JPH1155973A - 触媒コンバータ一体型排熱発電装置 - Google Patents
触媒コンバータ一体型排熱発電装置Info
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- JPH1155973A JPH1155973A JP9210619A JP21061997A JPH1155973A JP H1155973 A JPH1155973 A JP H1155973A JP 9210619 A JP9210619 A JP 9210619A JP 21061997 A JP21061997 A JP 21061997A JP H1155973 A JPH1155973 A JP H1155973A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼機関に装着された触媒コンバータ一体型
排熱発電装置において、その発電効率を向上させるとと
もに、触媒コンバータの破損を防止し、その耐久性を向
上させることにある。 【解決手段】 燃焼機関の排気系に備えられるととも
に、触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバー
タの外周面に排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換
する熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コン
バータ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体
は、排気流下方向において一定の間隙を介して設けられ
た複数個のハニカム担体からなる。
排熱発電装置において、その発電効率を向上させるとと
もに、触媒コンバータの破損を防止し、その耐久性を向
上させることにある。 【解決手段】 燃焼機関の排気系に備えられるととも
に、触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバー
タの外周面に排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換
する熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コン
バータ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体
は、排気流下方向において一定の間隙を介して設けられ
た複数個のハニカム担体からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼機関から排出
される排気の熱エネルギを回収して電気エネルギに変換
するための排熱発電装置に関する。
される排気の熱エネルギを回収して電気エネルギに変換
するための排熱発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温の排気を排出する自動車、工
場等では、エンジン、炉等から排出する排気の排熱から
熱エネルギを回収して電気エネルギに変換するために、
例えば、特開昭６１−２５４０８２号公報、特開昭６３
−２６２０７５号公報、特開平７−３０７４９３号公報
に開示される排熱発電装置が利用されている。
場等では、エンジン、炉等から排出する排気の排熱から
熱エネルギを回収して電気エネルギに変換するために、
例えば、特開昭６１−２５４０８２号公報、特開昭６３
−２６２０７５号公報、特開平７−３０７４９３号公報
に開示される排熱発電装置が利用されている。
【０００３】特に、自動車においては、排気を浄化する
目的から触媒コンバータが広く用いられているが、この
触媒コンバータは、排気を浄化する際に発熱反応を生ず
ることから熱エネルギを回収するための機器としては最
適である。実開平７−３１５６号公報には、自動車にお
いて前記排熱発電装置を触媒コンバータに組み込んだ技
術が開示されている。
目的から触媒コンバータが広く用いられているが、この
触媒コンバータは、排気を浄化する際に発熱反応を生ず
ることから熱エネルギを回収するための機器としては最
適である。実開平７−３１５６号公報には、自動車にお
いて前記排熱発電装置を触媒コンバータに組み込んだ技
術が開示されている。
【０００４】図１７は、この排熱発電装置５０を示して
いる。この排熱発電装置５０は、自動車エンジン排気系
に装着された触媒５１と、この外壁に密着して環状に形
成された熱電変換モジュール５２と、この熱電変換モジ
ュール５２の外周に密着して設けられた冷却室５３とか
ら成っている。前記触媒５１は、排気を浄化するもの
で、図１８に示すように金属薄板からなる波板５４と平
板５５とを巻回して形成したハニカム担体５６を備え、
このハニカム担体５６に担持された主にＰｔ等の貴金属
触媒により、排気中の炭化水素、一酸化炭素及び有機化
合物などの有害物質を酸化して排気を浄化している。そ
して、この浄化作用は反応熱を発生するので、この触媒
５１は、流入した排気温度よりも高温になる。
いる。この排熱発電装置５０は、自動車エンジン排気系
に装着された触媒５１と、この外壁に密着して環状に形
成された熱電変換モジュール５２と、この熱電変換モジ
ュール５２の外周に密着して設けられた冷却室５３とか
ら成っている。前記触媒５１は、排気を浄化するもの
で、図１８に示すように金属薄板からなる波板５４と平
板５５とを巻回して形成したハニカム担体５６を備え、
このハニカム担体５６に担持された主にＰｔ等の貴金属
触媒により、排気中の炭化水素、一酸化炭素及び有機化
合物などの有害物質を酸化して排気を浄化している。そ
して、この浄化作用は反応熱を発生するので、この触媒
５１は、流入した排気温度よりも高温になる。
【０００５】なお、この触媒５１は、図１９に示すよう
に、セラミックスを型を用いて押し出して成型した矩形
状の一定のセルが集合したハニカム担体５７を用いるこ
ともある。熱電変換モジュール５２は、熱エネルギを電
気エネルギに変換するもので、一端面を高温にするとと
もに対向する他端面を低温にして両端面間に温度差を生
じせしむると起電力が発生する熱電変換素子５７と、発
生した電気を取り出す電極等からなる。
に、セラミックスを型を用いて押し出して成型した矩形
状の一定のセルが集合したハニカム担体５７を用いるこ
ともある。熱電変換モジュール５２は、熱エネルギを電
気エネルギに変換するもので、一端面を高温にするとと
もに対向する他端面を低温にして両端面間に温度差を生
じせしむると起電力が発生する熱電変換素子５７と、発
生した電気を取り出す電極等からなる。
【０００６】前記冷却室５３は、熱電変換モジュール５
２を冷却するための室であり、ラジエータで冷却された
エンジン冷却水が循環している。従って、自動車におい
ては、触媒５１に熱電変換モジュール５２を組み込むと
ともに冷却室５３を設けてこの種排熱発電装置５０を構
成することは、熱電変換効率を高めることができるので
好ましい。
２を冷却するための室であり、ラジエータで冷却された
エンジン冷却水が循環している。従って、自動車におい
ては、触媒５１に熱電変換モジュール５２を組み込むと
ともに冷却室５３を設けてこの種排熱発電装置５０を構
成することは、熱電変換効率を高めることができるので
好ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この実
開平７−３１５６号公報に記載された排熱発電装置５０
においては、以下の欠点を有する。前記ハニカム担体５
６を構成する個々のセルがそれぞれ独立しているので、
入口部で一つのセルに流入した排気は、出口部で流出す
るまでそのセル内のみを流下するだけである。
開平７−３１５６号公報に記載された排熱発電装置５０
においては、以下の欠点を有する。前記ハニカム担体５
６を構成する個々のセルがそれぞれ独立しているので、
入口部で一つのセルに流入した排気は、出口部で流出す
るまでそのセル内のみを流下するだけである。
【０００８】そして、特に高温が要求されるハニカム担
体５６の外周部は、外側から積極的に冷却されることか
ら、中心部に比べて低温になり、この現象は下流に行く
に従い著しくなる。このため熱電変換効率が低下する。
また、外周部の熱は利用されるが、中心部の熱はほとん
ど利用されないで排出されてしまうので、排熱を有効に
回収できない。
体５６の外周部は、外側から積極的に冷却されることか
ら、中心部に比べて低温になり、この現象は下流に行く
に従い著しくなる。このため熱電変換効率が低下する。
また、外周部の熱は利用されるが、中心部の熱はほとん
ど利用されないで排出されてしまうので、排熱を有効に
回収できない。
【０００９】さらに、ハニカム担体５６の外周部と中心
部との温度差が大きくなり、ハニカム担体５６に内部応
力が生じ、金属製ハニカム担体では熱変形を生じ、ひい
ては耐久性が低下する。セラミックス製ハニカム担体で
は、セラミックスは熱膨張率が小さいとともに機械強度
が低いことから、内部応力に耐え切れずに破壊する虞が
ある。
部との温度差が大きくなり、ハニカム担体５６に内部応
力が生じ、金属製ハニカム担体では熱変形を生じ、ひい
ては耐久性が低下する。セラミックス製ハニカム担体で
は、セラミックスは熱膨張率が小さいとともに機械強度
