JP4495419B2 - 燃焼装置および熱電発電装置 - Google Patents
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Description
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を備えた燃焼装置および熱電発電装置に関するものである。
近年、触媒燃焼熱を発生する燃焼器を、例えば、水蒸気と燃料ガスを改質触媒で改質して水素を主成分とするガスを製造する改質器や、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の構成要素として用いることが提案されている。なお、熱電発電装置は、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おり、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知られているが、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。
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１８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１参照）。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。
また、図１８に示した構成よりも熱電変換効率を改善できる熱電発電装置として、図１９に示すように、燃料を燃焼させるための触媒層６３を有する燃焼器２”において発電ユニット１’の高温側の熱伝導性基板１１’が固着される熱伝導性材料からなる端板６１の形状を工夫することで触媒層６３の表面積を増大させた構成のものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、図１９に示す構成の熱電発電装置は、端板６１の断面形状を櫛形状とすることにより、発電ユニット１’の高温側の熱伝導性基板１１’との対向面とは反対側の面において触媒層６３が被着される部位の表面積を増大させている。なお、端板６１は、機械加工性の良好なアルミニウムダイキャストなどで形成されている。
また、図１９に示した構成の熱電発電装置は、燃料タンク７１に充填された燃料ガスを噴射するノズル７２と、ノズル７２から噴射された燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ空気との混合ガスを燃焼器２”内に送り込むディフューザ（スロート部）７３とを備えており、燃焼器２”内に送り込まれた混合ガスが燃焼することになる。ここに、図１９に示した構成の熱電発電装置では、ノズル７２とディフューザ７３とで、燃料と空気とを混合して燃焼器２”へ供給する混合ユニットを構成し、燃焼器２”と混合ユニットとで燃焼装置を構成している。
特開平４−８５９７３号公報（第３頁、第１図）
特開平９−３２９０５８号公報（第３頁、図１）
ところで、図１９に示した従来例における燃焼装置や熱電発電装置では、装置全体の小型化を図るにつれてノズル７２とディフューザ７３とのアライメントが難しくなり、ノズル７２とディフューザ７３とのアライメント精度によって装置全体の小型化が制限されてしまうという不具合があった。また、従来の機械加工をベースとして形成される燃焼器２’，２”の構成では、更なる小型化の要求に適応できないという不具合もあった。
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、従来に比べて小型化が可能な燃焼装置および熱電発電装置を提供することにある。
請求項１の発明は、燃料用流路が厚み方向に重ねて固着される少なくとも一方は半導体により形成される一対の基板間に形成され且つ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、厚み方向に重ねて固着される少なくとも一方は半導体により形成される一対の基板の間で燃料と空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合ユニットとを備え、燃焼器と混合ユニットとで少なくとも１枚の基板が共用されてなり、混合ユニットは、外部から供給される燃料を噴出するノズル部と、燃料用流路に連通しノズル部から噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合部とを有し、ノズル部と混合部とが同一基板に形成されてなることを特徴とする。
請求項２の発明は、厚み方向に積層される少なくとも１枚は半導体により形成される複数枚の基板からなる器体に燃料用流路が形成され且つ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、厚み方向に積層される少なくとも１枚は半導体により形成される複数枚の基板からなる器体内で燃料と空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合ユニットとを備え、燃焼器と混合ユニットとで少なくとも１枚の基板が共用されてなり、混合ユニットは、外部から供給される燃料を噴出するノズル部と、燃料用流路に連通しノズル部から噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合部とを有し