(57)【要約】【課題】破損を抑制でき、かつ、発電効率に優れる車載発電システムを提供すること。【解決手段】車載発電システム１が、エンジン１１と、エンジン１１から排ガスを排出させるための排気管１５と、排気管１５内において互いに間隔を隔てて配置され、排ガスと接触することにより電気分極する複数の第１デバイス３と、複数の第１デバイス３の間に介在され、第１デバイス３を支持する金属メッシュ部材５とを備える。【選択図】図１
2020102915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンから排ガスを排出させるための排気管と、
前記排気管内において互いに間隔を隔てて配置され、排ガスと接触することにより電気分極する複数の第１デバイスと、
前記第１デバイスから電力を取り出すための第２デバイスと、
複数の前記第１デバイスの間に介在され、前記第１デバイスを支持する金属メッシュ部材と
ことを特徴とする、車載発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載発電システム、詳しくは、自動車などの車両に搭載される車載発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンなどの内燃機関や、ボイラー、空調設備などの熱交換器、発電機、モータなどの電動機関、照明などの発光装置などの各種エネルギー利用装置では、例えば、排熱、光などとして、多くの熱エネルギーが放出および損失されている。
【０００３】
近年、省エネルギー化の観点から、放出される熱エネルギーを回収し、エネルギー源として再利用することが要求されている。
【０００４】
そのようなシステムとして、例えば、温度が経時的に上下する熱源と、その熱源の温度変化に応じて、ピエゾ効果、焦電効果、ゼーベック効果などにより電気分極する第１デバイス（誘電体など）と、第１デバイスから電力を取り出すため、第１デバイスを挟むように対向配置される第２デバイス（電極など）とを備える発電システムが提案されている。また、その発電システムを自動車などに積載することが提案されており、さらに、そのような場合に、自動車の排ガスが供給される排気管の内部において、複数の第１デバイス（誘電体など）を、互いに所定間隔を隔てるように固定することが、提案されている（例えば、特許文献１（図３）参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−７４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、排気管の内部に複数の第１デバイス（誘電体など）を配置する場合、優れた発電効率を得るためには、第１デバイス（誘電体など）の間に所定間隔の空間を形成して、その空間に排ガスを通過させて、複数の第１デバイス（誘電体など）と排ガスとの接触面積を大きくする必要がある。
【０００７】
しかし、互いに所定間隔を隔てるように、複数の第１デバイス（誘電体など）の両端部をスペーサによって固定すると、自動車の振動などによって第１デバイス（誘電体など）に破損を生じる場合がある。
【０００８】
しかし、第１デバイス（誘電体など）の破損を抑制するため、各第１デバイス（誘電体など）の間に、衝撃吸収材や固定部材を充填すると、各第１デバイス（誘電体など）の間に排ガスが供給されず、第１デバイス（誘電体など）と排ガスとの接触面積が小さくなり、発電効率が低下する。
【０００９】
本発明は、破損を抑制でき、かつ、発電効率に優れる車載発電システムである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明［１］は、エンジンと、前記エンジンから排ガスを排出させるための排気管と、前記排気管内において互いに間隔を隔てて配置され、排ガスと接触することにより電気分極する複数の第１デバイスと、前記第１デバイスから電力を取り出すための第２デバイスと、複数の前記第１デバイスの間に介在され、前記第１デバイスを支持する金属メッシュ部材とを備える、車載発電システムを含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車載発電システムでは、複数の第１デバイスの間には、金属メッシュ部材が介在されており、この金属メッシュ部材により第１デバイスが支持されている。
【００１２】
これにより、自動車が振動する場合にも、金属メッシュ部材が衝撃を吸収して、第１デバイスの破損を抑制することができる。また、金属メッシュ部材は、内部に排ガスを供給可能であるため、第１デバイスの間に金属メッシュ部材を介在させても、第１デバイスに対する排ガスの供給が阻害されず、第１デバイスと排ガスとの接触面積を確保し、発電効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の車載発電システムの一実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、箱型空間を排ガスの流れ方向上流側から見た断面図である。
