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JP2000073754A - Exhaust heat recovery equipment for vehicles - Google Patents

Exhaust heat recovery equipment for vehicles

Info

Publication number
JP2000073754A
JP2000073754A JP10239633A JP23963398A JP2000073754A JP 2000073754 A JP2000073754 A JP 2000073754A JP 10239633 A JP10239633 A JP 10239633A JP 23963398 A JP23963398 A JP 23963398A JP 2000073754 A JP2000073754 A JP 2000073754A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermoelectric
engine
thermoelectric element
heat recovery
temperature
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
JP10239633A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Imabetsupu
悟 今別府
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP10239633A priority Critical patent/JP2000073754A/en
Publication of JP2000073754A publication Critical patent/JP2000073754A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電素子による熱電変換効率を向上させ、熱
電素子専用の冷却回路を新たに設けることなく、排気ガ
スからの熱量を電気として回収することができる車両の
排熱回収装置を提供すること。 【解決手段】 エンジンと、このエンジンからの排気ガ
スを触媒に導くエキゾーストマニホールドとの間に、複
数個の熱電素子4a,4b,4c,4dから構成される
円筒形の熱電モジュール3を介在する車両の排熱回収装
置において、熱電モジュール3を構成する熱電素子4
a,4b,4c,4dの高温接合部5を熱電モジュール
3のエキゾーストマニホールド側の端面に、低温接合部
6をエンジン側端面にそれぞれ設け、熱電モジュール3
を構成する異種導体は、排気ガスの流れ方向と平行に設
置した構成とした。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To recover the exhaust heat of a vehicle, which can improve the thermoelectric conversion efficiency by a thermoelectric element and can recover heat from exhaust gas as electricity without newly providing a cooling circuit dedicated to the thermoelectric element. Providing equipment. SOLUTION: A vehicle in which a cylindrical thermoelectric module 3 including a plurality of thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4d is interposed between an engine and an exhaust manifold that guides exhaust gas from the engine to a catalyst. In the exhaust heat recovery device of FIG.
a, 4b, 4c, and 4d are provided on the exhaust manifold-side end face of the thermoelectric module 3 and the low-temperature joint section 6 is provided on the engine-side end face.
The heterogeneous conductors constituting the above were arranged in parallel with the flow direction of the exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用排気管内
の内部を流れる排気ガスの熱量を、熱電素子により電気
として回収する車両の排熱回収装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle exhaust heat recovery apparatus for recovering heat of exhaust gas flowing inside an automobile exhaust pipe as electricity using a thermoelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンから大量に排出される排気熱量
を回収する装置としては、排気管の周囲にウォータジャ
ケットを設けて、内部を流れる冷却水によって熱量を回
収するもの(実開昭62−12730号公報)や、排気
管の表面に熱電素子を取り付け、熱量を電気に変換して
エネルギの有効利用を図るものが知られている(特開平
8−261064号公報)。
2. Description of the Related Art As an apparatus for recovering a large amount of exhaust heat discharged from an engine, a water jacket is provided around an exhaust pipe, and the heat is recovered by cooling water flowing inside the apparatus (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 62-12730). And a thermoelectric element attached to the surface of an exhaust pipe to convert the amount of heat into electricity so as to effectively use energy (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-26164).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図7は、前記実開昭6
2−12730号公報に記載されたエキゾーストマニホ
ールド82を示す。このエキゾーストマニホールド82
では、エンジン81始動時等の冷却水の水温が低い場
合、排気ガスからウォータジャケット83内の冷却水へ
回収される熱量は、冷却水温を早期に上昇させるため、
暖機運転の短縮や、寒冷時のヒータへの熱量供給に有効
である。一方、冷却水温が十分に高くなった状態では、
エンジン81のオーバーヒートを防止するため、制御弁
により、エキゾーストマニホールド82内のウォータジ
ャケット83内に流れ込む冷却水を停止することで、排
気ガスからの熱量回収を防止する事になる。このため、
排気ガスからの熱量の有効利用ができなくなると共に、
ウォータジャケット83に残された冷却水は、エキゾー
ストマニホールド82内を流れる排気ガスにより、さら
に高温となり、沸騰することで内部圧力が高くなり、ウ
ォータジャケット83や途中の冷却水の配管を変形する
可能性が生じる。このため、冷却水の流れを停止した状
態で、ウォータジャケット83や冷却水の配管から冷却
水を抜き取る構造も幾つか提案されているが、いずれも
構造が複雑で高価なものとなる。図8は、前記特開平8
−261064号公報に記載された排熱発電システムを
示す。この排熱発電システムでは、熱発電素子を備えた
熱発電ユニット91の一面には、熱発電専用のラジエー
タ94を持つ排熱発電専用冷却水94が導かれる冷却水
通路92配置され、熱発電ユニット91の他側面にエン
ジンの排気ガス95が導かれる排気通路93が配置され
ており、車両及びエンジンの運転状態に依らず、常時排
気ガス95の熱量を電気として回収し、有効利用でき
る。しかしながら、熱発電ユニット91を通過する熱量
の内、熱電素子で電気に変換できなかった熱量を回収す
る専用の冷却水回路92が必要となり、また、冷却回路
のラジエータ94をエンジンルーム内に設置すれば、エ
ンジンルーム内の雰囲気温度を上昇させるという問題が
生じる。また、熱電素子の冷却側を空冷とすることで、
冷却回路を設けず、構成を簡略化した構造(特開平6−
2538号公報)もあるが、熱電素子の高温側と低温側
の雰囲気温は十分に大きな温度差となるが、熱電素子自
体の高温部と低温部の温度差は少なく、排気ガスの持つ
熱量から、電気に変換できるエネルギは少ない。本発明
は、上記事情を考慮し、熱電素子からなる熱電モジュー
ルをエンジンとエキゾーストマニホールドとの間に装着
することで、熱電素子専用の冷却回路を新たに設けるこ
となく、排気ガスからの熱量を電気として回収すること
を目的とする。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the above-described embodiment.
2 shows an exhaust manifold 82 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 12730. This exhaust manifold 82
Then, when the temperature of the cooling water at the time of starting the engine 81 or the like is low, the amount of heat recovered from the exhaust gas to the cooling water in the water jacket 83 increases the cooling water temperature early.
This is effective for shortening the warm-up operation and supplying heat to the heater in cold weather. On the other hand, when the cooling water temperature is sufficiently high,
In order to prevent overheating of the engine 81, the control valve stops the cooling water flowing into the water jacket 83 in the exhaust manifold 82, thereby preventing the recovery of heat from the exhaust gas. For this reason,
While the heat from the exhaust gas cannot be used effectively,
The cooling water remaining in the water jacket 83 becomes higher in temperature due to the exhaust gas flowing in the exhaust manifold 82, and the internal pressure increases due to boiling, which may deform the water jacket 83 and the piping of the cooling water in the middle. Occurs. For this reason, some structures have been proposed in which the cooling water is drained from the water jacket 83 and the cooling water piping while the flow of the cooling water is stopped, but all of these structures are complicated and expensive. FIG.
1 shows an exhaust heat power generation system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 266104. In this exhaust heat power generation system, a cooling water passage 92 through which a cooling water 94 dedicated to exhaust heat power generation having a radiator 94 dedicated to heat power generation is arranged on one surface of a thermoelectric power generation unit 91 having a thermoelectric power generation element. An exhaust passage 93 through which the exhaust gas 95 of the engine is guided is disposed on the other side of the engine 91. The heat amount of the exhaust gas 95 is constantly collected as electricity and can be used effectively regardless of the operating state of the vehicle and the engine. However, a dedicated cooling water circuit 92 is required to recover the amount of heat that cannot be converted into electricity by the thermoelectric elements, out of the amount of heat that passes through the thermoelectric generator unit 91, and the radiator 94 of the cooling circuit is installed in the engine room. For example, there is a problem that the ambient temperature in the engine room is increased. Also, by making the cooling side of the thermoelectric element air-cooled,
