(57)【要約】【課題】自動車等に搭載されるキャニスタで発生する熱を活用することを課題とする。【解決手段】発電装置１は、揮発燃料を吸着する吸着剤１１を内部に収納したキャニスタ８と、吸着剤１１から受熱し高温化する高温の冷媒を貯留する蓄熱タンク９と、吸着剤１１の吸熱により冷却される低温の冷媒を貯留する保冷タンク１０と、蓄熱タンク９と保冷タンク１０との間に配置された熱発電モジュール１２と、熱発電モジュール１２と接続する蓄電装置１３と、キャニスタ８内を通過するように配置された冷媒通路１４と、冷媒通路１４と蓄熱タンク９内とを連通する第１通路１７及び第３通路１９と、冷媒通路１４と保冷タンク１０内とを連通する第２通路１８及び第４通路２０と、吸着剤１１の温度を検知する入口側温度センサ２３と出口側温度センサ２４と、吸着剤の温度に基づいて、冷媒の流路を切替える第１三方弁１５と第２三方弁１６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発燃料を吸着する吸着剤を内部に収納したキャニスタと、
前記吸着剤から受熱し高温化する高温冷媒を貯留する蓄熱タンクと、
前記吸着剤の吸熱により冷却される低温冷媒を貯留する保冷タンクと、
前記蓄熱タンクと前記保冷タンクとの間に配置された熱発電モジュールを含む蓄電手段と、
前記キャニスタ内を通過するように配置され、前記キャニスタ内と前記蓄熱タンク内との間で高温の冷媒が流通する高温冷媒通路と、
前記キャニスタ内を通過するように配置され、前記キャニスタ内と前記保冷タンク内との間で低温の冷媒が流通する低温冷媒通路と、
前記吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出する検出手段と、
前記検出手段から取得される前記吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態に関する情報に基づいて、前記高温冷媒通路の流通状態と前記低温冷媒通路の流通状態とを切替える切替手段と、
を備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の発電装置において、
前記高温冷媒と前記低温冷媒とは共通であり、
前記高温冷媒通路と前記低温冷媒通路は、前記キャニスタ内の共通の経路を含むことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項１記載の発電装置において、
前記検出手段は、前記吸着剤の温度を検知する温度センサを含み、
前記切替手段は、前記温度センサから取得される前記吸着剤の温度情報に基づいて、前記吸着剤の温度が上昇した場合、前記高温冷媒通路内の冷媒を流通させ、前記吸着剤の温度が低下した場合、前記低温冷媒通路内の冷媒を流通させることを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項１記載の発電装置において、
前記熱発電モジュールは、前記蓄熱タンクの上面側と前記保冷タンクの底面側との間に配置されたことを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項１記載の発電装置において、
前記蓄熱タンクと前記保冷タンクのいずれか一方が、他方の内部に配置されたことを特徴とする発電装置。
【請求項６】
内部に揮発燃料を吸着する吸着剤を収納した第１キャニスタ及び第２キャニスタと、
前記第１キャニスタと前記第２キャニスタとの間に配置された熱発電モジュールを含む蓄電手段と、
前記第１キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出する第１検出手段と、
前記第２キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段から取得される前記第１キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態に関する情報と、前記第２検出手段から取得される前記第２キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態に関する情報とに基づいて、前記第１キャニスタと前記第２キャニスタのいずれか一方へ揮発燃料を流入させ、他方へエアを供給するガス流入切替手段と、
を備えたことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度差により発電する熱発電モジュールを備えた発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン等の自動車用の燃料は揮発性があり、燃料タンク内において、揮発する。このような揮発燃料が大気中に放出されると公害の原因となるため、公害対策として、チャコールキャニスタ（以下、単に「キャニスタ」と称する。）が用いられている。キャニスタは、燃料タンク内などで揮発する燃料を、内部に備えられた吸着剤に吸着させて、揮発燃料の大気への排出を抑制する。こうして吸着剤に吸着された揮発燃料は、キャニスタ内に取り込まれるエアによって吸着剤から脱離され、エンジンの作動状態に応じて吸気管に送られる。
