(57)【要約】【課題】排ガスに含まれる黒煙の問題を解決できるとともに、熱電素子の早期劣化を防止でき交換を容易にできる熱発電装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気口を、排気管２を介してマフラ３に接続する。マフラ３のケーシング3ca内には、黒煙を燃焼して浄化処理する酸化触媒を担持したセラミックフィルタ４を内蔵させる。このセラミックフィルタ４より下流側のケーシング3ca内には、このケーシング3caの後部から差込んだ複数のヒートパイプ５を、それらの半分まで挿着する。これらのヒートパイプ５のマフラ外部の半分には、熱を電気に変換する熱電素子６を装着する。【選択図】図１
2007305865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気を処理する排気処理器と、
排気処理器に内蔵され黒煙を燃焼して浄化処理する黒煙浄化装置と、
黒煙浄化装置より下流側の排気処理器内に挿着されたヒートパイプと、
ヒートパイプの外部に装着されて熱を電気に変換する熱電素子と
を具備したことを特徴とする熱発電装置。
【請求項２】
ヒートパイプは、
黒煙浄化装置を経た排気の流れ方向と対向する挿入方向で黒煙浄化装置の近傍まで挿着された
ことを特徴とする請求項１記載の熱発電装置。
【請求項３】
熱電素子に接続された蓄電装置
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の熱発電装置。
【請求項４】
熱電素子と蓄電装置との間に接続された整流器
を具備したことを特徴とする請求項３記載の熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排熱を回収する熱発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排熱を回収する方法として、排気通路に熱電素子を取付けて、熱を電気に変換してエネルギを回収する車両用熱発電器がある。この車両用熱発電器は、内燃機関の燃焼ガスの排気通路をその長手方向に複数分岐してなると共に、これら分岐された各排気通路に各々熱電素子を巻装してなるものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１２００９号公報（第２頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来技術では、排気通路を長手方向に複数分岐してなると共に、これら分岐された各排気通路に各々熱電素子を巻装してなるため、以下の問題がある。
【０００４】
排気通路を分岐しているため長期間使用すると、排ガスに含まれる黒煙すなわち煤などが付着して通路が狭まり、排気抵抗が増加する。
【０００５】
熱電素子を排気通路内に設けているので、排気ガスの影響で熱電素子が早期に劣化する。また、劣化した熱電素子の交換が難しい。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、排ガスに含まれる黒煙の問題を解決できるとともに、熱電素子の早期劣化を防止でき交換を容易にできる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】
【０００７】
請求項１に記載された発明は、エンジンの排気を処理する排気処理器と、排気処理器に内蔵され黒煙を燃焼して浄化処理する黒煙浄化装置と、黒煙浄化装置より下流側の排気処理器内に挿着されたヒートパイプと、ヒートパイプの外部に装着されて熱を電気に変換する熱電素子とを具備した熱発電装置である。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の熱発電装置におけるヒートパイプが、黒煙浄化装置を経た排気の流れ方向と対向する挿入方向で黒煙浄化装置の近傍まで挿着されたものである。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の熱発電装置において、熱電素子に接続された蓄電装置を具備したものである。
【００１０】
請求項４に記載された発明は、請求項３記載の熱発電装置において、熱電素子と蓄電装置との間に接続された整流器を具備したものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載された発明によれば、排気処理器内の黒煙浄化装置より下流側に挿着されたヒートパイプによって、エンジンから排出された排気熱とともに黒煙浄化装置から発生した熱も排気処理器の外部に導くことができ、この外部でヒートパイプに設けた熱電素子により排熱エネルギを電気に変換して効率よく回収できる。すなわち、黒煙浄化装置により捕捉された黒煙は排気ガスの熱で再燃焼されるので、ヒートパイプへの黒煙の付着を防止でき、黒煙の付着による熱伝導の低下を防止できる。また、黒煙の再燃焼で排気ガス温度が上昇し、回収できる排熱エネルギが増加するので、熱回収効率を向上できるとともに、ヒートパイプを用いているので、排気処理器の外部に排熱を効率よく導くことができ、熱回収効率を向上できる。さらに、ヒートパイプの介在により、熱電素子に排気ガスが直接作用しないので、熱電素子の早期劣化を防止できるとともに、熱電素子が排気処理器の外部にあるので熱電素子の交換を容易にできる。
