(57)【要約】【課題】回収した熱を利用して、温度調節対象の温度を調整することができる熱電発電装置を提供すること。【解決手段】熱電発電装置は、排気ガスが供給される排気管１５に対向する高温側電極４６と、エンジンオイルが供給されるオイル配管２９に対向する低温側電極４７とを有し、排気ガスとエンジンオイルとの温度差に基づいて起電力を発生させる熱電変換モジュール４１と、排気ガスに対して温度差を有する外気に対向する高温側電極５６と、エンジンオイルに対して温度差を有する吸入空気が供給されるスロットルボディ８に対向する低温側電極５７とを有し、高温側電極５６と低温側電極５７との間の電位差に基づいて温度差を発生させる熱電変換モジュール５１とを備える。高温側電極４６と高温側電極５６とが配線５９を介して導通されており、低温側電極４７と低温側電極５７とが配線６０を介して導通されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温媒体が供給される第１の高温部に対向する第１の高温側電極と、低温媒体が供給される第１の低温部に対向する第１の低温側電極とを有し、前記第１の高温部と前記第１の低温部との温度差に基づいて起電力を発生させる第１の熱電変換モジュールと、
前記第１の高温部に対して温度差を有する高温媒体が供給される第２の高温部に対向する第２の高温側電極と、前記第１の低温部に対して温度差を有する低温媒体が供給される第２の低温部に対向する第２の低温側電極とを有し、前記第２の高温側電極と前記第２の低温側電極との間の電位差に基づいて温度差を発生させる第２の熱電変換モジュールとを備え、
前記第１の高温側電極と前記第２の高温側電極とが導通されており、
前記第１の低温側電極と前記第２の低温側電極とが導通されていることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関若しくは変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、前記内燃機関に吸入される空気が流れる吸気系部材からな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】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関若しくは変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、乗員が着座する座席を冷却するシートクーラからな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】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関若しくは変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、バッテリからな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５】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関若しくは変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、過給機のコンプレッサの下流側に接続され、前記コンプレッサから前記内燃機関に吸入される空気を冷却するインタクーラからな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６】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関若しくは変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、前記内燃機関の排気ガスを前記内燃機関に還流させるＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラからな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７】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関若しくは変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、前記内燃機関に流れる冷却水を冷却するラジエータからな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８】
前記第１の熱電発電装置および前記第２の熱電発電装置は、車両に搭載されており、
前記第１の高温部は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気系部材からなり、
前記第１の低温部は、外気または前記内燃機関または変速機を冷却するオイルが流れるオイル通路からなり、
前記第２の高温部は、外気に接触する接触部材、または前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水通路からなり、
前記第２の低温部は、空調装置に設けられて冷媒を圧縮するコンプレッサからな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９】
前記第１の熱電変換モジュールは、複数のＮ型熱電変換素子とＰ型熱電変換素子とが前記第１の高温側電極および前記第１の低温側電極を介して直列に配列されており、
前記第２の熱電変換モジュールは、複数のＮ型熱電変換素子とＰ型熱電変換素子とが前記第２の高温側電極および前記第２の低温側電極を介して直列に配列されており、
前記第１の熱電変換モジュールの前記Ｎ型熱電変換素子と前記Ｐ型熱電変換素子を１対とした場合の対数に対して、前記第２の熱電変換モジュールの前記Ｎ型熱電変換素子と前記Ｐ型熱電変換素子を一対とした場合の対数が増加されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１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、車両に搭載された熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される熱回収装置として、内燃機関から排出された排気ガスが作用する内管と、外気に晒される外殻との間に熱電変換モジュールを設置し、排気ガスと外気との温度差によって発電を行う熱電発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３６３７３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の熱電発電装置は、排気ガスと外気との温度差に基づいて発電を行っているだけであり、熱電発電装置を利用して、車両を構成する部品を積極的に冷却することや加熱することができない。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、回収した熱を利用して、温度調節対象の温度を調整す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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高温媒体が供給される第１の高温部に対向する第１の高温側電極と、低温媒体が供給される第１の低温部に対向する第１の低温側電極とを有し、前記第１の高温部と前記第１の低温部との温度差に基づいて起電力を発生させる第１の熱電変換モジュールと、前記第１の高温部に対して温度差を有する高温媒体が供給される第２の高温部に対向する第２の高温側電極と、前記第１の低温部に対して温度差を有する低温媒体が供給される第２の低温部に対向する第２の低温側電極とを有し、前記第２の高温側電極と前記第２の低温側電極との間の電位差に基づいて温度差を発生させる第２の熱電変換モジュールとを備え、前記第１の高温側電極と前記第２の高温側電極とが導通されており、前記第１の低温側電極と前記第２の低温側電極とが導通されