(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-21
(54)【発明の名称】熱電発電ガスバーナー
(51)【国際特許分類】
F23D 14/46 20060101AFI20240313BHJP
H10N 10/13 20230101ALI20240313BHJP
F23D 14/78 20060101ALI20240313BHJP
F23D 14/06 20060101ALI20240313BHJP
H02N 11/00 20060101ALI20240313BHJP
【ＦＩ】
F23D14/46
H10N10/13
F23D14/78 Z
F23D14/06 Z
H02N11/00 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023548907
(86)(22)【出願日】2022-08-10
(85)【翻訳文提出日】2023-08-14
(86)【国際出願番号】 KR2022011929
(87)【国際公開番号】W WO2023120860
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】10-2021-0184230
(32)【優先日】2021-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516149457
【氏名又は名称】韓国機械研究院
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ＆ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
【住所又は居所原語表記】１５６， Ｇａｊｅｏｎｇｂｕｋ－ｒｏ Ｙｕｓｅｏｎｇ－ｇｕ Ｄａｅｊｅｏｎ ３４１０３ （ＫＲ）
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100179947
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 晃太郎
(72)【発明者】
【氏名】ハン スンウ
(72)【発明者】
【氏名】キム ボンジュン
(72)【発明者】
【氏名】チョン ソンジェ
(72)【発明者】
【氏名】パク ヒョンソン
【テーマコード（参考）】
3K017
【Ｆターム（参考）】
3K017AB08
3K017AD13
3K017DF08
(57)【要約】
本発明は、熱電発電ガスバーナーに関する。このような熱電発電ガスバーナーは、ガスボンベから排出されたガスが熱電モジュールの低温部に直接接触して冷却させるため、熱電モジュールの低温部を冷却するための別のファンや冷却装置を備えることなく、熱電モジュールの低温部が単位時間当たりに多くの量のガスと直接接触するように構成され、又は熱電モジュールの低温部の内部をガスが通過するように構成される。これにより、熱電発電ガスバーナーを小型かつ軽量に製造することができ、熱電モジュールの高温部と低温部との間の温度差が大きくなり、より多くの量の電力を生産することができる。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触してガスが燃焼する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの内部に配置される熱電モジュールと、を含み、
前記熱電モジュールは、前記高温部が前記燃焼孔と対向し、前記低温部が前記流入孔と対向するように前記ハウジングの内部に配置され、前記熱電モジュールの外周面と前記ハウジングとの間には混合流路が形成され、
前記ガスは、前記流入孔を介して流入して前記低温部と接触し、前記混合流路に沿って空気と混合しながら前記高温部に移送されて燃焼する、熱電発電ガスバーナー。
【請求項2】
前記流入孔と対向する前記低温部の一側面には、複数の第１放熱フィンが形成される、請求項１に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項3】
前記ハウジングの外周面には、複数の第２放熱フィンが形成され、前記低温部と前記ハウジングとは、第１熱伝逹部材によって連結される、請求項１に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項4】
一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触してガスが燃焼する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの内部に配置される熱電モジュールと、を含み、
前記熱電モジュールは、前記高温部が前記燃焼孔と対向し、前記低温部が前記流入孔と対向するように前記ハウジングの内部に配置され、前記熱電モジュールの外周面と前記ハウジングとの間には混合流路が形成され、
前記低温部には、内部を貫通するガス流路が形成され、
前記ハウジングは、一端部が前記流入孔と連通し、他端部が前記ガス流路の一端部と連通する第１バイパス配管と、一端部が前記流入孔と連通し、他端部が前記ガス流路の他端部と連通する第２バイパス配管と、を含み、
前記流入孔に流入する前記ガスの一部が前記第１バイパス配管に流入して前記ガス流路に移送され、前記ガス流路を通過したガスは、前記第２バイパス配管に流入して前記流入孔に排出され、