、ノズル部と混合部とが同一基板に形成されてなることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、厚み方向に重なる３枚の基板により前記燃焼器と前記混合ユニットとが形成されるとともに、前記厚み方向の真中の基板が前記燃焼器と前記混合ユニットとで共用され、前記厚み方向における一方の基板と真中の基板との間に前記燃料用流路が形成され、前記厚み方向における他方の基板と真中の基板との間に前記ノズル部および前記混合部が形成されてなることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記燃焼器と前記混合ユニットとが２枚の基板間に形成され、前記燃焼器と前記混合ユニットとで前記２枚の基板が共用されてなることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記混合ユニットは、前記ノズル部へ前記燃料を導入する燃料導入孔と、前記混合部と外部とを連通させる空気導入孔が設けられてなることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記ノズル部は、先端部が先端に近づくにつれて流路の断面積を徐々に大きくした形状に形成されてなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記ノズル部へ供給する燃料を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の燃焼装置と、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装置における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を備えることを特徴とする。
請求項１の発明では、燃焼器が少なくとも一方は半導体により形成される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厚み方向における厚さ寸法を小さくすることが可能となり、しかも、燃料と空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合ユニットが少なくとも一方は半導体により形成される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、且つ、燃焼器と混合ユニットとで少なくとも１枚の基板が共用されているので、基板を厚み方向に積層することで燃焼器と混合ユニットとを位置合わせすることができ、従来のように燃焼器とはそれぞれ別部材であるノズルとディフューザとをアライメントして混合ユニットを構成する場合に比べて、燃焼器の小型化を図りながらも燃焼器と混合ユニットとを容易に位置合わせすることが可能であり、燃焼装置全体の小型化を図ることができるという効果がある。また、請求項１の発明では、ノズル部と混合部とが同一基板に形成されているので、ノズル部と混合部との位置合わせを不要とすることが可能となり、製造が容易になるという効果がある。
請求項２の発明では、燃焼器が少なくとも１枚は半導体により形成される複数枚の基板を厚み方向に積層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厚み方向における厚さ寸法を小さくすることが可能となり、しかも、燃料と空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合ユニットが少なくとも１枚は半導体により形成される複数枚の基板を厚み方向に積層することにより形成され、且つ、燃焼器と混合ユニットとで少なくとも１枚の基板が共用されているので、基板を厚み方向に積層することで燃焼器と混合ユニットとを位置合わせすることができ、従来のように燃焼器とはそれぞれ別部材であるノズルとディフューザとをアライメントして混合ユニットを構成する場合に比べて、燃焼器および混合ユニットの小型化を図りながらも燃焼器と混合ユニットとを容易に位置合わせすることが可能であり、燃焼装置全体の小型化を図ることができるという効果がある。また、請求項２の発明では、ノズル部と混合部とが同一基板に形成されているので、ノズル部と混合部との位置合わせを不要とすることが可能となり、製造が容易になるという効果がある。
請求項８の発明では、従来に比べて熱電発電装置全体の小型化を図ることができる。
（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１０を参照しながら説明する。
以下、本実施形態の熱電発電装置について図１〜図１０を参照しながら説明する。
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、燃料と空気とを混合して燃料用流路２ａへ供給する混合ユニット３とを備えている。ここに、混合ユニット３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。なお、本実施形態では、燃焼器２と混合ユニット３とで燃焼装置を構成している。
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、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いる。
