(57)【要約】【課題】内燃機関の運転モードに応じて調整弁の開度を変更することができ、内燃機関の出力性能の低下を抑制することができるとともに発電効率を向上させることができる熱電発電装置を提供すること。【解決手段】熱電発電装置１７は、内管２２に設けられ、バイパス通路２５の開度を調整することにより、バイパス通路２５に連通する受熱通路２３を流れる排気ガスの流量を調整する開閉弁４０を有し、ＥＣＵおよびアクチュエータによって、エンジンの暖機完了後に、エンジンのトルクを大きくするＰモードが選択された場合には、非Ｐモードに比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の運転モードと、同一アクセル操作量に対する内燃機関のトルクを前記第１の運転モードよりも大きいトルクに制御する第２の運転モードとを選択する選択手段を備えた内燃機関に搭載された熱電発電装置であって、
前記内燃機関から排出された排気ガスが導入される第１の排気通路および前記第１の排気通路に連通する第２の排気通路を備えた排気管と、
前記第２の排気通路に高温部が対向するとともに、冷却媒体が流れる冷却管部に低温部が対向し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールと、
前記排気管に設けられ、前記第１の排気通路の開度を調整することにより、前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量を調整する調整弁と、
前記内燃機関の暖機完了後に前記選択手段によって前記第２の運転モードが選択されたことを条件として、前記第１の運転モードに比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように前記調整弁の開度を調整する調整弁制御手段とを有することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記調整弁制御手段は、前記第１の運転モードおよび前記第２の運転モードが選択された場合に、前記アクセル開度に応じて前記第２の排気通路に導入される排気ガスの流量を可変させ、前記第２の運転モードが設定された場合に、前記アクセル開度が大きい程、前記第１の運転モードに比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように流量制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。
【請求項３】
前記調整弁制御手段は、前記第１の運転モードが選択され、かつ、前記熱電発電装置の発電電力が充電されるバッテリの充電量が所定値以上であることを条件として、前記バッテリの充電量が前記所定値未満である場合に比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように前記調整弁の開度を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記冷却管を流れる冷却媒体が前記内燃機関を冷却する冷却水から構成され、
前記調整弁制御手段は、前記冷却水の温度が所定温度以上であることを条件として、前記冷却水の温度が前記所定温度未満である場合に比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように前記調整弁の開度を調整することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記排気管は、前記内燃機関から排出された排気ガスが導入される前記第１の排気通路を形成する第１の排気管と、前記第１の排気管と同軸上に設けられ、前記第１の排気管との間で前記第１の排気通路に連通する前記第２の排気通路を形成する第２の排気管とを備え、
前記熱電変換モジュールの前記高温部が前記第２の排気管に対向するとともに、前記低温部が前記第２の排気管と同軸上に設けられた冷却管に対向し、
前記調整弁が、前記第１の排気管に設けられ、前記第１の排気通路の開度を調整して前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量を調整することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電発電装置に関し、特に、内燃機関から排出される排気ガスの熱を利用して熱電発電を行う熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱電発電装置は、内燃機関から排出された排気ガスが作用する熱電変換モジュールの高温部と冷却水が作用する熱電変換モジュールの低温部との温度差によって発電を行うようになっている。
【０００３】
この熱電発電装置は、車両の高負荷運転時に高温の排気ガスによって熱電変換モジュールが損傷するのを防止するために、アクセル開度が所定値以上の場合に、熱電発電装置を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整弁を閉弁方向に駆動させることにより、熱電発電装置を通過する排気ガスの流量を所定値以下にするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この熱電発電装置は、車両の高負荷運転時に熱電変換モジュールに作用する排気ガスの流量を低下させることができるため、熱電変換モジュールが損傷するのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の熱電発電装置にあっては、例えば、パワーモードのように同一アクセル操作量に対する内燃機関のトルクを大きくするモードが選択された場合と選択されない場合とで流量制御弁の開度を調整することが考慮されていない。したがって、内燃機関の出力性能と熱電発電装置の発電効率の釣り合いを取ることができない。
【０００７】
例えば、パワーモードの非選択時に流量調整弁を閉弁方向に駆動させると、熱電変換モジュールに作用する熱量が小さくなって発電効率が低下してしまう。一方、パワーモードの選択時に流量調整弁を閉弁方向に駆動させると、内燃機関の背圧が大きくなって内燃機関の出力性能が低下してしまうことになる。
【０００８】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、内燃機関の運転モードに応じて調整弁の開度を変更することができ、内燃機関の出力性能の低下を抑制することができるとともに発電効率を向上させることができる熱電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】
【０００９】
本発明に係る熱電発電装置は、上記目的を達成するため、（１）第１の運転モードと、同一アクセル操作量に対する内燃機関のトルクを前記第１の運転モードよりも大きいトルクに制御する第２の運転モードとを選択する選択手段を備えた内燃機関に搭載された熱電発電装置であって、前記内燃機関から排出された排気ガスが導入される第１の排気通路および前記第１の排気通路に連通する第２の排気通路を備えた排気管と、前記第２の排気通路に高温部が対向するとともに、冷却媒体が流れる冷却管部に低温部が対向し、前記高温部と前記低温部との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換モジュールと、前記排気管に設けられ、前記第１の排気通路の開度を調整することにより、前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量を調整する調整弁と、前記内燃機関の暖機完了後に前記選択手段によって前記第２の運転モードが選択されたことを条件として、前記第１の運転モードに比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように前記調整弁の開度を調整する調整弁制御手段とを有するものから構成されている。
