JPS63262075A - 排気熱熱電変換発電器 - Google Patents

排気熱熱電変換発電器

Info

Publication number
JPS63262075A
JPS63262075A JP9506687A JP9506687A JPS63262075A JP S63262075 A JPS63262075 A JP S63262075A JP 9506687 A JP9506687 A JP 9506687A JP 9506687 A JP9506687 A JP 9506687A JP S63262075 A JPS63262075 A JP S63262075A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
thermoelectric conversion
exhaust gas
discharge gas
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9506687A
Other languages
English (en)
Inventor
Kei Kikuchi
菊池 勁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP9506687A priority Critical patent/JPS63262075A/ja
Publication of JPS63262075A publication Critical patent/JPS63262075A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、廃(排)気ガスの熱を利用する排気熱熱電変
換発電器に関し、特に自動車等内燃機関の排気ガスの熱
を利用する排気熱熱電変換発電器である。
[従来の技術] 工場の排(廃)気、自動車等内燃機関の排気ガスの熱エ
ネルギーは、通常そのまま放出されることが多い。しか
し、近年は省エネルギ一時代を向かえ排気ガスの熱を利
用する研究が盛んに行われるようになった。
排気熱熱電変換発電器は、排気ガスが持つ熱エネルギー
を熱電変換素子を使って、直接電気エネルギーに変換し
電気エネルギーとして利用するもので、省エネルギーの
一手段として注目されている。
いままでに幾つかの特許が出されているが、特公昭58
−44842号公報、特公昭61−254082号公報
等いずれも電圧、電力が小さく、後述するように特に自
動車搭載用としては不十分と言える。
[発明が解決しようとする問題点] 熱電変換素子を利用した排気熱熱電変換発電器において
、熱電変換素子の性能を効率的に引き出すためには、次
式 Z=α2/ρに Z=性能指数 (10’/’C) α=電   圧  (V  /  ’C)ρ=比抵抗 
(Ω/cm) に=熱伝導率 (W m / °C) の内、ρ、には物質によって決まるからαを大きくしな
ければならない。αは温度差IT)によって定まる値 α=、4T= (Th −Tc) −T=温度差 Th=高温側の温度 Tc−低温側の温度 であるから、−Tを大きく取らなければならない。
以上の観点から、前述した各公報の提案は、熱電変換素
子の性能を十分に引き出すには方法、構造に無理がある
例えば、特公昭58−44842号公報では吸熱、(熱
交換)放熱(抜熱)をフィンで行うのは良いが、構造上
取り付は位置が排気ガス出口近傍に限られ、排気ガスの
温度がかなり低くなった位置であるため、熱電変換素子
に大きな温度差を与えることが非常に難しいと言える。
又特公昭61−254082号公報では排気カス通路側
吸熱部は平滑で吸熱が不利であり、加えて冷却側放熱面
も平坦で放熱面積が少ない。したがって、熱電変換素子
を通過する排気ガスからの熱量が少なく、大きな電力を
得るには無理な構造と言える。
本発明は、熱電変換素子の特性を熟知し、排気ガスを効
率的に利用して大きな温度差、大量の熱流を生じさせて
大電力を得るものである。
更に本発明は、従来の不都合を勘案し無理のない方法、
構造で大きな温度差と大量の熱流を確保し、熱電変換素
子の性能を十分に効率よく活用した排気ガスの熱を利用
した排気熱熱電変換発電器を提供することを目的とする
[問題点を解決するための手段]   ゛本発明は、高
温側吸熱部の排気ガス通路壁面に熱交換を良くするため
、排気ガスと接触する面積増加を図る方法として柱状、
フィン、ハニカム(蜂の巣状)等、形状、構造の創意工
夫を図り吸熱効率を大きくしたこと、熱電変換素子を通
過した熱を取る低温側冷却部を液体式冷却ジャケットに
して比熱の大きい液体を使用することによる抜熱効率を
向上させたことなどによって、熱電変換素子に大きな温
度差と大量の熱エネルギーを流すことが可能となり大電
力を得るようにした。
特に自動車搭載用としても自動車運行に必要な電力を確
保できる無理のない方法、構造を採用し、前記の目的を
達成するものである。
以下図面を用いて説明する。
第1図は、本発明の排気熱熱電変換発電器システムを示
