(57)【要約】【課題】    本発明は、熱電変換素子を用いて発電をする発電装置おいて、従来よりも効率良く発電する。【解決手段】  熱電変換素子３と、この熱電変換素子３の一部を加熱するための燃焼器５と、前記熱電変換素子３の他の一部を冷却するための蒸発器７とを有し、前記蒸発器７で気化した物質を前記燃焼器５の燃料として使用する。【選択図】図１
2006136172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置において、
熱電変換素子と；
前記熱電変換素子の一部を加熱するための燃焼器と；
前記熱電変換素子の他の一部を冷却するための蒸発器と；
を有し、前記蒸発器で気化した物質を前記燃焼器の燃料として使用するように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
発電装置において、
平面状の部位を備えた燃焼器と；
板状に形成され、厚さ方向の一方の面が、前記燃焼器の平面状部位に対向している熱電変換素子と；
平面状の部位を備え、この平面状の部位が前記熱電変換素子の厚さ方向の他方の面に対向している蒸発器と；
を有し、前記蒸発器で気化した物質を前記燃焼器の燃料として使用するように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項３】
発電装置において、
板状に形成された燃焼器と；
板状に形成され、厚さ方向の一方の面が、前記燃焼器の厚さ方向の一方に面に対向している第１の熱電変換素子と；
平面状の部位を備え、この平面状の部位が前記第１の熱電変換素子の厚さ方向の他方の面に対向している第１の蒸発器と；
板状に形成され、厚さ方向の一方の面が、前記燃焼器の厚さ方向の他方に面に対向している第２の熱電変換素子と；
平面状の部位を備え、この平面状の部位が前記第２の熱電変換素子の厚さ方向の他方の面に対向している第２の蒸発器と；
を有し、前記第１の蒸発器、前記第２の蒸発器のうちの少なくとも一方の蒸発器で気化した物質を、前記燃焼器の燃料として使用するように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発電装置において、
前記蒸発器で気化する物質は、気化する温度が低い物質であることを特徴とする発電装置。
【請求項５】
熱電変換素子によって発電する発電装置において、
前記熱電変換素子の一部を、物質の潜熱を用いて冷却するように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発電装置おいて、
前記熱電変換素子の他の一部を加熱するための燃焼器を備えており、
前記物質は、前記燃焼器に使用される燃料であることを特徴とする発電装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項４、請求項６のいずれか１項に記載の発電装置において、
前記燃焼器は、燃料と酸素との予混合ガスを、または、燃料と空気との予混合ガスを予め温めておくことにより、前記予混合ガスを燃焼するように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発電装置において、
前記燃焼器は、
燃焼室と；
燃料と空気との予混合ガス、または、燃料と空気との予混合ガスを前記燃焼室に供給するための予混合ガスの流路と；
燃焼により生じたガスを前記燃焼室から排出するための排ガスの流路と；
を有し、前記予混合ガスの流路は、消炎距離よりも狭く形成されており、前記予混合ガスの流路を流れる前記予混合ガスが、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって、温められるように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項４、請求項６のいずれか１項に記載の発電装置において、
前記燃焼器は、燃料と酸素とを別々に、または、燃料と空気とを別々に予め温めておくことにより、前記予混合ガスを燃焼するように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の発電装置において、
前記燃焼器は、
燃焼室と；
前記燃料を前記燃焼室に供給するための燃料流路と；
