JP2020190238A - 熱発電システム及び鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の外観性を悪化させることなく、熱発電装置の発電効率を向上させる。【解決手段】エンジンに接続された排気管（２４）と、排気管に接続された消音器（２５）と、エンジンに生じる温度差を利用して発電する熱発電装置（３０）とを備えた熱発電システムにおいて、エンジンのオイルを貯留するオイルパン（２３）の後方に消音器が設置され、熱発電装置が、消音器の外面に接触する受熱部（３１）と、オイルパンから延出したオイル配管（４０）が接続される放熱部（３２）とを備える構成にした。【選択図】図２

Description

本発明は、熱発電システム及び鞍乗型車両に関する。

鞍乗型車両としてエンジンの排熱から電気エネルギーを回収する熱発電装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の鞍乗型車両では、エンジンの前方に外部油路が露出しており、この外部油路を回り込むようにエンジンの前面から下方に排気管が延びている。外部油路と排気管の間に熱発電装置が設置されており、熱発電装置の高温側が排気管に接続され、熱発電装置の低温側がエンジンの外部油路に接続されている。熱発電装置は、高温側の排気ガスと低温側のエンジンオイルの温度差を利用して発電している。

特開２０１２−２１５１１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の熱発電装置はエンジンの前方に設けられているため、熱発電装置が外部に露出されて車両の外観が悪化する。また、円筒状である排気管は熱発電装置と接する面積が小さく十分な発電効率が得られない。さらに、走行風によって熱発電装置と排気管が冷却されることで、排気管と外部油路の温度差が小さくなって発電効率が低下するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両の外観性を悪化させることなく、熱発電装置の発電効率を向上させることができる熱発電システム及び鞍乗型車両を提供することを目的とする。

本発明の一態様の熱発電システムは、エンジンに接続された排気管と、前記排気管に接続されたチャンバと、前記エンジンに生じる温度差を利用して発電する熱発電装置とを備えた熱発電システムであって、前記エンジンのオイルを貯留するオイルパンの後方に前記チャンバが設置され、前記熱発電装置が、前記チャンバの外面に接触する受熱部と、前記オイルパンから延出したオイル配管が接続される放熱部とを備えることで上記課題を解決する。

本発明の一態様の熱発電システムによれば、オイルパンの後方のチャンバに熱発電装置の受熱部が接するため、熱発電装置の露出による外観性の低下が抑えられる。また、オイルパンの後方空間は走行風の影響を受けずに略一定の温度に保たれるため、受熱部と放熱部の温度差が維持されて熱発電装置の発電効率を向上させることができる。

実施例１の自動二輪車の側面図である。 実施例１の熱発電装置の設置場所付近の斜視図である。 実施例１の熱発電装置の設置場所付近の上面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 実施例１の熱発電システムの熱発電動作の説明図である。 実施例１の熱発電システムの熱発電動作の説明図である。 実施例２の熱発電装置の設置場所付近の斜視図である。 実施例２の熱発電装置の設置場所付近の上面図である。 実施例２のオイルの誘導路の断面図である。 実施例３のインペラを側方から見た斜視図である。 実施例３のインペラを下方から見た斜視図である。

本発明の一態様の熱発電システムは、エンジンのオイルパンの後方にチャンバが設置され、チャンバの外面に熱発電装置が設けられて外観性の低下が抑えられている。また、チャンバの外面に熱発電装置の受熱部が接触し、オイルパンにオイル配管を介して熱発電装置の放熱部が接続されている。チャンバの発熱が熱発電装置の受熱部に伝えられ、熱発電装置の放熱部がオイルによって冷却されて、受熱部と放熱部の温度差に応じて発電される。このとき、オイルパンの後方空間は走行風の影響を受けずに略一定の温度に保たれるため、受熱部と放熱部の温度差が維持されて熱発電装置の発電効率が向上される。

以下、本実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本実施例の熱発電システムを鞍乗型車両としての自動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることがない。例えば、熱発電システムを、バギータイプの自動三輪車等の他の鞍乗型車両に適用してもよい。また、以下の図では、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥ、車体左側を矢印Ｌ、車体右側を矢印Ｒでそれぞれ示している。

＜実施例１＞
図１は、実施例１の鞍乗型車両のエンジン周辺の概略図である。なお、図１においては、説明の便宜上、自動二輪車の一部の構成を抜き出して説明する。

図１に示すように、自動二輪車の車体フレーム１０は、ヘッドパイプ１１から左右に分岐して後方に延びる一対のメインフレーム１２と、ヘッドパイプ１１から左右に分岐して下方に延びる一対のダウンフレーム１３とを有している。一対のメインフレーム１２はエンジン２０の後方に回り込むように湾曲しており、各メインフレーム１２の後方部分のボディフレーム１４によってエンジン２０の後方側が支持されている。一対のダウンフレーム１３は、下方に向かって幅が狭くなるように略三角形状に突出しており、各ダウンフレーム１３の下部によってエンジン２０の前方側が支持されている。

