JP5880720B2 - 熱電発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱電発電装置に関し、特に、高温部と低温部との温度差に基づいて熱電発電を行う熱電変換モジュールを備えた熱電発電装置に関する。

従来のこの種の熱電発電装置としては、内面に集熱フィンが形成された集熱面を少なくとも一面に有し、内燃機関から排出された排気ガスが導入される内筒と、内筒の集熱面に対向する放熱面を有し、冷却水（冷却媒体）が流通する冷却ジャケットからなる外筒と、内筒の集熱面と外筒の放熱面との間に設置され、高温端面（高温部）が集熱面に密着される熱電変換モジュールとを備え、熱電変換モジュールを外筒によって囲まれる空間部に収容したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この熱電発電装置は、内筒と集熱フィンとをステンレス鋼板により形成することにより、内筒および集熱フィンが、排気ガスによって腐食するのを防止することができるようにしている。

特開平１１−１２２９６０号公報

しかしながら、燃料に硫黄分が多い地域等にあっては、排気通路に酸性の凝縮水が発生し、内筒と集熱フィンに腐食に強いステンレス鋼板を用いた場合でも凝縮水の腐食作用によって内筒に穴が開くことがある。

この場合、熱電変換モジュールが空間部に漏れた排気ガスに長期に亘って晒されてしまい、特に、半導体系や合金系の熱電変換モジュールを用いた場合には、排気ガスによって熱電変換モジュールが劣化してしまうおそれがある。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、熱電変換モジュールが設置された空間部に排気ガスが漏出したことを検出して、熱電発電装置の異常を診断することができる熱電発電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る熱電発電装置は、上記目的を達成するため、排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備えている。

この熱電発電装置は、排気管部の腐食により排気管部に形成された穴から空間部に排気ガスが漏出した場合に、異常診断手段が排気管部から空間部に漏出する排気ガスに基づいて熱電発電装置の異常の診断を行う。

このため、異常診断手段が、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出したことを確実に検出することができ、熱電発電装置の異常を確実に診断することができる。したがって、空間部に漏出した排気ガスに熱電変換モジュールが長期間、晒されて熱電変換モジュールが劣化するのを防止することができる。

特に、熱電変換モジュールが、半導体系や合金系から構成される場合に、熱電変換モジュールの劣化を防止することができる。

（１）前記異常診断手段は、前記空間部に設置された排気ガス検出手段を有し、前記排気ガス検出手段の検出情報に基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行うものとされる。

この熱電発電装置は、異常診断手段が、空間部に設置された排気ガス検出手段によって熱電発電装置の異常の診断を行うので、排気管部から空間部に漏出した排気ガスを排気ガス検出手段によって直接検出して熱電発電装置の異常の診断を早期に行うことができ、排気ガス漏れの検出精度を向上させることができる。

（２）内燃機関に吸入空気を導入する吸気管の内部と前記空間部とを連通する連通通路を有する連通管を有し、前記異常診断手段は、前記内燃機関から排気ガスが排出される排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行う。

この熱電発電装置は、内燃機関の吸気管の内部と空間部とを連通する連通通路を有する連通管を備えるので、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、吸気管の内部に発生する負圧によって空間部に漏出した排気ガスを吸気管から内燃機関に導入することができ、内燃機関に導入された排気ガスを内燃機関から排気管に排出することができる。

異常診断手段は、排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて熱電発電装置の異常の診断を行うので、例えば、排気ガス検出手段が、排気管に設けられた空燃比センサから構成される場合には、内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを空燃比センサが検出した場合に、熱電発電装置が異常であると診断することができる。

この結果、内燃機関に既存の排気ガス検出手段を用いて熱電発電装置の異常を診断することができ、熱電発電装置の製造コストが増大するのを防止することができる。

（３）前記熱電発電装置が、内燃機関から排気ガスが排出される排気管と、前記内燃機関に吸入空気を導入する吸気管と、蒸発燃料を吸着する吸着材を有する吸着器と、前記吸着器の内部と前記吸気管の内部とを連通するパージ通路を有するパージ配管とを備えた前記内燃機関に搭載され、前記排気管部は前記排気管に接続され、前記熱電発電装置は、前記空間部と前記パージ通路を連通する連通通路を有する連通管を有し、前記異常診断手段は、前記排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行う。

この熱電発電装置が搭載される内燃機関は、蒸発燃料を吸着する吸着材を有する吸着器の内部と吸気管の内部とを連通するパージ通路を有するパージ配管を備え、熱電発電装置の連通管の連通通路が、空間部とパージ通路とを連通している。

このため、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、吸気管の内部に発生する負圧によって空間部に漏出された排気ガスを連通管、パージ配管および吸気管を介して内燃機関に導入することができ、内燃機関に導入された排気ガスを、内燃機関から排気管に排出することができる。

異常診断手段は、排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、熱電発電装置の異常の診断を行うので、例えば、排気ガス検出手段が、排気管に設けられた空燃比センサから構成される場合には、内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを空燃比センサが検出した場合に、熱電発電装置が異常であると診断することができる。

この結果、内燃機関に既存の吸着器のパージ配管や排気ガス検出手段を用いて熱電発電装置の異常を診断することができ、熱電発電装置の製造コストが増大するのを防止することができる。

上記（３）において、（４）前記内燃機関は、前記連通管と前記パージ配管との接続部に対してパージガスの流れ方向上流側の前記パージ配管の部位に設けられ、前記パージ通路を開放および遮断する開閉手段を有し、前記異常診断手段は、前記開閉手段によって前記パージ通路が遮断状態にあるときに、前記熱電発電装置の異常の診断制御を実行してもよい。

この熱電発電装置の異常診断手段は、開閉手段によってパージ通路が閉塞されることにより、吸着器の内部と吸気管の内部との連通が遮断状態にあるときに、熱電発電装置の異常の診断制御を実行するので、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、パージガスが吸気管に流れるのを防止することができる。

したがって、空間部に漏出された排気ガスのみを吸気管に導入することができ、排気ガス検出手段が外乱（パージガス）の影響を受けるのを防止することができる。この結果、空間部に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

（５）前記熱電発電装置は、内燃機関から排気ガスが排出される排気管と、前記内燃機関に吸入空気を導入する吸気管と、前記排気管の内部と前記吸気管の内部とを連通し、前記排気管から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気管に還流させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ配管とを備えた前記内燃機関に搭載され、前記排気管部は前記排気管に接続され、前記熱電発電装置は、前記ＥＧＲ通路と前記空間部とを連通する連通通路を有する連通管を備え、前記異常診断手段は、前記排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行う。

この熱電発電装置が搭載される内燃機関は、排気管の内部と吸気管の内部とを連通し、排気管から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管に還流させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ配管を備え、熱電発電装置が、ＥＧＲ通路と空間部とを連通する連通通路を有する連通管を備えている。

このため、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、吸気管の内部に発生する負圧によって空間部に漏出された排気ガスを連通管、ＥＧＲ配管および吸気管を介して内燃機関に導入することができ、内燃機関に導入された排気ガスを、内燃機関から排気管に排出することができる。

異常診断手段は、排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、熱電発電装置の異常の診断を行うので、例えば、排気ガス検出手段が、排気管に設けられた空燃比センサから構成される場合には、内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを空燃比センサが検出した場合に、熱電発電装置が異常であると診断することができる。

この結果、内燃機関に既存のＥＧＲ配管や排気ガス検出手段を用いて熱電発電装置の異常を診断することができ、熱電発電装置の製造コストが増大するのを防止することができる。

上記（５）において、（６）前記内燃機関は、前記連通管と前記ＥＧＲ配管との接続部に対してＥＧＲガスの流れ方向上流側の前記ＥＧＲ配管の部位に設けられ、前記ＥＧＲ配管を開放および遮断する開閉手段を有し、前記異常診断手段は、前記開閉手段によって前記ＥＧＲ通路が遮断状態にあるときに、前記熱電発電装置の異常の診断制御を実行してもよい。

この熱電発電装置の異常診断手段は、開閉手段によってＥＧＲが閉塞されてＥＧＲと連通通路との連通が遮断状態にあるときに、熱電発電装置の異常の診断制御を実行するので、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、ＥＧＲガスが吸気管に流れるのを防止することができる。

したがって、空間部に漏出された排気ガスのみを吸気管に導入することができ、排気ガス検出手段が外乱（ＥＧＲガス）の影響を受けるのを防止することができる。この結果、空間部に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

（７）前記熱電発電装置の前記排気管部は、内燃機関から排気ガスが排出される排気管に接続され、前記排気管の一部が、大径部と前記大径部よりも下流に位置して前記大径部よりも内径の小さい小径部とから構成され、前記熱電発電装置が、前記小径部の内部に連通される一端部と、前記空間部に連通される他端部とを有する連通通路を有する連通管を備え、前記異常診断手段が、前記連通管の一端部に対して下流側の前記小径部に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行う。

この熱電発電装置が搭載される内燃機関は、排気管部の上流側に接続される排気管の一部が、大径部と大径部よりも下流に位置する小径部とから構成され、熱電発電装置が、小径部の内部に一端部が連通されるとともに、空間部に他端部が連通される連通通路を有する連通管を備えるので、小径部を流れる排気ガスの流速が増大し、ベンチュリ効果によって小径部の内部に負圧を発生させることができる。

そして、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、小径部の内部に発生する負圧によって空間部に漏出した排気ガスが空間部から吸気管に導入される。

異常診断手段は、排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて熱電発電装置の異常の診断を行うので、例えば、排気ガス検出手段が、排気管に設けられた酸素濃度センサから構成される場合には、内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを酸素センサが検出した場合に、熱電発電装置が異常であると診断することができる。

この結果、内燃機関に既存の排気ガス検出手段を用いて熱電発電装置の異常の診断を行うことができ、熱電発電装置の製造コストが増大するのを防止することができる。
上記（２）〜（７）において、（８）前記異常診断手段は、前記内燃機関への燃料供給の停止後に、前記熱電発電装置の異常の診断制御を実行してもよい。

この熱電発電装置は、内燃機関への燃料供給が停止されたときには、内燃機関から排出される排気ガスの流量が低減する。このため、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出した場合に、異常診断手段が内燃機関への燃料供給の停止後に熱電発電装置の異常の診断制御を実行すると、排気ガス検出手段は、空間部に漏出された排気ガスのみを検出することになる。

したがって、排気ガス検出手段が外乱（燃料および吸入空気の混合気）の影響を受けるのを防止することができる。この結果、空間部に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

上記（１）〜（８）において、（９）前記異常診断手段は、前記熱電発電装置が異常であると診断をしたことを条件として、警告を行う警告部材を有してもよい。

この熱電発電装置の異常診断手段は、熱電発電装置が異常であると診断をしたことを条件として、警告を行う警告部材を有するので、熱電発電装置の異常が発生したことを搭乗者に知らせることができ、搭乗者に熱電発電装置の修理、交換等の作業を促すことができる。このため、熱電変換モジュールの劣化を確実に防止することができる。

上記（１）〜（９）において、（１０）前記空間部は、前記排気管部および前記冷却部に設けられた隔壁によって画成され、大気と遮断される密閉空間であってもよい。

この熱電発電装置は、空間部が、排気管部および冷却部に設けられた隔壁によって画成され、大気と遮断される密閉空間から構成されるので、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に漏出した排気ガスが密閉空間から大気に漏出されるのを防止することができる。

このため、密閉空間に多くの排気ガスを閉じ込めることができ、異常診断手段による排気ガスの検出精度を向上させることができる。

上記（１）〜（１０）において、（１１）前記冷却媒体が、前記冷却部を流通する冷却水から構成されてもよい。

この熱電発電装置は、冷却部を冷却水が流通するので、時間の経過と空間部に排出された排気ガスの凝縮水によって冷却部が腐食して冷却部の穴開きが発生した場合に、冷却水が冷却部から漏出して内燃機関の冷却性能を低下させてしまうおそれがある。

本発明では、異常診断手段が、空間部に漏出した排気ガスに基づいて熱電発電装置の異常を早期に診断することができるため、冷却部に穴開きが発生する前に熱電発電装置の異常を診断することができる。このため、冷却水が冷却部から漏れてしまうのを確実に防止することができ、内燃機関の冷却性能が低下するのを確実に防止することができる。

（１２）前記空間部は、密閉空間であり、前記異常診断手段は、前記密閉空間の圧力変化を検出し、前記密閉空間の圧力変化に基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行うものであって、前記密閉空間の流体漏れがない状態の圧力を基準圧力とし、前記密閉空間の温度に応じて前記基準圧力を補正し、補正された基準圧力と前記密閉空間の圧力との差が予め定められた閾値以上であることを条件として、前記密閉空間の流体漏れがあると診断する。

この熱電発電装置は、異常診断手段が、密閉空間の圧力変化を検出し、密閉空間の圧力変化に基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行うので、排気管部の腐食による穴開きにより空間部に排気ガスが漏出したことを確実に検出することができ、熱電発電装置の異常を確実に診断することができる。したがって、空間部に漏出した排気ガスに熱電変換モジュールが長期間、晒されて熱電変換モジュールが劣化するのを防止することができる。また、異常診断手段が、密閉空間の流体漏れがない状態の基準圧力と密閉空間の圧力との差が予め定められた閾値以上であることを条件として、密閉空間の流体漏れがあると診断するので、密閉空間の流体漏れを容易に、かつ早期に診断することができる。

