(57)【要約】  少なくとも１つの熱電アセンブリを備える熱電発電システムを提供。少なくとも１つの熱電アセンブリは、第１の作動流体の少なくとも第１の部分と熱連通状態にある少なくとも１つの第１の熱交換器を有する。第１の作動流体の第１の部分は、少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる。少なくとも１つの熱電アセンブリは、少なくとも１つの第１の熱交換器と熱連通状態にある複数の熱電素子を有する。少なくとも１つの熱電アセンブリは、複数の熱電素子と熱連通状態にあり、かつ少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れている第２の作動流体と熱連通状態にある、少なくとも１つの第２の熱交換器を、さらに有する。第２の作動流体は、第１の作動流体よりも冷えている。熱電発電システムは、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部が、少なくとも１つの熱電アセンブリ中を通って流れた後に、少なくとも１つの熱交換器部中を通って流れるべく構成される、少なくとも１つの熱交換器部を、さらに備える。少なくとも１つの熱交換器部は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から熱を回収するべく構成される。
2015524894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの熱電アセンブリを備え、
前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる第１の作動流体の少なくとも第１の部分と熱連通状態にある、少なくとも１つの第１の熱交換器と、
前記少なくとも１つの第１の熱交換器と熱連通状態にある複数の熱電素子と、
前記複数の熱電素子と熱連通状態にあり、かつ前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる第２の作動流体と熱連通状態にあるとともに、前記第２の作動流体が前記第１の作動流体よりも冷えている、少なくとも１つの第２の熱交換器と、
前記第１の作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部を、前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に、前記少なくとも１つの熱交換器部の中に通して流し、前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部から熱を回収する、少なくとも１つの熱交換器部と、を備える、熱電発電システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱交換器部は、前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部が中を通って流れる第１の導管と、前記第２の作動流体の少なくとも一部が通って流れる第２の導管と、を有し、前記第２の作動流体の一部分が前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部分から熱を受け取るように、前記第２の導管は前記第１の導管と熱連通状態にある、請求項１に記載の熱電発電システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの熱電アセンブリは、前記少なくとも１つの熱交換器部によって前記第１の作動流体の低温熱が受け取られるように、前記第１の作動流体からの高温熱を電気に変換する、請求項１または２に記載の熱電発電システム。
【請求項４】
少なくとも１つのバイパス導管と、
前記第１の作動流体の前記少なくとも第１の部分が前記少なくとも１つの第１の熱交換器の中を通って流れるのを選択的に可能にし、かつ前記第１の作動流体の前記少なくとも第２の部分が前記バイパス導管の中を通って流れるのを選択的に可能する、少なくとも１つの弁と、をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの熱交換器部は、前記第１の作動流体の前記第２の部分の前記少なくとも一部を前記少なくとも１つのバイパス導管の中に通して流した後に受け取り、かつ前記第１の作動流体の前記第２の部分の前記少なくとも一部から熱を回収する、請求項４に記載の熱電発電システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの弁は、比例弁を有する、請求項４に記載の熱電発電システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの弁は、高温に敏感な少なくとも１つの構成要素を有し、前記少なくとも１つの構成要素は、前記第２の作動流体と熱連通状態にある、請求項４に記載の熱電発電システム。
【請求項８】
前記第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、前記少なくとも１つの熱交換器部は、さらに、前記エンジンのエンジンブロックと前記エンジンの触媒コンバータとの少なくとも一方を温めるために回収熱を利用する、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項９】
前記第１の作動流体の少なくとも前記第１の部分を、前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、前記少なくとも１つの第２の熱交換器部の中に通して流す、少なくとも１つの第２の熱交換器部を、さらに備え、
前記少なくとも１つの第２の熱交換器部は、前記第１の作動流体の前記第１の部分の温度を下げる、請求項１から８のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項１０】
前記第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、
前記少なくとも１つの熱電アセンブリは、前記エンジンの少なくとも１つのマフラーに統合される、請求項１から９のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項１１】
第１の作動流体の少なくとも第１の部分を受け取る段階と、
前記第１の作動流体の前記第１の部分を少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流し、前記第１の作動流体の前記第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換する段階と、
前記第１の作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部を前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に受け取る段階と、前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階と、を備える、電気を生ずる方法。
【請求項１２】
前記第１の作動流体の前記第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換することは、前記第１の作動流体からの高温熱を電気に変換する段階を含み、
前記第１の作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階は、前記第１の作動流体の低温熱を回収する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の作動流体の前記少なくとも第１の部分が前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れることを選択的に可能にし、前記第１の作動流体の少なくとも第２の部分が前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れることを選択的に可能にする段階を、さらに備える、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、前記エンジンのエンジンブロックと前記エンジンの触媒コンバータとのうち少なくとも１つを温めるべく回収熱を用いる段階を、さらに備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、前記第１の作動流体の前記第１の部分の温度を下げる段階を、さらに備える、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの熱電アセンブリと、
前記少なくとも１つの熱電アセンブリを通る、第１の流体抵抗を有する第１の流路と、
前記第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有し、かつ前記少なくとも１つの熱電アセンブリを迂回する第２の流路と、
前記第１の流路に沿って流れる第１の量の作動流体と前記第２の流路に沿って流れる第２の量の作動流体とを変えるべく、少なくとも１つの弁と、を備える、熱電発電システム。
【請求項１７】
複数の送り穴がある少なくとも１つの壁部を有する少なくとも１本の導管を、さらに備え、前記第１の流路は、前記複数の送り穴を通って延びる、請求項１６に記載の熱電発電システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１本の導管は、入口と出口とをさらに有し、前記少なくとも１つの弁は、前記入口と前記出口との間にある、請求項１７に記載の熱電発電システム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの壁部は、
複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有し、
前記少なくとも１つの弁は、前記第１の壁部と第２の壁部との間にあり、
前記第１の流路は、前記少なくとも１本の導管から外側に前記複数の第１の送り穴を通って延び、前記複数の第２の送り穴を通って前記少なくとも１本の導管へ内側に延び、
前記第２の流路は、前記複数の第１の送り穴を通って延びず、かつ前記複数の第２の送り穴を通って延びない、請求項１７に記載の熱電発電システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの弁は、比例弁を有する、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの弁は、フラップ弁を含む、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの熱電アセンブリは、エンジン排気システムのマフラーに統合される、請求項１６から２１のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項２３】
作動流体を受け取る段階と、
第１の流体抵抗を有する第１の流路、または、前記第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路のいずれかに沿って、前記作動流体の少なくとも一部を選択的に流す段階と、を備え、
前記第１の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリを通って延び、前記第２の流路は、前記少なくとも１つの熱電アセンブリを通って延びない、電気を生ずる方法。
【請求項２４】
前記第１の流路は、少なくとも１本の導管の少なくとも１つの壁部の複数の送り穴を通って、延びる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの壁部は、複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有し、
前記第１の流路は、前記少なくとも１本の導管から前記複数の第１の送り穴を通って外側に延び、前記複数の第２の送り穴を通って前記少なくとも１本の導管へ内側に延びる、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この出願は、２０１２年８月１日に出願の米国特許仮出願第６１／６７８，５１１号と２０１２年８月２日に出願の米国特許仮出願第６１／６７８，９７５号の恩恵を主張する。上記に示した出願の各々の内容の全体は、本明細書中に参照により統合され、この明細書の一部をなす。
【技術分野】
【０００２】
本出願は、概ね、熱電冷却、加熱、および発電システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
熱電（ＴＥ）デバイスおよびシステムは、加熱／冷却または発電モードのいずれかで、操作させられ得る。前者では、電流は、低温側から高温側に熱を汲み上げるべく、ＴＥデバイスを通される。後者では、ＴＥデバイス全体にわたる温度勾配によって引き起こされる熱流束は、電気に変換される。両方の様式では、ＴＥデバイスの性能は、主に、ＴＥ材料の性能指数によって、さらに、システム全体におよぶ寄生（散逸的）損失によって、決定される。ＴＥデバイス内の複数の作用素子は、典型的にｐ型およびｎ型半導体材料である。
【発明の概要】
【０００４】
