JP6601317B2 - Thermoelectric generator - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、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熱電発電装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a thermoelectric generator that converts thermal energy into electric energy by the Seebeck effect.
特許文献1に記載の排熱発電装置においては、排気管内の排ガス通路を流れる排ガスの温度がエンジンの負荷により大きく変動し、場合によっては熱電変換素子の使用上限温度を超える高温になることがある。そこで、熱電変換素子の高温端側の温度が使用上限温度を超えそうな場合に、エアコンプレッサ等の外気加圧装置を駆動して、排気管内の排ガス通路に外気を流し込み、排気管の表面温度を下げて熱電変換素子の温度上昇を抑制している。 In the exhaust heat power generator described in Patent Document 1, the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage in the exhaust pipe largely fluctuates depending on the load of the engine, and in some cases, the temperature exceeds the upper limit temperature of use of the thermoelectric conversion element. . Therefore, when the temperature on the high temperature end side of the thermoelectric conversion element is likely to exceed the upper limit temperature, the outside air pressurizing device such as an air compressor is driven to flow outside air into the exhaust gas passage in the exhaust pipe, and the surface temperature of the exhaust pipe To suppress the temperature rise of the thermoelectric conversion element.
特許文献1の装置によれば、排ガス通路に圧縮空気を導入する冷却方式であるため、最も高温になりうる、排ガス流れの最上流に位置する熱電変換素子を冷却する効果が十分ではなく、改良の余地がある。さらに特許文献1の装置は、排ガス通路に圧縮空気を導入するためのデバイスを必要とし、圧縮空気を供給するための動力エネルギも大きく、この点においても改良の余地がある。 According to the apparatus of Patent Document 1, since it is a cooling system that introduces compressed air into the exhaust gas passage, the effect of cooling the thermoelectric conversion element located at the uppermost stream of the exhaust gas flow, which can reach the highest temperature, is not sufficient and improved. There is room for. Furthermore, the apparatus of Patent Document 1 requires a device for introducing compressed air into the exhaust gas passage, and the power energy for supplying the compressed air is large, and there is room for improvement in this respect.
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、動力エネルギを抑えるとともに、排ガス流れの最上流に位置する熱電変換素子について温度上昇の抑制を図る熱電発電装置を提供することである。 In view of such a problem, an object of the disclosure in this specification is to provide a thermoelectric power generation device that suppresses power energy and suppresses a rise in temperature of a thermoelectric conversion element located at the uppermost stream of an exhaust gas flow.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、技術的範囲を限定するものではない。 A plurality of aspects disclosed in this specification adopt different technical means to achieve each purpose. In addition, the reference numerals in the parentheses described in the claims and in this section are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope. is not.
開示された熱電発電装置のひとつは、エンジンから排出された排ガスが流れる排ガス通路(2a)を形成する排ガス通路部材(2)と、内部に排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(4)と、各熱電変換素子について一方側部(30L)が低温流体との間で熱移動可能に設けられ、他方側部(30H)が排ガスとの間で熱移動可能に設けられて、排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、複数の熱電変換素子のうち、排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)の他方側部と第1の素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子(30b;30c)の他方側部とを排ガス通路側において連結する伝熱部材(33)と、排ガス通路部材から第1の素子へ移動する熱流束を排ガス通路部材から第2の素子へ移動する熱流束よりも小さくするように排ガス通路部材と伝熱部材との間に設けられた、熱伝導性を有する熱量調整部材(5;105;6;106;7;107)と、を備え、熱量調整部材は、排ガスの流れ方向について第1の素子に対応する位置で排ガス通路部材と伝熱部材との間に隙間(23)を形成し、第1の素子に隣接する下流の素子に対応する位置において排ガス通路部材と伝熱部材とを連結するように構成されている。 One of the disclosed thermoelectric generators includes an exhaust gas passage member (2) that forms an exhaust gas passage (2a) through which exhaust gas discharged from an engine flows, and a low-temperature passage (40) in which a low-temperature fluid that is lower in temperature than exhaust gas flows. ) And the one side part (30L) of each thermoelectric conversion element is provided so as to be able to transfer heat between the low temperature fluid and the other side part (30H) is heated between the exhaust gas and the exhaust gas. A plurality of thermoelectric conversion elements (30) provided movably and arranged along the flow direction of the exhaust gas, and the other of the first elements (30a) located at the most upstream of the exhaust gas flow among the plurality of thermoelectric conversion elements A heat transfer member (33) for connecting the side part and the other side part of at least one second element (30b; 30c) located downstream of the first element on the exhaust gas passage side; Move to first element Heat quantity adjusting member (5; 105) having thermal conductivity provided between the exhaust gas passage member and the heat transfer member so as to make the heat flux to be smaller than the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the second element. 6; 106 ; 7 ; 107), and the calorific value adjustment member forms a gap (23) between the exhaust gas passage member and the heat transfer member at a position corresponding to the first element in the flow direction of the exhaust gas. and, that is configured to connect the exhaust passage member and the heat transfer member at a position corresponding to the downstream of the element adjacent to the first element.
この熱電発電装置によれば、排ガス通路部材から第1の素子へ移動する熱流束を第2の素子へ移動する熱流束よりも小さくする熱量調整部材を備えることにより、第1の素子に到達する熱量は第2の素子に到達する熱量よりも小さくなる。これにより、最も温度が上がりやすい最上流側の第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えることができるので、第1の素子について温度上昇を抑制することができる。さらにこの効果は熱量調整部材の配置構成によって実現できるため、冷却性能を発揮するために従来技術のような動力エネルギを必要としない。以上より、この熱電発電装置によれば、動力エネルギを抑えるとともに、排ガス流れの最上流側の熱電変換素子について温度上昇の抑制を図ることができる。
開示された熱電発電装置のひとつは、エンジンから排出された排ガスが流れる排ガス通路(2a)を形成する排ガス通路部材(2)と、内部に排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(4)と、各熱電変換素子について一方側部(30L)が低温流体との間で熱移動可能に設けられ、他方側部(30H)が排ガスとの間で熱移動可能に設けられて、排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、複数の熱電変換素子のうち、排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)の他方側部と第1の素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子(30b;30c)の他方側部とを排ガス通路側において連結する伝熱部材(33)と、排ガス通路部材から第1の素子へ移動する熱流束を排ガス通路部材から第2の素子へ移動する熱流束よりも小さくするように排ガス通路部材と伝熱部材との間に設けられた、熱伝導性を有する熱量調整部材(5;105;6;106;306;7;107)と、複数の熱電変換素子を収容するモジュールケース(31;131)と、を備え、熱量調整部材は、熱伝導性および絶縁性を有し、モジュールケースの外面と排ガス通路部材とに挟まれた第1調整部材(5;105)、または熱伝導性を有しモジュールケースの内面と伝熱部材とに挟まれた第2調整部材(6;106)を含んで構成される。
According to this thermoelectric power generation device, the first element is reached by including the heat amount adjusting member that makes the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the first element smaller than the heat flux moving to the second element. The amount of heat is smaller than the amount of heat reaching the second element. Thereby, since the amount of heat that moves to the first upstream element that is most likely to rise in temperature can be suppressed from the amount of heat that moves to the downstream element, the temperature rise of the first element can be suppressed. . Further, since this effect can be realized by the arrangement configuration of the calorific value adjusting member, it does not require motive energy as in the prior art in order to exhibit the cooling performance. As described above, according to this thermoelectric power generation apparatus, it is possible to suppress the motive energy and to suppress the temperature rise of the thermoelectric conversion element on the most upstream side of the exhaust gas flow.
One of the disclosed thermoelectric generators includes an exhaust gas passage member (2) that forms an exhaust gas passage (2a) through which exhaust gas discharged from an engine flows, and a low-temperature passage (40) in which a low-temperature fluid that is lower in temperature than exhaust gas flows. ) And the one side part (30L) of each thermoelectric conversion element is provided so as to be able to transfer heat between the low temperature fluid and the other side part (30H) is heated between the exhaust gas and the exhaust gas. A plurality of thermoelectric conversion elements (30) provided movably and arranged along the flow direction of the exhaust gas, and the other of the first elements (30a) located at the most upstream of the exhaust gas flow among the plurality of thermoelectric conversion elements A heat transfer member (33) for connecting the side part and the other side part of at least one second element (30b; 30c) located downstream of the first element on the exhaust gas passage side; Move to first element Heat quantity adjusting member (5; 105) having thermal conductivity provided between the exhaust gas passage member and the heat transfer member so as to make the heat flux to be smaller than the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the second element. 6; 106; 306; 7; 107) and a module case (31; 131) for accommodating a plurality of thermoelectric conversion elements, and the heat quantity adjusting member has thermal conductivity and insulation, and is a module case. First adjustment member (5; 105) sandwiched between the outer surface of the gas and the exhaust gas passage member, or a second adjustment member (6; 106) sandwiched between the inner surface of the module case and the heat transfer member having thermal conductivity It is comprised including.