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４参照）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５参照）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。
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３参照）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１２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。
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。
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。
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３参照）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。
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字状の溝からなる凹部５（図１および図３参照）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、凹部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。
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、シリコンなどの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凹部５を形成することができる。なお、上述のような断面Ｖ字状の溝からなる凹部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。
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、凹部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）。
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との対向面に凹部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との対向面に凹部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凹部５を形成することができる。
ところで、燃焼器２は、第１の熱伝導性基板１１の凹部５の延長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４および図５参照）が配設されている。ここに、マイクロヒータ８は、図４に示すように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。
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。両貫通孔２１ａ，２１ｂについては後述する。
上述の混合ユニット３は、燃焼器２の器体の一部を構成する熱絶縁性基板２１と平板状のシリコン基板からなる基板３１とを厚み方向に重ねて固着する（積層する）ことにより形成されている。すなわち、本実施形態では、熱絶縁性基板２１と基板３１とで混合ユニット３の器体を形成する一対の基板を構成しており、熱絶縁性基板２１が燃焼器２と混合ユニット３とで共用されている。
ここに、混合ユニット３は、熱絶縁性基板２１としてガラス基板を用い、基板３１としてシリコン基板を用いているので、熱絶縁性基板２１と基板３１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２１，３１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と基板３１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および基板３１の反りを抑制することができる（つまり、平板形の混合ユニット３の反りを抑制することができる）。
混合ユニット３は、外部の燃料タンク（図示せず）などから供給される燃料を噴出するノズル部３ａと、燃料用流路２ａに連通しノズル部３ａから噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ空気とを混合して燃料用流路２ａへ供給する混合部３ｂとを有している。ここにおいて、混合ユニット３の基板３１は、熱絶縁性基板２１の貫通孔２１ｂと重なる部位に排気孔３１ｂが貫設され、熱絶縁性基板２１との対向面において貫通孔２１ａと重なる部位に当該貫通孔２１ａと連通する凹所３４（図４および図６参照）が形成されている。また、基板３１は、熱絶縁性基板２１との対向面において凹所３４と排気孔３１ｂとの間の部位に凹所３３が形成されており、凹所３４と凹所３３との間に両凹所３４，３３を連通させる凹部３５が形成されている。さらに、基板３１は、凹所３３に対応する部位において排気孔３１ｂと凹所３４とを結ぶ直線上で排気孔３１ｂに近い側に空気導入孔３１ｃが貫設されており、凹所３３に対応する部位において上記直線上で凹所３４に近い側に燃料導入孔３１ａ（図１および図８参照）が貫設されている。