(57)【要約】【課題】  この発明は、内燃機関の運転状態に関わらず熱電素子の発電能力を保持し、安定した電力供給が行える自動車用排熱発電装置を提供することを目的とする。【解決手段】  排気ガスが通過する排気通路４と、該排気通路４の一部４ｂから高温側に対して排気ガス熱を伝達可能に配置された熱電素子１２と、該熱電素子１２の高温側に対して熱伝達可能に配置された化学ヒートポンプ１１と、上記熱電素子１２の低温側に熱伝達可能に配置された冷却水循環通路７とを含み、上記化学ヒートポンプ１１は、エンジン２の運転状態に起因して上記排気ガス温が上記熱電素子１２の高温側の発電温度範囲より低いことを検出した場合、圧力調整弁を開き、酸化マグネシウムを水和反応させることによって、熱電素子１２に対する排熱が行われるようにした。【選択図】    図２
2007016747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配置した熱電素子により発電する自動車用排熱発電装置であって、
排気ガスが通過し、上記熱電素子の高温側に対して熱伝達可能に配置した排気通路と、
上記熱電素子の高温側に対して熱伝達可能に配置した加熱手段と、
上記熱電素子の低温側に対して熱伝達可能に配置した低温側熱交換器とを含み、
上記加熱手段は、
上記内燃機関の運転状態に起因して排気ガス温度が上記熱電素子の高温側の発電温度範囲より低い場合、熱電素子に対して排熱を行う
自動車用排熱発電装置。
【請求項２】
前記加熱手段を、前記排気通路の一部に対して熱伝達可能に配置した化学ヒートポンプにより構成し、
上記化学ヒートポンプは、反応部と、凝縮部と、連通路と、該連通路に設置した圧力調整弁とを含んでなり、
上記反応部は、マグネシウム化合物と水とを脱水または水和反応させ、
上記凝縮部は、水蒸気を凝縮させ、
上記連通路は、反応部と凝縮部とを連結して上記水蒸気を流通させるものとし、
上記内燃機関の運転状態に起因して排気ガス温度が上記熱電素子の高温側の発電温度範囲より高い場合は、排気ガス熱により上記反応部にて水和反応を生じさせることにより上記化学ヒートポンプに吸熱させ、
排ガス温度が発電温度範囲より低い場合は、上記反応部にて水和反応を生じさせることにより上記化学ヒートポンプに排熱させる
請求項１記載の自動車用排熱発電装置。
【請求項３】
前記排気通路に、排気ガス温度を検出する温度検出手段を配置するとともに、
前記熱電素子の高温側の発電温度範囲の上限閾値および下限閾値を予め設定し、
上記温度検出手段により検出された排気ガス温度が上記上限閾値よりも高い場合または、上記下限閾値よりも低い場合、前記圧力調整弁を開くように制御する
請求項２記載の自動車用排熱発電装置。
【請求項４】
前記熱電素子と前記反応部と前記排気通路の一部とを一体化した発電ユニットとして構成する
請求項２または３記載の自動車用排熱発電装置。
【請求項５】
前記排気通路の途中に触媒コンバータを配置し、
前記発電ユニットを上記触媒コンバータの下流に配置する
請求項４記載の自動車用排熱発電装置。
【請求項６】
前記発電ユニットを、排気ガス温度が１０・１５モード燃費の走行パターンにおいて２５０〜４００℃の範囲で変化する排気通路の部分を含むように配置する
請求項４または５記載の自動車用排熱発電装置。
【請求項７】
熱電素子がテルル−ビスマス系素子である
請求項２乃至６のうちいずれか一項記載の自動車用排熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気系に配置した熱電素子により発電する自動車用排熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車において、それぞれエンジン（内燃機関）から排出される排気ガスの熱エネルギーを回収して電力に変換するものとしては、例えば、排気ガスが通過する排気通路からのガス熱が高温端面に伝達可能とされる熱電変換素子が配置され、該熱電変換素子の低温端面には放熱部材が配置されることにより構成された排熱発電装置が知られている。（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３６９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１によれば、上述した排熱発電装置は、熱電変換モジュールの高温端面と低温端面との間に生じた温度差に応じて、ゼーベック効果により生じた熱起電力により発電が行われることで、排気ガスの熱エネルギーを回収して電力に変換することができるとしている。