A structure in which a cooling circuit is not provided and the configuration is simplified (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 2538), there is a sufficiently large temperature difference between the high-temperature side and the low-temperature side of the thermoelectric element, but the temperature difference between the high-temperature section and the low-temperature section of the thermoelectric element itself is small. The energy that can be converted into electricity is small. In consideration of the above circumstances, the present invention provides a thermoelectric module including a thermoelectric element between an engine and an exhaust manifold, thereby reducing the amount of heat from exhaust gas without newly providing a cooling circuit dedicated to the thermoelectric element. It is intended to be collected as.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る車両の排熱回収装置は、エンジンと、
このエンジンからの排気ガスを触媒に導くエキゾースト
マニホールドとの間に、複数個の熱電素子から構成され
る円筒形の熱電モジュールを介在する車両の排熱回収装
置において、前記熱電モジュールを構成する熱電素子の
高温接合部を熱電モジュールのエキゾーストマニホール
ド側の端面に、低温接合部をエンジン側端面にそれぞれ
設け、熱電モジュールを構成する異種導体は、排気ガス
の流れ方向と平行に設置したことを特徴とする。上記熱
電モジュールを構成する2種類の熱電素子は、円筒形の
内側から外側に向かって交互に配置されており、最も内
側の第1の熱電素子のエキゾーストマニホールド側端部
は、この第1の熱電素子の外側に配置されている種類の
異なる第2の熱電素子の端部と電導部材で接続すること
で高温接合部が形成され、第2の熱電素子とこの第2の
熱電素子の外側に配置された前記第1の熱電素子と同種
類の第3の熱電素子のエンジン側端面同士を電導部材で
接続することで低温接合部が形成され、最内側の熱電素
子から最外側の熱電素子まで、電導部材を介して直列に
接続され、各熱電素子の隙間は、断熱性の高い絶縁部材
で充填され、熱電モジュールの内側と外側は、補強部材
で構成されている。さらに、前記熱電モジュールの最も
内側の熱電素子と最も外側の熱電素子のエンジン側の端
部には電極が接続され、前記熱電モジュールは、両端に
電極を持つ複数個のブロックから構成され、各ブロック
からの電極は、並列に接続されてい。請求項4記載の発
明は、前記熱電モジュール単体は、交互に配置された熱
電素子の低温接合部が、前記熱電モジュールの軸方向に
対して、前記補強部材より外側で、前記エンジン側に飛
び出す形状で形成され、この補強部材より外側に形成さ
れた2個の熱電素子の各々の外側の熱電素子は、補強部
材と軸方向に対して同位置に形成され、前記高温接合部
を形成する電導部材と熱電素子との隙間に充填される絶
縁部材は弾力性を持ち、エンジンとエキゾーストマニホ
ールドとの間に装着された状態で、前記高温接合部はエ
キゾーストマニホールド表面に、低温接合部はエンジン
に、各々ガスケットを介して接することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記補強部材の軸方向の長さ
は、熱電素子と電導部材を合わせた長さより短く形成さ
れ、エンジンとエキゾーストマニホールドとの間に取り
付けた状態で生じる補強部材とエンジン及びエキゾース
トマニホールドとの隙間にはガスケットが介在され、前
記熱電モジュールを絶縁部材を介してエンジンとエキゾ
ーストマニホールドとに接続することを特徴とする。請
求項6記載の発明は、 前記熱電モジュールを構成する
各熱電素子は、熱電モジュールの内側から外側に径方向
に扇状に広がる形状で、2種類の熱電素子を円周方向に
交互に配置したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vehicle exhaust heat recovery apparatus according to the present invention comprises: an engine;
In a vehicle exhaust heat recovery device in which a cylindrical thermoelectric module including a plurality of thermoelectric elements is interposed between an exhaust manifold that guides exhaust gas from the engine to a catalyst, a thermoelectric element constituting the thermoelectric module The high-temperature junction is provided on the end face of the thermoelectric module on the exhaust manifold side, and the low-temperature junction is provided on the engine-side end face, and the heterogeneous conductors constituting the thermoelectric module are installed in parallel with the exhaust gas flow direction. . The two types of thermoelectric elements constituting the thermoelectric module are alternately arranged from the inside to the outside of the cylindrical shape, and the end of the innermost first thermoelectric element on the exhaust manifold side is the first thermoelectric element. A high-temperature junction is formed by connecting the end of a different type of second thermoelectric element disposed outside the element with a conductive member, and the second thermoelectric element and the second thermoelectric element are disposed outside the second thermoelectric element. A low-temperature junction is formed by connecting the engine-side end faces of the third thermoelectric element of the same type as the first thermoelectric element with a conductive member, from the innermost thermoelectric element to the outermost thermoelectric element, The thermoelectric elements are connected in series via a conductive member, the gaps between the thermoelectric elements are filled with an insulating member having high heat insulating properties, and the inside and outside of the thermoelectric module are formed of reinforcing members. Further, an electrode is connected to the engine-side end of the innermost thermoelectric element and the outermost thermoelectric element of the thermoelectric module, and the thermoelectric module is composed of a plurality of blocks having electrodes at both ends, and each block is The electrodes from are connected in parallel. The invention according to claim 4, wherein the thermoelectric module alone has a shape in which the low-temperature bonding portions of the thermoelectric elements arranged alternately project toward the engine outside the reinforcing member with respect to the axial direction of the thermoelectric module. The thermoelectric element outside each of the two thermoelectric elements formed outside of the reinforcing member is formed at the same position in the axial direction as the reinforcing member, and the conductive member forming the high-temperature bonding portion The insulating member filled in the gap between the thermoelectric element and the elastic element has elasticity, and the high-temperature joint is attached to the exhaust manifold surface and the low-temperature joint is attached to the engine in a state of being mounted between the engine and the exhaust manifold. It is characterized by being in contact via a gasket.
The invention according to claim 5, wherein the reinforcing member has an axial length shorter than a combined length of the thermoelectric element and the conductive member, and is formed between the engine and the exhaust manifold. A gasket is interposed in a gap between the exhaust manifold and the exhaust manifold, and the thermoelectric module is connected to the engine and the exhaust manifold via an insulating member. The invention according to claim 6, wherein each of the thermoelectric elements constituting the thermoelectric module has a shape spreading radially inward from the inside of the thermoelectric module to the outside, and two types of thermoelectric elements are alternately arranged in the circumferential direction. It is characterized by.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。 (実施の形態1)図2は本発明実施の形態1に係る車両
の排熱回収装置をエンジン1とエキゾーストマニホール
ド2との間に取り付けた状態を示す図、図3は図2のA
−A断面図であり、実施の形態1の熱電モジュール3を
示す図である。図1は、図2のB−B断面図である。熱
電モジュール3は、エンジン1とエキゾーストマニホー
ルド2との間に図示していない絶縁性の非金属製のガス
ケットを介して装着されている。熱電モジュール3は、
全体として円筒形の形状をしており、p型半導体とn型
半導体とからなる複数個の熱電素子4(4a,4b,4
c,4d)からなり、各々の熱電素子4a,4b,4
c,4dは、図3に示すように、熱電モジュール3を輪
切りにした断面で見て、複数個に切断された扇形状を、
円筒形の軸方向で排気ガスの流れ方向に平行になるよう
に、熱電モジュール3の内側から外側に向かって2種類
の熱電素子が交互に配置されている。従って、各熱電素
子4a,4b,4c,4dは、厚さの薄い円筒形状のも
のを、輪切り断面で見て複数個に分割された形状とな
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 2 is a view showing a state in which an exhaust heat recovery device for a vehicle according to Embodiment 1 of the present invention is mounted between an engine 1 and an exhaust manifold 2, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric module 3 according to the first embodiment. FIG. 1 is a sectional view taken along line BB of FIG. The thermoelectric module 3 is mounted between the engine 1 and the exhaust manifold 2 via an insulating non-metallic gasket (not shown). The thermoelectric module 3
A plurality of thermoelectric elements 4 (4a, 4b, 4) made of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor have a cylindrical shape as a whole.
c, 4d), each thermoelectric element 4a, 4b, 4
c, 4d, as shown in FIG. 3, the fan shape cut into a plurality when viewed in a cross section obtained by cutting the thermoelectric module 3 into circles.
Two types of thermoelectric elements are alternately arranged from the inside to the outside of the thermoelectric module 3 so as to be parallel to the flow direction of the exhaust gas in the cylindrical axial direction. Therefore, each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, and 4d has a thin cylindrical shape and is divided into a plurality of sections as viewed in a cross section.