仮に、上記基準圧力を固定値とした場合、密封空間の温度変化によって上記基準圧の真値が変化し、その真値に対し上記基準圧力（固定値）がずれてしまう。この場合、密封空間の排気ガス漏れが発生したときの密封空間の圧力に対し、上記基準圧力（固定値）が近い値になる可能性がある。そして、このように密封空間の排気ガス漏れが発生したときの密封空間の圧力に対し、上記基準圧力（固定値）が近い値になる場合には、それら圧力と基準圧力とを比較して排気ガス漏れの診断を行うことが困難となる。

しかし、異常診断手段は、密閉空間の温度に応じて基準圧力を補正するので、密閉空間の温度変化によって基準圧力がその真値に対しずれるのを防止し、大気圧よりも正圧または負圧の状態にある密閉空間の基準圧力と、密閉空間の流体漏れが発生したときの密閉空間の圧力とを比較して流体漏れの診断を確実に行うことができる。この結果、流体漏れの診断精度を向上させることができる。

上記（１２）において、（１３）前記異常診断手段は、前記密閉空間の流体漏れがあると診断したことを条件として、警告を行う警告装置を備えてもよい。

この熱電発電装置は、異常診断手段が、密閉空間の流体漏れがあると診断したことを条件として警告装置によって警告を行うので、密閉空間の流体漏れが発生したことをユーザに知らせることができ、ユーザに熱電発電装置の修理、交換等の作業を促すことができる。

上記（１２）または（１３）において、（１４）前記異常診断手段は、前記密閉空間または、前記密閉空間に連通する密閉された連通路を有する連通管に設置された圧力センサを有し、前記圧力センサの検出情報に基づいて前記密閉空間の流体漏れの診断を行ってもよい。

この熱電発電装置は、異常診断手段が、密閉空間と同一条件化の圧力状態に設置された圧力センサを用いて密閉空間の流体漏れの診断を行うので、密閉空間の圧力変化を高精度に検出することができ、流体漏れの診断精度を向上させることができる。

本発明によれば、熱電変換モジュールが設置された空間部に排気ガスが漏出したことを検出して、熱電発電装置の異常を診断することができる熱電発電装置を提供することができる。

本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、図２のＡ−Ａ方向矢視断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電変換モジュールの斜視図である。 本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の要部断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、異常診断プログラムのフローチャートである。 本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、図８のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、エンジンおよび熱電発電装置の制御回路のブロック図である。 本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、異常診断プログラムのフローチャートである。 本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は、空燃比センサの出力信号の変動を示す図、（ｂ）は、熱電発電装置の正常時と異常時とにおける実燃料量と目標燃料量との差を示す図である。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、図１４のＣ−Ｃ方向矢視断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、エンジンおよび熱電発電装置の制御回路のブロック図である。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、異常診断プログラムのフローチャートである。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、他の構成の熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、他の構成の熱電発電装置のＥＣＵによって実行される異常診断プログラムのフローチャートである。 本発明に係る熱電発電装置の第４の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第４の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第４の実施の形態を示す図であり、エンジンおよび熱電発電装置の制御回路のブロック図である。 本発明に係る熱電発電装置の第４の実施の形態を示す図であり、異常診断プログラムのフローチャートである。 本発明に係る熱電発電装置の第５の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第５の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第５の実施の形態を示す図であり、エンジンおよび熱電発電装置の制御回路のブロック図である。 本発明に係る熱電発電装置の第５の実施の形態を示す図であり、異常診断プログラムのフローチャートである。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、図２９のＡ−Ａ方向矢視断面図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、熱電変換モジュールの斜視図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、連通管部分の構成図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、異常診断処理のフローチャートを示す図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、密閉空間の基準圧力を正圧に設定した場合に、排気ガス漏れが発生したときの密閉空間の圧力変化を示す図である。 本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図であり、密閉空間の基準圧力を負圧に設定した場合に、排気ガス漏れが発生したときの密閉空間の圧力変化を示す図である。

以下、本発明に係る熱電発電装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態では、熱電発電装置を、自動車等の車両に搭載される水冷式の多気筒の内燃機関、例えば４サイクルガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）に適用した場合について説明している。また、エンジンは、ガソリンエンジンに限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１〜図６は、本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。

図１において、内燃機関としてのエンジン１には内部に吸気通路３が形成される吸気管２が設けられており、この吸気管２は、吸気マニホールド４を介してエンジン１の各気筒の燃焼室に吸入空気を導入するようになっている。

吸気マニホールド４は、吸気管２に接続されたサージタンク４ａと、サージタンク４ａから分岐してサージタンク４ａに設けられ、エンジン１の各気筒の燃焼室に吸入空気を導入する複数（一つのみ図示）の分岐管４ｂとを備えており、各分岐管４ｂには図示しない燃料タンクから供給された燃料を噴射するインジェクタ６が設けられている。

なお、分岐管４ｂは、エンジン１の気筒数に応じて設けられており、４気筒エンジンであれば、４つ設けられている。また、吸気マニホールド４の内部には吸気管２の吸気通路３に連通する吸気通路３が形成されており、吸気管２および吸気マニホールド４は、吸気管を構成している。

吸気管２におけるサージタンク４ａよりも吸気方向上流側の部分には、モータ７によって吸気通路３の開度が調整され、エンジン１に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブ８が設けられている。

スロットルバルブ８に対して吸気方向上流側の吸気管２にはエアクリーナ９が設けられており、このエアクリーナ９には吸気管２に吸入される空気に含まれる細かな塵等を取り除くエアフィルタ９ａが内蔵されている。なお、図１に空気の吸気方向をＧＡで示す。

また、エンジン１には排気通路１０ａを有する排気管１０が接続されており、エンジン１の各気筒の燃焼室で燃焼された排気ガスは、排気通路１０ａに排出される。なお、排気管１０は、エンジン１の各気筒の燃焼室から排気ガスが排出される排気マニホールドを介してエンジン１に接続されている。

排気管１０には、２つの触媒１１、１２が直列に設置されており、この触媒１１、１２により排気ガスが浄化されるようになっている。

この触媒１１、１２のうち、排気管１０において排気ガスの排気方向の上流側に設置される触媒１１は、所謂、スタートキャタリスタ（Ｓ／Ｃ）と呼ばれるものであり、排気管１０において排気ガスの排気方向の下流側に設置される触媒１２は、所謂、メインキャタリスタ（Ｍ／Ｃ）またはアンダーフロアキャタリスタ（Ｕ／Ｆ）と呼ばれるものである。

これらの触媒１１、１２は、例えば、三元触媒により構成されている。この三元触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一括して化学反応により無害な成分に変化させるといった浄化作用を発揮する。

エンジン１の内部には、ウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットにはロングライフクーラント（ＬＬＣ）と呼ばれる冷却液（以下、単に冷却水と言う）が充填されている。

この冷却水は、エンジン１に取付けられた導出管１４から導出された後、後述する熱電発電装置１３の冷却水管に導入され、冷却水管から還流管１５を経てエンジン１に戻されるようになっている。導出管１４上にはラジエータ１６が設けられており、導出管１４を流れる冷却水は、ラジエータ１６によって冷却される。

また、導出管１４にはバイパス管１７が設けられており、このバイパス管１７は、ラジエータ１６をバイパスしてラジエータ１６に対して下流側の導出管１４に接続されている。導出管１４とバイパス管１７の接続部にはサーモスタット１８が設けられており、このサーモスタット１８は、ラジエータ１６を流通する冷却水量とバイパス管１７を流通する冷却水量とを調節するようになっている。

例えば、エンジン１の暖機運転時においてはバイパス管１７側の冷却水量が増加されて暖機が促進され、暖機完了後にはバイパス管１７側の冷却水量を減少、または、バイパス管１７側に冷却水をバイパスしないようにしてエンジン１の冷却性能を向上させる。

一方、排気管１０には熱電発電装置１３が設けられており、この熱電発電装置１３は、エンジン１から排出される排気ガスの熱を回収し、排気ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。

図１〜図３に示すように、熱電発電装置１３は、エンジン１から排出された排気ガスＧが導入される細径の排気管部１９を備えている。

排気管部１９の上流端は、バイパス管２０の上流管部２０ａに接続されているとともに、排気管部１９の下流端は、バイパス管２０の下流管部２０ｂに接続されており、排気管部１９の内部には排気管１０からバイパス管２０の上流管部２０ａに導入された排気ガスＧが導入される排気通路２１が形成されている。

また、排気通路２１は、バイパス管２０の下流管部２０ｂを通して排気管１０に排気ガスＧを排出するようになっている。

このため、エンジン１から排気管１０を通して排気管部１９の排気通路２１に排出された排気ガスＧは、再び排気管１０を通して外部に排出される。

また、熱電発電装置１３は、排気ガスＧの排気方向に設置される複数の熱電変換モジュール２２と、排気管部１９と同軸上に設けられた冷却部としての筒状の冷却水管２３とを備えている。

図４に示すように、熱電変換モジュール２２は、高温部を構成する絶縁セラミックス製の受熱基板２４と、低温部を構成する絶縁セラミックス製の放熱基板２５との間に、ゼーベック効果により温度差に応じた起電力を発生するＮ型熱電変換素子２６およびＰ型熱電変換素子２７が複数個設置されており、Ｎ型熱電変換素子２６およびＰ型熱電変換素子２７が電極２８ａ、２８ｂを介して交互に直列に接続されている。また、隣接する熱電変換モジュール２２は、配線２９を介して電気的に連結されている。

また、Ｎ型熱電変換素子２６およびＰ型熱電変換素子２７としては、例えば、高温部の使用上限値（耐熱温度）が約３００℃のＢｉ−Ｔｅ系の熱電変換素子あるいは、高温部の使用上限が約５００℃のＳｉ−Ｇｅ系の熱電変換素子等が用いられる。

なお、図１〜図３では、受熱基板２４、放熱基板２５、Ｎ型熱電変換素子２６、Ｐ型熱電変換素子２７および電極２８ａ、２８ｂを省略して熱電変換モジュール２２を簡略化しているが、受熱基板２４は、排気管部１９に対向して排気管部１９に接触しているとともに、放熱基板２５は、冷却水管２３に対向して冷却水管２３に接触している。

また、熱電変換素子としては、Ｎ型熱電変換素子２６およびＰ型熱電変換素子２７から構成される半導体系に限定されるものではなく、Ｎ型Ｆｅ基Ｓｉ合金およびＦｅ基Ａｌ合金等の合金系等から構成してもよい。

また、本実施の形態の熱電変換モジュール２２は、略正方形のプレート形状をしており、排気管部１９および冷却水管２３の間に密着させる必要があるため、排気管部１９および冷却水管２３は、四角形状に形成されている。

また、排気管部１９および冷却水管２３は、円形であってもよい。この場合には、熱電変換モジュール２２の受熱基板２４および放熱基板２５等を湾曲させるようにすればよい。

また、図２、図３に示すように、排気管部１９の排気通路２１には櫛歯形状の伝熱部材２１ａが設けられている。この伝熱部材２１ａは、排気管部１９の幅方向に沿って折り曲げられているとともに排気管部１９の長手方向に延在しており、上端と下端の折り曲げ部位が受熱基板２４に対向するように排気管部１９の内周上面および内周下面に接触している。

このため、排気通路２１を流れる排気ガスの熱は、伝熱部材２１ａを伝わって受熱基板２４に効率よく伝達される。

また、冷却水管２３は、導出管１４に連結される冷却水導入部２３ａおよび還流管１５に連結される冷却水排出部２３ｂを備えている。

この冷却水管２３は、冷却水導入部２３ａから冷却水管２３に導入された冷却媒体としての冷却水Ｗが排気ガスＧの排気方向と同方向に流れるように、冷却水導入部２３ａに対して冷却水排出部２３ｂが排気方向下流側に設けられている。このため、冷却水Ｗは、排気管部１９に流れる排気ガスＧの流れと同方向に流れる。

なお、この冷却水管２３は、冷却水導入部２３ａから冷却水管２３に導入された冷却水が排気ガスＧの排気方向と逆方向に流れるように、冷却水導入部２３ａに対して冷却水排出部２３ｂが排気方向上流側に設けられてもよい。

また、図１に示すように、排気管１０には開閉弁３１が設けられており、この開閉弁３１は、バイパス管２０の上流管部２０ａと下流管部２０ｂとの間に設けられ、排気管１０を開閉するように排気管１０に回動自在に取付けられている。この開閉弁３１は、排気管１０を流れる排気ガスの圧力の大きさに応じて自動的に開閉するものである。

すなわち、開閉弁３１は、エンジン１のアイドリング時や低・中回転域では、排気管１０の排気通路１０ａを閉塞することにより、排気通路１０ａに導入された排気ガスをバイパス管２０の排気通路２１を介して排気管部１９に導入する。

また、開閉弁３１は、エンジン１の高回転域では、高い圧力の排気ガスによって開弁されて排気通路１０ａを解放し、排気通路２１を介さずに排気通路１０ａを通して排気ガスを排出することにより、排気ガスの背圧が高くなるのを防止して、排気性能が低下するのを防止するようになっている。