特定の実施形態では、少なくとも１つの熱電アセンブリを備える熱電発電システムが提供される。少なくとも１つの熱電アセンブリは、第１の作動流体の少なくとも第１の部分と熱連通状態にある少なくとも１つの第１の熱交換器を有する。第１の作動流体の第１の部分は、少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる。少なくとも１つの熱電アセンブリは、少なくとも１つの第１の熱交換器と熱連通状態にある複数の熱電素子を、さらに有する。少なくとも１つの熱電アセンブリは、複数の熱電素子と熱連通状態にあり、かつ少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れている第２の作動流体と熱連通状態にある、少なくとも１つの第２の熱交換器を、さらに有する。第２の作動流体は、第１の作動流体よりも冷えている。熱電発電システムは、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部を、少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に、少なくとも１つの熱交換器部の中を通って流すべく構成される、少なくとも１つの熱交換器部を、さらに備える。少なくとも１つの熱交換器部は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から熱を回収するべく構成される。
【０００５】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱交換器部は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部が中を通って流れる第１の導管を有し得る。少なくとも１つの熱交換器部は、第２の作動流体の少なくとも一部分が中を通って流れる第２の導管を、さらに有し得る。第２の導管は、第２の作動流体の一部分が第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から熱を受け取るように、第１の導管と熱連通状態にある。
【０００６】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱電アセンブリは、少なくとも１つの熱交換器部によって第１の作動流体の低温熱が受け取られるように、第１の作動流体の高温熱を電気に変換するべく構成されている。
【０００７】
いくつかの実施形態において、熱電発電システムは、少なくとも１つのバイパス導管を有し得る。熱電発電システムは、第１の作動流体の少なくとも第１の部分が少なくとも１つの第１の熱交換器の中を通って流れるのを選択的に可能にするように、かつ第１の作動流体の少なくとも第２の部分がバイパス導管の中を通って流れるのを選択的に可能にするべく構成された少なくとも１つの弁をさらに有する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱交換器部は、第１の作動流体の第２の部分の少なくとも一部を少なくとも１つのバイパス導管の中に通して流した後に受け取るように、かつ第１の作動流体の第２の部分の少なくとも一部から熱を回収するべく構成されている。
【０００９】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの弁は、比例弁を有し得る。
【００１０】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの弁は、高温に敏感な少なくとも１つの構成要素を有し得る。また、この少なくとも１つの構成要素は、第２の作動流体と熱連通状態にある。
【００１１】
いくつかの実施形態において、第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み得る。少なくとも１つの熱交換器部は、エンジンのエンジンブロックとエンジンの触媒コンバータとの少なくとも一方を温めるべく、回収熱を利用するべく、さらに構成されている。
【００１２】
いくつかの実施形態において、熱電発電システムは、少なくとも１つの第２の熱交換器部を、さらに備える。この第２の熱交換器部は、第１の作動流体の少なくとも第１の部分を、少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、少なくとも１つの第２の熱交換器部の中に通して流すべく構成される。少なくとも１つの第２の熱交換器部は、第１の作動流体の第１の部分の温度を下げるべく構成される。
【００１３】
いくつかの実施形態において、第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み得る。少なくとも１つの熱電アセンブリは、エンジンの少なくとも１つのマフラーに統合される。
【００１４】
特定の実施形態では、第１の作動流体の少なくとも第１の部分を受け取ることを含む、電気を生ずる方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの熱電アセンブリを通って第１の作動流体の第１の部分を流すこと、および、第１の作動流体の第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換することを、さらに含む。方法は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部を少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に受け取ることを、さらに含む。方法は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収することを、さらに含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、第１の作動流体の第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換することは、第１の作動流体からの高温熱を電気に変換することを含む。第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収することは、第１の作動流体の低温熱を回収することを含み得る。
【００１６】
いくつかの実施形態において、方法は、第１の作動流体の少なくとも第１の部分が少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れることを選択的に可能にすること、および、第１の作動流体の少なくとも第２の部分が少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れることを選択的に可能にすることを、さらに含み得る。
【００１７】
いくつかの実施形態において、第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み得る。方法は、エンジンのエンジンブロックとエンジンの触媒コンバータとのうち少なくとも１つを温めるべく回収熱を用いることを、さらに含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、方法は、少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる前に、第１の作動流体の第１の部分の温度を下げることを、さらに含む。
【００１９】
特定の実施形態では、熱電発電システムは、第１の流体抵抗で少なくとも１つの熱電アセンブリと第１の流路を備えて提供される。第１の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通過する。システムは、第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路をさらに備える。第２の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリを迂回する。システムは、第１の流路に沿って流れる第１の量の作動流体と第２の流路に沿って流れる第２の量の作動流体とを変えるべく構成される少なくとも１つの弁を、さらに備える。
【００２０】
いくつかの実施形態において、システムは、複数の送り穴がある少なくとも１つの壁部を有する少なくとも１本の導管を、さらに備え得る。第１の流路は、複数の送り穴を通って延びる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、少なくとも１本の導管は、入口と出口とを、さらに有する。少なくとも１つの弁は、入口と出口との間にある。
【００２２】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの壁部は、複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有する。少なくとも１つの弁は、第１の壁部と第２の壁部との間にある。第１の流路は、少なくとも１本の導管から複数の第１の送り穴を通って外側に延び、複数の第２の送り穴を通って少なくとも１本の導管へ内側に延びる。第２の流路は、複数の第１の送り穴を通って延びず、かつ複数の第２の送り穴を通って延びない。
【００２３】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの弁は、比例弁を含み得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの弁は、フラップ弁を含み得る。
【００２４】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱電アセンブリは、エンジン排気システムのマフラーに統合される。
【００２５】
特定の実施形態において、電気を生ずる方法が提供され、この方法は、作動流体を受け取ること、および、第１の流体抵抗を有する第１の流路または第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路のいずれかに沿って作動流体の少なくとも一部を選択的に流すこと、を備える。第１の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリを通って延びる。第２の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリを通って延びない。
【００２６】
いくつかの実施形態において、第１の流路は、少なくとも１本の導管の少なくとも１つの壁部の複数の送り穴を通って、延びる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの壁部は、複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有する。第１の流路は、少なくとも１本の導管から複数の第１の送り穴を通って外側に延び、複数の第２の送り穴を通って少なくとも１本の導管へ内側に延びる。
【００２８】
上の複数の段落は、本発明者らによって予期されている熱電アセンブリ、熱電モジュール、または熱電システムのうち１または複数の様々な特徴と構成を詳述している。本発明者らは、上記の複数の段落から、それらの複数の特徴および複数の構成の複数の組み合わせを含む、複数の熱電アセンブリ、複数の熱電モジュール、および複数の熱電システムも考察したこと、それだけではなく、以下の複数の段落に開示される他の複数の特徴および複数の構成とともに、上記の複数の段落から、複数の特徴および複数の構成の複数の組み合わせを含む、複数の熱電アセンブリ、複数の熱電モジュール、および複数の熱電システムも考えたことが、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
様々な実施形態は、複数の例示目的のために添付の図面に図示され、本明細書中に説明される複数の熱電アセンブリまたはシステムの範囲を限定するものとして決して解釈されるべきではない。さらに、開示実施形態の様々な特徴は、この開示の部分である複数の新たな実施形態を形成するべく、互いに組み合わされ得る。いかなる特徴または構造も除去、変更、または省略され得る。複数の図面全体にわたって、複数の参照番号は、複数の参照構成要素間の対応関係を示すべく、再利用される場合がある。
【００３０】
【図１Ａ】熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００３１】
【図１Ｂ】バイパス導管に係合した熱交換器部を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００３２】
【図２】予熱交換器部を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００３３】
【図３】熱交換器部の例の模式的断面図である。
【００３４】
【図４】熱交換器部の例の模式的断面図である。
【００３５】
【図５Ａ】熱電発電システムの例を示す模式図である。
【図５Ｂ】熱電発電システムの別の例を示す模式図である。
【００３６】
【図６】マフラーに統合された少なくとも１つのＴＥＧデバイスを有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００３７】
【図７】マフラーに統合された少なくとも１つのＴＥＧデバイスを有する熱電発電システムの別の例を示す模式図である。
【００３８】