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このように上記の本発明によれば、回収した熱を利用して、温度調節対象の温度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置が設けられる車両の要部の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置の第１の熱電変換モジュールの斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置の第１の熱電変換モジュールと排気管の要部断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置の第２の熱電変換モジュールの斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置の第２の熱電変換モジュールとスロットルボディの断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類、車両の走行状態および低温側の推定温度を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置において、第１の熱電変換モジュールの高温側を外気とした場合の媒体の想定温度と第２の熱電変換モジュールの低温側の推定温度を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置において、第１の熱電変換モジュールの高温側を冷却水とした場合の媒体の想定温度と第２の熱電変換モジュールの低温側の推定温度を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両の要部の概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施例に係る熱電発電装置の第２の熱電変換モジュールとシートクーラとの概略構成図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類と車両の走行状態との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両の要部の概略構成図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類と車両の走行状態との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両の要部の概略構成図である。
【図１５】図１５は、本発明の第４の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類と車両の走行状態との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第５の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両の要部の概略構成図である。
【図１７】図１７は、本発明の第５の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類と車両の走行状態との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の第６の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両の要部の概略構成図である。
【図１９】図１９は、本発明の第６の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類と車両の走行状態との関係を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第７の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両の要部の概略構成図である。
【図２１】図２１は、本発明の第７の実施例に係る熱電発電装置の第２の熱電変換モジュールとコンプレッサとの断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の第７の実施例に係る熱電発電装置の高温側および低温側の媒体の種類と車両の走行状態との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施の形態に係る熱電発電装置は、高温媒体が供給される第１の高温部に対向する第１の高温側電極と、低温媒体が供給される第１の低温部に対向する第１の低温側電極とを有し、第１の高温部と第１の低温部との温度差に基づいて起電力を発生させる第１の熱電変換モジュールと、第１の高温部に対して温度差を有する高温媒体が供給される第２の高温部に対向する第２の高温側電極と、第１の低温部に対して温度差を有する低温媒体が供給される第２の低温部に対向する第２の低温側電極とを有し、第２の高温側電極と第２の低温側電極との間の電位差に基づいて温度差を発生させる第２の熱電変換モジュールとを備え、第１の高温側電極と第２の高温側電極とが導通されており、第１の低温側電極と第２の低温側電極とが導通されている。
これにより、本発明の一実施の形態に係る熱電発電装置は、回収した熱を利用して、温度調節対象の温度を調整することができる。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明に係る熱電発電装置の実施例について、図面を用いて説明する。
（第１の実施例）
図１から図８は、本発明の第１の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図である。
【００１１】
まず、構成を説明する。
図１において、自動車等の車両１００のエンジンルーム１０１には内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１が搭載されている。エンジン１は、複数の気筒２を備えており、それぞれの気筒には図示しないピストンが収容されている。
【００１２】
エンジン１には吸気装置３が取付けられている。吸気装置３は、吸気ダクト４、エアクリーナ５、吸気管６および吸気マニホールド７を備えている。
吸気ダクト４は、空気（外気）を取り入れる開口を有し、開口から取り入れられた空気は、エアクリーナ５に導入される。エアクリーナ５は、エアクリーナ本体５Ａにエアフィルタ５Ｂが内蔵されており、エアフィルタ５Ｂは、吸気ダクト４から取り入れられた空気から異物を除去して浄化する。
【００１３】
吸気管６は、浄化された空気を吸気マニホールド７に導入する。吸気マニホールド７は、各気筒２に連通しており、吸入空気を各気筒２に分配して導入する。
エンジン１は、各気筒２に吸入された空気と、図示しない燃料噴射弁から噴射された燃料が混合される混合気を圧縮して自己着火させることにより、燃焼を行う。
【００１４】
吸気管６にはスロットルボディ８が設けられており、スロットルボディ８にはスロットルバルブ８Ａが取付けられている。スロットルバルブ８Ａは、図示しないアクセルペダルの操作量に応じて吸気管６の開度を調整することにより、気筒２に吸入される空気の量を調整する。
【００１５】
エンジン１には排気装置１１が取付けられている。排気装置１１は、排気マニホールド１２、触媒コンバータ１３、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単にＤＰＦという）１４および排気管１５を備えている。
【００１６】
排気マニホールド１２は、エンジン１に接続されている。排気マニホールド１２は、各気筒２から排出される排気ガスを合流して排気管１５に排出する。
排気管１５は、排気マニホールド１２の下流端に接続されている。排気管１５には触媒コンバータ１３が設けられており、排気マニホールド１２に排出された排気は、触媒コンバータ１３に排出される。ここで、下流とは、排気ガスの流れる方向に対して下流であることを意味する。
【００１７】
触媒コンバータ１３は、ケーシング１３Ａに触媒１３Ｂを内蔵しており、触媒１３Ｂは、排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）等の未燃成分をＯ2（酸素）と反応させ、ＣＯ、ＣＯ２（二酸化炭素）、Ｈ２Ｏ（水）等に酸化して浄化する。
