JP7220089B2 - portable generator - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼熱を利用して発電するとともに搬送可能とされた可搬型発電装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a transportable portable power generator that generates power using combustion heat.
特許文献1には、ペルチェ効果を利用した熱発電素子を備える簡易型発電装置が開示されている。特許文献1に記載された簡易型発電装置は、燃料タンクから燃料パイプを介して供給される液化ガス燃料を空気混合部付近に設置したノズルから燃焼室に向けて噴出するように構成されている。ペルチェ効果を利用した熱発電素子の加熱面は、熱拡散板に接合され、熱拡散板を介して平板からなる加熱ベースに対向している。
特許文献1に記載されたような簡易型あるいは可搬型の発電装置に対しては、商用電源が供給されてない屋外や被災地現場などにおいて、例えばスマートフォンやタブレット端末などの電気製品を充電したり、LED(Light Emitting Diode)照明器などの電気製品を使用したりするために必要な起電力の発生能力が望まれている。また、電気製品の充電と電気製品の使用とを同時に行うことができるために十分な起電力の発生能力が望まれている。つまり、簡易型あるいは可搬型の発電装置に対しては、発電量および発電効率の向上が望まれている。
A simple or portable power generation device such as that described in
しかし、特許文献1に記載された簡易型発電装置において、ペルチェ効果を利用した熱発電素子の加熱面は、簡易型発電装置の設置面に対して直交している。また、ノズルは、簡易型発電装置の設置面に対して直交する方向に延びており、簡易型発電装置の設置面に対して直交する方向に液化ガス燃料を噴出する。そのため、ノズルから噴出される液化ガス燃料の噴出方向は、熱発電素子の加熱面に略平行な方向になる。すなわち、ノズルから放出される火炎の放出方向は、熱発電素子の加熱面に略平行な方向になる。そのため、バーナから放出される火炎および排ガスの熱を熱発電素子の加熱面に効率良く伝えて発電量および発電効率を向上させるという点においては、改善の余地がある。
However, in the simple power generator described in
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、発電量および発電効率を向上させることができる可搬型発電装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a portable power generator capable of improving the power generation amount and power generation efficiency.
前記課題は、本発明によれば、燃焼熱を利用して発電するとともに搬送可能とされた可搬型発電装置であって、燃料ガスが収容された燃料ガス収容容器から供給される前記燃料ガスを燃焼するバーナと、前記バーナから放出される火炎および排ガスから伝わる熱により加熱される高温部と、前記高温部に対向して配置され前記高温部よりも低い温度に保持される低温部と、前記高温部と前記低温部との間に挟設され、前記高温部と前記低温部との間に生ずる温度差に基づいて発電する熱電素子と、を備え、前記火炎および前記排ガスから伝わる前記熱を受ける前記高温部の表面は、可搬型発電装置の設置面と直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする可搬型発電装置により解決される。 According to the present invention, there is provided a portable power generation apparatus that generates electricity using combustion heat and is transportable, wherein the fuel gas is supplied from a fuel gas storage container in which the fuel gas is stored. a burner that burns; a high temperature section that is heated by flames emitted from the burner and heat transmitted from the exhaust gas; a low temperature section that is disposed facing the high temperature section and maintained at a temperature lower than that of the high temperature section; a thermoelectric element sandwiched between the high-temperature part and the low-temperature part and generating power based on the temperature difference between the high-temperature part and the low-temperature part, wherein the heat transferred from the flame and the exhaust gas is removed. The problem is solved by the portable power generator, wherein the surface of the high-temperature portion that receives the heat is inclined with respect to a direction perpendicular to the installation surface of the portable power generator.
本発明に係る可搬型発電装置によれば、高温部の表面(熱を受ける面)が可搬型発電装置の設置面と直交する方向に対して傾斜しているため、バーナから放出された火炎の熱は、設置面と直交する方向に対して傾斜した高温部の表面に沿って伝わる。そのため、火炎の熱が高温部の局所的な部分に伝わることを抑え、火炎の熱により高温部の表面全体を一様に加熱することができる。また、バーナから放出された排ガスは、設置面と直交する方向に対して傾斜した高温部の表面に沿って流れる。そのため、バーナから放出された排ガスが高温部の局所的な部分に籠もることを抑えることができる。そのため、排ガスの熱が高温部の局所的な部分に伝わることを抑え、排ガスの熱により高温部の表面全体を一様に加熱することができる。これにより、高温部の表面は、バーナから放出される火炎および排ガスにより効率的に加熱される。また、高温部の所定部分が局所的に加熱されることを抑えることができるため、火炎および排ガスの熱が高温部を介して低温部に伝わることを抑えることができる。そのため、高温部と低温部との間に生ずる温度差を効率的に発生させることができる。これにより、本発明に係る可搬型発電装置の発電量および発電効率を向上させることができる。 According to the portable power generator according to the present invention, since the surface of the high-temperature part (surface that receives heat) is inclined with respect to the direction orthogonal to the installation surface of the portable power generator, the flame emitted from the burner Heat is transmitted along the surface of the high-temperature part that is inclined with respect to the direction orthogonal to the installation surface. Therefore, the heat of the flame can be suppressed from being transmitted to a local portion of the high-temperature portion, and the entire surface of the high-temperature portion can be uniformly heated by the heat of the flame. Further, the exhaust gas emitted from the burner flows along the surface of the high-temperature part that is inclined with respect to the direction perpendicular to the installation surface. Therefore, it is possible to prevent the exhaust gas emitted from the burner from being trapped in a local portion of the high temperature section. Therefore, the heat of the exhaust gas can be suppressed from being transmitted to a local portion of the high temperature portion, and the entire surface of the high temperature portion can be uniformly heated by the heat of the exhaust gas. As a result, the surface of the high temperature section is efficiently heated by the flame and exhaust gas emitted from the burner. Also, since it is possible to suppress local heating of a predetermined portion of the high temperature section, it is possible to suppress the heat of the flame and the exhaust gas from being transferred to the low temperature section via the high temperature section. Therefore, it is possible to efficiently generate a temperature difference between the high temperature section and the low temperature section. As a result, the power generation amount and power generation efficiency of the portable power generator according to the present invention can be improved.
