【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電モジュールを用いて発電を行う発電装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ペルチェモジュール等の熱電モジュールは、低温部と高温部との温度差により発電することが知られている。熱電モジュールにより効率的な発電を行うために、熱電モジュールと液化ガスの燃焼熱を利用して発電を行う発電装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、熱電材料の低温側を液体燃料の気化熱で冷却し、前記熱電材料の高温側表面で前記液体燃料を燃焼させ、該高温側表面と低温側との温度差により発電する構成が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｄａｎｉｅｌ Ａｌｌｅｎ ｅｔ ａｌ．著「Ｓｍａｌｌ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ」Ｄｏｍ／Ｃ／ＭｙＦｉｌｅｓ／Ｄｉｃａｆｉｎｎｙ／ｌｃｔ０２／ｐａｐｅｒ０２．ｗｐｄ
【０００５】
【特許文献２】
特開平７−１１１３４４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液化ガスボンベを利用し、液化ガスの気化熱と燃焼熱の両方を利用した手軽に携帯可能な発電装置はこれまで無く、本発明者は、このような発電装置を提案することにより、例えばキャンプ等のアウトドアで行われるレジャーに利用したり、地震等の災害時等に非常に役に立ったりする利用価値の高い発電装置を提供できると考えた。
【０００６】
本発明は、上記本発明者の考えに基づいて成されたものであり、その目的は、液化ガスの気化熱と燃焼熱の両方を利用して効率的に発電を行える、携帯可能な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】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、液化ガスボンベと、該液化ガスボンベから供給される燃料ガスを通過させるガスパイプと、該ガスパイプを通って気化した燃料ガスを燃焼するバーナと、該バーナの火炎を受けてその燃焼熱を蓄熱する蓄熱体と、前記ガスパイプの途中部に設けられて前記燃料ガスの気化熱によって冷却される低温部とを有し、該低温部と前記蓄熱体との間には蓄熱体と低温部との温度差により発電する熱電モジュールが直接または熱伝導性部材を介して設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【０００８】
また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記液化ガスボンベと低温部との間のガスパイプには燃料ガスを膨張気化させる膨張弁が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【０００９】
さらに、第３の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記液化ガスボンベと低温部との間のガスパイプには絞り弁が設けられ、前記低温部を形成するガスパイプの径を前記液化ガスボンベから低温部に至る通路のガスパイプの径より大きく形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１０】
さらに、第４の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記液化ガスボンベと低温部との間のガスパイプには絞り弁が設けられ、前記低温部を形成するガスパイプを複数流路に分岐して低温部を形成するガスパイプの総断面積を前記液化ガスボンベから低温部に至る通路のガスパイプの断面積より大きく形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１１】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記蓄熱体は金属製のブロックにより形成されており、該金属製ブロックにはバーナの燃焼ガスが貫通する貫通通路が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１２】
さらに、第６の発明は、上記第５の発明の構成に加え、前記貫通通路には耐熱性のメッシュが設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１３】