【００１８】
排気管１５にはＤＰＦ１４が設けられており、ＤＰＦ１４は、ケーシング１４Ａに内蔵されている。ＤＰＦ１４は、ハニカム形状に形成されており、粒子状物質であるパティキュレートを捕集する。
【００１９】
排気管１５は、図示しないマフラを備えており、マフラは、ＤＰＦ１４よりも下流に設置されている。排気管１５は、ＤＰＦ１４から排出される排気ガスをマフラによって消音しつつ、下流開口端から外部（大気）に排出する。本実施例の吸気装置３は、本発明の吸気系部材を構成し、排気装置１１は、本発明の排気系部材を構成する。
【００２０】
エンジン１にはターボチャージャ２１が設けられており、ターボチャージャ２１は、コンプレッサホイール２１Ａとタービンホイール２１Ｂとを備えている。本実施例のターボチャージャ２１は、本発明の過給機を構成する。
【００２１】
コンプレッサホイール２１Ａは、エアクリーナ５の下流側において吸気管６に設けられている。タービンホイール２１Ｂは、エンジン１と触媒コンバータ１３との間に位置するようにして排気管１５に設けられている。
【００２２】
タービンホイール２１Ｂは、コンプレッサホイール２１Ａに連結されており、コンプレッサホイール２１Ａと一体で回転する。タービンホイール２１Ｂは、エンジン１の気筒２から排出された排気圧を利用して回転し、コンプレッサホイール２１Ａは、タービンホイール２１Ｂと一体で回転することで吸入空気を過給してエンジン１の気筒２に導入する。
【００２３】
コンプレッサホイール２１Ａとスロットルバルブ８Ａとの間において、吸気管６にはインタクーラ２２が設けられており、インタクーラ２２は、冷却水によって冷却される。インタクーラ２２は、コンプレッサホイール２１Ａによって過給された高温高圧の空気を冷却することにより、気筒２に導入される空気の充填効率を高める。これにより、気筒２により多くの空気を送り込むことができ、エンジン１の出力を増大できる。
【００２４】
エンジン１にはアッパーホース２６およびロアホース２７を介してラジエータ２８が接続されている。エンジン１を冷却した冷却水は、冷却後に高温となり、エンジン１からアッパーホース２６を介してラジエータ２８に導入される。ラジエータ２８は、冷却水を冷却し、ロアホース２７を介して低温の冷却水をエンジン１に導入する。本実施例のアッパーホース２６およびロアホース２７は、本発明のラジエータに含まれる。
【００２５】
スロットルバルブ８Ａの下流側の吸気管６と排気マニホールド１２とはＥＧＲ配管２４によって接続されている。ＥＧＲ配管２４は、排気マニホールド１２に排出される排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気管６に還流させる。これにより、排気中に含まれる有害物質（例えば、ＮＯｘ）の低減を図ることができる。本実施例のＥＧＲ配管２４は、本発明のＥＧＲ通路を構成する。
【００２６】
ＥＧＲ配管２４にはＥＧＲクーラ２５が設けられている。ＥＧＲクーラ２５は、冷却水によって冷却されており、ＥＧＲ配管２４を流れる高温のＥＧＲガスを冷却する。これにより、高温の排気ガスの温度を低下させて気筒２に導入されるＥＧＲガスの密度を高め、気筒２に導入されるＥＧＲガスの充填効率を向上することができる。このため、気筒２における燃焼温度を低下させて、ＮＯｘをより効果的に低減できる。
ＥＧＲ通路としては、エンジン１にＥＧＲ通路を直接、形成し、このＥＧＲ通路によって吸気マニホールド７と排気マニホールド１２とを連通してもよい。
【００２７】
エンジン１には図示しないオイルパンが設けられており、オイルパンにはエンジンオイルが充填されている。エンジンオイルは、図示しないオイルポンプによってオイルパンから汲み上げられてエンジン１の内部を循環し、エンジン１の潤滑部位（例えば、図示しないピストン、クランクシャフト、吸排気シャフト等）を潤滑および冷却する。潤滑および冷却後のエンジンオイルは、オイルパンに戻される。
【００２８】
エンジン１にはオイル配管２９が設けられており、オイル配管２９にはオイルクーラ３０が設けられている。オイルクーラ３０は、オイル配管２９を流れるエンジンオイルを冷却する。これにより、エンジンオイルの温度が低下し、エンジンオイルは、潤滑部位を潤滑および冷却するのに適したものとなる。本実施例のオイル配管２９は、本発明のオイル通路を構成する。
【００２９】
エンジン１には変速機３１が接続されている。変速機３１は、エンジン１の動力（回転）を変速して図示しないドライブシャフトを介して図示しない左右の駆動輪に伝達する。
【００３０】
エンジン１には空調装置３２が設けられており、空調装置３２は、コンプレッサ３３を有する。コンプレッサ３３は、図示しないクラッチを介してエンジン１のクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトから出力される動力で駆動される。コンプレッサ３３は、図示しないエバポレータ内の冷媒を圧縮して循環させる。エバポレータを循環する低温の冷媒と熱交換された冷却風は、車両１００の室内に送られる。
【００３１】
排気管１５とオイル配管２９との間には熱回収側の熱電変換モジュール４１が設けられており、熱電変換モジュール４１は、エンジン１の気筒２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。
【００３２】
図２おいて、熱電変換モジュール４１は、絶縁セラミックス製の受熱基板４２と、絶縁セラミックス製の放熱基板４３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４４およびＰ型熱電変換素子４５が複数個設置されている。
【００３３】
Ｎ型熱電変換素子４４およびＰ型熱電変換素子４５は、受熱基板４２側に設けられた高温側電極４６および放熱基板４３側に設けられた低温側電極４７を介して交互に直列に接続されている。
【００３４】
図３において、熱電変換モジュール４１は、受熱基板４２が排気管１５に対向して排気管１５に接触しており、放熱基板４３がオイル配管２９に対向してオイル配管２９に接触している。図３では、図２に示す熱電変換モジュール４１を簡略化している。本実施例の熱電変換モジュール４１は、例えば、６個設置されている。
【００３５】
熱電変換モジュール４１は、受熱基板４２と放熱基板４３との温度差、すなわち、高温の排気ガスと低温のエンジンオイルとの温度差に応じて起電力を発生する。
【００３６】
具体的には、２つの媒体の温度差をΔＴとして、２つの媒体の温度差ΔＴにより発生する電位差（起電力の大きさ）をＶとすると、Ｖ＝α・ΔＴ（但し、αは、ゼーベック係数）の関係が成り立つ。
【００３７】
したがって、２つの媒体の温度差が大きいほど、ゼーベック効果により発生する起電力が大きくなり、高温側電極４６と低温側電極４７との電位差が大きい程、ヘルチェ効果による２つの媒体の温度差が大きくなる。
【００３８】
本実施例の熱電変換モジュール４１は、本発明の第１の熱電変換モジュールを構成する。排気管１５は、本発明の第１の高温媒体として排気ガスが供給される本発明の第１の高温部を構成し、オイル配管２９は、本発明の第１の低温媒体としてエンジンオイルが供給される本発明の第１の低温部を構成する。高温側電極４６は、本発明の第１の高温側電極を構成し、低温側電極４７は、本発明の第１の低温側電極を構成する。
【００３９】
図１において、スロットルボディ８の外周部には熱電変換モジュール５１が設けられており、熱電変換モジュール５１は、気筒２に吸入される空気の熱を回収し、空気の熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能である。
【００４０】
図４おいて、熱電変換モジュール５１は、絶縁セラミックス製の受熱基板５２と、絶縁セラミックス製の放熱基板５３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５４およびＰ型熱電変換素子５５が複数個設置されている。
