JPH05195765A - 排ガス熱エネルギーの回収装置 - Google Patents
排ガス熱エネルギーの回収装置Info
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- JPH05195765A JPH05195765A JP4005744A JP574492A JPH05195765A JP H05195765 A JPH05195765 A JP H05195765A JP 4005744 A JP4005744 A JP 4005744A JP 574492 A JP574492 A JP 574492A JP H05195765 A JPH05195765 A JP H05195765A
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- Japan
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- exhaust gas
- exhaust
- temperature
- passage
- thermal energy
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【目的】 排熱回収手段を損傷させずに、排熱の回収効
率が向上した排ガス熱エネルギーの回収装置を提供す
る。 【構成】 自動車の排気通路に排熱回収手段を備えて排
ガスの熱エネルギーを回収する排ガス熱エネルギー回収
装置において、前記排気通路の途中に、第１の排ガス流
路３と第２の排ガス流路４を設け、前記第１の排ガス流
路３には高温排熱回収手段５と温度センサー７ａが装着
され、かつ第２の排ガス流路４には低温排熱回収手段６
と温度センサー７ｂが装着され、前記２本の排ガス流路
の分岐点８には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に
応じて開閉する切換バルブ９が装着されている排ガス熱
エネルギーの回収装置。
率が向上した排ガス熱エネルギーの回収装置を提供す
る。 【構成】 自動車の排気通路に排熱回収手段を備えて排
ガスの熱エネルギーを回収する排ガス熱エネルギー回収
装置において、前記排気通路の途中に、第１の排ガス流
路３と第２の排ガス流路４を設け、前記第１の排ガス流
路３には高温排熱回収手段５と温度センサー７ａが装着
され、かつ第２の排ガス流路４には低温排熱回収手段６
と温度センサー７ｂが装着され、前記２本の排ガス流路
の分岐点８には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に
応じて開閉する切換バルブ９が装着されている排ガス熱
エネルギーの回収装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の排ガス熱エネル
ギーを回収する装置に関し、更に詳しくは、広い温度範
囲の排熱エネルギーの回収が可能な排ガス熱エネルギー
の回収装置に関する。
ギーを回収する装置に関し、更に詳しくは、広い温度範
囲の排熱エネルギーの回収が可能な排ガス熱エネルギー
の回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゼーベック効果を発揮する熱発電素子を
自動車の排ガス系統に装着して排ガスの熱エネルギーを
電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーでペルチ
エ効果を発揮する電熱変換素子を作動して、例えば車両
用の保温冷蔵庫を動作させる排ガス熱エネルギーの利用
が提案されている（実開昭６１−３３７０８号公報、実
開昭６３−１６２２８１号公報を参照）。
自動車の排ガス系統に装着して排ガスの熱エネルギーを
電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーでペルチ
エ効果を発揮する電熱変換素子を作動して、例えば車両
用の保温冷蔵庫を動作させる排ガス熱エネルギーの利用
が提案されている（実開昭６１−３３７０８号公報、実
開昭６３−１６２２８１号公報を参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、排ガスの熱
エネルギーを電気エネルギーに変換する熱発電素子とし
ては、例えばＢｉ−Ｔｅ半導体素子やＰｂ−Ｔｅ半導体
素子などが知られている。そして、これらの素子は、い
ずれも、その素子特有のある温度域において高い変換効
率を示す。
エネルギーを電気エネルギーに変換する熱発電素子とし
ては、例えばＢｉ−Ｔｅ半導体素子やＰｂ−Ｔｅ半導体
素子などが知られている。そして、これらの素子は、い
ずれも、その素子特有のある温度域において高い変換効
率を示す。
【０００４】しかしながら、自動車エンジンからの排ガ
スの温度は、運転条件によって大幅に変動する。通常、
排ガスの温度幅は２００〜７００℃程度になっているた
め、排ガス系統に装着されている熱発電素子は、不規則
に上記幅の温度に曝されることになる。排ガスの温度幅
が、用いた熱発電素子の適正な作動温度域の範囲内にあ
れば、格別問題となることはないが、しかし、上記作動
温度域より外れている場合には、熱発電素子が作動しな
かったり、作動しても低効率であったりすることがあ
