质量流速与热接收片周围的边界膜热阻之间的关系的视图；
[0050]图14是例示在根据第一示例性实施例的热电模块周围流动的排气的质量流速与热电发电机的发电能力之间的关系的视图；
[0051]图15是根据第一不例性实施例的布置在底面面板下方的排气管和热电发电机的示意图；
[0052]图16是例示根据第一示例性实施例对于开关阀的打开控制的程序的流程图；
[0053]图17是热耗散板温度与热电转换元件的热接收板温度的平均温度与发电能力之间关系的一个实例的视图；
[0054]图18是示出测试实例中的根据现有技术的热电模块的框架式布置以及在热电模块周围流动的排气流的视图；
[0055]图19是示出测试实例中的根据第一示例性实施例的热电模块的框架式布置以及在热电模块周围流动的排气流的视图；
[0056]图20是示出测试实例中的现有技术和第一示例性实施例两者的对传递到热电模块的热量以及热电模块的发电能力的测量结果的视图；
[0057]图21A和21B是根据本发明的第二示例性实施例的热电发电机的视图，图21A为与图2对应的视图，并且图21B为与图6对应的视图；
[0058]图22是根据本发明的第三示例性实施例的热电发电机的与图2对应的视图；
[0059]图23是根据本发明的第四示例性实施例的热电发电机的与图2对应的视图；
[0060]图24是示意性示出根据本发明的第五示例性实施例的排气管和热电发电机的方框图，其中省略了热电模块，以实线指示开关阀，并且以虚线指示其它构件；
[0061]图25是与图24中的线XXV-XXV对应的位置的截面图；
[0062]图26是与图24中的线XXV1-XXVI对应的位置的截面图；
[0063]图27是示意性示出根据本发明的第六示例性实施例的排气管和热电发电机的方框图，以实线指示开关阀，以虚线指示其它构件；
[0064]图28A和28B是根据第一变型实例的热电发电机的流入部和流出部的第一变型实例的视图，图28A为与图2对应的视图，并且图28B为与图3对应的视图；
[0065]图29A和29B是根据第二变型实例的热电发电机的流入部和流出部的第二变型实例的视图，图29A为与图2对应的视图，并且图29B为与图3对应的视图；
[0066]图30A和30B是根据第三变型实例的热电发电机的流入部和流出部的第三变型实例的视图，图30A为与图2对应的视图，并且图30B为与图3对应的视图；
[0067]图31A和31B是根据第四变型实例的热电发电机的流入部和流出部的第四变型实例的视图，图31A为与图2对应的视图，并且图31B为与图3对应的视图；
[0068]图32A和32B是根据第五变型实例的热电发电机的流入部和流出部的第五变型实例的视图，图32A为与图2对应的视图，并且图32B为与图3对应的视图；
[0069]图33是根据第六变型实例的热电发电机的壳体的第一变型实例的与图6对应的视图；并且
[0070]图34A和34B是根据第七变型实例的热电发电机的壳体的第二变型实例的视图，图34A为与图2对应的视图，并且图34B为与图3对应的视图。
【具体实施方式】
[0071 ] 下面，将参考附图描述本发明的示例性实施例。在下文的示例性实施例中，将描述本发明应用于被设置在车辆发动机(内燃机)的排气系统中的热电发电机的情况。同样地，在下文的示例性实施例中，将描述本发明应用于设有圆柱形盒式热电模块的热电发电机的情况。
[0072]首先，将描述本发明的第一示例性实施例。
[0073]图1是示意性示出排气管I和热电发电机2的方框图。以实线指示下文将描述的开关阀6和热电模块(盒式热电模块)51至56，并且以虚线指示其它构件。
[0074]图1中的X方向为车辆宽度方向，Y方向为高度方向(竖直方向)，并且Z方向为车身纵向方向。同样地，在下文说明中，X方向(车辆宽度方向)上的车身左侧(即图1中的右侧)将称为“XI方向”，并且车身右侧(即图1中的左侧)将称为“X2方向”。同样地，Y方向(高度方向)上的上侧将称为“Y1方向”，并且下侧将称为“Y2方向”。此外，Z方向(车身纵向方向)上的车身后侧(即图中的远侧)将称为“Z1方向”，并且车身前侧(图中的近侧)将称为“Z2方向”。
