(57)【要約】【課題】  排熱を効率よく利用可能な排熱回収器等を提供する。【解決手段】  受熱部１７には、熱輸送部１９が設けられる。熱輸送部１９は、受熱部１７で受けた熱を後述する放熱部２１ｂ等に輸送する部位である。熱輸送部１９は、例えばヒートパイプである。熱輸送部１９には、放熱部２１ａ、２１ｂが設けられる。受熱部１７が受熱すると、熱は熱輸送部１９に伝わる。熱輸送部１９に流入した熱は、通常時には、主に放熱部２１ｂへ輸送される。放熱部２１ｂは、冷却水経路７内を流れる冷却水へ熱を放熱する。ここで、本発明では、受熱部１７が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される。例えば、受熱部１７は、窒化アルミニウムなどで構成される。熱制御部材としては、例えば、２５℃における熱伝導率が１３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、８００℃における熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが望ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱回収器であって、
排熱流体が流れる熱源から受熱する受熱部と、
前記受熱部で受けた熱を輸送する熱輸送部と、
前記熱輸送部に設けられる放熱部と、
を具備し、
前記受熱部、または前記受熱部から前記熱輸送部に熱を伝える伝熱部材の少なくとも一方が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成されることを特徴とする排熱回収器。
【請求項２】
前記熱輸送部はヒートパイプであり、
前記放熱部は、第１放熱部と、第２放熱部とからなり、前記第２放熱部には、放熱ファンが設けられ、前記放熱ファンを制御することで、前記第１放熱部から放熱される熱量を調整可能であることを特徴とする請求項１記載の排熱回収器。
【請求項３】
前記受熱部と、前記熱源との間にはクリアランスが設けられ、前記受熱部は、前記熱源の表面からの輻射熱を受熱することを特徴とする請求項１または請求項２記載の排熱回収器。
【請求項４】
前記受熱部または前記伝熱部材の少なくとも一方が、熱電素子で構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排熱回収器。
【請求項５】
前記熱制御部材の一方の面に熱伝導材が設けられ、
前記熱伝導材を挟むように、前記熱輸送部が複数併設され、
前記熱伝導材の両側と前記熱輸送部とが、それぞれ熱電素子で接合され、
前記熱電素子は、前記熱輸送部の併設方向の一方の側から、Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子とが交互に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の排熱回収器。
【請求項６】
自動車用の排熱利用システムであって、
排熱流体が流れる熱源から受熱する受熱部と、前記受熱部で受けた熱を輸送する熱輸送部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、
前記受熱部、または前記受熱部から前記熱輸送部に熱を伝える伝熱部材の少なくとも一方が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される排熱回収器を用い、
前記放熱部の少なくとも一部が、前記熱輸送部とエンジンの冷却水経路を流れる冷却水との熱交換を行う熱交換部であり、
前記放熱部からの熱で、前記冷却水を昇温可能であることを特徴とする排熱利用システム。
【請求項７】
自動車用の排熱利用システムであって、
排熱流体が流れる熱源から受熱する受熱部と、前記受熱部で受けた熱を輸送する熱輸送部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、
前記受熱部、または前記受熱部から前記熱輸送部に熱を伝える伝熱部材の少なくとも一方が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される排熱回収器を用い、
前記放熱部の少なくとも一部が、前記熱輸送部と車内へ送風されるエアとの熱交換を行う熱交換部であり、