り、最悪の場合は、素子が破損することもある。
スの温度は、運転条件によって大幅に変動する。通常、
排ガスの温度幅は２００〜７００℃程度になっているた
め、排ガス系統に装着されている熱発電素子は、不規則
に上記幅の温度に曝されることになる。排ガスの温度幅
が、用いた熱発電素子の適正な作動温度域の範囲内にあ
れば、格別問題となることはないが、しかし、上記作動
温度域より外れている場合には、熱発電素子が作動しな
かったり、作動しても低効率であったりすることがあ
り、最悪の場合は、素子が破損することもある。
【０００５】本発明は従来の排ガス熱エネルギー利用に
おける上記したような問題を解決し、排ガス温度に対応
させて広い温度範囲で高効率の熱回収をすることができ
る排ガス熱エネルギーの回収装置の提供を目的とする。
おける上記したような問題を解決し、排ガス温度に対応
させて広い温度範囲で高効率の熱回収をすることができ
る排ガス熱エネルギーの回収装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、自動車の排気通路に排熱回
収手段を備えて排ガスの熱エネルギーを回収する排ガス
熱エネルギー回収装置において、前記排気通路の途中
に、第１の排ガス流路と第２の排ガス流路を設け、前記
第１の排ガス流路には高温排熱回収手段と温度センサー
が装着され、かつ第２の排ガス流路には低温排熱回収手
段と温度センサーが装着され、前記２本の排ガス流路の
分岐点には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に応じ
て開閉する切換バルブが装着されていることを特徴とす
る排ガス熱エネルギーの回収装置が提供される。
ために、本発明においては、自動車の排気通路に排熱回
収手段を備えて排ガスの熱エネルギーを回収する排ガス
熱エネルギー回収装置において、前記排気通路の途中
に、第１の排ガス流路と第２の排ガス流路を設け、前記
第１の排ガス流路には高温排熱回収手段と温度センサー
が装着され、かつ第２の排ガス流路には低温排熱回収手
段と温度センサーが装着され、前記２本の排ガス流路の
分岐点には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に応じ
て開閉する切換バルブが装着されていることを特徴とす
る排ガス熱エネルギーの回収装置が提供される。
【０００７】
【作用】本発明の回収装置においては、排気通路に２本
の排ガス流路を設け、１本には高温の排ガスを流し、他
の１本には低温の排ガスを流せるようになっている。エ
ンジンからの排ガス温度（Ｔ）を各排ガス流路の温度セ
ンサーで測定し、それが設定した温度（Ｔ0)より高温で
ある場合には、温度センサーからの信号で２本の排ガス
流路の分岐点に設けられている切換バルブを作動するこ
とにより低温用の排ガス流路を閉にして排ガスを高温用
の排ガス流路のみに流す。そして、この高温用排ガス流
路に装着されている高温排熱回収手段から高温排ガスの
熱エネルギーを回収する。
の排ガス流路を設け、１本には高温の排ガスを流し、他
の１本には低温の排ガスを流せるようになっている。エ
ンジンからの排ガス温度（Ｔ）を各排ガス流路の温度セ
ンサーで測定し、それが設定した温度（Ｔ0)より高温で
ある場合には、温度センサーからの信号で２本の排ガス
流路の分岐点に設けられている切換バルブを作動するこ
とにより低温用の排ガス流路を閉にして排ガスを高温用
の排ガス流路のみに流す。そして、この高温用排ガス流
路に装着されている高温排熱回収手段から高温排ガスの
熱エネルギーを回収する。
【０００８】排ガス温度が設定温度（Ｔ0)より低温の場
合は、同じく温度センサーからの信号で切換バルブを作
動することにより高温用排ガス流路を閉にして排ガスを
低温度低ガス流路のみに流し、そこで低温排熱回収手段
によって低温排ガスの熱エネルギーを回収する。このよ
うに、排ガスの温度（Ｔ）によって流路を変換し、各流
路の高温または低温排熱回収手段を動作させるので、排
熱エネルギーの回収効率は高くなり、しかも破損事故も
回避できるようになる。
合は、同じく温度センサーからの信号で切換バルブを作
動することにより高温用排ガス流路を閉にして排ガスを
低温度低ガス流路のみに流し、そこで低温排熱回収手段
によって低温排ガスの熱エネルギーを回収する。このよ
うに、排ガスの温度（Ｔ）によって流路を変換し、各流
路の高温または低温排熱回収手段を動作させるので、排
熱エネルギーの回収効率は高くなり、しかも破損事故も
回避できるようになる。
【０００９】
【実施例】如何に添付図面に基づいて本発明装置の実施
例を説明する。図１は本発明装置を示す概略図である。
図において、例えば三元触媒装置１とマフラー２の間に
第１の排ガス流路３と第２の排ガス流路４が設置されて
いる。そして、第１の排ガス流路３には、ここを流れる
排ガスの熱エネルギーを回収するための高温排熱回収手
段５とここを流れる排ガスの温度（Ｔ）を測定する温度
センサー７ａが装着され、また第２の排ガス流路４には
こちらの流路を流れる排ガスの熱エネルギーを回収する
ための低温排熱回収手段６とここを流れる排ガスの温度
（Ｔ）を測定する温度センサー７ｂが装着されている。
例を説明する。図１は本発明装置を示す概略図である。
図において、例えば三元触媒装置１とマフラー２の間に
第１の排ガス流路３と第２の排ガス流路４が設置されて
