热电发电机
阅读：169发布：2020-05-11
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1.一种热电发电机(2)，所述热电发电机(2)利用流经内燃机的排气系统的排气的热能来发电，所述热电发电机的特征在于包括：
流入部(3B)，排气从所述排气系统的排气通路(1A)流入所述流入部(3B)中；
流出部(3C)，排气从所述流出部(3C)流出；
分支通路(3A)，所述分支通路(3A)将已经从所述流入部流入的排气朝着所述流出部运送；
多个热电模块(51、52、53、54、55、56)，所述多个热电模块(51、52、53、54、55、56)被布置在所述分支通路的内部，所述多个热电模块中的每个热电模块的长度方向与所述排气通路中的排气的流动方向是相同方向，所述多个热电模块在从所述流入部朝着所述流出部的排气流动方向上按顺序排列地布置；以及
至少一个壁(3a、3b、3c、32、32A)，所述至少一个壁(3a、3b、3c、32、32A)限定所述分支通路，并且所述至少一个壁使得排气沿着所述至少一个壁的两侧流动。
2.根据权利要求1所述的热电发电机，其中：
在所述分支通路中从所述流入部朝着所述流出部的所述排气流动方向是与所述排气通路中的排气的流动方向交叉的方向；并且
被布置在所述分支通路中的所述多个热电模块在与所述排气通路中的排气的流动方向交叉的方向上被按顺序排列地布置。
3.根据权利要求1所述的热电发电机，其中：
在所述分支通路中从所述流入部朝着所述流出部的所述排气流动方向是与所述排气通路中的排气的流动方向相同的方向；并且
被布置在所述分支通路中的所述多个热电模块在与所述排气通路中的排气的流动方向相同的方向上被按顺序排列地布置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热电发电机，其中：
每个所述热电模块都包括在每个所述热电模块的外表面上的多个热接收片(51d)，在所述分支通路中在排气的流动方向上设置所述多个热接收片。
5.根据权利要求1或2所述的热电发电机，其中：
所述分支通路包括上游侧通路(33)和下游侧通路(34)，所述上游侧通路在一个方向上运送已经通过所述流入部从所述排气通路流入的排气，所述下游侧通路在与所述上游侧通路中的流动的相反的方向上朝着所述流出部运送已经流经所述上游侧通路的排气；并且在与所述上游侧通路中的排气的流动方向及所述下游侧通路中的排气的流动方向正交的方向上，所述上游侧通路和所述下游侧通路在所述至少一个壁位于所述上游侧通路和所述下游侧通路之间的情况下彼此相邻。
6.根据权利要求5所述的热电发电机，还包括：
壳体(31)，所述壳体(31)限定所述分支通路，其中：
所述至少一个壁是将所述壳体的内部分成所述上游侧通路和所述下游侧通路的隔板；
所述上游侧通路和所述下游侧通路通过连通路径(S)连通，所述连通路径(S)被布置在所述隔板和壳体内侧表面之间；并且
已经通过所述流入部流入所述上游侧通路中的排气通过所述连通路径流入所述下游侧通路中。
7.根据权利要求6所述的热电发电机，其中：
在与所述排气通路中的排气的流动方向相同的方向上彼此偏离的位置中设置所述流入部和所述流出部。
8.根据权利要求5所述的热电发电机，还包括：
壳体(31)，所述壳体(31)限定所述分支通路，其中：
所述至少一个壁是将所述壳体的内部分成所述上游侧通路和所述下游侧通路的隔板；
所述上游侧通路和所述下游侧通路通过连通孔(32a)连通，所述连通孔(32a)被布置在所述隔板中；并且
已经通过所述流入部流入所述上游侧通路中的排气通过所述连通孔流入所述下游侧通路中。
9.根据权利要求8所述的热电发电机，其中：
在与所述排气通路中的排气的流动方向相同的方向上彼此偏离的位置中设置所述流入部和所述流出部。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的热电发电机，其中：
设有所述流入部的所述至少一个壁面对所述排气通路。
11.根据权利要求1或2所述的热电发电机，其中：
所述分支通路被构造成覆盖所述排气通路的一部分的外周；并且
所述至少一个壁被设置在排气通路侧上，并且所述至少一个壁面对所述排气通路。
12.根据权利要求11所述的热电发电机，其中：
所述分支通路被构造成沿所述排气通路的整个周向方向覆盖所述排气通路的一部分的外周；并且
