光電素子２１に対応する位置に開口部が形成されている。

すなわち、ダクト部材５０のうち、遮光部材４１の貫通孔４５と素子配列領域Ａ１との間に配置された部分（以下、「本体部５０Ａ」）では、下壁５２Ｌおよび上壁５２Ｕのそれぞれに開口部が形成されている。これにより、ダクト部材５０は、光電素子２１に入射しようとする高温材料９１からの輻射光を遮断しないように構成されている。また、上壁５２Ｕに開口部が形成されることにより、ダクト部材５０の内部を通る気流が光電素子２１に当たるようになっている。

ダクト部材５０のうち第１ファン５１と本体部５０Ａとを連結する部分（以下「連結部５０Ｂ」）は、第１ファン５１側から本体部５０Ａ側に向かうに従い、徐々に幅が広くなるように形成されている。なお、連結部５０Ｂを構成する周壁５２（上壁５２Ｕ、下壁５２Ｌおよび一対の側壁５２Ｓ）には、開口部が形成されていない。

（ガラス設置台５３）
また、ダクト部材５０は、光電素子２１と透過板４２との間に他の透過板４３を設置するためのガラス設置台５３を備えている。ガラス設置台５３は、ダクト部材５０の本体部５０Ａの一対の側壁５２Ｓに形成されている。ダクト部材５０の第１ファン５１とは反対側の端部に形成された開放部５２ａから他の透過板４３をダクト部材５０の内部に挿入し、他の透過板４３をガラス設置台５３に設置することができる。ガラス設置台５３は複数設けられ、複数（図では３枚）の他の透過板４３を設置可能となっている。

ダクト部材５０は、遮光部材４１の上面側（遮光部材４１に対して光電素子２１側）に設置されているものの、遮光部材４１とダクト部材５０（の本体部５０Ａ）との間に透過板４２を配置することができるように構成されている。具体的には、ダクト部材５０の周壁５２は、遮光部材４１の上面に対して上方に離間して配置されている。

また、光電素子２１、基板２２、ベース部材２３、放熱板３２、ヒートパイプ３３およびフィン３４は、上方から吊るされた状態で支持されている。つまり、発電ユニット２０および冷却部３０は、上方から吊るされた状態で支持されている。これにより、発電ユニット２０および冷却部３０がダクト部材５０に接触しない状態とされている。このため、ダクト部材５０から発電ユニット２０および冷却部３０が直接的に熱が伝達されることがない。

高温材料９１は、例えば、加熱された鋼板またはスラブ、溶融された溶銑、溶鉄、溶鋼である。遮光部材４１の下方には、これら高温材料９１を搬送するための搬送路９２（例えば、樋やテーブルロール）が配置される。なお、高温材料９１の輻射光に代えて、例えば、工場（製鉄所）内の加熱炉の炉壁からの輻射光を利用して発電するようにしてもよい。つまり、本発明の発電装置は、高温材料９１だけでなく炉壁などを含んだ高温熱源からの輻射光を利用した発電に用いることができる。

本実施形態では、発電装置１０が、光電素子２１を冷却するための冷却部３０を備えるが、仮に冷却部３０に対して高温材料９１からの輻射光が直接入射してしまうと、冷却部３０による冷却性能が低下してしまう。また仮に、高温材料９１により昇温した（上昇）気流が光電素子２１や冷却部３０まで到達してしまうと、光電素子２１の冷却に関して不利である。
そこで、本実施形態の発電装置１０では、光電素子２１および冷却部３０と高温材料９１との間に保護部材４０が設けられ、保護部材４０が遮光部材４１を含んで構成されているので、冷却部３０に輻射光が直接入射することが抑制されている。
また、遮光部材４１には、高温材料９１からの輻射光を光電素子２１に入射させるための貫通孔４５が設けられているので、光電素子２１に輻射光を入射させ、発電を行うことができる。更に、貫通孔４５を塞ぐように透過板４２が設けられているので、高温材料９１により昇温した気流による発電装置１０の温度上昇が防止される。

