JPH0638560A - 排気ガス発電装置 - Google Patents
排気ガス発電装置Info
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- JPH0638560A JPH0638560A JP4192159A JP19215992A JPH0638560A JP H0638560 A JPH0638560 A JP H0638560A JP 4192159 A JP4192159 A JP 4192159A JP 19215992 A JP19215992 A JP 19215992A JP H0638560 A JPH0638560 A JP H0638560A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は、複数の熱発電素子をもつ排気ガス
発電装置の発電効率向上を目的とする。 【構成】 複数の熱発電素子１３，１４，１５を排気管
上１２に直列的に配設し、複数の熱発電素子の各々の熱
電変換部材高さを排気管の下流側に配設されるものほど
低くしていくか、或いは各々の熱電変換部材断面積を排
気管の下流側に配設されるものほど大きくした。
発電装置の発電効率向上を目的とする。 【構成】 複数の熱発電素子１３，１４，１５を排気管
上１２に直列的に配設し、複数の熱発電素子の各々の熱
電変換部材高さを排気管の下流側に配設されるものほど
低くしていくか、或いは各々の熱電変換部材断面積を排
気管の下流側に配設されるものほど大きくした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス発電装置に関
するもので、例えば自動車エンジンの排気ガスの熱を高
温源として熱発電素子により発電を行うものである。
するもので、例えば自動車エンジンの排気ガスの熱を高
温源として熱発電素子により発電を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明に係わる従来技術として、例えば
特開昭６３−２６２０７５号公報に開示された「排気熱
熱電変換発電器」がある。この従来技術を図３乃至図４
に基づいて説明すると、円管状の排気管７１の一部には
箱状の吸熱部７２が形成されており、吸熱部７２の図示
上下面にはそれぞれ熱発電素子７３，７４が配設されて
いる。熱発電素子７３，７４はそれぞれ両面に図示しな
い集熱面と放熱面が形成されており、集熱面は吸熱部７
２と接着，螺着等の方法によって熱的に結合し、放熱面
は冷却ジャケット７５，７６とそれぞれ接着，螺着等の
方法によって熱的に結合している。尚、連通管７７，７
８はそれぞれ冷却ジャケット７５，７６に冷却水を供
給，排出するためのものである。そして、吸熱部７２内
を図示しないエンジンの高温排気ガスが流れる時、排気
ガスから熱発電素子７３，７４の集熱面に効率よく熱を
与えるために、吸熱部７２内には図４に示すような多数
のフィン７９が配設されている。
特開昭６３−２６２０７５号公報に開示された「排気熱
熱電変換発電器」がある。この従来技術を図３乃至図４
に基づいて説明すると、円管状の排気管７１の一部には
箱状の吸熱部７２が形成されており、吸熱部７２の図示
上下面にはそれぞれ熱発電素子７３，７４が配設されて
いる。熱発電素子７３，７４はそれぞれ両面に図示しな
い集熱面と放熱面が形成されており、集熱面は吸熱部７
２と接着，螺着等の方法によって熱的に結合し、放熱面
は冷却ジャケット７５，７６とそれぞれ接着，螺着等の
方法によって熱的に結合している。尚、連通管７７，７
８はそれぞれ冷却ジャケット７５，７６に冷却水を供
給，排出するためのものである。そして、吸熱部７２内
を図示しないエンジンの高温排気ガスが流れる時、排気
ガスから熱発電素子７３，７４の集熱面に効率よく熱を
与えるために、吸熱部７２内には図４に示すような多数
のフィン７９が配設されている。
【０００３】以上の構成において、吸熱部７２内を流れ
る高温排気ガスの高温が熱発電素子７３，７４の集熱面
に作用すると同時に、冷却ジャケット７５，７６内を流
れる冷却水の低温が熱発電素子７３，７４の放熱面に作
用して、熱発電素子７３，７４の集熱面と放熱面との間
に温度差が生じ、集熱面から放熱面へと熱が流れること
で熱発電素子７３，７４の各出力端に電位差が生じる。
る高温排気ガスの高温が熱発電素子７３，７４の集熱面
