(57)【要約】【課題】  熱電モジュールにおける温度勾配を調整することにより、発電効率を高めることができる排熱回収装置を提供する。【解決手段】  排熱回収装置１は、排気ガスが流れる排気流路１１を備えており、排気流路１１における伝熱部１３には、排気ガスの熱を回収する熱電モジュール１４が取り付けられている。熱電モジュール１４には、排気流路１１に当接する受熱面１４Ａと対向面１４Ｃと、これらの間に配置された側面が設けられている伝熱部１３には、嵌合凹部１３Ａが形成されており、熱電モジュール１４は、この嵌合凹部１３Ａに配置され、受熱面１４Ａのほか、側面１３Ｃの一部が伝熱部１３に当接している。熱電モジュール１４には、受熱面１４Ａおよび側面１３Ｃの一部からも熱が伝達されるので、受熱面１４Ａと対向面１４Ｂとの間の温度勾配を大きくして、発電量の増加を図ることができる。【選択図】  図４
2005127162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から放出される気体の熱を利用した熱電変換によって発電を行う熱電変換素子を有する排熱回収装置において、
前記気体の熱を回収する熱回収部が前記流路に設けられ、前記熱回収部と前記熱電変換素子とが、伝熱部を介して熱伝達可能とされており、
前記熱電変換素子は、前記熱回収部からの熱を受ける受熱面と、前記受熱面に対向する対向面と、前記受熱面および前記対向面との間に配置された側面と、を備えており、
前記熱電変換素子における前記受熱面と前記側面とが前記伝熱部に接触していることを特徴とする排熱回収装置。
【請求項２】
熱源から放出される気体の熱を利用した熱電変換によって発電を行う熱電変換素子を有する排熱回収装置において、
前記熱電変換素子は、前記熱回収部からの熱を受ける受熱面と、前記受熱面に対向する対向面と、を備え、
前記熱電変換素子における前記対向面を冷却する冷却手段が設けられており、
前記熱電変換素子における前記受熱面側と前記対向面側との温度差が定常状態にあるか否かを判断し、
定常状態にあるか否かによって、前記冷却手段による冷却状態を調整することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項３】
前記熱電変換素子における前記対向面の温度変化に基づいて、前記定常状態にあるか否かを判断する請求項２に記載の排熱回収装置。
【請求項４】
前記流路を流れる気体の状態に基づいて、前記定常状態にあるか否かを判断する請求項２に記載の排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばハイブリッド車などの車両などに用いられ、気体中に含まれる熱エネルギーを電気エネルギーに変換するために、気体中に含まれる熱エネルギーを回収する排熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンから排出される排気ガスなどには、熱エネルギーが含まれてため、排気ガスをそのまま捨てると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排熱回収装置によって回収し、電気エネルギーに変換し、たとえばバッテリーに充電しておく技術がある。排気ガス中の熱エネルギーを回収する排熱回収装置としては、特開平１１−１２２９６０号公報に開示された排熱発電装置がある。
【０００３】
この排熱発電装置は、排気ガスが流れる排気管を備え、排気管には、排気ガスの熱を集熱する集熱フィンが設けられており、集熱フィンで集熱した熱が熱電変換モジュールに伝達される。熱電変換モジュールでは、集熱フィンから伝達された熱により、高温側端面と低温側端面との間に生じた熱勾配に応じて熱起電力が発生して発電するというものである。