また、遮光部材４１の貫通孔４５の大きさ（ＸＹ平面に投影したときの面積）は、素子配列領域Ａ１の大きさに対して、０．８１～２．２５倍（より好ましくは１．００～１．９６倍、更に好ましくは１．００～１．４４倍）の範囲に設定されている。特に、本実施形態では、遮光部材４１の貫通孔４５および素子配列領域Ａ１は、相似の矩形状であり、貫通孔４５の一辺の長さは、素子配列領域Ａ１の対応する一辺の長さの０．９～１．５倍（より好ましくは１．０～１．４倍、更に好ましくは１．０～１．２倍）の範囲に設定されている。

また、遮光部材４１とダクト部材５０との間に形成された透過板４２を配置可能な空間は、Ｙ方向（第１ファン５１による気流発生方向）の位置に寄らず略一定の高さＨとされている。そして、この高さＨは、透過板４２の厚みに対して、１．０～１．５倍の範囲に設定されている。このため、透過板４２を配置した状態で、透過板４２とダクト部材５０（の側壁５２Ｓの下端など）との間の隙間を小さくできる。つまり、ダクト部材５０の下壁５２Ｌに形成された開口部から外部に逃げてしまう気流を抑制することができる。また、高さＨは、厚みＤに対して１．０～１．２倍の範囲に設定することが更に好ましい。
なお、透過板４２の幅寸法（Ｘ方向Ｙ方向の寸法）を小さくすることで、ダクト部材５０の下壁５２Ｌの開口部に透過板４２が収まるようにしてもよい。この場合、ダクト部材５０と遮光部材４１との間に透過板４２を配置するための空間を形成する必要はない。但し、遮光部材４１からダクト部材５０に対する熱伝達を抑制する観点から、空間を形成したままでもよい。この場合の空間の高さＨは、透過板４２の厚みＤよりも小さくてもよい。

また、複数のフィン３４により形成されるフィン配置空間３４ＳをＸＹ平面（光電素子２１の受光面に平行な平面）に投影した領域をフィン投影領域Ａ３とし、遮光部材４１の貫通孔４５をＸＹ平面に投影した領域を貫通孔投影領域Ａ２としたとき、フィン投影領域Ａ３は、素子配列領域Ａ１を包含すると共に、貫通孔投影領域Ａ２を包含するようになっている。このため、フィン配置空間３４Ｓが大きくしやすく、高い冷却性能を発揮することができる。
特に、本実施形態では、フィン投影領域Ａ３の面積は、素子配列領域Ａ１と貫通孔投影領域Ａ２のうち大きい方の面積に対して２倍以上（より好ましくは３倍以上）となっているので、非常に高い冷却性能が発揮される。

（上記実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態では、光電素子２１と透過板４２に気流を当てるための「気流発生装置」としての第１ファン５１と、複数のフィン３４に気流を通すための「気流発生装置」としての第２ファン３５と、を別々に設けた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つのファンを設けて気流を２系統に分けることで、光電素子２１と透過板４２に気流を当てると共に複数のフィン３４に気流を通してもよい。また、発電装置のための専用のファンなどを設けることなく、工場（製鉄所）内に設けられたガス配管を「気流発生装置」として用いても良い。ガス配管を利用することで、第１ファン５１または第２ファン３５を作動させる電力消費を抑えることができ、発電量から消費電力を差し引いた実効発電性能を高めることができる。

また、上記実施形態では、複数のフィン３４に対する気流方向が、光電素子２１や透過板４２に対する気流方向に直交する方向であったが、本発明はこれに限定されない。

また、上記実施形態では、ダクト部材５０が第１ファン５１と一体的に設けられた例を説明したが、第１ファン５１を省略し、工場内に設けられたガス配管をバルブを介してダクト部材５０に接続してもよい。

また、上記実施形態では、発電ユニット２０および冷却部３０が上方から吊るされた状態で支持され、発電ユニット２０および冷却部３０がダクト部材５０に接触しない状態とされている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。

光電素子およびその周辺部分の温度を測定する測定部と、測定部が測定した測定温度に応じて流量を制御する流量制御部と、を備える調整機器を更に備えていてもよい。これにより光電素子およびその周辺部分の温度に適した気流の流量に調整することができる。上記の測定温度が高くなれば流量を増やすことで冷却能を高めることができ、また測定温度が低い場合には流量を減らして、ファンなど冷却機器の消費電力を抑えることができる。
なお、これはフィンの場合だけでなく、後述する工場のガス配管または水冷の場合にも適用できる。

