(57)【要約】【課題】  集熱手段の上流から下流にかけて均等に熱量を回収するができ、結果的に、全体的な集熱効率しいては発電量を向上することができる排熱発電装置を提供する。【解決手段】  排気通路３内のガスから集熱する集熱手段１０と、該集熱手段１０から送られる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段９とを備えた熱電素子ユニット６から成る排熱発電装置において、前記集熱手段１０を構成する集熱フィン１０ｂの高さを、排気ガスの上流側が低く、下流に向かって高くなるように構成した排熱発電装置。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路内のガスから集熱する集熱手段と、該集熱手段から送られる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段とを備えた熱電素子ユニットから成る排熱発電装置において、前記集熱手段を構成する集熱フィンの高さを、排気ガスの上流側が低く、下流に向かって高くなるように構成したことを特徴とする排熱発電装置。
【請求項２】
前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにし、この場合、下流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンの高さを、上流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンの高さに対して高く設定したことを特徴とする請求項１に記載の排熱発電装置。
【請求項３】
前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにし、この場合、少なくとも最上流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンを、その中央部の高さをその両側部の高さに対して相対的に低く設定し、少なくとも最下流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンを、その中央部の高さをその両側部の高さに対して相対的に高く設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の排熱発電装置。
【請求項４】
隣合う前記熱電素子ユニットの集熱手段の集熱フィンの高さ方向が互いに略９０°ずれるように各熱電素子ユニットを構成したことを特徴とする請求項２または３に記載の排熱発電装置。
【請求項５】
隣合う前記熱電素子ユニットの熱電変換手段が略９０°ずれるように各熱電素子ユニットを構成したことを特徴とする請求項４に記載の排熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気管へ熱電素子を取り付けて発電する排熱発電装置に関し、前記熱電素子へ効率良く熱を伝えるための集熱フィンの構造および配置を改良した排熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンから排出される高温の排ガスの熱エネルギーを、熱電素子を用いて電気エネルギーに変換して、その電気エネルギーを回収する排熱発電装置が研究されている。
このような未利用の熱エネルギーを活用するため、熱電変換手段として熱電素子モジュールを用い、該熱電素子モジュールにより熱エネルギーを電気エネルギーに変換して、電気エネルギーとして回収するようにした排熱発電装置が提案されている。
【０００３】
従来の排熱発電装置は、集熱手段と熱電変換手段とを備え、その集熱手段を排気管内に設置したものである。該集熱手段は、熱伝導性材料を用いて形成され、多数のフィンを備えている。該集熱手段の多数のフィンは排気管内に配置され、排気ガスから集熱し、その熱伝導により排気ガスの熱を熱電素子モジュールの加熱面へ効率良く伝達するように作用する。
【０００４】
熱電素子モジュールは、熱電素子の加熱面と冷却面の温度差による熱エネルギーを、電気エネルギーへ変換することができる機構である。代表的な熱電素子モジュールとして、ビスマス−テルル等からなるｐ型とｎ型の２種類の半導体で構成されたものが知られている。
この２種類の半導体を複数用意し、これらを電極によって電気的には交互に直列に、熱的には並列に配置することで、熱エネルギーと電気エネルギーの変換を行うものである。
【０００５】
特許文献１には、排気管内に設置された複数の集熱フィンが開示されている。この集熱フィンは、その上流側から下流側まで、高さが均一に形成されている。
特許文献２および３には、複数個の熱電素子ユニットを直列に配置した排熱発電装置が開示されている。この排熱発電装置における全ての集熱手段のフィンの高さは均一であり、すべてのフィンの配置および方向も同じになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６６１９号公報