に作用すると同時に、冷却ジャケット７５，７６内を流
れる冷却水の低温が熱発電素子７３，７４の放熱面に作
用して、熱発電素子７３，７４の集熱面と放熱面との間
に温度差が生じ、集熱面から放熱面へと熱が流れること
で熱発電素子７３，７４の各出力端に電位差が生じる。
【０００４】ところで、自動車エンジンでは排気管の長
さが２〜３ｍ程度あり、上述したような吸熱部７２及び
熱発電素子７３，７４を排気管上に多数配設することが
できる。しかし、排気管中には触媒やマフラ等の排気ガ
ス温度を降温させる媒体が配設されており、排気管の下
流側ほど排気ガス温度が低下する。従って、（発電能
力）＝（熱発電素子の熱電変換部材断面積）×（熱電変
換部材内の熱伝導のしやすさ）×（集熱面と放熱面との
温度差）の関係において、冷却水温度の排気管上流部と
下流部との間の温度差は小さいので、排気管下流部ほど
（集熱面と放熱面との温度差）が小さくなり、排気管下
流部に配設される熱発電素子７３，７４ほど発電効率が
低下するといった不具合を有している。
さが２〜３ｍ程度あり、上述したような吸熱部７２及び
熱発電素子７３，７４を排気管上に多数配設することが
できる。しかし、排気管中には触媒やマフラ等の排気ガ
ス温度を降温させる媒体が配設されており、排気管の下
流側ほど排気ガス温度が低下する。従って、（発電能
力）＝（熱発電素子の熱電変換部材断面積）×（熱電変
換部材内の熱伝導のしやすさ）×（集熱面と放熱面との
温度差）の関係において、冷却水温度の排気管上流部と
下流部との間の温度差は小さいので、排気管下流部ほど
（集熱面と放熱面との温度差）が小さくなり、排気管下
流部に配設される熱発電素子７３，７４ほど発電効率が
低下するといった不具合を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では複
数の熱発電素子をもつ排気ガス発電装置の発電効率向上
を、その技術的課題とする。
数の熱発電素子をもつ排気ガス発電装置の発電効率向上
を、その技術的課題とする。
【０００６】
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の第１の技術的手段
は、エンジンの排気ガスが流れる排気管と、排気管上に
配設される熱発電素子とを有し、熱発電素子は排気ガス
を高温源として発電を行う排気ガス発電装置において、
排気管上には複数の熱発電素子を直列的に配設し、排気
管の下流側に配設される熱発電素子ほど各々の熱電変換
部材高さが低くされるようにしたことである。 前述し
た本発明の技術的課題を解決するために講じた本発明の
第２の技術的手段は、エンジンの排気ガスが流れる排気
管と、排気管上に配設される熱発電素子とを有し、熱発
電素子は排気ガスを高温源として発電を行う排気ガス発
電装置において、排気管上には複数の熱発電素子を直列
的に配設し、排気管の下流側に配設される熱発電素子ほ
ど各々の熱電変換部材断面積が大きくされるようにした
ことである。
課題を解決するために講じた本発明の第１の技術的手段
は、エンジンの排気ガスが流れる排気管と、排気管上に
配設される熱発電素子とを有し、熱発電素子は排気ガス
を高温源として発電を行う排気ガス発電装置において、
排気管上には複数の熱発電素子を直列的に配設し、排気
管の下流側に配設される熱発電素子ほど各々の熱電変換
部材高さが低くされるようにしたことである。 前述し
た本発明の技術的課題を解決するために講じた本発明の
第２の技術的手段は、エンジンの排気ガスが流れる排気
管と、排気管上に配設される熱発電素子とを有し、熱発
電素子は排気ガスを高温源として発電を行う排気ガス発
電装置において、排気管上には複数の熱発電素子を直列
的に配設し、排気管の下流側に配設される熱発電素子ほ
ど各々の熱電変換部材断面積が大きくされるようにした
ことである。
【０００８】
【作用】上述した本発明の第１の技術的手段によれば、
下流側に配設される熱発電素子ほど熱発電素子の熱電変
換部材高さが低く、集熱面から放熱面へと熱が流れやす
い状態のもとで、排気ガスを高温源として熱発電素子が
発電を行う。
下流側に配設される熱発電素子ほど熱発電素子の熱電変
換部材高さが低く、集熱面から放熱面へと熱が流れやす
い状態のもとで、排気ガスを高温源として熱発電素子が
発電を行う。
【０００９】また、上述した本発明の第２の技術的手段
によれば、下流側に配設される熱発電素子ほど、熱発電