酸素または空気を、前記燃料とは別個に、前記燃焼室に供給するための酸素流路と；
燃焼により生じたガスを前記燃焼室から排出するための排ガスの流路と；
を有し、前記燃料流路および前記酸素流路は消炎距離よりも狭く形成されており、前記燃料流路を流れる燃料が、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって温められるように構成されており、前記酸素流路を流れる酸素または空気が、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって温められるように構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項１１】
熱電変換素子を用いて発電をする発電方法において、
前記熱電変換素子が発電する際に冷却が必要な部位を、燃料の潜熱を用いて冷却する冷却段階と；
前記冷却段階で使用された前記燃料を燃焼させて、前記熱電変換素子が発電する際に加熱が必要な部位を加熱する過熱段階と；
を有することを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置および発電方法に係り、特に熱電変換素子を用いて発電するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱電変換素子を用いて発電する発電装置では、前記熱電変換素子が発電する際に冷却が必要な部位を効率良く冷却するために、たとえば、前記冷却が必要な部位の表面積を大きくし、また、前記発電装置で発電された電力を用いてファンを駆動し前記冷却が必要な面に空気をあてている。
【０００３】
また、前記従来の技術に関連する特許文献として特許文献１、特許文献２がある。
【特許文献１】特開平７−２２６５５号公報  特開平１０−１４１６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記従来の発電装置では、空気の対流熱伝達によって前記熱電変換素子を冷却しているので、冷却量が不足しがちになり、効率良く熱電変換素子を冷却することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱電変換素子を用いて発電をする発電装置および発電方法において、従来よりも効率良く発電することができる発電装置および発電方法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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、発電装置において、熱電変換素子と、前記熱電変換素子の一部を加熱するための燃焼器と、前記熱電変換素子の他の一部を冷却するための蒸発器とを有し、前記蒸発器で気化した物質を前記燃焼器の燃料として使用するように構成されている発電装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、発電装置において、平面状の部位を備えた燃焼器と、板状に形成され、厚さ方向の一方の面が、前記燃焼器の平面状部位に対向している熱電変換素子と、平面状の部位を備え、この平面状の部位が前記熱電変換素子の厚さ方向の他方の面に対向している蒸発器とを有し、前記蒸発器で気化した物質を前記燃焼器の燃料として使用するように構成されている発電装置である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、発電装置において、板状に形成された燃焼器と、板状に形成され、厚さ方向の一方の面が、前記燃焼器の厚さ方向の一方に面に対向している第１の熱電変換素子と、平面状の部位を備え、この平面状の部位が前記第１の熱電変換素子の厚さ方向の他方の面に対向している第１の蒸発器と、板状に形成され、厚さ方向の一方の面が、前記燃焼器の厚さ方向の他方に面に対向している第２の熱電変換素子と、平面状の部位を備え、この平面状の部位が前記第２の熱電変換素子の厚さ方向の他方の面に対向している第２の蒸発器とを有し、前記第１の蒸発器、前記第２の蒸発器のうちの少なくとも一方の蒸発器で気化した物質を、前記燃焼器の燃料として使用するように構成されている発電装置である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