開示された熱電発電装置のひとつは、エンジンから排出された排ガスが流れる排ガス通路(2a)を形成する排ガス通路部材(2)と、内部に排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(4)と、各熱電変換素子について一方側部(30L)が低温流体との間で熱移動可能に設けられ他方側部(30H)が排ガスとの間で熱移動可能に設けられて排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、熱伝導性を有し、排ガス通路部材の内壁面に接触しかつ排ガスの流れ方向に沿って延びるように排ガス通路に設けられた伝熱促進部(120;220;320)と、を備える。伝熱促進部は、伝熱促進部の最上流端が、複数の熱電変換素子のうち排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)に隣接する下流の素子に対応する位置となるように、排ガス通路に設けられている。 One of the disclosed thermoelectric generators includes an exhaust gas passage member (2) that forms an exhaust gas passage (2a) through which exhaust gas discharged from an engine flows, and a low-temperature passage (40) in which a low-temperature fluid that is lower in temperature than exhaust gas flows. ) And the one side part (30L) of each thermoelectric conversion element is provided so as to be able to transfer heat between the low temperature fluid and the other side part (30H) is transferred to the exhaust gas. A plurality of thermoelectric conversion elements (30) that are provided and arranged along the flow direction of the exhaust gas, and have thermal conductivity so as to contact the inner wall surface of the exhaust gas passage member and extend along the flow direction of the exhaust gas And a heat transfer promoting part (120; 220; 320) provided in the exhaust gas passage. In the heat transfer promotion part, the most upstream end of the heat transfer promotion part is a position corresponding to a downstream element adjacent to the first element (30a) located in the most upstream of the exhaust gas flow among the plurality of thermoelectric conversion elements. Thus, it is provided in the exhaust gas passage.
この熱電発電装置によれば、伝熱促進部の最上流端が最上流の第1の素子よりも下流の熱電変換素子に対応する位置となるように排ガス通路に設けられているため、伝熱促進部は第1の素子に対応する位置には存在していない。この構成により、排ガスから伝熱促進部に伝わる熱経路は伝熱促進部、伝熱部材の順に移動し、伝熱部材において第1の素子よりも下流の素子に対応する位置で下流の素子に移動する熱量と伝熱部材を介して第1の素子に移動する熱量とに分かれる。このとき第1の素子に移動する熱量は、熱が伝熱部材を排ガス上流側に移動してから第1の素子に向かうため、下流の素子に移動する熱量よりも、小さくなる。この熱量分配により、最も温度が上がりやすい最上流の第1の素子について温度上昇を抑制することができる。さらにこの効果は伝熱促進部の配置構成によって実現できるため、従来技術のような動力エネルギを必要としない。この熱電発電装置によれば、動力エネルギを抑えつつ排ガス流れの最上流側の熱電変換素子について温度上昇の抑制を図ることができる。 According to this thermoelectric generator, since the most upstream end of the heat transfer promoting part is provided in the exhaust gas passage so as to be located at a position corresponding to the thermoelectric conversion element downstream from the first upstream element, The promoting portion does not exist at a position corresponding to the first element. With this configuration, the heat path transmitted from the exhaust gas to the heat transfer promoting portion moves in the order of the heat transfer promoting portion and the heat transfer member, and in the heat transfer member to the downstream element at a position corresponding to the element downstream of the first element. It is divided into the amount of heat that moves and the amount of heat that moves to the first element via the heat transfer member. At this time, the amount of heat moving to the first element is smaller than the amount of heat moving to the downstream element because the heat moves to the first element after moving the heat transfer member to the exhaust gas upstream side. By this heat distribution, it is possible to suppress the temperature rise of the most upstream first element whose temperature is most likely to rise. Furthermore, since this effect can be realized by the arrangement configuration of the heat transfer promoting portion, it does not require motive energy as in the prior art. According to this thermoelectric generator, it is possible to suppress the temperature rise of the thermoelectric conversion element on the most upstream side of the exhaust gas flow while suppressing the motive energy.
開示された熱電発電装置のひとつは、エンジンから排出された排ガスが流れる排ガス通路(102a)を形成する排ガス通路部材(102)と、内部に排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(104)と、各熱電変換素子について一方側部(30L)が低温流体との間で熱移動可能に設けられ他方側部(30H)が排ガスとの間で熱移動可能に設けられて排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、複数の熱電変換素子のうち、排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)の他方側部と第1の素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子(30b)の他方側部とを排ガス通路側において連結する伝熱部材(33)と、排ガス通路に設けられて伝熱部材と熱移動可能な状態で複数の熱電変換素子を収容するモジュールケース(231)と、排ガスの流れ方向について第1の素子に対応する位置でモジュールケースに接触しないで第2の素子に対応する位置でモジュールケースに接触するように排ガス通路に設けられている熱量調整部材(108)と、を備える。 One of the disclosed thermoelectric generators includes an exhaust gas passage member (102) that forms an exhaust gas passage (102a) through which exhaust gas discharged from an engine flows, and a low-temperature passage (40) in which a low-temperature fluid that is cooler than exhaust gas flows. ) And one side (30L) of each thermoelectric conversion element is provided so as to be able to transfer heat between the low-temperature fluid and the other side (30H) is transferred to the exhaust gas. A plurality of thermoelectric conversion elements (30) that are provided and lined up in the flow direction of the exhaust gas, and the other side of the first element (30a) located at the most upstream of the exhaust gas flow among the plurality of thermoelectric conversion elements And a heat transfer member (33) for connecting the other side of at least one second element (30b) located downstream of the first element on the exhaust gas passage side, and a heat transfer member provided in the exhaust gas passage. Parts and A module case (231) that accommodates a plurality of thermoelectric conversion elements in a movable state, and a module at a position corresponding to the second element without contacting the module case at a position corresponding to the first element in the exhaust gas flow direction And a calorific value adjusting member (108) provided in the exhaust gas passage so as to come into contact with the case.
この熱電発電装置によれば、熱量調整部材は第1の素子に対応する位置でモジュールケースに接触しないで第2の素子に対応する位置でモジュールケースに接触する。この構成により、排ガスから熱量調整部材に伝わる熱経路は、熱量調整部材、モジュールケース、伝熱部材の順に移動し、伝熱部材において第2の素子に対応する位置で第2の素子に移動する熱量と伝熱部材を介して第1の素子に移動する熱量とに分かれる。このとき第1の素子に移動する熱量は、熱が伝熱部材を排ガス上流側に移動してから第1の素子に向かうため、第2の素子に移動する熱量よりも、小さくなる。この熱量分配により、最も温度が上がりやすい最上流側の第1の素子について温度上昇を抑制することができる。さらにこの効果は熱量調整部材の配置構成によって実現できるため、従来技術のような動力エネルギを必要としない。この熱電発電装置によれば、動力エネルギを抑えるとともに排ガス流れの最上流側の熱電変換素子について温度上昇の抑制を図ることができる。 According to this thermoelectric generator, the heat quantity adjusting member does not contact the module case at a position corresponding to the first element, but contacts the module case at a position corresponding to the second element. With this configuration, the heat path transmitted from the exhaust gas to the heat quantity adjustment member moves in the order of the heat quantity adjustment member, the module case, and the heat transfer member, and moves to the second element at a position corresponding to the second element in the heat transfer member. It is divided into the amount of heat and the amount of heat transferred to the first element via the heat transfer member. At this time, the amount of heat transferred to the first element is smaller than the amount of heat transferred to the second element because the heat moves to the first element after moving the heat transfer member to the exhaust gas upstream side. By this heat distribution, the temperature rise of the first element on the most upstream side where the temperature is most likely to rise can be suppressed. Further, since this effect can be realized by the arrangement configuration of the calorific value adjusting member, no motive energy is required as in the prior art. According to this thermoelectric power generation device, it is possible to suppress the motive energy and suppress the temperature rise of the thermoelectric conversion element on the most upstream side of the exhaust gas flow.
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also a combination of the embodiments even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.