本発明に係る可搬型発電装置は、好ましくは、前記高温部からみて前記バーナの側に設けられ、前記排ガスを前記高温部の前記表面に沿って前記傾斜の上方に導く流路を形成するガイド部をさらに備えたことを特徴とする。 The portable power generation device according to the present invention is preferably provided on the burner side when viewed from the high temperature section, and is a guide that forms a flow path that guides the exhaust gas upward along the surface of the high temperature section to the upper side of the slope. It is characterized by further comprising a part.
本発明に係る可搬型発電装置によれば、バーナから放出された排ガスは、ガイド部により形成された流路において傾斜の上方に向かって導かれ、設置面と直交する方向に対して傾斜した高温部の表面に沿ってより確実に流れる。そのため、排ガスの熱が高温部の局所的な部分に伝わることをより一層抑え、排ガスの熱により高温部の表面全体を一様に加熱することができる。また、ガイド部の流路の外部に存在する気体の温度よりも高温の排ガスがガイド部の流路の内部を流れるため、ガイド部が煙突の役割を果たし、煙突効果が生ずる。そのため、バーナから放出された排ガスが高温部の局所的な部分に籠もることをより一層抑え、排ガスの熱により高温部の表面全体を一様に加熱することができる。これにより、本発明に係る可搬型発電装置の発電量および発電効率をより一層向上させることができる。 According to the portable power generator according to the present invention, the exhaust gas emitted from the burner is guided upward in the sloping flow path formed by the guide section, and the high temperature gas slanted with respect to the direction orthogonal to the installation surface is generated. flows more reliably along the surface of the part. Therefore, it is possible to further suppress the heat of the exhaust gas from being transferred to a local portion of the high-temperature portion, and to uniformly heat the entire surface of the high-temperature portion by the heat of the exhaust gas. In addition, since the exhaust gas having a temperature higher than the temperature of the gas existing outside the flow path of the guide flows through the inside of the flow path of the guide, the guide serves as a chimney and a chimney effect occurs. Therefore, the exhaust gas emitted from the burner can be further prevented from being clogged locally in the high temperature section, and the entire surface of the high temperature section can be uniformly heated by the heat of the exhaust gas. As a result, the power generation amount and power generation efficiency of the portable power generator according to the present invention can be further improved.
本発明に係る可搬型発電装置は、好ましくは、前記低温部に対向して配置されるとともに前記熱電素子により生ずる起電力を供給されて駆動し、前記低温部に空気を送り前記低温部を冷却する送風機と、前記高温部の前記表面に沿って流れた前記排ガスを含む空気と、前記送風機から送られ前記低温部の表面に沿って流れた冷却風を含む空気と、を混合し、前記混合した空気を外部へ導く流路を形成する排気混合部と、をさらに備えたことを特徴とする。 The portable power generator according to the present invention is preferably disposed facing the low temperature section and is driven by being supplied with the electromotive force generated by the thermoelectric element to send air to the low temperature section and cool the low temperature section. a blower, the air containing the exhaust gas that has flowed along the surface of the high temperature section, and the air containing the cooling air sent from the blower that has flowed along the surface of the low temperature section, and the mixing and an exhaust mixing section forming a flow path for guiding the discharged air to the outside.
本発明に係る可搬型発電装置によれば、送風機は、熱電素子により生ずる起電力を供給されて駆動し、低温部に空気を送る。すなわち、送風機は、熱電素子により生ずる起電力を供給されて駆動し、低温部の表面において強制対流を生じさせる。これにより、送風機は、低温部を強制的に冷却する。そのため、高温部と低温部との間に生ずる温度差を効率的に発生させることができる。これにより、本発明に係る可搬型発電装置の発電量および発電効率をより一層向上させることができる。また、排気混合部は、高温部の表面に沿って流れた排ガスを含む空気と、送風機から送られ低温部の表面に沿って流れた冷却風を含む空気と、を混合し、混合した空気を外部へ導く流路を形成する。これにより、送風機は、バーナから放出され排気混合部の流路に導かれた排ガスを可搬型発電装置の外部に強制的に排出することができる。また、排ガスを含む空気が排気混合部の流路において送風機から送られた冷却風を含む空気と混合されるため、可搬型発電装置の外部に排出される空気の温度を抑えることができる。 According to the portable power generator according to the present invention, the blower is driven by being supplied with the electromotive force generated by the thermoelectric element, and sends air to the low temperature section. That is, the blower is driven by being supplied with the electromotive force generated by the thermoelectric element to generate forced convection on the surface of the low temperature part. Thereby, the blower forcibly cools the low temperature section. Therefore, it is possible to efficiently generate a temperature difference between the high temperature section and the low temperature section. As a result, the power generation amount and power generation efficiency of the portable power generator according to the present invention can be further improved. Further, the exhaust mixing section mixes the air containing the exhaust gas flowing along the surface of the high temperature section and the air containing the cooling air sent from the blower and flowing along the surface of the low temperature section, and the mixed air is Form a channel leading to the outside. As a result, the blower can forcibly discharge the exhaust gas discharged from the burner and guided to the flow path of the exhaust mixing unit to the outside of the portable power generator. In addition, since the air containing the exhaust gas is mixed with the air containing the cooling air sent from the blower in the passage of the exhaust mixing section, the temperature of the air discharged to the outside of the portable power generator can be suppressed.
本発明によれば、発電量および発電効率を向上させることができる可搬型発電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the portable electric power generating apparatus which can improve the electric power generation amount and electric power generation efficiency can be provided.
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Preferred embodiments of the invention are described in detail below with reference to the drawings.