【００１０】
この熱電発電装置の調整弁制御手段は、内燃機関の暖機完了後に、内燃機関のトルクを大きくする第２の運転モードが選択された場合には、第１の運転モードに比べて第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように調整弁の開度を調整するので、第１の排気通路の開度を大きくして第１の排気通路を流れる排気ガスの流量を大きくすることができる。このため、内燃機関の背圧が高くなるのを防止することができ、内燃機関の出力性能が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
また、調整弁制御手段は、内燃機関の暖機完了後に、内燃機関のトルクを第２の運転モードよりも小さくする第１の運転モードが選択された場合には、第２の運転モードに比べて第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が多くなるように調整弁の開度を調整するので、熱電変換モジュールの高温部に作用する排気ガスの熱量を大きくすることができる。このため、熱電変換モジュールの発電効率を向上させることができる。
【００１２】
また、調整弁制御手段は、内燃機関の暖機完了前に、第２の運転モードが選択された場合であっても、第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように調整弁の開度を調整しないので、高温部に作用する排気ガスの熱量が低下するのを防止することができる。このため、排気ガスと冷却媒体との間で熱交換を促進させることができ、内燃機関の早期暖機を図ることができる。
【００１３】
上記（１）に記載の熱電発電装置において、（２）前記調整弁制御手段は、前記第１の運転モードおよび前記第２の運転モードが選択された場合に、前記アクセル開度に応じて前記第２の排気通路に導入される排気ガスの流量を可変させ、前記第２の運転モードが設定された場合に、前記アクセル開度が大きい程、前記第１の運転モードに比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように流量制御を行うものから構成されている。
【００１４】
この熱電発電装置の調整弁制御手段は、第２の運転モードが設定された場合に、アクセル開度が大きい程、第１の運転モードに比べて第１の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように流量制御を行うので、内燃機関が高回転で、高負荷運転になった場合に、内燃機関の背圧が高くなるのを防止することができ、内燃機関の出力性能が低下するのをより一層抑制することができる。したがって、内燃機関の出力性能を維持しつつ、熱電発電を行うことができる。
【００１５】
上記（１）、（２）に記載の熱電発電装置において、（３）前記調整弁制御手段は、前記第１の運転モードが選択され、かつ、前記熱電発電装置の発電電力が充電されるバッテリの充電量が所定値以上であることを条件として、前記バッテリの充電量が前記所定値未満である場合に比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように前記調整弁の開度を調整するものから構成されている。
【００１６】
この熱電発電装置の調整弁制御手段は、第１の運転モードが選択され、バッテリの充電量が所定値以上である場合には、第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように調整弁の開度を調整するので、例えば、バッテリの充電量が上限値にある場合に、高温部に作用する排気ガスの熱量を少なくすることができる。このため、無駄な充電が行われるのを防止することができる。
【００１７】
上記（１）〜（３）に記載の熱電発電装置において、（４）前記冷却管を流れる冷却媒体が前記内燃機関を冷却する冷却水から構成され、前記調整弁制御手段は、前記冷却水の温度が所定温度以上であることを条件として、前記冷却水の温度が前記所定温度未満である場合に比べて前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように前記調整弁の開度を調整するものから構成されている。
【００１８】
この熱電発電装置の調整弁制御手段は、冷却水の温度が所定温度以上であることを条件として、冷却水の温度が所定温度未満である場合に比べて第２の排気通路を流れる排気ガスの流量が少なくなるように調整弁の開度を調整するので、冷却水の温度が所定温度以上となって冷却水が沸騰するおそれがある場合には、高温部に作用する排気ガスの熱量を少なくすることができ、冷却水が沸騰するのを防止して内燃機関がオーバーヒートするのを防止することができる。
【００１９】
上記（１）〜（４）に記載の熱電発電装置において、（５）前記排気管は、前記内燃機関から排出された排気ガスが導入される前記第１の排気通路を形成する第１の排気管と、前記第１の排気管と同軸上に設けられ、前記第１の排気管との間で前記第１の排気通路に連通する前記第２の排気通路を形成する第２の排気管とを備え、前記熱電変換モジュールの前記高温部が前記第２の排気管に対向するとともに、前記低温部が前記第２の排気管と同軸上に設けられた冷却管に対向し、前記調整弁が、前記第１の排気管に設けられ、前記第１の排気通路の開度を調整して前記第２の排気通路を流れる排気ガスの流量を調整するものから構成されている。
【００２０】
この熱電発電装置は、調整弁によって第１の排気管の第１の排気通路の開度を小さくすることにより、第２の排気管の第２の排気通路に導入される排気ガスの流量を多くして高温部に作用する熱量を大きくすることができ、熱電変換モジュールの発電効率を向上させることができる。
【００２１】
また、調整弁によって第１の排気管の第１の排気通路の開度を大きくすることにより、第１の排気通路から排出される排気ガスの流量を多くすることができ、内燃機関の背圧を低下させて内燃機関の排気性能が低下するのをに抑制することができる。
【００２２】
また、第１の排気管、第２の排気管および冷却管を同軸上に設けるようにしたので、熱電発電装置を小型化することができ、熱電発電装置の車載性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、内燃機関の運転モードに応じて調整弁の開度を変更することができ、内燃機関の出力性能の低下を抑制することができるとともに発電効率を向上させることができる熱電発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。
【図３】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、熱電変換モジュールの斜視図である。
【図４】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、図２のＡ−Ａ方向矢視断面図である。
【図５】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、内燃機関および熱電発電装置の制御回路のブロック図である。
【図６】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、Ｐモードおよび非Ｐモードにおけるアクセル開度と開閉弁の開度との関係を示す図である。