【図８】マフラーに統合された少なくとも１つのＴＥＧデバイスを有する熱電発電システムの別の例を示す模式図である。
【００３９】
【図９Ａ】マルチシェルマフラーを有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００４０】
【図９Ｂ】マルチシェルマフラーに統合される冷却剤経路を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００４１】
【図９Ｃ】図９Ａの熱電発電システムの模式的断面図である。
【００４２】
【図１０】少なくとも１つのヘルムホルツ共鳴器を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００４３】
【図１１】マフラーに統合された少なくとも１つのＴＥＧデバイスを有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【００４４】
【図１２】電気を生ずる方法の例を示すフロー図である。
【００４５】
【図１３】電気を生ずる方法の別の例を示すフロー図である。
【００４６】
【図１４】熱電発電システムの例のいくつかの外側の特徴を示す模式図である。
【００４７】
【図１５Ａ】熱電発電システムの例のいくつかの内側の特徴を示す模式図である。
【図１５Ｂ】熱電発電システムの例のいくつかの内側の特徴を示す模式図である。
【００４８】
【図１６Ａ】ある位置にある弁を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの位置と異なる位置にある弁を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【図１６Ｃ】図１６Ａおよび１６Ｂの位置と異なる位置にある弁を有する熱電発電システムの例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
特定の実施形態および複数の実施例が本明細書中に開示されているが、主題は、具体的に開示された複数の実施形態の複数の実施例を超えて、他の別の実施形態および／または使用にまで及び、ならびに、それらの変更および均等物にまで及ぶ。したがって、添付の特許請求の範囲は、以下に記載された特定の実施形態のいずれによっても限定されない。例えば、本明細書中に開示された任意の方法または処理において、その方法または処理の複数の作用または複数の動作は、任意の適切な順序で実行されてもよく、必ずしも特定の開示された順序に何ら限定されるものではない。様々な動作は、その特定の実施形態を理解する上で役立ち得るように、順に、複数の別個の動作として説明することができる。しかしながら、説明の順序はこれらの動作が順序依存的であることを示唆すると解釈されるべきではない。さらに、本明細書中に説明される複数の構造、複数のシステム、および／または複数のデバイスが、統合された複数の構成要素として、または別個の複数の構成要素として具現化されてもよい。様々な実施形態を比較することを目的として、これらの実施形態の特定の態様および利点が説明される。必ずしも、全てのそのような態様または利点は、任意の特定の実施形態によって達成される必要はない。したがって、例えば、様々な実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるように、複数の他の態様または利点を達成する必要はなく、１つの利点または一群の利点を本明細書中で教示されたごとく達成または最適化する形で、実施されてもよい。
【００５０】
本明細書中に説明されるような熱電システムは、熱電材料を用いて電力を発生するべく、２種類の流体間、２種類の固体（例えば、ロッド）間、または固体と流体との間の温度差を利用する熱電発電器（ＴＥＧ）を備える。  あるいは、本明細書中に説明されるような熱電システムは、１つの面から別の面へ熱を移動するべく用いられることにより、複数の熱電材料を用いて、２つの面間に温度差を作り出すソリッドステートヒートポンプとして機能する、ヒータ、冷却器、または両方を備え得る。これらの面の各々は、固体、液体、気体、あるいは、固体、液体、および気体の２またはそれよりも多くの組み合わせと熱連通状態にあり得る、あるいはそれを含み得る。また、それら２つの面は、両方とも、固体と熱連通状態、両方とも液体と熱連通状態、両方とも気体と熱連通状態、あるいは、一方が固体、液体、および気体から選択される材料と熱連通状態になり、他方が固体、液体、および気体の他の２つから選択される材料と熱連通状態になり得る。
【００５１】
熱電システムは、使用量、電力出力、加熱／冷却性能、性能係数（ＣＯＰ）、または電圧に応じて、単一の熱電アセンブリ（例えば、単一のＴＥカートリッジ）または一群の熱電アセンブリ（例えば、一群のＴＥカートリッジ）を備え得る。本明細書中に説明される複数の例は、発電器または加熱／冷却システムのいずれかに関連して説明される場合もあるが、説明される複数の特徴は、発電器または加熱／冷却システムのいずれかにより、利用され得る。本明細書に説明される特定の実施形態に対応する複数のＴＥカートリッジの複数の例は、各々の全体が参照として本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号（２０１２年６月５日出願）および米国特許出願公開第１３／７９４，４５３号（２０１３年３月１１日出願）によって、提供される。
【００５２】
用語「熱連通（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」は、その広義かつ通常の意味で、本明細書中で使用され、一方の構成要素から別の構成要素への伝熱を可能にするべく構成される２またはそれよりも多くの構成要素を説明する。例えば、そのような熱連通は、境界面における面間の良好な接触；面間の１または複数の熱伝導材料またはデバイス；衝材、熱グリース、ペースト、１もしくは複数の作動流体、または、熱伝導材系を用いた固体面間の接続（そのような系は、面間の高温伝導性を有する他の構造（例えば、熱交換器）を含み得る）；複数の他の適切な構造：あるいは、複数の構造の複数の組み合わせ、によって一般性を損なわずに達成され得る。実質的な熱連通は、直接接続（例えば、互いに接触）、または、１または複数の界面材料を用いて間接的に接続された面間で、起こり得る。
【００５３】
本明細書中で用いられるように、用語「分路」および「熱交換器」は、それらの最も広義かつ妥当な意味で解釈されるが、構成要素の１つの部分から構成要素の別の部分へ熱が流れるのを可能にする、構成要素（例えば、導電性デバイスまたは材料）に限定されるものではない。複数の分路は、１または複数の熱電材料（例えば、１または複数の熱電素子）と熱連通状態に、および熱電アセンブリまたはシステムの１または複数の熱交換器と熱連通状態に、あり得る。本明細書中に説明される複数の分路は、分路の１つの部分からその分路の別の部分へ電流が流れるのも可能になるように、導電性であり、かつ１または複数の熱電材料と電気連通状態にあり得る（例えば、それによって複数の熱電材料または素子の間において電気連通を提供）。複数の熱交換器（例えば、複数の管および／または複数の導管）は、熱電アセンブリまたはシステムの１または複数の分路および複数の１または複数の作動流体と熱連通状態にあり得る。１または複数の分路および１または複数の熱交換器の様々な構成が用いられ得る（例えば、１または複数の分路および１または複数の熱交換器は、同じ単一物の複数の部分であり得、１または複数の分路は１または複数の熱交換器と電気連通状態にあり得、１または複数の分路は、１または複数の熱交換器から電気的に絶縁され得、１または複数の分路は、直接、熱電素子と熱連通状態にあり得、１または複数の分路は、直接、１または複数の熱交換器と熱連通にあり得、介在材料は、１または複数の分路と１または複数の熱交換器との間に配置され得る）。さらに、本明細書中で用いられるように、「低温」、「高温」、「より冷たい」、「より熱い」、およびその他の用語は、相対的な用語であり、特定の温度または温度範囲を意味するものではない。
【００５４】
本明細書中に説明される特定の実施形態は、少なくとも１つの熱電サブシステムとこの少なくとも１つの熱電サブシステムと熱連通状態にある少なくとも１つの熱交換器（またはその一部分）とを備える熱電発電（ＴＥＧ）システムを提供する。
【００５５】
例えば、少なくとも１つの熱電サブシステムは、米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号（全体が参照として本明細書に援用される）に開示されたような、少なくとも１つの「カートリッジ式熱電システム」もしくは少なくとも１つの熱電アセンブリ１０を有する「カートリッジ」または少なくとも１つの熱電システムであり得る。カートリッジは、本明細書中に説明される特定の実施形態によれば、カートリッジの複数の熱電素子３０、４０からなる配列を隔てて温度差を適用するべく構成される。米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号の図面６Ｂは、本明細書中に説明される特定の実施形態に対応するカートリッジの例の断面斜視図を示す。この図のカートリッジは、複数の熱電素子を隔てて温度差が適用されるように、複数の熱電素子と熱連通状態にある、陽極処理アルミニウム「低温側」管または導管と、複数の熱電素子と熱連通状態にある複数の「高温側」熱伝導アセンブリとを、有する。特定の構成に関して米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号で説明されるように、複数の「高温側」熱伝導アセンブリは、複数の「高温側」熱伝導アセンブリ全体に流れる第１の作動流体（例えば、ガスまたは蒸気）を有し得る。また、「低温側」管は、その中を通って流れる第２の作動流体（例えば、水）を有し得る。
【００５６】
特定の実施形態において、少なくとも１つの熱交換器は、少なくとも１つの熱管または少なくとも１つの熱サイフォンを有する。例えば、少なくとも１つの熱管または少なくとも１つの熱サイフォンは、米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号の図面６Ｂのカートリッジの「低温側」管に置き換え得る。本明細書中で用いられるように、用語「熱管」は、その最も広義かつ妥当な意味で解釈され、その意味には、限定されるものでないが、（ｉ）デバイス内の第１の位置での熱の吸収および第２の相（例えば、ガスまたは蒸気）の中での変化（例えば、蒸発）を行うべく、ならびに、（ｉｉ）第２の相にいながら、デバイス内で第１の位置から第２の位置に移動するべく、（ｉｉｉ）第２の位置での熱の放射および第１の相への変化の戻し（例えば、濃縮）を行うべく、ならびに、（ｉｖ）第１の相にいながら、第１の位置へ戻るべく、構成される、第１の相（例えば、液体）にある材料を含む、デバイスが含まれる。本明細書中で用いられるように、用語「熱サイフォン」は、その最も広義かつ妥当な意味で解釈され、その意味には、限定されるものでないが、（ｉ）デバイス内において第１の位置で熱を吸収するべく、（ｉｉ）デバイス内で第１の位置から第２の位置へ移動するべく、（ｉｉｉ）第２の位置で熱を放射するべく、構成される材料（例えば、水）を含むデバイスが含まれる。例えば、熱サイフォンの中の材料は、第１の位置から第２の位置まで対流伝熱を提供するべく、受動的に第１の位置と第２の位置との間を循環することができる（例えば、機械式液ポンプで圧送されることなく）。特定の実施形態において、少なくとも１つの熱交換器は重力を利用することができ、さもなければ、方向依存的であり得る。特定の実施形態において、少なくとも１つの熱交換器は少しの可動部品（第１および第２の位置の間を移動している材料を除く）も含まず、受動的なエネルギー転移または熱交換を提供するべく特徴づけられ得る。
【００５７】
ＴＥＧ部およびＨＥＸ部
【００５８】
図１Ａおよび１Ｂは、本明細書中に説明される特定の実施形態に係るＴＥＧシステムの例を模式的に示す。  ＴＥＧシステム１００は、熱電サブシステム（例えば、１または複数のＴＥカートリッジなどのＴＥＧ部１３）と熱交換器（ＨＥＸ）部１５（例えば、ＴＥＧ部１３と流体連通状態、ＴＥＧ部１３と熱連通状態、または両方の状態）とを備える。いくつかの実施形態において、図１Ａおよび１ＢのＴＥＧシステム１００の例も、少なくとも１つの弁１７を備える。弁１７は、ＴＥＧ部１３の中を通って、第１の作動流体（例えば、矢印１９で示されるガス）の少なくとも一部が流れることを可能にし、その際、本明細書中の特定の実施形態にもとづいて議論されるように、第１の作動流体のいっさい残りの部分（矢印２１で示すように）がバイパス２３の中を通って流れる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号に開示されたような１または複数のＴＥカートリッジなどの少なくとも１つのＴＥＧ部１３）を備えるＴＥＧシステム１００が提供される。少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、第１の作動流体（例えば、矢印１９で示すような、高温側の流体、気体、蒸気）の少なくとも第１の部分と熱連通状態にある少なくとも１つの第１の熱交換器５０を有する。第１の作動流体の第１の部分は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れる。少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、少なくとも１つの第１の熱交換器５０と熱連通状態にある複数の熱電素子３０、４０（例えば、ｎ型および／またはｐ型）を、さらに有する。少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、複数の熱電素子３０、４０と熱連通状態にあり、かつ少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れる第２の作動流体（例えば、低温側流体、ガス、蒸気、水）と熱連通状態にある、少なくとも１つの第２の熱交換器（例えば、熱伝導管または管１０２および／または分路１１０）を、さらに有する。第２の作動流体は、第１の作動流体よりも冷えている。ＴＥＧシステム１００は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部を、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中に通して流した後に、少なくとも１つの熱交換器部１５の中を通って流すべく構成される、少なくとも１つの熱交換器部１５をさらに有する。後述するように、少なくとも１つの熱交換器部１５は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から熱を回収するべく構成される。
