JP6639426B2 - Thermoelectric generator - Google Patents

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Description

本発明は、改良された熱電発電装置に関する。   The present invention relates to an improved thermoelectric generator.

高温の熱源及び低温の熱源の間に熱電変換素子が配置され、この熱電変換素子が温度差に基づいて発電を行う熱電発電装置が存する。熱電変換素子を用いた熱電発電装置に関する従来技術として、特許文献1に開示される技術がある。   There is a thermoelectric generator in which a thermoelectric conversion element is disposed between a high-temperature heat source and a low-temperature heat source, and the thermoelectric conversion element generates power based on a temperature difference. As a conventional technique related to a thermoelectric generator using a thermoelectric conversion element, there is a technique disclosed in Patent Document 1.

図8を参照する。図8は、特許文献1の図4を再掲して符号を振り直したものである。特許文献1に開示された熱電発電装置100は、コアケース101と、このコアケース101の両端を塞ぐ一対のエンドプレート102,102と、これらのエンドプレート102,102に両端が支持され内部に第1熱媒体が流れる第1熱媒体流路103と、この第1熱媒体流路103に対して隙間を介してコアケース101内に設けられ第2熱媒体が流れる第2熱媒体流路104と、これらの第1熱媒体流路103及び第2熱媒体流路104の間の隙間に配置され温度差に基づいて発電する熱電変換素子105と、からなる。第1熱媒体及び第2熱媒体の温度差に基づいて、熱電変換素子105が発電を行う。   Referring to FIG. FIG. 8 is a reprint of FIG. 4 of Patent Literature 1 and renumbered. The thermoelectric generator 100 disclosed in Patent Literature 1 has a core case 101, a pair of end plates 102, 102 closing both ends of the core case 101, and both ends supported by the end plates 102, 102. A first heat medium flow path 103 through which one heat medium flows, and a second heat medium flow path 104 provided in the core case 101 through the gap with respect to the first heat medium flow path 103 and through which the second heat medium flows. And a thermoelectric conversion element 105 that is disposed in a gap between the first heat medium flow path 103 and the second heat medium flow path 104 and generates electric power based on a temperature difference. The thermoelectric conversion element 105 generates power based on the temperature difference between the first heat medium and the second heat medium.

ところで、第1熱媒体が第2熱媒体よりも温度が高い場合、第1熱媒体流路103は、より大きく熱伸びをする。この第1熱媒体流路103の両端は、一対のエンドプレート102,102により支持されている。そのため、第1熱媒体流路103が熱伸びをすると、エンドプレート102,102には、互いに離れる方向に力が加わり、エンドプレート102,102の負荷となる。エンドプレート102,102に加わる負荷の抑制が望まれる。   By the way, when the temperature of the first heat medium is higher than that of the second heat medium, the first heat medium flow path 103 expands more greatly. Both ends of the first heat medium channel 103 are supported by a pair of end plates 102, 102. Therefore, when the first heat medium flow path 103 thermally expands, a force is applied to the end plates 102, 102 in a direction away from each other, and the load acts on the end plates 102, 102. It is desired to suppress the load applied to the end plates 102, 102.

特開2014−86650号公報JP 2014-86650 A

本発明は、高温側の熱媒体が流れる流路を支持するエンドプレートに加わる負荷を抑制する技術の提供を課題とする。   An object of the present invention is to provide a technique for suppressing a load applied to an end plate supporting a flow path through which a heat medium on a high temperature side flows.

請求項1による発明によれば、筒状のコアケースと、このコアケースの両端を塞ぐ一対のエンドプレートと、これらのエンドプレートに両端が支持され内部に第1熱媒体が流れる第1熱媒体流路と、この第1熱媒体流路に対して隙間を介して前記コアケース内に設けられ第2熱媒体が流れる第2熱媒体流路と、これらの第1熱媒体流路及び第2熱媒体流路の間の隙間に配置され温度差に基づいて発電する熱電変換素子と、からなる熱電発電装置において、
前記一対のエンドプレートの少なくとも一方は、前記第1熱媒体流路の端部が差し込まれた第1流路差込部と、この第1流路差込部及び前記コアケースを接続し前記第1熱媒体流路の熱伸びを吸収する熱伸び吸収部と、を有し、
前記熱伸び吸収部は、少なくとも前記第1熱媒体流路が熱によって伸びたときに、前記第1熱媒体の流れ方向に対して傾く傾斜部を有し、
この傾斜部の傾斜角度は、前記熱伸びの前後において変化することを特徴とする熱電発電装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a cylindrical core case, a pair of end plates closing both ends of the core case, and a first heat medium in which both ends are supported by these end plates and a first heat medium flows therein. A flow path, a second heat medium flow path provided in the core case through the gap with respect to the first heat medium flow path, through which the second heat medium flows, and a first heat medium flow path and a second heat medium flow path. A thermoelectric conversion element that is disposed in a gap between the heat medium flow paths and generates power based on a temperature difference,
At least one of the pair of end plates is connected to a first passage insertion portion into which an end of the first heat medium passage is inserted, and the first passage insertion portion and the core case are connected to each other. (1) having a thermal elongation absorbing portion that absorbs thermal elongation of the heat medium flow path,
The thermal elongation absorbing portion has an inclined portion that is inclined with respect to a flow direction of the first heat medium when at least the first heat medium flow path is extended by heat,
The thermoelectric generator is characterized in that the inclination angle of the inclined portion changes before and after the thermal elongation.