発電装置において、前記蒸発器で気化する物質は、気化する温度が低い物質である発電装置である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、熱電変換素子によって発電する発電装置において、前記熱電変換素子の一部を、物質の潜熱を用いて冷却するように構成されている発電装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発電装置おいて、前記熱電変換素子の他の一部を加熱するための燃焼器を備えており、前記物質は、前記燃焼器に使用される燃料である発電装置である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項４、請求項６のいずれか１項に記載の発電装置において、前記燃焼器は、燃料と酸素との予混合ガスを、または、燃料と空気との予混合ガスを予め温めておくことにより、前記予混合ガスを燃焼するように構成されている発電装置である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発電装置において、前記燃焼器は、燃焼室と、燃料と空気との予混合ガス、または、燃料と空気との予混合ガスを前記燃焼室に供給するための予混合ガスの流路と、燃焼により生じたガスを前記燃焼室から排出するための排ガスの流路とを有し、前記予混合ガスの流路は、消炎距離よりも狭く形成されており、前記予混合ガスの流路を流れる前記予混合ガスが、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって、温められるように構成されている発電装置である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項４、請求項６のいずれか１項に記載の発電装置において、前記燃焼器は、燃料と酸素とを別々に、または、燃料と空気とを別々に予め温めておくことにより、前記予混合ガスを燃焼するように構成されている発電装置である。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発電装置において、前記燃焼器は、燃焼室と、前記燃料を前記燃焼室に供給するための燃料流路と、酸素または空気を、前記燃料とは別個に、前記燃焼室に供給するための酸素流路と、燃焼により生じたガスを前記燃焼室から排出するための排ガスの流路とを有し、前記燃料流路および前記酸素流路は消炎距離よりも狭く形成されており、前記燃料流路を流れる燃料が、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって温められるように構成されており、前記酸素流路を流れる酸素または空気が、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって温められるように構成されている発電装置である。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、熱電変換素子を用いて発電をする発電方法において、前記熱電変換素子が発電する際に冷却が必要な部位を、燃料の潜熱を用いて冷却する冷却段階と、前記冷却段階で使用された前記燃料を燃焼させて、前記熱電変換素子が発電する際に加熱が必要な部位を加熱する過熱段階とを有する発電方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱電変換素子を用いて発電をする発電装置および発電方法において、従来よりも効率良く発電することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図1は、本発明の実施形態に係る発電装置１の概略構成を示す斜視図である。
【００１９】
発電装置１は、熱電変換素子３を用いて発電する装置であり、前記熱電変換素子３の一部（前記熱電変換素子３が発電する際に冷却が必要な部位）が、物質の潜熱(物質が相変化するときに前記物質が吸収する熱；蒸発熱；融解熱；昇華熱)を用いて冷却するように構成されている。
【００２０】
また、発電装置１には、前記熱電変換素子３の他の一部（前記熱電変換素子が発電する際に加熱が必要な部位）を加熱するための燃焼器５が設けられており、前記物質は、前記燃焼器５の燃料として使用されるようになっている。
