(57)【要約】【課題】燃焼を開始する温度が比較的高い燃料を使用可能な熱電発電装置を提供する。【解決手段】燃料用流路２ａを通過する燃料を燃焼させるための触媒が燃料用流路２ａ内に設けられた燃焼器２と、燃焼器２を熱源として発電する熱電モジュールからなる発電ユニット１とを備えている。燃焼器２は、発電ユニット１の一部を構成する第１の熱伝導性基板１１と、第１の熱伝導性基板１１に積層される熱絶縁性基板２１とで器体が構成され、第１の熱伝導性基板１１における熱絶縁性基板２１との対向面に溝５を設けることによって燃料用流路２ａが形成されている。燃焼器２は、第１の熱伝導性基板１１の溝５に対応する部位に、燃料用流路２ａ内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源を構成するマイクロヒータ８が配設されている。【選択図】      図１
2004165300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料用流路を通過する燃料を燃焼させるための触媒が燃料用流路内に設けられた燃焼器と、対となる異種導電形の２つの半導体エレメント間を金属膜を介して繋いだ熱電素子を有し燃焼器で発生した熱が金属膜に伝達されることで発電する発電ユニットと、燃焼器に付設され燃料用流路内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源とを備えてなることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記燃焼器は、厚み方向に重ねて固着される一対の基板間に前記燃料用流路が形成され、前記エネルギ源は、前記燃焼器において前記厚み方向の一面側に設けられジュール熱により前記燃料用流路内の燃料を加熱するマイクロヒータからなることを特徴とする請求項１記載の熱電発電装置。
【請求項３】
前記燃焼器は、前記一対の基板のうち一方の基板における他方の基板との対向面に溝を設けることにより前記燃料用流路が形成され、前記マイクロヒータは、前記一方の基板において前記溝の底壁を兼ねる絶縁薄膜に積層された金属薄膜からなることを特徴とする請求項２記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記エネルギ源は、前記燃料用流路に沿った複数箇所に設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記エネルギ源は、前記燃料用流路の全長に亘って形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料用流路を通過する燃料を燃焼させるための触媒が燃料用流路内に設けられた燃焼器と、この燃焼器を熱源として熱電変換により発電する発電ユニットとを備えた熱電発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱電材料に温度差を与えたときに生じる熱起電力を利用して熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電発電装置が、非常用電源、携帯用電源、僻地用電源、廃熱回収装置などの分野で注目されている。この種の熱電発電装置としては、燃焼熱、触媒燃焼熱、排気熱などを利用した熱源を備えたものが提案されており、触媒燃焼熱を利用した熱源を備えた熱電発電装置は、燃料の流量調整によって容易に熱源の発熱温度を調節できるという特長や、燃料の流路を面状として燃焼熱を発電部へ効率的に熱入力できるという特長などを有している。
【０００３】
従来、触媒燃焼熱を発生する熱源を備えた熱電発電装置としては、図１１に示すように、熱伝導性材料からなる筒状体５２および筒状体５２内に形成される燃焼室に配設され燃料を燃焼させるための触媒を保持した触媒保持筒５３を有する燃焼器２’と、対となる異種導電形の２つの半導体エレメント１３ａ，１３ｂ間を金属膜１３ｃで繋いだ複数の熱電素子１３が金属材料からなる導電パターン１４’を介して直列接続され燃焼器２’を熱源として発電する２つの発電ユニット１’，１’と、各発電ユニット１’，１’それぞれの低温側の熱交換基板である熱伝導性基板１２’，１２’に固着されそれぞれ多数のフィン５６が突設された２つの放熱板５５，５５とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。