請求項2に記載のごとく、好ましくは、前記エンドプレートは、前記第1熱媒体流路の下流側の端部を支持している。   As described in claim 2, preferably, the end plate supports a downstream end of the first heat medium flow path.

請求項3に記載のごとく、好ましくは、前記エンドプレートは、複数の熱伸び吸収部を有する。   As described in claim 3, preferably, the end plate has a plurality of thermal elongation absorbing portions.

請求項1に係る発明では、一対のエンドプレートは、第1熱媒体流路の両端を支持し、これらの一対のエンドプレートの少なくとも一方は、第1熱媒体流路の端部が差し込まれた第1流路差込部と、この第1流路差込部及びコアケースを接続し第1熱媒体流路の熱伸びを吸収する熱伸び吸収部と、を有する。この熱伸び吸収部は、少なくとも第1熱媒体流路が熱によって伸びたときに、第1熱媒体の流れ方向に対して傾く傾斜部を有し、この傾斜部の傾斜角度は、前記熱伸びの前後において変化する。   In the invention according to claim 1, the pair of end plates support both ends of the first heat medium flow path, and at least one of the pair of end plates has the end of the first heat medium flow path inserted therein. It has a first flow path insertion part, and a thermal expansion absorbing part that connects the first flow path insertion part and the core case and absorbs thermal expansion of the first heat medium flow path. The thermal elongation absorbing portion has an inclined portion that is inclined with respect to the flow direction of the first heat medium when at least the first heat medium flow path is extended by heat. Before and after.

高温の熱媒体により第1熱媒体流路が熱せられると、第1熱媒体流路は熱伸びをする。第1熱媒体流路の熱伸びにより、エンドプレートには、第1熱媒体の流れ方向を基準として、コアケースから離れる方向に力が加わる。ここで、エンドプレートのなかの熱伸び吸収部は、傾斜部を有している。そのため、傾斜部のエンドプレート側の端部は、コアケースから離れる方向に変位し、傾斜部は、第1熱媒体の流れ方向との傾斜が小さくなる方向に傾く。傾斜部が傾くと、第1熱媒体の流れ方向を基準として、熱伸び吸収部の長さは長くなる。即ち、第1熱媒体流路の熱伸びは、エンドプレートの一部を構成する熱伸び吸収部の変形により吸収される。そのため、エンドプレートに加わる負荷を抑制することができる。   When the first heat medium flow path is heated by the high-temperature heat medium, the first heat medium flow path expands thermally. Due to the thermal expansion of the first heat medium flow path, a force is applied to the end plate in a direction away from the core case with respect to the flow direction of the first heat medium. Here, the thermal elongation absorbing portion in the end plate has an inclined portion. Therefore, the end of the inclined portion on the end plate side is displaced away from the core case, and the inclined portion is inclined in a direction in which the inclination with respect to the flow direction of the first heat medium becomes small. When the inclined portion is inclined, the length of the thermal elongation absorbing portion becomes longer based on the flow direction of the first heat medium. That is, the thermal expansion of the first heat medium flow path is absorbed by the deformation of the thermal expansion absorbing portion forming a part of the end plate. Therefore, the load applied to the end plate can be suppressed.

請求項2に係る発明では、熱伸び吸収部を有するエンドプレートは、第1熱媒体流路の下流側の端部を支持している。第1熱媒体流路の下流側の端部は、上流側の端部よりも温度が低い。そのため、熱伸び吸収部を有するエンドプレートを上流側の端部に配置した場合と比較すると、使用状況下におけるエンドプレートの耐久性が高くなる。   In the invention according to claim 2, the end plate having the thermal elongation absorbing portion supports the downstream end of the first heat medium flow path. The downstream end of the first heat medium flow path has a lower temperature than the upstream end. Therefore, as compared with the case where the end plate having the thermal elongation absorbing portion is arranged at the end on the upstream side, the durability of the end plate under use conditions is increased.

請求項3に係る発明では、エンドプレートは、複数の熱伸び吸収部を有する。そのため、第1熱媒体流路の熱伸びを、複数の熱伸び吸収部に分散でき、より大きな熱伸びに対応することができる。   In the invention according to claim 3, the end plate has a plurality of thermal elongation absorbing portions. Therefore, the thermal elongation of the first heat medium flow path can be dispersed to the plurality of thermal elongation absorbing portions, and it is possible to cope with larger thermal elongation.

本発明の実施例1による排気ガス発電装置の斜視図である。1 is a perspective view of an exhaust gas power generation device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1に示された排気ガス発電装置に搭載された熱電発電装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a thermoelectric generator mounted on the exhaust gas power generator shown in FIG. 1. 図2の3−3線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2. 図2に示された熱電発電装置のエンドプレートの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of an end plate of the thermoelectric generator shown in FIG. 図3に示された熱電発電装置の要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the thermoelectric generator shown in FIG. 3. 図2に示された熱電発電装置の作用図である。FIG. 3 is an operation diagram of the thermoelectric generator shown in FIG. 2. 本発明の実施例2による排気ガス発電装置の作用図である。FIG. 8 is an operation diagram of the exhaust gas power generation device according to Embodiment 2 of the present invention. 従来技術による熱電発電装置の断面図である。It is sectional drawing of the thermoelectric generator by a prior art.

