JP6417949B2 - 熱電発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出される排ガスの熱を利用して発電する熱電発電装置に関する。

従来の熱電発電装置は、内燃機関の排ガスを高温側熱源とし、内燃機関の冷却水を低温側熱源として、排ガスと冷却水の温度差を利用して熱電素子によって発電している。したがって大気に放出されて無駄になる排ガスの熱エネルギーを、電気エネルギーに用いることができる。このような熱電素子の発電効率は、高温側と低温側との温度差が大きいほど高くなる。そこで特許文献１に記載の従来技術では、高温側に配置される電極板の気孔率を０．５％以下とし、熱伝導率を小さくしている。

特開平１１−２９８０５２号公報

前述の特許文献１に記載の技術では、排ガス流れの上流側に位置する熱電素子の高温側温度が高くなる。なぜなら排ガスは下流側に向かうにつれて熱電素子と熱交換するので、排ガスの温度は下流側にいくほど低くなるためである。このように排ガスの上流側の高温側では、熱電素子が高温になりすぎる場合がある。したがって熱電素子は、高温環境でも耐えられる性能が求められる。

しかし、低温度域で高効率の素子は耐熱性が劣るので、前述の特許文献１に記載の構成では、高温度域では使用できないという問題がある。

また熱電素子の高温側には、排ガスの流れ方向に延び排ガスと熱交換する熱交換器が設けられている。したがって排ガスの下流側の熱交換器には、排ガスの上流側の熱交換器から上流側の排ガスの温度が伝熱される。したがって下流側の熱交換器の温度が高くなり、下流側で排ガスとの温度差が小さくなるので、排ガスが有する熱の回収量が減少するという問題もある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、排ガスの流れ方向にわたって熱を効率よく回収でき、高効率で発電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。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、熱電素子は、高温流体の流れ方向に沿って複数配置されており、高温流体の上流側に位置する熱電素子は、高温流体の下流側に位置する熱電素子よりも熱抵抗が小さいことを特徴とする熱電発電装置である。

このような本発明に従えば、高温流体の上流側に位置する熱電素子は、高温流体の下流側に位置する熱電素子よりも熱抵抗が小さいので、高温になりにくく温度差が大きくなりにくくなる。したがって高温流体の上流側でも、熱を効率よく回収することができる。逆に、下流側に位置する熱電素子では、熱抵抗が大きいので、熱電素子の温度差が大きくなる。したがって下流側で高温流体の温度が低下していても、温度差を確保して、高効率で発電することができる。

また本発明のさらなる特徴は、熱電素子は、高温流体の流れ方向に沿って複数配置されており、高温流体の上流側に位置する熱電素子は、高温流体の下流側に位置する熱電素子よりも、高温流路側の端部に伝わる熱量が少ないことを特徴とする熱電発電装置である。

このような本発明に従えば、高温流体の上流側に位置する熱電素子は、高温流体の下流側に位置する熱電素子よりも、高温流路側の端部に伝わる熱量が少ないので、高温になることを防ぐことができる。したがって高温流体の上流側での伝わる熱量を抑制して、下流側に流れたときに高温流体が温度低下していることを防ぐことができる。これによって流れ方向に沿って配置されている各熱電素子において、効率よく発電することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

熱電発電装置１０とエンジン１１との配管関係を示す図である。 熱電発電装置１０の内部構成を示す図である。 熱電発電装置１０の熱抵抗を示す図である。 熱電素子断面積と熱電素子１２の流れ方向の位置との関係を示すグラフである。 熱電素子熱抵抗と熱電素子の流れ方向の位置との関係を示すグラフである。 第２実施形態の熱電発電装置１０２の内部構成を示す図である。 第３実施形態の熱電発電装置１０３の内部構成を示す図である。 第４実施形態の熱電発電装置１０４の内部構成を示す図である。 第１実施例の熱抵抗と熱電素子１２の流れ方向の位置との関係を示すグラフである。 第２実施例の断面積と熱電素子１２の流れ方向の位置との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図５を用いて説明する。第１実施形態の熱電発電装置１０は、水冷式のエンジン１１を有する車両に適用される。熱電発電装置１０は、熱電素子１２を有し、エンジン１１の排ガスとエンジン１１の冷却水との温度差よって発電を行う。