Since the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, various technically preferable limitations are applied. Unless otherwise stated, the invention is not limited to these modes. Further, in each drawing, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図1は、本発明の実施形態に係る可搬型発電装置の内部構造を表す断面図である。
図2は、図1に表した矢印A21の方向からみたときの可搬型発電装置を表す平面図である。
なお、図2においては、説明の便宜上、筐体21および排気混合部7を省略している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a portable power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the portable power generator when viewed from the direction of arrow A21 shown in FIG.
2, the
本実施形態に係る可搬型発電装置2は、燃料ガスを燃焼させ、そのときの燃焼熱を利用して起電力を発生させる発電装置であり、商用電源が供給されてない屋外や被災地現場などにおいて利用可能とされた可搬型の発電装置である。
The portable
図1に表したように、本実施形態に係る可搬型発電装置2は、筐体21と、バーナ4と、高温部51と、低温部52と、熱電素子53と、を備える。また、可搬型発電装置2は、ガイド部6と、送風機54と、排気混合部7と、邪魔板8と、をさらに備えていてもよい。
As shown in FIG. 1 , the
筐体21は、例えば耐熱塗装が施された金属製のケーシングであり、持ち運びが可能な大きさを有する。筐体21は、利用者が把持可能な取っ手(図示せず)を有していてもよい。この場合には、利用者は、取っ手を把持することにより可搬型発電装置2を容易に持ち運ぶことができる。筐体21の底面には、複数の脚部22が設けられている。これにより、利用者は、可搬型発電装置2を設置面9に安定的に置くことができる。
The
本実施形態に係る可搬型発電装置2では、バーナ4と、高温部51と、低温部52と、熱電素子53と、ガイド部6と、送風機54と、排気混合部7と、邪魔板8と、が筐体21の内部に設けられている。また、利用者は、筐体21に設けられた扉(図示せず)を開けることにより、取り出し口23を通して、燃料ガスが収容された燃料ガス収容容器31を筐体21の内部に取り付けたり、筐体21の内部から取り外したりすることができる。
In the
燃料ガス収容容器31は、例えば圧縮された液化ガスが収容されたカートリッジ式ガスボンベであり、燃料ガスを収容している。燃料ガス収容容器31から吐出された燃料ガスは、容器接続部32の内部に設けられたガバナに入り圧力調整される。なお、燃料ガス収容容器31がカートリッジ式ガスボンベである場合には、燃料ガス収容容器31と容器接続部32との着脱機構は、マグネット式とされている。これによれば、ガスボンベが加熱されてガスボンベの内部圧力が異常に上昇した時、安全機構が作動して燃料ガス収容容器31と容器接続部32との接続が外れる。
The
容器接続部32は、操作摘まみ部33と接続され、燃料ガス収容容器31から供給される燃料ガスの量を調整することができる。そして、燃料ガス収容容器31から容器接続部32を介して供給される燃料ガスは、ガス導管34やガス・空気混合器(図示せず)などを通り、空気と混合されながらバーナ4に供給される。
The
バーナ4は、筐体21の内部において筐体21の底面部に設置されている。バーナ4の近傍には、電極(図示せず)が設けられている。利用者が操作摘まみ部33を回転させると、イグナイタ(図示せず)が押されてパルス電圧が発生する。バーナ4の近傍に設けられた電極は、操作摘まみ部33の回転により発生したパルス電圧により放電し、燃料ガス収容容器31からバーナ4に供給された燃料ガスを燃焼させ、バーナ4に点火することができる。
The
本実施形態に係る可搬型発電装置2では、バーナ4の軸42は、設置面9に対して直交する方向A1に延びている。そのため、バーナ4から放出される火炎41は、設置面9に対して直交する方向A1に延びる。また、図2に表したように、バーナ4は、X方向に並んで配置された複数の火炎口43を有する。図2に表したX方向は、高温部51および低温部52の幅方向に相当する。そのため、図2に表したように、バーナ4は、高温部51の幅方向の略全体を略均一に火炎41の熱により加熱することができる。なお、バーナ4の筐体21の内部における設置位置、バーナ4の設置方向(バーナ4の軸42の向き)、およびバーナ4の形状は、必ずしも図1および図2に表した例に限定されるわけではない。
In the
高温部51は、バーナ4の上方に設置されており、バーナ4から放出される火炎41および排ガスから伝わる熱により加熱される。高温部51は、例えばアルミニウムなどの周知の金属により形成され、火炎41および排ガスから伝わる熱を表面511において受ける。つまり、高温部51の表面511は、受熱面として機能する。図2に表したように、高温部51は、例えば複数のフィン512を有するフィン付きヒートシンクである。これによれば、高温部51は、火炎41および排ガスから伝わる熱を表面511およびフィン512において効率的に受け、その熱を熱電素子53に伝えることができる。なお、高温部51は、必ずしもフィン付きヒートシンクに限定されるわけではない。以下の説明では、高温部51が複数のフィン512を有するフィン付きヒートシンクである場合を例に挙げる。
The
図1に表したように、バーナ4から放出される火炎41および排ガスから伝わる熱を受ける高温部51の表面511は、可搬型発電装置2の設置面9と直交する方向A1に対して傾斜している。言い換えれば、高温部51の表面511は、設置面9に対して傾いている。設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度は、例えば約10°以上、40°以下程度である。但し、設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度は、必ずしも10°以上、40°以下に限定されるわけではない。高温部51の表面511の傾斜角度の詳細については、後述する。本実施形態に係る可搬型発電装置2では、バーナ4の軸42が設置面9に対して直交する方向A1に延びているため、高温部51の表面511は、バーナ4から放出される火炎41および排ガスの放出方向に対して傾斜している。