【図３】図３は、本発明の車載発電システムの他の実施形態（電極と金属メッシュ部材とが兼用される形態）について、箱型空間を排ガスの流れ方向上流側から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．車載発電システム１
図１および図２において、自動車１０は、車載発電システム１を備えている。
【００１５】
車載発電システム１は、エンジン１１を有する内燃機関２と、エンジン１１から排ガスを排出させるための排気管１５と、エンジン１１から排出され、温度が経時的に上下する排ガスと接触することにより電気分極する複数の第１デバイス３と、第１デバイス３から電力を取り出すための第２デバイス４と、第２デバイスに接触するように、複数の第１デバイス３の間に介在される金属メッシュ部材５（図２参照）とを備えている。
【００１６】
エンジン１１は、自動車１０に動力を出力する装置であって、例えば、単気筒型または多気筒型（例えば、２気筒型、４気筒型、６気筒型）が採用されるとともに、その各気筒において、多サイクル方式（例えば、２サイクル方式、４サイクル方式、６サイクル方式など）が採用される。図１には、４気筒型のエンジン１１を示す。また、以下において、各気筒で４サイクル方式が採用される場合について、説明する。
【００１７】
排気管１５は、エキゾーストマニホールド１７、触媒搭載部１２およびエキゾーストパイプ１３を備えている。
【００１８】
エキゾーストマニホールド１７は、エンジン１１の気筒から排出される排気ガスを収束するために設けられる排気多岐管であって、エンジン１１の各気筒に接続される複数（４つ）の上流側分岐管１８（これらを区別する必要がある場合には、図１の上側から順に、上流側分岐管１８ａ、上流側分岐管１８ｂ、上流側分岐管１８ｃおよび上流側分岐管１８ｄと称する。）と、それら上流側分岐管１８の下流側において、各上流側分岐管１８を１つに統合する集気管１９とを備えている。
【００１９】
このようなエキゾーストマニホールド１７では、上流側分岐管１８の上流側端部が、それぞれ、エンジン１１の各気筒に接続されるとともに、上流側分岐管１８の下流側端部と集気管１９の上流側端部とが接続されている。また、集気管１９の下流側端部は、触媒搭載部１２の上流側端部に接続されている。
【００２０】
触媒搭載部１２は、例えば、触媒担体およびその担体上にコーティングされる触媒を備えており、エンジン１１（内燃機関２）から排出される排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）などの有害成分を浄化するために、エキゾーストマニホールド１７の下流側端部に接続されている。
【００２１】
エキゾーストパイプ１３は、触媒搭載部１２において浄化された排ガスを外気に排出するために設けられており、上流側端部が触媒搭載部１２に接続されるとともに、下流側端部が外気に開放されている。
【００２２】
これにより、エンジン１１から排出される排ガスは、触媒搭載部１２を通過し、エキゾーストパイプ１３中の箱型空間３３を介して、外気に放出可能とされている。
【００２３】
また、エキゾーストパイプ１３の流れ方向途中には、箱型空間３３が備えられている。箱型空間３３は、エキゾーストパイプ１３に連通するように介装される略直方体状の空間であって、その内側には、複数の第１デバイス３が配置されている。なお、図１および図２においては、複数の第１デバイス３を簡略化し、１つの箱型空間３３に対して、２つの第１デバイス３を示している。
【００２４】
第１デバイス３は、内燃機関２（エンジン１１）から排出され、温度が経時的に上下する排ガスが供給されることにより、温度が経時的に上下され、電気分極するデバイスである。
【００２５】
ここでいう電気分極とは、結晶の歪みにともなう正負イオンの変位により誘電分極し電位差が生じる現象、例えばピエゾ効果、および／または、温度変化により誘電率が変化し電位差が生じる現象、例えば焦電効果などのように、材料に起電力が発生する現象と定義する。
【００２６】
このような第１デバイス３として、より具体的には、例えば、ピエゾ効果により電気分極するデバイス、焦電効果により電気分極するデバイスなどが挙げられる。
【００２７】
ピエゾ効果は、応力または歪みが加えられたときに、その応力または歪みの大きさに応じて電気分極する効果（現象）である。
【００２８】
このようなピエゾ効果により電気分極する第１デバイス３としては、特に制限されず、公知のピエゾ素子（圧電素子）を用いることができる。
【００２９】
第１デバイス３としてピエゾ素子が用いられる場合には、ピエゾ素子は、例えば、その周囲が電極６（後述）などにより固定され、その電極６（後述）を介して排ガスに接触（曝露）されるように、箱型空間３３内に配置される。
【００３０】
そして、このような場合には、ピエゾ素子は、排ガスの経時的な温度変化により、加熱または冷却され、これにより、膨張または収縮する。
【００３１】
このとき、ピエゾ素子は、電極６（後述）などにより体積膨張が抑制されているため、ピエゾ素子は、電極６（後述）に押圧され、ピエゾ効果（圧電効果）、または、キュリー点付近での相変態により、電気分極する。これにより、詳しくは後述するが、第２デバイス４を介して、ピエゾ素子から電力が取り出される。