エンジン２０は、エンジンケース２１の上部にシリンダ２２が取り付けられ、エンジンケース２１の下部にオイルパン２３が取り付けられている。吸気管（不図示）からエンジン２０に空気が取り込まれ、燃料供給装置（不図示）によって空気に燃料が混合されて、エンジン２０の燃焼室に混合気が送り込まれる。燃焼後の排気ガスは、エンジン２０に設けられた排気管２４を経てマフラ（不図示）から排出される。排気管２４は、エンジン２０の前面から下方に延出した後に車体後方に向かって屈曲している。排気管２４の下流側には、排気音を消音する消音器（チャンバ）２５が設けられている。

エンジン２０から排出される排気ガスは高温であり、自動二輪車には排気ガスの熱エネルギーを回収して電力に変換する熱発電装置３０が設置されている。熱発電装置３０の設置場所としては、高温の排気ガスが通る排気管２４の上流側が考えられるが、排気管２４の上流側はエンジン２０の前方に位置するため走行風の影響を受けて発電効率が低下する。また、排気管２４の上流側において熱発電装置３０に排気ガスから熱エネルギーが回収されると、排気管２４の下流側に設けられた触媒の暖機が遅れて排気ガスの清浄効果が悪化する。このように、熱発電装置３０の最適な設置場所を確保することが求められている。

さらに、熱発電装置３０は、熱源から受熱して冷媒に放熱し、熱源と冷媒の温度差を利用して発電している。このため通常は、熱発電装置３０に向けてオイルや水等の冷媒を送り込むポンプがエンジン２０に設けられている。しかしながら、ポンプによって熱発電装置３０に冷媒を送り込むと、ポンプを駆動させるための電気エネルギーが、熱発電装置３０によって発電される電気エネルギーを上回るおそれがある。このように、熱発電装置３０に対してポンプを使用せずに冷媒を送り出して、ポンプの駆動によるエネルギーロスを減らす方法が求められている。

そこで、本実施例では、熱発電装置３０の設置場所として、エンジン２０の下部のオイルパン２３の後方に設置された消音器２５の上面２９（図２参照）が確保されている。オイルパン２３の後方空間は走行風の影響が少なく温度が一定であり、さらに消音器２５内に設けられた触媒２６（図４参照）の上流側で熱発電装置３０が排気ガスから熱を奪うことがない。また、熱発電装置３０に冷媒としてオイルを送り込むために、オイルパン２３内に設けられたオイルストレーナ５０（図４参照）によるオイルの引き込みを利用することで、ポンプを使用することなく熱発電装置３０に対してオイルを送り込んでいる。

以下、図２から図４を参照して、実施例１の熱発電システムについて説明する。図２は、実施例１の熱発電装置の設置場所付近の斜視図である。図３は、実施例１の熱発電装置の設置場所付近の上面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図２及び図３に示すように、エンジン２０（図１参照）の下部には冷却用のオイルを貯留するオイルパン２３が設けられており、オイルパン２３の下方において複数（本実施例では４本）の排気管２４が車体の前方から後方に向かって延びている。複数の排気管２４は、エンジンケース２１（図１参照）の下方かつオイルパン２３の後方において消音器２５に接続されている。消音器２５はボックス状に形成されており、消音器２５内の前側にはオーバルタイプの触媒２６（図４参照）が設置されている。触媒２６によって排気ガスに含まれる大気汚染物質が浄化される。

消音器２５の上面２９は平坦に形成されており、消音器２５の上面２９には熱発電装置３０が設置されている。熱発電装置３０は、平面視矩形の板状に形成されており、エンジン２０の幅寸法よりも小さく形成されている。熱発電装置３０は一対のボディフレーム１４（図１参照）の内側に位置しており、熱発電装置３０の側方は一対のボディフレーム１４によって保護されている。熱発電装置３０にはブラケット（不図示）が設けられており、ブラケットを介して熱発電装置３０が消音器２５に設置される。なお、熱発電装置３０が消音器２５に接触した状態で、熱発電装置３０がボディフレーム１４に固定されてもよい。

熱発電装置３０の下面側が熱源から受熱する受熱部３１になっており、熱発電装置３０の上面側が冷媒に放熱する放熱部３２になっている。受熱部３１は消音器２５の上面２９に接触しており、放熱部３２にはオイルパン２３から延出したオイル配管４０が接続されている。受熱部３１と放熱部３２の間にはゼーベック効果によって温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子が設けられている。例えば、受熱部３１及び放熱部３２には絶縁セラミックス基板が使用され、熱電変換素子には複数のＮ型熱電変換素子及びＰ型熱電変換素子が使用されている。このように、熱発電装置３０は、エンジン２０に生じる温度差を利用して発電している。

