(57)【要約】【課題】発電効率、省エネルギー性および省スペース性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に、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、温度が経時的に上昇および下降することによって電気分極する第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、冷却媒体を第１デバイス３に供給するための冷却管２１を備える冷却装置５とを備え、排気管１５と冷却管２１とは、排ガスの流れ方向と冷却媒体の流れ方向とが互いに逆向きとなるように隣接して並ぶ隣接領域３０を備え、隣接領域３０には、排気管１５と冷却管２１とを連通する開口部２５が設けられ、開口部２５には、排ガスと冷却媒体との両方に接触可能な回転羽根７を有する回転体６が設けられ、冷却管２１の下流側端部が、排気管１５に接続され、回転羽根７が、第１デバイス３を備える。【選択図】図１
2020051420.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、
温度が経時的に上昇および下降することによって電気分極する第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、
冷却媒体を前記第１デバイスに供給するための冷却管を備える冷却手段と
を備え、
前記排気管と前記冷却管とは、排ガスの流れ方向と冷却媒体の流れ方向とが互いに逆向きとなるように隣接して並ぶ隣接領域を備え、
前記隣接領域には、前記排気管と前記冷却管とを連通する開口部が設けられ、
前記開口部には、排ガスと冷却媒体との両方に接触可能な回転羽根を有する回転体が設けられ、
前記冷却管の下流側端部が、前記排気管に接続され、
前記前記回転羽根が、前記第１デバイスを備える
ことを備えることを特徴とする、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は、例えば、複数の焦電素子の温度を周期的に変化させて焦電素子から連続的に電力を取り出す発電装置が提案されており、より具体的には、焦電素子のそれぞれの温度を上昇させる加熱源と、焦電素子のそれぞれの温度を低下させる冷却源と、焦電素子を移動させて焦電素子の温度を周期的に上昇および下降させる移動手段とを備える発電装置が、提案されている。このような発電装置では、例えば、回転体に取り付けた焦電素子を、加熱槽と冷却槽との間で移動させることにより、焦電素子の温度を周期的に上昇および下降させる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３２２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、発電装置としては、発電効率の向上が要求され、さらに、省エネルギー化および省スペース化が要求される。
【０００７】
本発明は、発電効率、省エネルギー性および省スペース性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】
【０００８】
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、温度が経時的に上昇および下降することによって電気分極する第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、冷却媒体を前記第１デバイスに供給するための冷却管を備える冷却手段とを備え、前記排気管と前記冷却管とは、排ガスの流れ方向と冷却媒体の流れ方向とが互いに逆向きとなるように隣接して並ぶ隣接領域を備え、前記隣接領域には、前記排気管と前記冷却管とを連通する開口部が設けられ、前記開口部には、排ガスと冷却媒体との両方に接触可能な回転羽根を有する回転体が設けられ、前記冷却管の下流側端部が、前記排気管に接続され、前記前記回転羽根が、前記第１デバイスを備える、車載発電システムを含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車載発電システムでは、排気管と冷却管とが、排ガスの流れ方向と冷却媒体の流れ方向とが互いに逆向きとなるように隣接して並んでおり、その隣接部分において、排気管と冷却管とが開口部によって連通されている。そして、その開口部には、排ガスおよび冷却媒体に接触可能な回転羽根を備える回転体が設けられており、また、回転羽根には、第１デバイスが備えられている。
【００１０】
このような車載発電システムによれば、排気管中の排ガスの流れ方向と、冷却管中の冷却媒体の流れ方向とが、互いに逆方向であるため、排ガスおよび冷却媒体が、回転羽根を回転させる。これにより、回転羽根は、排ガスと冷却媒体とに交互に接触し、回転羽根に備えられる第１デバイスが、効率的に加熱および冷却される。
【００１１】
また、この車載発電システムでは、冷却管の下流側端部が排気管に接続されているため、排気管が圧力差によって冷却媒体を吸引し、回転羽根の回転を促進する。
【００１２】
そのため、回転羽根を効率的に回転させることができ、第１デバイスを効率的に（すなわち、省エネルギーで）加熱および冷却できる。
【００１３】
その結果、この車載発電システムによれば、優れた効率で発電することができる。
【００１４】
さらに、この車載発電システムでは、排気管内および冷却管内の隣接部分に回転体が備えられているため、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の車載発電システムの一実施形態（回転羽根が第１デバイスおよび第２デバイスからなり、回転羽根の面方向が排ガスの流れ方向と対向する形態）の概略構成図である。