前記放熱部からの熱で、前記エアを昇温可能であることを特徴とする排熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要に応じて排熱を効率よく利用可能な排熱回収器等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンの始動直後は、エンジン自体が冷えているため、暖機等が行われる。一方、エンジンを冷却する冷却水の温度も低いため、エンジンが温まるのに時間を要する。
【０００３】
これに対し、エンジンから排出される高温な排気ガスの熱を利用する方法がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４４５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば、上記の例では、エンジンが十分に温まると、冷却水によってエンジン温度が過剰に上昇することを抑制する必要がある。しかし、排熱を冷却水の加熱に利用している場合には、冷却水の温度が上昇するため、エンジンの冷却効率が低下する。このため、所定の条件を超えると、排熱を回収せずに排出する必要がある。
【０００６】
このような方法として、排熱を回収する部位と、熱を利用する部位との間に、制御用の放熱部を形成する方法がある。制御用の放熱部は、例えばフィンと放熱ファンとからなる。排熱を利用する際には、放熱ファンを停止することで、熱を効率よく熱利用部に輸送することができる。一方、排熱を排出する場合には、放熱ファンを稼働させ、制御用放熱部から熱を放熱することで、熱利用部に輸送させる熱量を抑制することができる。
【０００７】
しかし、通常、熱の利用量に対して熱源から排出される排熱量が車の走行時間と速度増加に伴って２ｋＷ〜２０ｋＷと大きく変化するため、このような制御用放熱部を機能させるためには、十分に大きな放熱面積と大型の放熱ファンが必要となる。したがって、自動車への搭載が困難となる。一方、熱の輸送可能量自体を抑制したのでは、熱を効率よく回収して利用することができなくなる。このように、熱を利用する際には、効率よく排熱を回収して熱を輸送し、排熱を利用したくない場合には、効率よく熱の輸送量を抑制する方法が望まれる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、排熱を効率よく利用可能な排熱回収器等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】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、排熱回収器であって、排熱流体が流れる熱源から受熱する受熱部と、前記受熱部で受けた熱を輸送する熱輸送部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、前記受熱部、または前記受熱部から前記熱輸送部に熱を伝える伝熱部材の少なくとも一方が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成されることを特徴とする排熱回収器である。
【００１０】
前記熱輸送部はヒートパイプであり、前記放熱部は、第１放熱部と、第２放熱部とからなり、前記第２放熱部には、放熱ファンが設けられ、前記放熱ファンを制御することで、前記第１放熱部から放熱される熱量を調整可能であってもよい。
【００１１】
前記受熱部と、前記熱源との間にはクリアランスが設けられ、前記受熱部は、前記熱源の表面からの輻射熱を受熱してもよい。
【００１２】
前記受熱部または前記伝熱部材の少なくとも一方が、熱電素子で構成されてもよい。
【００１３】
前記熱制御部材の一方の面に熱伝導材が設けられ、前記熱伝導材を挟むように、前記熱輸送部が複数併設され、前記熱伝導材の両側と前記熱輸送部とが、それぞれ熱電素子で接合され、前記熱電素子は、前記熱輸送部の併設方向の一方の側から、Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子とが交互に配置されてもよい。
【００１４】
第１の発明によれば、受熱部等が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される。このため、例えばエンジンの始動初期においては、多くの熱を熱輸送部に伝えることができる。一方、時間が経過するとともに、熱伝導率の低下によって伝熱量が低下するため、過剰に熱が輸送されることを抑制することができる。
【００１５】