【特許文献２】特開２００６−３０３０３７号公報
【特許文献３】特許４２４４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１乃至３に示された技術には、下記（ｉ）および（ｉｉ）の問題がある。
（ｉ）排気管を流れる排気ガスは上流では高温であり、下流に行くにしたがって温度が低下する。そのため、従来技術のように集熱フィンの形状が上流と下流で均一な場合は、排ガス温度の高い上流側では熱伝達量が大きくなるのに対して、下流側では熱伝達量が低下してしまうという問題がある。しかも、下流側のフィンは上流側フィンの投影面の影となるため、排気ガスが下流側のフィンへ直接当たり難く、熱交換効率も低下してしまう欠点がある。すなわち、最上流に位置する熱電素子ユニットにおける集熱手段のフィンには排気ガスが強く当たるので、著しく熱量を回収できるが、上流側から下流側へ向かって２番目以降の集熱フィンには排気ガスが当たり難いため、下流側で回収できる熱量は小さくなり、熱電素子ユニットに伝達される熱量も小さくなる。また、結果的に発電量および発電効率が低下してしまう不具合がある。
【０００８】
（ｉｉ）また、排気管内を流れる排気ガスの温度は該排気管の中央部では高く、該排気管の周辺部では低くなる。そのため、特許文献２及び３に示されたように排気管内の中央部付近に集熱フィンが配置される場合には、回収できる熱量は大きくなり、集熱効率が高くなる。しかし、上流側の集熱フィンの中央部付近はとくに高温度の排気ガスにさらされて集熱が過剰になってしまうため、熱膨張による変形が発生する虞がある。このような変形が起こると、高熱伝導性グリースの塗布等により接着された集熱フィンと熱電素子の間の接触面に隙間が発生し、これらの間における熱伝導性が著しく悪化し、発電効率が低下してしまう不具合がある。しかも、下流側においては、排気ガスの温度が上流側に比べて低くなるため、集熱フィンが上流側と同じ高さであると効率良く集熱できない。つまり、特許文献１乃至３に示された集熱手段では、上流から下流にかけて均等に熱量を回収して熱伝達効率を向上させることができず、特に下流側の集熱フィンで回収できる熱量は低下し、全体的な集熱効率が悪くなり、しいては発電量が低下する欠点があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、排気通路の上流から下流にかけて均等に熱量を回収することができ、結果的に、全体的な集熱効率を上げ、しいては発電量を向上させることができる集熱手段を備えた排熱発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る排熱発電装置では、上記従来技術の有する課題を解決するために、排気通路内のガスから集熱する集熱手段と、該集熱手段から送られる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段とを備えた熱電素子ユニットから成る排熱発電装置において、前記集熱手段を構成する集熱フィンの高さを、排気ガスの上流側が低く、下流に向かって高くなるように構成したことにある。
本発明に係る排熱発電装置では、前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにし、この場合、下流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンの高さを、上流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンの高さに対して高く設定したことにある。
本発明に係る排熱発電装置では、前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにし、この場合、少なくとも最上流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンを、その中央部の高さをその両側部の高さに対して相対的に低く設定し、少なくとも最下流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンを、その中央部の高さをその両側部の高さに対して相対的に高く設定したことにある。
本発明に係る排熱発電装置では、隣合う前記熱電素子ユニットの集熱手段の集熱フィンの高さ方向が互いに略９０°ずれるように各熱電素子ユニットを構成したことにある。
本発明に係る排熱発電装置では、隣合う前記熱電素子ユニットの熱電変換手段が略９０°ずれるように各熱電素子ユニットを構成したことにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記の通り構成されているので、以下のような効果を有する。