また、基板３１は、凹所３３の内底面から熱絶縁性基板２１に向かって突出し燃料導入孔３１ａを全周に亘って囲む壁部３２ａが連続一体に形成されており、壁部３２ａにおける凹所３４側で凹所３３の内底面から熱絶縁性基板２１に向かって突出する噴射部形成突起部３２ｂが壁部３２ａと連続一体に形成されている。ここに、壁部３２ａおよび噴射部形成突起部３２ｂの各先端面は基板３１における凹所３３の周辺部分と同一平面上に揃えてあり、基板３１と熱絶縁性基板２１とを接合した状態では壁部３２ａおよび噴射部形成突起部３２ｂの各先端面が熱絶縁性基板２１と固着されている。また、噴射部形成突起部３２ｂの先端面にはノズル部３ａにおける噴射孔を形成するための溝３２ｃ（図６ないし図８参照）が上記直線に沿って形成されており、基板３１と熱絶縁性基板２１とを接合した状態でノズル部３ａの噴射孔が形成されるようになっている。なお、溝３２ｃは長手方向に直交する幅寸法が２０μｍに設定され、深さ寸法が４０μｍに設定されているが、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。
以上の説明から分かるように、本実施形態では、基板３１にノズル部３ａおよび混合部３ｂそれぞれを形成するための加工が施されている。ここに、基板３１の加工にあたっては、図９（ａ）に示すようにシリコン基板からなる基板３１の両面にシリコン酸化膜３７ａ，３７ｂを形成し、その後、各凹所３３，３４、壁部３２ａ、噴射部形成突起部３２ｂを形成するためにリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して基板３１の一面側（図９（ａ）における上面側）のシリコン酸化膜３７ａをパターニングしてから、シリコン酸化膜３７ａをマスクとして、例えば反応性イオンエッチング装置や誘導結合型プラズマエッチング装置などの深堀加工が可能なエッチング装置を利用して基板３１を掘り込むことにより、図９（ｂ）に示す構造を得る。次に、溝３２ｃを形成するためにリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、基板３１における溝３２ｃの形成予定領域が露出するようにシリコン酸化膜３７ａを再度パターニングしてから、シリコン酸化膜３７ａをマスクとして、例えば反応性イオンエッチング装置や誘導結合型プラズマエッチング装置などの深堀加工が可能なエッチング装置を利用して基板３１を掘り込んで溝３２ｃを形成することによって、図９（ｃ）に示す構造を得る。その後、燃料導入孔３１ａと空気導入孔３１ｃとを形成するためにリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、基板３１における燃料導入孔３１ａおよび空気導入孔３１ｃそれぞれに対応した部位が露出するように基板３１の他面側（図９（ｃ）における下面側）のシリコン酸化膜３７ｂをパターニングしてから、例えば反応性イオンエッチング装置や誘導結合型プラズマエッチング装置などの深堀加工が可能なエッチング装置を利用して基板３１を上記他面側から掘り込んで燃料導入孔３１ａおよび空気導入孔３１ｃを形成することによって、図９（ｄ）に示す構造を得る。
また、基板３１における熱絶縁性基板２１との対向面と反対側の面には、ガラス基板からなる基板４１が陽極接合により固着されている。ここにおいて、基板４１は、厚み方向において燃料導入孔３１ａと重なる部位に円形状の燃料孔４１ａが貫通され、厚み方向において空気導入孔３１ｃと重なる部位に円形状の空気孔４１ｃが貫設され、厚み方向において排気孔３１ｂと重なる部位に円形状の貫通孔４１ｂが貫設されている。さらに、基板４１における基板３１との対向面と反対側の面には、燃料孔４１ａと連通する円筒状の燃料導入管６が基板４１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、貫通孔４１ｂと連通する円筒状の排気管７が基板４１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基板４１における燃料孔４１ａ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基板４１における貫通孔４１ｂの周部に固着されている。
したがって、本実施形態の熱電発電装置では、図示しない燃料タンクから燃料導入管６へ供給される燃料が、燃料導入管６−燃料孔４１ａ−燃料導入孔３１ａの流路を通ってノズル部３ａの上記噴射孔から噴射される。そして、ノズル部３ａから噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ凹所３３内の空気との混合ガスが凹部３５−凹所３４−貫通孔２１ａ−燃料用流路２ａの流路で燃料用流路２ａへ供給され、混合ガスの燃焼により生じた排ガス（二酸化炭素）が燃料用流路２ａ−貫通孔２１ｂ−排気孔３１ｂ−貫通孔４１ｂ−排気管７の流路を通過して排出される。
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。
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との対向面に凹部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、凹部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’，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、熱電発電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。
