(57)【要約】【課題】透過性板の軟化による変形や変質が抑えられ、光電素子の感度領域以外の波長の透過量を減じて、発電性能を長時間維持できる熱光起電力発電装置を提供する【解決手段】発電装置１０は、光電素子２２と、複数の透過性板３０と、を備え、加熱または溶融された高温材料からの輻射光のうち前記複数の透過性板を透過して前記光電素子に入射した光によって発電する熱光起電力発電装置である。複数の透過性板３０のうち高温材料に最も近い透過性板である外側透過性板３２は、最高使用温度が８００℃以上の透過性板であり、複数の透過性板３０のうち外側透過性板３２以外の透過性板である１または複数の内側透過性板３４には、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である透過性板が含まれている。【選択図】図１１
2019103362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電素子と、
複数の透過性板と、
を備え、加熱または溶融された高温材料からの輻射光のうち前記複数の透過性板を透過して前記光電素子に入射した光によって発電する熱光起電力発電装置であって、
前記複数の透過性板のうち高温材料に最も近い透過性板である外側透過性板は、最高使用温度が８００℃以上の性能を有する透過性板であり、
前記複数の透過性板のうち前記外側透過性板以外の透過性板である１または複数の内側透過性板には、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である透過性板が含まれている、
発電装置。
【請求項２】
前記外側透過性板は、石英ガラスである、
請求項１に記載の熱光起電力発電装置。
【請求項３】
前記外側透過性板と前記内側透過性板のうち少なくとも１枚との間には、波長域１．８〜８．０μｍで透過率に逆転が存在する、
請求項１または請求項２に記載の熱光起電力発電装置。
【請求項４】
前記内側透過性板は、複数であり、
前記複数の内側透過性板には、共に波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である第一内側透過性板および第二内側透過性板が含まれ、
前記第一内側透過性板と前記第二内側透過性板との間には、波長域１．８〜５．０μｍにおいて透過率の逆転が存在する、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱光起電力発電装置。
【請求項５】
前記内側透過性板は、複数であり、
前記複数の内側透過性板には、共に波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である第一内側透過性板および第二内側透過性板が含まれ、
前記第一内側透過性板と前記第二内側透過性板とは、以下の関係を満足する、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱光起電力発電装置。
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に０．０３以上
ここで、
波長域１．８〜５．０μｍに占める第一内側透過性板の光吸収波長域の割合をＡ％、
波長域１．８〜５．０μｍに占める第二内側透過性板の光吸収波長域の割合をＢ％、
波長域１．８〜５．０μｍに占める、第一内側透過性板と第二内側透過性板の両方が光吸収波長域である波長域の割合をＹ％
とする。
【請求項６】
前記第一内側透過性板と前記第二内側透過性板とは、以下の関係を満足する、
請求項５に記載の熱光起電力発電装置。
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に０．０６以上
【請求項７】
前記複数の透過性板による波長域０．８〜１．８μｍにおける透過率の平均は、５０％以上である、
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の熱光起電力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱光起電力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６３０３８５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光電素子の感度領域（例えば波長域０．８〜１．８μｍ）は限られているのに対し、鉄鋼材料などの高温材料の輻射光は比較的広い波長域を有している。感度領域よりも波長が長い輻射光は、光電素子を発熱させて温度上昇させるものの発電には寄与せず、逆に光電素子を温度上昇させて発電効率を低下させてしまう。