本発明に係る排熱発電装置によれば、排気通路内のガスから集熱する集熱手段と、該集熱手段から送られる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段とを備えた熱電素子ユニットから成る排熱発電装置において、前記集熱手段の集熱フィンの高さを、排気ガスの上流側が低く、下流に向かって高くなるように構成しているので、一つの熱電素子ユニット内において、下流側の集熱手段の集熱フィンが上流側の集熱手段の集熱フィンの投影面の影となることが無いため、排気ガスが上流側の集熱手段の集熱フィンに遮られることなく下流側の集熱手段の集熱フィンに当たるようになる。そのため、下流側で回収できる熱量が大きくなり、熱電素子モジュールに伝達される熱量も大きくなる。すなわち、排気ガス温度が低下する下流側においても均一な吸熱が可能となり、発電効率を向上させることができる。
本発明に係る排熱発電装置によれば、前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにし、この場合、下流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンの高さを、上流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンの高さに対して高く設定した構成としたことにより、熱電素子ユニットを複数配置したときでも、排気ガス温度が低下する下流側においても上流側と同様に均一な吸熱が可能となり、発電効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る排熱発電装置によれば、前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにし、少なくとも最上流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段を、その中央部の高さをその両側部の高さに対して相対的に低く設定し、少なくとも最下流側に位置する前記熱電素子ユニットにおける集熱手段の集熱フィンを、その中央部の高さをその両側部の高さに対して相対的に高く設定した構成としているので、高温度の排気ガスにさらされる上流側の熱電素子ユニットの集熱手段の集熱フィン、特に温度の高い排気管の中央部に突出する量を小さくすることで、該集熱手段への過剰な集熱を抑制できる。他方、温度が低くなる下流側の熱電素子ユニットの集熱手段の集熱フィンの、比較的温度の高い排気管の中央部に突出する量を大きくすることで、該集熱手段の集熱フィンへの集熱を促進できる。すなわち、複数の熱電素子ユニット間での集熱のバラツキが無くなり、均一な集熱を行うことができ、結果として、発電量を向上させることができる。加えて、上流側の熱電素子ユニットの集熱手段の集熱フィンの中央部が高温の排気ガスによって過剰に加熱されることがなくなるので、該集熱手段の集熱フィンと上記熱電素子モジュールの接着面間に隙間が発生するのを防止することができる。
【００１３】
本発明に係る排熱発電装置によれば、前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにした場合に、隣り合う熱電素子ユニットにおける熱電手段のフィンが略９０°ずれるように各熱電素子ユニットを構成したことにより、各熱電素子ユニットを跨ぐ前後で排気ガスの流れ方向を大きく変化させることができる。これにより、乱流が多く発生し易くなり、下流側の熱電素子ユニットの集熱手段の集熱フィンへも排気ガスが均等に当たるようになるため、下流側においても均一な集熱が可能となり、全体的に集熱量が向上し、発電効率を向上させることができる。また、このような集熱フィンの構成により熱電素子ユニット毎に排気ガスの流れ方向が大きく変化するので、より多くの乱流が発生し易くなり、集熱フィンに衝突する排ガスが増加し、熱吸収量を向上できる。
本発明に係る排熱発電装置によれば、前記熱電素子ユニットを複数直列に配置するようにした場合に、隣合う前記熱電素子ユニットの熱電変換手段の集熱フィンが略９０°ずれるように各熱電素子ユニットを構成したことにより、前記集熱手段の集熱フィンからの集熱を、最短の距離で前記熱電素子モジュールに伝達することができ、熱量の損失を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る排熱発電装置を自動車のエンジンに適用した例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係る排熱発電装置を示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る排熱発電装置を示すもので、詳しくは、排熱発電装置を４つの熱電素子ユニットにより構成した例を示し、（ａ）はその最上流側の熱電素子ユニットを示す断面図、（ｂ）はその上流側から２番目の熱電素子ユニットを示す断面図、（ｃ）はその下流側から２番目の熱電素子ユニットを示す断面図、（ｄ）はその最下流側の熱電素子ユニットを示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る排熱発電装置における熱電素子ユニットの筐体を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る排熱発電装置において、熱電素子ユニットにて発電しバッテリーに蓄えた電力の利用方法を示す概念図である。