(第1実施形態)
第1実施形態の熱電発電装置1について、図1〜図3を参照して説明する。熱電発電装置1は、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して発電することができる装置である。熱電発電装置1は、熱電変換素子30において一方側部と他方側部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。熱電発電装置1は、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では、排ガスと排ガスよりも低温である低温流体とを用いて熱電変換素子30の両側に温度差を与える。低温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、自動車のエンジンの冷却水を用いる場合について説明する。
(First embodiment)
The thermoelectric generator 1 of 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 1-3. The thermoelectric generator 1 is an apparatus that can generate electric power by converting thermal energy into electric power energy by the Seebeck effect. The thermoelectric generator 1 generates electric power by utilizing a phenomenon in which, when a temperature difference is given between one side and the other side of the
熱電発電装置1は、エンジンに接続した排気管2に対して熱移動可能な状態で設置されている。排気管2は熱伝導性に優れた材質で形成されている。エンジンは、例えばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンに適用される。
The thermoelectric generator 1 is installed in a state in which heat transfer is possible with respect to the
図1および図2に示すように、熱電発電装置1は、高温流体の排ガスが流れる排ガス通路2aと、低温流体の冷却水が流れる低温通路40と、排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子30と、を備える。熱電発電装置1は、熱電変換素子30の低温側部に接触する伝熱部材32と、熱電変換素子30の高温側部に接触する伝熱部材33と、排気管2から伝熱部材33に伝わる熱移動量を調整可能な構成を有する熱量調整部材5と、を備える。複数の熱電変換素子30は、各熱電変換素子について一方側部の低温端30Lが低温流体との間で熱移動可能に設けられ、他方側部の高温端30Hが排ガスとの間で熱移動可能に設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the thermoelectric generator 1 includes an
熱発電モジュール3は複数の熱電変換素子30を有する。熱発電モジュール3は排ガス通路2aに沿うように並ぶ複数の熱電変換素子30を有する。複数の熱電変換素子30のうち、排ガス流れの最上流側に位置する第1の素子は、熱電変換素子30aであり、排ガスからの熱によって最も高温になりやすい素子である。したがって、熱電変換素子30aが熱発電モジュール3の素子のうち早く使用上限温度に達する可能性が高いことになる。
The
熱電変換素子30は、交互に配列されるP型半導体素子とN型半導体素子とが網状に連結されて構成されている。熱電変換素子30は、扁平状の箱体であるモジュールケース31の内部に複数個収納されている。モジュールケース31の内部には、複数の熱電変換素子30が排ガスの流れ方向に並んで設置されている。熱電変換素子30の酸化防止のため、モジュールケース31の内部は、例えば、真空状態であったり、不活性ガスが充填されたりする。モジュールケース31は内部の空間を封止する気密ケースでもある。モジュールケース31は、例えばステンレス材により形成されている。また、モジュールケース31は熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成してもよい。
The
低温端30Lは、熱伝導性を有する伝熱部材32を介してモジュールケース31の低温通路40側の壁部または低温通路部材4に接触している。高温端30Hは、熱伝導性を有する伝熱部材33を介してモジュールケース31の排ガス通路2a側の壁部に接触している。また、伝熱部材32は低温通路部材4やモジュールケース31を介さないで直接低温流体に接触する形態でもよい。伝熱部材32は熱伝導性と絶縁性を有する材質で形成されている。伝熱部材32は、例えばセラミックによって形成することができる。伝熱部材33は、熱発電モジュール3に含まれる複数の熱電変換素子30に対して接触する一つの部材によって構成してもよいし、排ガス通路2aに沿って並ぶ複数の部材によって構成してもよい。伝熱部材33は熱伝導性と絶縁性を有する材質で形成されている。伝熱部材33は、例えばセラミックによって形成することができる。
The
複数の部材によって伝熱部材33を構成する場合、例えば、図2に図示するように、伝熱部材33は、排ガス通路2aに沿って並ぶ第1部材330と第2部材331とを少なくとも備えて構成される。第1部材330は、熱電変換素子30aの高温端30Hと、熱電変換素子30aよりも排ガス流れの下流側に隣接する熱電変換素子30bの高温端30Hと、を排ガス通路2a側において連結する。第2部材331は、熱電変換素子30bよりも下流側に隣接する熱電変換素子30cの高温端30Hと、熱電変換素子30cよりも下流側に位置する少なくとも一つの素子の高温端30Hと、を排ガス通路2a側において連結する。したがって、伝熱部材33は、複数の熱電変換素子30のうち、熱電変換素子30aの高温端30Hと熱電変換素子30aよりも下流側に位置する少なくとも一つの熱電変換素子の高温端30Hとを排ガス通路2a側において連結する熱伝導性部材である。
When the
熱量調整部材5は、熱伝導性を有し、排気管2と伝熱部材33との間に設けられて、排ガスの熱を伝熱部材33に伝える機能を有する。熱量調整部材5は、図2に図示するように、熱電変換素子30bおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で排気管2に接触し、伝熱部材33に接触するモジュールケース31に接触している。熱量調整部材5は、最上流に位置する熱電変換素子30aに対応する位置で排気管2とモジュールケース31との両方に接触していない。この位置で排気管2とモジュールケース31の間には隙間23が形成され、排気管2と伝熱部材33は熱的に接続されてない。
The
熱量調整部材5は、排ガス流れ方向について熱電変換素子30aに対応する位置で排気管2とモジュールケース31との間に隙間23を形成し、さらに熱電変換素子30bに対応する位置で排気管2と第2部材331とを連結している。熱量調整部材5は、熱電変換素子30bに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30bへ伝わる熱流束q2の経路と熱流束q2の経路から分岐して上流側に第1部材330を伝わり最上流の熱電変換素子30aへ伝わる熱流束q1の経路とで構成されている。図2に示す例では、熱電変換素子30cに対応する位置において、排ガス通路2aから熱電変換素子30cへ伝わる熱流束q3の熱移動経路を形成する。このq3は、熱流束q2の経路よりも下流側の経路に相当するため、熱電変換素子30bに対応する位置においてq1とq2とに分岐する前の熱流束よりも小さい値であると考えられる。
The heat
このような構成により、熱量調整部材5は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束q1を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束q2よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。ここでいう熱流束は、単位時間に単位面積を横切る熱量のことであり、例えばW/m2の単位である。熱流束は、熱の流れ方向の温度勾配に比例するため、高温部と各素子との温度勾配を測定することによって、熱流束の大小関係を特定することができる。
With such a configuration, the heat
また、熱量調整部材5は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗t1を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗t2よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱抵抗t1は、一つの素子における熱抵抗の2倍以下である。熱抵抗t1がこのような大きさであるため、第1部材330から最上流の熱電変換素子30aへの熱移動を起こすことができる。
Further, the heat
排ガス通路2aは、排気管2の内部の通路であり、排ガスが熱発電モジュール3に対して熱を与える通路箇所2a1を含んでいる。通路箇所2a1の外側には、熱量調整部材5を介して熱発電モジュール3が設けられている。通路箇所2a1には、排ガスとの接触面積を拡大して熱交換性を高めることができる伝熱促進部20が設けられている。
The
伝熱促進部20は、排ガスの流れ方向について最上流の熱電変換素子30aに対応する位置から最下流の熱電変換素子30に対応する位置にまで少なくとも延びるように、排気管2の内壁面に接触して排ガス通路2aに設けられている。伝熱促進部20は、多数のフィンによって構成することができる。伝熱促進部20は熱伝導性を有し、耐熱性の高い材質、例えばステンレスまたはステンレス合金で形成されている。また伝熱促進部20は、熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成してもよい。伝熱促進部20は、排気管2の内壁面に接触する構成であってもよい。低温通路40は、排ガス通路2aを取り囲む通路であり、低温通路部材4の内部に形成されている。低温通路部材4は、横断面が環状である筒体をなしている。
The heat
低温流体入口40aから流入した冷却水は低温通路部材4内を通過したのち低温流体出口40bから流出する間に熱電変換素子30の低温端30Lを冷却する。排ガスは排ガス通路2aを流通する際に通路箇所2a1において伝熱促進部20や排気管2の内壁面に接触して熱電変換素子30の高温端30Hを加熱する。熱電変換素子30は、一方の面に高温流体や高温流体と熱伝達可能な高温部が接触し他方の面に低温流体や低温流体と熱伝達可能な低温部が接触することで、熱電変換素子30の一方側と他方側とに温度差が生じ電位差に起因する電子の移動によって発電する。
The cooling water flowing in from the low
熱電発電装置1は図3に示す熱量調整部材105を備えるものでもよい。熱量調整部材105は、熱量調整部材5と同様の材質、機能を有する。熱量調整部材105は、図3に図示するように、熱電変換素子30cおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で排気管2に接触し、伝熱部材33に接触するモジュールケース31に接触している。熱量調整部材105は、熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で排気管2とモジュールケース31との両方に接触していない。熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で排気管2とモジュールケース31との間には隙間123が形成され、排気管2と伝熱部材33は伝熱部材によって熱的に接続されてない。
The thermoelectric generator 1 may include a
熱量調整部材105は、最上流の素子から数えて3番目の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33とを連結している。熱量調整部材105は、最上流から3番目の熱電変換素子30cに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30cへ伝わる熱流束の経路とこの経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり最上流の素子と2番目の素子とにそれぞれ分かれる経路とで構成されている。
The heat
このような構成により、熱量調整部材105は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへ移動する各熱流束を排気管2から熱電変換素子30cへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat
また、熱量調整部材105は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへの各熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30cへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
Further, the calorific
次に、第1実施形態の熱電発電装置1がもたらす作用効果について説明する。熱電発電装置1は、エンジンから排出された排ガスが流れる排ガス通路2aを形成する排気管2と、内部に低温流体が流れる低温通路40を形成する低温通路部材4と、熱発電モジュール3と、伝熱部材33と、熱量調整部材5と、を備える。熱発電モジュール3は、それぞれについて低温端30Lが低温流体との間で熱移動可能に設けられ、高温端30Hが排ガスとの間で熱移動可能に設けられて排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子30を有する。伝熱部材33は、複数の熱電変換素子30のうち最上流側の第1の素子の高温端30Hとこの素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子の高温端30Hとを排ガス通路2a側において連結する。熱量調整部材5は、排気管2から第1の素子へ移動する熱流束q1を排気管2から第2の素子へ移動する熱流束q2よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
Next, the effect which the thermoelectric generator 1 of 1st Embodiment brings is demonstrated. The thermoelectric generator 1 includes an
この熱電発電装置1によれば、排気管2から第1の素子へ移動する熱流束q1を第2の素子へ移動する熱流束q2よりも小さくする熱量調整部材5を備えることにより、第1の素子への到達熱量は第2の素子への到達熱量よりも小さくなる。これにより、最上流にあって最も温度が上がりやすい第1の素子に移動する熱量をこれよりも下流側の素子に移動する熱量よりも抑えること可能になり、第1の素子について温度上昇を抑制でき、劣化等を抑制することができる。この効果は熱伝導性を有する熱量調整部材5によって実現できるので、従来技術のような動力エネルギを必要としない熱電発電装置1を提供できる。
According to this thermoelectric generator 1, by providing the heat
熱量調整部材5または熱量調整部材105は、第1の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33との間に隙間23または隙間123を形成し、さらに第2の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33とを連結するように構成されている。
The heat
この構成によれば、排ガスからの熱は熱量調整部材、伝熱部材33の順に移動して、伝熱部材33において第2の素子に対応する位置で第2の素子に移動する熱量と伝熱部材33を介して第1の素子に移動する熱量とに分かれる。このとき、第1の素子に移動する熱量は、熱が伝熱部材33を上流側に移動してから第1の素子に向かうため、第2の素子に移動する熱量よりも小さくなる。したがって、最も温度が上がりやすい最上流側の第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えることができるので、第1の素子の温度上昇を抑制できる熱分岐路を提供できる。
According to this configuration, the heat from the exhaust gas moves in the order of the heat amount adjusting member and the
熱電発電装置1は、熱伝導性を有し、排ガスの流れ方向について最上流の第1の素子に対応する位置から最下流の素子に対応する位置にまで延びるように、排気管2の内壁面に接触して排ガス通路2aに設けられた伝熱促進部20を備える。この構成によれば、伝熱促進部20によって排ガスの熱量が排気管2に伝わりやすくなるため、発電性能を高めるとともに、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱電発電装置1を提供できる。
The thermoelectric generator 1 has thermal conductivity and has an inner wall surface of the
熱電発電装置1は、熱伝導性を有しモジュールケース31の外面と排気管2とに挟まれた第1調整部材としての熱量調整部材5や熱量調整部材105を備えている。この構成によれば、モジュールケース31と排気管2との間の熱経路を構築して、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱分岐路を実現できる熱量調整部材を提供することができる。
The thermoelectric generator 1 includes a heat
(第2実施形態)
第2実施形態の熱電発電装置101について図4、図5を参照して説明する。図4、図5において第1実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、第1実施形態と同様である。第2実施形態で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のみ説明する。
(Second Embodiment)
A
熱電発電装置101は、モジュールケース131の内部で、伝熱部材33とモジュールケース131の内面とに接触する熱量調整部材6を備えている。モジュールケース131は排気管2の外表面に接触している。したがって、排ガスの熱は、排気管2、モジュールケース131、熱量調整部材6、伝熱部材33の順に移動して各熱電変換素子30に伝わる。
The
熱量調整部材6は、熱伝導性および絶縁性を有しモジュールケース131の壁と伝熱部材33との間に設けられて、排ガスの熱を伝熱部材33に伝える機能を有する。熱量調整部材6は、熱量調整部材5と同様に、熱電変換素子30bおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置でモジュールケース131と伝熱部材33に接触している。熱量調整部材6は、最上流に位置する熱電変換素子30aに対応する位置でモジュールケース131と伝熱部材33との両方に接触していない。この位置で伝熱部材33とモジュールケース31の間には隙間23が形成され、排気管2と伝熱部材33は伝熱部材によって熱的に接続されてない。
The heat
熱量調整部材6は、熱電変換素子30bに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30bへ伝わる熱流束の経路とこの熱流束の経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり最上流の熱電変換素子30aへ伝わる熱流束の経路とで構成されている。
The heat
このような構成により、熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat
熱電発電装置101は図5に示す熱量調整部材106を備えるものでもよい。熱量調整部材106は、熱量調整部材6と同様の材質、機能を有する。熱量調整部材106は、熱電変換素子30cおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131とに接触している。熱量調整部材106は、熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131との両方に接触していない。熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131との間には隙間123が形成され、排気管2と伝熱部材33は熱的に接続されてない。
The
熱量調整部材106は、最上流の素子から数えて3番目の素子に対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131とを連結している。熱量調整部材106は、最上流から3番目の熱電変換素子30cに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30cへ伝わる熱流束の経路と、この経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり最上流の素子と2番目の素子とにそれぞれ分かれる経路とである。
The heat
このような構成により、熱量調整部材106は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへ移動する各熱流束を排気管2から熱電変換素子30cへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat
また、熱量調整部材106は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへの各熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30cへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
Further, the heat
熱電発電装置101は、モジュールケース131の内面と伝熱部材33とに挟まれた第2調整部材としての熱量調整部材6や熱量調整部材106を備えている。この構成によれば、熱電変換素子30とモジュールケース131とを絶縁するとともに、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱分岐路を実現できる熱量調整部材を提供することができる。したがって、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱電発電装置1について部品点数を低減することができる。
The
(第2実施形態)
第2実施形態の熱電発電装置101について図4、図5を参照して説明する。図4、図5において第1実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、第1実施形態と同様である。第2実施形態で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のみ説明する。
(Second Embodiment)
A
熱電発電装置101は、モジュールケース131の内部で、伝熱部材33とモジュールケース131の内面とに接触する熱量調整部材6を備えている。モジュールケース131は排気管2の外表面に接触している。したがって、排ガスの熱は、排気管2、モジュールケース131、熱量調整部材6、伝熱部材33の順に移動して各熱電変換素子30に伝わる。
The
熱量調整部材6は、熱伝導性および絶縁性を有しモジュールケース131の壁と伝熱部材33との間に設けられて、排ガスの熱を伝熱部材33に伝える機能を有する。熱量調整部材6は、熱量調整部材5と同様に、熱電変換素子30bおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置でモジュールケース131と伝熱部材33に接触している。熱量調整部材6は、最上流に位置する熱電変換素子30aに対応する位置でモジュールケース131と伝熱部材33との両方に接触していない。この位置で伝熱部材33とモジュールケース31の間には隙間23が形成され、排気管2と伝熱部材33は伝熱部材によって熱的に接続されてない。
The heat
熱量調整部材6は、熱電変換素子30bに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30bへ伝わる熱流束の経路とこの熱流束の経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり最上流の熱電変換素子30aへ伝わる熱流束の経路とで構成されている。
The heat
このような構成により、熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat
熱電発電装置101は図5に示す熱量調整部材106を備えるものでもよい。熱量調整部材106は、熱量調整部材6と同様の材質、機能を有する。熱量調整部材106は、熱電変換素子30cおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131とに接触している。熱量調整部材106は、熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131との両方に接触していない。熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131との間には隙間123が形成され、排気管2と伝熱部材33は熱的に接続されてない。