Ｎ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５は、受熱基板５２側に設けられた高温側電極５６および放熱基板５３側に設けられた低温側電極５７を介して交互に直列に接続されている。
【００４１】
図５において、熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が外気に対向、すなわち、外気に晒されており、放熱基板５３がスロットルボディ８に対向してスロットルボディ８に接触している。図５では、図４に示す熱電変換モジュール５１を簡略化している。本実施例の熱電変換モジュール５１は、熱電変換モジュール４１と同様に６つ設置されている。
【００４２】
本実施例のＮ型熱電変換素子４４、５４およびＰ型熱電変換素子４５、５５は、例えば、媒体の温度に応じた作動温度範囲で熱エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換し、かつ電気エネルギーを熱エネルギーに効率変換できる同一の材料から構成されている。
【００４３】
Ｎ型熱電変換素子４４、５４およびＰ型熱電変換素子４５、５５としては、例えば、−１８０℃から２８０℃の作動範囲で効率が最もよいＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓｅ（ビスマス−アンチモン−テルル−セレン）系の材料が用いられる。但し、Ｎ型熱電変換素子４４、５４およびＰ型熱電変換素子４５、５５は、これに限定されるものではない。
【００４４】
熱電変換モジュール４１のＮ型熱電変換素子４４およびＰ型熱電変換素子４５を１対とした場合の対数に対して、熱電変換モジュール５１のＮ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５を一対とした場合の対数が同一となっている。これにより、熱電変換モジュール４１と熱電変換モジュール５１とは、同一形状で、同一の特性を有する。
【００４５】
図２、図４において、熱電変換モジュール５１の高温側電極５６と熱電変換モジュール４１の高温側電極４６とは配線５９を介して接続されており、高温側電極４６、５６は、同一の極性を有する。
熱電変換モジュール５１の低温側電極４７と熱電変換モジュール４１の低温側電極５７とは配線６０を介して接続されており、低温側電極４７、５７は、同一の極性を有する。なお、図１において、配線５９、６０は、省略する。
【００４６】
本実施例の熱電変換モジュール５１は、本発明の第２の熱電変換モジュールを構成する。外気は、本発明の第２の高温媒体および第２の高温部を構成し、スロットルボディ８は、本発明の第２の低温媒体として吸入空気が供給される本発明の第２の低温部を構成する。
【００４７】
高温側電極５６は、本発明の第２の高温側電極を構成し、低温側電極５７は、本発明の第２の低温側電極を構成する。受熱基板５２は、本発明の接触部材を構成する。熱電変換モジュール４１および熱電変換モジュール５１は、本発明の熱電発電装置を構成する。
【００４８】
次に、作用を説明する。
アイドルストップでエンジン１が停止されると、エンジン１が吸気管６から吸入空気を吸入しないため、排気装置１１の余熱でエンジン１が設置されるエンジンルーム１０１の内部が温められる。
このため、エンジン１の再始動時において、エンジンルーム内の暖められた空気が吸気管６を通して気筒２に吸入され、空気と燃料とからなる混合気が燃焼される。この結果、ノッキングやプレイグニッションが発生し易くなり、燃焼が不安定になるおそれがある。
【００４９】
本実施例では、熱回収側の熱電変換モジュール４１の高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３がオイル配管２９に接触している。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、オイル配管２９の表面温度を１２０℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−１２０℃＝８０℃となる。これにより、熱電変換モジュール４１は、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行う。
【００５０】
一方、熱電変換モジュール５１は、高温側の受熱基板５２が外気に接触しており、低温側の放熱基板５３がスロットルボディ８に接触している。
【００５１】
熱電変換モジュール５１の高温側電極５６と熱電変換モジュール４１の高温側電極４６とは配線５９を介して接続されており、熱電変換モジュール５１の低温側電極５７と熱電変換モジュール４１の低温側電極５７とは配線６０を介して接続されている。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
外気の温度を２５℃と想定すると、スロットルボディ８の内面の温度は、理論的に２５℃−８０℃＝−５５℃にとなる。
【００５２】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとオイル配管２９を流れるエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とスロットルボディ８を流れる吸入空気との温度差を発生させる。
【００５３】
このため、スロットルボディ８から下流側に流れる吸入空気の温度を下げることができ、アイドルストップからエンジン１を再始動するときに吸気温が上昇することが抑制される。したがって、ノッキングやプレイグニッションが発生することを防止でき、燃焼を安定させることができる。
【００５４】
一方、車両１００の走行中において、吸入空気の温度が上昇すると、吸入空気が膨張してしまい、気筒２に導入される空気の充填効率が悪化するおそれがある。本実施例の熱電発電装置は、スロットルボディ８から下流側に流れる吸入空気の温度を下げることができるので、吸入空気が膨張することを抑制して、気筒２に導入される空気の充填効率を向上することができる。
【００５５】
また、熱電変換モジュール５１を用いて吸入空気を冷却することができるので、走行中に走行風によって吸気装置３を冷却することを不要にできる。このため、車両１００の図示しないフロントグリルの開口面積を小さくして、車両１００の空気抵抗を低減でき、エンジン１の燃費を向上できる。
【００５６】
このように本実施例の熱電発電装置は、排気ガスが供給される排気管１５に対向する高温側電極４６と、エンジンオイルが供給されるオイル配管２９に対向する低温側電極４７とを有し、排気ガスとエンジンオイルとの温度差に基づいて起電力を発生させる熱電変換モジュール４１を備える。
【００５７】
さらに、熱電発電装置は、排気ガスに対して温度差を有する外気に対向する高温側電極５６と、エンジンオイルに対して温度差を有する吸入空気が供給されるスロットルボディ８に対向する低温側電極５７とを有し、高温側電極５６と低温側電極５７との間の電位差に基づいて温度差を発生させる熱電変換モジュール５１を備える。
【００５８】
これに加えて、熱電発電装置は、高温側電極４６と高温側電極５６とが配線５９を介して導通されており、低温側電極４７と低温側電極５７とが配線６０を介して導通されている。
【００５９】
これにより、熱回収側の熱電変換モジュール４１で回収した熱を利用して、熱電変換モジュール５１が吸入空気を冷却することができる。熱電変換モジュール５１は、温度調節対象である吸入空気の温度を調整、すなわち、冷却するものであり、熱回収側の熱電変換モジュール４１に対して熱利用側の熱電変換モジュールを構成する。
【００６０】
また、本実施例の熱電発電装置は、熱電変換モジュール４１と熱電変換モジュール５１とを配線５９、６０を介して電気的に接続し、熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１を通電している。
これにより、バッテリから熱電変換モジュール５１を通電して媒体を冷却する場合に比べて、バッテリの充電放電による電気的な損失を抑制できる。
【００６１】
また、本実施例の熱電発電装置によれば、熱電変換モジュール４１を排気管１５に設置し、熱電変換モジュール５１を排気管１５の近傍に設けられた吸気管６に設置している。これにより、熱電変換モジュール４１と熱電変換モジュール５１とを接続する配線５９、６０を短くすることができる。
