JP2003065045A - 排気熱回収装置 - Google Patents
排気熱回収装置Info
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気熱を効率よく回収できる排気熱回収装置
を提供すること。 【解決手段】 エンジン２の排気系の構成部品であるエ
キゾーストマニホルド１１などにヒートパイプ３〜５を
取り付け、このヒートパイプ３〜５により排気熱を熱電
素子６〜８に移動させる。これにより、ヒートパイプ３
〜５を介して熱電素子６〜８に排気系の熱を均一に与え
ることができる。このため、熱電素子６〜８の発電効率
が向上し、エンジン排気熱の回収効率の向上が図れる。
を提供すること。 【解決手段】 エンジン２の排気系の構成部品であるエ
キゾーストマニホルド１１などにヒートパイプ３〜５を
取り付け、このヒートパイプ３〜５により排気熱を熱電
素子６〜８に移動させる。これにより、ヒートパイプ３
〜５を介して熱電素子６〜８に排気系の熱を均一に与え
ることができる。このため、熱電素子６〜８の発電効率
が向上し、エンジン排気熱の回収効率の向上が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに搭載さ
れるエンジンの排気系の排気熱を回収する排気熱回収装
置に関するものである。
れるエンジンの排気系の排気熱を回収する排気熱回収装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両などに搭載されるエンジンの
排気系の排気熱を回収する装置として、特開平６−２５
３８号公報及び特開平７−１２００９号公報に記載され
るように、車載されるエンジンの排気管、マフラ又は触
媒などの排気系に熱発電素子を取り付け、排気熱を電気
エネルギとして回収する装置が知られている。
排気系の排気熱を回収する装置として、特開平６−２５
３８号公報及び特開平７−１２００９号公報に記載され
るように、車載されるエンジンの排気管、マフラ又は触
媒などの排気系に熱発電素子を取り付け、排気熱を電気
エネルギとして回収する装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の装置にあっては、排気熱を効率よく回収できないおそ
れがある。例えば、熱発電素子としては、ｐ型半導体と
ｎ型半導体を交互に配列し、電気的に直列に接続したも
のが用いられる。この場合、排気系に接合される熱発電
素子の吸熱面の温度が不均一であると、それに応じて各
領域で発電される発電量も不均一となる。その際、現実
の発電量は、最も発電効率の良いところを利用できず、
発電効率が悪化する。従って、排気熱が効率よく回収で
きない。
の装置にあっては、排気熱を効率よく回収できないおそ
れがある。例えば、熱発電素子としては、ｐ型半導体と
ｎ型半導体を交互に配列し、電気的に直列に接続したも
のが用いられる。この場合、排気系に接合される熱発電
素子の吸熱面の温度が不均一であると、それに応じて各
領域で発電される発電量も不均一となる。その際、現実
の発電量は、最も発電効率の良いところを利用できず、
発電効率が悪化する。従って、排気熱が効率よく回収で
きない。
【０００４】また、所望の発電量を得ようとすると、発
電効率が悪い分だけ、装置が大型化することとなる。更
に、排気系に熱発電素子を取り付けると、排気系の放熱
性が低下する。このため、エンジンの高負荷時に過剰な
燃料を導入して排気温度を下げる必要があり、燃費の低
下を招くこととなる。
電効率が悪い分だけ、装置が大型化することとなる。更
に、排気系に熱発電素子を取り付けると、排気系の放熱
性が低下する。このため、エンジンの高負荷時に過剰な
燃料を導入して排気温度を下げる必要があり、燃費の低
下を招くこととなる。
【０００５】そこで本発明は、このような問題点を解決
するためになされたものであって、排気熱を効率よく回
収できる排気熱回収装置を提供することを目的とする。
するためになされたものであって、排気熱を効率よく回
収できる排気熱回収装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
排気熱回収装置は、エンジンの排気系の構成部品に接続
される熱移動手段と、吸熱部が熱移動手段に接続され放
熱部がエンジンの冷却系の構成部品に接続され吸熱部と
放熱部との温度差に応じて発電する熱電素子とを備えて
構成されている。
排気熱回収装置は、エンジンの排気系の構成部品に接続
される熱移動手段と、吸熱部が熱移動手段に接続され放
熱部がエンジンの冷却系の構成部品に接続され吸熱部と
放熱部との温度差に応じて発電する熱電素子とを備えて
構成されている。
【０００７】また本発明に係る排気熱回収装置は、前述