［保護部材４０の変形例］
上記実施形態では、透過板４２が遮光部材４１の上面に単に載置されて構成された保護部材４０を説明したが、これに代えて、図５Ａや図５Ｂに示す保護部材４０Ａ、４０Ｂとしてもよい。

図５Ａに示す保護部材４０Ａでは、遮光部材４１に対して透過板４２が固定具４２ａによって固定されている。固定具４２ａは、例えば固定用ネジである。透過板４２は、遮光部材４１の上面に配置されると共に、透過板４２の縁部において固定具４２ａにより遮光部材４１に固定されている。透過板４２が遮光部材４１に対して固定されているので、振動などによって透過板４２の配置位置がズレてしまうことが防止される。

図５Ｂに示す保護部材４０Ｂでは、遮光部材４１に凹部４１Ｂが形成され、凹部４１Ｂに透過板４２が載置されている。透過板４２が凹部４１Ｂ内に拘束されることで、振動などで透過板４２がズレてしまうことを防止できる。また、温度変化により透過板４２の熱膨張や熱収縮が想定されるところ、保護部材４０Ｂでは、透過板４２を遮光部材４１に固定しないので、透過板４２の破損等を抑制できる。凹部４１Ｂを大きさ、形状は、透過板４２の大きさ、形状に対して透過板４２の熱膨張および熱収縮を考慮した範囲とすることが好ましい。また、固定具４２ａにより透過板４２を固定しないので、透過板４２の設置や交換が容易である。また、凹部４１Ｂの深さは、透過板４２の厚みより大きくしてもよい。この場合、ダクト部材５０と、遮光部材４１の上面（凹部４１Ｂ以外の上面）との間に隙間を設けなくてもよい。

[冷却部３０の変形例]
上記実施形態では、冷却部３０がヒートパイプ３３を含む例を説明したが、図６Ａに示すように、ヒートパイプ３３は省略されても良い。図６Ａに示す冷却部３０では、放熱板３２に複数のフィン３４が直接的に接続されている。

[発電ユニット２０の変形例]
上記実施形態では、発電ユニット２０がベース部材２３を含む例を説明したが、図６Ｂに示すように、ベース部材２３は省略されてもよい。図６Ｂに示す発電ユニット２０は、冷却部３０の放熱板３２に複数の発電モジュール２４が直接的に接合されることで構成されている。なお、冷却部３０に対してベース部材２３を介して複数の基板２２（複数の発電モジュール２４）が接合されている場合（図１や図６Ａの場合）は、冷却部３０からベース部材２３を取り外すことで当該ベース部材２３に接合された複数の発電モジュール２４を冷却部３０から同時に取り外すことができ、交換等の作業が簡便である。これに対し、図６Ｂに示す発電ユニット２０では、ベース部材２３が省略されることで、冷却効率が向上されている。

［遮光部材４１の変形例］
上記実施形態では、平板形状の遮光部材４１（図１参照）を説明したが、遮光部材４１の形状は、図７Ａ～図７Ｄに示すように変更されてもよい。

図７Ａおよび図７Ｂに示す構造では、遮光部材４１は、発電ユニット２０（光電素子２１）と高温材料９１との間に配置された一般部４１Ｍと、一般部４１Ｍの幅方向両側に設けられ、一般部４１Ｍよりも高温材料９１側（下方側）に変位した両側部４１Ｓと、を含む。一般部４１Ｍは、貫通孔４５が形成されると共に板厚方向を発電装置の正面方向（下方向）に向けている。換言すると、遮光部材４１は、その幅方向両側が高温材料９１側（下方側）に変位する形状とされている。

なお、図７Ａおよび図７Ｂに示すこの構造では、一般部４１Ｍと両側部４１Ｓとの境に屈曲部が形成されており、一般部４１Ｍと両側部４１Ｓが明確に分かれている。しかし、図示は省略するが、一般部４１Ｍと両側部４１Ｓとの間を湾曲させることで、遮光部材４１をその幅方向両側が高温材料９１側（下方）に変位する形状としてもよい。

