JP6597501B2 - 熱電発電装置 - Google Patents
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Description
高温側部材は、第2流体の流れ方向に沿って移動する熱に対する熱抵抗が、上流に設けられる上流側部(70;170;1601;170;270)と上流側部よりも下流に設けられる下流側部(71;171;271;370)とにおいて一方が他方よりも大きくなるように構成されており、
高温側部材は、第2流体通路と他方側部との間に設けられて、グラファイトを含む材質で形成された熱抵抗調整層であり、熱抵抗調整層において、上流側部および下流側部のうち熱抵抗が大きい方は、細長状のグラファイト片部(710)の複数個が第2流体の流れ方向に沿って配列されて構成されている。
開示された熱電発電装置のひとつは、第1流体が流れる第1流体通路(27)と、第1流体よりも高温であり、エンジン(20)から排出される第2流体が流れる第2流体通路(31)と、熱電変換素子(100)を有し、一方側部(10a)と他方側部(10b)との温度差によって発電する熱電発電部(10)と、第1流体通路と一方側部との間に介在して、第1流体と一方側部との間の熱移動経路の少なくとも一部をなす低温側部材(61,81)と、第2流体通路と他方側部との間に介在して、第2流体と他方側部との間の熱移動経路の少なくとも一部をなす高温側部材(160)と、を備え、
高温側部材は、第2流体の流れ方向に沿って移動する熱に対する熱抵抗が、上流に設けられる上流側部(1601)と上流側部よりも下流に設けられる下流側部(1602)とにおいて一方が他方よりも大きくなるように構成されており、
高温側部材は、熱伝導性および電気絶縁性を有する材質で構成され他方側部に接触する絶縁層であり、絶縁層において、上流側部および下流側部のうち熱抵抗が大きい方は、細長状の片部(1600)の複数個が第2流体の流れ方向に沿って配列されて構成されている。
第1実施形態の熱電発電装置1について、図1〜図5を参照して説明する。熱電発電装置1は、エンジン20から排出される第2流体としての排ガスと排ガスよりも低温である第1流体と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力エネルギに変換する装置である。熱電発電装置1は、熱電変換素子を有する熱電発電部10において一方側部である低温側部10aと他方側部である高温側部10bとに温度差が与えられると、電位差が生じて電子が流れる現象を利用して発電する。第1流体には排ガスと温度差を与えることが可能な任意の流体を採用することができる。この実施形態では、任意に選択可能な低温流体の一例として、自動車のエンジン20の冷却水を用いる場合について説明する。
第2実施形態では、熱抵抗調整層107について図6および図7を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して熱抵抗調整層107のみが異なる。熱抵抗調整層107は、第1実施形態の熱抵抗調整層7に対する他の形態である。第2実施形態において特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第1実施形態と同様であり、以下、第1実施形態と異なる点について説明する。
第3実施形態の熱電発電装置101について図8を参照して説明する。熱電発電装置101は、前述する熱電発電装置1に対して、熱電発電部10、絶縁層60、絶縁層61、熱電発電部よりの熱抵抗調整層7等が、ケース9の内部に収容されている点が相違する。第3実施形態において特に説明しない構成、処理、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。
第4実施形態では、上流側部と下流側部とで流れ方向D1の熱抵抗が異なる絶縁層160を有する熱電発電装置201について、図9および図10を参照して説明する。第4実施形態において特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第1実施形態と同様であり、以下、第1実施形態と異なる点について説明する。
第5実施形態では、熱抵抗調整層207について図11を参照して説明する。第5実施形態は、第1実施形態に対して熱抵抗調整層207のみが異なる。熱抵抗調整層207は、第1実施形態の熱抵抗調整層7に対する他の形態である。第5実施形態において特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第1実施形態と同様であり、以下、第1実施形態と異なる点について説明する。
