(57)【要約】【課題】小型かつ高出力な可搬式の発電装置を提供すること。【解決手段】熱電発電モジュール３を用いて発電を行う発電ユニット６を備えた発電装置であって、外装ケース２には発電ユニット６に供給する空気を取り入れる吸気口１０と、発電ユニット６からの排気が排出される排気口１１とを対向させて配置した。これにより、発電装置内部における通風抵抗を低く抑えることができるため、送風機で消費される電力を抑えられ、小型かつ高出力な発電装置となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の側面を含んで構成される外装ケース内に、
熱電発電モジュールと、前記熱電発電モジュールの高温側に設けられた燃焼部と、前記熱電発電モジュールの低温側に設けられた冷却部と、を含んで構成される発電ユニットを備え、
前記外装ケースには、前記発電ユニットに供給する空気を取り入れる吸気口と、前記発電ユニットからの排気が排出される排気口が設けられており、
前記吸気口と前記排気口は対向して配置されていることを特徴とする可搬式発電装置。
【請求項２】
前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファンと、前記冷却部に送風する送風ファンと、を備えることを特徴とする請求項１記載の可搬式発電装置
【請求項３】
前記燃焼部と前記燃焼用空気供給ファンとが空気の流れ方向に直列に配置され、前記冷却部と前記送風ファンとが空気の流れ方向に直列に配置されていることを特徴とする請求項２記載の可搬式発電装置。
【請求項４】
前記燃焼用空気供給ファンにより取り込まれた空気が流通する第一通風路と、前記送風ファンにより取り込まれた空気が流通する第二通風路と、を備え、前記第一通風路および前記第二通風路は、前記吸気口と前記排気口を共有することを特徴とする請求項３記載の可搬式発電装置。
【請求項５】
前記燃焼用空気供給ファンと前記送風ファンは、空気の流れ方向に直列に配置されていることを特徴とする請求項４記載の可搬式発電装置。
【請求項６】
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと、前記冷却部を通過した空気とが混合される排気混合室を備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の可搬式発電装置。
【請求項７】
前記送風ファンは、上流側が前記排気混合室に接続され、下流側が前記排気口に接続されていることを特徴とする請求項６記載の可搬式発電装置。
【請求項８】
前記外装ケースの前記吸気口が設けられていない面に換気用吸気口を備え、前記燃焼用空気供給ファンは、前記吸気口から離れて設けられていることを特徴とする請求項７記載の可搬式発電装置。
【請求項９】
前記燃焼用空気供給ファンは遠心ファンであり、前記送風ファンは軸流ファンであることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の可搬式発電装置。
【請求項１０】
前記燃焼部は、燃焼室内に渦流火炎を形成する渦流燃焼器であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の可搬式発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電発電モジュールを用いた可搬式の発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋外や災害時などに使用することのできる、持ち運び可能な可搬式の電源として、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュールを用いた発電装置が提案されている。この発電装置に使用される熱電発電モジュールは、低温部と高温部との温度差により起電力を発生するものであって、温度差が大きいほど大きな起電力を得ることができる。そのため、発電装置には熱電発電モジュールの高温部を加熱する加熱源と、低温部を冷却する冷却部を備えている。
【０００３】
