JP2006002704A - Thermoelectric power generation device - Google Patents

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Toshitake Sasaki
俊武 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric power generation device excellent in mounting nature even if a heat pipe is used. <P>SOLUTION: This device is a thermoelectric power generation device 41 generating power with using exhaust gas from a heat source and is provided with a thermoelectric conversion means 11, . . . . arranged along a circumference direction and converting thermal energy of the exhaust gas to electric energy and a plurality of heat pipes 44, 44 covering an outer circumference side of the thermoelectric conversion means 11 in a direction perpendicular to a direction of exhaust gas flow at a same position of the direction of exhaust gas flow. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、熱源からの排気を利用して発電する熱電発電装置に関する。   The present invention relates to a thermoelectric power generator that generates electric power using exhaust from a heat source.

自動車のエンジン等の熱源から排出された排気ガスの熱エネルギを電気エネルギに変換することによって、排熱からエネルギを回収する熱電発電装置が開発されている。熱電発電装置では、排気ガスの熱による高温側と冷却水等で冷却した低温側との間に多数の熱電素子からなる熱電変換モジュールを配置し、この高温側と低温側との温度差に応じて熱電変換モジュールの各熱電素子で発電している。熱電発電装置には、高温側へ排気ガスの熱を移動させたりあるいは低温側から熱を放熱部に移動させるために、ヒートパイプを利用するものがある（特許文献１参照）。
特開２００３−６５０４５号公報 Thermoelectric generators have been developed that recover energy from exhaust heat by converting the heat energy of exhaust gas discharged from a heat source such as an automobile engine into electrical energy. In a thermoelectric generator, a thermoelectric conversion module consisting of many thermoelectric elements is placed between the high temperature side due to the heat of exhaust gas and the low temperature side cooled with cooling water, etc., and according to the temperature difference between this high temperature side and the low temperature side Power is generated by each thermoelectric element of the thermoelectric conversion module. Some thermoelectric generators use heat pipes to move the heat of exhaust gas to the high temperature side or move heat from the low temperature side to the heat radiating section (see Patent Document 1).
JP 2003-65045 A

熱電発電装置には、排気ガスの熱エネルギをできるだけ多く回収するために、複数個の熱電変換モジュールを備えるものがある。この熱電発電装置においてヒートパイプを利用した場合、熱電変換モジュール毎にヒートパイプが必要となる。そのため、この熱電発電装置を自動車に搭載した場合、多数本のヒートパイプを車内に配設しなければならないので、搭載性が悪化する。   Some thermoelectric generators include a plurality of thermoelectric conversion modules in order to recover as much heat energy as possible from the exhaust gas. When a heat pipe is used in this thermoelectric generator, a heat pipe is required for each thermoelectric conversion module. For this reason, when this thermoelectric power generation device is mounted on an automobile, a large number of heat pipes must be disposed in the vehicle, so that the mountability deteriorates.

そこで、本発明は、ヒートパイプを利用した場合でも搭載性に優れる熱電発電装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a thermoelectric power generator that is excellent in mountability even when a heat pipe is used.

本発明に係る熱電発電装置は、熱源からの排気を利用して発電する熱電発電装置であって、周方向に沿って配置され、排気の熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換手段と、排気の流れる方向に対して直交する向きで排気の流れる方向の同一位置において熱電変換手段の外周側を覆い、それぞれ独立して配置される複数のヒートパイプとを備えることを特徴とする。   A thermoelectric power generation apparatus according to the present invention is a thermoelectric power generation apparatus that generates power using exhaust from a heat source, and is disposed along a circumferential direction, and thermoelectric conversion means that converts thermal energy of the exhaust into electrical energy; And a plurality of heat pipes that are arranged independently and cover the outer peripheral side of the thermoelectric conversion means at the same position in the exhaust flow direction in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas.

この熱電発電装置では、熱電変換手段が周方向に沿って配置されており、熱電変換手段により熱源からの排気の熱エネルギを電気エネルギに変換する。熱電発電装置では、周方向に配置される熱電変換手段の内周側に熱源からの排気が流れ、熱電変換手段の内周側が高温側となる。また、熱電発電装置では、熱電変換手段の外周側を覆うように複数のヒートパイプが配置され、ヒートパイプで熱を移動させることにより熱電変換手段の外周側が低温側となる。複数のヒートパイプは、排気の流れる方向に対して直交する向きに配置されるとともに、排気の流れる方向において同一位置にそれぞれ独立して配置される。つまり、複数のヒートパイプは熱電変換手段の外周側の１つの周上に重ならないように配置され、複数のヒートパイプが配置される周で形成される面と排気の流れる方向とが直交する。周方向に沿って幾つかの熱電変換手段が配置される場合、ヒートパイプも周方向に沿って配置されているので、１本のヒートパイプで複数の熱電変換手段の外周側を覆うことができ、１本のヒートパイプにより複数の熱電変換手段の低温側の熱を移動させることができる。したがって、この熱電発電装置では、熱電変換手段毎にヒートパイプが必要とならないので、ヒートパイプの本数を抑制でき。そのため、この熱電発電装置を自動車等に搭載する場合、搭載性が向上する。また、排気の流れる方向に沿って熱電変換手段が複数列配置される場合、排気の流れる上流側と下流側とで温度勾配ができ、各列での熱電変換手段の低温側での熱の輸送量が異なる。この熱電発電装置では、複数のヒートパイプを排気の流れる方向の同一位置に配置させるので（つまり、列毎に配置させるので）、列毎に熱輸送性能の異なるヒートパイプを配置させることができ、熱輸送性能を確保することができる。さらに、この熱電発電装置では、排気の流れる方向の同一位置において重ならないように複数のヒートパイプを配置させるので、組み付け時にヒートパイプを熱電変換手段の外側から組み付けることができるとともにヒートパイプ全体が内周側に移動できるので、組み付け性能にも優れている。   In this thermoelectric generator, thermoelectric conversion means are arranged along the circumferential direction, and heat energy of the exhaust from the heat source is converted into electric energy by the thermoelectric conversion means. In the thermoelectric generator, the exhaust from the heat source flows on the inner peripheral side of the thermoelectric conversion means arranged in the circumferential direction, and the inner peripheral side of the thermoelectric conversion means becomes the high temperature side. Further, in the thermoelectric generator, a plurality of heat pipes are arranged so as to cover the outer peripheral side of the thermoelectric conversion means, and the outer peripheral side of the thermoelectric conversion means becomes the low temperature side by moving heat with the heat pipe. The plurality of heat pipes are arranged in a direction orthogonal to the direction in which the exhaust flows, and are independently arranged in the same position in the direction in which the exhaust flows. That is, the plurality of heat pipes are arranged so as not to overlap one circumference on the outer peripheral side of the thermoelectric conversion means, and the surface formed by the circumference where the plurality of heat pipes are arranged is orthogonal to the direction in which the exhaust flows. When several thermoelectric conversion means are arranged along the circumferential direction, since the heat pipe is also arranged along the circumferential direction, the outer peripheral side of the plurality of thermoelectric conversion means can be covered with one heat pipe. The heat of the low temperature side of several thermoelectric conversion means can be moved with one heat pipe. Therefore, in this thermoelectric power generation apparatus, since no heat pipe is required for each thermoelectric conversion means, the number of heat pipes can be suppressed. Therefore, when this thermoelectric generator is mounted on an automobile or the like, the mountability is improved. In addition, when a plurality of rows of thermoelectric conversion means are arranged along the direction in which the exhaust flows, a temperature gradient is created between the upstream side and the downstream side where the exhaust flows, and heat is transported on the low temperature side of the thermoelectric conversion means in each row. The amount is different. In this thermoelectric generator, since a plurality of heat pipes are arranged at the same position in the exhaust flow direction (that is, arranged for each column), heat pipes having different heat transport performance can be arranged for each column, Heat transport performance can be ensured. Furthermore, in this thermoelectric generator, a plurality of heat pipes are arranged so that they do not overlap at the same position in the exhaust flow direction, so that the heat pipes can be assembled from the outside of the thermoelectric conversion means during assembly and the entire heat pipe Since it can move to the circumference side, it has excellent assembly performance.