【００２１】
すなわち、前記熱電変換素子３の冷却に使用された前記物質が、前記燃焼器５に供給されるようになっている。
【００２２】
ここで、例を掲げて詳しく説明する。
【００２３】
前記発電装置１には、燃焼器５と蒸発器７とが設けられている。
【００２４】
前記燃焼器５はたとえば円板状に形成され、この厚さ方向の両側には、円形の平面状部位がそれぞれ形成されている。
【００２５】
前記熱電変換素子３は、前記燃焼器５とほぼ同じ外径を備えた円板状に形成されている。また、前記熱電変換素子３の一部（前記熱電変換素子３が発電する際に加熱が必要な部位；前記熱電変換素子３の厚さ方向の一方の面）が、前記燃焼器５の円形状の部位に対向して当接するように、前記熱電変換素子３が設けられている。
【００２６】
また、前記蒸発器７は、前記燃焼器５（前記熱電変換素子３）とほぼ同じ外径を備えた円板状に形成されている。また、前記熱電変換素子３の一部（前記熱電変換素子３が発電する際に冷却が必要な部位；前記熱電変換素子３の厚さ方向の他方の面）に、前記蒸発器７の円形状の部位が対向して当接するように、前記蒸発器７が設けられている。
【００２７】
そして、前記蒸発器７で気化した物質が前記燃焼器５で燃料として使用されるようになっている。
【００２８】
さらに詳しく説明すると、燃焼器５の厚さ方向の一方に面には、前記熱電変換素子３（３Ａ）が設けられており、前記熱電変換素子３（３Ａ）の他方の面（前記燃焼器５と対向している面とは反対側の面）に、前記蒸発器７（７Ａ）が設けられている。
【００２９】
また、前記燃焼器５の厚さ方向の他方の面には、前記一方の面と同様に、前記熱電変換素子３（３Ｂ）と前記蒸発器７（７Ｂ）とが設けられている。
【００３０】
そして、前記燃焼器５に前記熱電変換素子３（３Ａ、３Ｂ）、蒸発器７（７Ａ、７Ｂ）を設置した装置の外形は、円柱形状に形成されている。
【００３１】
また、前記蒸発器７（７Ａ、７Ｂ）には、燃料を前記蒸発器７（７Ａ、７Ｂ）に供給するための供給路９が接続されている。前記供給路９の他端部は、図示しない燃料タンクに接続されている。
【００３２】
さらに、前記蒸発器７（７Ａ、７Ｂ）と前記燃焼器５とは、前記蒸発器７で加熱された燃料を前記燃焼器５へ導入するための導入路１１で互いに接続されている。
【００３３】
なお、図１に示す発電装置１では、前記各蒸発器７Ａ、７Ｂで加熱された燃料は前記燃焼器５に供給されるようになっているが、各蒸発器７Ａ、７Ｂのうちの少なくとも一方の蒸発器で気化した燃料を、前記燃焼器５に供給するようにしてもよい。
【００３４】
また、前記燃焼器５には、前記蒸発器７で加熱された燃料と空気とが混合された予混合ガスが、供給されるようになっている。したがって、図１には示していないが、前記導入路１１の中間部には、前記導入路１１内に空気（酸素を含む空気；酸素だけでもよい）を供給するための空気導入路が接続されている。
【００３５】
なお、前記空気導入路を設けることなく、予め混合された燃料と空気とを前記供給路９を介して、前記蒸発器７内に供給するようにしてもよい。
【００３６】
前記燃焼器５について、詳しく説明する。
【００３７】
図２は、図１におけるＩＩＡ―ＩＩＢ断面を示す図であり、図３は、図２におけるＩＩＩＡ―ＩＩＩＢ断面を示す図である。
【００３８】
前記燃焼器５は、燃料と酸素との予混合ガス（気体燃料と空気との予混合ガス）を、予め温めておくことにより、小型であっても前記予混合ガスを安定して燃焼させることが可能なようになっている。
【００３９】
また、前記燃焼器５は、小さな燃焼室１９と、燃料と空気との予混合ガスとを前記燃焼室１９に供給するための予混合ガスの流路２１と、燃焼により生じたガス（燃焼ガス；排ガス）を前記燃焼室１９から排出するための排ガスの流路２３とを備えている。なお、前記燃焼器３の外部で予め圧縮された予混合ガスを、前記予混合ガスの流路２１に供給することにより、前記予混合ガスの流路２１内を、予混合ガスが圧送されるようになっている。
【００４０】
前記予混合ガスの流路２１は、詳しくは後述する消炎距離よりも狭く形成されており、また、前記予混合ガスの流路２１を流れる前記予混合ガスが、前記燃焼室１９に至るまでに、前記排ガスの流路（燃焼ガスの流路）２３を流れる排ガスによって、前記燃焼室１９での燃焼を継続して行うことが可能な温度まで温められるように構成されている。