また、放熱部が、熱利用部に熱を放熱する第１放熱部と、外部に熱を放熱する第２放熱部とからなり、第２放熱部に設けられる放熱ファンを制御することで、第１放熱部への熱の輸送量を制御することができる。この際、時間が経過すると、熱制御部材によって、熱輸送部へ伝わる熱量が抑制されるため、第２放熱部で放熱する熱量が少なくて済む。このため、第２放熱部を小型化することができる。
【００１６】
また、受熱部と熱源との間にクリアランスを設け、熱源の表面からの輻射熱を受熱部で受熱することで、受熱部が熱源の振動等の影響を受けることがない。例えば、熱源は、エンジンの排気を行う排気管などであるが、通常、排気管は自動車のエンジンの影響で振動する。このため、排気管に直接受熱部を接触させると、排熱回収器自体に排気管の振動が伝達される。一方、受熱部と排気管とを非接触とすることで、排熱回収器が排気管の振動等の影響を受けることを防止することができる。このため、排熱回収器の損傷や騒音を抑制することができる。また、輻射を用いるため、過剰に熱が受熱されることを抑制することができる。
【００１７】
また、受熱部等をペルチェ素子などの熱電素子で構成することで、表裏の温度差に応じた発電を行うことができる。
【００１８】
また、熱制御部材の一方の面に熱伝導材を設け、熱伝導材の両側に熱電素子によって熱輸送部を複数接合し、熱輸送部の併設方向の一方の側から、Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子とが交互に配置することで、熱輸送部の併設方向に直列な発電回路を形成することができる。
【００１９】
例えば、熱伝導材の左右にＮ型熱電素子とＰ型熱電素子とをそれぞれ配置する。この場合、熱伝導材が最も高温であり、各熱電素子を介して接合される熱輸送部へ向かって温度が低下する。この際、一方の側から各熱電素子における温度勾配を見ると、交互に逆向きになる。したがって、それぞれの部位にＮ型熱電素子とＰ型熱電素子とを交互に配置することで、同一方向に極性をそろえて発電を行うことができる。すなわち、直列に接続した場合に、発電した電力が互いに打ち消し合うことがない。
【００２０】
第２の発明は、自動車用の排熱利用システムであって、排熱流体が流れる熱源から受熱する受熱部と、前記受熱部で受けた熱を輸送する熱輸送部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、前記受熱部、または前記受熱部から前記熱輸送部に熱を伝える伝熱部材の少なくとも一方が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される排熱回収器を用い、前記放熱部の少なくとも一部が、前記熱輸送部とエンジンの冷却水経路を流れる冷却水との熱交換を行う熱交換部であり、前記放熱部からの熱で、前記冷却水を昇温可能であることを特徴とする排熱利用システムである。
【００２１】
第２の発明によれば、排熱を効率よく利用して、冷却水の昇温に利用することができる。
【００２２】
第３の発明は、自動車用の排熱利用システムであって、排熱流体が流れる熱源から受熱する受熱部と、前記受熱部で受けた熱を輸送する熱輸送部と、前記熱輸送部に設けられる放熱部と、を具備し、前記受熱部、または前記受熱部から前記熱輸送部に熱を伝える伝熱部材の少なくとも一方が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される排熱回収器を用い、前記放熱部の少なくとも一部が、前記熱輸送部と車内へ送風されるエアとの熱交換を行う熱交換部であり、前記放熱部からの熱で、前記エアを昇温可能であることを特徴とする排熱利用システムである。
【００２３】
第３の発明によれば、排熱を効率よく利用して、室内暖房に用いられるエアの昇温に利用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、排熱を効率よく利用可能な排熱回収器等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】熱回収システム１を示す構成図。
【図２】排熱回収器３の構成を示す図。
【図３】排熱回収器３ａの構成を示す図。
【図４】排熱回収器３ｂの構成を示す図。
【図５】排熱回収器３ｃの構成を示す図。
【図６】排熱回収器３ｄの構成を示す図。
【図７】熱回収システム１ａを示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態にかかる排熱回収システム１について説明する。図１は排熱回収システム１を示す図である。排熱回収システム１は、主に、排熱回収器３、エンジン５、冷却水経路７、ポンプ９、サーモスタット１１、ラジエータ１３、水温計２５、制御部２７等から構成される。