さらに、第７の発明は、上記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加え、前記蓄熱体が蓄熱した熱を熱電モジュールに伝熱するヒートパイプが設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明に係る発電装置の第１実施形態例の要部構成が示されている。
【００１５】
同図に示すように、本実施形態例の発電装置は、ＬＰガスの液化ガスボンベ１と、該液化ガスボンベ１から供給される燃料ガス（ここではＬＰガス）を通過させるガスパイプ２と、該ガスパイプ２を通って気化した燃料ガスを燃焼するバーナ３を有している。
【００１６】
また、本実施形態例の発電装置は、バーナ３の火炎を受けてその燃焼熱を蓄熱する蓄熱体４と、前記ガスパイプ２の途中部に設けられて、前記燃料ガスの気化熱によって冷却される低温部５とを有している。
【００１７】
該低温部５と前記液化ガスボンベ１との間のガスパイプ２には、燃料ガスを膨張気化させる膨張弁１３が設けられており、前記燃料ガスが膨張弁１３を介して膨張気化することにより低温部５が形成されている。なお、液化ガスと膨張弁を利用して低温を作り出すことは知られており、本実施形態例でも、この原理を利用している。
【００１８】
低温部５は、フィン付ヒートシンク１６の底部のコールドプレート１５内にガスパイプ２の途中部を配置して形成されている。なお、図中２５がヒートシンク１６のフィンを示す。
【００１９】
前記蓄熱体４は金属製（ここでは銅）のブロックにより形成されており、金属製ブロックにはバーナ３の燃焼ガスが貫通する貫通通路７が設けられている。貫通通路７には耐熱性のメッシュ８が設けられている。蓄熱体４の外周側には断熱材１０が設けられており、断熱材１０は例えばグラスウール等の軽量の断熱素材により形成されている。
【００２０】
前記低温部５と前記蓄熱体４との間には、蓄熱体４と低温部５との温度差により発電する熱電モジュール６が設けられている。なお、本実施形態例においては、熱電モジュール６の高温側には金属等の熱伝導性部材１１が設けられており、前記蓄熱体４が吸熱蓄熱した熱を、熱伝導性部材１１を介して熱電モジュール６に伝熱する（移動する）ヒートパイプ９が設けられている。
【００２１】
ヒートパイプ９は蓄熱体４の下端側から熱伝導性部材１１の上端側にかけて配置されており、ヒートパイプ９の下端側には、ヒートパイプ９の温度を検出する温度センサ１８が設けられている。温度センサ１８はコントローラ１９に接続されており、コントローラ１９はガス流量制御弁１４に接続されている。ガス流量制御１４は、液化ガスボンベ１のガス供給口と膨張弁１３との間のガスパイプ２に設けられている。
【００２２】
コントローラ１９は、温度センサ１８の検出温度と予め与えられたガス流量制御データとに基づいて、ガス流量制御弁１４の開弁量を調節し、バーナ３に供給されるガス流量を制御する。例えば、コントローラ１９は、温度センサ１８の検出温度が設定温度（例えば２５０℃）を超えた場合、ガス流量を最小流量にするようコントロールするように構成されている。
【００２３】
前記熱電モジュール６は、互いに間隔を介して対向配置された基板２１，２２の間に複数の熱電変換素子２３を立設配設固定して形成されている。熱電変換素子２３は互いに間隔を介して配設され、基板２１，２２の表面に形成された対応する電極（図示せず）を介して直列に接続されており、熱電変換素子２３の接続回路が形成されている。
【００２４】
熱電モジュール６は、上記熱電変換素子２３の接続回路を有することから、基板２１側の温度と基板２２側の温度との温度差によって効率的に発電することができる。つまり、熱電モジュール６は、例えば前記特許文献１に示されているような、熱電材料の一端側と他端側の温度差を利用して発電する構成に比べて効率的な発電を行うことができる。
【００２５】
本実施形態例では、熱電モジュール６による発電をより効率的に行なうために、ヒートシンク１６の底部のコールドプレート１５にガスパイプ２を通すことにより、液化ガスが気化するときの蒸発潜熱を低温部５の温度維持に活用し、熱電モジュール６の低温側の温度を低温に維持している。
【００２６】
一方、熱電モジュール６の高温側はバーナ３の燃焼熱を利用しており、バーナ３の火炎を受けて蓄熱体４がその燃焼熱を吸熱して蓄熱することにより、熱電モジュール６の高温側の温度を高くし、かつ、その温度を安定に維持し、前記低温側との温度差を大きくしている。
【００２７】
なお、図１には１つの熱電モジュール６しか図示していないが、必要電力を供給できるようにするために、本実施形態例では、複数の熱電モジュール６を連結して設けている。例えば本実施形態例において、３×５の１５個の熱電モジュール６を配置することにより、その合計、１．５Ｖ、０．０２Ａの電力を得ることができる。
【００２８】