素子の熱電変換部材断面積が大きい状態で、排気ガス温
度を高温源として熱発電素子が発電を行う。
によれば、下流側に配設される熱発電素子ほど、熱発電
素子の熱電変換部材断面積が大きい状態で、排気ガス温
度を高温源として熱発電素子が発電を行う。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の技術的手段を具体化した実施
例について添付図面に基づいて説明する。
例について添付図面に基づいて説明する。
【００１１】図１に示す本発明第１実施例の排気ガス発
電装置１０において、エンジン１１には排気管１２が配
設され、排気管１２上には複数の熱発電素子１３，１
４，１５が上流側から下流側に向かって直列的に配設さ
れている。熱発電素子１３（１４、１５）は基板１３
ａ，１３ｂ間（１４ａ，１４ｂ間、１５ａ，１５ｂ間）
に熱電変換部材としての複数の半導体１３ｃ（１４ｃ、
１５ｃ）を図示しない電極を用いて直列に接続（Ｐ型半
導体およびＮ型半導体を交互に且つ直列に接続）して構
成されるものである。但し、熱電変換部材は必ずしも半
導体である必要はなく、導体でもよい。ここで、基板１
３ａ（１４ａ，１５ａ）は集熱面として作用し、排気管
１２と接着，螺着等の方法により熱的に結合される。ま
た、基板１３ｂ（１４ｂ，１５ｂ）は放熱面として作用
し、大気に露呈させるか、図示しない冷却水通路等の冷
却手段と接着，螺着等の方法により熱的に結合させても
よい。
電装置１０において、エンジン１１には排気管１２が配
設され、排気管１２上には複数の熱発電素子１３，１
４，１５が上流側から下流側に向かって直列的に配設さ
れている。熱発電素子１３（１４、１５）は基板１３
ａ，１３ｂ間（１４ａ，１４ｂ間、１５ａ，１５ｂ間）
に熱電変換部材としての複数の半導体１３ｃ（１４ｃ、
１５ｃ）を図示しない電極を用いて直列に接続（Ｐ型半
導体およびＮ型半導体を交互に且つ直列に接続）して構
成されるものである。但し、熱電変換部材は必ずしも半
導体である必要はなく、導体でもよい。ここで、基板１
３ａ（１４ａ，１５ａ）は集熱面として作用し、排気管
１２と接着，螺着等の方法により熱的に結合される。ま
た、基板１３ｂ（１４ｂ，１５ｂ）は放熱面として作用
し、大気に露呈させるか、図示しない冷却水通路等の冷
却手段と接着，螺着等の方法により熱的に結合させても
よい。
【００１２】そして、熱発電素子１３，１４，１５には
図示しない出力端がそれぞれ接続されており、図示しな
いバッテリ等を充電可能としたり、図示しない電力消費
手段を作動可能としている。
図示しない出力端がそれぞれ接続されており、図示しな
いバッテリ等を充電可能としたり、図示しない電力消費
手段を作動可能としている。
【００１３】尚、排気管１２中には図示しない触媒やマ
フラ等が配設されているため、排気管１２の熱発電素子
１３が配設されている位置と熱発電素子１５が配設され
ている位置では、例えば９００℃から１００℃程度の温
度勾配を有している。そこで、熱発電素子１３の半導体
材料として例えばＦｅＳｉ系やＳｉＧｅ系のものを用い
るようにしたり、熱発電素子１４の半導体材料として例
えばＰｂＴｅ系のものを用いるようにしたり、熱発電素
子１５の半導体材料として例えばＢｉＴｅ系のものを用
いるようにしたりしてもよい。
フラ等が配設されているため、排気管１２の熱発電素子
１３が配設されている位置と熱発電素子１５が配設され
ている位置では、例えば９００℃から１００℃程度の温
度勾配を有している。そこで、熱発電素子１３の半導体
材料として例えばＦｅＳｉ系やＳｉＧｅ系のものを用い
るようにしたり、熱発電素子１４の半導体材料として例
えばＰｂＴｅ系のものを用いるようにしたり、熱発電素
子１５の半導体材料として例えばＢｉＴｅ系のものを用
いるようにしたりしてもよい。
【００１４】そして、熱発電素子１３，１４，１５の各
半導体１３ｃ，１４ｃ，１５ｃの各高さは、排気管１２
の上流側から下流側に向かって低くされていっている。
つまり、半導体１３ｃの高さが最も高く、半導体１５ｃ
の高さが最も低くなっているので、半導体１５ｃは半導
体１３ｃに比べて集熱面１５ａから放熱面１５ｂへ熱が
流れやすくなっている。
半導体１３ｃ，１４ｃ，１５ｃの各高さは、排気管１２
の上流側から下流側に向かって低くされていっている。
つまり、半導体１３ｃの高さが最も高く、半導体１５ｃ