【００４１】
前記燃焼器５によれば、燃料と空気との予混合ガスを燃焼室１９で燃焼させ、この燃焼によって生成される高温の燃焼ガスで前記予混合ガスを温めている。前記予混合ガスが温まっていることにより、小さな燃焼室１９であっても前記予混合ガスを安定した状態で継続して燃焼させることができる。
【００４２】
なお、たとえば、前記予混合ガスが、理論混合比の１／３程度の希薄ガス（燃料が希薄なガス）であっても、安定した燃焼が可能である。
【００４３】
また、前記予混合ガスの流路２１が、消炎距離よりも狭く形成されているので、前記燃焼室１９から前記予混合ガスの流路２１へ炎が逆流することを防止でき、燃焼器５の安全性が高くなっている。
【００４４】
さらに、前記燃焼ガスで前記予混合ガスを温めているので、前記排ガスの流路２３の出口２３Ａにおける前記燃焼ガスの温度は低くなっており、したがって、燃焼ガスが有していた熱エネルギーが効率良く利用されており、前記燃焼器５全体の効率が良くなっている。すなわち、たとえば、前記予混合ガスが持っている化学エネルギーに対する、前記燃焼器５の筐体（燃焼ガス以外の部位）から放出される熱エネルギーの割合が大きくなっている。
【００４５】
前記燃焼器５についてさらに詳しく説明する。
【００４６】
図２や図３に示すような前記燃焼器５は、いわゆるスイスロール型の燃焼器（マイクロコンバスタ）と呼ばれる場合がある。
【００４７】
前記マイクロコンバスタ５の外径は、前述したように、短い円柱状に形成されており、中央部に前記燃焼室１９が設けられている。なお、この燃焼室１９には、始動のための点火栓（図示せず）が設けられている。
【００４８】
図２に示すように、前記円柱状のマイクロコンバスタ５の軸方向（側面の延伸方向；底面と上面を結ぶ方向）からマイクロコンバスタ５を眺めた場合、前記燃焼室１９から前記マイクロコンバスタ５の外周に向かって、前記予混合ガスの流路２１と前記排ガスの流路（燃焼ガスの流路）２３とが渦巻き状に延伸して設けられている。
【００４９】
また、前記燃焼室１９と前記予混合ガスの流路２１と前記燃焼ガスの流路２３とは、渦巻き状に形成されている保温壁２５および伝熱壁２７と、前記円柱状のマイクロコンバスタ５の上面の壁を構成している円板状の上部板２９（図３参照）と、前記円柱状のマイクロコンバスタ５の底面の壁を構成している円板状の下部板３１（図３参照）とによって形成されている。
【００５０】
前記保温壁２５や前記伝熱壁２７は、薄い板状であって長い長方形状の素材をこの長さ方向に湾曲させることにより渦巻き状に形成されている。
【００５１】
また、前記保温壁２５の上端部（前記素材の幅方向の一端部に相当する部位）と、前記伝熱壁２７の上端部（前記素材の幅方向の一端部に相当する部位）とが、ほぼ同一平面上に存在するように、また、前記保温壁２５の下端部（前記素材の幅方向の他端部に相当する部位）と、前記伝熱壁２７の下端部（前記素材の幅方向の他端部に相当する部位）とが、ほぼ同一平面上に存在するように、前記保温壁２５と前記伝熱壁２７とが配置されている。
【００５２】
さらに、前記保温壁２５の上端部と前記伝熱壁２７の上端部とに前記上部板２９が一体的に設けられ、前記保温壁２５の下端部と前記伝熱壁２７の下端部とに前記下部板３１が一体的に設けられている。
【００５３】
前記保温壁２５と前記上部板２９と前記下部板３１とで、前記予混合ガスの流路２１と前記燃焼ガスの流路２３との基になる流路が形成されており、前記伝熱壁２７は、前記基になる流路を仕切って、前記予混合ガスの流路２１と前記燃焼ガスの流路２３とを形成するような位置に配置されている。
【００５４】
つまり、前記伝熱壁２７によって、前記基になる流路が、この幅方向で２つの流路（前記予混合ガスの流路２１、前記燃焼ガスの流路２３）に仕切られている。そして、前記伝熱壁２７を間にして、前記予混合ガスの流路２１と前記燃焼ガスの流路２３とが、前記燃焼室１９から前記マイクロコンバスタ５の外周に向かって、渦巻き状に長く並進して形成されている。
【００５５】
このように、前記伝熱壁２７を境にして、前記予混合ガスの流路２１と前記燃焼ガスの流路２３とが渦巻き状に長く並進して形成されているので、前記予混合ガスと前記燃焼ガスとが対向流になり、前記予混合ガスと前記燃焼ガスとの間で十分な熱交換が行われると共に、前記予混合ガスの流路２１と前記燃焼ガスの流路２３とを渦巻き状に形成したことにより、前記マイクロコンバスタ５の大きさが小さくなっている。
