(57)【要約】【課題】簡素な構成によって熱電変換モジュールの作動状態を検知することができるようにして、熱電変換モジュールの作動状態の検知精度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。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バイパス通路２５が形成された内管２１と、内管２１と同軸上に設けられ、内管２１と共に排気ガスが導入される受熱通路２２を形成し、熱電変換モジュール２７の受熱基板２９が対向する外管２３と、内管２１に設けられ、バイパス通路２５と受熱通路２２とを連通する連通孔３６と、内管２１に設けられ、内管２１を開閉する開閉弁２６と、開閉弁２６を開閉制御するアクチュエータ３７とを含んで構成される。【選択図】図２
2013108287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温部および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を備えた熱電発電装置であって、
前記高温部または前記低温部のいずれか一方に伝達される熱量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知する作動状態検知処理を実施する作動状態検知手段を備えたことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記高温部は、内燃機関から排出された排気ガスが導入される排気管に対向して設けられ、
前記作動状態検知手段は、前記排気管を流れる排気ガス量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知する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】
前記排気管が、内燃機関から排出された排気ガスが導入されるバイパス通路が形成された第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の排気管と共に排気ガスが導入される受熱通路を形成し、前記熱電変換モジュールの高温部が対向する第２の排気管と、前記バイパス通路と前記受熱通路とを連通する連通部とを含んで構成され、
前記第１の排気管を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を開閉制御する開閉制御手段とを設け、
前記作動状態検知手段が、前記開閉制御手段を駆動して前記開閉弁を開閉制御して排気ガスの排気経路を前記バイパス通路と前記受熱通路とに切換えることにより、前記受熱通路を流れる排気ガス量を可変させることを特徴とする請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換え後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知することを特徴とする請求項３に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、前記電気的特性値が前記閾値未満の場合に、前記熱電変換モジュールの作動不良と判断することを特徴とする請求項４に記載の熱電発電装置。
【請求項６】
前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、前記電気的特性値が前記閾値以上の場合に、前記熱電変換モジュールが正常作動と判断することを特徴とする請求項４に記載の熱電発電装置。
【請求項７】
前記作動状態検知手段は、前記作動状態検知処理の実施中に前記熱電変換モジュール以外の発電を中止し、前記熱電変換モジュールによって発電された電力を蓄電するバッテリの電圧値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
【請求項８】
前記作動状態検知手段は、排気ガスの温度が所定温度以上であるを条件として、前記作動状態検知処理を実施することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の熱電発電装置。
【請求項９】
前記作動状態検知手段は、車両が定常走行であることを条件として、前記作動状態検知処理を実施することを特徴とする請求項７に記載の熱電発電装置。
【請求項１０】
前記低温部が、内燃機関を冷却する冷却水が流通する冷却水管に対向して設けられ、
前記作動状態検知手段が、前記冷却水管を流れる冷却水量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知することを特徴とする請求項１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、高温部と低温部との温度差に基づいて熱電発電を行う熱電変換モジュールの作動状態を検知する熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両の内燃機関から排出される排気ガス等には、熱エネルギーが含まれているため、排気ガスをそのまま捨てると熱エネルギーの無駄となる。そこで、排気ガスに含まれる熱エネルギーを熱電発電装置によって回収して電気エネルギーに変換し、例えば、バッテリに充電するようにしている。【０００３】
従来のこの種の熱電発電装置としては、内燃機関から排出された排気ガスが導入される排気管に熱電変換モジュールの高温部を対向させるとともに、熱電変換モジュールの低温部を冷却水が流通する冷却水管に対向させたものが知られている。【０００４】
この熱電変換モジュールは、半導体等の熱電変換素子、電極、高温部となる受熱基板および低温部となる放熱基板等を含んで構成されており、ゼーベック効果を利用して高温の排気ガスと低温の冷却水とにより、熱電変換モジュールの高温部と低温部との間に温度差を生じさせて発電を行うようになっている。【０００５】
ところで、この熱電発電装置にあっては、熱電変換モジュールの故障、劣化等が発生すると、電力を回収することが困難となるため、熱電変換モジュールの故障の有無を判断する必要がある。【０００６】
従来、熱電変換モジュールの故障の有無を判断するものとしては、例えば、特許文献１に記載された熱電変換モジュールの診断を実行する診断装置が知られている。【０００７】
この診断装置は、熱電変換モジュールで生成される電力を実測する測定手段と、温度センサ、吸気量センサ、外気温センサおよび車速センサ等で測定された各測定値を示す信号に基づいて所定の演算を実行することで、熱電変換モジュールで生成される電力を推定する推定手段と、熱抵抗成分が実測される電力に与える電力測定誤差を、推定された電力に付加し、電力の正常範囲を確定する確定手段とを備えている。【０００８】
そして、診断装置は、実測された電力が電力の正常範囲に含まれない場合に、表示部または音声出力部を介して熱電変換モジュールが故障していることを警告するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２２３５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の診断装置にあっては、推定手段が、温度センサ、吸気量センサ、外気温センサおよび車速センサ等の複数のセンサによって測定された各測定値を示す信号に基づいて、熱電変換モジュールで生成される電力を推定しているので、熱電変換モジュールの電力を推定するためのパラメータが多くなってしまう。このため、診断装置の構成が複雑となる上に、複数のパラメータが絡み合って推定精度が十分とならずに誤判定が発生する可能性がある。【００１１】