なお、各発電ユニット１’，１’は、高温側の熱交換基板である熱伝導性基板１１’，１１’が燃焼器２’の筒状体５２に固着されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−８５９７３号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示した構成の熱電発電装置では、燃料を燃焼させるための触媒を保持した触媒保持筒５３を有しているが、燃焼器２’の小型化を図ると、燃料によっては燃焼が発生しにくくなることがあるので、燃焼を開始する温度が比較的低い燃料や混合ガスを用いる必要があり、水素やメタノールなどの危険な燃料を用いる必要があった。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、燃焼を開始する温度が比較的高い燃料を使用可能な熱電発電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、燃料用流路を通過する燃料を燃焼させるための触媒が燃料用流路内に設けられた燃焼器と、対となる異種導電形の２つの半導体エレメント間を金属膜を介して繋いだ熱電素子を有し燃焼器で発生した熱が金属膜に伝達されることで発電する発電ユニットと、燃焼器に付設され燃料用流路内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源とを備えてなることを特徴とする。この請求項１の発明の構成によれば、燃焼器に付設され燃料用流路内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源を備えていることにより、燃焼器の小型化を図りながらも燃焼を開始する温度が比較的高い燃料を使用することが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記燃焼器は、厚み方向に重ねて固着される一対の基板間に前記燃料用流路が形成され、前記エネルギ源は、前記燃焼器において前記厚み方向の一面側に設けられジュール熱により前記燃料用流路内の燃料を加熱するマイクロヒータからなることを特徴とする。この請求項２の発明の構成によれば、前記燃焼器が一対の基板を厚み方向に重ねて固着することにより形成されているので、従来のような機械加工を利用して燃焼器を形成したものに比べて前記燃焼器の小型化を図ることが可能となり、しかも、前記エネルギ源がマイクロヒータからなるので、前記燃焼器の大型化を防止することが可能になるとともに、前記エネルギ源の駆動に伴う消費電力の増加を少なくすることが可能になる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記燃焼器は、前記一対の基板のうち一方の基板における他方の基板との対向面に溝を設けることにより前記燃料用流路が形成され、前記マイクロヒータは、前記一方の基板において前記溝の底壁を兼ねる絶縁薄膜に積層された金属薄膜からなることを特徴とする。この請求項３の発明の構成によれば、前記燃料用流路内の燃料を効率的に加熱することが可能となる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記エネルギ源は、前記燃料用流路に沿った複数箇所に設けられてなることを特徴とする。この請求項４の発明の構成によれば、燃焼せずに前記燃料用流路を通過する燃料を少なくすることが可能となる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記エネルギ源は、前記燃料用流路の全長に亘って形成されてなることを特徴とする。この請求項５の発明の構成によれば、燃焼せずに前記燃料用流路を通過する燃料を少なくすることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本実施形態の熱電発電装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
【００１３】
本実施形態の熱電発電装置は、燃料用流路２ａを通過する燃料を燃焼させるための触媒（例えば、白金など）が燃料用流路２ａ内に設けられた燃焼器２と、燃焼器２を熱源として発電する熱電モジュールからなる発電ユニット１とを備えている。ここに、燃料用流路２ａには、例えば、外部から供給される炭化水素（例えば、メタン、ブタンなど）や水素などの燃料と空気とを混合した混合ガスを燃料用流路２ａへ供給する。