前記流入孔を介して前記ハウジングの内部に流入する前記ガスは、前記低温部と接触し、前記混合流路に沿って空気と混合しながら前記高温部に移送されて燃焼する、熱電発電ガスバーナー。
【請求項5】
前記流入孔と連通する前記第１バイパス配管の一端部と前記低温部との間の距離は、前記流入孔と連通する前記第２バイパス配管の一端部と前記低温部との間の距離よりも遠い、請求項４に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項6】
前記流入孔と対向する前記低温部の一側面には、複数の第３放熱フィンが形成される、請求項４に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項7】
前記ハウジングの外周面には、複数の第４放熱フィンが形成され、前記低温部と前記ハウジングとは、第２熱伝逹部材によって連結される、請求項４に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項8】
一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されて前記ハウジングとの間に混合流路を形成し、ガスが燃焼する火口と、
熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの外部に配置される熱電モジュールと、を含み、
前記高温部は、前記火口で発生する熱を伝達可能な第３熱伝逹部材によって前記火口と連結され、前記低温部には内部を貫通するガス流路が形成され、
前記ガス流路の一端部に流入したガスは、前記ガス流路を通過した後、前記流入孔に移送されて前記ハウジングの内部に流入し、前記混合流路に沿って空気と混合しながら前記火口に移送されて燃焼する、熱電発電ガスバーナー。
【請求項9】
前記ガス流路のガスが排出される他端部と前記流入孔とを連結する連結配管をさらに含む、請求項８に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項10】
前記低温部の前記熱電素子と接触する面とは反対面には、複数の第５放熱フィンが形成される、請求項８に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項11】
一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触してガスが燃焼する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの内部に配置される熱電モジュールと、を含み、
前記熱電モジュールは、前記高温部が前記燃焼孔と対向し、前記低温部が前記流入孔と対向するように前記ハウジングの内部に配置され、前記熱電モジュールの外周面と前記ハウジングとの間には第１空間が形成され、
前記低温部には、ガスが流入する流入流路及びガスが排出される排出流路が形成され、前記流入流路には、ガスが流入し、外部と連通するように複数の孔が形成された流入配管が連結され、
前記ガスは、前記流入配管に沿って空気と混合しながら前記流入流路に移送され、前記流入流路に流入した前記ガスは、前記排出流路に排出されて前記第１空間に収容され、前記第１空間に収容された前記ガスは、前記高温部に移動して燃焼する、熱電発電ガスバーナー。
【請求項12】
前記流入配管は、前記ハウジングの外部から前記流入孔を通過して前記流入流路に連結される、請求項１１に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項13】
前記流入孔と対向する前記低温部の一側面には、複数の第６放熱フィンが形成される、請求項１１に記載の熱電発電ガスバーナー。
【請求項14】
前記ハウジングの外周面には、複数の第７放熱フィンが形成され、前記低温部の前記複数の第６放熱フィンは、少なくとも一部が前記ハウジングと接触する、請求項１３に記載の熱電発電ガスバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱電発電ガスバーナーに関し、より詳しくは、ガスボンベから排出されたガスが熱電モジュールの低温部に直接接触して低温部の温度を下げた後に高温部で燃焼することで、熱電モジュールを構成する低温部と高温部との温度差が大きくなり、大量の電力を生産できる熱電発電ガスバーナーに関する。
【背景技術】
【0002】
熱電素子は、その両端の温度差を電気に変換することで、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる装置である。熱電素子の熱電現象とは、熱と電気との間の可逆的かつ直接的なエネルギー変換を意味し、熱電素子を構成する材料内部の電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）の移動によって熱（Ｐｈｏｎｏｎ）が移動することで生じる現象である。
【0003】
熱電現象を用いる熱電素子は、ペルティエ効果（Ｐｅｌｔｉｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）を用いて能動冷却分野で活用される熱電素子と、ゼーベック効果（Ｓｅｅｂｅｃｋ ｅｆｆｅｃｔ）を用いて廃熱発電などの分野で活用される熱電素子とに大きく分類することができる。
【0004】