の高さが最も低くなっているので、半導体１５ｃは半導
体１３ｃに比べて集熱面１５ａから放熱面１５ｂへ熱が
流れやすくなっている。
【００１５】以上の構成を有する排気ガス発電装置１０
の作動について説明する。エンジン１１が始動されると
排気管１２内を高温の排気ガスが流れる。ここで、前述
したように排気管１２内には排気ガス温度に勾配があ
り、また排気管１２の同じ場所においてもエンジンの負
荷状態等によって排気ガス温度は変化する。まず、相対
的に非常に高温の排気ガスが係合する熱発電素子１３で
は、この排気ガスの高温が集熱面１３ａに作用すると共
に放熱面１３ｂには大気又は冷却手段の低温が作用し、
集熱面１３ａと放熱面１３ｂとの間には非常に大きい温
度差が生じる。従って、集熱面１３ａから放熱面１３ｂ
への非常に大きい熱の流れが生じ、熱発電素子１３の出
力端間に電位差が発生する。次に、例えば触媒によって
やや降温した排気ガスが係合する熱発電素子１４では、
同様に、この排気ガスの高温が集熱面１４ａに作用する
と共に放熱面１４ｂには大気又は冷却手段の低温が作用
し、集熱面１４ａと放熱面１４ｂとの間には大きい温度
差が生じる。従って、集熱面１４ａから放熱面１４ｂへ
の大きい熱の流れが生じ、熱発電素子１４の出力端間に
電位差が発生する。尚、半導体１４ｃの高さは半導体１
３ｃの高さに比べて低いので、半導体１４ｃでは集熱面
１４ａから放熱面１４ｂに熱が相対的に流れやすく、集
熱面１４ａが係合する排気ガス温度が集熱面１３ａが係
合する排気ガス温度よりも低くなっていても、熱発電素
子１４の発電効率が熱発電素子１３の発電効率よりも大
きく劣ることはない。最後に、例えばマフラによって更
に降温した排気ガスが係合する熱発電素子１５では、同
様に、この排気ガスの高温が集熱面１５ａに作用すると
共に放熱面１５ｂには大気又は冷却手段の低温が作用
し、集熱面１５ａと放熱面１５ｂとの間には相対的に小
さい温度差が生じる。従って、集熱面１５ａから放熱面
１５ｂへの相対的に小さい熱の流れが生じ、熱発電素子
１５の出力端間に電位差が発生する。尚、半導体１５ｃ
の高さは半導体１３ｃの高さに比べて十分に低いので、
半導体１５ｃでは集熱面１５ａから放熱面１５ｂに熱が
相対的に非常に流れやすく、集熱面１５ａが係合する排
気ガス温度が集熱面１３ａが係合する排気ガス温度より
も非常に低くなっていても、熱発電素子１５の発電効率
が熱発電素子１３の発電効率よりも大きく劣ることはな
い。
の作動について説明する。エンジン１１が始動されると
排気管１２内を高温の排気ガスが流れる。ここで、前述
したように排気管１２内には排気ガス温度に勾配があ
り、また排気管１２の同じ場所においてもエンジンの負
荷状態等によって排気ガス温度は変化する。まず、相対
的に非常に高温の排気ガスが係合する熱発電素子１３で
は、この排気ガスの高温が集熱面１３ａに作用すると共
に放熱面１３ｂには大気又は冷却手段の低温が作用し、
集熱面１３ａと放熱面１３ｂとの間には非常に大きい温
度差が生じる。従って、集熱面１３ａから放熱面１３ｂ
への非常に大きい熱の流れが生じ、熱発電素子１３の出
力端間に電位差が発生する。次に、例えば触媒によって
やや降温した排気ガスが係合する熱発電素子１４では、
同様に、この排気ガスの高温が集熱面１４ａに作用する
と共に放熱面１４ｂには大気又は冷却手段の低温が作用
し、集熱面１４ａと放熱面１４ｂとの間には大きい温度
差が生じる。従って、集熱面１４ａから放熱面１４ｂへ
の大きい熱の流れが生じ、熱発電素子１４の出力端間に
電位差が発生する。尚、半導体１４ｃの高さは半導体１
３ｃの高さに比べて低いので、半導体１４ｃでは集熱面
１４ａから放熱面１４ｂに熱が相対的に流れやすく、集
熱面１４ａが係合する排気ガス温度が集熱面１３ａが係
合する排気ガス温度よりも低くなっていても、熱発電素
子１４の発電効率が熱発電素子１３の発電効率よりも大
きく劣ることはない。最後に、例えばマフラによって更
に降温した排気ガスが係合する熱発電素子１５では、同
様に、この排気ガスの高温が集熱面１５ａに作用すると
共に放熱面１５ｂには大気又は冷却手段の低温が作用
し、集熱面１５ａと放熱面１５ｂとの間には相対的に小
さい温度差が生じる。従って、集熱面１５ａから放熱面
１５ｂへの相対的に小さい熱の流れが生じ、熱発電素子
１５の出力端間に電位差が発生する。尚、半導体１５ｃ
の高さは半導体１３ｃの高さに比べて十分に低いので、