いる。そして、第１の排ガス流路３には、ここを流れる
排ガスの熱エネルギーを回収するための高温排熱回収手
段５とここを流れる排ガスの温度（Ｔ）を測定する温度
センサー７ａが装着され、また第２の排ガス流路４には
こちらの流路を流れる排ガスの熱エネルギーを回収する
ための低温排熱回収手段６とここを流れる排ガスの温度
（Ｔ）を測定する温度センサー７ｂが装着されている。
【００１０】第１の排ガス流路３と第２の排ガス流路４
の分岐点８には切換バルブ９が装着されている。この切
換バルブ９は、排ガス流路３（４）の温度センサ７ａ
（７ｂ）から得られた温度信号をコントローラ１０に入
力し、その入力信号と設定温度（Ｔ0)とを比較演算し
て、モータ１１を作動させることにより、排ガス流路３
（４）の開閉を行なう。
の分岐点８には切換バルブ９が装着されている。この切
換バルブ９は、排ガス流路３（４）の温度センサ７ａ
（７ｂ）から得られた温度信号をコントローラ１０に入
力し、その入力信号と設定温度（Ｔ0)とを比較演算し
て、モータ１１を作動させることにより、排ガス流路３
（４）の開閉を行なう。
【００１１】各流路に装着する排熱回収手段としては、
例えば、前記した熱発電素子の外にヒートパイプを用い
ることができる。熱発電素子を用いた場合、コントロー
ラ１０に設定する排ガスの設定温度を２５０℃とし、高
温側の第１の排ガス流路３に装着する熱発電素子として
はＰｂ−Ｔｅ半導体素子を、低温側の第２の排ガス流路
４に装着する熱発電素子としてはＢｉ−Ｔｅ半導体素子
を用いることができる。これらの素子は、いずれも、各
排ガス流路の外周面に圧接して全体をシールすることに
よって取付けることができる。
例えば、前記した熱発電素子の外にヒートパイプを用い
ることができる。熱発電素子を用いた場合、コントロー
ラ１０に設定する排ガスの設定温度を２５０℃とし、高
温側の第１の排ガス流路３に装着する熱発電素子として
はＰｂ−Ｔｅ半導体素子を、低温側の第２の排ガス流路
４に装着する熱発電素子としてはＢｉ−Ｔｅ半導体素子
を用いることができる。これらの素子は、いずれも、各
排ガス流路の外周面に圧接して全体をシールすることに
よって取付けることができる。
【００１２】またヒートパイプを用いた場合、コントロ
ーラ１０に設定する排ガスの設定温度を３００℃とし、
高温側には例えばナフタリンを作動液とするヒートパイ
プを、低温側には、水を作動液とするヒートパイプを用
いることができる。次に、高温側の第１の排ガス流路３
に着目して作用を説明する。そのときの排熱回収のフロ
ーチャートを図２に示す。
ーラ１０に設定する排ガスの設定温度を３００℃とし、
高温側には例えばナフタリンを作動液とするヒートパイ
プを、低温側には、水を作動液とするヒートパイプを用
いることができる。次に、高温側の第１の排ガス流路３
に着目して作用を説明する。そのときの排熱回収のフロ
ーチャートを図２に示す。
【００１３】装置全体をスタートさせる。エンジンから
の排ガスは触媒装置１に流入してそこでＮＯｘ等が分解
されたのち回収装置に流入する。今、切換バルブ９は高
温側の第１の排ガス流路３を閉にしているとする。この
場合には、排ガスは低温側の第２の排ガス流路４に流入
する。そして温度センサー７ｂで排ガス温度（Ｔ）が測
定され（Ｓ１）、その温度信号はコントローラ１０に入
力される。
の排ガスは触媒装置１に流入してそこでＮＯｘ等が分解
されたのち回収装置に流入する。今、切換バルブ９は高
温側の第１の排ガス流路３を閉にしているとする。この
場合には、排ガスは低温側の第２の排ガス流路４に流入
する。そして温度センサー７ｂで排ガス温度（Ｔ）が測
定され（Ｓ１）、その温度信号はコントローラ１０に入
力される。
【００１４】コントローラ１０では排ガス温度Ｔは設定
温度Ｔ0 と比較演算される（Ｓ２）。Ｔ＞Ｔ0 の場合に
は、切換バルブ９は第２の排ガス流路４を閉（第１の排
ガス流路３を開）のままに維持する（Ｓ３）。したがっ
て、排ガスは高温側の第１の排ガス流路３のみに流れ
る。Ｔ＜Ｔ0 の場合には、コントローラ１０からモータ
１１への駆動信号を発信してモータ１１を駆動し、切換
バルブ９で高温側の第１の排ガス流路３を閉にして低温
側の第２の排ガス流路４を開にする（Ｓ４）。したがっ
て、排ガスは第２の排ガス流路４のみを流れる。
温度Ｔ0 と比較演算される（Ｓ２）。Ｔ＞Ｔ0 の場合に
は、切換バルブ９は第２の排ガス流路４を閉（第１の排
ガス流路３を開）のままに維持する（Ｓ３）。したがっ
て、排ガスは高温側の第１の排ガス流路３のみに流れ
る。Ｔ＜Ｔ0 の場合には、コントローラ１０からモータ
１１への駆動信号を発信してモータ１１を駆動し、切換
バルブ９で高温側の第１の排ガス流路３を閉にして低温
側の第２の排ガス流路４を開にする（Ｓ４）。したがっ
て、排ガスは第２の排ガス流路４のみを流れる。
【００１５】このようなことから、Ｔ＞Ｔ0 の場合は、
排ガスの熱エネルギーは高温排熱回収手段５からのみ回
収され、Ｔ＜Ｔ0 の場合は、低温排熱回収手段６からの
み回収されるので、それぞれの回収効率は向上する。図
３は他の例を示す概略図である。この装置の場合は、一
方の排ガス流路１２に、高温排熱回収手段５および温度
センサー７ａと低温排熱回収手段６および温度センサー
７ｂとをこの順序でシリーズに配置し、更に他の排ガス
流路１３を、排ガス流入部と、前記した高温排熱回収手