内燃機関であるエンジン１１には燃焼用の空気を吸入する吸気管（図示せず）と、燃焼後の排ガスを排出する排気管１３が設けられている。吸気管内には車両に設けられたアクセルペダルの踏み込み量に応じて開度が可変されるスロットルバルブが設けられている。

エンジン１１は、エンジン制御装置（図示せず）によって最適な作動が制御される。具体的には、エンジン制御装置には、エンジン回転数信号、スロットルバルブ開度信号、および車速信号等が入力される。エンジン制御装置は、エンジン回転数信号およびスロットルバルブ開度信号に対する燃料噴射量を対応付けた制御マップを予め記憶しており、制御マップに基づいて吸気管側に所定のタイミングで必要とされる燃料が噴射される。エンジン制御装置は熱電発電装置１０の制御装置１０ａと互いの信号の授受が可能となるように接続されている。

また、エンジン１１にはエンジン冷却水回路１４が設けられている。エンジン冷却水回路１４は、エンジン１１を冷却するためエンジン１１内の冷却水がウォータポンプ１５によって冷却水出口部１６からラジエータ１７を通って、冷却水入口部１８に循環するようにした回路である。ここではウォータポンプ１５はエンジン１１の駆動力を受けて作動するエンジン駆動式のポンプとしている。そして、ラジエータ１７の放熱によって冷却水は冷却され、エンジン１１の作動温度が適切に制御される。

エンジン冷却水回路１４には、ラジエータ１７をバイパスするバイパス流路１９と、ラジエータ１７側あるいはバイパス流路１９側への冷却水流量を調節するサーモスタット２０とが設けられている。冷却水温度が第１所定温度（例えば８５℃）以下においては、サーモスタット２０によってラジエータ１７側が閉じられ、冷却水がバイパス流路１９側を流通することで冷却水の過冷却が防止される。これは、例えばエンジン始動直後のように冷却水が充分に昇温していない場合（低温始動時）に対応し、エンジン１１の暖機が促進される。さらにサーモスタット２０は、エンジン１１の暖機が終了して冷却水温度が第１所定温度を超えると、ラジエータ１７側を開き始め、第２所定温度（例えば９０℃）以上でバイパス流路１９側を閉じ、ラジエータ１７側を全開とする。

エンジン冷却水回路１４には、ラジエータ１７に対して並列となるようにヒータコア２１が配設されてエンジン冷却水回路１４を形成するヒータ温水回路２２が設けられている。ヒータコア２１は、冷却水（温水）を熱源として空調用空気を加熱する暖房装置用の熱交換器である。

そして、熱電発電装置１０は、エンジン１１の燃焼後の排ガスおよびエンジン冷却水回路１４の冷却水を用いたものとしており、熱電発電器２３と制御装置１０ａとを含んで構成される。熱電発電器２３は、ゼーベック効果を利用して発電を行う熱電素子１２に分岐流路２４およびエンジン入口側流路２５が配設されたものとしている。

分岐流路２４は、エンジン１１の排気管１３から分岐して再び排気管１３に合流するように形成された流路であり、排ガスの一部が流通できるようにしている。そして、分岐流路２４は、熱電素子１２の一側面側に当接され、排ガスが熱電素子１２の高温側熱源となるようにしている。また、分岐流路２４の熱電素子１２に対する排ガスの上流側には、この分岐流路２４を開閉する分岐開閉弁２６が設けられている。

一方、エンジン入口側流路２５は、バイパス流路１９よりもエンジン１１側となる流路であり、ここでは、ラジエータ１７の下流側で、且つ、サーモスタット２０と冷却水入口部１８とを繋ぐ流路としている。そして、このエンジン入口側流路２５が熱電素子１２の他側面側に当接されるようにしている。即ち、バイパス流路１９からサーモスタット２０を流れる冷却水、あるいは、ラジエータ１７を通過しサーモスタット２０を流れる冷却水が熱電素子１２側に供給され、この冷却水が熱電素子１２の低温側熱源となるようにしている。

制御装置１０ａは、軸トルクマップ、エンジン１１の冷却損失熱量マップ、エンジン１１の通水流量マップ、ラジエータ１７の基準放熱量マップ、分岐開閉弁２６の開度マップや各種演算式を予め記憶している。そして制御装置１０ａは、これらのマップや演算式に基づいて分岐開閉弁２６の開度を制御する。