【００１４】
発電ユニット１は、平板状のシリコン基板からなる第１の熱伝導性基板１１とと、第１の熱伝導性基板１１に対向配置される平板状のシリコン基板若しくは窒化アルミニウム基板からなる第２の熱伝導性基板１２と、両熱伝導性基板１１，１２間に配設された複数個（本実施形態では、３２個）の熱電素子１３とを備えている。ここに、各熱伝導性基板１１，１２の外形は矩形状に形成されている。また、発電ユニット１は、第１の熱伝導性基板１１が高温側の熱交換基板を構成し、第２の熱伝導性基板１２が低温側の熱交換基板を構成しており、第２の熱伝導性基板１２における第１の熱伝導性基板１１との対向面とは反対側の面には多数の放熱フィン１５が固着されている。なお、本実施形態では、第１の熱伝導性基板１１と第２の熱伝導性基板１２とで燃焼器２の器体を形成する一対の基板を構成しており、第１の熱伝導性基板１１が一方の基板を構成し、第２の熱伝導性基板１２が他方の基板を構成している。
【００１５】
各熱電素子１３は、対となる異種導電形の２つの半導体エレメント１３ａ，１３ｂが第１の熱伝導性基板１１における第２の熱伝導性基板１２との対向面側にパターン形成された金属材料からなる金属膜１３ｃ（図３および図５参照）を介して繋がれている。ここに、第１の熱伝導性基板１１における第２の熱伝導性基板１２との対向面にはシリコン酸化膜若しくはシリコン窒化膜からなる第１の絶縁膜１６（図１（ｂ）参照）が形成されており、金属膜１３ｃは、第１の絶縁膜１６に積層されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜に積層されたＰｔ膜と当該Ｐｔ膜に積層されたＣｕ膜とで構成されている。なお、第１の絶縁膜１６は例えばＣＶＤ法により１０μｍ程度の厚さに形成され、各金属膜１３ｃに関して、Ｔｉ膜およびＰｔ膜は例えばスパッタ法によりそれぞれ０．０５μｍ、０．１μｍ程度の厚さに形成され、Ｃｕ膜は例えばめっき法により１０μｍ程度の厚さに形成されている。
【００１６】
そして、発電ユニット１は、上述の複数個の熱電素子１３が第２の熱伝導性基板１２における第１の熱伝導性基板１１との対向面にパターン形成された金属材料からなる多数の導電パターン１４（図２および図４参照）により直列接続されており、燃焼器２で発生した熱が金属膜１３ｃに伝達されることにより発電するようになっている。ここに、第２の熱伝導性基板１１における第１の熱伝導性基板１１との対向面には第２の絶縁膜（図示せず）が形成されており、各導電パターン１４は、第２の絶縁膜に積層されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜に積層されたＰｔ膜と当該Ｐｔ膜に積層されたＣｕ膜とで構成されている。なお、第２の絶縁膜は例えばＣＶＤ法により１０μｍ程度の厚さに形成され、各導電パターン１４に関して、Ｔｉ膜およびＰｔ膜は例えばスパッタ法によりそれぞれ０．０５μｍ、０．１μｍ程度の厚さに形成され、Ｃｕ膜は例えばめっき法により１０μｍ程度の厚さに形成されている。
【００１７】
また、各半導体エレメント１３ａ，１３ｂは角柱状に形成されている。各半導体エレメント１３ａ，１３ｂは長手方向の一端面にニッケルからなる第１の下地めっき層を介して半田からなる第１の表面めっき層が形成されており、３００℃程度に加熱することで金属膜１３ｃと接合されている。同様に、各半導体エレメント１３ａ，１３ｂは長手方向の他端面にニッケルからなる第２の下地めっき層を介して半田からなる第２の表面めっき層が形成されており、３００℃程度に加熱することで導電パターン１４と接合されている。
【００１８】
ここにおいて、導電形がｐ形の半導体エレメント（以下、ｐ形半導体エレメントと称す）１３ａは、ＢｉＴｅ系のｐ形熱電半導体材料（例えば、Ｂｉ２Ｔｅ３−Ｓｂ２Ｔｅ３など）により形成され、導電形がｎ形の半導体エレメント（以下、ｎ形半導体エレメントと称す）１３ｂは、ＢｉＴｅ系のｎ形熱電半導体材料（例えば、Ｂｉ２Ｔｅ３−Ｓｂ２Ｓｅ３など）により形成されている。また、発電ユニット１は、第１の熱伝導性基板１１の厚み方向に直交する面内において、互いに直交する方向それぞれにｐ形半導体エレメント１３ａとｎ半導体エレメント１３ｂとが交互に並んでいる。なお、各半導体エレメント１３ａ，１３ｂは、長手方向に直交する断面が正方形状であって、当該断面における各辺の長さが０．６５ｍｍ、長手方向の寸法が２ｍｍに設定されているが、これら各寸法は特に限定するものではない。また、各半導体エレメント１３ａ，１３ｂは、それぞれｐ形熱電半導体材料、ｎ形熱電半導体材料からなり各半導体エレメント１３ａ，１３ｂよりも十分に大きなブロックを形成した後に、ダイシングすることによって形成されている。