また、上述の発電装置においては、効率よく高温部を加熱するため、加熱源としてエネルギー密度の高い炭化水素燃料を燃焼させるバーナが用いられる。バーナの例としては、触媒燃焼バーナ（特許文献１）や、有炎燃焼バーナ（特許文献２）などがあり、これにより熱電発電モジュールの高温部を効率よく加熱し、高い発電効率を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０１２６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２９４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そして、さらに高い発電効率を得ようとすると、冷却効率の向上が次なる課題として挙げられる。しかしながら、冷却効率を上げるために冷却部を大きくすると、発電装置を小型に構成することが難しくなる。また、発電装置においては、熱電発電モジュールの出力から発電装置内部で消費される電力を差し引いた電力が外部に出力可能な電力となるため、冷却部へ送風する送風機の風力を上げると消費電力が大きくなってしまい、外部への出力を上げることが難しくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのもので、小型かつ高出力な可搬式の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】
本発明は、複数の側面を含んで構成される外装ケース内に、
熱電発電モジュールと、前記熱電発電モジュールの高温側に設けられた燃焼部と、前記熱電発電モジュールの低温側に設けられた冷却部と、を含んで構成される発電ユニットを備え、
前記外装ケースには、前記発電ユニットに供給する空気を取り入れる吸気口と、前記発電ユニットからの排気が排出される排気口が設けられており、
前記吸気口と前記排気口は対向して配置されていることを特徴とする可搬式発電装置である。
【発明の効果】
【０００８】
上述のように構成することにより、小型かつ高出力な可搬式の発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の発電装置の内部構成の一例を示す平面図である。
【図２】本実施形態の発電装置の一例を示す外観斜視図である。
【図３】本実施形態の発電装置の一例を示す外観斜視図である。
【図４】本実施形態の発電装置の一例を示す内部構成図である。
【図５】本実施形態の発電装置の一例を示す内部構成図である。
【図６】本発明の実施形態における渦流燃焼器の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。
【００１１】
本発明は、熱電発電モジュールを用いて発電を行う発電ユニットを備えた発電装置であって、外装ケースには発電ユニットに供給する空気を取り入れる吸気口と、発電ユニットからの排気が排出される排気口とを対向させて配置した。これにより、吸気口から排気口に至る空気の流れは略直線状となり、発電装置内部における通風抵抗を低く抑えることができる。したがって、例えば、送風機により発電装置内部に空気を取り入れる構造の場合には、送風機で消費される電力を抑えられ、小型かつ高出力な発電装置となる。
【００１２】
また、発電装置内に空気を取り入れる送風機として、熱電発電モジュールの高温部を加熱する燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファンと、低温部を冷却する冷却部に送風する送風ファンとを備えており、通風抵抗を抑えることで、送風能力の小さい送風機であっても発電装置内に必要な空気を取り入れることができるため、これら送風機における消費電力を小さくして、高出力な発電装置となる。
【００１３】
また、燃焼部と燃焼用空気供給ファン、冷却部と送風ファンをそれぞれ空気の流れに対して直列に配置する。このように直列に配置することで、燃焼部および冷却部へ空気を供給する風路での通風抵抗をより小さく抑えることができるため、送風機で消費される電力を抑え、高出力な発電装置となる。
【００１４】
また、燃焼用空気供給ファンにより取り込まれた空気が流通する風路と、送風ファンにより取り込まれた空気が流通する風路は、吸気口と排気口を共有するように構成することで、発電装置の構造を簡略化することができ、小型化を図ることができる。
【００１５】
また、燃焼用空気供給ファンと送風ファンとを、空気の流れ方向に直列に配置することで、装置内部の通風路は吸気口から排気口を繋ぐ１本になるため、送風路が簡略化され、装置の小型化を図ることができる。また、燃焼用空気供給ファンと送風ファンにより発生する空気流は同一の気流となるため、通風抵抗をより効果的に抑制することができる。
【００１６】
また、燃焼部から排出される燃焼排ガスと、冷却部を通過した空気とが混合される排気混合室を備えることで、排気口からの排気の温度を低下させることができるので、安全性にも優れた発電装置となる。
【００１７】