なお、熱電変換手段は、周方向に沿って配置されるが、周全体にわたって配置される場合と周の一部に配置される場合がある。また、熱電変換手段は、排気の流れる方向に一列だけ配置される場合もあれば、排気の流れる方向に沿って複数列配置される場合もある。複数列配置される場合、排気の流れる方向の同一位置は列毎に位置が異なるので、排気の流れる方向の同一位置において配置される複数のヒートパイプは各列に備えられる。ヒートパイプの配置において排気の流れる方向に対して直交する向きは、厳密に直交している向き以外にも、略直交している向きも含むものとする。また、ヒートパイプの配置において排気の流れる方向の同一位置は、厳密に同じ位置以外にも、略同じ位置も含むものとする。   In addition, although the thermoelectric conversion means is arrange | positioned along the circumferential direction, it may be arrange | positioned in the case where it arrange | positions over the whole periphery and a part of periphery. Further, the thermoelectric conversion means may be arranged in a single row in the direction in which the exhaust flows, or in a plurality of rows in the direction in which the exhaust flows. In the case where a plurality of rows are arranged, the same position in the exhaust flow direction is different for each row. Therefore, a plurality of heat pipes arranged at the same position in the exhaust flow direction are provided in each row. In the arrangement of the heat pipes, the direction orthogonal to the direction in which the exhaust flows includes not only the direction that is strictly orthogonal but also the direction that is substantially orthogonal. In addition, in the arrangement of the heat pipe, the same position in the direction in which the exhaust gas flows includes substantially the same position in addition to the strictly same position.

本発明によれば、ヒートパイプの本数を抑制でき、搭載性に優れている。   According to the present invention, the number of heat pipes can be suppressed, and the mountability is excellent.

以下、図面を参照して、本発明に係る熱電発電装置の実施の形態を説明する。   Embodiments of a thermoelectric generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施の形態では、本発明に係る熱電発電装置を、自動車のエンジンから排出される排気ガスの熱エネルギを回収する熱電発電装置に適用する。本実施の形態に係る熱電発電装置は、周方向に沿って６つの熱電変換モジュールが配置され、この６つの熱電変換モジュールを１列として排気ガスが流れる方向に沿って４列配置される。本実施の形態には、３つの実施の形態があり、第１の実施の形態が１列に１本のヒートパイプを配設した形態であり、第２の実施の形態が１列に平行した２本のヒートパイプを配設した形態であり、第３の実施の形態が１列に排気ガスの流れる方向における同一位置においてそれぞれ独立した複数本のヒートパイプを配置した形態である。   In the present embodiment, the thermoelectric power generation device according to the present invention is applied to a thermoelectric power generation device that recovers thermal energy of exhaust gas discharged from an automobile engine. In the thermoelectric generator according to the present embodiment, six thermoelectric conversion modules are arranged along the circumferential direction, and four rows are arranged along the direction in which the exhaust gas flows with the six thermoelectric conversion modules serving as one row. In this embodiment, there are three embodiments, the first embodiment is a form in which one heat pipe is arranged in one row, and the second embodiment is parallel to one row. This is a form in which two heat pipes are arranged, and the third embodiment is a form in which a plurality of independent heat pipes are arranged in one row at the same position in the direction in which the exhaust gas flows.

図１〜図４を参照して、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る熱電発電装置のバンド固定部がない状態での斜視図である。図２は、図１の熱電発電装置の側面図である。図３は、図２の側面図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４は、図１の熱電発電装置のバンド固定部もある状態での側面図である。   With reference to FIGS. 1-4, the thermoelectric generator 1 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view of the thermoelectric generator according to the first embodiment without a band fixing portion. FIG. 2 is a side view of the thermoelectric generator of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in the side view of FIG. FIG. 4 is a side view of the thermoelectric generator of FIG. 1 with a band fixing portion.

熱電発電装置１は、ガソリンエンジン（図示せず）のエキゾーストマニホールドに繋がる排気系の任意の箇所（例えば、エキゾーストマニホールドの直下、排気浄化触媒の上流側、マフラの上流側等）に配設される。熱電発電装置１は、最上流部及び最下流部に排気管（図示せず）と接続するためのフランジ（図示せず）がそれぞれ設けられ、排気管の途中に配設される。熱電発電装置１は、周方向に沿って６個の熱電発電ユニット２，２，２，２，２，２が配置され（図２参照）、排気の流れる方向に沿って４個の熱電発電ユニット２，２，２，２が配置され（図１参照）、計１６個の熱電発電ユニット２，・・・を備えている。熱電発電装置１では、各熱電発電ユニット２で排気ガスの熱エネルギを電気エネルギに変換し、その電気エネルギをＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）等を介してバッテリ（図示せず）に充電する。さらに、熱電発電装置１は、周方向に配置される６個の熱電発電ユニット２，２，２，２，２からなる各列にバンド固定部３を備えており、バンド固定部３により各列の６個の熱電発電ユニット２，２，２，２，２，２を固定する（図４参照）。   The thermoelectric generator 1 is disposed at any location in the exhaust system (for example, directly below the exhaust manifold, upstream of the exhaust purification catalyst, upstream of the muffler, etc.) connected to the exhaust manifold of a gasoline engine (not shown). . The thermoelectric generator 1 is provided with flanges (not shown) for connection to an exhaust pipe (not shown) at the most upstream part and the most downstream part, respectively, and is arranged in the middle of the exhaust pipe. In the thermoelectric generator 1, six thermoelectric power generation units 2, 2, 2, 2, 2, and 2 are arranged along the circumferential direction (see FIG. 2), and four thermoelectric power generation units are arranged along the exhaust flow direction. 2, 2, 2 and 2 are arranged (see FIG. 1), and a total of 16 thermoelectric power generation units 2,. In the thermoelectric generator 1, each thermoelectric generator unit 2 converts the heat energy of the exhaust gas into electric energy, and charges the battery (not shown) via the DC / DC converter (not shown) or the like. . Further, the thermoelectric generator 1 includes a band fixing portion 3 in each row composed of six thermoelectric power generation units 2, 2, 2, 2, 2 arranged in the circumferential direction. The six thermoelectric power generation units 2, 2, 2, 2, 2, 2 are fixed (see FIG. 4).