【0006】また、熱電モジュール3内の最も内側の第
1熱電素子4aと、この第1熱電素子4aの外側に配置
された第1熱電素子4aと種類の異なる半導体で形成さ
れた第2熱電素子4bのエキゾーストマニホールド2側
端面は電導部材で接続され、高温接合部5が形成されて
いる。第2熱電素子4bの外側に設置された第1熱電素
子4aと同じ半導体で形成された第3熱電素子4cと、
第2熱電素子4bのエンジン1側端面は、電導部材で接
続され、低温接合部6が形成されている。また、第2熱
電素子4bと第3熱電素子4cのエキゾーストマニホー
ルド3側端面は、電気的に絶縁状態となっている。第3
熱電素子4cと最も外側の熱電素子4dのエキゾースト
マニホールド3側端面は電導部材で接続され、高温接合
部5が形成されている。
A first thermoelectric element 4a at the innermost side in the thermoelectric module 3 and a second thermoelectric element formed of a semiconductor different in type from the first thermoelectric element 4a disposed outside the first thermoelectric element 4a. The end face of the exhaust manifold 4b on the exhaust manifold 2 side is connected by a conductive member, and a high-temperature joining portion 5 is formed. A third thermoelectric element 4c formed of the same semiconductor as the first thermoelectric element 4a installed outside the second thermoelectric element 4b,
The end surface of the second thermoelectric element 4b on the engine 1 side is connected by a conductive member, and a low-temperature joint 6 is formed. The end faces of the second thermoelectric element 4b and the third thermoelectric element 4c on the exhaust manifold 3 side are electrically insulated. Third
The end faces of the thermoelectric element 4c and the outermost thermoelectric element 4d on the exhaust manifold 3 side are connected by a conductive member, and a high-temperature bonding portion 5 is formed.

【0007】以上のように、熱電モジュール3の内側の
第1熱電素子4aから、外側の第4熱電素子4dまで、
電気的に直列になるように接続されており、内側の熱電
素子4aと外側の熱電素子4dのエンジン1側の端面に
は、電極9(9a、9b)が接続されている。このた
め、熱電モジュール3の排気ガスの通路に近い熱電素子
4aと、最も外側の熱電素子4dにはエキゾーストマニ
ホールド2側に高温接合部5を有する構造となる。
As described above, from the first thermoelectric element 4a inside the thermoelectric module 3 to the fourth thermoelectric element 4d outside,
Electrodes 9 (9a, 9b) are connected to the engine 1 side end surfaces of the inner thermoelectric element 4a and the outer thermoelectric element 4d. For this reason, the thermoelectric element 4a near the exhaust gas passage of the thermoelectric module 3 and the outermost thermoelectric element 4d have a structure in which the high-temperature bonding portion 5 is provided on the exhaust manifold 2 side.