【００６０】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、少なくとも１つのＴＥＧ部１３）は、第１の作動流体と少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の周囲との間の高い温度差を有する領域に位置し、これにより、高い熱電性効率を提供し得る。少なくとも１つの熱交換器部１５は、ＴＥＧ部１３（例えば、ＴＥＧ部１３の下流側）と流体連通状態であり得、かつＴＥＧ部１３によって電気に変換されない第１の作動流体の発熱の特定の使用にあてられる。
【００６１】
例えば、図１Ａに模式的に図示されるように、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０が、第１の作動流体（例えば、矢印１９によって示されるような、排出ガス、熱流体、第１の作動流体）の発熱の全てを電気に変換しなくてもよいので、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０から流出して少なくとも１つの熱交換器部１５中の中を通って流れる第１の作動流体の少なくとも一部は、特定の目的のために、少なくとも１つの熱交換器部１５によって用いられ得る。少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、効果的に第１の作動流体の「高品質」または「高温」の熱を電気に変換することのみが可能であってもよい。したがって、変換されない「低品質」または「低温」の熱は、少なくとも１つの熱交換器部１５によって特定の目的のために利用され得ることから、全体的な効率の増加をもたらす。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、第１の作動流体の低温熱が少なくとも１つの熱交換器部１５によって受け取られるように、第１の作動流体の高温熱を電気に変換するべく構成されている。例えば、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０によって第１の作動流体から抽出される熱は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０へ第１の作動流体によって運ばれる抽出可能または使用可能な熱の総量の所定の割合（例えば、４０％、５０％、６０％、７０％）よりも少ないか等しくなり得る。また、少なくとも１つの熱交換器部１５は、第１の作動流体によって少なくとも１つの熱電アセンブリ１０へ運ばれる抽出可能または使用可能な熱の総量の残りの部分（例えば、６０％、５０％、４０％、３０％）の一部または全部を利用（例えば、抽出）するべく、構成（例えば、最適化）され得る。
【００６２】
別の例として、図１Ｂに模式的に図示されるように、特定の条件下（例えば、エンジンの始動時に、相対的に低い温度の排出ガスを含む第１の作動流体を有することなど）で、少なくとも一部の第１の作動流体（矢印２１で示す）は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（これらの条件では非効率的な場合あり）の中の流れを迂回させることができるが、特定の目的のために第１の作動流体を受け取って使用する少なくとも１つの熱交換器部１５（例えば、バイパス導管２３を用いて）に、向けられ得る。
【００６３】
これによって、ＴＥＧシステム１００は、高効率の発電の提供、および／または、高効率の残留（例えば、低品質または低温の）熱の再生（例えば、回収）の提供を行うべく構成され得る。特定の実施形態において、少なくとも１つの熱交換器部１５が低品質または低温熱を使用し得る特定の目的は、熱を回収して、それをエンジンの複数の他の部分に適用することを、含み得る。いくつかの実施形態において、ＴＥＧシステム１００の第１の作動流体は、エンジンから排出ガスを含み、少なくとも１つの熱交換器部１５は、エンジンのうち少なくとも１つエンジンブロック、エンジンの触媒コンバータ、または車両のパッセンジャーコンパートメント（例えば、キャビン）を温めるために回収熱を使用するべく、さらに構成される。例えば、回収熱の少なくとも一部は、始動時にエンジンブロックのより速い加熱を達成するべく（例えば、より速く、油潤滑系を温めるべく）、エンジンの冷却システムに入れられ得ること、および／または、回収熱の少なくとも一部は、始動後、より速く「点火」温度に到達するために、触媒コンバータのより速い加熱もしくは順調な動作を達成し、それによって全体的な放射を低減すべく、放射システムに入れられ得る。および／または、回収熱の少なくとも一部は、車両の運転手および乗客に対するキャビンの熱的快適さを改善するために用いられ得る。そのような特定の複数の実施形態において、少なくとも１つの熱交換器部１５は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部が中を通って流れる第１の導管と、第２の作動流体の少なくとも一部が中を通って流れる第２の導管と、を有する。第２の作動流体の一部分が第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部分から熱を受け取るように、第２の導管は第１の導管と熱連通状態にあり得る。特定の実施形態において、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０と少なくとも１つの熱交換器１５との両方が同じ第２の作動流体を利用することができる。
【００６４】
図１Ａおよび１Ｂに関して例示および開示されているように、いくつかの実施形態では、ＴＥＧシステム１００は、少なくとも１つのバイパス導管２３と少なくとも１つの弁１７とを、さらに備える。  少なくとも１つの弁１７は、第１の作動流体の第１の部分（矢印１９で示す）が少なくとも１つの第１の熱交換器５０の中を通って流れることを、少なくとも選択的に可能にするべく、および、第１の作動流体の第２の部分（矢印２１で示す）がバイパス導管２３の中を通って流れることを、を少なくとも選択的に可能にするべく、構成される。いくつかの実施形態では、図１Ｂに図示されるように、少なくとも１つの熱交換器部１５は、少なくとも１つのバイパス導管２３の中を通って流れた後の、第１の作動流体の第２の部分の少なくとも一部を受け取るべく、および、第１の作動流体の第２の部分の少なくとも一部からの熱を回収するべく、構成される。例えば、いくつかの実施形態で、少なくとも１つの熱交換器部１５の一部分は、バイパス導管２３と流体および／または熱連通状態になり得る。
【００６５】
図１Ａおよび１ＢのＴＥＧシステム１００の例が少なくとも１つの弁１７を少なくとも１つの熱電アセンブリ１０および少なくとも１つの熱交換器部１５の上流側に配置している一方で、複数の他の実施形態は、少なくとも１つの弁１７を少なくとも１つの熱電アセンブリ１０および少なくとも１つの熱交換器部１５の下流側、または、少なくとも１つの熱交換器部１５と少なくとも１つの熱電アセンブリ１０との間に、配置し得る。少なくとも１つの弁１７は、マルチポート弁と比例弁とからなる群から選択される１または複数の弁を有し得る。少なくとも１つの弁１７は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０のみが係合（例えば、第１の作動流体は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れるが、少なくとも１つの熱交換器部１５の中を通って流れない）、少なくとも１つの熱交換器部１５のみが係合（例えば、第１の作動流体は、少なくとも１つの熱交換器部１５の中を通って流れるが、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れない）、または、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０と少なくとも１つの熱交換器部１５との両方が係合（例えば、第１の作動流体は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０と少なくとも１つの熱交換器部１５との両方の中を通って流れる）しているかどうかを、決定することができる。図１Ｂに模式的に図示されるように、少なくとも１つの熱交換器部１５は、一次ガス流（矢印１９で示す）との係合に加えて、少なくとも１つのバイパス導管２３に係合され得る。
【００６６】
図２は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係るＴＥＧシステム１００の別の例を模式的に示す。いくつかの実施形態では、ＴＥＧシステム１００は、少なくとも第１の作動流体の第１の部分（矢印１９で示す）を、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中に通して流す前に、少なくとも１つの第２の熱交換器部２５の中に通して流すべく構成された、少なくとも１つの第２の熱交換器部２５（例えば、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の上流側に位置する）を備える。少なくとも１つの第２の熱交換器部２５は、第１の作動流体の第１の部分の温度を下げるべく構成され得る。
【００６７】
例えば、図２に示されるように、少なくとも１つの第２の熱交換器部２５は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れる前に、矢印１９で示されるように、流れている第１の作動流体の温度を下げるために（例えば、第１の作動流体の温度が少なくとも１つの熱電アセンブリ１０のＴＥ材料にはあまりにも高い用途用）、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の上流側に位置する。ＴＥＧシステム１００のそのような例の可能性のある複数の利点として、限定されるものではないが、ＴＥ材料または複数の素子を過熱（例えば、過度温度）から保護すること、高効率の発電、および／または高効率の残留熱の再生が挙げられる。
【００６８】
本明細書中に説明される特定の実施形態に係る電気を生ずるための方法３００は、図１２のフロー図に示される。この方法３００は、上述した複数の構造を参照することによって、以下に説明される。一方で、この方法３００は、複数の他の構造を使用して実施することも可能である。動作ブロック３１０では、方法３００は、第１の作動流体の少なくとも一部を受け取ることを、含む。動作ブロック３２０では、この方法３００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通して第１の作動流体の第１の部分を流すこと、および、第１の作動流体の第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換することを、さらに含む。動作ブロック３３０では、方法３００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中に通して流した後に、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部を受け取ることを、さらに含む。動作ブロック３４０では、方法３００は、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収すること（例えば、少なくとも１つの熱交換器部１５を用いる）を、さらに含む。
【００６９】
いくつかの実施形態において、第１の作動流体の第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換することは、第１の作動流体からの高温熱を電気に変換することを含む。さらに、第１の作動流体の第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収することは、第１の作動流体の低温熱を回収することを含み得る。