図７Ｃに示す構造では、遮光部材４１の下側（高温材料９１側、搬送路９２側）に反射板４４が配置されている。反射板４４は、遮光部材４１に取り付けられている。反射板４４は、湾曲した形状とされており、遮光部材４１の一般部４１Ｍおよび一対の両側部４１Ｓの下側面に沿うように配置されている。反射板４４には、遮光部材４１の貫通孔４５に対応する位置に貫通孔４４Ａが形成されている。この構造では、輻射光が反射板４４によって反射されて、遮光部材４１の温度が上昇することが抑制される。またこの構造では、反射板４４によって反射された輻射光が高温材料９１に当たることで、高温材料９１の温度低下を抑える効果をも奏する。よって、高温材料９１の温度低下を抑えたい場合（例えば、高温材料９１が加熱された鋼板またはスラブなどであり、発電ユニット設置箇所の後の工程で熱間加工されるなどの場合）において特に有効である。

図７Ｄに示す構造では、図７Ｄの左右方向が搬送方向とされている。遮光部材４１は、一般部４１Ｍと、下流側部４１Ｆおよび上流側部４１Ｒを含んで構成されている。一般部４１Ｍは、板厚方向を上下方向に向けており、貫通孔４５が形成されている。下流側部４１Ｆは、一般部４１Ｍの搬送方向下流側に形成され、搬送方向下流側に向かって上方（高温材料９１から離れる方向）に変位している。上流側部４１Ｒは、一般部４１Ｍの搬送方向上流側に形成され、搬送方向上流側に向かって上方（高温材料９１から離れる方向）に変位している。

図７Ｄに示すように、下流側部４１Ｆおよび上流側部４１Ｒの上端位置は、発電ユニット２０よりも上方が好ましく、冷却部３０（図７Ｄでは図示省略、具体的には複数のフィン３４）よりも上方が更に好ましい。

なお、図７Ｄに示す遮光部材４１では、一般部４１Ｍと、下流側部４１Ｆおよび上流側部４１Ｒとの間に、両者の明確な境界である屈曲部が形成されている。しかし、遮光部材４１を湾曲した形状とし、一般部４１Ｍと、下流側部４１Ｆおよび上流側部４１Ｒとの間に明確な境界を形成しなくてもよい。

なお、工場（製鉄所等）内において搬送路の近くに既に設置されているものを遮光部材４１の一部として用いても良い。つまり、遮光部材は、本発明の発電装置のために専用に設けられた遮光部材に限定されない。

［多数の発電ユニットを備える発電設備とする場合］
図８Ａおよび図８Ｂには、多数の発電ユニットを備える発電設備の一例である発電設備１１が示されている。

発電設備１１は、多数（図では６つ）の発電ユニット２０を備える。多数の発電ユニット２０は、搬送路９２による搬送方向Ｙに沿って配列されている。多数の発電ユニット２０のうち各々には、冷却部３０が接続されている。つまり、発電設備１１は、多数の冷却部３０を備え、多数の冷却部３０は、搬送方向Ｙに配列されている。

多数の発電ユニット２０の下方であって搬送路９２の上方（つまり、多数の発電ユニット２０と搬送路９２との間）には、遮光部材４１が設けられている。遮光部材４１には、多数の発電ユニット２０の各々に対応して貫通孔４５が形成されている。つまり、遮光部材４１には、多数の貫通孔４５が形成されている。多数の貫通孔４５は、多数の透過板４２によって塞がれている。つまり、多数の貫通孔４５が形成された遮光部材４１と、多数の貫通孔４５を塞ぐ多数の透過板４２と、によって保護部材４０が形成されている。

保護部材４０の上方には、ダクト部材７０が設けられている。ダクト部材７０の上壁７０Ｕには、多数の発電ユニット２０の各々に対応して開口部が形成されている。つまり、ダクト部材７０の上壁７０Ｕには、多数の開口部が形成されている。また、ダクト部材７０の下壁７０Ｌには、遮光部材４１の多数の貫通孔４５の各々に対応して開口部が形成されている。つまり、ダクト部材７０の下壁７０Ｌには、多数の開口部が形成されている。

