(57)【要約】【課題】エンジンから発生する燃焼熱を効果的に再活用し、併せて商用化された熱電素子を適用位置にかかわらずに活用する内燃機関用発電装置を提供する。【解決手段】  本発明は、排気ガスが流動する排気マニホールドを被せて前記排気マニホールドから放出された熱エネルギーを吸収するヒートプロテクター、及び前記ヒートプロテクターに配置され、前記ヒートプロテクターが吸収した熱エネルギーから電気エネルギーを生成する熱電モジュールを含むことを特徴とする。  また、本発明は、排気ガスが流動する排気マニホールドの吸入段と吐出段との間に配置され、前記排気マニホールドから排出される熱エネルギーを吸収する熱電モジュール、及び前記熱電モジュールから熱エネルギーを吸収する冷却ジャケットを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流動する排気マニホールドを被せて前記排気マニホールドから放出された熱エネルギーを吸収するヒートプロテクター、及び
前記ヒートプロテクターに配置され、前記ヒートプロテクターが吸収した熱エネルギーから電気エネルギーを生成する熱電モジュールを含むことを特徴とする内燃機関用発電装置。
【請求項２】
前記ヒートプロテクターは、
前記熱電モジュールと接触して、平らに形成されている熱伝達パネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項３】
前記熱伝達パネルは複数備えられ、
前記ヒートプロテクターは、前記複数の熱伝達パネルが互いに連結されて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項４】
前記熱伝達パネルは複数備えられ、
前記複数の熱伝達パネルは、
前記排気マニホールドの吸入段上側に配置された第１パネル、
前記排気マニホールドの排出段上側に配置された第２パネル、及び
前記第１パネルと前記第２パネルとの間に配置され、前記第１パネル及び前記第２パネルと角張るように連結された第３パネルを含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項５】
前記第１パネル、前記第２パネル及び前記第３パネルは、傾斜して配置されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項６】
前記排気マニホールドの側面に配置され、前記第１、２、３パネルの側端部と角張るように連結された第４パネルをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項７】
前記第１パネルの側端部と角張るように連結され、前記第４パネルと対向する面に配置された第５パネルをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項８】
前記第２、３、５パネルと角張るように連結され、前記第４パネルと対向する面に配置された第６パネルをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項９】
前記熱電モジュールは、前記第１から前記第６パネルにそれぞれ配置されることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１０】
前記熱電モジュールから熱エネルギーを吸収する冷却ジャケットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１１】
前記冷却ジャケットは、
冷却水が流動する冷却流路が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１２】
前記熱電モジュールと前記ヒートプロテクターとの間に配置された第１ヒートスプレッダ、及び
前記冷却ジャケットと前記熱電モジュールとの間に配置された第２ヒートスプレッダをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１３】
前記第１ヒートスプレッダは、前記第２ヒートスプレッダよりも大きさがさらに大きいことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１４】
前記第１ヒートスプレッダと前記熱電モジュールとの間、及び前記熱電モジュールと前記第２ヒートスプレッダとの間にそれぞれ配置されたグラファイトシートをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１５】
熱エネルギーの移動を調節するように前記ヒートプロテクターと前記排気マニホールドとの間に配置された媒体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用発電装置。
【請求項１６】
排気ガスが流動する排気マニホールドの吸入段と吐出段との間に配置され、前記排気マニホールドから排出される熱エネルギーを吸収する熱電モジュール、及び
前記熱電モジュールから熱エネルギーを吸収する冷却ジャケットを含むことを特徴とする内燃機関用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用発電装置に係り、より詳しくは、エンジンから発生する高温の廃熱を活用して電気エネルギーに変換することにより、既存の内燃機関の燃費を向上させる内燃機関用発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、車両で発生する廃熱を再活用するために熱電素子を利用した熱電発電システムが開発されている。