【０００３】
ところで、近年、環境温暖化の対策として、ガソリンに数％のエタノールを混合したエタノール混合ガソリンが利用されている。このようなエタノール混合ガソリンは、エタノールの混合比率が１０％以下であれば、理論上、既存のガソリンエンジンで利用できるとされている。このようなエタノール混合ガソリンは、温暖化対策を促進するにつれ、使用の拡大が予想される。図１０は、エタノールを混合していないガソリン燃料（以下、単に「ガソリン燃料」と称する。）とエタノールが１０％混合されたガソリン燃料（以下、「Ｅ１０」と称する。）との走行距離１マイルに対して発生する揮発燃料の量を示した説明図である。Ｅ１０は、上述のように既存のガソリンエンジンに利用することができるが、図１０に示すように、その揮発性がガソリン燃料の揮発性と比較して非常に高い。このため、キャニスタは、エタノール混合燃料の使用に伴い発生量が増す揮発燃料の処理を要求される。
【０００４】
このようなキャニスタ内の吸着剤には、粒子状の活性炭などが用いられている。このような活性炭は、揮発燃料の吸着時に発熱して温度が上昇し、吸着能力が低下する。また、活性炭は、揮発燃料の脱離時に吸熱して温度が低下し、脱離能力が低下する。このような活性炭の吸着能力の低下及び脱離能力の低下を抑制するキャニスタを改良したものが特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１２３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように、エタノール混合燃料の使用に伴い、揮発燃料が増すため、キャニスタ内の吸着剤が揮発燃料を吸着することにより発生する熱エネルギーが増加する。このような熱エネルギーをキャニスタ外部に取り出し、活用することができれば、エネルギーの有効利用に寄与することができる。
【０００７】
そこで、本発明は、キャニスタで発生する熱を活用することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明の発電装置は、揮発燃料を吸着する吸着剤を内部に収納したキャニスタと、前記吸着剤から受熱し高温化する高温の冷媒を貯留する蓄熱タンクと、前記吸着剤の吸熱により冷却される低温の冷媒を貯留する保冷タンクと、前記蓄熱タンクと前記保冷タンクとの間に配置された熱発電モジュールを含む蓄電手段と、前記キャニスタ内を通過するように配置され、前記キャニスタ内と前記蓄熱タンク内との間で高温の冷媒が流通する高温冷媒通路と、前記キャニスタ内を通過するように配置され、前記キャニスタ内と前記保冷タンク内との間で低温の冷媒が流通する低温冷媒通路と、前記吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出する検出手段と、前記検出手段から取得される前記吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態に関する情報に基づいて、前記高温冷媒通路の流通状態と前記低温冷媒通路の流通状態とを切替える切替手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、吸着剤による揮発燃料の吸着時の発熱と、吸着剤による揮発燃料の脱離時の吸熱とにより生じる温度差を利用して発電することができる。また、外部に設けたタンクへ高温の冷媒及び低温の冷媒を貯留するため、吸着剤の高温化及び吸着剤の低温化を抑制し、吸着剤の吸着能力及び脱離能力を良好な状態に維持することができる。
【０００９】
このような発電装置において、前記高温冷媒と前記低温冷媒とは共通であり、前記高温冷媒通路と前記低温冷媒通路とは、前記キャニスタ内の共通の経路を含む構成とすることができる（請求項２）。
【００１０】
このような発電装置において、前記検出手段は、前記吸着剤の温度を検知する温度センサを含み、前記切替手段は、前記温度センサから取得される前記吸着剤の温度情報に基づいて、前記吸着剤の温度が上昇した場合、前記高温冷媒通路内の冷媒を流通させて、前記吸着剤の温度が低下した場合、前記低温冷媒通路内の冷媒を流通させる構成とすることができる（請求項３）。このような構成とすることにより、蓄熱タンクと保冷タンクとへの冷媒の流入の切替えを行うことができる。これにより、高温の冷媒が蓄熱タンクへ貯留され、低温の冷媒が保冷タンクへ貯留でき、蓄熱タンクと保冷タンクとの間に温度差を発生させて、発電することができる。
【００１１】
このような発電装置において、前記熱発電モジュールは、前記蓄熱タンクの上面側と前記保冷タンクの底面側との間に配置された構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、熱発電モジュールの両端の温度差を拡大することができる。タンク内部の冷媒の温度分布は、上部の温度が最も高く、下部へ向かうほど低温になる。このため、このような発電装置では、蓄熱タンクの上面側の温度が最も高く、保冷タンクの底面側の温度が最も低い。本発明の発電装置は、熱発電モジュールの両端の温度差ができる限り大きくなるように、蓄熱タンク、保冷タンク、熱発電モジュールを配置し、熱発電モジュールの両端の温度差を拡大し、発電量を増加することができる。
