JP2013062349A - 熱電発電モジュール、熱電発電システム、およびハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを熱源としてエアコンシステムを駆動する車両において、車両システム全体のエネルギ効率の低下や燃費の低下を抑えつつ、エンジン冷却液の温度低下を抑制する。
【解決手段】熱電発電モジュールは、内燃機関から排出される排ガスが流れる排ガス流路部と、排ガス流路部を流れる排ガスとの間で伝熱可能に配置されて蓄熱材を有する蓄熱部と、蓄熱部から伝熱可能に設けられ、冷却液が流れる冷却液流路部と、排ガスの熱を利用して発電する熱電変換素子を有する熱電発電部と、を備える。このような熱電発電モジュールにおいて、冷却液は、内燃機関の冷却液であり、熱電発電部は、蓄熱部と冷却液流路部との間の温度差を利用して発電可能であり、蓄熱部は、内部に蓄熱材を収納して排ガス流路部内に突出して設けられた複数の蓄熱凸部を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱電発電モジュール、熱電発電システム、およびハイブリッド車両に関するものである。

一般に、内燃機関（エンジン）を搭載する車両では、エンジン温度を一定の範囲内に保つために、エンジン内に冷却液を流しており、エンジンの良好な動作のためには、エンジンおよび冷却液の温度が適正な範囲内に維持されることが重要である。一旦エンジンを停止すると、エンジンおよび冷却液の温度が低下する。そのため、エンジンを次回に始動する際には、エンジンが昇温して定常状態になるまで、ある程度の暖気時間が必要になる。そのため、従来は、エンジンの始動性を向上させるための構成として、例えば、車両停止時には高温のエンジン冷却液をタンクに貯蔵して保温し、次回起動時には貯蔵していた高温の冷却液を用いてエンジンを暖機する構成が提案されていた（特許文献１参照）。

ところで、エンジンを搭載する車両であっても、走行状態あるいは走行可能状態でありながら、一時的にエンジンを停止する運転モードを有する車両がある。例えば、エンジンと共にモータを搭載するハイブリッド車両は、駆動動力源としてエンジンのみを用いて走行するとエンジンのエネルギ効率が低下してしまう場合には、エンジンを一時的に停止してバッテリを駆動エネルギ源とする運転モードを選択する。これにより、ハイブリッド車両の車両システム全体のエネルギ効率を確保している。このような一時的なエンジン停止の場合には、エンジンの停止時間が短いために、通常は冷却液温度およびエンジン温度の低下の程度が許容範囲であり、問題になることは少ない。そのため、上記のような一時的なエンジン停止に対応するために、エンジン停止の度に高温冷却液を貯蔵する構成を設けるなど、エンジンおよび冷却液の温度を維持するための特別な装置を設ける必要性は小さかった。

特開２００６−１８３９４２号公報 特開平６−１５９９５３号公報 特開２００５−１１７７５５号公報

しかしながら、上記のように一時的にエンジン停止を行なう車両では、エンジン停止時にエアコンシステムを駆動する際には、エンジン停止に伴う冷却液温度の低下が問題となり得る。具体的には、ハイブリッド車両を含めて、エンジンを搭載する車両では、一般に、エアコンを動作させる際に車室内に供給する空調用空気を、エンジン冷却液の熱を用いて加熱する。そのため、例えばハイブリッド車両では、一時的にエンジンを停止する運転モードの実行時にエアコンを使用すると、空調用空気を冷却液が加熱することによって冷却液温度がより速く低下することになる。冷却液温度が、エアコンシステムの熱源として使用し難い程度に低下すると、エアコンシステムを使用可能な状態を維持するために、車両の走行状態にかかわらず（エネルギ効率の観点からはエンジンを停止すべき状態であっても）、エンジンを再起動する必要が生じる。このようなエンジンの再起動は、車両全体のエネルギ効率の低下や燃費の低下を引き起こすという問題があった。なお、エンジンを停止する運転モードの時にエアコンシステムを駆動していない場合であっても、エンジン冷却液の温度低下を抑制することは、次回始動時におけるエンジンのエネルギ効率確保の観点や、排気エミッション削減の観点から望ましい。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、エンジンを熱源としてエアコンシステムを駆動する車両において、車両システム全体のエネルギ効率の低下や燃費の低下を抑えつつ、エンジン冷却液の温度低下を抑制することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。

［適用例１］
内燃機関から排出される排ガスが流れる排ガス流路部と、前記排ガス流路部を流れる前記排ガスとの間で伝熱可能に配置されて蓄熱材を有する蓄熱部と、前記蓄熱部から伝熱可能に設けられ、冷却液が流れる冷却液流路部と、前記排ガスの熱を利用して発電する熱電変換素子を有する熱電発電部と、を備える熱電発電モジュールにおいて、
前記冷却液は、前記内燃機関の冷却液であり、
前記熱電発電部は、前記蓄熱部と前記冷却液流路部との間の温度差を利用して発電可能であり、
前記蓄熱部は、内部に蓄熱材を収納して前記排ガス流路部内に突出して設けられた複数の蓄熱凸部を含むことを特徴とする
熱電発電モジュール。

適用例１に記載の熱電発電モジュールによれば、内燃機関が停止して、内燃機関から排ガス流路部への排ガスの供給が停止した時に、蓄熱材が蓄熱した熱を利用して、冷却液流路部内の冷却液を加熱することができる。また、内燃機関の始動時に内燃機関から排ガス流路部への排ガス供給が開始されると、排ガスの熱により蓄熱材が直ちに昇温するため、排ガスの熱と共に蓄熱材の熱を用いて、冷却液流路部内の冷却液を速やかに加熱することができる。さらに、蓄熱部が、排ガス流路部内に突出する複数の蓄熱凸部を備えるため、排ガスと蓄熱部との接触面積を増大させることができ、排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱する効率を向上させることができる。また、排ガスの熱を利用して発電する熱電発電部を備えるため、排ガスの有する熱エネルギの一部を電力として利用することが可能になり、熱電発電モジュールを備える装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。

［適用例２］
適用例１記載の熱電発電モジュールであって、前記蓄熱材から前記冷却液流路部への伝熱方向に沿って連続して設けられ、前記蓄熱材よりも熱伝導率の高い材料から成る伝熱部が、前記蓄熱材と共に、各々の前記蓄熱凸部の内部に収納される熱電発電モジュール。適用例２に記載の熱電発電モジュールによれば、伝熱部が連続して設けられる方向に、蓄熱材から冷却液流路部へと伝熱部を介して熱を伝えることができる。そのため、蓄熱材から冷却液流路部への伝熱性を高めることができる。

［適用例３］
適用例２記載の熱電発電モジュールであって、前記伝熱部は、前記伝熱方向を軸方向とするハニカムを備える熱電発電モジュール。適用例３に記載の熱電発電モジュールによれば、ハニカムの軸方向に熱が伝わることにより、蓄熱材から冷却液流路部への伝熱性を高めることができる。

［適用例４］
適用例２または３記載の熱電発電モジュールであって、前記蓄熱材は、潜熱蓄熱材であり、前記蓄熱凸部の内部において前記伝熱部よりも前記蓄熱凸部が突出する先端側に配置されると共に、前記伝熱部と前記蓄熱凸部の外壁との間の隙間を埋めるように膨張する膨張部材を、各々の前記蓄熱凸部内に配置することを特徴とする熱電発電モジュール。適用例４に記載の熱電発電モジュールによれば、各々の蓄熱凸部内に膨張部材を配置し、膨張部材によって、伝熱部と蓄熱凸部との隙間を埋めているため、蓄熱材から冷却液流路部への熱伝導効率を高めることができる。

