(57)【要約】【課題】  熱電発電ユニットの冷却系をエンジンの冷却系と共用化し、構成の簡素化を図ることができる冷却媒体循環装置を提供する。【解決手段】  冷却媒体循環装置１において、エンジン３が高温になるまでは、エンジン３内からの冷却水は、エンジン冷却水バイパス通路１５及びサーモスタット１３を通って循環すると共に、熱電用冷却水通路２０を通ってエンジン冷却水バイパス通路１５に合流する。これにより、熱電発電ユニット２に冷却水が供給されるため、熱電発電ユニット２により熱電発電が行われる。エンジン３が高温になると、エンジン３内からの冷却水は、ラジエータ１０及びサーモスタット１３を経由して循環し、熱電用冷却水通路２０を通って循環することはない。これにより、熱電発電ユニット２には冷却水が流れないので、排ガスの熱が冷却水に入り込むことは無く、エンジン３のオーバーヒートを抑止できる。【選択図】  図１
2005307886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータを経由して前記ポンプに戻すための第１の冷却媒体経路と、
前記ポンプから前記エンジン内に供給される前記冷却媒体を、前記ラジエータをバイパスして前記ポンプに戻すための第２の冷却媒体経路と、
前記第１の冷却媒体経路及び前記第２の冷却媒体経路において前記冷却媒体の流路を切り換える流路切換手段と、
前記ポンプから前記エンジン内に供給される前記冷却媒体を前記第２の冷却媒体経路に合流させるように構成され、前記エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットに前記冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路とを備えることを特徴とする冷却媒体循環装置。
【請求項２】
ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータを経由して前記ポンプに戻すための第１の冷却媒体経路と、
前記ポンプから前記エンジン内に供給される前記冷却媒体を、前記ラジエータをバイパスして前記ポンプに戻すための第２の冷却媒体経路と、
前記第１の冷却媒体経路及び前記第２の冷却媒体経路において前記冷却媒体の流路を切り換える第１の流路切換手段と、
前記ポンプから前記エンジン内に供給される前記冷却媒体を、当該冷却媒体により加熱される被加熱機器を経由して前記ポンプに戻すと共に、前記エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットに前記冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路と、
前記熱電発電ユニットをバイパスするように前記第３の冷却媒体経路に接続されたバイパス通路と、
前記第３の冷却媒体経路及び前記バイパス通路において前記冷却媒体の流路を切り換える第２の流路切換手段とを備えることを特徴とする冷却媒体循環装置。
【請求項３】
前記熱電発電ユニットは、前記第３の冷却媒体経路における前記被加熱機器の上流側に配置されていることを特徴とする請求項２記載の冷却媒体循環装置。
【請求項４】
ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータを経由して前記ポンプに戻すための第１の冷却媒体経路と、
前記ポンプから前記エンジン内に供給される前記冷却媒体を、前記ラジエータをバイパスして前記ポンプに戻すための第２の冷却媒体経路と、
前記第１の冷却媒体経路及び前記第２の冷却媒体経路において前記冷却媒体の流路を切り換える第１の流路切換手段と、
前記第１の流路切換手段をバイパスするように前記第１の冷却媒体経路における前記ラジエータの出口側に接続され、前記エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットに前記冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路と、
前記第１の冷却媒体経路及び前記第３の冷却媒体経路において前記冷却媒体の流路を切り換える第２の流路切換手段とを備えることを特徴とする冷却媒体循環装置。
【請求項５】