熱電発電ユニット２，・・・は、周方向に６０°毎に等間隔で配設されるとともに、排気ガスの流れる方向に隣接して配設される。熱電発電ユニット２は、熱電変換モジュール１１単位に構成され、熱電変換モジュール１１の大きさを基準としてユニットの各部が構成されている。熱電発電ユニット２は、熱交換部１０、熱電変換モジュール１１、冷却部１２を備えている（図２参照）。なお、本実施の形態では、熱電変換モジュール１１が特許請求の範囲に記載する熱電変換手段に相当する。   The thermoelectric power generation units 2,... Are arranged at regular intervals every 60 ° in the circumferential direction, and are arranged adjacent to the direction in which the exhaust gas flows. The thermoelectric generation unit 2 is configured in units of the thermoelectric conversion module 11, and each part of the unit is configured based on the size of the thermoelectric conversion module 11. The thermoelectric power generation unit 2 includes a heat exchange unit 10, a thermoelectric conversion module 11, and a cooling unit 12 (see FIG. 2). In the present embodiment, the thermoelectric conversion module 11 corresponds to the thermoelectric conversion means described in the claims.

熱交換部１０は、熱電発電ユニット２の中心部から熱電変換モジュール１１までに配置され、熱電変換モジュール１１の高温端面に密着する。熱交換部１０は、熱伝導性に優れる材料で形成され、排気ガスの熱エネルギを高温端面まで伝導する。周方向に沿って６個の熱交換部１０，・・・が溶接等によって接続され、６個の熱交換部１０，・・・が６０°毎に配置されて側面視して略正六角形になる（図２参照）。また、熱交換部１０，・・・は、排気ガスの流れる方向に沿って配設される４個の熱電発電ユニット２，２，２，２の熱交換部が一体で形成される。熱交換部１０の外周側の面は、熱電変換モジュール１１の高温端面より大きくかつ水平な面であり、熱電変換モジュール１１が載置される。熱交換部１０は、断面視して略三角形状であり、排気ガスの流れる空間を有している。熱交換部１０の内部には、熱交換フィンが設けられ、この熱交換フィンにより排気ガスの熱エネルギを伝導する。熱交換フィンは、熱交換部１０の外周側から垂設され、各フィンの高さが三角形状に沿うような高さとなっている。   The heat exchange unit 10 is disposed from the center of the thermoelectric power generation unit 2 to the thermoelectric conversion module 11, and is in close contact with the high temperature end surface of the thermoelectric conversion module 11. The heat exchange unit 10 is formed of a material having excellent thermal conductivity, and conducts the heat energy of the exhaust gas to the high temperature end face. The six heat exchanging portions 10,... Are connected by welding or the like along the circumferential direction, and the six heat exchanging portions 10,. (See FIG. 2). Moreover, the heat exchange part 10, ... is formed integrally with the heat exchange parts of the four thermoelectric power generation units 2, 2, 2, 2 arranged along the flow direction of the exhaust gas. The outer peripheral surface of the heat exchange unit 10 is a surface that is larger and horizontal than the high-temperature end surface of the thermoelectric conversion module 11, and the thermoelectric conversion module 11 is placed thereon. The heat exchange unit 10 has a substantially triangular shape in cross section and has a space through which exhaust gas flows. A heat exchange fin is provided inside the heat exchange unit 10, and the heat energy of the exhaust gas is conducted by the heat exchange fin. The heat exchanging fins are suspended from the outer peripheral side of the heat exchanging portion 10 so that the height of each fin is in a triangular shape.

熱電変換モジュール１１では、高温端面と低温端面との間の温度差に応じてゼーベック効果により熱エネルギを電気エネルギに変換し、その電気エネルギを２つの電極（図示せず）から出力する。そのために、熱電変換モジュール１１は、複数の熱電素子（例えば、Ｂｉ2Ｔｅ3等からなるｐ型とｎ型の２種類の半導体）（図示せず）を備えており、これらの熱電素子を電気的には直列にかつ熱的には並列に配置している。また、熱電変換モジュール１１は、小面積の略正方形状であり、平行かつ水平な高温端面と低温端面を有している。 The thermoelectric conversion module 11 converts thermal energy into electrical energy by the Seebeck effect according to the temperature difference between the high temperature end surface and the low temperature end surface, and outputs the electrical energy from two electrodes (not shown). For this purpose, the thermoelectric conversion module 11 includes a plurality of thermoelectric elements (for example, two types of p-type and n-type semiconductors made of Bi 2 Te 3 or the like) (not shown). It is arranged in series and thermally in parallel. Moreover, the thermoelectric conversion module 11 is a small square, substantially square shape, and has a parallel and horizontal high temperature end surface and low temperature end surface.

冷却部１２は、熱電変換モジュール１１の外周側に配置され、熱電変換モジュール１１の低温端面に密着する。冷却部１２は、熱電変換モジュール１１を通過した熱をヒートパイプ４を利用して放熱部（図示せず）まで移動させることにより、熱電変換モジュール１１の低温端面を冷却する。冷却部１２は、下面及び上面が熱電変換モジュール１１の低温端面と同形状かつ大きさの所定高さを有する直方体であり、上側分割部１２ａと下側分割部１２ｂからなる分割構造である（図３参照）。この分割部１２ａ，１２ｂは、熱伝導性に優れる材料で形成され、その各分割面には排気ガスの流れる方向に直交して半円柱状の凹部１２ｃ，１２ｄがそれぞれ設けられる。したがって、上側分割部１２ａと下側分割部１２ｂとが合わせられると、その中央部に排気ガスの流れる方向に対して直交して円柱状の孔が形成される。この円柱状の孔の径はヒートパイプ４が嵌合する径であり、この孔にヒートパイプ４が固定される。下側分割部１２ｂの下面は、熱電変換モジュール１１の低温端面と密着するために、水平面となっている。   The cooling unit 12 is disposed on the outer peripheral side of the thermoelectric conversion module 11 and is in close contact with the low temperature end face of the thermoelectric conversion module 11. The cooling unit 12 cools the low-temperature end surface of the thermoelectric conversion module 11 by moving the heat that has passed through the thermoelectric conversion module 11 to the heat radiating unit (not shown) using the heat pipe 4. The cooling unit 12 is a rectangular parallelepiped having a lower surface and an upper surface having the same shape and size as the low-temperature end surface of the thermoelectric conversion module 11, and has a divided structure including an upper divided portion 12a and a lower divided portion 12b (see FIG. 3). The divided portions 12a and 12b are formed of a material having excellent thermal conductivity, and semi-cylindrical concave portions 12c and 12d are provided on the respective divided surfaces so as to be orthogonal to the flow direction of the exhaust gas. Therefore, when the upper divided portion 12a and the lower divided portion 12b are combined, a cylindrical hole is formed in the central portion perpendicular to the direction in which the exhaust gas flows. The diameter of the cylindrical hole is a diameter with which the heat pipe 4 is fitted, and the heat pipe 4 is fixed to the hole. The lower surface of the lower divided portion 12b is a horizontal surface so as to be in close contact with the low temperature end surface of the thermoelectric conversion module 11.

ヒートパイプ４は、周方向に沿って配置される６個の冷却部１２，・・・に対して１本づつ設けられる。したがって、熱電発電装置１では、４本のヒートパイプ４，・・・を備えており、各列の６個の熱電変換モジュール１１，・・・の各低温端面が同じヒートパイプ４を利用して冷却される。熱電発電装置１は、排気ガスの流れ方向に沿って４個の熱電変換モジュール１１，・・・が配置されているので、下流にいくほど排気ガスの熱エネルギが回収され、排気ガスの温度が低下している。この温度勾配により、排気ガスの流れる方向に沿って配置される４列の冷却部１２，・・・においては、列毎にヒートパイプ４に流入する熱量が異なり、上流ほど流入熱量が多い。そこで、列毎に異なるヒートパイプ４，・・・を設け、同じ列の６個の冷却部１２，・・・では同じヒートパイプ４を利用して熱を移動させる。   One heat pipe 4 is provided for each of the six cooling units 12 arranged along the circumferential direction. Therefore, the thermoelectric generator 1 includes four heat pipes 4..., And the low temperature end faces of the six thermoelectric conversion modules 11,. To be cooled. Since the thermoelectric generator 1 has four thermoelectric conversion modules 11,... Arranged along the flow direction of the exhaust gas, the thermal energy of the exhaust gas is recovered as it goes downstream, and the temperature of the exhaust gas is reduced. It is falling. Due to this temperature gradient, in the four rows of cooling units 12,... Arranged along the direction in which the exhaust gas flows, the amount of heat flowing into the heat pipe 4 is different for each row, and the amount of inflow heat is larger in the upstream. Therefore, different heat pipes 4,... Are provided for each row, and heat is transferred using the same heat pipe 4 in the six cooling units 12,.