【０００５】
しかしながら、一般的に上述したような熱電変換素子は、最も効率的に発電できる素子固有の最適発電温度範囲を有しているものであり、内燃機関の運転状態によっては、この最適発電温度範囲を下回る時間帯が生じる場合がある。
【０００６】
仮に、内燃機関の運転状態により排気ガス温度が前記最適発電温度範囲を下回ってしまうと、発電能力の低下により駆動対象装置に対する電力供給が不安定になってしまうおそれがある。
【０００７】
この発明は、内燃機関の運転状態に関わらず熱電素子の発電能力を保持し、安定した電力供給が行える自動車用排熱発電装置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】
【０００８】
この発明の自動車用排熱発電装置は、内燃機関の排気系に配置した熱電素子により発電する自動車用排熱発電装置であって、排気ガスが通過し、上記熱電素子の高温側に対して熱伝達可能に配置した排気通路と、上記熱電素子の高温側に対して熱伝達可能に配置した加熱手段と、上記熱電素子の低温側に対して熱伝達可能に配置した低温側熱交換器とを含み、上記加熱手段は、上記内燃機関の運転状態に起因して排気ガス温度が上記熱電素子の高温側の発電温度範囲より低い場合、熱電素子に対して排熱を行うことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、熱電素子高温側が最適の発電温度範囲を下回った場合であっても、加熱手段により高温側が加熱されるため、熱電素子の高温側における温度変化を補償することができる。
【００１０】
この発明の一実施態様においては、前記加熱手段を、前記排気通路の一部に対して熱伝達可能に配置した化学ヒートポンプにより構成し、上記化学ヒートポンプは、反応部と、凝縮部と、連通路と、該連通路に設置した圧力調整弁とを含んでなり、上記反応部は、マグネシウム化合物と水とを脱水または水和反応させ、上記凝縮部は、水蒸気を凝縮させ、上記連通路は、反応部と凝縮部とを連結して上記水蒸気を流通させるものとし、上記内燃機関の運転状態に起因して排気ガス温度が上記熱電素子の高温側の発電温度範囲より高い場合は、排気ガス熱により上記反応部にて水和反応を生じさせることにより上記化学ヒートポンプに吸熱させ、排ガス温度が発電温度範囲より低い場合は、上記反応部にて水和反応を生じさせることにより上記化学ヒートポンプに排熱させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、排気ガス熱の温度が発電温度範囲を上回った時の熱エネルギーを蓄積し、排気ガス熱の温度が発電温度範囲を下回った時には、上記蓄積された熱エネルギーを放出することにより、熱電素子を加熱することができるため、熱電素子専用の特別な熱源を設ける必要がない。
【００１２】
この発明の一実施態様においては、前記排気通路に、排気ガス温度を検出する温度検出手段を配置するとともに、前記熱電素子の高温側の発電温度範囲の上限閾値および下限閾値を予め設定し、上記温度検出手段により検出された排気ガス温度が上記上限閾値よりも高い場合または、上記下限閾値よりも低い場合、前記圧力調整弁を開くように制御することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、温度検出手段により直接的に排気ガス温度を監視し、且つ熱電素子にとって最適な温度範囲を予め設定しているため、化学ヒートポンプによる吸熱、発熱運転を適切なタイミングで行わせることができる。
【００１４】
この発明の一実施態様においては、前記熱電素子と前記反応部と前記排気通路の一部とを一体化した発電ユニットとして構成することを特徴とする。  