【００７０】
いくつかの実施形態では、電気を生ずる方法３００は、第１の作動流体の少なくとも第１の部分が少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れることを選択的に可能にすること、および、第１の作動流体の少なくとも第２の部分が少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れること（例えば、少なくとも１つのバイパス導管２３の中を通る）を選択的に可能にすることを、さらに含む。
【００７１】
いくつかの実施形態では、第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、方法は、エンジンのエンジンブロックとエンジンの触媒コンバータとのうち少なくとも１つを温めるべく回収熱を用いることを、さらに含む。
【００７２】
いくつかの実施形態では、電気を生ずる方法３００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、少なくとも１つの第２の熱交換器部２５を用いる）の中を通って流れる前に、第１の作動流体の第１の部分の温度を下げることを、さらに含む。
【００７３】
温度起動熱交換器
【００７４】
過熱予防に関して、ＴＥＧ動作において、しばしば、ＴＥ材料が耐え得る温度に制限される。残念なことに、極端な状況では、排出ガス温度が過剰になり得るとともに、調整されない限り、ＴＥ表面温度が限度を超える原因になり得る。ＴＥ材料が過熱するのを防止するために、排気流の一部または全部がＴＥ材料から迂回され得る（例えば、遠ざけられ得る）。しかしながら、そのような実施形態は、必要とされるまたは望まれることよりも多く、潜在的に有用な熱をバイパスする可能性がある。例えば、まさに高品質または高温熱とは対照的に、流れの全てが迂回される場合、熱の全てが迂回される可能性がある。
【００７５】
本明細書中に説明される特定の実施形態において、ＴＥ表面温度は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０に入る前に過度の熱を放散することによって、制御され得る。続いて、排気流の熱の残りは少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中まで続くことが可能であり、これにより有益な熱が不必要に迂回するのを防げる。
【００７６】
本明細書中に説明される特定の実施形態は、熱の過剰量が存在する場合のみ、熱を有利に放散する。図３および４は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る熱交換器部２６の例の断面図を模式的に示す。熱交換器部２６は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の上流側に、かつ少なくとも１つの熱電アセンブリ１０と直列に、位置することができる（例えば、第１の作動流体は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通って流れる前に、熱交換器部２６の中を通って流れる）。例えば、上述の少なくとも１つの熱交換器部２５は、熱交換器部２６を有し得る。特定の実施形態では、熱交換器部２６は、低温で比較的わずかな熱を放散することができ、有益な流れを回避することなく過剰な熱を放散するべく、より高温度で活性化される熱管技術を使用することができ、さらに、ＴＥＧの温度過上昇または過熱予防を行うべく、パッシブ形であり得る。図３および４は、いくつかの例示的実施形態を模式的に示し、本明細書中に説明される特定の実施形態に従って、使用され得る複数の関連実施形態の全てを示すものではない。さらに、熱交換器部２６は、図１Ａ、１Ｂ、および２に関して上述される複数の構造も含むＴＥＧシステムにおいて、用いられ得る。
【００７７】
図３に模式的に示すように、熱交換器部２６は、中央領域１９（例えば、導管）と、少なくとも１つの熱管２７（例えば、中央領域１９と同心の第１の環状領域）とを有し得る。中央領域１９は、排出ガスが（例えば、図３の断面図の平面に対して略垂直方向に沿って）中を通って流れるのを可能にするべく、構成され得る。少なくとも１つの熱管２７は、高温流体３１を含むべく構成され得る。熱管２７の内壁３３は、排出ガスと熱連通状態にあり得、熱管２７の外壁３５は、外側領域２１（例えば、図３に模式的に示すように、第２の導管によって囲まれた第２の同心の環状領域）と熱連通状態にあり得る。高温流体３１は、内壁３３で蒸発を受けるべく構成され得（例えば、第１の温度で排出ガスと熱連通状態にある）、および、外壁３５で結露を受けるべく構成され得る（例えば、第１の温度未満の第２の温度で外側領域２１と熱連通状態にある）。
【００７８】
例えば、外側領域２１（例えば、第２の導管に囲まれている第２の同心の環状領域）は、冷却剤（例えば、気体または液体）が中の中を通って流れること（例えば、図３の断面図の平面に対して略垂直な方向に沿う）が可能になるべく構成され得る。図３は、中央領域１９、熱管２７、および外側領域２１を示し、これらは略円形または互いに略同心的になっている一方で、複数の他の形状および構成（例えば、非同心的）もまた、本明細書中に説明される特定の実施形態に対応している。複数の他の実施形態では、外側領域２１は、ヒートシンク（例えば、高温流体からの熱の少なくとも一部を放散するデバイス）を有し得る。
【００７９】
特定の実施形態において、熱管２７は、温度起動熱交換器を提供するべく、用いられ得る。熱管または熱平面の蒸発器部分は、当技術分野において公知の、例えば、１または複数の高温熱管流体３１（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、およびＣｓ）を用いて、特定の温度（例えば、７００℃）よりも高いところで作動することができる。特定の実施形態において、低温（例えば、高温条件に達する前に）で、高温流体の自然対流に基づく伝熱は不十分であるひとたび起動されると、特定の実施形態の熱交換器部２６は、沸騰して、伝熱を行うべく、沸騰および凝縮による高伝熱性能を利用することができる。例えば、伝熱係数は、低温型から高温型まで、１００倍高くなることができる。
【００８０】
図４は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る熱交換器部２６の別の例の模式的断面図である。少なくとも１つの熱管２７は、排出ガスを含む中央領域１９から冷却剤またはヒートシンクを含む外側領域２１にまで及び得る。例えば、少なくとも１つの熱管２７の第１の部分３７は、排出ガスと熱連通状態にあり得る。た、少なくとも１つの熱管２７の第２の部分３９は、冷却剤またはヒートシンクと熱連通状態にあり得る。中央領域１９と外側領域２１との間の領域４１は、実質的に熱的に絶縁され得る（例えば、ガスまたは空気を含むことができる）、または、別の材料を含むことができる。特定の実施形態では、少なくとも１つの熱管２７が１または複数の略円筒状の熱管（例えば、一連の複数の円筒状の熱管）を有し得る一方で、複数の他の特定の実施形態では、少なくとも１つの熱管は、熱交換器部２６の軸に沿って延びる１または複数の略平面状の熱管を有し得る（例えば、図４の横断面図に対して、略垂直方向に沿う）。
【００８１】
複数の温度感受性構成要素の保護
【００８２】
図５Ａおよび図５Ｂは、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る、複数の温度感受性構成要素を含むＴＥＧシステム１００の２つの例を模式的に示す。いくつかの実施形態では、ＴＥＧシステム１００は、高温感受性である少なくとも１つの構成要素を有する少なくとも１つの弁１７を備え得る。この少なくとも１つの構成要素は、第２の作動流体と熱連通状態にある（例えば、ＴＥＧシステム１００の冷却剤回路５１の中を通って流れる）。特定の実施形態では、ＴＥＧシステム１００は、複数の温度感受性構成要素（例えば、アクチュエータ５３および電子部品５５などの温度感受性弁従属構成要素）を保護するために、利用可能なより冷えた複数の表面を利用する（例えば、第２の作動流体をその中に流すべく構成されている冷却剤回路５１の存在に起因）。複数の温度感受性構成要素は、少なくとも１つのバルブ１７またはこのバルブ１７に接続された駆動軸もしくは撓み線５７を、移動、制御、または作動させるべく、用いられ得る。例えば、ＴＥＧシステム１００は、そのような複数の温度感受性構成要素を、所定の温度（例えば、１５０℃未満）に保つことができる。特定の実施形態では、ＴＥＧシステム１００は、温度急上昇に対してさらに保護するべく、冷却剤回路５１と温度感受性構成要素（例えば、電子部品５５）との間に位置した相変化材料を、備え得る。冷却剤回路５１と熱連通状態にある少なくとも１つの弁１７を持つことは、図１Ａから図４に関して上述した構造のうち１または複数も含むＴＥＧシステム１００で用いられ得る。
【００８３】
マフラーに統合された複数の熱電アセンブリ
【００８４】
特定の実施形態において、ＴＥＧシステム１００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０に、複数の音響減衰構成要素（例えば、複数のマフラー）を組み込みこむことができる。図６は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る、マフラー５９に統合される少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、１または複数のカートリッジ）を有するＴＥＧシステム１００の例を模式的に示す。いくつかの実施形態において、そのようなＴＥＧシステム１００の第１の作動流体は、上記のようなエンジンからの排出ガス７５を含む。少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、エンジン排気システムの少なくとも１つのマフラー５９に統合される。例えば、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、２つのマフラーバッフル６１、６３の間に配置され得る。また、複数の付加的なマフラーチャンバは、所望の音響性能を実現するべく用いられ得る。特定の実施形態では、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の前で温度減失を下げるべく、第１のチャンバ（例えば、入口チャンバ６５）に配置され得る。ガスは、送り穴フィールド６７（例えば、図６参照）を通って第１のチャンバに流入、または、第１のチャンバに直接流入し得る。付加的なそらせ板は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０に対して均一な流動分布を得るべく、用いられる場合がある。ガスは、第２のチャンバ（例えば、出口チャンバ６６）を通って、マフラー５９から流出し得る。
【００８５】
図７は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る、マフラー５９に統合される少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、１または複数のカートリッジ）を備えるＴＥＧシステム１００の別の例を模式的に示す。ＴＥＧシステム１００は、排出ガスが少なくとも１つの熱電アセンブリ１０を迂回することを可能にするべく、および、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の過熱を回避するべく、所定の条件（例えば、最大マスフロー／温度条件）で開くべく構成される少なくとも１つのスプリング強制弁６９（例えば、機械的制御を持つ）を、複数のチャンバ（例えば、マフラーの内側バッフル６３上）間に有する。少なくとも１つの弁６９は、スプリング力の選択と、排出ガスがその中を通って流れ得る横断面積とによって、適切に調整され得る。例えば、これらのパラメータは、システムレベルでの複数の制約事項または複数の要求事項（最大エンジン背圧および該最大エンジン背圧が生じる排出ガス流量など）に基づいて、選択され得る。
【００８６】
図８は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る、マフラー５９に統合される少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、１または複数のカートリッジ）を備えるＴＥＧシステム１００の別の例を模式的に示す。ＴＥＧシステム１００は、環境条件に対して、複数の電気ケーブル７１および複数の冷却剤（例えば、水）管７３など、様々な構成要素を保護するべく、および、彼らを他のいかなる物体にも起因する損傷を回避するためにそれらをカバーするべく、構成され得る。特定の実施形態において、配線および配管は、マフラー５９の外側から見えない。特定の実施形態において、ＴＥＧシステム１００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の下流側に、吸音材を有することができる。複数の他の恩恵として、限定されるものではないが、吸音材のより低い温度、より低い流速、および、より低い温度に起因するより低コストかつ重量のキャニング／シェル（例えば、プラスチック対金属）を使用する潜在的な能力が挙げられる。少なくとも１つの熱電アセンブリ１０に上述のような複数のマフラーを統合することは、図１Ａ〜図５Ｂに関して上述される構造のうち１または複数も有するＴＥＧシステム１００において、用いられ得る。