所述至少一个壁被设置在排气通路侧上，并且所述至少一个壁的整个面积面对所述排气通路。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的热电发电机，其中：
所述流入部是开口，所述开口在所述排气通路中的排气的流动方向上延伸。
14.根据权利要求1至12中的任一项所述的热电发电机，其中：
所述流入部由多个开口构成，所述多个开口被设置在所述排气通路中的排气的流动方向上的多个位置中。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的热电发电机，还包括：
整流构件(8)，所述整流构件(8)被设置在所述流入部与所述多个热电模块中的被布置在所述分支通路中的排气的流动方向上的最上游位置中的热电模块之间，并且，所述整流构件被构造成对从所述流入部朝着所述热电模块流动的排气的流动进行整流。
16.根据权利要求1至14中的任一项所述的热电发电机，还包括：
限制构件(9)，所述限制构件(9)被设置在所述排气通路中，并且，所述限流构件被构造成覆盖所述流入部的开口区域的在所述排气通路中的排气流动方向上的上游侧区域，并且，所述限制构件被构造成暴露所述流入部的所述开口区域的在所述排气通路中的排气的流动方向上的下游侧区域。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的热电发电机，还包括：
开关阀(6、6A、6B、6C、6D)，所述开关阀(6、6A、6B、6C、6D)在所述排气通路中被设置在所述流入部被布置在所述排气通路中的位置的排气的流动方向上的下游侧上，并且，所述开关阀被构造成打开和关闭所述排气通路。
18.根据权利要求1或2所述的热电发电机，还包括：
返回管(4)，所述返回管(4)被设置在所述分支通路的所述流出部和所述排气通路之间，并且，所述返回管被构造成使已经从所述流出部流出的排气返回至所述排气通路；
开关阀(6、6A、6B、6C、6D)，所述开关阀(6、6A、6B、6C、6D)在所述排气通路中被设置在所述流入部被布置在所述排气通路中的位置的排气的流动方向上的下游侧上；和电子控制单元(100)，所述电子控制单元(100)被构造成在打开所述排气通路时通过所述开关阀切断所述返回管和所述排气通路之间的连通，而在关闭所述排气通路时通过所述开关阀使所述返回管与所述排气通路连通。
热电发电机
技术领域
背景技术
[0002] Automobiltechnische Zeitschrift(ATZ)(德国汽车技术杂志)2013年9月刊第714至719页的投稿论文描述了一种热电发电机，该热电发电机通过从安装在车辆中的内燃机(下文也简称“发动机”)等排出的排气回收热能来发电。
[0003] 这种热电发电机包括多个热电模块，例如，盒式热电模块。例如，每个热电模块都具有圆柱形形状。每个热电模块都具有：内管，冷却剂流经该内管；输出管，内管被插入穿过该输出管；以及被布置在内管和外管之间的多个热电转换元件。同样地，外管(热接收部)被排气加热，并且内管(热消散部)被冷却剂冷却。结果，在热电转换元件的一侧(热接收部侧)和另一侧(热消散部侧)之间产生温差，并且由于塞贝克效应而在热电转换元件中发电。
[0004] 作为这些热电模块的一种布置，Automobiltechnische Zeitschrift(ATZ)2013年9月刊第714至719页的投稿论文描述了一种结构，其中在排气通路的延伸方向上延伸的多个热电模块沿周向方向被布置在排气通路的外周侧上。已经流经排气通路的排气被分为多个流，并且每个分流的排气流都沿着对应的热电模块的外周表面单独流动。
发明内容
[0005] 上述Automobiltechnische Zeitschrift(ATZ)2013年9月刊第714至719页的投稿论文中所述的热电发电机被构造成使得，排气被分为多个流，并且每个分流的排气流都沿着对应的热电模块的外周表面单独流动。因此，可能不是每个热电模块都能获得充足的排气流速。因此，可能不能回收充足量的废热。这是因为当排气被分流时，不是每个热电模块都能获得充足的排气质量流速(即，单位时间绕热电模块的外周流动的排气质量)。随着沿热电模块的外周流动的排气的流速增大并且排气的质量流速变大，在热电模块的外周周围的边界膜热阻减小，所以能够回收大量的废热。然而，如上所述，当排气被分为多个流，并且每个分流的排气流体都沿着对应的热电模块的外周表面单独流动时，沿着热电模块的外周流动的排气的质量流速小，所以边界膜热阻增大，结果可能不能回收充足量的废热。