し、点線内は本発明排気熱熱電変換発電器を示す。
1は吸熱部、2は液体式冷却ジャケット、3は冷却水用
パイプ、4は排気ガス入口、5は排気ガス出口、6は熱
電変換素子のユニット、7は電圧調整器と電流逆流防止
器、8は電力計、9は蓄電池である。
本発明の排気熱熱電変換発電器は、第2図および第3図
に示す排気ガスを通過させながら熱交換を行う吸熱部が
あり、吸熱部は熱交換を効率的に行うためにフィン10
を設けた。
第2図に示す吸熱部品のパターンは、重ね合わせると各
々が互い違いに咬み合うようになって内側を排気ガスが
通るようになる。
次ぎに、熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
熱電変換素子は、第4図に示すように電極11を通して
、p型、n型12を交互に並べ、熱的に並列、電気的に
直列に70個を1単位(1ユニツト)として上面、下面
にアルミナ板を電気絶縁物として接着した。
尚1ユニツトのp型、n型12の組み合わせ個数は、数
個から百数十個の任意の数を用いることができる。
ユニットにした熱電変換素子は、第5図に示すゝように
10個のユニットを1平面に並べ、各々のユニットの電
気端子第4図13から電気的に直列に結線して雨量終端
子より電力を得る。尚ユニットの使用個数は、目的に応
じ任意の数で良い。
第6図および第7図は、前述のユニットにした熱電変換
素子6を吸熱部1を中心に冷却部2との間に挟んだ様子
を示す。
冷却部は、第8図に示すようなジャケット状2で冷却用
の水または温水が流れるように、通路14を設けた液体
式冷却ジャケットである。
[作  用] 排気熱熱電変換発電器を構成する部材は、大別して吸熱
部、冷却部、発電部から成る。
吸熱部は、熱伝導の良い材料を使用して排気ガス通路の
一部分に配置し、構造は排気ガスから熱を効率よく吸収
できるように柱状、フィン、ハニカム等排気ガスと吸熱
部のあいだで十分な熱交換が行えるようにする。
冷却部は、熱伝導の良い材料のジャケットで、ジャケッ
トの中層部分に液体が十分通過できるような通路を設け
、比熱の大きい液体を通して効率よく冷却する。
発電部は、熱電変換素子p型、n型を数十〜百数十個交
互に電極を通して並べ、熱的に並列、電気的に直列に配
置したものを1単位(ユニット)とし、使用の内容に応
じてユニットの数を決めて使用する。
各々の部分は組み合わされて排気熱熱電変換発電器とな
るが、糺合せは吸熱部と冷却部の間に発電部を挟み、各
々の部分の組み合わせ接触面に隙間の無いように組み立
てる。もし、隙間が生じるようであれば熱伝導性の良い
コンバンド等を使用するとよい。
以上のようにしてできた本発明は、従来品に較べ非常に
コンパクトでしかも発電効率が良く、排気ガス通路のど
んな位置でも装備可能である。内燃機関に使用する場合
は、内燃機関に近い位置が好ましく、使用方法によって
は消音器の一部を兼ねることができる。
前述に加えて、本発明を自動車用発電器として使用する
場合は、蓄電池と併用することが好ましく、本発明の電
力取り出し側に電圧調整器、電流逆流防止器を取り付け
ることが望ましい。
冷却用液体は、エンジン冷却水を用いれば良く、使用中
に冷却水の温度が上がっても、本発明の排気熱熱電変換
発電器の発電機能が損なわれることはない。
したがって、現在の自動車のエンジン回転力を利用した
オルタネイタ−発電機の補助発電器あるいは代替発電器
として使用できる。特に、現在使用されている自動車発
電機オルタネイタ−の代替として使用すれば、エンジン
出力のうち発電に要するエネルギーは不用となり、エン
ジン出力全てが走行駆動力に利用できるため、走行性能
アップにつながり、加えて排気熱利用のため燃料節約に
も貢献する非常に大きなメリットがある。
本発明の用途は勿論自動車の排気熱の利用にとどまらず
、一般の工場から発生する廃(排)気熱の利用に広く活
用できる。
[実 施 例] 図で説明した本発明の排気熱熱電変換発電器を用いた実
施例を以下に説明する。
吸熱は、第1図排気ガス人口4より熱風を送風し、吸熱
部1で熱交換を行い温度の下がった熱風は排出口5より
外気へ放出する。
冷却は、恒温水槽により60℃に温度調節した温水を液
体式冷却ジャケット2にパイプ3を通して送水し、液体
式冷却ジャケット2を通過した温水は、恒温水槽に戻し
て循環使用した。
熱電変換素子のユニット6は片面10個ずつ計20個の
ユニットを使って実施した。
結果は、熱電変換素子に与える温度差iT)が、 JT=70℃の時   43W A T = 100℃の時   95WΔT = 11
7℃の時  131W の電力が得られた。
[発明の効果] 本発明により排気ガスの排気熱利用効果を高めたことと
、抜熱部に水冷方式を採用したことにより、小型で発電
能力も大きく、実隙に自動車に搭載可能な優れた排気熱
熱電変換発電器を提供することができる。
さらに本発明は一般の工場の排気ガスの廃気熱の有効利
