特許 7220089 可搬型発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-01

(45)【発行日】2023-02-09

(54)【発明の名称】可搬型発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 11/00 20060101AFI20230202BHJP

【ＦＩ】

H02N11/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019014720

(22)【出願日】2019-01-30

(65)【公開番号】P2020124047

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097102

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 敬夫

(74)【代理人】

【識別番号】100098796

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 全

(74)【代理人】

【識別番号】100121647

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 和孝

(74)【代理人】

【識別番号】100187377

【弁理士】

【氏名又は名称】芳野 理之

(72)【発明者】

【氏名】赤木 雄哉

(72)【発明者】

【氏名】中村 貞紀

(72)【発明者】

【氏名】森澤 誠

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１２９４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５５０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７５５５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

前記ガイド部の下端部は、前記バーナの軸と前記高温部の下部とが交差する位置よりも下側に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の可搬型発電装置。

【請求項4】

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請求項１～３のいずれか１項に記載の可搬型発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－２８５１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【発明の効果】

【0013】

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。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】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】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。

【図3】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。

【図4】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】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】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。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【符号の説明】

【0064】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】