また、熱電モジュール６にはＤＣ／ＤＣコンバータ１７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、熱電モジュール６により発電する電力の電圧をさらに使用しやすい電圧に変換するために設けられており、熱電モジュール６により発電した１．５Ｖの電圧を７Ｖまで昇圧し、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０に供給している。
【００２９】
本実施形態例において、前記液化ガスに適用しているＬＰガスは、成分中に窒素分や硫黄分をほとんど含まず、燃焼性がクリーンであるため、大気汚染を防止できる。また、ＬＰガスは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量が少なく、熱効率が高いために、省エネ効果が大きいことなどから、地球温暖化防止に貢献できる。
【００３０】
第１実施形態例は以上のように構成されており、クリーンエネルギーのＬＰガスを燃料として、低温部５を形成すると共に、バーナ３の火炎の燃焼熱を蓄熱体４により蓄熱し、低温部５と蓄熱体４との温度差を利用して熱電モジュール６によって簡便に、かつ、効率的に発電を行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態例は、ヒートパイプ９を設け、蓄熱体４から熱を取り出して熱電モジュール６の高温側に伝熱する構成としているので、バーナ３は熱電モジュール６で必要な熱だけを消費する燃焼を行うこととなり、燃焼ガスの消費を減らすことができ、エネルギーの無駄を減らすことができる。
【００３２】
さらに、第２実施形態例は、温度センサ１８によってヒートパイプ９の温度をモニターし、コントローラ１９によりガス流量調節を行うことにより、安全性を向上することができる。
【００３３】
図２には、本発明に係る発電装置の第２実施形態例の要部構成が示されている。第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、第２実施形態例の説明において第１実施形態例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００３４】
第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、ヒートパイプ９と熱伝導性部材１１を省略し、蓄熱体４を熱電モジュール６の高温側に隣接配置したことである。なお、蓄熱体４は熱電モジュール６の高温側に直接隣接させて配置してもよいし、蓄熱体４と熱電モジュール６との間に、両者の密着性を良好にするための熱伝導性グリースを設けてもよい。
【００３５】
また、第２実施形態例は、ヒートパイプ９を省略しているので、その温度を検出する温度センサ１８を省略し、さらに、コントローラ１９、ガス流量制御弁１４を省略している。
【００３６】
第２実施形態例は以上のように構成されており、第２実施形態例はコントローラ１９によるガス流量の細かい制御はできないものの、第２実施形態例も第１実施形態例とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、液化ガスボンベ１と低温部５との間のガスパイプ２には膨張弁１３を設けたが、膨張弁１３を設ける代わりに、例えば図３に示すように、絞り弁３０を設けてもよい。
【００３８】
この場合、例えば図３に示すように、低温部５を形成するガスパイプ２を複数流路に分岐して低温部５を形成するガスパイプ２の総断面積を前記液化ガスボンベ１から低温部５に至る通路のガスパイプ２の断面積より大きく形成することにより、効率的に低温部５の温度を低温に維持することができる。
【００３９】
また、低温部６を形成するガスパイプ２の径を液化ガスボンベ１から低温部５に至る通路のガスパイプ２の径より大きく形成してもよい。なお、低温部５のガスパイプ２の径を大きくしたり、ガスパイプ２を分岐したりせずに、液化ガスボンベ１と低温部５との間のガスパイプ２に絞り弁３０を設けるだけでも、絞り弁を設けない構成に比べると低温部５を低温に維持する効果を有する。
【００４０】
さらに、上記各実施形態例では、蓄熱体４を金属ブロックにより形成し、その中央側に設けた貫通通路７にメッシュを設けたが、蓄熱体４は、例えば図４に示すように、細径の貫通通路７を１本以上（ここでは複数）設ける構成としてもよい。
【００４１】
また、蓄熱体４の形状は必ずしも筒形状とするとは限らず、例えば図５に示すように、互いに間隔を介したフィン等の突起部を複数突出形成してヒートシンク形状の金属ブロックとしてもよい。
【００４２】
さらに、上記各実施形態例では蓄熱体４は銅ブロックにより形成したが、蓄熱体４は必ずしも銅ブロックとするとは限らず、銅以外の金属ブロックとしてもよいし、金属以外でも、耐熱性を有し、バーナ３の火炎を受けてその燃焼熱を吸熱し、蓄熱できる部材であればよい。
【００４３】