【図７】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、開閉弁制御プログラムのフローチャートを示す図である。
【図８】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、Ｐモードおよび非Ｐモードにおけるアクセル開度と開閉弁の開度との他の関係を示す図である。
【図９】本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置を備える内燃機関の概略構成図である。
【図１０】本発明に係る熱電発電装置の第２の実施の形態を示す図であり、熱電発電装置の側面断面図である。
【図１１】本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図であり、図１０のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る熱電発電装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態では、熱電発電装置を、自動車等の車両に搭載される水冷式の多気筒の内燃機関、例えば４サイクルガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）に適用した場合について説明している。また、エンジンは、ガソリンエンジンに限定されるものではない。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１〜図８は、本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
【００２７】
図１に示すように、自動車等の車両に搭載される内燃機関としてのエンジン１は、吸気系から供給される空気と燃料供給系から供給される燃料とを適宜の空燃比で混合して成る燃焼室に供給して燃焼させた後、この燃焼に伴って発生する排気ガスを排気系から大気に放出するようになっている。
【００２８】
吸気系は、エンジン１に接続された吸気マニホールド２と、吸気マニホールド２に接続された吸気管２ａとから構成されており、吸気管２ａは、吸気管２ａの上流側に設けられた図示しないエアダクトから取り入れた空気を図示しないエアクリーナで浄化して吸気マニホールド２に導入するようになっている。
【００２９】
吸気マニホールド２は、吸気管２ａから導入された空気をエンジン１の各気筒の燃焼室３に分配するようになっており、エンジン１の気筒数に応じた数の分岐管を備えている。例えば、４気筒エンジンであれば、分岐管が４つ設けられている。但し、エンジン１の気筒数は、特に４気筒に限定されるものではない。
吸気管２ａにはスロットルバルブ４が設けられており、スロットルバルブ４は、燃焼室３に導入される吸入空気量を調整するようになっている。また、吸気マニホールド２の各分岐管には燃料噴射弁５が設けられており、この燃料噴射弁５は、エンジン１の各燃焼室３に燃料を噴射供給するようになっている。
【００３０】
燃料噴射弁５から各燃焼室３に燃料が噴射されると、吸気管２ａから吸気マニホールド２に導入される空気と燃料とからなる混合気が燃焼室３内に充填され、この混合気が各気筒に設けられた点火プラグ６の点火によって燃焼される。このときの燃焼エネルギーによってエンジン１のピストン７が往復移動し、ピストン７の往復移動がエンジン１のクランクシャフト８の回転運動に変換される。
【００３１】
一方、排気系は、エンジン１に取り付けられたエキゾーストマニホールド９と、このエキゾーストマニホールド９に球面継手１０を介して連結された排気管１１とを含んで構成されており、エキゾーストマニホールド９の内周部および排気管１１の内周部には排気通路が形成されている。
【００３２】
球面継手１０は、エキゾーストマニホールド９と排気管１１との適度な揺動を許容するとともに、エンジン１の振動や動きを排気管１１に伝達させないか、あるいは減衰して伝達するように機能する。
排気管１１上には、２つの触媒１２、１３が直列に設置されており、この触媒１２、１３により排気ガスが浄化されるようになっている。
【００３３】
この触媒１２、１３のうち、排気管１１において排気ガスの排気方向の上流側に設置される触媒１２は、所謂、スタートキャタリスタ（Ｓ／Ｃ）と呼ばれるものであり、排気管１１において排気ガスの排気方向の下流側に設置される触媒１３は、所謂、メインキャタリスタ（Ｍ／Ｃ）またはアンダーフロアキャタリスタ（Ｕ／Ｆ）と呼ばれるものである。
【００３４】
これらの触媒１２、１３は、例えば三元触媒により構成されている。この三元触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一括して化学反応により無害な成分に変化させるといった浄化作用を発揮する。
【００３５】
エンジン１の内部には、ウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットにはロングライフクーラント（ＬＬＣ）と呼ばれる冷却媒体としての冷却液（以下、単に冷却水と言う）が充填されている。
【００３６】
この冷却水は、エンジン１に取付けられた導出管１４から導出された後、ラジエータ１５に供給され、このラジエータ１５から上流側配管１６に導入される。上流側配管１６に導入された冷却水は、熱電発電装置１７の後述する冷却水管に導入された後、下流側配管１８を経てエンジン１に戻されるようになっている。
【００３７】
ラジエータ１５は、ウォータポンプ１９によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却するものである。
また、導出管１４にはバイパス管２０が連結されており、このバイパス管２０と導出管１４との間にはサーモスタット２１が介装され、このサーモスタット２１によって、ラジエータ１５を流通する冷却水量とバイパス管２０を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。
【００３８】
例えば、エンジン１の暖機運転時においてはバイパス管２０側の冷却水量が増加されて暖機が促進され、暖機完了後にはバイパス管２０側の冷却水量を減少、または、バイパス管２０側に冷却水をバイパスしないようにしてエンジン１の冷却性能を向上させる。
【００３９】
一方、エンジン１の排気系には、熱電発電装置１７が設けられており、この熱電発電装置１７は、エンジン１から排出される排気ガスの熱を回収し、排気ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するようになっている。
【００４０】
図２に示すように、熱電発電装置１７は、エンジン１から排出された排気ガスが導入される第１の排気管としての内管２２と、内管２２の外方に設けられ、内管２２との間で第２の排気通路としての受熱通路２３を形成する第２の排気管としての外管２４とを備えている。なお、内管２２と外管２４とによって本発明の排気管が構成されている。
【００４１】
内管２２の上流端は、排気管１１に連結されており、内管２２の内部には排気管１１から排気ガスが導入される第１の排気通路としてのバイパス通路２５が形成されている。内管２２は、支持部材２６を介して外管２４に固定されており、外管２４の下流端は、テールパイプ２７（図１参照）に連結されている。
【００４２】
このため、エンジン１から排気管１１を通して内管２２のバイパス通路２５に排出された排気ガスＧは、バイパス通路２５を通してテールパイプ２７に排出された後、テールパイプ２７から外気に排出される。