また、受熱部３１は触媒２６（図４参照）の上方において消音器２５の上面２９に接触している。排気ガスの反応熱によって触媒２６の温度が上昇するため、触媒２６の上方に熱発電装置３０を位置付けることで、排気通路の中で最も大きな熱量を得ることができる。熱発電装置３０の受熱部３１と消音器２５の上面２９が平面接触しているため、受熱部３１に効果的に熱量を回収させることができる。さらに、触媒２６の上流側で熱発電装置３０に排気ガスの熱が回収されることがないため、排気ガスの熱による触媒２６の早期暖機が阻害されることがなく、排気ガスの清浄効果が悪化することがない。

放熱部３２には、破線に示すように熱発電装置３０の前面３５から後方に延びる一対の流路３７と、当該一対の流路３７を並列に接続する複数の流路３８とが形成されている。一対の流路３７のそれぞれには、一対のオイル配管４０を介してオイルパン２３が接続されている。一方のオイル配管４０はオイルパン２３から放熱部３２にオイルを送る入口配管４１になっており、他方のオイル配管４０は放熱部３２からオイルパン２３にオイルを戻す出口配管４５になっている。入口配管４１から放熱部３２内の各流路３７、３８にオイルが入り、出口配管４５を通じてオイルパン２３にオイルが戻されることで放熱部３２が冷却される。

入口配管４１及び出口配管４５は、側面視で地面と略平行な平面上で、オイルパン２３の右側面２７に沿って後方に延びた後に屈曲し、オイルパン２３と熱発電装置３０の間を通って車体中心の熱発電装置３０に向かって延びている。オイルパン２３の右側面２７に対する入口配管４１及び出口配管４５の接続位置が、放熱部３２の前面３５に対する入口配管４１及び出口配管４５の接続位置と同じ高さになっている。地面と平行な同一平面上に入口配管４１及び出口配管４５が存在するため、入口配管４１及び出口配管４５を短くなって重量及びコストが低減される。また、入口配管４１及び出口配管４５が視認し易くなって、入口配管４１及び出口配管４５の組付け性が向上される。

ところで、本実施例では、オイルパン２３の右側面２７から熱発電装置３０の前面３５に入口配管４１及び出口配管４５が延びており、入口配管４１及び出口配管４５によってオイルパン２３と熱発電装置３０を最短距離で接続していない。入口配管４１及び出口配管４５によって熱発電装置３０とオイルパン２３を最短距離で接続するためには、熱発電装置３０の前面３５とオイルパン２３の後面２８を直線的に接続すればよい。この場合、熱発電装置３０がオイルパン２３に近接し過ぎているため、熱発電装置３０の前面３５とオイルパン２３の後面２８を剛性が高いパイプだけで接続しなければならない。

熱発電装置３０は消音器２５に設置され、オイルパン２３はエンジンケース２１（図１参照）の下面に設置されているため、熱発電装置３０とオイルパン２３の揺れ方が異なっている。このため、熱発電装置３０とオイルパン２３がパイプだけで接続されると、熱発電装置３０とオイルパン２３の振動の違いによってパイプが折損するおそれがある。この場合、熱発電装置３０とオイルパン２３を可撓性ホースで接続することで折損を抑えることができる。しかしながら、熱発電装置３０とオイルパン２３が近すぎるため、可撓性ホースを接続するためのジョイントを熱発電装置３０の前面３５とオイルパン２３の後面２８に設けることができない。

入口配管４１及び出口配管４５は、配管の折損を防止するためにパイプと可撓性ホースを組み合わせて形成されている。より詳細には、入口配管４１は、オイルパン２３の右側面２７に接続されたＵ字状の吸入パイプ４１ａと、放熱部３２の前面３５に接続されたＬ字状の接続パイプ４１ｂと、吸入パイプ４１ａと接続パイプ４１ｂを接続する可撓性ホース４１ｃとによって形成されている。出口配管４５は、オイルパン２３の右側面２７に接続された排出パイプ４５ａと、放熱部３２の前面３５に接続されたＬ字状の接続パイプ４５ｂと、排出パイプ４５ａと接続パイプ４５ｂを接続する可撓性ホース４５ｃとによって形成されている。

オイルパン２３に対するパイプの接続は、例えばパイプの先端にバンジョー継手を設けて、ユニオンボルトによってバンジョー継手をオイルパン２３に接続してもよい。オイルパン２３の内部のパイプはオイルパン２３の内壁面に溶接されてもよい。なお、入口配管４１及び出口配管４５の全体が可撓性ホースによって形成されていてもよい。この場合、オイルパン２３の右側面２７にはジョイント用のニップルが設けられる。このような構成により、熱発電装置３０を備えていない自動二輪車に対してはニップルにメクラ栓をするだけでオイルパン２３の右側面２７を封止することができる。また、入口配管４１及び出口配管４５は板クランプやブラケットによってオイルパン２３の側面に部分的に支持されていてもよい。