が低いことから、内部応力に耐え切れずに破壊する虞が
ある。
【００１０】そして、このような問題は、自動車に限ら
ず、触媒コンバータを装着した燃焼機関であって触媒コ
ンバータに排熱発電装置を組み込んだ全ての触媒コンバ
ータ一体型排熱発電装置においては、共通の課題であ
る。本発明は、このような課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、燃焼機関に装着された触媒
コンバータ一体型排熱発電装置において、その発電効率
を向上させるとともに、触媒コンバータの破損を防止
し、その耐久性を向上させることにある。
ず、触媒コンバータを装着した燃焼機関であって触媒コ
ンバータに排熱発電装置を組み込んだ全ての触媒コンバ
ータ一体型排熱発電装置においては、共通の課題であ
る。本発明は、このような課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、燃焼機関に装着された触媒
コンバータ一体型排熱発電装置において、その発電効率
を向上させるとともに、触媒コンバータの破損を防止
し、その耐久性を向上させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置は、燃焼機関の排気系に備え
られるとともに、触媒を担持するハニカム担体を有する
触媒コンバータの外周面に排気中の熱エネルギを電気エ
ネルギに変換する熱電変換モジュールを一体的に装着し
た、触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、前記
ハニカム担体は、排気流下方向において一定の間隙を介
して設けられた複数個のハニカム担体からなることを特
徴とする。
バータ一体型排熱発電装置は、燃焼機関の排気系に備え
られるとともに、触媒を担持するハニカム担体を有する
触媒コンバータの外周面に排気中の熱エネルギを電気エ
ネルギに変換する熱電変換モジュールを一体的に装着し
た、触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、前記
ハニカム担体は、排気流下方向において一定の間隙を介
して設けられた複数個のハニカム担体からなることを特
徴とする。
【００１２】請求項２記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、燃焼機関の排気系に備えられるとともに、
触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバータの
外周面に排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換する
熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コンバー
タ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体は、
ハニカムを構成するセル密度が中心部で密であるととも
に外周部で疎である異形ハニカム担体からなることを特
徴とする。
発電装置は、燃焼機関の排気系に備えられるとともに、
触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバータの
外周面に排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換する
熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コンバー
タ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体は、
ハニカムを構成するセル密度が中心部で密であるととも
に外周部で疎である異形ハニカム担体からなることを特
徴とする。
【００１３】請求項３記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、燃焼機関の排気系に備えられるとともに、
触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバ−タの
外周面に排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換する
熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コンバー
タ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体は、
ハニカムを構成するセルの壁面にセル間相互を導通する
開口が設けられている開口ハニカム担体からなることを
特徴とする。
発電装置は、燃焼機関の排気系に備えられるとともに、
触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバ−タの
外周面に排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換する
熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コンバー
タ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体は、
ハニカムを構成するセルの壁面にセル間相互を導通する
開口が設けられている開口ハニカム担体からなることを
特徴とする。
【００１４】請求項４記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、請求項３記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置において、前記開口が、貫通孔からなることを
特徴とする。請求項５記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記
載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、前記
ハニカム担体は、金属薄板で構成されてなることを特徴
とする。
発電装置は、請求項３記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置において、前記開口が、貫通孔からなることを
特徴とする。請求項５記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記
載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、前記
ハニカム担体は、金属薄板で構成されてなることを特徴
とする。
【００１５】請求項６記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記
載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、前記
ハニカム担体は、そのハニカムを構成するセルが、一定
の波形に形成した金属薄板からなる波板と、略平滑な金
属薄板からなる平板とを交互に組み合わせて構成されて
なることを特徴とする。
発電装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記
載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、前記
ハニカム担体は、そのハニカムを構成するセルが、一定
の波形に形成した金属薄板からなる波板と、略平滑な金
属薄板からなる平板とを交互に組み合わせて構成されて
なることを特徴とする。
【００１６】請求項７記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置は、燃焼機関の排気系に備えられるとともに、
触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバータの
外周面に、排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換す
る熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コンバ
ータ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体
は、そのハニカムを構成するセルが、山部と谷部とをそ
の全面に形成している一枚の帯状金属薄板を、巻回ない
しは所望の長さで折り畳んで積層し、あるいは、所望の
長さで切断して重畳することにより積層して形成されて
なるとともに、このハニカム担体の径方向においては、
このハニカム担体を構成する帯状金属薄板の長尺方向
に、この長尺方向にわずかな幅で残した平坦部を中心と
したその両側に山部と谷部とが交互に形成され、この山
部−平坦部−谷部−平坦部からなる１単位が周期的に繰
り返されか、あるいは、この平坦部を中心としたその両
側に山部ないし谷部のいずれかが非規則的に形成され、
この平坦部を中心としたその両側に山部ないし谷部のい
ずれかを備えた非規則的な山部、平坦部、谷部、平坦部
の連なりが繰り返されて形成される一方、このハニカム
担体の軸方向においては、このハニカム担体を構成する