【特許文献１】特開平１１−１２２９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示された排熱発電装置では、熱勾配に応じた熱起電力が発生するものであるが、この熱勾配（温度勾配）と熱起電力との関係については特に考えられていない。このため、さらに発電効率を高める余地があるものであった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、熱電モジュールにおける温度勾配を調整することにより、発電効率を高めた排熱回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る排熱回収装置は、熱源から放出される気体の熱を利用した熱電変換によって発電を行う熱電変換素子を有する排熱回収装置において、気体の熱を回収する熱回収部が流路に設けられ、熱回収部と熱電変換素子とが、伝熱部を介して熱伝達可能とされており、熱電変換素子は、熱回収部からの熱を受ける受熱面と、受熱面に対向する対向面と、受熱面および対向面との間に配置された側面と、を備えており、熱電変換素子における受熱面と側面とが伝熱部に接触しているものである。
【０００７】
本発明に係る排熱回収装置においては、熱電変換素子における受熱面のほかに、受熱面と対向面との間に配置された側面をも伝熱部の接触している。このため、熱電変換素子内における温度勾配が大きくなるので、熱電変換素子における発電効率の向上に寄与することができる。
【０００８】
また、上記課題を解決した本発明に係る排熱回収装置は、熱源から放出される気体の熱を利用した熱電変換によって発電を行う熱電変換素子を有する排熱回収装置において、熱電変換素子は、熱回収部からの熱を受ける受熱面と、受熱面に対向する対向面と、を備え、熱電変換素子における対向面を冷却する冷却手段が設けられており、熱電変換素子における受熱面側と対向面側との温度差が定常状態にあるか否かを判断し、定常状態にあるか否かによって、冷却手段による冷却状態を調整するものである。
【０００９】
熱電変換素子における受熱面側と対向面側との温度差が定常状態にあるときには、熱電変換素子の温度勾配は小さくなり、熱電変換素子における発電効率は低くなる。その一方、熱電変換素子における受熱面側と対向面側との温度差が非定常状態にあるときには、熱電変換素子の温度勾配が大きくなり、熱電変換素子における発電効率が高くなる。
【００１０】
そこで、本発明では、熱電変換素子における受熱面側と対向面側とが定常状態にあるか否かを判断し、その結果に基づいて対向面を冷却する冷却手段による冷却状態を調整している。このように冷却状態を調整することにより、熱電変換素子における受熱面側と対向面側と温度差を非定常状態にすることができ、もって発電効率の向上に寄与することができる。
【００１１】
ここで、熱電変換素子における対向面の温度変化に基づいて、定常状態にあるか否かを判断する態様とすることができる。
【００１２】
熱電変換素子における対向面の温度変化に基づいて、定常状態にあるか否かを判断することにより、定常状態であるか否かを適切に判断することができる。
【００１３】
また、流路を流れる気体の状態に基づいて、定常状態にあるか否かを判断する態様とすることもできる。
【００１４】
このように、流路を流れる気体の状態によっても、定常状態にあるか否かを適切に判断することができる。気体の状態としては、気体の温度および流路を流れる気体の気圧や流量などを利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る排熱回収装置によれば、熱電モジュールにおける温度勾配を調整することにより、発電効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００１７】
図１は、本発明の第一の実施形態に係る排熱回収装置の要部拡大側断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る排熱回収装置１は、筐体１０を備えており、筐体１０の内部には、熱源となる図示しないエンジンに接続される平断面が円形状の排気流路１１が形成されている。排気流路１１内では、矢印Ｆ方向に排気ガスが流通する。また、筐体１０には、排気流路１１の方向に突出する伝熱フィン１２が設けられており、排気流路１１を流通する排気ガスの熱を集熱している。
【００１９】
さらに、筐体１０における伝熱フィン１２が設けられている位置は、伝熱部１３とされている。伝熱部１３には嵌合凹部１３Ａが形成されており、この嵌合凹部１３Ａには、本発明の熱電変換素子である熱電モジュール１４がそれぞれ嵌め込まれている。複数の熱電モジュール１４は、排気流路１１を流れる排気ガスの流れ方向に互いに離間して配置されている。熱電モジュール１４は、いずれも同一の構成を有しており、いわゆるゼーベック効果を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子である。