【００１９】
ところで、発電ユニット１は、第２の熱伝導性基板１２における第１の熱伝導性基板１１との対向面の２つの隅部にパターン形成された金属材料からなる一対の出力用電極１８ａ，１８ｂ（図４参照）を介して外部へ出力を取り出せるようになっている。すなわち、発電ユニット１は、上述の複数個の熱電素子１３の直列回路の一端となるｐ形半導体エレメント１３ａが一方の出力用電極１８ａに接続され、上記直列回路の他端となるｎ形半導体エレメント１３ｂが他方の出力用電極１８ｂに接続されており、出力用電極１８ａ，１８ｂ間に接続する外部回路には複数個の熱電素子１３の直列回路の両端電圧が印加されることになるのである。なお、各出力用電極１８ａ，１８ｂは、構成材料として導電パターン１４と同じ金属材料を採用しており、導電パターン１４と同時に形成されている。
【００２０】
また、燃焼器２は、上述の平板状のシリコン基板からなる第１の熱伝導性基板１１と、第１の熱伝導性基板１１における第２の熱伝導性基板１２との対向面とは反対側の面に重ねて固着された平板状のガラス基板からなる熱絶縁性基板２１とで平板形の器体を構成し、第１の熱伝導性基板１１における熱絶縁性基板２１との対向面には、燃料用流路２ａを形成するための断面Ｖ字状の溝５（図１および図４参照）が形成されており、熱絶縁性基板２１と第１の熱伝導性基板１１とを厚み方向に重ねて固着する（積層する）ことによって、燃料用流路２ａが形成されている。また、燃焼器２は、溝５の内面にチタンベースのゾル状の白金触媒を担持してある。ここに、燃焼器２は、第１の熱伝導性基板１１の厚み方向に直交する面内における凹部５の平面形状がつづら折れ状に形成されており、第１の熱伝導性基板１１の厚み方向（つまり、燃焼器２の厚み方向）に直交する面内における燃料用流路２ａの平面形状もつづら折れ状となる。なお、熱絶縁性基板２１の外形は各熱伝導性基板１１，１２と外形寸法が同じ矩形状に形成されている。
【００２１】
ここにおいて、本実施形態では、第１の熱伝導性基板１１としてシリコン基板を採用しているので、半導体の微細加工に用いられるリソグラフィ技術やエッチング技術などを利用したマイクロマシンニング技術によって開口幅が微細な溝５を形成することができる。なお、上述のような断面Ｖ字状の溝５を形成するには、第１の熱伝導性基板１１であるシリコン基板として例えば主表面が（１００）面のシリコン基板を採用し、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ系溶液を用いた異方性のウェットエッチングなどを行えばよい。
【００２２】
また、燃焼器２は、第１の熱伝導性基板１１としてシリコン基板を用い、熱絶縁性基板２１としてガラス基板を用いているので、溝５を形成した第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向が一致するように重ね合わせて陽極接合により固着することができ、両基板１１，１２を接着剤により固着する場合に比べて、強固で気密性の良い接合を実現できる。また、熱絶縁性基板２１としてパイレックス（登録商標）のような耐熱性を有し且つシリコンと熱膨張係数が略等しいガラス基板を用いていることにより、熱絶縁性基板２１と第１の熱伝導性基板１１との熱膨張係数差を小さくすることができ、熱絶縁性基板２１および第１の熱伝導性基板１１の反りを抑制することができる（つまり、平板形の燃焼器２の反りを抑制することができる）。
【００２３】
なお、本実施形態では、第１の熱伝導性基板１１における熱絶縁性基板２１との対向面に溝５を形成してあるが、熱絶縁性基板２１における第１の熱伝導性基板１１との対向面に溝５を形成するようにしてもよく、本実施形態のように熱絶縁性基板２１としてガラス基板を採用している場合にはサンドブラスト法によって溝５を形成することができる。
【００２４】
また、燃焼器２は、熱絶縁性基板２１において燃料用流路２ａの両端近傍に、燃料用流路２ａと連通する貫通孔２１ａ，２１ｂが厚み方向に貫設されている。なお、各貫通孔２１ａ，２１ｂの開口形状は円形状となっている。
【００２５】