それらのうち、熱電素子のゼーベック効果を用いる熱電発電装置は、環境汚染問題と省エネルギー問題を解決するための方案としてその需要と必要性が増加している。
【0005】
このような熱電発電装置は、ガスバーナー、ストーブ、又は加熱素子などのような生活用機器及び装置にも多様に適用されており、ガスバーナーは、最近はアパート及び家庭で暖房のために用いられており、又は室内外で料理をするために広く用いられている。特に、電力供給源が制限されている場合、多くの場所でガスバーナーを用いた暖房及び料理が行われている。
【0006】
ガスバーナーを使用するとき、ガスバーナーの熱交換器を加熱した後に残る廃熱が外部にそのまま放出されて無駄になることがある。そのため、ガスバーナーに熱電発電装置を適用することで、無駄になるガスの熱エネルギーを電気に変換し、エレクトリックファン、照明、テレビ、充電器などの消費電力として有用に利用することができる。
【0007】
一方、熱電発電装置が取り付けられたガスバーナー（以下、熱電発電ガスバーナーという）としては、軽量かつ小型で携帯性に優れており、多くの量の電力を生産できるものが好ましい。しかし、従来の熱電発電ガスバーナーは、大型かつ重量があり、低い変換効率によって多くの量の電力を生産できないという問題がある。
【0008】
そのため、軽量かつ小型で多くの量の電力を生産できる熱電発電ガスバーナーを開発する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の一課題は、熱電発電ガスバーナーを小さなサイズにすることにある。
【0010】
本発明の他の課題は、熱電発電ガスバーナーを軽くすることにある。
【0011】
本発明のまた他の課題は、熱電発電ガスバーナーがより多くの量の電力を生産できるようにすることにある。
【0012】
本発明の課題は、上述した課題に制限されず、言及されていない他の課題は、以下の記載より当業者が明確に理解することができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記の技術的課題を達成するための技術的手段として、本発明の第１実施例による熱電発電ガスバーナーは、一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触してガスが燃焼する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの内部に配置される熱電モジュールと、を含み、前記熱電モジュールは、前記高温部が前記燃焼孔と対向し、前記低温部が前記流入孔と対向するように前記ハウジングの内部に配置され、前記熱電モジュールの外周面と前記ハウジングとの間には混合流路が形成され、前記ガスは、前記流入孔を介して流入して前記低温部と接触し、前記混合流路に沿って空気と混合しながら前記高温部に移送されて燃焼されてもよい。
【0014】
また、前記流入孔と対向する前記低温部の一側面には、複数の第１放熱フィンが形成されてもよい。
【0015】
また、前記ハウジングの外周面には、複数の第２放熱フィンが形成され、前記低温部と前記ハウジングとは、第１熱伝逹部材によって連結されてもよい。
【0016】
上記の技術的課題を達成するための技術的手段として、本発明の第２実施例による熱電発電ガスバーナーは、一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触してガスが燃焼する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの内部に配置される熱電モジュールと、を含み、前記熱電モジュールは、前記高温部が前記燃焼孔と対向し、前記低温部が前記流入孔と対向するように前記ハウジングの内部に配置され、前記熱電モジュールの外周面と前記ハウジングとの間には混合流路が形成され、前記低温部には内部を貫通するガス流路が形成され、前記ハウジングは、一端部が前記流入孔と連通し、他端部が前記ガス流路の一端部と連通する第１バイパス配管と、一端部が前記流入孔と連通し、他端部が前記ガス流路の他端部と連通する第２バイパス配管と、を含み、前記流入孔に流入する前記ガスの一部が前記第１バイパス配管に流入して前記ガス流路に移送され、前記ガス流路を通過したガスは、前記第２バイパス配管に流入して前記流入孔に排出され、前記流入孔を介して前記ハウジングの内部に流入する前記ガスは、前記低温部と接触し、前記混合流路に沿って空気と混合しながら前記高温部に移送されて燃焼されてもよい。
【0017】
また、前記流入孔と連通する前記第１バイパス配管の一端部と前記低温部との間の距離は、前記流入孔と連通する前記第２バイパス配管の一端部と前記低温部との間の距離より遠くてもよい。
【0018】
また、前記流入孔と対向する前記低温部の一側面には、複数の第３放熱フィンが形成されてもよい。
【0019】
また、前記ハウジングの外周面には複数の第４放熱フィンが形成され、前記低温部と前記ハウジングとは、第２熱伝逹部材によって連結されてもよい。
【0020】