【００３２】
また、このようなピエゾ素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定（すなわち、体積一定）になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。
【００３３】
そのため、上記したように排ガスが周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、ピエゾ素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、ピエゾ素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。
【００３４】
その結果、後述する第２デバイス４により、電力が、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として取り出される。
【００３５】
焦電効果は、例えば、絶縁体（誘電体）などを加熱および冷却する時に、その温度変化に応じて絶縁体が電気分極する効果（現象）であって、第１効果および第２効果を含んでいる。
【００３６】
第１効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により自発分極し、絶縁体の表面に、電荷を生じる効果とされている。
【００３７】
また、第２効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により結晶構造に圧力変形が生じ、結晶構造に加えられる応力または歪みにより、圧電分極を生じる効果（ピエゾ効果、圧電効果）とされている。
【００３８】
このような焦電効果により電気分極するデバイスとしては、特に制限されず、公知の焦電素子を用いることができる。
【００３９】
第１デバイス３として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、電極６（後述）を介して排ガスに接触（曝露）されるように、箱型空間３３内に配置される。
【００４０】
このような場合において、焦電素子は、排ガスの経時的な温度変化により、加熱または冷却され、その焦電効果（第１効果および第２効果を含む）により、電気分極する。これにより、詳しくは後述するが、第２デバイス４を介して、焦電素子から電力が取り出される。
【００４１】
また、このような焦電素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。
【００４２】
そのため、上記したように排ガスが周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、焦電素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、焦電素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。
【００４３】
その結果、後述する第２デバイス４により、電力が、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として取り出される。
【００４４】
これら第１デバイス３は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００４５】
このような第１デバイス３として、具体的には、上記したように、公知の焦電素子（例えば、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、（ＣａＢｉ）ＴｉＯ３、ＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４、ＢａＳｍ２Ｔｉ４Ｏ１２、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）など）、公知のピエゾ素子（例えば、水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など）、Ｃａ３（ＶＯ４）２、Ｃａ３（ＶＯ４）２／Ｎｉ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３／Ｎｉ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＴａＯ３／Ｎｉ、Ｌｉ（Ｎｂ０．４Ｔａ０．６）Ｏ３、Ｌｉ（Ｎｂ０．４Ｔａ０．６）Ｏ３／Ｎｉ、Ｃａ３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ４｝２、Ｃａ３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ４｝２／Ｎｉなどを用いることができる。
【００４６】