【０００５】
そこで、感度領域よりも波長が長い波長域の光を適切に吸収するために、特定波長の光を吸収する透過性板を光電素子の前面に配置することが考えられる。しかしながら、適切な領域に光吸収波長域を有する透過性板は高い耐熱性を有していないことが多く、輻射熱により軟化して変形したり、変質して透過性が劣化するおそれがある。その結果、発電性能が低下したり、使用寿命が短くなってしまい、使用に耐える発電装置とするのが困難である。
【０００６】
本発明は、透過性板を光電素子の前面に配置する熱光起電力発電装置において、透過性板の軟化による変形や変質が抑えられ、光電素子の感度領域以外の波長の透過量を減じて、発電性能を長時間維持できる熱光起電力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
【０００８】
＜１＞
光電素子と、
複数の透過性板と、
を備え、加熱または溶融された高温材料からの輻射光のうち前記複数の透過性板を透過して前記光電素子に入射した光によって発電する熱光起電力発電装置であって、
前記複数の透過性板のうち高温材料に最も近い透過性板である外側透過性板は、最高使用温度が８００℃以上の性能を有する透過性板であり、
前記複数の透過性板のうち前記外側透過性板以外の透過性板である１または複数の内側透過性板には、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である透過性板が含まれている、
発電装置。
なお、光吸収波長域とは、透過率が４０％以下である波長域を意味する。
（効果）
この態様では、加熱または溶融された高温材料からの輻射光のうち複数の透過性板を透過した光が光電素子に入射し、この光によって発電が行われる。
ここで、複数の透過性板のうち、外側透過性板（複数の透過性板のうち高温材料に最も近い透過性板）が最高使用温度が８００℃以上の性能を有する透過性板であり、１または複数の内側透過性板（複数の透過性板のうち外側透過性板以外の透過性板）には、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である透過性板が含まれている。
このため、感度領域（０．８〜１．８μｍ）よりも波長が長い波長域（波長１．８〜５．０μｍ）の輻射光を透過性板により効果的に吸収できると共に、透過性板の軟化による変形、変質を抑えることができる。
よって、この態様の発電装置によれば、透過性板の軟化による変形や変質が抑えられ、発電性能を長時間維持できる。
＜２＞
前記外側透過性板は、石英ガラスである、
＜１＞に記載の熱光起電力発電装置。
＜３＞
前記外側透過性板と前記内側透過性板のうち少なくとも１枚との間には、波長域１．８〜８．０μｍで透過率に逆転が存在する、
＜１＞または＜２＞に記載の熱光起電力発電装置。
＜４＞
前記内側透過性板は、複数であり、
前記複数の内側透過性板には、共に波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である第一内側透過性板および第二内側透過性板が含まれ、
前記第一内側透過性板と前記第二内側透過性板との間には、波長域１．８〜５．０μｍにおいて透過率の逆転が存在する、
＜１＞〜＜３＞の何れか一項に記載の熱光起電力発電装置。
＜５＞
前記内側透過性板は、複数であり、
前記複数の内側透過性板には、共に波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である第一内側透過性板および第二内側透過性板が含まれ、
前記第一内側透過性板と前記第二内側透過性板とは、以下の関係を満足する、
＜１＞〜＜３＞の何れか一項に記載の熱光起電力発電装置。
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に０．０３以上
ここで、
波長域１．８〜５．０μｍに占める第一内側透過性板の光吸収波長域の割合をＡ％、
波長域１．８〜５．０μｍに占める第二内側透過性板の光吸収波長域の割合をＢ％、
波長域１．８〜５．０μｍに占める、第一内側透過性板と第二内側透過性板の両方が光吸収波長域である波長域の割合をＹ％
とする。
＜６＞
前記第一内側透過性板と前記第二内側透過性板とは、以下の関係を満足する、
＜５＞に記載の熱光起電力発電装置。
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に０．０６以上