The
熱量調整部材106は、最上流の素子から数えて3番目の素子に対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131とを連結している。熱量調整部材106は、最上流から3番目の熱電変換素子30cに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30cへ伝わる熱流束の経路と、この経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり最上流の素子と2番目の素子とにそれぞれ分かれる経路とである。
The heat
このような構成により、熱量調整部材106は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへ移動する各熱流束を排気管2から熱電変換素子30cへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat
また、熱量調整部材106は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへの各熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30cへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
Further, the heat
熱電発電装置101は、モジュールケース131の内面と伝熱部材33とに挟まれた第2調整部材としての熱量調整部材6や熱量調整部材106を備えている。この構成によれば、熱電変換素子30とモジュールケース131とを絶縁するとともに、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱分岐路を実現できる熱量調整部材を提供することができる。したがって、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱電発電装置1について部品点数を低減することができる。
The
(第3実施形態)
第3実施形態の熱電発電装置201について図6、図7を参照して説明する。図6、図7において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第3実施形態で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のみ説明する。
(Third embodiment)
A
熱電発電装置201は、第1実施形態の熱量調整部材5と第2実施形態の熱量調整部材6との両方を備えている。モジュールケース131は熱量調整部材5を介して排気管2と熱移動可能に構成されている。伝熱部材33は熱量調整部材6を介してモジュールケース131と熱移動可能に構成されている。したがって、排ガスの熱は、排気管2、熱量調整部材5、モジュールケース131、熱量調整部材6、伝熱部材33の順に移動して各熱電変換素子30に伝わる。
The
熱量調整部材5および熱量調整部材6は、熱電変換素子30bに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。このような構成により、熱量調整部材5および熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材5および熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
The heat
熱電発電装置201は図7に示す第1実施形態の熱量調整部材105と第1実施形態の熱量調整部材106とを備えるものでもよい。熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で伝熱部材33と排気管2との間には、モジュールケース131の壁が介在する隙間123が形成され、排気管2と伝熱部材33は熱的に接続されてない。
The
熱量調整部材105および熱量調整部材106は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへ移動する各熱流束を排気管2から熱電変換素子30cへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材105および熱量調整部材106は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへの各熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30cへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
The heat
また、熱量調整部材6や熱量調整部材106は、第1の素子に対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131とに部分的に接触してもよい。熱量調整部材5や熱量調整部材105は、第1の素子に対応する位置でモジュールケース131と排気管2とに部分的に接触してもよい。この構成によれば、排ガスの熱は熱分岐経路を形成することなく熱量調整部材を介して第1の素子の一部に移動し、一方、排ガスの熱は熱量調整部材を介して第2の素子の全体に移動することになる。このため、排ガスの熱は、伝熱部材33において第1の素子の一部に対応する位置で第1の素子に直接移動する熱量と伝熱部材33を介して第1の素子の残りの部分に移動する熱量とに分かれる。したがって、最も温度が上がりやすい第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えることができるので、第1の素子の劣化を抑制することに寄与する。
Further, the heat
熱量調整部材6は第1の素子に対応する位置で伝熱部材33とモジュールケース131との両方に接触しないように設けられている。熱量調整部材5は第1の素子に対応する位置でモジュールケース131と排気管2との両方に接触しないように設けられている。この構成によれば、排ガスの熱は熱量調整部材5および熱量調整部材6を介して第2の素子の全体に直接移動するが、第1の素子には直接移動できない。排ガスの熱は、第2の素子に直接移動する熱経路から分岐して伝熱部材33を介して第1の素子に移動する熱経路に分かれて第1の素子を加熱する。したがって、最も温度が上がりやすい第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えることができる熱分岐経路により、第1の素子の劣化を抑制可能な熱電発電装置201を提供できる。
The heat
(第4実施形態)
第4実施形態の熱電発電装置301について図8、図9を参照して説明する。図8、図9において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第4実施形態で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のみ説明する。
(Fourth embodiment)
A
熱電発電装置301は、熱量調整部材205と第2実施形態の熱量調整部材6とを備えている。熱量調整部材205は、排ガスの流れ方向について最上流の熱電変換素子30aに対応する位置から最下流の熱電変換素子30に対応する位置にまで延びる長さを有する。熱量調整部材205は、その長さ方向全体に渡って排気管2とモジュールケース131に接触している。モジュールケース131は熱量調整部材205を介して排気管2と熱移動可能に構成されている。したがって、排ガスの熱は、排気管2、熱量調整部材205、モジュールケース131、熱量調整部材6、伝熱部材33の順に移動して各熱電変換素子30に伝わる。
The
熱量調整部材205および熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材205および熱量調整部材6は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
The heat
熱電発電装置301は図9に示す第1実施形態の熱量調整部材5と熱量調整部材206とを備えるものでもよい。熱量調整部材206は、排ガスの流れ方向について最上流の熱電変換素子30aに対応する位置から最下流の熱電変換素子30に対応する位置にまで延びる長さを有する。熱量調整部材206は、その長さ方向全体に渡って、伝熱部材33とモジュールケース131に接触している。したがって、モジュールケース131は熱量調整部材206を介して伝熱部材33と熱移動可能に構成されている。排ガスの熱は、排気管2、熱量調整部材5、モジュールケース131、熱量調整部材206、伝熱部材33の順に移動して各熱電変換素子30に伝わる。
The
熱量調整部材5および熱量調整部材206は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材5および熱量調整部材206は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
The heat
熱電発電装置301によれば、第1調整部材と第2調整部材のいずれか一方が、排ガスの流れ方向について第1の素子に対応する位置で設けられておらず、排ガスの流れ方向について第2の素子に対応する位置で設けられている。第1調整部材は、排気管2とモジュールケース131との間に介在する熱量調整部材である。第2調整部材は、伝熱部材33とモジュールケース131の内面とで挟まれる熱量調整部材である。この構成によれば、伝熱部材33とモジュールケース131の電気絶縁を確保しつつ、最も温度が上がりやすい第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えることができる熱分岐路を提供できる。
According to the
(第5実施形態)
第5実施形態の熱電発電装置401について図10、図11を参照して説明する。図10、図11において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第5実施形態で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のみ説明する。
(Fifth embodiment)
A
図10に示すように、熱電発電装置401は、第1実施形態の熱電発電装置1に対してモジュールケースを備えない装置である。したがって、熱量調整部材7は、熱電変換素子30bおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で伝熱部材33と排気管2との両方に接触している。また、低温通路部材4は伝熱部材32と接触している。
As shown in FIG. 10, the
熱量調整部材7は、熱電変換素子30bおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で伝熱部材33と排気管2との両方に接触している。熱量調整部材7は、熱電変換素子30bに対応する位置で排気管2と伝熱部材33とを連結している。熱量調整部材7は、最上流に位置する熱電変換素子30aに対応する位置で伝熱部材33と排気管2との両方に接触していない。この位置で伝熱部材33と排気管2との間には隙間23が形成され、排気管2と伝熱部材33は熱的に接続されてない。排ガスの熱は、排気管2、熱量調整部材7、伝熱部材33の順に移動して各熱電変換素子30に伝わる。
The heat quantity adjusting member 7 is in contact with both the
熱量調整部材7は、熱電変換素子30bに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30bへ伝わる熱流束の経路と熱流束の経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり最上流の熱電変換素子30aへ伝わる熱流束の経路とで構成されている。
The heat quantity adjusting member 7 forms a heat branch path in the heat transfer path from the
このような構成により、熱量調整部材7は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材7は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat quantity adjusting member 7 is transferred to the
熱電発電装置301は熱量調整部材7の代わりに図11に示す熱量調整部材107を備えるものでもよい。熱量調整部材107は、熱量調整部材7とは長さ寸法が異なり、熱電変換素子30cおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33とに接触している。熱量調整部材107は、熱電変換素子30aおよび熱電変換素子30bに対応する位置で排気管2と伝熱部材33との両方に接触していない。
The