ちなみに、排気ガスの流れる方向に沿って配置される４個の冷却部１２，・・・に対して同じヒートパイプを利用すると、排気ガスの流れる方向における位置によってヒートパイプへの流入の熱量が異なる。ヒートパイプの各部において流入熱量が異なると、放熱部の方へ熱が移動せずに温度の低い方へ移動し、部分的に熱が逆流する場合がある。   By the way, if the same heat pipe is used for the four cooling units 12,... Arranged along the exhaust gas flow direction, the amount of heat flowing into the heat pipe varies depending on the position in the exhaust gas flow direction. . If the inflow heat quantity is different in each part of the heat pipe, the heat may not move toward the heat radiating part but may move toward a lower temperature, and the heat may partially flow backward.

ヒートパイプ４の一端部は、周方向に沿って配置される６個の冷却部１２，・・・の各孔に収納されるように、六角形状に折り曲げられている（図２参照）。１本のヒートパイプ４は、各列の６個の冷却部１２，・・・の各孔に収納されて固定されるので、排気ガスの流れる方向に対して直交する向きに配置される。ヒートパイプ４の他端部は、６個の熱電変換モジュール１１，・・・をそれぞれ通過した熱を放熱するために、ラジエータ等の放熱部まで延びる。排気ガスの流れる方向に沿って配置される４本のヒートパイプ４，・・・は熱の輸送量が異なるヒートパイプがそれぞれ選ばれ、上流のヒートパイプ４ほど熱の輸送量が多いヒートパイプが選ばれる。   One end portion of the heat pipe 4 is bent into a hexagonal shape so as to be accommodated in each hole of the six cooling portions 12,... Arranged along the circumferential direction (see FIG. 2). Since one heat pipe 4 is housed and fixed in each hole of the six cooling units 12,... In each row, it is arranged in a direction orthogonal to the direction in which the exhaust gas flows. The other end of the heat pipe 4 extends to a heat radiating part such as a radiator in order to radiate the heat that has passed through the six thermoelectric conversion modules 11. The four heat pipes 4,... Arranged along the exhaust gas flow direction are selected as heat pipes having different heat transport amounts, and the heat pipes having higher heat transport amounts as the upstream heat pipe 4 are selected. To be elected.

バンド固定部３は、各列の６個の冷却部１２，・・・の外側から所定の圧力を印加し、６個の熱電変換モジュール１１，・・・を冷却部１２，・・・と熱交換部１０，・・・との間に固定するとともに装置全体を締め付ける（図４参照）。バンド固定部３は、バンド１３、６個の押圧部材１４，・・・、ボルト１５、ナット１６、緩衝部材１７を備えている。バンド１３は、一枚の板で形成され、一部分が開放された略円形状である。この一部開放された部分には、互いに対向する面を有しており、その各対向面にボルト１５が貫通するボルト孔（図示せず）がそれぞれ形成されている。各押圧部材１４は、冷却部１２の上にそれぞれ載置される。押圧部材１４は、バンド１３と点接触するために略半球状である。   The band fixing unit 3 applies a predetermined pressure from the outside of the six cooling units 12,... In each row, and the six thermoelectric conversion modules 11,. It fixes between the exchange parts 10 and ..., and tightens the whole apparatus (refer FIG. 4). The band fixing unit 3 includes a band 13, six pressing members 14,..., A bolt 15, a nut 16, and a buffer member 17. The band 13 is formed of a single plate and has a substantially circular shape with a part opened. The partially opened portions have surfaces facing each other, and bolt holes (not shown) through which the bolts 15 pass are formed in the facing surfaces. Each pressing member 14 is placed on the cooling unit 12. The pressing member 14 is substantially hemispherical in order to make point contact with the band 13.

この熱電発電装置１では、一体化した熱交換部１０，・・・に熱電変換モジュール１１，・・・がそれぞれ載置され、さらに、熱電変換モジュール１１，・・・に下側分割部１２ｂ，・・・がそれぞれ載置される。そして、周方向に沿って配置される６個の熱電発電ユニット２，・・・からなる列単位で、６個の下側分割部１２ｂ，・・・の凹部１２ｄ，・・・に１本のヒートパイプ４が嵌め込まれ、その上に６個の上側分割部１２ａ，・・・がそれぞれ被せられ、その上側分割部１２ａ，・・・に押圧部材１４，・・・がそれぞれ載置される。さらに、その列単位で、全体を覆うようにバンド１３が配置され、バンド１３の両端の対向面でボルト１５とナット１６によって締結される。この際、バンド１３の対向面間には、リング状の緩衝部材１７が介装される。このように、バンド１３によって６個の熱電発電ユニット２，・・・全体が締め付けられ、この締め付けによって各冷却部１２（ひいては、各熱電変換モジュール１１及び熱交換部１０）に所定の圧力を加える。この際、各押圧部材１４とバンド１３とが点接触するので、各冷却部１２に均一な圧力を加えることができ、各冷却部１２には均一な面圧力が発生する。   In this thermoelectric generator 1, thermoelectric conversion modules 11,... Are respectively mounted on the integrated heat exchange units 10,. ... are placed respectively. And, in a row unit consisting of six thermoelectric power generation units 2,... Arranged along the circumferential direction, one in the recesses 12d,. The heat pipe 4 is fitted, and the six upper divided portions 12a,... Are covered thereon, and the pressing members 14,. Furthermore, the band 13 is arrange | positioned so that the whole may be covered per the row | line | column, and it fastens with the volt | bolt 15 and the nut 16 at the opposing surface of the both ends of the band 13. FIG. At this time, a ring-shaped buffer member 17 is interposed between the opposing surfaces of the band 13. In this way, the six thermoelectric power generation units 2,... Are tightened as a whole by the band 13, and a predetermined pressure is applied to each cooling unit 12 (and thus each thermoelectric conversion module 11 and the heat exchange unit 10) by this tightening. . At this time, since each pressing member 14 and the band 13 are in point contact, a uniform pressure can be applied to each cooling unit 12, and a uniform surface pressure is generated in each cooling unit 12.