【００１２】
このような発電装置において、前記蓄熱タンクと前記保冷タンクのいずれか一方が、他方の内部に配置された構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、熱発電モジュールの設置面積を増加することができる。このように、熱発電モジュールの設置面積を増加することにより、発電量を増加することができる。
【００１３】
また、本発明の発電装置は、内部に揮発燃料を吸着する吸着剤を収納した第１キャニスタ及び第２キャニスタと、前記第１キャニスタと前記第２キャニスタとの間に配置された熱発電モジュールを含む蓄電手段と、前記第１キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出する第１検出手段と、前記第２キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段から取得される前記第１キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態に関する情報と、前記第２検出手段から取得される前記第２キャニスタ内の吸着剤における揮発燃料の吸着及び脱離の状態に関する情報とに基づいて、前記第１キャニスタと前記第２キャニスタのいずれか一方へ揮発燃料を流入させ、他方へエアを供給するガス流入切替手段と、を備えた構成とすることができる（請求項６）。このような構成とすることにより、キャニスタ間に温度差を発生させ、この温度差を利用して発電することができる。また、発電の際にキャニスタ間で熱交換が行われ、吸着剤の吸着能力及び脱離能力を良好な状態に維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発電装置は、吸着剤による揮発燃料の吸着時の発熱と、脱離時の吸熱とにより生じる温度差を利用して発電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の発電装置１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。エンジン２は、エンジン本体３と燃料タンク４とを備えている。エンジン本体３には、吸気管５と排気管６とが接続されており、吸気管５の上流側にはエアフィルタ７が配置されている。
【００１７】
発電装置１は、キャニスタ８と蓄熱タンク９と保冷タンク１０とを備えている。キャニスタ８は、揮発燃料の吸着と脱離とが可能な活性炭からなる吸着剤１１を内部に収納している。この吸着剤１１は、揮発燃料を吸着する性質を持っている。また、このように吸着剤１１に吸着された揮発燃料は、大量の空気が供給されることにより、吸着剤１１から脱離する。さらに、キャニスタ８は、燃料タンク４において気化した揮発燃料が流入する入口８ａと、吸着剤１１から脱離した揮発燃料の混合したエアが排出される出口８ｂと、エアの導入するエア導入口８ｃとを備えている。入口８ａは燃料タンク４と接続され、出口８ｂは吸気管５と接続されている。また、エア導入口８ｃは大気開放されている。さらに、キャニスタ８内の入口８ａに近い側に入口側温度センサ２３が備えられており、キャニスタ８内の出口８ｂに近い側に出口側温度センサ２４が備えられている。このような入口側温度センサ２３及び出口側温度センサ２４は、吸着剤１１の温度を検出する。また、入口側温度センサ２３は、検出可能な温度領域が低い温度センサを準備し、出口側温度センサ２４は、検出可能な温度領域が高い温度センサを準備している。
【００１８】
蓄熱タンク９は、上面９ａを除く周囲を断熱部材９ｂで覆われたタンクである。保冷タンク１０は、底面１０ａを除く周囲を断熱部材１０ｂで覆われたタンクである。蓄熱タンク９は高温の冷媒を貯留し、保冷タンク１０は低温の冷媒を貯留する。保冷タンク１０は、蓄熱タンク９の上側に配置されており、蓄熱タンク９の上面９ａと、保冷タンク１０の底面１０ａとの間に熱発電モジュール１２が配置されている。この熱発電モジュール１２は、蓄電装置１３と電気的に接続されている。熱発電モジュール１２と蓄電装置１３とは、本発明の蓄電手段を構成する。
【００１９】
ここで、熱発電モジュール１２について詳細に説明する。図２は、図１の熱発電モジュール１２の一部を拡大して示した説明図である。熱発電モジュール１２は、ゼーベック効果を利用した発電装置であって、ｎ型半導体１２１およびｐ型半導体１２２を交互に配列している。ｎ型半導体１２１の一端１２１ａと、このｎ型半導体１２１に隣接する一方のｐ型半導体１２２の端部１２２ａとは、第一結合電極１２３で結合されている。さらに、このｎ型半導体１２１の他端１２１ｂと、このｎ型半導体１２１に隣接する他方のｐ型半導体１２２の端部１２２ｂとは第二結合電極１２４で結合されている。第一結合電極１２３の外側には、絶縁体１２５が接合され、さらに、その外側に蓄熱タンク９の上面９ａが接合されている。また、第二結合電極１２４の外側には、絶縁体１２６が接合され、その外側に保冷タンク１０の底面１０ａが接合されている。