の熱移動手段がヒートパイプであることを特徴とする。
の熱移動手段がヒートパイプであることを特徴とする。
【０００８】また本発明に係る排気熱回収装置は、エン
ジンの冷却系の構成部品にエンジンに燃料を供給する燃
料タンクを接続したことを特徴とする。
ジンの冷却系の構成部品にエンジンに燃料を供給する燃
料タンクを接続したことを特徴とする。
【０００９】これらの発明によれば、ヒートパイプなど
の熱移動手段により排気管などのエンジン排気系の熱を
熱電素子の吸熱部へ移動させることにより、熱移動手段
を介して熱電素子の吸熱部に排気系の熱を均一に与える
ことができる。このため、熱電素子の発電効率が向上
し、エンジン排気熱の回収効率の向上が図れる。
の熱移動手段により排気管などのエンジン排気系の熱を
熱電素子の吸熱部へ移動させることにより、熱移動手段
を介して熱電素子の吸熱部に排気系の熱を均一に与える
ことができる。このため、熱電素子の発電効率が向上
し、エンジン排気熱の回収効率の向上が図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一
致していない。
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一
致していない。
【００１１】（第一実施形態）図１に本実施形態に係る
排気熱回収装置の構成図を示す。
排気熱回収装置の構成図を示す。
【００１２】本図に示すように、本実施形態に係る排気
熱回収装置１は、エンジン２の排気熱を回収する装置で
あり、エンジン２の排気系に接続されるヒートパイプ３
〜５を備えている。また、排気熱回収装置１は、吸熱部
と放熱部との温度差に応じて発電する熱電素子６〜８を
備えている。
熱回収装置１は、エンジン２の排気熱を回収する装置で
あり、エンジン２の排気系に接続されるヒートパイプ３
〜５を備えている。また、排気熱回収装置１は、吸熱部
と放熱部との温度差に応じて発電する熱電素子６〜８を
備えている。
【００１３】ヒートパイプ３〜５は、エンジン２の排気
系の熱を熱電素子６〜８に移動させる熱移動手段であ
る。ヒートパイプ３は、高温接続部３ａ、配管部３ｂ及
び低温接続部３ｃを備えて構成されている。高温接続部
３ａは、エンジン２の排気系の構成部品であるエキゾー
ストマニホルド１１に取り付けられている。低温接続部
３ｃは、熱電素子６の吸熱部６ａに取り付けられてい
る。配管部３ｂは、高温接続部３ａと低温接続部３ｃを
連通している。
系の熱を熱電素子６〜８に移動させる熱移動手段であ
る。ヒートパイプ３は、高温接続部３ａ、配管部３ｂ及
び低温接続部３ｃを備えて構成されている。高温接続部
３ａは、エンジン２の排気系の構成部品であるエキゾー
ストマニホルド１１に取り付けられている。低温接続部
３ｃは、熱電素子６の吸熱部６ａに取り付けられてい
る。配管部３ｂは、高温接続部３ａと低温接続部３ｃを
連通している。
【００１４】配管部３ｂの途中には、その連通と遮断を
切り換え可能な切換弁３ｄが設けられている。高温接続
部３ａ及び低温接続部３ｃは、内部にウイック材を配置
し、減圧して熱媒体を充填して構成されている。高温接
続部３ａと低温接続部３ｃの間では、配管部３ｂを介し
て、熱媒体の蒸気の移動と蒸発潜熱の授受により熱移動
が行われる。
切り換え可能な切換弁３ｄが設けられている。高温接続
部３ａ及び低温接続部３ｃは、内部にウイック材を配置
し、減圧して熱媒体を充填して構成されている。高温接
続部３ａと低温接続部３ｃの間では、配管部３ｂを介し
て、熱媒体の蒸気の移動と蒸発潜熱の授受により熱移動
が行われる。
【００１５】ヒートパイプ４は、高温接続部４ａ、配管
部４ｂ及び低温接続部４ｃを備えて構成されている。こ
れらの高温接続部４ａ、配管部４ｂ及び低温接続部４ｃ
は、ヒートパイプ３の高温接続部３ａ、配管部３ｂ及び
低温接続部３ｃと同様に構成され、同様な機能を有して
いる。高温接続部４ａは、エンジン２の排気系の構成部
品である触媒１２の上流側に取り付けられている。低温
接続部４ｃは、熱電素子７の吸熱部７ａに取り付けられ
ている。配管部４ｂは、高温接続部４ａと低温接続部４
ｃを連通している。配管部４ｂの途中には、その連通と
遮断を切り換え可能な切換弁４ｄが設けられている。
部４ｂ及び低温接続部４ｃを備えて構成されている。こ
れらの高温接続部４ａ、配管部４ｂ及び低温接続部４ｃ
は、ヒートパイプ３の高温接続部３ａ、配管部３ｂ及び
低温接続部３ｃと同様に構成され、同様な機能を有して
いる。高温接続部４ａは、エンジン２の排気系の構成部
品である触媒１２の上流側に取り付けられている。低温
接続部４ｃは、熱電素子７の吸熱部７ａに取り付けられ
ている。配管部４ｂは、高温接続部４ａと低温接続部４
ｃを連通している。配管部４ｂの途中には、その連通と