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、簡素な構成によって熱電変換モジュールの作動状態を検知することができるようにして、熱電変換モジュールの作動状態の検知精度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】
【００１２】
本発明に係る熱電発電装置は、上記目的を達成するため、高温部および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を備えた熱電発電装置であって、前記高温部または前記低温部のいずれか一方に伝達される熱量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知する作動状態検知処理を実施する作動状態検知手段を備えたものから構成されている。【００１３】
この熱電発電装置にあっては、熱電変換モジュールの高温部または低温部に伝達される熱量に応じて熱電変換モジュールから出力される電気的特性値が変化する。このため、作動状態検知手段は、熱電変換モジュールの高温部または低温部に伝達される熱量を可変させて熱電変換モジュールから出力される電気的特性値（例えば、電圧）をモニタすることにより、熱電変換モジュールの作動状態を検知する。【００１４】
このようにすれば、作動状態検知手段の構成を簡素化して、熱電変換モジュールから出力される電気的特性値に基づいて熱電変換モジュールの故障または劣化等を高精度に判断することができる。【００１５】
好ましくは、前記高温部は、内燃機関から排出された排気ガスが導入される排気管に対向して設けられ、前記作動状態検知手段は、前記排気管を流れる排気ガス量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知するように構成してもよい。【００１６】
この熱電発電装置は、作動状態検知手段が、内燃機関から排出された排気ガス量を可変させたときの熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、熱電変換モジュールの作動状態を検知するので、熱電発電装置を車両に適用した場合に、作動状態検知手段の構成を簡素化して、熱電変換モジュールから出力される電気的特性値に基づいて熱電変換モジュールの故障または劣化等を高精度に判断することができる。【００１７】
好ましくは、前記排気管が、内燃機関から排出された排気ガスが導入されるバイパス通路が形成された第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の排気管と共に排気ガスが導入される受熱通路を形成し、前記熱電変換モジュールの高温部が対向する第２の排気管と、前記バイパス通路と前記受熱通路とを連通する連通部とを含んで構成され、前記第１の排気管を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を開閉制御する開閉制御手段とを設け、前記作動状態検知手段が、前記開閉制御手段を駆動して前記開閉弁を開閉制御して排気ガスの排気経路を前記バイパス通路と前記受熱通路とに切換えることにより、前記受熱通路を流れる排気ガス量を可変させるようにしてもよい。【００１８】
この熱電発電装置は、例えば、作動状態検知手段が開閉制御手段を駆動して開閉弁を解放すると、内燃機関から排出された排気ガスがバイパス管を通して外部に排出されて受熱通路に排気ガスが導入されなくなる。【００１９】
また、例えば、作動状態検知手段が開閉制御手段を駆動して開閉弁を閉塞すると、内燃機関から排出された排気ガスが連通部を通してバイパス管から受熱通路に導入されて熱電発電装置の高温部に排気ガスの熱が伝達される。【００２０】
作動状態検知手段は、例えば、開閉弁を開状態から閉状態に切換えて、受熱通路に導入される排気ガス量を可変させて熱電発電装置に伝達される熱量を可変させることにより、熱電変換モジュールの電気的特性値の変化をモニタすれば、熱電変換モジュールの作動状態を検知することができる。【００２１】
好ましくは、前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換え後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知するようにしてもよい。【００２２】
この熱電発電装置は、開閉弁を開状態から閉状態に切換えると、受熱通路に導入される排気ガス量が可変し、熱電変換モジュールの故障または劣化等が発生していない場合には、熱電変換モジュールに伝達される排気ガスの熱によって熱電変換モジュールの発電量が増加することから、熱電変換モジュールの電気的特性値が増加することになる。【００２３】
したがって、作動状態検知手段は、開閉弁を開状態から閉状態に切換え後に熱電変換モジュールの電気的特性値が増加しない場合には、熱電変換モジュールの故障または劣化等が発生したことを検知することができる。【００２４】
このように作動状態検知手段が、開閉弁を開状態から閉状態に切換えて受熱通路に導入される排気ガス量を可変させることにより、熱電変換モジュールに伝達される熱量を可変させたときの熱電変換モジュールの電気的特性値の変化をモニタすることにより、熱電変換モジュールの故障または劣化等を検知することができる。【００２５】
好ましくは、前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、前記電気的特性値が前記閾値未満の場合に、前記熱電変換モジュールの作動不良と判断するようにしてもよい。【００２６】
この熱電発電装置は、開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後に熱電変換モジュールが正常作動であれば、熱電変換モジュールの電気的特性値が増加する。【００２７】
このため、作動状態検知手段は、開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、電気的特性値が閾値未満の場合に、熱電変換モジュールの故障または劣化等の作動不良と判断することができる。【００２８】
したがって、作動状態検知手段の構成を簡素化して、熱電変換モジュールから出力される電気的特性値に基づいて熱電変換モジュールの作動不良を高精度に判断することができる。【００２９】
好ましくは、前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、前記電気的特性値が前記閾値以上の場合に、前記熱電変換モジュールが正常作動と判断するものから構成されてもよい。【００３０】
この熱電発電装置は、開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後に熱電変換モジュールが正常作動であれば、熱電変換モジュールの電気的特性値が増加する。【００３１】
このため、作動状態検知手段は、開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、電気的特性値が閾値以上の場合に、熱電変換モジュールの正常作動と判断することができる。【００３２】
したがって、作動状態検知手段の構成を簡素化して、熱電変換モジュールから出力される電気的特性値に基づいて熱電変換モジュールの作動不良を高精度に判断することができる。【００３３】