半導体１５ｃでは集熱面１５ａから放熱面１５ｂに熱が
相対的に非常に流れやすく、集熱面１５ａが係合する排
気ガス温度が集熱面１３ａが係合する排気ガス温度より
も非常に低くなっていても、熱発電素子１５の発電効率
が熱発電素子１３の発電効率よりも大きく劣ることはな
い。
【００１６】次に、図２に基づいて本発明第２実施例の
排気ガス発電装置２０を説明する。
排気ガス発電装置２０を説明する。
【００１７】図２に示す本発明第２実施例の排気ガス発
電装置２０において、エンジン２１には排気管２２が配
設され、排気管２２上には複数の熱発電素子２３，２
４，２５が上流側から下流側に向かって直列的に配設さ
れている。熱発電素子２３（２４、２５）は基板２３
ａ，２３ｂ間（２４ａ，２４ｂ間、２５ａ，２５ｂ間）
に熱電変換部材としての複数の半導体２３ｃ（２４ｃ、
２５ｃ）を図示しない電極を用いて直列に接続（Ｐ型半
導体およびＮ型半導体を交互に且つ直列に接続）して構
成されるものである。但し、熱電変換部材は必ずしも半
導体である必要はなく、導体でもよい。ここで、基板２
３ａ（２４ａ，２５ａ）は集熱面として作用し、排気管
２２と接着，螺着等の方法により熱的に結合される。ま
た、基板２３ｂ（２４ｂ，２５ｂ）は放熱面として作用
し、大気に露呈させるか、図示しない冷却水通路等の冷
却手段と接着，螺着等の方法により熱的に結合させても
よい。そして、熱発電素子１３，１４，１５には図示し
ない出力端がそれぞれ接続されており、図示しないバッ
テリ等を充電可能としたり、図示しない電力消費手段を
作動可能としている。
電装置２０において、エンジン２１には排気管２２が配
設され、排気管２２上には複数の熱発電素子２３，２
４，２５が上流側から下流側に向かって直列的に配設さ
れている。熱発電素子２３（２４、２５）は基板２３
ａ，２３ｂ間（２４ａ，２４ｂ間、２５ａ，２５ｂ間）
に熱電変換部材としての複数の半導体２３ｃ（２４ｃ、
２５ｃ）を図示しない電極を用いて直列に接続（Ｐ型半
導体およびＮ型半導体を交互に且つ直列に接続）して構
成されるものである。但し、熱電変換部材は必ずしも半
導体である必要はなく、導体でもよい。ここで、基板２
３ａ（２４ａ，２５ａ）は集熱面として作用し、排気管
２２と接着，螺着等の方法により熱的に結合される。ま
た、基板２３ｂ（２４ｂ，２５ｂ）は放熱面として作用
し、大気に露呈させるか、図示しない冷却水通路等の冷
却手段と接着，螺着等の方法により熱的に結合させても
よい。そして、熱発電素子１３，１４，１５には図示し
ない出力端がそれぞれ接続されており、図示しないバッ
テリ等を充電可能としたり、図示しない電力消費手段を
作動可能としている。
【００１８】尚、排気管２２中には図示しない触媒やマ
フラ等が配設されているため、排気管２２の熱発電素子
２３が配設されている位置と熱発電素子２５が配設され
ている位置では、例えば９００℃から１００℃程度の温
度勾配を有している。そこで、熱発電素子２３の半導体
材料として例えばＦｅＳｉ系やＳｉＧｅ系のものを用い
るようにしたり、熱発電素子２４の半導体材料として例
えばＰｂＴｅ系のものを用いるようにしたり、熱発電素
子２５の半導体材料として例えばＢｉＴｅ系のものを用
いるようにしたりしてもよい。
フラ等が配設されているため、排気管２２の熱発電素子
２３が配設されている位置と熱発電素子２５が配設され
ている位置では、例えば９００℃から１００℃程度の温
度勾配を有している。そこで、熱発電素子２３の半導体
材料として例えばＦｅＳｉ系やＳｉＧｅ系のものを用い
るようにしたり、熱発電素子２４の半導体材料として例
えばＰｂＴｅ系のものを用いるようにしたり、熱発電素
子２５の半導体材料として例えばＢｉＴｅ系のものを用
いるようにしたりしてもよい。
【００１９】そして、熱発電素子２３，２４，２５の各
半導体２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ１つあたりの各断面積
は、排気管２２の上流側から下流側に向かって大きくさ
れていっている。つまり、半導体２３ｃ１つあたりの断
面積が最も小さく、半導体２５ｃ１つあたりの断面積が
最も大きくなっているので、半導体２５ｃは半導体２３
ｃに比べて集熱面２５ａでの集熱量が多い。
半導体２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ１つあたりの各断面積