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、Upは排気ガス流路の上流側、Dnは下流側を示している。
<実施例1>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, Up indicates the upstream side of the exhaust gas flow path, and Dn indicates the downstream side.
<Example 1>

図1を参照する。図1には、車両の排気ガス(第1熱媒体)を利用して発電を行う排気ガス発電装置10が示されている。排気ガス発電装置10は、排気ガスが導入される排気ガス導入部材11と、この排気ガス導入部材11に接続される熱電発電装置20と、熱電発電装置20の下流側の流路を開閉するバルブ室12と、熱電発電装置20に接続されるアクチュエータ13と、熱電発電装置20に並列して配置される排気ガス通路14と、バルブ室12に接続される排気ガス排出部材15と、からなる。   Please refer to FIG. FIG. 1 shows an exhaust gas power generation device 10 that generates power using exhaust gas (first heat medium) of a vehicle. The exhaust gas power generation device 10 includes an exhaust gas introduction member 11 into which exhaust gas is introduced, a thermoelectric generation device 20 connected to the exhaust gas introduction member 11, and a valve that opens and closes a flow path on the downstream side of the thermoelectric generation device 20. The chamber 12 includes an actuator 13 connected to the thermoelectric generator 20, an exhaust gas passage 14 arranged in parallel with the thermoelectric generator 20, and an exhaust gas discharge member 15 connected to the valve chamber 12.

アクチュエータ13は、進退可能なロッド16を有する。バルブ室12には、回転可能な軸部材17が設けられ、バルブ室12の内部には、軸部材17を回転中心としてスイング可能な円弧状のプレート18が設けられている。軸部材17の端部は、クランク機構の一部を構成し、アクチュエータ13に設けられたロッド16の進退により、プレート18はスイングする。プレート18は、熱電発電装置20とバルブ室12との境界部19を開閉する。   The actuator 13 has a rod 16 that can move forward and backward. A rotatable shaft member 17 is provided in the valve chamber 12, and an arc-shaped plate 18 that can swing around the shaft member 17 as a rotation center is provided inside the valve chamber 12. The end of the shaft member 17 constitutes a part of a crank mechanism, and the plate 18 swings by the advance and retreat of a rod 16 provided on the actuator 13. The plate 18 opens and closes a boundary 19 between the thermoelectric generator 20 and the valve chamber 12.

排気ガスは、排気ガス導入部材11の排気ガス導入口11aから導入される。熱電発電装置20は、排気ガス導入口11aの直下に設けられているため、大部分の排気ガスは、熱電発電装置20に流れ込む。冷却水(第2熱媒体)は、熱電発電装置20の下部から導入される。熱電発電装置20に導入された排気ガス及び冷却水の温度差により、熱電発電装置20は発電を行う。   The exhaust gas is introduced from an exhaust gas inlet 11 a of the exhaust gas introduction member 11. Since the thermoelectric generator 20 is provided immediately below the exhaust gas inlet 11a, most of the exhaust gas flows into the thermoelectric generator 20. The cooling water (second heat medium) is introduced from a lower part of the thermoelectric generator 20. The thermoelectric generator 20 generates power based on the temperature difference between the exhaust gas and the cooling water introduced into the thermoelectric generator 20.

熱電発電装置20を通過した排気ガスは、バルブ室12を通過し、排気ガス排出部材15の排気ガス排出口15aから排出される。熱電発電装置20を通過した冷却水は、アクチュエータ接続部材13bの内部を通過し、冷却水排出口13aから排出される。   The exhaust gas that has passed through the thermoelectric generator 20 passes through the valve chamber 12 and is discharged from an exhaust gas outlet 15 a of the exhaust gas discharging member 15. The cooling water that has passed through the thermoelectric generator 20 passes through the inside of the actuator connection member 13b, and is discharged from the cooling water discharge port 13a.

アクチュエータ接続部材13bの内部を通過する冷却水が所定の温度に達すると、ロッド16が軸部材17に向かって進出する。ロッド16の進出により、プレート18はスイングし、境界部19は閉鎖される。熱電発電装置20の下流側が塞がれるため、大部分の排気ガスは、排気ガス通路14を通過するようになる。排気ガス通路14を通過した排気ガスは、排気ガス排出部材15の排気ガス排出口15aから排出される。以下、熱電発電装置の詳細について説明する。   When the cooling water passing through the inside of the actuator connection member 13b reaches a predetermined temperature, the rod 16 advances toward the shaft member 17. As the rod 16 advances, the plate 18 swings and the boundary 19 is closed. Since the downstream side of the thermoelectric generator 20 is closed, most of the exhaust gas passes through the exhaust gas passage 14. The exhaust gas that has passed through the exhaust gas passage 14 is discharged from an exhaust gas outlet 15 a of the exhaust gas discharging member 15. Hereinafter, details of the thermoelectric generator will be described.