[0075]图2是热电发电机2的随后将描述的上通路33内部的结构及其周围的部分的截面图。也就是说，图2是从上方观察的上通路33内部及其周围的部分的视图。图3是热电发电机2的随后将描述的下通路34内部的结构及其周围的部分的截面图。也就是说，图3是从上方观察的下通路34内部及其周围的部分的视图。图4是与图2中的线IV-1V对应的位置的截面图。图5是与图2中的线V-V对应的位置的视图。图6是与图2中的线V1-VI对应位置的截面图。
[0076]如图1至6中所示，热电发电机2被一体地附接至排气管I。同样地，该热电发电机2包括设备主体3以及返回管4，该返回管4用于使已经流出该设备主体3的排气返回至排气管I。
[0077]返回管4被一体地附接至排气管I的下表面11 (即，位于Y2方向侧上的表面)。设备主体3被一体地附接至排气管I的侧表面12 ( S卩，位于X2方向侧上的侧表面)以及返回管4的侧表面41 (即，位于X2方向侧上的侧表面)。也就是说，设备主体3被从排气管I的侧表面12布置至返回管4的侧表面41，该设备主体3的上半部被一体地附接至排气管I的侧表面12，并且设备主体3的下半部被一体地附接至返回管4的侧表面41。
[0078]下面，将详细地描述每个构件。
[0079]如图1、2、4和6中所示，形成排气系统的排气通路IA的排气管I被布置成在车身纵向方向(Z方向)上延伸，车身前侧上的端部(Z2方向侧上的端部)被连接至未示出的发动机排气歧管。因此，排气管I将从发动机排出的排气朝着车身的后侧(Zl方向侧)运送，并且将其排入大气。在排气管I中设置均未示出的催化转化器和消音器。
[0080]该示例性实施例中的排气管I具有为矩形形状的横截面(即，在与排气管I的长度方向(Z方向)正交的方向上的横截面)。该排气管I也可以具有圆形或椭圆形的横截面。
[0081]在排气管I的侧表面12(即，位于X2方向侧上的侧表面)中形成开口 13，该开口13允许排气流入热电发电机2的设备主体3。开口 13在车身纵向方向上的长度被设定成稍微短于设备主体3在车身纵向方向上的长度。
[0082]在排气管I的下表面11 ( S卩，位于Y2方向侧上的表面)中的面对返回管4的车身后侧上的端部(即，Zl方向侧上的端部)的位置中形成开口 14。该开口 14被设计成允许从返回管4返回的排气流入排气通路IA中。
[0083]热电发电机2的设备主体3被构造成，使得在设置在壳体31内部的分支通路3A( S卩，从设置在排气管I内部的排气通路IA分支的通路)内部设置多个热电模块51至56 ο
[0084]壳体31具有长方体形状。如图1、2和6中所示，在壳体31的高度方向(Y方向)上的大致中央部中设置隔板32，该隔板32竖直地分隔壳体31的内部空间。隔板32的Χ2方向侧端边缘被设置成使得，在隔板32的Χ2方向侧端边缘与壳体31的内侧表面(即，位于Χ2方向侧上的内侧表面)之间存在预定距离。隔板32的另一端边缘被连接至壳体31的内侧表面。因此，被隔板32隔开的壳体31内部的上侧上的通路33和下侧上的通路34仅通过连通路径S连通，连通路径S形成在隔板32的Χ2方向侧端边缘和壳体31的内侧表面之间。下面，将上侧上的该通路33称为“上通路33(上游侧通路)”，并且将下侧上的通路34称为“下通路34 (下游侧通路)”。结果，在壳体31中形成了从排气流经的上通路33至下通路34的分支通路3Α。
[0085]隔板32形成上通路33的底板和下通路34的顶板。因此，隔板32是形成分支通路的壁，以及排气流经其两侧的壁。
[0086]如图6中所示，壳体31的Xl方向侧开口。因此，壳体31的上通路33面对在排气管I中形成的开口 13。上通路33通过开口 13与排气通路IA连通。也就是说，排气能够从排气管I流入上通路33。因此，分支通路3Α的流入部3Β由壳体31的在Xl方向侧上的开口部和开口 13形成。排气能够通过流入部3Β从排气通路IA流入分支通路3Α中。流入部3Β由如下开口形成，该开口在排气通路IA中的排气的流动方向上相对长地延伸。
[0087]如上所述，在设置在壳体31内部的分支通路3Α中布置多个热电模块51至56。在根据该不例性实施例的热电发电机2中，共有六个热电模块51至56，三个热电模块被布置在壳体31的上通路33中，三个热电模块被布置在壳体31的下通路34中。