[0006] 因而，本发明提供一种能够提高所回收的废热量的热电发电机。
[0007] 在本发明中，一种热电发电机包括热电模块，该热电模块在与在排气通路中的排气的流动方向相同的方向上延伸。因此，热电模块的长度尺寸能够是长的，并且已经通过排气通路流入的排气依次在多个热电模块上流过。通过这种方式，每个热电模块都能够获得充足的排气流速，所以能够回收充足量的废热。此外，排气沿着形成热电模块外壳空间(即，用于加热热电模块的排气流经的空间)的壁的两个表面流动。结果，能够降低耗散至外部空气的、流经该热电模块外壳空间的排气的热量，所以能够回收充足量的废热。
[0008] 本发明的第一方面涉及一种热电发电机，该热电发电机利用流经内燃机的排气系统的排气的热能来发电。这种热电发电机包括：流入部，排气从排气系统的排气通路流入该流入部中；流出部，排气从该流出部流出；分支通路，该分支通路将已经从流入部流入的排气朝着流出部运送；多个热电模块，该多个热电模块被布置在分支通路的内部，多个热电模块中的每个热电模块的长度方向与排气通路中的排气的流动方向是相同方向，该多个热电模块在从流入部朝着流出部的排气流动方向上按顺序排列地布置；以及至少一个壁，该至少一个壁限定分支通路，并且该至少一个壁使得排气沿着该至少一个壁的两侧流动。
[0009] 根据这种结构，已经从排气系统的排气通路经过流入部流入分支通路的排气从流入部通过该分支通路朝着流出部流动。热电模块在排气的流动方向上按顺序排列地布置，所以流经分支通路的几乎全部排气都绕热电模块的外周依次流过。也就是说，几乎全部排气都依次向每个热电模块施加热。因此，每个热电模块都能够获得充足的排气流速。同样地，与当排气被分流并且单独流动至每个热电模块相比，每个热电模块都能够获得充足的排气流速。结果，能够回收充足量的废热。也就是说，与Automobiltechnische Zeitschrift(ATZ)2013年9月刊第714至719页的投稿论文描述的技术相比，沿每个热电模块的外周流动的排气的流速增大，并且排气的质量流速更大。因此，在每个热电模块的外周周围的膜热阻更小，所以能够提高所回收的废热量。
[0010] 根据上述结构，热电模块被布置在分支通路中，使得热电模块的长度方向与排气通路中的排气的流动方向是相同方向。因此，热电模块的长度尺寸受限不大，所以热电模块的长度尺寸能够被设置地相对长(即，与当热电模块的长度方向被设置为与排气通路中的排气的流动方向正交的方向时相比，热电模块的长度方向能够被设置地相对长)。因而，能够提高每个热电模块回收的废热量，所以能够提高整个热电发电机回收的废热量。
[0011] 此外，排气沿着形成分支通路的壁中的至少一部分壁的两侧流动，所以几乎没有热从壁耗散至外部空气，从而，也降低了热耗散至外部空气导致的排气温度降低。因此，施加至热电模块的热量增大，这也使得能够增加所回收的废热量。
[0012] 在上述热电发电机中，在分支通路中从流入部朝着流出部的排气流动方向可为与排气通路中的排气的流动方向交叉的方向，并且被布置在分支通路中的多个热电模块可在与排气通路中的排气的流动方向交叉的方向上按顺序排列地布置。
[0013] 在上述热电发电机中，在分支通路中从流入部朝着流出部的排气流动方向可为与排气通路中的排气的流动方向相同的方向，并且被布置在分支通路中的多个热电模块可在与排气通路中的排气的流动方向相同的方向上按顺序排列地布置。
[0014] 根据这种结构，能够以适合于排气在分支通路中的流动方向的方式布置热电模块。
[0015] 在上述热电发电机中，每个热电模块都可以包括处于每个热电模块的外表面上的多个热接收片，并且可在分支通路中的排气的流动方向上设置该多个热接收片。
[0016] 根据这种结构，已经朝着热电模块流入的排气沿着热接收片流动，排气的流动方向改变不大，所以能够抑制热接收片阻碍排气的流动。因此，能够保持在热接收片之间流动的排气的高流速。结果，能够保持热电模块的外周周围的低边界膜热阻，所以能够提高所回收的废热量。
[0017] 在上述热电发电机中，分支通路可包括上游侧通路和下游侧通路，上游侧通路在一个方向上运送已经通过流入部从排气通路流入的排气，下游侧通路在与上游侧通路中的流动的方向相反的方向上朝着流出部运送已经流经上游侧通路的排气；并且在与在上游侧通路中的排气的流动方向以及在下游侧通路中的排气的流动方向正交的方向上，上游侧通路和下游侧通路可以在所述至少一个壁位于上游侧通路和下游侧通路之间的情况下彼此相邻。