前記第２の流路切換手段は、前記第３の冷却媒体経路に設けられた開閉バルブと、前記冷却媒体の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出値に応じて前記開閉バルブを制御する手段とを有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の冷却媒体循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットを備えた自動車等に搭載される冷却媒体循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから高温の排ガスが排出される自動車等においては、排ガスのもつ熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する熱電発電ユニットを備えることがある。このような熱電発電ユニットは、例えば排ガスが流れる排気管の外側に配置された冷却側部材と、排気管と冷却側部材との間に配置された熱電変換モジュールとを有し、冷却側部材に冷却水を供給するように構成されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２８６４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術において、熱電発電ユニットの冷却系を単独で構成しようとすると、エンジンの冷却系とは別に、冷却水を循環させるためのウォーターポンプやラジエータ等といった機器が必要となる。この場合には、自動車等に搭載される冷却媒体循環装置が複雑化・大型化し、装置全体としての効率が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、熱電発電ユニットの冷却系をエンジンの冷却系と共用化し、構成の簡素化を図ることができる冷却媒体循環装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の冷却媒体循環装置は、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータを経由してポンプに戻すための第１の冷却媒体経路と、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータをバイパスしてポンプに戻すための第２の冷却媒体経路と、第１の冷却媒体経路及び第２の冷却媒体経路において冷却媒体の流路を切り換える流路切換手段と、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を第２の冷却媒体経路に合流させるように構成され、エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットに冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】
このような冷却媒体循環装置においては、エンジンが高負荷・高温になるまでは、冷却媒体が第２の冷却媒体経路を通って循環し、エンジンが高負荷・高温になると、冷却媒体が第１の冷却媒体経路を通って循環するものとする。冷却媒体が第２の冷却媒体経路を通って循環する状態では、冷却媒体は第２の冷却媒体経路とつながっている第３の冷却媒体経路をも通って循環するので、熱電発電ユニットに冷却媒体が流れ、熱電発電ユニットにより熱電発電が行われる。一方、冷却媒体が第１の冷却媒体経路を通って循環する状態では、冷却媒体が第３の冷却媒体経路を通って循環することは無いので、熱電発電ユニットには冷却媒体が流れず、熱電発電ユニットからの熱が冷却媒体に入り込んでエンジンに伝熱されることは無い。このため、エンジンのオーバーヒートを抑止することができる。このようにエンジンに影響を与えることなく、熱電発電ユニットの冷却系をエンジンの冷却系と共用化することができるので、熱電発電ユニットの冷却系として専用のポンプやラジエータ等を設けなくて済む。これにより、冷却媒体循環装置の構成を簡素化することが可能となる。
【０００７】
また、本発明の冷却媒体循環装置は、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータを経由してポンプに戻すための第１の冷却媒体経路と、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータをバイパスしてポンプに戻すための第２の冷却媒体経路と、第１の冷却媒体経路及び第２の冷却媒体経路において冷却媒体の流路を切り換える第１の流路切換手段と、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、当該冷却媒体により加熱される被加熱機器を経由してポンプに戻すと共に、エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットに冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路と、熱電発電ユニットをバイパスするように第３の冷却媒体経路に接続されたバイパス通路と、第３の冷却媒体経路及びバイパス通路において冷却媒体の流路を切り換える第２の流路切換手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