遮断を切り換え可能な切換弁４ｄが設けられている。
【００１６】ヒートパイプ５は、高温接続部５ａ、配管
部５ｂ及び低温接続部５ｃを備えて構成されている。こ
れらの高温接続部５ａ、配管部５ｂ及び低温接続部５ｃ
は、ヒートパイプ３の高温接続部３ａ、配管部３ｂ及び
低温接続部３ｃと同様に構成され、同様な機能を有して
いる。高温接続部５ａは、エンジン２の排気系の構成部
品であるマフラ１３の上流側に取り付けられている。低
温接続部５ｃは、熱電素子８の吸熱部８ａに取り付けら
れている。配管部５ｂは、高温接続部５ａと低温接続部
５ｃを連通している。配管部５ｂの途中には、その連通
と遮断を切り換え可能な切換弁５ｄが設けられている。
部５ｂ及び低温接続部５ｃを備えて構成されている。こ
れらの高温接続部５ａ、配管部５ｂ及び低温接続部５ｃ
は、ヒートパイプ３の高温接続部３ａ、配管部３ｂ及び
低温接続部３ｃと同様に構成され、同様な機能を有して
いる。高温接続部５ａは、エンジン２の排気系の構成部
品であるマフラ１３の上流側に取り付けられている。低
温接続部５ｃは、熱電素子８の吸熱部８ａに取り付けら
れている。配管部５ｂは、高温接続部５ａと低温接続部
５ｃを連通している。配管部５ｂの途中には、その連通
と遮断を切り換え可能な切換弁５ｄが設けられている。
【００１７】また、ヒートパイプ３〜５は、設置位置に
おける温度状態を考慮して適したものが用いられる。
おける温度状態を考慮して適したものが用いられる。
【００１８】エンジン２には、冷却用のラジエータ２０
が取り付けられている。ラジエータ２０には、配水管２
１を介して複数の冷却器２２が接続されている。冷却器
２２は、エンジン２の冷却系の構成部品であり、熱電素
子６〜８の放熱部６ｂ〜８ｂにそれぞれ接続されてい
る。
が取り付けられている。ラジエータ２０には、配水管２
１を介して複数の冷却器２２が接続されている。冷却器
２２は、エンジン２の冷却系の構成部品であり、熱電素
子６〜８の放熱部６ｂ〜８ｂにそれぞれ接続されてい
る。
【００１９】熱電素子６〜８は、それぞれバッテリ２５
に電気的に接続され、発電した電力をバッテリ２５に充
電する。
に電気的に接続され、発電した電力をバッテリ２５に充
電する。
【００２０】ヒートパイプ５の高温接続部５ａは、配管
３１を通じて、キャニスタ３２に接続されている。配管
３１には、その連通及び遮断を切り換え可能な切換弁３
１ａが設けられている。キャニスタ３２は、燃料タンク
３３に取り付けられ、燃料蒸気を吸着する吸着器であ
り、調温可能なものである。キャニスタ３２で吸着され
た燃料は、液化器３４により液化され、燃料タンク３３
に戻される。
３１を通じて、キャニスタ３２に接続されている。配管
３１には、その連通及び遮断を切り換え可能な切換弁３
１ａが設けられている。キャニスタ３２は、燃料タンク
３３に取り付けられ、燃料蒸気を吸着する吸着器であ
り、調温可能なものである。キャニスタ３２で吸着され
た燃料は、液化器３４により液化され、燃料タンク３３
に戻される。
【００２１】このようにヒートパイプ５をキャニスタ３
２に接続することにより、バッテリの電力を用いること
なく、エンジン２の排気系の熱を有効利用してキャニス
タ３２の加熱が可能であり、また排気系の熱の移動によ
り排気系の冷却を促進することができる。
２に接続することにより、バッテリの電力を用いること
なく、エンジン２の排気系の熱を有効利用してキャニス
タ３２の加熱が可能であり、また排気系の熱の移動によ
り排気系の冷却を促進することができる。
【００２２】図２に示すように、熱電素子６としては、
例えば半導体を用いて温度差に基づいて起電力を生じさ
せるものが用いられる。熱電素子６は、吸熱部６ａ、放
熱部６ｂ、ｐ型半導体６ｃ及びｎ型半導体６ｄを備えて
構成されている。吸熱部６ａは、ヒートパイプ３の低温
接続部３ｃに接続されており、ヒートパイプ３の熱によ
り高温状態となる。吸熱部６ａは、絶縁体６ｅの内側に
金属体６ｆを配置して構成されている。
例えば半導体を用いて温度差に基づいて起電力を生じさ
せるものが用いられる。熱電素子６は、吸熱部６ａ、放
熱部６ｂ、ｐ型半導体６ｃ及びｎ型半導体６ｄを備えて
構成されている。吸熱部６ａは、ヒートパイプ３の低温
接続部３ｃに接続されており、ヒートパイプ３の熱によ
り高温状態となる。吸熱部６ａは、絶縁体６ｅの内側に
金属体６ｆを配置して構成されている。
【００２３】放熱部６ｂは、絶縁体６ｅの内側に金属体
６ｆを配置して構成され、ｐ型半導体６ｃ及びｎ型半導
体６ｄを挟み吸熱部６ａと対向して配設されている。放
熱部６ｂは、ラジエータ２０の冷却水が循環する冷却器
２２に接続されており、冷却器２２に吸熱され低温状態
となる。吸熱部６ａの金属体６ｆと放熱部６ｂの金属体