［適用例５］
適用例４記載の熱電発電モジュールであって、前記膨張部材は、前記伝熱部および前記蓄熱凸部の外壁部材よりも熱膨張率が高いことを特徴とする熱電発電モジュール。適用例５に記載の熱電発電モジュールによれば、蓄熱凸部の昇温に伴って蓄熱凸部の外壁部材および伝熱部が熱膨張することによって、蓄熱凸部の外壁と伝熱部との間の隙間が広がる場合であっても、膨張部材が熱膨張することにより、上記隙間を埋めることが可能になる。

［適用例６］
適用例１ないし５いずれか記載の熱電発電モジュールであって、各々の前記蓄熱凸部は、前記蓄熱材を内部に密封していることを特徴とする熱電発電モジュール。適用例６に記載の熱電発電モジュールによれば、蓄熱凸部外への蓄熱材の漏れ出しを抑制することができる。

［適用例７］
内燃機関から排出される排ガスが流れる排ガス流路部と、前記排ガス流路部を流れる前記排ガスの熱を蓄熱材を利用して蓄熱する蓄熱部と、前記蓄熱部から伝熱可能に設けられ、冷却液が流れる冷却液流路部と、前記排ガスの熱を利用して発電する熱電変換素子を有する熱電発電部と、を備える熱電発電システムにおいて、
前記冷却液は、前記内燃機関の冷却液であり、
前記熱電発電部は、前記蓄熱部と前記冷却液流路部との間の温度差を利用して発電可能であり、
前記冷却液流路部と前記内燃機関の間で前記冷却液を循環させる循環ポンプをさらに備え、
前記熱電発電部が発電した電力を用いて前記循環ポンプを駆動することを特徴とする
熱電発電システム。

適用例７に記載の熱電発電システムによれば、内燃機関が停止して、内燃機関から排ガス流路部への排ガスの供給が停止した時に、蓄熱材が蓄熱した熱を利用して、冷却液流路部内の冷却液を加熱することができる。また、熱電発電部において、蓄熱材に蓄熱した蓄熱部と冷却液流路部との温度差を利用して発電し、得られた電力を用いて循環ポンプを駆動することができる。そのため、内燃機関が停止した後に、冷却液の温度低下を抑制しつつ、冷却液を循環させることができる。また、熱電発電部が発電した電力を用いて循環ポンプを駆動するため、循環ポンプの駆動に起因して、熱電発電システムを備える装置全体のエネルギ効率が低下することを抑えることができる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の熱電発電モジュールを備える熱電発電システム、本発明の熱電発電システムを備えるハイブリッド車両、内燃機関の停止時における内燃機関冷却液の温度低下の抑制方法、あるいは、ハイブリッド車両における空気調和方法などの形態で実現することが可能である。

ハイブリッド車両１０の概略構成を表わすブロック図である。 冷却液循環システム２０の概略構成を表わす説明図である。 エアコンシステム４０の概略構成を表わす説明図である。 熱電発電システム３０の概略構成を表わす説明図である。 熱電発電モジュール５５の概略構成を表わす斜視図である。 熱電発電部３４における発電の様子を概念的に表わす説明図である。 発電蓄熱部３２の内部構成の概略を表わす断面模式図である。 蓄熱凸部３８を備える外壁部材を形成する様子を表わす斜視図である。 蓄熱凸部３８の内部を拡大して示す断面模式図である。 熱電発電モジュール５５の配置を模式的に表わす説明図である。 運転モード決定処理ルーチンを表わすフローチャートである。

Ａ．ハイブリッド車両１０の概略構成：
図１は、本発明の実施形態であるハイブリッド車両１０の概略構成を表わすブロック図である。図１では、車両の駆動に関わる部分を中心とするエネルギの移動について表わしている。図１中、濃色のハッチを付した矢印は、動力のやり取りを表わし、淡色のハッチを付した矢印は、電力のやり取りを表わし、白抜き矢印は、熱エネルギの移動を表わす。

本実施形態のハイブリッド車両１０は、スプリット方式（動力分割方式）、あるいは、シリーズ・パラレルハイブリッド方式と呼ばれるハイブリッドシステムを備える。すなわち、ハイブリッド車両１０は、駆動エネルギ源として、内燃機関であるエンジン１７と共に、バッテリ１５を備えている。また、プラネタリギアを備える動力分配部１１、モータ発電機１２，１３、インバータ１４を備えている。そして、エンジン１７とバッテリ１５の双方を、車両の駆動エネルギ源とすることができる。

具体的には、ハイブリッド車両１０では、エンジン１７で発生した動力の少なくとも一部を、動力分配部１１およびモータ発電機１２を介して車軸１６に伝えることができる。また、バッテリ１５から供給される電力を用いてモータ発電機１２を駆動することにより、モータ発電機１２から車軸１６へと動力を伝えることができる。また、エンジン１７で発生した動力の少なくとも一部を、動力分配部１１を介してモータ発電機１３へと伝え、モータ発電機１３で発電を行なわせることにより、バッテリ１５を充電することができる。また、車両の制動時には、モータ発電機１２を回生運転することにより、車軸１６の運動エネルギを電力として回収して、バッテリ１５を充電することができる。

このようなハイブリッド車両１０では、駆動エネルギ源としてエンジンを用いたのでは、エンジンのエネルギ効率、ひいては車両全体のエネルギ効率が低下してしまう運転状態の時には、エンジン１７を停止してバッテリ１５の電力のみを用いる運転モード（以下、ＥＶ走行モードと呼ぶ）を選択する。具体的には、車両の発進時や低速走行時のような低負荷走行時に、ＥＶ走行モードが選択される。また、ハイブリッド車両１０が停止する時（走行のための負荷要求が０のとき）には、車両の始動スイッチ（イグニションスイッチに対応して設けられた車両システムのオン・オフを切り替えるスイッチ）がオンの状態であっても、エンジンの駆動を継続すべき理由がなければ、原則的にはエンジン１７は停止される（以下、このような運転モードをアイドリングストップモードと呼ぶ）。

図１に示すように、ハイブリッド車両１０では、エンジン１７において燃料を燃焼させて得られたエネルギの一部は、動力分配部１１を介して走行や充電のために利用されるが、残余のエネルギは、熱エネルギとして放出される。エンジン１７から放出される熱エネルギの一部は、エンジン１７に供給される冷却液を昇温させて、高温の冷却液として冷却液流路１９を介してエンジン１７から排出される。また、エンジン１７から放出される熱エネルギの他の一部は、エンジン１７から排出される燃焼排ガスが有するエネルギとして、第１排ガス路１８へと排出される。

なお、本実施形態では、ハイブリッド車両１０は、シリーズ・パラレルハイブリッド方式のハイブリッドシステムを備えることとしたが、異なる構成としても良い。例えば、内燃機関をバッテリの発電のためだけに用いるシリーズ方式、あるいは、内燃機関から出力される動力を分配することなく、内燃機関とバッテリの双方を駆動動力源として利用可能なパラレル方式を採用しても良い。内燃機関を一時的に停止する運転モード、例えば、内燃機関を停止して走行するＥＶ走行モードや、内燃機関を停止して停車しつつ走行可能状態を維持するアイドリングストップモード等を選択可能なハイブリッドシステムを搭載していればよい。

Ｂ．冷却液循環システム２０の構成：
図２は、ハイブリッド車両１０が備えるエンジン１７の冷却液循環システム２０の概略構成を表わす説明図である。冷却液循環システム２０は、稼働中のエンジン１７の冷却や、始動時のエンジン１７の暖機、あるいは、ハイブリッド車両１０の空気調和に関わる構成である。冷却液循環システム２０は、ラジエータ２１と、ヒータコア５２と、発電蓄熱部３２と、を備える。

ラジエータ２１は、エンジン１７を通過して昇温した冷却液を冷却するための周知の装置であり、詳しい説明は省略する。ヒータコア５２は、エンジン１７を通過して昇温した冷却液と空気とを熱交換させて、車室内の温度調節に用いる加熱空気５３を生じる装置である。ヒータコア５２には、ヒータコア５２で加熱するための空気を供給するブロワファン４４が併設されている。ヒータコア５２は、車室内温度制御に係る周知の装置であり、詳しい説明は省略する。