【００２７】
排熱回収システム１は、例えば自動車に搭載されるシステムである。エンジン５には、エンジン５を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路７が接続される。冷却水経路７には、冷却水を循環させるためのポンプ９と、冷却水の温度を測定する水温計２５が配置される。また、サーモスタット１１を介して、ラジエータ１３が接続される。
【００２８】
エンジン５が始動すると、ポンプ９によって冷却水が冷却水経路７を循環する。エンジン５が暖まり、冷却水温度が所定温度以上となると、サーモスタット１１が作動して、冷却水がラジエータ１３に流れるようになり、冷却水温度が過剰に上昇しないように制御される。
【００２９】
エンジン５には、排気ガスを排出する排気管１５が接続される。すなわち、排気管１５には、排熱流体が流れる。したがって、排気管１５の表面は即座に温度が上昇する。
【００３０】
排気管１５と冷却水経路７との間には、排熱回収器３が設けられる。排熱回収器３は、主に、受熱部１７、熱輸送部１９、放熱部２１ａ、２１ｂ等からなる。
【００３１】
図２は、排熱回収器３を示す図である。排気管１５の外部には受熱部１７が設けられる。受熱部１７は、排気管１５を熱源とした場合に、熱源から熱を受ける部位である。
【００３２】
受熱部１７には、熱輸送部１９が設けられる。熱輸送部１９は、受熱部１７で受けた熱を後述する放熱部２１ｂ等に輸送する部位である。熱輸送部１９は、例えばヒートパイプである。本実施形態では、熱輸送部１９の一方の端部が受熱部１７に熱的に接続される。
【００３３】
熱輸送部１９には、放熱部２１ａ、２１ｂが設けられる。放熱部２１ａ、２１ｂは、熱輸送部１９で輸送された熱を放出する部位である。第１の放熱部である、放熱部２１ｂは、熱輸送部１９の端部に設けられる。第２の放熱部である放熱部２１ａは、受熱部１７と放熱部２１ｂの間に設けられる。
【００３４】
受熱部１７が受熱すると、熱は熱輸送部１９に伝わる。熱輸送部１９に伝わった熱は、通常時には、主に放熱部２１ｂへ輸送される（図中矢印Ａ）。放熱部２１ｂは、冷却水経路７内を流れる冷却水（図中矢印Ｂ）へ放熱する。すなわち、放熱部２１ｂは、熱輸送部１９と冷却水との熱交換器として機能する。このため、冷却水温度を上昇させることができる。
【００３５】
図１に示すように、放熱部２１ａには、冷却用のファン２３が配置される。ファン２３は、放熱部２１ａ（例えばフィン部）に送風して、熱輸送部１９内で輸送される熱の一部を外部に放出する。ファン２３には制御部２７が接続される。制御部２７は、冷却水経路７の水温計２５によって冷却水温度を検知し、冷却水温度が所定値以上となるとファン２３を稼働する。
【００３６】
ファン２３が稼働すると、図２に示すように、熱輸送部１９で輸送される熱の多くが、放熱部２１ａから放熱される（図中矢印Ｄ）。すなわち、熱輸送部１９で輸送される熱の一部が、外部に排出される。このため、放熱部２１ｂへ輸送される熱量が減少する。このため、冷却水温度の上昇が抑制される。
【００３７】
ここで、本発明では、受熱部１７が、温度上昇によって熱伝導率が低下する熱制御部材で構成される。例えば、受熱部１７は、窒化アルミニウムなどで構成される。熱制御部材としては、例えば、２５℃における熱伝導率が１３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、８００℃における熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが望ましい。
【００３８】
受熱部１７の常温（２５℃）での熱伝導率が１３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、後述するエンジン始動直後において、効率よく熱を利用することができる。一方、十分に暖機が完了した状態で８００℃（例えば排気ガスは８００℃以上となる）となった際の熱伝導率を５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることで、熱が過剰に熱輸送部１９に伝わることを抑制することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、エンジン始動直後など、即座に排熱を有効に利用したい場合には、受熱部１７の温度が低い状態であるため、受熱部１７の熱伝導率が高い。このため、効率よく熱源（排気管）から受熱し、熱輸送部１９に熱を伝えることができる。このため、多くの熱を放熱部２１ｂに輸送することができ、熱を有効に利用することができる。