以上のように、蓄熱体４の構成は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。
【００４４】
さらに、上記各実施形態例では、蓄熱体４の外周側にグラスウールの断熱材１０を設けたが、断熱材１０は例えば煉瓦等により形成してもよく、断熱材１０の素材は適宜設定されるものである。ただし、グラスウールやロックウールは煉瓦に比べて軽量であるため、携帯用の発電装置を形成する上で適している。
【００４５】
さらに、上記断熱材１０は省略することもできる。ただし、断熱材１０を設けることにより、蓄熱体４の蓄熱効果を良好にできるので、断熱材１０を設けることが好ましい。
【００４６】
さらに、上記第１実施形態例では、温度センサ１８はヒートパイプ９の温度を検出する構成としたが、温度センサ１８は蓄熱体４の温度を検出する構成としてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えばＬＰガス等のクリーンエネルギーの液化ガスを燃料ガスとして、その気化熱により低温部を形成すると共に、燃料ガスを燃焼するバーナの火炎の燃焼熱を蓄熱体により蓄熱し、低温部と蓄熱体との温度差を利用することにより、熱電モジュールによって簡便に、かつ、効率的に発電を行うことができる。
【００４８】
また、本発明において、液化ガスボンベと低温部との間のガスパイプには燃料ガスを膨張気化させる膨張弁が設けられている構成によれば、膨張弁によって燃料ガスを膨張気化して効率的に低温部を形成し、低温維持することができるので、効率的な発電を行うことができる。
【００４９】
また、本発明において、液化ガスボンベと低温部との間のガスパイプには絞り弁が設けられ、前記低温部を形成するガスパイプの径を前記液化ガスボンベから低温部に至る通路のガスパイプの径より大きく形成した構成も、効率的に低温部を形成し、低温維持することができるので、効率的な発電を行うことができる。
【００５０】
さらに、本発明において、液化ガスボンベと低温部との間のガスパイプには絞り弁が設けられ、前記低温部を形成するガスパイプを複数流路に分岐して低温部を形成するガスパイプの総断面積を前記液化ガスボンベから低温部に至る通路のガスパイプの断面積より大きく形成した構成も、効率的に低温部を形成し、低温維持することができるので、効率的な発電を行うことができる。
【００５１】
さらに、本発明において、蓄熱体は金属製のブロックにより形成されており、該金属製ブロックにはバーナの燃焼ガスが貫通する貫通通路が設けられている構成によれば、蓄熱体を容易に構成でき、効率的に熱電モジュールの高温側の温度を高温維持できるので、より効率的な発電を行うことができる。
【００５２】
さらに、本発明において、蓄熱体は金属製のブロックにより形成されており、金属ブロックの貫通通路には耐熱性のメッシュが設けられている構成によれば、蓄熱体の蓄熱機能をより一層効率的に発揮することができ、熱電モジュールの高温側の温度をより一層効率的に高温維持できる。したがって、この構成を有する本発明は、さらにより一層効率的な発電を行うことができる。
【００５３】
さらに、本発明において、蓄熱体が蓄熱した熱を熱電モジュールに伝熱するヒートパイプが設けられている構成によれば、バーナは熱電モジュールで必要な熱だけを消費する燃焼を行うこととなり、燃焼ガスの消費を減らすことができ、エネルギーの無駄を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電装置の第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】本発明に係る発電装置の第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図３】本発明に係る発電装置の他の実施形態例に適用されているガスパイプと低温部の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係る発電装置に適用される蓄熱体の構成例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る発電装置に適用される蓄熱体の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 液化ガスボンベ
２ ガスパイプ
３ バーナ
４ 蓄熱体
５ 低温部
６ 熱電モジュール
７ 貫通通路
８ メッシュ
９ ヒートパイプ
１０ 断熱材
１１ 熱伝導性部材
１３ 膨張弁
１４ ガス流量制御弁
３０ 絞り弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation device that generates power using a thermoelectric module.