図2及び図3を参照する。熱電発電装置20は、筒状のコアケース21と、このコアケース21の両端を塞ぐ一対の上流側エンドプレート30,下流側エンドプレート40と、これらのエンドプレート30,40に両端が支持され内部に排気ガスが流れる第1,第2排気ガス流路50,60(第1熱媒体流路50,60)と、これらの第1,第2排気ガス流路50,60に対して隙間を介してコアケース21内に設けられ冷却水が流れる冷却水流路22(第2熱媒体流路22)と、これらの第1,第2排気ガス流路50,60及び冷却水流路22の間の隙間に配置される複数の熱電変換部70と、からなる。   Please refer to FIG. 2 and FIG. The thermoelectric generator 20 includes a cylindrical core case 21, a pair of upstream end plates 30 and a downstream end plate 40 closing both ends of the core case 21, and both ends supported by the end plates 30, 40. The first and second exhaust gas passages 50 and 60 (first heat medium passages 50 and 60) through which the exhaust gas flows, and the first and second exhaust gas passages 50 and 60 via a gap. A cooling water flow path 22 (second heat medium flow path 22) provided in the core case 21 and through which cooling water flows, and a gap between the first and second exhaust gas flow paths 50 and 60 and the cooling water flow path 22. And a plurality of thermoelectric converters 70 arranged in the same manner.

コアケース21は、下流側コアケース21aに上流側コアケース21bが嵌合されて構成される。第1排気ガス流路50は、筒状の第1ケース51と、この第1ケース51の内部に2層に配置された第1排気ガス用フィン52,52と、これらの第1排気ガス用フィン52,52の間に配置された第1セパレータ53と、からなる。   The core case 21 is configured by fitting the upstream core case 21b to the downstream core case 21a. The first exhaust gas flow path 50 includes a cylindrical first case 51, first exhaust gas fins 52, 52 disposed inside the first case 51 in two layers, and a first exhaust gas fin 52. A first separator 53 disposed between the fins 52, 52.

第2排気ガス流路60は、第1排気ガス流路50と同様の構成である。第2排気ガス流路60は、筒状の第2ケース61と、この第2ケース61の内部に2層に配置された第2排気ガス用フィン62,62と、これらの第2排気ガス用フィン62,62の間に配置された第2セパレータ63と、からなる。   The second exhaust gas channel 60 has the same configuration as the first exhaust gas channel 50. The second exhaust gas passage 60 includes a cylindrical second case 61, second exhaust gas fins 62, 62 disposed in two layers inside the second case 61, and a second exhaust gas fin 62. A second separator 63 disposed between the fins 62.

図3を参照する。第1ケース51の外周は、熱電変換部70を配置するための隙間が空けられて第1カバー部材23により覆われている。同様に、第2ケース61の外周は、熱電変換部70を配置するための隙間が空けられて第2カバー部材24により覆われている。   Please refer to FIG. The outer periphery of the first case 51 is covered with the first cover member 23 with a gap for arranging the thermoelectric conversion unit 70. Similarly, the outer periphery of the second case 61 is covered with the second cover member 24 with a gap for arranging the thermoelectric converter 70.

第1ケース51及び第1カバー部材23の間には、複数の熱電変換部70が取り付けられている。熱電変換部70は、第1ケース51に接触している高温側電極部71と、第1カバー部材23に接触している低温側電極部72と、これらの高温側及び低温側電極部71,72に接続される熱電変換素子73と、からなる。   A plurality of thermoelectric converters 70 are mounted between the first case 51 and the first cover member 23. The thermoelectric conversion section 70 includes a high-temperature side electrode section 71 in contact with the first case 51, a low-temperature side electrode section 72 in contact with the first cover member 23, and a high-temperature side and low-temperature side electrode section 71, 72 connected to a thermoelectric conversion element 73.

第2ケース61及び第2カバー部材24の間にも、複数の熱電変換部70が取り付けられている。第2ケース61に高温側電極部71、第2カバー部材24に低温側電極部72が接触し、これらの高温側及び低温側電極部71,72の間に熱電変換素子73が接続される。   A plurality of thermoelectric converters 70 are also provided between the second case 61 and the second cover member 24. The high-temperature side electrode portion 71 contacts the second case 61 and the low-temperature side electrode portion 72 contacts the second cover member 24, and a thermoelectric conversion element 73 is connected between the high-temperature side electrode portion 71 and the low-temperature side electrode portion 72.

第1カバー部材23の外周面には、第1冷却水用フィン25が取り付けられている。同様に、第2カバー部材24の外周面には、第2冷却水用フィン26が取り付けられている。   A first cooling water fin 25 is attached to an outer peripheral surface of the first cover member 23. Similarly, a second cooling water fin 26 is attached to the outer peripheral surface of the second cover member 24.

第1,第2排気ガス流路50,60を流れる排気ガスと、冷却水流路22を流れる冷却水の温度差に基づいて、複数の熱電変換部70が発電を行う。   The plurality of thermoelectric converters 70 generate electric power based on the temperature difference between the exhaust gas flowing through the first and second exhaust gas passages 50 and 60 and the cooling water flowing through the cooling water passage 22.