【００２０】
このように、熱電モジュール１４は、受熱面と、この受熱面に対向する対向面とを備えており、さらに、受熱面と対向面との間に配置された側面を備えている。また、伝熱部１３における嵌合凹部１３Ａに嵌め込まれていることにより、熱電モジュール１４は、その受熱面のほか、側面の一部が伝熱部１３に当接した状態となっている。
【００２１】
また、熱電モジュール１４における伝熱フィン１２が形成されている側の反対側の面、すなわち対向面には、モジュール冷却部材１５が当接した状態で設けられている。モジュール冷却部材１５には、冷却水が流通する冷却水流路１６が形成されている。
【００２２】
モジュール冷却部材１５における冷却水流路１６には、図示しない冷却液配管が接続されており、図示しないポンプによって冷却水路を通じてモジュール冷却部材１５に冷却水が循環供給される。冷却水がモジュール冷却部材１５に供給されることにより、熱電モジュール１４における熱電交換が行われる。
【００２３】
さらに、モジュール冷却部材１５における熱電モジュール１４が設けられている側の反対側には、板ばね部材１７がそれぞれ設けられている。板ばね部材１７は、モジュール冷却部材１５を、それぞれ熱電モジュール１４の方向に付勢して、モジュール冷却部材１５を熱電モジュール１４に当接させている。
【００２４】
以上の構成を有する本実施形態に係る排熱回収装置の作用について説明する。
【００２５】
本実施形態に係る排熱回収装置１においては、図示しないエンジンから排出される排気ガスが、排気流路１１を排気ガスが流れている。このとき、図示しないポンプでモジュール冷却部材１５に冷却水を供給することにより、伝熱フィン１２によって集熱された排気ガスの排熱により、熱電モジュール１４では、熱電交換が行われて熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００２６】
伝熱フィン１２で集熱された熱は、伝熱部１３を介して熱電モジュール１４に伝達される。ここで、熱電モジュール１４における発電量Ｐについてみると、熱電モジュール１４における発電量Ｐは、下記（１）式で表される。
【００２７】
【数１】
2005127162.tif 000003
この（１）式を物性値の定数とそれ以外の値とに分けて整理すると、下記（２）式のようになる。
【００２８】
【数２】
2005127162.tif 000004
（２）式からわかるように、熱電モジュール１４における受熱面と対向面との温度差ΔＴが一定であっても、その温度勾配ΔＴ／ｘを大きくすることによって熱電モジュール１４における発電量Ｐを多くすることができる。
【００２９】
この点について、本実施形態に係る排熱回収装置１における熱電モジュール１４は、伝熱部１３に形成された嵌合凹部１３Ａに嵌め込まれており、熱電モジュール１４の受熱面および側面が伝熱部１３に接触している。このため、熱電モジュール１４の側面の一部からも熱が伝達されるので、熱電モジュール１４における受熱面側と対向面側の温度勾配が大きくなる。
【００３０】
図２は、熱電モジュールと温度勾配との関係を示す図である。図２における右側に記載したグラフでは、熱電モジュール１４の受熱面側の温度から対向面側の温度への温度勾配を示しており、温度Ｔは右側の方が高く示されている。
【００３１】
たとえば、熱電モジュール１４における受熱面１４Ａ側の温度がＴｈであり、対向面１４Ｂ側の温度がＴｃであったとする。このとき、熱電モジュール１４における受熱面１４Ａのみを伝熱部１３（図１）に接触させた場合、右側のグラフに破線で示すように、温度勾配は一定となる。一方、本実施形態のように、熱電モジュール１４の受熱面１４Ａのほかに、側面１４Ｃを伝熱部１３に接触させている。
【００３２】
このとき、電流は、熱電モジュール１４におけるＰ型半導体１４ＤおよびＮ型半導体１４Ｅを通して発生する。ここで、熱電モジュール１４における受熱面１４Ａおよび側面１４Ｃが伝熱部１３に接触していることにより、側面１４Ｃの一部からも伝熱部１３からの熱が伝達されるので、右側のグラフに実線で示すように、熱電モジュール１４の温度勾配が大きくなる。
【００３３】
