JP2009264277A - エンジン付きポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機構を備えているエンジン付きポンプ装置を低コスト化することができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン付きポンプ装置２０は、ベースとなるフレーム２１と、水２２を吸入、吐出すポンプ本体２３と、ポンプ本体２３を駆動させる駆動源としてのエンジン２４と、このエンジン２４に接続され排気ガスが通過する排気管としてのマフラー２５と、この排気管としてのマフラー２５の外周面２６に設けられ温度差で発電する熱発電素子１０と、この熱発電素子１０の外面２７に沿って螺旋状に設けられポンプ本体２３で発生した冷却媒体としての高圧水で熱発電素子１０を冷却する冷却部としての冷却配管２８とを備えている。
【効果】熱発電素子は排気管の外周面に配置されているため、特別な熱対策を施す必要がなく、発電機構を備えているエンジン付きポンプ装置を低コスト化できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、発電機構を備えているエンジン付きポンプ装置に関するものである。

従来、発電機構としてのオルタネータ（交流発電機）を備えたエンジン付きポンプ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−９７５０１公報（図２、図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来のエンジン付きポンプ装置の基本構成を説明する図であり、水を吸入、吐出するエンジン付きポンプ装置１００において、作業者はリコイルスタータ１０１を引いてエンジン１０２を始動させる。するとエンジン１０２で駆動させる水ポンプ１０３は、吸入口１０４から水を吸入し、吐出口１０５から吐出する。
また、エンジン１０２は、エンジン１０２に内蔵されたオルタネータ１０６（特許文献１、図３の符号５０参照。）を駆動させる。この結果、オルタネータ１０６で動作電源を得ることができる。

従来技術においては、オルタネータ１０６はエンジン１０２に内蔵されており、エンジン１０２の運転時には、オルタネータ１０６はかなりの高温に晒される。そのため、オルタネータ１０６に熱対策を施す必要があり、耐熱仕様にするために高価な材料を使用する。その結果、エンジン付きポンプ装置１００は高価になる。すなわち、発電機構を備えているエンジン付きポンプ装置を低コスト化することができる技術の提供が求められている。

本発明は、発電機構を備えているエンジン付きポンプ装置を低コスト化することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ポンプ本体に駆動源としてのエンジンを備えているエンジン付きポンプ装置において、前記エンジンの排気管に、高温導体を臨ませ、冷却部に低温導体を臨ませるようにして、排気管と冷却部との間に、温度差で発電する熱発電素子を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、冷却部は、ポンプ本体で発生した高圧水を冷却媒体とすることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、排気ガスの熱と冷却部の温度差を利用し、熱発電素子で発電させる。熱発電素子は排気管の外周面に配置されているため、特別な熱対策を施す必要がない。この結果、発電機構を備えているエンジン付きポンプ装置を低コスト化することができる。
加えて、エンジンの駆動力を使用せずに発電するので、エンジンの効率を向上することができる。
更に、エンジンの動作電源として必要な容量以上に発電することが可能なので、例えば夜間作業時に必要な照明用の発電も行える。

請求項２に係る発明では、ポンプ本体で発生した高圧水を冷却媒体とする。常に新たな高圧水を使用するので、常に冷却し、温度差を維持することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に使用する熱発電素子の基本原理を説明する図であり、発電機構としての熱発電素子１０は、高温側に設けられている高温導体１１と、低温側に設けられている低温導体１２、１２と、高温導体１１と低温導体１２とに介設されるｎ型熱電半導体１３及びｐ型熱電半導体１４とからなる。

次に、この熱発電素子１０の作用を説明する。
高温導体１１は、高温の熱媒体から矢印（１）のように熱が供給されると高温が維持される。又、低温導体１２、１２は低温の媒体へ矢印（２）、（２）のように放熱することで低温が維持される。
このようにして、高温導体１１と低温導体１２、１２との間に温度差が生じると、ゼーベック効果が起こる。
ゼーベック効果によれば、ｎ型熱電半導体１３で、矢印（３）のように、電子１５が移動し、ｐ型熱電半導体１４で、矢印（４）のように、正孔１６が移動する。この結果、矢印（５）のように、電流が生じる。

なお、ｎ型及びｐ型熱電半導体の材料としては、ビスマス・テルル化合物が好適であるが、この他、鉛・テルル合金、シリコン・ゲルマニウム合金、コバルト・アンチモン化合物及び亜鉛・アンチモン化合物など、熱電材料であれば、種類は問わない。

図２は本発明に係る熱発電素子の外観を説明する図であり、熱発電素子１０は、高温導体１１と、低温導体１２と、高温導体１１と低温導体１２で挟まれたｎ型熱電半導体１３及びｐ型熱電半導体１４とからなり、全体的に板状を呈する。

図３は本発明に係るエンジン付きポンプ装置の斜視図であり、エンジン付きポンプ装置２０は、ベースとなるフレーム２１と、このフレーム２１に設けられ水２２を吸入、吐出すポンプ本体２３と、フレーム２１に設けられポンプ本体２３を駆動させる駆動源としてのエンジン２４と、このエンジン２４に接続され排気ガスが通過する排気管としてのマフラー２５と、この排気管としてのマフラー２５の外周面２６に設けられ温度差で発電する熱発電素子１０と、この熱発電素子１０の外面２７に沿って螺旋状に設けられポンプ本体２３で発生した冷却媒体としての高圧水で熱発電素子１０を冷却する冷却部としての冷却配管２８と、を備えている。