用に供することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の模式図、第2図は吸熱部の一例の平面
図、第3図は第2図の側面図、第4図は熱電変換素子を
ユニットにした模式図、第5図は本発明のユニットの使
用方法の説明図、第6図は本発明の吸熱部、発電部およ
び冷却部を組み合わせた状態を示す模式図、第7図は第
6図の正面図、第8図は液体式冷却ジャケットの模式図
である。 1・・・吸熱部 2・・・液体式冷却ジャケット 3・・・冷却水用パイプ   4・・・排気ガス人口5
・・・排気ガス出口 6・・・熱電変換素子のユニット 7・・・電圧調整器と電流逆流防止器 8・・・電力計       9・・・蓄電池10・・
・フィン      11・・・電極12・・・熱電変
換素子(p型、n型)13・・・電気端子      
14・・・、冷却水出入口状 理 人  弁理士  茶
野木 立 夫第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子
    と、排気ガスの熱エネルギーを吸熱する吸熱部と抜熱す
    る抜熱側冷却部からなる排気熱熱電変換発電器において
    、吸熱部の排ガス通路側吸熱面を柱状、フィン状又はハ
    ニカム状構造となし、抜熱側冷却部を液体式冷却ジャケ
    ット構造となし、吸熱部を中心に熱電変換素子、抜熱側
    冷却部と重ね固定したことを特徴とする排気熱熱電変換
    発電器。
JP9506687A 1987-04-20 1987-04-20 排気熱熱電変換発電器 Pending JPS63262075A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9506687A JPS63262075A (ja) 1987-04-20 1987-04-20 排気熱熱電変換発電器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9506687A JPS63262075A (ja) 1987-04-20 1987-04-20 排気熱熱電変換発電器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63262075A true JPS63262075A (ja) 1988-10-28

Family

ID=14127632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9506687A Pending JPS63262075A (ja) 1987-04-20 1987-04-20 排気熱熱電変換発電器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63262075A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035825A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Honda Motor Co Ltd 車両用発電装置
KR20000056028A (ko) * 1999-02-12 2000-09-15 음국배 열전반도체를 이용한 전기자동차용 자가 발전장치 및 그 발전제어방법
US6172427B1 (en) 1997-02-13 2001-01-09 Nissan Motor Co., Ltd. Electric energy supply system for vehicle
KR100386472B1 (ko) * 2000-11-16 2003-06-02 한국에너지기술연구원 자동차배열을 이용한 열전발전장치
KR20040024196A (ko) * 2002-09-13 2004-03-20 현대자동차주식회사 차량의 열전소자를 이용한 엔진냉각 장치
KR100452909B1 (ko) * 2001-12-29 2004-10-14 한국동서발전(주) 배기가스 폐열을 이용한 열전반도체 발전장치
EP1564822A3 (en) * 2004-02-17 2009-05-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power generating apparatus and its control method
JP2010275872A (ja) * 2009-05-26 2010-12-09 Isuzu Motors Ltd 熱電ユニット
KR101191076B1 (ko) * 2010-08-17 2012-10-16 충북대학교 산학협력단 배기가스 열전 발전장치
KR101242612B1 (ko) * 2010-10-13 2013-03-19 충북대학교 산학협력단 열전 발전시스템