【００１２】
請求項２に記載された発明によれば、黒煙浄化装置から発生した熱を、黒煙浄化装置を経た排気の流れ方向と対向する挿入方向で黒煙浄化装置の近傍まで挿着されたヒートパイプにより、効率よく吸収して排気処理器の外部に導くことができる。
【００１３】
請求項３に記載された発明によれば、熱電素子に接続された蓄電装置がコンデンサとして平滑化作用するので、熱電素子から出力される電圧を安定させることができる。
【００１４】
請求項４に記載された発明によれば、熱電素子と蓄電装置との間に接続された整流器により、温度変化による蓄電装置から熱電素子への逆流を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１に示されるように、油圧ショベルなどの作業機械に適用されるディーゼルエンジンなどのエンジン１の排気口は、排気管２を介して、エンジンの排気を処理する排気処理器としてのマフラ３に、その入口3inにて接続されている。このマフラ３の入口3inは、ケーシング3caと同軸状に設けられているが、排気口3outは、ケーシング3caの後部の側面に設けられている。
【００１７】
図２に示されるように、マフラ３のケーシング3ca内には、黒煙を燃焼して浄化処理する黒煙浄化装置としての酸化触媒が担持されたセラミックフィルタ４が内蔵されている。
【００１８】
このセラミックフィルタ４より下流側のケーシング3ca内には、このケーシング3caの後部から差込まれた複数のヒートパイプ５が、それらの半分まで挿着されている。すなわち、ヒートパイプ５は、セラミックフィルタ４を経た排気の流れ方向と対向する挿入方向でセラミックフィルタ４の近傍まで挿着されている。
【００１９】
これらのヒートパイプ５のマフラ外部の半分には、熱を電気に変換する熱電素子６が装着され、これらの熱電素子６は、図１に示されるように、整流器７を介して、蓄電装置としてのバッテリ８に接続され、このバッテリ８は電気機器９に接続されている。
【００２０】
次に、この実施の形態の作用効果を説明する。
【００２１】
エンジン１の排気ガスは排気管２からマフラ３内に導かれ、このマフラ３内のセラミックフィルタ４により、排気ガスに含まれている黒煙すなわち煤などの微粒子が捕捉され、捕捉された煤は排気ガスの熱で再燃焼され、浄化された排気ガスのみが排気口3outから大気に排出される。
【００２２】
このとき、マフラ３内の排気ガスの熱は、ヒートパイプ５でマフラ３の外部に導かれ、ヒートパイプ５に装着された熱電素子６で熱から電気に変換され、整流器７を経てバッテリ８に充電され、かつ電気機器９に供給される。
【００２３】
このように、マフラ３内のセラミックフィルタ４より下流側に挿着されたヒートパイプ５によって、エンジン１から排出された排気熱とともにセラミックフィルタ４から発生した熱もマフラ３の外部に導くことができ、この外部でヒートパイプ５に設けた熱電素子６により排熱エネルギを電気に変換して効率よく回収できる。
【００２４】
すなわち、セラミックフィルタ４には、酸化触媒が担持されているので、捕捉した煤を排気ガスの熱で再燃焼させることができ、したがって、ヒートパイプ５には煤などが付着しないので、熱伝導の低下を防止できる。
【００２５】
さらに、煤の再燃焼で排気ガス温度が上昇するので、回収できる排熱エネルギが増加し、熱回収効率を向上できる。また、ヒートパイプ５を用いているので、マフラ３の外部に排熱を効率よく導くことができ、この点でも熱回収効率を向上できる。
【００２６】
特に、酸化触媒が担持されたセラミックフィルタ４から発生した熱を、セラミックフィルタ４を経た排気の流れ方向と対向する挿入方向でセラミックフィルタ４の近傍まで挿着されたヒートパイプ５により、効率よく吸収してマフラ３の外部に導くことができる。
【００２７】
さらに、熱電素子６に排気ガスが直接作用することはないので、熱電素子６の早期劣化を防止できるとともに、熱電素子６がマフラ３の外部にあるので熱電素子６の交換を容易にできる。
【００２８】
また、熱電素子６に接続されたバッテリ８がコンデンサとして平滑化作用するので、熱電素子６から出力される電圧を安定させることができる。さらに、熱電素子６とバッテリ８との間に接続された整流器７により、温度変化によるバッテリ８から熱電素子６への逆流を防止できる。
【００２９】
本発明は、自動車、作業機械のエンジンの排気系に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る熱発電装置の一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】同上熱発電装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    エンジン
３    排気処理器としてのマフラ
４    黒煙浄化装置としての酸化触媒が担持されたセラミックフィルタ
５    ヒートパイプ
６    熱電素子
７    整流器
８    蓄電装置としてのバッテリ
【図１】
2007305865.tif 000003
【図２】
2007305865.tif 000004