【図６】本発明の実施形態に係る排熱発電装置における熱電素子ユニットの集熱手段を示すもので、詳しくは、４つの熱電素子ユニットのうちの最上流側２つの熱電素子ユニットＡ，Ｂにおける集熱手段の集熱フィンの形状と配置の例を示す斜視図と断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る排熱発電装置における熱電素子ユニットの集熱手段を示すもので、詳しくは、４つの熱電素子ユニットのうちの下流側２つの熱電素子ユニットＣ，Ｄにおける集熱手段のフィンの形状と配置の例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る排熱発電装置における熱電素子ユニットの集熱手段の他の例を示すもので、とくに集熱手段の集熱フィンを複数の平板によって構成した例を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る排熱発電装置における熱電素子ユニットの集熱手段の他の例を示すもので、とくに集熱手段の集熱フィンを複数のピンによって構成した例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る排熱発電装置について説明する。
図１において、排熱発電装置１は、エンジン２から排出される排気ガスの熱を利用して発電を行う装置であり、この排熱発電装置１は、例えば車両のエンジン２の排気管３の途中に設置された触媒４と消音器５との間に介在されて設置されている。この排熱発電装置１は、図２に示すように、排気ガスの流れ方向に直列に配置したＡ〜Ｄの４つの熱電素子ユニット６と、その上流端と下流端にそれぞれフランジ部７，７を備えた構成となっている。前記熱電素子ユニット６は、一方のフランジ部７を介して排気管３に接続され、熱電素子ユニット６の内部にエンジン２から排出される高温の排気ガスが通るようになっている。また、前記熱電素子ユニット６は、他方のフランジ部７を介して消音器５に接続されている。
【００１６】
各熱電素子ユニット６は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、両側に開口し、対向する両側壁面部にそれぞれ窓部８ａを有する略直方体形状のステンレス製の筐体８と、該筐体８の窓部８ａ，８ａのそれぞれに嵌め込まれ、回収した熱から発電を行う熱電素子モジュール９，９と、これらの熱電素子モジュール９，９の加熱面に配置して固定され、熱電素子モジュール９，９へ効率良く熱を伝達すべく排気管３内に配置される集熱手段１０，１０とから成る。それぞれの熱電素子モジュール９は、筐体８の窓部８ａ，８ａに、ガス漏れ防止のためのガスケット（図示せず）を介して固定され、筐体８と一体化されている。熱電素子モジュール９の冷却面には、該モジュールを効率的に冷却するために水冷式の冷却モジュール１１が配設されている。
なお、本実施形態では、４つの熱電素子ユニット６を別々に形成した例を示したが、これに限らず、図４に示すように、４つの筐体８と両側のフランジ部７を一体に形成するようにしても勿論良い。この場合、筐体８の四方の側壁面部に予め窓部８ａを設け（合計１６個、８個は隠れて見えない。）、対向する窓部８ａ，８ａから集熱手段１０，１０を組付け、集熱手段１０，１０に熱電素子ユニット６を取り付けるようにする。
集熱手段１０，１０を取り付けない窓部８ａについてはプレート等によって、後ほど周知の適宜手段により塞ぐようにすれば良い。
【００１７】
熱電素子モジュール９は、熱電素子の加熱面と冷却面の温度差によって熱エネルギーを電気エネルギーへ変換することで発電できるようにしたもので、従来より周知のビスマス−テルル等からなるｐ型とｎ型の２種類の半導体により構成したものでも良いが、本発明はこれに限らず、要は、熱を電気に変換できるものであれば何でも良く、その種類は特に限定されない。
【００１８】
熱電素子モジュール９で発電した電気エネルギーは、図５に示す回路によってＤＣ−ＤＣコンバータ１２で直流電圧を変換された後にバッテリー１３へ蓄えられる。バッテリー１３に蓄えられた電気は、自動車や二輪車などで通常に使用することができる。さらに、バッテリー１３へＤＣ１２Ｖ−ＡＣ１００Ｖコンバータ１４を接続することで、家庭電気製品などの駆動用電源としても利用可能である。つまり、排気ガスの熱エネルギーを用いて、地震や火災などの緊急災害時の非常用発電ユニットとして使用すれば、自動車や二輪車を有効利用することができる。
【００１９】