オイルパン２３の底面中央には窪み５５が形成されており、窪み５５の周囲は浅底に形成されている。オイルパン２３の浅底部分から窪み５５の内側の深底部分に向かって斜面が形成され、この斜面をオイルが伝って窪み５５の内側にオイルが集められている。入口配管４１はオイルパン２３の右側面２７から内側に僅かに突出し、オイルパン２３の浅底部分から入口配管４１の入口４２にオイルが取り込まれる。出口配管４５はオイルパン２３の右側面２７から窪み５５に向かって突出し、出口配管４５の出口４６（図４参照）からオイルパン２３の窪み５５にオイルが排出される。

また、オイルパン２３内にはオイルを濾過するオイルストレーナ５０が設けられている。オイルストレーナ５０の吸い口５１（図４参照）は窪み５５に位置付けられており、窪み５５からオイルストレーナ５０の吸い口５１にオイルが引き込まれている。入口配管４１の入口４２はオイルストレーナ５０の吸い口５１に対して遠くに位置付けられ、出口配管４５の出口４６はオイルストレーナ５０の吸い口５１の近くに位置付けられている。実施例１では、オイルストレーナ５０によるオイルの引き込みを利用して、入口配管４１及び出口配管４５を通じて熱発電装置３０とオイルパン２３との間でオイルが循環される。

図４に示すように、窪み５５内において出口配管４５の出口４６は、オイルストレーナ５０の周辺において、オイルストレーナ５０の吸い口５１よりも浅い位置に位置付けられている。オイルストレーナ５０の吸い口５１によって窪み５５内のオイルが引き込まれることで、矢印に示すようにオイルストレーナ５０に向かうオイルの流れが生じる。これにより、出口配管４５のオイルがオイルストレーナ５０に引き込まれて入口配管４１に負圧が生じる。この負圧によってオイルパン２３から入口配管４１（図３参照）にオイルが入り込み、入口配管４１から出口配管４５に向かうオイルの流れが形成される。

このように、オイルストレーナ５０の近くの窪み５５内の近接位置に出口配管４５の出口４６が設置され、オイルストレーナ５０から遠い窪み５５外の離間位置に入口配管４１の入口４２が設置されている。このため、出口配管４５の出口４６からオイルストレーナ５０にオイルが引き込まれても、入口配管４１の入口４２はオイルストレーナ５０によるオイルの引き込みの影響を受けることがない。出口配管４５と入口配管４１に大きな圧力差が生じて、入口配管４１から出口配管４５に向かうオイルの流れを速めて、熱発電装置３０の放熱部３２に対する冷却性能を向上させることができる。

続いて、図５を参照して、熱発電システムの熱発電動作について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、実施例１の熱発電システムの熱発電動作の説明図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、エンジン２０（図１参照）が駆動すると、オイルストレーナ５０の吸い口５１からオイルパン２３内のオイルが引き込まれる。上記したように、オイルストレーナ５０の近接位置に出口配管４５の出口４６が位置付けられており、出口配管４５の出口４６からオイルストレーナ５０に向かってオイルが引き込まれる。出口配管４５の出口４６側の圧力が入口配管４１の入口４２側の圧力よりも低くなり、入口配管４１の入口４２からオイルパン２３内のオイルが取り込まれて、入口配管４１から熱発電装置３０の放熱部３２を介して出口配管４５に向かうオイルの流れが形成される。

また、消音器２５内の触媒２６は排気ガスによって暖機され、触媒２６から消音器２５を介して熱発電装置３０の下面側の受熱部３１に熱が伝えられる。熱発電装置３０の上面側の放熱部３２には流路３７、３８が全体的に形成されており、受熱部３１に受熱された熱が放熱部３２の流路３７、３８を通過するオイルに放熱される。受熱部３１と放熱部３２の間の熱電変換素子によって、受熱部３１と放熱部３２の温度差に応じた電力が取り出される。このようにして、消音器２５に設置された熱発電装置３０によって、自動二輪車のエンジン２０の排熱から電気エネルギーが回収される。

この場合、オイルパン２３の後方に消音器２５が設けられているため、車体の前方から後方に向かう走行風がオイルパン２３に遮られて、消音器２５上の熱発電装置３０が走行風の影響を受けることがない。よって、熱発電装置３０の受熱部３１と放熱部３２の温度差が走行風によって小さくなることがない。熱発電装置３０の前方にはオイルパン２３が位置し、熱発電装置３０の両側方にはダウンフレーム１３（図１参照）が位置し、熱発電装置３０の後方には後輪（不図示）が位置している。熱発電装置３０の外部への露出が抑えられて自動二輪車の外観性が向上されている。