この構成によれば、互いの熱伝達を効率よく行うことができる。
【００１５】
この発明の一実施態様においては、前記排気通路の途中に触媒コンバータを配置し、前記発電ユニットを上記触媒コンバータの下流に配置することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、化学ヒートポンプによる吸熱作用により、触媒の作用が低下し、触媒コンバータの浄化能力が低下することを防止できる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、前記発電ユニットを、排気ガス温度が１０・１５モード燃費の走行パターンにおいて２５０〜４００℃の範囲で変化する排気通路の部分を含むように配置することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、前記化学ヒートポンプのマグネシウム化合物と水とを効率よく反応させることができるため、化学ヒートポンプの吸熱、排熱能力を最大限高めることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、熱電素子がテルル−ビスマス系素子であることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、化学ヒートポンプの吸熱、排熱能力が最も高い温度範囲と、熱電素子が効率よく発電できる最適の発電温度範囲とが重複するため、排熱発電装置全体としての稼動効率を最大限にできる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、熱電素子高温側が最適の発電温度範囲を下回った場合であっても、熱電素子の高温側における温度変化を補償することにより、熱電素子の高温側と低温側との間の温度差を、発電が効率的に行われる最適な温度差に保持することができるため、発電能力を保持し、安定した電力供給を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。  
図１は、この発明の実施形態に係る自動車の排熱発電ユニット１および排気系構造を示す概略説明図であり、この実施形態に係る車両には、内燃機関となるエンジン２が配置されるとともに、該エンジン２の排気マニホールド３から後方に排気通路４が延び、該排気通路４上には、排気ガス流の上流側から順に、触媒コンバータ５、排熱発電ユニット１、およびサイレンサ６が設けられている。
【００２３】
前記触媒コンバータ５は、エンジン２の燃焼室から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒が用いられており、この触媒は、空燃比が理論空燃比付近であるときに最もよく浄化能力を発揮する特性をもつ。また、上記触媒の浄化能力は、排気ガス熱の温度にも依存しており、この排気ガス熱の温度がより高い状態にあるほどその能力を発揮するものである。
【００２４】
エンジン２の冷却装置としては、冷却水を循環させる冷却水循環通路７と、冷却水を冷却するラジエータ８とが備えられ、不図示のウォータポンプにより、エンジン２の燃焼室近傍を冷却するウォータジャケットとラジエータ８とを経由して冷却水を循環させることにより、エンジンの冷却が行われるようになっている。
【００２５】
ここで、前記排熱発電ユニット１は、図２に示すように、熱交換器フィン４ａを取付けた排気通路４の一部４ｂと、その排気通路４の一部４ｂの外周に熱伝達可能に配置された化学ヒートポンプ１１と、該化学ヒートポンプ１１から高温側に対して熱伝達可能に配置された熱電素子１２と、該熱電素子１２の低温側に対して熱伝達可能に配置され、熱交換器フィン７ａを取付けた前記冷却水循環通路７の一部７ｂと、図１に示す触媒コンバータ５よりも下流の排気通路４の排気ガス温度を検出するための温度センサ１３とからなり、これらが一体化され車体に取付けられている。
【００２６】
なお、熱電素子１２の低温側について、これを冷却水循環通路７の一部７ｂとしているが、冷却効果の大きいものであれば熱交換器フィン７ａのみにより構成することもできる。