【００８７】
マルチシェルマフラー
【００８８】
図９Ａは、本明細書中に説明される特定の実施形態に係るマルチシェルマフラー７７を備えるＴＥＧシステム１００の例を模式的に示すもので、内側シェル７９が少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、１または複数のカートリッジ）を含み、外側シェル８１が複数の構成要素（例えば、電気ケーブル、冷却剤管、管、または導管）を含むとともに、それらの部分が、保護されるべき内側シェル７９の外側にある。図９Ｃは、矢印で示される平面内において、図９ＡのＴＥＧシステム１００の例の模式的断面図である。  特定の実施形態は、複数の機能をマフラー７７の複数のシェルに、有利に統合する。  複数のマフラーシェルの１つまたは全てを、形状の設計が柔軟になるように、型うちされた部品にすることができる。
【００８９】
特定の実施形態では、内側シェル７９は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の具備または担持を行い、外側シェル８１（例えば、カバーシェル）は、複数の電気ケーブルおよび複数の冷却剤（例えば、水）管の具備、支持、および保護を行う。複数の管の経路設定および固定を制御するために、それに応じたシェル設計が形成され得る。様々な構成は、本明細書中に説明される特定の実施形態にも対応する。例えば、ＴＥＧシステム１００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０用の内側シェル７９と、所望の音響減衰を提供し得る複数の内側バッフルとを備え得る。触媒コンバータは、内側シェル７９（例えば、少なくとも１つの熱電アセンブリの上流側）に統合され得る。ＴＥＧシステム１００は、複数のＴＥカートリッジ用の第１（例えば、内側）のシェル７９、断熱材８３を含む第２のシェル、ならびに電気配線および冷却剤（例えば、水）経路設定を含む第３（例えば、外側）のシェル８１を備え得る。
【００９０】
複数の冷却剤チャネルは、別体の冷却剤配管なしで、半シェル設計で形成され得る。図９Ｂは、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る、冷却剤（例えば、水）経路設定がマルチシェルマフラー７７に統合されるＴＥＧシステム１００の例を、模式的に示す。ＴＥＧシステム１００は、内側シェル７９、中側シェル８３、および外側シェル８１を備え得る。特定の実施形態において、冷却剤（例えば、水）の経路設定が外側シェル８１内（例えば、中側シェル８３と外側シェル８１とのの間）であり、また、複数の電気ケーブル８９は、中側シェル８３内（例えば、中側シェル８３と内側シェル７９との間）に経路設定または中側シェル８３の表面上に経路設定される。いくつかの実施形態では、冷却剤は、外側シェル８１にある、１または複数の入口８５を通って入り、１または複数の出口８７を通って出る。特定の実施形態は、カートリッジ支持体シェル（例えば、内側シェル７９）と中側シェル８３との間に、絶縁マット９１を、さらに有する。絶縁マット９１は、以下の複数の機能のうち１または複数を提供することができる。すなわち、（ｉ）ケーブル８９および冷却剤導管（例えば、マニホールド９３）の熱防御、（ｉｉ）環境に対するマフラーの騒音低減、（ｉｉｉ）外側表面温度の減少、および（ｉｖ）熱損の減少、である。マルチシェルマフラーは、図１Ａから図８に関して上述された構造のうち１または複数も備えるＴＥＧシステム１００で用いられ得る。
【００９１】
バイパスとヘルムホルツ共鳴器との統合
【００９２】
図１０は、バイパス１０３、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０、および少なくとも１つのヘルムホルツ共鳴器１０５を備えるＴＥＧシステム１００の例を模式的に示す。ヘルムホルツ共鳴器は、低振動エンジン騒音を弱めるために、または、固有振動数でピークに達するノイズを低減するために、複数の排気システム内でしばしば用いられる。バイパス１０３は、弁１０７が閉じられるときにヘルムホルツ共鳴器として作用するように、設計され得る（例えば、膨脹チャンバを追加することによって）。チャンバ内の大量の空気は、スプリングとして作用することができ、ネック内の空気は振動しているまとまりとして作用することができる。作動流体７５（例えば、排気、空気）は、複数の矢印で示されるように、入口７８を通って入り、出口８０を通って出ることができる。少なくとも１つのヘルムホルツ共鳴器１０５は、図１Ａ〜図９Ｃに関して上述された構造のうち１または複数も備えるＴＥＧシステム１００で用いられ得る。
【００９３】
マスフローを制御するための弁
【００９４】
図１１は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係るＴＥＧシステム２００の例を模式的に示す。いくつかの実施形態において、ＴＥＧシステム２００は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０（例えば、ＴＥＧデバイス、カートリッジ）を備える。ＴＥＧシステム２００は、第１の流体抵抗を有する第１の流路（矢印２０３で示す）を、さらに備える。第１の流路２０３は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０の中を通る。ＴＥＧシステム２００は、第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路（矢印２０５で示す）を、さらに備える。第２の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０を迂回する。ＴＥＧシステム２００は、第１の流路に沿って流れる作動流体（例えば、排気）の第１の量と第２の流路に沿って流れる作動流体の第２の量とを変えるべく構成されている少なくとも１つの弁２０１（例えば、フラップ弁、比例弁、三方弁）を、さらに備える。
【００９５】
例えば、少なくとも１つの弁２０１は、ＴＥＧシステム２００の中を通って流れる作動流体の総量の０％と１００％との間の任意の値（例えば、０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、１００％）に作動流体の第１の量（例えば、画分）を変えるべく、制御され得る。少なくとも１つの弁２０１は、ＴＥＧシステム２００の中を通って流れる作動流体の総量の０％と１００％との間の任意の値（例えば、０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、１００％）に作動流体の第２の量（例えば、画分）を変えるべく、制御され得る。
【００９６】
いくつかの実施形態において、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る少なくとも１つの熱電アセンブリ１０は、エンジン排気システムのマフラーに統合される。特定の実施形態において、ＴＥＧシステム２００は、弁２０１が開放している際にバイパス（例えば、第２の流路）の中を通る１００％のマスフローが確実になるように、設計され得る。
【００９７】
いくつかの実施形態において、ＴＥＧシステム２００は、複数の送り穴２１１がある少なくとも１つの壁部２０９を有している少なくとも１本の導管２０７を、さらに備える。第１の流路は、複数の送り穴２１１を通って延びる。いくつかの実施形態において、少なくとも１本の導管２０７は、入口２１３と出口２１５とを、さらに有し、少なくとも１つの弁２０１が入口２１３と出口２１５との間にある。
【００９８】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの壁部２０９は、複数の第１の送り穴２１１Ａを有する第１の壁部２０９Ａと、複数の第２の送り穴２１１Ｂを有する第２の壁部２０９Ｂとを、有する。少なくとも１つの弁２０１は、第１の壁部２０９Ａと第２の壁部２０９Ｂとの間に配置される。第１の流路は、少なくとも１本の導管２０７から複数の第１の送り穴２１１Ａを通って外側に延び、複数の第２の送り穴２１１Ｂを通って少なくとも１本の導管２０７へ内側に延びる。第２の流路は、複数の第１の送り穴２１１Ａの中を通って延びず、かつ複数の第２の送り穴２１１Ｂの中を通って延びない。
【００９９】
例えば、流路は、少なくとも１つの弁２０１が開放されている際に、背圧場がバイパスの圧力場より高いＴＥＧ分岐部のために、設計され得る。図１１は、複数の第１の送り穴２１１Ａと複数の第２の送り穴２１１Ｂとを模式的に示す。一方で、バイパス（例えば、第２の流路）の流体抵抗より高くなるようにＴＥＧ分岐部（例えば、第１の流路）で流体抵抗を引き起こすべく複数の他の構造（例えば、複数のフローベンドを導入することで）を代わりに用いてもよい。弁が閉じられるとき、流路はバイパス管（例えば、直管を用いて）で流路を増加させるべく、流れ運動量を使用するようにも設計され得る。特定の実施形態は、より単純で費用効果のあるフラップ弁（三方弁の代わり）を有利に提供かつ利用する。本明細書中に説明される特定の実施形態は、１または複数の受動的（例えば、スプリング作動）弁、または冷却剤回路に接続されている熱ワックスアクチュエータによって作動する１または複数の弁を用いることができる。少なくとも１つの弁２０１は、図１Ａから図１０に関して上述された構造のうち１または複数も備えるＴＥＧシステム１００で用いられ得る。
【０１００】
本明細書中に説明される特定の実施形態に係る電気を生ずるための方法４００は、図１３のフロー図に示される。この方法４００は、上述した複数の構造を参照することによって、以下に説明される。一方で、この方法４００は、複数の他の構造を用いて実施されてもよい。動作ブロック４１０において、方法４００は作動流体を受け取ることを含む。動作ブロック４２０において、方法４００は、第１の流体抵抗を有する第１の流路、または、第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路のいずれかに沿って、作動流体の少なくとも一部を選択的に流すこと、をさらに含む。  第１の流路は少なくとも１つの熱電アセンブリ１０を通って延び、第２の流路は少なくとも１つの熱電アセンブリ１０を通って延びない。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、第１の流路は、少なくとも１本の導管２０７の少なくとも１つの壁部２０９の複数の送り穴２１１を通して延びる。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの壁部２０９は、複数の第１の送り穴２１１Ａを有する第１の壁部２０９Ａと、複数の第２の送り穴２１１Ｂを有する第２の壁部２０９Ｂとを有する。第１の流路は、少なくとも１本の導管２０７から外側へ複数の第１の送り穴２１１Ａを通して延び、少なくとも１本の導管２０７に向けて内側に複数の第２の送り穴２１１Ｂを通って延びる。
【０１０３】
統合された比例バイパス弁
【０１０４】
本明細書中に説明される特定の実施形態は、少なくとも１つの熱電サブシステム５０９（例えば、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０）と少なくとも１つのバイパス導管５１１とを備える熱電発電（ＴＥＧ）システム５００を提供する。ＴＥＧシステム５００は、少なくとも１つの比例弁５１３をさらに備え、ソース（例えば、エンジン）から第１の作動流体（例えば、排出ガスのような高温気体）を受け取るべく構成される。少なくとも１つの比例弁５１３は、第１の作動流体の第１の画分が少なくとも１つの熱電サブシステム５０９と熱連通状態で流れることを制御可能に許すべく、第１の作動流体の第２の画分が少なくとも１つのバイパス導管５１１の中を通って流れることを制御可能に許すべく、構成され、第２の画分が少なくとも１つの熱電サブシステム５０９と熱連通状態にならないようにする。例えば、少なくとも１つの比例弁５１３は、ＴＥＧシステム５００に統合され得る。少なくとも１つのバイパス導管５１１は、ＴＥＧシステム５００の主要なシェル５１５に統合され得る。さらに、ＴＥＧシステム５００は、少なくとも１つの熱電サブシステム５０９を環境から断熱する二重壁断熱部５１７（例えば、上部壁および底部壁）を有し得る。
【０１０５】
図１４は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係るＴＥＧシステム５００の例の少なくともいくつかの外側の特徴を、模式的に示す。ＴＥＧシステム５００は、ＴＥＧ主シェル５１５と、第１の作動流体（例えば、排出ガス）を受け取るべく構成された１または複数の入口５０３と、第１の作動流体を出力するべく構成された１または複数の出口５０５とを備えることができる。ＴＥＧシステム５００は、少なくとも１つの熱電サブシステム５０９と熱連通状態で流れる第２の作動流体（例えば、冷却剤、水）を受け取るべく構成された冷却サブシステム５０７（例えば、冷却剤回路）を、さらに備えることができる。例えば、冷却サブシステム５０７は、第２の作動流体を受け取り、かつ出力するべく構成された１または複数の冷却剤導管５１９と、第２の作動流体を少なくとも１つの熱電サブシステム５０９に出し入れ分配するべく構成された１または複数の冷却剤マニホールド５２１（例えば、ＴＥＧシステム５００）のそれぞれの側になるもの）とを、備えることができる。ＴＥＧシステム５００は、少なくとも１つの比例弁５１３と機械連通状態にあり、かつ少なくとも１つの比例弁５１３を制御するべく構成された少なくとも１つの弁アクチュエータ５２３を、さらに備えることができる。特定の実施形態において、ＴＥＧシステム５００は、図１Ａから図１１に関して上述された構造の一部または全部を含むことができる。