軸トルクマップは、エンジン制御装置から得られる燃料噴射量と軸トルクとを予め関係付けたものであり、エンジン１１作動時における軸トルクを算出するために用いられる。そして、この軸トルクとエンジン制御装置から得られるエンジン回転数とから軸出力を算出するようにしている。

冷却損失熱量マップは、軸出力をパラメータ（ここでは無負荷全負荷）として、エンジン回転数とエンジン１１の冷却損失熱量とを予め関係付けたものであり、エンジン１１作動時における冷却損失熱量を算出するために用いられる。冷却損失熱量は、エンジン１１における燃料の全燃焼熱量に冷却損失を乗じたものであり、ラジエータ１７で放熱される熱量である。

通水流量マップは、エンジン回転数をパラメータにしたウォータポンプ１５特性と、エンジン冷却水回路１４、ヒータ温水回路２２を含めた通水抵抗特性とを示したもので、エンジン１１を流通するエンジン１１通水流量を算出するために用いられる。そして、通水流量マップから得られたエンジン１１通水流量からラジエータ１７を流通するラジエータ１７通水流量を算出するようにしている。

基準放熱量マップは、ラジエータ１７通水流量をパラメータとして、ラジエータ１７のコア部前面に流入する空気の前面風速とラジエータ１７の基準放熱量とを予め関係付けたものであり、エンジン１１作動時における基準放熱量を算出するために用いられる。開度マップは、排気放熱量と分岐開閉弁２６の開度とを予め関係付けたものである。

次に、上記構成に基づく作動について説明する。エンジン１１の作動において、スロットルバルブの開度に応じて、吸入管から燃焼用の空気が吸入され、図示しないインジェクタから噴射される燃料と混合されて燃焼される。そして、燃焼後の排ガスは図示しない触媒によって浄化され排気管１３から大気に排出される。また、ウォータポンプ１５の作動により、冷却水はエンジン冷却水回路１４およびヒータ温水回路２２を循環する。

冷却水の温度が第１所定温度以下の低温始動時においては、サーモスタット２０はラジエータ１７側を閉じており、冷却水はバイパス流路１９、エンジン入口側流路２５を通りエンジン１１を循環し、また一部の冷却水はヒータ温水回路２２を循環する。制御装置１０ａは、分岐開閉弁２６の開度を大きくして（全開にして）、熱電素子１２による発電を行う。

そして、エンジン１１の暖機が終了して、冷却水の温度が第１所定温度を超えると、サーモスタット２０はラジエータ１７側を開き、冷却水はラジエータ１７、エンジン入口側流路２５を通りエンジン１１を循環する。また一部の冷却水はヒータ温水回路２２を循環する。制御装置１０ａは、各マップに基づいて分岐開閉弁２６の開度を調整する。

熱電素子１２の低温側の熱源をエンジン入口側流路２５を流れる冷却水を用いるようにしているので、エンジン１１の低温始動時においては、バイパス流路１９を流れる冷却水を熱電素子１２へ供給できる。したがってラジエータ１７による冷却を受けないようにすることができる。また、排ガスからの吸熱によって昇温させることができ、エンジン１１の暖機性能を向上させることができる。よって、フリクションロスを低減してエンジン１１の燃費性能を向上させることができる。併せて、ヒータコア２１の暖房能力を向上させることができる。

また、エンジン１１の暖機終了時においては、サーモスタット２０の作動によって冷却水がラジエータ１７側を流れ、温度低下した冷却水を低温側熱源とすることができるので、高温側熱源（排ガス）との温度差を大きくして発電量を増加させることができる。

そして、熱電素子１２の発電によりエンジン１１においては本来の発電機（オルターネータ）に要する作動負荷を低減できるので、エンジン１１の燃費を向上させることができる。

次に、熱電発電装置１０の具体的な構成に関して、図２を用いて説明する。図２では、図１とは配置の上下が逆であり、上方は排ガスが流れる分岐流路２４であり、下方は冷却水が流れるエンジン入口側流路２５となる。以下、理解を容易にするため、分岐流路２４を高温流路２４と、エンジン入口側流路２５を低温流路２５ということがある。熱電素子１２は、高温流路２４と低温流路２５との間に、排ガスの流れ方向に沿って複数、配置されている。熱電素子１２は、図２に示すように、伝熱面上に間隔をあけて配置されている。