また、熱電発電装置１７は、排気ガスＧの排気方向に設置される複数の熱電変換モジュール２８と筒状の冷却管としての冷却水管２９とを備えている。
【００４３】
図３に示すように、熱電変換モジュール２８は、高温部を構成する絶縁セラミックス製の受熱基板３０と、低温部を構成する絶縁セラミックス製の放熱基板３１との間に、ゼーベック効果により温度差に応じた起電力を発生するＮ型熱電変換素子３２およびＰ型熱電変換素子３３が複数個設置されており、Ｎ型熱電変換素子３２およびＰ型熱電変換素子３３が電極３４ａ、３４ｂを介して交互に直列に接続されている。また、隣接する熱電変換モジュール２８は、配線３５を介して電気的に連結されている。
【００４４】
この熱電変換モジュール２８は、受熱基板３０が外管２４に対向して外管２４に接触するとともに、放熱基板３１が冷却水管２９に対向して冷却水管２９に接触しており、排気ガスＧの排気方向に並列に設置されている。なお、図２では、図３に示す熱電変換モジュール２８を簡略化している。
【００４５】
そして、熱電変換モジュール２８は、受熱基板３０と放熱基板３１との温度差に応じて熱電発電を行うことにより、ケーブル４７を介して後述する補機バッテリに発電電力を供給（充電）するようになっている。
【００４６】
なお、熱電変換モジュール２８は、略正方形のプレート形状をしており、外管２４および冷却水管２９の間に密着させる必要があるため、内管２２、外管２４および冷却水管２９は、多角形に形成されている。
【００４７】
また、内管２２、外管２４および冷却水管２９は、円形であってもよい。この場合には、熱電変換モジュール２８の受熱基板３０および放熱基板３１等を湾曲させるようにすればよい。
冷却水管２９は、上流側配管１６に連結される冷却水導入部２９ａおよび下流側配管１８に連結される冷却水排出部２９ｂを備えている。
【００４８】
この冷却水管２９は、冷却水導入部２９ａから冷却水管２９に導入された冷却水Ｗが排気ガスＧの排気方向と同方向に流れるように、冷却水排出部２９ｂに対して冷却水導入部２９ａが排気方向上流側に設けられている。
【００４９】
一方、内管２２には複数の連通孔３６が形成されており、この連通孔３６は、バイパス通路２５と受熱通路２３とを連通している。この連通孔３６は、内管２２の周方向に一定の間隔で形成されている。なお、連通孔３６は、一定の間隔に形成されるものに限定されない。
【００５０】
また、支持部材２６には支持部材２６の周方向に亘って一定の間隔で連通孔２６ａが形成されており、受熱通路２３は、連通孔２６ａを通してテールパイプ２７に連通している。なお、連通孔２６ａは、一定の間隔に形成されるものに限定されない。
【００５１】
また、冷却水管２９の上流側と内管２２との間にはプレート３７が設けられており、冷却水管２９の下流側と外管２４との間にはプレート３８が設けられている。このため、熱電変換モジュール２８は、プレート３７、３８、冷却水管２９の内周部、内管２２の外周部および外管２４の外周部によって囲まれる密閉空間であるモジュール室３９に収容されている。
【００５２】
図４に示すように、受熱通路２３には櫛歯形状の伝熱部材２３ａが設けられている。この伝熱部材２３ａは、内管２２および外管２４の幅方向に沿って折り曲げられているとともに内管２２および外管２４の長手方向に延在しており、上端の折り曲げ部位が受熱基板３０に対向するように内管２２の外周面および外管２４の内周面に接触している。
【００５３】
このため、受熱通路２３を流れる排気ガスの熱は、伝熱部材２３ａを伝わって受熱基板３０に効率よく伝達される。
【００５４】
図２に示すように、内管２２には調整弁としての開閉弁４０が設けられており、この開閉弁４０は、内管２２の下流端に設けられ、内管２２を開閉するように外管２４に回動自在に取付けられている。この開閉弁４０は、開閉制御手段としてのアクチュエータ４１によって開閉される。
【００５５】
図５に示すように、アクチュエータ４１は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４２によって制御されるようになっており、アクチュエータ４１は、ＥＣＵ４２からの駆動信号によって開閉弁４０を開閉制御する。
【００５６】
すなわち、アクチュエータ４１は、励磁電流がデューティ制御されることで開閉弁４０の開度を変化させるようになっており、ＥＣＵ４２は、アクチュエータ４１をデューティ制御するようになっている。
【００５７】
このため、開閉弁４０がバイパス通路２５を閉塞することにより、バイパス通路２５から受熱通路２３に導入される排気ガスの流量が増大し、開閉弁４０が解放されて開閉弁４０の解放量が多くなるにつれてバイパス通路２５の開度が大きくなることにより、バイパス通路２５から受熱通路２３に導入される排気ガスの流量が低下されることになる。
【００５８】
図５において、ＥＣＵ４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２ｃおよび入出力インターフェース４２ｄ等を含んだ電子制御回路から構成されており、ＥＣＵ４２は、ＲＯＭ４２ｂに格納された開閉弁制御プログラムに基づいて開閉弁４０の開閉制御を行うようになっている。
【００５９】
また、図５に示すように、エンジン１にはバッテリとしての補機バッテリ４４の充電を行うオルタネータ４５が設けられており、オルタネータ４５は、エンジン１によって駆動されて発電を行うことにより、補機バッテリ４４に充電するようになっている。
【００６０】
また、エンジン１には水温センサ４６が設けられており、この水温センサ４６は、エンジン１を流れる冷却水の温度（以下、冷却水温という）を検出してＥＣＵ４２に検出情報を出力するようになっている。なお、水温センサ４６は、上流側配管１６や下流側配管１８等に設けられてもよい。
【００６１】
また、熱電変換モジュール２８のケーブル４７は、ＤＣＤＣコンバータ４８を介して補機バッテリ４４に接続されており、ＤＣＤＣコンバータ４８は、熱電変換モジュール２８から出力された直流電圧を調整して補機バッテリ４４に印加することにより、補機バッテリ４４を充電するようになっている。
【００６２】
また、補機バッテリ４４にはＳＯＣ（State Of charge）センサ４９が設けられており、このＳＯＣセンサ４９は、補機バッテリ４４の充電量を検出して充電量に応じた電気信号をＥＣＵ４２に出力するようになっている。ＥＣＵ４２は、ＳＯＣセンサ４９の信号に基づいて補機バッテリ４４の充電量を算出する。
【００６３】
また、ＥＣＵ４２にはノーマルスイッチ５０、パワースイッチ５１およびエコスイッチ５２が接続されている。
【００６４】
ノーマルスイッチ５０は、エンジン１の運転状態をノーマルモードに設定するためのスイッチであり、ＥＣＵ４２は、ノーマルスイッチ５０が選択されると、アクセルペダルの開度に応じてスロットルバルブ４の開度を調整するようになっている。
【００６５】
具体的には、ＥＣＵ４２のＲＯＭ４２ｂにはノーマルモード時のスロットル開度とアクセル開度とが関連付けられたノーマルモードマップが記憶されている。ＥＣＵ４２は、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ５３からアクセル開度信号Ａｃｃが入力すると、ノーマルモードマップを参照し、アクセル開度に応じてスロットルバルブ４の開度を設定するようになっている。
【００６６】
このとき、スロットルバルブ４の開度に応じた吸入空気が燃焼室３に導入され、燃料噴射弁５から吸入空気量に応じた燃料が噴射されることでエンジン１のトルクが出力されることになる。
【００６７】