好ましくは、前記作動状態検知手段は、前記作動状態検知処理の実施中に前記熱電変換モジュール以外の発電を中止し、前記熱電変換モジュールによって発電された電力を蓄電するバッテリの電圧値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知するようにしてもよい。【００３４】
この熱電発電装置は、作動状態検知処理の実施中に熱電変換モジュール以外の発電を中止し、熱電変換モジュールによって発電された電力を蓄電するバッテリの電圧値の変化に基づいて、熱電変換モジュールの作動状態を検知するので、熱電変換モジュールからの電力のみをバッテリに蓄電して、バッテリの電気的特性値の変化に基づいて熱電変換モジュールの作動状態を確実に検知することができる。【００３５】
このため、従来のように複数のセンサを用いずに熱電変換モジュールの作動状態を検知することができ、作動状態検知手段の構成を簡素化することができる。【００３６】
好ましくは、前記作動状態検知手段は、排気ガスの温度が所定温度以上であるを条件として、前記作動状態検知処理を実施するようにしてもよい。
この熱電発電装置は、排気ガス温度の低温時には熱電変換モジュールに伝達される熱量が低いことから熱電変換モジュールの発電量が低下するのに対して、熱電変換モジュールの発電量が大きい排気ガス温度が高温の場合に、作動状態検知処理を実施することによって、熱電変換モジュールの作動状態の検知精度を向上させることができる。【００３７】
好ましくは、前記作動状態検知手段は、車両が定常走行であることを条件として、前記作動状態検知処理を実施するようにしてもよい。【００３８】
この熱電発電装置は、車両の加減速時等ように定常走行でない場合には、バッテリの電圧値の変動が大きくバッテリの電圧値が不安定となるのに対して、バッテリの電圧値が安定した車両の定常走行時に、作動状態検知処理を実施することによって、熱電変換モジュールの作動状態の検知精度を向上させることができる。【００３９】
好ましくは、前記低温部が、内燃機関を冷却する冷却水が流通する冷却水管に対向して設けられ、前記作動状態検知手段が、前記冷却水管を流れる冷却水量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知するものから構成されてもよい。【００４０】
この熱電発電装置は、作動状態検知手段が、内燃機関を冷却する冷却水量を可変させたときの熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、熱電変換モジュールの作動状態を検知するので、熱電発電装置を車両に適用した場合に、作動状態検知手段の構成を簡素化して、熱電変換モジュールから出力される電気的特性値に基づいて熱電変換モジュールの故障または劣化等を高精度に判断することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、簡素な構成によって熱電変換モジュールの作動状態を検知することができるようにして、熱電変換モジュールの作動状態の検知精度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】
【００４２】
【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車両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、車両のシステム構成図である。
【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、作動状態検知プログラムのフローチャートを示す図である。
【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、作動状態検知処理の実施中のバッテリの電圧値の変化を示す図である。
【図７】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、作動状態検知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２の実施の形態を示す図であり、作動状態検知処理の実施中のバッテリの電圧値の変化を示す図である。
【図９】本発明に係る熱電発電装置の第１、２の実施の形態を示す図であり、冷却水の供給経路が異なる熱電発電装置を備える車両の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
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。
【００４４】
（第１の実施の形態）
図１〜図６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。
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混合気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。
【００４５】
排気系は、エンジン１に取付けられたエキゾーストマニホールド２と、このエキゾーストマニホールド２に球面継手３を介して連結された排気管４とを含んで構成されており、エキゾーストマニホールド２と排気管４とによって排気通路が形成されている。
【００４６】
球面継手３は、エキゾーストマニホールド２と排気管４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４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４上には、２つの触媒５、６が直列に設置されており、この触媒５、６により排気ガスが浄化されるようになっている。
【００４７】
この触媒５、６のうち、排気管４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５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４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６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。
【００４８】
これらの触媒５、６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。
【００４９】
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）と呼ばれる冷却液（以下、単に冷却水と言う）が充填されている。
【００５０】
この冷却水は、エンジン１に取付けられた導出管８から導出された後、ラジエータ７に供給され、このラジエータ７から冷却水の還流管９を経てエンジン１に戻されるようになっている。
【００５１】
ラジエータ７は、ウォータポンプ１０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。
【００５２】
また、還流管９にはバイパス管１２が連結されており、このバイパス管１２と還流管９との間にはサーモスタット１１が介装され、このサーモスタット１１によって、ラジエータ７を流通する冷却水量とバイパス管１２を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。
例えば、エンジン１の暖機運転時においてはバイパス管１２側の冷却水量が増加されて暖機が促進されるようになっている。