は、排気管２２の上流側から下流側に向かって大きくさ
れていっている。つまり、半導体２３ｃ１つあたりの断
面積が最も小さく、半導体２５ｃ１つあたりの断面積が
最も大きくなっているので、半導体２５ｃは半導体２３
ｃに比べて集熱面２５ａでの集熱量が多い。
【００２０】以上の構成を有する排気ガス発電装置２０
の作動について説明する。エンジン２１が始動されると
排気管２２内を高温の排気ガスが流れる。ここで、前述
したように排気管２２内には排気ガス温度に勾配があ
り、また排気管２２の同じ場所においてもエンジンの負
荷状態等によって排気ガス温度は変化する。まず、相対
的に非常に高温の排気ガスが係合する熱発電素子２３で
は、この排気ガスの高温が集熱面２３ａに作用すると共
に放熱面２３ｂには大気又は冷却手段の低温が作用し、
集熱面２３ａと放熱面２３ｂとの間には非常に大きい温
度差が生じる。従って、集熱面２３ａから放熱面２３ｂ
への非常に大きい熱の流れが生じ、熱発電素子２３の出
力端間に電位差が発生する。次に、例えば触媒によって
やや降温した排気ガスが係合する熱発電素子２４では、
同様に、この排気ガスの高温が集熱面２４ａに作用する
と共に放熱面２４ｂには大気又は冷却手段の低温が作用
し、集熱面２４ａと放熱面２４ｂとの間には大きい温度
差が生じる。従って、集熱面２４ａから放熱面２４ｂへ
の大きい熱の流れが生じ、熱発電素子２４の出力端間に
電位差が発生する。尚、半導体２４ｃ１つあたりの断面
積は半導体２３ｃ１つあたりの断面積に比べて大きいの
で、半導体２４ｃでは集熱面２４ａにおいて排気ガスか
ら熱を集熱しやすく、集熱面２４ａが係合する排気ガス
温度が集熱面２３ａが係合する排気ガス温度よりも低く
なっていても、熱発電素子２４の発電効率が熱発電素子
２３の発電効率よりも大きく劣ることはない。最後に、
例えばマフラによって更に降温した排気ガスが係合する
熱発電素子２５では、同様に、この排気ガスの高温が集
熱面２５ａに作用すると共に放熱面２５ｂには大気又は
冷却手段の低温が作用し、集熱面２５ａと放熱面２５ｂ
との間には相対的に小さい温度差が生じる。従って、集
熱面２５ａから放熱面２５ｂへの相対的に小さい熱の流
れが生じ、熱発電素子２５の出力端間に電位差が発生す
る。尚、半導体２５ｃ１つあたりの断面積は半導体２３
ｃ１つあたりの断面積に比べて十分に大きいので、半導
体２５ｃでは集熱面２５ａにおいて排気ガスから熱を集
熱しやすく、集熱面２５ａが係合する排気ガス温度が集
熱面２３ａが係合する排気ガス温度よりも非常に低くな
っていても、熱発電素子２５の発電効率が熱発電素子２
３の発電効率よりも大きく劣ることはない。
の作動について説明する。エンジン２１が始動されると
排気管２２内を高温の排気ガスが流れる。ここで、前述
したように排気管２２内には排気ガス温度に勾配があ
り、また排気管２２の同じ場所においてもエンジンの負
荷状態等によって排気ガス温度は変化する。まず、相対
的に非常に高温の排気ガスが係合する熱発電素子２３で
は、この排気ガスの高温が集熱面２３ａに作用すると共
に放熱面２３ｂには大気又は冷却手段の低温が作用し、
集熱面２３ａと放熱面２３ｂとの間には非常に大きい温
度差が生じる。従って、集熱面２３ａから放熱面２３ｂ
への非常に大きい熱の流れが生じ、熱発電素子２３の出
力端間に電位差が発生する。次に、例えば触媒によって
やや降温した排気ガスが係合する熱発電素子２４では、
同様に、この排気ガスの高温が集熱面２４ａに作用する
と共に放熱面２４ｂには大気又は冷却手段の低温が作用
し、集熱面２４ａと放熱面２４ｂとの間には大きい温度
差が生じる。従って、集熱面２４ａから放熱面２４ｂへ
の大きい熱の流れが生じ、熱発電素子２４の出力端間に
電位差が発生する。尚、半導体２４ｃ１つあたりの断面
積は半導体２３ｃ１つあたりの断面積に比べて大きいの
で、半導体２４ｃでは集熱面２４ａにおいて排気ガスか
ら熱を集熱しやすく、集熱面２４ａが係合する排気ガス
温度が集熱面２３ａが係合する排気ガス温度よりも低く
なっていても、熱発電素子２４の発電効率が熱発電素子
２３の発電効率よりも大きく劣ることはない。最後に、
例えばマフラによって更に降温した排気ガスが係合する
熱発電素子２５では、同様に、この排気ガスの高温が集
熱面２５ａに作用すると共に放熱面２５ｂには大気又は
冷却手段の低温が作用し、集熱面２５ａと放熱面２５ｂ