【００５６】
さらに、前記予混合ガスと前記燃焼ガスとが対向流になっているので、前記燃焼ガスの温度は、前記燃焼室１９から遠ざかるにしたがって徐々に低くなり、一方、前記予混合ガスの温度は、前記燃焼室１９に近づくにしたがって徐々の高くなり、前記燃焼室１９の近傍では、前記予混合ガスの温度が前記燃焼室１９から出た直後の燃焼ガスの温度に近くなり、温度の高くなった予混合ガスが前記燃焼室１９に供給され、前記燃焼室１９での燃焼が安定する。
【００５７】
次に、前述した消炎距離について簡単に説明する。
【００５８】
一般に燃焼は空気中に酸素と燃料とが反応して燃焼ガスを生成する発熱反応であるが、燃料がガス体だと酸素と反応して火炎になる。
【００５９】
火炎は、高温でラジカルになった酸素と燃料ガスが急激に反応して起こる現象であり、連鎖反応を起こして急激に伝播する。しかし、ラジカルは固体壁に当たると失活するので、火炎は狭い固体壁の隙間を通ることができない。
【００６０】
このように、火炎の通れない限界の隙間の距離を消炎距離といい、図４は、予混合ガスの燃焼速度と消炎距離との関係を示す表である。
【００６１】
なお、図４に示す消炎距離Ｄ１は、予混合ガス流路の延伸方向に直角な平面による断面が円形である場合における前記予混合ガス流路の直径を示している。
【００６２】
ここで、前記予混合ガスの流路の断面形状（前記予混合ガスの流路の延伸方向に直角な平面による前記予混合ガスの流路の断面形状）が、円形ではない場合には、次に示す式ｆ１によって、相当径Ｄ３を求め、この求めた相当径Ｄ３が、消炎距離Ｄ１以下になっていれば、前記予混合ガスの流路が、消炎距離よりも狭く形成されていることになる。
【００６３】
相当径Ｄ３＝ガスの流路の断面積Ｓ１×４／ガスの流路の周辺長Ｌ１・・・式ｆ１。
【００６４】
なお、すでに理解されるように、前記予混合ガスの流路２１の断面は、矩形状に形成されているので、ガスの流路の断面積Ｓ１は、図４に示すガスの流路の幅Ｂ１×ガスの流路の高さＨ１で求めることができ、前記ガスの流路の周辺長Ｌ１は、ガスの流路の幅Ｂ１×２＋ガスの流路の高さＨ１×２で求めることができる（図３参照）。
【００６５】
前記保温壁２５、前記伝熱壁２７、前記上部板２９、前記下部板３１には、たとえば、ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３１０などの耐熱性ステンレス鋼やインコネルなどの耐熱性合金が使用されている。
【００６６】
さらに前記マイクロコンバスタ５の外径は、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍ、厚さは、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、前記保温壁２５の厚さは１ｍｍ程度になっており、前記伝熱壁２７の厚さは、０．３ｍｍ程度になっている。前記保温壁２５と前記伝熱壁２７とが熱伝導率がほぼ等しい材質で構成されている場合には、前記保温壁２５の厚さを前記伝熱壁２７の厚さよりも厚く形成してある。
【００６７】
前記マイクロコンバスタ５の燃料としては、アルコール類、パラフィン系炭化水素等の炭化水素等、液体燃料が使用される。なお、本実施形態のように熱電変換素子を冷却する必要が無い場合には、メタン、エタン、一酸化炭素、水素、アセチレン等の気体燃料が使用される場合もある。なお、液体燃料を使用する場合には、前記予混合ガスの流路２１の入口２１Ａで前記液体燃料が気化していることが好ましい。さらに、メチルアルコール、エチルアルコール等の気化する温度が低い燃料であることが一層好ましい。
【００６８】
また、前記マイクロコンバスタ５は、小型であるので、円柱状のムクの素材から削りだして前記下部板３１と前記保温壁２５と前記伝熱壁２７とを一体的に形成し、この形成されたものの上部を前記上部板２９で塞ぐようにして前記マイクロコンバスタ５を形成することが望ましい。なお、前記上部板２９は、溶接やロウ付け等によって接合されるものである。
【００６９】