帯状金属薄板の短尺方向に、前記平坦部が全長に亙って
形成されるとともに、この平坦部を除いた山部および谷
部において所望間隔で形成された切込部で、山部の後方
には谷部、谷部の後方には山部が形成されるように、こ
の帯状金属薄板を切り起こして山部と谷部とが交互に連
続的に形成されていることにより、該ハニカム担体は構
成されてなることを特徴とする。
発電装置は、燃焼機関の排気系に備えられるとともに、
触媒を担持するハニカム担体を有する触媒コンバータの
外周面に、排気中の熱エネルギを電気エネルギに変換す
る熱電変換モジュールを一体的に装着した、触媒コンバ
ータ一体型排熱発電装置において、前記ハニカム担体
は、そのハニカムを構成するセルが、山部と谷部とをそ
の全面に形成している一枚の帯状金属薄板を、巻回ない
しは所望の長さで折り畳んで積層し、あるいは、所望の
長さで切断して重畳することにより積層して形成されて
なるとともに、このハニカム担体の径方向においては、
このハニカム担体を構成する帯状金属薄板の長尺方向
に、この長尺方向にわずかな幅で残した平坦部を中心と
したその両側に山部と谷部とが交互に形成され、この山
部−平坦部−谷部−平坦部からなる１単位が周期的に繰
り返されか、あるいは、この平坦部を中心としたその両
側に山部ないし谷部のいずれかが非規則的に形成され、
この平坦部を中心としたその両側に山部ないし谷部のい
ずれかを備えた非規則的な山部、平坦部、谷部、平坦部
の連なりが繰り返されて形成される一方、このハニカム
担体の軸方向においては、このハニカム担体を構成する
帯状金属薄板の短尺方向に、前記平坦部が全長に亙って
形成されるとともに、この平坦部を除いた山部および谷
部において所望間隔で形成された切込部で、山部の後方
には谷部、谷部の後方には山部が形成されるように、こ
の帯状金属薄板を切り起こして山部と谷部とが交互に連
続的に形成されていることにより、該ハニカム担体は構
成されてなることを特徴とする。
【００１７】（作用）請求項１記載の触媒コンバータ一
体型排熱発電装置では、上流側の触媒コンバータに流入
した排気は、前記間隙で混合されて温度、排気成分とも
均一になった後、再び下流側の触媒コンバータに流入す
るので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高温
に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒コ
ンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。
体型排熱発電装置では、上流側の触媒コンバータに流入
した排気は、前記間隙で混合されて温度、排気成分とも
均一になった後、再び下流側の触媒コンバータに流入す
るので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高温
に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒コ
ンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。
【００１８】請求項２記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置では、触媒コンバータの外周側セルにより多く
の排気が流入し、外周側セルで活発に浄化反応を呈して
発熱するので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的
に高温に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、
触媒コンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させ
る。
発電装置では、触媒コンバータの外周側セルにより多く
の排気が流入し、外周側セルで活発に浄化反応を呈して
発熱するので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的
に高温に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、
触媒コンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させ
る。
【００１９】請求項３および請求項４記載の触媒コンバ
ータ一体型排熱発電装置では、触媒コンバータに流入し
た排気は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散するの
で、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高温に保
たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒コンバ
ータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。
ータ一体型排熱発電装置では、触媒コンバータに流入し
た排気は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散するの
で、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高温に保
たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒コンバ
ータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。
【００２０】請求項５記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置では、触媒コンバータの熱伝導性が良好であ
る。請求項６記載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置
では、触媒コンバータとして構造及び耐久性において安
定したものを作成することができる。請求項７記載の触
媒コンバータ一体型排熱発電装置では、触媒コンバータ
に流入した排気は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散
するので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高
温に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒
コンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。
さらに、触媒コンバータを、耐久性において安定したも
のを安価に作成することができる。
発電装置では、触媒コンバータの熱伝導性が良好であ
る。請求項６記載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置
では、触媒コンバータとして構造及び耐久性において安
定したものを作成することができる。請求項７記載の触
媒コンバータ一体型排熱発電装置では、触媒コンバータ
に流入した排気は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散
するので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高
温に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒
コンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。
さらに、触媒コンバータを、耐久性において安定したも
のを安価に作成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に詳述する発明の実施の形態
は、いずれも本発明を乗用車に適用したものである。 （実施の形態１）図１および図２は、本発明の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置の実施の形態１を示してお
り、図１は、全体斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ
線に沿う断面図である。
は、いずれも本発明を乗用車に適用したものである。 （実施の形態１）図１および図２は、本発明の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置の実施の形態１を示してお
り、図１は、全体斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ
線に沿う断面図である。
【００２２】図１に示すように、本実施の形態１の触媒
コンバータ一体型排熱発電装置１は、触媒コンバータ２
と、触媒コンバータ２のコンバータシェル２１に密着し
て環状に形成された熱電変換モジュール４（図２）と、
この熱電変換モジュール４の外周に密着して設けられた
冷却外筒１０とからなっている。前記触媒コンバータ２
は、排気を浄化するもので、平行する直線部とこれに連
なって対向する半円部からなるレーシングトラック形状
をなす。そして、図１８に示す従来技術と同様に一定の