As shown in FIG. 1, the
高温部51のフィン512は、高温部51の表面511の傾斜方向(すなわち傾斜の下方と傾斜の上方とを結ぶ方向)に沿って伸びている。これにより、高温部51は、バーナ4から放出される排ガスを高温部51の表面511に沿ってより円滑に流すことができるとともに、排気混合部7を通して可搬型発電装置2の外部に排ガスをより円滑に排出することができる。
The
低温部52は、高温部51の上方において高温部51に対向して配置され、高温部51よりも低い温度に保持される。本実施形態に係る可搬型発電装置2では、低温部52は、低温部52の上方において低温部52に対向して配置された送風機54から送られる空気により冷却され、高温部51よりも低い温度に保持される。低温部52は、例えばアルミニウムなどの周知の金属により形成されている。図2に表したように、低温部52は、例えば複数のフィン522を有するフィン付きヒートシンクである。これによれば、低温部52は、送風機54から送られる空気により効率的に冷却され、高温部51よりも低い温度により確実に保持される。なお、低温部52は、必ずしもフィン付きヒートシンクに限定されるわけではない。以下の説明では、低温部52が複数のフィン522を有するフィン付きヒートシンクである場合を例に挙げる。
The
図1に表したように、低温部52の表面521は、可搬型発電装置2の設置面9と直交する方向A1に対して傾斜しており、高温部51の表面511と平行である。言い換えれば、低温部52の表面521は、設置面9に対して傾いており、高温部51の表面511と平行である。本実施形態に係る可搬型発電装置2では、バーナ4の軸42が設置面9に対して直交する方向A1に延びているため、低温部52の表面521は、バーナ4から放出される火炎41および排ガスの放出方向に対して傾斜している。
As shown in FIG. 1 , the
低温部52のフィン522は、低温部52の表面521の傾斜方向(すなわち傾斜の下方と傾斜の上方とを結ぶ方向)に沿って伸びている。これにより、低温部52は、送風機54から送られる空気を低温部52の表面521に沿ってより円滑に流すことができるとともに、送風機54から送られる空気を排気混合部7を通して可搬型発電装置2の外部により円滑に排出することができる。
The
熱電素子53は、高温部51と低温部52との間に挟設され、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差に基づいて発電する。熱電素子53は、ゼーベック効果を利用して熱起電力を発生させ、熱電変換素子あるいは熱電発電素子などとも呼ばれる。熱電素子53は、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差が例えば約100℃~150℃程度になると、より多くの熱起電力を発生させることができる。
The
ガイド部6は、高温部51からみてバーナ4の側に設けられており、例えば高温部51に固定されている。ガイド部6は、第1内面61と、第2内面62と、を有する。図1および図2に表したように、本実施形態に係る可搬型発電装置2では、ガイド部6の第2内面62は、高温部51のフィン512の先端部513に接触している。ガイド部6の第1内面61は、第2内面62に接続されているとともに、高温部51のフィン512の先端部513から離れつつ、第2内面62との接続部からバーナ4の火炎口43に向かって延びている。そして、ガイド部6の下端部64は、バーナ4の軸42と高温部51の下部とが交差する位置65よりも下側に配置される。本実施形態では、火炎41は、高温部51のフィン512の先端部513と接触する位置にあるが、バーナ4が軸42上にあれば高温部51のフィン512の先端部513と接触しない位置にあってもよい。
The
ガイド部6は、バーナ4から放出される排ガスを導く流路63を形成する。流路63は、高温部51のフィン512の先端部513を含む平面と、ガイド部6の第1内面61と、により挟まれた第1空間631を有する。また、流路63は、高温部51の表面511と、高温部51のフィン512の側面514と、ガイド部6の第2内面62と、により囲まれた第2空間632を有する。例えば図1に表した矢印A2、A3、A4のように、バーナ4から放出される排ガスは、流路63の第1空間631および第2空間632を流れ、高温部51の表面511に沿って傾斜の上方に導かれる。なお、ガイド部6は、バーナ4から放出される排ガスを高温部51の表面511に沿って傾斜の上方に導く流路63を形成する限りにおいて、高温部51に固定されることには限定されず、例えば筐体21に固定されていてもよい。
The
邪魔板8は、高温部51の下方の端部515に配置されている。邪魔板8は、高温部51に固定されていてもよく、筐体21に固定されていてもよい。図1に表した矢印A7のように、邪魔板8は、図1に表した矢印A2、A3、A4と逆向きに流れる排ガスを高温部51の下側へ導く。つまり、邪魔板8は、図1に表した矢印A2、A3、A4と逆向きに流れる排ガスが高温部51の表面511に沿って傾斜の下方に導かれた後に高温部51と筐体21との間の隙間を上昇し、低温部52に向かって流れることを妨げる。言い換えれば、邪魔板8は、図1に表した矢印A2、A3、A4と逆向きに流れる排ガスの回り込みを抑える。これにより、バーナ4から放出される排ガスの熱を有効利用することができ、高温部51の加熱効率が低下することを抑えることができる。あるいは、低温部52の冷却が排ガスの熱により阻害されることを抑えることができる。
The
送風機54は、低温部52に対向して配置されている。送風機54は、熱電素子53により生ずる起電力を供給されることより駆動し、低温部52に空気を送り低温部52を冷却する。例えば、送風機54は、モータ541と、プロペラ542と、を有する軸流ファンである。モータ541は、熱電素子53から供給される電力により駆動する。プロペラ542は、モータ541から伝達される回転力により回転し、吸入口544から空気を吸い込むとともに、低温部52に対して冷却風としての空気を送る。
The
ここで、送風機54の軸543は、低温部52の表面521に対して直交する。そのため、例えば図1に表した矢印A5のように、送風機54は、低温部52の表面521に対して直交する方向に空気を送る。これにより、送風機54は、互いに隣り合うフィン522の側面523により挟まれた空間524に効率的に空気を送り、低温部52の表面521を効率的に冷却することができる。そして、例えば図1に表した矢印A6のように、送風機54から低温部52に向かって送られた空気は、互いに隣り合うフィン522の側面523により挟まれた空間524を流れ、低温部52の表面521に沿って傾斜の上方に導かれる。なお、本実施形態では、送風機54の軸543が低温部52の表面521に対して直交する例を挙げたが、送風機54は、これだけには限定されず、サイズや内部構造等の可搬型発電装置2の設計条件に合わせ低温部52の表面521に対して直交する方向ではなく斜め或いは並行の方向に空気を送ってもよい。