【００２７】
また、前記温度センサ１３は、例えば、２種類の異なった材料の２つの接点部に異なった温度を与えた時の熱起電力を利用して温度検出を行う熱電対により構成することができ、図２の二点鎖線で示すように、化学ヒートポンプ１１の反応容器１１ａまたは、熱電素子１２の高温側の近傍に配置することもできる。
【００２８】
他に、前記温度センサ１３は、周囲の温度によりその電気抵抗値が変化するサーミスタにより構成することもでき、これらいずれの場合も、温度検出値を電気信号に変換してデータ処理することが可能になる。
【００２９】
前記化学ヒートポンプ１１は主に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を収容し、外周に熱交換器フィン１１ｂを取付けた反応容器１１ａと、水蒸気を凝縮・液化または蒸発させるためのコンデンサ１１ｃの他、反応容器１１ａと、コンデンサ１１ｃとの間の水蒸気通路１１ｄを開閉するための圧力調整弁１１ｅからなる。
【００３０】
熱電素子１２は、Ｐ型、Ｎ型の半導体を複数接合して構成されるものであり、排気通路４および、化学ヒートポンプ１１側を高温側に、冷却水循環通路７の一部７ｂ側を低温側に設定することにより、排気通路４を通過する排気ガス熱による高温側温度と、冷却水による低温側温度との間の温度差に応じて発電するものである。
【００３１】
また、この実施形態においては、熱電素子１２としてテルル−ビスマス系素子を用いている。このテルル−ビスマス系素子を用いるにあたって、本出願人は、冷却水循環通路７を通過する冷却水により、熱電素子１２の低温側を約８０℃で冷却することを前提にすると、最も効率よく発電する温度差の範囲、即ち熱電素子１２の高温側の最適温度範囲は約２７０〜２８０℃程度となることを見出した。
【００３２】
図示実施形態は上記の如く構成するものにして、以下作用を説明する。  
先ず、化学ヒートポンプ１１の反応容器１１ａ内に収容された酸化マグネシウムについてであるが、この酸化マグネシウムの水和反応と水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の脱水反応は、下記の反応式で示される。  
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｍｇ（ＯＨ）２＋ΔＨ  
ΔＨ＝−８１．０２ｋＪ／モル
即ち、酸化マグネシウムの水和反応は発熱反応であり、水酸化マグネシウムの脱水反応は吸熱反応である。そして、この反応は、気体である水蒸気と固体であるマグネシウム系との２相系でおこる可逆反応である。従って、排気ガスの排熱を用いて吸熱反応を行わせることによって、無駄となるはずのエネルギーを熱の形で蓄熱し、必要なときに逆反応を行わせることにより、有効なエネルギーとして利用することができる。
【００３３】
次に、図に従って化学ヒートポンプ１１の作動原理について説明する。図３および図４は、この発明に係る化学ヒートポンプ１１の構成及び作動原理を示す概略図であり、図３は排熱を吸収させて水酸化マグネシウムの脱水反応を起こさせた（か焼に相当）蓄熱状態、図４は酸化マグネシウムの水和反応による発熱状態を各々示している。因みに、か焼とは、鉱石を燃焼させる方法であり、鉱石内部での燃焼を持続するために熱風を送ることをいう。
【００３４】
なお、水酸化マグネシウムは、好ましくは２５０〜４５０℃程度でか焼すると、前記微小粒子同士の焼結が起こらないので、得られた酸化マグネシウムは元の水酸化マグネシウムの粒子構造をそのまま維持し、比表面積が大きく、高温での発熱反応活性が高い酸化マグネシウムを得ることができることが知られている。
【００３５】
従って、排気通路４のうちでも、実際に自動車が使用される状況の燃費に近づけるため一定の条件で走行する所謂１０・１５モード燃費の走行パターンにおいて、排気ガス温度が、前記水酸化マグネシウムがか焼するに好ましい温度範囲である２５０〜４５０℃となる位置に、前記化学ヒートポンプ１１を含む排熱発電ユニット１を配置することがより好ましい。
【００３６】