（効果）
波長域１．８〜５．０μｍの光を広い範囲で吸収する１枚の透過性板を用意するのは困難である。そのため、内側透過性板として、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である透過性板を１枚使用したとしても、波長域１．８〜５．０μｍの領域の光を広く吸収することができない。
そこで、この態様では、共に波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である２枚の透過性板（第一内側透過性板と第二内側透過性板）を内側透過性板として使用し、さらに、この２枚の内側透過性板は、所定の関係を満足する板とされている。
このため、この２枚の内側透過性板が、波長域１．８〜５．０μｍで互いの光吸収率の高い領域を補い合う関係となり、波長域１．８〜５．０μｍの光を広い範囲に渡って吸収することができる。
＜７＞
前記複数の透過性板による波長域０．８〜１．８μｍにおける透過率の平均は、５０％以上である、
＜１＞〜＜６＞の何れか一項に記載の熱光起電力発電装置。
（効果）
この態様では、光電素子の感度領域の光の多くが光電素子に入射するので発電効率がよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透過性板を光電素子の前面に配置する熱光起電力発電装置において、透過性板の軟化による変形や変質が抑えられ、光電素子の感度領域以外の波長の透過量を減じて、発電性能を長時間維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の石英ガラスの透過率を示すグラフである。
【図２】実施形態の赤外線選択ガラスの透過率を示すグラフである。
【図３】実施形態の光学ガラスの透過率を示すグラフである。
【図４】第１実施形態（すなわち外側透過性板として石英ガラス、内側透過性板として赤外線選択ガラスを使用した場合）の透過率を示すグラフである。
【図５】第２実施形態（すなわち外側透過性板として石英ガラス、内側透過性板として光学ガラスと赤外線選択ガラスを使用した場合）の透過率を示すグラフである。
【図６】石英ガラスおよび赤外線選択ガラスの透過率を重ねて示すグラフである。
【図７】光学ガラスおよび赤外線選択ガラスの透過率を重ねて示すグラフである。
【図８】石英ガラスおよび光学ガラスの透過率を重ねて示すグラフである。
【図９】石英ガラス、赤外線選択ガラスおよび光学ガラスの透過率を重ねて示すグラフである。
【図１０】第１実施形態の発電装置を示す模式図である。
【図１１】第２実施形態の発電装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
本発明の一実施形態として、鉄鋼材料を製造する製造設備を備えた製鉄所において、高温材料の輻射光を利用して発電することを想定した例を説明する。
すなわち、製鉄所では、溶銑や溶鋼などの溶融された高温材料が樋上を流れたり、あるいはスラブや鋼板などの加熱された高温材料がテーブルロール上を搬送される。本実施形態では、これら樋やテーブルロールなどの搬送路８０上の高温材料からの輻射光を利用して、熱光起電力発電装置１０（以下、単に「発電装置１０」という。）により発電を行う。
【００１３】
―熱光起電力発電装置１０―
発電装置１０は、図１０や図１１に示すように、基本的な構成として、発電ユニット２０、透過性板３０および側面保護部４０を備える。
【００１４】
＜発電ユニット２０＞
発電ユニット２０は、光起電力効果により光を電力に変換する光電素子２２（光電変換セル、PVセル）を含んで構成される。光電素子２２としては、ＧａＳｂ系、ＩｎＧａＳａ系、ＩｎＧａＡｓＢｂ系などのものが用いられ、特にＧａＳｂ系のものが好適に用いられる。ＧｓＳｂ系の光電素子は、波長０．８〜１．８μｍに高い感度領域を有しており、波長０．８〜１．８μｍの近赤外光が入射されることで効率的に起電力を生み出す（熱光起電力発電）。光電素子２２は複数設けられる。
【００１５】
＜透過性板３０＞
透過性板３０は、発電装置１０の高温材料９０側（つまり、発電装置１０の前面側）に設けられる。そのため、高温材料９０の輻射光は、透過性板３０を透過した後、光電素子２２に入射する。
【００１６】
透過性板３０は、複数枚設けられる。透過性板３０は、光電素子２２との間に空間１２を形成するように設けられる。透過性板３０が光電素子２２と接触していると、透過性板３０が加熱され温度が上がった場合に光電素子２２に熱が直接伝わり、光電素子２２の温度が過度に上がって発電効率が下がるためである。