また、送風ファンは、上流側を排気混合室に接続し、下流側を排気口に接続することで、排気混合室で混合された排気は、漏れなく送風ファンに吸い込まれて排気口から装置外に排出されることとなる。そのため、排気を装置内部に流入させることなく外部に排出させることができるため、発電装置内部の温度上昇を抑えることができ、信頼性に優れた発電装置となる。
【００１８】
また、外装ケースの吸気口が設けられていない面に換気用吸気口を備え、さらに燃焼用空気供給ファンを吸気口から離れて設けることで、換気用吸気口から取り入れた空気を燃焼用空気供給ファンに取り込むことができる。つまり、装置内部に換気用吸気口から燃焼用空気供給ファンに至る空気流を発生させ、これにより、燃焼部の輻射熱により高温となった空気を、燃料用空気供給ファンを介して装置外に排出することができるため、装置内部の温度上昇が抑えられ、信頼性の高い発電装置となる。
【００１９】
また、送風ファンは軸流ファンとすることで冷却部への通風量を多くして効率よく熱電発電モジュールの低温側を冷却し、高い発電効率を得ることができる。また、燃焼用空気供給ファンは消費電力の少ない遠心ファンとすることで、発生した電力を効率よく外部へ出力することができる。
【００２０】
また、燃焼部には、小型で加熱効率の高い渦流燃焼器を用いることで、小型かつ高出力な発電装置を提供することができる。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施例について図を用いて説明する。図１は本実施形態の発電装置の内部構成の一例を示す平面図である。図２および図３は本実施形態の発電装置の一例を示す外観斜視図であり、図２は吸気口側から見た外観斜視図、図３は排気口側から見た外観斜視図である。図４および図５は本実施形態の発電装置の一例を示す内部構成図であり、図４は吸気口側から見た内部構成図、図５は排気口側から見た内部構成図である。
【００２２】
発電装置の本体１は、略箱状の外装ケース２内に、熱電発電モジュール３と、熱電発電モジュール３の高温側に設けられた燃焼部４と、熱電発電モジュール３の低温側に設けられた冷却部５と、からなる発電ユニット６と、燃焼部４に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファン７と、冷却部５に送風する送風ファン８と、燃焼部４に燃料を供給する燃料供給部９と、電池部１９と、を収納して構成されている。
【００２３】
外装ケース２は、４つの側面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備えて構成される。そして、側面２ａには、本体１内に空気を取り入れるための吸気口１０が設けられ、側面２ａと対向する側面２ｂには、本体１内の空気を外部に排出するための排気口１１が設けられており、吸気口１０から取り入れられた空気は発電ユニット６に供給され、発電ユニット６からの排気は排気口１１から排出される。なお、外装ケース２は、吸気口１０と排気口１１が対向して設けられていればよく、その形状は四角形状に限らない。また、吸気口１０および排気口１１は、複数の面に亘って設けられていてもよい。
【００２４】
外装ケース２の上面２ｅには、燃焼部４での燃焼に用いられる燃料を本体１内に取り入れる燃料口１２と、熱電発電モジュール３で発生した電力を外部へ供給する出力部１３が設けられている。燃料口１２は、配管によって燃料供給部９に接続されている。
【００２５】
また、図１に示すように、吸気口１０が設けられた側面２ａから、排気口１１が設けられた側面２ｂの間の空間において、燃焼用空気供給ファン７と、発電ユニット６と、送風ファン８とが、空気の流れ方向にこの順序で直列に配置されている。これにより、吸気口１０から排気口１１に至る空気の流れは略直線状となり、本体１内部の通風抵抗が小さく抑えられる。ここで、「直列に配置される」とは、各部品を結ぶ空気の流れが直線となるように配置されていることを指す。したがって、必ずしも各部品の中心軸が一直線上に配置されることを必要としない。
【００２６】
熱電発電モジュール３は、ゼーベック効果を利用して熱起電力を発生するゼーベック素子（半導体素子）を用いている。このようなゼーベック素子は、ｎ型半導体とｐ型半導体を張り合わせて形成されており、加熱されると異種半導体の境界間でキャリア移動が行われ、起電力を生じる。このとき、高温部と低温部の温度差が大きいほど生成される起電力は大きくなるため、燃焼部４の燃焼によって高温側を加熱し、冷却部５によって低温側を冷却することで温度差を発生させている。
【００２７】