【0008】さらに、各熱電素子4a,4b,4c,4
dの隙間は、断熱性の絶縁部材10が充填されており、
熱電モジュール3の内側と外側には、補強部材7,8が
設置されている。このため、絶縁部材10や各熱電素子
4a,4b,4c,4dが直接排気ガスが曝されること
はない。また、熱電モジュール3は、両端に電極9a、
9bを持つ複数のブロックからなり、各々の電極9a,
9bは電気的に並列になるように接続されている。
Further, each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4
The gap d is filled with a heat-insulating insulating member 10,
Reinforcing members 7 and 8 are installed inside and outside the thermoelectric module 3. For this reason, the exhaust gas is not directly exposed to the insulating member 10 or the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, and 4d. The thermoelectric module 3 has electrodes 9a at both ends,
9b, each electrode 9a,
9b are electrically connected in parallel.

【0009】次に、本実施の形態の車両の排気回収装置
の作用を説明する。まず、エキゾーストマニホールド2
からエンジン1への伝熱について説明する。エンジン始
動直後等を除き、車両の一般走行時、エンジン1全体の
温度は、冷却水と潤滑油の温度に支配され、エンジン1
内部の燃焼室部を除き、エンジン1の運転状態に依ら
ず、大凡80〜130℃に保たれている。一方、内部を
流れる排気ガスにより、エキゾーストマニホールド2の
表面は、エンジン1の運転状態により変化するが、大凡
300〜800℃の高温となる。このため、排気ガスに
より暖められたエキゾーストマニホールド2本体の熱量
の一部は、エンジン1に向かって移動し、エンジン1へ
移動した熱量はエンジン1内のウォータジャケットの冷
却水へ吸収され、最終的にはラジエータで外部へ放熱さ
れる。
Next, the operation of the vehicle exhaust recovery apparatus according to this embodiment will be described. First, exhaust manifold 2
The heat transfer from the engine to the engine 1 will be described. Except immediately after starting the engine, the temperature of the entire engine 1 is governed by the temperatures of the cooling water and the lubricating oil during the general running of the vehicle.
Except for the internal combustion chamber, the temperature is maintained at approximately 80 to 130 ° C. irrespective of the operating state of the engine 1. On the other hand, due to the exhaust gas flowing inside, the surface of the exhaust manifold 2 changes depending on the operating state of the engine 1, but reaches a high temperature of about 300 to 800 ° C. Therefore, part of the heat amount of the exhaust manifold 2 heated by the exhaust gas moves toward the engine 1, and the heat amount moved to the engine 1 is absorbed by the cooling water of the water jacket in the engine 1, and finally Is radiated to the outside by a radiator.

【0010】本実施の形態の排気熱回収装置では、熱電
モジュール3を構成する各熱電素子4a,4b,4c,
4dを、エンジン1からエキゾーストマニホールド2側
に向かって、排気ガスの流れに平行になるように設置し
ているため、エキゾーストマニホールド2からエンジン
1への熱流は、各熱電素子4a,4b,4c,4dの長
さ方向に通過していく。このとき、第1熱電素子4aと
第2熱電素子4bとを電導部材で接合して形成されてい
る高温接合部5と、第2熱電素子4bと第3熱電素子4
cとを電導部材で接合して形成されている低温接合部6
とは、それぞれ、エキゾーストマニホールド2側とエン
ジン1側とに配置されているため、高温接合部5は、エ
キゾーストマニホールド2からの熱量により高温とな
り、低温接合部6は、エンジン1に熱量を吸収されるた
め、高温接合部5に比べて低温となる。
In the exhaust heat recovery apparatus of the present embodiment, each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c,
4d is installed from the engine 1 to the exhaust manifold 2 side so as to be parallel to the flow of the exhaust gas. Therefore, the heat flow from the exhaust manifold 2 to the engine 1 is reduced by the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, and 4c. It passes in the length direction of 4d. At this time, the high-temperature bonding portion 5 formed by bonding the first thermoelectric element 4a and the second thermoelectric element 4b with a conductive member, the second thermoelectric element 4b, and the third thermoelectric element 4b
and a low-temperature joining portion 6 formed by joining the first and second members with an electrically conductive member.
Are located on the exhaust manifold 2 side and the engine 1 side, respectively, so that the high-temperature joint 5 becomes hot due to the amount of heat from the exhaust manifold 2, and the low-temperature joint 6 absorbs heat in the engine 1. Therefore, the temperature is lower than that of the high-temperature bonding portion 5.

【0011】このため、各熱電素子4a,4b,4c,
4dは、高温接合部5と低温接合部6との温度差(温度
勾配)により起電力を生じ、電極9aと電極9bとの間
に電位差が発生し、熱量を電気に変換して回収すること
ができる。このとき、各熱電素子4a,4b,4c,4
dを直列に接続するため、一組の高温接合部5と低温接
合部6とで生じる電位差より大きな電位差を得ることが
できる。なお、高温接合部5と低温接合部6との組み合
わせを増やすと、得られる電位差は大きくなることは明
らかである。
Therefore, each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c,
4d is to generate an electromotive force due to a temperature difference (temperature gradient) between the high-temperature bonding portion 5 and the low-temperature bonding portion 6, generate a potential difference between the electrode 9a and the electrode 9b, and convert the calorific value into electricity to collect. Can be. At this time, the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4
Since d is connected in series, it is possible to obtain a potential difference larger than the potential difference generated between the set of the high-temperature junction 5 and the low-temperature junction 6. It is clear that the potential difference obtained increases as the number of combinations of the high-temperature junction 5 and the low-temperature junction 6 increases.

【0012】このとき、熱電モジュール3の各熱電素子
4a,4b,4c,4dと電導部材による接合部5,6
以外は、断熱性の絶縁部材10で充填されているため、
各熱電素子4a,4b,4c,4dは電導部材による接
合部5,6以外では導通することはない。また、図1で
示す2個の高温接合部5、及び、各熱電素子4a,4
b,4c,4dを増やすことで生じる3個以上の高温接
合部5,及び、複数個の低温接合部6は、図示していな
い絶縁性の非金属製のガスケットでエキゾーストマニホ
ールド2及びエンジン1に取り付けられるため、複数個
の高温接合部5同士、及び低温接合部6同士は導通する
ことはない。
At this time, each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4d of the thermoelectric module 3 and the joints 5, 6 formed by the conductive members.
Other than the above, since it is filled with a heat insulating insulating member 10,
The thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4d do not conduct except at the junctions 5, 6 formed by the conductive members. Also, the two high-temperature joints 5 shown in FIG. 1 and the thermoelectric elements 4a, 4
The three or more high-temperature joints 5 and the plurality of low-temperature joints 6 generated by increasing b, 4c, and 4d are connected to the exhaust manifold 2 and the engine 1 with an insulating nonmetallic gasket (not shown). Since they are attached, the plurality of high-temperature joints 5 and the low-temperature joints 6 do not conduct with each other.