上記の技術的課題を達成するための技術的手段として、本発明の第３実施例による熱電発電ガスバーナーは、一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されて前記ハウジングとの間に混合流路を形成し、ガスが燃焼する火口と、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの外部に配置される熱電モジュールと、を含み、前記高温部は、前記火口と第３熱伝逹部材によって連結され、前記低温部には内部を貫通するガス流路が形成され、前記ガス流路の一端部に流入したガスは、前記ガス流路を通過した後、前記流入孔に移送されて前記ハウジングの内部に流入し、前記混合流路に沿って空気と混合しながら前記火口に移送されて燃焼されてもよい。
【0021】
また、前記ガス流路のガスが排出される他端部と前記流入孔とを連結する連結配管をさらに含んでもよい。
【0022】
また、前記低温部の前記熱電素子と接触する面とは反対面には、複数の第５放熱フィンが形成されてもよい。
【0023】
上記の技術的課題を達成するための技術的手段として、本発明の第４実施例による熱電発電ガスバーナーは、一側に流入孔が形成され、他側に燃焼孔が形成されたハウジングと、熱電素子、前記熱電素子の一側面と接触してガスが燃焼する高温部、前記熱電素子の他側面と接触する低温部を含み、前記ハウジングの内部に配置される熱電モジュールと、を含み、前記熱電モジュールは、前記高温部が前記燃焼孔と対向し、前記低温部が前記流入孔と対向するように前記ハウジングの内部に配置され、前記熱電モジュールの外周面と前記ハウジングとの間には第１空間が形成され、前記低温部には、ガスが流入する流入流路及びガスが排出される排出流路が形成され、前記流入流路には、ガスが流入し、外部と連通するように複数の孔が形成された流入配管が連結され、前記ガスは、前記流入配管に沿って空気と混合しながら前記流入流路に移送され、前記流入流路に流入した前記ガスは、前記排出流路に排出されて前記第１空間に収容され、前記第１空間に収容された前記ガスは、前記高温部に移動して燃焼されてもよい。
【0024】
また、前記流入配管は、前記ハウジングの外部から前記流入孔を通過して前記流入流路に連結されてもよい。
【0025】
また、前記流入孔と対向する前記低温部の一側面には、複数の第６放熱フィンが形成されてもよい。
【0026】
また、前記ハウジングの外周面には複数の第７放熱フィンが形成され、前記低温部の前記複数の第６放熱フィンは、少なくとも一部が前記ハウジングと接触してもよい。
【0027】
上記の課題を解決するためのその他実施例の具体的な事項は、発明の説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【0028】
前述の本発明の課題の解決手段によると、本発明による熱電発電ガスバーナーは、ガスボンベから排出されたガスが熱電モジュールの低温部に直接接触して冷却させるため、熱電モジュールの低温部を冷却するための別のファンや冷却装置を必要としない。よって、熱電発電ガスバーナーを小型かつ軽量に製造することができる。
【0029】
また、熱電モジュールの低温部が単位時間当たりに多くの量のガスと直接接触するように構成され、又は熱電モジュールの低温部の内部をガスが通過するように構成されるため、熱電モジュールの高温部と低温部との間の温度差が大きくなり、より多くの量の電力を生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の第１実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【図2】本発明の第２実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【図3】本発明の第３実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【図4】本発明の第４実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【図5】本発明の熱電発電ガスバーナーの概略的な全体構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下では、添付の図面を参照して本願が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本願の実施例を詳しく説明する。しかし、本願は様々な異なる形態で具現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。また、図面において本願を明確に説明するために、説明とは関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分に対しては類似の図面符号を付した。
【0032】
本明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているというとき、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、それらの間にまた他の素子を介して「電気的に連結」されている場合も含む。
【0033】
本明細書全体において、ある部材が他の部材「上に」位置しているというとき、これはある部材が他の部材に接している場合だけでなく、両部材の間にまた他の部材が存在する場合も含む。
【0034】