燃焼部４は、燃料供給部９から供給される燃料ガスと燃焼用空気供給ファン７から供給される燃焼用空気とを燃焼させ、熱電発電モジュール３の高温側を加熱する。燃料供給部９と燃焼用空気供給ファン７は分配部１４と繋がっており（図４参照）、分配部１４では燃料供給部９から供給される燃料ガスと、燃焼用空気供給ファン７から供給される空気を所定の割合で混合させて予混合ガスを生成し、予混合ガスが燃焼部４に供給されて燃焼する。なお、燃焼部４には種々の燃焼装置を用いることができるが、本実施例では図６に示す渦流燃焼器を用いて構成している。
【００２８】
図６は、燃焼部４である渦流燃焼器の一例を示す概略構成図であり、内部の構成を透視した状態を示す。また、説明のために一部の構成には網掛けをしている。燃焼器本体２０は、内部に筒状の燃焼室２１と、燃焼室２１の内面の接線方向に向けて燃料ガス、空気、または燃焼ガスと空気との予混合ガスを導入する導入部２２と、燃焼室２１を囲繞するように設けられた燃焼室外管２４と、燃焼室２１で発生した燃焼排ガスが流通する燃焼排ガス流路２５を備えている。燃焼器本体２０の表面には、燃焼排ガス流路２５の下流端と連通し、燃焼排ガスを燃焼器本体２０の外に排出する燃焼排ガス出口２６が設けられている。
【００２９】
燃焼器本体２０は、大きさの異なる２つのパーツ、本体上部２０ａと本体下部２０ｂを組み合わせて構成されており、導入部２２は本体上部２０ａに設けられ、燃焼室外管２４と燃焼排ガス流路２５は本体下部２０ｂに設けられている。
【００３０】
導入部２２は、燃焼室２１の軸線方向に沿って複数段設けられている。分配部１４で生成された予混合ガスは、この導入部２２に供給される。本実施形態の導入部２２は、旋回流の進行方向上流側の第一導入部２２１と、下流側の第二導入部２２２の二段が設けられた構成となっている。また、それぞれの導入部２２１、２２２には燃焼室２１の周方向に沿って導入流路が複数設けられており、本実施形態では第一導入部２２１には二本の導入流路２３１ａ、２３１ｂが接続され、第二導入部２２２にも同じく二本の導入流路２３２ａ、２３２ｂが接続された構成となっており、この導入流路から燃焼室２１の内面の接線方向に向けて燃料ガス、空気、または燃料ガスと空気との予混合ガスのいずれかの気体を流入させる。
【００３１】
上流側の第一導入部２２１の導入流路２３１ａ、２３１ｂから燃焼室２１の内面の接線方向に向けて導入された気体は、燃焼室２１内に高速の旋回流を発生させ、旋回流は下流側の第二導入部２２２へ向かう。そして第二導入部２２２では、この旋回流と旋回方向が同じくなるように導入流路２３２ａ、２３２ｂから気体を導入し、旋回流と混合させる。
【００３２】
上流側の第一導入部２２１と下流側の第二導入部２２２とでは、導入する気体に含まれる燃料ガスの割合が異なり、第一導入部２２１から導入される気体に含まれる燃料ガスの割合は、第二導入部２２２から導入される気体に含まれる燃料ガスの割合よりも多い。これにより、燃焼は旋回流の進行方向の上流側から段階的に行われるようになり、渦流火炎は下流に向かって広がる略円錐台形状となる。燃焼が段階的に行われることで、燃焼室２１内部での急激な圧力の上昇を抑え、振動燃焼の発生を防止し燃焼騒音を低減することができる。
【００３３】
燃焼室２１の同一周上に配設された導入流路（第一導入部２２１の導入流路２３１ａと２３１ｂ、第二導入部２２２の導入流路２３２ａと２３２ｂ）からは燃料ガスの割合が同じ気体が導入されるようにすることができる。これにより、燃焼室２１内に安定した火炎を形成することができるので、効果的に振動燃焼や火炎の脈動を抑制することができる。加えて、流量も同量とすることで、燃焼室２１内で発生する旋回流に偏りが生じることなく火炎のバランスが安定するため、より効果的に振動燃焼や火炎の脈動を抑制することができる
【００３４】
また、第一導入部２２１の導入流路２３１ａ、２３１ｂの管径より、第二導入部２２２の導入流路２３２ａ、２３２ｂの管径を大きいものとすることができる。第二導入部２２２から導入される気体は、この第一導入部２２１から導入された気体によって形成された旋回流に合流するため、第二導入部２２２から高速で気体を導入してしまうとすでに形成されている旋回流を乱してしまうおそれがある。そこで、流速を弱めるために、第二導入部２２２は第一導入部２２１よりも管径を大きくし、すでに形成されている旋回流を乱さないように第一導入部２２１から導入された気体と混合させる。これにより、安定した燃焼状態を維持することができる。
【００３５】