また、ダクト部材７０は、多数の発電ユニット２０と保護部材４０との間の空間を、多数の発電ユニット２０の各々の空間ごとに区画する区画壁７０Ｋを有している。つまり、１つの発電ユニット２０に対して１つの区画が用意されている。区画壁７０Ｋは、搬送方向Ｙに垂直な壁とされている。これにより、多数の発電ユニット２０と保護部材４０との間の空間が、１つの発電ユニット２０毎に区画されている。

また、図８Ｂに示すように、ダクト部材７０は、１つの発電ユニット２０毎に区画された各空間にガスを供給する送風配管７１を有する。送風配管７１は、搬送方向Ｙに沿って延びる本体管７１Ａと、本体管７１Ａから分岐して各々の区画にガスを供給する複数の分枝管７１Ｂと、を有する。分枝管７１Ｂからガスが各空間に供給され、搬送方向Ｙと直交する方向（－Ｘ方向）に気流が流れる。この発電設備１１によれば、１つの発電ユニット２０毎に温度の低いガスを通気できるので冷却効果が高い。

[発電設備１２]
図９には、発電設備１２が示されている。
発電設備１１と同一の構成については、同一の符号を付すと共に説明を省略する。

発電設備１２では、ダクト部材７０の区画壁７０Ｋは、多数（６つ以上、図では６つ）の発電ユニット２０と保護部材４０との間の空間を、（１つの発電ユニット２０毎でなく、）少数（２～５つ、図では３つ）の発電ユニット２０毎に区画している。そして、各区画には、図示しないガス供給口とガス排出口が設けられ、区画内を配列方向（搬送方向Ｙまたは搬送方向と反対方向－Ｙ）に沿ってガスが流れるように構成されている。例えば、各区画において、搬送方向上流側の上壁７０Ｕにガス供給口を設け、搬送方向下流側の上壁７０Ｕにガス排出口を設ければよい。発電設備１２によれば、発電設備１１と比較して、通気させるガスの量を抑えることができる。

[発電設備１３]
図１０Ａには、発電設備１３が示されている。
発電設備１１と同一の構成については、同一の符号を付すと共に説明を省略する。

発電設備１３は、多数の冷却部３０が配置された空間を、１つの冷却部３０が配置された空間毎に区画する区画部材６０を備える。区画壁６１は、搬送方向Ｙに垂直な壁とされている。

また、各々の冷却部３０の側方（紙面直交方向手前側、Ｘ方向側）には、１つの冷却部３０に対応して１つの第二ファン（図示省略）が設けられている。これにより、図１０Ｂに示すように、発電設備１３では、各々の冷却部３０に独立してガスを供給できるように構成されている。冷却部３０の各々に独立にガスを当てるので、冷却部３０のフィン３４に温度の低い気流を当てることができ、冷却効果が大きい。

[発電設備１４]
図１１には、発電設備１４が示されている。

搬送方向Ｙに配列された多数の冷却部３０は、区画壁６２によって、少数（２～６つ、図では３つ）の冷却部３０に毎に区画されている。一つの区画内の少数の発電ユニット２０は、互いに近接して配列されているのに対し、隣合う区画の発電ユニット２０は、区画壁６２を挟んで比較的大きな間隔を空けて配列されている。これにより、後述する供給口と排出口の下方にガスが通過する空間（図１１の矢印参照）が形成されている。

遮光部材４１の貫通孔４５は、発電ユニット２０毎ではなく、区画毎に形成されている。つまり、少数（２～６つ、図では３つ）の発電ユニット２０に１つの貫通孔４５が対応している。貫通孔４５は、搬送方向Ｙに長い長方形状とされている。なお、勿論、これに代えて、発電ユニット２０の各々に対して１つずつ貫通孔４５を設けてもよい。

各区画の搬送方向上流側には、ガスの供給口が形成され、区画の搬送方向下流側には、ガスの排出口が形成されている。供給口と排出口は、区画壁６２と天壁６３との隙間として形成されている。ファンなどの気流発生装置により、供給口から気流が下方向に引入れられ、複数の冷却部３０を順番に通過して、排出口から上方に排出される。複数の冷却部３０を通るガス方向は、搬送方向と同じ方向（Ｙ方向、但し、逆の方向である－Ｙ方向でもよい。）とされている。