６ｆの間には、ｐ型半導体６ｃ及びｎ型半導体６ｄが交
互に配列されている。
６ｆを配置して構成され、ｐ型半導体６ｃ及びｎ型半導
体６ｄを挟み吸熱部６ａと対向して配設されている。放
熱部６ｂは、ラジエータ２０の冷却水が循環する冷却器
２２に接続されており、冷却器２２に吸熱され低温状態
となる。吸熱部６ａの金属体６ｆと放熱部６ｂの金属体
６ｆの間には、ｐ型半導体６ｃ及びｎ型半導体６ｄが交
互に配列されている。
【００２４】熱電素子７、８は、熱電素子６と同様に構
成されるが、熱電素子６〜８としては接続されるヒート
パイプ３〜５の温度状態に応じて最適なものを用いるこ
とが望ましい。例えば、熱電素子６、７としては、ｎ型
ＳｉＧｅ、ｐ型ＳｉＧｅを用いたものが用いられる。ま
た、熱電素子８としては、ｎ型ＢｉＳｅＴｅ、ｐ型Ｂｉ
ＳｂＴｅを用いたものが用いられる。
成されるが、熱電素子６〜８としては接続されるヒート
パイプ３〜５の温度状態に応じて最適なものを用いるこ
とが望ましい。例えば、熱電素子６、７としては、ｎ型
ＳｉＧｅ、ｐ型ＳｉＧｅを用いたものが用いられる。ま
た、熱電素子８としては、ｎ型ＢｉＳｅＴｅ、ｐ型Ｂｉ
ＳｂＴｅを用いたものが用いられる。
【００２５】次に、本実施形態に係る排気熱回収装置の
動作について説明する。
動作について説明する。
【００２６】図１において、エンジン２が駆動すると、
エンジン２から高温の排気ガスが排出される。排気ガス
は、エキゾーストマニホルド１１、触媒１２、マフラ１
３を順次流通していく。このとき、排気ガスの熱によ
り、エキゾーストマニホルド１１、触媒１２及びマフラ
１３は、高温状態となる。
エンジン２から高温の排気ガスが排出される。排気ガス
は、エキゾーストマニホルド１１、触媒１２、マフラ１
３を順次流通していく。このとき、排気ガスの熱によ
り、エキゾーストマニホルド１１、触媒１２及びマフラ
１３は、高温状態となる。
【００２７】エキゾーストマニホルド１１が高温状態と
なると、それに伴ってヒートパイプ３の高温接続部３ａ
が高温状態となる。そして、高温接続部３ａの熱は、配
管３ｂを介して低温接続部３ｃに移動する。これによ
り、熱電素子６の吸熱部６ａが高温状態となる。その
際、エキゾーストマニホルド１１の温度分布が不均一な
状態となっていても、ヒートパイプ３により熱移動する
ことにより、熱電素子６の吸熱部６ａに対し均一な状態
で熱を与えることができる。このため、熱電素子６が効
率よく発電し、エンジン２の熱回収効率が高いものとな
る。また、熱電素子６の放熱部６ｂはラジエータ２０に
連通する冷却器２２に接続されているので、放熱部６ｂ
に何も接続しない場合に比べ、低温状態とすることがで
き、熱電素子６の発電量を向上することができ、エンジ
ン２の熱回収効率を高めることができる。
なると、それに伴ってヒートパイプ３の高温接続部３ａ
が高温状態となる。そして、高温接続部３ａの熱は、配
管３ｂを介して低温接続部３ｃに移動する。これによ
り、熱電素子６の吸熱部６ａが高温状態となる。その
際、エキゾーストマニホルド１１の温度分布が不均一な
状態となっていても、ヒートパイプ３により熱移動する
ことにより、熱電素子６の吸熱部６ａに対し均一な状態
で熱を与えることができる。このため、熱電素子６が効
率よく発電し、エンジン２の熱回収効率が高いものとな
る。また、熱電素子６の放熱部６ｂはラジエータ２０に
連通する冷却器２２に接続されているので、放熱部６ｂ
に何も接続しない場合に比べ、低温状態とすることがで
き、熱電素子６の発電量を向上することができ、エンジ
ン２の熱回収効率を高めることができる。
【００２８】また、触媒１２が高温状態となると、それ
に伴ってヒートパイプ４の高温接続部４ａが高温状態と
なる。そして、高温接続部４ａの熱は、配管４ｂを介し
て低温接続部４ｃに移動する。これにより、熱電素子７
の吸熱部７ａが高温状態となる。その際、触媒１２の温
度分布が不均一な状態となっていても、ヒートパイプ４
により熱移動することにより、熱電素子７の吸熱部７ａ
に対し均一な状態で熱を与えることができる。このた
め、熱電素子７が効率よく発電し、エンジン２の熱回収
効率が高いものとなる。また、熱電素子７の放熱部７ｂ
はラジエータ２０に連通する冷却器２２に接続されてい
るので、放熱部７ｂに何も接続しない場合に比べ、低温
状態とすることができ、熱電素子７の発電量を向上する
ことができ、エンジン２の熱回収効率を高めることがで
きる。
に伴ってヒートパイプ４の高温接続部４ａが高温状態と
なる。そして、高温接続部４ａの熱は、配管４ｂを介し
て低温接続部４ｃに移動する。これにより、熱電素子７
の吸熱部７ａが高温状態となる。その際、触媒１２の温
度分布が不均一な状態となっていても、ヒートパイプ４
により熱移動することにより、熱電素子７の吸熱部７ａ