図１〜図４を参照して、熱電発電装置１の動作について説明する。熱電発電装置１には、エンジンからの排気ガスが導入される。導入された排気ガスは、周方向に沿って配置された６個の熱交換部１０，・・・に分流し、各熱交換部１０の熱交換フィン間を通り抜け、下流に流れていく。各熱交換フィンでは、排気ガスから熱を吸収する。この際、下流ほど、排気ガスの熱が奪われて排気ガス温度が低下している。そして、各熱交換部１０では、その吸収した熱を熱電変換モジュール１１の高温端面まで伝導する。そして、分流していた排気ガスは、４列分の熱交換部１０，・・・を通過した後に合流し、熱電発電装置１から下流の排気管に排出される。この際、排気ガスは、熱が奪われているので、温度が低下している。   The operation of the thermoelectric generator 1 will be described with reference to FIGS. Exhaust gas from the engine is introduced into the thermoelectric generator 1. The introduced exhaust gas is divided into six heat exchange units 10 arranged along the circumferential direction, passes between the heat exchange fins of each heat exchange unit 10, and flows downstream. Each heat exchange fin absorbs heat from the exhaust gas. At this time, as the downstream side is exhausted, the exhaust gas is deprived of heat and the exhaust gas temperature is lowered. In each heat exchange unit 10, the absorbed heat is conducted to the high temperature end face of the thermoelectric conversion module 11. And the exhaust gas which has been diverted merges after passing through the heat exchanging portions 10,... For four rows, and is discharged from the thermoelectric generator 1 to the exhaust pipe downstream. At this time, since the exhaust gas is deprived of heat, the temperature is lowered.

一方、各冷却部１２では、各熱電変換モジュール１１を通過した熱をヒートパイプ４まで伝導する。各ヒートパイプ４では、対応する６個の冷却部１２，・・・で伝導された熱を放熱部までそれぞれ移動させる。この際、各ヒートパイプ４では、排気ガスの流れる方向における位置に応じて異なる量の熱が伝導され、上流ほど多量の熱を輸送する。この各ヒートパイプ４による熱の輸送により、各熱電変換モジュール１１の低温端面は冷却される。   On the other hand, in each cooling unit 12, the heat that has passed through each thermoelectric conversion module 11 is conducted to the heat pipe 4. In each heat pipe 4, the heat conducted by the corresponding six cooling units 12,... Is moved to the heat radiating unit. At this time, in each heat pipe 4, a different amount of heat is conducted according to the position in the direction in which the exhaust gas flows, and a larger amount of heat is transported upstream. Due to the heat transport by each heat pipe 4, the low temperature end face of each thermoelectric conversion module 11 is cooled.

各熱電変換モジュール１１では、排気ガスの熱が伝導された高温端面の高温と熱が奪われた低温端面の低温との温度差に応じて発電し、その電気エネルギをバッテリに充電する。この際、高温性と低温性が十分に保たれているので、温度差が大きく、発電力も大きい。つまり、熱電効変換率が高い。   Each thermoelectric conversion module 11 generates electric power according to the temperature difference between the high temperature of the high temperature end surface where the heat of the exhaust gas is conducted and the low temperature of the low temperature end surface where the heat is removed, and charges the battery with the electric energy. At this time, since the high temperature property and the low temperature property are sufficiently maintained, the temperature difference is large and the power generation is also large. That is, the thermoelectric conversion rate is high.

この熱電発電装置１によれば、各列の６個の熱電変換モジュール１１，・・・の外周側を覆うように周方向に沿ってヒートパイプ４を配置させる構成としているので、６個の熱電変換モジュール１１，・・・に対して１本のヒートパイプ４により熱を輸送することができ、ヒートパイプ４の本数を極力減らすことができる。そのため、放熱部までヒートパイプ４，・・・を配置させスペースを削減でき、搭載性に優れている。また、この熱電発電装置１によれば、排気ガスの流れる方向において異なる位置に配置される熱電変換モジュール１１に対して異なるヒートパイプ４を配置させる構成としているので、排気ガスの流れる方向における位置に応じて各ヒートパイプ４，・・・により異なる量の熱をそれぞれ輸送できる。そのため、熱電発電装置１内では排気ガスの流れる方向に沿って排気ガスの温度勾配が発生するが、各ヒートパイプ４，・・・ではその温度勾配に応じた熱量を輸送でき、熱輸送性能にも優れている。   According to this thermoelectric generator 1, since the heat pipe 4 is arranged along the circumferential direction so as to cover the outer peripheral side of the six thermoelectric conversion modules 11,. Heat can be transported to the conversion modules 11,... By one heat pipe 4, and the number of heat pipes 4 can be reduced as much as possible. Therefore, it is possible to reduce the space by arranging the heat pipes 4,. Moreover, according to this thermoelectric generator 1, since it is set as the structure which arrange | positions the different heat pipe 4 with respect to the thermoelectric conversion module 11 arrange | positioned in a different position in the flow direction of exhaust gas, in the position in the flow direction of exhaust gas Accordingly, different amounts of heat can be transported depending on the heat pipes 4. Therefore, although a temperature gradient of the exhaust gas is generated in the thermoelectric generator 1 along the direction in which the exhaust gas flows, the heat amount according to the temperature gradient can be transported in each heat pipe 4,. Is also excellent.

図５及び図６を参照して、第２の実施の形態に係る熱電発電装置２１の構成について説明する。図５は、第２の実施の形態に係る熱電発電装置の側面図である。図６は、図５の側面図におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。   With reference to FIG.5 and FIG.6, the structure of the thermoelectric generator 21 which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a side view of the thermoelectric generator according to the second embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in the side view of FIG. In addition, in 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the thermoelectric generator 1 which concerns on 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

熱電発電装置２１は、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１と比較すると、ヒートパイプの径及び本数が異なる。熱電発電装置２１では、装置全体の径を小さくするために、周方向に沿って配置される６個の熱電発電ユニット２２，・・・に対して２本の細いヒートパイプ２４を平行して設けている。したがって、熱電発電装置２１は、８本のヒートパイプ２４，・・・を備えており、排気ガスの流れる方向の同一位置における６個の熱電変換モジュール１１，・・・の各低温端面が２本のヒートパイプ２４，２４を利用して冷却される。   The thermoelectric generator 21 is different from the thermoelectric generator 1 according to the first embodiment in the diameter and number of heat pipes. In the thermoelectric generator 21, two thin heat pipes 24 are provided in parallel to the six thermoelectric generator units 22 arranged along the circumferential direction in order to reduce the diameter of the entire apparatus. ing. Accordingly, the thermoelectric generator 21 includes eight heat pipes 24,..., And two low temperature end faces of the six thermoelectric conversion modules 11,... At the same position in the exhaust gas flow direction. The heat pipes 24, 24 are used for cooling.

ヒートパイプ２４の径は、第１の実施の形態に係るヒートパイプ４の径より小さい。そのため、ヒートパイプ２４は、ヒートパイプ４に比べて熱輸送量が少ない。しかし、熱電発電装置２１でも、排気ガスの流れる方向における各位置において熱電発電装置１と同様の熱をヒートパイプによって輸送する必要がある。そこで、熱電発電装置２１では、１本のヒートパイプ４による熱輸送量を２本のヒートパイプ２４，２４の熱輸送量でカバーしている。   The diameter of the heat pipe 24 is smaller than the diameter of the heat pipe 4 according to the first embodiment. Therefore, the heat pipe 24 has a smaller amount of heat transport than the heat pipe 4. However, in the thermoelectric generator 21 as well, it is necessary to transport the same heat as that of the thermoelectric generator 1 by a heat pipe at each position in the direction in which the exhaust gas flows. Therefore, the thermoelectric generator 21 covers the amount of heat transported by one heat pipe 4 with the amount of heat transported by the two heat pipes 24, 24.