但し、透過性板３０同士の間に空間１２を形成する場合は、複数枚の透過性板３０のうちの１枚を光電素子２２に近接または接触させてもよい。複数の透過性板３０の詳細な構成については後述する。
【００１７】
＜側面保護部４０＞
側面保護部４０は、透過性板３０により形成された空間１２（透過性板３０と光電素子２２との間の空間だけでなく、複数の透過性板３０の間の空間をも含む。）に飛散物が混入することを防止する。ここでいう飛散物としては、製鉄所内を飛散する鉄粉などの粉塵や水分などが想定される。
【００１８】
側面保護部４０は、透過性板３０により形成された空間１２の側部に設けられ、上述の空間１２と発電装置１０の外部とを隔離する。側面保護部４０には、飛散物の通過を阻害するように構成される。
他方、側面保護部４０は、飛散物だけでなく空気の通過をも阻害するように構成されてもよいが、空気の通過は許容するように構成されることが好ましい。側面保護部４０が空気の通過を許容することで、空間１２の中で空気の流れが起こりやすくなり、空間１２の温度上昇が抑制されるからである。空間１２の温度上昇が抑制されると、光電素子２２の温度上昇による発電効率低下が抑制される。
【００１９】
飛散物の通過を阻害しつつ空気の通過を許容する側面保護部４０の具体的構造は、例えば、以下のような構造である。
すなわち、側面保護部４０の一部または全体にフィルターあるいはメッシュが形成されている。空気の通過を良くするには、４面の側面保護部のうち２面以上にフィルターあるいはメッシュが形成されていることが好ましい。材料がエアーフィルターであれば比較的安価であり、寿命の前に交換して目詰まりを抑えることができる。ガラス繊維の不燃性フィルターなどが例示される。また、材料が金属、セラミックス、それら複合材であれば耐熱性が向上することが利点である。ステンレスメッシュ、金属粉末あるいは金属繊維などを焼結した高温フィルターなどが例示される。フィルター、メッシュを側面保護部４０から脱着可能にすることで、交換あるいは洗浄して使用することができる。これにより、使用時の飛散物による目詰まり、汚染などを改善して、通気性、冷却作用を良好な状態に長期間維持できる。
【００２０】
また、発電装置１０は、光電素子を冷やす冷却ユニットを備えていてもよい。冷却ユニットとしては、例えば、発電装置１０が空間１２に空気の流れを強制的に作る空冷機構（図示省略）がある。空冷機構により空間１２に空気の流れを作ることで、空間１２の温度上昇を抑制し、光電素子２２の温度上昇による発電効率低下を抑制する。
具体的に説明すると、空冷機構により作った空気の流れにより光電素子２２の温度上昇を抑制する。またそれだけでなく、透過性板３０を冷却することで、透過性板３０が吸収した不要な波長領域の光が透過性板３０から再び放射されることを抑制し、これによっても光電素子２２の温度上昇を抑制できる。
また、冷却ユニットは空冷機構に限定されず、より冷却能が高い水冷機構（一例として後述する水冷機構２６）としてもよい。
【００２１】
発電ユニット２０は、図２に示すように、放熱基板２４を含んで構成されてもよい。放熱基板２４の片面に光電素子２２を搭載することで、光電素子２２の温度上昇を抑制し、温度上昇による発電効果の低下を抑制する。放熱基板２４としては、セラミックス基板の片面または両面にＣｕを積層したものが一例として挙げられる。
【００２２】
さらに、発電ユニット２０は、水冷機構２６を含んで構成されてもよい。水冷機構２６は、放熱基板２４の光電素子２２が搭載された面とは反対側の面側に設けられる。水冷機構２６としては、例えば、水冷銅板が用いられる。
【００２３】
〔複数の透過性板〕
次に、複数の透過性板３０の詳細な構成について説明する。
【００２４】
透過性板３０の種類には、代表的なものとして、石英ガラス、光学ガラス、赤外線選択ガラスがある。
【００２５】
石英ガラスは、最高使用温度が１０００℃を超える高い耐熱性を有する。石英ガラスの成分は二酸化ケイ素をほぼ１００％とする。石英ガラスを更に分類すると、製法の違いなどから、溶融石英ガラス、酸水素溶ガラス、合成石英ガラスなどに分けられる。
【００２６】
光学ガラスとしては、珪ホウ酸ガラスが例示される。これは二酸化ケイ素を主成分としつつ酸化ホウ素などを加えて構成される。一般的なソーダガラスに比べて、光透過性が高く、光学的歪みは少ないことなどが特長である。
【００２７】