【００６２】
このため、熱電変換モジュール４１および熱電変換モジュール５１を設置するためのコストを低減できる。これに加えて、熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に送られる電力が低下することを抑制して、熱電変換モジュール５１による冷却性能が低下することを防止できる。
【００６３】
なお、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとオイル配管２９を流れるエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とスロットルボディ８を流れる吸入空気との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【００６４】
図６に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類と、熱利用側の熱電変換モジュール５１の低温側の理論温度（冷却温度）を示す。
【００６５】
図６において、インマニは、吸気マニホールド７を示し、スロットルは、スロットルボディ８を示す。エンジン表面は、エンジン１を構成するシリンダブロックやオイルパンを示し、ミッション表面は、変速機３１のケースを示す。ミッションオイルは、変速機３１の内部の歯車等を潤滑および冷却するオイルを示す。
【００６６】
図７に、熱利用側の熱電変換モジュール４１の高温側の第１の媒体を外気とした場合に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の想定温度と熱利用側の熱電変換モジュール５１の低温側の理論温度（冷却温度）を示す。
【００６７】
図７において、例えば、熱回収側の高温側を排気管（想定温度２００℃）、低温側を冷却水（想定温度９０℃）とし、熱利用側の高温側を外気（想定温度２５℃）とした場合には、熱利用側の低温側の温度は、理論的に８５℃になる。
【００６８】
図８に、熱利用側の熱電変換モジュール４１の高温側の第１の媒体を冷却水とした場合に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の想定温度と熱利用側の熱電変換モジュール５１の低温側の理論温度（冷却温度）を示す。
【００６９】
（第２の実施例）
図９から図１１は、本発明の第２の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図であり、第１の実施例と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図９において、車両１００には乗員が着座する座席６５が設置されている。座席６５の内部には空気通路６５Ａが設けられており、空気通路６５Ａは、座席６５のシートクッションの表面６５ａとシートバックの表面６５ｂとにおいて複数の位置で開口している。
【００７０】
座席６５の底部にはファン６６が設けられており、ファン６６は、空気通路６５Ａから開口を通して乗員に冷却風を吹きつけることで、乗員を冷やす。本実施例の空気通路６５Ａおよびファン６６は、本発明のシートクーラを構成する。
【００７１】
エンジン１には冷却水管６７が設けられており、冷却水管６７は、エンジン１の内部に設けられた冷却水通路（ウォータジャケット等）に連通する通路を有する。これにより、エンジン１、ラジエータ２８および冷却水管６７に冷却水が循環する。本実施例の冷却水管６７は、本発明の冷却水通路を構成する。
【００７２】
排気管１５には熱回収側の熱電変換モジュール４１（図２参照）が設けられている。熱電変換モジュール４１は、受熱基板４２が排気管１５に対向して排気管１５に接触しており、放熱基板４３が外気に晒されている。
【００７３】
冷却水管６７の一部は、座席６５の内部を貫通しており、冷却水管６７と空気通路６５Ａとの間には熱利用側の熱電変換モジュール５１（図４参照）が設けられている。
【００７４】
図１０おいて、熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が冷却水管６７に対向しており、放熱基板５３が空気通路に対向している。図１０では、図４に示す熱電変換モジュール５１を簡略化している。
【００７５】
本実施例の排気管１５は、本発明の第１の高温部を構成し、熱電変換モジュール４１の放熱基板４３は、本発明の第１の低温媒体および第１の低温部を構成する外気が接触する本発明の接触部材を構成する。
【００７６】
次に、作用を説明する。
アイドルストップでエンジン１が停止されると、空調装置３２の性能が低下する。特に、夏場においては、室内の温度が高くなり、乗員に不快感を与えるおそれがある。
【００７７】
本実施例の熱回収側の熱電変換モジュール４１は、高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３が外気に晒されている。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、外気の温度を２５℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−２５℃＝１７５℃となる。これにより、熱電変換モジュール４１は、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行う。
【００７８】
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２が冷却水管６７に接触しており、低温側の放熱基板５３が空気通路６５Ａに対向している。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
冷却水の温度を９０℃と想定すると、空気通路６５Ａの内面の温度は、理論的に９０℃−１７５℃＝−８５℃になる。
【００７９】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１がエンジンオイルと空気通路６５Ａを流れる吸入空気との温度差を発生させる。
このため、アイドルストップ時に空気通路６５Ａを流れる吸入空気の温度を下げて乗員を冷やすことができ、乗員が不快となることを抑制できる。
【００８０】
一方、車両１００の走行中においは、空調装置３２によって車両１００の室内が冷やされる。これに加えて、空気通路６５Ａを流れる空気の温度を下げることができるので、シートクーラが空調装置３２による冷房をアシストできる。このため、室内や乗員をより効果的に冷やすことができ、空調装置３２の性能をより効果的に向上できる。
【００８１】
なお、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が冷却水と空気通路６５Ａを流れる温度調節対象としての冷却風との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【００８２】
図１１に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類を示す。
【００８３】
（第３の実施例）
図１２、図１３は、本発明の第３の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図であり、第１の実施例と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【００８４】
図１２において、車両１００には温度調節対象としてのバッテリ６８が設けられている。なお、バッテリ６８は、車両１００の電装品に電力を供給するものでもよく、ハイブリッド車両に設けられる場合には、電装品に加えて、エンジン１と駆動源を併用するモータに電力を供給するものでもよい。
【００８５】
排気管１５とオイル配管２９との間には熱回収側の熱電変換モジュール４１（図２参照）が設けられており、熱電変換モジュール４１は、エンジン１の気筒２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。
【００８６】