図3及び図4を参照する。次に、上流側,下流側エンドプレート30,40の詳細について説明する。上流側エンドプレート30及び下流側エンドプレート40は、同様の構成である。   Please refer to FIG. 3 and FIG. Next, details of the upstream and downstream end plates 30 and 40 will be described. The upstream end plate 30 and the downstream end plate 40 have the same configuration.

上流側エンドプレート30は、第1,第2排気ガス流路50,60の上流側の端部50a,60aが差し込まれる上流側差込部31(第1流路差込部31)と、この上流側差込部31に接続し第1,第2排気ガス流路50,60の熱伸びを吸収する上流側熱伸び吸収部32と、上流側熱伸び吸収部32及びコアケース21を接続する上流側本体部33と、からなる。   The upstream end plate 30 includes an upstream insertion portion 31 (first flow passage insertion portion 31) into which the upstream end portions 50a, 60a of the first and second exhaust gas flow passages 50, 60 are inserted. The upstream thermal elongation absorbing part 32, which is connected to the upstream insertion part 31 and absorbs the thermal elongation of the first and second exhaust gas passages 50, 60, is connected to the upstream thermal elongation absorbing part 32 and the core case 21. And an upstream body 33.

下流側エンドプレート40は、第1,第2排気ガス流路50,60の下流側の端部50b,60bが差し込まれる下流側差込部41(第1流路差込部41)と、この下流側差込部41に接続し第1,第2排気ガス流路50,60の熱伸びを吸収する下流側熱伸び吸収部42と、下流側熱伸び吸収部42及びコアケース21を接続する下流側本体部43と、からなる。   The downstream end plate 40 includes a downstream insertion portion 41 (first flow passage insertion portion 41) into which the downstream end portions 50b, 60b of the first and second exhaust gas flow passages 50, 60 are inserted. The downstream-side thermal expansion absorbing section 42, which is connected to the downstream-side insertion section 41 and absorbs thermal expansion of the first and second exhaust gas passages 50, 60, is connected to the downstream-side thermal expansion absorbing section 42 and the core case 21. And a downstream side main body 43.

図4及び図5を参照する。以下、下流側エンドプレート40の詳細について説明する。上流側エンドプレート30の詳細は、下流側エンドプレート40の詳細と同一であり、説明は省略する。   Please refer to FIG. 4 and FIG. Hereinafter, details of the downstream end plate 40 will be described. The details of the upstream end plate 30 are the same as the details of the downstream end plate 40, and a description thereof will be omitted.

下流側差込部41は、断面視で、略U字状を呈し、第1排気ガス流路50に対して略鉛直に延びる差込底部41aと、この差込底部41aの外周側の端部から下流側に向かって延びる差込外周部41bと、差込底部41aの内周側の端部から下流側に向かって延びる差込内周部41cと、からなる。   The downstream-side insertion portion 41 has a substantially U-shape in a cross-sectional view, and has an insertion bottom portion 41a that extends substantially vertically with respect to the first exhaust gas flow path 50, and an outer peripheral end of the insertion bottom portion 41a. And an insertion outer peripheral portion 41b extending downstream from the insertion portion, and an insertion inner peripheral portion 41c extending downstream from the inner peripheral end of the insertion bottom portion 41a.

下流側熱伸び吸収部42は、断面視で、クランク形状を呈し、第1排気ガス流路50に対して略鉛直に延びる熱伸び底部42a(傾斜部42a)と、この熱伸び底部42aの外周側の端部から下流側に延びる熱伸び外周部42bと、熱伸び底部42aの内周側の端部から上流側に向かって延びる熱伸び内周部42cと、からなる。   The downstream-side thermal expansion absorbing portion 42 has a crank shape in a cross-sectional view, and has a thermal expansion bottom 42a (inclined portion 42a) extending substantially vertically to the first exhaust gas flow path 50, and an outer periphery of the thermal expansion bottom 42a. A thermal expansion outer peripheral portion 42b extending downstream from the side end and a thermal expansion inner peripheral portion 42c extending upstream from the inner peripheral end of the thermal expansion bottom portion 42a.

熱伸び底部42aは、排気ガスの流れ方向に対して略鉛直に傾いている。熱伸び底部42aの傾斜角度θは、第1排気ガス流路50の熱伸びの前後において変化する。詳細は後述する。   The thermal elongation bottom portion 42a is inclined substantially vertically with respect to the flow direction of the exhaust gas. The inclination angle θ of the thermal expansion bottom portion 42a changes before and after thermal expansion of the first exhaust gas flow path 50. Details will be described later.

下流側本体部43は、断面視で、略J字状を呈し、第1排気ガス流路50に対して略鉛直に延びる本体底部43aと、この本体底部43aの外周側の端部から上流側に向かって延びる本体外周部43bと、本体底部43aの内周側の端部から上流側に向かって延びる本体内周部43cと、からなる。   The downstream-side main body 43 has a substantially J-shape in cross-sectional view, and has a main body bottom 43a extending substantially vertically to the first exhaust gas flow path 50, and an upstream end from an outer peripheral end of the main body bottom 43a. And a main body inner peripheral portion 43c extending upstream from the inner peripheral end of the main body bottom portion 43a.