このような冷却媒体循環装置においては、エンジンが高負荷・高温になるまでは、冷却媒体が第２の冷却媒体経路を通って循環すると共に、冷却媒体が熱電発電ユニットを経由するように第３の冷却媒体経路を通って循環し、エンジンが高負荷・高温になると、冷却媒体が第１の冷却媒体経路を通って循環すると共に、冷却媒体が第３の冷却媒体経路及びバイパス通路を通って循環するものとする。冷却媒体が熱電発電ユニットを経由して循環する状態では、熱電発電ユニットにより熱電発電が行われる。一方、冷却媒体がバイパス通路を通って循環する状態では、熱電発電ユニットには冷却媒体が流れないので、熱電発電ユニットからの熱が冷却媒体に入り込んでエンジンに伝熱されることは無い。このため、エンジンのオーバーヒートを抑止することができる。このようにエンジンに影響を与えることなく、熱電発電ユニットの冷却系をエンジンの冷却系と共用化することができるので、熱電発電ユニットの冷却系として専用のポンプやラジエータ等を設けなくて済む。これにより、冷却媒体循環装置の構成を簡素化することが可能となる。
【０００９】
好ましくは、熱電発電ユニットは、第３の冷却媒体経路における被加熱機器の上流側に配置されている。熱電発電ユニットは、エンジンから排出される排ガスの熱を回収するため、第３の冷却媒体経路を流れる冷却媒体は、熱電発電ユニットからの熱によって早期に昇温される。従って、被加熱機器の上流側に熱電発電ユニットを配置することにより、被加熱機器は早く暖まるようになる。このように熱電発電ユニットで回収した排ガスの熱は、被加熱機器の熱源として有効利用可能となる。
【００１０】
さらに、本発明の冷却媒体循環装置は、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータを経由してポンプに戻すための第１の冷却媒体経路と、ポンプからエンジン内に供給される冷却媒体を、ラジエータをバイパスしてポンプに戻すための第２の冷却媒体経路と、第１の冷却媒体経路及び第２の冷却媒体経路において冷却媒体の流路を切り換える第１の流路切換手段と、第１の流路切換手段をバイパスするように第１の冷却媒体経路におけるラジエータの出口側に接続され、エンジンから排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニットに冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路と、第１の冷却媒体経路及び第３の冷却媒体経路において冷却媒体の流路を切り換える第２の流路切換手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
このような冷却媒体循環装置においては、エンジンが高負荷・高温になるまでは、冷却媒体が第２の冷却媒体経路を通って循環すると共に、冷却媒体が第１の冷却媒体経路の一部（エンジンからラジエータの出口側までの部分）及び第３の冷却媒体経路を通って循環し、エンジンが高負荷・高温になると、冷却媒体が第１の冷却媒体経路の全体を通って循環するものとする。冷却媒体が第１の冷却媒体経路の一部及び第３の冷却媒体経路を通って循環する状態では、熱電発電ユニットに冷却媒体が流れるので、熱電発電ユニットにより熱電発電が行われる。このとき、エンジンの冷却系において最も温度が低くなるラジエータの出口側から冷却媒体を取り出して熱電発電ユニットに送り出すので、熱電発電ユニットにおいて排ガスと冷却媒体との温度差が増大し、結果的に熱電効率が高くなる。一方、冷却媒体が第１の冷却媒体経路の全体を通って循環する状態では、冷却媒体が第３の冷却媒体経路を通って循環することは無いので、熱電発電ユニットには冷却媒体が流れず、熱電発電ユニットからの熱が冷却媒体に入り込んでエンジンに伝熱されることは無い。このため、エンジンのオーバーヒートを抑止することができる。このようにエンジンに影響を与えることなく、熱電発電ユニットの冷却系をエンジンの冷却系と共用化することができるので、熱電発電ユニットの冷却系として専用のポンプやラジエータ等を設けなくて済む。これにより、冷却媒体循環装置の構成を簡素化することが可能となる。
【００１２】