熱量調整部材107は、最上流の素子から数えて3番目の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33とを連結している。熱量調整部材107は、最上流から3番目の熱電変換素子30cに対応する位置における、排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に第1実施形態と同様の熱分岐路を形成する。
The heat
このような構成により、熱量調整部材107は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへ移動する各熱流束を排気管2から熱電変換素子30cへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材107は、排気管2から熱電変換素子30aや熱電変換素子30bへの各熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30cへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
With such a configuration, the heat
熱電発電装置401によれば、熱量調整部材7または熱量調整部材107は、排ガスの流れ方向について第1の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33との間に隙間23または隙間123を形成する。さらに熱量調整部材7または熱量調整部材107は、第2の素子に対応する位置で排気管2と伝熱部材33とを連結するように構成されている。
According to the
この構成によれば、排ガスからの熱は熱量調整部材、伝熱部材33の順に移動し、伝熱部材33において第2の素子に対応する位置で第2の素子に移動する熱量と伝熱部材33を介して第1の素子に移動する熱量とに分かれる。このとき第1の素子に移動する熱量は、熱が伝熱部材33を上流側に移動してから第1の素子に向かうため、第2の素子に移動する熱量よりも小さくなる。したがって、最も温度が上がりやすい最上流側の第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えることができるので、第1の素子の温度上昇を抑制可能な熱分岐路を有する熱電発電装置401を提供できる。
According to this configuration, the heat from the exhaust gas moves in the order of the heat amount adjusting member and the
(第6実施形態)
第6実施形態の熱電発電装置501について図12、図13を参照して説明する。図12、図13において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第6実施形態で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のみ説明する。
(Sixth embodiment)
A
図12に示すように熱電発電装置501は、モジュールケース131の内部に、排ガス流れ方向に並ぶ所定個数の熱電変換素子30をそれぞれ有して排ガス流れ方向に間隔をあけて設けられた複数の熱発電モジュールを備える。排ガス流れの最上流側に位置する最上流側モジュールとしての熱発電モジュール103は、伝熱部材133が最上流の熱電変換素子30aに対応する位置で熱量調整部材306と部分的に接触する。熱発電モジュール103は、熱電変換素子30aよりも下流側の熱電変換素子30bおよびこれより下流の素子に対応する位置の全体に渡って熱量調整部材306と接触する。熱量調整部材306が伝熱部材133と接触していない位置で、伝熱部材133とモジュールケース131の内面との間には隙間223が形成され、排気管2と伝熱部材133は熱的に接続されてない。排ガスの熱は、排気管2、熱量調整部材205、熱量調整部材306、伝熱部材133の順に移動して熱発電モジュール103の各熱電変換素子30に伝わる。
As shown in FIG. 12, the
所定の間隔をあけて熱発電モジュール103よりも下流側に位置する熱発電モジュール203は、伝熱部材233が最上流の熱電変換素子30aに対応する位置で熱量調整部材306と部分的に接触する。熱発電モジュール203は、熱電変換素子30aよりも下流側の熱電変換素子30bおよびこれより下流の素子に対応する位置の全体に渡って熱量調整部材306と接触する。排ガスの熱は、排気管2、熱量調整部材205、熱量調整部材306、伝熱部材133の順に移動して熱発電モジュール203の各熱電変換素子30に伝わる。
The
熱量調整部材306は、熱電変換素子30bに対応する位置において排ガス通路2aから熱電変換素子30への熱移動経路に熱分岐路を形成する。この熱分岐路は、排ガス通路2aから熱電変換素子30aの一部へ伝わる熱流束の経路とこの熱流束の経路から分岐して上流側に伝熱部材33を伝わり熱電変換素子30aの上流側部分へ伝わる熱流束の経路とで構成されている。このような構成により、熱量調整部材306は、排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。また、熱量調整部材306は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくするように排気管2と伝熱部材33との間に設けられている。
The heat
また、熱量調整部材306は、第1の素子に対応する位置で、伝熱部材133と連結する第1の素子の部分の半分以上と重ならない。熱量調整部材306は、さらに第2の素子に対応する位置で伝熱部材133と連結する第2の素子の全体と重なって、排気管2と伝熱部材133とを連結している。この構成によれば、排ガスの熱は熱分岐経路を形成することなく熱量調整部材306を介して第1の素子表面の半分以下の部分から第1の素子に移動し、一方、排ガスの熱は熱量調整部材306を介して第2の素子の全体に移動することになる。このため、排ガスの熱は、伝熱部材133において第1の素子の一部に対応する位置で第1の素子に直接移動する熱量と伝熱部材133を介して第1の素子の残りの部分に移動する熱量とに分かれる。したがって、最も温度が上がりやすい第1の素子に移動する熱量を下流側の素子に移動する熱量よりも抑えられるので、第1の素子の劣化を抑制することに寄与する。
Further, the heat
熱電発電装置501は、熱発電モジュール103よりも下流側に位置する熱発電モジュール203への熱量調整手段として、図13に示す熱量調整部材406を備えるものでもよい。下流側に位置する熱発電モジュール203は、最上流の熱電変換素子30aから最下流の素子に対応する位置の全体に渡って熱量調整部材406と接触する。熱発電モジュール203においては、伝熱部材233と排気管2との間には隙間が形成されていない。したがって、複数の熱発電モジュールのうち、最上流側に位置する最上流側モジュールの方が、下流側モジュールよりも熱量調整部材との接触面積が小さくなっている。この構成によれば、熱量調整部材306は、最上流側モジュールにおいて排気管2から熱電変換素子30aへ移動する熱流束を排気管2から熱電変換素子30bへ移動する熱流束よりも小さくすることができる。また、熱量調整部材306は、排気管2から熱電変換素子30aへの熱抵抗を排気管2から熱電変換素子30bへの熱抵抗よりも大きくすることができる。
The
(第7実施形態)
第7実施形態の熱電発電装置601について図14、図15を参照して説明する。図14、図15において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第7実施形態で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のみ説明する。
(Seventh embodiment)
A
図14に示すように、熱電発電装置601は、第1実施形態の装置に対して、排ガスから第1の素子に移動する熱量を他の素子への移動熱量よりも小さくするための手段が相違している。熱電発電装置601は、第4実施形態と同様の熱量調整部材205を備えている。熱量調整部材205は、すべての熱電変換素子30に対応する長さ全体に渡って排気管2とモジュールケース131に接触している。
As shown in FIG. 14, the
熱電発電装置601は、熱伝導性を有し、排気管2の内壁面に接触しかつ排ガスの流れ方向に沿って延びるように排ガス通路2aに設けられた伝熱促進部120を備える。伝熱促進部120は、伝熱促進部120の最上流端が、複数の熱電変換素子30のうち排ガス流れの最上流に位置する第1の素子よりも下流に設けられた熱電変換素子に対応する位置となるように排ガス通路2aに設けられている。すなわち、伝熱促進部120は、第1実施形態の伝熱促進部20とはその設置箇所が異なる。伝熱促進部120は、熱電変換素子30aよりも排ガス流れの下流側の素子、例えば熱電変換素子30b以降の素子に対応する位置において排ガス通路2aに設けられていため、熱電変換素子30aへの熱移動量が他の素子への熱移動量よりも小さくなる。
The
熱電発電装置601は、図15に示す伝熱促進部220を備えるものでもよい。伝熱促進部220は、伝熱促進部120に対して、伝熱促進部220の下流端部が最下流の素子に対応する位置よりもさらに下流まで延びている点が相違する。
The
この熱電発電装置601によれば、伝熱促進部120,220の最上流端が最上流の第1の素子よりも下流の熱電変換素子に対応する位置となるように排ガス通路2aに設けられているため、伝熱促進部は第1の素子に対応する位置には存在していない。排ガスから伝熱促進部120,220に伝わる熱経路は、伝熱促進部から排気管2等を経て伝熱部材33に移動する。伝熱部材33において第1の素子よりも下流の素子に対応する位置で、下流の素子に移動する熱量と伝熱部材33を介して第1の素子に移動する熱量とに分かれる。このとき第1の素子に移動する熱量は、熱が伝熱部材33を排ガス上流側に移動してから第1の素子に向かうため、下流の素子に移動する熱量よりも小さくなる。この熱量分配により、最も温度が上がりやすい最上流の第1の素子について温度上昇を抑制できる。さらにこの効果は伝熱促進部120,220の配置構成によって実現できるため、従来技術のような動力エネルギを必要としない熱電発電装置601を提供できる。
According to this
(第8実施形態)
第8実施形態の熱電発電装置701について図16を参照して説明する。図16において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第8実施形態で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のみ説明する。
(Eighth embodiment)
A
図16に示すように、熱電発電装置701は、排気管102内の排ガス通路102aに低温通路部材104とモジュールケース231とが設けられた構成である。したがって、モジュールケース231の外周面には、熱伝導性を有する熱伝導性部材8が設けられている。熱伝導性部材8は、排ガスの熱が高温端30H側の伝熱部材32に効率的に伝わる機能を有している。通路箇所102a1には、伝熱促進部320が設けられている。伝熱促進部320は、第7実施形態の伝熱促進部220と同様の構成であり、伝熱促進部120や伝熱促進部220と同様の作用効果を奏する。この熱電発電装置701によれば、前述した熱電発電装置601と同様の作用、効果を奏する。
As shown in FIG. 16, the
(第9実施形態)
第9実施形態の熱電発電装置801について図17を参照して説明する。図17において前述の実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第9実施形態で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のみ説明する。
(Ninth embodiment)
A
図17に示すように、熱電発電装置801は、第8実施形態の熱電発電装置801に対して、熱量調整部材108と伝熱促進部420とが相違する。熱量調整部材108は、熱伝導性部材8に対して、その設置箇所が相違する。熱量調整部材108は、図17に図示するように、熱電変換素子30bおよびこの素子よりも下流側の素子に対応する位置でモジュールケース231に接触している。熱量調整部材108は、最上流に位置する熱電変換素子30aに対応する位置でモジュールケース231に接触していない。
As shown in FIG. 17, the thermoelectric
伝熱促進部420は、排ガスの流れ方向について最上流の熱電変換素子30aに対応する位置から最下流の熱電変換素子30に対応する位置にまで少なくとも占める長さを有する。
The heat
熱電発電装置801によれば、排ガスの流れ方向について第1の素子に対応する位置でモジュールケース231に接触しないで第2の素子に対応する位置でモジュールケース231に接触するように排ガス通路2aに設けられる熱量調整部材108を備える。
According to the