[0002]
[Background Art]
It is known that a thermoelectric module such as a Peltier module generates electric power by a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part. In order to efficiently generate electric power using a thermoelectric module, a power generation device that generates electric power by using the heat of combustion of a thermoelectric module and liquefied gas has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
Further, a configuration has been proposed in which the low temperature side of the thermoelectric material is cooled by the heat of vaporization of the liquid fuel, the liquid fuel is burned on the high temperature side surface of the thermoelectric material, and power is generated by the temperature difference between the high temperature side surface and the low temperature side. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Non-patent document 1]
Daniel Allen et al. By "Small Thermoelectric Generators", Dom / C / MyFiles / Dicafinny / lct02 / paper02. wpd
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-7-111344 [Problems to be solved by the invention]
However, using a liquefied gas cylinder, there is no portable power generator that uses both the heat of vaporization and the heat of combustion of the liquefied gas, and the present inventor proposes such a power generator, for example, It was considered that a power-generating device having a high use value that can be used for leisure performed outdoors such as a camp or very useful in a disaster such as an earthquake can be provided.
[0006]
The present invention has been made based on the above-described idea of the present inventor, and an object of the present invention is to provide a portable power generation device capable of efficiently generating power by utilizing both the heat of vaporization and the heat of combustion of a liquefied gas. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has means for solving the problem with the following configuration. That is, the first invention provides a liquefied gas cylinder, a gas pipe through which the fuel gas supplied from the liquefied gas cylinder passes, a burner that burns the vaporized fuel gas through the gas pipe, and a flame receiving the burner. A heat storage element for storing combustion heat, and a low-temperature part provided in the middle of the gas pipe and cooled by the heat of vaporization of the fuel gas, and a heat storage element between the low-temperature part and the heat storage element; This is a means for solving the problem with a configuration in which a thermoelectric module that generates power by a temperature difference from a low-temperature portion is provided directly or via a heat conductive member.
[0008]
Further, a second invention solves the problem by a configuration in which, in addition to the configuration of the first invention, an expansion valve for expanding and vaporizing a fuel gas is provided in a gas pipe between the liquefied gas cylinder and the low-temperature section. Means.
[0009]
Further, in the third invention, in addition to the configuration of the first invention, a throttle valve is provided in a gas pipe between the liquefied gas cylinder and the low-temperature part, and a diameter of the gas pipe forming the low-temperature part is adjusted by the liquefied gas cylinder. This is a means to solve the problem by having a configuration formed larger than the diameter of the gas pipe in the passage from to the low temperature part.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a gas pipe between the liquefied gas cylinder and the low-temperature section is provided with a throttle valve, and the gas pipe forming the low-temperature section is branched into a plurality of flow paths. In this case, the gas pipe forming the low-temperature portion is formed so that the total cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the gas pipe in the passage from the liquefied gas cylinder to the low-temperature portion.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth aspects, the heat storage body is formed of a metal block, and the metal block is provided with burner combustion gas. It is a means for solving the problem with a configuration in which a through passage is provided.
[0012]
Further, a sixth aspect of the present invention is a means for solving the problem by a configuration in which a heat-resistant mesh is provided in the through passage in addition to the configuration of the fifth aspect.
[0013]
Further, a seventh aspect of the present invention has a problem in that, in addition to the configuration of any one of the first to sixth aspects, a heat pipe for transferring heat stored in the heat storage body to a thermoelectric module is provided. It is a means to solve.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main configuration of a first embodiment of a power generator according to the present invention.
[0015]
As shown in FIG. 1, a power generation apparatus according to the present embodiment includes a liquefied gas cylinder 1 for LP gas, a gas pipe 2 for passing a fuel gas (here, LP gas) supplied from the liquefied gas cylinder 1, and a gas pipe 2. And a burner 3 for burning the fuel gas vaporized therethrough.
[0016]
The power generator according to the present embodiment receives the flame of the burner 3 and stores the heat of combustion, and is provided in the middle of the gas pipe 2 and is cooled by the heat of vaporization of the fuel gas. And a low-temperature section 5.
[0017]
An expansion valve 13 for expanding and vaporizing the fuel gas is provided in the gas pipe 2 between the low-temperature section 5 and the liquefied gas cylinder 1. The expansion and vaporization of the fuel gas through the expansion valve 13 causes the low-temperature section to expand. 5 are formed. It is known that a low temperature is created by using a liquefied gas and an expansion valve, and this embodiment also utilizes this principle.