以上のように、発電設備１４は、複数の冷却部３０が配置された区画毎に気流が通るように構成されている。このため、例えば発電設備１３と比較して、ガスの量が抑えられ、ファンなどの気流発生装置による消費電力を抑えることができる。

[発電設備１５]
図１２には、発電設備１５が示されている。

発電設備１５では、発電設備１４における区画が、発電ユニット２０（光電素子２１）の下方の空間まで拡大されている。これにより、ガスが冷却部３０だけでなく、光電素子２１と透過板４２との間の空間も通るようになっている。

具体的には、各区画の搬送方向上流側に供給口が形成され、搬送方向下流側に排出口が形成されている。ファンなどの気流発生装置により、供給口からガスが下方向に引入れられ、複数の冷却部３０を配列された順番に通過すると共に、複数の発電ユニット２０の下方の空間を順番に通過して、排出口から上方に排出される。

以上のように、発電設備１５は、気流が複数の冷却部３０だけでなく光電素子２１と透過板４２との間の空間をも通るように構成されている。このため、冷却部３０にガスを通す気流発生装置の他に、光電素子２１や透過板４２を冷却するための気流発生装置を別途設ける必要がなく、コストを抑えることができる。

[発電設備１６：水冷方式]
図１３には、発電設備１６が示されている。

発電設備１６は、空冷方式の冷却部３０に代えて、水冷方式の冷却部１３０を備える。冷却部１３０は、複数の発電ユニット２０の各々に対応して設けられている。冷却部１３０は、発電ユニット２０に接合される液冷板１３１と、液冷板１３１の内部に冷却液を流す流路１３２と、を有する。

発電設備１６では、複数の発電ユニット２０に対応する液冷板１３１にそれぞれ温度の低い冷却液を流すことができるので、冷却効果が大きい。

[発電設備１７：水冷方式]
図１４には、発電設備１７が示されている。

発電設備１７は、発電設備１６と同様、複数の発電ユニット２０の各々に対応して複数の液冷板１３１が設けられている。一方、発電設備１６と異なり、発電設備１７では、少数（例えば２～５つ、図では３つ）の液冷板１３１に対して流路１３２が共通している。これにより、流路１３２を流れる冷却液は、いくつかの液冷板１３１の内部を順番に流れる。このため、液冷水の量を抑えることができ、コストの点で有利である。

なお、水冷方式の冷却部１３０（水冷ヒートシンク）は、金属製であり、例えば銅、アルミニウムで構成される。水冷ヒートシンクの構造は、冷却液の流路１３２を金属板または金属ブロックの内部または外部に有する構造である。流路１３２が金属ブロックの内部に形成された例を図１６Ａ、図１６Ｂに示す。流路１３２を外部に有する場合は、金属板の片面に金属製の管を設置したものとすることで大型化が容易である。管（流路１３２）の断面形状は例えば丸形や四角形である。流路１３２は、例えば複数の折返し部１３２Ａを有していてもよく、この場合冷却効果が高まる（図１６Ａ参照）。

なお、発電設備１６，１７では、水冷方式の冷却部１３０による冷却能力が大きいため、「気流発生装置」としてのファン等が設けられていない。勿論、空冷方式の冷却部３０を備える発電装置や発電設備においても「気流発生装置」を省略して良い。

［発電装置の向きの変形例］
上記実施形態では、発電装置１０が下向きに配置される例（高温材料９１の上方に発電装置１０が配置される例）を説明した。つまり、発電ユニット２０の正面方向が下方向と一致している例を説明した。
しかし、本発明はこれに限定されず、発電ユニット２０は、その受光面の方向を横方向や上方向に向けていてもよい。

例えば、図１５に示すように、発電ユニット２０を横向きに配置してもよい。この場合、図１５に示すように、複数のフィン３４は、板厚方向を水平方向に向けて配置させることが好ましい。フィン３４の板厚方向が水平方向に向いているので、フィン３４の下から上への自然対流が促されて冷却効果が高まる。なお、図１５の構造では、ヒートパイプ３３が省略されて、放熱板３２に直接的に複数のフィン３４が接続されている。しかし、ヒートパイプ３３を設けてもよい。