発電蓄熱部３２は、エンジン１７から排出される燃焼排ガスと冷却液との間で熱交換を行なわせると共に、燃焼排ガスと冷却液の温度差を利用して発電を行なう。発電蓄熱部３２の構成については、後に詳述する。なお、本実施形態では、エンジン１７から発電蓄熱部３２へと排ガスを供給する第１排ガス路１８の途中において、触媒部５０が設けられている。触媒部５０は、三元触媒を備えて排ガスの浄化を行なう周知の装置である。発電蓄熱部３２を経由した排ガス５１は、第２排ガス路５６に導かれて車両の外部に排出される。

図１に基づいて説明したように、エンジン１７では、冷却液流路１９が接続されて、冷却液の供給および排出が行なわれる。図２に示すように、冷却液流路１９は、第１流路２６と第２流路２７とに分岐している。第１流路２６は、ラジエータ２１を経由するように冷却液を循環させる流路である。第２流路２７は、発電蓄熱部３２およびヒータコア５２を経由するように冷却液を循環させる流路である。

第２流路２７には、第１循環ポンプ２２が設けられており、第１循環ポンプ２２を駆動することによって、エンジン１７と、発電蓄熱部３２およびヒータコア５２との間で冷却液を循環させることができる。第１循環ポンプ２２は、電動ポンプであり、第１循環ポンプ２２を駆動するための電力は、配線３７を介して、発電蓄熱部３２から供給される。発電蓄熱部３２からの電力供給に係る構成については、後に詳しく説明する。また、冷却液流路１９には、第２循環ポンプ２３が設けられており、第２循環ポンプ２３を駆動することによって、第１流路２６側と第２流路２７側の双方で、冷却液を循環させることが可能になる。第２循環ポンプ２３は、機械式のポンプであり、エンジン１７で発生する動力が伝達されることによって駆動される。したがって、第２循環ポンプ２３は、エンジンが稼働中の時にのみ、ポンピングの動作を行なう。

ここで、第１流路２６には、サーモスタット２５が設けられている。サーモスタット２５は、冷却液の温度に応じて開閉あるいは開度の変更が行なわれるバルブである。サーモスタット２５が閉弁すると、冷却液は、ラジエータ２１を経由することなく、エンジン１７と、発電蓄熱部３２およびヒータコア５２との間を循環する。また、サーモスタット２５の開度を変更することにより、第１流路２６を経由する冷却液量と、第２流路２７を経由する冷却液量とを変更することができる。サーモスタット２５では、サーモスタット２５の構成部材が温度に応じて膨張あるいは収縮する性質を利用して、冷却液温度が基準値よりも低いと流路が閉塞され、冷却液温度が基準値以上になると、温度が上昇するにしたがって開度が大きくなり、やがて全開状態となるように構成されている。冷却液が循環する動作については、後に詳しく説明する。また、冷却液流路１９において、エンジン１７から冷却液が排出される出口近傍には、冷却液の温度を検出するための温度センサ２４が設けられている。なお、サーモスタット２５を、例えば電磁弁により構成し、温度センサ２４が検出した冷却液温度に応じて、上記した流路の開閉あるいは開度の変更を行なっても良い。本実施形態では、冷却液として、水と不凍液の混合液を用いている。

また、冷却液循環システム２０は、制御部２８を備えている。制御部２８は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、冷却液循環システム２０を始めとして、後述するエアコンシステム４０など、ハイブリッド車両１０の各部を制御すると共に、ハイブリッド車両１０における運転モードの決定に係る制御も行なう。制御部２８は、具体的には、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵと、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭと、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭと、各種信号を入出力する入出力ポート等を備える。制御部２８は、冷却液循環システム２０においては、ブロワファン４４等に駆動信号を出力し、温度センサ２４から検出信号を取得する。

図３は、ハイブリッド車両１０が備えるエアコンシステム４０の概略構成を表わす説明図である。エアコンシステム４０は、ハイブリッド車両１０に搭載されて、ハイブリッド車両１０の車室内の温度や湿度等を調節するための空気調和装置である。エアコンシステム４０は、既述したヒータコア５２を構成要素として備えている。以下に、エアコンシステム４０の動作の概要を説明する。

エアコンシステム４０は、ヒータコア５２の他に、エバポレータ５４を備えるカークーラシステムを備えている。カークーラシステムは、エバポレータ（蒸発器）５４の他に、コンプレッサ（圧縮機）、コンデンサ（凝縮器）、エキスパンションバルブ（膨張弁）等を備える周知の単段蒸気圧縮冷凍サイクル冷房装置であり、詳しい説明は省略する。また、図３では、エバポレータ５４以外の構成要素については記載を省略している。なお、本実施形態では、カークーラシステムが備えるコンプレッサは、エンジンからの動力を用いて駆動することが可能であると共に、ハイブリッド車両１０が搭載する車両駆動用バッテリ（図示せず）の電力を用いて駆動することも可能である。そのため、ハイブリッド車両１０では、エンジン１７の停止中であっても、車室の冷房等を行なうことが可能である。

エアコンシステム４０は、ヒータコア５２やエバポレータ５４を通過して車室内に導かれる空気の流路を形成している。エアコンシステム４０が形成する空気の流路の上流側には、外気を取り入れるための外気吸入路４１と、車室内の空気を取り入れるための内気吸入路４２とが接続されている。外気吸入路４１および内気吸入路４２の接続部には、内外気切り替えダンパ４３が設けられており、外気導入と内気循環とを切り替え可能になっている。内外気切り替えダンパ４３の下流には、取り入れる外気や内気の量を調節するための既述したブロワファン４４が設けられている。

ブロワファン４４の下流には、ブロワファン４４によって取り込まれた外気や内気が通過するように、カークーラシステムのエバポレータ５４が設けられている。エバポレータ５４を通過させることにより、取り込んだ空気を冷却すると共に、取り込んだ空気中の水分量を低下させることができる。エバポレータ５４の下流には、エアミックスドア４５が設けられており、エアミックスドア４５のさらに下流には、ヒータコア５２が配置されている。エアミックスドア４５の開度によって、エバポレータ５４を通過した空気のうち、ヒータコア５２をさらに通過する空気量と、ヒータコア５２をバイパスする空気量とを変更することができる。ヒータコア５２の下流において、ヒータコア５２を通過した空気とヒータコア５２をバイパスした空気とが混合されるため、エアミックスドア４５によって、冷却空気と加熱空気の混合割合を変化させ、車室に供給する空気の温度を調節することができる。ヒータコア５２よりも下流には、複数のモード切り替えダンパ４６〜４８が設けられている。これらのモード切り替えダンパの各々は、車室内に設けられた吹き出し口に連通しており、各々のモード切り替えダンパの開度を調節することにより、適切な吹き出し口から車室内に吹き出しを行なうことができる。これにより、車室内の温度調節や湿度調節、あるいは、フロントガラスやサイドガラスの霜取りや曇り取りが可能になる。なお、エアコンシステム４０におけるこれらの動作は、制御部２８によって制御されており、制御部２８から、内外気切り替えダンパ４３や、ブロワファン４４や、エアミックスドア４５や、モード切り替えダンパ４６〜４８に対して駆動信号が出力される。

Ｃ．熱電発電システム３０の構成：
図４は、熱電発電システム３０の概略構成を表わす説明図である。熱電発電システム３０は、図２に示した冷却液循環システム２０の構成要素の一部である発電蓄熱部３２および第１循環ポンプ２２を、構成要素として備えている。発電蓄熱部３２は、排ガス流路部３５と、排ガス流路部３５を挟持するように配置された一対の冷却液流路部３３と、各々の冷却液流路部３３と排ガス流路部３５との間に配置された熱電発電部３４と、排ガス流路部３５内に突出して設けられた蓄熱部３６と、を備えている。排ガス流路部３５には、第１排ガス路１８が接続されており、エンジン１７から排ガス５１が供給される。また、冷却液流路部３３には第２流路２７が接続されており、冷却液流路部３３内を冷却液が流れる。そのため、発電蓄熱部３２では、排ガス流路部３５内を流れる排ガスと、冷却液流路部３３内を流れる冷却液との間で熱交換を行なわせ、冷却液を加熱することができる。