好ましくは、第２の流路切換手段は、第３の冷却媒体経路に設けられた開閉バルブと、冷却媒体の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出値に応じて開閉バルブを制御する手段とを有する。これにより、冷却媒体の温度に応じて冷却媒体の流路を簡単かつ確実に切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エンジンのオーバーヒート等といった不具合を引き起こすことなく、熱電発電ユニットの冷却系とエンジンの冷却系とを共用することができる。これにより、冷却媒体循環装置の構成を簡素化し、低コスト化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる冷却媒体循環装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる冷却媒体循環装置の第１の実施形態を示す構成図である。同図において、本実施形態の冷却媒体循環装置１は、熱電発電ユニット２を備えた車両に搭載されるものである。熱電発電ユニット２は、エンジン３から排出される排ガスの熱を回収して発電を行う装置である。
【００１６】
熱電発電ユニット２は、図２及び図３に示すように、エンジン３にエキゾーストマニホールド４を介して連結されたエキゾーストパイプ５の外面に取り付けられた複数の熱電モジュール６と、各熱電モジュール６上に取り付けられた複数の冷却ケース７とを有している。このような熱電発電ユニット２では、エキゾーストパイプ５内を通る排ガスの高温の排気熱が各熱電モジュール６の高温側端面に伝達されると共に、各冷却ケース７内に供給される冷却水により各熱電モジュール６の低温側端面が冷却される。そして、各熱電モジュール６の高温側端面と低温側端面との間に生じる温度差に応じて、ゼーベック効果による起電力が発生する。
【００１７】
冷却媒体循環装置１は、エンジン３を冷却すると共に、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内に冷却水を供給して各熱電モジュール６の低温側端面を冷却するための装置である。冷却媒体循環装置１は、冷却水を循環させるためのウォータポンプ８を有している。このウォータポンプ８から吐出された冷却水は、エンジン３のシリンダーブロック３ａ及びシリンダーヘッド３ｂの内部に供給される。
【００１８】
エンジン３内を流れて熱くなった冷却水は、シリンダーヘッド３ｂからエンジン冷却水通路９を介してラジエータ１０に送り出される。このラジエータ１０に送られた冷却水は、車両の走行による風や電動ファン１１の風によって冷やされた状態で、エンジン冷却水通路１２、ボトムバイパスバルブ付のサーモスタット１３及びエンジン冷却水通路１４を介してウォータポンプ８に送られる。また、エンジン３内から流れ出た冷却水は、エンジン冷却水バイパス通路１５を介してサーモスタット１３に送り出される。
【００１９】
サーモスタット１３は、冷却水の温度を所望の温度に自動調節するものであり、冷却水の温度が所定温度よりも低いときはラジエータ１０側の流路を閉じ、冷却水の温度が所定温度に達するとラジエータ１０側の流路を開く。
【００２０】
また、エンジン３内から流れ出た冷却水は、加熱用冷却水通路１６を介してサーモスタット１３に送られる。加熱用冷却水通路１６には、エンジン３内を流れて熱くなった冷却水によって加熱されるスロットルボディ１７が接続されている。エンジン３内から流れ出た冷却水は、更に加熱用冷却水通路１８を介してウォータポンプ８に送られる。加熱用冷却水通路１８には、スロットルボディ１７と同様に冷却水の熱によって加熱されるヒータコア１９が接続されている。
【００２１】
さらに、冷却媒体循環装置１は、上述した熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内に冷却水を供給するための熱電用冷却水通路２０を有している。この熱電用冷却水通路２０は、各冷却ケース７を介してシリンダーヘッド３ｂの冷却水出口部とエンジン冷却水バイパス通路１５とをつなぐように形成されている。これにより、エンジン３内から流れ出た冷却水は、熱電用冷却水通路２０を介して各冷却ケース７内に供給され、更に熱電用冷却水通路２０を介してエンジン冷却水バイパス通路１５に送られる。
【００２２】
ここで、エンジン冷却水通路９，１２，１４は、ポンプ８からエンジン３内に供給される冷却媒体を、ラジエータ１０を経由してポンプ８に戻すための第１の冷却媒体経路を構成する。エンジン冷却水バイパス通路１５及びエンジン冷却水通路１４は、ポンプ８からエンジン３内に供給される冷却媒体を、ラジエータ１０をバイパスしてポンプ８に戻すための第２の冷却媒体経路を構成する。サーモスタット１３は、第１の冷却媒体経路９，１２，１４及び第２の冷却媒体経路１５，１４において冷却媒体の流路を切り換える流路切換手段を構成する。熱電用冷却水通路２０は、ポンプ８からエンジン３内に供給される冷却媒体を第２の冷却媒体経路１５，１４に合流させるように構成され、エンジン３から排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニット２に冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路を構成する。