また、第１デバイス３としては、さらに、ＬａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、ＭｇＮｂＯ３、ＣａＮｂＯ３、（Ｋ１／２Ｎａ１／２）ＮｂＯ３、（Ｋ１／２Ｎａ１／２）ＮｂＯ３／Ｎｉ、（Ｂｉ１／２Ｋ１／４Ｎａ１／４）ＮｂＯ３、（Ｓｒ１／１００（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９９／１００）ＮｂＯ３、（Ｂａ１／１００（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９９／１００）ＮｂＯ３、（Ｌｉ１／１０（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９／１０）ＮｂＯ３、Ｓｒ２ＮａＮｂ５Ｏ１５、Ｓｒ１９／１０Ｃａ１／１０ＮａＮｂ５Ｏ１５、Ｓｒ１９／１０Ｃａ１／１０ＮａＮｂ５Ｏ１５／Ｎｉ、Ｂａ２ＮａＮｂＯ１５、Ｂａ２Ｎｂ２Ｏ６、Ｂａ２ＮａＮｂＯ１５／Ｎｉ、Ｂａ２Ｎｂ２Ｏ６／Ｎｉなどの誘電体や、例えば、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｙｂ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｙｂ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３、ＰｂＴｉＯ３などのリラクサーペロブスカイト型結晶構造の誘電体などを用いることもできる。
【００４７】
これら第１デバイス３は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００４８】
第１デバイス３のキュリー点は、例えば、−７７℃以上、好ましくは、−１０℃以上であり、例えば、１３００℃以下、好ましくは、９００℃以下である。
【００４９】
また、第１デバイス３（絶縁体（誘電体））の比誘電率は、例えば、１以上、好ましくは、１００以上、より好ましくは、２０００以上である。
【００５０】
このような車載発電システム１では、第１デバイス３（絶縁体（誘電体））の比誘電率が高いほど、エネルギー変換効率が高く、高電圧で電力を取り出すことができるが、第１デバイス３の比誘電率が上記下限未満であれば、エネルギー変換効率が低く、得られる電力の電圧が低くなる場合がある。
【００５１】
なお、第１デバイス３（絶縁体（誘電体））は、排ガスの温度変化によって電気分極するが、その電気分極は、電子分極、イオン分極および配向分極のいずれでもよい。
【００５２】
例えば、配向分極によって分極が発現する材料（例えば、液晶材料など）では、その分子構造を変化させることにより、発電効率の向上を図ることができるものと期待されている。
【００５３】
このような第１デバイス３は、排気管１５内（より具体的には、エキゾーストパイプ１３に介装される箱型空間３３内）において、第２デバイス４を介して、後述する金属メッシュ部材５（および必要により設けられるスペーサ２０）によって、固定されている（図２参照。）。これにより、第１デバイス３は、箱型空間３３内において排ガスに接触（曝露）可能とされている。
【００５４】
第２デバイス４は、第１デバイス３から電力を取り出すために設けられる。
【００５５】
より具体的には、第２デバイス４は、第１デバイス３を挟んで対向配置される一対の電極６を、各第１デバイス３に対応して複数備えており、各第１デバイス３に電気的に接続されている。なお、以下において、電極６中、正極を６ａとし、負極を６ｂとする。
【００５６】
そして、１つの第１デバイス３と、その第１デバイス３を挟んで対向配置される正極６ａおよび負極６ｂとから、発電単位ユニット８が構成されている。
【００５７】
発電単位ユニット８は、後述する電極６およびバスバー７を介してバッテリー９に接続されており、また、図示しないが、発電単位ユニット８とバッテリー９との間には、必要に応じて、昇圧器（図示せず）、交流／直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバーター）（図示せず）などが介在される。
【００５８】
金属メッシュ部材５は、内部を排ガスが通過できる中空部材であり、金属メッシュ（金属網）から、略直方体状（プレート形状）に形成されている。
【００５９】
金属メッシュ部材５における金属としては、特に制限されないが、例えば、鉄、銅、ステンレス、その他の公知の合金などの導電材料が挙げられる。また、メッシュ径は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００６０】
また、金属メッシュ部材５のサイズは、特に制限されないが、例えば、第１デバイス３の厚みに対して、金属メッシュ部材５の厚み（直方体高さ）が、例えば、０．２倍以上、好ましくは、０．５倍以上であり、例えば、５倍以下、好ましくは、２倍以下である。
【００６１】
このような金属メッシュ部材５は、図２に示されるように、箱型空間３３内において、複数の第１デバイス３の間に介在するように、配置されている。
【００６２】
より具体的には、箱型空間３３内においては、金属メッシュ部材５と発電単位ユニット８（第１デバイス３、正極６ａおよび負極６ｂ）とが、一方側（図２における紙面下側）から他方側（図２における紙面上側）に向かって交互に積層するように、配置されている。
【００６３】