このような熱発電モジュール１２において、第一結合電極１２３と第二結合電極１２４との間に温度差が生じると、半導体内部の電子及び正孔が熱エネルギーによって移動し、第一結合電極１２３と第二結合電極１２４との間に電位差が発生する。さらに、このようなｎ型半導体１２１とｐ型半導体１２２とを組み合わされたものが直列に複数接続されることにより、大きな電位差を獲得している。このように、熱発電モジュール１２は、蓄熱タンク９側から保冷タンク１０側への熱の移動に伴って、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。このように発生した電気エネルギーは、電気回収機１３へ送られ、蓄電される。
【００２０】
次に、冷媒の通路について説明する。図１に示すように、発電装置１は冷媒通路１４を備えている。冷媒通路１４は、キャニスタ内８を通過するように配置されている。冷媒通路１４の一端は、キャニスタ８の外部で第１三方弁１５に接続されている。また、冷媒通路１４の他端は、キャニスタ８の外部で第２三方弁１６に接続されている。第１三方弁１５には、第１通路１７の一端が接続されている。この第１通路１７の他端は、蓄熱タンク９の内部に開口している。また、第１三方弁１５には、第２通路１８の一端が接続されている。この第２通路１８の他端は、保冷タンク１０の内部に開口している。さらに、第２三方弁１６には、第３通路１９の一端が接続されている。この第３通路１９の他端は、蓄熱タンク９の内部に開口している。また、第２三方弁１６には、第４通路２０の一端が接続されている。この第４通路２０の他端は、保冷タンク１０の内部に開口している。このような冷媒通路１４、第１通路１７、第２通路１８、第３通路１９、第４通路２０内を冷媒が流通する。ここでは、冷媒通路１４と第１通路１７と第３通路１９とが本発明の高温冷媒通路を形成し、冷媒通路１４と第２通路１８と第４通路２０とが本発明の低温冷媒通路を形成している。さらに、第１通路１７上に第１電動ポンプ２１が備えられており、この第１電動ポンプ２１は、高温冷媒通路内の冷媒を循環させる。また、第２通路１８上に第２電動ポンプ２２が備えられており、低温冷媒通路内の冷媒を循環させる。
【００２１】
さらに、発電装置１はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２５を備えている。ＥＣＵ２５は、第１三方弁１５、第２三方弁１６、第１電動ポンプ２１、第２電動ポンプ２２のそれぞれと電気的に接続されている。また、ＥＣＵ２５は、入口側温度センサ２３、出口側温度センサ２４のそれぞれと電気的に接続されている。ＥＣＵ２５は、入口側温度センサ２３と出口側温度センサ２４のそれぞれから取得される吸着剤１１の温度情報に基づいて、吸着剤１１における揮発燃料の吸着及び脱離の状態を検出し、第１三方弁１５及び第２三方弁１６の経路、第１電動ポンプ２１及び第２電動ポンプ２２の駆動状態を決定し、これらへ電気信号を送信する。ここでは、ＥＣＵ２５と第１三方弁１５と第２三方弁１６とが本発明の切替手段を構成し、ＥＣＵ２５と入口側温度センサ２３と出口側温度センサ２４とが本発明の検出手段を構成している。
【００２２】
次に、キャニスタ８内の温度変化について説明する。図３は、キャニスタ８内の温度の変化が生じる領域の遷移について示した説明図であって、図３（ａ）は、吸着剤１１が揮発燃料を吸着させる場合、図３（ｂ）は、吸着剤１１が揮発燃料を脱離させる場合を示している。まず、揮発燃料が吸着剤１１に吸着される場合について説明する。燃料タンク４内の燃料は揮発し、揮発燃料がキャニスタ８内へ導入される。キャニスタ８内に導入された揮発燃料はキャニスタ８内の吸着剤１１に吸着される。このとき、吸着剤１１により熱が発生してキャニスタ８内の温度が上昇する。揮発燃料は、入口８ａからキャニスタ８内へ流入するため、入口８ａ側から吸着剤１１が揮発燃料を吸着し、熱が発生する。このため、キャニスタ８内は、図３（ａ）に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、温度が上昇する。すなわち、Ｄの位置において、温度が上昇していれば、キャニスタ８内は全ての領域に亘って温度が上昇している。
【００２３】
次に、吸着剤１１に吸着された揮発燃料が脱離する場合について説明する。吸着剤１１に吸着された揮発燃料は、エンジン２の作動状態に応じてエア導入口８ｃから供給される大気により脱離される。このとき、吸着剤１１は吸熱し、キャニスタ８内の温度を低下させる。脱離した揮発燃料を混合したパージエアは、出口８ｂから排出されるため、出口８ｂに近い側から吸着剤１１の脱離が進み、温度が低下する。すなわち、キャニスタ８内は、図３（ｂ）に示すように、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順に温度が低下する。すなわち、Ａの位置において、温度が低下していれば、キャニスタ８内は全ての領域に亘って温度が低下している。
【００２４】