この構成によれば、排ガスから熱量調整部材108に伝わる熱経路は、熱量調整部材108、モジュールケース231、伝熱部材33の順に移動する。伝熱部材33において第2の素子に対応する位置で第2の素子に移動する熱量と伝熱部材33を介して第1の素子に移動する熱量とに分かれる。このとき第1の素子に移動する熱量は、熱が伝熱部材33を排ガス上流側に移動してから第1の素子に向かうため、第2の素子に移動する熱量よりも小さくなる。この熱量分配によって、最も温度が上がりやすい最上流側の第1の素子について温度上昇を抑制できる。このように熱電発電装置801は、前述した熱電発電装置601と同様の作用、効果を奏する。
According to this configuration, the heat path transmitted from the exhaust gas to the heat
熱電発電装置801もよれば、伝熱促進部420は、伝熱促進部420の最下流端が、複数の熱電変換素子30のうち排ガス流れの最下流に位置する熱電変換素子30よりも下流に位置するように、設けられている。この構成によれば、伝熱促進部420が最下流の熱電変換素子30に対応する位置よりも下流側に長く排ガス通路2aに設けられている。これにより、排ガスからの熱回収量を向上できるので、高温端30Hへの移動熱量を大きくして、発電量の向上を図ることができる。
According to the thermoelectric
(他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
The disclosure of this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations by those skilled in the art based thereon. For example, the disclosure is not limited to the combination of components and elements shown in the embodiments, and various modifications can be made. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes those in which the components and elements of the embodiment are omitted. The disclosure encompasses parts, element replacements, or combinations between one embodiment and another. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. The technical scope disclosed is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
第1実施形態から第6実施形態では、排ガス通路2aに伝熱促進部20を備えているが、熱電発電装置は伝熱促進部20を備えない構成でもよい。
In the first to sixth embodiments, the
前述の実施形態では、熱発電モジュール3は、排気管2の外周面を取り囲むように排気管2に熱移動可能に接触しているが、このような設置形態に限定するものでない。熱発電モジュール3は、排ガス通路2aを形成する部材の外面に接触する形態であればよく、この部材の外周面において部分的に接触する形態でもよい。
In the above-described embodiment, the
第7実施形態の熱電発電装置601において、熱量調整部材205を、排ガス流れ方向の長さ寸法が短い熱量調整部材5や熱量調整部材105に置き換えるように構成してもよい。
In the
前述の実施形態では、1つの発電ユニットからなる熱電発電装置を開示しているが、熱電発電装置は発電ユニットを複数積層して構成してもよい。 In the above-described embodiment, the thermoelectric power generation apparatus including one power generation unit is disclosed, but the thermoelectric power generation apparatus may be configured by stacking a plurality of power generation units.
前述の実施形態において、低温通路部材4と熱発電モジュール3との間や、排気管2と熱発電モジュール3との間には、熱伝導に優れたグリスやシート等の熱的連絡部材を設けてもよい。この熱的連絡部材は、排気管2、低温通路部材4よりも、外力によって変形しやすく硬度が低い部材であることが好ましい。この構成によれば、熱的連絡部材は、各部材の膨張や収縮に応じて変形可能であるため、排気管2、低温通路部材4に対して熱発電モジュール3を変位させやすくできる。したがって、高温流体および低温流体によってもたらされる温度差によって各部材が膨張や収縮したとしても、熱発電モジュール3は変位しやすいので、各部材の歪みによる応力を軽減したり、部材間の熱膨張差を吸収したりする効果を高めることができる。
In the above-described embodiment, a thermal communication member such as grease or a sheet excellent in heat conduction is provided between the low
前述の実施形態において、低温流体と高温流体は、互いに逆向きに流れる対向流を形成しているが、両者の流れ方向はこの関係に限定するものではない。 In the above-described embodiment, the low-temperature fluid and the high-temperature fluid form counterflows that flow in opposite directions, but the flow directions of both are not limited to this relationship.
2…排気管(排ガス通路部材)、 2a…排ガス通路
4…低温通路部材、 5,105…熱量調整部材(第1調整部材)
6,106…熱量調整部材(第2調整部材)
30…熱電変換素子、 30a…熱電変換素子(第1の素子)
30b,30c…熱電変換素子(第2の素子)、 30H…高温側端(他方側部)
30L…低温側端(一方側部)、 33…伝熱部材、 40…低温通路
2 ... Exhaust pipe (exhaust gas passage member), 2a ...
6,106 ... Calorie adjustment member (second adjustment member)
30 ... thermoelectric conversion element, 30a ... thermoelectric conversion element (first element)
30b, 30c ... thermoelectric conversion element (second element), 30H ... high temperature side end (the other side part)
30L ... low temperature side end (one side), 33 ... heat transfer member, 40 ... low temperature passage
Claims (15)
内部に前記排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(4)と、
各熱電変換素子について一方側部(30L)が前記低温流体との間で熱移動可能に設けられ、他方側部(30H)が前記排ガスとの間で熱移動可能に設けられて、前記排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、
複数の前記熱電変換素子のうち、排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)の前記他方側部と前記第1の素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子(30b;30c)の前記他方側部とを前記排ガス通路側において連結する伝熱部材(33)と、
前記排ガス通路部材から前記第1の素子へ移動する熱流束を前記排ガス通路部材から前記第2の素子へ移動する熱流束よりも小さくするように前記排ガス通路部材と前記伝熱部材との間に設けられた、熱伝導性を有する熱量調整部材(5;105;6;106;306;7;107)と、
複数の前記熱電変換素子を収容するモジュールケース(31;131)と、
を備え、
前記熱量調整部材は、熱伝導性および絶縁性を有し、前記モジュールケースの外面と前記排ガス通路部材とに挟まれた第1調整部材(5;105)、または熱伝導性を有し前記モジュールケースの内面と前記伝熱部材とに挟まれた第2調整部材(6;106)を含んで構成される熱電発電装置。 An exhaust gas passage member (2) forming an exhaust gas passage (2a) through which exhaust gas discharged from the engine flows;
A low-temperature passage member (4) forming a low-temperature passage (40) through which a low-temperature fluid having a temperature lower than that of the exhaust gas flows;
For each thermoelectric conversion element, one side (30L) is provided so as to be able to transfer heat with the low-temperature fluid, and the other side (30H) is provided so as to be able to transfer heat with the exhaust gas. A plurality of thermoelectric conversion elements (30) arranged along the flow direction;
Among the plurality of thermoelectric conversion elements, at least one second element (on the other side of the first element (30a) located on the most upstream side of the exhaust gas flow and on the downstream side of the first element ( A heat transfer member (33) for connecting the other side portion of 30b; 30c) on the exhaust gas passage side;
Between the exhaust gas passage member and the heat transfer member, the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the first element is smaller than the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the second element. A calorie adjusting member (5; 105; 6; 106; 306; 7; 107) provided with heat conductivity;
A module case (31; 131) for housing a plurality of the thermoelectric conversion elements;
Equipped with a,
The heat quantity adjusting member has thermal conductivity and insulation, and is a first adjusting member (5; 105) sandwiched between an outer surface of the module case and the exhaust gas passage member, or the module having thermal conductivity. second adjustment member that is sandwiched case of the inner surface and the said heat transfer member (6; 106) thermoelectric generator in which the containing Ru is configured to.