赤外線選択ガラスは、例えば、ガラスの表面に誘電体膜を多層に積層した構造を備える。誘電体膜としては多くの材料が使用できるが、代表的なものとしては、酸化ケイ素、酸化チタンなどである。厚さは１〜５０ｎｍの範囲で調整することができる。層数は２層から１００層程度まで積層したものが使用できる。層数が多いほど高コストであるが、波長制御などが容易となる。基材のガラスには、石英ガラス、光学ガラスなどが使用可能である。すなわち、熱光起電力発電に使用する赤外線選択ガラスの一例として、酸化ケイ素、酸化チタンを交互に積み重ねて合計２０層程度に構成される被膜を形成した光学ガラスで例示される。
【００２８】
石英ガラス、光学ガラスおよび赤外線選択ガラスの透過率の一例を図１、２および３にそれぞれ示す。これらの図に示されるように、透過性板の種類によって光吸収率の高い波長域は異なっている。石英ガラスでは約５μｍを超える範囲、光学ガラスでは２．５μｍを超える範囲、赤外線選択ガラスでは１．５μｍを超える範囲においてより高い効果が得られる場合が多い。
【００２９】
図１に示す石英ガラスは、厚さ１ｍｍであり、高い耐熱性、例えば最高使用温度が１０００℃以上のものや１２００℃以上のものを使用できる。
図２に示す赤外線選択ガラスは、厚さ１ｍｍである。赤外線選択ガラスの耐熱性は、石英ガラスに劣り、例えば最高使用温度が１５０℃以上のものや２００℃以上のものを使用できる。
図３に示す光学ガラスは、厚さ１ｍｍである。光学ガラスの耐熱性は、例えば最高使用温度が５００℃以上のものや６００℃以上のものを使用できる。
【００３０】
透過性板の並べる順番について、耐熱性の高い石英ガラスを高温材料に近い側に配置することで、他の透過性板の寿命を高めることができる。特に、使用する光学ガラス、赤外線選択ガラスの耐熱性が比較的低い場合には、石英ガラスを高温材料側に配置することが有効である。光学ガラス、赤外線選択ガラスを同時に使用するときは、赤外線選択ガラスの被膜の劣化を抑えるために、熱源側から光学ガラス、赤外線選択ガラスの順に配列することが有効である。従って３種類以上の透過性板を同時に使用するときに、熱源側から石英ガラス、光学ガラス、赤外線選択ガラスの順に配置することで、より高い耐熱性、発電効率の向上が期待される。
【００３１】
複数の透過性板を互いに離して配置することで、各透過性板の冷却性を高めることができる。これにより、透過する輻射光を制御して発電効率を高めること、あるいは透過性板の高温での変形などを抑えて寿命を向上することができる。透過性板同士の距離について、０．３〜３０ｍｍの範囲にすることが好ましい。この範囲であれば発電効率の上昇、板の長寿命化などに有利となる。板の間隔が０．３ｍｍ未満であれば板の熱放散が隣接する板に及ぼす影響が大きくなり、板の冷却能が低下することが懸念される。３０ｍｍ超であれば透過性板の透過光のうち屈折によりずれる光が多くなり、光電素子に到達する輻射光の制御が難しくなること、または高温材料から発電部までの距離が長くなり発電効率が低下することが問題となる。透過性板の一部を接触させることで、省スペース化を図ることも可能である。
【００３２】
〔具体的な実施形態〕
次に、本発明の発電装置の具体例、すなわち透過性板の組合わせの具体例として第１実施形態と第２実施形態とを説明する。
【００３３】
〔第１実施形態〕
第１実施形態の発電装置１０では、複数の透過性板３０が、熱源側から順に配置された石英ガラスと赤外線選択ガラスとの２枚の透過性板から構成される。
【００３４】
図６に、石英ガラスの透過率と、赤外線選択ガラスの透過率とを重ねて示すグラフを示す。図４に、石英ガラスと赤外線選択ガラスの２枚のガラスを利用した時の透過率の測定結果、すなわち複数（２枚）の透過性板による透過率のグラフを示す。
【００３５】
＜作用効果＞
本実施形態の作用効果について説明する。
【００３６】
石英ガラスは、耐熱性が高い。しかし、図１に示すように、石英ガラスでは、波長域１．８〜５．０μｍで大半の光が透過してしまう。そのため、石英ガラスを単独で使用した場合、光電素子２２が温度上昇して、発電性能（効率）が低下したり故障したりするおそれがある。
一方、図２に示すように、赤外線選択ガラスは、波長域１．８〜５．０μｍでの透過光を減らすことか可能である。しかし、赤外線選択ガラスは、耐熱性が低いため、熱源から遠ざけて使用する必要性があり、その結果、発電性能（効率）が低下してしまう。
【００３７】
そこで、本実施形態では、透過性板３０を複数枚（２枚）とし、熱源に最も近い側の透過性板（「外側透過性板３２」）を耐熱性の高い石英ガラスとする。これにより、複数の透過性板のうち、石英ガラスよりも内側の透過性板（「内側透過性板３４」）として耐熱性の劣る透過性板を配置しても、耐熱性の劣る透過性板が軟化して変形したり変質したりすることを抑制できる。その結果、内側透過性板として所望の吸収特性を有する透過性板を配置しやすくなる。