なお、エンジン１の高回転域において、開閉弁３１の開度を所定の開度に調整することにより、排気ガスの一部がバイパス管２０を介して排気管部１９に導入されるようにしてもよい。このようにすれば、排気ガスの背圧が高くなるのを防止しつつ、熱電発電装置１３によって熱電発電を行うことができる。なお、この開閉弁３１は、エンジン１の運転状態に応じてアクチュエータによって開閉されるものであってもよい。

また、排気管部１９と冷却水管２３との間の空間は、熱電変換モジュール２２が設置される密閉空間である空間部を構成するモジュール室３２を画成している。すなわち、排気管部１９の上流側と冷却水管２３との間にはプレート３３が取付けられており、このプレート３３によってモジュール室３２の上流端が閉止されている。

また、排気管部１９の下流側と冷却水管２３との間にはプレート３４が取付けられており、このプレート３４によってモジュール室３２の下流端が閉止されている。したがって、モジュール室３２は、排気管部１９の外周部、冷却水管２３の内周部およびプレート３３、３４によって囲まれ、大気と遮断される密閉空間から構成される。なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、プレート３３、３４が排気管部１９および冷却水管２３に設けられた隔壁を構成している。

一方、図２、図５に示すように、モジュール室３２には排気ガス検出手段（或いは、排気ガス検出部）としてのＨＣ（炭化水素）センサ３５が設けられており、ＨＣセンサ３５は、排気ガスに含まれるＨＣを検出するようになっている。

ＨＣセンサ３５の配線３７は、プレート３３に設けられた開口部を封止するシール部材３８の内周部を通してモジュール室３２の外部に引き出されており、モジュール室３２は、シール部材３８によって封止されている。このため、モジュール室３２は、外気と遮断されて密閉状態が維持されることになる。

図５に示すように、ＥＣＵ３６は、ＣＰＵ（central processing unit）３６ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３６ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３６ｃおよび入出力インターフェース３６ｄ等を含んで構成されており、電子制御回路を構成している。

ここで、熱電発電装置１３の製造時において、モジュール室３２にはアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが充填されて無酸素状態となっており、熱電変換モジュール２２が酸化されないようにしている。

ＨＣセンサ３５は、モジュール室３２のＨＣを検出して検出情報をＥＣＵ３６に出力するようになっている。ＨＣセンサ３５の初期出力値は、出力値Ｐ１に設定されており、ＥＣＵ３６は、ＨＣセンサ３５の現在の出力値Ｐ２が出力値Ｐ１に対して閾値Ｐａ以上に大きくなった場合に、モジュール室３２に排気ガスが導入されたものと判断するようになっている。

そして、ＥＣＵ３６は、ＨＣセンサ３５からの検出情報に基づいてモジュール室３２に排気ガスが導入されたことを検出した場合に、モジュール室３２の排気ガス漏れと診断し、警告部材としての警告装置３９に異常信号を出力する。

警告装置３９は、表示ランプやブザー、音声スピーカー等から構成されており、インストルメントパネルに設けられている。この警告装置３９は、ＥＣＵ３６から異常信号が入力されたときに、ユーザである車両の搭乗者に視覚的または聴覚的に熱電発電装置１３の異常を警告するようになっている。

なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、ＨＣセンサ３５および警告装置３９が異常診断手段（或いは、異常診断部）を構成している。

次に、作用を説明する。

エンジン１の冷間始動時には、触媒１１、１２、エンジン１の冷却水の全てが低温（外気温程度）になっている。

この状態からエンジン１が始動されると、エンジン１の始動に伴いエンジン１から排気管１０の排気通路１０ａに排気ガスが排出されることになり、２つの触媒１１、１２が排気ガスＧにより昇温されることになる。

また、冷却水がラジエータ１６を通らずにバイパス管２０、冷却水管２３および還流管１５を経てエンジン１に戻されることによって暖機運転が行われることになる。

エンジン１の冷間始動時には、例えば、エンジン１のアイドリングが行われて排気ガスの圧力が低いため、開閉弁３１が閉じた状態となる。

このため、排気通路１０ａからバイパス管２０に導入された排気ガスＧが排気通路２１に導入され、排気通路２１を通過する排気ガスＧによって冷却水管２３を流通する冷却水Ｗが昇温され、エンジン１の暖機が促される。

また、エンジン１の暖機後のエンジン１の低・中回転域にあっては、排気ガスの温度が高温となっても開閉弁３１が閉じた状態となる。このため、排気通路１０ａからバイパス管２０を介して排気通路２１に排気ガスＧが導入される。

このときには、排気通路２１を流れる高温の排気ガスが熱電変換モジュール２２の受熱基板２４に作用し、冷却水管２３を流れる低温の冷却水が熱電変換モジュール２２の放熱基板２５に作用することにより、熱電変換モジュール２２の受熱基板２４と放熱基板２５との間の温度差によって発電が行われる。そして、発電された電力は、ケーブル３０を介してバッテリに供給され、バッテリに充電される。

また、エンジン１の高回転域ではエンジン１の冷却性能を高める必要がある。エンジン１の高回転域では、例えば、エンジン１が高回転となって排気ガスの圧力が高くなるため、排気通路１０ａに導入された排気ガスＧの圧力が高くなり、開閉弁３１が解放される。

開閉弁３１が解放されると、排気ガスがバイパス管２０に導入されずに、排気通路１０ａを通して外部に排出される。このため、高温の排気ガスによって冷却水管２３を流通する冷却水Ｗが昇温されることがない。

このとき、サーモスタット１８によってバイパス管２０と還流管１５との連通が遮断されるので、エンジン１から導出管１４を介して導出された冷却水がラジエータ１６を介して還流管１５に導出される。このため、エンジン１に低温の冷却水が供給され、エンジン１の冷却性能を高めることができる。

また、エンジン１の高回転域では開閉弁３１が解放されるので、排気通路１０ａを流れる排気ガスの背圧が高くなることがなく、排気ガスの排気性能が低下するのを防止することができる。

一方、排気管部１９や伝熱部材２１ａに、例えば、腐食に強いステンレス鋼板を用いた場合であっても、燃料に硫黄分が多い地域等にあっては、排気通路２１に酸性の凝縮水が発生し、凝縮水の腐食作用によって排気管部１９に穴が開くことがある。

この場合、排気管部１９からモジュール室３２に排気ガスが漏出して排気ガスに熱電変換モジュール２２が晒されてしまい、熱電変換モジュール２２が劣化して熱電変換モジュール２２の発電効率が低下してしまうおそれがある。

また、時間の経過と共にモジュール室３２に漏れた凝縮水によって冷却水管２３が腐食して冷却水管２３から冷却水が漏出してしまい、エンジン１の冷却性能が低下してしまうおそれがある。

モジュール室３２に排気ガスが漏出すると、モジュール室３２の雰囲気が変化して排気ガスに含まれるＨＣが導入されることになる。

本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２にＨＣセンサ３５が設けられており、ＨＣセンサ３５がモジュール室３２に導入される排気ガスに含まれるＨＣを検出すると、ＥＣＵ３６が、ＨＣセンサ３５の検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常を診断するようになっている。

図６は、ＥＣＵ３６によって実行される異常診断プログラムのフローチャートであり、この異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭ３６ｂに格納され、ＣＰＵ３６ａによって一定時間毎に実行される。

ＥＣＵ３６は、ＨＣセンサ３５の出力値Ｐ２を読み込み（ステップＳ１）、この出力値Ｐ２と予め定められた出力値Ｐ１、すなわち、初期設定されたＨＣセンサ３５の出力値Ｐ１との差が閾値Ｐａ以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。

ＥＣＵ３６は、出力値Ｐ１とＰ２との差が閾値Ｐａ未満であるものと判断した場合には、排気管部１９の腐食による穴開きが発生しておらず、熱電発電装置１３が正常であるものと診断して、ステップＳ１に戻る。

また、ＥＣＵ３６は、出力値Ｐ１とＰ２との差が閾値Ｐａ以上であるものと判断した場合には、排気管部１９の腐食による穴開きが発生して熱電発電装置１３が異常であるものと診断して警告装置３９に異常信号を出力して（ステップＳ３）、今回の処理を終了する。

警告装置３９は、異常信号が入力されると、表示ランプやブザー、音声スピーカー等によって搭乗者に対して警告を行う。

以上のように、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２にＨＣセンサ３５を設置し、ＥＣＵ３６が、ＨＣセンサ３５からの検出情報に基づいて排気管部１９からモジュール室３２に漏出する排気ガスを検出して熱電発電装置１３の異常の診断を行うようになっている。

このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出したことを確実に検出することができ、熱電発電装置１３の異常を確実に診断することができる。このため、モジュール室３２に漏出した排気ガスに熱電変換モジュール２２が長期間、晒されて熱電変換モジュール２２が劣化するのを防止することができる。

特に、熱電変換モジュール２２が、半導体系や合金系から構成される場合に、熱電変換モジュール２２が劣化するのを防止することができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２にＨＣセンサ３５を設け、ＥＣＵ３６が、排気管部１９からモジュール室３２に漏出した排気ガスをＨＣセンサ３５によって直接検出するので、熱電発電装置１３の異常の診断を早期に行うことができ、排気ガス漏れの検出精度を向上させることができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、ＥＣＵ３６により熱電発電装置１３が異常であると診断をしたことを条件として、警告装置３９によって警告を行うようにしたので、熱電発電装置１３の異常が発生したことを車両の搭乗者に知らせることができ、搭乗者に熱電発電装置１３の修理、交換等の作業を促すことができる。このため、熱電変換モジュール２２の劣化を確実に防止することができる。

また、本実施の形態のモジュール室３２が、排気管部１９および冷却水管２３に設けられたプレート３３、３４によって画成され、大気と遮断される密閉空間から構成されるので、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に漏出した排気ガスがモジュール室３２から大気に漏出されるのを防止することができる。

このため、モジュール室３２に多くの排気ガスを閉じ込めることができ、ＥＣＵ３６による排気ガスの検出精度を向上させることができる。

また、本実施の形態では、冷却媒体が冷却水管２３を流通する冷却水から構成されるので、時間の経過とモジュール室３２に排出された排気ガスの凝縮水によって冷却水管２３が腐食して冷却水管の穴開きが発生した場合に、冷却水が冷却水管２３から漏出してエンジン１の冷却性能を低下させてしまうおそれがある。

本実施の形態のＥＣＵ３６は、モジュール室３２に漏出した排気ガスに基づいて熱電発電装置１３の異常を早期に診断することができるため、冷却水管２３に穴開きが発生する前に熱電発電装置１３の異常を診断することができる。このため、冷却水が冷却水管２３から漏れてしまうのを確実に防止することができ、エンジン１の冷却性能が低下するのを確実に防止することができる。

また、本実施の形態では、ＨＣセンサ３５を用いているが、モジュール室３２に導入される排気ガスを検出することができるセンサであれば、燃料および吸入空気の混合気の空燃比を検出する空燃比センサを用いてもよく、排気ガスに含まれる窒素酸化物を検出するＮＯｘセンサを用いてもよい。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２を密閉空間から構成しているが、これに限定されるものではなく、モジュール室３２の一部を大気と連通させてもよい。

本実施の形態のＨＣセンサ３５は、モジュール室３２に直接設けられているため、排気管部１９からモジュール室３２に漏出した排気ガスの一部が大気に漏出した場合でも、ＨＣセンサ３５が排気ガスに晒されて排気ガスを検出することができるため、モジュール室３２の排気ガスを検出することができる。

なお、ＨＣセンサ３５に代えて、モジュール室３２に酸素センサを設けてもよい。この場合には、ＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたときに、熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行すれば、酸素センサによってモジュール室３２の酸素濃度の変化を確実に検出して、熱電発電装置１３の異常を確実に診断することができる。

（第２の実施の形態）
図７〜図１２は、本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図７〜図９において、熱電発電装置１３は、プレート３４と吸気管２とを接続する連通管としての配管４１を備えており、この配管４１は、吸気通路３とモジュール室３２とを連通する連通通路４１ａを有している。

この配管４１には一方向弁４６が設けられており、この一方向弁４６は、モジュール室３２から吸気通路３に排気ガスが流れるときに開き、吸気通路３からモジュール室３２に吸入空気が流れるときに閉じるようになっている。

このため、エンジン１が停止状態にあり、吸気通路３および連通通路４１ａが大気圧である場合には、外気がモジュール室３２に導入されるのを防止することができる。

また、排気管１０には排気ガス検出手段（或いは、排気ガス検出部）としての空燃比センサ４２を備えており、この空燃比センサ４２は、エンジン１で燃焼される混合気の吸入空気と燃料との混合割合、すなわち、空燃比（Ａ／Ｆ）を検出してＥＣＵ３６に検出情報を出力するようになっている（図１０参照）。

ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１に供給される空燃比を所定の目標空燃比に一致させるようにフィードバック制御を行う。