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）。
しかも、本実施形態の燃焼装置および熱電発電装置では、燃料と空気とを混合して燃料用流路２ａへ供給する混合ユニット３が熱絶縁性基板２１と基板３１とを厚み方向に積層することにより形成され、且つ、燃焼器２と混合ユニット３とで１枚の基板３１が共用されているので、第１の熱伝導性基板１１，熱絶縁性基板２１，基板３１を厚み方向に積層することで燃焼器２と混合ユニット３とを位置合わせすることができ、図１９に示した従来例のように燃焼器２”とはそれぞれ別部材であるノズル７２とディフューザ７３とをアライメントして組み合わせることで混合ユニットを構成する場合に比べて、燃焼器２の小型化を図りながらも燃焼器２と混合ユニット３とを容易に位置合わせすることが可能であり、燃焼装置全体および熱電発電装置全体それぞれの小型化を図ることができる。また、ノズル部３ａと混合部３ｂとが同一基板２１，３１に形成されているので、ノズル部３ａと混合部３ｂとの位置合わせを不要とすることが可能となり、製造が容易になる。
また、本実施形態では、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、入力用電極１９ａ，１９ｂ間に通電してマイクロヒータ８を発熱させることにより、ブタンなどの室温で自然発火しないガスを燃料として採用することが可能となる。
（実施形態２）
以下、本実施形態の熱電発電装置について図１１および図１２を参照しながら説明する。
以下、本実施形態の熱電発電装置について図１１および図１２を参照しながら説明する。
本実施形態の熱電発電装置は、実施形態１にて説明した第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とで燃焼器２に加えて混合ユニット３を形成している点などが実施形態１と相違する。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。
本実施形態における第１の熱伝導性基板１１には、燃料用流路２ａを形成するための凹部５が熱絶縁性基板２１との対向面に形成されており、凹部５の内底面から複数の突起部５ｂが連続一体に突出している。ここに、各突起部５ｂの先端面は、第１の熱伝導性基板１１における凹部５の周辺部位と同一平面上に揃えてある。
一方、熱絶縁性基板２１は、第１の熱伝導性基板１１との対向面に、第１の熱伝導性基板１１の凹部５とともに燃料用流路２ａを形成するための凹部４が形成されており、凹部４の内底面から第１の熱伝導性基板１１側の各突起部５ｂと先端面同士を突き合わせた形で接合される複数の突起部４ｂが連続一体に突出している。ここに、各突起部４ｂの先端面は、熱絶縁性基板２１における凹部４の周辺部位と同一平面上に揃えてある。したがって、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に重ねて固着する（つまり、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを積層する）ことにより、燃料用流路２ａを有する燃焼器２が形成されている。なお、燃料用流路２ａ内には、実施形態１と同様に燃料を燃焼させるための触媒が設けられている。また、本実施形態においても、実施形態１と同様に燃焼器２と混合ユニット３とで燃焼装置を構成している。
また、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、凹所１３３（図１２参照）が形成されるとともに、凹所１３３と凹部５とを連通させる直線状の凹部１３５が形成されている。ここに。第１の熱伝導性基板１１は、凹所１３３に対応する部位に燃料導入孔３１ａ（図１１参照）が貫設されており、凹所１３３の内底面から実施形態１と同様の壁部３２ａおよび噴射部形成突起部３２ｂが突設されており、噴射部形成突起部３２ｂの先端面に溝３２ｃが形成されている。したがって、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に重ねて固着することによって、燃料を噴出するノズル部３ａが形成される。また、熱絶縁性基板２１は、凹部１３５に重なる部位に直線状の凹部１４５が形成されており、さらに、第１の熱伝導性基板１１の凹所１３３に連通する空気導入孔３１ｃが貫設されている。したがって、本実施形態では、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に重ねて固着する（積層する）ことによってノズル部３ａの他に、燃料と空気とを混合して燃料用流路２ａへ供給する混合部３ｂも形成される。要するに、本実施形態では、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に重ねて固着することによって、混合ユニット３および燃焼器２が形成されることになる。
