JPS608436Y2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱電素子を集熱器に利用しかつ熱電素子の熱
起電力で発電を行うことが可能な燃焼装置に関する。

最近、暖房装置や湯沸器等において、ガスバーナーで空
気や水の加熱を行うだけでなく熱電素子を用いて熱の一
部を回収して暖気の強制吹出、排気の強制排出等を行う
送風機の電源として利用することが本出願人によって考
慮されている。

この場合、熱電素子１個当りの熱起電力は送風機を駆動
するには充分でないため、通常複数の熱電素子をガスバ
ーナーで加熱される位置に配列し、電気的に並列又は直
列に接続して必要とする電力を得ることが考えられてい
る。

本考案は、複数の熱電素子をバーナー加熱位置に配列す
る場合において、最も効率よく集熱及び発電を行うこと
が可能なように熱電素子を配列した燃焼装置を提供しよ
うとするものである。

本考案の燃焼装置は、隣り合う熱電素子との間に加熱気
体が通過し得る如く間隔を設けたことを特徴としている
。

熱電素子は、高温端と低温端との温度差ΔＴに比例した
熱起電圧を発生するものであり、その発電電力は、ΔＴ
に比例する開放端電圧Ｖ。

と熱電素子自体の有する内部抵抗Ｒｉとから、負荷抵抗
Ｒ１と内部抵抗Ｒｉの値が同じ場合に最大出力条件とな
ることを考えて となる。

従って、発電電力は高温端と低温端との温度差ΔＴに強
く影響されることが判る。

さらに、複数本の熱電素子を配列する場合には、高温端
を加熱するバーナーの炎の動きを妨げる可能性があり、
熱電素子高温端の昇温加熱を確実にするためには熱電素
子相互の隣接間隔を適当な値に設定することが重要にな
る。

そこで、本考案では、最適隣接間隔を見出すために、第
１図の如く、複数本の熱電素子ＩＡ乃至ＩＪを間隔を変
えて配列し、第２図の如ぐハモニカバーナー２でそれら
の熱電素子１Ａ乃至１Ｊの高温端を加熱し、熱電素子Ｉ
Ｂｔ ＩＤｔ ＩＦｔ ＩＨ，ＩＪの高温端に設
けられた熱電対３Ａ、３Ｂ、３Ｃ，３Ｄ、３Ｅにより温
度測定を行った。

これらの図において、熱電素子ＩＡ、ＩＢ、ＩＣは隣接
間隔零、熱電素子１Ｄの両側の隣接間隔ａ、 ｂは１ｍ
ｍ、熱電素子ＩＦの両側の隣接間隔Ｃ，ｄは２間、熱電
素子ＩＨの両側の隣接間隔ｅ、 ｆは３ｒＩｒ！ｎ１
熱電素子ＩＩとＩＪとの隣接間隔ｇは５閣に夫々設定さ
れる。

また、ノ＼モニカバーナー２と各熱電素子との間の間隔
ｊは８ｒａ、熱電素子先端とハモニカバーナー２との高
さの差りは２．５７１ｒＩＩＬに夫々設定されている。

なお、熱電素子としては断面５ｍｍＸ５ｍｍ、長さ２−
の積層熱電素子を使用した。

この場合、各熱電素子低温端を長さ１００ｒｒｒｍ、幅
１０Ｔｒｒ！ｎ１厚さ３間の銅製ヒートシンク板４にセ
ラミック接着剤で固定している。

以下の表１に熱電対３Ａ乃至３Ｅを利用して測定した熱
電素子ＩＢ、ＩＤ、ＩＦ、ＩＨ，ＩＪの高温端の温度と
隣接間隔との関係を示す。

（但し、熱電素子低温端は第２図の如く銅製ヒートシン
ク板装着） 第３図は熱電素子高温端の温度と時間との関係を示す。

この図において、曲線Ｕは熱電素子ＩＢ、曲線Ｖは熱電
素子ＩＤ、曲線Ｘは熱電素子１１１曲線Ｙは熱電素子Ｉ
Ｈ１曲線２は熱電素子ＩＪの場合を夫々示す。

上記表１及び第３図によれば、熱電素子相互の隣接間隔
が３ｍあれば、５間以上離れている場合と差のないこと
が判る。

従って本実験に用いたノ＼モニカバーナーの実験例では
隣接間隔を３ｒＩｒＩｆｔ以上に設定すれば熱電素子高
温端と低温端との間の温度差を最大にすることができ、
発電電力も最大とすることができる。

第４図は本考案を燃焼装置、とくに液体加熱装置に適用
した場合の実施例を示す。

この図において、水等の液体の通路を構成する熱伝導の
良好な金属パイプ１０には絶縁性で耐熱性を有する接着
剤１１を介して複数の熱電素子１２が配列固定される。

この場合、熱電素子１２は断面５問×５閑、長さ２０ｒ
ｒｒｒｎの積層熱電素子であり、低温側端にて金属パイ
プ１０に電気的に絶縁されて取付けられ、高温側はバー
ナー１３の燃焼炎１４で直接加熱されるようになってい
る。

そして、各熱電素子１２は約３ｒＩｇＩｔの隣接間隔ｋ
を有するように配列される。

第４図の構成において、各熱電素子１２の高温端及びそ
れらの周囲はバーナー１３の燃焼炎１４で直接加熱され
、この結果、各熱電素子１２は集熱器として働き金属パ
イプ１０内の液体を加熱する。

このとき、熱電素子１２の隣接間隔ｋを約３閑としたの
で、その高温端は効果的に加熱され８００℃程度となる
。

一方、熱電素子１２の低温端は金属パイプ１０に熱的に
結合されているから実質的に大容量のヒートシンクを装
着したのと同じことになり、例えば液体が水であれば１
００乃至１２０℃に保たれることになる。

この結果、熱電素子による発電は最も効率的に行われ、
大きな熱起電力が得られる。

なお、暖房装置の如く空気加熱を目的とする場合には、
第４図の金属パイプ１０の代りに多数の放熱ひれを備え
た放熱器を用いればよい。

叙上のように、本考案によれば、バーナーで複数の熱電
素子を加熱する場合において各熱電素子を隣接間隔をあ
けて設けることにより、熱電素子の発電効率の向上を図
ることを可能にした燃焼装置を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案において熱電素子の最適な隣接間隔を見
いだすための各熱電素子の配列を示す概略平面図、第２
図は第１図の配列において熱電素子とハモニカバーナー
との位置関係を示す概略側面図、第３図は熱電素子高温
端の加熱時間に対する温度上昇を示すグラフ、第４図は
本考案を燃焼装置とくに液体加熱装置に適用した場合の
実施例を示す断面図である。 １Ａ乃至ＩＪ、１２・・・・・・熱電素子、２・・◆・
・・ハモ 二カバーナー、１０・・・・・・金属パイプ、１１・・
・・・・接着剤、１３・・・・・・バーナー、１４・・
・・・・燃焼炎。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バーナーの熱の一部を回収して送風機等の電力を得るよ
   うに複数の積層型熱電素子を電気的に接続し、該複数の
   熱電素子の先端の高温側端部と前記バーナーとが高さの
   差を有するように設置し、前記バーナーの燃焼炎で前記
   複数の熱電素子の高温側端部を加熱するようにした燃焼
   装置において、前記複数の熱電素子の低温側端部を板状
   、パイプ状等のヒートシンクに接着固定して、当該複数
   の熱電素子を３簡以上の隣接間隔をあけて配列し、加熱
   気体が前記熱電素子の間隔を通過するごとく前記バーナ
   ーの炎の通路を構成したことを特徴とする燃焼装置。