図１０に示すように、ＥＣＵ３６には、エンジン回転数センサ４３、アクセル開度センサ４４およびエアフローメータ４５が接続されている。

エンジン回転数センサ４３は、エンジン１の回転数（すなわち、クランクシャフトの回転数）を検出して回転数信号ＮＥをＥＣＵ３６に出力するようになっている。

また、アクセル開度センサ４４は、スロットルバルブ８の開度を調整する図示しないアクセルペダルの開度を検出してアクセル開度信号ＡｃｃをＥＣＵ３６に出力する。

エアフローメータ４５は、吸気管２に設けられており、吸気管２に吸入される空気量を検出して吸気信号ＱａをＥＣＵ３６に出力するようになっている。

ＥＣＵ３６は、回転数信号ＮＥおよびアクセル操作量Ａｃｃに基づいてモータ７を制御することにより、スロットル開度を変更して吸入空気量を調量する。また、吸入空気量の調量に併せてエンジン１の燃焼室に導入される混合気の空燃比を理論空燃比に近づくように目標燃料噴射量を設定し、インジェクタ６を駆動して燃料噴射量を調量するとともに、空燃比センサ４２の出力値に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する。

本実施の形態のＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うものであり、ＥＣＵ３６および警告装置３９が異常診断手段（或いは、異常診断部）を構成している。

次に、作用を説明する。

図１１は、ＥＣＵ３６によって実行される異常診断プログラムのフローチャートであり、この異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭ３６ｂに格納され、ＣＰＵ３６ａによって一定時間毎に実行される。

本実施の形態のＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１に供給される空燃比を所定の目標空燃比に一致させるように吸入空気量および燃料噴射量を制御するフィードバック制御を行う。

このとき、図１２（ａ）に実線で示すように、空燃比センサ４２から出力される信号は、常に理論空燃比に近づくように変動する出力信号となり、理論空燃比を挟んでリッチ側とリーン側にずれるように変動する。

また、実際にエンジン１の気筒に供給される実燃料量は、エンジン１の燃焼室に導入される混合気の空燃比が理論空燃比に近づくよう設定される目標燃料量（目標燃料噴射量）に対し、追従するように変動する。このとき、目標燃料量に対する実燃料量の追従遅れ等に起因して、図１２（ｂ）に示すように実燃料量と目標燃料量との差が「０」を挟んでプラス側とマイナス側にずれるように変動する。

ところが、排気管部１９の腐食による穴開きが発生した場合には、排気管部１９からモジュール室３２に漏出した排気ガスが、吸気通路３で発生するエンジン１の負圧によって配管４１を通して吸気管２に導入される。

この排気ガスは、混合気に混合されるため、エンジン１に導入される吸入空気の酸素量が少なくなり、吸入空気の酸素濃度が低下する。このため、エンジン１から排気管１０に排出される排気ガスの空燃比は、図１２（ａ）に破線で示すように、理論空燃比に対して常にリッチ側にずれる傾向となる。

本実施の形態のＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の出力値が、図１２（ａ）の破線で示すように理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にある場合には、熱電発電装置１３の異常と診断する。

図１１において、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の出力値Ｐを読み込み（ステップＳ１１）、空燃比センサ４２の検出情報に基づいて空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ３６は、一定期間以上の間、空燃比が理論空燃比からリッチ側にずれない場合には、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向でないものと判断して、熱電発電装置１３が正常であるものと診断して、ステップＳ１１に戻る。

また、ＥＣＵ３６は、一定期間以上の間、空燃比センサ４２の出力値が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にある場合には、排気管部１９の腐食による穴開きが発生して熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

すなわち、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１に供給される空燃比が所定の目標空燃比に一致するように吸入空気量および燃料噴射量のフィードバック制御を行っているのにもかかわらず、モジュール室３２に漏出した排気ガスが混合気に混合されたものであると判断し、熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

ＥＣＵ３６は、熱電発電装置１３が異常であるものと診断すると、警告装置３９に異常信号を出力して（ステップＳ１３）、今回の処理を終了する。

警告装置３９は、異常信号が入力されると、表示ランプやブザー、音声スピーカー等によって搭乗者に対して警告を行い、搭乗者に熱電発電装置１３の修理、交換等の作業を促す。

以上のように、本実施の形態の熱電発電装置１３は、吸気通路３とモジュール室３２とを連通する連通通路４１ａを有する配管４１を備える。このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、吸気通路３に発生する負圧によってモジュール室３２に漏出した排気ガスを配管４１の連通通路４１ａを通して吸気通路３に導入することができる。

そして、吸気通路３に導入された排気ガスを混合気と共にエンジン１で燃焼して排気管１０に排出することができる。

ＥＣＵ３６は、排気管１０に設けられた空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うので、ＥＣＵ３６が、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１から排気管１０に排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを検出した場合に、熱電発電装置１３が異常であると診断することができる。

このため、エンジン１に既存の空燃比センサ４２を用いて熱電発電装置１３の異常の診断を行うことができ、熱電発電装置１３の製造コストが増大するのを防止することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたときに、熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行してもよい。このようにすれば、空燃比センサ４２の検出精度を向上させることができる。

すなわち、エンジン１への燃料供給が停止されたときには、エンジン１から排出される排気ガスの流量が低減する。このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、ＥＣＵ３６がエンジン１への燃料供給の停止後に熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行すると、空燃比センサ４２は、モジュール室３２に漏出された排気ガスのみを検出することになる。

この結果、空燃比センサ４２が外乱（燃料と吸入空気の混合気）の影響を受けるのを防止することができ、モジュール室３２に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２を密閉空間から構成しているが、これに限定されるものではなく、モジュール室３２の一部を大気と連通させてもよい。

本実施の形態の熱電発電装置１３は、吸気負圧を利用してモジュール室３２から排気ガスを吸気管２に導入する配管４１を備えているため、モジュール室３２の一部を大気と連通させた場合であっても、吸気負圧を利用してモジュール室３２に漏出した排気ガスの多くを吸気通路３に確実に導入することができる。このため、空燃比センサ４２を利用して熱電発電装置１３の異常診断を確実に行うことができる。

また、本実施の形態では、冷却水管２３に穴開きが発生する前に熱電発電装置１３の異常を診断することができるため、冷却水が冷却水管２３から漏れてしまうのを確実に防止することができ、エンジン１の冷却性能が低下するのを確実に防止することができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常を診断するようになっているが、図２に示すものと同様にモジュール室３２にＨＣセンサ３５を設置し、このＨＣセンサ３５からの検出情報および空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて、熱電発電装置１３の異常を診断するようにしてもよい。このようにすれば、熱電発電装置１３の異常の診断精度をより一層向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図１３〜図１９は、本発明に係る熱電発電装置の第３の実施の形態を示す図であり、第１、２の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図１３において、エンジン１には燃料が貯留される燃料タンク５１が設けられており、この燃料タンク５１に貯留される燃料は、燃料タンク５１内に設けられた図示しないポンプモジュールによって汲み上げられるようになっている。

燃料タンク５１は、燃料供給管５２を介してインジェクタ６に接続されており、ポンプモジュールによって燃料タンク５１から汲み上げられた燃料は、燃料供給管５２を通じてインジェクタ６に供給されるようになっている。

また、燃料タンク５１は、タンク配管５３を介して吸着器としてのキャニスタ５４に接続されており、このキャニスタ５４は、本体ケース５５と、本体ケース５５に内蔵された活性炭等の吸着材５６とを備えている。

キャニスタ５４の本体ケース５５には、パージ配管５７の一端部が接続されており、このパージ配管５７の他端部は、吸気管２に接続されている。パージ配管５７の内部にはパージ通路５７ａが形成されており、本体ケース５５の内部と吸気管２の吸気通路３とはパージ通路５７ａを介して連通している。

また、本体ケース５５には大気と連通する大気導入配管５８が接続されており、本体ケース５５の内部には大気導入配管５８を介して大気が導入される。このため、キャニスタ５４の吸着材５６から脱離した燃料と大気導入配管５８から本体ケース５５に導入された空気とが混合されたパージガスは、吸気通路３に発生する負圧によってパージ通路５７ａを介して吸気管２に吸入される。

図１３〜図１５において、パージ配管５７には連通管としての配管５９の一端部が接続されており、この配管５９の他端部は、プレート３４に接続されている。この配管５９は、モジュール室３２とパージ通路５７ａとを連通する連通通路５９ａを有している。

また、吸気管２側のパージ配管５７の端部にはパージバルブ６０が設けられており、このパージバルブ６０は、パージ通路５７ａを開放および遮断するようになっている。

図１６に示すように、パージバルブ６０は、ＥＣＵ３６から励磁電流が印加されるようになっている。パージバルブ６０は、ＥＣＵ３６からパージバルブ６０に印加される励磁電流がデューティ制御されることで開度が変化するようになっている。

このため、吸気通路３の吸気負圧によりキャニスタ５４の吸着材５６から脱離した燃料は、パージバルブ６０のデューティ比に応じたパージ率で空気と共にパージガスとして吸気通路３に吸入されることになる。

また、配管５９には一方向弁６１が設けられており、この一方向弁６１は、配管５９からパージ配管５７に排気ガスが流れるときに開き、パージ配管５７から配管５９に排気ガスが流れるときに閉じるようになっている。

したがって、パージバルブ６０が閉じたときに、キャニスタ５４から蒸発燃料がモジュール室３２に流れるのを防止することができる。

また、キャニスタ５４側のパージ配管５７の端部には一方向弁６２が設けられており、この一方向弁６２は、キャニスタ５４から吸気管２側にパージガスが流れるときに開き、吸気管２側や配管５９側からキャニスタ５４側にパージガスが流れるときに閉じるようになっている。

このため、パージバルブ６０が閉じたときに、排気管部１９の腐食による穴開きが発生した場合に、モジュール室３２からキャニスタ５４に排気ガスが流れるのを防止することができる。

図１６に示すように、本実施の形態のＥＣＵ３６は、排気ガス検出手段（或いは、排気ガス検出部）としての空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うものであり、ＥＣＵ３６および警告装置３９が異常診断手段（或いは、異常診断部）を構成している。

次に、作用を説明する。

図１７は、ＥＣＵ３６によって実行される異常診断プログラムのフローチャートであり、この異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭ３６ｂに格納され、ＣＰＵ３６ａによって一定時間毎に実行される。

本実施の形態のエンジン１は、ＥＣＵ３６からの励磁信号によってパージバルブ６０が駆動され、パージ通路５７ａが開放されると、吸気通路３に発生する吸入負圧によって、吸着材５６に吸着された蒸発燃料がパージ通路５７ａを通して大気と共にパージガスとして吸気通路３に導入される。

また、パージ配管５７には配管５９が接続されており、モジュール室３２は、連通通路５９ａおよびパージ通路５７ａを介して吸気通路３に連通している。

このため、排気管部１９の腐食による穴開きが発生した場合に、排気管部１９からモジュール室３２に漏出した排気ガスは、吸気通路３で発生するエンジン１の負圧によって連通通路５９ａおよびパージ通路５７ａを介して吸気通路３に導入される。

そこで、本実施の形態のＥＣＵ３６は、排気管１０に設けられた既存の空燃比センサ４２を利用し、空燃比センサ４２からの検出情報に基づき、図１２（ａ）に破線で示すものと同様に、空燃比センサ４２の出力値が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にある場合には、熱電発電装置１３の異常と診断する。

なお、パージ処理中には、混合気にパージガスが含まれるため、空燃比センサ４２の出力値がリッチとなる。このため、ＥＣＵ３６は、パージ中にパージガスに含まれる蒸発燃料分だけ燃料噴射量の減量を行い、空燃比を所定の目標空燃比に一致させるようにフィードバック制御を行う。このため、図１２（ａ）に実線で示すように、空燃比センサ４２の出力値は、理論空燃比に近づくように変動する出力信号となり、理論空燃比を挟んでリッチ側とリーン側にずれるように変動することになる。

図１７において、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の出力値Ｐを読み込み（ステップＳ２１）、空燃比センサ４２の検出情報に基づいて空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるか否かを判別する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ３６は、一定期間以上の間、空燃比が理論空燃比からリッチ側にずれない場合には、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向でないものと判断して、熱電発電装置１３が正常であるものと診断して、ステップＳ２１に戻る。

また、ＥＣＵ３６は、一定期間以上の間、空燃比センサ４２の出力値が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にある場合には、排気管部１９の腐食による穴開きが発生して熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

すなわち、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１に供給される空燃比が所定の目標空燃比に一致するように吸入空気量および燃料噴射量のフィードバック制御を行っているのにもかかわらず、モジュール室３２に漏出した排気ガスが混合気に混合されたものであると判断し、熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

ＥＣＵ３６は、熱電発電装置１３が異常であるものと診断すると、警告装置３９に異常信号を出力して（ステップＳ２３）、今回の処理を終了する。

警告装置３９は、異常信号が入力されると、表示ランプやブザー、音声スピーカー等によって搭乗者に対して警告を行い、搭乗者に熱電発電装置１３の修理、交換等の作業を促す。

以上のように、本実施の形態のエンジン１は、蒸発燃料を吸着する吸着材５６を有するキャニスタ５４の内部と吸気管２の吸気通路３とを連通するパージ通路５７ａを有するパージ配管５７を備え、熱電発電装置１３の配管５９の連通通路５９ａが、モジュール室３２とパージ通路５７ａとを連通している。

このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、吸気通路３に発生する負圧によってモジュール室３２に漏出した排気ガスをパージガスと共に吸気通路３に導入することができる。そして、吸気通路３に導入された排気ガスを混合気およびパージガスと共にエンジン１で燃焼させて排気管１０に排出することができる。