さらには、前記下部板３１と前記保温壁２５と前記伝熱壁２７とを、鋳造によって一体的に形成し、この形成されたものの上部を前記上部板２９で塞ぐようにして前記マイクロコンバスタ５を形成してもよいし、前記下部板３１と前記保温壁２５と前記伝熱壁２７と前記上部板２９とを鋳造によって一体的に形成してもよい。
【００７０】
次に、前記発電装置１の動作について説明する。
【００７１】
前記蒸発器７に燃料（たとえばメタノール）を供給すると、前記蒸発器で前記メタノールが気化し、前記熱電変換素子３の一方の面は冷却される。
【００７２】
前記蒸発器７で気化したメタノールを含む予混合ガスを前記燃焼器５に供給し、前記点火栓によって予混合ガスに点火すると、前記燃焼室１９で前記予混合ガスが燃焼する。
【００７３】
この燃焼によって生成された燃焼ガスが前記マイクロコンバスタ５の外部に排出される際に、前記伝熱壁２７を介して、前記予混合ガスが温められる。
【００７４】
前記マイクロコンバスタ５での燃焼熱によって、前記熱電変換素子３の他の一方の面は加熱され、前記熱電変換素子３が発電をする。
【００７５】
発電装置１によれば、物質の潜熱（たとえば、燃料の気化熱）を用いて前記熱電変換素子を冷却するように構成されているので、空気対流で冷却している前記従来の発電装置よりも効率良く前記熱電変換素子を冷却することができる。
【００７６】
また、物質の潜熱を用いて冷却しているので、冷却する温度をほぼ一定に保つことができ、安定した状態で発電をすることができる。
【００７７】
さらに、熱電変換素子３を効率良く冷却することができるので、発電装置１（熱電変換素子３）の発電の効率を従来よりも高めることができる。
【００７８】
また、発電装置１によれば、蒸発器７で気化した燃料を燃焼器５の燃料として使用するようになっているので、すなわち、前記燃焼器５に気体燃料を供給するようになっているので、前記燃焼器５での燃焼が安定したものになる。
【００７９】
特に、燃料を燃焼させる前に燃料の温度を高めておく必要のあるマイクロコンバスタを、前記燃焼器５として用いた場合、前記マイクロコンバスタに気化した燃料を供給することができるので、前記マイクロコンバスタでの燃焼が安定する。
【００８０】
また、マイクロコンバスタ５は小型化が容易であるので、前記熱電変換素子３や前記蒸発器７を前記マイクロコンバスタ５にあわせて小型化すれば、前記発電装置１自体の小型化を容易に行うことができる。
【００８１】
また、発電装置１によれば、板状に形成された熱電変換素子３の一方の面に燃焼器５が設けられ、他方の面に蒸発器７が設けられているので、すなわち、前記熱電変換素子３を面で加熱し冷却しているので、前記熱電変換素子３を効率良く加熱すると共に冷却することができる。
【００８２】
また、発電装置１によれば、板状に形成された燃焼器５の両面のそれぞれに板状の熱電変換素子３（３Ａ、３Ｂ）を設け、これらの熱電変換素子３Ａ、３Ｂの外側の面のそれぞれに蒸発器７（７Ａ、７Ｂ）を設けてあるので、簡素な構成で、前記燃焼器５が発生する熱を効率良く前記各熱電変換素子３Ａ、３Ｂに伝達することができ、また、前記各熱電変換素子３Ａ、３Ｂを効率良く冷却することができる。
【００８３】
さらに、発電装置１において、メチルアルコール等の気化する温度が低い燃料を用いれば、前記熱電変換素子３を低い温度で冷却することができ、効率良く発電することができる。
【００８４】
また、発電装置１によれば、燃料の持っている化学的エネルギーを効率良く熱エネルギーに変換することが可能なマイクロコンバスタ５を用いて、前記熱電変換素子３を加熱しているので、前記熱電変換素子３を効率良く加熱することができる。すなわち、前記燃料の持っている化学エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換することができる。
【００８５】
ところで、図２では、マイクロコンバスタ５の厚さ方向から眺めた場合、予混合ガスの入口２１Ａと、燃焼ガスの出口２３Ｂとが形成されている部位では、段差が形成されているので、前記マイクロコンバスタ５は、正確な円形に形成されているわけではないが、ほぼ円形状に形成されていることになる。
【００８６】
なお、図５（マイクロコンバスタの変形例を示す図であり、図１のＩＩＡ−ＩＩＢ断面に対応する図）に示すように、マイクロコンバスタの外形を、短い円柱形に形成してもよい。この場合、予混合ガスの入口２１Ａと燃焼ガスの出口２３Ａとは、マイクロコンバスタ５の側面に設けられることになる。