Here, the
また、低温部52の下方の端部525における開口面積は、下方の端部525よりも上方の部分における空間524の開口面積よりも狭くてもよい。ここでいう「開口面積」とは、図1に表した矢印A21の方向に対して垂直な面における開口面積をいうものとする。これによれば、低温部52の下方の端部525における開口面積が、下方の端部525よりも上方の部分における空間524の開口面積と同じあるいは広い場合と比較して、低温部52の下方の端部525から空間524の外部へ排出される図1に表した矢印A6と逆向きに流れる冷却風の量を抑えることができる。これにより、図1に表した矢印A6のように、送風機54から低温部52に向かって送られた空気を低温部52の表面521に沿って傾斜の上方により確実に導くことができる。
Also, the opening area at the
排気混合部7は、高温部51および低温部52からみて空気の流れの下流側に設けられている。排気混合部7は、高温部51の表面511に沿って流れた排ガスを含む空気と、低温部52の表面521に沿って流れた冷却風を含む空気と、を混合する流路71を形成し、流路71において混合した空気を排気口72を通して筐体21の外部へ導く。つまり、高温部51の表面511に沿って流れた排ガスを含む空気と、低温部52の表面521に沿って流れた冷却風を含む空気と、は、排気混合部7により形成された流路71に導かれるとともに流路71において混合され、排気口72を通して筐体21の外部へ排出される。なお、排気混合部7は、高温部51の表面511に沿って流れた排ガスを含む空気と、低温部52の表面521に沿って流れた冷却風を含む空気と、を混合する流路71を形成する限りにおいて、高温部51および低温部52の少なくともいずれかに固定されていてもよく、筐体21に固定されていてもよい。
The
次に、本実施形態に係る可搬型発電装置2の作用について説明する。
まず、利用者が操作摘まみ部33を回転させると、バーナ4の近傍に設けられた電極(図示せず)は、操作摘まみ部33の回転により発生したパルス電圧により放電し、燃料ガス収容容器31からバーナ4に供給された燃料ガスを燃焼させる。これにより、火炎41が、バーナ4の火炎口43から放出する。また、排ガスが、火炎41の放出とともにバーナ4の火炎口43から放出する。
Next, the operation of the
First, when the user rotates the
そうすると、高温部51は、火炎41から伝わる熱を表面511およびフィン512において受けることにより加熱される。また、バーナ4から放出された排ガスは、高温部51に向かって流れる。そのため、高温部51は、排ガスから伝わる熱を表面511およびフィン512において受けることにより加熱される。
Then, the
ここで、前述したように、高温部51の表面511は、可搬型発電装置2の設置面9と直交する方向A1に対して傾斜している。そのため、バーナ4から放出された火炎41の熱は、設置面9と直交する方向A1に対して傾斜した高温部51の表面511に沿って伝わる。そのため、火炎41の熱が高温部51の局所的な部分に伝わることを抑え、火炎41の熱により高温部51の表面511の全体を一様に加熱することができる。
Here, as described above, the
また、例えば図1に表した矢印A2、A3、A4のように、バーナ4から放出された排ガスは、ガイド部6により形成された流路63の第1空間631および第2空間632を流れ、設置面9と直交する方向A1に対して傾斜した高温部51の表面511に沿って流れる。そのため、バーナ4から放出された排ガスが高温部51の局所的な部分に籠もることを抑えることができる。そのため、排ガスの熱が高温部51の局所的な部分に伝わることを抑え、排ガスの熱により高温部51の表面511の全体を一様に加熱することができる。
1, the exhaust gas emitted from the
これにより、高温部51の表面511は、バーナ4から放出される火炎41および排ガスにより効率的に加熱される。また、高温部51の所定部分が局所的に加熱されることを抑えることができるため、火炎41および排ガスの熱が高温部51を介して低温部52に伝わることを抑えることができる。そのため、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差を効率的に発生させることができる。
As a result, the
高温部51と低温部52との間に温度差が生ずると、熱電素子53は、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差に基づいて発電する。そして、例えば図1に表した矢印A5のように、送風機54は、熱電素子53により生ずる起電力を供給されることより駆動し、低温部52に空気を送り低温部52を冷却する。すなわち、送風機54は、熱電素子53により生ずる起電力を供給されて駆動し、低温部52の表面521において強制対流を生じさせる。これにより、送風機54は、低温部52を強制的に冷却する。そのため、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差を効率的に発生させることができる。
When a temperature difference occurs between the
前述したように、低温部52の表面521は、可搬型発電装置2の設置面9と直交する方向A1に対して傾斜しており、高温部51の表面511と平行である。そのため、例えば図1に表した矢印A6のように、送風機54から低温部52に向かって送られた空気は、互いに隣り合うフィン522の側面523により挟まれた空間524を流れ、低温部52の表面521に沿って傾斜の上方に導かれる。
As described above, the
高温部51の表面511に沿って流れた排ガスを含む空気は、排気混合部7により形成された流路71に導かれる。また、低温部52の表面521に沿って流れた冷却風を含む空気は、排気混合部7により形成された流路71に導かれる。そして、高温部51の表面511に沿って流れた排ガスを含む空気と、低温部52の表面521に沿って流れた冷却風を含む空気と、は、排気混合部7の流路71において混合され、排気口72を通して筐体21の外部へ排出される。