つまり、複数の発電単位ユニット８の間に金属メッシュ部材５が介在されており、この金属メッシュ部材５によって第１デバイス３が支持および固定されている。
【００６４】
このように、発電単位ユニット８（第１デバイス３）が金属メッシュ部材５により支持されていれば、自動車１が振動する場合にも、金属メッシュ部材５が衝撃を吸収して、第１デバイス３の破損を抑制することができる。また、金属メッシュ部材５は、内部に排ガスを供給可能であるため、第１デバイス３の間に金属メッシュ部材５を介在させても、第１デバイス３に対する排ガスの供給が阻害されず、第１デバイス３と排ガスとの接触面積を確保し、発電効率の低下を抑制できる。
【００６５】
また、金属メッシュ部材５は、積層方向における一方端（図２における最下段）の発電単位ユニット８の積層方向一方側面にも、積層されている。これにより、積層方向における一方端の発電単位ユニット８の表面が、金属メッシュ部材５によって、保護されている。
【００６６】
また、金属メッシュ部材５は、積層方向における他方端（図２における最上段）の発電単位ユニット８の、積層方向他方側面にも積層されている。これにより、積層方向における他方端の発電単位ユニット８の裏面（底面）が、金属メッシュ部材５によって、保護されている。
【００６７】
また、この車載発電システム１では、発電単位ユニット８の間に介在される金属メッシュ部材５は、その積層方向両面において、電極６と接触する。この場合、１つの金属メッシュ部材５には、正極６ａのみが接触するか、または、負極６ｂのみが接触する。
【００６８】
より具体的には、例えば、積層方向一方側（図２における最下段）の発電単位ユニット８は、積層方向一方側（図２における紙面下側）が負極６ｂとなり、他方側（図２における紙面上側）が正極６ａとなるように、配置される。
【００６９】
そして、この発電単位ユニット８の積層方向他方側には、正極６ａと接触するように、金属メッシュ部材５が配置される。さらに、金属メッシュ部材５の積層方向他方側には、別の発電単位ユニット８が配置される。
【００７０】
このように金属メッシュ５および発電単位ユニット８が配置される場合、金属メッシュ部材５の積層方向他方側における発電単位ユニット８は、金属メッシュ部材５と正極６ａとが接触するように（つまり、正極６ａが積層方向一方側となり、負極６ｂが積層方向他方側となるように）配置される。
【００７１】
これにより、金属メッシュ部材５は、積層方向の両側において、正極６ａと接触する。
【００７２】
同様に、例えば、積層方向他方側（図２における最上段）の発電単位ユニット８は、積層方向他方側（図２における紙面上側）が正極６ａとなり、一方側（図２における紙面上側）が負極６ｂとなるように、配置される。
【００７３】
そして、この発電単位ユニット８の積層方向一方側には、負極６ｂと接触するように、金属メッシュ部材５が配置される。さらに、金属メッシュ部材５の積層方向一方側には、別の発電単位ユニット８が配置される。
【００７４】
このように金属メッシュ５および発電単位ユニット８が配置される場合、金属メッシュ部材５の積層方向一方側における発電単位ユニット８は、金属メッシュ部材５と負極６ｂとが接触するように（つまり、負極６ｂが積層方向他方側となり、正極６ａが積層方向一方側となるように）、配置される。
【００７５】
これにより、金属メッシュ部材５は、積層方向の両側において、負極６ｂと接触する。
【００７６】
このように、１つの金属メッシュ部材５に対して、正極６ａのみが接触するか、または、負極６ｂのみが接触するように配置されていれば、車載発電システム１の短絡が抑制される。
【００７７】
また、正極６ａのみが接触する金属メッシュ部材５は、例えば、長手方向（図２の紙面左右方向）一方側に延出しており、その一方側端部が、例えば、バスバー７としての正極側バスバー７ａに接続される。また、必要に応じて、金属メッシュ部材５の延出部分は、スペーサ２０により支持される。
【００７８】
また、負極６ｂのみが接触する金属メッシュ部材５は、例えば、長手方向（図２の紙面左右方向）他方側に延出しており、その他方側端部が、例えば、バスバー７としての負極側バスバー７ｂに接続される。また、必要に応じて、金属メッシュ部材５の延出部分は、スペーサ２０により支持される。
【００７９】
これにより、後述する方法で第１デバイス３において生じた電力を、簡易な電気配線により、正極側バスバー７ａおよび負極側バスバー７ｂを介して、バッテリー９（図１参照）に取り出すことができる。
【００８０】
なお、正極側バスバー７ａおよび負極側バスバー７ｂは、金属メッシュ部材５の長手方向において、対向配置されている。
【００８１】
２．発電方法
以下において、上記した車載発電システム１を用いた発電方法について、詳述する。
【００８２】
この車載発電システム１では、エンジン１１の駆動により、各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返され、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が順次実施され、その温度が経時的に上下される。