さらに、熱絶縁性基板２１における第１の熱伝導性基板１１との対向面と反対側の面には、一方の貫通孔２１ａと連通する円筒状の燃料導入管６が熱絶縁性基板２１の厚み方向に軸方向が一致する形で配設されるとともに、他方の貫通孔２１ｂと連通する円筒状の排気管７が熱絶縁性基板２１の厚み方向に軸方向が一致する形で配設されている。なお、燃料導入管６はガラス製であって、軸方向の一端部が低融点ガラスを用いて熱絶縁性基板２１における上記一方の貫通孔２１ａの周部に固着されている。同様に、排気管７もガラス製であって、軸方向の一端部が低融点ガラスを用いて熱絶縁性基板２１における上記他方の貫通孔２１ｂの周部に固着されている。
【００２６】
したがって、本実施形態の熱電発電装置では、燃料導入管６−上記一方の貫通孔２１ａ−燃料用流路２ａ−上記他方の貫通孔２１ｂ−排気管７の流路が形成されることになり、図示しない燃料タンクなどから燃料導入管６へ供給される燃料が燃料用流路２ａへ導入され、燃料の燃焼により生じた排ガス（二酸化炭素）が排気管７から排出される。要するに、上記一方の貫通孔２１ａが燃料導入孔を構成し、上記他方の貫通孔２１ｂが排気孔を構成している。
【００２７】
一方、本実施形態の熱電発電装置では、燃料用流路２ａに燃料と空気との混合ガスが供給されると、混合ガスが燃焼し、この燃焼により生じた熱が第１の熱伝導性基板１１を拡散して第１の熱伝導性基板１１に形成されている金属膜１３ｃに伝達されるので、発電ユニット１が発電することになる。
【００２８】
ところで、燃焼器２は、第１の熱伝導性基板１１の溝５の延長方向（つまり、燃料が流れる方向）における途中に他の部位に比べて開口幅が大きく且つ深さ寸法が大きな深溝部５ａを形成することによって、上記第１の絶縁膜１６の一部からなるダイアフラム部１７が形成されており、ダイアフラム部１７における第２の熱伝導性基板１２との対向面に短冊状にパターニングされた金属薄膜（本実施形態では、Ｔｉ薄膜）からなるマイクロヒータ８（図１、図５、図６参照）が配設されている。ここに、マイクロヒータ８は、長手方向の両端部がそれぞれ金属配線９ａ，９ｂを介して入力用電極１９ａ，１９ｂに接続されている。なお、本実施形態におけるマイクロヒータ８は、長さ寸法を９０μｍ、幅寸法を１０μｍ、厚さ寸法を５０ｎｍにそれぞれ設定してあり、金属膜１３ｃの一部を構成するＴｉ膜と同時に成膜してあるが、これらの各寸法は一例であって特に限定するものではない。また、各金属配線９ａ，９ｂおよび各入力用電極１９ａ，１９ｂは、構成材料として金属膜１３ｃと同じ金属材料を採用しており、金属膜１３ｃと同時に形成されている。なお、本実施形態では、マイクロヒータ８が、燃焼器２に付設され燃料用流路２ａ内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源（燃料の燃焼を開始させる着火源）を構成している。
【００２９】
ここに、マイクロヒータ８の形成にあたっては、上述のシリコン基板からなる第１の熱伝導性基板１１の一面にシリコン酸化膜からなる上記第１の絶縁膜１６を形成し且つ第１の熱伝導性基板１１の他面にシリコン酸化膜３６を形成することによって、図７（ａ）に示す構造を得て、その後、溝５および深溝部５ａを形成するためにリソグラフィ技術をおよびエッチング技術を利用して第１の熱伝導性基板１１の上記他面側のシリコン酸化膜３６をパターニングしてから、シリコン酸化膜３６をマスクとし、水酸化カリウムや水酸化テトラアンモニウムなどを含むアルカリ系水溶液を用いて第１の熱伝導性基板１１を異方性エッチングすることにより、図７（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、溝５および深溝部５ａの開口幅を適宜設定しておくことによって、溝５および深溝部５ａを１回の異方性エッチング工程により形成することができる。
【００３０】
次に、上記第１の絶縁膜１６上にマイクロヒータ８の構成材料からなる金属薄膜３８（なお、金属薄膜３８は、第１の絶縁膜１６上のＴｉ膜と、Ｔｉ膜上のＰｔ膜とからなる）を積層することによって図７（ｃ）に示す構造を得てから、リソグラフィ技術を利用して金属薄膜３８においてマイクロヒータ８に対応する部位上にパターニングされたレジスト層３９を形成することによって、図７（ｄ）に示す構造を得る。その後、レジスト層３９をマスクとして金属薄膜３８の不要部分を高速原子ビーム（ｆａｓｔ  ａｔｏｍ  ｂｅａｍ：ＦＡＢ）を利用してエッチングすることで金属薄膜３８の一部からなるマイクロヒータ８を形成することによって、図７（ｅ）に示す構造を得る。その後、レジスト層３９を除去することによって、図７（ｆ）に示す構造を得る。
