JP2001508952A - サーモホトボルタイックジェネレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃焼器の燃焼チャンバ内に設けられる固体と、高温の燃焼ガスを燃焼チャンバから排気する排気案内部を有し、前記固体の表面は放射のために、供給ユニットを通って燃焼器に供給されそこで燃焼される可燃混合気によって励起され、前記放射はホトセルに入射し、該ホトセルはさらに電気エネルギを生成する、サーモホトボルタイックジェネレータに関する。本発明によれば、燃焼チャンバの予備混合チャンバが多孔性の固体によって外方に向けて遮蔽され、予備混合チャンバ内のホトセルは多孔性の固体に対向するようにこの上流側に設けられ、前記予備混合チャンバ外で反射器が、固体下流側でこれに対向するように設けられ、それにより反射器は可燃混合気の燃焼によって固体に生じる放射を、燃焼ガスの流れに抗するようにホトセル方向に反射させ、さらに可燃混合気は、供給ユニットから予備混合チャンバ方向で、未燃焼の可燃混合気が後方からホトセル方向へ流れるように案内される。

Description

【発明の詳細な説明】 サーモホトボルタイックジェネレータ 従来の技術 本発明は、燃焼器の燃焼チャンバ内に設けられる固体と、高温の燃焼ガスを燃 焼チャンバから排気する排気案内部とを有し、前記固体の表面は放射のために、 供給ユニットを通って燃焼器に供給されそこで燃焼される可燃混合気によって励 起され、前記放射はホトセルに入射し、該ホトセルはさらに電気エネルギを生成 する、サーモホトボルタイックジェネレータに関する。 今日の放射燃焼器のもとでの燃料供給は次のように構成されている。すなわち 燃料が内方又は後方から固体方向へもたらされ、該固体表面で燃焼され、これが 放射のために励起されるように構成されている。その際に生じる燃焼ガスは、排 気案内部によって外部に排気される。ここでは一例として公知の固定型燃焼器を 取り上げる。 サーモホトボルタイックジェネレータにそのような放射燃焼器が用いられる場 合には、これまでは高温の燃焼ガスがホトセルの方向に流れるという問題が生じ ていた。そのため、ホトセルの過熱を防止するために例えばホトセルの冷却や石 英ガラス盤による遮蔽など の保護手段を講じる必要性があった。 それ故に本発明の課題は、放射燃焼器を適用しているサーモホトボルタイック ジェネレータにおいて、電流生成に用いられるホトセルをこれまでの慣例のよう に高温燃焼ガスの通流方向に設けず、それによってこれまで必要とされていたホ トセルの高温燃焼ガスに対する保護手段のためのコストを著しく低減させること ができるように改善を行うことである。 上記課題は本発明により、燃焼チャンバの予備混合チャンバが多孔性の固体に よって外方に向けて遮蔽され、予備混合チャンバ内のホトセルは多孔性の固体に 対向するようにこの上流側に設けられ、前記予備混合チャンバ外で反射器が、固 体下流側でこれに対向するように設けられ、それにより反射器は可燃混合気の燃 焼によって固体に生じる放射を、燃焼ガスの流れに抗するようにホトセル方向に 反射させ、さらに可燃混合気は、供給ユニットから予備混合チャンバ方向で、未 燃焼の可燃混合気が後方からホトセル方向へ流れるように案内させることによっ て解決される。 本発明は燃料の通流方向と放射方向の方向反転に基づいている。それによりホ トセルは高温の燃焼ガスの負担を受けることなく、流れを反転された冷めた可燃 混合気によって積極的に冷却される。高温の燃焼ガスに対するホトセルの保護の ためのコストはこれによって著しく低減される。 サーモホトボルタイックジェネレータの有利な実施形態によれば、ホトセルと 反射器が面状に構成され、相互に並列な平面内に配設される。 さらに別の有利な実施形態によれば、実質的に円筒状の燃焼チャンバ内でホト セルと反射器が円筒状の外套面に設けられ、相互に同軸的に配設される。 その際特に有利には、ホトセルが内方の円筒面に設けられ、反射器が内方の円 筒面を囲繞する外方の円筒面に設けられる。その間には同じように円筒状の燃焼 チャンバ内に設けられる多孔性の固体が存在し、これは多孔度からみて完全に遮 蔽されていてもよい。 通流する可燃混合ガスによってホトセルが冷却される、本発明によるサーモホ トボルタイックジェネレータは、種々異なる形式の実施形態、例えば放射状、軸 状、ないしはその他の幾何学的構成形態で実現してもよい。 実施例 次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合、 図１は、本発明によるサーモホトボルタイックジェネレータの基本的な配置構成 図であり、 図２のＡおよびＢは、ホトセルと放射器が放射状の配置構成で実施されているサ ーモホトボルタイックジェネレータの平面と側面の断面図である。 