【００２３】
以上のように構成した冷却媒体循環装置１において、エンジン３内を流れる冷却水の水温が低いときには、サーモスタット１３は、ラジエータ１０側の流路が閉じ、エンジン冷却水バイパス通路１５側の流路が開いた状態となる。この場合には、冷却水の一部は、エンジン冷却水バイパス通路１５、サーモスタット１３及びエンジン冷却水通路１４を流れるように循環する。また、この状態では、冷却水の一部は、熱電用冷却水通路２０を介して熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内にも流れるように循環する。これにより、各熱電モジュール６の低温側端面が冷却され、熱電発電が行われる。
【００２４】
一方、車両が登坂走行等を行うことで、エンジン３に高負荷がかかり、エンジン３内を流れる冷却水の水温が高くなると、サーモスタット１３は、ラジエータ１０側の流路が開き、エンジン冷却水バイパス通路１５側の流路が閉じた状態となる。この場合には、冷却水の一部は、エンジン冷却水通路９、ラジエータ１０、エンジン冷却水通路１２、サーモスタット１３及びエンジン冷却水通路１４を流れるように循環する。これにより、ラジエータ１０によって冷却水が冷やされるため、エンジン３が冷却されるようになる。
【００２５】
このとき、エンジン冷却水バイパス通路１５における冷却水の流れが遮断されるので、冷却水が熱電用冷却水通路２０を通って循環することは無く、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内には冷却水が流れ込まない。従って、排ガスの熱が熱電発電ユニット２から冷却水に入り込んでエンジン３に伝わることは無いため、エンジン３のオーバーヒートが防止される。
【００２６】
このように本実施形態によれば、既存のラジエータ１０等を使っても、エンジン３に影響を与えることなく、エンジン３の冷却系と熱電発電ユニット２の冷却系とを共用することができる。従って、熱電発電ユニット２の冷却系として専用のウォータポンプやラジエータ等の機器を別に設けたり、エンジン３の冷却系との共用のために容量の大きなラジエータ等を設けなくて済むので、冷却媒体循環装置の複雑化・大規模化を回避し、低コスト化を図ることができる。
【００２７】
図２及び図３は、エンジン３の排気系を示したものである。各図において、熱電発電ユニット２については、先に述べた通りである。エキゾーストパイプ５は、その中心部に形成された排ガスバイパス通路２１と、この排ガスバイパス通路２１の周囲に配置された発電用排ガス通路２２とを有している。発電用排ガス通路２２には、熱交換フィン２３が設けられている。そして、上述した熱電発電ユニット２は、熱交換フィン２３の配設部位に設けられている。エキゾーストパイプ５の下流側には、触媒を容器内に充填してなる触媒コンバータ２４が配置されている。
【００２８】
エキゾーストパイプ５には、排ガス流路切換バルブ２５が設けられている。この排ガス流路切換バルブ２５は、コントローラ２６によって制御される。コントローラ２６は、例えば冷却水の温度やスロットル開度等に基づいて排ガス流路切換バルブ２５を制御する。
【００２９】
車両の通常走行時には、エンジン３からの排ガスが発電用排ガス通路２２を流れるように排ガス流路切換バルブ２５が制御される。この状態では、排ガスの排気熱が熱電発電ユニット２の各熱電モジュール６の高温側端面に伝わるため、熱電発電ユニット２による熱電発電に寄与される。
【００３０】
一方、車両のコールドスタート時には、排ガスが排ガスバイパス通路２１を流れるように排ガス流路切換バルブ２５が制御される。この状態では、発電用排ガス通路２２が空気層の断熱層となるため、排ガスの排気熱が熱電モジュール６側に逃げにくくなる。従って、触媒コンバータ２４の触媒の早期昇温に寄与される。
【００３１】
また、車両の登坂走行等によりエンジン３が高負荷・高温になったときにも、排ガスが排ガスバイパス通路２１を流れるように排ガス流路切換バルブ２５が制御される。この状態では、上記と同様に、発電用排ガス通路２２によって排ガスの熱が熱電モジュール６側に逃げにくくなるため、冷却ケース７内に供給された冷却水に排ガスの熱が入り込むことが抑制される。これにより、上述した熱電発電ユニット２の冷却系構造と相まって、エンジン３のオーバーヒートをより確実に回避することができる。また、車両の登坂走行時等には十分なエンジン出力が必要となるが、排ガスが排ガスバイパス通路２１を通ることで、エンジン３の排圧が下がるため、必要な動力性能を確保することができる。