[0018] 上述热电发电机也可以包括壳体，该壳体限定分支通路。该至少一个壁可以是将壳体的内部分成上游侧通路和下游侧通路的隔板，上游侧通路和下游侧通路可以通过连通路径连通，该连通路径被布置在隔板和壳体内侧表面之间，并且已经通过流入部流入上游侧通路中的排气可以通过连通路径流入下游侧通路中。
[0019] 上述热电发电机也可以包括壳体，该壳体限定分支通路。该至少一个壁可以是将壳体的内部分成上游侧通路和下游侧通路的隔板，上游侧通路和下游侧通路可以通过被布置在隔板中的连通孔连通，并且已经通过流入部流入上游侧通路中的排气可以通过连通孔流入下游侧通路中。
[0020] 根据这种结构，在与排气的流动方向正交的方向上，上游侧通路和下游侧通路在所述壁位于上游侧通路和下游侧通路之间的情况下彼此相邻。也就是说，在设有隔板的结构中，通路在隔板位于其间的情况下彼此相邻。结果，能够在形成分支通路的壁处设置不暴露于外部空气的区域，所以能够通过相对简单的结构，抑制热耗散至外部空气导致的排气温度降低。
[0021] 在上述热电发电机中，可在与在排气通路中的排气的流动方向相同的方向上彼此偏离的位置中设置流入部和流出部。
[0022] 在上述热电发电机中，设有流入部的该至少一个壁可以面对排气通路。
[0023] 根据这种结构，形成分支通路的壁的不暴露于外部空气的区域能够相对大，所以能够抑制热耗散至外部空气导致的排气温度降低，这能够提高所回收的废热量。
[0024] 在上述热电发电机中，分支通路可被构造成覆盖排气通路的一部分的外周，并且该至少一个壁被设置在排气通路侧上，并且该至少一个壁可以面对排气通路。
[0025] 在上述热电发电机中，分支通路可被构造成沿着排气通路的整个周向方向覆盖排气通路的一部分的外周；并且该至少一个壁被设置在排气通路侧上，并且该至少一个壁的整个面积面对排气通路。
[0026] 根据这种结构，形成分支通路的壁的不暴露于外部空气的区域能够相对大。结果，能够抑制热耗散至外部空气导致的排气温度降低，所以能够提高所回收的废热量。
[0027] 在上述热电发电机中，流入部可为开口，该开口在排气通路中的排气的流动方向上延伸。
[0028] 在上述热电发电机中，流入部可以由多个开口构成，该多个开口被布置在排气通路中的排气的流动方向上的多个位置中。
[0029] 上述热电发电机也可以包括整流构件，该整流构件被设置在流入部与多个热电模块中的被布置在分支通路中的排气的流动方向上的最上游位置中的热电模块之间。整流构件可被构造成对从流入部朝着热电模块流动的排气的流动进行整流。
[0030] 上述热电发电机也可包括限制构件，该限制构件被设置在排气通路中，并且覆盖流入部的开口区域的在排气通路中的排气流动方向上的上游侧区域，并且，所述限制构件暴露流入部的开口区域的在排气通路的排气流动方向上的下游侧区域。
[0031] 根据这种结构，排气能够流经分支通路的相对宽的区域。结果，能够提高每个热电模块回收的废热量，所以能够提高整个热电发电机回收的废热量。
[0033] 上述热电发电机也可包括返回管、开关阀和电子控制单元。返回管可被设置在分支通路的流出部和排气通路之间。返回管可被构造成使从流出部流出的排气返回至排气通路。开关阀可以在所述排气通路中被设置在所述流入部被布置在所述排气通路中的位置的排气的流动方向上的下游侧上。电子控制单元可被构造成在打开排气通路时通过开关阀切断返回管和排气通路之间的连通，并且在关闭排气通路时通过开关阀使返回管与排气通路连通。
[0034] 根据这种结构，能够通过打开开关阀调节流入分支通路中的排气量。因此，适合在热电模块中发电的一定量的排气能够流动至分支通路。
[0036] 下面将参考附图描述本发明例证性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记指示相同的元件，并且其中：
[0037] 图1是示意性示出根据本发明的第一示例性实施例的排气管和热电发电机的方框图，以实线指示热电模块和开关阀，以虚线指示其它构件；
[0038] 图2是根据第一示例性实施例的热电发电机的上侧通路内部的结构及其周围的部分的截面图；
[0039] 图3是根据第一示例性实施例的热电发电机的下侧通路内部的结构及其周围的部分的截面图；
[0040] 图4是与图2中的线IV-IV对应的位置的截面图；
[0041] 图5是与图2中的线V-V对应的位置的视图；