【００８７】
また、マイクロコンバスタ５が、必ずしも円形状である必要はなく、四角形状等の多角形状に形成されていてもよい。そして、マイクロコンバスタが多角形状に形成された場合には、このマイクロコンバスタの形状に応じて、前記蒸発器や前記改質器の形状も多角形状に形成することが望ましい。
【００８８】
さらに、前記熱電変換素子３や前記マイクロコンバスタ５、前記蒸発器７が、板状以外の形状に形成されていてもよい。
【００８９】
ところで、前記実施形態に係る発電装置１では、燃料と酸素との予混合ガスを、または、燃料と空気との予混合ガスを予め温めておくことにより、前記予混合ガスを燃焼するように構成されている燃焼器５を採用しているが、前記燃焼器５の代わりに、燃料と酸素とを別々に、または、燃料と空気とを別々に予め温めておくことにより、小型であっても前記燃料を前記酸素または前記空気を用いて安定して燃焼させることが可能な燃焼器を採用してもよい。
【００９０】
前記燃焼器（燃料と酸素とを別々に、または、燃料と空気とを別々に予め温める燃焼器）について詳しく説明すると、前記燃焼器は、燃焼室と、燃料を前記燃焼室に供給するための燃料流路と、酸素または空気を前記燃料とは別個に前記燃焼室に供給するための酸素流路と、燃焼により生じたガスを前記燃焼室から排出するための排ガスの流路とを有し、前記燃料流路および前記酸素流路は消炎距離よりも狭く形成されており、前記燃料流路を流れる燃料が、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって温められるように構成されており、前記酸素流路を流れる酸素または空気が、前記燃焼室に至るまでに、前記排ガスの流路を流れる排ガスによって温められるように構成されている。
【００９１】
より詳しく説明すると、図２に示す燃焼器（前記実施形態に係る発電装置１使用される燃焼器）５では、予混合ガスの流路２１、排ガスの流路２３という２つの渦巻き状の流路が形成されているが、燃料と酸素とを別々にまたは燃料と空気とを別々に予め温める燃焼器では、図２に示す小型燃焼器５において、渦巻き状の流路をさらに１つ増やして３つの流路を形成し、１つ目の流路を燃料流路とし、２つ目の流路を空気または酸素の流路とし、３つ目の流路を排ガスの流路とすることによって、燃料と酸素もしくは燃料と空気をそれぞれ個別に予熱し、この予熱されたものを燃焼室内で混合して燃焼するようになっている。このように構成された小型燃焼器を拡散型燃焼器という場合がある。
【００９２】
なお、前記拡散型燃焼器では、燃焼室において、空気もしくは酸素と燃料とを混合しているが、燃焼室に至る経路（流路）の途中で燃料と空気もしくは酸素とを混合してもよい。
【００９３】
また、前記酸素流路、前記燃料流路のうちのいずれか一方の流路を廃して、燃焼室の壁に小さな貫通孔を設け、この貫通孔から、前記燃焼室へ、空気もしくは酸素、燃料のいずれかを供給するようにしてもよい。
【００９４】
たとえば、燃料流路を廃し、燃焼室の壁に小さな貫通孔を設け、この貫通孔から、前記燃焼室へ、燃料を供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施形態に係る発電装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩＡ―ＩＩＢ断面を示す図である。
【図３】図２におけるＩＩＩＡ―ＩＩＩＢ断面を示す図である。
【図４】予混合ガスの燃焼速度と消炎距離との関係を示す表である。
【図５】マイクロコンバスタの変形例を示す図であり、図１のＩＩＡ−ＩＩＢ断面に対応する図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  発電装置
３、３Ａ、３Ｂ  熱電変換素子
５  燃焼器
７、７Ａ、７Ｂ  蒸発器
１９  燃焼室
２１  予混合ガスの流路
２３  排ガスの流路
【図１】
2006136172.tif 000003
【図２】
2006136172.tif 000004
【図３】
2006136172.tif 000005
【図４】
2006136172.tif 000006
【図５】
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