The air containing the exhaust gas that has flowed along the
本実施形態に係る可搬型発電装置2によれば、高温部51の表面511(熱を受ける面)が可搬型発電装置2の設置面9と直交する方向A1に対して傾斜しているため、バーナ4から放出された火炎41の熱は、設置面9と直交する方向A1に対して傾斜した高温部51の表面511に沿って伝わる。そのため、火炎41の熱が高温部51の局所的な部分に伝わることを抑え、火炎41の熱により高温部51の表面511の全体を一様に加熱することができる。また、バーナ4から放出された排ガスは、設置面9と直交する方向に対して傾斜した高温部51の表面511に沿って流れる。そのため、バーナ4から放出された排ガスが高温部51の局所的な部分に籠もることを抑えることができる。そのため、排ガスの熱が高温部51の局所的な部分に伝わることを抑え、排ガスの熱により高温部51の表面511の全体を一様に加熱することができる。これにより、高温部51の表面511は、バーナ4から放出される火炎41および排ガスにより効率的に加熱される。また、高温部51の所定部分が局所的に加熱されることを抑えることができるため、火炎41および排ガスの熱が高温部51を介して低温部52に伝わることを抑えることができる。そのため、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差を効率的に発生させることができる。これにより、本実施形態に係る可搬型発電装置2の発電量および発電効率を向上させることができる。
According to the portable
可搬型発電装置2により供給される電圧値は、特には限定されず、例えば5Vや12Vなどである。また、可搬型発電装置2が電圧を供給する接続端子は、特には限定されず、例えばUSB(Universal Serial Bus)や、車両に搭載されるシガーライタソケット(シガーソケット)やアクセサリーソケットなどである。
The voltage value supplied by the
また、前述したように、本実施形態に係る可搬型発電装置2は、バーナ4から放出される排ガスを導く流路63を形成するガイド部6を備える。本実施形態に係る可搬型発電装置2によれば、バーナ4から放出された排ガスは、ガイド部6により形成された流路63において傾斜の上方に向かって導かれ、設置面9と直交する方向A1に対して傾斜した高温部51の表面511に沿ってより確実に流れる。そのため、排ガスの熱が高温部51の局所的な部分に伝わることをより一層抑え、排ガスの熱により高温部51の表面511の全体を一様に加熱することができる。また、ガイド部6の流路63の外部に存在する気体の温度よりも高温の排ガスがガイド部6の流路63の内部を流れるため、ガイド部6が煙突の役割を果たし、煙突効果が生ずる。そのため、バーナ4から放出された排ガスが高温部51の局所的な部分に籠もることをより一層抑え、排ガスの熱により高温部51の表面511の全体を一様に加熱することができる。これにより、本実施形態に係る可搬型発電装置2の発電量および発電効率をより一層向上させることができる。
Further, as described above, the
また、ガイド部6の第2内面62は、高温部51のフィン512の先端部513に接触している。そのため、例えば図1に表した矢印A2、A3、A4のように、ガイド部6は、流路63の第1空間631を流れた排ガスを流路63の第2空間632により確実に導き、高温部51の表面511に沿って排ガスを傾斜の上方に導くことができる。すなわち、隣り合うフィン512同士の間隔が比較的狭い場合には、バーナ4から放出された排ガスが、フィン512の先端部513において生ずる圧力損失により、互いに隣り合うフィン512の側面514により挟まれた空間(すなわち第2空間632)に入りにくいことがある。これに対して、本実施形態に係る可搬型発電装置2では、ガイド部6の第2内面62が高温部51のフィン512の先端部513に接触しているため、ガイド部6は、互いに隣り合うフィン512の側面514により挟まれた空間に排ガスをより確実に導くことができる。
Also, the second
また、ガイド部6の下端部64は、バーナ4の軸42と高温部51の下部とが交差する位置65よりも下側に配置されている。そのため、ガイド部6は、バーナ4から放出された排ガスがガイド部6の外側に逃げることを抑え、バーナ4から放出された排ガスを流路63により確実に導くことができる。これにより、本実施形態に係る可搬型発電装置2の発電量および発電効率をより一層向上させることができる。
A
さらに、本実施形態に係る可搬型発電装置2によれば、送風機54は、熱電素子53により生ずる起電力を供給されて駆動し、低温部52の表面521において強制対流を生じさせる。そのため、高温部51と低温部52との間に生ずる温度差を効率的に発生させることができる。これにより、本実施形態に係る可搬型発電装置2の発電量および発電効率をより一層向上させることができる。また、排気混合部7は、高温部51の表面511に沿って流れた排ガスを含む空気と、低温部52の表面521に沿って流れた冷却風を含む空気と、を混合する流路71を形成する。これにより、バーナ4から放出され排気混合部7の流路71に導かれた排ガスは、排気口72を通して可搬型発電装置2の外部に強制的に排出される。また、排ガスを含む空気が排気混合部7の流路71において送風機54から送られた冷却風を含む空気と混合されるため、可搬型発電装置2の外部に排出される空気の温度を抑えることができる。
Furthermore, according to the
次に、本実施形態の変形例に係る可搬型発電装置について説明する。
なお、本変形例に係る可搬型発電装置2Aの構成要素が、図1および図2に関して前述した本実施形態に係る可搬型発電装置2の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。
Next, a portable power generator according to a modification of this embodiment will be described.
Note that if the constituent elements of the portable
図3は、本実施形態の変形例に係る可搬型発電装置を表す平面図である。
なお、図3は、図1に表した矢印A21の方向からみたときの平面図に相当する。図3においては、説明の便宜上、筐体21および排気混合部7を省略している。
FIG. 3 is a plan view showing a portable power generator according to a modification of this embodiment.