【0013】従って、接合部5,6以外での各熱電素子
4a,4b,4c,4dの導通や、接合部5,6同士の
導通による起電力の低下、ひいては、2本の電極9a,
9b間の電位差の低下が抑制され、熱電変換効率の低下
が防止される。
Accordingly, the conduction of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4d other than the junctions 5, 6 and the reduction of the electromotive force due to the conduction between the junctions 5, 6 are reduced.
A decrease in the potential difference between the electrodes 9b is suppressed, and a decrease in the thermoelectric conversion efficiency is prevented.

【0014】また、各熱電素子4a,4b,4c,4d
の接合部5,6の接合不良、各接合部5,6と図示して
いないガスケットの間の隙間による断熱層、絶縁部材1
0の破損や異物混入による各熱電素子4a,4b,4
c,4d間の導通が生じる場合、熱電モジュール3全体
の熱電変換効率を大きく低下することになるが、本実施
の形態による排熱回収装置では、熱電モジュール3を、
両端に電極9a,9bを持つ複数のブロックに分割し、
各々の電極9a,9bは電気的に並列になるように接続
されているため、任意のブロックでの熱電変換効率の低
下が、熱電モジュール3全体の熱電変換効率を大きく低
下させることはない。さらに、各熱電素子4a,4b,
4c,4dからの電極9a,9bは、熱電モジュール3
のエンジン1側の面から取り出しているため、電極9
a,9bが高温となり、破断することはない。
Each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4d
Of the joints 5 and 6, a heat insulating layer due to gaps between the joints 5 and 6 and a gasket (not shown), the insulating member 1
0 each thermoelectric element 4a, 4b, 4
When conduction occurs between c and 4d, the thermoelectric conversion efficiency of the entire thermoelectric module 3 is greatly reduced. However, in the exhaust heat recovery device according to the present embodiment, the thermoelectric module 3
Divided into a plurality of blocks having electrodes 9a and 9b at both ends,
Since the electrodes 9a and 9b are electrically connected in parallel, a decrease in thermoelectric conversion efficiency in any block does not significantly reduce the thermoelectric conversion efficiency of the entire thermoelectric module 3. Furthermore, each thermoelectric element 4a, 4b,
The electrodes 9a and 9b from 4c and 4d are connected to the thermoelectric module 3
Electrode 9 is taken out from the engine 1 side.
a and 9b become high temperature and do not break.

【0015】次に、熱電モジュール3を通過した熱量に
ついて説明する。熱電モジュール3全体の熱電変換効率
は、各熱電素子4a,4b,4c,4dとして用いる熱
電素子の種類により異なるが、大凡1割から2割程度で
ある。従って、熱電モジュール3を通過する熱量の内、
約8割から9割は、冷却側に吸収されることになる。こ
のため、熱電モジュール3からの発電量を増やすために
は、熱電モジュール3を通過する熱量を増やす必要があ
り、熱電モジュール3の低温側に、熱電モジュール3を
通過した熱量を吸収するための冷却回路が必要となる。
一般には、熱電モジュール3専用の冷却回路や、エンジ
ン1の冷却水を用いた冷却回路を備えるが、本来排気ガ
スとして排出している熱量を、熱電モジュール3専用の
冷却回路やエンジン1の冷却回路に移動させることにな
り、冷却回路に備えられたラジエータで放熱することで
エンジンルーム内の雰囲気温を上昇させることになる。
Next, the amount of heat passing through the thermoelectric module 3 will be described. The thermoelectric conversion efficiency of the entire thermoelectric module 3 varies depending on the type of thermoelectric element used as each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, 4d, but is about 10 to 20%. Therefore, of the amount of heat passing through the thermoelectric module 3,
About 80% to 90% will be absorbed by the cooling side. For this reason, in order to increase the amount of power generation from the thermoelectric module 3, it is necessary to increase the amount of heat passing through the thermoelectric module 3. Circuit is required.
In general, a cooling circuit dedicated to the thermoelectric module 3 and a cooling circuit using cooling water of the engine 1 are provided. The amount of heat originally discharged as exhaust gas is converted into a cooling circuit dedicated to the thermoelectric module 3 and a cooling circuit of the engine 1. The radiator provided in the cooling circuit radiates heat to raise the ambient temperature in the engine room.

【0016】本実施の形態による排熱回収装置では、エ
キゾーストマニホールド2からエンジン1へ熱量が移動
する部位に、熱電素子4(4a,4b,4c,4d)内
を熱量が通過するように、熱電モジュール3を設置して
いるため、排熱回収装置を装着していない従来のエキゾ
ーストマニホールド2装着状態で、エキゾーストマニホ
ールド2からエンジン1へ伝わる熱量の一部を熱電モジ
ュール3で回収し、電気に変換することになる。従っ
て、新たなる冷却回路を必要とせず、また、エキゾース
トマニホールド2からエンジン1への伝熱量が減少する
ため、ラジエータからの放熱量が減少し、エンジン冷却
水温の低下、及び、エンジンルーム内の雰囲気温の低下
となる。このことは、エンジン1の冷却水の熱収支で見
れば、エキゾーストマニホールド2からエンジン1に伝
わり、ラジエータから放熱する熱量の一部を電気に変換
することになり、従来行われている排気ガスからの熱電
変換とは形態の異なるエネルギ変換である。
In the exhaust heat recovery apparatus according to the present embodiment, the thermoelectric element 4 (4a, 4b, 4c, 4d) is provided with a thermoelectric element so that the heat quantity passes through the thermoelectric element 4 (4a, 4b, 4c, 4d) to the portion where the heat quantity moves from the exhaust manifold 2 to the engine 1. Since the module 3 is installed, a part of the amount of heat transmitted from the exhaust manifold 2 to the engine 1 is recovered by the thermoelectric module 3 and converted into electricity when the conventional exhaust manifold 2 is mounted without the exhaust heat recovery device. Will do. Therefore, a new cooling circuit is not required, and the amount of heat transferred from the exhaust manifold 2 to the engine 1 is reduced, so that the amount of heat radiation from the radiator is reduced, the temperature of the engine cooling water is reduced, and the atmosphere in the engine room is reduced. The temperature drops. In terms of the heat balance of the cooling water of the engine 1, this means that a part of the amount of heat transmitted from the exhaust manifold 2 to the engine 1 and radiated from the radiator is converted into electricity. Is a different form of energy conversion.

