(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気口、対流用送風機、燃料を燃焼させる燃焼部、及び燃焼ガスの排熱を利用して発電する熱電発電機と、燃焼後の温風を排出する吹出口とを備えたファンヒーターにおいて、熱電発電機の効率が高く、商用電源への接続を無くし、使用場所や範囲の制限を受けないファンヒーターを提供する。【解決手段】燃焼部５からの燃焼ガスの排熱を熱発電機６に効率よく伝える熱伝導体７と、燃焼部５と対流用送風機３の間に設置した熱電発電機６と、熱電発電機６で発電した電力を保存する蓄電池１２と、外部機器に電力を供給できる出力端子１３を備え、外部からの電源を必要としない自立稼働型のファンヒーターである【選択図】図１
2015055372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に吸気口を設け、他方の面に吹出口を設けた外筐体の内部に燃焼部を設け、
前記吸気口の内側には、外部から前記外筐体内部へ冷風を取りこむ対流用送風機を設けたファンヒーターであって、
前記ファンヒーターは更に、前記燃焼部で生成した燃焼ガスの排熱を前記燃焼部から伝導する熱伝導体を有し、
前記熱伝導体には熱電発電機を配置し、
前記熱電発電機の一方の面には、前記熱伝導体が前記燃焼部で生成した熱を伝導して高温部を形成し、
前記熱電発電機の他方の面には、前記対流用送風機により取りこまれた冷風によって低温部を形成し、
前記熱電発電機は前記高温部と前記低温部の温度差に基づいて発電し、
前記熱電発電機で発電した電力を貯蔵する蓄電池を備えることを特徴とする、自立稼動型ファンヒーター。
【請求項２】
請求項1記載の自立稼動型ファンヒーターであって、前記熱電発電機が前記対流用送風機と対面する位置に設置されていることを特徴とする、自立稼動型ファンヒーター
【請求項３】
請求項１乃至２記載の自立稼動型ファンヒーターであって、更に出力端子が設けられていることを特徴とする、自立稼動型ファンヒーター
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
灯油やガスなどを燃料として使用するファンヒーターであって、ファンヒーターの動作による排熱を利用して熱電変換素子により発電する熱電発電機と、ファンヒーターを起動するための電力および熱電発電機で発電した電力を保存する蓄電池を備え、外部からの電源を必要としない自立稼働型のファンヒーターに関する。更には、外部機器に電力を供給できる端子を備えた自立稼働型のファンヒーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の灯油やガスなどを燃料とするファンヒーターにおいては、連続運転時に燃料の供給、対流用送風機の稼動や制御装置等に数十ワットの電力を必要とする電気部品を備えている。更に、起動時にはバーナーの点火等で、数百ワットの電力を必要とするため、商用電源により電力を確保している。このようなファンヒーターを使用する際は商用電源が必要であるため、使用する場所が限られている。また、屋外や災害時など商用電源が確保できない場合、稼働することができなかった。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、高温の燃焼室と低温の対流用空気路の間に熱電発電機を設け、運転時に必要な電力を供給する技術が特許文献１に記載されている。
しかし特許文献１に記載のファンヒーターでは、高温の燃焼室と低温の対流用空気路の間に熱電発電機を設ける構造のため、高温部と低温部の温度差を十分大きく取れず、高い発電効率を得ることができなかった。また、二次電池の充電に使用しても構わないし、外部の電気機器に給電することもできると記載されているが、商用電源を全く必要としないファンヒーターを実現するには、起動用の電力を確保するために余剰電力の蓄電が必要であり、特許文献１の構成のファンヒーターでは商用電源を全く必要としない完全自立型のファンヒーターを実現は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５５０１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、灯油やガスなどを燃料として使用するファンヒーターであって、ファンヒーター動作後の燃焼ガスの排熱を利用して熱電変換素子により発電する熱電発電機及び熱電発電機で生成した電力を貯蔵する蓄電池を備えることで、外部からの電源を必要とせずに起動時或いは稼動時の電力を確保できる自立稼働型のファンヒーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明のファンヒーターは、一方の面に吸気口を設け、他方の面に吹出口を設けた外筐体の内部に燃焼部を設け、
前記吸気口の内側には、外部から前記外筐体内部へ冷風を取りこむ対流用送風機を設けたファンヒーターであって、
前記ファンヒーターは更に、前記燃焼部で生成した燃焼ガスの排熱を前記燃焼部から伝導する熱伝導体を有し、
前記熱伝導体には熱電発電機を配置し、