段５と低温排熱回収手段６との間に設置し、この他方の
排ガス流路１３の入口に切換バルブ９を配設したもので
ある。
排ガスの熱エネルギーは高温排熱回収手段５からのみ回
収され、Ｔ＜Ｔ0 の場合は、低温排熱回収手段６からの
み回収されるので、それぞれの回収効率は向上する。図
３は他の例を示す概略図である。この装置の場合は、一
方の排ガス流路１２に、高温排熱回収手段５および温度
センサー７ａと低温排熱回収手段６および温度センサー
７ｂとをこの順序でシリーズに配置し、更に他の排ガス
流路１３を、排ガス流入部と、前記した高温排熱回収手
段５と低温排熱回収手段６との間に設置し、この他方の
排ガス流路１３の入口に切換バルブ９を配設したもので
ある。
【００１６】この装置では、排ガス温度をそれぞれの温
度センサーで測定し、その温度が設定温度よりも高い場
合は、切換バルブ９を作動して排ガス流路１３を閉とす
る。したがって、排ガスは排ガス流路１２を流れ、そこ
でまず高温の排熱は高温排熱回収手段５で回収されて低
温となり、その低温の排熱はつぎに低温排熱回収手段６
で回収される。このとき、低温排熱回収手段７には、直
接、高温の排ガスは流入しない。
度センサーで測定し、その温度が設定温度よりも高い場
合は、切換バルブ９を作動して排ガス流路１３を閉とす
る。したがって、排ガスは排ガス流路１２を流れ、そこ
でまず高温の排熱は高温排熱回収手段５で回収されて低
温となり、その低温の排熱はつぎに低温排熱回収手段６
で回収される。このとき、低温排熱回収手段７には、直
接、高温の排ガスは流入しない。
【００１７】排ガス温度が設定温度よりも低い場合は、
その温度が温度センサーで測定され、切換バルブ９を作
動して、排ガス流路１３を開とする。排ガスは排ガス流
路１３を流れ低温排熱回収手段６でその排熱が回収され
る。このとき、一部は排ガス流路１２に流入するが、そ
の温度は低いので高温排熱回収手段５を損傷することは
ない。
その温度が温度センサーで測定され、切換バルブ９を作
動して、排ガス流路１３を開とする。排ガスは排ガス流
路１３を流れ低温排熱回収手段６でその排熱が回収され
る。このとき、一部は排ガス流路１２に流入するが、そ
の温度は低いので高温排熱回収手段５を損傷することは
ない。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
排ガス熱エネルギーの回収装置は、自動車の排気通路に
排熱回収手段を備えて排ガスの熱エネルギーを回収する
排ガス熱エネルギー回収装置において、前記排気通路の
途中に、第１の排ガス流路と第２の排ガス流路を設け、
前記第１の排ガス流路には高温排熱回収手段と温度セン
サーが装着され、かつ第２の排ガス流路には低温排熱回
収手段と温度センサーが装着され、前記２本の排ガス流
路の分岐点には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に
応じて開閉する切換バルブが装着されていることを特徴
とするので、排ガスの温度変化に対応して排熱回収用の
手段を選択することができ、そのため、排熱の回収効率
は向上する。
排ガス熱エネルギーの回収装置は、自動車の排気通路に
排熱回収手段を備えて排ガスの熱エネルギーを回収する
排ガス熱エネルギー回収装置において、前記排気通路の
途中に、第１の排ガス流路と第２の排ガス流路を設け、
前記第１の排ガス流路には高温排熱回収手段と温度セン
サーが装着され、かつ第２の排ガス流路には低温排熱回
収手段と温度センサーが装着され、前記２本の排ガス流
路の分岐点には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に
応じて開閉する切換バルブが装着されていることを特徴
とするので、排ガスの温度変化に対応して排熱回収用の
手段を選択することができ、そのため、排熱の回収効率
は向上する。
【図１】本発明装置例の概要を示す概略図である。
【図２】装置の作動手段を示すフローチャート図であ
る。
る。
【図３】本発明装置の他の例を示す概略図である。
１ 触媒装置 ２ マフラー ３ 第１の排ガス流路 ４ 第２の排ガス流路 ５ 高温排熱回収手段 ６ 低温排熱回収手段 ７ａ，７ｂ 温度センサー ８ 分岐点 ９ 切換バルブ １０ コントローラ １１ モータ １２ 一方の排ガス流路 １３ 他方の排ガス流路
Claims (1)
- 【請求項１】 自動車の排気通路に排熱回収手段を備え
て排ガスの熱エネルギーを回収する排ガス熱エネルギー
回収装置において、前記排気通路の途中に、第１の排ガ
ス流路と第２の排ガス流路を設け、前記第１の排ガス流
路には高温排熱回収手段と温度センサーが装着され、か
つ第２の排ガス流路には低温排熱回収手段と温度センサ
ーが装着され、前記２本の排ガス流路の分岐点には、各
排ガス流路を流れる排ガスの温度に応じて開閉する切換
バルブが装着されていることを特徴とする排ガス熱エネ
ルギーの回収装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005744A JPH05195765A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 排ガス熱エネルギーの回収装置 |