上記実施形態では、素子配列領域が矩形である例を説明したが、素子配列領域は矩形でなくてもよい。

１０ 発電装置
１１、１２，１３，１４，１５，１６，１７ 発電設備
２０ 発電ユニット
２１ 光電素子
３０ 冷却部
３４ フィン
３４Ｓ フィン配置空間
３５ 第二ファン（気流発生装置）
４０ 保護部材
４１ 遮光部材
４１Ｂ 凹部
４１Ｍ 一般部
４１Ｆ 下流側部
４１Ｒ 上流側部
４１Ｓ 両側部
４２ 透過板
４２ａ 固定具
４３ 透過板
４５ 貫通孔
５０ ダクト部材
６０ ダクト部材（区画部材）
６１ 区画壁
６２ 区画壁
６３ 天壁
７０ ダクト部材（区画部材）
７０Ｋ 区画壁
９１ 高温材料
９２ 搬送路
１３０ 冷却部
Ａ１ 素子配列領域
Ａ２ 貫通孔投影領域
Ａ３ フィン投影領域
Ｙ 配列方向

Claims (21)

1. 光電素子と、
   前記光電素子を冷却するための冷却部と、
   前記光電素子および前記冷却部と高温熱源との間に設けられた保護部材と、を備える発電装置であって、
   前記保護部材は、
   前記高温熱源からの輻射光を前記光電素子に入射させるための貫通孔が形成された遮光部材と、
   前記貫通孔を塞ぐ透過板と、含み、
   前記透過板は、前記遮光部材の上面に載置され、前記遮光部材に対して固定されていない、
   発電装置。
2. 光電素子と、
   前記光電素子を冷却するための冷却部と、
   前記光電素子および前記冷却部と高温熱源との間に設けられた保護部材と、を備える発電装置であって、
   前記保護部材は、
   前記高温熱源からの輻射光を前記光電素子に入射させるための貫通孔が形成された遮光部材と、
   前記貫通孔を塞ぐ透過板と、含み、
   前記遮光部材の上面には、前記透過板が載置される凹部が形成され、
   前記透過板は、前記凹部に載置され、前記遮光部材に対して固定されていない、
   発電装置。
3. 前記光電素子が複数配列されて素子配列領域が形成され、
   前記貫通孔の面積は、前記素子配列領域の面積の０．８１～２．２５倍である、
   請求項１または請求項２に記載の発電装置。
4. 前記遮光部材は、
   前記光電素子と前記高温熱源との間に配置された一般部と、
   前記一般部の幅方向両側に設けられ、前記一般部よりも前記高温熱源側に変位した両側部と、を含む、
   請求項１～請求項３の何れか一項に記載の発電装置。
5. 前記遮光部材は、
   前記光電素子と前記高温熱源との間に配置された一般部と、
   前記一般部に対して前記高温熱源の搬送方向上流側に設けられ、前記一般部よりも前記光電素子側に変位した上流側部と、
   前記一般部に対して前記高温熱源の搬送方向下流側に設けられ、前記一般部よりも前記光電素子側に変位した下流側部と、を含む、
   請求項１～請求項３の何れか一項に記載の発電装置。
6. 前記冷却部は、放熱板と、複数のフィンと、前記放熱板と複数の前記フィンとを連結するヒートパイプと、を含む、
   請求項１～請求項５の何れか一項に記載の発電装置。
7. 前記光電素子が複数配列されて素子配列領域が形成され、
   複数の前記フィンにより形成されたフィン配置領域を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域をフィン投影領域とし、
   前記貫通孔を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域を貫通孔投影領域としたとき、
   フィン投影領域は、前記素子配列領域と貫通孔投影領域の両方を包含する、
   請求項６に記載の発電装置。
8. 複数の前記フィンにより形成されたフィン配置領域を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域をフィン投影領域とし、
   前記貫通孔を、前記光電素子の受光面に平行な仮想的な平面へ投影したときの領域を貫通孔投影領域としたとき、
   フィン投影領域の面積は、素子配列領域と貫通孔投影領域のうち大きい方の面積の２倍以上である、
   請求項６または請求項７に記載の発電装置。
9. 前記光電素子と前記透過板との間に形成された空間に強制的に気流を発生させる気流発生装置を更に備える
   請求項１～請求項８の何れか一項に記載の発電装置。
10. 前記気流発生装置による気流を前記光電素子と前記透過板との間に形成された空間に導くためのダクト部材を更に備える、