【００３８】
また、本実施形態では、図２に示すように、内側透過性板３４である赤外線選択ガラスが波長域１．８〜５．０μｍにおいて光吸収波長域（透過率が４０％以下である波長域、図２の矢印Ａの領域）を有している。特に、この赤外線選択ガラスは、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合Ａが約６０％である。
このため、外側透過性板３２である石英ガラスが透過しやすい光を内側透過性板３４である赤外線選択ガラスで効果的に吸収することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、図６に示すように、外側透過性板３２である石英ガラスと内側透過性板３４である赤外線選択ガラスとの間に、波長域１．８〜８．０μｍで透過率に逆転が存在する。このため、波長域１．８〜８．０μｍにおいて、互いの光吸収率の高い領域を補い合う関係となっており、光電素子の感度領域以外の不要な波長域の光を効果的に吸収できる。
具体的には、外側透過性板３２である石英ガラスは、図１に示すように、５μｍを超える波長の透過率は５％未満と小さいが、波長域１．８〜４．０μｍでの透過率は４０％以上と大きい。そこで、１．８〜４．０μｍの波長域に透過率が小さい領域を有する赤外線選択ガラスを内側透過性板３４とし、外側透過性板３２と組み合わせることにより、波長域１．８〜８．０μｍでの透過率が小さい領域を外側透過性板３２のみの場合より広げることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、図４に示すように、複数枚の透過性板３０による光電素子２２の感度領域（ＧａＳｂ系の場合、波長域０．８〜１．８μｍ）の光の透過率の平均は、約８０％である。このため、光電素子２２の感度領域の光の多くが光電素子２２に入射するので発電効率がよい。
【００４１】
〔第２実施形態〕
第１実施形態において、石英ガラスと赤外線選択ガラスの間に光学ガラスを更に配置してもよい（第２実施形態）。つまり、第２実施形態では、複数の透過性板３０が、熱源側から配置された石英ガラスと、光学ガラスと、赤外線選択ガラスとの３枚の透過性板３０から構成される。
【００４２】
図９に、石英ガラス、光学ガラス、および赤外線選択ガラスのそれぞれの透過率を重ねて示すグラフを示す。図７に、光学ガラスおよび赤外線選択ガラスのそれぞれの透過率を重ねて示すグラフを示す。図５に、石英ガラス、光学ガラスおよび赤外線選択ガラスの３枚のガラスを利用した時の透過率測定結果を示す。
【００４３】
＜作用効果＞
本実施形態の作用効果について説明する。
但し、第１実施形態と同一の構成に基づく作用効果の説明は適宜省略する。
【００４４】
本実施形態では、熱源側から石英ガラス、光学ガラスおよび赤外線選択ガラスがこの順に配置される。つまり、複数の透過性板３０が熱源側から耐熱性の高い順に配置されているので、複数の透過性板３０の寿命を効果的に高めることができる。
【００４５】
ところで、波長域１．８〜５．０μｍの光を広い範囲で吸収する１枚の透過性板を用意するのは困難である。そのため、内側透過性板として、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である透過性板を１枚使用したとしても、波長域１．８〜５．０μｍの領域の光を広く吸収することができない。
【００４６】
そこで、本実施形態では、内側透過性板３４が複数枚（２枚）であり、複数枚の内側透過性板には、共に波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である「第一内側透過性板３４Ａ」としての赤外線選択ガラス（図２参照）および「第二内側透過性板３４Ｂ」としての光学ガラス（図３参照）が含まれている。そして、第一内側透過性板３４Ａである赤外線選択ガラスと第二内側透過性板３４Ｂである光学ガラスとの間には、図７に示すように、波長域１．８〜５．０μｍにおいて透過率の逆転が存在する。
このため、波長域１．８〜５．０μｍにおいて互いの光吸収率の高い領域を補い合う関係となる。したがって、波長域１．８〜５．０μｍに占める光吸収波長域の割合が４０％以上である内側透過性板が１枚のみである態様と比較して、波長域１．８〜５．０μｍの光を効果的に吸収することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、この２枚の内側透過性板（第一内側透過性板３４Ａおよび第二内側透過性板３４Ｂ）は、以下の所定の関係を満足する板とされている。