このように、熱電モジュール１４の受熱面側と対向面側の温度勾配が大きくなることにより、熱電モジュール１４における発電量の増加を図ることができる。したがって、本実施形態に係る排熱回収装置１によれば、発電効率を高めることができる。
【００３４】
また、図３に示すように、嵌合凹部１３Ａのうち、嵌合凹部１３Ａに嵌め込まれた熱電モジュール１４を除いた空間位置に、絶縁性充填剤１８を充填する態様とすることができる。このように、絶縁性充填剤１８を充填することにより、熱電モジュール１４におけるＰ型半導体１４ＤおよびＮ型半導体１４Ｅの間に絶縁性充填剤１８が充填される。
【００３５】
そのため、図４に示すように、絶縁性充填剤１８が充填されている部位と充填されていない部位とでの温度勾配が変化する。具体的に、絶縁性充填剤１８が充填されている部位では温度の低下量が少なくなるので、その分絶縁性充填剤１８が充填されていない部位での温度低下量が増加し、絶縁性充填剤１８が充填されていない部位において温度勾配が大きくなる。したがって、その分熱電モジュール１４における発電量を確実に増加させることができる。
【００３６】
さらに、図５に示すように、嵌合凹部１３Ａの開口面を他の伝熱部１３と同じ高さとなる封止部材１９で封止し、封止された嵌合凹部１３Ａの空間に高温ガスＧを封入することもできる。このように、嵌合凹部１３Ａに高温ガスＧを封入することにより、Ｐ型半導体１４ＤとＮ型半導体１４Ｅとの間に高温ガスＧが充填されており、高温ガスが充填されていない部位において温度勾配が変化する。具体的に、高温ガスＧが充填されている部位では、温度低下量が少なくなるので、その分高温ガスＧが充填されていない部位で温度低下量が増加し、高温ガスＧが充填されていない部位での温度勾配が大きくなる。したがって、その分熱電モジュール１４における発電量を確実に増加させることができる。
【００３７】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図６は、本発明の第二の実施形態に係る排熱回収装置のブロック構成図である。
【００３８】
図６に示すように、本実施形態に係る排熱回収装置２は、熱源となる図示しないエンジンに接続される排気流路２１を備えている。この排気流路２１には、熱電変換素子である熱電モジュール２２が取り付けられている。また、排気流路２１には、図示しない伝熱フィンが設けられており、排気流路２１を流通する排気ガスの熱を集熱し、熱電モジュール２２に伝達している。
【００３９】
熱電モジュール２２は、いわゆるゼーベック効果を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子である。この熱電モジュール２２によって、エンジンから放出され、排気流路２１を流通する排気ガスの排熱を回収し、この回収した熱を利用した熱電変換によって発電を行っている。
【００４０】
熱電モジュール２２には、モジュール冷却部材２３が設けられている。モジュール冷却部材２３には、冷却水供給管２４を介してポンプ２５が接続されている。モジュール冷却部材２３には、冷却水流路が形成されており、冷却水供給管２４から循環供給される冷却液、たとえば冷却水がこの冷却水流路に流出入する。
【００４１】
また、ポンプ２５は、制御装置２６に接続されており、制御装置２６はポンプ２５に稼動制御信号を出力している。ポンプ２５は、制御装置２６から出力される稼動制御信号に基づいてＯＮ−ＯＦＦ動作を行う。
【００４２】
さらに、制御装置２６には、温度センサ２７が電気的に接続されている。温度センサ２７は、熱電モジュール２２に取り付けられており、熱電モジュール２２の高温側の温度を計測している。温度センサ２７は、計測した温度を制御装置２６に出力している。制御装置２６では、温度センサ２７で計測された熱電モジュール２２の高温側の温度に基づいて、ポンプ２５のＯＮ−ＯＦＦ制御を行っている。
【００４３】
また、冷却水供給管２４には、ラジエータ２８が設けられており、冷却水供給管２４内を流通する冷却水を熱交換によって冷却している。さらに、冷却水供給管２４には、図示しない温度計が設けられており、モジュール冷却部材２３から排出された冷却水の温度を計測しており、制御装置２６に出力している。制御装置２６では、出力された冷却水の温度から、熱電モジュール２２の低温側温度を求めている。
【００４４】