集熱手段１０は、排気ガスから回収した熱を熱電素子モジュール９の加熱面に伝達すべく熱伝導性材料から形成されたもので、平板状の基部１０ａと、排気ガスの流れ方向に平行に延びるとともに、基部１０ａを根元として該基部１０ａの鉛直方向に延びる平板状の多数のフィン（集熱フィン）１０ｂとから構成されている。集熱手段１０の多数のフィン１０ｂは、所定の間隔で、例えば等間隔で形成されているが、とくに限定されず、基部１０ａの中央部で広い間隔で、両端部で狭い間隔で形成するようにしても良い。集熱手段１０は、排気ガスから回収した熱を熱電素子モジュール９の加熱面に伝達すべく熱伝導性材料から形成されている。集熱手段１０は、その基部１０ａが直接熱電素子モジュール９の加熱面に接合される。この際、集熱手段１０の基部１０ａと熱電素子モジュール９の加熱面との間には、熱伝導性を向上させるため高熱伝導性グリースを塗布することが好適である。集熱手段１０は、アルミ、銅、ステンレス等の熱伝導性が良好な金属のほか、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の高熱伝導性のセラミックスで形成されるのが好ましいが、とくに限定されず、要は熱伝導性が良好な材料によって形成されれば良い。
【００２０】
本実施形態における集熱手段１０の多数のフィン１０ｂは、排気ガスの流れの抵抗とならないように、流れ方向に沿って平行に設置している。しかも、排気ガスの上流側の高さを低く、下流に向かうに従って徐々に高くなるように形成している（図６〜図９参照）。これにより、排気ガス温度が低下する下流側においても均一な吸熱が可能となり、発電効率を向上させることができる。仮にフィン１０ｂを同じ高さとした場合には、フィン１０ｂの上流側に排気ガスが衝突し易くなり、上流側で選択的に吸熱が発生し下流側の吸熱量が低下するので、これを防止することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、図６および図７に示すように、熱電素子ユニット６を直列に複数配置するに際して、下流側に位置する熱電素子ユニット６における集熱手段１０のフィン１０ｂの高さを、上流側に位置する熱電素子ユニット６における集熱手段１０のフィン１０ｂの高さに対して高く設定するようにしている。これにより、熱電素子ユニット６を複数直列に配置する場合においても、排気ガス温度が低下する下流側においても均一な吸熱を可能とし、発電効率を向上させることができる。図６および図７において、矢印は排気ガスの流れる方向を示している。
【００２２】
ここで、集熱手段１０のフィン１０ｂの形状の特徴について説明する。上流側の熱電素子ユニットＡ，Ｂにおける集熱手段１０のフィン１０ｂは、その幅方向における中央部分の高さを、両側部側の高さに対して低く設定した構造となっている（図３（ａ），（ｂ）および図６（ａ）（ｂ）参照）。これにより、もともと高温度の排気ガスにさらされ易い上流側の熱電素子ユニットＡ，Ｂにおいては、特に温度の高い排気管３の中央部に位置されるフィン１０ｂが短く設定されているので、過剰な集熱を抑制することができる。
【００２３】
これに対して、下流側の熱電素子ユニットＣ，Ｄにおける集熱手段１０のフィン１０ｂは、その幅方向における中央部分の高さを、両側部側の高さに対して高く設定した構造となっている（図３（ｃ），（ｄ）および図７（ａ）（ｂ）参照）。これにより、排気ガスの温度が低くなっている下流側の熱電素子ユニットＣ，Ｄにおいては、比較的温度の高い排気管３の中央部に位置されるフィン１０ｂを基板１０ａの鉛直方向に長く設定することにより、効率良く集熱できるようにしている。また、下流側に位置するフィン１０ｂが上流側に位置するフィン１０ｂの投影面の影となることが無いため、各熱電素子ユニットにおけるフィン１０ｂへ排気ガスが均等に当たるため、上流から下流に至るまですべての熱電素子ユニット６において均等な吸熱を行うことができ、装置全体の発電効率の向上を図ることができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、上流側の熱電素子ユニットＡ，Ｂは、それらの集熱手段１０のフィン１０ｂの高さ方向が、図３（ａ）（ｂ）に示すように、互いに略９０°ずれるように配置されている。同様に、下流側の熱電素子ユニットＣ，Ｄは、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、その集熱手段１０のフィン１０ｂの高さ方向が互いに略９０°ずれるように配置されている。
【００２５】
このように、各熱電素子ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける集熱手段１０のフィン１０ｂの高さ方向を９０°回転して配置した構造としていることにより、下流側の熱電素子ユニットＣ，Ｄにおける集熱手段１０のフィン１０ｂへも排気ガスが均等に当たるようになるため、下流側においても均一な集熱が可能となり、発電効率を向上できる。また、このようなフィン１０ｂの構成により熱電素子ユニット６毎に排気ガスの流れ方向が大きく変化するので、より多くの乱流が発生し易くなり、フィン１０ｂへ衝突する排ガスが増加し、熱吸収量を向上させることができる。
【００２６】