[0042] 图6是与图2中的线VI-VI对应位置的截面图；
[0043] 图7是沿着根据第一示例性实施例的热电模块的轴线的方向的截面图；
[0044] 图8是在与根据第一示例性实施例的热电模块的轴线正交的方向上的截面图；
[0045] 图9A和9B是排气未被引入根据第一示例性实施例的热电发电机中的状态图，图9A为与图2对应的视图，并且图9B为与图4对应的视图；
[0046] 图10A至10D是全部排气被引入根据第一示例性实施例的热电发电机的状态图，图10A为与图2对应的视图，图10B为与图3对应的视图，图10C为与图4对应的视图，并且图10D为与图6对应的视图；
[0047] 图11A至11C是一些排气被引入根据第一示例性实施例的热电发电机的状态图，图11A为与图2对应的视图，图11B为与图3对应的视图，并且图11C为与图4对应的视图；
[0048] 图12是例示在根据第一示例性实施例的热接收片附近流动的排气的流速与这些热接收片周围的边界膜之间的关系的视图；
[0049] 图13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接收片周围的边界膜热阻之间的关系的视图；
[0051] 图15是根据第一示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；
[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XXVI-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1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“X1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-IV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VI-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1。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1。
[0077] 返回管4被一体地附接至排气管1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1的侧表面12(即，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1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1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1A的排气管1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1将从发动机排出的排气朝着车身的后侧(Z1方向侧)运送，并且将其排入大气。在排气管1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1具有为矩形形状的横截面(即，在与排气管1的长度方向(Z方向)正交的方向上的横截面)。该排气管1也可以具有圆形或椭圆形的横截面。
[0081] 在排气管1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1的下表面11(即，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，Z1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1A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(即，从设置在排气管1内部的排气通路1A分支的通路)内部设置多个热电模块51至
56。
56。
[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X2方向侧端边缘被设置成使得，在隔板32的X2方向侧端边缘与壳体31的内侧表面(即，位于X2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X2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3A。