【０１０６】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、本明細書中に説明される特定の実施形態に係るＴＥＧシステム５００の例の少なくともいくつかの内側の特徴を模式的に示す。ＴＥＧシステム５００は、周囲環境から、少なくとも１つのバイパス導管５１１から、または両方から、少なくとも部分的に、熱的に、少なくとも熱電サブシステム５０９を隔離するべく構成された二重壁断熱構造５１７（例えば、少なくとも１つの熱電アセンブリ１０）を備えることができる。二重壁断熱構造の２枚の壁の間の領域は、略断熱材を含むことができる。
【０１０７】
図１６Ａ〜１６Ｃは、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る、３つの異なる位置にある少なくとも１つの比例弁５１３を、模式的に示す。少なくとも１つの比例弁５１３は、第１の作動流体がその中を通って流れることができる少なくとも１つのバイパス導管５１１の入口領域を変えるべく、および、第１の作動流体がその中を通って流れることができる熱電サブシステム５０９の入口領域を変えるべく構成された、１または複数の可動構造（例えば、フラップまたは複数のフラップ）を有し得る。例えば、少なくとも１つの比例弁５１３は、受け取った作動流体の０％と１００％との間の任意の値（例えば、０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、１００％）である作動流体の第１の画分を変えるべく、制御され得る。少なくとも１つの比例弁５１３は、受け取った作動流体の０％と１００％との間の任意の値（例えば、０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、１００％）である作動流体の第２の画分を変えるべく、制御され得る。単一のバイパス導管５１１と複数の熱電サブシステム５０９（例えば、図１４、１５Ａおよび１５Ｂに示されるように）とを有している複数の特定の実施形態において、少なくとも１つの比例弁５１３（例えば、単一の比例弁）は、バイパス導管５１１を通して第１の作動流体の第１の部分を、熱電サブシステム５０９を通して第１の作動流体の残りの部分を、導くべく構成され得る。図１６Ａは、流れの１００％（矢印５２５で示す）が熱電サブシステム５０９を通るように、流れを制御する位置にある少なくとも１つの比例弁５１３を示す。図１６Ｂは、一部分の流れが熱電サブシステム５０９を通り、かつ残りの画分がバイパス導管５１１を通るように、流れを制御する位置にある少なくとも１つの比例弁５１３を示す。図１６Ｃは、流れの１００％がバイパス導管５１１を通るように流れを制御する位置にある少なくとも１つの比例弁５１３を示す。
【０１０８】
上記の複数の他の実施形態にもとづいて議論したように、少なくとも１つの熱電サブシステム５０９は、全体が参照として本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号に開示されたように、少なくとも１つの熱電アセンブリまたは少なくとも１つの熱電システムを有する少なくとも１つの「カートリッジ式熱電システム」または「カートリッジ」を、備え得る。熱電サブシステム５０９は、本明細書中に説明される特定の実施形態に係る熱電サブシステム５０９の複数の熱電素子からなる配列全体に温度差を適用するべく構成され得る。例えば、米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号の図面６Ｂは、本明細書中に説明される特定の実施形態に対応する熱電サブシステム５０９のカートリッジの例の断面斜視図を示す。この図のカートリッジは、複数の熱電素子を隔てて温度差が適用されるように、複数の熱電素子と熱連通状態になる陽極処理アルミニウム「低温側」管と、複数の熱電素子と熱連通状態にある複数の「高温側」熱伝導アセンブリと、を有し得る。複数の特定の構成に関して米国特許出願公開第２０１３／０１０４９５３号に説明されるように、「低温側」管は、その中を通って流れる第１の作動流体（例えば、水）を有し得、また、複数の「高温側」熱伝導アセンブリ全体は、複数の「高温側」熱伝導アセンブリをまたがって流れる第２の作動流体（例えば、気体または蒸気）を有し得る。少なくとも１つの比例弁５１３は、図１Ａから図１１に関して上述した構造のうち１または複数も含むＴＥＧシステム１００で用いられ得る。
【０１０９】
本明細書中の様々な実施形態の議論は、複数の図面に模式的に示した複数の実施形態に概ね従った。しかしながら、本明細書中に検討された任意の複数の実施形態の特定の機能、構造、または特徴は、任意の適したやり方で、明確に図示または説明されていない１または複数の別の実施形態と組み合わされてもよいと、考えられる。多くの場合、一体的または連続的なものとして説明または図示されている複数の構造は、一体的構造の機能（複数可）をなおも実行しながら、分離され得る。多くの例において、別体として説明または図示される複数の構造は、別々の構造の機能（複数可）をなおも実行しながら、結合または組合せられ得る。
【０１１０】
様々な実施形態を上述した。発明がこれらの本発明は、複数の具体的な実施形態に関して説明されたにもかかわらず、説明は例示を意図しており、限定されることを意図していない。様々な修飾および用途は、添付した特許請求の範囲に定義されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者が想到可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月31日(2015.3.31)
【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】
少なくとも１つの熱電アセンブリであり、前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる第１の作動流体の少なくとも第１の部分と熱連通状態にある、少なくとも１つの第１の熱交換器、
前記少なくとも１つの第１の熱交換器と熱連通状態にある複数の熱電素子、
前記複数の熱電素子と熱連通状態にあり、かつ前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる第２の作動流体と熱連通状態にあるとともに、前記第２の作動流体が前記第１の作動流体よりも冷えている、少なくとも１つの第２の熱交換器、および
前記第１の作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部を、前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に、前記少なくとも１つの熱交換器部の中に通して流し、前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部から熱を回収する、少なくとも１つの熱交換器部を、有する、前記少なくとも１つの熱電アセンブリと、
少なくとも１つのバイパス導管と、
前記第１の作動流体の少なくとも第１の部分が前記少なくとも１つの第１の熱交換器の中を通って流れるのを選択的に可能にし、かつ前記第１の作動流体の少なくとも第２の部分が前記バイパス導管の中を通って流れるのを選択的に可能する、少なくとも１つの弁と、を備え、
前記少なくとも１つの熱交換器部は、前記第１の作動流体の前記第２の部分の前記少なくとも一部を前記少なくとも１つのバイパス導管の中に通して流した後に受け取り、かつ前記第１の作動流体の前記第２の部分の前記少なくとも一部から熱を回収する、熱電発電システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱交換器部は、前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部が中を通って流れる第１の導管と、前記第２の作動流体の少なくとも一部が通って流れる第２の導管と、を有し、前記第２の作動流体の一部が前記第１の作動流体の前記第１の部分の前記少なくとも一部から熱を受け取るように、前記第２の導管は前記第１の導管と熱連通状態にある、請求項１に記載の熱電発電システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの熱電アセンブリは、前記少なくとも１つの熱交換器部によって前記第１の作動流体の低温熱が受け取られるように、前記第１の作動流体の高温熱を電気に変換する、請求項１または２に記載の熱電発電システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの弁は、比例弁を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの弁は、高温に敏感な少なくとも１つの構成要素を有し、前記少なくとも１つの構成要素は、前記第２の作動流体と熱連通状態にある、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項６】
前記第１の作動流体は、エンジンの排出ガスを含み、前記少なくとも１つの熱交換器部は、さらに、前記エンジンのエンジンブロックと前記エンジンの触媒コンバータとの少なくとも一方を温めるために前記回収された熱を利用する、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項７】
前記第１の作動流体の少なくとも前記第１の部分を、前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、前記少なくとも１つの第２の熱交換器部の中に通して流す、少なくとも１つの第２の熱交換器部を、さらに備え、
前記少なくとも１つの第２の熱交換器部は、前記第１の作動流体の前記第１の部分の温度を下げる、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項８】
前記第１の作動流体は、エンジンの排出ガスを含み、
前記少なくとも１つの熱電アセンブリは、前記エンジンの少なくとも１つのマフラーに統合される、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項９】
作動流体の少なくとも第１の部分を少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流し、前記作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部の熱を電気に変換する段階と、
前記作動流体の少なくとも前記第１の部分が前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れることを選択的に可能にし、前記作動流体の少なくとも第２の部分が前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れないことによって前記少なくとも１つの熱電アセンブリを迂回することを選択的に可能にする段階と、
前記作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階と、
前記作動流体の前記第２の部分の少なくとも一部が前記少なくとも１つの熱電アセンブリを迂回した後に、前記第２の部分の前記少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階と、
を備える、電気を生ずる方法。
【請求項１０】
前記作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部の熱を電気に変換することは、前記作動流体の高温熱を電気に変換する段階を含み、
前記作動流体の前記第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階は、前記作動流体の低温熱を回収する段階を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記作動流体は、エンジンの排出ガスを含み、前記エンジンのエンジンブロックと前記エンジンの触媒コンバータとのうち少なくとも１つを温めるべく前記回収された熱を用いる段階を、さらに備える、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、前記作動流体の前記第１の部分の温度を下げる段階を、さらに備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
チャンバに配置された複数の熱電アセンブリと、
前記チャンバを通る、第１の流体抵抗を有する第１の流路と、
複数の送り穴を有する少なくとも１つの壁部を有し、前記第１の流路が前記複数の送り穴の中を通って前記チャンバの中に延びる、少なくとも１本の導管と、