そこで、排気発電装置１のユニットを、１０・１５モード燃費の走行パターンにおいて、排気ガス温度が２５０〜４５０℃となる位置に配置した場合の、排熱発電ユニット１ユニットの作動を、排気ガス温度の時間変化を示す図５および、前記化学ヒートポンプ１１のサイクルにおけるＴ−Ｐ線図（温度Ｔに対する水蒸気の平衡圧力Ｐを示す図）となる図６とともに説明する。なお、図６において、横軸は絶対温度の逆数、縦軸は圧力（ａｔｍ）の対数を表す。
【００３７】
なお、化学ヒートポンプ１１の圧力調整弁１１ｅを開閉するにあたっては、排気ガス温度に基づいて行うものとしており、この圧力調整弁１１ｅの開閉を制御するために上限閾値Ｔａ、下限閾値Ｔｂを設定している。これら両閾値Ｔａ、Ｔｂは、テルル−ビスマス系素子からなる熱電素子１２が最も効率よく発電する排気ガス温度範囲に合わせて、図５に示すように各々約２７０℃、２８０℃程度としている。
【００３８】
以上のように構成された化学ヒートポンプ１１は、例えば、図５に示す時間ｔ１〜ｔ２の時間帯Ａにおいて、排気ガス温度が、熱電素子１２が効率よく発電する温度範囲の上限閾値Ｔａより高くなった場合は、排気ガスの熱を吸熱して、図３における反応容器１１ａ内の水酸化マグネシウムが脱水反応を起こし、酸化マグネシウムに変化するとともに、高温、高圧の水蒸気を放出する。この時の化学ヒートポンプ１１内の水蒸気の状態を温度Ｔ１、圧力Ｐ１とする（図６中の（１）の状態に対応）。
【００３９】
ここで、温度センサ１３により、排気ガス温度が上限閾値Ｔａより高くなったことを検出すると、圧力調整弁１１ｅを開くように制御され、反応容器１１ａから排出された水蒸気の一部はコンデンサ１１ｃに移動して冷却、凝縮・液化され、この際熱が放出される。この時、コンデンサ１１ｃ内での水蒸気の状態は温度Ｔ２（＜Ｔ１）、圧力Ｐ２（＜Ｐ１）となる（図６中の（２）の状態に対応）。
【００４０】
次に、時間ｔ２にて排気ガス温度が上限閾値Ｔａより低くなり、温度センサ１３が、熱電素子１２が効率よく発電する温度範囲内となったことを検出すると、時間帯Ｂにおいては、圧力調整弁１１ｅを閉じるように制御され、ここで反応容器１１ａ内の水蒸気を温度Ｔ３（＜Ｔ１）まで冷却すると、圧力はＰ３（＜Ｔ２）まで低下する（図６中の（４）の状態に対応）。
【００４１】
ここで、時間ｔ３において温度センサ１３により、排気ガス温度が、熱電素子１２が効率よく発電する温度範囲の下限閾値Ｔｂより低くなったことを検出すると、圧力調整弁１１ｅを開くように制御される。
【００４２】
この時、時間ｔ３〜ｔ４の時間帯Ｃにおいて、コンデンサ１１ｃ内の水蒸気の圧力が反応容器１１ａ内よりも高ければ、図４において、水蒸気が反応容器１１ａに移動して、水蒸気と酸化マグネシウムとが水和反応を起こし、化学ヒートポンプ１１から放熱される。
【００４３】
但し、コンデンサ１１ｃ内の水蒸気の圧力が反応容器１１ａ内よりも低ければ、図１、図３に示すように、水蒸気を反応容器１１ａに強制的に移動させるためのポンプ１１ｆを適宜設けるようにしてもよい。
【００４４】
ここで、コンデンサ１１ｃ内の水蒸気の移動に伴い、コンデンサ１１ｃ内では水蒸気圧が低下し、さらに凝縮・液化した水蒸気が蒸発するためコンデンサ１１ｃ内の温度が下がる。この時、コンデンサ１１ｃ内での水蒸気の状態は温度Ｔ４（＜Ｔ２）、圧力Ｐ４（＜Ｐ２）となる（図６中の（３）の状態に対応）。
【００４５】
そして、排気ガス温度が下限閾値Ｔｂより高くなったことを温度センサ１３が検出すると、時間帯Ｄにおいては、圧力調整弁１１ｅを閉じるように制御され、化学ヒートポンプ１１の蓄熱、発熱運転の１サイクルが終了する。この時、反応容器１１ａ内での水蒸気の状態は温度Ｔ３、圧力Ｐ３となる（図６中の（４）の状態に対応）。
【００４６】
上述したような、酸化マグネシウムの水和反応に伴う発熱運転により、排気通路４、熱電素子１２の高温側（図２参照）を加熱することができるようになったため、図５の時間ｔ４において再び排気ガス温度を、熱電素子１２が効率よく発電する温度範囲内にすることができる。従って、熱電素子１２の高温側の温度と低温側の温度との間の温度差を発電効率において最適なものに保持することができるため、発電能力を保持し、安定した電力供給を行うことができるようになったのである。