パワースイッチ５１は、エンジン１の出力性能を優先するパワーモードを選択するためのスイッチであり、パワースイッチ５１が選択されると、同一アクセル操作量に対するエンジン１のトルクが大きく設定される。
【００６８】
パワースイッチ５１が操作されてＥＣＵ４２にパワースイッチ５１から信号が入力されると、ＥＣＵ４２は、ノーマルモードと同一アクセル操作量に対するエンジン１のトルクが大きくなるように、スロットルバルブ４の開度をノーマルモード時の開度よりも大きくする。
【００６９】
また、ＥＣＵ４２のＲＯＭ４２ｂにはパワーモード時のスロットル開度とアクセル開度とが関連付けられたパワーモードマップが記憶されている。ＥＣＵ４２は、パワーモードの選択時にアクセル開度センサ５３から入力したアクセル開度信号Ａｃｃに基づいてパワーモードマップを参照し、ノーマルモード時のスロットルバルブ４の開度よりも大きい開度でスロットルバルブ４を開くようになっている。
【００７０】
このとき、スロットルバルブ４の開度に応じた吸入空気が燃焼室３に導入され、燃料噴射弁５から吸入空気量に応じた燃料が噴射されることでノーマルモードと同一アクセル操作量に対してエンジン１のトルクが大きくなり、排気ガスの排気量が増大する。
【００７１】
エコスイッチ５２は、エンジン１の燃費を優先するエコモードを選択するためのスイッチであり、エコスイッチ５２が選択されると、同一アクセル操作量に対するエンジン１のトルクが小さく設定される。
【００７２】
ＥＣＵ４２のＲＯＭ４２ｂには、エコモード時のスロットル開度とアクセル開度とが関連付けられたエコモードマップが記憶されている。ＥＣＵ４２は、エコモードの選択時にアクセル開度センサ５３から入力したアクセル開度信号Ａｃｃに基づいてエコモードマップを参照し、ノーマルモード時のスロットルバルブ４の開度よりも小さい開度でスロットルバルブ４を開くようになっている。
【００７３】
このとき、スロットルバルブ４の開度に応じた吸入空気が燃焼室３に導入され、燃料噴射弁５から吸入空気量に応じた燃料が噴射されることでノーマルモードと同一アクセル操作量に対するエンジン１のトルクが小さくなり、排気ガスの排気量が低減する。
【００７４】
本実施の形態の熱電発電装置１７は、ノーマルモードおよびエコモード（以下、単に非Ｐモードという）が第１の運転モードを構成している。また、パワーモード（以下、単にＰモードという）が非Ｐモードと同一アクセル操作量に対するエンジン１のトルクを非Ｐモードよりも大きいトルクに制御する第２の運転モードを構成している。
【００７５】
また、本実施の形態の熱電発電装置１７は、ノーマルスイッチ５０、パワースイッチ５１およびエコスイッチ５２が選択手段を構成している。
また、ＥＣＵ４２は、水温センサ４６からの検出情報に基づいて、エンジン１の暖機が完了したか否かを判別し、暖機完了後にパワースイッチ５１が選択されたことを条件として、ノーマルスイッチ５０やエコスイッチ５２が選択された場合に比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整するようになっている。なお、ＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、調整弁制御手段を構成している。
【００７６】
図６に示すように、ＥＣＵ４２のＲＯＭ４２ｂにはアクセル開度と開閉弁４０の開度とが関連付けられた開閉弁開度マップ５４が記憶されている。この開閉弁開度マップ５４は、同一のアクセル開度に対して、Ｐモード時の開閉弁４０の開度が非Ｐモードの開閉弁４０の開度よりも大きく設定されている。
また、Ｐモードおよび非Ｐモードのいずれにあってもアクセル開度が大きくなるにつれて開閉弁４０の開度が大きくなる特性に設定されている。
【００７７】
ＥＣＵ４２は、Ｐモードおよび非Ｐモードが設定されたときに、この開閉弁開度マップ５４に基づいて開閉弁４０の開度を調整する制御を行うことにより、受熱通路２３に導入される排気ガスの流量を調整し、受熱基板３０に伝達される排気ガスの熱量を可変するようになっている。
また、受熱通路２３に導入される排気ガスの流量を調整することにより、バイパス通路２５から排出される排気ガスの流量も調整されることになる。
【００７８】
したがって、Ｐモードが設定された場合には、アクセル開度が大きい程、非Ｐモードに比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように流量制御が行われることになる。
【００７９】
また、ＥＣＵ４２は、非Ｐモードが設定された場合に、ＳＯＣセンサ４９からの検出情報に基づいて熱電変換モジュール２８の発電電力が充電される補機バッテリ４４の充電量が所定値以上であることを条件として、補機バッテリ４４の充電量が所定値未満である場合に比べて、受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整するようになっている。
【００８０】
また、ＥＣＵ４２は、水温センサ４６の検出情報に基づいて冷却水温が所定温度以上であることを条件として、冷却水温が所定温度未満である場合に比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整するようになっている。
【００８１】
次に、図７のフローチャートに基づいて開閉弁４０の開閉制御を説明する。図７のフローチャートは、ＥＣＵ４２のＲＯＭ４２ｂに格納された開閉弁４０の開閉制御プログラムであり、この開閉制御プログラムは、ＣＰＵ４２ａによって実行される。
【００８２】
図７において、ＥＣＵ４２は、水温センサ４６の検出情報に基づいて冷却水温が所定温度Ｔｗｌ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１）。この所定温度Ｔｗｌは、例えば、暖機温度に設定されている。ＥＣＵ４２は、冷却水温が所定温度Ｔｗｌ以下であるものと判断した場合には、暖機運転中であるものと判断して熱回収優先モードに移行し（ステップＳ６）、開閉弁４０を閉じ側に制御する。
【００８３】
具体的には、エンジン１の冷間始動時には、触媒１２、１３、エンジン１の冷却水の全てが低温（外気温程度）になっている。
この状態からエンジン１が始動されると、エンジン１の始動に伴いエンジン１からエキゾーストマニホールド９を経て排気管１１に、低温の排気ガスが排出されることになり、２つの触媒１２、１３が排気ガスにより昇温されることになる。
【００８４】
また、冷却水がラジエータ１５を通らずにバイパス管２０、上流側配管１６および下流側配管１８を経てエンジン１に戻されることによって暖機運転が行われることになる。
【００８５】
すなわち、エンジン１の冷間始動時には、例えば、エンジン１のアイドリングが行われて排気ガスの圧力が低いため、ＥＣＵ４２は、アクチュエータ４１に駆動信号を出力することでアクチュエータ４１により開閉弁４０を閉じた状態にする。
【００８６】
このため、排気管１１から内管２２のバイパス通路２５に導入された排気ガスが受熱通路２３に導入され、受熱通路２３を通過する排気ガスによって冷却水管２９を流通する冷却水が昇温され、エンジン１の暖機が促される。
【００８７】
また、受熱通路２３に導入される排気ガスの流量が増大するため、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量が増大し、受熱基板３０と冷却水が作用する放熱基板３１との温度差が大きくなり、熱電変換モジュール２８の発電量が増大する。
【００８８】
また、ＥＣＵ４２は、ステップＳ１で冷却水温が所定温度Ｔｗｌ以上であるものと判断した場合には、暖機が完了したものと判断し、Ｐモードであるか否かを判別する（ステップＳ２）。
【００８９】