また、第１の熱伝導性基板１１における熱絶縁性基板２１との対向面と反対側の面には、燃料導入孔３１ａの周部に燃料導入管６が固着されている。また、本実施形態では、第１の熱伝導性基板１１に形成する凹部５において凹部１３５とは反対側が開放されるとともに、熱絶縁性基板２１に形成する凹部４において凹部１４５とは反対側が開放されており、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に重ねて固着することにより、燃焼器２の一端面（図１１における右端面）に排気孔３１ｂが形成されることになる。
したがって、本実施形態の熱電発電装置では、図示しない燃料タンクから燃料導入管６へ供給される燃料が、燃料導入孔３１ａを通りノズル部３ａの噴射孔から噴射される。そして、ノズル部３ａから噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ凹所１３３内の空気との混合ガスが燃料用流路２ａへ供給され、混合ガスの燃焼により生じた排ガス（二酸化炭素）が排気孔３１ｂから排出される。
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との対向面に凹部５を設けるとともに熱絶縁性基板２１における第１の熱伝導性基板１１との対向面に凹部４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、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’，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、熱電発電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が主に第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における金属膜へ効率良く伝達される。
しかも、本実施形態の燃焼装置および熱電発電装置では、燃料と空気とを混合して燃料用流路２ａへ供給する混合ユニット３も第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に積層することにより形成されており、燃焼器２と混合ユニット３とで第１の熱伝導性基板１１および熱絶縁性基板２１が共用されている（つまり、２枚の基板１１，２１が共用されている）ので、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に積層することで燃焼器２と混合ユニット３とを位置合わせすることができ、図１９に示した従来例のように燃焼器２”とは別部材であるノズル７２とディフューザ７３とをアライメントして組み合わせることで混合ユニットを構成する場合に比べて、燃焼器２の小型化を図りながらも燃焼器２と混合ユニット３とを容易に位置合わせすることが可能であり、燃焼装置全体および熱電発電装置全体それぞれの小型化を図ることができる。また、ノズル部３ａおよび混合部３ｂが同一基板１１，２１に形成されているので、ノズル部３ａと混合部３ｂとの位置合わせを不要とすることが可能となり、製造が容易になる。
また、上述のように燃焼器２と混合ユニット３とで２枚の基板１１，２１が共用されているので、実施形態１に比べて基板１１の厚み方向における装置全体の薄型化を図ることができ、その上、燃料用流路２ａと混合部３ｂとの間の流路の流路抵抗を低くすることが可能となる。
なお、本実施形態では、凹所１３３に連通する空気導入孔３１ｃを熱絶縁性基板２１に貫設してあるが、空気導入孔３１ｃは熱絶縁性基板２１および第１の熱伝導性基板１１を貫通するように形成してもよし、第１の熱伝導性基板１１に貫設してもよい。
（実施形態３）
ところで、上記各実施形態の熱電発電装置においては、例えば燃料としてブタンを採用する場合、ブタンを完全燃焼させるためには混合部３ｂにブタンに対する空気の割合（流量比）が比較的大きな混合ガスを供給する必要があり（つまり、ノズル部３ａから噴射される燃料の噴流による空気の巻き込み量を多くする必要があり）、ノズル部３ａから噴射される燃料の流速をより速くすることが望まれるが、ノズル部３ａが先端部における流路の断面積を一定とした先細ノズルとなっているので、ノズル部３ａから噴射される燃料の流速が音速を超えることができなかった。
ところで、上記各実施形態の熱電発電装置においては、例えば燃料としてブタンを採用する場合、ブタンを完全燃焼させるためには混合部３ｂにブタンに対する空気の割合（流量比）が比較的大きな混合ガスを供給する必要があり（つまり、ノズル部３ａから噴射される燃料の噴流による空気の巻き込み量を多くする必要があり）、ノズル部３ａから噴射される燃料の流速をより速くすることが望まれるが、ノズル部３ａが先端部における流路の断面積を一定とした先細ノズルとなっているので、ノズル部３ａから噴射される燃料の流速が音速を超えることができなかった。
これに対して、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、実施形態１にて説明した混合ユニット３におけるノズル部３ａを図１３および図１４に示すような形状に形成している点が相違する。なお、他の構成は実施形態１と同じなので図示および説明を省略する。