【００４７】
そして、時間ｔ５〜ｔ６の時間帯Ｅのように、再び排気ガス温度が上限閾値Ｔａより高くなった場合は、化学ヒートポンプ１１は蓄熱運転を行い、次に、排気ガス温度が、上限閾値Ｔａより低くなった場合に蓄熱された熱を発熱運転により放出するといったサイクルを繰り返すことができるようになっている。
【００４８】
このように、過剰に上昇した排気ガス熱を吸熱して蓄熱し、該蓄熱した熱を、排気ガス温度が低下した時に放熱することにより、熱電素子１２のために新たな熱エネルギーを発生させる専用の熱源を設ける必要がなくなるため、システム全体を稼動させるために必要な熱エネルギーを削減することができる。
【００４９】
また、マグネシウム化合物の化学反応による発熱作用を用いることにより、圧力調整弁１１ｅの開放時から短時間で熱電素子１２の高温側を加熱することができるため、特に、図５に示すような、排気ガス温度の変動が短時間で発生する排気系にとって好適であり、熱電素子１２の発電状態が途切れる時間をできるだけ短くし、安定した電力供給システムとすることができる。
【００５０】
さらにまた、排気通路４に、排気ガス温度を検出する温度センサ１３を配置するとともに、熱電素子１２の高温側の発電温度範囲の上限閾値Ｔａおよび下限閾値Ｔｂを予め設定し、上記温度センサ１３により検出された排気ガス温度が上限閾値Ｔａよりも高い場合または、下限閾値Ｔｂよりも低い場合、圧力調整弁１１ｅを開くように制御するようになっている。
【００５１】
これにより、検出された排気ガス温度を直接的に監視することで排気ガス温度をより正確に把握できるとともに、熱電素子にとって最適な温度範囲が予め設定されているため、化学ヒートポンプ１１による吸熱、発熱運転をより適切なタイミングで行わせることができる。従って、排熱発電ユニット１のシステム全体としての稼動ロスをできるだけ少なくすることができる。
【００５２】
ところで、熱電素子１２の発電効率を向上させるにあたっては、図２において、前記熱電素子１２と前記化学ヒートポンプ１１の反応容器１１ａと前記排気通路４の一部４ｂとが一体化され排熱発電ユニット１として構成されていることが好ましく、これにより、互いの隙間から熱エネルギーが外部に放出されることを防止できる。従って、熱の伝達効率が低下して、結果として発電効率が低下することを防止できる。
【００５３】
ここで、化学ヒートポンプ１１のうち、特に、コンデンサ１１ｃについては、例えば、車両外部の気象条件、季節の変化等が、前記蓄熱運転および、発熱運転における水蒸気の液化、蒸発といった状態変化に対して影響をできるだけ及ぼさないように、車両中央付近の底部に配置するのが好ましい。
【００５４】
また、熱電素子１２としてテルル−ビスマス系素子を用いることにより、熱電素子１２が効率よく発電できる温度範囲（約２７０〜２８０℃程度）と、化学ヒートポンプ１１において、水酸化マグネシウムをか焼して、水酸化マグネシウムから高温での発熱反応活性が高い酸化マグネシウムを得ることができる最適の温度範囲（約２５０〜４５０℃程度）とが重複することになる。
【００５５】
従って、熱電素子１２の高温側の温度が低下した時の発熱運転が最も効率よく行われるとともに、発電素子１２の発電効率自体が向上するため、排熱発電ユニット１のシステム全体としての稼動効率を最大限にすることができる。
【００５６】
さらにまた、排熱発電ユニット１と、図１に示す触媒コンバータ５との関係において、排熱発電ユニット１を上記触媒コンバータ５よりも排気ガス流の下流に配置している。これにより、化学ヒートポンプ１１による吸熱作用により温度が低下した排気ガスの通過で触媒の作用が低下し、触媒コンバータ５の浄化能力が低下することを防止できる。
【００５７】
ところで、エンジン２の運転状態に関わらず、熱電素子１２の発電能力を保持し、安定した電力供給を行うといった目的を達成するにあたって、蓄熱運転を行うことは必ずしも限定される要件ではない。
【００５８】