次に、ＥＣＵ２５の行う制御の流れに沿って、冷媒の流通状態を説明する。図４はＥＣＵ２５の行う制御フローである。また、図５は、温度センサが取得する温度情報に応じた電動ポンプの稼動状態と三方弁の経路の状態とについて示した表である。
【００２５】
ＥＣＵ２５はステップＳ１で、入口側温度センサ２３、出口側温度センサ２４のそれぞれが計測する温度情報を取得し、キャニスタ８内の出口８ｂ側における温度Ｔｂと、入口８ａ側における温度Ｔａを取得する。ＥＣＵ２５はステップＳ１の処理を終えると、ステップＳ２へ進む。
【００２６】
ＥＣＵ２５はステップＳ２でキャニスタ８内の出口８ｂ側の温度ＴｂがＴ１より高いか否かを判断する。ここで、Ｔ１は予め設定されている温度である。上述したように、キャニスタ８内の吸着剤１１が揮発燃料を吸着すると、キャニスタ８内の温度が上昇する。キャニスタ８内の出口８ｂ側はキャニスタ８内で最後に温度が上昇するため、出口８ｂの温度が上昇している場合、キャニスタ８内の全ての領域で温度が上昇していると判断できる。このように、キャニスタ８内の全ての領域で温度が上昇したと判断すると、この後の処理において、冷媒通路１４内の冷媒を蓄熱タンク９内へ導入する。ＥＣＵ２５は、ステップＳ２でＹＥＳと判断する場合、すなわち、キャニスタ８内の出口８ｂ側の温度ＴｂがＴ１より高い場合、ステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６の処理へ進む。
【００２７】
ＥＣＵ２５は、ステップＳ３で第１電動ポンプ２１を稼働させる。ＥＣＵ２５は、ステップＳ４で第２電動ポンプ２２を停止する。ＥＣＵ２５は、ステップＳ５で第１三方弁１５に冷媒通路１４と第１通路１７とを接続させる。また、ＥＣＵ２５は、ステップＳ６で第２三方弁に冷媒通路１４と第３通路１９とを接続させる。これにより、冷媒通路１４は、蓄熱タンク９内と連通するため、冷媒通路１４内の高温の冷媒が蓄熱タンク９内へ流入する。こうして、蓄熱タンク９内へ高温の冷媒が貯留される。また、蓄熱タンク９内の冷媒が冷媒通路１４へ流入して、吸着剤１１の温度を低下する。このように吸着剤１１が冷却されて、吸着剤１１の吸着能力が維持される。ＥＣＵ２５は、これらの処理を終えるとリターンする。なお、このステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６は、順序を入れ替えても良い。
【００２８】
一方、ＥＣＵ２５は、ステップＳ２でＮＯと判断する場合、すなわち、キャニスタ８内の出口８ｂ側の温度ＴｂがＴ１よりも高い状態でない場合、ステップＳ７へ進む。
【００２９】
ＥＣＵ２５は、ステップＳ７で第１電動ポンプ２１を停止する。ステップＳ２でＮＯと判断する場合、すなわち、キャニスタ８内の出口８ｂ側の温度ＴｂがＴ１よりも高い状態でない場合、蓄熱タンク９内の冷媒の温度を維持するために、極力、冷媒の移動を抑制したい。このため、第１電動ポンプ２１を停止する。ＥＣＵ２５は、ステップＳ７の処理を終えると、ステップＳ８へ進む。
【００３０】
ＥＣＵ２５は、ステップＳ８でキャニスタ８内の入口８ａ側の温度ＴａがＴ２より低いか否かを判断する。ここで、Ｔ２は予め設定されている温度である。上述したように、キャニスタ８内の吸着剤１１が揮発燃料を脱離すると、キャニスタ８内の温度が低下する。キャニスタ８内の入口８ａ側はキャニスタ８内で最後に温度が低下するため、入口８ａの温度が低下している場合、キャニスタ８内の全ての領域で温度が低下していると判断できる。このように、キャニスタ８内の全ての領域で温度が低下したと判断すると、この後の処理において、冷媒通路１４内の冷媒を保冷タンク１０内へ導入する。ＥＣＵ２５は、ステップＳ８でＹＥＳと判断する場合、すなわち、キャニスタ８内の入口８ａ側の温度ＴａがＴ２より低い場合、ステップＳ９、ステップＳ１０、ステップＳ１１の処理へ進む。
【００３１】
ＥＣＵ２５は、ステップＳ９で第２電動ポンプ２２を稼働させる。ＥＣＵ２５は、ステップＳ１０で第１三方弁１５に冷媒通路１４と第２通路１８とを接続させる。また、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１１で第２三方弁に冷媒通路１４と第４通路２０とを接続させる。これにより、冷媒通路１４は、保冷タンク１０内と連通するため、冷媒通路１４内で冷却された冷媒が保冷タンク１０内へ流入する。こうして、保冷タンク１０内へ低温の冷媒が貯留される。また、保冷タンク１０内の冷媒が冷媒通路１４へ流入して、吸着剤１１の温度を上昇させる。これにより、吸着剤１１の温度が上昇して、吸着剤１１の脱離能力が維持される。ＥＣＵ２５は、これらの処理を終えると、リターンする。なお、このステップＳ９、ステップＳ１０、ステップＳ１１は、順序を入れ替えても良い。
【００３２】
一方、ＥＣＵ２５は、ステップＳ８でＮＯと判断する場合、すなわち、キャニスタ８内の入口８ａ側の温度ＴａがＴ２より低い状態でない場合、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４の処理へ進む。
【００３３】