内部に前記排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(4)と、
各熱電変換素子について一方側部(30L)が前記低温流体との間で熱移動可能に設けられ、他方側部(30H)が前記排ガスとの間で熱移動可能に設けられて、前記排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、
複数の前記熱電変換素子のうち、排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)の前記他方側部と前記第1の素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子(30b;30c)の前記他方側部とを前記排ガス通路側において連結する伝熱部材(33)と、
前記排ガス通路部材から前記第1の素子へ移動する熱流束を前記排ガス通路部材から前記第2の素子へ移動する熱流束よりも小さくするように前記排ガス通路部材と前記伝熱部材との間に設けられた、熱伝導性を有する熱量調整部材(5;105;6;106;7;107)と、
を備え、
前記熱量調整部材は、前記排ガスの流れ方向について前記第1の素子に対応する位置で前記排ガス通路部材と前記伝熱部材との間に隙間(23)を形成し、前記第1の素子に隣接する下流の素子に対応する位置において前記排ガス通路部材と前記伝熱部材とを連結するように構成されている熱電発電装置。 An exhaust gas passage member (2) forming an exhaust gas passage (2a) through which exhaust gas discharged from the engine flows;
A low-temperature passage member (4) forming a low-temperature passage (40) through which a low-temperature fluid having a temperature lower than that of the exhaust gas flows;
For each thermoelectric conversion element, one side (30L) is provided so as to be able to transfer heat with the low-temperature fluid, and the other side (30H) is provided so as to be able to transfer heat with the exhaust gas. A plurality of thermoelectric conversion elements (30) arranged along the flow direction;
Among the plurality of thermoelectric conversion elements, at least one second element (on the other side of the first element (30a) located on the most upstream side of the exhaust gas flow and on the downstream side of the first element ( A heat transfer member (33) for connecting the other side portion of 30b; 30c) on the exhaust gas passage side;
Between the exhaust gas passage member and the heat transfer member, the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the first element is smaller than the heat flux moving from the exhaust gas passage member to the second element. A heat quantity adjusting member (5; 105; 6; 106; 7; 107) having thermal conductivity provided;
With
The heat adjustment member forms a gap (23) between the exhaust gas passage member and the heat transfer member at a position corresponding to the first element in the exhaust gas flow direction, and is adjacent to the first element. thermoelectric generator which is configured to connecting the heat transfer member and the exhaust gas channel member at a position corresponding to the downstream of the element.
前記熱量調整部材は、熱伝導性および絶縁性を有し、前記モジュールケースの外面と前記排ガス通路部材とに挟まれた第1調整部材(5;105)、または熱伝導性を有し前記モジュールケースの内面と前記伝熱部材とに挟まれた第2調整部材(6;106)を含んで構成される請求項5または請求項6に記載の熱電発電装置。 A module case (31; 131) for accommodating a plurality of the thermoelectric conversion elements;
The heat quantity adjusting member has thermal conductivity and insulation, and is a first adjusting member (5; 105) sandwiched between an outer surface of the module case and the exhaust gas passage member , or the module having thermal conductivity. thermoelectric generator according to; (106 6) Ru is configured to include a claim 5 or claim 6 second adjustment member that is sandwiched case of the inner surface and the said heat transfer member.
前記排ガスの流れ方向について前記第1の素子に対応する位置で、前記第2調整部材は前記伝熱部材と前記モジュールケースとに部分的に接触し、前記第1調整部材は前記モジュールケースと前記排ガス通路部材とに部分的に接触する請求項1から請求項4、請求項7のいずれか一項に記載の熱電発電装置。 The calorific value adjusting member is configured to include the first adjusting member and the second adjusting member,
The second adjustment member partially contacts the heat transfer member and the module case at a position corresponding to the first element in the flow direction of the exhaust gas, and the first adjustment member includes the module case and the module case. exhaust passage member partially contacting to that claim 1 to claim 4, the thermoelectric generator according to any one of claims 7.
前記排ガスの流れ方向について前記第1の素子に対応する位置で、前記第2調整部材は前記伝熱部材と前記モジュールケースとの両方に接触しないように設けられ、前記第1調整部材は前記モジュールケースと前記排ガス通路部材との両方に接触しないように設けられている請求項1から請求項4、請求項7のいずれか一項に記載の熱電発電装置。 The calorific value adjusting member is configured to include the first adjusting member and the second adjusting member,
The second adjustment member is provided so as not to contact both the heat transfer member and the module case at a position corresponding to the first element in the exhaust gas flow direction, and the first adjustment member is the module. case and the exhaust passage member and the claims 1 to claim 4 both that provided so as not to contact the the thermoelectric power generating device according to any one of claims 7.
内部に前記排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(4)と、
各熱電変換素子について一方側部(30L)が前記低温流体との間で熱移動可能に設けられ他方側部(30H)が前記排ガスとの間で熱移動可能に設けられて前記排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、
熱伝導性を有し、前記排ガス通路部材の内壁面に接触しかつ前記排ガスの流れ方向に沿って延びるように前記排ガス通路に設けられた伝熱促進部(120;220;320)と、
を備え、
前記伝熱促進部は、前記伝熱促進部の最上流端が、複数の前記熱電変換素子のうち排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)に隣接する下流の素子に対応する位置となるように、前記排ガス通路に設けられている熱電発電装置。 An exhaust gas passage member (2) forming an exhaust gas passage (2a) through which exhaust gas discharged from the engine flows;
A low-temperature passage member (4) forming a low-temperature passage (40) through which a low-temperature fluid having a temperature lower than that of the exhaust gas flows;
For each thermoelectric conversion element, one side (30L) is provided so as to be able to transfer heat between the low-temperature fluid, and the other side (30H) is provided so as to be able to transfer heat between the exhaust gases, so that the flow direction of the exhaust gas A plurality of thermoelectric conversion elements (30) arranged along
A heat transfer facilitating portion (120; 220; 320) provided in the exhaust gas passage so as to have thermal conductivity and to be in contact with the inner wall surface of the exhaust gas passage member and to extend along the flow direction of the exhaust gas;
With
The heat transfer promotion section, top upper upstream end of the heat transfer promoting portion, downstream of the elements adjacent to the first element positioned in the outermost upper stream of the exhaust gas flow among the plurality of the thermoelectric conversion element (30a) such that the corresponding position, the thermoelectric generator that provided in the exhaust gas passage.
内部に前記排ガスよりも低温である低温流体が流れる低温通路(40)を形成する低温通路部材(104)と、 A low-temperature passage member (104) that forms a low-temperature passage (40) through which a low-temperature fluid having a temperature lower than that of the exhaust gas flows;
各熱電変換素子について一方側部(30L)が前記低温流体との間で熱移動可能に設けられ他方側部(30H)が前記排ガスとの間で熱移動可能に設けられて前記排ガスの流れ方向に沿って並ぶ複数の熱電変換素子(30)と、 For each thermoelectric conversion element, one side (30L) is provided so as to be able to transfer heat between the low-temperature fluid, and the other side (30H) is provided so as to be able to transfer heat between the exhaust gases, so that the flow direction of the exhaust gas A plurality of thermoelectric conversion elements (30) arranged along
複数の前記熱電変換素子のうち、排ガス流れの最上流に位置する第1の素子(30a)の前記他方側部と前記第1の素子よりも下流側に位置する少なくとも一つの第2の素子(30b,30c)の前記他方側部とを前記排ガス通路側において連結する伝熱部材(33)と、 Among the plurality of thermoelectric conversion elements, at least one second element (on the other side of the first element (30a) located on the most upstream side of the exhaust gas flow and on the downstream side of the first element ( 30b, 30c) and the other side of the heat transfer member (33) connecting the exhaust gas passage side,
前記排ガス通路に設けられて前記伝熱部材と熱移動可能な状態で複数の前記熱電変換素子を収容するモジュールケース(231)と、 A module case (231) which is provided in the exhaust gas passage and accommodates a plurality of the thermoelectric conversion elements in a state in which heat transfer is possible with the heat transfer member;
前記排ガスの流れ方向について前記第1の素子に対応する位置で前記モジュールケースに接触しないで前記第2の素子に対応する位置で前記モジュールケースに接触するように前記排ガス通路に設けられている熱量調整部材(108)と、 The amount of heat provided in the exhaust gas passage so as to contact the module case at a position corresponding to the second element without contacting the module case at a position corresponding to the first element in the flow direction of the exhaust gas An adjustment member (108);
を備える熱電発電装置。 A thermoelectric generator.
前記伝熱促進部は、前記伝熱促進部の最下流端が、複数の前記熱電変換素子のうち前記排ガス流れの最下流に位置する前記熱電変換素子よりも下流に位置するように、設けられている請求項14に記載の熱電発電装置。 The heat transfer promotion part is provided so that the most downstream end of the heat transfer promotion part is located downstream of the thermoelectric conversion element located at the most downstream of the exhaust gas flow among the plurality of thermoelectric conversion elements. The thermoelectric generator according to claim 14.
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