例えば、図７に示す排熱発電装置２１のように、酸化マグネシウムの水和反応に伴う発熱により、排気ガス温度を上昇させる化学ヒートポンプ１１に代わって、熱電素子３２の高温側に対して熱伝達可能にヒータ３４を配置し、車両に搭載されているバッテリ３５とスイッチ３６を介して接続されるものであってもよい。なお、この別の実施形態において作用等が最初と同様のものについては詳述を略することとする。
【００５９】
具体的には、温度センサ３３により、熱電素子３２の高温側において、排気通路２４における排気ガス温度が、熱電素子３２が効率よく発電する温度範囲の下限閾値より低くなったことを検出すると、スイッチ３６を閉じ、バッテリ３５から電力供給を受けてヒータ３４が加熱される。そして、この熱が熱電素子３２の高温側に伝達されることにより、高温側と低温側との温度差が再び増大し、熱電素子３２の発電状態を安定させることができる。
【００６０】
これにより、一般的に車両に搭載されている既存のバッテリ３５を補助的に熱源として使用することができ、且つ、電熱コイルにより構成されるヒータ３４とすることにより、これら排気発電装置２１全体を省スペース化することができる。
【００６１】
ところで、熱電素子１２、３２を効率よく作動させるための排気ガス温度を温度センサ１３、３３を用いて直接検出することにも限定されない。例えば、アクセルペダルの踏み込み量（即ちアクセル開度）またはスロットルバルブの開度が所定量以下になったことを検出することにより、所定時間後に排気ガス温度が低下することを間接的に判定させるようにしてもよい。
【００６２】
また、車両の走行速度とアクセルペダルの踏み込み量との関係により、低速走行でアクセルペダルを踏み込んだ時は排気ガス温度が上昇傾向にあるものとし、高速走行でアクセルペダルの踏み込み量に変化がない時は排気ガス温度が低下傾向にあるものとみなすことにより、排気ガス温度の状態を間接的に判定させるようにしてもよい。
【００６３】
これらの場合、別の目的で使用されるアクセル開度、スロットル開度センサを、この発明に係る熱電素子の制御用としても兼用させることができる。  
なお、その他の作用効果については、最初の実施形態と同様である。
【００６４】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の内燃機関は、エンジン２に対応し、
以下同様に、
加熱手段は、化学ヒートポンプ１１、ヒータ３４、バッテリ３５に対応し、
排熱発電装置は、排熱発電ユニット１に対応し、
反応部は、反応容器１１ａに対応し、
凝縮部は、コンデンサ１１ｃに対応し、
温度検出手段は、温度検出センサ１３、３３に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施形態に係る自動車の排熱発電装置および排気系構造を示す概略説明図。
【図２】図１に示す排熱発電装置の要部を示す拡大図。
【図３】この発明に係る化学ヒートポンプの構成及び作動原理であって、水酸化マグネシウムの脱水反応を示す概略図。
【図４】この発明に係る化学ヒートポンプの構成及び作動原理であって、酸化マグネシウムの水和反応を示す概略図。
【図５】１０・１５モード燃費の走行パターンにおける排気ガス温度の時間変化および、熱電素子が効率的に発電する温度範囲を示す図。
【図６】化学ヒートポンプのサイクルを示した、温度Ｔに対する水蒸気の平衡圧力Ｐを示すＴ−Ｐ線図。
【図７】この発明の別の実施形態に係る排熱発電装置の要部を示す拡大図。
【符号の説明】
【００６６】
１、２１…排熱発電ユニット
２…エンジン
４、２４…排気通路
５…触媒コンバータ
７…冷却水循環通路
１１…化学ヒートポンプ
１１ａ…反応容器
１１ｃ…コンデンサ
１１ｄ…水蒸気通路
１１ｅ…圧力調整弁
１２、３２…熱電素子
１３、３３…温度検出センサ
３４…ヒータ
３５…バッテリ
【図１】
2007016747.tif 000003
【図２】
2007016747.tif 000004
【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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