に対し均一な状態で熱を与えることができる。このた
め、熱電素子７が効率よく発電し、エンジン２の熱回収
効率が高いものとなる。また、熱電素子７の放熱部７ｂ
はラジエータ２０に連通する冷却器２２に接続されてい
るので、放熱部７ｂに何も接続しない場合に比べ、低温
状態とすることができ、熱電素子７の発電量を向上する
ことができ、エンジン２の熱回収効率を高めることがで
きる。
【００２９】また、マフラ１３が高温状態となると、そ
れに伴ってヒートパイプ５の高温接続部５ａが高温状態
となる。そして、高温接続部５ａの熱は、配管５ｂを介
して低温接続部５ｃに移動する。これにより、熱電素子
８の吸熱部８ａが高温状態となる。その際、マフラ１３
の温度分布が不均一な状態となっていても、ヒートパイ
プ５により熱移動することにより、熱電素子８の吸熱部
８ａに対し均一な状態で熱を与えることができる。この
ため、熱電素子８が効率よく発電し、エンジン２の熱回
収効率が高いものとなる。また、熱電素子８の放熱部８
ｂはラジエータ２０に連通する冷却器２２に接続されて
いるので、放熱部８ｂに何も接続しない場合に比べ、低
温状態とすることができ、熱電素子８の発電量を向上す
ることができ、エンジン２の熱回収効率を高めることが
できる。
れに伴ってヒートパイプ５の高温接続部５ａが高温状態
となる。そして、高温接続部５ａの熱は、配管５ｂを介
して低温接続部５ｃに移動する。これにより、熱電素子
８の吸熱部８ａが高温状態となる。その際、マフラ１３
の温度分布が不均一な状態となっていても、ヒートパイ
プ５により熱移動することにより、熱電素子８の吸熱部
８ａに対し均一な状態で熱を与えることができる。この
ため、熱電素子８が効率よく発電し、エンジン２の熱回
収効率が高いものとなる。また、熱電素子８の放熱部８
ｂはラジエータ２０に連通する冷却器２２に接続されて
いるので、放熱部８ｂに何も接続しない場合に比べ、低
温状態とすることができ、熱電素子８の発電量を向上す
ることができ、エンジン２の熱回収効率を高めることが
できる。
【００３０】以上のように、本実施形態に係る排気熱回
収装置によれば、エンジン２の排気系の熱をヒートパイ
プ３〜５を用いて熱電素子６〜８に移動させることによ
り、熱電素子６〜８を均一な温度として熱を与えること
ができるため、熱電素子６〜８の発電効率を高めること
ができ、エンジン２の熱回収効率の向上が図れる。
収装置によれば、エンジン２の排気系の熱をヒートパイ
プ３〜５を用いて熱電素子６〜８に移動させることによ
り、熱電素子６〜８を均一な温度として熱を与えること
ができるため、熱電素子６〜８の発電効率を高めること
ができ、エンジン２の熱回収効率の向上が図れる。
【００３１】また、エンジン２の高負荷リーン燃焼時
に、排気温度を上昇を防止するために、過度の燃料をエ
ンジン２に供給する必要がなく、燃費の向上が図れる。
に、排気温度を上昇を防止するために、過度の燃料をエ
ンジン２に供給する必要がなく、燃費の向上が図れる。
【００３２】また、ヒートパイプ３〜５により、排気熱
を奪うことにより、排気ガスの体積が小さくなり、排気
抵抗が低減され、エンジン２の出力向上が図れる。
を奪うことにより、排気ガスの体積が小さくなり、排気
抵抗が低減され、エンジン２の出力向上が図れる。
【００３３】更に、熱電素子６〜８にて発電を行い、バ
ッテリ２５に充電することにより、オルタネータの負荷
が小さくなり、燃費の向上が図れる。
ッテリ２５に充電することにより、オルタネータの負荷
が小さくなり、燃費の向上が図れる。
【００３４】（第二実施形態）次に、第二実施形態に係
る排気熱回収装置について説明する。
る排気熱回収装置について説明する。
【００３５】図３は、本実施形態に係る排気熱回収装置
の説明図である。本図に示すように、本実施形態に係る
排気熱回収装置１ａは、第一実施形態に係る排気熱回収
装置１とほぼ同様な構成を有するものであるが、エンジ
ン２に水素や天然ガスなどを収容する燃料タンク５１が
接続される点で異なっている。燃料タンク５１は、水素
貯蔵合金又は天然ガス吸着物質により構成されている。
の説明図である。本図に示すように、本実施形態に係る
排気熱回収装置１ａは、第一実施形態に係る排気熱回収
装置１とほぼ同様な構成を有するものであるが、エンジ
ン２に水素や天然ガスなどを収容する燃料タンク５１が
接続される点で異なっている。燃料タンク５１は、水素
貯蔵合金又は天然ガス吸着物質により構成されている。
【００３６】燃料タンク５１には、配管５２を有するヒ
ートパイプ５３ａ及び配管５５を有するヒートパイプ５
３ｂが取り付けられている。配管５２は、冷却器２２と
接続されている。配管５２の途中には、その連通と遮断
を切換可能な切換弁５２ａが設けられている。配管５５
は、放熱板５４と接続されている。配管５５の途中に