図５は、ハイブリッド車両１０内において発電蓄熱部３２を構成する熱電発電モジュール５５の概略構成を表わす斜視図である。本実施形態の発電蓄熱部３２は、図５に示すように、ハイブリッド車両１０内に組み付ける際の単位となる熱電発電モジュール５５として製造され、ハイブリッド車両１０への組み付け動作が容易化されている。本実施形態では、熱電発電モジュール５５が備える各々の冷却液流路部３３には、第１の接続部６０および第２の接続部６１が取り付けられている。また、排ガス流路部３５には、第３の接続部６２が取り付けられている。熱電発電モジュール５５をハイブリッド車両１０に組み付ける際には、第１の接続部６０と第２流路２７の冷却液供給側端部の間、第２の接続部６１と第２流路２７の冷却液排出側端部の間、そして、第３の接続部６２と第１排ガス路１８の間を接続する。さらに、熱電発電モジュール５５の組み付けの際には、熱電発電部３４が備える図示しない出力端子を、既述した配線３７（図２、図４参照）に接続する。

図６は、熱電発電部３４における発電の様子を概念的に表わす説明図である。熱電発電部３４は、排ガス流路部３５と冷却液流路部３３との間の温度差、あるいは、蓄熱部３６と冷却液流路部３３との間の温度差を利用して、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する熱電変換素子３９を備えている。すなわち、発電蓄熱部３２において、排ガスの有する熱エネルギの一部は、冷却液を加熱するために用いられ、排ガスの有する熱エネルギの他の一部は、熱電発電部３４における発電のために用いられる。熱電変換素子３９は、ｎ型半導体材料とｐ型半導体材料とを直列に接続し、且つ、温度差が生じている方向に対して平行に上記半導体材料を配置することにより構成されている。熱電変換素子３９は、配線３７を介して第１循環ポンプ２２に電気的に接続されており、排ガスあるいは蓄熱部３６を高温側熱源とし、冷却液を低温側熱源とすることで、図６中に矢印で示す向きに電流が流れ、第１循環ポンプ２２が駆動される。図６では単一の熱電変換素子３９を表わしているが、熱電発電部３４においては、多数の熱電変換素子３９が直列や並列に接続されて、より大きな起電力を生じることができる。具体的には、熱電発電部３４においては、熱電変換素子３９が、排ガス流路部３５と冷却液流路部３３との接触面全体に広く設けられており、燃焼ガスの熱を効率よく利用して発電可能となっている。本実施形態では、熱電発電部３４と第１循環ポンプ２２とは配線３７によって直接接続されているため、第１循環ポンプ２２は、熱電発電部３４で生じた起電力に応じた駆動力にて駆動される。

図７は、発電蓄熱部３２（熱電発電モジュール５５）の内部構成の概略を表わす断面模式図である。発電蓄熱部３２には、既述したように、排ガス流路部３５内に突出する蓄熱部３６が設けられている。この蓄熱部３６は、排ガス流路部３５における熱電発電部３４と接する壁面から、排ガス流路部３５内を流れる排ガスの流れ方向に対して垂直な方向に突出する、複数の蓄熱凸部３８を備えている。蓄熱凸部３８は、内部に蓄熱材を備え、排ガス流路部３５を流れる排ガスおよび冷却液流路部３３を流れる冷却液との間で伝熱可能に配置されている。ここで、排ガス流路部３５における蓄熱凸部３８が設けられた壁面は、互いに重ね合わされた２枚の板状部材である第１外壁部材６６と第２外壁部材６７とによって構成されている。第１外壁部材６６は表面が平坦な平板状部材であり、第２外壁部材６７は、排ガス流路部３５の中ほどに向かって突出するように設けられた複数の中空の凸部が形成された部材である。

図８は、第１外壁部材６６と第２外壁部材６７とを重ね合わせることによって、複数の蓄熱凸部３８を形成する様子を表わす斜視図である。第１外壁部材６６および第２外壁部材６７は、充分な熱伝導性と耐熱性と強度（剛性）と耐久性を有する部材、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属部材によって構成することができる。図８に示すように、第２外壁部材６７には、面全体にわたって、多数の中空の凸部７０が形成されている。これらの中空の凸部７０は、例えばプレス成形により形成することができる。第１外壁部材６６と第２外壁部材６７とを用いて排ガス流路部３５の壁面部材を形成する際には、まず、第２外壁部材に設けられた各々の凸部７０の内部に形成された内部空間７２に、蓄熱材を配置する。そして、第１外壁部材６６と第２外壁部材６７とを重ね合わせて、両者を接合することにより、凸部７０内に蓄熱材を密封する。なお、図８では、第１外壁部材６６および第２外壁部材６７のみを示しており、内部空間７２内に配置すべき蓄熱材は示していない。第１外壁部材６６と第２外壁部材６７との接合は、例えば、図８に示す溶接ラインＷＬでレーザ溶接することにより行なうことができる。充分な密閉性が得られれば異なる接合法を用いても良いが、レーザ溶接法は、加熱部位が局所的であり、密封前の蓄熱材の昇温が抑えられるため望ましい。本実施形態では、上記のように第１外壁部材６６および第２外壁部材６７を接合した壁面部材を、図５に示した熱電発電モジュール５５が備える排ガス流路部３５の、上面および下面を構成するために用いている。

図９は、蓄熱凸部３８の内部を拡大して示す断面模式図である。蓄熱凸部３８の内部には、蓄熱材６３を担持した伝熱部６８が配置されると共に、蓄熱凸部３８が突出する先端側で伝熱部６８に隣接するように、膨張部材６９が配置されている。本実施形態では、蓄熱材６３としては、潜熱蓄熱材を用いている。潜熱蓄熱材は、加熱されると、蓄熱材の融点を通過して昇温する（固体から液体に溶融する）際に、多量の熱を蓄熱することができる。そして、蓄熱した蓄熱材を冷却すると、蓄熱材の融点（凝固点）を通過して降温する際に、多量の熱を放出することができる。本実施形態では、このような潜熱蓄熱材として、融点の温度が、排ガス流路部３５を通過する排ガス温度（例えば、７００℃程度）よりも低い蓄熱材を用いており、排ガスを用いて効率よく蓄熱可能となっている。また、潜熱蓄熱材として、融点の温度が、冷却液下限温度よりも高い蓄熱材を用いている。冷却液下限温度とは、それ以上冷却液温度が低下すると、ヒータコア５２において冷却液を熱源として利用することができなくなり、エアコンシステム４０を良好に動作できなくなる温度として予め定めた温度である（例えば６０℃）。ハイブリッド車両１０では、後述するように、冷却液温度が冷却液下限温度以下になる時には、エンジン停止を伴う運転モードを選択すべき場合であっても、エンジン１７を駆動する制御を行なう。これにより、エンジン１７を停止する運転モードが実行されているときには、エンジン１７を起動すべき冷却液下限温度に冷却液が降温するまでの間に、排ガス流路部３５側から冷却液流路部３３側へと、蓄熱材６３に蓄熱した熱を伝えることが可能になる。

蓄熱凸部３８内に収納する蓄熱材６３は、排ガス温度等の使用環境によって適宜選択すれば良く、例えば、硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ₃）₂）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）、あるいは、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いることができる。蓄熱材６３として塩を用いる場合には、安全性や耐久性確保の観点からは、中性の塩を用いることが望ましい。あるいは、蓄熱材６３として、半田などの金属を用いても良い。また、蓄熱材６３として、糖などの有機物を用いることもできる。また、上記した蓄熱材から選択される複数種類の蓄熱材を併用することとしても良い。融点の温度が、上記したように冷却液下限温度より高く、且つ、排ガス温度よりも低ければ良く、また、冷却液下限温度と排ガス温度との間で温度変化するときに、溶融および凝固を繰り返して、蓄熱と放熱の動作を繰り返すことができればよい。蓄熱材６３の融点は、例えば、１００℃から５００℃であることが望ましい。蓄熱材６３として例えば水酸化ナトリウムを用いる場合には、融点は３１１℃であり、潜熱は１０８ＫＪ／ｋｇとなる。