波形に形成した金属薄板からなる波板５４と、平滑な金
属薄板からなる平板５５とを巻回して形成したハニカム
担体５６を備え、このハニカム担体５６はコンバータシ
ェル２１に内蔵されている。
コンバータ一体型排熱発電装置１は、触媒コンバータ２
と、触媒コンバータ２のコンバータシェル２１に密着し
て環状に形成された熱電変換モジュール４（図２）と、
この熱電変換モジュール４の外周に密着して設けられた
冷却外筒１０とからなっている。前記触媒コンバータ２
は、排気を浄化するもので、平行する直線部とこれに連
なって対向する半円部からなるレーシングトラック形状
をなす。そして、図１８に示す従来技術と同様に一定の
波形に形成した金属薄板からなる波板５４と、平滑な金
属薄板からなる平板５５とを巻回して形成したハニカム
担体５６を備え、このハニカム担体５６はコンバータシ
ェル２１に内蔵されている。
【００２３】この際、このハニカム担体５６は、単一体
ではなく図３に示すごとく、上流側担体５６ａと下流側
担体５６ｂとの２つの同一のハニカム担体からなり、こ
れらが一定の間隙を置いて装着されている。さらに、前
記コンバータシェル２１の両端には、取付フランジ２
３、２４が溶接されており、これら取付フランジ２３、
２４を介して図示しない同様な取付フランジを有する楕
円錐状のディフューザとフランジ接合され、そしてこれ
らディフューザは排気管に接続される。
ではなく図３に示すごとく、上流側担体５６ａと下流側
担体５６ｂとの２つの同一のハニカム担体からなり、こ
れらが一定の間隙を置いて装着されている。さらに、前
記コンバータシェル２１の両端には、取付フランジ２
３、２４が溶接されており、これら取付フランジ２３、
２４を介して図示しない同様な取付フランジを有する楕
円錐状のディフューザとフランジ接合され、そしてこれ
らディフューザは排気管に接続される。
【００２４】図２に示すように、前記熱電変換モジュー
ル４は、熱電変換素子４１と、図示しない電極と、これ
らを絶縁するとともに断熱する絶縁断熱材とからなる。
この熱電変換素子４１は、ｐ型・ｎ型の一対の半導体か
らなり熱エネルギを電気エネルギに変換する素子で、対
向する二つの面が高温物に当接する高温面４２と低温物
に当接する低温面４３とからなっており、高温面４２と
低温面４３との両端面間に温度差を生じせしむると起電
力が発生する。
ル４は、熱電変換素子４１と、図示しない電極と、これ
らを絶縁するとともに断熱する絶縁断熱材とからなる。
この熱電変換素子４１は、ｐ型・ｎ型の一対の半導体か
らなり熱エネルギを電気エネルギに変換する素子で、対
向する二つの面が高温物に当接する高温面４２と低温物
に当接する低温面４３とからなっており、高温面４２と
低温面４３との両端面間に温度差を生じせしむると起電
力が発生する。
【００２５】そして、この熱電変換素子４１は、その高
温面４２をコンバータシェル２１の外周面に緩衝材４４
を介して密着させ、その低温面４３を冷却外筒１０の内
周面に直接密着させて複数個装着されている。これら各
々の熱電変換素子４１は、電極を介して直列に接続さ
れ、発生した起電力を外部に取り出すようになってい
る。前記冷却外筒１０は、熱電変換モジュール４を冷却
するためのもので、コンバータシェル２１の外周を一定
間隔隔てて覆う筒体であり、コンバータシェル２１と略
相似状のレーシングトラック形状をなしている。さらに
この冷却外筒１０は、その中心部で軸方向に２分割され
てアッパーシェル１０ａとロアシェル１０ｂとから構成
され、そのそれぞれの内周には熱電変換モジュール４を
収容する収容凹溝１１が形成されている。また、それぞ
れの外周には軸方向に延伸する複数の放熱フィン１２が
形成されている。これらアッパーシェル１０ａとロアシ
ェル１０ｂとは、熱伝導性が優れたＡｌ材が用いられ押
し出し成型により一体成型されている。そして前記熱電
変換モジュール４は、この収容凹溝１１に収容されて、
コンバータシェル２１と冷却外筒１０との間に密着状態
で装着されている。
温面４２をコンバータシェル２１の外周面に緩衝材４４
を介して密着させ、その低温面４３を冷却外筒１０の内
周面に直接密着させて複数個装着されている。これら各
々の熱電変換素子４１は、電極を介して直列に接続さ
れ、発生した起電力を外部に取り出すようになってい
る。前記冷却外筒１０は、熱電変換モジュール４を冷却
するためのもので、コンバータシェル２１の外周を一定
間隔隔てて覆う筒体であり、コンバータシェル２１と略
相似状のレーシングトラック形状をなしている。さらに
この冷却外筒１０は、その中心部で軸方向に２分割され
てアッパーシェル１０ａとロアシェル１０ｂとから構成
され、そのそれぞれの内周には熱電変換モジュール４を
収容する収容凹溝１１が形成されている。また、それぞ
れの外周には軸方向に延伸する複数の放熱フィン１２が
形成されている。これらアッパーシェル１０ａとロアシ
ェル１０ｂとは、熱伝導性が優れたＡｌ材が用いられ押
し出し成型により一体成型されている。そして前記熱電
変換モジュール４は、この収容凹溝１１に収容されて、
コンバータシェル２１と冷却外筒１０との間に密着状態
で装着されている。
【００２６】さらに、この冷却外筒１０の両端には、図
１に示すように、コンバータシェル２１と冷却外筒１０
との間の開口を閉塞する一対のブラケット１３、１３が
設けられており、これらブラケット１３、１３を一対の
シェル固定板１４、１４で冷却外筒１０に螺子結合する
ことにより、この開口を閉塞している。なお、前記ハニ
カム担体５６の平板５５は、完全な平板ではなく、波板
５４に比べて波高さがかなり低い微小波板でも良い。
１に示すように、コンバータシェル２１と冷却外筒１０
との間の開口を閉塞する一対のブラケット１３、１３が
設けられており、これらブラケット１３、１３を一対の
シェル固定板１４、１４で冷却外筒１０に螺子結合する
ことにより、この開口を閉塞している。なお、前記ハニ
カム担体５６の平板５５は、完全な平板ではなく、波板
５４に比べて波高さがかなり低い微小波板でも良い。
【００２７】また、前記ハニカム担体５６を構成する上
流側担体５６ａと下流側担体５６ｂとの２つのハニカム
担体は、全く同一である必要はなく、状況に応じて種々
の寸法割合とすることができる。さらにまた、前記ハニ
カム担体５６は、２つのハニカム担体に限らず、必要に
応じて３つ以上とすることもできる。
流側担体５６ａと下流側担体５６ｂとの２つのハニカム
担体は、全く同一である必要はなく、状況に応じて種々
の寸法割合とすることができる。さらにまた、前記ハニ
カム担体５６は、２つのハニカム担体に限らず、必要に
応じて３つ以上とすることもできる。
【００２８】このように構成された触媒コンバータ一体
型排熱発電装置は以下のように作用する。エンジンを始
動して自動車を走行すると、エンジンから排出された排
気Ｇは、排気管を介して触媒コンバータ２に流入する。
この排気Ｇは、触媒コンバータ２において浄化された
後、下流側排気管に流下する。この際、排気Ｇは、触媒
の存在下で酸化反応を受けて浄化されるとともに発熱を
生ずる。
型排熱発電装置は以下のように作用する。エンジンを始
動して自動車を走行すると、エンジンから排出された排
気Ｇは、排気管を介して触媒コンバータ２に流入する。
この排気Ｇは、触媒コンバータ２において浄化された
後、下流側排気管に流下する。この際、排気Ｇは、触媒
の存在下で酸化反応を受けて浄化されるとともに発熱を
生ずる。
【００２９】詳述すると、触媒コンバータ２に流入した
排気Ｇは、まず上流側担体５６ａで浄化作用を受けて発
熱する。この熱は排気熱とともに金属製のセル壁を介し
てコンバータシェル２１に伝導してコンバータシェル２
１を加熱する。このコンバータシェル２１を加熱した熱
は、緩衝材４４を介して熱電変換素子４１に伝導し、そ
の高温面４２を加熱する。このように、浄化作用に伴っ
て発生した熱と排気熱とは、ともに熱伝導性が良好な金
属製のハニカム担体を介して熱電変換素子４１に移動さ
れる。ここで、前述のように波板と平板とを巻回して形
成されているハニカム担体では、そのセルは独立してい
るので、入口で流入した排気は出口から流出するまでひ
とつのセル内を流下する。
排気Ｇは、まず上流側担体５６ａで浄化作用を受けて発
熱する。この熱は排気熱とともに金属製のセル壁を介し
てコンバータシェル２１に伝導してコンバータシェル２
１を加熱する。このコンバータシェル２１を加熱した熱
は、緩衝材４４を介して熱電変換素子４１に伝導し、そ
の高温面４２を加熱する。このように、浄化作用に伴っ
て発生した熱と排気熱とは、ともに熱伝導性が良好な金
属製のハニカム担体を介して熱電変換素子４１に移動さ
れる。ここで、前述のように波板と平板とを巻回して形
成されているハニカム担体では、そのセルは独立してい
るので、入口で流入した排気は出口から流出するまでひ
とつのセル内を流下する。
【００３０】そのため、触媒コンバータ２に従来の一つ
の長尺のハニカム担体を用いた場合は、入口で流入した
排気は、盛んに浄化作用を受けて浄化されるとともに発
熱するが、下流に向かうにしたがって、既に浄化が完了
した排気が流下するので、もはや浄化反応は生ぜず、発
熱も生じない。そして、この現象は全てのセルで生ず
る。この結果、ハニカム担体の下流側は触媒効率が低
い。また、ハニカム担体の外周側は、前記現象に加え、