前記第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有し、かつ前記複数の熱電アセンブリを迂回する第２の流路と、
前記第１の流路に沿って流れる第１の量の作動流体と前記第２の流路に沿って流れる第２の量の作動流体とを変えるべく、少なくとも１つの弁と、を備える、熱電発電システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１本の導管は、入口と出口とをさらに有し、前記少なくとも１つの弁は、前記入口と前記出口との間にある、請求項１３に記載の熱電発電システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの壁部は、
複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有し、
前記少なくとも１つの弁は、前記第１の壁部と前記第２の壁部との間にあり、
前記第１の流路は、前記少なくとも１本の導管から外側に前記複数の第１の送り穴を通って延び、前記複数の第２の送り穴を通って前記少なくとも１本の導管へ内側に延び、
前記第２の流路は、前記複数の第１の送り穴を通って延びず、かつ前記複数の第２の送り穴を通って延びない、請求項１３または１４に記載の熱電発電システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの弁は、比例弁を有する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの弁は、フラップ弁を含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの熱電アセンブリは、エンジン排気システムのマフラーに統合される、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
【請求項１９】
作動流体を受け取る段階と、
第１の流体抵抗を有する第１の流路、または、前記第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路のいずれかに沿って、前記作動流体の少なくとも一部を選択的に流す段階と、を備え、
前記第１の流路は、少なくとも１本の導管の少なくとも１つの壁部の複数の送り穴を通って延び、かつ複数の熱電アセンブリを含むチャンバを通って延び、
前記第２の流路は、前記チャンバを通って延びない、電気を生ずる方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの壁部は、複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有し、
前記第１の流路は、前記少なくとも１本の導管から前記複数の第１の送り穴を通って外側に延び、前記複数の第２の送り穴を通って前記少なくとも１本の導管へ内側に延びる、請求項１９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
様々な実施形態を上述した。発明がこれらの本発明は、複数の具体的な実施形態に関して説明されたにもかかわらず、説明は例示を意図しており、限定されることを意図していない。様々な修飾および用途は、添付した特許請求の範囲に定義されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者が想到可能である。
［項目１］
少なくとも１つの熱電アセンブリを備え、
上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる第１の作動流体の少なくとも第１の部分と熱連通状態にある、少なくとも１つの第１の熱交換器と、
上記少なくとも１つの第１の熱交換器と熱連通状態にある複数の熱電素子と、
上記複数の熱電素子と熱連通状態にあり、かつ上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れる第２の作動流体と熱連通状態にあるとともに、上記第２の作動流体が上記第１の作動流体よりも冷えている、少なくとも１つの第２の熱交換器と、
上記第１の作動流体の上記第１の部分の少なくとも一部を、上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に、上記少なくとも１つの熱交換器部の中に通して流し、上記第１の作動流体の上記第１の部分の上記少なくとも一部から熱を回収する、少なくとも１つの熱交換器部と、を備える、熱電発電システム。
［項目２］
上記少なくとも１つの熱交換器部は、上記第１の作動流体の上記第１の部分の上記少なくとも一部が中を通って流れる第１の導管と、上記第２の作動流体の少なくとも一部が通って流れる第２の導管と、を有し、上記第２の作動流体の一部分が上記第１の作動流体の上記第１の部分の上記少なくとも一部分から熱を受け取るように、上記第２の導管は上記第１の導管と熱連通状態にある、項目１に記載の熱電発電システム。
［項目３］
上記少なくとも１つの熱電アセンブリは、上記少なくとも１つの熱交換器部によって上記第１の作動流体の低温熱が受け取られるように、上記第１の作動流体からの高温熱を電気に変換する、項目１または２に記載の熱電発電システム。
［項目４］
少なくとも１つのバイパス導管と、
上記第１の作動流体の上記少なくとも第１の部分が上記少なくとも１つの第１の熱交換器の中を通って流れるのを選択的に可能にし、かつ上記第１の作動流体の上記少なくとも第２の部分が上記バイパス導管の中を通って流れるのを選択的に可能する、少なくとも１つの弁と、をさらに備える、項目１から３のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目５］
上記少なくとも１つの熱交換器部は、上記第１の作動流体の上記第２の部分の上記少なくとも一部を上記少なくとも１つのバイパス導管の中に通して流した後に受け取り、かつ上記第１の作動流体の上記第２の部分の上記少なくとも一部から熱を回収する、項目４に記載の熱電発電システム。
［項目６］
上記少なくとも１つの弁は、比例弁を有する、項目４に記載の熱電発電システム。
［項目７］
上記少なくとも１つの弁は、高温に敏感な少なくとも１つの構成要素を有し、上記少なくとも１つの構成要素は、上記第２の作動流体と熱連通状態にある、項目４に記載の熱電発電システム。
［項目８］
上記第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、上記少なくとも１つの熱交換器部は、さらに、上記エンジンのエンジンブロックと上記エンジンの触媒コンバータとの少なくとも一方を温めるために回収熱を利用する、項目１から７のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目９］
上記第１の作動流体の少なくとも上記第１の部分を、上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、上記少なくとも１つの第２の熱交換器部の中に通して流す、少なくとも１つの第２の熱交換器部を、さらに備え、
上記少なくとも１つの第２の熱交換器部は、上記第１の作動流体の上記第１の部分の温度を下げる、項目１から８のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目１０］
上記第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、
上記少なくとも１つの熱電アセンブリは、上記エンジンの少なくとも１つのマフラーに統合される、項目１から９のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目１１］
第１の作動流体の少なくとも第１の部分を受け取る段階と、
上記第１の作動流体の上記第１の部分を少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流し、上記第１の作動流体の上記第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換する段階と、
上記第１の作動流体の上記第１の部分の少なくとも一部を上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流した後に受け取る段階と、上記第１の作動流体の上記第１の部分の上記少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階と、を備える、電気を生ずる方法。
［項目１２］
上記第１の作動流体の上記第１の部分からの少なくとも一部の熱を電気に変換することは、上記第１の作動流体からの高温熱を電気に変換する段階を含み、
上記第１の作動流体の上記第１の部分の少なくとも一部から少なくとも一部の熱を回収する段階は、上記第１の作動流体の低温熱を回収する段階を含む、項目１１に記載の方法。
［項目１３］
上記第１の作動流体の上記少なくとも第１の部分が上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れることを選択的に可能にし、上記第１の作動流体の少なくとも第２の部分が上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中を通って流れないことを選択的に可能にする段階を、さらに備える、項目１１または１２に記載の方法。
［項目１４］
上記第１の作動流体は、エンジンからの排出ガスを含み、上記エンジンのエンジンブロックと上記エンジンの触媒コンバータとのうち少なくとも１つを温めるべく回収熱を用いる段階を、さらに備える、項目１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
［項目１５］
上記少なくとも１つの熱電アセンブリの中に通して流す前に、上記第１の作動流体の上記第１の部分の温度を下げる段階を、さらに備える、項目１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
［項目１６］
少なくとも１つの熱電アセンブリと、
上記少なくとも１つの熱電アセンブリを通る、第１の流体抵抗を有する第１の流路と、
上記第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有し、かつ上記少なくとも１つの熱電アセンブリを迂回する第２の流路と、
上記第１の流路に沿って流れる第１の量の作動流体と上記第２の流路に沿って流れる第２の量の作動流体とを変えるべく、少なくとも１つの弁と、を備える、熱電発電システム。
［項目１７］
複数の送り穴がある少なくとも１つの壁部を有する少なくとも１本の導管を、さらに備え、上記第１の流路は、上記複数の送り穴を通って延びる、項目１６に記載の熱電発電システム。
［項目１８］
上記少なくとも１本の導管は、入口と出口とをさらに有し、上記少なくとも１つの弁は、上記入口と上記出口との間にある、項目１７に記載の熱電発電システム。
［項目１９］
上記少なくとも１つの壁部は、
複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有し、
上記少なくとも１つの弁は、上記第１の壁部と第２の壁部との間にあり、
上記第１の流路は、上記少なくとも１本の導管から外側に上記複数の第１の送り穴を通って延び、上記複数の第２の送り穴を通って上記少なくとも１本の導管へ内側に延び、
上記第２の流路は、上記複数の第１の送り穴を通って延びず、かつ上記複数の第２の送り穴を通って延びない、項目１７に記載の熱電発電システム。
［項目２０］
上記少なくとも１つの弁は、比例弁を有する、項目１６から１９のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目２１］
上記少なくとも１つの弁は、フラップ弁を含む、項目１６から１９のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目２２］
上記少なくとも１つの熱電アセンブリは、エンジン排気システムのマフラーに統合される、項目１６から２１のいずれか一項に記載の熱電発電システム。
［項目２３］
作動流体を受け取る段階と、
第１の流体抵抗を有する第１の流路、または、上記第１の流体抵抗よりも低い第２の流体抵抗を有する第２の流路のいずれかに沿って、上記作動流体の少なくとも一部を選択的に流す段階と、を備え、
上記第１の流路は、少なくとも１つの熱電アセンブリを通って延び、上記第２の流路は、上記少なくとも１つの熱電アセンブリを通って延びない、電気を生ずる方法。
［項目２４］
上記第１の流路は、少なくとも１本の導管の少なくとも１つの壁部の複数の送り穴を通って、延びる、項目２３に記載の方法。
［項目２５］
上記少なくとも１つの壁部は、複数の第１の送り穴を有する第１の壁部と、複数の第２の送り穴を有する第２の壁部とを、さらに有し、
上記第１の流路は、上記少なくとも１本の導管から上記複数の第１の送り穴を通って外側に延び、上記複数の第２の送り穴を通って上記少なくとも１本の導管へ内側に延びる、項目２４に記載の方法。
【国際調査報告】
2015524894.tif 000026
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2015524894.tif 000028
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