ここで、熱電モジュール２２における高温側温度と低温側温度との関係について説明する。熱電モジュール２２における高温側とは、排気流路２１に面する側であり、本発明の受熱面となる。また、低温側とは、モジュール冷却部材２３に面する側であり、本発明の対向面となる。
【００４５】
いま、モジュール冷却部材２３に冷却水が循環供給されていない状態では、図７のグラフＬ１に示すように、熱電モジュール２２の高温側と低温側の温度は同じとなり、温度差および温度勾配は０となっている。このとき、熱電モジュール２２の高温側と低温側の温度差は定常状態となっている。
【００４６】
一方、モジュール冷却部材２３に冷却水を循環供給してある程度時間が経過すると、グラフＬ４に示すように、熱電モジュール２２の高温側と低温側との温度差が定常状態となり、温度勾配は小さな状態となる。これらに対し、冷却水の循環供給を開始してから、定常状態となるまでの間は、グラフＬ２，Ｌ３に示すように熱電モジュール２２における高温側と低温側の温度差は小さいものの、温度勾配は大きくなっている。
【００４７】
逆に、定常状態で冷却水を循環供給しているときに、循環供給を停止させると、グラフＬ４に示すように、定常状態にあった熱電モジュール２２における高温側温度と低温側温度との温度差は、グラフＬ３、Ｌ２と移行し、その温度差が非定常状態となる。その後、ある程度時間が経過すると、熱電モジュール２２の高温側と低温側との温度差が０となり、温度勾配が０となって定常状態となる。
【００４８】
これらの条件を前提として、本実施形態に係る排熱回収装置の制御手順について説明する。本実施形態に係る排熱回収装置では、ポンプ２５によって冷却水の循環供給が行われているか否かにより、制御手順が異なる。まず、冷却水の循環供給が行われている状態での制御について説明する。図８は、本実施形態における冷却水の循環供給が行われているときのポンプの制御手順を示すフローチャートである。
【００４９】
ポンプ２５が稼動しており、モジュール冷却部材２３に冷却水が供給されている状態のときには、制御装置２６において、図８に示すように、下記（３）式が成り立つか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００５０】
【数３】
2005127162.tif 000005
冷却水の供給が行われているときには、図７のグラフＬ１の状態からグラフＬ４の状態へ移行しているか、グラフＬ４の状態に至り定常状態として熱電モジュール２２の高温側の温度と低温側の温度の温度差が定常状態となっている。ここで、（３）式が成り立つのは、ポンプ２５の稼動を開始してからの時間が短く、グラフＬ２，Ｌ３の状態にあって熱電モジュール２２の低温側の温度が低下中であり、熱電モジュール２２における温度勾配が大きい状態にあるときである。
【００５１】
したがって、（３）式が成り立つ場合には、ポンプ２５を稼動した状態を維持する（Ｓ１２）。ここで、（３）式における定数Ｓ１は、適宜設定することができるが、定数Ｓ１を大きくすると、冷却水の循環供給の停止が頻繁に行われるようになる。
【００５２】
一方、（３）式が成り立たないのは、ポンプ２５の稼動開始から十分に時間が経過しており、熱電モジュール２２の低温側温度の変化量が少なく、熱電モジュール２２における高温側温度と低温側温度との温度差が、図７に示すグラフＬ４のような定常状態になったときである。このため、この状態での発電量は少ないものとなっている。
【００５３】
したがって、（３）式が成り立たない場合には、ポンプ２５の稼動を停止させ、冷却水の循環供給を停止させて（Ｓ１３）、図７に示すグラフＬ４の状態からグラフＬ３、Ｌ２の状態に移行させて、非定常状態とする。こうして、非定常状態とすることにより、熱電モジュール２２における高温側温度と低温側温度との間で大きな温度勾配を得ることができるので、熱電モジュール２２における発電量の増加を図ることができる。
【００５４】
次に、冷却水の循環供給が行われていない状態での制御について説明する。図９は、本実施形態における冷却水の循環供給が行われていないときのポンプの制御手順を示すフローチャートである。
【００５５】
ポンプ２５が稼動しておらず、モジュール冷却部材２３に冷却水が供給されていない状態のときには、制御装置２６において、図９に示すように、下記（４）式が成り立つか否かを判断する（Ｓ２１）。
【００５６】
【数４】
2005127162.tif 000006