また、オイルストレーナ５０によるオイルの引き込みを利用して、オイルパン２３と熱発電装置３０の放熱部３２の間でオイルを循環させている。このため、オイルを循環させるために別途の駆動源が不要になる。また、エンジン回転数の増加に伴って消音器２５が高温になるが、オイルストレーナ５０によるオイルの引き込み量も増加するため、オイルの循環量が増加して冷却性能が高くなる。このため、放熱部３２と受熱部３１の温度差が大きくなって熱発電装置３０の発電効率が向上する。また、複雑な温度制御を実施することなく、エンジン回転数に放熱部３２に対する冷却性能を追従させることができる。

以上、実施例１によれば、オイルパン２３の後方の消音器２５に熱発電装置３０の受熱部３１が接するため、熱発電装置３０の露出による外観性の低下が抑えられる。また、オイルパン２３の後方空間は走行風の影響を受けずに略一定の温度に保たれるため、受熱部３１と放熱部３２の温度差が維持されて熱発電装置３０の発電効率を向上させることができる。

＜実施例２＞
実施例２は、オイルストレーナ５０によるオイルの引き込みに加えて、リリーフバルブ６０によるオイルの放出を利用して、熱発電装置３０の放熱部３２とオイルパン２３の間でオイルを循環させる点で実施例１と相違している。したがって、実施例１と同様な構成については説明を省略する。以下、図６から図８を参照して、実施例２の熱発電システムについて説明する。図６は、実施例２の熱発電装置の設置場所付近の斜視図である。図７は、実施例２の熱発電装置の設置場所付近の上面図である。図８は、実施例２のオイルの誘導路の断面図である。

図６及び図７に示すように、オイルパン２３の前面３５側には、エンジン２０内のオイル通路（不図示）の油圧が所定値に達するとオイルを放出するリリーフバルブ６０が設けられている。リリーフバルブ６０は中空の円筒状に形成されており、外周面に放出口６１（図８参照）が形成されている。オイルパン２３には右側が切り欠かれた上面視Ｃ字状の周壁５６が形成され、周壁５６によってリリーフバルブ６０が一部を除いて囲まれている。また、オイルパン２３には周壁５６からオイルパン２３の右側面２７に向かってガイド壁５７が形成されている。実施例２では、ガイド壁５７とオイルパン２３の前面３５の間に入口配管４１の入口４２が位置付けられている。

すなわち、オイルパン２３には、オイルパン２３の周壁５６、ガイド壁５７、前面３５によってリリーフバルブ６０から放出されたオイルを入口配管４１に導く誘導路５８が形成されている。また、入口配管４１の入口４２が、リリーフバルブ６０の近くにおいてリリーフバルブ６０の放出口６１に対向している。これにより、リリーフバルブ６０の放出口６１から放出されたオイルが入口配管４１の入口４２から取り込まれ、出口配管４５と入口配管４１に大きな圧力差を生じさせることができる。よって、オイルの流れを速めて熱発電装置３０の放熱部３２に対する冷却性能が向上される。

この場合、図８に示すように、エンジン回転数が高くなると、リリーフバルブ６０の放出口６１からオイルが放出される。リリーフバルブ６０の放出口６１から放出されたオイルは周壁５６の内側を通り、周壁５６の切り欠き部分から誘導路５８に流入する。これにより、矢印に示すように、リリーフバルブ６０から誘導路５８を通じて入口配管４１の入口４２に向かうオイルの流れが生じる。リリーフバルブ６０から放出されたオイルが入口配管４１に取り込まれることで、入口配管４１から熱発電装置３０の放熱部３２を介して出口配管４５に向かうオイルの流れが形成される。

リリーフバルブ６０によるオイルの放出を利用して、オイルパン２３と熱発電装置３０の放熱部３２の間でオイルを循環させている。このため、オイルを循環させるために別途の駆動源が不要になる。また、エンジン回転数の増加に伴って消音器２５が高温になるが、リリーフバルブ６０によるオイルの放出量も増加するため、オイルの循環量が増加して冷却性能が高くなる。このため、放熱部３２と受熱部３１の温度差が大きくなって熱発電装置３０の発電効率が向上する。また、複雑な温度制御を実施することなく、エンジン回転数に放熱部３２に対する冷却性能を追従させることができる。

以上、実施例２によれば、実施例１と同様に、外観性の低下を抑えること共に、熱発電装置３０の発電効率を向上させることができる。また、オイルストレーナ５０によるオイルの引き込みとリリーフバルブ６０によるオイルの放出を利用して、オイルパン２３と熱発電装置３０の放熱部３２の間でオイルを効果的に循環させることができる。