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に約０．０７以上
ここで、
波長域１．８〜５．０μｍに占める第一内側透過性板３４Ａの光吸収波長域の割合をＡ％、
波長域１．８〜５．０μｍに占める第二内側透過性板３４Ｂの光吸収波長域の割合をＢ％、
波長域１．８〜５．０μｍに占める、第一内側透過性板３４Ａと第二内側透過性板３４Ｂの両方が光吸収波長域である波長域の割合をＹ％
とする。
【００４８】
上記関係が意味するところについて説明する。
本実施形態では、波長域１．８〜５．０μｍに占める第一内側透過性板３４Ａの光吸収波長域の割合Ａは、約６０％であり、波長域１．８〜５．０μｍに占める第二内側透過性板３４Ｂの光吸収波長域の割合Ｂは、約７０％である。
また、波長域１．８〜５．０μｍに占める、第一内側透過性板３４Ａと第二内側透過性板３４Ｂの両方が光吸収波長域である波長域の割合Ｙは、約５５％である。
したがって、（Ｂ−Ｙ）／Ａは約０．２５であり、（Ａ−Ｙ）／Ｂは約０．０７である。
（Ｂ−Ｙ）／Ａは、第一内側透過性板３４Ａのみの割合Ａ％に対する、拡大された割合（Ｂ−Ｙ）％の比率である。
また、（Ａ−Ｙ）／Ｂは、第二内側透過性板３４Ｂのみの割合Ｂ％に対して、拡大された割合（Ａ−Ｙ）％の比率である。
つまり、（Ｂ−Ｙ）／Ａと（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に約０．０７以上であることで、第一内側透過性板３４Ａのみを使用した場合や、第二内側透過性板３４Ｂのみを使用した場合と比較して、光吸収波長域が効果的に拡大しているといえる。
よって、発電効率に貢献せず、光電素子の温度を上げて発電効率の低下を招く、光電素子の感度領域以外の波長１．８〜５．０μｍの輻射光を効率的に吸収することができ、以って発電効率の優れた発電装置とすることができる。
このため、この２枚の内側透過性板が、波長域１．８〜５．０μｍで互いの光吸収率の高い領域を効率的に補い合う関係となっている。その結果、波長域１．８〜５．０μｍの光を広い範囲に渡って吸収することができる。
【００４９】
なお、２枚の内側透過性板３４Ａ、３４Ｂの関係は、上記関係に限定されない。
例えば、
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に０．０３以上であってもよい。
好ましくは、
（Ｂ−Ｙ）／Ａおよび（Ａ−Ｙ）／Ｂが共に０．０６以上である。
【００５０】
また、本実施形態では、複数枚の透過性板３０による、光電素子２２の感度領域（ＧａＳｂ系の場合、波長０．８〜１．８μｍ）の光の透過率の平均は、約８０％である（図５参照）。このため、光電素子２２の感度領域の光の多くが光電素子２２に入射するので発電効率がよい。
【００５１】
〔補足説明〕
なお、上記実施形態では、外側透過性板３２として石英ガラスを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されず、外側透過性板として石英ガラス以外のガラスを用いてもよい。
【００５２】
また、第１実施形態として２枚の透過性板、第２実施形態として３枚の透過性板を備える発電装置を説明したが、本発明はこれに限られない。各種類の透過性板を複数枚使用してもよく、また、透過性板を４枚以上設けてもよい。例えば、石英ガラスや光学ガラスを２枚以上使用することで、それぞれの透過性板の温度上昇を抑えることができる。具体的には、石英ガラスを２枚、赤外線選択ガラスを２枚などが例示され、光電素子の温度上昇を抑える効果が高まり、その結果、発電量を増加できる。また、透過性板の厚さを調整することで、透過する光量の調整が可能である。
【００５３】
また、複数の透過性板３０を、熱源側から配置される石英ガラスと、光学ガラスとの２枚の透過性板３０から構成してもよい。図８に、石英ガラスおよび光学ガラスの透過率を重ねて示すグラフを示す。
【符号の説明】
【００５４】
１０   熱光起電力発電装置
２２   光電素子
３０   透過性板
３２   外側透過性板
３４   内側透過性板
３４Ａ 第一内側透過性板
３４Ｂ 第二内側透過性板
９０   高温材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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