熱電素子１２は、高温流路２４側の端部には高温流体の熱量が伝わり、低温流路２５側の端部から低温流体へ熱量を伝える。そして熱電素子１２は、高温流体である排ガスと低温流体である冷却水との温度差によって発電する。熱電素子１２は、たとえばビスマステルルからなる。

各熱電素子１２の端部には、電極２７が設けられている。電極２７は、導電性を有し、隣接する熱電素子１２を電気的に接続している。また電極２７は、各熱電素子１２が直列に接続されるように、高温流路２４側と低温流路２５側とが交互に接続されている。

電極２７の外側には、絶縁層２８がそれぞれ設けられている。また絶縁層２８の外側には、熱交換器２９が設けられている。絶縁層２８は、絶縁性を有し、電極２７と熱交換器２９とを絶縁している。２枚の絶縁層２８は、その間を電極２７と熱電素子１２とが配置される空間としている。

熱交換器２９の外側には、伝熱を促進する促進部として、流れ方向に凹凸を有するフィン３０がそれぞれ設けられている。フィン３０は、高温流路２４から熱電素子１２への伝熱を促進する。熱交換器２９は、フィン３０を取り付けるための板材であり、高温流路２４および低温流路２５を構成する壁部である。

図２に示すように、熱電素子１２は直方体状であり、幅がそれぞれ異なる。流れ方向の上流側に位置する熱電素子１２の幅は、流れ方向の下流側に位置する熱電素子１２の幅よりも大きい。したがって高温側の熱交換器２９の伝熱面積に対する熱電素子１２の断面積を、下流側が上流側よりも小さくしている。熱電素子１２を構成する材料は、互いに等しい。したがって高温流体の上流側に位置する熱電素子１２は、高温流体の下流側に位置する熱電素子１２よりも熱抵抗が小さい。

図３では、熱抵抗を電気抵抗の回路記号で示している。一つの熱電素子１２に着目すると、図３に示すように、熱電素子１２の高温流路２４側の端部と高温流路２４との間の熱抵抗は、高温側抵抗３１としている。同様に、熱電素子１２の低温流路２５側の端部と低温流路２５との間の熱抵抗は、低温側抵抗３２としている。熱電素子１２の熱抵抗と、高温側抵抗３１および低温側抵抗３２は直列に接続されている。このような熱抵抗の関係において、図２および図４に示すように断面積を変えることによって、高温側抵抗３１および低温側抵抗３２は流れ方向にわたって変わらず一定であるが、図５に示すように、熱電素子１２の熱抵抗が上流側の方が下流側よりも小さくなる。これによって上流側は、高温流路２４と低温流路２５との熱抵抗が小さくなるので、熱が高温流路２４から低温流路２５に伝わりやすくなる。

以上説明したように本実施形態の熱電発電装置１０は、高温流体の上流側に位置する熱電素子１２は、高温流体の下流側に位置する熱電素子１２よりも熱抵抗が小さいので、高温になりにくく温度差が大きくなりにくくなる。したがって高温流体の上流側でも、熱を有効に回収することができる。逆に、下流側に位置する熱電素子１２では、熱抵抗が大きいので、熱電素子１２の温度差が大きくなる。したがって下流側で高温流体の温度が低下していても、温度差を確保して、高効率で発電することができる。

換言すると、上流側では熱電素子１２の温度差が大きくなりにくくなるため、従来はバイパスさせて利用できなかった高負荷走行条件まで、安価な高効率熱電材料で発電することが可能となる。また下流側では熱電素子１２の温度差が大きくなるため、高効率の発電が可能となる。

さらに本実施形態では、高温流路２４および低温流路２５にフィン３０が設けられる。これによって熱電素子１２との熱交換を促進することができ、発電効率を上昇させることができる。

また本実施形態では、熱電素子１２の材料は互いに等しいが、このような構成に限るものではない。たとえば上流側に位置する熱電素子１２は、下流側に位置する熱電素子１２よりも熱伝導率が大きくしてもよい。このように熱電素子１２の材料を流れ方向で変更することによって、熱抵抗を上流側の方が小さくすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図６を用いて説明する。本実施形態では、熱電素子１２２の幅は等しいが高さが異なる点に特徴を有する。