＜実施例３＞
実施例３は、出口配管の出口にインペラが設けられた点で実施例１、２と相違している。したがって、実施例１、２と同様な構成については説明を省略する。以下、図９を参照して、実施例３の熱発電システムについて説明する。図９Ａは、実施例３のインペラを側方から見た斜視図である。図９Ｂは、実施例３のインペラを下方から見た斜視図である。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、インペラ７０は、出口配管４５の出口４６（図５Ｂ参照）に回転可能に接続される筒状部７１を有している。筒状部７１の下部は円錐台状の拡径部７２になっており、拡径部７２の外周面から４つの外羽根７３が突出し、拡径部７２の内周面から４つの内羽根７４が突出している。この外羽根７３と内羽根７４によって、筒状部７１の中心から径方向外側に広がる扇状の羽根が形成されている。オイルストレーナ５０によるオイルの流れをインペラ７０の外羽根７３が受けてインペラ７０全体が回転することで、インペラ７０の内羽根７４によって出口配管４５からオイルの排出が促進されて、熱発電装置３０の放熱部３２に対する冷却性能を向上される。

以上、実施例３によれば、実施例１、２と同様に、外観性の低下を抑えること共に、熱発電装置３０の発電効率を向上させることができる。また、インペラ７０によって出口配管４５からのオイルの排出量を増加させて、熱発電装置３０の放熱部３２に対する冷却性能を向上させることができる。

なお、実施例１−３では、消音器２５の上面２９に熱発電装置３０が設置される構成にしたが、この構成に限定されない。熱発電装置３０は消音器２５の外面に設置されればよく、例えば消音器２５の下面に熱発電装置３０が設置されてもよい。

また、実施例１−３では、熱発電装置３０が平面視矩形の板状に形成されたが、この構成に限定されない。熱発電装置３０は、受熱部３１及び放熱部３２を備えていれば、特に外形形状は限定されない。

また、実施例１−３では、熱発電装置３０の受熱部３１が消音器２５に面接触する構成にしたが、この構成に限定されない。熱発電装置３０の受熱部３１は消音器２５に対して受熱可能に接していればよい。

また、実施例１−３では、熱発電装置３０が消音器２５の触媒２６の上方に位置する構成にしたが、この構成に限定されない。触媒２６の浄化性能が阻害されなければ、触媒２６の上流側に熱発電装置３０が設置されてもよい。

また、実施例１−３では、出口配管４５の出口４６が窪み５５内に設置され、入口配管４１の入口４２が窪み５５外に設置されたが、この構成に限定されない。出口配管４５の出口４６が、入口配管４１の入口４２よりもオイルストレーナ５０の吸い口５１の近くに設置されていればよい。

また、実施例１−３では、チャンバとして消音器２５を例示して説明したが、この構成に限定されない。チャンバは、排気管２４に接続されて、オイルパン２３の後方に配置されていれば、どのように構成されていてもよい。例えば、チャンバは、消音機能を有さずに触媒を保持したものでもよいし、触媒を保持せずに消音機能だけを有したものでもよいし、消音機能を有さずに触媒を保持しない構成でもよい。

また、実施例２では、オイルパン２３にリリーフバルブ６０から放出されたオイルを入口配管４１の入口４２に導く誘導路５８が形成されたが、この構成に限定されない。オイルパン２３に誘導路５８が形成されていなくてもよく、少なくとも入口配管４１の入口４２がリリーフバルブ６０から放出されたオイルを取り込み可能に設置されていればよい。

また、実施例２では、オイルパン２３の周壁５６、ガイド壁５７、前面３５によって誘導路５８が形成されたが、この構成に限定されない。誘導路５８は、リリーフバルブ６０から放出されたオイルを入口配管４１に導くように形成されれば、どのように形成されてもよい。

なお、実施例１−３では、オイルパン２３の後方に消音器２５が設置され、当該消音器２５に熱発電装置３０が設置される構成にしたが、この構成に限定されない。別の実施例では、少なくとも熱発電装置３０が熱源に設置され、オイルストレーナ５０によるオイルの引き込みを利用して、熱発電装置３０の放熱部３２とオイルパン２３の間でオイルを循環させる構成であればよい。すなわち、エンジン２０のオイルを貯留するオイルパン２３と、エンジン２０に生じる温度差を利用して発電する熱発電装置３０とを備えた熱発電システムであって、オイルパン２３内にはオイルを濾過するオイルストレーナ５０が設けられ、熱発電装置３０が、熱源の外面に接触する受熱部３１と、オイルパン２３から延出したオイル配管４０が接続される放熱部３２とを備え、オイル配管４０は、オイルパン２３から熱発電装置３０の放熱部３２にオイルを送る入口配管４１と、熱発電装置３０の放熱部３２からオイルパン２３にオイルを戻す出口配管４５とを備え、出口配管４５の出口４６が入口配管４１の入口４２よりもオイルストレーナ５０の吸い口５１の近くに設置される構成でもよい。なお、熱源は消音器２５に限らず、エンジン２０によって加熱されるものであればよい。