蓄熱材６３を担持する担体である伝熱部６８としては、本実施形態では、セラミックハニカムを用いている。この伝熱部６８は、蓄熱材６３を担持する機能の他に、蓄熱材６３の熱を冷却液流路部３３側へと伝える際の伝熱性を高める機能を有している。そのため、本実施形態では、伝熱部６８は、ハニカムの軸方向が、蓄熱材６３から冷却液流路部３３側への伝熱方向となるように、すなわち、ハニカムの軸方向が、排ガス流路部３５内を流れる排ガスの流れ方向に垂直になるように配置されている。上記のような伝熱性を確保するために、伝熱部６８は、蓄熱材６３よりも熱伝導率の高い材料から成ることが望ましく、本実施形態では、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなるハニカムを用いている。

蓄熱凸部３８内において、蓄熱材６３が溶融すると、溶融した蓄熱材６３は重力方向下方に滞留する。このような場合には、伝熱部６８を設けないと、蓄熱材から冷却液流路部３３側への伝熱は、主として蓄熱凸部３８の外壁（第２外壁部材６７）を介して行なわれることになる。本実施形態のように伝熱部６８を設けることにより、蓄熱材６３から冷却液流路部３３への伝熱が、伝熱部６８を介して蓄熱凸部３８内部でも行なわれるようになる。なお、ハニカムに担持される蓄熱材６３は、昇温して溶融した時には、蓄熱凸部３８内で重力方向に落下することとしても良いが、表面張力によりハニカム内に保持されるように、ハニカムのセルサイズを設定しても良い。

伝熱部６８に蓄熱材６３を担持させるには、例えば、蓄熱材６３の水溶液をハニカムに含浸させた後に乾燥させれば良い。あるいは、ハニカムの各セル内に、蓄熱材６３の粉末を充填した後に焼成しても良い。なお、伝熱部６８は、ハニカム以外の形状とすることも可能であり、蓄熱材６３から冷却液流路部３３への伝熱方向に沿って連続して配置されていれば良い。

膨張部材６９は、蓄熱凸部３８が排ガスにより加熱された時に、伝熱部６８と蓄熱凸部３８の外壁との間の隙間を埋めるように膨張する部材である。本実施形態では、膨張部材６９を、マイカによって構成している。ここで、マイカの熱膨張率は、５２×１０^-6／℃であり、熱伝導率は、０．６７Ｗ／ｍ・Ｋである。これに対して、伝熱部６８の構成材料として用いることができる酸化マグネシウムの熱膨張率は、１３×１０^-6／℃であり、熱伝導率は、８Ｗ／ｍ・Ｋである。なお、第１外壁部材６６および第２外壁部材６７の構成材料として用いることができるステンレス鋼の一種であるＳＵＳ３０４は、熱膨張率が１７．３×１０^-6／℃であり、熱伝導率は、１６．７Ｗ／ｍ・Ｋである。このように、蓄熱凸部３８の外壁の構成材料の熱膨張率が、伝熱部６８の構成材料の熱膨張率よりも高いと、蓄熱凸部３８が加熱された時には、蓄熱凸部３８内において伝熱部６８と外壁との間の隙間が大きくなる。このような場合に、蓄熱凸部３８の外壁および伝熱部６８の構成材料よりも熱膨張率が高い材料から成る膨張部材６９を蓄熱凸部３８内に配置することにより、昇温時に生じる上記した隙間を埋めることが可能になる。その結果、蓄熱材６３から冷却液流路部３３側への伝熱部６８を介した伝熱の効率を向上させることができる。

なお、膨張部材６９を、蓄熱凸部３８の外壁および伝熱部６８の構成材料よりも熱膨張率が高い材料によって形成する場合には、昇温時に蓄熱凸部３８外壁と伝熱部６８との間に生じる隙間を小さくするだけでなく、伝熱部６８を蓄熱凸部３８の外壁に接触させることも可能になる。すなわち、蓄熱凸部３８の外壁と伝熱部６８と膨張部材６９の各々の構成材料の熱膨張率に応じて、膨張部材６９の大きさを適宜設定するならば、昇温時に、膨張部材６９によって伝熱部６８を冷却液流路部３３側の壁面に押しつけることが可能になる。これにより、蓄熱材６３と冷却液流路部３３側壁面との間の伝熱効率を、さらに高めることができる。

図７に戻り、発電蓄熱部３２（熱電発電モジュール５５）では、各蓄熱凸部３８を形成するための第１外壁部材６６と熱電発電部３４との間に、第１絶縁層６４が設けられており、熱電発電部３４と冷却液流路部３３との間に、第２絶縁層６５が配置されている。これら第１絶縁層６４および第２絶縁層６５により、熱電発電部３４と、その周囲に配置された部材との間の絶縁性が確保されている。第１絶縁層６４および第２絶縁層６５は、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの絶縁性セラミックス材料から成る板状部材により構成することができる。これらの絶縁層は、冷却液流路部３３と、排ガス流路部３５あるいは蓄熱部３６との間の熱伝導性を確保するために、熱伝導率がより高い材料により形成することが望ましい。

なお、冷却液流路部３３の外壁を構成する部材は、熱伝導性が高い材料によって構成することが望ましく、例えば、アルミニウム合金や銅合金、あるいはステンレス鋼などの金属材料によって構成すれば良い。また、第１絶縁層６４と第１外壁部材６６との間、あるいは、第２絶縁層６５と冷却液流路部３３の外壁部材との間は、熱伝導性を確保するために、例えばロウ付けにより接合すればよい。また、蓄熱凸部３８において、排ガスによる蓄熱材６３の加熱、および、蓄熱材６３から冷却液流路部３３（熱電発電部３４）側への伝熱が確保できる範囲で、第２外壁部材６７の外表面あるいは内表面の一部を覆うように、断熱材を設けても良い。これにより、蓄熱材６３が蓄熱したときに、蓄熱部３６の外部への自然放熱を抑制することができる。

図１０は、発電蓄熱部３２（熱電発電モジュール５５）がハイブリッド車両１０内に配置される様子を模式的に表わす説明図である。既述したように、エンジン１７から排出された排ガスは、第１排ガス路１８によって、触媒部５０を介して発電蓄熱部３２の排ガス流路部３５へと導かれ、その後、端部が大気開放された第２排ガス路５６へと導かれる。ここで、本実施形態では、図１０に示すように、第１排ガス路１８における触媒部５０よりも下流の位置において、第１排ガス路１８から分岐して第２排ガス路５６が設けられている。そして、第１排ガス路１８における排ガスの流れ方向と第２排ガス路５６における排ガスの流れ方向とが成す角度が、第１排ガス路１８における排ガスの流れ方向と排ガス流路部３５における排ガスの流れ方向とが成す角度（本実施形態では直進のため０°）に比べて、大きくなっている。また、排ガス流路部３５では、第１排ガス路１８から排ガスが流入する流入口以外には、排ガスが流通可能な開口部は設けられていない。