【0017】(実施の形態2)次に実施の形態2の車両
の排熱回収装置について、図4を用いて説明する。な
お、上記実施の形態1と同じ構成の部分については図面
に同符号を付して重複した説明を省略する。本実施の形
態の車両の排熱回収装置は、排熱回収装置を構成する熱
電モジュール3aがエンジン1とエキゾーストマニホー
ルド2との間に取り付けられる前の熱電モジュール3a
単体の状態で、第2熱電素子4bと第3熱電素子4cの
電導部材による低温接合部6を、熱電モジュール3aの
補強部材7,8の軸方向で排気ガスの流れに平行な方向
に対して、外側に張り出すように設置し、第1熱電素子
4aと第2熱電素子4b、第3熱電素子4cと第4熱電
素子4dの電導部材による高温接合部5aと、断熱性の
ある絶縁部材10aは弾力性のある部材とする構造であ
る。なお、第1熱電素子4aと最も外側の熱電素子,図
4においては第4熱電素子4dは、補強部材7,8と軸
方向で同じ位置に設置されている。
(Embodiment 2) Next, a vehicle heat recovery apparatus according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and redundant description will be omitted. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to the present embodiment includes a thermoelectric module 3a before the thermoelectric module 3a constituting the exhaust heat recovery device is attached between the engine 1 and the exhaust manifold 2.
In a single state, the low-temperature joining portion 6 formed by the conductive members of the second thermoelectric element 4b and the third thermoelectric element 4c is moved in the direction parallel to the exhaust gas flow in the axial direction of the reinforcing members 7 and 8 of the thermoelectric module 3a. Are installed so as to protrude outward, and a high-temperature joining portion 5a formed by a conductive member of a first thermoelectric element 4a and a second thermoelectric element 4b, a third thermoelectric element 4c and a fourth thermoelectric element 4d, and a heat insulating member 10a Is a structure with an elastic member. The first thermoelectric element 4a and the outermost thermoelectric element, in FIG. 4, the fourth thermoelectric element 4d are installed at the same position in the axial direction as the reinforcing members 7, 8.

【0018】本実施の形態では、熱電モジュール3aを
エンジン1とエキゾーストマニホールド2との間に取り
付けた状態で、高温接合部5aと絶縁部材10aの弾力
性があるため、低温接合部6は、エンジン1及び図示し
ていないガスケットに押され、低温接合部6に接続して
いる熱電素子4b,4cは、他の熱電素子4a,4dと
軸方向で同じ位置に押し込められ、図1と同じ状態とな
る。
In this embodiment, when the thermoelectric module 3a is mounted between the engine 1 and the exhaust manifold 2, the high-temperature joint 5a and the insulating member 10a have elasticity. 1 and the thermoelectric elements 4b and 4c connected to the low-temperature joint 6 by the gasket (not shown) are pushed into the same position in the axial direction as the other thermoelectric elements 4a and 4d, and the same state as FIG. Become.

【0019】このため、高温接合部5aと、ガスケット
を経由してエキゾーストマニホールド2との間の密着性
は向上し、また、低温接合部6も、ガスケット経由でエ
ンジン1との間の密着性が向上する。従って、エキゾー
ストマニホールド2から高温接合部5aの熱抵抗、及
び、低温接合部6からエンジン1への熱抵抗が少なくな
り、各接触部での熱流れが向上すると共に、排気ガス通
路内の排気ガスの外部への漏れが、さらに抑制されるこ
とになる。
For this reason, the adhesion between the high-temperature joint 5a and the exhaust manifold 2 via the gasket is improved, and the low-temperature joint 6 also improves the adhesion between the engine 1 via the gasket. improves. Therefore, the thermal resistance from the exhaust manifold 2 to the high-temperature joint 5a and the thermal resistance from the low-temperature joint 6 to the engine 1 are reduced, and the heat flow at each contact is improved, and the exhaust gas in the exhaust gas passage is improved. Leakage to the outside is further suppressed.

【0020】(実施の形態3)次に実施の形態3の車両
の排熱回収装置について、図5を用いて説明する。な
お、上記実施の形態1または2と同じ構成の部分につい
ては図面に同符号を付して重複した説明を省略する。本
実施の形態の車両の排熱回収装置は、熱電モジュール3
bを構成する補強部材7a,8aの軸方向の長さを、高
温接合部5と低温接合部6とを含む各熱電素子4a,4
b,4c,4dの長さより短くし、熱電モジュール3b
をエンジン1とエキゾーストマニホールド2との間に取
り付けた状態で生じる隙間部に、ガスケット13を取り
付け、熱電モジュール3bは、絶縁部材を介して、エン
ジン1とエキゾーストマニホールド2に取り付けられて
いる。
(Embodiment 3) Next, an exhaust heat recovery apparatus for a vehicle according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. The same components as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and redundant description will be omitted. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to the present embodiment includes a thermoelectric module 3
b, the length of the reinforcing members 7a and 8a in the axial direction is set to be equal to each of the thermoelectric elements 4a and 4 including the high-temperature joint 5 and the low-temperature joint 6.
b, 4c, 4d, the length of the thermoelectric module 3b
A gasket 13 is attached to a gap generated when the gasket is attached between the engine 1 and the exhaust manifold 2, and the thermoelectric module 3 b is attached to the engine 1 and the exhaust manifold 2 via an insulating member.