さらに別の実施例では、少なくとも熱発電装置３０が熱源に設置され、リリーフバルブ６０によるオイルの放出を利用して、熱発電装置３０の放熱部３２とオイルパン２３の間でオイルを循環させる構成であればよい。すなわち、エンジン２０のオイルを貯留するオイルパン２３と、エンジン２０に生じる温度差を利用して発電する熱発電装置３０とを備えた熱発電システムであって、エンジン２０にはオイル通路の油圧が所定値に達するとオイルを放出するリリーフバルブ６０が設けられ、熱発電装置３０が、熱源の外面に接触する受熱部３１と、オイルパン２３から延出したオイル配管４０が接続される放熱部３２とを備え、オイル配管４０は、オイルパン２３から熱発電装置３０の放熱部３２にオイルを送る入口配管４１と、熱発電装置３０の放熱部３２からオイルパン２３にオイルを戻す出口配管４５とを備え、入口配管４１の入口４２がリリーフバルブ６０から放出されたオイルを取り込み可能に設置される構成でもよい。なお、熱源は消音器２５に限らず、エンジン２０によって加熱されるものであればよい。

また、実施例１−３の熱発電システムは、熱発電装置３０が設置される他の乗り物、例えば、自動四輪車、バギータイプの自動三輪車の他に、水上バイク、芝刈り機、船外機等に適宜適用することができる。

以上の通り、本実施例の熱発電システムは、エンジン（２０）に接続された排気管（２４）と、排気管に接続されたチャンバ（消音器２５）と、エンジンに生じる温度差を利用して発電する熱発電装置（３０）とを備えた熱発電システムであって、エンジンのオイルを貯留するオイルパン（２３）の後方にチャンバが設置され、熱発電装置が、チャンバの外面（上面２９）に接触する受熱部（３１）と、オイルパンから延出したオイル配管（４０）が接続される放熱部（３２）とを備えている。この構成によれば、オイルパンの後方のチャンバに熱発電装置の受熱部が接するため、熱発電装置の露出による外観性の低下が抑えられる。また、オイルパンの後方空間は走行風の影響を受けずに略一定の温度に保たれるため、受熱部と放熱部の温度差が維持されて熱発電装置の発電効率を向上させることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、チャンバ内には触媒（２６）が設けられており、熱発電装置の受熱部が触媒の上方においてチャンバの上面に接触する。この構成によれば、熱発電装置の受熱部が排気通路の中で最も大きな熱量を得ることができる。また、触媒に排気ガスが到達する前に、排気ガスの熱が熱発電装置に奪われないため、触媒の早期暖機が阻害されることがなく、排気ガス性能を満たすことができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、オイル配管がオイルパンの側面（右側面２７）と熱発電装置の前面（３５）を接続しており、オイルパンの側面に対するオイル配管の接続高さと熱発電装置の前面に対するオイル配管の接続高さが同じである。この構成によれば、オイル配管を短くして重量及びコストを低減することができる。また、オイル配管を視認し易くなり、オイル配管の組付け性を向上させることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、オイルパン内にはオイルを濾過するオイルストレーナ（５０）が設けられ、オイル配管は、オイルパンから熱発電装置の放熱部にオイルを送る入口配管（４１）と、熱発電装置の放熱部からオイルパンにオイルを戻す出口配管（４５）と、を備え、出口配管の出口（４６）が入口配管の入口（４２）よりもオイルストレーナの吸い口（５１）の近くに設置されている。この構成によれば、出口配管からオイルストレーナにオイルが引き込まれることで、オイルパンから入口配管にオイルが入り込み、オイル配管を通じて熱発電装置の放熱部とオイルパンの間でオイルが循環される。別途、駆動源を必要としないため、電気エネルギーの回収効率を向上させることができる。また、エンジン回転数の増加に伴ってチャンバが高温になり、オイルストレーナによるオイルの引き込み量も増加するため、オイルの循環量が増加して冷却性能が高くなる。このため、放熱部と受熱部の温度差が大きくなって熱発電装置の発電効率を向上させることができる。また、複雑な温度制御を実施することなく、エンジン回転数に放熱部に対する冷却性能を追従させることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、オイルストレーナの吸い口の近くの近接位置に出口配管の出口が設置され、オイルストレーナの吸い口から遠い離間位置に入口配管の入口が設置されている。この構成によれば、出口配管と入口配管に大きな圧力差を生じさせて、オイルの流れを速めて熱発電装置の放熱部に対する冷却性能を向上させることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、出口配管の出口にはインペラ（７０）が設けられ、インペラは出口配管の出口に回転可能に接続される筒状部（７１）と、筒状部の外側に突出した外羽根（７３）と、筒状部の内側に突出した内羽根（７４）とを備えている。この構成によれば、オイルの流れをインペラの外羽根が受けてインペラ全体が回転することで、インペラの内羽根によって出口配管からオイルの排出が促進される。よって、オイルの流れを速めて熱発電装置の放熱部に対する冷却性能を向上させることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、エンジンにはオイル通路の油圧が所定値に達するとオイルを放出するリリーフバルブ（６０）が設けられ、入口配管の入口はリリーフバルブから放出されたオイルを取り込み可能に設置されている。この構成によれば、リリーフバルブから入口配管にオイルが取り込まれることで、オイル配管を通じて熱発電装置の放熱部とオイルパンの間でオイルが循環される。別途、駆動源を必要としないため、電気エネルギーの回収効率を向上させることができる。また、エンジン回転数の増加に伴ってチャンバが高温になり、リリーフバルブからのオイルの放出量が増加するため、オイルの循環量が増加して冷却性能が高くなる。このため、放熱部と受熱部の温度差が大きくなって熱発電装置の発電効率を向上させることができる。また、複雑な温度制御を実施することなく、エンジン回転数に放熱部に対する冷却性能を追従させることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、オイルパンには、リリーフバルブから放出されたオイルを入口配管に導く誘導路（５８）が形成されている。この構成によれば、リリーフバルブから放出されたオイルを入口配管に効果的に取り込ませることができる。