との間には相対的に小さい温度差が生じる。従って、集
熱面２５ａから放熱面２５ｂへの相対的に小さい熱の流
れが生じ、熱発電素子２５の出力端間に電位差が発生す
る。尚、半導体２５ｃ１つあたりの断面積は半導体２３
ｃ１つあたりの断面積に比べて十分に大きいので、半導
体２５ｃでは集熱面２５ａにおいて排気ガスから熱を集
熱しやすく、集熱面２５ａが係合する排気ガス温度が集
熱面２３ａが係合する排気ガス温度よりも非常に低くな
っていても、熱発電素子２５の発電効率が熱発電素子２
３の発電効率よりも大きく劣ることはない。
【００２１】尚、本発明第１，第２実施例では、熱発電
素子が排気管の下部にだけ配設されているが、その配設
位置を下部に限定するものではなく、排気管の外周上全
体や排気管の上下左右に複数配設されていてもよい。ま
た、熱発電素子を直列に３つ配設したものを示したが複
数ならばいくつでもよいことは勿論である。
素子が排気管の下部にだけ配設されているが、その配設
位置を下部に限定するものではなく、排気管の外周上全
体や排気管の上下左右に複数配設されていてもよい。ま
た、熱発電素子を直列に３つ配設したものを示したが複
数ならばいくつでもよいことは勿論である。
【００２２】更に、第１実施例と第２実施例とを組み合
わせ、排気管の下流側に配設される熱発電素子の半導体
ほどその高さを低くすると共にその断面積を大きくして
もよい。
わせ、排気管の下流側に配設される熱発電素子の半導体
ほどその高さを低くすると共にその断面積を大きくして
もよい。
【００２３】
【発明の効果】（発電能力）＝（熱発電素子の熱電変換
部材断面積）×（熱電変換部材内の熱伝導のしやすさ）
×（集熱面と放熱面との温度差）の関係において、排気
管下流部ほど排気ガス温度が低下して（集熱面と放熱面
との温度差）が小さくなるが、本発明の複数の熱発電素
子を排気管上に直列的に配設した排気ガス発電装置で
は、下流側に配設される熱発電素子ほど、（熱発電素子
の熱電変換部材断面積）を大きくしたり、熱発電素子の
高さを低くすることで（集熱面から放熱面へと流れる熱
量）を多くしたりすることで、排気ガス発電装置全体の
発電効率が向上している。
部材断面積）×（熱電変換部材内の熱伝導のしやすさ）
×（集熱面と放熱面との温度差）の関係において、排気
管下流部ほど排気ガス温度が低下して（集熱面と放熱面
との温度差）が小さくなるが、本発明の複数の熱発電素
子を排気管上に直列的に配設した排気ガス発電装置で
は、下流側に配設される熱発電素子ほど、（熱発電素子
の熱電変換部材断面積）を大きくしたり、熱発電素子の
高さを低くすることで（集熱面から放熱面へと流れる熱
量）を多くしたりすることで、排気ガス発電装置全体の
発電効率が向上している。
【図１】本発明第１実施例の排気ガス発電装置の構成図
を示す。
を示す。
【図２】本発明第２実施例の排気ガス発電装置の構成図
を示す。
を示す。
【図３】従来技術の排気熱熱電変換発電器の構成図を示
す。
す。
【図４】図３における要部拡大構成図を示す。
１０ 排気ガス発電装置、 １１ エンジン、 １２ 排気管、 １３，１４，１５ 熱発電素子。
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジンの排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管上に配設される熱発電素子とを有し、前記熱
発電素子は排気ガスを高温源として発電を行う排気ガス
発電装置において、 前記排気管上には複数の前記熱発電素子を直列的に配設
し、前記排気管の下流側に配設される前記熱発電素子ほ
ど各々の熱電変換部材高さが低くされることを特徴とす
る排気ガス発電装置。 - 【請求項２】 エンジンの排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管上に配設される熱発電素子とを有し、前記熱
発電素子は排気ガスを高温源として発電を行う排気ガス
発電装置において、 前記排気管上には複数の前記熱発電素子を直列的に配設
し、前記排気管の下流側に配設される前記熱発電素子ほ
ど各々の熱電変換部材断面積が大きくされることを特徴