このような構成とすることで、エンジン１７から排出された排ガスは、第１排ガス路１８に導かれて直進することにより、容易に排ガス流路部３５内に導かれ、各蓄熱凸部３８と熱交換して、蓄熱材６３を効率良く加熱することができる。また、排ガス流路部３５は、排ガスの流入口以外は閉塞されており、第２排ガス路５６は端部が大気開放されていることにより、エンジン１７から排出された排ガスは、容易に第２排ガス路５６へと導かれて外部に排出される。そのため、排ガス流路部３５内に突出する発電蓄熱部３２を設けることに起因して、排ガスが排出される際の流路抵抗が高まることを抑制でき、エンジン１７や触媒部５０にかかる圧力負荷を抑えることができる。なお、蓄熱凸部３８に起因する排気抵抗の上昇が許容範囲であれば、第２排ガス路５６を、排ガス流路部３５における流入口と対向する位置に接続して設け、排ガス流路部３５内で排ガスを直進させて排出することとしても良い。

Ｄ．エンジン駆動に係る具体的な動作：
図１１は、制御部２８において実行される運転モード決定処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、ハイブリッド車両１０の始動スイッチがオンになると起動され、上記始動スイッチがオフになるまで繰り返し実行される。なお、以下の説明では、制御部２８が実行する制御と共に、ハイブリッド車両１０において同時に進行する動作についても併せて説明する。

本ルーチンが起動されると、制御部２８は、ハイブリッド車両１０の始動時であるか否かを判断する（ステップＳ１００）。始動時であると判断すると、制御部２８は、エンジン１７を始動させるための制御を実行する（ステップＳ１１０）。エンジン始動の動作は周知であるため、詳しい説明は省略する。ステップＳ１１０でエンジンを始動することにより、エンジン１７の動力が伝達されて第２循環ポンプ２３も駆動を開始する。また、エンジン１７を始動すると、エンジン１７からは直ちに高温（７００℃程度）の排ガスが排出されるため、発電蓄熱部３２では、排ガス流路部３５と冷却液流路部３３との間の温度差を利用して、熱電発電部３４による発電が開始される。そのため、熱電発電部３４が発電した電力を用いて、第１循環ポンプ２２も始動する。なお、車両の始動時には、通常は、冷却液温度は環境温度となっているため、サーモスタット２５は閉弁している。そのため、冷却液は、ラジエータ２１側を循環することなく、エンジン１７と、発電蓄熱部３２およびヒータコア５２との間を循環する。なお、このように冷却液温度が低下しており、冷却液下限温度に達していないと、冷却液はヒータコア５２の熱源として充分に機能することができず、エアコンシステム４０を充分に動作させることができない場合がある。上記のようにエンジン１７を始動させると、冷却液の温度は次第に昇温する。

次に、制御部２８は、エンジン１７の暖機が終了したか否かを判断する（ステップＳ１２０）。具体的には、温度センサ２４が検出する冷却液温度が、予め定めた暖機基準温度（例えば５０℃）に達したか否かを判断する。ステップＳ１２０では、冷却液温度が上昇して暖機基準温度に達し、暖機が終了したと判断されるまで、暖機の終了に係る判断を繰り返す。なお、冷却液温度が上昇するに従って、サーモスタット２５が次第に開弁し、エンジン１７とラジエータ２１の間でも冷却液が循環するようになる。また、冷却液温度がある程度上昇すると、ヒータコア５２において冷却液を熱源として用いて、エアコンシステム４０で用いる加熱空気５３が得られるようになる。

ステップＳ１２０で暖機終了と判断すると、制御部２８は、ハイブリッド車両１０で選択すべき運転モードを選択する（ステップＳ１３０）。ハイブリッド車両１０の運転モードは、車速やアクセル開度等から導かれる負荷要求に基づいて、エンジン１７におけるエネルギ効率や、バッテリ１５のＳＯＣ（残存容量）等を考慮して選択される。その後、制御部２８は、ステップＳ１３０で選択した運転モードが、エンジンの停止を伴う運転モードであるか否かを判断する（ステップＳ１４０）。エンジンの停止を伴う運転モードとは、既述したＥＶ走行モードやアイドリングストップモードを含む。

ステップＳ１３０で選択した運転モードが、エンジンの停止を伴う運転モードである場合には、制御部２８は、温度センサ２４が検出した冷却液温度が、既述した冷却液下限温度（例えば６０℃）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５０）。冷却液下限温度以下であると判断すると、制御部２８は、ステップＳ１３０においてエンジン停止を伴う運転モードを選択されているにもかかわらずエンジン駆動を続行し、エンジンの駆動を伴う運転モードに制御変更する（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０で実行される運転モードでは、例えば、車両を走行させる負荷要求がある場合には、エンジン１７を駆動動力源の少なくとも一つとして用いてハイブリッド車両１０を走行させる。また、車両を走行させる負荷要求がない場合には、エンジン１７で発生した動力を用いてバッテリ１５を充電することが可能となる。

その後、制御部２８は、温度センサ２４が検出した冷却液温度が、予め記憶した基準値（昇温基準値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７０）。昇温基準値は、冷却液温度が充分に高いことを示す温度であり、冷却液がこのような温度に達すれば、エンジン１７を停止しても、冷却液をヒータコア５２における熱源としてしばらくの間利用可能になる温度として設定されている。本実施形態のハイブリッド車両１０では、エンジン１７が駆動する状態がしばらく続行すると、冷却液温度は、１２０℃程度で安定する。そのため、本実施形態では、上記昇温基準値を、１２０℃に設定している。なお、昇温基準値は、冷却液下限温度よりも充分に高い温度であれば、異なる温度であっても良い。

ハイブリッド車両１０の始動時にエンジン１７を始動させ（ステップＳ１１０）、その後エンジン駆動を続行すると（ステップＳ１６０）、冷却液温度は次第に上昇し、やがて、昇温基準値に達する。制御部２８は、冷却液温度が昇温基準値に達するまでステップＳ１７０の動作を繰り返し、ステップＳ１７０で冷却液温度が昇温基準値に達したと判断すると、本ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ１５０で冷却液温度が冷却液下限温度を超えていると判断される場合には、制御部２８は、ステップＳ１３０で選択した運転モードに基づく運転制御を行ない（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。ここでは、ステップＳ１４０においてエンジン停止を伴う運転モードが選択されていると判断されているから、エンジン停止を伴う運転モードが実行される。このとき、ステップＳ１５０において冷却液温度が冷却液下限温度を超えていると判断されているため、エンジン１７を停止しても、エアコンシステム４０を稼働させたときに、ヒータコア５２にて充分に空気を加熱することができる。

また、ステップＳ１４０においてエンジンを停止する運転モードが選択されなかったと判断された場合にも、制御部２８は、ステップＳ１８０に移行して、ステップＳ１３０で選択した運転モードに基づく運転制御を行ない（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。エンジンを稼働させる運転モードが選択されているのであれば、冷却液温度を維持するためのステップＳ１５０〜Ｓ１７０の動作は不要だからである。

上記の説明は、ハイブリッド車両１０の始動時に制御部２８が初めて運転モード決定処理ルーチンを実行する際の動作であるが、その後に、制御部２８が運転モード決定処理ルーチンを繰り返し実行する際にも、同様の動作が行なわれる。ただし、この場合には、制御部２８は、ステップＳ１００において始動時ではないと判断する。そして、ステップＳ１３０に移行して運転モードを選択すると共に、ステップＳ１４０において、選択された運転モードがエンジン停止を伴うか否かを判断する。

このとき、選択された運転モードがエンジン停止を伴わない運転モードであると判断すると（ステップＳ１４０）、制御部２８は、始動直後と同様の処理を実行する。すなわち、制御部２８は、ステップＳ１８０に移行して、選択した運転モードにて運転制御を実行し、本ルーチンを終了する。

また、選択された運転モードがエンジン停止を伴う運転モードであると判断し（ステップＳ１４０）、ステップＳ１５０において冷却液温度が冷却液下限温度を超えていると判断する時にも、制御部２８は、始動直後と同様の処理を実行する。すなわち、制御部２８は、ステップＳ１８０に移行して、選択したエンジン停止を伴う運転モードにて運転制御を実行し、本ルーチンを終了する。冷却液温度が冷却液下限温度を超えていれば、エンジン停止を伴う運転モードにて運転を行なっても、エアコンシステム４０を用いて所望の空調制御を行なうことができるからである。