【００８３】
より具体的には、例えば、まず、上流側分岐管１８ａに接続される気筒において、ピストンが昇降運動し、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が実施される。これにより、燃料が燃焼され、動力が出力されるとともに、高温の排気ガスが、上流側分岐管１８ａの内部を排気工程において通過する。
【００８４】
このとき、エンジン１１の熱が、排気ガスを介して伝達され、排気ガスの温度（上流側分岐管１８ａの内部温度）は、排気工程において上昇する。一方、その他の工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程）では、排気ガス量が低減されるので、排気ガスの温度（上流側分岐管１８ａの内部温度）は下降する。
【００８５】
このように、排気ガスの温度は、排気工程において上昇し、吸気工程、圧縮工程および爆発工程において下降し、つまり、経時的に上下する。
【００８６】
とりわけ、上記の各工程は、ピストンサイクルに応じて、周期的に順次繰り返されるため、排気ガスは、上記の各工程の繰り返しの周期に伴って、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。
【００８７】
また、その上流側分岐管１８ａに接続される気筒とはタイミングを異にして、上流側分岐管１８ｃに接続される気筒、上流側分岐管１８ｂに接続される気筒、および、上流側分岐管１８ｄに接続される気筒の３つの気筒において、順次、ピストンが昇降運動し、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が実施される。
【００８８】
具体的には、上記のピストンの昇降運動は、各気筒において、同一周期であり、かつ、位相が異なる。例えば、まず、上流側分岐管１８ａに接続される気筒で爆発工程が実施され、次いで、上流側分岐管１８ｃに接続される気筒で爆発工程が実施され、次いで、上流側分岐管１８ｂに接続される気筒で爆発工程が実施され、その後、上流側分岐管１８ｄに接続される気筒で爆発工程が実施される。
【００８９】
これにより、燃料が燃焼され、動力が出力されるとともに、上流側分岐管１８ａとは異なるタイミングにおいて、高温の排気ガスが、上流側分岐管１８ｃ、上流側分岐管１８ｂおよび上流側分岐管１８ｄの内部を排気工程において通過する。
【００９０】
このとき、エンジン１１の熱が、排気ガスを介して伝達され、排気ガスの温度（上流側分岐管１８ｃ、上流側分岐管１８ｂおよび上流側分岐管１８ｄの内部温度）は、排気工程において上昇する。一方、その他の工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程）では、排気ガス量が低減されるので、排気ガスの温度（上流側分岐管１８ｃ、上流側分岐管１８ｂおよび上流側分岐管１８ｄの内部温度）は下降する。
【００９１】
このように、排気ガスの温度は、排気工程において上昇し、吸気工程、圧縮工程および爆発工程において下降し、つまり、経時的に上下する。
【００９２】
とりわけ、上記の各工程は、ピストンサイクルに応じて、周期的に順次繰り返されるため、排気ガスは、上記の各工程の繰り返しの周期に伴って、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。
【００９３】
このようなピストンサイクルが繰り返されることにより、上流側分岐管１８ａ、上流側分岐管１８ｂ、上流側分岐管１８ｃおよび上流側分岐管１８ｄが、周期的に温度変化する。また、その温度変化は、上流側分岐管１８ａ、上流側分岐管１８ｂ、上流側分岐管１８ｃおよび上流側分岐管１８ｄのそれぞれにおいて、同一周期であり、かつ、位相が異なる。
【００９４】
そして、このようにしてエンジン１１の各気筒から排出される排ガスは、エキゾーストマニホールド１７の各上流側分岐管１８に導入され、集気管１９において集気されることにより温度が、幾分、平滑化される。その後、排ガスは、触媒搭載部１２を通過するとともに触媒により浄化され、エキゾーストパイプ１３に供給される。
【００９５】
なお、エキゾーストパイプ１３における排ガスの温度は、例えば、自動車１０の運転状態（エンジン１１の駆動状態）などに応じて、経時的に上下する。
【００９６】
具体的には、自動車１０では、エンジン１１の駆動および停止が経時的に繰り返され、これにより、自動車１０の走行および停止が制御される。
【００９７】
このような場合、エンジン１１の駆動時には、エンジン１１の温度は高温状態とされ、また、エンジン１１の停止時には、エンジン１１の温度は低温状態とされる。
【００９８】
また、エンジン１１の温度は、例えば、自動車１０の走行時における負荷（車両重量、路面の傾斜度合など）や、車速、アクセル開度、エンジン１１の回転数、吸気系における吸気圧および吸入空気量、燃料流量、さらには、空燃比（吸入空気量／燃料流量）などによっても変化し、経時的に上下する。
【００９９】
このとき、エンジン１１の熱が排ガスを介して伝達されるため、排ガスの温度（エキゾーストパイプ１３の内部温度）は、エンジン１１の状態に応じて、経時的に上下する。