バッテリ６８には熱利用側の熱電変換モジュール５１（図４参照）が設けられている。熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が外気に晒されており、放熱基板５３がバッテリ６８に対向してバッテリ６８に接触している。本実施例のバッテリ６８は、本発明の第２の低温部を構成する。
【００８７】
次に、作用を説明する。
アイドルストップでエンジン１が停止された状態でバッテリ６８から電装品や駆動源を構成するモータに電力を供給すると、バッテリ６８の温度が上昇する。
【００８８】
本実施例の熱回収側の熱電変換モジュール４１は、高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３がオイル配管２９に接触している。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、エンジンオイルの温度を１２０℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−１２０℃＝８０℃となり、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行うことができる。
【００８９】
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２が外気に晒されており、低温側の放熱基板５３がバッテリ６８に接触している。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
外気の温度を２５℃と想定すると、バッテリ６８の内面の温度は、理論的に２５℃−８０℃＝−５５℃になる。
【００９０】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とバッテリ６８との温度差を発生させる。
このため、アイドルストップ時にバッテリ６８の温度を下げることができ、バッテリ６８が早期に劣化することを防止できる。
【００９１】
なお、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とバッテリ６８との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【００９２】
図１３に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類を示す。
【００９３】
（第４の実施例）
図１４、１５は、本発明の第４の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図であり、第１の実施例と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【００９４】
図１４において、排気管１５とオイル配管２９との間には熱回収側の熱電変換モジュール４１（図２参照）が設けられており、熱電変換モジュール４１は、エンジン１の気筒２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。
【００９５】
温度調節対象としての吸入空気が流れるインタクーラ２２には熱利用側の熱電変換モジュール５１（図４参照）が設けられている。熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が外気に晒されており、放熱基板５３がインタクーラ２２に対向してインタクーラ２２に接触している。本実施例のインタクーラ２２は、本発明の第２の低温部を構成する。
【００９６】
次に、作用を説明する。
車両１００の走行中において、エンジン１の気筒２から排気マニホールド１２を通して排気管１５に排出される排気ガスは、タービンホイール２１Ｂに衝突してタービンホイール２１Ｂを回転させる。タービンホイール２１Ｂが回転すると、コンプレッサホイール２１Ａが回転し、吸気ダクト４を通して吸気管６に吸入される空気を過給し、吸気マニホールド７を介して気筒２に導入する。
【００９７】
コンプレッサホイール２１Ａの下流にはインタクーラ２２が設けられているので、コンプレッサホイール２１Ａによって過給された高温高圧の吸入空気がインタクーラ２２によって冷却される。
【００９８】
熱回収側の熱電変換モジュール４１は、高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３がオイル配管２９に接触している。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、エンジンオイルの温度を１２０℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−１２０℃＝８０℃となり、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行うことができる。
【００９９】
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２が外気に晒されており、低温側の放熱基板５３がインタクーラ２２に接触している。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
外気の温度を２５℃と想定すると、インタクーラ２２の内面の温度は、理論的に２５℃−８０℃＝−５５℃になる（図７参照）。
【０１００】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とインタクーラ２２を流れる排気ガスとの温度差を発生させる。
【０１０１】
このため、車両１００の走行時にインタクーラ２２を流れる排気ガスを冷却することができ、気筒２に導入される空気の充填効率を高められる。なお、インタクーラ２２に熱電変換モジュール５１を設けた場合には、インタクーラ２２に冷却水を供給しなくてもよい。このようにすれば、インタクーラ２２に冷却水通路を形成する必要がなくなり、インタクーラ２２の小型化を図ることができる。
【０１０２】
なお、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とインタクーラ２２との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
図１５に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類を示す。
【０１０４】
（第５の実施例）
図１６、図１７は、本発明の第５の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図であり、第１の実施例と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１０５】
図１６において、排気管１５とオイル配管２９との間には熱回収側の熱電変換モジュール４１（図２参照）が設けられており、熱電変換モジュール４１は、エンジン１の気筒２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。
【０１０６】
温度調節対象としてのＥＧＲガスが流れるＥＧＲクーラ２５には熱利用側の熱電変換モジュール５１（図４参照）が設けられている。熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が外気に晒されており、放熱基板５３がＥＧＲクーラ２５に対向してＥＧＲクーラ２５に接触している。本実施例のＥＧＲクーラ２５は、本発明の第２の低温部を構成する。
【０１０７】
次に、作用を説明する。
車両１００の走行中において、エンジン１の気筒２から排気マニホールド１２に排出される排気ガスの一部は、ＥＧＲ配管２４を通して吸気マニホールド７に導入され、吸入空気と共に気筒２に導入される。ＥＧＲ配管２４にはＥＧＲクーラ２５が設けられているので、ＥＧＲ配管２４を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２５によって冷却される。
【０１０８】