【００３１】
しかして、本実施形態の熱電発電装置では、燃焼器２が発電ユニット１の第１の熱伝導性基板１１に重ねて固着された平板状の熱絶縁性基板２１を有し、第１の熱伝導性基板１１における熱絶縁性基板２１との対向面に溝５を設けることにより燃料用流路２ａが形成されているので、溝５を形成した熱絶縁性基板２１と第１の熱伝導性基板１１とを固着することにより平板形の燃焼器２を形成することができ、従来のような機械加工を利用して燃焼器２’を形成したものに比べて第１の熱伝導性基板１１の厚み方向における燃焼器２の厚さ寸法を小さくすることが可能となり、装置全体の小型化を図ることができる。また、燃焼器２では、第１の熱伝導性基板１１に固着する熱絶縁性基板２１が熱絶縁材料により形成されているので、上記混合ガスの燃焼により発生した熱は主に第１の熱伝導性基板１１へ伝達されることになり、上記混合ガスの燃焼により発生した熱が発電ユニット１における金属膜１３ｃへ効率良く伝達される。
【００３２】
また、本実施形態の熱電発電装置では、第１の熱伝導性基板１１の厚み方向に直交する面内における燃料用流路２ａの平面形状がつづら折れ状であって、上記面内で引き回されいるので、第１の熱伝導性基板１１の小型化を図りながらも燃料用流路２ａの流路長を長くすることができるから、燃焼器２での燃焼効率を高めることができる（燃料用流路２ａに供給された燃料の未燃焼分を少なくすることができる）。
【００３３】
しかも、本実施形態の熱電発電装置では、燃焼器２に上述のマイクロヒータ８が設けられているので、燃焼器２の小型化を図りながらも、入力用電極１９ａ，１９ｂ間に通電してエネルギ源たるマイクロヒータ８を発熱させて燃料を適宜加熱することにより、ブタンのように水素やメタノールなどに比べて燃焼を開始する温度（着火温度）が比較的高い燃料を使用することが可能となる。なお、着火温度が比較的低い燃料を使用する場合にはマイクロヒータ８に通電しないようにしてもよいことは勿論である。
【００３４】
また、本実施形態では、上記エネルギ源が燃焼器２において厚み方向の一面側に設けられジュール熱により燃料用流路２ａ内の燃料を加熱するマイクロヒータ８からなるので、燃焼器２が大型化するのを防止することが可能になるとともに消費電力の増加を少なくすることが可能になる。また、マイクロヒータ８は、第１の熱伝導性基板１１において溝５の底壁を兼ねるダイアフラム部１７に積層された金属薄膜からなるので、燃料用流路２ａ内の燃料を効率的に加熱することが可能となる。なお、本実施形態では、ダイアフラム部１７が、上記一方の基板において溝５の底壁を兼ねる絶縁薄膜を構成している。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態の熱電発電装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図８〜図１０に示すように、深溝部５ａが燃料用流路２ａに沿った複数箇所に設けられており、各深溝部５ａそれぞれに対応してマイクロヒータ８が設けられている点が相違する。すなわち、図８および図９に示した例では、５箇所に深溝部５ａが形成されているので、５つのマイクロヒータ８が設けられている。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００３６】
しかして、本実施形態の熱電発電装置では、エネルギ源たるマイクロヒータ８が燃料用流路２ａに沿った複数箇所に設けられているので、燃焼せずに燃料用流路２ａを通過する燃料を実施形態１に比べて少なくすることが可能となる。
【００３７】
なお、本実施形態では、マイクロヒータ８が燃料用流路２ａに沿った複数箇所に設けてあるが、２箇所以上であれば１箇所に設けている場合に比べて燃料の未燃焼分を少なくすることが可能となる。また、マイクロヒータ８を燃料用流路２ａの全長に亘って形成するようにすれば、燃焼せずに燃料用流路２ａを通過する燃料をより少なくすることが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、燃料用流路を通過する燃料を燃焼させるための触媒が燃料用流路内に設けられた燃焼器と、対となる異種導電形の２つの半導体エレメント間を金属膜を介して繋いだ熱電素子を有し燃焼器で発生した熱が金属膜に伝達されることで発電する発電ユニットと、燃焼器に付設され燃料用流路内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源とを備えてなるものであり、燃焼器に付設され燃料用流路内の燃料へ熱エネルギを与えることが可能なエネルギ源を備えていることにより、燃焼器の小型化を図りながらも燃焼を開始する温度が比較的高い燃料を使用することが可能となるという効果がある。