ＥＣＵ２５は、ステップＳ１２で第２電動ポンプ２２を停止する。ステップＳ８でＮＯと判断する場合、すなわち、キャニスタ８内の入口８ａ側の温度が低下していない場合、保冷タンク１０内の冷媒の温度を維持するため、極力、冷媒の移動を抑制したい。このため、第２電動ポンプ２２を停止する。
【００３４】
ＥＣＵ２５は、ステップＳ１３で第１三方弁１５の経路の全てを閉塞させる。また、ステップＳ１４で第２三方弁１６の経路の全てを閉塞させる。これにより、冷媒の移動が抑制されて、蓄熱タンク９、保冷タンク１０のそれぞれの冷媒の温度が維持される。ＥＣＵ２５は、これらの処理を終えると、リターンする。なお、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４は、順序を入れ替えても良い。
【００３５】
発電装置１はこのような制御により、蓄熱タンク９へ高温の冷媒を貯留し、保冷タンク１０へ低温の冷媒を貯留する。また、揮発燃料の吸着時の吸着剤１１が冷却されて吸着能力が維持され、揮発燃料の離脱時の吸着剤１１が暖められて脱離能力が維持される。ＥＣＵ２５は、エンジン２が運転されている時に、このような制御処理を行う。また、ＥＣＵ２５は、燃料タンク４内に燃料が供給された後にエンジン２が始動されると、このような制御処理を行う。
【００３６】
ところで、蓄熱タンク９内及び保冷タンク１０内は、上側ほど高温で、下側ほど低温の温度分布となっている。このような状態について、図６を参照しつつ説明する。図６は蓄熱タンク９の上面９ａと保冷タンク１０の底面１０ａとの間の温度差についての説明図である。図６（ａ）は、図１の蓄熱タンク９、保冷タンク１０、熱発電モジュール１２を拡大して示した説明図であって、図６（ｂ）は、蓄熱タンク９及び保冷タンク１０内の冷媒の温度分布を示した説明図である。図６（ｂ）は、蓄熱タンク９の底面９ｃからの高さを縦軸、冷媒の温度を横軸としている。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、蓄熱タンク９内は、上述の冷媒の移動により、常温よりも高温の冷媒で満たされている。さらに、上面９ａが最も高温となっている。一方、保冷タンク１０内は、上述の冷媒の移動により、常温よりも低温の冷媒で満たされている。さらに、底面１０ａが最も低温となっている。すなわち、蓄熱タンク９と保冷タンク１０とが向かい合う面で温度差が可能な限り大きくなるように構成されている。発電装置１は、このように熱発電モジュール１２の両端の温度差を拡大し、熱発電モジュール１２の回収する発電量を増加している。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の発電装置は、実施例１の発電装置１とほぼ同様の構成をしている。但し、本実施例の発電装置は、蓄熱タンク３２と保冷タンク３３と熱発電モジュール３４が、実施例１の蓄熱タンク９と保冷タンク１０と熱発電モジュール１２と異なっている。
【００３９】
図７は、実施例２の蓄熱タンク３２と保冷タンク３３と熱発電モジュール３４の概略構成を示した説明図である。蓄熱タンク３２は保冷タンク３３の内部に配置されている。蓄熱タンク３２の外側と保冷タンク３３の内側との間に、熱発電モジュール３４が配置されている。また、保冷タンク３３は、周囲を断熱部材３３ｂで覆われている。このように、本実施例の発電装置では、熱発電モジュール３４の設置面積を増加している。これにより、熱発電モジュール３４は、回収する発電量を増加することができる。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。また、本実施例は、蓄熱タンクと保冷タンクとを入れ替えて、蓄熱タンクの内部に保冷タンクを配置する構成としてもよい。
【実施例３】
【００４０】
次に、本発明の実施例３について説明する。図８は、実施例３の発電装置４１を組み込んだエンジン４０の概略構成を示した説明図である。本実施例の発電装置４１は、実施例１の発電装置１と同様の構成をしている。但し、本実施例の発電装置４１は、実施例１の断熱タンク９、保冷タンク１０、熱発電モジュール１２、冷媒通路１４などの冷媒の流通通路、流路を切替えるポンプ等を備えていない代わりに、第１キャニスタ４２、第２キャニスタ４３を備え、これらのキャニスタ間に第１熱発電モジュール４４、第２熱発電モジュール４５を備えている。第１キャニスタ４２、第２キャニスタ４３はどちらも、実施例１のキャニスタ８と同様の構成をしている。第１キャニスタ４２には、第１キャニスタ４２内の吸着剤１１の温度を検出する第１温度センサ４６が備えられ、第２キャニスタ４３には、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１の温度を検出する第２温度センサ４７が備えられている。また、発電装置４１は、第１キャニスタ４２、第２キャニスタ４３のどちらか一方と燃料タンク４とを接続する第３三方弁４８を備えている。さらに、発電装置４１は、第１キャニスタ４２、第２キャニスタ４３のどちらか一方と吸気管５とを接続する第４三方弁４９を備えている。
【００４１】