前記熱電発電機の一方の面には、前記熱伝導体が前記燃焼部で生成した熱を伝導して高温部を形成し、
前記熱電発電機の他方の面には、前記対流用送風機により取りこまれた冷風によって低温部を形成し、
前記熱電発電機は前記高温部と前記低温部の温度差に基づいて発電し、
前記熱電発電機で発電した電力を貯蔵する蓄電池を備えることを特徴とした。
【０００７】
更に前記ファンヒーターは、熱電発電機が前記対流用送風機と対面する位置に設置されていることを特徴とした。
【０００８】
更に前記ファンヒーターは、出力端子が設けられていることを特徴とした。
この構成とすることで、外部からの電源供給が無くても起動及び稼動が可能な自立稼動型ファンヒーターを実現することができる。特に熱伝導体によって燃焼部で生成した燃焼ガスの排熱を前記燃焼部から熱電発電機に伝導する構成であるため、熱電発電機に熱を効率良く伝えることができる。
【０００９】
また、熱伝導体を使用することにより、燃焼部で生成した温風の方向と無関係に効率良く排熱の回収が可能である。
【００１０】
更に、熱電発電機が対流用送風機と対面する位置に設置することで、熱電発電機を対流用送風機からの冷風で直接冷却することができる。その結果、低温部を十分に冷却できるため、高温部と低温部の温度差を大きくすることができ、熱電発電機の発電効率を高くすることができる。また、燃焼部と対流用送風機の間に熱発電機を設置するため、ファンヒーターをコンパクトに設計することができる。
【００１１】
また更に、出力端子を設けることで、蓄電池に貯蔵した電力を、緊急時の携帯電話等の情報機器への充電や照明装置に用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本願において、熱伝導体が燃焼部で生成した熱を伝導し、熱電発電機の一方の面に高温部を形成し、熱電発電機の他方の面には、対流用送風機により取りこまれた冷風によって低温部を形成し、熱電発電機は高温部と低温部の温度差に基づいて発電し、発電した電力を貯蔵する蓄電池を備えるファンヒーターとすることで、外部からの電源を必要とせずに起動時或いは稼動時の電力を確保できる自立稼働型のファンヒーターが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例におけるファンヒーターの構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例におけるファンヒーターの機能ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、灯油を燃料とする石油ファンヒーターを一例として説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態に係る石油ファンヒーターの断面模式図である。図１に示すファンヒーター１００において、１は外筐体であり、その一方には吸気口２が設けられ、他方には吹出口８が設けられている。吸気口２の内側に設けられた対流用送風機３により吸気口２から冷風４がファンヒーターの外筐体１の内部に送り込まれる。また、図１には示していないが、灯油タンク内の灯油がポンプにより気化機に送られ、気化した燃料ガスは燃焼部５のバーナーで燃焼され、発生した温風９は外部に排出される。
【００１６】
ファンヒーターの動作後、燃焼部からの燃焼ガスの排熱で熱伝導体７の燃焼部付近が加熱され、更に熱伝導体７は熱を、熱伝導体７に配置された熱電発電機６に伝導し、熱電発電機６の一方の面に高温部６ａを形成する。
【００１７】
熱電発電機６は燃焼部５と対流用送風機３の間に設置されている。            
本発明で使用される熱伝導体７は、燃焼部５で生成した燃焼ガスの排熱を熱電発電機６に効率良く伝導し、熱電発電機６に高温部６ａを形成する。熱伝導体７は高温に耐え、熱を効率よく伝えることができればどのようなものでも良く、銅、アルミ、鉄、ステンレスなどの金属、セラミックなどを加工したもの、ヒートパイプなどを挙げることができる。
【００１８】
吸気口２の内側に設けられた対流用送風機３が外部の冷風を外筐体内部に送りこみ、熱電発電機６の対流用送風機３側の他方の面を冷却し、熱電発電機６に低温部６ｃを形成する。特に熱電発電機６を対流用送風機３に対面して配置することが好ましい。このようにすることで、熱電発電機６に形成された高温部と低温部の温度差が大きくなり、冷却効率を向上させることができる。また熱電発電機６を対流用送風機３に対面して配置することで、ファンヒーターの構造をコンパクトに設計することができる。
【００１９】
本発明で使用される熱電発電機６は、熱電変換素子６ｂを利用したものである。熱電変換素子６ｂとは、熱を電力に変換する素子であり、素子の両端に温度差を生じさせると起電力が生じるゼーベック効果を利用して発電する。
【００２０】
一般に、熱電発電機６は多数のP型とN型の熱電変換素子６ｂを柱状に加工し、平面上にP型素子とN型素子を交互に並べ、電極でP型素子とN型素子を交互に接合し、絶縁と熱電変換素子への熱伝導を高くするために、セラミック板などではさまれた構造を有している。
【００２１】