[0018]
The low temperature section 5 is formed by arranging a middle part of the gas pipe 2 in the cold plate 15 at the bottom of the finned heat sink 16. In the figure, reference numeral 25 denotes a fin of the heat sink 16.
[0019]
The heat storage body 4 is formed of a metal (copper in this case) block, and the metal block is provided with a through passage 7 through which the combustion gas of the burner 3 passes. A heat-resistant mesh 8 is provided in the through passage 7. A heat insulating material 10 is provided on the outer peripheral side of the heat storage body 4, and the heat insulating material 10 is formed of a lightweight heat insulating material such as glass wool.
[0020]
A thermoelectric module 6 is provided between the low temperature unit 5 and the heat storage unit 4 to generate power by a temperature difference between the heat storage unit 4 and the low temperature unit 5. Note that, in the present embodiment, a heat conductive member 11 such as a metal is provided on the high temperature side of the thermoelectric module 6, and the heat absorbed and stored by the heat storage body 4 is transferred through the heat conductive member 11. A heat pipe 9 for transferring (moving) heat to the thermoelectric module 6 is provided.
[0021]
The heat pipe 9 is disposed from the lower end of the heat storage unit 4 to the upper end of the heat conductive member 11, and a temperature sensor 18 for detecting the temperature of the heat pipe 9 is provided at the lower end of the heat pipe 9. . The temperature sensor 18 is connected to a controller 19, and the controller 19 is connected to the gas flow control valve 14. The gas flow control 14 is provided on the gas pipe 2 between the gas supply port of the liquefied gas cylinder 1 and the expansion valve 13.
[0022]
The controller 19 adjusts the opening amount of the gas flow control valve 14 based on the temperature detected by the temperature sensor 18 and the gas flow control data given in advance, and controls the gas flow supplied to the burner 3. For example, the controller 19 is configured to control the gas flow rate to a minimum flow rate when the temperature detected by the temperature sensor 18 exceeds a set temperature (for example, 250 ° C.).
[0023]
The thermoelectric module 6 is formed by vertically arranging and fixing a plurality of thermoelectric conversion elements 23 between substrates 21 and 22 that are opposed to each other with an interval therebetween. The thermoelectric conversion elements 23 are arranged at intervals from each other and are connected in series via corresponding electrodes (not shown) formed on the surfaces of the substrates 21 and 22. Is formed.
[0024]
Since the thermoelectric module 6 has the connection circuit of the thermoelectric conversion elements 23, it can generate power efficiently by the temperature difference between the temperature of the substrate 21 and the temperature of the substrate 22. In other words, the thermoelectric module 6 can generate power more efficiently than a configuration in which power is generated using a temperature difference between one end side and the other end side of a thermoelectric material, for example, as described in Patent Document 1. it can.
[0025]
In the present embodiment, the gas pipe 2 is passed through the cold plate 15 at the bottom of the heat sink 16 so that the latent heat of evaporation when the liquefied gas is vaporized is reduced by the thermoelectric module 6 in order to more efficiently generate electric power by the thermoelectric module 6. Utilizing the temperature maintenance, the temperature on the low temperature side of the thermoelectric module 6 is maintained at a low temperature.
[0026]
On the other hand, the high-temperature side of the thermoelectric module 6 uses the combustion heat of the burner 3, and the heat storage body 4 receives the flame of the burner 3 and absorbs the combustion heat to store the heat. The temperature is raised, and the temperature is kept stable, so that the temperature difference from the low temperature side is increased.
[0027]
Although only one thermoelectric module 6 is shown in FIG. 1, a plurality of thermoelectric modules 6 are connected and provided in the present embodiment in order to supply necessary power. For example, in the present embodiment, by arranging 15 thermoelectric modules 6 of 3 × 5, it is possible to obtain a total of 1.5 V and 0.02 A of electric power.
[0028]
Further, a DC / DC converter 17 is connected to the thermoelectric module 6. The DC / DC converter 17 is provided to convert the voltage of the electric power generated by the thermoelectric module 6 into a more usable voltage, and boosts the voltage of 1.5 V generated by the thermoelectric module 6 to 7 V to emit light. The power is supplied to a diode (LED) 20.