図5を参照する。第1排気ガス流路50の第1ケース51の下流側の端部50bは、下流側差込部41の差込内周部41cに差し込まれると共に接合されている。差込外周部41bと熱伸び外周部42bは、互いに接合されている。熱伸び内周部42c及び本体内周部43cは、互いに接合されている。本体外周部43b及びコアケース21は、接合されている。   Please refer to FIG. The downstream end 50b of the first case 51 of the first exhaust gas passage 50 is inserted into and joined to the insertion inner peripheral portion 41c of the downstream insertion portion 41. The insertion outer peripheral portion 41b and the thermally elongated outer peripheral portion 42b are joined to each other. The thermal expansion inner peripheral portion 42c and the main body inner peripheral portion 43c are joined to each other. The main body outer peripheral portion 43b and the core case 21 are joined.

次に本発明の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the present invention will be described.

図4及び図6を参照する。下流側エンドプレート40は、下流側差込部41と、下流側熱伸び吸収部42と、下流側本体部43と、からなる。下流側熱伸び吸収部42は、排気ガスの流れ方向に対して傾いた熱伸び底部42aを有する。   Please refer to FIG. 4 and FIG. The downstream end plate 40 includes a downstream insertion portion 41, a downstream thermal expansion absorbing portion 42, and a downstream main body portion 43. The downstream-side thermal expansion absorbing section 42 has a thermal expansion bottom 42a inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas.

矢印(a)に示されるように、排気ガスにより第1排気ガス流路50が熱せられると、第1排気ガス流路50は熱伸びをする。第1排気ガス流路50の熱伸びにより、下流側差込部41には、排気ガスの流れ方向を基準として、下流側に向かう力が加わる。矢印(b)に示されるように、熱伸び外周部42bは、差込外周部41bにより、下流側に引っ張られる。排気ガスが流れると、コアケース21も熱伸びをする。矢印(c)に示されるように、熱伸び内周部42cは、コアケース21に接合された下流側本体部43により、下流側に引っ張られる。ただし、高温の排気ガスが流れる第1排気ガス流路50は、コアケース21よりも熱伸び量が大きい。そのため、熱伸び底部42aは、排気ガスの流れ方向との傾斜角度θが小さくなる方向に傾く。熱伸び底部42aが傾くと、排気ガスの流れ方向を基準として、下流側熱伸び吸収部42の長さLは長くなる。   As shown by the arrow (a), when the first exhaust gas passage 50 is heated by the exhaust gas, the first exhaust gas passage 50 expands thermally. Due to the thermal expansion of the first exhaust gas passage 50, a downstream force is applied to the downstream insertion portion 41 with reference to the flow direction of the exhaust gas. As shown by the arrow (b), the thermal expansion outer peripheral portion 42b is pulled downstream by the insertion outer peripheral portion 41b. When the exhaust gas flows, the core case 21 also thermally expands. As shown by the arrow (c), the thermal expansion inner peripheral portion 42 c is pulled downstream by the downstream main body 43 joined to the core case 21. However, the first exhaust gas passage 50 through which the high-temperature exhaust gas flows has a larger thermal expansion than the core case 21. Therefore, the thermal expansion bottom portion 42a is inclined in a direction in which the inclination angle θ with respect to the flow direction of the exhaust gas becomes smaller. When the thermal expansion bottom portion 42a is inclined, the length L of the downstream-side thermal expansion absorption portion 42 becomes longer based on the flow direction of the exhaust gas.

即ち、第1排気ガス流路50の熱伸びは、下流側エンドプレート40の一部を構成する下流側熱伸び吸収部42の変形により吸収される。そのため、下流側エンドプレート40に加わる負荷を抑制することができる。   That is, the thermal expansion of the first exhaust gas passage 50 is absorbed by the deformation of the downstream thermal expansion absorbing portion 42 that forms a part of the downstream end plate 40. Therefore, the load applied to the downstream end plate 40 can be suppressed.

なお、第1排気ガス流路50及びコアケース21が熱伸びをするときは、下流側本体部43の本体底部43aも僅かに傾斜する。そのため、下流側本体部43も、熱伸びを吸収する効果を有する。即ち、本発明による傾斜部とは、熱伸び前に排気ガスの流れ方向に対して傾いている部位のみに限られない。熱伸び前に排気ガスの流れ方向に対して鉛直に延びている部位であっても、傾斜角度が、熱伸びの前後において変化すれば、傾斜部といえる。   When the first exhaust gas passage 50 and the core case 21 undergo thermal expansion, the main body bottom 43a of the downstream main body 43 is also slightly inclined. Therefore, the downstream side main body 43 also has an effect of absorbing thermal elongation. That is, the inclined portion according to the present invention is not limited to only a portion that is inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas before thermal expansion. Even if the portion extends vertically with respect to the flow direction of the exhaust gas before the thermal elongation, the portion can be said to be an inclined portion if the inclination angle changes before and after the thermal elongation.

上流側エンドプレート30は、下流側エンドプレート40と同様の作用及び効果を奏する。説明は省略する。   The upstream end plate 30 has the same operation and effect as the downstream end plate 40. Description is omitted.