【００３２】
図４は、上記のエンジン３の排気系をＥＧＲ（排ガス再循環）システムに適用した一例を示したものである。一般的なＥＧＲシステムでは、排ガスの一部（ＥＧＲガス）をエンジンのシリンダーヘッドまたはエキゾーストマニホールドから取り出し、そのＥＧＲガスをＥＧＲクーラーにより冷却してエンジンの吸気系に導入している。なお、ＥＧＲクーラーは、上述した冷却水を用いてＥＧＲガスを冷却する。
【００３３】
これに対し、図４に示すようにエンジン３の排気系に熱電発電ユニット２を設けた構成では、熱電発電ユニット２により排ガスの熱が回収されるため、排ガスの温度が大幅に低下する。そこで、エキゾーストパイプ５における熱電発電ユニット２の配設部位の下流側とエンジン３の吸気系との間に、ＥＧＲバルブ２７を介してＥＧＲ還流路２８を形成することにより、低温のＥＧＲガスを取り出してエンジン３の吸気系に戻すようにする。これにより、ＥＧＲクーラーを小型化または廃止することができる。また、ＥＧＲクーラーから冷却水に伝わる熱も低減されるため、上述したエンジン３の冷却系にとっても、ラジエータ１０の小型化が図れる等といったメリットがある。
【００３４】
図５は、本発明に係わる冷却媒体循環装置の第２の実施形態を示す構成図である。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
同図において、本実施形態の冷却媒体循環装置３０は、第１の実施形態における加熱用冷却水通路１６，１８及び熱電用冷却水通路２０に代えて、熱電・加熱兼用冷却水通路３１を有している。熱電・加熱兼用冷却水通路３１は、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内に冷却水を供給すると共に、冷却水の熱によってスロットルボディ１７及びヒータコア１９を加熱するための冷却水通路である。熱電・加熱兼用冷却水通路３１は、各冷却ケース７、スロットルボディ１７及びヒータコア１９を介して、シリンダーヘッド３ｂの冷却水出口部とウォータポンプ８とをつなぐように形成されている。熱電発電ユニット２は、熱電・加熱兼用冷却水通路２０におけるスロットルボディ１７及びヒータコア１９の上流側に配置されている。
【００３６】
熱電・加熱兼用冷却水通路３１には、冷却水の流路を熱電発電ユニット２に対してバイパスさせるための冷却水バイパス通路３２が接続されている。熱電・加熱兼用冷却水通路３１と冷却水バイパス通路３２との下流側接続部には、熱電・加熱兼用冷却水通路３１における熱電発電ユニット２を経由する通路部３１ａと冷却水バイパス通路３２とで冷却水が流れる流路を切り換える開閉バルブ３３が設けられている。開閉バルブ３３は、コントローラ３４によって制御される。コントローラ３４には、冷却水の水温を検出する温度センサ３５の検出値が入力される。温度センサ３５は、エンジン３内から流れ出た直後の冷却水の水温を検出するために、図示の通りエンジン冷却水通路９に配置するのが最も望ましい。
【００３７】
コントローラ３４は、温度センサ３５で検出された冷却水の水温が所定値よりも低いときは、冷却水が通路部３１ａを流れて循環するように開閉バルブ３３を制御し、冷却水の水温が所定値以上となったときは、冷却水が冷却水バイパス通路３２を流れて循環するように開閉バルブ３３を制御する。
【００３８】
ここで、サーモスタット１３は、第１の冷却媒体経路９，１２，１４及び第２の冷却媒体経路１５，１４において冷却媒体の流路を切り換える第１の流路切換手段を構成する。熱電・加熱兼用冷却水通路３１は、ポンプ８からエンジン３内に供給された冷却媒体を、当該冷却媒体により加熱される被加熱機器１７，１９を経由してポンプ８に戻すと共に、エンジン３から排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニット２に冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路を構成する。冷却水バイパス通路３２は、熱電発電ユニット２をバイパスするように第３の冷却媒体経路３１に接続されたバイパス通路を構成する。開閉バルブ３３、コントローラ３４及び温度センサ３５は、第３の冷却媒体経路３１及びバイパス通路３２において冷却媒体の流路を切り換える第２の流路切換手段を構成する。
【００３９】