この２本のヒートパイプ２４，２４は、排気ガスの流れる方向に沿って平行に配置される（図６参照）。このように、２本のヒートパイプ２４，２４を配置させるので、冷却部３２の上側分割部３２ａには平行に２個の凹部３２ｃ，３２ｃが設けられ、下側分割部３２ｂにも平行に２個の凹部３２ｄ，３２ｄが設けられる。凹部３２ｃ，３２ｄの径は、ヒートパイプ２４に嵌合するように、第１の実施の形態に係る凹部１２ｃ，１２ｄよりも径が小さい。したがって、上側分割部３２ａと下側分割部３２ｂとが合わせられると、その中央部に排気ガスの流れる方向に対して直交して円柱状の細い孔が２個形成される。この円柱状の孔の径はヒートパイプ２４が嵌合する径であり、この孔にヒートパイプ２４が固定される。   The two heat pipes 24, 24 are arranged in parallel along the direction in which the exhaust gas flows (see FIG. 6). As described above, since the two heat pipes 24, 24 are arranged, the upper divided portion 32a of the cooling portion 32 is provided with two concave portions 32c, 32c in parallel, and also in parallel with the lower divided portion 32b. Recesses 32d and 32d are provided. The diameters of the recesses 32c and 32d are smaller than the recesses 12c and 12d according to the first embodiment so as to fit into the heat pipe 24. Therefore, when the upper divided portion 32a and the lower divided portion 32b are combined, two thin cylindrical holes are formed in the central portion perpendicular to the direction in which the exhaust gas flows. The diameter of the cylindrical hole is a diameter with which the heat pipe 24 is fitted, and the heat pipe 24 is fixed to the hole.

各ヒートパイプ２４の一端は、ヒートパイプ４と同様に六角形状に折り曲げられるが、その六角形状全体の径が小さくなっている。というのは、ヒートパイプ２４自体の径が小さくかつパイプの径を小さくすることによって各部の曲げ半径も小さくできるからである。ちなみに、ヒートパイプの径が大きいほど、座屈を防止するために曲げ半径を大きくする必要があり、このような六角形状に折り曲げた場合には六角形状全体の径が大きくなる。このように、ヒートパイプ２４の六角形状全体の径に合わせて、上側分割部３２ａ及び下側分割部３２ｂの厚さも調整される。そのため、冷却部３２の厚さは、第１の実施の形態に係る冷却部１２の厚さに比べて薄くなる。したがって、熱電発電装置２１全体の径が小さくなる。ちなみに、熱電発電装置２１のバンド固定部（図示せず）は、第１の実施の形態に係るバンド固定部３と同様の構成を有するが、ベルトの径が小さくなる。   One end of each heat pipe 24 is bent into a hexagonal shape similarly to the heat pipe 4, but the diameter of the entire hexagonal shape is small. This is because the diameter of the heat pipe 24 itself is small and the bending radius of each part can be reduced by reducing the diameter of the pipe. Incidentally, as the diameter of the heat pipe is larger, it is necessary to increase the bending radius in order to prevent buckling. When the heat pipe is bent into such a hexagonal shape, the diameter of the entire hexagonal shape is increased. In this way, the thickness of the upper divided portion 32a and the lower divided portion 32b is also adjusted in accordance with the diameter of the entire hexagonal shape of the heat pipe 24. Therefore, the thickness of the cooling unit 32 is thinner than the thickness of the cooling unit 12 according to the first embodiment. Accordingly, the diameter of the entire thermoelectric generator 21 is reduced. Incidentally, the band fixing part (not shown) of the thermoelectric generator 21 has the same configuration as the band fixing part 3 according to the first embodiment, but the belt diameter is reduced.

熱電発電装置２１の動作は、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１と略同様の動作を有する。特に、熱電発電装置２１では、列毎に平行して２本のヒートパイプ２４，２４を配置させているので、各列の６個の冷却部３２，・・・で伝導された熱を２本のヒートパイプ２４，２４によって放熱部までそれぞれ移動させる。この際、各ヒートパイプ２４で輸送できる熱量は減少するが、２本のヒートパイプ２４，２４により十分な熱輸送量が確保されている。   The operation of the thermoelectric generator 21 has substantially the same operation as that of the thermoelectric generator 1 according to the first embodiment. In particular, in the thermoelectric generator 21, since the two heat pipes 24, 24 are arranged in parallel for each row, two heats conducted by the six cooling units 32,. The heat pipes 24 and 24 are moved to the heat radiating part. At this time, the amount of heat that can be transported by each heat pipe 24 decreases, but a sufficient amount of heat transport is ensured by the two heat pipes 24 and 24.

この熱電発電装置２１によれば、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１における効果に加えて、ヒートパイプ２４の径を小さくすることにより、装置全体の径も小さくできる。そのため、熱電発電装置２１を小型化でき、搭載性を更に向上させることができる。   According to this thermoelectric power generation device 21, in addition to the effect in the thermoelectric power generation device 1 according to the first embodiment, the diameter of the entire device can be reduced by reducing the diameter of the heat pipe 24. Therefore, the thermoelectric generator 21 can be miniaturized and the mountability can be further improved.

図７及び図８を参照して、第３の実施の形態に係る熱電発電装置４１の構成について説明する。図７は、第３の実施の形態に係る熱電発電装置のバンド固定部がない状態での斜視図である。図８は、図７の熱電発電装置のバンド固定部もある状態での側面図である。なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。   With reference to FIG.7 and FIG.8, the structure of the thermoelectric generator 41 which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated. FIG. 7 is a perspective view of the thermoelectric generator according to the third embodiment in a state where there is no band fixing portion. FIG. 8 is a side view of the thermoelectric generator of FIG. 7 with a band fixing part. In addition, in 3rd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the thermoelectric power generator 1 which concerns on 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

熱電発電装置４１は、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１と比較すると、同一周上に配置されるヒートパイプの本数が異なる。熱電発電装置４１では、組み付け性を向上させるために、周方向に沿って配置される６個の熱電発電ユニット４２，・・・のうち３個毎に１本のヒートパイプ４４を配置させ、同一周上に２本のヒートパイプ４４，４４を独立させて設けている。したがって、熱電発電装置４１は、８本のヒートパイプ４４，・・・を備えており、排気ガスの流れる方向において同一位置の３個の熱電変換モジュール１１，１１，１１の各低温端面が一方のヒートパイプ４４を利用して冷却され、他の３個の熱電変換モジュール１１，１１，１１の各低温端面が他方のヒートパイプ４４を利用して冷却される。   The thermoelectric generator 41 is different from the thermoelectric generator 1 according to the first embodiment in the number of heat pipes arranged on the same circumference. In the thermoelectric generator 41, in order to improve the assemblability, one heat pipe 44 is arranged for every three of the six thermoelectric generator units 42,. Two heat pipes 44 are provided independently on the circumference. Therefore, the thermoelectric generator 41 includes eight heat pipes 44,..., And each of the low-temperature end faces of the three thermoelectric conversion modules 11, 11, 11 at the same position in the direction in which the exhaust gas flows is one. The other three thermoelectric conversion modules 11, 11, 11 are cooled using the other heat pipe 44 by being cooled using the heat pipe 44.