ここで、ハイブリッド車両１０においてエンジン停止を伴う運転モードが選択されて実行されるときには、エンジン１７の停止に伴って冷却液温度が次第に低下する。また、エンジン停止を伴う運転モードを採用している時に、エアコンシステム４０を稼働させると、ヒータコア５２において冷却液が空気と熱交換することにより、冷却液の温度低下がさらに促進される。そのため、ハイブリッド車両１０の始動後に、冷却液温度が一旦は昇温基準値にまで昇温していても、エンジン停止を伴う運転モードによる運転がある程度の期間続行されると、冷却液の温度が冷却液下限温度にまで低下する場合がある。

すなわち、エンジン停止を伴う運転モードを既に実行しているときに、ステップＳ１３０においてエンジン停止を伴う運転モードを再び選択する動作を繰り返すと、ステップＳ１５０において冷却液温度が冷却液下限温度以下だと判断する場合が生じ得る。このような場合には、ステップ１６０では、エンジン１７が始動されて、エンジン駆動を伴う運転モードへの変更が行なわれる。そして、冷却液温度が昇温基準値以上になるまで、エンジン１７を駆動する状態が維持される（ステップＳ１７０）。このように、ステップＳ１３０で選択される運転モードにかかわらず、冷却液下限温度が冷却液下限温度以下にならないようにエンジン１７を駆動することで、ヒータコア５２を用いたエアコンシステム４０の動作を確保することができる。

なお、エンジン停止を伴う運転モードが実行されると、エンジン１７の発熱およびエンジン１７から発電蓄熱部３２への排ガスの供給が停止して、既述したように冷却液の温度が低下を始める。しかしながら、発電蓄熱部３２では既に蓄熱材６３による蓄熱が行なわれているため、蓄熱材６３から冷却液流路部３３へと熱が伝えられ、冷却液が加熱される。そのため、冷却液の温度低下の速度が緩やかになる。

また、エンジン停止を伴う運転モードが実行されるときには、上記のように蓄熱材６３による蓄熱が行なわれているため、エンジン１７を停止した後も、蓄熱部３６と冷却液流路部３３との間の温度差を利用して、熱電発電部３４による発電が行なわれる。そのため、エンジン１７の停止に伴って第２循環ポンプ２３が停止しても、第１循環ポンプ２２が駆動を続行し、エンジン１７と、発電蓄熱部３２およびヒータコア５２との間で冷却液が循環する。

なお、本実施形態では、高温側熱源の温度が蓄熱材６３の融点温度であり、低温側熱源の温度が冷却液下限温度であるときに、熱電発電部３４で生じる起電力によって駆動可能なポンプが、第１循環ポンプ２２として用いられている。そのため、エンジン１７が停止された後に、冷却液の温度が冷却液下限温度に低下するまでの間、蓄熱材６３の温度が融点温度に維持されている場合には、冷却液の温度が冷却液下限温度以下になるまで、第１循環ポンプ２２を駆動させることが可能になる。

以上のように構成された本実施形態のハイブリッド車両１０によれば、蓄熱部３６を有する発電蓄熱部３２を備えるため、エンジンの停止を伴う運転モードを実行する際に、蓄熱材６３に蓄熱した熱を用いて冷却液を加熱することができる。そのため、エンジン１７を停止した後に、冷却液温度が冷却液下限温度以下になるまでの時間を延長することができる。すなわち、エンジン停止を伴う運転モードが選択されているときに、エアコンシステム４０の空気調和動作を確保するために、上記選択結果を解除してエンジン１７を起動する必要が生じるまでの時間を延長することができる。このように、エンジン停止を伴う運転モードが選択された時に、エンジン停止を伴う運転モードを続行できる時間が延長できるため、エンジン停止を伴う運転モードを解除することに起因する車両システム全体のエネルギ効率の低下（燃費の低下）を抑えることができる。

ここで、寒冷地では一般に、エンジン停止時のエンジン冷却液温度の低下がより速くなるが、エアコンシステムを駆動させてヒータコアにて冷却液が降温されるときには、特に、冷却液温度が冷却液下限温度以下に低下するまでの時間が短縮され易くなる。これにより、エンジン停止を伴う運転モードが選択される場合であっても、この選択が解除されてエンジンが起動され易くなる。そのため、寒冷地では、エンジンのエネルギ効率が不十分である運転ポイント（負荷状態）のときにはＥＶ走行モードを利用して車両のエネルギ効率を確保する、というハイブリッド車両の長所を充分に生かすことができない場合が生じ得る。本実施形態のハイブリッド車両１０を用いるならば、冷却液下限温度以下に冷却液温度が降温するまでの時間を延長してエネルギ効率を確保するという効果を、冷却液の温度低下が著しい寒冷地において特に顕著に得ることができる。

また、本実施形態のハイブリッド車両１０によれば、発電蓄熱部３２を備えるため、ハイブリッド車両１０の始動時における暖機時間を短縮する効果を得ることができる。具体的には、ハイブリッド車両１０の始動時にエンジン１７を始動させると、エンジン１７からの排ガスにより加熱されることで、蓄熱材６３が直ちに昇温する。そのため、エンジン１７の始動時には、発電蓄熱部３２において、排ガスの熱と共に、昇温した蓄熱材６３の熱を利用して、冷却液を加熱することができる。これにより、車両の暖機に要する時間を短縮し、車両システムのエネルギ効率を向上させる（燃費低下を抑制）することができる。このような暖機効率を向上させる効果は、特に、寒冷地などの低温条件下でハイブリッド車両１０を始動する際に、顕著に得ることができる。また、車両の暖機時間を短縮可能になることにより、車両システムの始動時における排気エミッションを削減する効果が得られる。

さらに、本実施形態によれば、エンジン停止モードの実行時に冷却液温度が冷却液下限温度に降温してエンジンを始動させる際にも、発電蓄熱部３２を設けることにより、冷却液温度をより速く昇温させることが可能になる。そのため、エンジン停止を伴う運転モードが選択されているにもかかわらず、この選択を解除してエンジンを稼働させる時間を、短縮することができる。

ここで、本実施形態の発電蓄熱部３２では、蓄熱部３６が、排ガス流路部３５内に突出する複数の蓄熱凸部３８を備えるため、排ガスと蓄熱部３６との接触面積を増大させることができる。そのため、排ガスによって蓄熱材６３を加熱する効率を向上させることができる。その結果、排ガスによって加熱された蓄熱材６３を用いて冷却液を加熱する効率、および、加熱された蓄熱材６３を用いた熱電発電部３４における発電効率を向上させることができる。特に、本実施形態では、各蓄熱凸部３８内に膨張部材６９を配置し、膨張部材６９によって、伝熱部６８と蓄熱凸部３８の外壁との隙間を小さくし、あるいは伝熱部６８と蓄熱凸部３８とを接触させているため、蓄熱材６３から冷却液流路部３３側への熱伝導効率を高めることができる。

また、ハイブリッド車両１０の始動スイッチをオフにした後には、冷却液の温度が次第に低下するが、蓄熱材６３によって冷却液が加熱されることにより、冷却液の降温のスピードが緩やかになる。そのため、ハイブリッド車両１０の始動スイッチがオフになった後に、比較的短い時間間隔で始動スイッチが再びオンにされた場合には、冷却液の温度がより高く維持されることにより、車両の暖機時間を短縮することができる。