第6実施形態では、熱抵抗調整層307について図12を参照して説明する。第6実施形態は、第2実施形態に対して熱抵抗調整層307のみが異なる。熱抵抗調整層307は、第2実施形態の熱抵抗調整層107に対する他の形態である。第6実施形態において特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第2実施形態と同様であり、以下、第2実施形態と異なる点について説明する。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、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および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
20…エンジン、 27…循環通路(第1流体通路)、 31…分岐通路(第2流体通路)
61…絶縁層(低温側部材)、 81…伝熱層(低温側部材)
7,107,207,307…熱抵抗調整層(高温側部材)
70,170,270…上流側調整層(上流側部)
71,171,271,370…下流側調整層(下流側部)、 100…熱電変換素子
160…絶縁層(高温側部材)、 1601…上流側層(上流側部)
1602…下流側層(下流側部)
Claims (7)
- 第1流体が流れる第1流体通路(27)と、
前記第1流体よりも高温であり、エンジン(20)から排出される第2流体が流れる第2流体通路(31)と、
熱電変換素子(100)を有し、一方側部(10a)と他方側部(10b)との温度差によって発電する熱電発電部(10)と、
前記第1流体通路と前記一方側部との間に介在して、前記第1流体と前記一方側部との間の熱移動経路の少なくとも一部をなす低温側部材(61,81)と、
前記第2流体通路と前記他方側部との間に介在して、前記第2流体と前記他方側部との間の熱移動経路の少なくとも一部をなす高温側部材(7;107;207;307)と、
を備え、
前記高温側部材は、前記第2流体の流れ方向に沿って移動する熱に対する熱抵抗が、上流に設けられる上流側部(70;170;170;270)と前記上流側部よりも下流に設けられる下流側部(71;171;271;370)とにおいて一方が他方よりも大きくなるように構成されており、
前記高温側部材は、前記第2流体通路と前記他方側部との間に設けられて、グラファイトを含む材質で形成された熱抵抗調整層であり、
前記熱抵抗調整層において、前記上流側部および前記下流側部のうち前記熱抵抗が大きい方は、細長状のグラファイト片部(710)の複数個が前記第2流体の流れ方向に沿って配列されて構成されている熱電発電装置。 - 複数個の前記グラファイト片部は隣同士が互いに接合された状態で一体に形成されている請求項1に記載の熱電発電装置。
- 前記熱抵抗調整層において、前記上流側部および前記下流側部のうち前記熱抵抗が小さい方は、それぞれ前記第2流体の流れ方向に細長状である複数個の前記グラファイト片部(700)が互いに接合された状態で一体に構成されている請求項1または請求項2に記載の熱電発電装置。
- 第1流体が流れる第1流体通路(27)と、
前記第1流体よりも高温であり、エンジン(20)から排出される第2流体が流れる第2流体通路(31)と、
熱電変換素子(100)を有し、一方側部(10a)と他方側部(10b)との温度差によって発電する熱電発電部(10)と、
前記第1流体通路と前記一方側部との間に介在して、前記第1流体と前記一方側部との間の熱移動経路の少なくとも一部をなす低温側部材(61,81)と、
前記第2流体通路と前記他方側部との間に介在して、前記第2流体と前記他方側部との間の熱移動経路の少なくとも一部をなす高温側部材(160)と、
を備え、
前記高温側部材は、前記第2流体の流れ方向に沿って移動する熱に対する熱抵抗が、上流に設けられる上流側部(1601)と前記上流側部よりも下流に設けられる下流側部(1602)とにおいて一方が他方よりも大きくなるように構成されており、
前記高温側部材は、熱伝導性および電気絶縁性を有する材質で構成され前記他方側部に接触する絶縁層であり、
前記絶縁層において、前記上流側部および前記下流側部のうち前記熱抵抗が大きい方は、細長状の片部(1600)の複数個が前記第2流体の流れ方向に沿って配列されて構成されている熱電発電装置。 - 複数個の前記片部は隣同士が間隔をあけて設置されている請求項4に記載の熱電発電装置。
- 前記高温側部材は、前記下流側部(71;271)の方が前記上流側部(70;270)よりも前記第2流体の流れ方向における前記熱抵抗が大きくなるように構成されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
- 前記高温側部材は、前記上流側部(170;1601)の方が前記下流側部(171;370;1602)よりも前記第2流体の流れ方向における前記熱抵抗が大きくなるように構成されている請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
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