第１熱発電モジュール４４は、第１キャニスタ４２を高温体とし、第２キャニスタ４３を低温体として第１キャニスタ４２と第２キャニスタ４３との間に生じる温度差を利用して発電する。すなわち、第１熱発電モジュール４４は、第１キャニスタ４２が揮発燃料を吸着することにより発熱し、第２キャニスタ４３が揮発燃料を脱離させて吸熱する際の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。一方、第２熱発電モジュール４５は、第１キャニスタ４２を低温体とし、第２キャニスタ４３を高温体として第１キャニスタ４２と第２キャニスタ４３との間に生じる温度差を利用して発電する。すなわち、第２熱発電モジュール４５は、第１キャニスタ４２が揮発燃料を脱離させて吸熱し、第２キャニスタ４３が揮発燃料を吸着することにより発熱する際の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。第１熱発電モジュール４４、第２熱発電モジュール４５のそれぞれは、蓄電装置１３と電気的に接続されており、第１熱発電モジュール４４、第２熱発電モジュール４５で発電した電力が回収される。
【００４２】
第１温度センサ４６、第２温度センサ４７のそれぞれは、ＥＣＵ２５と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２５は、第１温度センサ４６及び第２温度センサ４７により検出された温度情報を取得する。ＥＣＵ２５は、第１温度センサ４６の検出する温度情報に基づいて、吸着剤１１の発生する熱エネルギーを算出し、この熱エネルギーの値から第１キャニスタ４２内の吸着剤１１における揮発燃料の吸着状態を検出する。このような第１温度センサ４６とＥＣＵ２５とは、本発明の第１検出手段を構成する。同様に、ＥＣＵ２５は、第２温度センサ４７の検出する温度情報に基づいて、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１における揮発燃料の吸着状態を検出する。このような第２温度センサ４７とＥＣＵ２５とは、本発明の第２検出手段を構成する。さらに、第３三方弁４８、第４三方弁４９は、ＥＣＵ２５と電気的に接続されている。ＥＣＵ２５は、二つのキャニスタ内の吸着剤１１のいずれかにおいて、揮発燃料における吸着状態が飽和すると、第３三方弁４８、第４三方弁４９の経路を切替える。このようなＥＣＵ２５、第３三方弁４８、第４三方弁４９は、ガス流入切替手段を形成する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
次に、発電装置４１の動作について説明する。まず、第１キャニスタ４２内へ揮発燃料が導入されている場合について説明する。第１キャニスタ４２内へ揮発燃料を導入する場合、ＥＣＵ２５の指令により、第３三方弁４８は、第１キャニスタ４２内と燃料タンク４とを接続する経路を形成し、第４三方弁４９は、第２キャニスタ４３内と吸気管５とを接続する経路を形成する。このような状態では、第１キャニスタ４２内の吸着剤１１は、揮発燃料を吸着し、発熱する。一方、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１は、エアが供給されて、揮発燃料を脱離し、吸熱する。この結果、第１キャニスタ４２の温度が上昇し、第２キャニスタ４３の温度が低下する。このような第１キャニスタ４２の温度上昇と第２キャニスタ４３の温度低下により生じる温度差を利用して、第１熱発電モジュール４４は発電する。また、発電とともに第１キャニスタ４２から第２キャニスタ４３へ熱が伝わる。これにより、第１キャニスタ４２内の吸着剤１１の温度が低下し、吸着能力が維持される。また、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１の温度が上昇し、脱離能力が維持される。
【００４４】
このように、第１キャニスタ４２内へ揮発燃料を導入する場合、第１温度センサ４６は、第１キャニスタ４２内の温度を単位時間間隔で検出する。ＥＣＵ２５は、このように検出された温度情報を時間で積分し、第１キャニスタ４２内の吸着剤１１で発生する熱エネルギーを算出する。このような熱エネルギーの算出は、第１キャニスタ４２内へ揮発燃料を導入した時から行う。このように算出される熱エネルギーの値が、予め実験により求めておいた、揮発燃料で飽和するまでに吸着剤１１が発生する熱エネルギーの値に達した場合、ＥＣＵ２５は、第３三方弁４８、第４三方弁４９の経路を切替える。すなわち、第３三方弁４８は、第２キャニスタ４３内と燃料タンク４とを接続する経路を形成し、第４三方弁４９は、第１キャニスタ４２内と吸気管５とを接続する経路を形成する。これにより、第２キャニスタ４３内へ揮発燃料が導入され、第１キャニスタ４２内へエアが供給されることになる。
【００４５】