本実施形態におけるノズル部３ａは、先端部が先端に近づくにつれて流路の断面積を徐々に大きくした形状に形成された所謂ラバルノズルとなっている。すなわち、本実施形態においても、噴射部形成突起部３２ｂの先端面にはノズル部３ａにおける噴射孔を形成するための溝３２ｃが形成されており、基板３１と熱絶縁性基板２１とを接合した状態でノズル部３ａの噴射孔が形成されるようになっているが、本実施形態における溝３２ｃは、長手方向に直交する幅寸法がノズル３ａの先端部に対応する部分では先端に近づくにつれて徐々に広くなっている。なお、本実施形態では、ノズル部３ａの先端部の長さ寸法を１２μｍに設定してあり、当該先端部において溝３２ｃの幅寸法を２３μｍから３０μｍへ徐々に広げてあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。
ここで、ノズル部３ａに供給される１次流体（燃料）の流量をＦ１、空気孔３１ｃ（図１および図４参照）を通して混合部３ｂ（図１参照）へ供給される２次流体（空気）の流量をＦ２、混合部３ｂから流出する混合流体の流量をＦ３、２次流体と１次流体との流量比をＲとすれば、
Ｒ＝Ｆ２／Ｆ１＝（Ｆ３−Ｆ１）／Ｆ１
となるので、混合ユニット３に関して、ノズル部３ａへ供給される１次流体の圧力（入力圧力）を種々変化させたときの１次流体の流量Ｆ１と混合流体の流量Ｆ３とを流量計にて測定することにより１次流体の入力圧力と流量比Ｒとの関係を調べた結果を図１５に示す。なお、図１５は横軸が入力圧力、縦軸が流量比であって、「イ」が本実施形態のようにラバルノズルからなるノズル部３ａを採用した場合、「ロ」が実施形態１のように先細ノズルからなるノズル部３ａを採用した場合の結果を示している。
Ｒ＝Ｆ２／Ｆ１＝（Ｆ３−Ｆ１）／Ｆ１
となるので、混合ユニット３に関して、ノズル部３ａへ供給される１次流体の圧力（入力圧力）を種々変化させたときの１次流体の流量Ｆ１と混合流体の流量Ｆ３とを流量計にて測定することにより１次流体の入力圧力と流量比Ｒとの関係を調べた結果を図１５に示す。なお、図１５は横軸が入力圧力、縦軸が流量比であって、「イ」が本実施形態のようにラバルノズルからなるノズル部３ａを採用した場合、「ロ」が実施形態１のように先細ノズルからなるノズル部３ａを採用した場合の結果を示している。
図１５から、ラバルノズルよりなるノズル部３ａを採用することによって、先細ノズルよりなるノズル部３ａを採用する場合に比べて、上述の流量比Ｒを大きくできる、つまり、空気の巻き込み量を多くすることができることが分かる。ここに、１次流体（つまり、燃料）としてブタンを採用する場合、ブタンの蒸気圧は２３５ｋＰａ程度なので、図１５中の「イ」と「ロ」とを入力圧力が２３５ｋＰａの点で比較すれば、ノズル部３ａをラバルノズルとすることにより先細ノズルの場合の３倍を超える流量比を実現できることが分かる。
しかして、本実施形態の燃焼装置および熱電発電装置では、ノズル部３ａをラバルノズルとして構成していることにより、ノズル部３ａから噴射される燃料の流速を音速よりも速くすることができ（つまり、超音速流をつくることができ）、燃料の噴流による空気の巻き込み量を飛躍的に増加させることができる。
なお、本実施形態のノズル部３ａの構造を実施形態２の熱電発電装置に適用してもよいことは勿論である。
（実施形態４）
ところで、上記各実施形態では、燃料の蒸気圧が周囲温度に依存するので、寒冷地などで使用した場合にノズル部３ａにおいて十分な噴出圧力が得られず、燃料の噴流による空気の巻き込み量が不足してしまうことがある。
ところで、上記各実施形態では、燃料の蒸気圧が周囲温度に依存するので、寒冷地などで使用した場合にノズル部３ａにおいて十分な噴出圧力が得られず、燃料の噴流による空気の巻き込み量が不足してしまうことがある。
これに対して、本実施形態の熱電発電装置の基本構成は実施形態２と略同じであって、図１６および図１７に示すように、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、燃料導入孔３１ｃを形成するための凹所１３６が形成されるとともに、凹所１３６と噴射部形成突起部３２ｂの先端面に形成された溝３２ｃとを連通させる溝であって後述の燃料供給用流路を形成するための連通溝１３７が形成されている点などが相違し、第１の熱伝導性基板１１と熱絶縁性基板２１とを厚み方向に重ねて固着することにより、燃料導入孔３１ｃが形成されるとともに、燃料導入孔３１ｃとノズル部３ａの噴射孔との間に燃料供給用流路が形成されることになる。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
上述の凹所１３７は第１の熱伝導性基板１１の長手方向の一端部における幅方向の中央部に形成されており、上述の連通溝１３７は、凹所１３６から見て二手に分けて第１の熱伝導性基板１１の短手方向に沿って延長してさらに第１の熱伝導基板１１の長手方向に沿って長手方向の他端部まで延長した後で折り返して凹部５の周部に沿って溝３２ｃまで延長することにより、限られた面内で燃料供給用流路の流路長を長くするとともに、燃料供給用流路を通過する燃料が燃焼器２で発生した熱により加熱されるようにしてある。なお、本実施形態では、燃料供給用流路と燃焼器２とで、ノズル部３ａへ供給する燃料を加熱する加熱手段を構成している。
しかして、本実施形態の燃焼装置および熱電発電装置では、燃料導入孔３１ｃから導入される燃料をノズル部３ａへ到達するまで加熱することができ、ノズル部３ａへ供給する燃料の圧力を高めることができてノズル部３ａから噴射される燃料の流速を速くすることができるので、燃料の噴流による空気の巻き込み量をさらに増加させることができる。また、燃焼器２の燃料用流路２ａに沿って燃料供給用流路を形成し、燃焼器２で発生した熱を利用して燃料供給用流路を通過する燃料を加熱しているので、燃料を加熱するための加熱手段を別途に設ける必要がなくて装置の大型化およびコストアップを防止することができ、しかも、装置全体としての総合効率を向上させることができる。
