JPH0133732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゼーベツク効果を利用した熱発電素子
を石油又はガスを熱源とするバーナで加熱し、発
生した起電力で送風機などを駆動させる燃焼装置
に関するものである。

一般に熱発電素子はＰ型とＮ型の半導体棒を一
端で一体的に接合し、ここに熱を加えると両分岐
端から電力を得ることができる。近年この種の素
子がコードレス機器、安全制御装置などに応用さ
れようとしている。この熱発電素子は、例えば一
つの素子で起電圧が0.35V、起電力0.3mW程度の
ものがあるがこれを復数個直列に接続して直流電
力を大きくし、送風機等を駆動することができ
る。

また熱発電素子は加熱部の高温側と冷却部の低
温側との温度差が大きいほど熱起電力は増加する
ことは明らかであり、また電力を取り出す低温側
は冷却を促進しないと絶縁体や電極端子が劣化し
耐久上の問題が生ずる。一般的には高温側を700
〜900℃に加熱し、低温側を200℃以下することが
必要である。

第１図〜第２図に従来の熱発電素子を用いた燃
焼装置の構成を示す。

第１図において、本体ケース１内にバーナ２を
位置させこれに熱交換器３を連設し、この熱交換
器３に複数個全周状に配列した熱発電素子ユニツ
ト４を固定している。本体ケース１の前方に吹出
口５を形成し後方に熱発電素子４で駆動される送
風機６のモータ７を固定している。これは定常時
熱交換器３によつて温風とし吹出口５より室内に
放散させるものである。

第２図はバーナ２の上方に熱発電素子ユニツト
４を位置させバーナ２よりの排ガスと熱発電素子
ユニツト４の起電力で駆動される送風機６のイン
ペラから供給される空気とを混合して温風を得こ
れを本体ケース１に形成した吹出口５より室内に
放散させるものである。

これらの従来例においてはバーナ２の上方に熱
発電素子ユニツト４を位置させて２次火炎又は排
気ガスの熱で加熱し起電力を発生させている。バ
ーナ２の燃焼量は室内の暖房負荷に応じて強弱に
調節することが必要であるが上記構成では、弱燃
焼量時熱発電素子ユニツト４の加熱温度が低下
し、充分な起電力が得られず送風機６のモータ７
の回転数が低下してしまい対流による暖房効果が
著しく悪くなると同時に本体ケース１が過熱され
てしまう。

また第１図に示した構成では熱発電素子ユニツ
ト４が熱交換器３に固定されているため伝導熱お
よび輻射熱で熱発電素子ユニツト４の低温側が加
熱されてしまうことから送風機６の吸込空気流で
これを冷却しようとしても充分な効果が出ない。

さらに第２図の構成においては熱発電素子ユニ
ツト４の低温側と放熱板は強制的な空気流による
冷却ではない上に本体ケース１の吹出口５に向う
排気ガスが吹出口５側に位置する熱発電素子ユニ
ツト４の低温側に一部接触するか又はこれに近接
して流れるためむしろ加熱されるようになる。

以上のように熱発電素子ユニツト４の低温側の
冷却が不充分のためバーナ２で加熱される高温側
との温度差を大きくできないので単一熱発電素子
当りの発電効率が悪く、起電力が小さいことから
送風機６の送風量も充分得られない。また熱発電
素子の数を増加させる必要があるのとこれによつ
て排気ガスの流れに対して抵抗大となつて不完全
燃焼を起しやすかつた。さらに低温側を200℃以
下に維持することが困難で絶縁体や電極端子の劣
化が早く耐久性に問題があつた。

本発明はこのような従来の実用化上の問題点を
解決しようとするものでバーナの燃焼量を強弱に
調節しても熱発電素子の起電力がほとんど変化せ
ず常に安定した送風量が得られ、且つ熱発電素子
の発電効率、耐久性を高めることを目的とするも
のである。

この目的を達成するため本発明は多数の小孔を
有する内炎筒の外側に多数の小孔を有する外炎筒
を設け、さらに外炎筒の外側に外筒を設置し、内
炎筒と外炎筒の間に石油の蒸発ガス又はプロパン
等のガス燃料を送出して燃焼させると共に熱発電
素子の先端部を内炎筒と外炎筒の間に位置させ、
放熱板を取付けた他端部を外筒の外側に配置して
後記送風機の回転による空気流に臨ませ、かつ熱
発電素子の電力により燃焼熱を放散させる送風機
を外筒より外方に設けたものである。

これによつて熱発電素子の先端部は強弱燃焼時
でも常に一次火炎中に位置するので高起電力が得
られると共に熱発電素子の低温側は外筒の外側を
流れる空気流によつて冷却されるため過熱される
ことがなく発電効率の向上と耐久性の改善が図れ
る。