ＥＣＵ３６は、排気管１０に設けられた空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うので、ＥＣＵ３６が、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１から排気管１０に排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを検出した場合に、熱電発電装置１３が異常であると診断することができる。

このため、エンジン１に既存の空燃比センサ４２を用いて熱電発電装置１３の異常の診断を行うことができ、熱電発電装置１３の製造コストが増大するのを防止することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたときに、熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行してもよい。このようにすれば、空燃比センサ４２の検出精度が低下するのを防止することができる。

すなわち、エンジン１への燃料供給が停止されたときには、エンジン１から排出される排気ガスの流量が低減してパージガスがエンジン１に導入される。

このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、ＥＣＵ３６がエンジン１への燃料供給の停止後に熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行すると、空燃比センサ４２は、モジュール室３２に漏出された排気ガスとパージガスとを含んだガスのみを検出することになる。

ＥＣＵ３６は、エンジン１の運転状態に応じた学習制御によってキャニスタ５４からパージされる蒸発燃料量のパージ量を把握することにより、空燃比センサ４２の出力値がパージガスのみを検出したときの値よりもリッチ側にずれる傾向がある場合に、モジュール室３２に排気ガスが漏出するものと判断する。

このようにすれば、空燃比センサ４２が外乱（燃料および吸入空気の混合気）の影響を受けるのを防止することができ、モジュール室３２に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

また、本実施の形態では、パージバルブ６０を吸気管２側のパージ配管５７の端部に設けているが、これに限定されるものではなく、図１８に示すように構成してもよい。

図１８において、配管５９とパージ配管５７との接続部に対してパージガスの流れ方向上流側のパージ配管５７の部位には開閉手段（或いは、開閉部）としてパージバルブ６３が設けられており、このパージバルブ６３は、パージ通路５７ａを開放および遮断するようになっている。

図１９は、パージバルブ６３の取付け位置を変更した場合に、ＥＣＵ３６によって実行される異常診断プログラムのフローチャートであり、この異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭ３６ｂに格納され、ＣＰＵ３６ａによって一定時間毎に実行される。

図１９において、ＥＣＵ３６は、パージバルブ６３が閉じられたか否かを判別し（ステップＳ３１）、パージバルブ６３が閉じられたものと判断した場合には、空燃比センサ４２の出力値Ｐを読み込む（ステップＳ３２）。

次いで、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいて空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるか否かを判別する（ステップＳ３３）。

ＥＣＵ３６は、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にないものと判断した場合には、熱電発電装置１３が正常であるものと診断して、ステップＳ３１に戻る。

また、ＥＣＵ３６は、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるものと判断した場合には熱電発電装置１３が異常であるものと診断して、警告装置３９に異常信号を出力して（ステップＳ３４）、今回の処理を終了する。

このように本実施の形態のＥＣＵ３６により、パージバルブ６３によってパージ通路５７ａが閉塞されて本体ケース５５の内部と吸気通路３との連通が遮断状態にあるときに、熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行すれば、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、パージガスが吸気通路３に流れるのを防止することができる。

このため、空燃比センサ４２が外乱（パージガス）の影響を受けるのを防止することができる。この結果、空間部に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２を密閉空間から構成しているが、これに限定されるものではなく、モジュール室３２の一部を大気と連通させてもよい。

本実施の形態の熱電発電装置１３は、吸気負圧を利用してモジュール室３２から排気ガスを吸気管２に導入する配管５９およびパージ配管５７を備えているため、モジュール室３２の一部を大気と連通させた場合であっても、吸気負圧を利用してモジュール室３２に漏出した排気ガスの多くを吸気通路３に確実に導入することができる。このため、空燃比センサ４２を利用して熱電発電装置１３の異常診断を確実に行うことができる。

また、本実施の形態では、冷却水管２３に穴開きが発生する前に熱電発電装置１３の異常を診断することができるため、冷却水が冷却水管２３から漏れてしまうのを確実に防止することができ、エンジン１の冷却性能が低下するのを確実に防止することができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常を診断するようになっているが、図２に示すものと同様にモジュール室３２にＨＣセンサ３５を設置し、ＨＣセンサ３５からの検出情報および空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて、熱電発電装置１３の異常を診断するようにしてもよい。このようにすれば、熱電発電装置１３の異常の診断精度をより一層向上させることができる。

（第４の実施の形態）
図２０〜図２３は、本発明に係る熱電発電装置の第４の実施の形態を示す図であり、第１、２の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図２０において、吸気管２と排気管１０との間にはＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）配管７１が介装されており、このＥＧＲ配管７１は、吸気通路３と排気通路１０ａとを連通するＥＧＲ通路７１ａを有している。

また、ＥＧＲ配管７１には開閉手段（或いは、開閉部）としてのＥＧＲバルブ７２が設けられており、このＥＧＲバルブ７２は、リニア電磁弁から構成され、ＥＣＵ３６から印加される励磁電流がデューティ制御されることでＥＧＲ通路７１ａの開度を変化させるようになっている。

そして、ＥＧＲバルブ７２の開度を調整することにより、排気通路１０ａから排気ガスの一部がＥＧＲ通路７１ａを介して吸気通路３にＥＧＲガスとして再循環（還流）され、このＥＧＲガスが混合気に混入されることにより、燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生を防止することができる。

また、図２０、図２１に示すように、熱電発電装置１３のプレート３３とＥＧＲ配管７１とは連通管としての配管７３によって接続されており、この配管７３は、モジュール室３２とＥＧＲ通路７１ａとを連通する連通通路７３ａを有している。

また、ＥＧＲバルブ７２は、配管７３とＥＧＲ配管７１との接続部に対してＥＧＲガスの流れ方向上流側であるＥＧＲ配管７１の部位に設けられている。

また、配管７３には一方向弁７４が設けられており、この一方向弁７４は、モジュール室３２から連通通路７３ａに排気ガスが流れるときに開き、ＥＧＲ通路７１ａからモジュール室３２にＥＧＲガスが流れるときに閉じるようになっている。このため、ＥＧＲ通路７１ａからＥＧＲガスがモジュール室３２に導入されるのを防止することができる。

図２２に示すように、本実施の形態のＥＣＵ３６は、排気ガス検出手段（或いは、排気ガス検出部）としての空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うものであり、ＥＣＵ３６および警告装置３９が異常診断手段（或いは、異常診断部）を構成している。

次に、作用を説明する。

図２３は、ＥＣＵ３６によって実行される異常診断プログラムのフローチャートであり、この異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭ３６ｂに格納され、ＣＰＵ３６ａによって一定時間毎に実行される。

本実施の形態のエンジン１は、ＥＣＵ３６からの励磁信号によってＥＧＲバルブ７２が駆動され、ＥＧＲ通路７１ａが開放されると、吸気通路３に発生する吸入負圧によって排気通路１０ａから排気ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気通路３に還流される。

また、ＥＧＲ配管７１には配管７３が接続されており、モジュール室３２は、連通通路７３ａおよびＥＧＲ通路７１ａを介して吸気通路３に連通されている。

このため、排気管部１９の腐食による穴開きが発生した場合に、排気管部１９からモジュール室３２に漏出した排気ガスは、吸気通路３で発生するエンジン１の負圧によって連通通路７３ａおよびＥＧＲ通路７１ａを介して吸気通路３に導入される。

そこで、本実施の形態のＥＣＵ３６は、排気管１０に設けられた既存の空燃比センサ４２を利用し、空燃比センサ４２からの検出情報に基づき、熱電発電装置１３の異常を診断する。

なお、エンジン１の気筒にＥＧＲガスが導入される場合には、混合気にＥＧＲガスが含まれるため、空燃比センサ４２の出力値がリッチとなる。このため、ＥＣＵ３６は、ＥＧＲバルブ７２の閉塞時に熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行する。

図２３において、ＥＣＵ３６は、ＥＧＲバルブ７２が閉じられたか否かを判別し（ステップＳ４１）、ＥＧＲバルブ７２が閉じられたものと判断した場合には、空燃比センサ４２の出力値Ｐを読み込む（ステップＳ４２）。

次いで、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいて空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるか否かを判別する（ステップＳ４３）。

ＥＣＵ３６は、一定期間以上の間、空燃比センサ４２の出力値が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にないものと判断した場合には、熱電発電装置１３が正常であるものと診断して、ステップＳ４１に戻る。

また、ＥＣＵ３６は、一定期間以上の間、空燃比センサ４２の出力値が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にある場合には、排気管部１９の腐食による穴開きが発生して熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

すなわち、ＥＣＵ３６は、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１に供給される空燃比が所定の目標空燃比に一致するように吸入空気量および燃料噴射量のフィードバック制御を行っているのにもかかわらず、モジュール室３２に漏出した排気ガスが混合気に混合されたものであると判断し、熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

ＥＣＵ３６は、熱電発電装置１３が異常であるものと診断すると、警告装置３９に異常信号を出力して（ステップＳ４４）、今回の処理を終了する。

警告装置３９は、異常信号が入力されると、表示ランプやブザー、音声スピーカー等によって搭乗者に対して警告を行い、搭乗者に熱電発電装置１３の修理、交換等の作業を促す。

以上のように、本実施の形態のエンジン１は、排気通路１０ａと吸気通路３とを連通し、排気通路１０ａから排出されたＥＧＲガスを吸気通路３に還流させるＥＧＲ通路７１ａを有するＥＧＲ配管７１を備え、熱電発電装置１３が、ＥＧＲ通路７１ａとモジュール室３２とを連通する連通通路７３ａを有する配管７３を備えている。

このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、吸気通路３に発生する負圧によってモジュール室３２に漏出された排気ガスを連通通路７３ａおよびＥＧＲ通路７１ａおよび吸気通路３を介してエンジン１に導入することができ、エンジン１に導入された排気ガスを、エンジン１から排気管に排出することができる。

ＥＣＵ３６は、排気管１０に設けられた空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うので、ＥＣＵ３６が、空燃比センサ４２の検出情報に基づいてエンジン１から排気管１０に排出される排気ガスの酸素濃度が低下したことを検出した場合に、熱電発電装置１３が異常であると診断することができる。

このため、エンジン１に既存の空燃比センサ４２およびＥＧＲ配管７１を用いて、熱電発電装置１３の異常の診断を行うことができ、熱電発電装置１３の製造コストが増大するのを防止することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたときに、熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行してもよい。このようにすれば、空燃比センサ４２の検出精度が低下するのを防止することができる。

すなわち、エンジン１への燃料供給が停止されたときには、エンジン１から排出される排気ガスの流量が低減する。このため、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、ＥＣＵ３６がエンジン１への燃料供給の停止後に熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行すると、空燃比センサ４２は、モジュール室３２に漏出された排気ガスのみを検出することになる。

このため、空燃比センサ４２が外乱（燃料および吸入空気の混合気）の影響を受けるのを防止することができ、モジュール室３２に漏出された排気ガスの検出精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２を密閉空間から構成しているが、これに限定されるものではなく、モジュール室３２の一部を大気と連通させてもよい。

本実施の形態の熱電発電装置１３は、吸気負圧を利用してモジュール室３２から排気ガスを吸気管２に導入する配管７３およびＥＧＲ配管７１を備えているため、モジュール室３２の一部を大気と連通させた場合であっても、吸気負圧を利用してモジュール室３２に漏出した排気ガスの多くを吸気通路３に確実に導入することができる。このため、空燃比センサ４２を利用して熱電発電装置１３の異常診断を確実に行うことができる。

また、本実施の形態では、冷却水管２３に穴開きが発生する前に熱電発電装置１３の異常を診断することができるため、冷却水が冷却水管２３から漏れてしまうのを確実に防止することができ、エンジン１の冷却性能が低下するのを確実に防止することができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常を診断するようになっているが、図２に示すものと同様にモジュール室３２にＨＣセンサ３５を設置し、ＨＣセンサ３５からの検出情報および空燃比センサ４２からの検出情報に基づいて、熱電発電装置１３の異常を診断するようにしてもよい。このようにすれば、熱電発電装置１３の異常の診断精度をより一層向上させることができる。

（第５の実施の形態）
図２４〜図２７は、本発明に係る熱電発電装置の第５の実施の形態を示す図であり、第１、２の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図２４において、熱電発電装置１３の上流側に接続される排気管１０の一部には大径部１０ｂが形成されており、この大径部１０ｂに触媒１２が収容されている。また、大径部１０ｂの下流側は、大径部よりも小径の小径部１０ｃが形成されている。

図２４、図２５に示すように、また、小径部１０ｃには連通管としての配管８１の一端部が接続されており、熱電発電装置１３のプレート３３には配管８１の他端部が接続されている。この配管８１は、モジュール室３２に連通するとともに小径部１０ｃの内部の排気通路１０ａに連通する連通通路８１ａが形成されており、モジュール室３２は、連通通路８１ａを介して排気通路１０ａに連通している。

このため、大径部１０ｂから排出される排気ガスは、小径部１０ｃの絞り作用により流速が上昇し、ベンチュリ効果によって小径部１０ｃの圧力が低下する。この小径部１０ｃの圧力低下に伴い、小径部１０ｃが負圧となり、モジュール室３２に漏出された排気ガスが配管８１に吸い込まれて排気通路１０ａに導入される。