しかし、開発されている大部分の車両用熱電発電システムは、排気マフラーや排気パイプに関するものであり排気マフラーや排気パイプから放出される熱エネルギーは、エンジンから発生した燃焼熱に比べて相対的に少ないため、高い出力値を出せない問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、エンジンから発生する燃焼熱を効果的に再活用し、併せて商用化された熱電素子を適用位置にかかわらずに活用する内燃機関用発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関用発電装置は、排気ガスが流動する排気マニホールドを被せて前記排気マニホールドから放出された熱エネルギーを吸収するヒートプロテクター、及び前記ヒートプロテクターに配置され、前記ヒートプロテクターが吸収した熱エネルギーから電気エネルギーを生成する熱電モジュールを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の内燃機関用発電装置は、排気ガスが流動する排気マニホールドの吸入段と吐出段との間に配置され、前記排気マニホールドから排出される熱エネルギーを吸収する熱電モジュール、及び前記熱電モジュールから熱エネルギーを吸収する冷却ジャケットを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、
エンジンから発生する燃焼熱を効果的に再活用することができる。
また、商用化された熱電素子を適用位置にかかわらずに活用することができる。
さらに、捨てられる熱エネルギーのみを利用するので、触媒段の活性化温度に及ぼす影響を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置がエンジンに配置された形状を表した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による排気マニホールドの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の左側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の右側面図である。
【図６】本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の断面図である。
【図７】排気マニホールドから放出された熱エネルギーが、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置に伝達されることを表したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置がエンジンに配置された形状を表した斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による排気マニホールド１の斜視図である。図７は、排気マニホールド１から放出された熱エネルギーが、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置に伝達されることを表したブロック図である。
図１、図２及び図７に示す通り、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置は、排気ガスが流動する排気マニホールド１を被せて排気マニホールド１から放出された熱エネルギーを吸収するヒートプロテクター２０、及びヒートプロテクター２０に配置され、ヒートプロテクター２０が吸収した熱エネルギーから電気エネルギーを生成する熱電モジュール１０を含む。
【００１０】
排気マニホールド１は、内燃機関の排気口に連結される構成品であって、燃焼した排気ガスを集めて排気パイプを介して排出する装置である。
排気マニホールド１は、複数の燃焼室と連結されるように幾つかの枝からなる多岐菅で形成される。
ヒートプロテクター２０は、排気マニホールド１から排出される熱を遮断して車両内部の部品を保護する。ヒートプロテクター２０は、排気マニホールド１を被せて熱エネルギーを吸収する。
熱電モジュール１０は、ゼーベック効果により熱エネルギーの移動を介して電気エネルギーを生成する熱電素子を含む。生成された電気エネルギーはバッテリーに貯蔵される。熱電モジュール１０は、排気マニホールドから放出された熱を介して電気エネルギーを生成する。
【００１１】
図３は、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の斜視図である。図４は、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の左側面図である。図５は、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の右側面図である。
図３から図５に示す通り、ヒートプロテクター２０は、熱電モジュール１０と接触し、平らに形成された熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６を含む。熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、導電率に優れた金属性素材である。熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、排気マニホールド１を取り囲む形状である。熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、排気マニホールド１から熱を吸収するので、触媒段に及ぼす影響が減少される。
【００１２】
熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は複数備えられ、ヒートプロテクター２０は、複数の熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６が互いに連結されて形成される。ヒートプロテクター２０は、熱電モジュール１０と接触する面積を最大化するために平らに形成される。熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は平らに形成される。
熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は複数備えられ、複数の熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、排気マニホールド１の吸入段３上側に配置された第１パネル２１；排気マニホールド１の排出段上側に配置された第２パネル２２、及び第１パネル２１と第２パネル２２との間に配置され、第１パネル２１及び第２パネル２２と角張るように連結された第３パネル２３を含む。第１パネル２１、第２パネル２２及び第３パネル２３は傾斜して配置される。
【００１３】
本発明の一実施形態による熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、排気マニホールド１の側面に配置され、第１、２、３パネルの側端部と角張るように連結された第４パネル２４を含む。本発明の一実施形態による熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、第１パネル２１の側端部と角張るように連結され、第４パネル２４と対向する面に配置された第５パネル２５を含む。本発明の一実施形態による熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６は、第２、３、５パネル２２、２３、２５と角張るように連結され、第４パネル２４と対向する面に配置された第６パネル２６を含む。
【００１４】
熱電モジュール１０は、第１から第６パネル２６にそれぞれ配置される。したがって、第１から第６パネル２６は、排気マニホールドの上面及び側面を完全に取り囲む形状である。また、第１から第６パネル２６は平らに形成されるので、熱電モジュール１０と接触する部位を最大化することができる。さらに、多数の熱電モジュール１０を配置することができるので、排熱エネルギーの吸収率が増加する。また、第１から第６パネル２６の面積と角度の調節を介して外形及び面積を容易に変更可能である。
【００１５】
外形と面積の変更で単位面積当たりの熱伝達パネル２１、２２、２３、２４、２５、２６から排出される熱エネルギーが変わるので、それぞれ異なる仕様の熱電モジュール１０も配置することができる。すなわち、熱電モジュール１０の耐熱性に合わせてヒートプロテクター２０を変更することができる。また、高温用熱電モジュール１０を付着して内燃機関用発電装置の効率を増加させることもできる。
図６は、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置の断面図である。
図６及び図７に示す通り、本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置は、熱電モジュール１０から熱エネルギーを吸収する冷却ジャケット３０を含む。
【００１６】
本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置は、排気ガスが流動する排気マニホールド１の吸入段３と吐出段５との間に配置され、排気マニホールド１から排出される熱エネルギーを吸収する熱電モジュール１０、及び熱電モジュール１０から熱エネルギーを吸収する冷却ジャケット３０を含む。冷却ジャケット３０は、冷却水が流動する冷却流路が形成される。冷却ジャケット３０は、熱電モジュール１０から熱エネルギーを吸収して電気エネルギーの生成を促進する。
本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置は、熱電モジュール１０とヒートプロテクター２０との間に配置された第１ヒートスプレッダ４１、及び冷却ジャケット３０と熱電モジュール１０との間に配置された第２ヒートスプレッダ４２を含む。
【００１７】
ヒートスプレッダは、熱エネルギーを均一に分散する機能を有する。したがって、熱電モジュール１０に熱エネルギーを均一に供給する。第１ヒートスプレッダ４１は、第２ヒートスプレッダ４２よりも大きさがさらに大きい。したがって、熱電モジュール１０の縁部付近での冷却による温度不均一を防止することができる。また、ヒートプロテクター２０との結合のための締結部を確保することができる。
本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置は、第１ヒートスプレッダ４１と熱電モジュール１０との間、及び熱電モジュール１０と第２ヒートスプレッダ４２との間にそれぞれ配置されたグラファイトシート５０を含む。グラファイトシート５０は、界面での熱伝達抵抗を最小化して振動を吸収する。
【００１８】
本発明の一実施形態による内燃機関用発電装置は、熱エネルギーの移動を調節するようにヒートプロテクター２０と排気マニホールド１との間に配置された媒体６０を含む。ヒートプロテクター２０の内部に熱伝導性素材を充填または付着して、カバーの表面温度を制御することができる。すなわち、低温用熱電モジュール１０を付着する場合、熱伝導性の低い媒体６０を配置し、高温用熱電モジュール１０を付着する場合、熱伝導性の高い媒体６０を配置する。
【００１９】
以上、本発明の好ましい実施例を図示して説明したが、本発明は前述した特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００２０】
１  排気マニホールド
３  吸入段
５  吐出段
１０  熱電モジュール
２０  ヒートプロテクター
２１  第１パネル、熱伝達パネル
２２  第２パネル、熱伝達パネル
２３  第３パネル、熱伝達パネル
２４  第４パネル、熱伝達パネル
２５  第５パネル、熱伝達パネル
２６  第６パネル、熱伝達パネル
３０  冷却ジャケット
４１  第１ヒートスプレッダ
４２  第２ヒートスプレッダ
５０  グラファイトシート
６０  媒体
【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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【図７】
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