ヒートパイプ４４の一端部は、周方向に沿って配置される３個の冷却部５２，５２，５２の各孔に収納されるように、下底部分がない等脚台形状に折り曲げられている（図８参照）。したがって、２本のヒートパイプ４４，４４を対向させて配置させると、第１の実施の形態に係るヒートパイプ４のような六角形状となる。ヒートパイプ４４の他端部は、３個の熱電変換モジュール１１，１１，１１をそれぞれ通過した熱を放熱するために、放熱部まで延びる。このように、ヒートパイプ４４は、３個の熱電変換モジュール１１，１１，１１をそれぞれ通過した熱を輸送するので、ヒートパイプ４の熱輸送量の略半分の熱輸送量であればよい。そのため、ヒートパイプ４４の径は、ヒートパイプ４に比べて径より小さい。   One end of the heat pipe 44 is bent into an isosceles trapezoidal shape having no lower bottom portion so as to be accommodated in each hole of the three cooling parts 52, 52, 52 arranged along the circumferential direction. (See FIG. 8). Therefore, when the two heat pipes 44 are arranged to face each other, a hexagonal shape like the heat pipe 4 according to the first embodiment is obtained. The other end of the heat pipe 44 extends to the heat dissipating part in order to dissipate the heat that has passed through the three thermoelectric conversion modules 11, 11, 11. Thus, since the heat pipe 44 transports the heat that has passed through each of the three thermoelectric conversion modules 11, 11, 11, the heat transport amount may be approximately half the heat transport amount of the heat pipe 4. Therefore, the diameter of the heat pipe 44 is smaller than that of the heat pipe 4.

ヒートパイプ４４の径が小さいので、第２の実施の形態と同様に、冷却部５２の厚さは、第１の実施の形態に係る冷却部１２の厚さに比べて薄くなる。また、冷却部５２の上側分割部５２ａ，下側分割部５２ｂの各分割面には、排気ガスの流れる方向に直交して半円柱状の凹部（図示せず）が１個づつ設けられる。この凹部の径は、ヒートパイプ４４に嵌合するように、第１の実施の形態に係る凹部１２ｃ，１２ｄよりも径が小さい。   Since the diameter of the heat pipe 44 is small, the thickness of the cooling part 52 is smaller than the thickness of the cooling part 12 according to the first embodiment, as in the second embodiment. In addition, each of the divided surfaces of the upper divided portion 52a and the lower divided portion 52b of the cooling portion 52 is provided with one semicylindrical concave portion (not shown) orthogonal to the direction in which the exhaust gas flows. The diameter of the recess is smaller than the recesses 12 c and 12 d according to the first embodiment so as to fit into the heat pipe 44.

熱電発電装置４１を組み付ける際の手順について説明する。この熱電発電装置４１では、まず、一体化した熱交換部１０，・・・に熱電変換モジュール１１，・・・がそれぞれ載置され、さらに、熱電変換モジュール１１，・・・に下側分割部５２ｂ，・・・がそれぞれ載置される。そして、周方向に沿って配置される６個の熱電発電ユニット４２，・・・からなる列単位で、隣接する３個の下側分割部５２ｂ，５２ｂ，５２ｂの各凹部に一方のヒートパイプ４４が嵌め込まれ、他の隣接する３個の下側分割部５２ｂ，５２ｂ，５２ｂの各凹部に他方のヒートパイプ４４が嵌め込まれる。そして、６個の下側分割部５２ｂ，・・・の上に６個の上側分割部５２ａ，・・・がそれぞれ被せられ、その上側分割部５２ａ，・・・に押圧部材１４，・・・がそれぞれ載置される。これにより、２本のヒートパイプ４４，４４が、各列の６個の熱電変換モジュール１１，・・・の外側の１つの周上に重ならないように配置される。さらに、その一列単位で、全体を覆うようにバンド１３が配置され、バンド１３の両端の対向面間に緩衝部材１７が介装された状態でボルト１５とナット１６によって締結される。このように、バンド１３によって６個の熱電発電ユニット４２，・・・全体が締め付けられ、この締め付けによって６個の冷却部５２，・・・が内周側に一様に移動し、熱電変換モジュール１１，・・・及び熱交換部１０，・・・を押圧する。   A procedure for assembling the thermoelectric generator 41 will be described. In the thermoelectric generator 41, first, the thermoelectric conversion modules 11,... Are respectively mounted on the integrated heat exchange units 10,. 52b,... Are placed respectively. Then, one heat pipe 44 is provided in each recess of the adjacent three lower divided parts 52b, 52b, 52b in a row unit composed of six thermoelectric power generation units 42,... Arranged along the circumferential direction. Is fitted, and the other heat pipe 44 is fitted into each of the recesses of the other three adjacent lower divided portions 52b, 52b, 52b. Then, six upper divided parts 52a,... Are respectively put on the six lower divided parts 52b,..., And the pressing members 14,. Are placed respectively. Thereby, the two heat pipes 44 and 44 are arrange | positioned so that it may not overlap on one circumference on the outer side of the six thermoelectric conversion modules 11 of each row | line | column. Furthermore, the band 13 is arrange | positioned so that the whole may be covered by the row unit, and it fastens with the volt | bolt 15 and the nut 16 in the state which the buffer member 17 was interposed between the opposing surfaces of the both ends of the band 13. FIG. In this way, the six thermoelectric power generation units 42,... Are tightened as a whole by the band 13, and by this tightening, the six cooling parts 52,. 11,... And the heat exchange parts 10,.

列単位で２本のヒートパイプ４４，４４に分割されているので、ヒートパイプ４４，４４を組み付ける際に下側分割部５２ｂ，・・・の外側から簡単に嵌め込むことができる。また、列単位で対向する２本のヒートパイプ４４，４４で構成されているので、バンド１３で全体を締め付ける際にヒートパイプ４４，４４全体が内周側に移動できる。そのため、ヒートパイプ４４は、バンド１３による固定によって殆ど変形しない。   Since it is divided into two heat pipes 44, 44 in a row unit, when the heat pipes 44, 44 are assembled, they can be easily fitted from the outside of the lower divided portions 52b,. In addition, since the heat pipes 44 and 44 are opposed to each other in units of rows, the entire heat pipes 44 and 44 can move to the inner peripheral side when the band 13 is tightened. Therefore, the heat pipe 44 is hardly deformed by fixing with the band 13.

熱電発電装置４１の動作は、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１と略同様の動作を有する。特に、熱電発電装置４１では、列毎に同一周上に２本のヒートパイプ４４，４４を配置させているので、各列の３個の冷却部５２，５２，５２で伝導された熱を一方のヒートパイプ４４によって放熱部まで移動させ、他の３個の冷却部５２，５２，５２で伝導された熱を他方のヒートパイプ４４によって放熱部まで移動させる。   The operation of the thermoelectric generator 41 has substantially the same operation as that of the thermoelectric generator 1 according to the first embodiment. In particular, in the thermoelectric generator 41, since two heat pipes 44, 44 are arranged on the same circumference for each row, the heat conducted by the three cooling units 52, 52, 52 in each row is The heat pipe 44 is moved to the heat radiating portion, and the heat conducted by the other three cooling portions 52, 52, 52 is moved to the heat radiating portion by the other heat pipe 44.

この熱電発電装置４１によれば、第１の実施の形態に係る熱電発電装置１における効果に加えて、排気ガスの流れる方向の同一位置においてそれぞれ独立させて２本のヒートパイプ４４，４４を配置させることにより、組み付け性が向上する。また、ヒートパイプ４４の径を小さくできるので、熱電発電装置４１を小型化でき、搭載性を更に向上させることができる。   According to the thermoelectric generator 41, in addition to the effects of the thermoelectric generator 1 according to the first embodiment, the two heat pipes 44 and 44 are arranged independently at the same position in the exhaust gas flow direction. As a result, the assembling property is improved. Moreover, since the diameter of the heat pipe 44 can be reduced, the thermoelectric generator 41 can be reduced in size, and the mountability can be further improved.