【００４０】
一方、時間の経過とともに受熱部１７の温度が徐々に上昇するため、受熱部１７の熱伝導率が低下する。このため、排気管１５から熱輸送部１９への熱の輸送量が低下する。すなわち、熱輸送部１９へ流入する熱量が低下する。この状態では、排熱の利用が進んでおり、エンジンの温度も上昇しているため、冷却水温度は上昇している。したがって、制御部２７によってファン２３が稼働し、放熱部２１ａから外部に熱が放出される。この際、熱輸送部１９への熱の流入量が少ないため、放熱部２１ａおよびファン２３は、小型のもので良い。したがって、排熱回収器３を小型化することができる。
【００４１】
また、放熱部２１ａから、熱を放出するため、放熱部２１ｂへ輸送される熱量が少なくなる。このため、冷却水温度が過剰に上昇することを抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、受熱部１７から熱輸送部１９へ直接熱を伝えたが、本発明はこれに限られない。例えば、受熱部１７と熱輸送部１９の間に、他の伝熱部材を設けてもよい。この場合には、受熱部１７に代えて、この伝熱部材を熱制御部材で構成してもよい。または、その両者を熱制御部材で構成してもよい。以下の説明では、特に説明がない限り、受熱部１７と熱輸送部１９とが接続された例について説明する。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施の形態にかかる排熱回収器３ａを示す図である。なお、以下の説明において、前述した排熱回収器３等と同様の構成については、図１〜図２と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４４】
排熱回収器３ａは、排熱回収器３とほぼ同様の構成であるが、熱輸送部１９の設置態様が異なる。排熱回収器３ａは、受熱部１７に対して熱輸送部１９が横向きに配置される。すなわち、受熱部１７と熱輸送部１９の端部が接合されるのではなく、熱輸送部１９の略中央が受熱部１７とが接合される。
【００４５】
熱輸送部１９の一方の端部には、放熱部２１ａが形成される。また、熱輸送部１９の他方の端部には、放熱部２１ｂが形成される。なお、放熱部２１ｂが配置される冷却水経路７については、図示を省略する。
【００４６】
エンジン５の始動開始直後は、排気管１５から受熱した受熱部１７は、熱輸送部１９の略中央に熱を伝える。熱輸送部１９は、放熱部２１ａ、２１ｂの両方に熱を輸送する。放熱部２１ｂでは、冷却水との熱交換によって、熱が放出される。一方、放熱部２１ａでは、ファン２３は稼働しないため、熱の放出量は少ない。したがって、熱は優先的に放熱部２１ｂから冷却水側へ放出される。
【００４７】
冷却水温度が上昇してくると、放熱部２１ａに対してファン２３が稼働するため、放熱部２１ａからの放熱量が増加する。このため、受熱部１７からの熱は、優先的に放熱部２１ａから放出される。また、この場合には、受熱部１７の熱伝導率が低下しているため、放熱部２１ｂ側へ輸送される熱量も少なくすることができる。
【００４８】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、熱輸送部１９の配置方向を変えても同様の効果を得ることができるため、レイアウトの自由度が高い。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図４は、第３の実施の形態にかかる排熱回収器３ｂを示す図である。排熱回収器３ｂは、排熱回収器３とほぼ同様の構成であるが、受熱部１７と排気管１５との間にクリアランスが形成される点で異なる。
【００５０】
排熱回収器３ｂでは、受熱部１７と排気管１５とが直接接触せずに、クリアランス２９をあけて配置される。排熱回収器３ｂでは、排気管１５から受熱部１７への熱伝導による熱の移動ではなく、輻射によって熱が移動する。すなわち、排気管１５表面からの輻射熱を受熱部１７が受熱する。
【００５１】
なお、受熱部１７と排気管１５との対向面には、互いの輻射面積を大きくするために、波形やフィン形状などが互いに噛み合うようにして形成することが望ましい。
