JP2006083707A - Thermoelectric element mounting structure of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気系統部分に熱電素子を取り付けるための構造に関する。 The present invention relates to a structure for attaching a thermoelectric element to an exhaust system portion of an engine.
エンジンにおける排気管の上流部と下流部とにそれぞれ熱電素子を装着して、その熱電素子により発電を行わせる技術が、下記特許文献1で従来から知られている。 A technique in which thermoelectric elements are respectively attached to an upstream portion and a downstream portion of an exhaust pipe in an engine and power is generated by the thermoelectric elements is conventionally known in Patent Document 1 below.
しかしながら、この場合には、エンジンの排気ポートから大きく離れた排気管表面に沿って高温側の熱電素子が装着されていて、この熱電素子は排気管から必ずしも効率よく受熱することができないため、熱電素子による発電効率を高めることが難しいという問題があった。 However, in this case, a thermoelectric element on the high temperature side is mounted along the exhaust pipe surface far away from the exhaust port of the engine, and this thermoelectric element cannot always receive heat efficiently from the exhaust pipe. There was a problem that it was difficult to increase the power generation efficiency of the element.
本発明は、エンジンの排気系統部分に熱電素子を取り付けて発電を行わせる場合に、その発電効率を容易に高めることができるようにしようとするものである。 An object of the present invention is to easily increase the power generation efficiency when a thermoelectric element is attached to an exhaust system portion of an engine to generate power.
このため、本発明にかかるエンジンの熱電素子取付け構造は、両面の温度差により発電する熱電素子の一方の面がエンジン本体における排気ポートの出口端面部に当接し、上記熱電素子の他方の面が上記排気ポートにそれぞれ排気路が連通する排気マニホールドの入口フランジ部に当接して、上記熱電素子が上記出口端面部及び上記フランジ部間に挟持されている。 For this reason, in the thermoelectric element mounting structure of the engine according to the present invention, one surface of the thermoelectric element that generates power due to the temperature difference between the two surfaces comes into contact with the outlet end surface portion of the exhaust port in the engine body, and the other surface of the thermoelectric element is The thermoelectric element is sandwiched between the outlet end face portion and the flange portion in contact with the inlet flange portion of the exhaust manifold that communicates with the exhaust port.
すなわち、エンジン本体は一般にエンジン冷却水により常時冷却されているのに対し、排気マニホールドは高温の排気により常時加熱されて高温状態が保持されているので、比較的低温である排気ポートの出口端面部と比較的高温である排気マニホールドの入口フランジ部との間に挟持された熱電素子は、出口端面部と入口フランジ部との間の温度差により安定的に効率よく発電することが可能となる。 That is, while the engine body is generally constantly cooled by engine cooling water, the exhaust manifold is constantly heated by the high-temperature exhaust gas and kept at a high temperature, so the outlet end face of the exhaust port that is relatively cold And the thermoelectric element sandwiched between the inlet flange portion of the exhaust manifold having a relatively high temperature can generate power stably and efficiently due to the temperature difference between the outlet end surface portion and the inlet flange portion.
以下、図面に示す本発明の各実施例について、同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
図1及び図2において、車載4シリンダエンジンのシリンダヘッド1に各排気ポート2の出口端面部3が形成され、排気マニホールド4の入口フランジ部5がガスケット6を挟んで出口端面部3に図示しないボルトで取り付けられることにより、各排気ポート2と排気マニホールド4の各排気路7とが、それぞれガスケット6に形成された通孔8を経て連通している。
In the following, each embodiment of the present invention shown in the drawings will be described with the same reference numerals given to the equivalent parts.