このような冷却媒体循環装置３０において、エンジン３内を流れる冷却水の温度が低いときには、冷却水の一部は、通路部３１ａを含む熱電・加熱兼用冷却水通路３１を流れて循環する。この状態では、冷却水が熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内に流れるので、各熱電モジュール６の低温側端面が冷却され、熱電発電が行われる。また、熱電・加熱兼用冷却水通路３１を流れる冷却水の熱によってスロットルボディ１７及びヒータコア１９が加熱される。
【００４０】
このとき、熱電発電ユニット２は排ガスの熱を回収するため、冷却水が熱電発電ユニット２を通過すると、冷却水の温度が上昇する。このため、熱電・加熱兼用冷却水通路３１において熱電発電ユニット２の下流側に配置されたスロットルボディ１７及びヒータコア１９は、冷却水の熱によって早期に暖まるようになる。つまり、熱電発電ユニット２で回収した排ガスの熱は、ラジエータ１０で放熱されるだけでなく、スロットルボディ１７及びヒータコア１９の熱源として有効活用されている。また、排ガスの熱がスロットルボディ１７及びヒータコア１９で放熱されるので、エンジン３内に送られる冷却水の水温が下がる。このため、エンジン３のオーバーヒートを抑止したり、水温上昇による電動ファン１１の作動頻度を抑え、オルタネータ（図示せず）の仕事を減らし、車両の燃費向上を図ったりすることができる。
【００４１】
一方、車両が登坂走行等を行うことで、エンジン３に高負荷がかかり、エンジン３内の冷却水の温度が高くなると、コントローラ３４により開閉バルブ３３が切り換えられるため、冷却水の一部は、熱電・加熱兼用冷却水通路３１から冷却水バイパス通路３２に流れて循環するようになる。この場合には、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内には冷却水が流れないので、排ガスの熱が熱電発電ユニット２から冷却水に入り込んでエンジン３に伝わることは無い。これにより、エンジン３のオーバーヒートが防止される。
【００４２】
このように本実施形態においても、エンジン３に影響を与えることなく、エンジン３の冷却系と熱電発電ユニット２の冷却系とを共用化することができる。従って、冷却媒体循環装置の構成を簡単化し、低コスト化を図ることが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、熱電発電ユニット２を熱電・加熱兼用冷却水通路３１におけるスロットルボディ１７等の上流側に配置する構成としたが、熱電発電ユニット２を熱電・加熱兼用冷却水通路３１におけるスロットルボディ１７等の下流側に配置してもよい。この場合でも、エンジン３の高負荷・高温時にオーバーヒートが生じることなく、エンジン３の冷却系と熱電発電ユニット２の冷却系との共用化が実現可能である。
【００４４】
図６は、本発明に係わる冷却媒体循環装置の第３の実施形態を示す構成図である。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
同図において、本実施形態の冷却媒体循環装置４０は、第１の実施形態における熱電用冷却水通路２０に代えて、熱電用冷却水通路４１を有している。熱電用冷却水通路４１は、ラジエータ１０の出口側に設けられたエンジン冷却水通路１２と加熱用冷却水通路１８とを、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７を介してつなぐように形成されている。つまり、熱電用冷却水通路４１は、ラジエータ１０から流れ出た冷却水を、サーモスタット１３をバイパスしてウォータポンプ８に送るように形成されている。
【００４６】
熱電用冷却水通路４１における熱電発電ユニット２の下流側には、エンジン冷却水通路１２と熱電用冷却水通路４１とで冷却水が流れる流路を切り換える開閉バルブ４２が設けられている。開閉バルブ４２は、コントローラ４３によって制御される。コントローラ４３には、冷却水の水温を検出する温度センサ４４の検出値が入力される。温度センサ４４は、第２の実施形態における温度センサ３５と同様に、エンジン冷却水通路９に配置するのが望ましい。
【００４７】
コントローラ４３は、温度センサ４４で検出された冷却水の水温が所定値よりも低いときは、冷却水が熱電用冷却水通路４１を流れて循環するように開閉バルブ４２を制御し、冷却水の水温が所定値以上となったときは、冷却水がエンジン冷却水通路１２を流れて循環するように開閉バルブ４２を制御する。なお、開閉バルブ４２として流量調整バルブを使用する場合は、最適な冷却水循環状態を保つように開閉バルブ４２の通過流量を制御する。
【００４８】