排気熱とともに発生した熱がコンバータシェル２１介し
て絶え間なく熱電変換素子４１に移動されるので、下流
側は熱電変換効率が低くなる。
の長尺のハニカム担体を用いた場合は、入口で流入した
排気は、盛んに浄化作用を受けて浄化されるとともに発
熱するが、下流に向かうにしたがって、既に浄化が完了
した排気が流下するので、もはや浄化反応は生ぜず、発
熱も生じない。そして、この現象は全てのセルで生ず
る。この結果、ハニカム担体の下流側は触媒効率が低
い。また、ハニカム担体の外周側は、前記現象に加え、
排気熱とともに発生した熱がコンバータシェル２１介し
て絶え間なく熱電変換素子４１に移動されるので、下流
側は熱電変換効率が低くなる。
【００３１】ところが、本実施の形態１では前述のよう
にハニカム担体５６は、図３に示すごとく、上流側担体
５６ａと下流側担体５６ｂとの２つからなり、これらが
一定の間隙を置いて装着されている。このため、入口で
流入した排気は、ある程度浄化された後前記間隙に流入
し、この間隙部分で十分に混合され、排気成分及び排気
温度が均一化される。そして、新たに均一化された排気
が下流側担体５６ｂに流入し、浄化作用を受ける。
にハニカム担体５６は、図３に示すごとく、上流側担体
５６ａと下流側担体５６ｂとの２つからなり、これらが
一定の間隙を置いて装着されている。このため、入口で
流入した排気は、ある程度浄化された後前記間隙に流入
し、この間隙部分で十分に混合され、排気成分及び排気
温度が均一化される。そして、新たに均一化された排気
が下流側担体５６ｂに流入し、浄化作用を受ける。
【００３２】これにより、従来の一つの長尺のハニカム
担体を用いた場合に比べて、ハニカム担体の触媒効率が
下流側において低くなるという問題は可及的に解消され
ている。すなわち、コンバータシェル２１は可及的均一
にかつ効率よく加熱されることになり、この結果、熱が
均一に効率よく熱電変換素子４１の高温面４２に移動さ
れることになる。
担体を用いた場合に比べて、ハニカム担体の触媒効率が
下流側において低くなるという問題は可及的に解消され
ている。すなわち、コンバータシェル２１は可及的均一
にかつ効率よく加熱されることになり、この結果、熱が
均一に効率よく熱電変換素子４１の高温面４２に移動さ
れることになる。
【００３３】一方、前記冷却外筒１０は、自動車の走行
に伴う走行風により絶えず冷却されている。その結果、
この冷却外筒１０の内周に密着して設けられている熱電
変換素子４１の低温面４３からは効率よく絶えず熱が奪
われ、低温面４３は常に低温状態になっている。
に伴う走行風により絶えず冷却されている。その結果、
この冷却外筒１０の内周に密着して設けられている熱電
変換素子４１の低温面４３からは効率よく絶えず熱が奪
われ、低温面４３は常に低温状態になっている。
【００３４】このように、本実施の形態１の触媒コンバ
ータ一体型排熱発電装置では、熱電変換素子４１の高温
面４２は均一に効率よく加熱されるとともに、同低温面
４３は効率よく絶えず低温状態に維持される。このた
め、熱電変換素子４１の高温面４２と同低温面４３との
温度差は大きくなり、効率よく発電されることになる。 （実施の形態２）図４および図５は、本発明の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置の実施の形態２の要部を示す
図であり、実施の形態１と相違する点のみを示してい
る。
ータ一体型排熱発電装置では、熱電変換素子４１の高温
面４２は均一に効率よく加熱されるとともに、同低温面
４３は効率よく絶えず低温状態に維持される。このた
め、熱電変換素子４１の高温面４２と同低温面４３との
温度差は大きくなり、効率よく発電されることになる。 （実施の形態２）図４および図５は、本発明の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置の実施の形態２の要部を示す
図であり、実施の形態１と相違する点のみを示してい
る。
【００３５】本実施の形態２は、前記実施の形態１と触
媒コンバータ２の構造が一部相違するのみである。従っ
て、その相違点をのみを説明し、その他の説明は省略す
る。図４は、触媒コンバータ２の一部軸方向断面図であ
り、図５は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面の触媒コンバー
タ２のみを取り出した断面図である。
媒コンバータ２の構造が一部相違するのみである。従っ
て、その相違点をのみを説明し、その他の説明は省略す
る。図４は、触媒コンバータ２の一部軸方向断面図であ
り、図５は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面の触媒コンバー
タ２のみを取り出した断面図である。
【００３６】図４、図５に示すごとく、実施の形態１の
触媒コンバータ２とは異なり、本実施の形態２の触媒コ
ンバータ２は、一つの異形ハニカム担体２６を備えてい
る。この異形ハニカム担体２６は、中心部数層が小波板
２７と平板２８とから密なセルが構成された小波ハニカ
ム部２９となっており、その外周部数層が大波板３０と
平板２８とから疎なセルが構成された大波ハニカム部３
１となっている。
触媒コンバータ２とは異なり、本実施の形態２の触媒コ
ンバータ２は、一つの異形ハニカム担体２６を備えてい
る。この異形ハニカム担体２６は、中心部数層が小波板
２７と平板２８とから密なセルが構成された小波ハニカ
ム部２９となっており、その外周部数層が大波板３０と
平板２８とから疎なセルが構成された大波ハニカム部３
１となっている。
【００３７】本実施の形態２では、異形ハニカム担体２
６が、このように構成されているので、排気Ｇの流量
は、外周部で大、中心部で小となっており、大量の排気
Ｇが外周部で浄化作用を受けることになるので、軸方向
全長に亙って浄化作用が活発に行われる結果、軸方向全
長に亙って発熱作用が生ずる。これにより、従来に増し
てコンバータシェル２１は可及的均一に加熱されること
になり、この結果、熱が均一に効率よく熱電変換素子４
１の高温面４２に移動されることになる。
６が、このように構成されているので、排気Ｇの流量
は、外周部で大、中心部で小となっており、大量の排気
Ｇが外周部で浄化作用を受けることになるので、軸方向
全長に亙って浄化作用が活発に行われる結果、軸方向全
長に亙って発熱作用が生ずる。これにより、従来に増し
てコンバータシェル２１は可及的均一に加熱されること
になり、この結果、熱が均一に効率よく熱電変換素子４
１の高温面４２に移動されることになる。
【００３８】従って、この実施の形態２においても実施
の形態１と同様に熱電変換素子４１の温度差は大きくな
り、効率よく発電されることになる。 （実施の形態３および４）図６および図７は、本発明の
触媒コンバータ一体型排熱発電装置の実施の形態３およ
び４の要部をそれぞれ示す図であり、実施の形態１と相
違する点のみを示している。
の形態１と同様に熱電変換素子４１の温度差は大きくな
り、効率よく発電されることになる。 （実施の形態３および４）図６および図７は、本発明の
触媒コンバータ一体型排熱発電装置の実施の形態３およ
び４の要部をそれぞれ示す図であり、実施の形態１と相
違する点のみを示している。
【００３９】本実施の形態３は、前記実施の形態１と触
媒コンバータ２の構造が一部相違するのみである。従っ
て、その相違点をのみを説明し、その他の説明は省略す
る。図６は、実施の形態３の一部破断拡大斜視図であ
る。図６に示すように、本実施の形態３の触媒コンバー
タ２（図２）は、図１４に示す従来技術と同様に金属薄
板からなる波板５４と平板５５とを巻回して形成される
とともに、この波板５４と平板５５の全体に均一に貫通
孔３３が開口する開口ハニカム担体３２を有する。この
開口ハニカム担体３２は、実施の形態２と同様コンバー
タシェル２１内に一つ備えられている。
媒コンバータ２の構造が一部相違するのみである。従っ
て、その相違点をのみを説明し、その他の説明は省略す
る。図６は、実施の形態３の一部破断拡大斜視図であ
る。図６に示すように、本実施の形態３の触媒コンバー
タ２（図２）は、図１４に示す従来技術と同様に金属薄
板からなる波板５４と平板５５とを巻回して形成される
とともに、この波板５４と平板５５の全体に均一に貫通
孔３３が開口する開口ハニカム担体３２を有する。この
開口ハニカム担体３２は、実施の形態２と同様コンバー
タシェル２１内に一つ備えられている。
【００４０】そして、本実施の形態３の触媒コンバータ
２では、この開口ハニカム担体３２に流入した排気が自
由に拡散するようになっている。これにより、開口ハニ
カム担体３２全体は、可及的に排気成分及び排気温度が
均一化され、コンバータシェル２１は従来に増して可及
的均一に加熱されることになり、この結果、熱が均一に
効率よく熱電変換素子４１の高温面４２に移動されるこ
とになる。
２では、この開口ハニカム担体３２に流入した排気が自
由に拡散するようになっている。これにより、開口ハニ
カム担体３２全体は、可及的に排気成分及び排気温度が
均一化され、コンバータシェル２１は従来に増して可及
的均一に加熱されることになり、この結果、熱が均一に
効率よく熱電変換素子４１の高温面４２に移動されるこ
とになる。
【００４１】従って、この実施の形態３においても実施