本明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除くことなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。本明細書全体において使用される程度の用語「約」、「実質的に」などは、言及された意味に固有の製造及び物質許容誤差が提示されるとき、その数値で又はその数値に近接した意味として使用され、本願を理解するために正確な又は絶対的な数値が言及された開示内容を、非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用される。本明細書全体において使用される程度の用語「～（する）ステップ」又は「～のステップ」は、「～のためのステップ」を意味しない。
【0035】
以下、添付の図面及び後述の内容を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形態で具体化することもできる。明細書全体にわたって同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【0036】
以下、本発明の第１実施例による熱電発電ガスバーナー（１）について説明する。図１は、本発明の第１実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【0037】
図１を参照して説明すると、熱電発電ガスバーナー（１）は、大きくハウジング（１００）及び熱電モジュール（２００）を含む。
【0038】
まず、ハウジング（１００）について説明する。ハウジング（１００）は、一側（図面を基準として下側）に流入孔（１１０）が形成されてもよく、流入孔（１１０）にはガスが流入されてもよい。前記ガスは、ガスバーナーのガスボンベから排出される低温の圧縮ガスであってもよい。また、ハウジング（１００）は、他側（図面を基準として上側）に燃焼孔（１２０）が形成されてもよい。燃焼孔（１２０）を介してハウジング（１００）の内部に空気が流入することができ、燃焼孔（１２０）に流入した空気は、ガスと混合して後述する熱電モジュールの高温部（２２０）で燃焼することができる。
【0039】
一方、ハウジング（１００）の外周面には、複数の第２放熱フィン（１３０）が形成されてもよい。
【0040】
次いで、熱電モジュール（２００）について説明する。熱電モジュール（２００）は、熱電素子（２１０）、高温部（２２０）、及び低温部（２３０）を含む。熱電素子（２１０）は、ゼーベック効果を用いる従来の熱電素子で構成することができる。高温部（２２０）は、ガスが燃焼するように構成されてもよく、熱電素子（２１０）の一側面（図面を基準として上側面）と接触して熱電素子（２１０）に熱を伝達してもよい。低温部（２３０）は、熱電素子（２１０）の他側面（図面を基準として下側面）と接触して熱電素子（２１０）を冷却させてもよい。
【0041】
熱電モジュール（２００）は、高温部（２２０）がハウジング（１００）の燃焼孔（１２０）と対向し、低温部（２３０）がハウジング（１００）の流入孔（１１０）と対向するようにハウジングの内部に配置されてもよい。このとき、流入孔（１１０）と対向する低温部（２３０）の一側面には、複数の第１放熱フィン（２３２）が形成されてもよい。
【0042】
また、図１に示すように、熱電モジュール（２００）は、熱電モジュール（２００）の外周面とハウジング（１００）との間に混合流路（１０）が形成されるようにハウジング（１００）の内部に配置されてもよい。
【0043】
次いで、熱電発電ガスバーナー（１）の作用について説明する。
【0044】
熱電モジュール（２００）がハウジング（１００）の内部に配置されることで、流入孔（１１０）に流入するガスは、低温部（２３０）と直接接触して低温部（２３０）を冷却させることができる。流入孔（１１０）に流入するガスの速度が速いので、低温部（２３０）は、単位時間当たりに多くの量のガスと接触して冷却することができる。
【0045】
このとき、ガスと接触するようになる低温部（２３０）の一側面には、複数の第１放熱フィン（２３２）が形成されているため、低温部（２３０）は、ガスと接触するとさらに多くの量の熱を放出して冷却することができる。
【0046】
また、図１に示すように、低温部（２３０）とハウジング（１００）とは、熱を伝達可能な第１熱伝逹部材（２０）によって連結されてもよい。低温部（２３０）とハウジング（１００）とが第１熱伝逹部材（２０）によって連結される場合、低温部（２３０）の熱は、ハウジング（１００）に伝達され、第２放熱フィン（１３０）によって放熱されてもよい。
【0047】
低温部（２３０）と接触して低温部（２３０）を冷却させたガスは、混合流路（１０）に沿って空気と混合しながら高温部（２２０）に移送される。高温部（２２０）は、燃焼孔（１２０）と対向するように配置されるため、高温部（２２０）に移送されたガスは、燃焼孔（１２０）から流入する空気と混合して完全燃焼することができる。
【0048】
以下、本発明の第２実施例による熱電発電ガスバーナー（２）について説明する。図２は、本発明の第２実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【0049】
図２を参照して説明すると、熱電発電ガスバーナー（２）は、大きくハウジング（３００）及び熱電モジュール（４００）を含む。
【0050】
まず、ハウジング（３００）について説明する。ハウジング（３００）には、流入孔（３１０）、燃焼孔（３２０）及び第４放熱フィン（３５０）が形成されてもよく、ハウジング（３００）は、第１バイパス配管（３３０）と第２バイパス配管（３４０）とを含んでもよい。