[0086] 如图6中所示，壳体31的X1方向侧开口。因此，壳体31的上通路33面对在排气管1中形成的开口13。上通路33通过开口13与排气通路1A连通。也就是说，排气能够从排气管1流入上通路33。因此，分支通路3A的流入部3B由壳体31的在X1方向侧上的开口部和开口13形成。排气能够通过流入部3B从排气通路1A流入分支通路3A中。流入部3B由如下开口形成，该开口在排气通路1A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3A中布置多个热电模块51至56。在根据该示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X1方向侧上的热电模块51至布置在X2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X2方向侧上的热电模块54至布置在X1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，Z2方向侧上的端部)穿过位于壳体31的Z2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(即，Z1方向侧上的端部)穿过位于壳体31的Z1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，即，热电模块51至56的长度方向与在排气通路1A中的排气的流动方向(即，排气管1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1A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π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℃的Bi-Te型热电转换元件，或者高温部的运行上限约为500℃的Si-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51d。通过这种方式，热接收片51d被设置在沿在分支通路3A中的排气的流动方向的方向上。
[0102] 热接收片51d的这种布置导致排气大致在热接收片51d延伸的方向上流动。因此，能够抑制热接收片51d变为排气的流动阻力。
[0103] 如上所述，返回管4被一体地附接至排气管1的下表面11。返回管4由在前侧(即，Z2方向侧)上和后侧(即，Z1方向侧)上闭合的导管形成。在返回管4的侧表面41(即，位于X2方向侧上的侧表面)中设置用于回收已经流经分支通路3A(即，壳体31内部)的开口42。该开口42的在车身纵向方向上的长度被设定成稍微短于设备主体3的在车身纵向方向上的长度。
[0104] 如上所述，壳体31的X1方向侧开口。因此，壳体31的下通路34面对在返回管4中形成的开口42。下通路34通过开口42与返回管4的内部空间连通。也就是说，排气能够流出下通路34进入返回管4。因此，分支通路3A的流出部3C由开口42和在壳体31的X1方向侧上的开口部形成。流出部3C使得排气能够流出分支通路3A。
[0105] 如上所述，分支通路3A具有流入部3B和流出部3C，并且已经从流入部3B流入的排气朝着流出部3C流动。也就是说，已经从流入部3B流入的排气流经上通路33，并且当其通过连通路径S时方向逆转，之后，排气流经下通路34并且从流出部3C流出。因此，形成分支通路3A的上通路33和下通路34在隔板32位于上通路33和下通路34之间的情况下在如下方向(Y方向)上彼此相邻，该方向大致与在上通路33和下通路34中的排气的流动方向正交。
[0106] 如图1和4中所示，在排气管1中形成的开口13在Z方向上从在返回管4中形成的开口42偏离。更具体地，在排气管1中形成的开口13与在返回管4中形成的开口42相比离Z2方向侧更远。结果，流入部3B和流出部3C两者都在Z方向上(即，在与在排气通路1A中的排气的流动方向相同的方向上)偏离。
[0107] 与在排气管1的下表面11中形成的开口14相比，位于返回管4的Z1方向侧上的后板43离Z1方向侧，即在排气通路1A中的排气的流动方向上的下游侧较远。因此，当将排气从热电发电机2的设备主体3回收至返回管4时，这种排气能够流经返回管4，并且通过开口14流入排气管1。