本実施例の熱発電システムにおいて、オイル配管は、パイプと可撓性ホースを組み合わせて形成されている。この構成によれば、チャンバに設置された熱発電装置とエンジンの下部のオイルパンの揺れ方の違いを可撓性ホースで吸収して、熱発電装置とオイルパンの振動の違いによるパイプの折損を防止することができる。

本実施例の鞍乗型車両は、上記の熱発電システムを備えている。この構成によれば、鞍乗型車両の外観性の低下を抑えると共に、鞍乗型車両の走行中の発電効率を向上させることができる。

なお、本実施例を説明したが、他の実施例として、上記実施例及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の技術は上記の実施例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

２０ ：エンジン
２３ ：オイルパン
２４ ：排気管
２５ ：消音器（チャンバ）
２６ ：触媒
２７ ：オイルパンの右側面（側面）
２９ ：消音器の上面（外面）
３０ ：熱発電装置
３１ ：受熱部
３２ ：放熱部
３５ ：熱発電装置の前面
４０ ：オイル配管
４１ ：入口配管
４２ ：入口配管の入口
４５ ：出口配管
４６ ：出口配管の出口
５０ ：オイルストレーナ
５１ ：オイルストレーナの吸い口
５８ ：誘導路
６０ ：リリーフバルブ
６１ ：放出口
７０ ：インペラ
７１ ：筒状部
７３ ：外羽根
７４ ：内羽根

Claims (10)

1. エンジンに接続された排気管と、前記排気管に接続されたチャンバと、前記エンジンに生じる温度差を利用して発電する熱発電装置とを備えた熱発電システムであって、
   前記エンジンのオイルを貯留するオイルパンの後方に前記チャンバが設置され、
   前記熱発電装置が、前記チャンバの外面に接触する受熱部と、前記オイルパンから延出したオイル配管が接続される放熱部とを備えたことを特徴とする熱発電システム。
2. 前記チャンバ内には触媒が設けられており、前記熱発電装置の受熱部が前記触媒の上方において前記チャンバの上面に接触していることを特徴とする請求項１に記載の熱発電システム。
3. 前記オイル配管が前記オイルパンの側面と前記熱発電装置の前面を接続しており、
   前記オイルパンの側面に対する前記オイル配管の接続高さと前記熱発電装置の前面に対する前記オイル配管の接続高さが同じであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱発電システム。
4. 前記オイルパン内にはオイルを濾過するオイルストレーナが設けられ、
   前記オイル配管は、前記オイルパンから前記熱発電装置の放熱部にオイルを送る入口配管と、前記熱発電装置の放熱部から前記オイルパンにオイルを戻す出口配管と、を備え、
   前記出口配管の出口が前記入口配管の入口よりも前記オイルストレーナの吸い口の近くに設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱発電システム。
5. 前記オイルストレーナの吸い口の近くの近接位置に前記出口配管の出口が設置され、前記オイルストレーナの吸い口から遠い離間位置に前記入口配管の入口が設置されていることを特徴とする請求項４に記載の熱発電システム。
6. 前記出口配管の出口にはインペラが設けられ、
   前記インペラは前記出口配管の出口に回転可能に接続される筒状部と、前記筒状部の外側に突出した外羽根と、前記筒状部の内側に突出した内羽根とを備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の熱発電システム。
7. 前記エンジンにはオイル通路の油圧が所定値に達するとオイルを放出するリリーフバルブが設けられ、
   前記入口配管の入口は前記リリーフバルブから放出されたオイルを取り込み可能に設置されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の熱発電システム。
8. 前記オイルパンには、前記リリーフバルブから放出されたオイルを前記入口配管に導く誘導路が形成されたことを特徴とする請求項７に記載の熱発電システム。
9. 前記オイル配管は、パイプと可撓性ホースを組み合わせて形成されたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の熱発電システム。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱発電システムを備えたことを特徴とする鞍乗型車両。

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