本実施形態では、熱交換器２９を含んで高温流路２４としている。したがって図６に示すように、上流側に位置する熱電素子１２２は、下流側に位置する熱電素子１２２よりも高温流路２４と低温流路２５との間隔が小さい。換言すると、熱電素子１２２の上下方向の高さが上流側の方が小さい。また本実施形態では、流れ方向の上流側と下流側とで前述の高温側抵抗３１は互いに略等しいとする。したがって各熱電素子１２２の断面積は等しいが、熱抵抗を上流側の方が小さくすることができる。

このような構成によっても、上流側では熱電素子１２２の温度差が大きくなりにくくなるため、高効率熱電材料で発電することが可能となる。また下流側では、前述のように熱電素子１２２の温度差が大きくなるため、高効率の発電が可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図７を用いて説明する。本実施形態では、熱電素子１２３の構成は互いに等しいが、高温流路２４側の熱交換器２９の上流側に遮蔽板３３が設けられている点に特徴を有する。

遮蔽板３３は、上流側に位置する熱電素子１２３の高温流体側の端部と分岐流路２４との間には、排ガスから排ガス側の端部への熱伝達を抑制する遮蔽部である。遮蔽板３３は、伝熱性がフィン３０や熱交換器２９などよりも低い。また遮蔽板３３は、図７に示すように、上流側の位置に設けられている。したがって上流側では、分岐流路２４を流れる排ガスから熱電素子１２３の排ガス側の端部への伝わる熱量が少なくなる。

このように本実施形態では、排ガスの上流側に位置する熱電素子１２３は、下流側に位置する熱電素子１２３よりも、分岐流路２４側の端部に伝わる熱量が少ない。換言すると、高温側抵抗３１が上流側で大きくなる。したがって熱電素子１２３の熱抵抗が相対的に上流側で小さくなり、下流側で大きくなる。これによって上流側では熱電素子１２３の温度差が大きくなりにくくなるため、高効率熱電材料で発電することが可能となる。また下流側では、前述のように熱電素子１２３の温度差が大きくなるため、高効率の発電が可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図８を用いて説明する。本実施形態では、熱電素子１２４の構成は互いに等しいが、高温流路２４側のフィン３０４の上流側は、フィンピッチが下流側よりも大きくしている点に特徴を有する。

図８に示すように、フィンピッチが上流側と下流側とで異なり、上流側を大きくしている。したがってフィン３０４は、上流側に対応する部分は下流側に位置する部分よりも熱抵抗を大きくなる。したがって上流側では高温側抵抗３１が大きくなる。したがって熱電素子１２４の熱抵抗が相対的に上流側で小さくなり、下流側で大きくなる。これによって前述の第３実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。

本実施形態では、フィンピッチを下流側と上流側とで異ならせているが、フィンピッチに限るものではない。たとえばフィン３０４の板厚およびフィン３０４の熱伝導率を上流側と下流側とで異ならせて、上流側に対応する部分は下流側に位置する部分よりも熱抵抗を大きくしてもよい。フィン３０４の板厚の場合は、上流側の方が下流側よりも薄くして熱抵抗を大きくしてもよい。

フィン３０４の熱伝導率の場合は、フィン３０４の上流側の材質を下流側よりも熱抵抗が大きい材料にしてもよい。またこれらを組み合わせて、フィンピッチ、フィン３０４の板厚およびフィン３０４の熱伝導率のうち少なくともいずれか１つが上流側と下流側とで異ならせて、上流側に対応する部分は下流側に位置する部分よりも熱抵抗を大きくしてもよい。

また本実施形態では、フィン３０４は、高温流体の上流側に位置する熱電素子１２４に対応する部分は、高温流体の下流側に位置する熱電素子１２４に対応する部分よりも熱抵抗が大きくしているが、このようなフィン３０４に限るものではない。たとえばフィン３０の熱交換器２９との接触圧力の分布を変更してもよい。具体的には、上流側でフィン３０と熱交換器２９と接触圧力を下流側よりも小さくしてもよい。これによっても上流側での高温側抵抗３１を大きくすることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に関して、図９および図１０を用いて説明する。本実施形態では、上流側から下流側に段階的に熱電素子熱抵抗を変化させたり、区間毎に熱抵抗を変化させる点に特徴を有する。

前述の第１実施形態から第４実施形態では、熱電素子熱抵抗を上流側と下流側と比較しているが、本実施形態では、段階的に熱電素子熱抵抗を変化させている。図９に示す第１実施例では、分岐流路２４を複数の区間に分割し、段階的に下流側に向かうにつれて熱電素子熱抵抗が徐々に大きくなるように設定している。熱電素子熱抵抗の増加の波形は、前述の第１実施形態と同様である。