【図２】本発明の車載発電システムの他の実施形態（第１デバイスが保持板に保持される形態）の要部拡大図である。
【図３】本発明の車載発電システムの他の実施形態（第１デバイスが把持材に把持される形態）の要部拡大図である。
【図４】本発明の車載発電システムの他の実施形態（回転羽根が第１デバイスおよび第２デバイスからなり、回転羽根の厚み方向が排ガスの流れ方向と対向する形態）の要部拡大図である。
【図５】本発明の車載発電システムの他の実施形態（回転体が二軸回転する回転部材である形態）の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．自動車の構成
図１において、自動車１０は、車載発電システム１を備えている。
【００１７】
車載発電システム１は、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、温度が経時的に上昇および下降することによって電気分極する第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、空気などの冷却媒体を第１デバイス３に供給する冷却手段としての冷却装置５とを備えている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、エンジン１１（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。
【００２３】
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。これにより、エンジン１１から排出される排ガスは、排気管１５を通過し、外気に放出可能とされている。
【００２４】
第１デバイス３は、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、その周囲が固定部材により固定され、排ガスに接触（曝露）されるように、隣接領域３０（後述）に配置される。
【００３０】
固定部材としては、特に制限されず、例えば、後述する第２デバイス４（例えば、電極など）を用いることもできる。
【００３１】
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。
【００３２】
このとき、ピエゾ素子は、固定部材により体積膨張が抑制されているため、ピエゾ素子は、固定部材に押圧され、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、排ガスに接触（曝露）されるように、隣接領域３０（後述）に配置される。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
そのため、上記したように熱源２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。
【００４４】
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。
【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（Ｔｃ）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】
また、詳しくは後述するが、第１デバイス３は、隣接領域３０（後述）において、回転体６（後述）の回転羽根７（後述）に固定されており、隣接領域３０（後述）において、第２デバイス４を介して、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】
このような第２デバイス４は、より具体的には、特に制限されないが、例えば、上記の第１デバイス３を挟んで対向配置される２つの電極（例えば、銅電極、銀電極など）、例えば、それら電極に接続される導線などを備えており、第１デバイス３に電気的に接続されている。
【００５６】
また、第２デバイス４は、必要により、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）などを介して、バッテリー９に、電気的に接続されている。
【００５７】
冷却装置５は、冷却媒体（空気）を第１デバイス３に供給するための冷却管２１を備えている。
【００５８】
冷却管２１は、その上流側端部が大気中に開放されており、途中部分が排気管１５に対して隣接し、下流側端部が排気管１５に接続されている。
【００５９】
より具体的には、冷却管２１は、長さ方向の少なくとも一部において、排気管１５に沿って延び、かつ、排気管１５に隣接するように、配置される。
【００６０】
排気管１５と冷却管２１との隣接部分では、排ガスの流れ方向（図１の太矢印参照）と冷却媒体の流れ方向（図１の細矢印参照）とが互いに逆向きとなるように、排気管１５と冷却管２１とが配置されている。
【００６１】
例えば、図１においては、排ガスが自動車１０の前方から後方に向かって流れるように、排気管１５が配置され、かつ、冷却媒体（空気）が自動車１０の後方から前方へ向かって流れるように、冷却管２１が配置されている。
【００６２】
これにより、冷却管２１と排気管１５とが排ガスの流れ方向と冷却媒体（空気）の流れ方向とが互いに逆向きとなるように隣接して並ぶ隣接領域３０を、形成している。
【００６３】
また、冷却管２１は、隣接領域３０に対する冷却媒体の流れ方向下流側（排気管１５の排ガス流れ方向上流側）において反対方向に折り返すように屈曲される。