| US08/002,631 US5296534A (en) | 1992-01-16 | 1993-01-11 | Flame retardant composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005744A JPH05195765A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 排ガス熱エネルギーの回収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195765A true JPH05195765A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11619616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005744A Withdrawn JPH05195765A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 排ガス熱エネルギーの回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195765A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003044343A1 (fr) * | 2001-11-21 | 2003-05-30 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Echangeur de chaleur |
| JP2008547370A (ja) * | 2005-06-28 | 2008-12-25 | ビーエスエスティー エルエルシー | 変動する熱電源用の熱電発電機 |
| JP2012080761A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Toshiba Corp | 温度差発電装置及び熱電変換素子フレーム |
| DE102010042674A1 (de) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Wärmeübertragungsvorrichtung, thermoelektrische Generatorvorrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Wärmeübertragungsvorrichtung |
| JP2012522176A (ja) * | 2009-03-31 | 2012-09-20 | ルノー・トラックス | 熱電装置を備える、内燃機関装置のエネルギー回収システム |
| JP2012251442A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Aisin Seiki Co Ltd | エンジン駆動式空気調和機 |
| JP2014001631A (ja) * | 2012-06-14 | 2014-01-09 | National Maritime Research Institute | 排熱回収熱電発電システム、及び排熱回収熱電発電システムを搭載した船舶 |
| US9276188B2 (en) | 2009-07-24 | 2016-03-01 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric-based power generation systems and methods |
| US9293680B2 (en) | 2011-06-06 | 2016-03-22 | Gentherm Incorporated | Cartridge-based thermoelectric systems |
| US9306143B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-04-05 | Gentherm Incorporated | High efficiency thermoelectric generation |
| JP2016158328A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 株式会社デンソー | 熱電発電装置 |
| US10473365B2 (en) | 2008-06-03 | 2019-11-12 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric heat pump |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4005744A patent/JPH05195765A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
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| JP2013233086A (ja) * | 2005-06-28 | 2013-11-14 | Bsst Llc | 変動する熱電源用の熱電発電機 |
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