【００５３】
バイパス管１２にはヒータ配管１３が連結されており、このヒータ配管１３の途中には、ヒータコア１４が設けられている。このヒータコア１４は、冷却水の熱を利用して車室内の暖房を行うための熱源である。
【００５４】
このヒータコア１４によって暖められた空気は、ブロアファン１５によって車室内に導入されるようになっている。なお、ヒータコア１４とブロアファン１５とによりヒータユニット１６が構成されている。
【００５５】
また、ヒータ配管１３には後述する熱電発電装置１７に冷却水を供給する上流側配管１８ａが設けられており、熱電発電装置１７と還流管９との間には熱電発電装置１７から還流管９に冷却水を排出する下流側配管１８ｂが設けられている。
【００５６】
このため、熱電発電装置１７において排熱回収動作（この排熱回収動作の詳細については後述する）が行われている場合には、下流側配管１８ｂを流れる冷却水は、上流側配管１８ａを流れる冷却水の温度よりも高くなる。
【００５７】
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。
【００５８】
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排気管および第１の排気管としての内管２１と、内管２１の外方に設けられ、内管２１との間で受熱通路２２を形成する排気管および第２の排気管としての外管２３とを備えている。
【００５９】
内管２１の上流端は、排気管４に連結されており、内管２１の内部には排気管４から排気ガスが導入されるバイパス通路２５が形成されている。内管２１は、支持部材２４を介して外管２３に固定されており、外管２３の下流端は、テールパイプ１９に連結されている。
【００６０】
このため、エンジン１から排気管４を通して内管２１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１９に排出された後、テールパイプ１９から外気に排出される。
また、熱電発電装置１７は、複数の熱電変換モジュール２７と筒状の冷却水管２８とを備えている。
【００６１】
図３に示すように、熱電変換モジュール２７は、高温部を構成する絶縁セラミックス製の受熱基板２９と、低温部を構成する絶縁セラミックス製の放熱基板３０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３１およびＰ型熱電変換素子３２が複数個設置されており、Ｎ型熱電変換素子３１およびＰ型熱電変換素子３２が電極３３ａ、３３ｂ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２７は、配線３５を介して電気的に連結されている。
【００６２】
この熱電変換モジュール２７は、受熱基板２９が外管２３に対向して外管２３に接触するとともに、放熱基板３０が冷却水管２８に対向して冷却水管２８に接触しており、排気ガスＧの排気方向に複数個設置されている。なお、図１では、図３に示す熱電変換モジュール２７を簡略化している。
【００６３】
そして、熱電変換モジュール２７は、受熱基板２９と放熱基板３０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３４を介して後述する補機バッテリに電力を供給するようになっている。
【００６４】
なお、熱電変換モジュール２７は、略正方形のプレート形状をしており、外管２３および冷却水管２８の間に密着させる必要があるため、外管２３および冷却水管２８は、多角形に形成されている。
【００６５】
また、外管２３および冷却水管２８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２７の受熱基板２９および放熱基板３０等を湾曲させるようにすればよい。
【００６６】
冷却水管２８は、上流側配管１８ａに連結される冷却水導入部２８ａおよび下流側配管１８ｂに連結される冷却水排出部２８ｂを備えている。
【００６７】
この冷却水管２８は、冷却水導入部２８ａから冷却水管２８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２８ｂに対して冷却水導入部２８ａが排気方向上流側に設けられている。
【００６８】
一方、内管２１には連通部としての複数の連通孔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２２とを連通している。この連通孔３６は、内管２１の円周方向に等間隔に形成されている。なお、連通孔３６は、等間隔に形成されるものに限定されない。
【００６９】
また、支持部材２４には支持部材２４の円周方向に亘って等間隔に連通孔２４ａが形成されており、受熱通路２２は、連通孔２４ａを通してテールパイプ１９に連通している。なお、連通孔２４ａは、等間隔に形成されるものに限定されない。
【００７０】
また、内管２１には開閉弁２６が設けられており、この開閉弁２６は、内管２１の下流端に設けられ、内管２１を開閉するように外管２３に回動自在に取付けられている。この開閉弁２６は、開閉制御手段としてのアクチュエータ３７（図４参照）によって開閉される。
【００７１】
図４に示すように、アクチュエータ３７は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４１によって制御されるようになっており、アクチュエータ３７は、ＥＣＵ４１からの開閉信号に基づいて開閉弁２６を開閉制御する。
【００７２】
ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）４３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）４４および入出力インターフェース４５等を含んだ電子制御回路から構成されている。
【００７３】
ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４３に格納された作動状態診断プログラムに基づいて熱電変換モジュール２７の作動状態を検知するようになっている。ＲＯＭ４３には、作動状態診断プログラムが記憶されており、ＲＡＭ４４は、データの一時的な記憶を行ったり、ワークエリアを構成している。
【００７４】
一方、図１、図４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４６の充電を行うオルタネータ４７が設けられており、オルタネータ４７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４６に充電するようになっている。
【００７５】
また、エンジン１には水温センサ４８が設けられており、この水温センサ４８は、エンジン１を流れる冷却水温を検知してＥＣＵ４１に検知情報を出力するようになっている。なお、水温センサ４８は、ヒータ配管１３等に設けられてもよい。
【００７６】
また、排気管４には温度センサ５４が設けられており、この温度センサ５４は、排気管４に排出される排気ガスの温度を検知してＥＣＵ４１に検知情報を出力するようになっている。
【００７７】
また、車両には車速センサ４９が設けられており、この車速センサ４９は、例えば、車両の車輪の速度を検知する車輪速センサから構成され、車輪速を検知することにより検知信号をＥＣＵ４１に出力するようになっている。
【００７８】
ＥＣＵ４１は、車速センサ４９からの検知信号に基づいて車速を取得するとともに、単位時間当たりの車速の変化に基づいて車両の加速度または減速度を算出するようになっている。