以下、本発明の一実施例を第３図〜第７図を用
いて説明する。

図において室内開放形暖房機に用いる燃焼装置
を示す。本体ケース１内にバーナ２を設ける。８
は多数の小孔９を有する内炎筒でこの上部に複数
個の穴１０を有するキヤツプ１１が固定されさら
に拡炎板１２が設けられている。１３は多数の小
孔１４を有する外炎筒で１５は外筒である。１
６，１７は内炎筒８の小孔９、および外炎筒１３
の小孔１４部分に形成された一次燃焼炎を、１８
はバーナ出口の二次燃焼炎を示す。１９は灯芯で
案内筒２０，２１間を上下し、この案内筒２０，
２１の上部２２，２３上にバーナ２が載置されて
いる。４は熱発電素子ユニツトで構成を第７図に
示す。この素子２４はゼーベツク効果を利用した
もので、例えば鉄ケイ化物のＯ型物質とＮ型物質
を加熱部側で接合して形成されたもので加熱され
る高温側と冷却される低温側の温度差で起電力を
発生する。この素子２４の低温端は絶縁性を有す
る耐火セメントからなる絶縁体２５を介してホル
ダー２６，２７と一体的に固着されている。２８
は起電力を取り出す端子板でホルダー２６と絶縁
されて引き出されている。このホルダー２６，２
７が放熱板２９に固定されている。この放熱板２
９には半円周状に熱発電素子ユニツト４が複数個
に設けられると共に各々の端子板２８は直列接続
されている。

第３図の１は本体ケースで吹出口５を形成して
いる。３０は基板、３２は油タンクを示す。６は
送風機、７は直流モータで、３３は支持片であ
る。

次に上記構成における動作を説明する。まずガ
スを内炎筒８、外炎筒１３間に吐出させこれに点
火すると多数の小孔９より流入する空気により燃
焼し、一次燃焼炎１６，１７二次燃焼炎１８を形
成する。この一次燃焼炎１６で熱発電素子２４の
先端部が加熱され定常時約800℃に上昇する。こ
れによつて複数個の素子ユニツト４の合成起電力
でモータ７が駆動されインペラを回転させる。イ
ンペラで吸込まれた空気は、バーナ２の排気ガス
と混合して温風となり本体ケース１の吹出口５よ
り室内に放散され暖房を行う。また熱発電素子ユ
ニツト４の低温側は耐火セメント等の絶縁体２
５、ホルダ２６，２７を通して放熱板２９に熱伝
導し、100℃程度に保持されている。

このように燃焼中、青色の一次燃焼炎１６，１
７を形成させこの中に熱発電素子２４の先端部を
位置させたことによつて燃焼量を強弱変化させて
も常に直接火炎で加熱されるので安定した起電力
が得られる。さらに点火立上り時バーナ２の下方
部から順次火炎が形成されていくが、熱発電素子
２４がバーナ２の下部に位置させているので点火
直後から短時間で起電力の上昇が得られる。また
バーナ２に沿つて上昇するドラフト空気流によつ
て熱発電素子２４の低温側の冷却も促進し過熱の
恐れがない。

以上のように本発明の燃焼装置によれば熱発電
素子の先端を常に高温に加熱できること、および
冷却促進効果によつて低温側の過熱がない。これ
によつて熱発電素子の温度差が拡大し発電効率を
高めることができるので高起電力が得られ、これ
で送風機を駆動すればより暖房効果が促進し本体
ケースの過熱も防止できる。また熱発電素子の耐
久性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の燃焼装置の側面断
面図、第３図は本発明の一実施例である燃焼装置
の側面断面図、第４図および第５図は同装置のバ
ーナの拡大断面図、第６図は同装置の熱発電素子
の取付状態を示す半平面図、第７図は同素子の側
面断面図を示す。 ２……バーナ、４……熱発素子ユニツト、８…
…内炎筒、９……小孔、１３……外炎筒、１４…
…小孔、１５……外筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多数の小孔を有する内炎筒の外側に多数の小
   孔を有する外炎筒を設け、さらに外炎筒の外側に
   外筒を設置し、内炎筒と外炎筒の間に石油の蒸発
   ガス又はプロパン等のガス燃料を送出して燃焼さ
   せると共に熱発電素子の先端部を前記内炎筒と外
   炎筒の間に位置させ、放熱板を取付けた他端部を
   外筒の外側に配置して後記送風機の回転による空
   気流に臨ませ、かつ前記熱発電素子の電力により
   燃焼熱を放散させる送風機を前記外筒より外方に
   設けた燃焼装置。