次いで、熱電素子モジュール９の冷却について説明する。熱電素子モジュール９の冷却面は、大気と接触することによる冷却する空冷でも良いが、走行風が当たらないような場所では、放熱が滞り易いために冷却性が低下して温度差を確保できないことによる発電効率の低下が発生する可能性がある。このような場合は、水冷式の冷却モジュール１１を使用することが好ましい。本実施形態では、熱電素子モジュール９の冷却面に水冷式の冷却モジュール１１を設置し、これにより、高い冷却性を確保するようにしている。水冷式冷却モジュール１１は、ステンレスや銅製でできており、内部に冷却水を循環するためのパイプが埋め込まれているもの、あるいは冷却水通路１５がくり貫かれた構造のものでも良い。流通させる冷却媒体としては、エンジン２が水冷の場合、その冷却水経路から配管を分岐して兼用するようにしても良いし、冷却モジュール１１専用の冷却水と循環経路を新たに設置しても良い。冷却モジュール１１は、集熱手段１０の基部１０ａに熱電素子モジュール９を挟むようにして、熱電素子ユニット６の筐体８へネジ等の周知手段によって固定されれば良い。この際、冷却モジュール１１と熱電素子モジュール９の冷却面との間には、熱伝導性を向上させるため高熱伝導性グリースを塗布することが好適である。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
上記実施形態では、図６および図７に示すように、集熱手段１０を複数のフィン（集熱フィン）１０ｂを平板状に形成した、いわゆる平板型としているが、本発明はこれに限らず、図９に示すように、多数のピン（集熱フィン）１０ｃによって形成した、いわゆるピン型としても良く、さらに、平板と多数のピンを組み合わせて形成しても良い。ピン型の多数のピン１０ｃは、平板型のフィン１０ｂに対応して列状に配置しても良く、また、排気ガスの流れを必要以上に妨げなければ千鳥状でもランダムでも勿論良く、配列形式はとくに限定されない。このように、ピン１０ｃを備えた集熱手段１０とした場合、ピン１０ｃの全表面から集熱できるため集熱効率は高いが、熱膨張による変形が大きくなる危険性があるため、温度範囲に適した材質や太さを選定するのが好ましい。また、ピン１０ｃの断面形状は、円形に限らず、矩形、その他の形状でも良く、特に限定されない。
【００２８】
上記実施形態では、排熱発電装置１を触媒４と消音器５との間に介在設置させるようにしているが、設置場所はとくに限定されず、要は高温の排気ガスが通過するところであればいずれの場所でも良い。
また、上記実施形態では、排熱発電装置１を４つの熱電素子ユニット６により構成したが、本発明はこれに限らず、熱電素子ユニット６は単数でも４つ以外の複数でも良く、設置対象のエンジンの性能等を考慮して適宜決定すれば良い。例えば、高温の排気ガスの一部を燃焼室へ戻すためにＥＧＲパイプを接地する場合があるが、このＥＧＲパイプの経路途中に設置しても同様の効果が得られる。
【００２９】
さらに、上記実施形態では、隣り合う熱電素子ユニット６における熱電手段１０のフィン１０ｂ，１０ｂが略９０°ずれるように構成したが、本発明はこれに限らず、隣り合う熱電素子ユニット６における熱電素子モジュール９，９を略９０°ずらせて配置するようにしても良い。これにより、フィン（集熱フィン）１０ｂからの集熱を、最短の距離で熱電素子モジュール９に伝達することができ、熱量の損失を最小限に抑制することができる。
【００３０】
上記実施形態では、排熱発電装置１を自動車のエンジン２に適用したが、本発明はこれに限らず、自動車以外のその他のエンジンは勿論のこと、工場等に見られるように配管を通して熱を廃棄する場合の排気管に適用しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１  排熱発電装置
２  エンジン
３  排気管
４  触媒
５  消音器
６  熱電素子ユニット
７  フランジ部
８  筐体
８ａ  窓部
９  熱電素子モジュール
１０  集熱手段
１０ａ  基部
１０ｂ  フィン（集熱フィン）
１０ｃ  ピン（集熱フィン）
１１  冷却モジュール
１２  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３  バッテリー
１４  ＤＣ１２Ｖ−ＡＣ１００Ｖコンバータ
１５  冷却水通路
【図１】
2014225509.tif 000003
【図２】
2014225509.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014225509.tif 000007
【図６】
2014225509.tif 000008
【図７】
2014225509.tif 000009
【図８】
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【図９】
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