は、その連通と遮断を切換可能な切換弁５５ａが設けら
れている。なお、燃焼タンク５１にヒートパイプ５３
ａ、５３ｂを取り付けず、配管５２及び配管５５を燃料
タンク５１に接続してもよい。
ートパイプ５３ａ及び配管５５を有するヒートパイプ５
３ｂが取り付けられている。配管５２は、冷却器２２と
接続されている。配管５２の途中には、その連通と遮断
を切換可能な切換弁５２ａが設けられている。配管５５
は、放熱板５４と接続されている。配管５５の途中に
は、その連通と遮断を切換可能な切換弁５５ａが設けら
れている。なお、燃焼タンク５１にヒートパイプ５３
ａ、５３ｂを取り付けず、配管５２及び配管５５を燃料
タンク５１に接続してもよい。
【００３７】このように構成された排気熱回収装置１ａ
によれば、第一実施形態に係る排気熱回収装置１と同様
に、エンジン２の排気系の熱をヒートパイプ３〜５を用
いて熱電素子６〜８に移動させることが可能であり、熱
電素子６〜８を均一な温度として熱を与え、熱電素子６
〜８の発電効率を高めることができ、エンジン２の熱回
収効率の向上が図れる。
によれば、第一実施形態に係る排気熱回収装置１と同様
に、エンジン２の排気系の熱をヒートパイプ３〜５を用
いて熱電素子６〜８に移動させることが可能であり、熱
電素子６〜８を均一な温度として熱を与え、熱電素子６
〜８の発電効率を高めることができ、エンジン２の熱回
収効率の向上が図れる。
【００３８】また、燃料タンク５１から燃料を放出する
ためには外部よりエネルギを供給する必要がある。この
とき、燃料タンク５１は吸熱部材となり、ラジエータ２
０の冷却水温より低温となる。このため、配水管２１の
途中に設けられる切換弁２１ａを閉じ、配管５２の切換
弁５２ａを開くことにより、熱電素子６〜８の放熱部を
低温化することができる。また、切換弁５５ａも開くこ
とにより、放熱板５４の放熱を利用して、燃料タンク５
１をより低温化し、熱電素子６〜８の放熱部の低温化を
促進することができる。
ためには外部よりエネルギを供給する必要がある。この
とき、燃料タンク５１は吸熱部材となり、ラジエータ２
０の冷却水温より低温となる。このため、配水管２１の
途中に設けられる切換弁２１ａを閉じ、配管５２の切換
弁５２ａを開くことにより、熱電素子６〜８の放熱部を
低温化することができる。また、切換弁５５ａも開くこ
とにより、放熱板５４の放熱を利用して、燃料タンク５
１をより低温化し、熱電素子６〜８の放熱部の低温化を
促進することができる。
【００３９】これにより、熱電素子６〜８の発電量が増
加するとともに、熱電素子６〜８の発電効率を向上させ
ることができる。図４に示すように、熱電素子６〜８に
おいて、吸熱部と放熱部との温度差が同じであっても、
低温側（放熱部側）の温度が低いほど発電効率を高める
ことができる。
加するとともに、熱電素子６〜８の発電効率を向上させ
ることができる。図４に示すように、熱電素子６〜８に
おいて、吸熱部と放熱部との温度差が同じであっても、
低温側（放熱部側）の温度が低いほど発電効率を高める
ことができる。
【００４０】また、このように発電を行うことにより、
燃料となるガスの発生に必要なエネルギが得られ省エネ
となるとともに、発電効率の向上により燃費の向上も図
れる。
燃料となるガスの発生に必要なエネルギが得られ省エネ
となるとともに、発電効率の向上により燃費の向上も図
れる。
【００４１】一方、外部より燃料タンク５１に燃料を入
れるときには、燃料タンク５１が発熱する。冷寒時であ
れば、切換弁５２ａを開くことにより、燃料タンク５１
の熱を利用して、エンジン２の排気系の構成部品を暖気
することができる。これにより、エミッションの向上が
図れる。
れるときには、燃料タンク５１が発熱する。冷寒時であ
れば、切換弁５２ａを開くことにより、燃料タンク５１
の熱を利用して、エンジン２の排気系の構成部品を暖気
することができる。これにより、エミッションの向上が
図れる。
【００４２】（第三実施形態）次に、第三実施形態に係
る排気熱回収装置について説明する。
る排気熱回収装置について説明する。
【００４３】図５は、本実施形態に係る排気熱回収装置
の説明図である。本図に示すように、本実施形態に係る
排気熱回収装置では、エンジン１の排気系を構成する排
気管自体をヒートポンプとしたものである。排気管を内
管６１、外管６２の二重管構造とし、内管６１の外周及
び外管６２の内周に沿ってそれぞれウイック材６３、６
４が配設され、内管６１と外管６２の間に熱媒体が充填
されている。
の説明図である。本図に示すように、本実施形態に係る
排気熱回収装置では、エンジン１の排気系を構成する排
気管自体をヒートポンプとしたものである。排気管を内
管６１、外管６２の二重管構造とし、内管６１の外周及