【００７９】
また、エンジン１には回転数センサ５０が設けられており、この回転数センサ５０は、例えば、エンジン１のクランクシャフトの回転数を検知することにより、エンジン回転数に応じた信号をＥＣＵ４１に出力するようになっている。
【００８０】
また、熱電変換モジュール２７のケーブル３４は、ＤＣＤＣコンバータ５１を介して補機バッテリ４６に接続されており、ＤＣＤＣコンバータ５１は、熱電変換モジュール２７から出力された直流電圧を調整して補機バッテリ４６に印加することにより、補機バッテリ４６を充電するようになっている。
【００８１】
また、本実施の形態のＥＣＵ４１は、回転数センサ５０から出力されたエンジン回転数に基づいてアクチュエータ３７を駆動することにより、開閉弁２６の開閉制御を行うようになっている。
【００８２】
具体的には、ＥＣＵ４１は、エンジン回転数が低・中回転域にあるときには、アクチュエータ３７に閉信号を送信すると、アクチュエータ３７が開閉弁２６を図２に実線で示すように、閉位置に移動させることにより内管２１を閉塞させる。
このとき、内管２１に導入された排気ガスが連通孔３６を通して受熱通路２２に導入される。
【００８３】
また、ＥＣＵ４１は、エンジン回転数が高回転域にあるときには、アクチュエータ３７に開信号を送信すると、アクチュエータ３７が開閉弁２６を図２に破線で示すように、開位置に移動させることにより内管２１を解放させる。
このため、熱電発電装置１７は、排気ガスの背圧が高くなるのを防止して、排気性能が低下するのを防止することができる。
【００８４】
また、図４に示すように、補機バッテリ４６には電圧センサ５２が設けられており、この電圧センサ５２は、補機バッテリ４６の電圧を検知して補機バッテリ４６の電圧値に対応する検知信号をＥＣＵ４１に出力するようになっている。
【００８５】
ＥＣＵ４１は、受熱基板２９に伝達される排気ガス量、すなわち、排気ガスの熱量を可変させたときの補機バッテリ４６の電気的特性値の変化に基づいて、熱電変換モジュール２７の作動状態を検知する作動状態検知処理を実施するようになっており、電圧センサ５２と共に作動状態検知手段を構成している。
【００８６】
そして、ＥＣＵ４１は、熱電変換モジュール２７の作動不良が発生した場合には、ウォーニングランプ５３に異常信号を出力する。ウォーニングランプ５３は、ＥＣＵ４１から異常信号を受信すると、点灯または点滅することで運転者に警告を行う。なお、本実施の形態では、補機バッテリ４６の電圧値が電気的特性値を構成している。また、ウォーニングランプ５３は、ブザー等の音または音声等によって警告を行ってもよい。
【００８７】
次に、作用を説明する。
エンジン１の冷間始動時には、触媒５、６、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。
【００８８】
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２を経て排気管４に、低温の排気ガスが排出されることになり、２つの触媒５、６が排気ガスにより昇温されることになる。
【００８９】
また、冷却水がラジエータ７を通らずにバイパス管１２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。
【００９０】
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、ＥＣＵ４１は、アクチュエータ３７に閉信号を出力し、開閉弁２６を閉じた状態にする。
【００９１】
このため、排気管４から内管２１のバイパス通路２５に導入された排気ガスが受熱通路２２に導入され、受熱通路２２を通過する排気ガスによって冷却水管２８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。
また、エンジン１の暖機後のエンジン１の低・中回転域では、ＥＣＵ４１は、アクチュエータ３７に閉信号を出力するため、開閉弁２６が閉じた状態となる。
【００９２】
このとき、排気管４から内管２１のバイパス通路２５に導入された排気ガスが受熱通路２２に導入されるため、熱電変換モジュール２７によって排気ガスの熱エネルギーが電気エネルギーに効率よく変換される。
【００９３】
また、エンジン１の高回転域では、エンジン１の冷却性能を高める必要がある。エンジン１の高回転域では、ＥＣＵ４１は、アクチュエータ３７に開信号を出力し、開閉弁２６を解放する。
【００９４】
開閉弁２６が解放されると、バイパス通路２５とテールパイプ１９の内部とが連通し、排気ガスは、ほとんど受熱通路２２を流れることがなく、バイパス通路２５からテールパイプ１９に直接、排出される。このため、高温の排気ガスによって冷却水管２８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２７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２７が損傷するのを防止することができる。
【００９５】
このとき、サーモスタット１１によってバイパス管１２と還流管９との連通が遮断されるので、エンジン１から導出管８を介して導出された冷却水がラジエータ７を介して還流管９に導出される。このため、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。
【００９６】
また、エンジン１の高回転域には開閉弁２６が解放されるので、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、排気ガスの排気性能が低下するのを防止することができる。
【００９７】
次に、図５に示すフローチャートに基づいて熱電変換モジュール２７の作動状態診断処理を説明する。なお、図５に示す作動状態診断プログラムのフローチャートは、ＲＯＭ４３に記憶された作動状態診断プログラムであり、この作動状態診断プログラムは、ＣＰＵ４２によって実行される。また、作動状態診断プログラムには作動状態検知処理が含まれている。
【００９８】
まず、ＣＰＵ４２は、電圧センサ５２からの検知信号に基づいて補機バッテリ４６の電圧が最低レベル値以上であるか否かを判別する（ステップＳ１）。ＣＰＵ４２は、補機バッテリ４６の電圧が最低レベル値未満であるものと判断すると、補機バッテリ４６のバッテリ上がりの可能性が高いものと判断して、作動状態検知処理を実行せずに今回の処理を終了する。
ＣＰＵ４２は、補機バッテリ４６の電圧が最低レベル値以上と判断すると、車速センサ４９からの検知情報に基づいて車両が定常走行であるか否かを判別する（ステップＳ２）。
【００９９】
ＣＰＵ４２は、車両の加速時または減速時であるものと判断した場合には、補機バッテリ４６の電圧が不安定であるものと判断して、作動状態検知処理を実行せずに今回の処理を終了する。
また、ＣＰＵ４２は、車両が定常走行であるものと判断した場合には、補機バッテリ４６の電圧が安定状態にあるものと判断して、温度センサ５４からの検知情報に基づいて排気ガスの温度が所定温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ３）。
【０１００】
ＣＰＵ４２は、排気ガスの温度が所定温度未満であると判断した場合には、作動状態検知処理を実行せずに今回の処理を終了する。すなわち、排気ガスの温度が低い場合には、熱電発電装置１７の受熱基板２９に伝達される排気ガスの温度が低く、すなわち、排気ガスの熱量が小さくて熱電発電装置１７の発電量が低い。