なお、本実施形態におけるノズル部３ａを実施形態３と同様にラバルノズルとしてよいことは勿論である。
ところで、上記各実施形態では、燃焼器２と混合ユニット３とからなる燃焼装置を発電ユニット１の熱源として用いているが、上記各実施形態における燃焼装置を、水蒸気と燃料ガスを改質触媒で改質して水素を主成分とするガスを製造する改質器の熱源として用いることにより、従来に比べて小型化の改質器を構成するようにしてもよい。一例として、一対の基板間に改質ガス用流路を形成して当該改質ガス用流路内に改質触媒を設けた改質ユニットと燃焼器２とを積層した構造として、燃焼器２の熱で改質触媒を反応に適した温度に加熱するとともに水を水蒸気に気化するようにしてもよい。
１ 発電ユニット
２ 燃焼器
２ａ 燃料用流路
３ 混合ユニット
３ａ ノズル部
３ｂ 混合部
６ 燃料導入管
７ 排気管
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
３１ 基板
３１ａ 燃料導入孔
３１ｂ 排気孔
３１ｃ 空気導入孔
４１ 基板
４１ａ 燃料孔
４１ｂ 貫通孔
４１ｃ 空気孔
２ 燃焼器
２ａ 燃料用流路
３ 混合ユニット
３ａ ノズル部
３ｂ 混合部
６ 燃料導入管
７ 排気管
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
３１ 基板
３１ａ 燃料導入孔
３１ｂ 排気孔
３１ｃ 空気導入孔
４１ 基板
４１ａ 燃料孔
４１ｂ 貫通孔
４１ｃ 空気孔
Claims (8)
- 燃料用流路が厚み方向に重ねて固着される少なくとも一方は半導体により形成される一対の基板間に形成され且つ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、厚み方向に重ねて固着される少なくとも一方は半導体により形成される一対の基板の間で燃料と空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合ユニットとを備え、燃焼器と混合ユニットとで少なくとも１枚の基板が共用されてなり、混合ユニットは、外部から供給される燃料を噴出するノズル部と、燃料用流路に連通しノズル部から噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合部とを有し、ノズル部と混合部とが同一基板に形成されてなることを特徴とする燃焼装置。
- 厚み方向に積層される少なくとも１枚は半導体により形成される複数枚の基板からなる器体に燃料用流路が形成され且つ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、厚み方向に積層される少なくとも１枚は半導体により形成される複数枚の基板からなる器体内で燃料と空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合ユニットとを備え、燃焼器と混合ユニットとで少なくとも１枚の基板が共用されてなり、混合ユニットは、外部から供給される燃料を噴出するノズル部と、燃料用流路に連通しノズル部から噴出した燃料と当該燃料の噴流により巻き込んだ空気とを混合して燃料用流路へ供給する混合部とを有し、ノズル部と混合部とが同一基板に形成されてなることを特徴とする燃焼装置。
- 厚み方向に重なる３枚の基板により前記燃焼器と前記混合ユニットとが形成されるとともに、前記厚み方向の真中の基板が前記燃焼器と前記混合ユニットとで共用され、前記厚み方向における一方の基板と真中の基板との間に前記燃料用流路が形成され、前記厚み方向における他方の基板と真中の基板との間に前記ノズル部および前記混合部が形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃焼装置。
- 前記燃焼器と前記混合ユニットとが２枚の基板間に形成され、前記燃焼器と前記混合ユニットとで前記２枚の基板が共用されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃焼装置。
- 前記混合ユニットは、前記ノズル部へ前記燃料を導入する燃料導入孔と、前記混合部と外部とを連通させる空気導入孔が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４のいずれかに記載の燃焼装置。
- 前記ノズル部は、先端部が先端に近づくにつれて流路の断面積を徐々に大きくした形状に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５のいずれかに記載の燃焼装置。
- 前記ノズル部へ供給する燃料を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃焼装置。
- 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の燃焼装置と、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装置における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を備えることを特徴とする熱電発電装置。
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