【００６４】
そして、冷却管２１の下流側端部が、排気管１５の排ガス流れ方向における隣接領域３０（第１デバイス３）よりも下流側において、排気管１５の側壁に接続されている。
【００６５】
これにより、冷却管２１内の冷却媒体が、排ガスと混合して排気管１５から排出可能とされている。
【００６６】
また、排気管１５と冷却管２１との隣接領域３０には、排気管１５と冷却管２１とを連通する開口部２５が形成されている。
【００６７】
より具体的には、隣接領域３０においては、冷却管２１の側壁の一部が、排気管１５の側壁の一部と接触するか、または、冷却管２１の側壁の一部が、排気管１５の側壁の一部と共有されている。
【００６８】
そして、この隣接領域３０においては、排気管１５と冷却管２１との接触部分または共有部分を貫通するように、開口部２５が形成されている。開口部２５の大きさおよび形状は、後述する回転体６のサイズなどに応じて、適宜設定される。
【００６９】
また、開口部２５には、回転体６が備えられている。
【００７０】
回転体６は、風圧により一軸回転する回転部材であって、第１デバイス３を排ガスおよび冷却媒体（空気）に交互に曝露するために設けられている。
【００７１】
より具体的には、回転体６は、第１デバイス３を備える回転羽根７と、軸部８とを備えている。
【００７２】
回転羽根７は、軸部８から回転軸方向と直交する方向（径方向）に延びるように設けられており、回転羽根７が複数設けられる場合、軸部８から放射状に設けられている。
【００７３】
回転羽根７は、矩形板形状を有し、例えば、第１デバイス３と、その第１デバイス３を厚み方向両側から挟持する一対の第２デバイス４とを備えている。図１においては、回転羽根７は、第１デバイス３と、一対の第２デバイス４とから形成されている。
【００７４】
このような回転羽根７は、軸部８の回転軸方向に沿って平面が形成されるように軸部８に支持されている。
【００７５】
なお、回転羽根７の数は、特に制限されず、１枚以上、好ましくは、２枚以上であり、例えば、２０枚以下、好ましくは、１０枚以下である。図１においては、回転羽根７が４枚の回転体６を示している。
【００７６】
軸部８は、回転羽根７を支持する回転軸であって、排気管１５と冷却管２１との境界部分に配置されている。
【００７７】
より具体的には、軸部８は、開口部２５が形成される平面において、排ガスの流れ方向および冷却媒体の流れ方向と直交する方向（車幅方向）に沿って、回転可能に設けられている。このような軸部８に、第１デバイス３を備える回転羽根７が支持されている。
【００７８】
そのため、回転羽根７は、軸部８から開口部２５に沿って前方に位置するときを０°位相としたときに、０°〜１８０°の間は排気管１５内に曝露され、１８０°〜３６０°の間は冷却管２１内に曝露されるように、回転される。
【００７９】
その結果、軸部８を中心として、回転羽根７の第１デバイス３が、排気管１５および冷却管２１の間で回転可能（図１破線矢印参照）とされており、排ガスおよび冷却媒体（空気）に交互に曝露可能とされる。
【００８０】
また、冷却管２１の流れ方向途中、より具体的には、隣接領域３０よりも上流側には、冷却ポンプ２２が介在されている。
【００８１】
冷却ポンプ２２は、例えば、公知の空気供給ポンプであって、より具体的には、エアコンプレッサなど、公知の送気ポンプが挙げられる。なお、図示しないが、冷却ポンプ２２は、自動車１０における電気的な制御を実行する制御ユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などに接続されており、冷却ポンプ２２の駆動および停止が制御される。また、必要に応じて、冷却管２１の流れ方向途中には、冷却管２１の開閉および開度を制御するための弁を備えることもできる。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、排気管１５の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。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および隣接領域３０を通過して、外気に排出される。
【００８５】
なお、このような車載発電システム１において、排ガスの温度は、例えば、１００〜１２００℃、好ましくは、２００〜９００℃である。
【００８６】
一方、この車載発電システム１では、上記のエンジン１１の駆動中に、冷却装置５を作動させる。
【００８７】
より具体的には、図示しない制御ユニットによって冷却ポンプ２２を駆動させ、冷却管２１に冷却媒体としての空気を供給する。
【００８８】
冷却管２１に供給された冷却媒体（空気）は、排ガスの流れ方向とは逆方向に沿って流れ、隣接領域３０を通過する。そして、冷却媒体（空気）は、隣接領域３０の下流側において折り返され、排ガスの流れ方向と同方向に沿って流れ、排気管１５における隣接領域３０よりも下流側において、排気管１５に合流する。
【００８９】
そして、この車載発電システム１では、上記したように、排気管１５と冷却管２１とが隣接する隣接領域３０において、回転羽根７を備える回転体６が設けられている。
【００９０】
具体的には、回転羽根７は、第１デバイス３を備えており、軸部６に回転可能に支持されることによって、その回転に応じて排ガスと冷却媒体（空気）とに交互に接触可能としている。
【００９１】
また、隣接部分３３では、排気管１５中の排ガスの流れ方向と、冷却管２１中の冷却媒体の流れ方向とが、互いに逆方向である。
【００９２】