[0108] 在排气通路1A中，开关阀6被设置在开口14附近，并且与流入部3B的开口位置相比离下游侧较远。开关阀6具有矩形形状，该矩形形状大致与排气管1的截面形状匹配。开关阀6由旋转轴61支撑，旋转轴61被布置在排气管1的底板上并且在X方向上延伸。开关阀6的旋转轴61被连接至电动马达62(参见图2)。能够通过电动马达62的运行来调节开关阀6的开度。电动马达62响应于从ECU 100接收到的打开控制信号而运行，并且调节开关阀6的开度。例如，ECU 100是用于控制发动机(即，发动机ECU)的电子控制单元。
更具体地，能够在图4中的实线指示的完全关闭位置和图4中的虚线指示的完全打开位置之间调节开关阀6的开度。完全关闭位置是排气通路1A处于关闭状态，并且开口14处于打开状态的位置。完全打开位置是排气通路1A处于打开状态，并且开口14处于关闭状态的位置。
更具体地，能够在图4中的实线指示的完全关闭位置和图4中的虚线指示的完全打开位置之间调节开关阀6的开度。完全关闭位置是排气通路1A处于关闭状态，并且开口14处于打开状态的位置。完全打开位置是排气通路1A处于打开状态，并且开口14处于关闭状态的位置。
[0109] 然后，将描述该示例性实施例中的排气的流动。能够通过开关阀6的打开来改变该示例性实施例中的排气的流动。下面将描述当开关阀6处于完全打开位置时，当开关阀6处于完全关闭位置时，以及当开关阀6处于部分打开位置时每种情况下的排气的流动。
[0110] 图9A和9B是例示当开关阀6处于完全打开位置时的排气的流动的视图。图9A是与图2对应的视图，并且图9B是与图4对应的视图。
[0111] 当开关阀6以这种方式处于完全打开位置时，开口14关闭，所以已经从排气通路1A的上游侧流入的排气不流入分支通路3A中，而是直接朝着排气通路1A的下游侧流动，并且被排入大气中(参见图9中的箭头)。
[0112] 当不允许排气以这种方式流入分支通路3A中时，不要求热电模块51至56发电，或者抑制发电，以便冷却剂不需要流入热电模块51至56的内管中。不允许冷却剂流入内管的一种结构的实例是如下结构，其中在冷却剂循环回路和第一热电模块51的内管51b之间设置电磁阀，并且电磁阀关闭。结果，能够防止冷却剂不必要地流动。
[0113] 图10A至10D是当开关阀6处于完全关闭位置时的排气的流动的视图。图10A是与图2对应的视图，图10B是与图3对应的视图，图10C是与图4对应的视图，并且图10D是与图6对应的视图。当开关阀6处于完全关闭位置时，流经冷却剂循环回路的一些冷却剂流入热电模块51至56的内管。
[0114] 当开关阀6以这种方式关闭时，开口14打开，以便从排气通路1A的上游侧流入的几乎所有排气都将流入分支通路3A中。换句话说，已经从排气通路1A的上游侧流入的排气流经流入部3B，并且流入壳体31中的上通路33，然后依次绕第一热电模块51、第二热电模块52和第三热电模块53的外周流动，之后通过连通路径S(即，将上通路33与下通路34连通的连通路径S)。一旦通过连通路径S，排气的流动就逆转，并且排气流入壳体31中的下通路34中。然后，已经流入下通路34中的排气依次绕第四热电模块54、第五热电模块55和第六热电模块56的外周流动，之后通过流出部3C流入返回管4(参见图10中的箭头)中。
[0115] 作为排气以这种方式流动的结果，来自排气的热被施加至热电模块51至56，并且由于塞贝克效应而在热电模块51至56中产生了与上述温差对应的电动势。
[0116] 在已经流入返回管4的排气到达返回管4的下游端之后，流向变为向上，并且排气通过开口14返回至排气通路14A。
[0117] 通过这种方式，在该示例性实施例中，当排气流动至分支通路3A中时，几乎所有的排气都以从第一热电模块51至第六热电模块56的顺序从第一热电模块51流动至第六热电模块56。因此，每个热电模块51至56都能够获得充足的排气流速。结果，也能够回收充足量的废热，所以能够提高发电能力。也就是说，能够保持绕每个热电模块51至56的外周流动的排气的高流速，所以能够获得充足的排气质量流速。因此，绕每个热电模块51至56的外周的边界膜热阻小，所以能够回收大量的废热，并且因此能够提高发电能力。
[0118] 这里，将描述绕热电模块51至56的外周流动的排气的流速、排气的质量流速和边界膜热阻之间的关系。