燃焼室２１内に渦流火炎が形成されると、燃焼によって高温の燃焼排ガスが発生する。燃焼により発生した燃焼排ガスは、燃焼室２１の下流端で折り返して、燃焼室２１と燃焼室外管２４の間を流過し、燃焼排ガス流路２５に流入する。燃焼排ガス流路２５は、燃焼器本体２０内を長手方向に向かって燃焼室２１と平行に延びており、燃焼排ガスはこの燃焼排ガス流路２５を通過する間に燃焼器本体２０との熱交換により燃焼器本体２０を加熱する。また、燃焼器本体２０は、燃焼室２１に形成される渦流火炎によっても加熱される。燃焼排ガス流路２５を流過した燃焼排ガスは、燃焼排ガス出口２６から燃焼器本体２０の外に排出される。
【００３６】
このように、燃焼器本体２０は、渦流火炎と燃焼排ガスによって加熱されるので、放熱による熱の損失が抑えられ、燃焼器本体２０を高温に保つことができる。それゆえ本実施形態の渦流燃焼器１は、小型かつ高効率の熱源として利用することができる。
【００３７】
また、燃焼器本体２０は、燃焼により発生した熱を、熱電発電モジュール３に伝達するため、熱伝導率の高い金属部材（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等）で構成され、熱電発電モジュール３はこの燃焼器本体２０の外周面に密接して設けられる。なお、燃焼器本体２０の形状は、略直方体形状に限らず、立方体形状であってもよいし、円筒形状であってもよい。また、本実施例では、熱電発電モジュール３は、燃焼器本体２０の外周面のうち、最も面積の大きい２面に配置しているが、熱電発電モジュール３の数や配置はこれに限らない。さらにはその形状も燃焼器本体２０と密接させることができるものであればよく、平板状に限らない。
【００３８】
燃料供給部９は、分配部１４を介して燃焼部４に可燃性の燃料ガスを供給するものであって、圧縮された液化ガスが収容されたガスボンベ等が燃料口１２を介して接続される。なお、燃料口１２は、本実施例のように外装ケース２外のガスボンベと接続するようにしてもよいし、外装ケース２内にガスボンベを収容して構成してもよい。
【００３９】
燃焼用空気供給ファン７は、分配部１４を介して燃焼部４に燃焼用の空気を供給する。特に、本実施形態において燃焼部４として用いている渦流燃焼器は、内部の圧力損失が大きいため、燃料ガスが噴出する際に発生するエゼクタ効果だけでは燃焼に必要な空気を供給することが難しい。また、燃焼室２１内に高速の旋回流を発生させるためには送風機による空気の供給が不可欠となる。そのため、本実施形態の発電装置には、燃焼用空気供給ファン７が設けられており、分配部１４を介して燃焼部４に強制的に空気を供給する。
【００４０】
燃焼部４と燃焼用空気供給ファン７は、空気の流れ方向に直列に配置されており、吸気口１０から排気口１１に至る風路（第一通風路１５：図中黒矢印）が形成されている。このように、燃焼部４と燃焼用空気供給ファン７とを直列に配置することで、第一通風路１５における通風抵抗を小さく抑えることができる。
【００４１】
また、燃焼用空気供給ファン７としては、遠心式のファンを用いることができる。遠心ファンは高い静圧下でも作動できるので、内部の圧力損失の大きい渦流燃焼器に燃焼用空気を供給するのに適している。さらに、遠心ファンの中でもターボファンは風量も比較的多いため、少ない消費電力で安定して燃焼用空気を供給することができる。
【００４２】
冷却部５は、熱電発電モジュール３の低温側に設けられ、送風ファン８の回転により外装ケース２内に取り入れた空気を通過させることで、熱電発電モジュール３から熱を奪い冷却する。具体的には、冷却部５は、外郭を構成するケース５０の内部に長手方向に沿って立設する複数のフィン５１を備え、フィン５１の一端側が冷却風入口５２、フィン５１の他端側が冷却風出口５３となる。冷却風入口５２から冷却部５に取り入れられた空気は、これら複数枚のフィン５１の間を通過することでフィン５１から熱を奪い、熱電発電モジュール３を効率よく冷却する。フィン５１を通過した後の空気は冷却風出口５３から排出される。
【００４３】
冷却部５と送風ファン８は、空気の流れ方向に直列に配置されており、吸気口１０から排気口１１に至る風路（第二通風路１６：図中白矢印）が形成されている。このように、冷却部５と送風ファン８とを直列に配置することで、第二通風路１６における通風抵抗を小さく抑えることができる。
【００４４】
また、送風ファン８としては、軸流式のファンを用いることができる。軸流ファンは他の方式のファンと比較して風量が多く、多量の空気を取り入れることができるため冷却部５の通風量を多くして高い冷却効果を得ることができる。なお、一般に軸流ファンは高い静圧下での使用には向いていないが、冷却部５と送風ファン８を直列に配置することで通風抵抗が小さく抑えられるため、軸流ファンの使用に適した環境とすることができる。
【００４５】