【0051】
流入孔（３１０）は、ハウジング（３００）の一側（図面を基準として下側）に形成されてもよく、流入孔（３１０）にはガスが流入されてもよい。燃焼孔（３２０）は、ハウジング（３００）の他側（図面を基準として上側）に形成されてもよく、燃焼孔（３２０）を介してハウジング（３００）の内部に空気が流入されてもよい。燃焼孔（３２０）に流入した空気は、ガスと混合して後述する熱電モジュールの高温部（４２０）で燃焼することができる。
【0052】
一方、ハウジング（３００）の外周面には、複数の第４放熱フィン（３５０）が形成されてもよい。
【0053】
次いで、熱電モジュール（４００）について説明する。熱電モジュール（４００）は、熱電素子（４１０）、高温部（４２０）及び低温部（４３０）を含む。熱電素子（４１０）は、ゼーベック効果を用いる従来の熱電素子で構成することができる。高温部（４２０）は、ガスが燃焼するように構成されてもよく、熱電素子（４１０）の一側面（図面を基準として上側面）と接触して熱電素子（４１０）に熱を伝達することができる。低温部（４３０）は、熱電素子（４１０）の他側面（図面を基準として下側面）と接触して熱電素子（４１０）を冷却させてもよく、内部を貫通するガス流路（４３２）が形成されてもよい。
【0054】
このとき、第１バイパス配管（３３０）は、一端部が流入孔（３１０）と連通し、他端部がガス流路（４３２）の一端部と連通するように構成されてもよく、第２バイパス配管（３４０）は、一端部が流入孔（３１０）と連通し、他端部がガス流路（４３２）の他端部と連通するように構成されてもよい。
【0055】
一方、図２に示すように、流入孔（３１０）と連通する第１バイパス配管（３３０）の一端部と低温部（４３０）との間の距離は、流入孔（３１０）と連通する第２バイパス配管（３４０）の一端部と低温部（４３０）との間の距離より遠くてもよい。
【0056】
また、流入孔（３１０）と対向する低温部（４３０）の一側面には、複数の第３放熱フィン（４３４）が形成されてもよい。このような熱電モジュール（４００）は、高温部（４２０）がハウジング（３００）の燃焼孔（３２０）と対向し、低温部（４３０）がハウジング（３００）の流入孔（３１０）と対向するようにハウジングの内部に配置されてもよい。
【0057】
また、図２に示すように、熱電モジュール（４００）は、熱電モジュール（４００）の外周面とハウジング（３００）との間に混合流路（３０）が形成されるようにハウジング（３００）内部に配置されてもよい。
【0058】
次いで、熱電発電ガスバーナー（２）の作用について説明する。
【0059】
ガスが流入孔（３１０）に流入すると、流入孔（３１０）に流入するガスの一部は、第１バイパス配管（３３０）に流入してガス流路（４３２）に移送され、ガス流路（４３２）に移送されたガスは、低温部（４３０）の内部を通過しながら低温部（４３０）を冷却させる。また、ガスは、ガス流路（４３２）から排出されて第２バイパス配管（３４０）に流入して流入孔（３１０）に排出される。
【0060】
一方、第２バイパス配管（３４０）から流入孔（３１０）に排出されるガスは、ガス流路（４３２）を通過しながら熱を吸収したので、ハウジングの外部から流入孔（３１０）に流入するガスよりも温度が高くなる。このように温度の高くなったガスが第１バイパス配管（３３０）に流入してガス流路（４３２）に移送される場合は、低温部（４３０）の冷却効率が低下し得る。よって、これを防止するために、流入孔（３１０）と連通する第１バイパス配管（３３０）の一端部は、流入孔（３１０）と連通する第２バイパス配管（３４０）の一端部よりも低温部（４３０）から遠く位置するので、第２バイパス配管（３４０）から流入孔（３１０）に排出されるガスは、第１バイパス配管（３３０）に流入しない。
【0061】
流入孔（３１０）に流入するガスのうち第１バイパス配管（３３０）に流入しない残りのガスと、第２バイパス配管（３４０）から排出されるガスとは、共に低温部（４３０）に移送されて低温部（４３０）と直接接触し、低温部（４３０）を冷却させる。流入孔（３１０）に流入するガスの速度が速いので、低温部（４３０）は、単位時間当たりに多くの量のガスと接触して冷却することができる。
【0062】
このとき、ガスと接触するようになる低温部（４３０）の一側面には、複数の第３放熱フィン（４３４）が形成されているため、低温部（４３０）は、ガスと接触するとさらに多くの量の熱を放出して冷却することができる。
【0063】
また、低温部（４３０）とハウジング（３００）とは、熱を伝達可能な第２熱伝逹部材４０によって連結されてもよく、低温部（４３０）とハウジング（３００）とが第２熱伝逹部材４０によって連結される場合、低温部（４３０）からハウジング（３００）に伝達された熱は、前述のハウジング（３００）の第４放熱フィン（３５０）によって放熱されてもよい。
【0064】
低温部（４３０）を冷却させたガスは、混合流路（３０）に沿って空気と混合しながら高温部（４２０）に移送される。高温部（４２０）は、燃焼孔（３２０）と対向するように配置されるため、高温部（４２０）に移送されたガスは、燃焼孔（３２０）から流入する空気と混合して完全燃焼することができる。
【0065】
以下、本発明の第３実施例による熱電発電ガスバーナー（３）について説明する。図３は、本発明の第３実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【0066】