の形態１と同様に熱電変換素子４１の温度差は大きくな
り、効率よく発電されることになる。前記開口ハニカム
担体３２は、金属製であるが、この実施の形態３あって
は、金属に限らずセラミックス製にも適用することがで
きる。また、この開口ハニカム担体３２は、前記巻回の
みならず、所望の長さで折り畳んで積層し、あるいは、
所望の長さで切断して重畳することにより積層して形成
することもできる。
の形態１と同様に熱電変換素子４１の温度差は大きくな
り、効率よく発電されることになる。前記開口ハニカム
担体３２は、金属製であるが、この実施の形態３あって
は、金属に限らずセラミックス製にも適用することがで
きる。また、この開口ハニカム担体３２は、前記巻回の
みならず、所望の長さで折り畳んで積層し、あるいは、
所望の長さで切断して重畳することにより積層して形成
することもできる。
【００４２】図７は、実施の形態３の前記開口の形状を
ルーバに変更した実施の形態４を示し、平板５５に開口
したルーバ３５の一部拡大図である。この実施の形態４
は、開口ハニカム担体３２が、金属製である場合のみ有
効であり、図示のように、平板５５に複数のルーバ３５
が形成されている。また、図示はしないが波板５４にも
同様に、複数のルーバ３５が形成されている。
ルーバに変更した実施の形態４を示し、平板５５に開口
したルーバ３５の一部拡大図である。この実施の形態４
は、開口ハニカム担体３２が、金属製である場合のみ有
効であり、図示のように、平板５５に複数のルーバ３５
が形成されている。また、図示はしないが波板５４にも
同様に、複数のルーバ３５が形成されている。
【００４３】本実施の形態４の作用効果は、実施の形態
３同様である。 （実施の形態５）図８および図９は、本発明の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置の実施の形態５の要部を示す
図であり、実施の形態１と相違する点のみを示してい
る。本実施の形態５は、前記実施の形態１と触媒コンバ
ータ２の構造が一部相違するのみである。
３同様である。 （実施の形態５）図８および図９は、本発明の触媒コン
バータ一体型排熱発電装置の実施の形態５の要部を示す
図であり、実施の形態１と相違する点のみを示してい
る。本実施の形態５は、前記実施の形態１と触媒コンバ
ータ２の構造が一部相違するのみである。
【００４４】従って、その相違点をのみを説明し、その
他の説明は省略する。図８は、触媒コンバータ２のハニ
カム担体を構成する帯状金属薄板の基本形状を表した図
であり、図９（ａ）は、図８のＩ−Ｉ線に沿う断面の拡
大図であり、図９（ｂ）は、その変形例である。図１０
は、本実施の形態５の拡散ハニカム担体３７の排気の流
れを示す模式図であり、図１１は、この拡散ハニカム担
体３７を、コンバータシェル２１への挿入状態を示す制
作過程図である。図１２は、この拡散ハニカム担体３７
の斜視図である。
他の説明は省略する。図８は、触媒コンバータ２のハニ
カム担体を構成する帯状金属薄板の基本形状を表した図
であり、図９（ａ）は、図８のＩ−Ｉ線に沿う断面の拡
大図であり、図９（ｂ）は、その変形例である。図１０
は、本実施の形態５の拡散ハニカム担体３７の排気の流
れを示す模式図であり、図１１は、この拡散ハニカム担
体３７を、コンバータシェル２１への挿入状態を示す制
作過程図である。図１２は、この拡散ハニカム担体３７
の斜視図である。
【００４５】図１０に示すように、実施の形態１の触媒
コンバータ２（図２）とは異なり、本実施の形態５の触
媒コンバータ２は、拡散ハニカム担体３７を有する。こ
の拡散ハニカム担体３７は、そのハニカムを構成するセ
ルが、図８に示すように、一枚の帯状金属薄板に、平坦
部３８を中心としたその両側に山部３９と谷部４０とを
切り起こした基本形状の金属薄板を積層してなってい
る。
コンバータ２（図２）とは異なり、本実施の形態５の触
媒コンバータ２は、拡散ハニカム担体３７を有する。こ
の拡散ハニカム担体３７は、そのハニカムを構成するセ
ルが、図８に示すように、一枚の帯状金属薄板に、平坦
部３８を中心としたその両側に山部３９と谷部４０とを
切り起こした基本形状の金属薄板を積層してなってい
る。
【００４６】詳述すると、その帯状の長尺方向（図８に
おいて左右方向）に、わずかな幅で残した平坦部３８を
中心としたその両側に山部３９と谷部４０とを交互に形
成している。一方、その帯状の短尺方向（図８において
前後方向）に、前記平坦部３８を除いた前記金属薄板の
前端部の山部３９および谷部４０の列において、所望間
隔で図８における左右方向に平坦部３８と平坦部３８間
を横断する切込を形成し、山部３９の後方には谷部４
０、谷部４０の後方には山部３９が形成されるように、
この帯状金属薄板を切り起こして山部３９と谷部４０と
を交互に連続的に形成している。
おいて左右方向）に、わずかな幅で残した平坦部３８を
中心としたその両側に山部３９と谷部４０とを交互に形
成している。一方、その帯状の短尺方向（図８において
前後方向）に、前記平坦部３８を除いた前記金属薄板の
前端部の山部３９および谷部４０の列において、所望間
隔で図８における左右方向に平坦部３８と平坦部３８間
を横断する切込を形成し、山部３９の後方には谷部４
０、谷部４０の後方には山部３９が形成されるように、
この帯状金属薄板を切り起こして山部３９と谷部４０と
を交互に連続的に形成している。
【００４７】これにより、図９（ａ）に示すように、こ
の前記長尺方向には山部３９−平坦部３８−谷部４０−
平坦部３８からなる１単位が周期的に繰り返される。ま
た、前記短尺方向には、図８に示すように、前記平坦部
３８が全長に亙って延伸するとともに、この平坦部３８
の両側に所望間隔で山部３９と谷部４０とが交互に連続
的に形成されるようになっている。
の前記長尺方向には山部３９−平坦部３８−谷部４０−
平坦部３８からなる１単位が周期的に繰り返される。ま
た、前記短尺方向には、図８に示すように、前記平坦部
３８が全長に亙って延伸するとともに、この平坦部３８
の両側に所望間隔で山部３９と谷部４０とが交互に連続
的に形成されるようになっている。
【００４８】なお、図９（ｂ）に示すように、山部３９
と谷部４０とを、平坦部３８を中心としたその両側に非
規則的に形成することもできる。図９（ｂ）では、図上
左から、山部３９−平坦部３８−谷部４０−平坦部３８
−谷部４０−平坦部３８−山部３９−平坦部３８−谷部
４０−平坦部３８−谷部４０−山部３９−平坦部３８−
山部３９……となっているが、この組み合わせはまった
くランダムでよい。この場合は、前記金属薄板を積層な
いしは重畳した際に、山部部３９ないし谷部４０が相互
に入り込んで完全に密着してしまうということを、確実
に防止することができる。
と谷部４０とを、平坦部３８を中心としたその両側に非
規則的に形成することもできる。図９（ｂ）では、図上
左から、山部３９−平坦部３８−谷部４０−平坦部３８
−谷部４０−平坦部３８−山部３９−平坦部３８−谷部
４０−平坦部３８−谷部４０−山部３９−平坦部３８−
山部３９……となっているが、この組み合わせはまった
くランダムでよい。この場合は、前記金属薄板を積層な
いしは重畳した際に、山部部３９ないし谷部４０が相互
に入り込んで完全に密着してしまうということを、確実
に防止することができる。
【００４９】このように形成された一枚の帯状金属薄板
を、図１１および図１２に示すように、巻回、あるい
は、所望の長さで重畳ないしは折り畳んで積層するとと
もに外筒に挿入することにより拡散ハニカム担体３７が
形成される。本実施の形態５は、このように構成されて
いるので、図１０に示すように、この拡散ハニカム担体
３７に流入した排気Ｇは、拡散ハニカム担体３７中を自
由に拡散する。これにより、この拡散ハニカム担体３７
全体は、可及的に排気成分及び排気温度が均一化され、
コンバータシェル２１は従来に増して可及的均一に加熱
されることになり、この結果、熱が均一に効率よく熱電
変換素子４１の高温面４２に移動されることになる。
を、図１１および図１２に示すように、巻回、あるい
は、所望の長さで重畳ないしは折り畳んで積層するとと
もに外筒に挿入することにより拡散ハニカム担体３７が
形成される。本実施の形態５は、このように構成されて
いるので、図１０に示すように、この拡散ハニカム担体
３７に流入した排気Ｇは、拡散ハニカム担体３７中を自
由に拡散する。これにより、この拡散ハニカム担体３７
全体は、可及的に排気成分及び排気温度が均一化され、
コンバータシェル２１は従来に増して可及的均一に加熱
されることになり、この結果、熱が均一に効率よく熱電
変換素子４１の高温面４２に移動されることになる。
【００５０】従って、この実施の形態５においても実施
の形態１と同様に熱電変換素子４１の温度差は大きくな
り、効率よく発電されることになる。以上本発明を実施
の形態１〜５により詳述したが、前記ハニカム担体は、
上述した巻回ないしは所望の長さで折り畳んで積層し、
あるいは、所望の長さで切断して重畳することにより積
層する構造に限らず、所望の性能を満たすセル構造であ
れば、その構造は限定されない。
の形態１と同様に熱電変換素子４１の温度差は大きくな
り、効率よく発電されることになる。以上本発明を実施
の形態１〜５により詳述したが、前記ハニカム担体は、
上述した巻回ないしは所望の長さで折り畳んで積層し、