【０１０１】
熱電発電装置１７の発電量が低いと、補機バッテリ４６に充電される電圧が低く、補機バッテリ４６の電圧値の変化が小さいため、熱電変換モジュール２７の作動状態を精度よく判定できないため、ＣＰＵ４２は、熱電変換モジュール２７の作動状態検知処理を実施しない。
【０１０２】
ＣＰＵ４２は、排気ガスの温度が所定温度以上であると判断した場合には、水温センサ４８からの検知情報に基づいて水温が所定温度未満であるか否かを判別する（ステップＳ４）。
【０１０３】
ＣＰＵ４２は、水温の温度が所定温度以上であると判断した場合には、エンジン１に供給される冷却水温が高温であり、エンジン１のオーバーヒートが発生する可能性が高いものと判断して、作動状態検知処理を実施せずに今回の処理を終了する。
【０１０４】
冷却水の温度が高い場合に、受熱通路２２に排気ガスを導入して冷却水と排気ガスとの熱交換を行うと、高温の排気ガスによって冷却水温がより一層高くなるため、ＣＰＵ４２は、アクチュエータ３７に開信号を出力して開閉弁２６を解放して排気ガスを受熱通路２２に導入しない。このときには、冷却水の冷却を優先して行うことで、エンジン１のオーバーヒートを防止する処理を行う。
【０１０５】
また、ＣＰＵ４２は、冷却水の温度が所定温度未満であるものと判断した場合には、オルタネータ４７による発電を中止した後（ステップＳ５）、アクチュエータ３７に開信号を出力して開閉弁２６を強制的に開弁する（ステップＳ６）。
【０１０６】
このため、排気管４から内管２１に導入された排気ガスが受熱通路２２に導入されず、内管２１を通してテールパイプ１９に排出される。
【０１０７】
次いで、ＣＰＵ４２は、電圧センサ５２からの検知情報に基づいて、補機バッテリ４６の電圧を図６のＢで示す一定時間だけモニタし（ステップＳ７）、一定時間経過後にアクチュエータ３７に閉信号を出力することにより、開閉弁２６を強制的に閉弁する（ステップＳ８）。
【０１０８】
このため、排気管４から内管２１に導入された排気ガスが連通孔３６を通して受熱通路２２に導入され、熱電変換モジュール２７の受熱基板２９に排気ガスが伝達される。したがって、熱電変換モジュール２７による発電が行われる。
【０１０９】
すなわち、本実施の形態のＣＰＵ４２は、開閉弁２６を強制的に閉弁して受熱通路２２に排気ガスを導入しない状態から開閉弁２６を強制的に閉弁して受熱通路２２に排気ガスを導入する状態に切換えることにより、熱電変換モジュール２７の受熱基板２９に伝達される排気ガス量、すなわち、排気ガスの熱量を可変させる。
【０１１０】
次いで、ＣＰＵ４２は、電圧センサ５２からの検知情報に基づいて開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた時点のバッテリの電圧値をＲＡＭ４４に記憶し、この補機バッテリ４６の電圧値を閾値として設定する（ステップＳ９）。
【０１１１】
ＣＰＵ４２は、電圧センサ５２からの検知信号に基づいて開閉弁２６を開状態から閉状態に移行した後に、モニタしたバッテリの電圧値がＲＡＭ４４に記憶された閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０）。この判別期間は、図６のＡで示す一定の時間であり、この一定の時間の間においては、バッテリの電圧値とＲＡＭ４４に記憶された閾値とを複数回、比較する。
【０１１２】
ＣＰＵ４２は、補機バッテリ４６の電圧値が閾値以上であるものと判断した場合には、熱電変換モジュール２７が正常に作動して、図６に実線で示すように熱電変換モジュール２７による発電によって補機バッテリ４６の充電状態が正常であるものと判断して、今回の処理を終了する。
【０１１３】
また、ＣＰＵ４２は、補機バッテリ４６の電圧値が閾値未満であるものと判断した場合には、ケーブル３４や配線３５の断線による熱電変換モジュール２７の故障、あるいはＮ型熱電変換素子３１またはＰ型熱電変換素子３２の劣化等による熱電変換モジュール２７の作動不良が発生し、図６に破線で示すように熱電変換モジュール２７による発電による補機バッテリ４６の充電状態が異常であるものと判断する。
【０１１４】
ＣＰＵ４２は、熱電変換モジュール２７が作動不良であると判断すると、ウォーニングランプ５３に異常信号を出力して（ステップＳ１１）、今回の処理を終了する。なお、本実施の形態では、ステップＳ５〜ステップＳ１１が作動状態検知処理に相当する。
【０１１５】
このように本実施の形態の熱電発電装置１７は、エンジン１から排出された排気ガスが導入されるバイパス通路２５が形成された内管２１と、内管２１と同軸上に設けられ、内管２１と共に排気ガスが導入される受熱通路２２を形成し、熱電変換モジュール２７の受熱基板２９が対向する外管２３と、内管２１に設けられ、バイパス通路２５と受熱通路２２とを連通する連通孔３６と、外管２３に設けられ、内管２１を開閉する開閉弁２６と、開閉弁２６を開閉制御するアクチュエータ３７とを含んで構成される。
【０１１６】
そして、ＣＰＵ４２が、アクチュエータ３７を駆動して開閉弁２６を開閉制御することにより、排気ガスの排気経路をバイパス通路２５と受熱通路２２とに切換えることにより、受熱通路２２を流れる排気ガス量を可変させることにより、熱電変換モジュール２７の受熱基板２９に伝達される熱量を可変させて熱電変換モジュール２７から出力される補機バッテリ４６の電圧値をモニタし、熱電変換モジュール２７の作動状態を検知する。
【０１１７】
このため、作動状態検知手段をＥＣＵ４１と電圧センサ５２とから構成することができ、作動状態検知手段を簡素化して、補機バッテリ４６の電圧値に基づいて熱電変換モジュール２７の故障または劣化等を高精度に判断することができる。
【０１１８】
特に、本実施の形態のＣＰＵ４２は、開閉弁２６が開状態から閉状態に切換え後の補機バッテリ４６の電圧値の変化に基づいて、熱電変換モジュール２７の作動状態を検知しているので、開閉弁２６が開状態から閉状態に切換え後に補機バッテリ４６の電圧値が増加しない場合には、熱電変換モジュール２７の故障または劣化等が発生したことを検知することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態のＣＰＵ４２は、開閉弁２６が開状態から閉状態に切換えられた後の補機バッテリ４６の電圧値を閾値と比較し、補機バッテリ４６の電圧値が閾値未満の場合に、熱電変換モジュール２７の作動不良と判断している。
【０１２０】
したがって、作動状態検知手段の構成を簡素化して、すなわち、補機バッテリ４６に既存の電圧センサ５２を用いることで、補機バッテリ４６の電圧値に基づいて熱電変換モジュール２７の作動不良を高精度に判断することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態のＥＣＵ４１は、車両が定常走行であるか、または排気ガスの温度が所定温度以上であることを条件として、ステップＳ５に移行してステップＳ５からステップＳ１１までの作動状態検知処理を実施している。
【０１２２】
このため、補機バッテリ４６の電圧が安定した車両の定常走行時、あるいは、熱電変換モジュール２７の発電量が大きい排気ガス温度が高温の場合に、作動状態検知処理を実施することによって、熱電変換モジュール２７の作動状態の検知精度を向上させることができる。
【０１２３】
また、本実施の形態のＥＣＵ４１は、作動状態検知処理の実施中に熱電変換モジュール２７以外の発電を中止し、熱電変換モジュール２７によって発電された電力を蓄電する補機バッテリ４６の電圧値の変化に基づいて、熱電変換モジュール２７の電圧値の変化を検知している。