さらに本実施形態では、燃焼用空気供給ファン７と送風ファン８とが、空気の流れ方向に直列に配置されている。これにより、第一通風路１５と第二通風路１６とでは、内部を流れる空気流が同じ方向となり、複数の空気流が同じ方向に流れることで、通風路間での空気流の衝突を抑制し、通風抵抗がより低減されることとなる。
【００４６】
そして、第一通風路１５と第二通風路１６は、吸気と排気の方向が同じになるため、第一通風路１５と第二通風路１６とで外装ケース２に設けられた吸気口１０と排気口１１とを共有するように構成することができる。つまり、吸気口１０から流入した空気は、第一通風路１５と第二通風路１６へ供給され、排気口１１からは第一通風路１５と第二通風路１６を通過した空気が排出される。これにより、発電装置の構造を簡略化することができ、小型化を図ることができる。
【００４７】
冷却部５を構成するケース５０の下流端には、送風ファン８の吸込口側８ａに向かって流路部材が延設された排気混合室１７が設けられており、冷却部５を通過した空気は冷却風出口５３から排気混合室１７に流入する。また、この排気混合室１７には燃焼部４も接続されており、燃焼部４から排出される高温の燃焼排ガスはこの排気混合室１７に流入する。燃焼排ガスは、排気混合室１７にて冷却部５を通過した空気と混合されることで温度が低下され、排気口１１から本体外に排出される。これにより、排気口１１からの排気の温度を低下させることができるので、誤って排気口１１付近に手を触れたとしても火傷等のおそれがなく、安全に使用することができる。
【００４８】
送風ファン８は、上流側（吸込側８ａ）が排気混合室１７と接続し、下流側（排出側８ｂ）が排気口１１と接続されている。そのため、排気混合室１７で混合された排気は、漏れなく送風ファン８に吸い込まれて排気口１１から本体１外に排出されることとなる。つまり、燃焼部４からの排気を本体１の内部に流入させることなく外部に排出させることができるため、本体１内部の温度上昇が抑えられる。
【００４９】
さらに、外装ケース２には、吸気口１０とは別に換気用吸気口１８を設けることができる（図３参照）。換気用吸気口１８は外装ケース２のうち、吸気口１０が設けられていない面に設けられ、本実施形態においては側面２ｂに設けられている。燃焼用空気供給ファン７および送風ファン８の回転により、換気用吸気口１８からも本体１内部に空気が取り入れられる。なお、換気用吸気口１８は、側面２ｃまたは２ｄに設けてもよいし、側面２ａ以外の複数の面に設けるようにしてもよい。
【００５０】
発電運転を開始すると、燃焼部４からの輻射熱によって本体１内部の空気が加熱されて温度が上昇する。換気用吸気口１８を設けていないと、輻射熱により温度の上昇した空気が本体１内部に滞留し、温度上昇によって内部部品の性能を低下させたり、劣化させてしまうおそれがある。そこで、換気用吸気口１８を設けることで、換気用吸気口１８から取り入れられた空気は、冷却部５の周囲を通って、一部は燃焼用空気供給ファン７に取り入れられて燃焼に利用され、また一部は冷却部５に流入して、最終的には本体１外に排出される。このように、本体１内部に空気の流れを作り、高温となった空気を本体１外に排出することができるため、本体１内部の温度上昇が抑えられる。
【００５１】
また、換気用吸気口１８は、吸気口１０から離れた位置に設けることで、換気の効果を高めることができる。加えて、燃焼用空気供給ファン７を吸気口１０から離して設けることで、換気用吸気口１８から取り入れた空気を効率よく燃焼用空気供給ファン７に取り込むことができる。つまり、本体１内部に換気用吸気口１８から燃焼用空気供給ファン７に至る空気流を発生させて、これにより、本体１内部の温度上昇が抑えられ、信頼性の高い発電装置となる。
【００５２】
電池部１９は、熱電発電モジュール３が発電を開始するまでの間、電力を必要とする送風ファン８、燃料供給部９および燃焼用空気供給ファン７に電力を供給して駆動させる。電池部１９は乾電池等の一次電池、リチウムイオン電池等の二次電池のいずれでもよいが、二次電池とすることで熱電発電モジュール３が発電を開始した際には、熱電発電モジュール３からの出力によって消費した分の電力を充電することができる。
【００５３】
次に、上述の構成における発電装置の動作について説明する。この発電装置では、発電開始の指示があると、まず渦流燃焼器（燃焼部４）での燃焼を行わせるため、燃料ガスと燃焼用空気の供給を開始する。燃料ガスと燃焼用空気を供給するためには、燃料供給部９（電磁弁）を開き、燃焼用空気供給ファン７を駆動させなければならないが、まだ熱電発電モジュール３は発電を開始していない。そのため、送風ファン８、燃料供給部９および燃焼用空気供給ファン７は、電池部１９から電力が供給されて駆動される。