また、小径部１０ｃには排気ガス検出手段（或いは、排気ガス検出部）としての酸素センサ８２が設けられており、この酸素センサ８２は、配管８１の一端部に対して下流側の小径部１０ｃの部位に取付けられている。この酸素センサ８２は、空燃比がリーンであるかリッチであるかを示す２値的な信号を出力するようになっている。

触媒１１、１２は、その個体差の他、酸素吸蔵量等、排気浄化状態がそのときどきによって僅かに変化するため、触媒１１、１２の排気浄化能力を最大限に高める上では、その排気浄化状態を正確に把握した上で、空燃比を精密に制御することが望ましい。

このため、触媒１１、１２下流側に排気の酸素濃度を検出する酸素センサ８２を設け、この酸素センサ８２によって触媒１１、１２を通過した後の排気の酸素濃度を検出し、この検出値に基づいて空燃比のフィードバック補正量を補正するようにしている。

すなわち、ＥＣＵ３６は、酸素センサ８２により検出される酸素濃度が基準酸素濃度よりも高いときには、空燃比のフィードバック補正量が大きくなるように補正して、燃料噴射量を増大させる。一方、この酸素濃度が基準酸素濃度よりも低いときには、空燃比のフィードバック補正量が小さくなるように補正して、最終燃料噴射量を減少させる。

本実施の形態のＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止したことを条件として、酸素センサ８２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うようになっている。

このようにすれば、エンジン１から排出される排気ガスがリーン状態であることから、ＥＣＵ３６は、酸素センサ８２の酸素濃度の変化がリッチ側に大きくなる場合に、熱電発電装置１３の異常と診断することができる。なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、ＥＣＵ３６および警告装置３９が異常診断手段（或いは、異常診断部）を構成している。

図２７は、ＥＣＵ３６によって実行される異常診断プログラムのフローチャートであり、この異常診断プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭ３６ｂに格納され、ＣＰＵ３６ａによって一定時間毎に実行される。

本実施の形態のエンジン１は、排気管部１９の腐食による穴開きが発生した場合に、小径部１０ｃを流れる排気ガスの圧力低下に伴い、小径部１０ｃに負圧が発生し、モジュール室３２に漏出された排気ガスが配管８１に吸い込まれて排気通路１０ａに導入される。

そこで、本実施の形態のＥＣＵ３６は、排気管１０に設けられた既存の酸素センサ８２を利用し、酸素センサ８２からの検出情報に基づき、熱電発電装置１３の異常を診断する。

図２７において、ＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたか否かを判別し（ステップＳ５１）、インジェクタ６から燃料の供給が停止されていない場合には、今回の処理を終了する。

また、ＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたものと判断した場合には、酸素センサ８２の検出値Ｐを読み込んだ後（ステップＳ５２）、酸素センサ８２の検出情報に基づいて、一定期間以上の間、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるか否かを判別する（ステップＳ５３）。

ＥＣＵ３６は、酸素センサ８２の出力がリーンを示す値である場合には、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にないものと判断し、熱電発電装置１３が正常であるものと診断して今回の処理を終了して、ステップＳ５２に戻る。

また、ＥＣＵ３６は、酸素センサ８２の出力が一定の期間の間、リッチを示す値である場合には、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれる傾向にあるものと判断する。

すなわち、ＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の噴射を停止して空燃比が理論空燃比に対してリーン側にずれるのにもかかわらず、モジュール室３２に残存していた、すなわち、燃料の供給の停止前の酸素濃度の低い排気ガスがモジュール室３２から漏出して燃料の停止後にエンジン１から排出された排気ガスに混合されたものであると判断し、熱電発電装置１３が異常であるものと診断する。

ＥＣＵ３６は、熱電発電装置１３が異常であるものと診断すると、警告装置３９に異常信号を出力して（ステップＳ５４）、今回の処理を終了する。

警告装置３９は、異常信号が入力されると、表示ランプやブザー、音声スピーカー等によって搭乗者に対して警告を行い、搭乗者に熱電発電装置１３の修理、交換等の作業を促す。

以上のように、本実施の形態のエンジン１は、排気管部１９の上流側に接続される排気管１０の一部が、大径部１０ｂと大径部１０ｂよりも下流に位置して大径部１０ｂよりも内径の小さい小径部１０ｃとから構成されている。

これに加えて、熱電発電装置１３が、小径部１０ｃの内部の排気通路１０ａに一端部が連通されるとともに、モジュール室３２に他端部が連通される連通通路８１ａを有する配管８１を備えている。このため、小径部１０ｃを流れる排気ガスの流速が増大し、ベンチュリ効果によって連通通路８１ａに負圧を発生させることができる。

したがって、排気管部１９の腐食による穴開きによりモジュール室３２に排気ガスが漏出した場合に、小径部１０ｃに発生する負圧によってモジュール室３２に漏出された排気ガスを排気通路１０ａに排出することができる。

ＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給の停止後に、小径部１０ｃに設けられた酸素センサ８２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常の診断を行うので、ＥＣＵ３６が、酸素センサ８２の検出情報に基づいてエンジン１から排気管１０に排出される排気ガスの酸素濃度が低下したこと（リッチ側にあること）を検出した場合に、熱電発電装置１３が異常であると診断することができる。

この結果、エンジン１に既存の酸素センサ８２を用いて熱電発電装置１３の異常の診断を行うことができ、熱電発電装置１３の製造コストが増大するのを防止することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ３６は、インジェクタ６から燃料の供給が停止されたときに、熱電発電装置１３の異常の診断制御を実行するので、酸素センサ８２の検出精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態の熱電発電装置１３は、モジュール室３２を密閉空間から構成しているが、これに限定されるものではなく、モジュール室３２の一部を大気と連通させてもよい。

本実施の形態の熱電発電装置１３は、小径部１０ｃの負圧を利用してモジュール室３２から排気ガスを排気通路１０ａに導入する配管８１を備えているため、モジュール室３２の一部を大気と連通させた場合であっても、小径部１０ｃの負圧を利用してモジュール室３２に漏出した排気ガスを排気通路１０ａに確実に導入することができる。このため、酸素センサ８２を利用して熱電発電装置１３の異常診断を確実に行うことができる。

また、本実施の形態では、冷却水管２３に穴開きが発生する前に熱電発電装置１３の異常を診断することができるため、冷却水が冷却水管２３から漏れてしまうのを確実に防止することができ、エンジン１の冷却性能が低下するのを確実に防止することができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１３は、酸素センサ８２からの検出情報に基づいて熱電発電装置１３の異常を診断するようになっているが、図２に示すものと同様にモジュール室３２にＨＣセンサ３５を設置し、ＨＣセンサ３５からの検出情報および酸素センサ８２からの検出情報に基づいて、熱電発電装置１３の異常を診断するようにしてもよい。このようにすれば、熱電発電装置１３の異常の診断精度をより一層向上させることができる。

また、上記各実施の形態では、冷却媒体を冷却水から構成しているが、これに限定されるものではなく、冷却媒体は、冷却水以外の液体または空気等の気体であってもよい。

本発明に係る熱電発電装置は、熱電変換モジュールが設置された空間部に排気ガスが漏出したことを検出して、熱電発電装置の異常を診断することができるという効果を有し、高温部と低温部との温度差に基づいて熱電発電を行う熱電変換モジュールを備えた熱電発電装置等として有用である。

（第６の実施の形態）
図２８〜図３５は、本発明に係る熱電発電装置の第６の実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。

図２８に示すように、自動車等の車両に搭載される内燃機関としてのエンジン１０１は、吸気系から供給される空気と燃料供給系から供給される燃料とを適宜の空燃比で混合して成る混合気を燃焼室に供給して燃焼させた後、この燃焼に伴って発生する排気ガスを排気系から大気に放出するようになっている。

排気系は、エンジン１０１に取り付けられたエキゾーストマニホールド１０２と、このエキゾーストマニホールド１０２に球面継手１０３を介して連結された排気管１０４とを含んで構成されており、エキゾーストマニホールド１０２と排気管１０４とによって排気通路が形成されている。

球面継手１０３は、エキゾーストマニホールド１０２と排気管１０４との適度な揺動を許容するとともに、エンジン１０１の振動や動きを排気管１０４に伝達させないか、あるいは減衰して伝達するように機能する。

排気管１０４上には、２つの触媒１０５、１０６が直列に設置されており、この触媒１０５、１０６により排気ガスが浄化されるようになっている。

この触媒１０５、１０６のうち、排気管１０４において排気ガスの排気方向の上流側に設置される触媒１０５は、所謂、スタートキャタリスタ（Ｓ／Ｃ）と呼ばれるものであり、排気管１０４において排気ガスの排気方向の下流側に設置される触媒１０６は、所謂、メインキャタリスタ（Ｍ／Ｃ）またはアンダーフロアキャタリスタ（Ｕ／Ｆ）と呼ばれるものである。

これらの触媒１０５、１０６は、例えば三元触媒により構成されている。この三元触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一括して化学反応により無害な成分に変化させるといった浄化作用を発揮する。

エンジン１０１の内部には、ウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットにはロングライフクーラント（ＬＬＣ）と呼ばれる冷却液（以下、単に冷却水と言う）が充填されている。

この冷却水は、エンジン１０１に取付けられた導出管１０８から導出された後、ラジエータ１０７に供給され、このラジエータ１０７から還流管１０９を経てエンジン１０１に戻されるようになっている。ラジエータ１０７は、ウォータポンプ１１０によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却するものである。

また、還流管１０９にはバイパス管１１２が連結されており、このバイパス管１１２と還流管１０９との間にはサーモスタット１１１が介装され、このサーモスタット１１１によって、ラジエータ１０７を流通する冷却水量とバイパス管１１２を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。

例えば、エンジン１０１の暖機運転時においてはバイパス管１１２側の冷却水量が増加されて暖機が促進されるようになっている。

バイパス管１１２にはヒータ配管１１３が連結されており、このヒータ配管１１３の途中には、ヒータコア１１４が設けられている。このヒータコア１１４は、冷却水の熱を利用して車両室内の暖房を行うための熱源である。

このヒータコア１１４によって暖められた空気は、ブロアファン１１５によって車両室内に導入されるようになっている。なお、ヒータコア１１４とブロアファン１１５とによりヒータユニット１１６が構成されている。

また、ヒータ配管１１３には後述する熱電発電装置１１７に冷却水を供給する上流側配管１１８ａが設けられており、熱電発電装置１１７と還流管１０９との間には熱電発電装置１１７から還流管１０９に冷却水を排出する下流側配管１１８ｂが設けられている。

このため、熱電発電装置１１７において排熱回収動作（この排熱回収動作の詳細については後述する）が行われている場合には、下流側配管１１８ｂを流れる冷却水は、上流側配管１１８ａを流れる冷却水の温度よりも高くなる。

一方、エンジン１０１の排気系には、熱電発電装置１１７が設けられており、この熱電発電装置１１７は、排気管１０４からバイパスされたバイパス管１１９に取付けられている。この熱電発電装置１１７は、エンジン１０１から排出される排気ガスの熱を回収し、排気ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。

図２９、図３０に示すように、熱電発電装置１１７は、エンジン１０１から排出された高温流体としての排気ガスＧが導入される細径の排気管１２０を備えている。排気管１２０の上流端は、バイパス管１１９の上流管部１１９ａに接続されているとともに、排気管１２０の下流端は、バイパス管１１９の下流管部１１９ｂに接続されており、排気管１２０の内部には排気管１０４からバイパス管１１９の上流管部１１９ａに導入された排気ガスＧが導入される排気通路１２１が形成されている。また、排気通路１２１は、バイパス管１１９の下流管部１１９ｂを通して排気管１０４に排気ガスＧを排出するようになっている。

このため、エンジン１０１から排気管１０４を通して排気管１２０の排気通路１２１に排出された排気ガスＧは、再び排気管１０４を通して外部に排出される。

また、熱電発電装置１１７は、排気ガスＧの排気方向に設置される複数の熱電変換モジュール１２２と、排気管１２０と同軸上に設けられた筒状の冷却水管１２３とを備えている。

図３１に示すように、熱電変換モジュール１２２は、高温部を構成する絶縁セラミックス製の受熱基板１２９と、低温部を構成する絶縁セラミックス製の放熱基板１３０との間に、ゼーベック効果により温度差に応じた起電力を発生するＮ型熱電変換素子１３１およびＰ型熱電変換素子１３２が複数個設置されており、Ｎ型熱電変換素子１３１およびＰ型熱電変換素子１３２が電極１３３ａ、１３３ｂを介して交互に直列に接続されている。また、隣接する熱電変換モジュール１２２は、配線１３５を介して電気的に連結されている。

また、Ｎ型熱電変換素子１３１およびＰ型熱電変換素子１３２としては、例えば、高温部の使用上限値（耐熱温度）が約３００℃のＢｉ−Ｔｅ系の熱電変換素子あるいは、高温部の使用上限が約５００℃のＳｉ−Ｇｅ系の熱電変換素子等が用いられる。

なお、図２９、図３０では、受熱基板１２９、放熱基板１３０、Ｎ型熱電変換素子１３１、Ｐ型熱電変換素子１３２および電極１３３ａ、１３３ｂを省略して熱電変換モジュール１２２を簡略化しているが、受熱基板１２９は、排気管１２０に対向して排気管１２０に接触しているとともに、放熱基板１３０は、冷却水管１２３に対向して冷却水管１２３に接触している。