本実施例では、上流側,下流側エンドプレート30,40は、それぞれ、熱伸び吸収部32,42を有しているが、熱伸び吸収部32,42は、上流側又は下流側の一方のエンドプレート30,40に設けてもよい。   In the present embodiment, the upstream and downstream end plates 30 and 40 have the thermal expansion absorbing portions 32 and 42, respectively, but the thermal expansion absorbing portions 32 and 42 have one of the upstream and downstream sides. It may be provided on the end plates 30 and 40.

図3を参照する。第1,第2排気ガス流路50,60の下流側の端部50b,60bは、上流側の端部50a,60aよりも温度が低い。そのため、下流側の端部50b,60bに熱伸び吸収部42を有するエンドプレート40を設けた場合、使用状況下におけるエンドプレート40の耐久性が高くなる。   Please refer to FIG. The downstream ends 50b, 60b of the first and second exhaust gas passages 50, 60 have a lower temperature than the upstream ends 50a, 60a. Therefore, when the end plate 40 having the thermal elongation absorbing portion 42 is provided at the downstream end portions 50b and 60b, the durability of the end plate 40 in use conditions is increased.

加えて、下流側熱伸び吸収部42の外周部42b及び内周部42cは、排気ガスの流れ方向に立ち上げられている。そのため、下流側エンドプレート40の組み立ての際、下流側熱伸び吸収部42は、下流側差込部41及び下流側本体部43と位置合わせしやすくなり、互いの接合が容易となる。   In addition, the outer peripheral part 42b and the inner peripheral part 42c of the downstream thermal elongation absorption part 42 are raised in the flow direction of the exhaust gas. Therefore, at the time of assembling the downstream end plate 40, the downstream thermal expansion absorbing portion 42 is easily aligned with the downstream insertion portion 41 and the downstream main body portion 43, and the mutual connection is facilitated.

<実施例2>
次に、本発明の実施例2について説明する。実施例2では、熱伸び吸収部の数が異なる。その他の構成については、実施例1の構成と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In Example 2, the number of thermal elongation absorbing portions is different. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the reference numerals are diverted and description thereof is omitted.

図7を参照する。下流側熱伸び吸収部42の上流側には、第2熱伸び吸収部82及び第3熱伸び吸収部が83重ね合わされて配置されている。   Please refer to FIG. On the upstream side of the downstream-side thermal elongation absorber 42, a second thermal elongation absorber 82 and a third thermal elongation absorber 83 are arranged so as to overlap each other.

第2熱伸び吸収部82は、断面視で、略U形状を呈し、第1排気ガス流路50に対して略鉛直に延びる第2熱伸び底部82aと、第2熱伸び底部82aの外周側の端部から上流側に延びる第2熱伸び外周部82bと、第2熱伸び底部82aの内周側の端部から上流側に延びる第2熱伸び内周部82cと、からなる。   The second thermal elongation absorbing portion 82 has a substantially U shape in a cross-sectional view, and has a second thermal elongate bottom portion 82a extending substantially perpendicular to the first exhaust gas flow path 50, and an outer peripheral side of the second thermal elongation bottom portion 82a. A second thermal expansion outer peripheral portion 82b extending upstream from the end of the second thermal expansion, and a second thermal expansion inner peripheral portion 82c extending upstream from the inner peripheral end of the second thermal expansion bottom portion 82a.

同様に、第3熱伸び吸収部83は、断面視で、略U形状を呈し、第1排気ガス流路50に対して略鉛直に延びる第3熱伸び底部83aと、第3熱伸び底部83aの外周側の端部から上流側に延びる第3熱伸び外周部83bと、第3熱伸び底部83aの内周側の端部から上流側に延びる第3熱伸び内周部83cと、からなる。   Similarly, the third thermal elongation absorbing portion 83 has a substantially U shape in a cross-sectional view, and extends substantially vertically to the first exhaust gas flow path 50. And a third thermal expansion inner peripheral portion 83c extending upstream from an inner peripheral end of the third thermal expansion bottom portion 83a. .

熱伸び内周部42c及び第2熱伸び内周部82cは、接合されている。第2熱伸び外周部82b及び第3熱伸び外周部83bは、接合されている。第3熱伸び内周部83c及び本体内周部43cは接合されている。   The thermal expansion inner peripheral portion 42c and the second thermal expansion inner peripheral portion 82c are joined. The second thermal extension outer peripheral portion 82b and the third thermal extension outer peripheral portion 83b are joined. The third thermal expansion inner peripheral portion 83c and the main body inner peripheral portion 43c are joined.

熱電発電装置20Aにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、熱電発電装置20Aによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。   The predetermined effect of the present invention can be obtained also in the thermoelectric generator 20A. Furthermore, according to the thermoelectric generator 20A, the following specific effects can be obtained by the above configuration.

下流側エンドプレート40Aは、3つの熱伸び吸収部42,82,83を有する。そのため、第1,第2排気ガス流路50,60の熱伸びは、アコーディオン状に変形する熱伸び吸収部42,82,83により吸収される。それぞれの熱伸び吸収部42,82,83が変化するため、より大きな熱伸びに対応することができる。なお、上流側エンドプレート30(図3参照)に複数の熱伸び吸収部を設けても良い。   The downstream end plate 40A has three thermal elongation absorbing portions 42, 82, 83. Therefore, the thermal expansion of the first and second exhaust gas passages 50 and 60 is absorbed by the thermal expansion absorbing portions 42, 82 and 83 that deform into an accordion shape. Since each of the thermal expansion absorbing portions 42, 82, 83 changes, it is possible to cope with a larger thermal expansion. Note that a plurality of thermal elongation absorbing portions may be provided on the upstream end plate 30 (see FIG. 3).