本実施例の熱回収側の熱電変換モジュール４１は、高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３がオイル配管２９に接触している。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、エンジンオイルの温度を１２０℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−１２０℃＝８０℃となり、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行うことができる。
【０１０９】
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２が外気に晒されており、低温側の放熱基板５３がＥＧＲクーラ２５に接触している。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
外気の温度を２５℃と想定すると、ＥＧＲクーラ２５の内面の温度は、理論的に２５℃−８０℃＝−５５℃になる（図７参照）。
【０１１０】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とＥＧＲクーラ２５を流れるＥＧＲガスとの温度差を発生させる。
【０１１１】
これにより、ＥＧＲ配管２４を流れる高温のＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２５によって冷却される。このため、気筒２に導入されるＥＧＲガスを凝縮させ、気筒２に導入されるＥＧＲガスを増加させることができる。
【０１１２】
なお、ＥＧＲクーラ２５に熱電変換モジュール５１を設けた場合には、ＥＧＲクーラ２５に冷却水を供給しなくてもよい。このようにすれば、ＥＧＲクーラ２５に冷却水通路を形成する必要がなくなり、ＥＧＲクーラ２５の小型化を図ることができる。
【０１１３】
本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とＥＧＲクーラ２５との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【０１１４】
図１７に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類を示す。
【０１１５】
（第６の実施例）
図１８、図１９は、本発明の第６の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図であり、第１の実施例と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１１６】
図１８において、排気管１５とオイル配管２９との間には熱回収側の熱電変換モジュール４１（図２参照）が設けられており、熱電変換モジュール４１は、エンジン１の気筒２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。
【０１１７】
温度調節対象としての冷却水が流れるラジエータ２８には熱利用側の熱電変換モジュール５１（図４参照）が設けられている。熱電変換モジュール５１は、ラジエータ２８の内部の冷却水通路においてアッパーホース２６側に設置されている。
【０１１８】
熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が外気に晒されており、放熱基板５３がラジエータ２８に対向してラジエータ２８に接触している。本実施例のラジエータ２８は、本発明の第２の低温部を構成する。
【０１１９】
次に、作用を説明する。
車両１００の走行中において、エンジン１からアッパーホース２６に排出される冷却水は、ラジエータ２８に導入され、ラジエータ２８と外気との間で熱交換されて冷却される。ラジエータ２８によって冷却された冷却水は、ロアホース２７からエンジン１に導入される。
【０１２０】
本実施例の熱回収側の熱電変換モジュール４１は、高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３がオイル配管２９に接触している。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、エンジンオイルの温度を１２０℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−１２０℃＝８０℃となり、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行うことができる。
【０１２１】
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２が外気に晒されており、低温側の放熱基板５３がラジエータ２８に接触している。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
外気の温度を２５℃と想定すると、ラジエータ２８の内面の温度は、理論的に２５℃−８０℃＝−５５℃になる（図７参照）。
【０１２２】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とラジエータ２８との温度差を発生させる。
【０１２３】
このため、車両１００の走行時にラジエータ２８に導入される冷却水を熱電変換モジュール５１によって冷却することができ、ラジエータ２８による冷却水の冷却効率を向上できる。このため、ラジエータ２８の小型化を図ることができる。
【０１２４】
なお、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とラジエータ２８との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【０１２５】
図１９に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類を示す。
【０１２６】
（第７の実施例）
図２０から図２２は、本発明の第７の実施例に係る熱電発電装置を備えた車両を示す図であり、第１の実施例と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１２７】
図２０において、排気管１５とオイル配管２９との間には熱回収側の熱電変換モジュール４１（図２参照）が設けられており、熱電変換モジュール４１は、エンジン１の気筒２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。
【０１２８】
図２０、図２１において、空調装置３２のコンプレッサ３３には熱利用側の熱電変換モジュール５１（図４参照）が設けられており、コンプレッサ３３は、温度調節対象としての冷媒を圧縮する。
【０１２９】
図２１において、熱電変換モジュール５１は、受熱基板５２が外気に晒されており、放熱基板５３がコンプレッサ３３に対向してコンプレッサ３３に接触している。本実施例のコンプレッサ３３は、本発明の第２の低温部を構成する。
【０１３０】
次に、作用を説明する。
車両１００の走行中において、クラッチを介してコンプレッサ３３がクランクシャフトに連結されると、コンプレッサ３３がクランクシャフトによって駆動され、エバポレータ内の冷媒を圧縮して循環させる。このとき、エバポレータを循環する低温の冷媒と熱交換された冷却風が車両１００の室内に送られ、室内が冷やされる。
【０１３１】
本実施例の熱回収側の熱電変換モジュール４１は、高温側の受熱基板４２が排気管１５に接触しており、低温側の放熱基板４３がオイル配管２９に接触している。排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、エンジンオイルの温度を１２０℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−１２０℃＝８０℃となり、排気ガスの熱とエンジンオイルの熱との温度差により発電を行うことができる。
【０１３２】
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２が外気に晒されており、低温側の放熱基板５３がコンプレッサ３３に接触している。これにより、配線５９、６０を介して熱電変換モジュール４１から熱電変換モジュール５１に通電される。