とする排気ガス発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4192159A JPH0638560A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 排気ガス発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4192159A JPH0638560A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 排気ガス発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0638560A true JPH0638560A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16286679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4192159A Pending JPH0638560A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 排気ガス発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638560A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037319A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Daikin Ind Ltd | 熱電子発電素子 |
| JP2013500590A (ja) * | 2009-07-24 | 2013-01-07 | ビーエスエスティー エルエルシー | 熱電型の発電装置、熱電型発電装置を製造する方法、および熱電型発電装置を用いて発電する方法 |
| JP2013002661A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Panasonic Environmental Systems & Engineering Co Ltd | ボイラ廃熱利用システム |
| JP2013543656A (ja) * | 2010-09-29 | 2013-12-05 | ヴァレオ システム テルミク | 熱電装置、特に、自動車において電流を発生させるための熱電装置 |
| JP2014524543A (ja) * | 2011-08-25 | 2014-09-22 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | ガスタービン装置、発電所および該発電所の運転方法 |
| JP2016131213A (ja) * | 2015-01-14 | 2016-07-21 | 株式会社デンソー | 熱電発電装置 |
| JPWO2014155591A1 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-02-16 | 株式会社日立製作所 | 高効率熱電変換ユニット |
| JP2018006609A (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 株式会社デンソー | 熱電発電装置 |
| JP2019047565A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 株式会社Ｅサーモジェンテック | 熱電発電システム |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP4192159A patent/JPH0638560A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037319A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Daikin Ind Ltd | 熱電子発電素子 |
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| JP2019047565A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 株式会社Ｅサーモジェンテック | 熱電発電システム |
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