【0021】本実施の形態では、低温接合部6とエンジ
ン1との間、及び高温接合部5とエキゾーストマニホー
ルド2との間にガスケットがないため、熱電モジュール
3bと、エンジン1及びエキゾーストマニホールド2と
の間の密着性が向上すると共に、ガスケット13と、し
て、金属混入のガスケットを使用することができる。ま
た、熱電モジュール3bとエキゾーストマニホールド2
との間の絶縁部材により、高温接合部5同士の導通は防
止される。熱電モジュール3bの作用は、実施の形態1
と同じである。
In this embodiment, since there are no gaskets between the low-temperature joint 6 and the engine 1 and between the high-temperature joint 5 and the exhaust manifold 2, the thermoelectric module 3b, the engine 1 and the exhaust manifold 2 The gasket 13 can be used as the gasket 13 as well as the adhesion between them is improved. In addition, the thermoelectric module 3b and the exhaust manifold 2
The conductive member between the high-temperature bonding portions 5 is prevented by the insulating member between the high-temperature bonding portions 5 and 6. The operation of the thermoelectric module 3b is described in the first embodiment.
Is the same as

【0022】(実施の形態4)次に実施の形態4の車両
の排熱回収装置について、図6を用いて説明する。な
お、上記実施の形態1から3と同じ構成の部分について
は図面に同符号を付して重複した説明を省略する。本実
施の形態の車両の排熱回収装置は、熱電モジュール3c
を構成する各熱電素子4a,4b,4c,4dが、径方
向に対して一段のみであり、熱電モジュール3cの内側
から外側に径方向に扇状に広がる形状で、2種類の熱電
素子を円周方向に交互に配置し、エキゾーストマニホー
ルド2側で、隣り合う熱電素子4b、4cを電導部材で
接続する高温接合部を設け、各々の熱電素子4b、4c
の反対側の隣り合う熱電素子4a、4dのエンジン1側
で電導部材で接続する低温接合部を設け、各熱電素子4
a,4b,4c,4dの間の隙間には絶縁部材10bを
充填する構造である。本実施の形態の作用は、実施の形
態1と同じである。
(Embodiment 4) Next, an exhaust heat recovery apparatus for a vehicle according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. The same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals in the drawings, and redundant description will be omitted. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to the present embodiment includes a thermoelectric module 3c.
Each of the thermoelectric elements 4a, 4b, 4c, and 4d has only one stage in the radial direction, and has a shape that spreads radially from the inside to the outside of the thermoelectric module 3c. Are arranged alternately in the direction, and on the exhaust manifold 2 side, high-temperature joints for connecting adjacent thermoelectric elements 4b and 4c with conductive members are provided, and the respective thermoelectric elements 4b and 4c are provided.
A low-temperature junction is provided on the engine 1 side of the adjacent thermoelectric elements 4a and 4d on the opposite side of the
The gap between a, 4b, 4c and 4d is filled with an insulating member 10b. The operation of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は以上のような構成を有してお
り、熱電モジュールを構成する高温接合部をエキゾース
トマニホールド側に、低温接合部をエンジン側に形成し
たため、エキゾーストマニホールドとエンジンとの温度
差により大量の熱量が熱電モジュール内を通過するた
め、熱電素子による熱電変換効率が向上する。また、低
温接合部をエンジン側に形成したため、熱電モジュール
を通過し、熱電素子で回収されなかった熱量は、エンジ
ン内のウェータージャケット内冷却水に回収するため、
低温接合部に新たな冷却回路を設置することなく、排熱
回収を行うことができる。また、熱電モジュールの低温
接合部、高温接合部と、補強部材とに段差を持たせ、段
差の所にガスケットを装着する構造としたため、また、
低温接合部を補強部材より外側に、高温接合部を補強部
材の内側になるような構造としたため、熱電モジュール
を装着した状態で、内部を流れる排気ガスが、外部へ漏
れることを防止することができる。
According to the present invention having the above-described structure, the high-temperature junction forming the thermoelectric module is formed on the exhaust manifold side and the low-temperature junction is formed on the engine side, so that the temperature between the exhaust manifold and the engine is reduced. Because a large amount of heat passes through the thermoelectric module due to the difference, the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric element is improved. In addition, since the low-temperature junction was formed on the engine side, the amount of heat that passed through the thermoelectric module and was not recovered by the thermoelectric element was recovered by the cooling water in the water jacket in the engine.
Exhaust heat can be recovered without installing a new cooling circuit at the low-temperature junction. In addition, since the low-temperature joint and the high-temperature joint of the thermoelectric module and the reinforcing member have a step, and a gasket is mounted at the step,
Because the low-temperature joint is outside the reinforcing member and the high-temperature joint is inside the reinforcing member, it is possible to prevent the exhaust gas flowing inside the thermoelectric module from leaking to the outside with the thermoelectric module installed. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施の形態1の熱電モジュールを示す図
で、図3のB−B断面である。
FIG. 1 is a view showing a thermoelectric module according to Embodiment 1 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.

【図2】実施の形態1に係る車両の排熱回収装置をエン
ジンとエキゾーストマニホールド間に取り付けた状態を
示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the exhaust heat recovery device for a vehicle according to the first embodiment is mounted between an engine and an exhaust manifold.

【図3】実施の形態1の熱電モジュールを示す図で、図
2のA−A断面である。
FIG. 3 is a view showing the thermoelectric module according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】実施の形態2の熱電モジュールを示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a thermoelectric module according to a second embodiment.

【図5】実施の形態3の熱電モジュールを示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a thermoelectric module according to a third embodiment.

【図6】実施の形態4の熱電モジュールを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a thermoelectric module according to a fourth embodiment.

【図7】従来例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional example.

【図8】従来例を示す図であるFIG. 8 is a diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 エキゾーストマニホールド 3 熱電モジュール 3a 熱電モジュール 3b 熱電モジュール 3c 熱電モジュール 4 熱電素子 4a 第1熱電素子 4b 第2熱電素子 4c 第3熱電素子 4d 第4熱電素子 5 高温接合部 5a 高温接合部 6 低温接合部 7 補強部材 7a 補強部材 8 補強部材 8b 補強部材 9 電極 9a 電極 9b 電極 10 絶縁部材 10a 絶縁部材 10b 絶縁部材 13 ガスケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Exhaust manifold 3 Thermoelectric module 3a Thermoelectric module 3b Thermoelectric module 3c Thermoelectric module 4 Thermoelectric element 4a First thermoelectric element 4b Second thermoelectric element 4c Third thermoelectric element 4d Fourth thermoelectric element 5 High temperature junction 5a High temperature junction 6 Low temperature Joint 7 Reinforcement member 7a Reinforcement member 8 Reinforcement member 8b Reinforcement member 9 Electrode 9a Electrode 9b Electrode 10 Insulation member 10a Insulation member 10b Insulation member 13 Gasket