ＥＣＵ４２は、パワースイッチ５１が選択された場合には、Ｐモードであると判断してエンジン出力優先モードに移行する（ステップＳ５）。エンジン出力優先モードでは、アクセル開度センサ５３の検出情報に基づいてＲＯＭ４２ｂに記憶された開閉弁開度マップ５４を参照し、アクセル開度に応じて非Ｐモードよりも大きい開度で開閉弁４０を開く。
【００９０】
開閉弁４０が解放されると、バイパス通路２５とテールパイプ２７とが連通し、受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなり、あるいは殆ど流れなくなり、多くの排気ガスがバイパス通路２５からテールパイプ２７に直接、排出される。
【００９１】
このため、高温の排気ガスによって冷却水管２９を流通する冷却水が昇温されることがない。これに加えて、熱電変換モジュール２８が高温の排気ガスに晒されて熱害を受けることがなく、熱電変換モジュール２８が損傷するのを防止することができる。
【００９２】
このとき、サーモスタット２１によって導出管１４とバイパス管２０との連通が遮断されるので、エンジン１から導出管１４を介して導出された冷却水がラジエータ１５を介して上流側配管１６に導出される。このため、上流側配管１６から冷却水管２９および下流側配管１８を介してエンジン１に低温の冷却水が供給され、エンジン１の冷却性能を高めることができる。
【００９３】
また、Ｐモードでは、非Ｐモードと同一のアクセル操作量に対してスロットルバルブ４の開度が大きく制御されてエンジン１のトルクが大きくなることから、非Ｐモードに比べて開閉弁４０の開度を大きくすることにより、バイパス通路２５を流れる排気ガスの背圧が高くなることがなく、エンジン１の出力性能が低下することが抑制される。
【００９４】
一方、ＥＣＵ４２は、ステップＳ２でノーマルスイッチ５０またはエコスイッチ５２が選択された場合には、非Ｐモードに設定されたものと判断し、ＳＯＣセンサ４９の検出情報に基づいて補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００９５】
この所定値は、例えば、補機バッテリ４４の充電量の上限値に設定されており、ＥＣＵ４２は、補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ以上であるものと判断した場合には、エンジン出力優先モードに移行する（ステップＳ４）。
【００９６】
エンジン出力優先モードでは、受熱通路２３を流れる排気ガス量が少ない、あるいは殆ど流れないので、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量が小さく、熱電変換モジュール２８の発電量が小さい。
【００９７】
また、ＥＣＵ４２は、ステップＳ４で補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ未満であるものと判断した場合には、水温センサ４６の検出情報に基づいて冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上であるか否かを判別する（ステップＳ４）。なお、この所定温度Ｔｗｈが本発明の所定温度に対応するものである。
【００９８】
この所定温度Ｔｗｈは、例えば、エンジン１のオーバーヒートのおそれがある温度に設定されており、ＥＣＵ４２は、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上であるものと判断した場合には、エンジン出力優先モードに移行する（ステップＳ４）。
【００９９】
エンジン出力優先モードでは、受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少ない、または殆ど流れないので、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量が小さいため、冷却水が高温の排気ガスによって沸騰されるおそれがない。
【０１００】
また、ステップＳ４において、ＥＣＵ４２は、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ未満であるものと判断した場合には、熱回収優先モードに移行する（ステップＳ６）。
【０１０１】
熱回収優先モードに移行すると、ＥＣＵ４２は、補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ以上でかつ、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上である場合よりも小さい開度で開くので、バイパス通路２５から受熱通路２３に流れる排気ガスの流量が増大し、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量が大きくなり、熱電変換モジュール２８の発電量が大きくなる。
【０１０２】
このように本実施の形態の熱電発電装置１７のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、エンジン１の暖機完了後に、エンジン１のトルクを大きくするＰモードが選択された場合には、非Ｐモードに比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整する。
【０１０３】
このため、バイパス通路２５の開度を大きくしてバイパス通路２５を流れる排気ガスの流量を大きくすることができる。このため、エンジン１の背圧が高くなるのを防止することができ、エンジン１の出力性能が低下するのを抑制することができる。
【０１０４】
また、ＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、エンジン１の暖機完了後に、非Ｐモードが選択された場合には、Ｐモードに比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が多くなるように開閉弁４０の開度を調整するので、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量を大きくすることができる。このため、熱電変換モジュール２８の発電効率を向上させることができる。
【０１０５】
また、ＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、エンジン１の暖機完了前に、Ｐモードが選択された場合であっても、非Ｐモードに比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整しないので、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量が低下するのを防止することができる。このため、排気ガスと冷却水との間で熱交換を促進させることができ、エンジン１の早期暖機を図ることができる。
【０１０６】
また、本実施の形態のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、非ＰモードおよびＰモードが選択された場合に、アクセル開度に応じて受熱基板３０に伝達される排気ガスの熱量を可変させ、Ｐモードが設定された場合に、アクセル開度が大きい程、非Ｐモードに比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように流量制御を行う。
【０１０７】
このため、エンジン１が高回転で、高負荷運転になった場合に、エンジン１の背圧が高くなるのを防止することができ、エンジン１の出力性能が低下するのをより一層抑制することができる。したがって、エンジン１の出力性能を維持しつつ、熱電発電を行うことができる。