冷却水の供給が行われていないときには、熱電モジュール２２の低温側温度が上昇し、高温側温度に近づいており、図７のグラフＬ４の状態からグラフＬ１の状態に移行しているか、低温側温度と高温側温度とが一致して両者の温度差が定常状態となっている。ここで、（４）式が成り立つのは、ポンプ２５の稼動を停止してからの時間が短く、グラフＬ３，Ｌ２の状態にあって熱電モジュール２２の低温側の温度が上昇中であり、熱電モジュール２２における温度勾配が大きい状態にあるときである。
【００５７】
したがって、（４）式が成り立つ場合には、ポンプ２５を停止させた状態を維持する（Ｓ２２）。ここで、（４）式における定数Ｓ２は適宜設定することができるが、定数Ｓ２を大きくすると、冷却水の循環が頻繁に再開されることになる。
【００５８】
一方、（４）式が成り立たないのは、ポンプ２５の稼動を停止してから十分に時間が経過しており、図７に示すグラフＬ１のように、熱電モジュール２２の高温側温度と低温側温度との温度差がなくなってきた定常状態にあるときである。このため、この状態での発電量は少ないものとなっている。
【００５９】
したがって、（４）式が成り立たない場合には、ポンプ２５の稼動を開始し、冷却水を循環供給して（Ｓ２３）、図７に示すグラフＬ１の状態からグラフＬ２，Ｌ３の状態に移行させて、非定常状態とする。こうして、非定常状態とすることにより、熱電モジュール２２における高温側温度と低温側温度との間で大きな意温度勾配を得ることができるので、熱電モジュール２２における発電量の増加を図ることができる。
【００６０】
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。本実施形態に係る排熱回収装置は、上記第二の実施形態と同様の構成を有するほか、排気ガスの温度を計測する排気ガス温度センサおよび排気流路２１の背圧を計測する排気圧センサが設けられており、それぞれ制御装置２６に計測して排気ガス温度および排気圧を出力している。
【００６１】
また、制御装置２６には、図１０に示す、排気ガス温度および排気圧に対応するポンプのＯＮ−ＯＦＦ切換時間の長短を示すマップが記憶されている。
【００６２】
かかる構成を有する本実施形態に係る排熱回収装置の制御手順について説明する。図１１は、本実施形態に係る制御手順を示すフローチャートである。
【００６３】
本実施形態に係る排熱回収装置においては、排気ガス温度センサで検出された排気ガス温度および排気圧センサで検出された排気圧が制御装置２６に入力される（Ｓ３１）。制御装置２６では、入力した排気ガス温度および排気圧に基づいて、ポンプ２５の切換時間を決定する（Ｓ３２）。ポンプ２５の切換時間の決定は、入力した排気ガス温度および排気圧を図１０に示すマップに参照することによって行われる。
【００６４】
排気流路２１を流れる排気ガスの熱は、伝熱フィンによって集熱された熱電モジュール２２に伝達される。ここで、伝熱フィンでの回収され、熱電モジュール２２に伝達される熱量Ｑは、下記（５）式で表される
【００６５】
【数５】
2005127162.tif 000007
ここで、伝熱フィンの面積Ａは一定であるので、回収される熱量Ｑは、熱伝達率ｈと温度差ΔＴとに影響を受ける。
【００６６】
熱伝達率ｈは、排気ガス流量の関数であり、排気ガス流量が多いと熱伝達率ｈが大きくなり、排気ガス流量が少ないと熱伝達率ｈが小さくなる。また、排気ガス流量は排気圧で表され、排気圧が大きいと排気ガス流量は多く、排気圧が小さいと排気ガス流量は少ない。このことから、排気圧が大きいと熱伝達率が高く、回収される熱量Ｑが多くなる。また、排気圧が小さいと、熱伝達率が低く、回収される熱量Ｑが少なくなる。
【００６７】
このように、排気圧が高く、回収される熱量Ｑが多くなると、伝熱速度が速くなるので、熱電モジュール２２の高温側と低温側との温度差は、短時間で定常状態に達してしまう。定常状態になると、発電効率が低下するので、ポンプ２５のＯＮ−ＯＦＦを短時間で繰り返し、非定常状態として発電効率を向上させる。
【００６８】
また、排気圧が低く、回収される熱量Ｑが少ないと、伝津速度が遅くなることから、熱電モジュール２２の高温側と低温側との温度差が定常状態に達するまでは、ある程度の時間がかかる。このため、発電効率が低下する時間は短くなるので、ポンプ２５のＯＮ−ＯＦＦの切換時間を長くして、ポンプ２５の消費電力を少なくする。