3 corresponds to a plan view when viewed from the direction of arrow A21 shown in FIG. In FIG. 3, the
図3に表したように、本変形例に係る可搬型発電装置2Aでは、ガイド部6の第2内面62は、高温部51のフィン512の先端部513からバーナ4の側に離れている。具体的には、ガイド部6の第2内面62は、高温部51のフィン512の先端部513から高温部51の表面511の法線方向に向かって離れている。そのため、ガイド部6により形成される流路63は、第1空間631(図1参照)と、第2空間632と、第3空間633と、を有する。
As shown in FIG. 3 , in the
第1空間631および第2空間632は、図1および図2に関して前述した通りである。本変形例に係る可搬型発電装置2Aでは、ガイド部6により形成される流路63は、第3空間633をさらに有する。第3空間633は、高温部51のフィン512の先端部513を含む平面と、ガイド部6の第2内面62と、により挟まれた空間である。この点において、本変形例に係る可搬型発電装置2Aは、図1および図2に関して前述した本実施形態に係る可搬型発電装置2とは異なる。他の構造は、図1および図2に関して前述した本実施形態に係る可搬型発電装置2の構造と同様である。
バーナ4から放出された排ガスは、ガイド部6により形成された流路63の第1空間631を流れた後、流路63の第2空間632および第3空間633を流れる。このとき、第3空間633の圧力損失が第2空間632の圧力損失よりも低く、またガイド部6による煙突効果が生ずるため、排ガスを含まない空気を流路63の外部から流路63の第1空間631を通して流路63の第3空間633に導くことができる。これにより、バーナ4に供給された燃料ガスの完全燃焼を促進させることができる。このように、本変形例に係る可搬型発電装置2Aによれば、ガイド部6により形成された流路63に排ガスを含まない空気を効率的に導入することができ、バーナ4に供給された燃料ガスの完全燃焼を促進させることができる。また、図1および図2に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
The exhaust gas emitted from the
次に、本発明者が実施した検討の結果の一例を、図面を参照して説明する。
図4は、本発明者が実施した検討の結果の一例を表す表である。
図5は、図4に表した第1試料の傾斜角度と最大発電量との関係の一例を表すグラフである。
図6は、図4に表した第2試料の傾斜角度と最大発電量との関係の一例を表すグラフである。
なお、図5および図6に表したグラフにおいて、横軸は、設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度(°)を表す。縦軸は、熱電素子53の最大発電量(W)を表す。
Next, an example of the results of studies conducted by the inventor will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a table showing an example of the results of studies conducted by the inventors.
FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the tilt angle of the first sample shown in FIG. 4 and the maximum power generation amount.
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the tilt angle of the second sample shown in FIG. 4 and the maximum power generation amount.
5 and 6, the horizontal axis represents the inclination angle (°) of the
本発明者は、設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度(°)と、熱電素子53の最大発電量(W)と、の関係に関する検討を行った。図4に表した第1試料および第2試料は、本実施形態の高温部51の一例であり、複数のフィン512を有するフィン付きヒートシンクである。第1試料の大きさは、縦100mm×横100mm×高さ30mmである。第1試料の複数のフィン同士の間隔は、2mmである。一方で、第2試料の大きさは、縦98mm×横98mm×高さ30mmである。第2試料の複数のフィン同士の間隔は、6mmである。本検討において、バーナ4の火炎41の位置は、各試料の端部であり、各試料の表面が設置面9に対して傾斜している場合には下方の端部である。すなわち、バーナ4の火炎41は、各試料の端部に向かって放出され、各試料の表面が設置面9に対して傾斜している場合には下方の端部に向かって放出される。また、各試料の表面と、バーナ4の火炎口43と、の間の距離は、15mmである。
The inventors studied the relationship between the inclination angle (°) of the
第1試料および第2試料のそれぞれにおいて、「傾斜角度(°)」、「燃焼量(kcal/h)」、および「最大発電量(W)」の関係の一例は、図4に表した通りである。また、第1試料の傾斜角度(°)と熱電素子53の最大発電量(W)との関係の一例は、図5に表した通りである。さらに、第2試料の傾斜角度(°)と熱電素子53の最大発電量(W)との関係の一例は、図6に表した通りである。本検討における「傾斜角度(°)」は、設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度である。そのため、設置面9と直交する方向A1に対する高温部51の表面511の傾斜角度は、「90°-本検討における傾斜角度(°)」で表される。
An example of the relationship between the "inclination angle (°)", the "combustion amount (kcal/h)", and the "maximum power generation amount (W)" for each of the first sample and the second sample is shown in FIG. is. An example of the relationship between the tilt angle (°) of the first sample and the maximum power generation (W) of the
図4~図6に表した結果の一例によれば、高温部51の表面511が設置面9に対して傾いているとき(すなわち、傾斜角度が10°、20°、30°、40°のとき)の熱電素子53の最大発電量は、高温部51の表面511が設置面9に対して傾いていないとき(すなわち、傾斜角度が0°のとき)の熱電素子53の最大発電量以上である。また、熱電素子53の最大発電量は、傾斜角度を0°から30°まで増加させると増加し、傾斜角度を30°から40°に増加させると減少した。つまり、傾斜角度が0°、10°、20°、30°、40°のうちで30°のときに、熱電素子53の最大発電量が最大になった。本検討の結果によれば、設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度は、10°以上、40°以下程度であることが好ましく、約30°程度であることがより好ましい。
According to an example of the results shown in FIGS. 4 to 6, when the
また、本発明者が実施した検討の結果によれば、バーナ4の火炎41の位置が試料の中心であるときの最大発電量は、バーナ4の火炎41の位置が試料の端部であるときの最大発電量よりも大きいことが分かった。さらに、バーナ4の火炎41の位置が試料の中心と試料の端部との間の位置(例えば、試料の端部から試料長さの1/4だけ中心に移動した位置)であるときの最大発電量は、バーナ4の火炎41の位置が試料の中心であるときの最大発電量よりも大きいことが分かった。そのため、本検討の結果によれば、設置面9に対する高温部51の表面511の傾斜角度が約30°程度であり、バーナ4の火炎41の位置が試料の中心と試料の端部との間の位置であるときに、最大発電量をより一層向上させることができることが分かった。
Further, according to the results of studies conducted by the present inventor, the maximum power generation amount when the position of the
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims. Some of the configurations of the above embodiments may be omitted, or may be arbitrarily combined in a manner different from the above.