【０１０８】
また、本実施の形態のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、非Ｐモードが選択され、かつ、補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ以上であることを条件として、補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ未満である場合に比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整する。
【０１０９】
このため、例えば、補機バッテリ４４の充電量が上限値にある場合に、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量を少なくすることができ、無駄な充電が行われるのを防止することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上であることを条件として、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ未満である場合に比べて受熱通路２３を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を調整する。
【０１１１】
このため、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上となって冷却水が沸騰するおそれがある場合には、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量を少なくすることができ、冷却水が沸騰するのを防止してエンジン１がオーバーヒートするのを防止することができる。
【０１１２】
また、本実施の形態の熱電発電装置１７の排気管は、エンジン１から排出された排気ガスが導入されるバイパス通路２５を形成する内管２２と、内管２２と同軸上に設けられ、内管２２との間でバイパス通路２５に連通する受熱通路２３を形成する外管２４とを備えている。
【０１１３】
また、熱電発電装置１７の熱電変換モジュール２８の受熱基板３０が外管２４に対向するとともに、放熱基板３１が外管２４と同軸上に設けられた冷却水管２９に対向し、開閉弁４０が、内管２２に設けられ、バイパス通路２５の開度を調整して受熱通路２３を流れる排気ガスの流量を調整するように構成されている。
【０１１４】
したがって、この熱電発電装置１７は、開閉弁４０によって内管２２のバイパス通路２５の開度を小さくすることにより、外管２４の受熱通路２３に導入される排気ガスの流量を多くして受熱基板３０に作用する熱量を大きくすることができ、熱電変換モジュール２８の発電効率を向上させることができる。
【０１１５】
また、開閉弁４０によってバイパス通路２５の開度を大きくすることにより、バイパス通路２５から排出される排気ガスの流量を多くすることができ、エンジン１の背圧を低下させてエンジン１の排気性能が低下するのを抑制することができる。
【０１１６】
また、熱電発電装置１７は、内管２２、外管２４および冷却水管２９が同軸上に設けられる構造であるため、熱電発電装置１７を小型化することができ、熱電発電装置１７の車載性を向上させることができる。
【０１１７】
なお、開閉弁開度マップとしては、図６に示す開閉弁開度マップに限定されるものではない。例えば、図８の開閉弁開度マップ５５に示すように、アクセル開度の開度にかかわらず、開閉弁４０を全開とするようにＰモード時のアクセル開度と開閉弁４０の開度とを関連付けてもよい。
【０１１８】
また、アクセル開度が小さい領域において、開閉弁４０を全閉とし、アクセル開度が大きい領域において、開閉弁４０の開度を一定の開度にするように非Ｐモード時のアクセル開度と開閉弁４０の開度とを関連付けてもよい。
なお、本実施の形態では、調整弁として開閉弁４０を用いてバイパス通路２５の開度を調整しているが、調整弁は、開閉弁に限定されるものではない。
【０１１９】
（第２の実施の形態）
図９〜図１１は、本発明に係る熱電発電装置の第１の実施の形態を示す図である。なお、本実施の形態は、熱電発電装置の構成が異なるのみで制御態様は、第１の実施の形態と同一であるため、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。また、制御ブロック図は、図５を用いて説明を行う。
【０１２０】
図９において、エンジン１の排気系には、熱電発電装置６１が設けられており、この熱電発電装置６１は、排気管１１からバイパスされたバイパス管６２に取付けられている。
【０１２１】
図１０、図１１に示すように、熱電発電装置６１は、エンジン１から排出された高温流体としての排気ガスＧが導入される排気管６３を備えている。排気管６３の上流端は、バイパス管６２の上流管部６２ａに接続されており、排気管６３の下流端は、バイパス管６２の下流管部６２ｂに接続されている。なお、排気管１１、バイパス管６２および排気管６３によって本発明の排気管が構成される。
【０１２２】
排気管６３の内部には排気通路６４が形成されており、排気通路６４には排気管１１の内周部に形成された排気通路６５（図１参照）からバイパス管６２の上流管部６２ａに形成された排気通路６２ｃを介して排気ガスＧが導入されるようになっている。また、排気通路６４は、バイパス管６２の下流管部６２ｂに形成された排気通路６２ｄを通して排気管１１の排気通路６５に排気ガスＧを排出するようになっている。
【０１２３】
このため、エンジン１から排気管１１の排気通路６５を通して排気管６３の排気通路６４に排出された排気ガスＧは、再び排気管１１の排気通路６５を通して外部に排出される。
なお、本実施の形態では、排気管１１が第１の排気管を構成し、バイパス管６２および排気管６３が第２の排気管を構成している。また、排気通路６５が第１の排気通路を構成し、排気通路６４、排気通路６２ｃおよび排気通路６２ｄが第２の排気通路を構成している。
【０１２４】
また、熱電発電装置６１は、排気ガスＧの排気方向に設置される複数の熱電変換モジュール２８と、排気管６３と同軸上に設けられた冷却管としての筒状の冷却水管６６とを備えている。なお、熱電変換モジュール２８の構成は、図３と同一である。
なお、図１０、図１１では、受熱基板３０、放熱基板３１、Ｎ型熱電変換素子３２、Ｐ型熱電変換素子３３および電極３４ａ、３４ｂを省略して熱電変換モジュール２８を簡略化しているが、受熱基板３０は、排気管６３に対向して排気管６３に接触しているとともに、放熱基板３１は、冷却水管６６に対向して冷却水管６６に接触している。
【０１２５】
また、排気管６３の排気通路６４には櫛歯形状の伝熱部材６４ａが設けられている。この伝熱部材６４ａは、排気管６３の幅方向に沿って折り曲げられているとともに排気管６３の長手方向に延在しており、上端と下端の折り曲げ部位が受熱基板３０に対向するように排気管６３の外周面および冷却水管６６の内周面に接触している。
【０１２６】
このため、排気通路６４を流れる排気ガスの熱は、伝熱部材６４ａを伝わって受熱基板３０に効率よく伝達される。
冷却水管６６は、上流側配管１６に連結される冷却水導入部６６ａおよび下流側配管１８に連結される冷却水排出部６６ｂを備えている。
【０１２７】
この冷却水管６６は、冷却水導入部６６ａから冷却水管６６に導入された冷却媒体としての冷却水Ｗが排気ガスＧの排気方向と同方向に流れるように、冷却水導入部６６ａに対して冷却水排出部６６ｂが排気方向下流側に設けられている。このため、冷却水Ｗは、排気管６３に流れる排気ガスＧの流れと同方向に流れる。
【０１２８】