また、本実施形態のハイブリッド車両１０によれば、熱電発電部３４を用いて、蓄熱部３６と冷却液流路部３３との温度差を利用して発電を行ない、得られた電力を用いて第１循環ポンプ２２を駆動している。そのため、エンジン１７の停止と共に第２循環ポンプ２３が停止していても、冷却液を循環させることができる。そのため、エンジン１７の停止時にエアコンシステム４０を稼働させる際に、ヒータコア５２で温度が低下した冷却液を発電蓄熱部３２で加熱する動作を継続することができる。また、熱電発電部３４で発電した電力を用いるため、冷却液を循環させるためにバッテリ１５の電力を消費することがない。そのため、第１循環ポンプ２２を駆動することに起因する車両システム全体のエネルギ効率の低下を抑制することができる。このとき、熱電発電部３４と第１循環ポンプ２２とは、配線３７を介して直接接続されている。このように、バッテリ等を介することなく熱電発電部３４で得られた電力を直接利用するため、充電ロス等がなく、高いエネルギ効率で第１循環ポンプ２２を駆動することができる。なお、熱電発電部３４で得られる電力が、第１循環ポンプの駆動に要する電力に比べて充分に大きい時には、熱電発電部３４で得られた電力の一部を、車載されたバッテリの充電等に用いることとしても良い。また、第２循環ポンプ２３が駆動されるエンジン稼働時には、熱電発電部３４で得られる電力でバッテリを充電することとしても良い。

Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｅ１．変形例１：
図５に示した発電蓄熱部３２（熱電発電モジュール５５）は、１層の排ガス流路部３５を、１対の熱電発電部３４で挟持し、各々の熱電発電部３４の外側に、さらに冷却液流路部３３を配置したが、より多くの層から成る積層構造としても良い。例えば、熱電発電部３４、排ガス流路部３５、熱電発電部３４、冷却液流路部３３の順で積層した積層体を、図５の発電蓄熱部３２が備える各々の冷却液流路部３３上に、さらに積層することとしても良い。排ガス流路部３５と冷却液流路部３３との間、および、排ガス流路部３５内に突出する蓄熱部３６と冷却液流路部３３との間で、熱交換が可能であればよい。

Ｅ２．変形例２：
実施形態では、発電蓄熱部３２（熱電発電モジュール５５）を備える熱電発電システム３０をハイブリッド車両に搭載したが、異なる構成としても良い。例えば、駆動動力源としてエンジンのみを搭載し、車両停止時にエンジン停止する制御（いわゆるアイドリングストップ）を行なう車両に、熱電発電システム３０を搭載しても良い。このような構成とすれば、アイドリングストップ時にエアコンを用いることに起因するエンジン冷却液の温度低下を抑制し、エンジン冷却液の降温に起因するアイドリングストップの中断（エンジンの始動）を抑制することができる。その際、熱電発電部３４で得られた電力を用いて第１循環ポンプ２２を駆動することにより、アイドリングストップ中にエアコンシステムを動作させることに伴うバッテリ電力の消費を抑制することもできる。

Ｅ３．変形例３：
本実施形態のエアコンシステム４０では、ヒータコア５２を通過させた空気とヒータコア５２をバイパスさせた空気との混合量を変化させるエアミックス方式を採用しているが、異なる方式を採用しても良い。例えば、暖房時には、ヒータコア５２における空気の加熱のみを行ない、エバポレータ５４における空気の冷却は行なわないこととしても良い。熱電発電部３４で生じた電力によって第１循環ポンプ２２を駆動して、ヒータコア５２と発電蓄熱部３２との間で冷却液を循環可能であれば、実施形態と同様の効果が得られる。

１０…ハイブリッド車両
１１…動力分配部
１２，１３…モータ発電機
１４…インバータ
１５…バッテリ
１６…車軸
１７…エンジン
１８…第１排ガス路
１９…冷却液流路
２０…冷却液循環システム
２１…ラジエータ
２２…第１循環ポンプ
２３…第２循環ポンプ
２４…温度センサ
２５…サーモスタット
２６…第１流路
２７…第２流路
２８…制御部
３０…熱電発電システム
３２…発電蓄熱部
３３…冷却液流路部
３４…熱電発電部
３５…排ガス流路部
３６…蓄熱部
３７…配線
３８…蓄熱凸部
３９…熱電変換素子
４０…エアコンシステム
４１…外気吸入路
４２…内気吸入路
４３…ダンパ
４４…ブロワファン
４５…エアミックスドア
４６〜４８…ダンパ
５０…触媒部
５１…排ガス
５２…ヒータコア
５３…加熱空気
５４…エバポレータ
５５…熱電発電モジュール
５６…第２排ガス路
６０…第１の接続部
６１…第２の接続部
６２…第３の接続部
６３…蓄熱材
６４…第１絶縁層
６５…第２絶縁層
６６…第１外壁部材
６７…第２外壁部材
６８…伝熱部
６９…膨張部材
７０…凸部
７２…内部空間

Claims (9)

1. 内燃機関から排出される排ガスが流れる排ガス流路部と、前記排ガス流路部を流れる前記排ガスとの間で伝熱可能に配置されて蓄熱材を有する蓄熱部と、前記蓄熱部から伝熱可能に設けられ、冷却液が流れる冷却液流路部と、前記排ガスの熱を利用して発電する熱電変換素子を有する熱電発電部と、を備える熱電発電モジュールにおいて、
   前記冷却液は、前記内燃機関の冷却液であり、
   前記熱電発電部は、前記蓄熱部と前記冷却液流路部との間の温度差を利用して発電可能であり、
   前記蓄熱部は、内部に蓄熱材を収納して前記排ガス流路部内に突出して設けられた複数の蓄熱凸部を含むことを特徴とする
   熱電発電モジュール。
2. 請求項１記載の熱電発電モジュールであって、
   前記蓄熱材から前記冷却液流路部への伝熱方向に沿って連続して設けられ、前記蓄熱材よりも熱伝導率の高い材料から成る伝熱部が、前記蓄熱材と共に、各々の前記蓄熱凸部の内部に収納される
   熱電発電モジュール。
3. 請求項２記載の熱電発電モジュールであって、
   前記伝熱部は、前記伝熱方向を軸方向とするハニカムを備える
   熱電発電モジュール。
4. 請求項２または３記載の熱電発電モジュールであって、
   前記蓄熱材は、潜熱蓄熱材であり、
   前記蓄熱凸部の内部において前記伝熱部よりも前記蓄熱凸部が突出する先端側に配置されると共に、前記伝熱部と前記蓄熱凸部の外壁との間の隙間を埋めるように膨張する膨張部材を、各々の前記蓄熱凸部内に配置することを特徴とする
   熱電発電モジュール。
5. 請求項４記載の熱電発電モジュールであって、
   前記膨張部材は、前記伝熱部および前記蓄熱凸部の外壁部材よりも熱膨張率が高いことを特徴とする
   熱電発電モジュール。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の熱電発電モジュールであって、
   各々の前記蓄熱凸部は、前記蓄熱材を内部に密封していることを特徴とする
   熱電発電モジュール。
7. 内燃機関から排出される排ガスが流れる排ガス流路部と、前記排ガス流路部を流れる前記排ガスの熱を蓄熱材を利用して蓄熱する蓄熱部と、前記蓄熱部から伝熱可能に設けられ、冷却液が流れる冷却液流路部と、前記排ガスの熱を利用して発電する熱電変換素子を有する熱電発電部と、を備える熱電発電システムにおいて、
   前記冷却液は、前記内燃機関の冷却液であり、
   前記熱電発電部は、前記蓄熱部と前記冷却液流路部との間の温度差を利用して発電可能であり、
   前記冷却液流路部と前記内燃機関の間で前記冷却液を循環させる循環ポンプをさらに備え、
   前記熱電発電部が発電した電力を用いて前記循環ポンプを駆動することを特徴とする
   熱電発電システム。
8. 請求項７記載の熱電発電システムであって、
   前記排ガス流路部、前記蓄熱部、前記冷却液流路部、および前記熱電発電部を備える熱電発電モジュールとして、請求項１ないし６いずれか記載の熱電発電モジュールを備えることを特徴とする
   熱電発電システム。
9. 駆動エネルギ源として内燃機関および蓄電器を備え、前記内燃機関を停止した運転モードを有するハイブリッド車両において、
   請求項７または８記載の熱電発電システムを備えることを特徴とするハイブリッド車両。

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