[0029]
In the present embodiment, the LP gas applied to the liquefied gas contains almost no nitrogen or sulfur in the components and has a clean combustibility, so that air pollution can be prevented. In addition, LP gas contributes to prevention of global warming because it emits a small amount of carbon dioxide, which causes global warming, and has a high thermal efficiency, and thus has a large energy saving effect.
[0030]
The first embodiment is configured as described above. The low-temperature section 5 is formed by using the LP gas of clean energy as fuel, and the combustion heat of the flame of the burner 3 is stored by the regenerator 4 to form the low-temperature section 5. The thermoelectric module 6 can easily and efficiently generate electric power by utilizing the temperature difference between the heat storage element 4 and the heat storage element 4.
[0031]
Further, in the present embodiment, the heat pipe 9 is provided, and the heat is taken out from the heat storage body 4 and transferred to the high-temperature side of the thermoelectric module 6, so that the burner 3 consumes only the heat necessary for the thermoelectric module 6. As a result, the consumption of combustion gas can be reduced, and the waste of energy can be reduced.
[0032]
Further, in the second embodiment, safety can be improved by monitoring the temperature of the heat pipe 9 by the temperature sensor 18 and adjusting the gas flow rate by the controller 19.
[0033]
FIG. 2 shows a configuration of a main part of a second embodiment of the power generator according to the present invention. The second embodiment is substantially the same as the first embodiment. In the description of the second embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment. Abbreviated or simplified.
[0034]
The second embodiment is different from the first embodiment in that the heat pipe 9 and the heat conductive member 11 are omitted, and the heat storage unit 4 is disposed adjacent to the high temperature side of the thermoelectric module 6. . Note that the heat storage unit 4 may be disposed directly adjacent to the high temperature side of the thermoelectric module 6, or a heat conductive grease between the heat storage unit 4 and the thermoelectric module 6 for improving the adhesion between the two. May be provided.
[0035]
In the second embodiment, since the heat pipe 9 is omitted, the temperature sensor 18 for detecting the temperature is omitted, and further, the controller 19 and the gas flow control valve 14 are omitted.
[0036]
The second embodiment is configured as described above. Although the second embodiment cannot perform fine control of the gas flow rate by the controller 19, the second embodiment also has substantially the same effects as the first embodiment. Can play.
[0037]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, but can adopt various embodiments. For example, in each of the above embodiments, the expansion valve 13 is provided in the gas pipe 2 between the liquefied gas cylinder 1 and the low-temperature section 5, but instead of providing the expansion valve 13, for example, as shown in FIG. 30 may be provided.
[0038]
In this case, for example, as shown in FIG. By forming the cross section larger than the cross-sectional area of the gas pipe 2 of the passage, the temperature of the low-temperature portion 5 can be efficiently maintained at a low temperature.
[0039]
Further, the diameter of the gas pipe 2 forming the low temperature section 6 may be larger than the diameter of the gas pipe 2 in the passage from the liquefied gas cylinder 1 to the low temperature section 5. It should be noted that, even if the throttle valve 30 is provided only in the gas pipe 2 between the liquefied gas cylinder 1 and the low temperature part 5 without increasing the diameter of the gas pipe 2 of the low temperature part 5 or branching the gas pipe 2, Compared to a configuration in which the low-temperature section 5 is not provided, the low-temperature section 5 has an effect of maintaining a low temperature.
[0040]
Further, in each of the above embodiments, the heat storage body 4 is formed of a metal block, and the mesh is provided in the through passage 7 provided at the center of the heat storage body 4. However, as shown in FIG. May be provided with one or more (here, a plurality of) through passages 7.
[0041]
Further, the shape of the heat storage body 4 is not necessarily a cylindrical shape. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of protrusions such as fins spaced from each other may be formed to form a heat sink-shaped metal block.
[0042]
Further, in each of the above embodiments, the heat storage body 4 is formed of a copper block. However, the heat storage body 4 is not necessarily a copper block, and may be a metal block other than copper. However, any member may be used as long as it can receive the flame of the burner 3 and absorb the heat of combustion and store the heat.