    請求項９に記載の発電装置。
11. 前記ダクト部材と前記遮光部材との間に前記透過板が配置されている、
    請求項１０に記載の発電装置。
12. 前記ダクト部材には、他の透過板を設置するための設置台が形成されている、
    請求項１０または請求項１１に記載の発電装置。
13. 各々が多数の光電素子を含み、所定の配列方向に配列された多数の発電ユニットと、
    多数の前記発電ユニットにそれぞれ接続され、前記配列方向に配列された多数の冷却部と、
    多数の前記発電ユニットおよび多数の前記冷却部と高温熱源との間に設けられた保護部材と、を備える発電設備であって、
    前記保護部材は、
    前記高温熱源からの輻射光を前記光電素子に入射させるための貫通孔が形成された遮光部材と、
    前記貫通孔を塞ぐ透過板と、を含み、
    前記透過板は、前記遮光部材の上面に載置され、前記遮光部材に対して固定されていない、
    発電設備。
    なお、多数とは、６つ以上を意味する。
14. 各々が多数の光電素子を含み、所定の配列方向に配列された多数の発電ユニットと、
    多数の前記発電ユニットにそれぞれ接続され、前記配列方向に配列された多数の冷却部と、
    多数の前記発電ユニットおよび多数の前記冷却部と高温熱源との間に設けられた保護部材と、を備える発電設備であって、
    前記保護部材は、
    前記高温熱源からの輻射光を前記光電素子に入射させるための貫通孔が形成された遮光部材と、
    前記貫通孔を塞ぐ透過板と、を含み、
    前記遮光部材の上面には、前記透過板が載置される凹部が形成され、
    前記透過板は、前記凹部に載置され、前記遮光部材に対して固定されていない、
    発電設備。
    なお、多数とは、６つ以上を意味する。
15. 前記光電素子と前記透過板との間に形成された空間に強制的に気流を発生させる気流発生装置を更に備える
    請求項１３または請求項１４に記載の発電設備。
16. 多数の前記発電ユニットと前記保護部材との間の空間を、前記発電ユニット毎の空間に区画する区画部材と、
    前記発電ユニット毎に区画された前記空間に前記配列方向に直交する方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
    請求項１３または請求項１４に記載の発電設備。
17. 多数の前記発電ユニットと前記保護部材との間の空間を、少数の前記発電ユニット毎の空間に区画する区画部材と、
    少数の前記発電ユニット毎に区画された前記空間に前記配列方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
    請求項１３または請求項１４に記載の発電設備。
    なお、少数とは、２～５つを意味する。
18. 多数の前記冷却部が配置された空間を、前記冷却部毎の空間に区画する区画部材と、
    前記冷却部毎に区画された前記空間に前記配列方向に直交する方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
    請求項１３～請求項１７の何れか一項に記載の発電設備。
19. 多数の前記冷却部が配置された空間を、少数の前記冷却部毎の空間に区画する区画部材と、
    少数の前記冷却部毎に区画された前記空間に、前記配列方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
    請求項１３～請求項１７の何れか一項に記載の発電設備。
    なお、少数とは、２～５つを意味する。
20. 多数の前記発電ユニットおよび多数の前記冷却部が配置された空間を、少数の前記発電ユニットおよび少数の前記冷却部毎の空間に区画する区画部材と、
    少数の前記発電ユニットおよび少数の前記冷却部ごとに区画された前記空間に、前記配列方向の気流を流す気流発生装置と、を更に備える
    請求項１３または請求項１４に記載の発電設備。
    なお、少数とは、２～５つを意味する。
21. 前記貫通孔は、１区画内に配列された少数の前記発電ユニットに対して１つ形成されている、
    請求項１７または請求項２０に記載の発電設備。

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