2、2A:可搬型発電装置、 4:バーナ、 6:ガイド部、 7:排気混合部、 8:邪魔板、 9:設置面、 21:筐体、 22:脚部、 23:取り出し口、 31:燃料ガス収容容器、 32:容器接続部、 33:操作摘まみ部、 34:ガス導管、 41:火炎、 42:軸、 43:火炎口、 51:高温部、 52:低温部、 53:熱電素子、 54:送風機、 61:第1内面、 62:第2内面、 63:流路、 64:下端部、 65:位置、 71:流路、 72:排気口、 511:表面、 512:フィン、 513:先端部、 514:側面、 515:端部、 521:表面、 522:フィン、 523:側面、 524:空間、 525:端部、 541:モータ、 542:プロペラ、 543:軸、 544:吸入口、 631:第1空間、 632:第2空間、 633:第3空間
2, 2A: Portable power generator 4: Burner 6: Guide part 7: Exhaust mixing part 8: Baffle plate 9: Installation surface 21: Case 22: Leg part 23: Extraction port 31 : Fuel gas storage container 32: Container connection part 33: Operation knob 34: Gas pipe 41: Flame 42: Shaft 43: Flame port 51: High temperature part 52: Low temperature part 53: Thermoelectric element 54: blower 61: first inner surface 62: second inner surface 63: flow path 64: lower end 65: position 71: flow path 72: exhaust port 511: surface 512: fins 513: Tip 514: Side 515: End 521: Surface 522: Fin 523: Side 524: Space 525: End 541: Motor 542: Propeller 543: Shaft 544: Intake mouth, 631: first space, 632: second space, 633: third space
Claims (4)
燃料ガスが収容された燃料ガス収容容器から供給される前記燃料ガスを燃焼するバーナと、
前記バーナから放出される火炎および排ガスから伝わる熱を受ける表面および複数のフィンを有し、前記熱により加熱される高温部と、
前記高温部に対向して配置され前記高温部よりも低い温度に保持される低温部と、
前記高温部と前記低温部との間に挟設され、前記高温部と前記低温部との間に生ずる温度差に基づいて発電する熱電素子と、
前記高温部からみて前記バーナの側に設けられたガイド部と、
を備え、
前記高温部の前記表面は、可搬型発電装置の設置面と直交する方向に対して傾斜しており、
前記ガイド部は、
前記フィンの先端部に接触した第2内面と、
前記第2内面に接続されるとともに前記先端部から離れつつ前記第2内面の接続部から前記バーナの火炎口に向かって延びた第1内面と、
を有し、前記排ガスを前記高温部の前記表面に沿って前記傾斜の上方に導く流路を形成することを特徴とする可搬型発電装置。 A portable power generation device that generates power using combustion heat and is transportable,
a burner for burning the fuel gas supplied from a fuel gas storage container in which the fuel gas is stored;
a high temperature section having a surface and a plurality of fins receiving heat transferred from the flame and exhaust gas emitted from the burner and heated by the heat ;
a low temperature section arranged to face the high temperature section and maintained at a temperature lower than that of the high temperature section;
a thermoelectric element that is sandwiched between the high temperature section and the low temperature section and that generates power based on a temperature difference that occurs between the high temperature section and the low temperature section;
a guide portion provided on the burner side when viewed from the high temperature portion;
with
the surface of the high -temperature portion is inclined with respect to a direction orthogonal to the installation surface of the portable power generation device,
The guide part is
a second inner surface in contact with the tip of the fin;
a first inner surface connected to the second inner surface and extending from a connecting portion of the second inner surface toward the flame port of the burner while being separated from the tip portion;
and forming a flow path that guides the exhaust gas upward along the surface of the high-temperature section to the upper side of the slope .
燃料ガスが収容された燃料ガス収容容器から供給される前記燃料ガスを燃焼するバーナと、
前記バーナから放出される火炎および排ガスから伝わる熱を受ける表面および複数のフィンを有し、前記熱により加熱される高温部と、
前記高温部に対向して配置され前記高温部よりも低い温度に保持される低温部と、
前記高温部と前記低温部との間に挟設され、前記高温部と前記低温部との間に生ずる温度差に基づいて発電する熱電素子と、
前記高温部からみて前記バーナの側に設けられたガイド部と、
を備え、
前記高温部の前記表面は、可搬型発電装置の設置面と直交する方向に対して傾斜しており、
前記ガイド部は、
前記フィンの先端部から前記高温部の前記表面の法線方向に向かって離れた第2内面と、
前記第2内面に接続されるとともに前記先端部から離れつつ前記第2内面の接続部から前記バーナの火炎口に向かって延びた第1内面と、
を有し、前記排ガスを前記高温部の前記表面に沿って前記傾斜の上方に導く流路を形成することを特徴とする可搬型発電装置。 A portable power generation device that generates power using combustion heat and is transportable,
a burner for burning the fuel gas supplied from a fuel gas storage container in which the fuel gas is stored;
a high temperature section having a surface and a plurality of fins receiving heat transferred from the flame and exhaust gas emitted from the burner and heated by the heat ;
a low temperature section arranged to face the high temperature section and maintained at a temperature lower than that of the high temperature section;
a thermoelectric element that is sandwiched between the high temperature section and the low temperature section and that generates power based on a temperature difference that occurs between the high temperature section and the low temperature section;
a guide portion provided on the burner side when viewed from the high temperature portion;
with
the surface of the high -temperature portion is inclined with respect to a direction orthogonal to the installation surface of the portable power generation device,
The guide part is
a second inner surface separated from the tip of the fin in the direction normal to the surface of the high temperature portion;
a first inner surface connected to the second inner surface and extending from a connecting portion of the second inner surface toward the flame port of the burner while being separated from the tip portion;
and forming a flow path that guides the exhaust gas upward along the surface of the high-temperature section to the upper side of the slope .
前記高温部の前記表面に沿って流れた前記排ガスを含む空気と、前記送風機から送られ前記低温部の表面に沿って流れた冷却風を含む空気と、を混合し、前記混合した空気を外部へ導く流路を形成する排気混合部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の可搬型発電装置。 an air blower disposed facing the low temperature section and driven by being supplied with an electromotive force generated by the thermoelectric element to send air to the low temperature section and cool the low temperature section;
Air containing the exhaust gas that has flowed along the surface of the high temperature section and air containing the cooling air sent from the blower that has flowed along the surface of the low temperature section are mixed, and the mixed air is sent to the outside. an exhaust mixing portion forming a flow path leading to
The portable power generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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