あるいは、所望の長さで切断して重畳することにより積
層する構造に限らず、所望の性能を満たすセル構造であ
れば、その構造は限定されない。
【００５１】また、実施の形態２〜５におけるハニカム
担体は、単一のハニカム担体と例にとって説明したが、
実施の形態１と同様に２以上に分割されたハニカム担体
であってもよい。 （実験例）以下に本発明の一実施例と従来例との性能比
較を行った実験例を説明する。
担体は、単一のハニカム担体と例にとって説明したが、
実施の形態１と同様に２以上に分割されたハニカム担体
であってもよい。 （実験例）以下に本発明の一実施例と従来例との性能比
較を行った実験例を説明する。
【００５２】図１３は、本実験例の性能を比較したグラ
フであり、図１４は本実験に用いた触媒コンバータのコ
ンバータシェル２１の開口寸法を示す図である。図１５
は、本発明の一実施例のハニカム担体５６が収納された
前記触媒コンバータを示す図であり、図１６は、従来の
ハニカム担体６０が収納された同様な図である。
フであり、図１４は本実験に用いた触媒コンバータのコ
ンバータシェル２１の開口寸法を示す図である。図１５
は、本発明の一実施例のハニカム担体５６が収納された
前記触媒コンバータを示す図であり、図１６は、従来の
ハニカム担体６０が収納された同様な図である。
【００５３】本実験は、本発明の一実施例と従来例の触
媒コンバータにおけるコンバータシェル２１の外周面へ
の熱伝導性を比較したもので、触媒コンバータ一体型排
熱発電装置その物で行ったものではない。本実験は、以
下の条件で実施されたものである。
媒コンバータにおけるコンバータシェル２１の外周面へ
の熱伝導性を比較したもので、触媒コンバータ一体型排
熱発電装置その物で行ったものではない。本実験は、以
下の条件で実施されたものである。
【００５４】（供試体） ・供試体（ａ）：本発明の一実施例のハニカム担体５６
を装着。 ・供試体（ｂ）：従来のハニカム担体６０を装着。 ・供試体（ｃ）：ハニカム担体未装着のコンバータシェ
ルのみ。 前記本発明の一実施例のハニカム担体５６は、板厚５０
μｍの２０Ｃｒ−５Ａｌのステンレス合金製金属薄板か
らなる波板と平板とを巻回してハニカム状に形成したセ
ル密度４００セル／ｉｎ2 の担体であり、図１５に示す
ように排気流下方向において、７５ｍｍの間隙を介して
軸方向長さ５０ｍｍの３個の分割ハニカム担体５６ａ，
５６ｂ，５６ｃから構成されている。
を装着。 ・供試体（ｂ）：従来のハニカム担体６０を装着。 ・供試体（ｃ）：ハニカム担体未装着のコンバータシェ
ルのみ。 前記本発明の一実施例のハニカム担体５６は、板厚５０
μｍの２０Ｃｒ−５Ａｌのステンレス合金製金属薄板か
らなる波板と平板とを巻回してハニカム状に形成したセ
ル密度４００セル／ｉｎ2 の担体であり、図１５に示す
ように排気流下方向において、７５ｍｍの間隙を介して
軸方向長さ５０ｍｍの３個の分割ハニカム担体５６ａ，
５６ｂ，５６ｃから構成されている。
【００５５】前記従来のハニカム担体６０は、図１６に
示すように前記一実施例のハニカム担体５６と分割体で
はない点を除いては全く同一構造を成す軸方向長さ３０
０ｍｍの単一直状体である。 （コンバータシェル構造）図１４、図１５に示すよう
に、開口形状がレーシングトラック形状を成し、この開
口寸法が長径１００ｍｍ、短径３０ｍｍで、軸方向長さ
が４００ｍｍの長円筒状で、板厚１．５ｍｍの鋼材から
なる筒体である。
示すように前記一実施例のハニカム担体５６と分割体で
はない点を除いては全く同一構造を成す軸方向長さ３０
０ｍｍの単一直状体である。 （コンバータシェル構造）図１４、図１５に示すよう
に、開口形状がレーシングトラック形状を成し、この開
口寸法が長径１００ｍｍ、短径３０ｍｍで、軸方向長さ
が４００ｍｍの長円筒状で、板厚１．５ｍｍの鋼材から
なる筒体である。
【００５６】（加熱条件）排気量３０００ｃｃのエンジ
ンを駆動し、６３５℃に調温した加熱排気をコンバータ
シェルに導入する。 エンジン駆動条件：回転数３０００ｒｐｍ、トルク１２
Ｋｇ・ｍ時 （実験方法）前記条件で加熱排気を供試体（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に導入し、図１５に示す入口部、中央
部、出口部におけるコンバータシェルの外周表面での温
度をそれぞれの供試体毎に測定した（図１５における〇
印部）。
ンを駆動し、６３５℃に調温した加熱排気をコンバータ
シェルに導入する。 エンジン駆動条件：回転数３０００ｒｐｍ、トルク１２
Ｋｇ・ｍ時 （実験方法）前記条件で加熱排気を供試体（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に導入し、図１５に示す入口部、中央
部、出口部におけるコンバータシェルの外周表面での温
度をそれぞれの供試体毎に測定した（図１５における〇
印部）。
【００５７】（結果）図１３に示すように、供試体
（ａ）（本発明の一実施例のハニカム担体５６）が一番
熱伝導効率に優れることが分かる。
（ａ）（本発明の一実施例のハニカム担体５６）が一番
熱伝導効率に優れることが分かる。
【００５８】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の触媒
コンバータ一体型排熱発電装置では、排気は、前記間隙
で混合されて温度成分とも均一になるので、触媒コンバ
ータの外周側の温度は可及的に高温に保たれ、その発電
効率を向上させるとともに、触媒コンバータの破損を防
止し、その耐久性を向上させる。
コンバータ一体型排熱発電装置では、排気は、前記間隙
で混合されて温度成分とも均一になるので、触媒コンバ
ータの外周側の温度は可及的に高温に保たれ、その発電
効率を向上させるとともに、触媒コンバータの破損を防
止し、その耐久性を向上させる。
【００５９】請求項２記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置では、外周側セルで活発に浄化反応を呈して発
熱するので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に
高温に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触
媒コンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させ
る。請求項３および請求項４記載の触媒コンバータ一体
型排熱発電装置では、触媒コンバータに流入した排気
は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散するので、触媒
コンバータの外周側の温度は可及的に高温に保たれ、そ
の発電効率を向上させるとともに、触媒コンバータの破
損を防止し、その耐久性を向上させる。
発電装置では、外周側セルで活発に浄化反応を呈して発
熱するので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に
高温に保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触
媒コンバータの破損を防止し、その耐久性を向上させ
る。請求項３および請求項４記載の触媒コンバータ一体
型排熱発電装置では、触媒コンバータに流入した排気
は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散するので、触媒
コンバータの外周側の温度は可及的に高温に保たれ、そ
の発電効率を向上させるとともに、触媒コンバータの破
損を防止し、その耐久性を向上させる。
【００６０】請求項５記載の触媒コンバータ一体型排熱
発電装置では、触媒コンバータの熱伝導性が良好であ
る。請求項６記載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置
では、触媒コンバータを構造及び耐久性において安定し
たものを作成することができる。請求項７記載の触媒コ
ンバータ一体型排熱発電装置では、触媒コンバータに流
入した排気は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散する
ので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高温に
保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒コン
バータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。さら
に、触媒コンバータを、耐久性において安定したものを
安価に作成することができる。
発電装置では、触媒コンバータの熱伝導性が良好であ
る。請求項６記載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置
では、触媒コンバータを構造及び耐久性において安定し
たものを作成することができる。請求項７記載の触媒コ
ンバータ一体型排熱発電装置では、触媒コンバータに流
入した排気は、ハニカム担体のセル間を自由に拡散する
ので、触媒コンバータの外周側の温度は可及的に高温に
保たれ、その発電効率を向上させるとともに、触媒コン