なお、この冷却水管６６は、冷却水導入部６６ａから冷却水管６６に導入された冷却水が排気ガスＧの排気方向と逆方向に流れるように、冷却水導入部６６ａに対して冷却水排出部６６ｂが排気方向上流側に設けられてもよい。
【０１２９】
また、図９に示すように、排気管１１には第１の実施の形態と同様にアクチュエータ４１によって制御される開閉弁４０が設けられており、この開閉弁４０は、バイパス管６２の上流管部６２ａと下流管部６２ｂとの間に設けられ、排気管１１を開閉するように排気管１１に回動自在に取付けられている。
【０１３０】
また、図１０、図１１に示すように、排気管６３と冷却水管６６との間の空間は、熱電変換モジュール２８が配置される密閉空間としてのモジュール室６７を画成している。すなわち、図１０に示すように、排気管６３の上流側と冷却水管６６との間にはプレート６８が取付けられており、このプレート６８によってモジュール室６７の上流端が閉止されている。
【０１３１】
また、排気管６３の下流側と冷却水管６６との間にはプレート６９が取付けられており、このプレート６９によってモジュール室６７の下流端が閉止されている。したがって、モジュール室６７は、排気管６３の外周部、冷却水管６６の内周部およびプレート６８、６９によって囲まれる密閉空間から構成される。
【０１３２】
本実施の形態の熱電発電装置６１は、ＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１によって、エンジン１の暖機完了後に、エンジン１のトルクを大きくするＰモードが選択された場合には、非Ｐモードに比べて排気通路６４を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を大きくするので、排気通路６５を流れる排気ガスの流量を大きくすることができる。このため、エンジン１の背圧が高くなるのを防止することができ、エンジン１の出力性能が低下するのを抑制することができる。
【０１３３】
また、ＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、エンジン１の暖機完了後に、非Ｐモードが選択された場合には、Ｐモードに比べて排気通路６４を流れる排気ガスの流量が多くなるように開閉弁４０の開度を小さくするので、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量を大きくすることができる。このため、熱電変換モジュール２８の発電効率を向上させることができる。
【０１３４】
また、ＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、エンジン１の暖機完了前に、Ｐモードが選択された場合であっても、非Ｐモードに比べて排気通路６４を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を大きくしないので、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量が低下するのを防止することができる。このため、排気ガスと冷却水との間で熱交換を促進させることができ、エンジン１の早期暖機を図ることができる。
【０１３５】
また、本実施の形態のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、非ＰモードおよびＰモードが選択された場合に、アクセル開度に応じて受熱基板３０に伝達される排気ガスの熱量を可変させ、Ｐモードが設定された場合に、アクセル開度が大きい程、非Ｐモードに比べて排気通路６４を流れる排気ガスの流量が少なくなるように流量制御を行う。
【０１３６】
このため、エンジン１が高回転で、高負荷運転になった場合に、エンジン１の背圧が高くなるのを防止することができ、エンジン１の出力性能が低下するのをより一層抑制することができる。したがって、エンジン１の出力性能を維持しつつ、熱電発電を行うことができる。
【０１３７】
また、本実施の形態のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、非Ｐモードが選択され、かつ、補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ以上であることを条件として、補機バッテリ４４の充電量が所定値Ｃｈ未満である場合に比べて排気通路６４を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を大きくする。
【０１３８】
このため、例えば、補機バッテリ４４の充電量が上限値にある場合に、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量を少なくすることができ、無駄な充電が行われるのを防止することができる。
【０１３９】
また、本実施の形態のＥＣＵ４２およびアクチュエータ４１は、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上であることを条件として、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ未満である場合に比べて排気通路６４を流れる排気ガスの流量が少なくなるように開閉弁４０の開度を大きくする。
【０１４０】
このため、冷却水温が所定温度Ｔｗｈ以上となって冷却水が沸騰するおそれがある場合には、受熱基板３０に作用する排気ガスの熱量を少なくすることができ、冷却水が沸騰するのを防止してエンジン１がオーバーヒートするのを防止することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、調整弁として開閉弁４０を用いて排気通路６４の開度を調整しているが、調整弁は、開閉弁に限定されるものではない。
また、上記各実施の形態の熱電発電装置１７、６１は、内燃機関とモータとを駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。
【０１４２】
以上のように、本発明に係る熱電発電装置は、内燃機関の運転モードに応じて調整弁の開度を変更することができ、内燃機関の出力性能の低下を抑制することができるとともに発電効率を向上させることができるという効果を有し、内燃機関から排出される排気ガスの熱を利用して熱電発電を行う熱電発電装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１４３】
１…エンジン（内燃機関）、１１…排気管（排気管、第１の排気管）、１７，６１…熱電発電装置、２２…内管（排気管、第１の排気管）、２３…受熱通路（第２の排気通路）、２４…外管（排気管、第２の排気管）、２５…バイパス通路（第１の排気通路）、２８…熱電変換モジュール、２９，６６…冷却水管（冷却管）、３０…受熱基板（高温部）、３１…放熱基板（低温部）、４０…開閉弁（調整弁）、４１…アクチュエータ（調整弁制御手段）、４２…ＥＣＵ（調整弁制御手段）、４４…補機バッテリ（バッテリ）、５０…ノーマルスイッチ（選択手段）、５１…パワースイッチ（選択手段）、５２…エコスイッチ（選択手段）、６３…排気管（排気管、第２の排気管）、６４…排気通路（第２の排気通路）、６５…排気通路（第１の排気通路）
【図１】
2014066236.tif 000003
【図２】
2014066236.tif 000004
【図３】
2014066236.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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