また、本実施の形態の熱電変換モジュール１２２は、略正方形のプレート形状をしており、排気管１２０および冷却水管１２３の間に密着させる必要があるため、排気管１２０および冷却水管１２３は、四角形状に形成されている。

また、排気管１２０および冷却水管１２３は、円形であってもよい。この場合には、熱電変換モジュール１２２の受熱基板１２９および放熱基板１３０等を湾曲させるようにすればよい。 また、排気管１２０の排気通路１２１には櫛歯形状の伝熱部材１２０ａが設けられている。この伝熱部材１２０ａは、排気管１２０の幅方向に沿って折り曲げられているとともに排気管１２０の長手方向に延在しており、上端と下端の折り曲げ部位が受熱基板１２９に対向するように排気管１２０の内周上面および内周下面に接触している。

このため、排気通路１２１を流れる排気ガスの熱は、伝熱部材１２０ａを伝わって受熱基板１２９に効率よく伝達される。

冷却水管１２３は、上流側配管１１８ａに連結される冷却水導入部１２４ａおよび下流側配管１１８ｂに連結される冷却水排出部１２４ｂを備えている。

この冷却水管１２３は、冷却水導入部１２４ａから冷却水管１２３に導入された冷却水Ｗが排気ガスＧの排気方向と同方向に流れるように、冷却水導入部１２４ａに対して冷却水排出部１２４ｂが排気方向下流側に設けられている。このため、冷却水Ｗは、排気管１２０に流れる排気ガスＧの流れと同方向に流れる。

なお、この冷却水管１２３は、冷却水導入部１２４ａから冷却水管１２３に導入された冷却水が排気ガスＧの排気方向と逆方向に流れるように、冷却水導入部１２４ａに対して冷却水排出部１２４ｂが排気方向上流側に設けられてもよい。

また、図２８に示すように、排気管１０４には開閉弁１２５が設けられており、この開閉弁１２５は、バイパス管１１９の上流管部１１９ａと下流管部１１９ｂとの間に設けられ、排気管１０４を開閉するように排気管１０４に回動自在に取付けられている。この開閉弁１２５は、排気管１０４を流れる排気ガスの圧力の大きさに応じて自動的に開閉するものである。

すなわち、開閉弁１２５は、エンジン１０１のアイドリング時や低・中回転域では、排気管１０４が閉塞されることにより、排気管１０４に導入された排気ガスがバイパス管１１９を介して排気管１２０に導入される。

また、開閉弁１２５は、エンジン１０１の高回転域では、高い圧力の排気ガスによって開弁されて排気管１０４を解放し、排気管１２０を介さずに排気管１０４を通して排気ガスを排出することにより、排気ガスの背圧が高くなるのを防止して、排気性能が低下するのを防止するようになっている。

なお、エンジン１０１の高回転域において、開閉弁１２５の開度を所定の開度に調整することにより、排気ガスの一部がバイパス管１１９を介して排気管１２０に導入されるようにしてもよい。このようにすれば、排気ガスの背圧が高くなるのを防止しつつ、熱電発電装置１１７によって熱電発電を行うことができる。

また、排気管１２０と冷却水管１２３との間の空間は、熱電変換モジュール１２２が配置される密閉空間としてのモジュール室１２６を画成している。すなわち、排気管１２０の上流側と冷却水管１２３との間にはプレート１２７が取付けられており、このプレート１２７によってモジュール室１２６の上流端が閉止されている。

また、排気管１２０の下流側と冷却水管１２３との間にはプレート１２８が取付けられており、このプレート１２８によってモジュール室１２６の下流端が閉止されている。したがって、モジュール室１２６は、排気管１２０の外周部、冷却水管１２３の内周部およびプレート１２７、１２８によって囲まれる密閉空間から構成される。なお、本実施の形態の熱電発電装置１１７は、排気管１２０、冷却水管１２３およびプレート１２７、１２８が密閉部材を構成している。

一方、プレート１２７には連通管１４１が接続されており（図３２参照）、この連通管１４１の内部は、モジュール室１２６に連通する密閉空間を構成する連通室１４１ａを有している。連通管１４１は、連通室１４１ａにモジュール室１２６の圧力を検出する圧力センサ１４２およびモジュール室１２６の温度を検出する温度センサ１４３が設置されている。

また、圧力センサ１４２および温度センサ１４３の配線１４４、１４５は、連通管１４１に設けられた開口部を封止するシール部材１４６、１４７の内周部を通して連通室１４１ａの外部に引き出されており、連通室１４１ａは、シール部材１４６、１４７によって封止されている。このため、モジュール室１２６は、外気と遮断されて密閉状態が維持されることになる。

また、配線１４４、１４５は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４８に接続されており、圧力センサ１４２および温度センサ１４３の検出情報は、配線１４４、１４５を介してＥＣＵ１４８に出力される。なお、圧力センサ１４２および温度センサ１４３は、モジュール室１２６に直接設けられてもよい。

ＥＣＵ１４８は、図示しないＣＰＵ（central processing unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成されており、電子制御回路を構成している。

ここで、熱電発電装置１１７の製造時において、モジュール室１２６の圧力は、予め任意の基準圧力Ｐ１０１に設定されている。但し、この基準圧力Ｐ１０１は、相対圧である。すなわち、大気圧に対する差圧である。このため、基準圧力Ｐ１０１は、モジュール室１２６の空気漏れ、すなわち、モジュール室１２６に排気ガス漏れが発生していない状態の圧力となる。

また、基準圧力Ｐ１０１は、モジュール室１２６の温度に応じて変動するため、ＥＣＵ１４８のＲＡＭには、予めモジュール室１２６の温度と基準圧力とが関連付けられた基本マップが記憶されている。

この基本マップは、例えば、モジュール室１２６の温度が２５℃で相対圧５０ｋＰａの正圧でモジュール室１２６を密閉した場合には、例えば、モジュール室１２６の温度が−３０℃で相対圧が２０ｋＰａに割り当てられ、モジュール室１２６の温度が４００℃で相対圧が２３０ｋＰａに割り当てられる。また、基本マップは、例えば、１０℃毎に基準圧力Ｐ１０１が割り当てられる。なお、これら温度と基準圧力Ｐ１０１との数値は、例示であって、これに限定されるものではない。

ＥＣＵ１４８は、基本マップを参照し、温度センサ１４３によって検出されたモジュール室１２６の温度に対応する基準圧力Ｐ１０１をＲＯＭから読出し、圧力センサ１４２によって検出されたモジュール室１２６の現在の圧力Ｐ１０２と基準圧力Ｐ１０１とを比較する。

そして、ＥＣＵ１４８は、基準圧力Ｐ１０１と圧力Ｐ１０２との差が予め定められた閾値Ｐ０以上であることを条件として、モジュール室１２６の排気ガス漏れと診断し、警告装置１４９に異常信号を出力する。

警告装置１４９は、表示ランプやブザー、音声スピーカー等から構成されており、インストルメントパネルに設けられている。この警告装置１４９は、ＥＣＵ１４８から出力された異常信号が入力したときに、ユーザである車両の搭乗者に視覚的または聴覚的に熱電発電装置１１７の異常を警告するようになっている。

なお、本実施の形態の熱電発電装置１１７は、ＥＣＵ１４８、圧力センサ１４２および温度センサ１４３が異常診断手段（或いは、異常診断部）を構成しており、ＥＣＵ１４８、圧力センサ１４２、温度センサ１４３および警告装置１４９が異常診断装置を構成している。

次に、作用を説明する。

エンジン１０１の冷間始動時には、触媒１０５、１０６、エンジン１０１の冷却水の全てが低温（外気温程度）になっている。

この状態からエンジン１０１が始動されると、エンジン１０１の始動に伴いエンジン１０１からエキゾーストマニホールド１０２を経て排気管１０４に、排気ガスが排出されることになり、２つの触媒１０５、１０６が排気ガスＧにより昇温されることになる。

また、冷却水がラジエータ１０７を通らずにバイパス管１１２を経てエンジン１０１に戻されることによって暖機運転が行われることになる。

エンジン１０１の冷間始動時には、例えば、エンジン１０１のアイドリングが行われて排気ガスの圧力が低いため、開閉弁１２５が閉じた状態となる。

このため、排気管１０４からバイパス管１１９に導入された排気ガスＧが排気通路１２１に導入され、バイパス管１１９を通過する排気ガスＧによって冷却水管１２３を流通する冷却水Ｗが昇温され、エンジン１０１の暖機が促される。

また、エンジン１０１の暖機後のエンジン１０１の低・中回転域にあっては、排気ガスの温度が高温となっても開閉弁１２５が閉じた状態となる。このため、排気管１０４からバイパス管１１９を介して排気管１２０の排気通路１２１に排気ガスＧが導入される。

このときには、排気通路１２１を流れる高温の排気ガスが熱電変換モジュール１２２の受熱基板１２９に作用し、冷却水管１２３を流れる低温の冷却水が熱電変換モジュール１２２の放熱基板１３０に作用することにより、熱電変換モジュール１２２の受熱基板１２９と放熱基板１３０との間の温度差によって発電が行われる。そして、発電された電力は、図示しないケーブルを介してバッテリに供給され、バッテリに充電される。

また、エンジン１０１の高回転域ではエンジン１０１の冷却性能を高める必要がある。エンジン１０１の高回転域では、例えば、エンジン１０１が高回転となって排気ガスの圧力が高くなるため、排気管１０４に導入された排気ガスＧの圧力が高くなり、開閉弁１２５が解放される。

開閉弁１２５が解放されると、排気ガスがバイパス管１１９に導入されずに、排気管１０４を通して外部に排出される。このため、高温の排気ガスによって冷却水管１２３を流通する冷却水Ｗが昇温されることがない。

このとき、サーモスタット１１１によってバイパス管１１２と還流管１０９との連通が遮断されるので、エンジン１０１から導出管１０８を介して導出された冷却水がラジエータ１０７を介して還流管１０９に導出される。このため、エンジン１０１に低温の冷却水が供給され、エンジン１０１の冷却性能を高めることができる。

また、エンジン１０１の高回転域では開閉弁１２５が解放されるので、排気管１０４を流れる排気ガスの背圧が高くなることがなく、排気ガスの排気性能が低下するのを防止することができる。

次に、図３３のフローチャートに基づいてＥＣＵ１４８によって実行される異常診断処理を説明する。図３３のフローチャートは、ＥＣＵ１４８のＲＯＭに格納され、ＣＰＵによって一定時間毎に実行される。

図３３において、ＥＣＵ１４８は、温度センサ１４３からの検出情報を読込んだ後（ステップＳ１０１）、この検出情報に基づいて、基本マップを参照し、モジュール室１２６の温度に応じた基準圧力Ｐ１０１を読込む（ステップＳ１０２）。ここで、例えば、モジュール室１２６の温度が４００℃であれば、基準圧力として、２３０ｋＰａが読込まれる。

次いで、ＥＣＵ１４８は、圧力センサ１４２からの検出情報に基づいてモジュール室１２６の現在の圧力Ｐ１０２を読込み（ステップＳ１０３）、基準圧力Ｐ１０１と圧力Ｐ１０２との差圧を算出し、この差圧が閾値Ｐ０以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４でＥＣＵ１４８は、基準圧力Ｐ１０１と圧力Ｐ１０２との差圧が閾値Ｐ０未満であるものと判断した場合には、排気管１２０の穴開きが発生していないものと判断して処理を終了する。

また、ＥＣＵ１４８は、ステップＳ１０４で基準圧力Ｐ１０１と圧力Ｐ１０２との差圧が閾値Ｐ０以上であるものと判断した場合には、排気管１２０の穴開きが発生したものと判断する。

具体的には、排気管１２０や伝熱部材１２０ａに、例えば、腐食に強いステンレス鋼板を用いた場合であっても、燃料に硫黄分が多い地域等にあっては、排気通路１２１に酸性の凝縮水が発生し、凝縮水の腐食作用によって排気管１２０に穴が開くことがある。

この場合、排気管１２０からモジュール室１２６に排気ガスが漏出して排気ガスに熱電変換モジュール１２２が晒されてしまい、熱電変換モジュール１２２が劣化して熱電変換モジュール１２２の発電効率が低下してしまうおそれがある。

また、時間の経過と共にモジュール室１２６に漏れた凝縮水によって冷却水管１２３が腐食して冷却水管１２３から冷却水が漏出してしまい、エンジン１０１の冷却性能が悪化してしまうおそれがある。

また、排気管１２０に穴が開くと、図３４に示すように、モジュール室１２６の圧力が徐々に低下する。

本実施の形態のＥＣＵ１４８は、モジュール室１２６の圧力Ｐ１０２が基準圧力Ｐ１０１よりも低下し、この圧力Ｐ１０２と基準圧力Ｐ１０１との差圧が閾値Ｐ０よりも大きいものと判断した場合に、排気管１２０に穴が空いてモジュール室１２６に排気管１２０からガスが漏出したものと判断し、警告装置１４９に異常信号を出力する（ステップＳ１０５）。

このため、ユーザに対して、警告装置１４９による警告を認識させ、熱電発電装置１１７の異常が発生したものと認識させて、熱電発電装置１１７の修理、交換等の作業を促すことができる。