[0043]
As described above, the configuration of the heat storage body 4 is not particularly limited and is appropriately set.
[0044]
Further, in each of the above embodiments, the heat insulating material 10 made of glass wool is provided on the outer peripheral side of the heat storage body 4. However, the heat insulating material 10 may be formed of, for example, a brick or the like, and the material of the heat insulating material 10 is appropriately set. Things. However, since glass wool and rock wool are lighter in weight than bricks, they are suitable for forming a portable power generator.
[0045]
Further, the heat insulating material 10 can be omitted. However, since the heat storage effect of the heat storage body 4 can be improved by providing the heat insulating material 10, it is preferable to provide the heat insulating material 10.
[0046]
Further, in the first embodiment, the temperature sensor 18 detects the temperature of the heat pipe 9. However, the temperature sensor 18 may detect the temperature of the heat storage unit 4.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, for example, a liquefied gas of clean energy such as LP gas is used as a fuel gas, a low-temperature portion is formed by the heat of vaporization, and the heat of combustion of the flame of the burner burning the fuel gas is stored by the heat storage body. By utilizing the temperature difference between the low-temperature section and the heat storage element, power can be easily and efficiently generated by the thermoelectric module.
[0048]
Further, in the present invention, according to the configuration in which the gas pipe between the liquefied gas cylinder and the low-temperature section is provided with an expansion valve that expands and vaporizes the fuel gas, the expansion valve vaporizes and vaporizes the fuel gas to efficiently reduce the temperature. Since a portion can be formed and the low temperature can be maintained, efficient power generation can be performed.
[0049]
Further, in the present invention, a throttle valve is provided in the gas pipe between the liquefied gas cylinder and the low-temperature section, and the diameter of the gas pipe forming the low-temperature section is formed to be larger than the diameter of the gas pipe of the passage from the liquefied gas cylinder to the low-temperature section. Also in this configuration, the low-temperature portion can be efficiently formed and the low temperature can be maintained, so that efficient power generation can be performed.
[0050]
Further, in the present invention, a throttle valve is provided in the gas pipe between the liquefied gas cylinder and the low-temperature section, and the total cross-sectional area of the gas pipe forming the low-temperature section by branching the gas pipe forming the low-temperature section into a plurality of flow paths. A configuration in which the cross section of the gas pipe in the passage from the liquefied gas cylinder to the low-temperature portion is larger than the cross-sectional area of the gas pipe can efficiently form the low-temperature portion and maintain the low temperature, so that efficient power generation can be performed.
[0051]
Further, in the present invention, the heat storage element is formed by a metal block, and the metal block is provided with a through passage through which the combustion gas of the burner passes. Since the temperature on the high temperature side of the thermoelectric module can be efficiently maintained at a high temperature, more efficient power generation can be performed.
[0052]
Furthermore, in the present invention, the heat storage body is formed of a metal block, and the heat storage mesh is provided in the through passage of the metal block. And the temperature on the high-temperature side of the thermoelectric module can be more efficiently maintained at a high temperature. Therefore, the present invention having this configuration can generate power even more efficiently.
[0053]
Furthermore, according to the present invention, according to the configuration in which the heat pipe that transfers the heat stored in the heat storage body to the thermoelectric module is provided, the burner performs combustion that consumes only the heat required by the thermoelectric module, and Gas consumption can be reduced, and energy waste can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a first embodiment of a power generator according to the present invention.
FIG. 2 is a main part configuration diagram showing a second embodiment of a power generator according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a configuration of a gas pipe and a low-temperature section applied to another embodiment of the power generation device according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration example of a heat storage body applied to the power generation device according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the heat storage body applied to the power generation device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquefied gas cylinder 2 Gas pipe 3 Burner 4 Thermal storage unit 5 Low temperature part 6 Thermoelectric module 7 Through passage 8 Mesh 9 Heat pipe 10 Heat insulating material 11 Heat conductive member 13 Expansion valve 14 Gas flow control valve 30 Throttle valve