1 and 2, an outlet
また、出口端面部3の排気マニホールド4側表面には、各排気ポート2間にそれぞれ略四角形の浅い凹部10が形成されていると共に、入口フランジ部5のシリンダヘッド1側表面には、各排気路4間にそれぞれ略四角形の浅い凹部11が形成され、さらに、ガスケット6の各通孔7間にそれぞれ略四角形の貫通孔12が設けられている。
Further, a shallow
各熱電素子13は、それぞれガスケット6の貫通孔12を挿通してガスケット6により支持され、一方の面14が凹部10内に嵌め込まれていると共に、他方の面15が凹部11内に嵌め込まれていて、入口フランジ部5がガスケット6を挟んで出口端面部3に取り付けられる際、一方の面14が出口端面部3に押し付けられていると同時に、他方の面15が入口フランジ部5に押し付けられている。
Each
一方、シリンダヘッド1は通常エンジン冷却水により全体的に冷却されているが、上記装置では、とくに、出口端面部3の凹部10に近接してシリンダヘッド1に冷却水路20が形成されており、凹部10の近傍は冷却水路20内を流れるエンジン冷却水により常時冷却されて、比較的低温に保持されているが、排気マニホールド4は高温の排気により常時加熱されて、全体が比較的高温に保持されている。
なお、熱電素子13に接続される図示しない導線は、入口フランジ部5に形成された適宜の孔部を通って外部に導かれている。
On the other hand, the cylinder head 1 is usually cooled as a whole by engine cooling water. In the above-described apparatus, a
A conducting wire (not shown) connected to the
上記装置において、各熱電素子13は、一方の面14が比較的低温である出口端面部3に当接していると共に、他方の面15が比較的高温である入口フランジ部5に当接し、しかも、出口端面部3に対して入口フランジ部5がボルト止めされて、各熱電素子13に適度の押圧力を容易に作用させることができるため、各熱電素子13と出口端面部3及び入口フランジ部5との熱伝達が確実なものとなって、各熱電素子13は出口端面部3及び入口フランジ部5間に生じた大きな温度差により安定的に効率よく発電することが可能となり、従って、排気マニホールド4内における排気中の熱エネルギを効果的に回収して、車載バッテリ等の充電を容易に支援することができる等の大きな長所がある。
なお、入口フランジ部5をボルト止めする際、ガスケット6に対して規定の締付け圧となるようにすれば、熱電素子13の発電時には、熱電素子13自体の熱膨張によっても押圧力が発生するため、通常の締付け圧で十分な熱伝達が得られることとなる。
In the above-described apparatus, each
Note that, when the
また、各熱電素子13はそれぞれガスケット6の貫通孔12を挿通してガスケット6により支持され、かつ、一方の面14が凹部10内に嵌め込まれていると共に、他方の面15が凹部11内に嵌め込まれていて、各熱電素子13を確実に支持することができる一方、各熱電素子13を保持するための特別な構造体を必要としないので、各熱電素子13の取付けに要するコストを容易に軽減させることが可能となる。
Each
しかも、各熱電素子13をガスケット6により支持させるようにすると、ガスケット6は一般に断熱性を有しているため、各熱電素子13の両面14、15間における比較的大きな温度差を容易に維持して、各熱電素子13の発電性能を高く保持させることが可能となる。
Moreover, if each
図3に示された実施例では、排気マニホールド4における入口フランジ部5のシリンダヘッド1側表面に、各排気路7間でそれぞれ凹部30が形成され、凹部30内に嵌め込まれた各熱電素子13が上記シリンダヘッド1側表面からわずかに突出して、シリンダヘッド1における出口端面部3の排気マニホールド4側表面に直接当接し、出口端面部3の排気マニホールド4側表面と入口フランジ部5のシリンダヘッド1側表面と間に液状パッキン31が塗布されて硬化しており、上記実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
In the embodiment shown in FIG. 3,
また、出口端面部3や入口フランジ部5は一般的に平面であるため、熱電素子13を嵌め込む凹部10、11、30を形成しやすく、しかも、熱電素子13を反らせる等の特別な加工をする必要がなく簡単に取り付けることができる。
Moreover, since the exit
さらに、熱電素子自体にガスケットとしての機能をもたせれば、出口端面部3及び入口フランジ部5のほぼ全面にわたって熱電素子を配置することが可能となり、一層多くの発電機能を得ることができる。
Furthermore, if the thermoelectric element itself has a function as a gasket, the thermoelectric element can be disposed over almost the entire surface of the outlet
なお、上記各実施例において、相互に連結される出口端面部3及び入口フランジ部5を、エンジン本体(V型エンジンの場合は車両後方側バンク)の車両後方側、すなわち、エンジン本体に対してエンジン冷却風の下流側の位置に設けるようにすれば、エンジン冷却風による排気マニホールド4への影響が緩和されて入口フランジ部5が一層高温となりやすく、熱電素子13による発電能力を一段と向上させることができるのはいうまでもない。
In each of the above-described embodiments, the outlet
1 シリンダヘッド
3 出口端面部
4 排気マニホールド
5 入口フランジ部
6 ガスケット
10、11 凹部
12 貫通孔
13 熱電素子
20 冷却水路
30 凹部
31 液状パッキン
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