【００３９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記燃焼器は、厚み方向に重ねて固着される一対の基板間に前記燃料用流路が形成され、前記エネルギ源は、前記燃焼器において前記厚み方向の一面側に設けられジュール熱により前記燃料用流路内の燃料を加熱するマイクロヒータからなるので、前記燃焼器が一対の基板を厚み方向に重ねて固着することにより形成されていることにより、従来のような機械加工を利用して燃焼器を形成したものに比べて前記燃焼器の小型化を図ることが可能になるという効果があり、しかも、前記エネルギ源がマイクロヒータからなることにより、前記燃焼器の大型化を防止することが可能になるとともに、前記エネルギ源の駆動に伴う消費電力の増加を少なくすることが可能になるという効果がある。
【００４０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記燃焼器は、前記一対の基板のうち一方の基板における他方の基板との対向面に溝を設けることにより前記燃料用流路が形成され、前記マイクロヒータは、前記一方の基板において前記溝の底壁を兼ねる絶縁薄膜に積層された金属薄膜からなるので、前記燃料用流路内の燃料を効率的に加熱することが可能となるという効果がある。
【００４１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記エネルギ源は、前記燃料用流路に沿った複数箇所に設けられているので、燃焼せずに前記燃料用流路を通過する燃料を少なくすることが可能となるという効果がある。
【００４２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記エネルギ源は、前記燃料用流路の全長に亘って形成されているので、燃焼せずに前記燃料用流路を通過する燃料を少なくすることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部拡大断面図である。
【図２】同上を示す概略斜視図である。
【図３】同上を示す概略斜視図である。
【図４】同上を示す概略分解斜視図である。
【図５】同上を示す概略分解斜視図である。
【図６】同上における要部を示し、（ａ）は概略下面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図７】同上におけるマイクロヒータの形成方法を説明するための主要工程断面図である。
【図８】実施形態２を示す概略断面図である。
【図９】同上を示す概略分解斜視図である。
【図１０】同上の要部拡大断面図である。
【図１１】従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  発電ユニット
２  燃焼器
２ａ  燃料用流路
５  溝
５ａ  深溝部
６  燃料導入管
７  排気管
８  マイクロヒータ
１６  第１の絶縁膜
１１  第１の熱伝導性基板
１２  第２の熱伝導性基板
１３  熱電素子
１３ａ  ｐ形半導体エレメント
１３ｂ  ｎ形半導体エレメント
２１  熱絶縁性基板
２１ａ  貫通孔
２１ｂ  貫通孔
【図１】
2004165300.tif 000003
【図２】
2004165300.tif 000004
【図３】
2004165300.tif 000005
【図４】
2004165300.tif 000006
【図５】
2004165300.tif 000007
【図６】
2004165300.tif 000008
【図７】
2004165300.tif 000009
【図８】
2004165300.tif 000010
【図９】
2004165300.tif 000011
【図１０】
2004165300.tif 000012
【図１１】
2004165300.tif 000013