【０１２４】
このため、熱電変換モジュール２７からの電力のみを補機バッテリ４６に蓄電して、補機バッテリ４６の電気的特性値の変化に基づいて熱電変換モジュール２７の作動状態を確実に検知することができる。
したがって、従来のように複数のセンサを用いずに熱電変換モジュール２７の作動状態を検知することができ、作動状態検知手段の構成を簡素化することができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、内燃機関のみを有する車両に代えて、内燃機関と電気モータとを備え、電気モータの電力を蓄電する高圧バッテリを有するハイブリッド車両に熱電発電装置１７を適用する場合には、ステップＳ５の処理は、高圧バッテリによる補機バッテリ４６への充電中止という処理になる。
【０１２６】
なお、本実施の形態のＣＰＵ４２は、電圧センサ５２からの検知情報に基づいて開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた時点のバッテリの電圧値を閾値に設定し、補機バッテリ４６の電圧値と閾値とを比較して補機バッテリ４６の電圧値が閾値未満である場合に、熱電変換モジュール２７の作動不良と判断しているが、これに限定されるものではない。
【０１２７】
例えば、補機バッテリ４６の電圧値に対して、熱電変換モジュール２７の正常時に開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた後の補機バッテリ４６の電圧値の変化を関連付けたマップを作成し、この電圧値の変化を閾値としてもよい。
【０１２８】
ＣＰＵ４２は、開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた後に電圧センサ５２から入力された補機バッテリ４６の電圧値と閾値とを比較して補機バッテリ４６の電圧値が閾値未満になった場合に、熱電変換モジュール２７の作動不良と判断することができる。
また、補機バッテリ４６の電圧値に対して、熱電変換モジュール２７の作動不良時に開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた後の補機バッテリ４６の電圧値の変化を関連付けたマップを作成し、この電圧値の変化を閾値としてもよい。
【０１２９】
ＣＰＵ４２は、開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた後に電圧センサ５２から入力された補機バッテリ４６の電圧値と閾値とを比較して補機バッテリ４６の電圧値が閾値以上になった場合に、熱電変換モジュール２７が正常であるものと判断することができる。
また、本実施の形態では、ＣＰＵ４２が、補機バッテリ４６の電圧値に基づいて熱電変換モジュール２７の作動状態を検知しているが、熱電変換モジュール２７の電圧値を直接検知してもよい。
【０１３０】
すなわち、ＣＰＵ４２は、開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた時点で任意の閾値を設定し、熱電変換モジュール２７の電圧値が閾値以上の場合には熱電変換モジュール２７の正常作動と判断し、熱電変換モジュール２７の電圧値が閾値以下の場合には、熱電変換モジュール２７の作動不良と判断してもよい。この場合の閾値としては、例えば、零に設定される。
【０１３１】
また、本実施の形態では、閾値と補機バッテリ４６の電圧値とを比較しているが、閾値を設けずに、開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた後の補機バッテリ４６の電圧値の単位時間当たりの変化量、すなわち、変化率に基づいて熱電変換モジュール２７の作動不良を検知してもよい。
【０１３２】
例えば、ＣＰＵ４２は、開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた時点からの熱電変換モジュール２７の電圧値の変化を電圧センサによって検知し、熱電変換モジュール２７の電圧値が増加する傾向にある場合には、熱電変換モジュール２７の正常作動と判断し、熱電変換モジュール２７の電圧値が減少する傾向にある場合には、熱電変換モジュール２７の作動不良と判断してもよい。
【０１３３】
（第２の実施の形態）
図７、図８は、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、ハード構成は、第１の実施の形態と同一であるため、ハード構成は、第１の実施の形態の図面を用いて説明を行う。
【０１３４】
本実施の形態では、ＣＰＵ４２が、開閉弁２６を閉状態から開状態に切換えた後の補機バッテリ４６の変化に基づいて熱電変換モジュール２７の作動状態を検知する点に特徴がある。
【０１３５】
ＣＰＵ４２は、図７のステップＳ５でオルタネータ４７の発電を中止した後に、アクチュエータ３７に閉信号を出力することにより、開閉弁２６を閉じる（ステップＳ１６）。
【０１３６】
このとき、排気管４から内管２１に導入された排気ガスが連通孔３６を通して受熱通路２２に導入され、熱電変換モジュール２７の放熱基板３０に伝達される排気ガスの熱量が増加する。
【０１３７】
次いで、ＣＰＵ４２は、開閉弁２６を開状態から閉状態に切換えた時点のバッテリの電圧値をＲＡＭ４４に記憶し、この補機バッテリ４６の電圧値に基づいて閾値を設定する（ステップＳ１７）。
【０１３８】
次いで、ＣＰＵ４２は、電圧センサ５２からの検知情報に基づいて、補機バッテリ４６の電圧を図８のＢ１で示す一定時間だけモニタし（ステップＳ１８）、一定時間経過後にアクチュエータ３７に開信号を出力することにより、開閉弁２６を強制的に開弁する（ステップＳ１９）。
このため、排気管４から内管２１に導入された排気ガスが受熱通路２２に導入されずに内管２１からテールパイプ１９に排出される。
【０１３９】
ＣＰＵ４２は、モニタしたバッテリの電圧値がＲＡＭ４４に記憶された閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。この判別期間は、図８のＡ１で示す一定の時間であり、この一定の時間Ａの間においては、バッテリの電圧値とＲＡＭ４４に記憶された閾値とを複数回、比較する。
【０１４０】
ここで、熱電変換モジュール２７が正常に作動した場合には、図８のＢ１の間に実線で示すように補機バッテリ４６の電圧値が増加し、Ａ１の間に補機バッテリ４６の電圧値が減少する。
【０１４１】
ＣＰＵ４２は、ステップＳ２０でＡ１の間にバッテリの電圧値とＲＡＭ４４に記憶された閾値とを比較し、バッテリの電圧値が閾値以上であるものと判断した場合には、熱電変換モジュール２７が正常であるものと判断して今回の処理を終了する。
【０１４２】
また、熱電変換モジュール２７が故障または劣化した場合には、図８のＢ１の間に破線で示すように補機バッテリ４６の電圧値が減少し、Ａ１の間に補機バッテリ４６の電圧値がさらに減少し続ける。
【０１４３】
ＣＰＵ４２は、ステップＳ２０でＡ１の間にバッテリの電圧値とＲＡＭ４４に記憶された閾値とを比較し、バッテリの電圧値が閾値未満である場合には熱電変換モジュール２７の作動不良であるものと判断してウォーニングランプ５３に異常信号を出力して（ステップＳ２１）、今回の処理を終了する。
【０１４４】
このように本実施の形態のＣＰＵ４２は、開閉弁２６が閉状態から開状態に切換え後の補機バッテリ４６の電圧値の変化に基づいて、熱電変換モジュール２７の作動状態を検知しているので、開閉弁２６が閉状態から開状態に切換え後に補機バッテリ４６の電圧値が増加しない場合には、熱電変換モジュール２７の故障または劣化等が発生したことを検知することができる。