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンと、このエンジンからの排気ガ
スを触媒に導くエキゾーストマニホールドとの間に、複
数個の熱電素子から構成される円筒形の熱電モジュール
を介在する車両の排熱回収装置において、 前記熱電モジュールを構成する熱電素子の高温接合部を
熱電モジュールのエキゾーストマニホールド側の端面
に、低温接合部をエンジン側端面にそれぞれ設け、熱電
モジュールを構成する異種導体を、排気ガスの流れ方向
と平行に設置したことを特徴とする車両の排熱回収装
置。
An exhaust heat recovery device for a vehicle having a cylindrical thermoelectric module including a plurality of thermoelectric elements interposed between an engine and an exhaust manifold for guiding exhaust gas from the engine to a catalyst, The high-temperature junction of the thermoelectric elements constituting the thermoelectric module is provided on the exhaust manifold side end surface of the thermoelectric module, and the low-temperature junction is provided on the engine side end surface of the thermoelectric module. An exhaust heat recovery device for a vehicle, which is installed in a vehicle.
【請求項2】 請求項1記載の車両の排熱回収装置にお
いて、 前記熱電モジュールを構成する2種類の熱電素子は、円
筒形の内側から外側に向かって交互に配置されており、
最も内側の第1の熱電素子のエキゾーストマニホールド
側端部は、この第1の熱電素子の外側に配置されている
種類の異なる第2の熱電素子の端部と電導部材で接続す
ることで高温接合部が形成され、第2の熱電素子とこの
第2の熱電素子の外側に配置された前記第1の熱電素子
と同種類の第3の熱電素子のエンジン側端面同士を電導
部材で接続することで低温接合部が形成され、最内側の
熱電素子から最外側の熱電素子まで、電導部材を介して
直列に接続され、各熱電素子の隙間は、断熱性の高い絶
縁部材で充填され、熱電モジュールの内側と外側は、補
強部材で構成されていることを特徴とする車両の排熱回
収装置。
2. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 1, wherein the two types of thermoelectric elements constituting the thermoelectric module are alternately arranged from the inside to the outside of the cylindrical shape.
The end of the innermost first thermoelectric element on the exhaust manifold side is connected to the end of a different type of second thermoelectric element disposed outside of the first thermoelectric element by a conductive member to perform high-temperature bonding. A portion is formed, and the engine-side end faces of the second thermoelectric element and a third thermoelectric element of the same type as the first thermoelectric element disposed outside the second thermoelectric element are connected to each other by a conductive member. A low-temperature junction is formed, and the thermoelectric element is connected in series from the innermost thermoelectric element to the outermost thermoelectric element via a conductive member. An exhaust heat recovery device for a vehicle, wherein the inside and outside of the vehicle are constituted by reinforcing members.
【請求項3】 請求項1記載の車両の排熱回収装置にお
いて、 前記熱電モジュールの最も内側の熱電素子と最も外側の
熱電素子のエンジン側の端部には電極が接続され、前記
熱電モジュールは、両端に電極を持つ複数個のブロック
から構成され、各ブロックからの電極は、並列に接続さ
れていることを特徴とする車両の排熱回収装置。
3. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 1, wherein an electrode is connected to an engine-side end of the innermost thermoelectric element and an outermost thermoelectric element of the thermoelectric module. An exhaust heat recovery device for a vehicle, comprising a plurality of blocks having electrodes at both ends, and electrodes from each block being connected in parallel.
【請求項4】 請求項1記載の車両の排熱回収装置にお
いて、 前記熱電モジュール単体は、交互に配置された熱電素子
の低温接合部が、前記熱電モジュールの軸方向に対し
て、前記補強部材より外側で、前記エンジン側に飛び出
す形状で形成され、この補強部材より外側に形成された
2個の熱電素子の各々の外側の熱電素子は、補強部材と
軸方向に対して同位置に形成され、前記高温接合部を形
成する電導部材と熱電素子との隙間に充填される絶縁部
材は弾力性を持ち、エンジンとエキゾーストマニホール
ドとの間に装着された状態で、前記高温接合部はエキゾ
ーストマニホールド表面に、低温接合部はエンジンに、
各々ガスケットを介して接することを特徴とする車両の
排熱回収装置。
4. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 1, wherein the thermoelectric module is configured such that a low-temperature joining portion of thermoelectric elements arranged alternately has the reinforcing member with respect to an axial direction of the thermoelectric module. Outer thermoelectric elements are formed in a shape protruding toward the engine on the outer side, and the outer thermoelectric elements of the two thermoelectric elements formed outside the reinforcing member are formed at the same position in the axial direction as the reinforcing member. The insulating member filled in the gap between the conductive member and the thermoelectric element forming the high-temperature joint has elasticity and is mounted between the engine and the exhaust manifold, and the high-temperature joint is disposed on the exhaust manifold surface. The low-temperature joints to the engine,
An exhaust heat recovery device for a vehicle, wherein the exhaust heat recovery devices contact each other via a gasket.
【請求項5】 請求項1記載の車両の排熱回収装置にお
いて、 前記補強部材の軸方向の長さは、熱電素子と電導部材を
合わせた長さより短く形成され、エンジンとエキゾース
トマニホールドとの間に取り付けた状態で生じる補強部
材とエンジン及びエキゾーストマニホールドとの隙間に
はガスケットが介在され、前記熱電モジュールを絶縁部
材を介してエンジンとエキゾーストマニホールドとに接
続することを特徴とする車両の排熱回収装置。
5. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 1, wherein the length of the reinforcing member in the axial direction is shorter than the combined length of the thermoelectric element and the conductive member, and between the engine and the exhaust manifold. A gasket is interposed in a gap between the reinforcing member and the engine and the exhaust manifold generated in a state of being attached to the vehicle, and the thermoelectric module is connected to the engine and the exhaust manifold via an insulating member. apparatus.
【請求項6】 請求項1記載の車両の排熱回収装置にお
いて、 前記熱電モジュールを構成する各熱電素子は、熱電モジ
ュールの内側から外側に径方向に扇状に広がる形状で、
2種類の熱電素子を円周方向に交互に配置したことを特
徴とする車両の排熱回収装置。
6. The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 1, wherein each of the thermoelectric elements constituting the thermoelectric module has a shape that spreads radially from the inside to the outside of the thermoelectric module.
An exhaust heat recovery device for a vehicle, wherein two types of thermoelectric elements are alternately arranged in a circumferential direction.
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