図３を参照して説明すると、熱電発電ガスバーナー（３）は、大きくハウジング（５００）、火口（６００）、及び熱電モジュール（７００）を含む。すなわち、上記の第１及び第２実施例では、熱電モジュールの高温部が火口の役割まで兼ねているが、本実施例では、火口と熱電モジュールの高温部が別に形成されている。
【0067】
まず、ハウジング（５００）について説明する。ハウジング（５００）には、流入孔（５１０）と、燃焼孔（５２０）が形成されてもよい。流入孔（５１０）は、ハウジング（５００）の一側（図面を基準として下側）に形成されてもよく、流入孔（５１０）にはガスが流入されてもよい。燃焼孔（５２０）は、ハウジング（５００）の他側（図面を基準として上側）に形成されてもよく、燃焼孔（５２０）を介してハウジング（５００）の内部に空気が流入されてもよい。燃焼孔（５２０）に流入した空気は、ガスと混合して後述する火口（６００）で燃焼することができる。
【0068】
次いで、火口（６００）について説明する。火口（６００）は、燃焼孔（５２０）と対向するようにハウジング（５００）の内部に配置されてもよく、燃焼孔（５２０）と対向する火口（６００）の一側面ではガスが燃焼することができる。
【0069】
また、図３に示すように、火口（６００）は、火口（６００）の外周面とハウジング（５００）との間に混合流路（５０）が形成されるようにハウジング（５００）の内部に配置されてもよい。
【0070】
次いで、熱電モジュール（７００）について説明する。熱電モジュール（７００）は、熱電素子（７１０）、高温部（７２０）、及び低温部（７３０）を含み、ハウジング（５００）の外部に配置されてもよい。熱電素子（７１０）は、ゼーベック効果を用いる従来の熱電素子で構成することができる。高温部（７２０）の一側面（図面を基準として上側面）と火口（６００）とが第３熱伝逹部材（６１０）によって連結されてもよい。第３熱伝逹部材（６１０）は、火口（６００）で発生した熱を高温部（７２０）に伝達する機能を行うことができる。また、高温部（７２０）の他側面（図面を基準として下側面）は、熱電素子（７１０）の一側面（図面を基準として上側面）と接触して火口（６００）から伝達された熱を熱電素子（７１０）に伝達することができる。低温部（７３０）は、熱電素子（７１０）の他側面（図面を基準として下側面）と接触して熱電素子（７１０）を冷却させてもよく、低温部（７３０）には、内部を貫通するガス流路（７３２）が形成されてもよい。
【0071】
また、低温部（７３０）の熱電素子（７１０）と接触する面とは反対面には、複数の第５放熱フィン（７３４）が形成されてもよい。
【0072】
次いで、熱電発電ガスバーナー（３）の作用について説明する。
【0073】
低温部（７３０）のガス流路（７３２）の一側に流入したガスは、低温部（７３０）を冷却させた後、ガス流路（７３２）の他側に排出されてハウジング（５００）の流入孔（５１０）に移送される。このとき、ガス流路（７３２）のガスが排出される他側とハウジング（５００）の流入孔（５１０）とを連結する連結配管（７６０）が備えられてもよい。低温部（７３０）は、ガス流路（７３２）を流れるガスによって冷却される共に、低温部（７３０）に形成された第５放熱フィン（７３４）に熱を放出しながら冷却する。流入孔（５１０）に移送されたガスは、ハウジング（５００）の内部に流入し、混合流路（５０）に沿って空気と混合しながら火口（６００）に移送される。ガスが燃焼する火口（６００）の一側面は燃焼孔（５２０）と対向するため、火口（６００）に移送されたガスは、燃焼孔（５２０）から流入する空気と混合して完全燃焼することができる。
【0074】
以下、本発明の第４実施例による熱電発電ガスバーナー（４）について説明する。図４は、本発明の第４実施例による熱電発電ガスバーナーを示した断面図である。
【0075】
図４を参照して説明すると、熱電発電ガスバーナー（４）は、大きくハウジング（８００）、熱電モジュール（９００）、及び流入配管（１０００）を含む。
【0076】
まず、ハウジング（８００）について説明する。ハウジング（８００）には、流入孔（８１０）、燃焼孔（８２０）、及び第７放熱フィン（８３０）が形成されてもよい。流入孔（８１０）は、ハウジング（８００）の一側（図面を基準として下側）に形成されてもよく、流入孔（８１０）には後述する流入配管（１０００）が挿入されてもよい。燃焼孔（８２０）は、ハウジング（８００）の他側（図面を基準として上側）に形成されてもよく、燃焼孔（８２０）を介してハウジング（８００）の内部に空気が流入されてもよい。燃焼孔（８２０）に流入した空気は、ガスと混合して後述する熱電モジュールの高温部（９２０）で燃焼されてもよい。
【0077】
一方、ハウジング（８００）の外周面には、複数の第７放熱フィン（８３０）が形成されてもよい。
【0078】
次いで、熱電モジュール（９００）について説明する。熱電モジュール（９００）は、熱電素子（９１０）、高温部（９２０）、及び低温部（９３０）を含む。熱電素子（９１０）は、ゼーベック効果を用いる従来の熱電素子で構成することができる。高温部（９２０）は、ガスが燃焼するように構成されてもよく、熱電素子（９１０）の一側面（図面を基準として上側面）と接触して熱電素子（９１０）に熱を伝達してもよい。低温部（９３０）は、熱電素子（９１０）の他側面（図面を基準として下側面）と接触して熱電素子（９１０）を冷却させてもよく、低温部（９３０）には、ガスが流入する流入流路（９３２）及びガスが排出される排出流路（９３４）が形成されてもよい。