【０１００】
このような車載発電システム１において、エンジン１１（内燃機関２）および排ガスの温度は、高温状態における温度が、例えば、２００〜１２００℃、好ましくは、７００〜９００℃であり、低温状態における温度が、上記の高温状態における温度未満、より具体的には、例えば、１００〜８００℃、好ましくは、２００〜５００℃であり、高温状態と低温状態との温度差が、例えば、１０〜６００℃、好ましくは、２０〜５００℃である。
【０１０１】
そして、この車載発電システム１では、上記したように、エキゾーストパイプ１３の箱型空間３３内に、第１デバイス３が配置されている。
【０１０２】
そのため、エンジン１１（内燃機関２）から排出される排ガスが、エキゾーストパイプ１３の箱型空間３３内に導入されると、第１デバイス３が、第２デバイス４を介して排ガスに接触（曝露）され、加熱および／または冷却される。
【０１０３】
そして、これにより、第１デバイス３を、周期的に高温状態または低温状態にすることができ、第１デバイス３を、その素子（例えば、ピエゾ素子、焦電素子など）に応じた効果（例えば、ピエゾ効果、焦電効果など）により、電気分極させることができる。
【０１０４】
そのため、この車載発電システム１では、第２デバイス４を介して、各第１デバイス３から電力を周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として、取り出すことができる。
【０１０５】
その後、この方法では、例えば、図１において点線で示すように、上記により得られた電力を、必要により第２デバイス４に接続される昇圧器（図示せず）で昇圧し、交流／直流変換器（図示せず）において直流電圧に変換した後、バッテリー９に蓄電する。
【０１０６】
バッテリー９に蓄電された電力は、自動車１０や、自動車１０に搭載される各種電気部品の動力などとして、適宜、用いることができる。
【０１０７】
なお、このような車載発電システム１では、複数の第１デバイス１が、箱型空間３３内に配置されているため、発電効率に優れている。
【０１０８】
一方、箱型空間３３内に複数の第１デバイス３を配置する場合、優れた発電効率を得るためには、第１デバイス３の間に所定間隔の空間を形成して、その空間に排ガスを通過させて、複数の第１デバイス３と排ガスとの接触面積を大きくする必要がある。
【０１０９】
しかし、互いに所定間隔を隔てるように、複数の第１デバイス３の両端部をスペーサによって固定すると、自動車１０の振動などによって第１デバイス３に破損を生じる場合がある。
【０１１０】
しかし、第１デバイス３の破損を抑制するため、各第１デバイス３の間に、衝撃吸収材や固定部材を充填すると、固定部材により充填すると、各第１デバイス３の間に排ガスが供給されず、第１デバイス３と排ガスとの接触面積が小さくなり、発電効率が低下する。
【０１１１】
これに対して、上記の車載発電システム１では、複数の第１デバイス３の間には、金属メッシュ部材５が介在されており、この金属メッシュ部材５により第１デバイス３が支持されている。
【０１１２】
これにより、自動車１が振動する場合にも、金属メッシュ部材５が衝撃を吸収して、第１デバイス３の破損を抑制することができる。また、金属メッシュ部材５は、内部に排ガスを供給可能であるため、第１デバイス３の間に金属メッシュ部材５を介在させても、第１デバイス３に対する排ガスの供給が阻害されず、第１デバイス３と排ガスとの接触面積を確保し、発電効率の低下を抑制できる。
【０１１３】
３．変形例
上記した説明では、電極６と金属メッシュ部材５とが別の部材として用いられているが、例えば、金属メッシュ部材５が、電極６として兼用されていてもよい。
【０１１４】
具体的には、図３に示すように、第１デバイス３に電極６を積層せずに金属メッシュ部材５で挟むことができる。このような場合、金属メッシュ部材５が、電極６として兼用される。
【０１１５】
そして、このような車載発電システム１でも、上記した実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
すなわち、自動車１が振動する場合にも、金属メッシュ部材５が衝撃を吸収して、第１デバイス３の破損を抑制することができる。また、金属メッシュ部材５は、内部に排ガスを供給可能であるため、第１デバイス３の間に金属メッシュ部材５を介在させても、第１デバイス３に対する排ガスの供給が阻害されず、第１デバイス３と排ガスとの接触面積を確保し、発電効率の低下を抑制できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１      車載発電システム
２      内燃機関
３      第１デバイス
４      第２デバイス
５      金属メッシュ部材
１１    エンジン
１５    排気管
【図１】
2020102915.tif 000003
【図２】
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【図３】
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