バータの破損を防止し、その耐久性を向上させる。さら
に、触媒コンバータを、耐久性において安定したものを
安価に作成することができる。
【図１】本発明の触媒コンバータ一体型排熱発電装置の
実施の形態１を示す全体斜視図である。
実施の形態１を示す全体斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】実施の形態１の触媒コンバータの一部断面模式
図である。
図である。
【図４】実施の形態２の触媒コンバータの一部断面模式
図である。
図である。
【図５】実施の形態２の触媒コンバータの断面図であ
る。
る。
【図６】実施の形態３の開口ハニカム担体の要部を示す
図である。
図である。
【図７】実施の形態４の開口ハニカム担体の要部を示す
図である。
図である。
【図８】実施の形態５の拡散ハニカム担体を構成する帯
状金属薄板の基本形状図である。
状金属薄板の基本形状図である。
【図９】（ａ）は図８のＩ−Ｉ線に沿う断面図、（ｂ）
は（ａ）の変形例を示す図である。
は（ａ）の変形例を示す図である。
【図１０】実施の形態５の拡散ハニカム担体の排気流れ
模式図である。
模式図である。
【図１１】実施の形態５の拡散ハニカム担体の制作過程
図である。
図である。
【図１２】実施の形態５の触媒コンバータの斜視図であ
る。
る。
【図１３】本発明の実施例と従来例との性能比較を行っ
た実験例の結果を示すグラフである。
た実験例の結果を示すグラフである。
【図１４】実験例に用いたコンバータシェルの開口寸法
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】実験例に用いた本発明の一実施例のハニカム
担体が収納された触媒コンバータを示す図である。
担体が収納された触媒コンバータを示す図である。
【図１６】実験例に用いた従来のハニカム担体が収納さ
れた図１５と同様な図である。
れた図１５と同様な図である。
【図１７】従来の触媒コンバータ一体型排熱発電装置の
全体斜視図である。
全体斜視図である。
【図１８】従来の触媒コンバータの制作過程図である。
【図１９】従来の触媒コンバータの他の例を示す図であ
る。
る。
１ 触媒コンバータ一体型排熱発電装置 ２ 触媒コンバータ ４ 熱電変換モジュ−ル ２６ 異形ハニカム担体 ３２ 開口ハニカム担体 ３３ 貫通孔（開口） ３５ ルーバ（開口） ３７ 拡散ハニカム担体 ３８ 平坦部 ３９ 山部 ４０ 谷部 ４１ 切込部 ５４ 波板（金属薄板） ５５ 平板（金属薄板） ５６ ハニカム担体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｇ 5/02 Ｆ０２Ｇ 5/02 Ｚ (72)発明者 篠原 和彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 小林 正和 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 古谷 健司 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 燃焼機関の排気系に備えられるととも
に、触媒を担持するハニカム担体（５６）を有する触媒
コンバータ（２）の外周面に排気中の熱エネルギを電気
エネルギに変換する熱電変換モジュール（４）を一体的
に装着した、触媒コンバータ一体型排熱発電装置におい
て、 前記ハニカム担体（５６）は、排気流下方向において一
定の間隙を介して設けられた複数個のハニカム担体（５
６ａ，５６ｂ）からなることを特徴とする触媒コンバー
タ一体型排熱発電装置。 - 【請求項２】 燃焼機関の排気系に備えられるととも
に、触媒を担持するハニカム担体（２６）を有する触媒
コンバータ（２）の外周面に排気中の熱エネルギを電気
エネルギに変換する熱電変換モジュール（４）を一体的
に装着した、触媒コンバータ一体型排熱発電装置におい
て、 前記ハニカム担体（２６）は、ハニカムを構成するセル
密度が中心部で密であるとともに外周部で疎である異形
ハニカム担体（２６）からなることを特徴とする触媒コ
ンバータ一体型排熱発電装置。 - 【請求項３】 燃焼機関の排気系に備えられるととも
に、触媒を担持するハニカム担体（３２）を有する触媒
コンバータ（２）の外周面に排気中の熱エネルギを電気
エネルギに変換する熱電変換モジュール（４）を一体的
に装着した、触媒コンバータ一体型排熱発電装置におい
て、 前記ハニカム担体（３２）は、ハニカムを構成するセル
の壁面にセル間相互を導通する開口（３３、３５）が設
けられている開口ハニカム担体（３２）からなることを
特徴とする触媒コンバータ一体型排熱発電装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の触媒コンバータ一体型排
熱発電装置において、 前記開口が、貫通孔（３３）からなることを特徴とする
触媒コンバータ一体型排熱発電装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
記載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、 前記ハニカム担体（５６）は、金属薄板（５４、５５）
で構成されてなることを特徴とする触媒コンバ−タ一体
型排熱発電装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
記載の触媒コンバータ一体型排熱発電装置において、 前記ハニカム担体（５６）は、そのハニカムを構成する
セルが、一定の波形に形成した金属薄板からなる波板
（５４）と、略平滑な金属薄板からなる平板（５５）と
を交互に組み合わせて構成されてなることを特徴とする
触媒コンバータ一体型排熱発電装置。 - 【請求項７】 燃焼機関の排気系に備えられるととも
に、触媒を担持するハニカム担体（３７）を有する触媒
コンバータ（２）の外周面に排気中の熱エネルギを電気
エネルギに変換する熱電変換モジュール（４）を一体的
に装着した、触媒コンバータ一体型排熱発電装置におい
て、 前記ハニカム担体（３７）は、そのハニカムを構成する
セルが、山部（３９）と谷部（４０）とをその全面に形
成している一枚の帯状金属薄板を、巻回ないしは所望の
長さで折り畳んで積層し、あるいは、所望の長さで切断
して重畳することにより積層して形成されてなるととも
に、 このハニカム担体（３７）の径方向においては、 このハニカム担体を構成する帯状金属薄板の長尺方向
に、この長尺方向にわずかな幅で残した平坦部（３８）
を中心としたその両側に山部（３９）と谷部（４０）と
が交互に形成され、この山部−平坦部−谷部−平坦部か
らなる１単位が周期的に繰り返されか、あるいは、この
平坦部を中心としたその両側に山部ないし谷部のいずれ
かが非規則的に形成され、この平坦部を中心としたその
両側に山部ないし谷部のいずれかを備えた非規則的な山
部、平坦部、谷部、平坦部の連なりが繰り返されて形成
される一方、 このハニカム担体（３７）の軸方向においては、 このハニカム担体を構成する帯状金属薄板の短尺方向
に、前記平坦部（３８）が全長に亙って形成されるとと
もに、この平坦部を除いた山部（３９）および谷部（４
０）において所望間隔で形成された切込部（４１）で、
山部の後方には谷部、谷部の後方には山部が形成される
ように、この帯状金属薄板を切り起こして山部と谷部と
が交互に連続的に形成されていることにより、 該ハニカム担体は構成されてなることを特徴とする触媒
コンバ−タ一体型排熱発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9210619A JPH1155973A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 触媒コンバータ一体型排熱発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9210619A JPH1155973A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 触媒コンバータ一体型排熱発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155973A true JPH1155973A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16592334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9210619A Pending JPH1155973A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 触媒コンバータ一体型排熱発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1155973A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-08-05 JP JP9210619A patent/JPH1155973A/ja active Pending
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