【００５２】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、排気管１５からの振動が、排熱回収器３ｂに伝わることを防止することができる。このため、排熱回収器３ｂが破損したり、騒音の要因となることを防止することができる。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。図５は、第４の実施の形態にかかる排熱回収器３ｃを示す図である。排熱回収器３ｃは、排熱回収器３とほぼ同様の構成であるが、受熱部１７と熱輸送部１９との間に、熱電素子３１が設けられる点で異なる。すなわち、熱電素子３１は、受熱部１７から熱輸送部１９へ熱を伝える伝熱部材として機能する。
【００５４】
熱電素子３１は、例えばペルチェ素子である。熱電素子３１は、受熱部１７から熱を受けて熱輸送部１９へ熱を伝える。このため、熱電素子３１の受熱部１７側が高温部となり、熱輸送部１９側が低温側となる。このように、熱電素子３１の両面で温度差が生じることで、熱電素子３１が発電する。このため、この電力を利用することができる。
【００５５】
なお、熱電素子３１を設けるのではなく、受熱部１７自体を熱電素子で構成することもできる。この場合であっても、受熱部１７は、温度によって電気抵抗が変化する熱制御部材としての機能も有する。このような材質としては、例えば酸化亜鉛などを用いることができる。
【００５６】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、熱電素子３１を用いることで、熱によって電気を発生させ、利用することができる。
【００５７】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。図６は、第５の実施の形態にかかる排熱回収器３ｄを示す図であり、排気管１５の軸方向から見た図である。排熱回収器３ｄは、排熱回収器３ａとほぼ同様の構成であるが、熱輸送部が複数併設される点で異なる。
【００５８】
受熱部１７上には、熱伝導材３３ａ、３３ｂが設けられる。熱伝導材３３ａ、３３ｂの両側には、それぞれの熱伝導材３３ａ、３３ｂを挟み込むようにして熱輸送部１９ａ、１９ｂ、１９ｃが設けられる。なお、熱伝導材３３ａ、３３ｂの配置数は図示した二つである例には限られず、一つであっても、３つ以上であってもよい。
【００５９】
熱輸送部１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、熱電素子３１ａ、３１ｂによって熱伝導材３３ａ、３３ｂと接合される。すなわち、熱輸送部１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、熱電素子３１ａまたは熱電素子３１ｂを介して熱伝導材３３ａ、３３ｂと接合される。また、熱輸送部１９ａ、１９ｂ、１９ｃの併設方向(図中左右方向)の一方の端部から、順に、熱電素子３１ａと熱電素子３１ｂとが交互に配置される。
【００６０】
熱電素子３１ａは、Ｎ型熱電素子であり、熱電素子３１ｂはＰ型熱電素子である。Ｎ型熱電素子と、Ｐ型熱電素子は、温度勾配に対する発電の極性が異なる。熱電素子としては、ビスマステルル（Ｂｉ２Ｔｅ３）系化合物にアンチモン（Ｓｂ）やインジウム（Ｉｎ）を添加したＮ型熱電素子、セレン（Ｓｅ）を添加したＰ型熱電素子が使用できる。
【００６１】
ここで、熱輸送部１９ａ、１９ｂ、１９ｃの併設方向に対する温度分布を見ると、熱伝導材３３ａ、３３ｂの部位が最も温度が高く、熱輸送部１９ａ、１９ｂ、１９ｃが最も温度が低くなる。すなわち、熱輸送部１９ａ側から熱伝導材３３ａまでは温度が徐々に高くなり(温度勾配を正とする)、熱伝導材３３ａから熱輸送部１９ｂまでは徐々に温度が低くなる（温度勾配を負とする）。また、熱輸送部１９ｂから熱伝導材３３ｂまでは、温度勾配が正となり、熱伝導材３３ｂから熱輸送部１９ｃまでは温度勾配が負となる。
【００６２】
このように、熱伝導材３３ａ、３３ｂを境にして、温度勾配の正負が逆転する。本発明では、温度勾配が正である部位に、熱電素子３１ａを配置し、温度勾配が負である部位には熱電素子３１ｂを配置する。前述したように、熱電素子３１ａと熱電素子３１ｂとは、温度勾配に対する発電極性が逆転する。例えば、熱電素子３１ａは、高温側が＋極性となり、低温側が−極性となって発電する。熱電素子３１ｂは、高温側が−極性となり、低温側が＋極性となって発電する。
【００６３】
このように、温度勾配の逆になる部位に、発電極性の異なる熱電素子を配置することで、温度勾配の正負の繰り返しに対して、発電極性の方向をすべて一致させることができる。すなわち、熱電素子３１ａ、３１ｂをすべて直列に接続することができる。したがって、各熱電素子３１ａ、３１ｂで発電された電気が互いに打ち消しあうことがない。