このように本実施の形態の熱電発電装置１１７は、ＥＣＵ１４８が、熱電変換モジュール１２２を収容するモジュール室１２６の圧力変化を検出し、モジュール室１２６の圧力変化に基づいてモジュール室１２６の排気ガス漏れの診断を行うので、排気管１２０の穴開きによる排気ガス流体漏れを早期に検出することができる。

このため、排気ガスがモジュール室１２６に漏出して熱電変換モジュール１２２が劣化するのを防止して熱電変換モジュール１２２の発電効率が低下するのを防止することができる。

また、ＥＣＵ１４８が、冷却水管１２３に穴開きが発生する前に排気ガス漏れと診断を行うことができるため、冷却水が冷却水管１２３から漏れてしまうのを確実に防止することができ、エンジン１０１の冷却性能が低下するのを防止することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ１４８は、モジュール室１２６の排気ガス漏れがない状態の圧力を基準圧力Ｐ１０１とし、基準圧力Ｐ１０１とモジュール室１２６の圧力との差が予め定められた閾値Ｐ０以上であることを条件として、モジュール室１２６の排気ガス漏れと診断するので、モジュール室１２６の排気ガス漏れを容易に、かつ早期に診断することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ１４８は、モジュール室１２６の温度に応じて基準圧力Ｐ１０１を補正し、補正された基準圧力Ｐ１０１とモジュール室１２６の圧力Ｐ１０２との差を比較するので、排気ガス漏れの診断を高精度に行うことができる。

仮に、上記基準圧力Ｐ１０１を固定値とした場合、モジュール室１２６の温度が変化したときに上記基準圧Ｐ１０１の真値が変化し、その真値に対し上記基準圧力Ｐ１０１（固定値）がずれてしまう。例えば、モジュール室１２６の温度が高くなる場合には、上記真値が高くなるのに対し上記基準圧力Ｐ１が固定値であることから、その基準圧力Ｐ１が上記真値に対し低下側にずれた状態になる。この場合、モジュール室１２６の排気ガス漏れが発生したときのモジュール室１２６の圧力Ｐ１０２に対し、上記基準圧力Ｐ１（固定値）が近い値になる可能性がある。そして、このようにモジュール室１２６の排気ガス漏れが発生したときのモジュール室１２６の圧力Ｐ１０２に対し、上記基準圧力Ｐ１（固定値）が近い値になる場合には、それら圧力Ｐ１０２と基準圧力Ｐ１とを比較しても排気ガス漏れの診断を行うことが困難となる。

これに対して、本実施の形態のＥＣＵ１４８は、モジュール室１２６の温度に応じて基準圧力Ｐ１０１を補正するので、モジュール室１２６の温度変化によって基準圧力Ｐ１０１がその真値に対しずれるのを防止することができる。

また、本実施の形態のＥＣＵ１４８は、モジュール室１２６の排気ガス漏れと診断したことを条件として、警告装置１４９による警告を行うので、モジュール室１２６の排気漏れが発生したことをユーザに知らせることができ、ユーザに熱電発電装置１１７の修理、交換等の作業を促すことができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１１７は、モジュール室１２６に連通する密閉された連通室１４１ａを有する連通管１４１に設置された圧力センサ１４２を有し、ＥＣＵ１４８が圧力センサ１４２の検出情報に基づいてモジュール室１２６の排気ガス漏れの診断を行う。

このため、モジュール室１２６と同一条件化の圧力状態に設置された圧力センサ１４２を用いてモジュール室１２６の排気ガス漏れを診断することができる。

したがって、モジュール室１２６の圧力変化を高精度に検出することができ、排気ガス漏れの診断精度を向上させることができる。

なお、閾値Ｐ０は、一定値でもよく、モジュール室１２６の圧力が高くなるにつれて大きく、圧力が低くなるにつれて小さくなるように設定してもよい。

また、熱電発電装置１１７の製造時において、モジュール室１２６の圧力は、予め任意の負圧からなる基準圧力Ｐ１０３に設定してもよい。

また、基準圧力Ｐ１０３は、モジュール室１２６の温度に応じて変動するため、ＥＣＵ１４８のＲＡＭには、予めモジュール室１２６の温度と基準圧力とが関連付けられた基本マップが記憶されている。

この基本マップは、例えば、モジュール室１２６の温度が２５℃で相対圧−８０ｋＰａの負圧でモジュール室１２６を密閉した場合には、例えば、モジュール室１２６の温度が−３０℃で相対圧が−８４ｋＰａに割り当てられ、モジュール室１２６の温度が４００℃で相対圧が−５５ｋＰａに割り当てられるようになっている。

また、基本マップは、例えば、１０℃毎に基準圧力Ｐ１０３が割り当てられる。なお、これら温度と基準圧力Ｐ１０３との数値は、例示であって、これに限定されるものではない。

ＥＣＵ１４８は、基本マップを参照し、温度センサ１４３によって検出されたモジュール室１２６の温度に対応する基準圧力Ｐ１０３を読出し、圧力センサ１４２によって検出されたモジュール室１２６の現在の圧力Ｐ１０２と基準圧力Ｐ１０３とを比較する。

そして、ＥＣＵ１４８は、図３５に示すように、基準圧力Ｐ１０３と現在の圧力Ｐ１０２との差が予め定められた閾値Ｐ０以上であることを条件として、モジュール室１２６の排気ガス漏れと診断する。このようにしても排気管１２０の穴開きによる排気ガス流体漏れを早期に検出することができる。

また、本実施の形態の熱電発電装置１１７は、連通室１４１ａを有する連通管１４１に温度センサ１４３を設け、ＥＣＵ１４８が温度センサ１４３からの検出情報に基づいてモジュール室１２６の温度を直接検出しているが、これに限定されるものではない。

例えば、ＥＣＵ１４８は、排気ガスの温度を検出する既存の排気温センサによって検出された排気ガスの温度に基づいてモジュール室１２６の温度を推定するようにしてもよい。

また、本実施の形態の熱電発電装置は、熱電変換モジュールが密閉空間に収容されているものであり、この構成を有する熱電発電装置であれば、如何なる熱電発電装置にでも適用可能である。

以上のように、本発明に係る熱電発電装置は、密閉空間の流体漏れを早期に検出して、熱電変換モジュールの発電効率が低下するのを防止することができるとともに、冷却水（冷却媒体）の漏れによる悪影響が発生するのを防止することができるという効果を有し、高温部と低温部との温度差に基づいて熱電発電を行う熱電変換モジュールを備えた熱電発電装置として有用である。

１…エンジン（内燃機関）、２…吸気管（吸気管）、４…吸気マニホールド（吸気管）、１０…排気管、１０ｂ…大径部、１０ｃ…小径部、１３…熱電発電装置、１９…排気管部、２２…熱電変換モジュール、２３…冷却水管（冷却部）、２４…受熱基板（高温部）、２５…放熱基板（低温部）、３２…モジュール室（空間部、密閉空間）、３３，３４…プレート（隔壁）、３５…ＨＣセンサ（異常診断手段、排気ガス検出手段）、３６…ＥＣＵ（異常診断手段）、３９…警告装置（異常診断手段、警告部材）、４１，５９，７３，８１…配管（連通管）、４１ａ，５９ａ，７３ａ，８１ａ…連通通路、４２…空燃比センサ（排気ガス検出手段）、５４…キャニスタ（吸着器）、５６…吸着材、５７…パージ配管、５７ａ…パージ通路、６３…パージバルブ（開閉手段）、７１…ＥＧＲ配管、７１ａ…ＥＧＲ通路、７２…ＥＧＲバルブ（開閉手段）、８２…酸素センサ（排気ガス検出手段）、１０１…エンジン（内燃機関）、１１７…熱電発電装置、１２０…排気管、１２１…排気通路、１２２…熱電変換モジュール、１２３…冷却水管、１２６…モジュール室（密閉空間）、１２９…受熱基板（高温部）、１３０…放熱基板（低温部）、１４１…連通管、１４１ａ…連通室、１４２…圧力センサ（異常診断手段、異常診断装置）、１４８…ＥＣＵ（異常診断手段、異常診断装置）、１４９…警告装置（異常診断手段、異常診断装置）。

Claims (14)

1. 排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、
   前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、
   前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備え、
   前記異常診断手段は、前記空間部に設置された排気ガス検出手段を有し、前記排気ガス検出手段の検出情報に基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行うことを特徴とする熱電発電装置。
2. 排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、
   前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、
   前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備え、
   内燃機関に吸入空気を導入する吸気管の内部と前記空間部とを連通する連通通路を有する連通管を有し、
   前記異常診断手段は、前記内燃機関から排気ガスが排出される排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行うことを特徴とする熱電発電装置。
3. 排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、
   前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、
   前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備え、
   前記熱電発電装置が、内燃機関から排気ガスが排出される排気管と、前記内燃機関に吸入空気を導入する吸気管と、蒸発燃料を吸着する吸着材を有する吸着器と、前記吸着器の内部と前記吸気管の内部とを連通するパージ通路を有するパージ配管とを備えた前記内燃機関に搭載され、前記排気管部は前記排気管に接続され、
   前記熱電発電装置は、前記空間部と前記パージ通路を連通する連通通路を有する連通管を有し、
   前記異常診断手段は、前記排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行うことを特徴とする熱電発電装置。
4. 前記内燃機関は、前記連通管と前記パージ配管との接続部に対してパージガスの流れ方向上流側の前記パージ配管の部位に設けられ、前記パージ通路を開放および遮断する開閉手段を有し、
   前記異常診断手段は、前記開閉手段によって前記パージ通路が遮断状態にあるときに、前記熱電発電装置の異常の診断制御を実行することを特徴とする請求項３に記載の熱電発電装置。
5. 排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、
   前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、
   前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備え、
   前記熱電発電装置は、内燃機関から排気ガスが排出される排気管と、前記内燃機関に吸入空気を導入する吸気管と、前記排気管の内部と前記吸気管の内部とを連通し、前記排気管から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気管に還流させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ配管とを備えた前記内燃機関に搭載され、前記排気管部は前記排気管に接続され、
   前記熱電発電装置は、前記ＥＧＲ通路と前記空間部とを連通する連通通路を有する連通管を備え、
   前記異常診断手段は、前記排気管に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行うことを特徴とする熱電発電装置。
6. 前記内燃機関は、前記連通管と前記ＥＧＲ配管との接続部に対してＥＧＲガスの流れ方向上流側の前記ＥＧＲ配管の部位に設けられ、前記ＥＧＲ配管を開放および遮断する開閉手段を有し、
   前記異常診断手段は、前記開閉手段によって前記ＥＧＲ通路が遮断状態にあるときに、前記熱電発電装置の異常の診断制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の熱電発電装置。
7. 排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、
   前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、
   前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備え、
   前記熱電発電装置の前記排気管部は、内燃機関から排気ガスが排出される排気管に接続され、前記排気管の一部が、大径部と前記大径部よりも下流に位置して前記大径部よりも内径の小さい小径部とから構成され、
   前記熱電発電装置が、前記小径部の内部に連通される一端部と、前記空間部に連通される他端部とを有する連通通路を有する連通管を備え、
   前記異常診断手段が、前記連通管の一端部に対して下流側の前記小径部に設けられた排気ガス検出手段からの検出情報に基づいて、前記熱電発電装置の異常の診断を行うことを特徴とする熱電発電装置。
8. 前記異常診断手段は、前記内燃機関への燃料供給の停止後に、前記熱電発電装置の異常の診断制御を実行することを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
9. 前記異常診断手段は、前記熱電発電装置が異常であると診断をしたことを条件として、警告を行う警告部材を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
10. 前記空間部は、前記排気管部および前記冷却部に設けられた隔壁によって画成され、大気と遮断される密閉空間であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
11. 前記冷却媒体が、前記冷却部を流通する冷却水から構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
12. 排気ガスが導入される排気管部と、冷却媒体が供給される冷却部と、前記排気管部に対向する高温部及び前記冷却部に対向する低温部を有し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールとを備え、
    前記熱電変換モジュールが、前記排気管部と前記冷却部との間に画成される空間部に設置された熱電発電装置であって、
    前記排気管部から前記空間部に漏出する排気ガスに基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行う異常診断手段を備え、
    前記空間部は、密閉空間であり、
    前記異常診断手段は、前記密閉空間の圧力変化を検出し、前記密閉空間の圧力変化に基づいて前記熱電発電装置の異常の診断を行うものであって、前記密閉空間の流体漏れがない状態の圧力を基準圧力とし、前記密閉空間の温度に応じて前記基準圧力を補正し、補正された基準圧力と前記密閉空間の圧力との差が予め定められた閾値以上であることを条件として、前記密閉空間の流体漏れがあると診断することを特徴とする熱電発電装置。
13. 前記異常診断手段は、前記密閉空間の流体漏れがあると診断したことを条件として、警告を行う警告装置を備えることを特徴とする請求項１２に記載の熱電発電装置。
14. 前記異常診断手段は、前記密閉空間または、前記密閉空間に連通する密閉された連通路を有する連通管に設置された圧力センサを有し、前記圧力センサの検出情報に基づいて前記密閉空間の流体漏れの診断を行うことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の熱電発電装置。
    

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