【００５４】
燃料供給部９から供給される燃料ガスと、燃焼用空気供給ファン７から供給される燃焼用空気は、分配部１４を通って渦流燃焼器の導入部２２に供給される。導入部２２は燃焼室２１の軸線方向に沿って複数段設けられており、上流側と下流側の導入部２２からは燃料ガスの割合が異なる気体を燃焼室２１に導入する。そのため、分配部１４では燃料ガスと空気とを必要に応じて所定の割合で混合し導入部２２に供給する。分配部１４から供給された気体は、燃焼室２１内の接線方向に導入されることで高速の旋回流となり、点火装置によって点火することで燃焼室２１に渦流火炎が形成される。
【００５５】
ここで、点火時には、理論空気比に対して燃料過濃状態となるよう燃焼用空気供給ファン７から供給される空気量が制御される。これにより、着火精度が向上し、着火ミスを防止することができる。
【００５６】
また、燃焼が開始されると、理論空気比に対して燃料希薄状態となるよう燃焼用空気供給ファン７から供給される空気量が変更される。これにより、燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素濃度を低減することができる。燃焼中は、燃料ガスの濃度が一定に保たれるよう燃焼用空気が供給されて安定燃焼を継続する。
【００５７】
渦流燃焼器では、火炎は燃焼室２１内にのみ存在するため、燃焼器本体２０を小型に構成することができる。これにより発電装置の本体１を小型に構成することができる。さらには、渦流火炎の高速な周方向回転速度によって火炎の熱が燃焼室２１を介して燃焼器本体２０全体に素早く熱伝達されるため、熱電発電モジュール３が均等に加熱されるので、高い発電効率を得ることができる。
【００５８】
燃焼器本体２０の熱が熱電発電モジュール３に伝達され、熱電発電モジュール３の高温側が加熱されると、低温側との温度差によって起電力が発生し発電開始となる。また、送風ファン８の駆動により、外装ケース２内に取り入れられた空気が冷却部５に流入する。冷却部５に流入した空気は、熱電発電モジュール３の低温側を冷却し、外装ケース２に設けられた排気口１１より排出される。これにより、熱電発電モジュール３の低温側と高温側の温度差が大きくなり、熱電発電モジュール３の出力が上昇する。
【００５９】
また、冷却部５を通過した空気は、冷却風出口５３から排気混合室１７に流入し、排気混合室１７で燃焼部４から排出された高温の燃焼排ガスと混合される。これにより、排気口１１から排出される排気の温度が低下するので、誤って排気口１１に手を触れたとしても火傷等のおそれがなく、安全に使用することができる。
【００６０】
そして、熱電発電モジュール３の出力が安定し所定値以上となると、送風ファン８、燃料供給部９および燃焼用空気供給ファン７の駆動源がこれまでの電池部１９から熱電発電モジュール３の出力に切り替えられる。さらには発電装置の駆動に必要な電力を差し引いた余剰の電力が出力部１３へ供給される。
【００６１】
本実施形態の構成によれば、本体１内の通風抵抗を小さく抑えられるため、送風能力の大きい送風機を用いなくても発電装置内に必要な空気を取り入れることができる。したがって、燃焼用空気供給ファン７や送風ファン８で消費される電力を抑制し、発電装置の駆動に必要な電力を抑えることとなる。これにより、出力部１３へ供給される電力が大きくなるため、発電効率の高い発電装置となる。
【００６２】
また、通風抵抗の減少は、本体１内における送風経路の最適化および簡略化により実現されたものである。つまり、本体１内の部品配置に無駄なスペースがなくなるとともに、通風路が単純な構成となるため、発電装置を小型にすることができる。
【００６３】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、改良等が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
２    外装ケース
３    熱電発電モジュール
４    燃焼部
５    冷却部
６    発電ユニット
７    燃焼用空気供給ファン
８    送風ファン
１０  吸気口
１１  排気口
１５  第一通風路
１６  第二通風路
１７  排気混合室
１８  換気用吸気口
２１  燃焼室
【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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