【０１４５】
なお、上記各実施の形態の熱電発電装置１７は、排気ガスの流路をバイパス通路２５と受熱通路２２とに切換えることにより、熱電発電装置１７の受熱基板２９に伝達される排気ガスの熱量を可変させているが、これに限定されるものではない。
【０１４６】
例えば、内管２１と開閉弁２６とを廃止して、外管２３に排気ガスを導入するようにし、エンジン１の気筒に供給される燃料をカットする、所謂、フューエルカットを行うことにより、外管２３に導入される排気ガスの温度を低下させ、燃料の燃焼時とフューエルカット時とで排気ガスの熱量を可変させるようにしてもよい。
【０１４７】
また、上記各実施の形態では、排気ガスの熱量を可変させることにより、作動状態検知処理を実施しているが、これに限定されるものではない。
例えば、低温部である放熱基板３０に伝達される冷却水量を可変させることにより、作動状態検知処理を実施してしてもよい。
【０１４８】
この場合には、図９に示すように、上流側配管１８ａと下流側配管１８ｂとを連通するバイパス管６１と、上流側配管１８ａに設けられ、冷却水の流れる経路を下流側配管１８ｂとバイパス管６１とのいずれか一方に切換える切換弁６２を設ける。
【０１４９】
そして、ＣＰＵ４２が、切換弁６２に切換信号を出力して冷却水の供給経路を冷却水管２８と下流側配管１８ｂとに切換えることにより、熱電変換モジュール２７の放熱基板３０に伝達される冷却水量、すなわち、冷却水の熱量を可変させたときの熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、熱電変換モジュール２７の作動状態を検知する。
【０１５０】
このようにしても、作動状態検知手段の構成を簡素化して、補機バッテリ４６の電圧値に基づいて熱電変換モジュール２７の故障または劣化等を高精度に判断することができる。
【０１５１】
また、上記各実施の形態では、電気的特性値として、電圧センサ５２によって補機バッテリ４６の電圧値を検知しているが、補機バッテリ４６の電流や電力を検知するセンサを設け、電気的特性値として電流値や電力値を検知してもよい。
【０１５２】
以上のように、本発明に係る熱電発電装置は、簡素な構成によって熱電変換モジュールの作動状態を検知することができるようにして、熱電変換モジュールの作動状態の検知精度を向上させることができるという効果を有し、高温部と低温部との温度差に基づいて熱電発電を行う熱電変換モジュールの作動状態を検知する熱電発電装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１５３】
１  エンジン（内燃機関）
１７  熱電発電装置
２１  内管（排気管、第１の排気管）
２２  受熱通路
２３  外管（排気管、第２の排気管）
２５  バイパス通路
２６  開閉弁
２７  熱電変換モジュール
２８  冷却水管
２９  受熱基板（高温部）
３０  放熱基板（低温部）
３６  連通孔（連通部）
３７  アクチュエータ（開閉制御手段）
４１  ＥＣＵ（作動状態検知手段）
４６  補機バッテリ（バッテリ）
５２  電圧センサ（作動状態検知手段）
【図１】
2013108287.tif 000003
【図２】
2013108287.tif 000004
【図３】
2013108287.tif 000005
【図４】
2013108287.tif 000006
【図５】
2013108287.tif 000007
【図６】
2013108287.tif 000008
【図７】
2013108287.tif 000009
【図８】
2013108287.tif 000010
【図９】
2013108287.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月26日(2013.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温部および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を備え、
前記高温部が、内燃機関から排出された排気ガスが導入される排気管に対向して設けられ、
前記排気管が、内燃機関から排出された排気ガスが導入されるバイパス通路が形成された第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の排気管と共に排気ガスが導入される受熱通路を形成し、前記熱電変換モジュールの高温部が対向する第２の排気管と、前記バイパス通路と前記受熱通路とを連通する連通部とを含んで構成される熱電発電装置であって、
前記第１の排気管を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を開閉制御する開閉制御手段と、前記排気管を流れる排気ガス量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知する作動状態検知処理を実施する作動状態検知手段とを備え、
前記作動状態検知手段が、前記開閉制御手段を駆動して前記開閉弁を開閉制御して排気ガスの排気経路を前記バイパス通路と前記受熱通路とに切換えることにより、前記受熱通路を流れる排気ガス量を可変させ、
前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換え後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、前記電気的特性値が前記閾値未満の場合に、前記熱電変換モジュールの作動不良と判断する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】
前記作動状態検知手段は、前記開閉弁が開状態から閉状態に切換えられた後の前記熱電変換モジュールの電気的特性値を閾値と比較し、前記電気的特性値が前記閾値以上の場合に、前記熱電変換モジュールが正常作動と判断する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４】
前記作動状態検知手段は、前記作動状態検知処理の実施中に前記熱電変換モジュール以外の発電を中止し、前記熱電変換モジュールによって発電された電力を蓄電するバッテリの電圧値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知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】
前記作動状態検知手段は、排気ガスの温度が所定温度以上であることを条件として、前記作動状態検知処理を実施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。
【請求項６】
前記作動状態検知手段は、車両が定常走行であることを条件として、前記作動状態検知処理を実施することを特徴とする請求項４に記載の熱電発電装置。
【請求項７】
前記低温部が、内燃機関を冷却する冷却水が流通する冷却水管に対向して設けられ、
前記作動状態検知手段が、前記冷却水管を流れる冷却水量を可変させたときの前記熱電変換モジュールの電気的特性値の変化に基づいて、前記熱電変換モジュールの作動状態を検知することを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。
【国際調査報告】
2013108287.tif 000012
2013108287.tif 000013