そのため、排気管１５に排ガスが供給され、かつ、冷却管２１に冷却媒体（空気）が供給されると、隣接領域３０において回転体６の回転羽根７が回転する。
【００９３】
とりわけ、上記の車載発電システム１では、冷却管２１の下流側端部が、排気管１５に接続されているため、排気管１５が圧力差によって冷却媒体（空気）を吸引し、回転羽根７の回転を促進する。
【００９４】
これにより、回転羽根７が回転し、第１デバイス３が第２デバイス４を介して排気管１５において排ガスに曝露され、加熱された後、冷却管２１において冷却媒体（空気）に曝露され、冷却される。
【００９５】
このように、回転羽根７の回転運動が繰り返されることにより、第１デバイス３は、排ガスと冷却媒体とに交互に接触し、交互に加熱および冷却される。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
３．作用・効果
上記の車載発電システム１では、排気管１５と冷却管２１とが、排ガスの流れ方向と冷却媒体の流れ方向とが互いに逆向きとなるように隣接して並んでおり、その隣接部分３３において、排気管１５と冷却管２１とが開口部２５によって連通されている。そして、その開口部２５には、排ガスおよび冷却媒体に接触可能な回転羽根７を備える回転体６が設けられており、また、回転羽根７には、第１デバイス３が備えられている。
【０１０１】
このような車載発電システム１によれば、排気管１５中の排ガスの流れ方向と、冷却管２１中の冷却媒体の流れ方向とが、互いに逆方向であるため、排ガスおよび冷却媒体が、回転羽根７を回転させる。これにより、回転羽根７は、排ガスと冷却媒体とに交互に接触し、回転羽根７に備えられる第１デバイスが、効率的に加熱および冷却される。
【０１０２】
また、この車載発電システム１では、冷却管２１の下流側端部が排気管１５に接続されているため、排気管１５が圧力差によって冷却媒体を吸引し、回転羽根７の回転を促進する。
【０１０３】
そのため、回転羽根７を効率的に回転させることができ、第１デバイス３を効率的に（すなわち、省エネルギーで）加熱および冷却できる。
【０１０４】
その結果、この車載発電システム１によれば、優れた効率で発電することができる。
【０１０５】
さらに、この車載発電システム１では、排気管１５内および冷却管２１内の隣接部分３３に回転体６が備えられているため、省スペース化を図ることができる。
【０１０６】
４．変形例
上記した説明では、各回転羽根７が、１つの第１デバイス３と、一対の第２デバイス４とから形成されているが、回転羽根７においては、例えば、図２に拡大表示されるように、複数の第１デバイス３および第２デバイス４を、金属板などの保持板２３の一方面上に固定してもよく、また、図３に拡大表示されるように、複数の第１デバイス３および第２デバイス４を、メッシュプレートなどの把持材２４で把持してもよい。
【０１０７】
さらに、保持板２３および把持材２４を、必要に応じて、第２デバイス４（電極）として共用することもできる。
【０１０８】
また、上記した説明では、回転羽根７は、その面が排ガスおよび冷却媒体の流れ方向に対向するように配置されているが、例えば、図４に示されるように、回転羽根７の面が排ガスおよび冷却媒体の流れ方向に直交するように配置されていてもよい。また、回転羽根７は、軸部６の延びる方向に沿って、所定間隔を隔てて、複数配置されていてもよい。なお、回転羽根７の面が排ガスおよび冷却媒体の流れ方向に直交する形態（図４）よりも、回転羽根７の面が排ガスおよび冷却媒体の流れ方向に対向する形態（図１〜図３）の方が、発電効率の観点から好ましい。
【０１０９】
加えて、上記した説明では、回転体６は、一軸回転する回転部材として形成されているが、風圧により回転可能な回転機構を有していれば、特に制限されず、例えば、図５に示されるように、二軸回転する回転部材として形成されていてもよい。このような回転体６には、軸部８が前後方向に間隔を隔てて２つ備えられており、その２つの軸部８に、無端部材３１が巻かれている。そして、無端部材３１に、複数の回転羽根７が設けられている。これにより、回転体６は、第１デバイス３を排ガスおよび冷却媒体（空気）に交互に曝露可能としている。
【０１１０】
また、上記の車載発電システム１では、第１デバイス３を加熱および冷却するのみで、電力を取り出しているが、例えば、発電効率の向上を図るため、必要に応じて、第１デバイス３に電圧（電界）を印加することもできる。このような場合、例えば、第１デバイス３の加熱時に第１デバイス３に電圧（電界）を印加し、その後、第１デバイス３の冷却時に、第１デバイス３から電力を回収する。これにより、発電効率の向上を図ることができる。
【０１１１】
また、上記の車載発電システム１では、冷却管２１の流れ方向途中に冷却ポンプ２２が設けられているが、例えば、排気管１５における冷却媒体の吸引力（冷却管２１の下流側端部が排気管１５に接続されていることにより生じる吸引力）が、冷却媒体の供給に十分である場合などには、冷却管２１に冷却ポンプ２２を設けなくともよい。このような車載発電システム１によれば、さらなる省エネルギー化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１      車載発電システム
３      第１デバイス
４      第２デバイス
５      冷却装置
６      回転体
７      回転羽根
１１    エンジン
１５    排気管
２１    冷却管
２５    開口部
３０    隣接領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020051420.tif 000007