なお、同一周上に独立して複数本のヒートパイプを配置する構成としては、図９に示すように、同一周上に３本のヒートパイプ６４，６４，６４を配置してもよい。この熱電発電装置６１の場合、周方向に沿って配置される６個の熱電発電ユニット６２，・・・に対して、２個の熱電発電ユニット６２，６２毎に１本のヒートパイプ６４が設けられる。したがって、各ヒートパイプ６４は、２個の熱電変換モジュール１１，１１をそれぞれ通過した熱を輸送するので、その径がヒートパイプ４４より更に小さくなる。そのため、熱電発電装置６１全体の径も小さくなる。但し、ヒートパイプの本数を増やすと搭載性が低下するので、同一周上に配置するヒートパイプの本数については２本が最適である。   In addition, as a structure which arrange | positions several heat pipes independently on the same periphery, as shown in FIG. 9, you may arrange | position three heat pipes 64, 64, 64 on the same periphery. In the case of this thermoelectric generator 61, one heat pipe 64 is provided for each of the two thermoelectric power generation units 62, 62 with respect to the six thermoelectric power generation units 62 arranged along the circumferential direction. It is done. Accordingly, each heat pipe 64 transports the heat that has passed through the two thermoelectric conversion modules 11, 11, so that the diameter thereof is further smaller than that of the heat pipe 44. Therefore, the diameter of the entire thermoelectric generator 61 is also reduced. However, if the number of heat pipes is increased, the mountability is lowered. Therefore, the optimum number of heat pipes arranged on the same circumference is two.

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、本実施の形態では熱電発電装置を自動車に適用したが、排気ガスを排出する熱源を備える他のものに適用してもよい。   For example, although the thermoelectric power generation apparatus is applied to an automobile in the present embodiment, it may be applied to another apparatus including a heat source that exhausts exhaust gas.

また、本実施の形態では熱電変換モジュール（熱電発電ユニット）を１６個有する熱電発電装置を構成したが、配置するスペースや形状等を考慮して、周方向や排気ガスの流れる方向に適宜の個数の熱電変換モジュールを配置し、適宜の個数の熱電変換モジュールを有する熱電発電装置を構成してもよい。また、本実施の形態では周全体にわたって熱電変換モジュールを配置する構成としたが、周の一部に熱電変換モジュールを配置する構成としてもよい。   Further, in the present embodiment, the thermoelectric power generation apparatus having 16 thermoelectric conversion modules (thermoelectric power generation units) is configured, but an appropriate number in the circumferential direction and the direction in which the exhaust gas flows is considered in consideration of the arrangement space, shape, and the like. These thermoelectric conversion modules may be arranged to constitute a thermoelectric power generation apparatus having an appropriate number of thermoelectric conversion modules. In the present embodiment, the thermoelectric conversion module is arranged over the entire circumference, but the thermoelectric conversion module may be arranged in a part of the circumference.

また、第２の実施の形態では列毎に平行して２本のヒートパイプを設ける構成としたが、ヒートパイプの本数を３本以上としてもよい。ヒートパイプの本数を増やすことによって、ヒートパイプの径を更に小さくでき、装置全体の径も小さくできる。しかし、ヒートパイプの本数を増やすことによって、搭載性が低下する。そこで、これらのバランスを考慮し、ヒートパイプの本数を決定する必要がある。   In the second embodiment, two heat pipes are provided in parallel for each row, but the number of heat pipes may be three or more. By increasing the number of heat pipes, the diameter of the heat pipe can be further reduced, and the diameter of the entire apparatus can also be reduced. However, mountability falls by increasing the number of heat pipes. Therefore, it is necessary to determine the number of heat pipes in consideration of these balances.

また、第３の実施の形態では列毎に同一周上に独立して２本のヒートパイプを設ける構成としたが、装置全体の径を更に小さくするために、第２の実施の形態にように、列毎に平行して細いヒートパイプを２本設ける構成としてもよい。この場合、列毎に４本のヒートパイプが必要となる。   In the third embodiment, two heat pipes are provided independently on the same circumference for each row. However, in order to further reduce the diameter of the entire apparatus, the second embodiment is used. Alternatively, two thin heat pipes may be provided in parallel for each row. In this case, four heat pipes are required for each row.

第１の実施の形態に係る熱電発電装置のバンド固定部がない状態での斜視図である。It is a perspective view in the state where there is no band fixing | fixed part of the thermoelectric generator which concerns on 1st Embodiment. 図１の熱電発電装置の側面図である。It is a side view of the thermoelectric generator of FIG. 図２の側面図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line in the side view of FIG. 図１の熱電発電装置のバンド固定部もある状態での側面図である。It is a side view in the state which also has a band fixing | fixed part of the thermoelectric generator of FIG. 第２の実施の形態に係る熱電発電装置の側面図である。It is a side view of the thermoelectric power generating device concerning a 2nd embodiment. 図５の側面図におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the BB line in the side view of FIG. 第３の実施の形態に係る熱電発電装置のバンド固定部がない状態での斜視図である。It is a perspective view in the state without the band fixing | fixed part of the thermoelectric generator which concerns on 3rd Embodiment. 図７の熱電発電装置のバンド固定部もある状態での側面図である。FIG. 8 is a side view of the thermoelectric generator of FIG. 7 with a band fixing portion. 第３の実施の形態に係る熱電発電装置において他のヒートパイプの配置例を示す側面図である。It is a side view which shows the example of arrangement | positioning of another heat pipe in the thermoelectric generator which concerns on 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１，２１，４１，６１…熱電発電装置、２，２２，４２，６２…熱電発電ユニット、３…バンド固定部、４，２４，４４，６４…ヒートパイプ、１０…熱交換部、１１…熱電変換モジュール、１２，３２，５２…冷却部、１２ａ，３２ａ，５２ａ…上側分割部、１２ｂ，３２ｂ，５２ｂ…下側分割部、１２ｃ，１２ｄ，３２ｃ，３２ｄ…凹部、１３…バンド、１４…押圧部材、１５…ボルト、１６…ナット、１７…緩衝部材   1, 21, 41, 61 ... Thermoelectric generator, 2, 22, 42, 62 ... Thermoelectric generator unit, 3 ... Band fixing part, 4, 24, 44, 64 ... Heat pipe, 10 ... Heat exchange part, 11 ... Thermoelectric Conversion module, 12, 32, 52 ... cooling part, 12a, 32a, 52a ... upper divided part, 12b, 32b, 52b ... lower divided part, 12c, 12d, 32c, 32d ... concave part, 13 ... band, 14 ... pressing Member, 15 ... bolt, 16 ... nut, 17 ... buffer member

Claims (1)

熱源からの排気を利用して発電する熱電発電装置であって、
周方向に沿って配置され、排気の熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換手段と、
排気の流れる方向に対して直交する向きで排気の流れる方向の同一位置において前記熱電変換手段の外周側を覆い、それぞれ独立して配置される複数のヒートパイプと
を備えることを特徴とする熱電発電装置。 A thermoelectric generator that generates power using exhaust from a heat source,
Thermoelectric conversion means arranged along the circumferential direction for converting the heat energy of the exhaust into electric energy;
A thermoelectric power generation comprising: a plurality of heat pipes that cover the outer peripheral side of the thermoelectric conversion means at the same position in the direction of exhaust flow in a direction orthogonal to the direction of flow of exhaust, and are arranged independently of each other apparatus.
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