[0088]布置在上通路33中的三个热电模块51、52和53被布置成它们的轴线在Z方向上延伸，并且在X方向上依次排列。这里，将热电模块51、52、53，从布置在Xl方向侧上的热电模块51至布置在Χ2方向侧上的热电模块52和53，按顺序称为“第一热电模块51”、“第二热电模块52 ”和“第三热电模块53 ”。
[0089]类似地，布置在下通路34中的三个热电模块54、55和56被布置成它们的轴线在Z方向上延伸，并且在X方向上依次排列。这里，将热电模块54、55、56，从布置在Χ2方向侧上的热电模块54至布置在Xl方向侧上的热电模块55和56，按顺序称为“第四热电模块54”、“第五热电模块55”和“第六热电模块56”。
[0090]热电模块51至56的在其长度方向上的前端部(即，Ζ2方向侧上的端部)穿过位于壳体31的Ζ2方向侧上的前板35，并且由该前板35支撑。类似地，热电模块51至56的后端部(S卩，Zl方向侧上的端部)穿过位于壳体31的Zl方向侧上的后板36，并且由该后板36支撑。
[0091 ] 通过这种方式，热电模块51至56被以如下方式布置在分支通路3A内部，S卩，热电模块51至56的长度方向与在排气通路IA中的排气的流动方向(即，排气管I的长度方向)相同。在排气流动方向上从下文将描述的流入部3B朝着流出部3C按顺序排列地布置热电模块51至56。排气从流入部3B朝着流出部3C的流动方向为X方向，即，与在排气通路IA中的排气的流动方向交叉的方向。
[0092]这里，将描述热电模块51至56的结构。热电模块51至56的结构相同，所以这里将代表性地描述第一热电模块51。
[0093]图7是沿第一热电模块51的轴线的方向的截面图。图8是在与第一热电模块51的轴线正交的方向上的截面图。
[0094]热电模块51利用排气的热能发电。热电模块51包括外管51a、内管51b、模块主体51c和热接收片51d。
[0095]模块主体51c被形成为圆柱形。内管51b插入模块主体51c内部。模块主体51c由多个N型热电转换元件和P型热电转换元件(均未示出)构成，多个N型热电转换元件和P型热电转换元件通过塞贝克效应产生与温差对应的电动势，多个N型热电转换元件和P型热电转换元件被布置在形成高温部的绝缘陶瓷制成的热接收板与形成低温部的绝缘陶瓷制成的热耗散板之间。热接收板被设置在模块主体51c的外周部上。热耗散板被设置在模块主体51c的内周部上。该示例性实施例的模块主体51c被形成为Ji型模块，其中由热接收板、热耗散板和热电转换元件形成的多个热电转换单元按顺序排列地连接在一起。尽管没有示出，但是多个模块主体51c被电连接在一起。可使用高温部的运行上限值(上限温度)约为300°C的B1-Te型热电转换元件，或者高温部的运行上限约为500°C的S1-Ge型热电转换元件等作为N型热电转换元件和P型热电转换元件。这里将省略对这些板和热电转换元件的结构说明。
[0096]内管51b插入模块主体51c内部，如上所述，并且模块主体51c的内部，即热耗散板被流经内管51b内部的冷却剂冷却。例如可使用发动机冷却剂作为冷却剂。也就是说，内管51b从发动机的冷却剂循环回路分支，并且视需要，通过流经流入内管51b中的该冷却剂循环回路的一些冷却剂冷却热耗散板。流经内管51b内部的冷却剂不限于发动机冷却剂。
[0097]第一热电模块51的在与其轴线正交的方向上的截面形状不限于圆形，并且作为替换可为椭圆形或多边形。
[0098]热电模块51至56的内管按顺序排列地连接，使得冷却剂按顺序从第一热电模块51朝着第六热电模块56流动。更具体地，如图2和3中所示，热电模块51至56的内管由连接管57a至57e连接。
[0099]冷却剂流动的方向可为从第六热电模块56朝着第一热电模块51这种顺序。热电模块51至56的内管不限于按顺序排列地连接，并且作为替换可并联连接。
[0100]热接收片51d被一体地形成在外管51a的外周表面上。热接收片51d由金属板形成，该金属板在基本与热电模块51的轴线正交的方向上延伸，并且具有大致圆形外部边缘。在热电模块51的长度方向上以预定间距布置热接收片