図１には本発明によるサーモホトボルタイックジェ ネレータの基本的な配置構成部が概略的に示されている。この場合実線の矢印６ で示された高温の燃焼ガスは、ホトセル３の方向には偏向されない。このホトセ ル３は、さらに供給ユニット１を介して燃焼器２の予備混合チャンバ４内へ通流 する可燃混合気によって冷却される。高温の燃焼ガス６は、予備混合チャンバ４ から多孔性の固体５表面を通って流れる。そこで燃料が燃焼されこれは多孔性の 固体５を放射のために励起する。高温の燃焼ガス６は、この多孔性固体５から出 射され、排気案内部を通って燃焼チャンバ８から排気される。ホトセル３と多孔 性固体５に対して並列に、反射器７が設けられており、この反射器は放射をホト セルの方向へ戻す。それによりこの放射は効果的にホトセルの方向にだけ向けら れる。 本発明によるサーモホトボルタイックジェネレータのこの基本配置構成によっ て得られる利点は、高温の燃焼ガス６と、多孔性固体５並びに反射器７からホト セル３方向に反射される放射の相対する方向にある。 図２Ａ及び図２Ｂには本発明によるサーモホトボルタイックジェネレータにお いてホトセル１３と、多孔性固体１５と、反射器１７が相互に放射状に設けられ ている、すなわちそれらが円筒状の外套面に同軸的に相互に配設されている実施 形態が示されている。図２Ａにはそのようなサーモホトボルタイックジェネレー タの実質的に円筒状の燃焼器１２が示されている。こ の燃焼器１２の読み混合チャンバ１４内部では、円筒状に配置されたホトセル１ ３が、供給ユニット１０，１１を介して流入された可燃混合気によって通流され 冷却されている。可燃混合気の分散のためにはこの予備混合チャンバ１４内に円 錐形状の分散装置１９が流入される可燃混合気内に配設されていてもよい。多孔 性固体１５の表面で燃焼する可燃混合気１６は、燃焼チャンバ１８内での燃焼の 後では燃焼ガスの形態で排気開口部を通って排出される。反射器１７も同様に円 筒状にそしてホトセル１３と多孔性固体１５の周りで同軸的に配設される。固体 における燃焼の際に生成される放射並びに反射器１７によって反射される放射の 一部（破線の矢印）はホトセル１３に当接する。反射された放射の大半は固体を その温度に保つ。 ここにおいて述べておく必要があるのは、図２Ａと図２Ｂに示した放射状の配 置構成は、通流に適した一連の変更の実施も可能であることである。その他にも ホトセルの冷却に関して最適な幾何学的配置構成を与えることも可能である。こ の場合はホトセル１３と多孔性固体１５と反射器１７の順序が入換えられてもよ い。それにより反射器１７が内方に設けられ、ホトセルが外方に設けられてもよ い。もちろんその場合には可燃混合気の供給と排気ガス１８の排気も相応に反転 される。 図２Ａと図２Ｂに示した円筒状の配置構成の他にも 、例えば本発明の原理に沿って燃料供給方向と放射方向の反転が伴うサーモホト ボルタイックジェネレータの円錐状の配置構成が実現されてもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 燃焼器（２）の燃焼チャンバ（８）内に設けられる固体（５）と、高温の 燃焼ガスを燃焼チャンバ（８）から排気する排気案内部とを有し、前記固体の表 面は放射のために、供給ユニット（１）を通って燃焼器（２）に供給されそこで 燃焼される可燃混合気によって励起され、前記放射はホトセル（３）に入射し、 該ホトセル（３）はさらに電気エネルギを生成する、サーモホトボルタイックジ ェネレータにおいて、 燃焼チャンバ（８）の予備混合チャンバ（４）が多孔性の固体（５）によって 外方に向けて遮蔽されており、 前記予備混合チャンバ（４）内のホトセル（３）は多孔性の固体（５）に対向 するようにこれの上流側に設けられており、 前記予備混合チャンバ（４）外で反射器（７）が、前記固体（５）の下流側で これに対向するように設けられており、それによって前記反射器は可燃混合気の 燃焼によって前記固体（５）に生じる放射を、燃焼ガス（６）の流れに抗するよ うにホトセル（３）方向に反射させ、 さらに前記可燃混合気は、供給ユニット（１）から予備混合チャンバ（４）方 向で、未燃焼の可燃混合気が後方からそれによって冷却されるホトセル（３）方 向へ流れるように案内されることを特徴とする、サーモホトボルタイックジェネ レータ。 2. 前記ホトセル（３）と反射器（７）は、相互に並列な平面内に配設されて いる、請求項１記載のサーモホトボルタイックジェネレータ。 3. 実質的に円筒状の燃焼器（１２）のもとでホトセル（１３）と固体（１５ ）と反射器（１７）が、円筒状の外套面に相互に同軸的に配設されている、請求 項１記載のサーモホトボルタイックジェネレータ。 4. 前記ホトセル（１３）は、円筒状の反射器（１７）に対して相対的に内方 の円筒状外套面に設けられている、請求項３記載のサーモホトボルタイックジェ ネレータ。