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6172427B1 (en) 1997-02-13 2001-01-09 Nissan Motor Co., Ltd. Electric energy supply system for vehicle
JP2000035825A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Honda Motor Co Ltd 車両用発電装置
KR20000056028A (ko) * 1999-02-12 2000-09-15 음국배 열전반도체를 이용한 전기자동차용 자가 발전장치 및 그 발전제어방법
KR100386472B1 (ko) * 2000-11-16 2003-06-02 한국에너지기술연구원 자동차배열을 이용한 열전발전장치
KR100452909B1 (ko) * 2001-12-29 2004-10-14 한국동서발전(주) 배기가스 폐열을 이용한 열전반도체 발전장치
KR20040024196A (ko) * 2002-09-13 2004-03-20 현대자동차주식회사 차량의 열전소자를 이용한 엔진냉각 장치
EP1564822A3 (en) * 2004-02-17 2009-05-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power generating apparatus and its control method
US7667132B2 (en) 2004-02-17 2010-02-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power generating apparatus and control method for electric power generating apparatus
JP2010275872A (ja) * 2009-05-26 2010-12-09 Isuzu Motors Ltd 熱電ユニット
KR101191076B1 (ko) * 2010-08-17 2012-10-16 충북대학교 산학협력단 배기가스 열전 발전장치
KR101242612B1 (ko) * 2010-10-13 2013-03-19 충북대학교 산학협력단 열전 발전시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070095379A1 (en) Thermoelectric generator
EP0813253A2 (en) Thermoelectric generator
CN110492135B (zh) 燃料电池汽车余热发电***及其工作方法、燃料电池汽车
RU2007114911A (ru) Модуль термоэлектрического преобразования, термоэлектрическое устройство генерации электроэнергии и способ с его использованием, система утилизации тепла выхлопных газов, система утилизации солнечного тепла и система охлаждения на основе эффекта пельтье
JP2000286469A (ja) 熱電発電装置
JP2012041033A (ja) ハイブリッド電気自動車用発熱部品冷却構造体
JP2013110825A (ja) 熱電発電装置
JP5939143B2 (ja) 熱電発電装置
JPS63262075A (ja) 排気熱熱電変換発電器
CN103078560A (zh) 半导体温差发电***
JP2014131458A (ja) 自動車用積層型熱電発電装置
KR101401065B1 (ko) 차량용 열전 발전기
JP4328803B2 (ja) 燃料電池の内部におけるゼーベック効果の利用による電気のコージェネレーション
JP2004140202A (ja) 熱電変換システム
JP2014225509A (ja) 排熱発電装置
JP2002199762A (ja) 排熱熱電変換装置、それを使用した排気ガス排出システム、およびそれを使用した車両
JP6350297B2 (ja) 熱電発電装置
CN208939848U (zh) 热回收装置和发动机总成
JPH0638560A (ja) 排気ガス発電装置
WO2024019798A1 (en) Heat exchanger enhanced with thermoelectric generators
JP2563524B2 (ja) 熱電装置
CN113067054B (zh) 一种基于相变材料耦合翅片的电池及其电池热管理***
JPH10150787A (ja) アウトドア用熱電発電器
JPH0679168U (ja) 排気熱利用発電装置
JP3562733B2 (ja) 熱電発電器及びこの熱電発電器を利用した発電装置