び外管６２の内周に沿ってそれぞれウイック材６３、６
４が配設され、内管６１と外管６２の間に熱媒体が充填
されている。
【００４４】このようにヒートパイプを構成することに
より、排気ガスの熱を排気管を介することなく直接ヒー
トパイプで移動できるため、熱移動特性が良好となる。
このため、熱回収効率が向上するとともに、排気系の冷
却性能が向上する。また、排気ガスの体積が減少して排
気抵抗が小さくなり、エンジン出力向上が図れる。
より、排気ガスの熱を排気管を介することなく直接ヒー
トパイプで移動できるため、熱移動特性が良好となる。
このため、熱回収効率が向上するとともに、排気系の冷
却性能が向上する。また、排気ガスの体積が減少して排
気抵抗が小さくなり、エンジン出力向上が図れる。
【００４５】また、熱移動特性が良好となることによ
り、熱電素子６〜８に大きな温度差を与えることがで
き、発電量を増加させることができる。
り、熱電素子６〜８に大きな温度差を与えることがで
き、発電量を増加させることができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヒ
ートパイプなどの熱移動手段によりエンジン排気系の熱
を熱電素子の吸熱部へ移動させることにより、熱移動手
段を介して熱電素子の吸熱部に排気系の熱を均一に与え
ることができる。このため、熱電素子の発電効率が向上
し、エンジン排気熱の回収効率の向上が図れる。
ートパイプなどの熱移動手段によりエンジン排気系の熱
を熱電素子の吸熱部へ移動させることにより、熱移動手
段を介して熱電素子の吸熱部に排気系の熱を均一に与え
ることができる。このため、熱電素子の発電効率が向上
し、エンジン排気熱の回収効率の向上が図れる。
【図１】本発明の第一実施形態に係る排気熱回収装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】図１の排気熱回収装置における熱電素子の説明
図である。
図である。
【図３】第二実施形態に係る排気熱回収装置の構成図で
ある。
ある。
【図４】熱電素子の温度差−発電効率特性を示すグラフ
である。
である。
【図５】第三実施形態に係る排気熱回収装置の構成図で
ある。
ある。
１…排気熱回収装置、２…エンジン、３〜５…ヒートパ
イプ、６〜８…熱電素子、１１…エキゾーストマニホル
ド、１２…触媒、１３…マフラ、２０…ラジエータ、２
２…冷却器。
イプ、６〜８…熱電素子、１１…エキゾーストマニホル
ド、１２…触媒、１３…マフラ、２０…ラジエータ、２
２…冷却器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 寺島 由紀夫
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジンの排気系の構成部品に接続され
る熱移動手段と、 吸熱部が前記熱移動手段に接続され、放熱部が前記エン
ジンの冷却系の構成部品に接続され、前記吸熱部と前記
放熱部との温度差に応じて発電する熱電素子と、を備え
た排気熱回収装置。 - 【請求項２】 前記熱移動手段は、ヒートパイプである
ことを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収装置。 - 【請求項３】 前記エンジンの冷却系の構成部品に前記
エンジンに燃料を供給する燃料タンクを接続したことを
特徴とする請求項１又は２に記載の排気熱回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255096A JP2003065045A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 排気熱回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255096A JP2003065045A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 排気熱回収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065045A true JP2003065045A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19083133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001255096A Pending JP2003065045A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 排気熱回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003065045A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005008073A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2006-08-31 | 赤松 則男 | 熱発電装置装備自動車 |