外気の温度を２５℃と想定すると、コンプレッサ３３の温度は、理論的に２５℃−８０℃＝−５５℃になる（図７参照）。
【０１３３】
このように、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスとエンジンオイルとを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とコンプレッサ３３との温度差を発生させる。
【０１３４】
このため、コンプレッサ３３によってエボパレータに送られる冷媒をより低温に冷却することができ、車両１００の室内に送風される冷却風をより低温に冷却することができる。このため、空調装置３２の冷却効率を向上できる。
【０１３５】
なお、本実施例の熱電発電装置は、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とコンプレッサ３３との温度差を発生させているが、これに限定されるものではない。
【０１３６】
図２２に、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１に作用する媒体の種類を示す。
【０１３７】
なお、上記各実施例では、熱電変換モジュール４１、５１がそれぞれ６個ずつ設けられているが、熱電変換モジュール４１、５１の数は、これに限定されるものではない。
【０１３８】
また、本実施例の熱電変換モジュール５１は、熱電変換モジュール４１によって発生する起電力によって温度差を発生させているが、これに限らず、熱電変換モジュール５１が２つの媒体の温度差に基づいて起電力を発生してもよい。このようにすれば、複数の熱電変換モジュール４１、５１よってバッテリを充電することができ、バッテリの充電性能を向上できる。
【０１３９】
また、上記各実施例では、熱電変換モジュール４１のＮ型熱電変換素子４４およびＰ型熱電変換素子４５の対数に対して、熱電変換モジュール５１のＮ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５の対数を同一としているが、これに限定されるものではない。
【０１４０】
例えば、熱電変換モジュール４１と熱電変換モジュール５１の形状や特性を変えてもよい。上記各実施例の熱電発電装置は、熱回収側の熱電変換モジュール４１と熱利用側の熱電変換モジュール５１とを導通させることにより、構成されている。
【０１４１】
ところで、熱利用側の熱電変換モジュール５１において作り出す温度は、熱電変換モジュール５１の面積の大きさを調整、すなわち、Ｎ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５の対数を調整することで変更可能である。
上述したゼーベックの式（Ｖ＝α・ΔＴ）において、ゼーベック係数αは、Ｎ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５の性能を示し、ゼーベック係数αが大きいほど温度差ΔＴが小さくても大きい電位差Ｖが得られる。
【０１４２】
ゼーベック係数αは、熱電変換モジュール５１に含まれるＮ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５の対数を増やして、受熱基板５２および放熱基板５３の面積を増大させることや、Ｎ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５の種類を調整することで、広い面積を適度に冷やすことが可能となる。
【０１４３】
一例として、熱回収側の熱電変換モジュール４１に対して、熱利用側のモジュールの面積を８倍に増やし、Ｎ型熱電変換素子５４およびＰ型熱電変換素子５５の対数を増やすことでゼーベック係数αが８倍となったと仮定すると、熱利用側の熱電変換モジュール４１のΔＴは、１／８となる。
【０１４４】
排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とスロットルボディ８を流れる吸入空気との温度差を発生させる場合を例にして、熱電変換モジュール５１の温度を推定する。
【０１４５】
この場合には、高温媒体が流れる排気管１５の表面温度を２００℃と想定し、低温側である外気の温度を２５℃と想定すると、熱電変換モジュール４１の高温側と低温側の温度差は、２００℃−２５℃＝１７５℃となり、高温の排気ガスと低温の外気との温度差により発電を行うことができる。
一方、熱利用側の熱電変換モジュール５１の低温側の推定温度は、理論的に２５℃−１７５/８)＝３.１℃となる。
【０１４６】
これに対して、熱電変換モジュール４１、５１を同一の構成にして特性を同一とした場合には、熱利用側の熱電変換モジュール５１の低温側の推定温度は、−１５０℃となり、吸入空気が過度に冷却されて結露が発生するおそれがある。
【０１４７】
したがって、このように熱電変換モジュール４１と熱電変換モジュール５１の構成を異ならせて特性を異ならせることで、熱電変換モジュール５１の低温側の温度を任意の温度に調整することにより、低温側が過度に冷却されることを防止することが可能となる。
【０１４８】
さらに、上記各実施例では、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いているが、エンジンは、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンでもよく、ガソリンエンジンに限定されるものでもない。
【０１４９】
上記各実施例では、温度調節対象を冷却しているが、これに限らず、温度調節対象を加熱してもよい。例えば、熱電変換モジュール４１の高温側の受熱基板４２を排気管１５に設置し、低温側の放熱基板４３を外気に晒す。一方、熱電変換モジュール５１の低温側の放熱基板５３を外気に晒し、高温側の受熱基板５２をエンジンオイルが流れるオイルパイプまたは冷却水が流れる冷却水管に設置する。
【０１５０】
これにより、排気管１５を流れる排気ガスと外気とを用いて熱電変換モジュール４１が発電を行い、熱電変換モジュール５１が外気とオイルパイプまたは冷却水との温度差を発生させることができる。
【０１５１】
このようにすれば、排気ガスの熱を利用してエンジンオイルや冷却水を加熱することができ、エンジン１の始動開始後の暖機運転時にエンジンオイルや冷却水の早期暖機を図ることができる。なお、温度調節対象を加熱する場合には熱電変換モジュール５１の高温側の受熱基板５２によって温度調整対象を加熱すればよい。
【０１５２】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【０１５３】
１...エンジン、３...吸気装置（吸気系部材）、８...スロットルボディ（第２の低温部）、１１...排気装置（排気系部材）、１５...排気管（第１の高温部）、２１...ターボチャージャ（過給機）、２２...インタクーラ（第２の低温部）、２５...ＥＧＲクーラ（第２の低温部）、２８...ラジエータ（第２の低温部）、２９...オイル配管（第１の低温部、オイル通路）、３１...変速機、３２...空調装置、３３...コンプレッサ（第２の低温部）、４１...熱電変換モジュール（熱電発電装置、第１の熱電変換モジュール）、４３...放熱基板（第１の低温部）、４４，５４...Ｎ型熱電変換素子、４５，５５...Ｐ型熱電変換素子、４６...高温側電極（第１の高温側電極）、４７...低温側電極（第１の低温側電極）、５１...熱電変換モジュール（熱電発電装置、第２の熱電変換モジュール）、５２...受熱基板（接触部材）、５６...高温側電極（第２の高温側電極）、５７...低温側電極（第２の低温側電極）、６５...座席、６５Ａ...空気通路（シートクーラ）、６６...ファン（シートクーラ）、６７...冷却水管（冷却水通路）、６８...バッテリ（第２の低温部）
【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】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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