また図１０に示す第２実施例では、分岐流路２４の分割数を第１実施例よりも大きく、たとえば３つの区間に分割し、熱電素子熱抵抗を三段階に下流側に向かうにつれて大きくなるように設定している。このように分割する区間を多くして、熱電素子熱抵抗を細かく設定することによって、より排ガスの熱を活用することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、熱電素子１２は、高温流体である排ガスと、低温流体である冷却水とによって発電しているが高温流体と低温流体とは排ガスにと冷却水に限るものではない。たとえば高温流体は、内燃機関以外の排ガスであってもよい。また低温流体は、冷却水でなく外気を導入してもよい。また車両に限るものではなく、他の乗り物、また工場および一般住宅に適用してもよい。

また前述の第１実施形態では、熱電発電器２３は１つであったが、第１実施形態の熱電発電器２３を１つのユニットとして、分岐流路２４に沿って複数のユニットを配置する構成であってもよい。この場合、上流側に位置するユニットの熱電素子１２を、下流側に位置するユニットの熱電素子１２よりも熱抵抗を小さくすることによって、前述の同様の作用および効果を奏することができる。またユニットを増減することによって、車種によって異なる多様な設置スペースなどに対応することができる。

１０…熱電発電装置 １０ａ…制御装置
１１…エンジン（内燃機関） １２…熱電素子
１４…エンジン冷却水回路 ２３…熱電発電器
２４…分岐流路（高温流路） ２５…エンジン入口側流路（低温流路）
２７…電極 ２８…絶縁層
２９…熱交換器 ３０…フィン（促進部）
３１…高温側抵抗 ３２…低温側抵抗
３３…遮蔽板（遮蔽部）

Claims (9)

1. 高温流体が流れる高温流路（２４）と、
   前記高温流体より低温の低温流体が流れる低温流路（２５）と、
   前記高温流路と前記低温流路との間に設けられる熱電素子であって、前記高温流路側の端部には前記高温流体の熱量が伝わり、前記低温流路側の端部から前記低温流体へ熱量を伝え、前記高温流体と前記低温流体との温度差によって発電する熱電素子（１２）と、を含み、
   前記熱電素子は、
   前記高温流体の流れ方向に沿って複数配置されており、
   前記高温流体の上流側に位置する前記熱電素子は、前記高温流体の下流側に位置する前記熱電素子よりも熱抵抗が小さいことを特徴とする熱電発電装置。
2. 前記上流側に位置する前記熱電素子は、前記下流側に位置する前記熱電素子よりも断面積が大きいことを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。
3. 前記上流側に位置する前記熱電素子は、前記下流側に位置する前記熱電素子よりも前記高温流路と前記低温流路との間隔が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の熱電発電装置。
4. 前記上流側に位置する前記熱電素子は、前記下流側に位置する前記熱電素子よりも熱伝導率が大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱電発電装置。
5. 前記高温流体の前記上流側に位置する前記熱電素子は、前記高温流体の前記下流側に位置する前記熱電素子よりも、前記高温流路側の端部に伝わる熱量が少ないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱電発電装置。
6. 前記上流側に位置する前記熱電素子の前記高温流体側の端部と前記高温流路との間には、前記高温流体から前記高温流路側の端部への熱伝達を抑制する遮蔽部（３３）をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の熱電発電装置。
7. 前記高温流路から前記熱電素子への伝熱を促進する促進部（３０）をさらに含み、
   前記促進部は、前記高温流体の前記上流側に位置する前記熱電素子に対応する部分は、前記高温流体の前記下流側に位置する前記熱電素子に対応する部分よりも熱抵抗が大きいことを特徴とする請求項５または６に記載の熱電発電装置。
8. 前記促進部は、流れ方向に凹凸を有するフィンであり、
   フィンピッチ、フィンの板厚およびフィンの熱伝導率のうち少なくともいずれか１つが前記上流側と前記下流側とで異なり、前記上流側に対応する前記部分は前記下流側に位置する前記部分よりも前記熱抵抗を大きいことを特徴とする請求項７に記載の熱電発電装置。
9. 前記高温流体は、内燃機関（１１）からの排ガスとであり、
   前記低温流体は、前記内燃機関を冷却する冷却水であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の熱電発電装置。

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