| US7178332B2 (en) | 2004-03-22 | 2007-02-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery system |
| CN100360771C (zh) * | 2004-03-19 | 2008-01-09 | 丰田自动车株式会社 | 废热回收系统 |
| DE102008005334A1 (de) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Christian Vitek | Thermoelektrischer Generator |
| KR20160043812A (ko) * | 2014-10-14 | 2016-04-22 | 현대자동차주식회사 | 내연기관용 발전장치 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629551B2 (ja) * | 1986-05-21 | 1994-04-20 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の排気熱回収装置 |
| JPH06129680A (ja) * | 1992-10-19 | 1994-05-13 | Takata Kk | 換気扇 |
| JPH07111344A (ja) * | 1993-10-14 | 1995-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電発電素子 |
| JP2000130968A (ja) * | 1998-10-22 | 2000-05-12 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両のヒートパイプ装置 |
| JP2000297699A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-10-24 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車用排熱発電装置 |
| JP2000352313A (ja) * | 1999-06-09 | 2000-12-19 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車用排熱発電装置 |
| JP2001130272A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-05-15 | Toyota Motor Corp | 燃料タンク |
-
2001
- 2001-08-24 JP JP2001255096A patent/JP2003065045A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| DE102005013330B4 (de) * | 2004-03-22 | 2009-07-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Wärmerückgewinnungssystem |
| DE102008005334A1 (de) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Christian Vitek | Thermoelektrischer Generator |
| KR20160043812A (ko) * | 2014-10-14 | 2016-04-22 | 현대자동차주식회사 | 내연기관용 발전장치 |
| KR101664563B1 (ko) * | 2014-10-14 | 2016-10-10 | 현대자동차주식회사 | 내연기관용 발전장치 |
| US9810130B2 (en) | 2014-10-14 | 2017-11-07 | Hyundai Motor Company | Generator for internal combustion engine |
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|
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