従って本願では熱電変換素子６ｂの一方の面に高温部６ａを形成し、他方の面には低温部６ｃを形成し、高温部６ａと低温部６ｃの温度差を大きくすることで、発電効率を高めることができる熱電発電機６を用いる。このように高温部６ａと低温部６ｃの温度差を大きくするため本願では、燃焼部５の排熱を熱伝導体７によって熱電発電機６の一方の面に伝導して高温部６ａを形成すると共に、対流送風機３によって外筐体１内部に送り込んで熱電発電機６の他方の面に低温部６ｃを形成する構成とした。
【００２２】
熱電発電機６に使用する熱電変換素子６ｂは、使用する材料によりビスマステルル系、シリサイド系、ホウ素系、酸化物系などの材料を使用した熱電変換素子があり、どのようなものでも使用することが可能である。使用温度範囲や熱電変換効率を考慮するとビスマステルル系を使用した熱電変換素子が望ましい。
【００２３】
熱伝導体７を用いて燃焼部５の排熱を熱電発電機６に伝導するため、燃焼部５で生成した排熱を熱電発電機６に直接送り込む方法に比べて、温風９の向きと関係なく熱電発電機６に熱を効率良く伝えることができる。
【００２４】
対流用送風機３によって熱電発電機６の他方の面に低温部６ｃを形成する場合、対流用送風機３によって冷風を熱電発電機６の他方の面に直接吹きつける構成が好ましい。このようにすることで、外筐体１の内部にある高温の空気の影響を受けずに低温部６ｃを形成することができ、高温部６ａと低温部６ｃの温度差を大きくし、熱電発電機６での発電効率を向上させることができる。
【００２５】
また、対流用送風機３と熱電発電機６の距離は、外筐体１の内部にある高温の空気の影響を小さくするため近いほど好ましく、２０ｃｍ以内が好ましく、１０cm以内がより好ましい。
【００２６】
また、熱電発電機６で生成した電力を貯蔵する蓄電池には、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池などがあり、どのようなものでも使用することが可能である。
【００２７】
図２は本発明の実施の形態に係るファンヒーター１００を構成する機能を示した機能ブロック図である。実線はファンヒーターの各機能の制御を、点線は熱の流れを、細点線は電力の流れを示している。ファンヒーターの一連の動作は、図２を使用して説明すると以下のようになる。
（１）図示しないスイッチ入力により、蓄電池１２の電力を使用して制御器１０が作動する。
（２）制御器１０を通して、蓄電池１２から対流用送風機３、燃焼部５、燃料供給部１１へ電力が供給される。
（３）制御器１０が対流用送風機３を制御し、送風により熱電発電機６の他方の面に低温部６ｃが形成される。
（４）制御器１０が燃料供給部１１を制御し、燃料を燃焼部５へ供給する。
（５）制御器１０が燃焼部５を制御し、燃焼部５に供給された燃料にバーナーが点火し、燃焼が始まる。
（６）燃焼部５で発生した排熱が熱伝導体７を加熱し、熱が熱電発電機６の一方の面に伝導し、高温部６aが形成される
（７）熱電発電機６の一方の面に形成された高温部６aと、他方の面に形成された低温部６ｃの温度差を利用して、発電が開始される。
（８）制御器１０が熱電発電機６を制御して、発電した電力を対流用送風機３、燃焼部５、燃料供給部１１へ供給する。また、余剰電力を蓄電池１２に貯蔵する。
（９）外部機器が出力端子１３に接続された場合、制御器１０が蓄電池１２を制御し、蓄電池１２の電力が出力端子１３を経由して外部機器に供給される。
【００２８】
本願のファンヒーターを使用開始する際、起動には対流用送風機３、燃料供給部１１による灯油タンクからの灯油供給と気化、燃焼部５のバーナーの点火などにより数百ワットの電力が必要となる。従って蓄電池１２にはファンヒーターの起動に必要な電力を十分に貯蔵できる蓄電容量が必要となる。燃焼部５でバーナーに点火した後は、燃焼ガスの排熱を利用して熱電発電機６は発電し、ファンヒーターは自立稼働する。
【００２９】
ファンヒーターの点火後は数Wから数１０Wの電力でファンヒーターは稼働する。熱電発電機６の発電能力をファンヒーターの稼働に必要な電力以上にすれば、ファンヒーター稼働に必要は電力以外の余剰電力は蓄電池１２に貯蔵することができる。また、出力端子１３より外部機器に電力を供給できる。この結果、蓄電池に貯蔵した電力を、緊急時の携帯電話等の情報機器への充電や照明装置に用いることが可能となる。
【００３０】
なお、工場出荷時には蓄電池に初回稼動用の電力を蓄電することが好ましい。しかし種々の理由で工場出荷時に電力を蓄電池に蓄電できない場合や、蓄電池の内部放電などで起動前に蓄電池に十分な電力が蓄電されてない場合などに備えて、一時的に外部電源から蓄電池に電力を蓄電できるように、入力端子を備えるようにすることが望ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１００  ファンヒーター
１  外筐体
２  吸気口
３  対流用送風機
４  冷風
５  燃焼部
６  熱電発電機
６ａ  高温部
６b  熱電変換素子
６ｃ  低温部
７  熱伝導体
８  吹出口
９  温風
１０  制御器
１１  燃料供給部
１２  蓄電池
１３  出力端子
【図１】
2015055372.tif 000003
【図２】
2015055372.tif 000004