エンジン２４の近傍に設けられている、３１はエンジン２４に供給する燃料を蓄える燃料タンク、３２はスロットルボディーカバーである。

また、ポンプ本体２３は、ポンプ本体２３の側部にボルト３３で固定され水を吸入する吸入口３４と、この吸入口３４に接続され一端が水２２の中に入れられている吸入ホース３５と、ポンプ本体２３の上部にボルト３６で固定され吸入した水を高圧水として吐出す吐出し口３７と、この吐出し口３７に接続され高圧水を導く吐出しホース３８と、を備えている。
なお、吐出し口３７には分岐口４１が設けられ、この分岐口４１に冷却配管２８が接続されている。

図４は本発明に係るエンジン付きポンプ装置の平面図であり、エンジン付きポンプ装置２０は、駆動源としてのエンジン２４の側部にリコイルスタータ４２を備えており、このリコイルスタータ４２を作業者が操作してエンジン２４を始動させる。
熱発電素子１０の外面２７に、冷却配管２８が臨んでいる。この結果、放熱が効率よく行われる。

図５は図４の５−５線断面図であり、エンジンの排気管としてのマフラー２５と、冷却部としての冷却配管２８との間に熱発電素子１０、１０が設けられている。排気管としてのマフラー２５の外周面２６に高温導体１１、１１が臨んでいる。冷却部としての冷却配管２８に低温導体１２、１２が臨んでいる。

なお、４３は固定カバーであり、この固定カバー４３で熱発電素子１０を排気管としてのマフラー２５に固定する。また、固定カバー４３を設けることで、熱発電素子１０の外面２７から効率よく放熱させることができる。

以上の構成からなるエンジン付きポンプ装置の作用を次に述べる。
図６は排気ガス及び高圧水の流れを示す図である。
（ａ）はエンジン２４から排出される排気ガスの流れを示す図であり、駆動源としてのエンジン２４を始動させると、矢印（６）のように、高温の排気ガスが排気管としてのマフラー２５に流れ込む。

（ｂ）は冷却媒体としての高圧水の流れを示す図であり、矢印（７）に示すように、水が吸入口３４からポンプ本体２３に流れ込む。ポンプ本体２３から吐出し口３７に送り出された高圧水の一部は、矢印（８）に示すように、冷却配管２８に流れ込む。

図７は排気管部分での排気ガス及び高圧水の流れを説明する図であり、矢印（９）のように、高温の排気ガスが排気管としてのマフラー２５内を流れている。この結果、排気管としてのマフラー２５の内部は高温になる。

一方、冷却媒体としての高圧水は、矢印（１０）のように、冷却部としての冷却配管２８を流れている。冷却配管２８は排気管としてのマフラー２５の周囲に巻付けられており、
高圧水は排気管としてのマフラー２５の周囲を複数回にわたり回り、矢印（１１）のように、外部へ排出される。

冷却配管２８は排気管としてのマフラー２５の周囲に巻付けられているので、熱発電素子１０、１０の外面２７、２７を全体的に冷却することができる。また、外部から新しい水を吸入しているので、冷却媒体としての高圧水は低温に維持される。この結果、熱発電素子１０の外面２７は低温になる。

図８は図７の要部拡大図であり、排気ガスから伝わった熱は、低温側に伝わるため、矢印（１２）のように、排気管としてのマフラー２５から高温導体１１に熱が伝わる。この結果、高温導体１１は、高温になる。

一方、低温導体１２は、矢印（１３）のように、冷却部としての冷却配管２８側へ放熱する。この結果、低温導体１２は、低温になる。すなわち、熱発電素子１０の高温導体１１側と、低温導体１２側に温度差が生じる。そうすると、図１で説明した基本原理のように、矢印（１４）に示す向きに、電流が流れて発電される。

尚、本発明に係るエンジン付きポンプ装置は、実施の形態では水ポンプに適用したが、高圧洗浄機や動力噴霧器にも適用可能であり、一般のポンプをエンジンで駆動させる機械に適用することは差し支えない。
請求項１の冷却部は、ポンプ本体で発生した高圧水を供給する他、外部から水道水などの冷却水を供給してもよい。
また、実施例では高温導体をマフラーに臨ませていたが、排気管の途中であればどこに臨ませてもよい。

本発明のエンジン付きポンプ装置は、水ポンプに好適である。

本発明に使用する熱発電素子の基本原理を説明する図である。 本発明に係る熱発電素子の外観を説明する図である。 本発明に係るエンジン付きポンプ装置の斜視図である。 本発明に係るエンジン付きポンプ装置の平面図である。 図４の５−５線断面図である。 排気ガス及び高圧水の流れを示す図である。 排気管部分での排気ガス及び高圧水の流れを説明する図である。 図７の要部拡大図である。 従来のエンジン付きポンプ装置の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…熱発電素子（発電機構）、１１…高温導体、１２…低温導体、２０…エンジン付きポンプ装置、２３…ポンプ本体、２４…エンジン（駆動源）、２５…マフラー（排気管）、２８…冷却配管（冷却部）。

Claims (2)

1. ポンプ本体に駆動源としてのエンジンを備えているエンジン付きポンプ装置において、
   前記エンジンの排気管に、高温導体を臨ませ、冷却部に低温導体を臨ませるようにして、排気管と冷却部との間に、温度差で発電する熱発電素子を備えていることを特徴とするエンジン付きポンプ装置。
2. 前記冷却部は、前記ポンプ本体で発生した高圧水を冷却媒体とすることを特徴とする請求項１記載のエンジン付きポンプ装置。

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