【0079】
また、流入孔（８１０）と対向する低温部（９３０）の一側面には、すなわち低温部（９３０）の熱電素子（９１０）と接触する面とは反対面には、複数の第６放熱フィン（９３６）が形成されてもよい。このとき、低温部（９３０）の第６放熱フィン（９３６）は、少なくとも一部がハウジング（８００）と接触するように構成されてもよい。
【0080】
このような熱電モジュール（９００）は、高温部（９２０）がハウジング（８００）の燃焼孔（８２０）と対向し、低温部（９３０）がハウジング（８００）の流入孔（８１０）と対向するようにハウジングの内部に配置されてもよい。
【0081】
また、図４に示すように、熱電モジュール（９００）は、熱電モジュール（９００）の外周面とハウジング（８００）との間に第１空間（６０）が形成されるようにハウジング（８００）の内部に配置されてもよい。
【0082】
次いで、流入配管（１０００）について説明する。流入配管（１０００）は、ガスが流入するが外部と連通するように複数の孔（１０１０）が形成されたパイプで構成されてもよく、ハウジング（８００）の外部から流入孔（８１０）を通過して低温部（９３０）の流入流路（９３２）と連結されてもよい。
【0083】
次いで、熱電発電ガスバーナー（４）の作用について説明する。
【0084】
ガスが流入配管（１０００）に沿って低温部（９３０）の流入流路（９３２）に移送される。このとき、流入配管（１０００）に形成された複数の孔（１０１０）を介して流入配管（１０００）の内部に空気が流入するため、流入配管（１０００）を流れるガスは空気と混合され得る。
【0085】
流入流路（９３２）に移送されたガスは、流入流路（９３２）に流入して排出流路（９３４）に排出されながら低温部（９３０）を冷却させる。また、排出流路（９３４）に排出されたガスは、第１空間（６０）に収容され、高温部（９２０）に移動して燃焼することができる。ガスが燃焼する高温部（９２０）の一側面は燃焼孔（８２０）と対向するため、高温部（９２０）に移送されたガスは、燃焼孔（８２０）から流入する空気と混合して完全燃焼することができる。
【0086】
一方、低温部（９３０）の第６放熱フィン（９３６）は、少なくとも一部がハウジング（８００）と接触しているため、低温部（９３０）の熱は、ハウジング（８００）に伝達され、ハウジング（８００）に形成された第７放熱フィン（８３０）によって放熱することができる。
【0087】
図５は、本発明の熱電発電ガスバーナーの概略的な全体構造を示した断面図である。
【0088】
本発明の熱電発電ガスバーナーは、図５に示すように、本体（５）の内部に備えられるガスボンベ（６）から排出されるガスが、熱電モジュール（７）が備えられるハウジング（９）の内部に流入するように構成されてもよい。
【0089】
また、ハウジング（９）の内部に流入したガスは、熱電モジュール（７）の低温部を冷却した後、火口又は熱電モジュール（７）の高温部に移送され、火炎（１１）を生成しながら燃焼され、熱電モジュール（７）の高温部を加熱するように構成される。
【0090】
しかし、これに限定されず、熱電発電ガスバーナーには、ガスボンベ（６）とハウジング（９）とを取り囲む別の本体（５）が備えられなくてもよいことは言うまでもない。
【0091】
このように、本発明による熱電発電ガスバーナーは、ガスボンベから排出されたガスが熱電モジュールの低温部に直接接触して冷却させることによって、熱電モジュールの低温部を冷却するための別のファンや冷却装置を備えていないため、熱電発電ガスバーナーを小型かつ軽量に製造することができる。
【0092】
また、熱電モジュールの低温部が単位時間当たりに多くの量のガスと直接接触するように構成され、又は熱電モジュールの低温部の内部をガスが通過するように構成されるため、熱電モジュールの高温部と低温部との間の温度差が大きくなり、より多くの量の電力を生産することができる。
【0093】
前述の本発明の説明は例示のためのものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須な特徴を変更することなく他の具体的な形態に容易に変形可能であることを理解できるであろう。よって、以上で説明した実施例はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。例えば、単一型として説明されている各構成要素は分散して実施されてもよく、同様に分散したものとして説明されている構成要素が結合された形態で実施されてもよい。
【0094】
本発明の範囲は、上述の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、その均等概念から導き出されるすべての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明は、熱電発電ガスバーナーに関し、より詳しくは、ガスボンベから排出されたガスが熱電モジュールの低温部に直接接触して低温部の温度を下げた後に高温部で燃焼することで、熱電モジュールを構成する低温部と高温部との温度差が大きくなり、多くの量の電力を生産できる熱電発電ガスバーナーに関する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】