【００６９】
さらに、回収される熱量Ｑは、排気ガスの温度と伝熱フィンの温度との温度差ΔＴによっても影響を受ける。排気ガスの温度差ΔＴが高いときには、排気ガスと伝熱フィンとの間で熱の平衡状態になるまで長時間を要する。いま、排気ガスと伝熱フィンとの間で熱の平衡状態になるまでに伝熱フィンが受け取る熱量は、下記（６）式で表される。
【００７０】
【数６】
2005127162.tif 000008
（６）式における平衡時の温度Ｔｅは、排気ガスの温度が高いほど高くなる。また、平衡状態となるためには、伝熱フィンの温度が平衡温度にまで到達しなければならない。したがって、排気ガスの温度が高いときには、伝熱フィンが受け取る熱量ＱＭＡＸが大きくなるので、平衡状態に達するまでに時間がかかることになる。
【００７１】
平衡状態になるまで長時間を要することは、伝熱速度が遅いことと同じ結果を意味している。したがって、排気ガス温度が高いと、熱の平衡状態になるまでに時間がかかるので、ポンプ２５のＯＮ−ＯＦＦの切換時間を長くして、ポンプ２５の消費電力を少なくする。
【００７２】
逆に、排気ガス温度が低いと、熱の平衡状態になるまでの時間が短いので、短時間でＯＮ−ＯＦＦの切換を繰り返し、非定常状態として発電効率を向上させる。
【００７３】
なお、伝熱フィンの温度と排気ガスの温度とが同じであり、熱の平衡に達しているときには、下記（７）式からわかるように、熱の平衡に達する時間ｔは、熱伝達率ｈに依存することとなる。
【００７４】
【数７】
2005127162.tif 000009
こうしてポンプ２５の切換時間を決定したら、制御装置２６は、ポンプ２５の切換時間でポンプのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う、冷却水の循環を決定した切換時間で行う（Ｓ３３）。こうして、熱電モジュール２２における発電効率を高めるとともに、ポンプ２５で消費する電力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第一の実施形態に係る排熱回収装置の要部拡大側断面図である。
【図２】熱電モジュールと温度勾配との関係を示す図である。
【図３】熱電モジュールの他の態様を示す側断面図である。
【図４】図３に示す態様の熱電モジュールと温度勾配との関係を示す図である。
【図５】他の態様の熱電モジュールと温度勾配との関係を示す図である。
【図６】第二の実施形態に係る排熱回収装置のブロック構成図である。
【図７】熱電モジュールの高温側と低温側との温度勾配を示すグラフである。
【図８】冷却水の循環供給が行われているときのポンプの制御手順を示すフローチャートである。
【図９】冷却水の循環供給が行われていないときのポンプの制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】排気ガス温度および排気圧に対応するポンプのＯＮ−ＯＦＦ切換時間の長短を示すマップである。
【図１１】第三の実施形態に係る制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１，２…排熱回収装置、１０…筐体、１１，２１…排気流路、１２…伝熱フィン、１３…伝熱部、１３Ａ…嵌合凹部、１４，２２…熱電モジュール、１４Ａ…受熱面、１４Ｂ…対向面、１４Ｃ…側面、１４Ｄ…Ｐ型半導体、１４Ｅ…Ｎ型半導体、１５，２３…モジュール冷却部材、１６…冷却水流路、１７…板ばね部材、１８…絶縁性充填剤、１９…封止部材、２４…冷却水供給管、２５…ポンプ、２６…制御装置、２７…温度センサ、２８…ラジエータ。
【図１】
2005127162.tif 000010
【図２】
2005127162.tif 000011
【図３】
2005127162.tif 000012
【図４】
2005127162.tif 000013
【図５】
2005127162.tif 000014
【図６】
2005127162.tif 000015
【図７】
2005127162.tif 000016
【図８】
2005127162.tif 000017
【図９】
2005127162.tif 000018
【図１０】
2005127162.tif 000019
【図１１】
2005127162.tif 000020