ここで、熱電用冷却水通路４１及び加熱用冷却水通路１８は、第１の流路切換手段１３をバイパスするように第１の冷却媒体経路９、１２，１４におけるラジエータ１０の出口側に接続され、エンジン３から排出される排ガスの熱を利用して発電を行う熱電発電ユニット２に冷却媒体を供給するための第３の冷却媒体経路を構成する。開閉バルブ４２、コントローラ４３及び温度センサ４４は、第１の冷却媒体経路９，１２，１４及び第３の冷却媒体経路４１，１８において冷却媒体の流路を切り換える第２の流路切換手段を構成する。
【００４９】
このような冷却媒体循環装置４０において、エンジン３内の冷却水の温度が低いときには、第１の実施形態で述べたように、冷却水の一部は、エンジン冷却水バイパス通路１５、サーモスタット１３及びエンジン冷却水通路１４を流れて循環する。
【００５０】
また、この時には、開閉バルブ４２は開いた状態になっているため、サーモスタット１３のラジエータ１０側の流路が閉じられていても、ラジエータ１０を流れる冷却水は、熱電用冷却水通路４１を通ってウォータポンプ８に送られる。これにより、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内に冷却水が流れるため、各熱電モジュール６の低温側端面が冷却され、熱電発電が行われる。このとき、エンジン３の冷却系において最も水温の低いラジエータ１０の出口側から冷却ケース７内に冷却水が供給されるため、熱電モジュール６の低温側端面が十分冷却される。従って、熱電モジュール６の高温側端面と低温側端面との温度差が大きくなるので、発電量が増大し、発電効率が高くなる。
【００５１】
一方、車両が登坂走行等を行うことで、エンジン３に高負荷がかかり、エンジン３内の冷却水の温度が高くなると、サーモスタット１３のラジエータ１０側の流路が開くと共に、開閉バルブ４２が閉じた状態となる。このため、ラジエータ１０から出た冷却水は、エンジン冷却水通路１２、サーモスタット１３及びエンジン冷却水通路１４を流れて循環するようになる。つまり、熱電発電ユニット２の各冷却ケース７内には冷却水が流れないので、排ガスの熱が熱電発電ユニット２から冷却水に入り込んでエンジン３に伝わることは無い。これにより、エンジン３のオーバーヒートが防止される。
【００５２】
このように本実施形態においても、エンジン３に影響を与えることなく、エンジン３の冷却系と熱電発電ユニット２の冷却系とを共用化することができる。従って、冷却媒体循環装置の構成を簡単化し、低コスト化を図ることが可能となる。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態は、熱電発電ユニットを備えた自動車等の車両に冷却媒体循環装置を搭載したものであるが、本発明に係わる冷却媒体循環装置は、車両以外のもの、例えばエンジン及びラジエータ等を備えた発電装置などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係わる冷却媒体循環装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示すエンジンの排気系を示す図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２に示すエンジンの排気系の変形例を示す図である。
【図５】本発明に係わる冷却媒体循環装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【図６】本発明に係わる冷却媒体循環装置の第３の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…冷却媒体循環装置、２…熱電発電ユニット、３…エンジン、７…冷却ケース、８…ウォータポンプ、９…エンジン冷却水通路（第１の冷却媒体経路）、１０…ラジエータ、１２…エンジン冷却水通路（第１の冷却媒体経路）、１３…サーモスタット（流路切換手段、第１の流路切換手段）、１４…エンジン冷却水通路（第１の冷却媒体経路、第２の冷却媒体経路）、１５…エンジン冷却水バイパス通路（第２の冷却媒体経路）、１７…スロットルボディ（被加熱機器）、１９…ヒータコア（被加熱機器）、２０…熱電用冷却水通路（第３の冷却媒体経路）、３０…冷却媒体循環装置、３１…熱電・加熱兼用冷却水通路（第３の冷却媒体経路）、３２…冷却水バイパス通路、３３…開閉バルブ（第２の流路切換手段）、３４…コントローラ（第２の流路切換手段）、３５…温度センサ（第２の流路切換手段）、４０…冷却媒体循環装置、４１…熱電用冷却水通路（第３の冷却媒体経路）、４２…開閉バルブ（第２の流路切換手段）、４３…コントローラ（第２の流路切換手段）、４４…温度センサ（第２の流路切換手段）。
【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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