なお、本発明による熱電発電装置は、排気ガス発電装置を例に説明したが、熱電発電装置の実施例は、この形式のものに限られるものではない。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。   Although the thermoelectric generator according to the present invention has been described taking an exhaust gas generator as an example, the embodiment of the thermoelectric generator is not limited to this type. That is, the present invention is not limited to the embodiments as long as the functions and effects of the present invention are exhibited.

本発明の熱電発電装置は、排気ガス発電装置に搭載するのに好適である。   The thermoelectric generator of the present invention is suitable for mounting on an exhaust gas generator.

10…排気ガス発電装置
20…熱電発電装置
21…コアケース(21a…下流側、21b…上流側)
22…冷却水流路
30…上流側エンドプレート
31…差込部
32…熱伸び吸収部
33…本体部
40…下流側エンドプレート
41…下流側差込部(41a…底部、41b…外周部、41c…内周部)
42…下流側熱伸び吸収部(42a…底部、42b…外周部、42c…内周部)
43…下流側本体部(43a…底部、43b…外周部、43c…内周部)
50…第1排気ガス流路(第1熱媒体流路)
60…第2排気ガス流路(第1熱媒体流路)
70…熱電変換部
82…第2の熱伸び吸収部(82a…底部、82b…外周部、82c…内周部)
83…第3の熱伸び吸収部(83a…底部、83b…外周部、83c…内周部)
10 Exhaust gas power generation device 20 Thermoelectric power generation device 21 Core case (21a downstream side, 21b upstream side)
Reference Signs List 22 cooling water flow path 30 upstream end plate 31 insertion part 32 thermal expansion absorbing part 33 main body part 40 downstream end plate 41 downstream insertion part (41a bottom part 41b outer peripheral part 41c) … Inner circumference)
42: Downstream thermal elongation absorption section (42a: bottom, 42b: outer circumference, 42c: inner circumference)
43: Downstream main body (43a: bottom, 43b: outer circumference, 43c: inner circumference)
50: first exhaust gas flow path (first heat medium flow path)
60... Second exhaust gas flow path (first heat medium flow path)
70 thermoelectric conversion part 82 second thermal expansion absorption part (82a bottom part, 82b outer peripheral part, 82c inner peripheral part)
83: third thermal elongation absorbing portion (83a: bottom portion, 83b: outer peripheral portion, 83c: inner peripheral portion)

Claims (3)

筒状のコアケースと、このコアケースの両端を塞ぐ一対のエンドプレートと、これらのエンドプレートに両端が支持され内部に第1熱媒体が流れる第1熱媒体流路と、この第1熱媒体流路に対して隙間を介して前記コアケース内に設けられ第2熱媒体が流れる第2熱媒体流路と、これらの第1熱媒体流路及び第2熱媒体流路の間の隙間に配置され温度差に基づいて発電する熱電変換素子と、からなる熱電発電装置において、
前記一対のエンドプレートの少なくとも一方は、前記第1熱媒体流路の端部が差し込まれた第1流路差込部と、この第1流路差込部及び前記コアケースを接続し前記第1熱媒体流路の熱伸びを吸収する熱伸び吸収部と、を有し、
前記熱伸び吸収部は、少なくとも前記第1熱媒体流路が熱によって伸びたときに、前記第1熱媒体の流れ方向に対して傾く傾斜部を有し、
この傾斜部の傾斜角度は、前記熱伸びの前後において変化することを特徴とする熱電発電装置。
A tubular core case, a pair of end plates for closing both ends of the core case, a first heat medium flow path in which both ends are supported by these end plates and a first heat medium flows therein; A second heat medium flow path provided in the core case through the gap with respect to the flow path and through which the second heat medium flows, and a gap between the first heat medium flow path and the second heat medium flow path And a thermoelectric conversion element that is arranged and generates electric power based on the temperature difference.
At least one of the pair of end plates is connected to a first passage insertion portion into which an end of the first heat medium passage is inserted, and the first passage insertion portion and the core case are connected to each other. (1) having a thermal elongation absorbing portion that absorbs thermal elongation of the heat medium flow path,
The thermal elongation absorbing portion has an inclined portion that is inclined with respect to a flow direction of the first heat medium when at least the first heat medium flow path is extended by heat,
A thermoelectric generator, wherein the inclination angle of the inclined portion changes before and after the thermal elongation.
前記エンドプレートは、前記第1熱媒体流路の下流側の端部を支持していることを特徴とする請求項1記載の熱電発電装置。   The thermoelectric generator according to claim 1, wherein the end plate supports a downstream end of the first heat medium flow path. 前記第1熱媒体の流れ方向を基準として、前記エンドプレートは、複数の熱伸び吸収部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の熱電発電装置。   3. The thermoelectric generator according to claim 1, wherein the end plate has a plurality of thermal elongation absorbing portions based on a flow direction of the first heat medium. 4.
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