このように第２キャニスタ４３内へ揮発燃料が導入される場合には、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１は、揮発燃料を吸着し、発熱する。一方、第１キャニスタ４２内の吸着剤１１は、エアが供給されて、揮発燃料を脱離し、吸熱する。この結果、第２キャニスタ４３の温度が上昇し、第１キャニスタ４２の温度が低下する。これにより、第１キャニスタ４２と第２キャニスタ４３との間には温度差が生じ、第２熱発電モジュール４５が発電する。また、発電とともに第２キャニスタ４３から第２キャニスタ４２へ熱が伝わる。この結果、第１キャニスタ４２内の吸着剤１１の温度が低下し、吸着能力が維持される。また、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１の温度が上昇し、脱離能力が維持される。
【００４６】
第２キャニスタ４３内へ揮発燃料を導入する場合、第２温度センサ４７は、第２キャニスタ４３内の温度を単位時間間隔で検出し、ＥＣＵ２５は、第２温度センサ４７により検出された温度情報を時間で積分し、第２キャニスタ４３内の吸着剤１１で発生する熱エネルギーを算出する。このような熱エネルギーの算出は、第２キャニスタ４３内へ揮発燃料を導入した時から行う。このように算出される熱エネルギーの値が、予め実験により求めておいた、揮発燃料で飽和するまでに吸着剤１１が発生する熱エネルギーの値に達した場合、ＥＣＵ２５は、第３三方弁４８、第４三方弁４９の経路を切替える。
【００４７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００４８】
例えば、実施例１の発電装置１は、キャニスタ８内の温度を検出する温度センサを一つとすることができる。この場合、この温度センサは吸着剤の温度上昇と温度低下の両方を検出する。また、温度センサに代えて、揮発燃料の吸着率を検出する検出器を備えることができる。この場合、ＥＣＵ２５は、揮発燃料の吸着率に応じて、冷媒の流路を切替える。
【００４９】
また、実施例１の冷媒通路１４は、蓄熱タンクと接続する高温冷媒通路と、保冷タンクと接続する低温冷媒通路とに分離することもできる。図９は、このような発電装置５１の概略構成を示した説明図である。発電装置５１は、冷媒通路１４に代えて、高温冷媒通路５２、低温冷媒通路５３を備えた点で、実施例１の発電装置１と相違している。高温冷媒通路５２は、キャニスタ内８を通過するように配置され、蓄熱タンク９に接続している。高温冷媒通路５２には第１開閉弁５４が配置され、ＥＣＵ２５の信号に基づいて開閉する。低温冷媒通路５３は、キャニスタ８内を通過するように配置され、保冷タンク１０に接続している。低温冷媒通路５３には第２開閉弁５４が配置され、ＥＣＵ２５の信号に基づいて開閉する。ＥＣＵ２５は、出口側温度センサ２４が温度の上昇を検出すると、第１開閉弁５４を開弁し、第１電動ポンプ２１を稼働する。これにより、冷媒が高温冷媒通路５２を循環する。また、ＥＣＵ２５は、入口側温度センサ２３が温度の低下を検出すると、第２開閉弁５５を開弁し、第２電動ポンプ２２を稼働する。これにより、冷媒が低温冷媒通路５３を循環する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の発電装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図２】図１の熱発電モジュールの一部を拡大して示した説明図である。
【図３】キャニスタ内の温度の変化が生じる領域の遷移について示した説明図であって、（ａ）は、吸着剤が揮発燃料を吸着させる場合であって、（ｂ）は、吸着剤が揮発燃料を脱離させる場合である。
【図４】ＥＣＵの行う制御フローである。
【図５】温度センサが取得する温度情報に応じた電動ポンプの稼動状態と三方弁の経路の状態とについて示した表である。
【図６】（ａ）は、図１の蓄熱タンク、保冷タンク、熱発電モジュールを拡大して示した説明図であって、（ｂ）は、蓄熱タンク及び保冷タンク内の冷媒の温度分布を示した説明図である。
【図７】実施例２の蓄熱タンクと保冷タンクと熱発電モジュールの概略構成を示した説明図である。
【図８】実施例３の発電装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図９】本発明のその他の発電装置の概略構成を示した説明図である。
【図１０】ガソリン燃料とＥ１０（エタノールが１０％混合されたガソリン燃料）との走行距離１マイルに対して発生する揮発燃料の量を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、４１、５１  発電装置
２、４０  エンジン
４  ガソリンタンク
８  キャニスタ
９、３２  蓄熱タンク
１０、３３  保冷タンク
１１  吸着剤
１２、３４  熱発電モジュール
１４  冷媒通路
１５  第１三方弁
１６  第２三方弁
２３  入口側温度センサ
２４  出口側温度センサ
２５  ＥＣＵ
４２  第１キャニスタ
４３  第２キャニスタ
４４  第１熱発電モジュール
４５  第２熱発電モジュール
４６  第１温度センサ
４７  第２温度センサ
４８  第３三方弁
４９  第４三方弁
５２  高温冷媒通路
５３  低温冷媒通路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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