【００６４】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、複数の熱輸送部を併設し、熱伝導材との間に熱電素子３１ａ、３１ｂを交互に配置することで、熱によって発生した電気を有効に利用することができる。
【００６５】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。以上の説明では、排熱回収システム１に用いられる排熱回収器の各種実施形態を説明したが、上述した排熱回収器は、他の排熱回収システムに用いることもできる。図７は、第６の実施も形態にかかる排熱回収システム１ａを示す図である。排熱回収システム１ａは、排熱回収システム１とほぼ同様の構成であるが、排熱を利用する対象が異なる。なお、以下の説明では、排熱回収器３を用いた例について説明する。
【００６６】
排熱回収システム１ａでは、排熱回収器３の放熱部２１ｂが、暖房加熱経路３５に配置される。暖房加熱経路３５には、ポンプ３７によって熱媒体（例えば水）が循環する。暖房加熱経路３５には、暖房放熱部４３が設けられる。暖房放熱部４３は、エア経路４１を流れるエアと暖房加熱経路３５を流れる熱媒体との熱交換を行う部位である。すなわち、エア経路４１を流れるエアが、暖房放熱部４３で温められる。
【００６７】
暖房加熱経路３５には、ヒータ４５が設けられる。ヒータ４５は、暖房加熱経路３５を流れる熱媒体の温度が低い場合に、熱媒体を加熱するために必要に応じて用いられる。
【００６８】
また、暖房加熱経路３５には、水温計３９が設けられ制御部２７と接続される、制御部２７は、前述したように、ファン２３の稼働を制御する。すなわち、暖房加熱経路３５を流れる熱媒体温度が上がりすぎると、放熱部２１ｂへ輸送される熱量を下げるため、放熱部２１ａからの放熱量を多くする。
【００６９】
たとえば、自動車のエンジンを始動した直後など、車内の暖房を行うためのエアの温度が低い場合には、暖房加熱経路３５の熱媒体を加熱する必要がある。これに対し、排熱回収器３は、エンジン始動直後の高温の排気熱を回収し、暖房加熱経路３５の熱媒体を加熱する。このため、始動直後から、排熱を利用することができる。
【００７０】
一方、ある程度の暖機が完了すると、暖房加熱経路３５内の熱媒体の温度も十分に高くなる。この際には、受熱部１７の熱伝導率が低下しているため、熱が過剰に熱輸送部１９へ流入することを抑制することができる。また、熱輸送部１９へ流入する熱量が少ないため、放熱部２１ａでの熱の放出量が少なくて済む。このため、放熱部２１ａやファン２３を小型化することができる。
【００７１】
第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、排気熱を自動車の車内暖房に利用することができる。
【００７２】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７３】
たとえば、各実施形態に示した構成は、互いに組み合わせることができることは言うまでもない。また、排気管１５を熱源とする例を示したが、本発明はこれに限られない。他の排気流体が流れる部位であっても受熱部１７を設置できればよい。また、エンジン冷却水および暖房加熱用熱媒体の昇温に排熱を利用する例を示したが、他の熱利用対象に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１、１ａ………排熱回収システム
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ………排熱回収器
５………エンジン
７………冷却水経路
９………ポンプ
１１………サーモスタット
１３………ラジエータ
１５………排気管
１７………受熱部
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ………熱輸送部
２１ａ、２１ｂ………放熱部
２３………ファン
２５………水温計
２７………制御部
２９………クリアランス
３１、３１ａ、３１ｂ………熱電素子
３３ａ、３３ｂ………熱伝導材
３５………暖房加熱経路
３７………ポンプ
３９………水温計
４１………エア経路
４３………暖房放熱部
４５………ヒータ
【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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