[0119] 图12是例示在热接收片51d(在图中仅示出一个热接收片51d)附近流动的排气的流速与在热接收片51d周围的边界膜之间的关系的视图。在图12中，实线指示的气体温度指示了当排气的流速比较高时在热接收片51d周围的温度分布。在图12中，虚线指示的气体温度指示当排气的流速比较低时在热接收片51d周围的温度分布。
[0120] 参考图12中的实线指示的边界膜(即，当流速高时)以及虚线指示的边界膜(即，当流速低时)时应明白，随着在热接收片51d附近流动的排气的流速增大并且排气的质量流速变大，在热接收片51d周围的边界膜变薄并且边界膜热阻变小。因此，作为在热接收片51d附近流动的排气的温度分布，高温区域更靠近热接收片51d，并且随着排气的流速增大，施加至热接收片51d的热量增大。结果，能够在热电模块51至56处回收大量的废热。
[0121] 图13是在热电模块周围流动的排气的质量流速以及热接收片周围的边界膜热阻之间的关系的视图。图14是在热电模块周围流动的排气的质量流速以及热电模块的发电能力之间的关系的视图。
[0122] 如这些图中所示，随着排气的质量流速变大，在热接收片周围的边界膜热阻变小，并且随着回收的废热的量增大，热电模块的发电能力增大。
[0123] 在该示例性实施例中，如上所述，已经流入分支通路3A的几乎所有排气都依次从第一热电模块51流动至第六热电模块56。结果，每个热电模块51至56都能够获得充足的排气流速。也就是说，每个热电模块51至56的排气的质量流速更大。因此，在热接收片51d周围的边界膜热阻更小。结果，从热电模块51至56回收的废热量增大，所以能够提高发电能力。
[0124] 图11A至11C是例示当开关阀6处于部分打开位置时排气的流动的视图。图11A是与图2对应的视图，图11B是与图3对应的视图，并且图11C是与图4对应的视图。
[0125] 当开关阀6以这种方式处于部分打开位置时，开口14也部分打开。因此，已经从排气通路1A的上游侧流入的一些排气不流入分支通路3A中，而是直接朝着排气管1的下游侧流动，而其余排气流入分支通路3A(参见图11中的箭头)中。
[0126] 如同在上述情况下，已经流入分支通路3A的排气从壳体31内部的上通路33流向下通路34，并且在其流入返回管4中之后向热电模块51至56施加热。然后，在已经流入返回管4的排气到达返回管4的下游端之后，流向变为向上，并且排气通过开口14返回至排气通路1A。也就是说，其与流经排气通路1A的排气汇合。
[0127] 当开关阀6也部分打开时，已经流入热电发电机2的设备主体3的排气依次从第一热电模块51流动至第六热电模块56。因此，在上述情况下，能够回收充足量的废热，所以能够提高发电能力。
[0128] 然后，将描述排气管1和热电发电机2的布置。排气管1和热电发电机2被布置在车辆的底板7下方。更具体地，排气管1和热电发电机2被容纳在形成在底板中的隧道部71内部。
[0129] 图15是示意性示出排气管1和热电发电机2被布置在底板7下方的状态的视图。如图15中所示，热绝缘体72被布置在底板7的隧道部71以及排气管1和热电发电机2之间。热绝缘体72的截面形状基本与隧道部71的截面形状匹配。
[0130] 在热绝缘体72以及排气管1和热电发电机2之间，以及在排气管1和热电发电机2以及路面之间设置预定距离。该预定距离被设定为如下距离，在该距离下，例如当车辆行驶时，排气管1和热电发电机2将不因为震动而接触热绝缘体72或路面。为了确保排气管
1和热电发电机2不接触热绝缘体72或路面，排气管1和热电发电机2必须被布置在图中的双点划线指示的区域内。
1和热电发电机2不接触热绝缘体72或路面，排气管1和热电发电机2必须被布置在图中的双点划线指示的区域内。
[0131] 因此，如现有技术(例如，US 2013/0186448A)中所述，在多个热电模块被布置成在与排气通路延伸的方向正交的方向上延伸的结构中，热电模块的长度方向上的尺寸被限制为最多约为图中的尺寸t1(例如，200mm)。
[0132] 在该示例性实施例中，热电模块51至56的长度方向与在排气通路1A中的排气的流动方向是相同方向，所以这些模块的长度方向不受隧道部71的截面形状限制。因此，例如能够将热电模块51至56的长度方向的尺寸设定为约500mm。
[0133] 然后，将描述如上所述改变排气的流动的开关阀6的ECU 100的打开控制。
[0134] 图16是例示开关阀6的打开控制的程序的流程图。在发动机启动后，以预定时间间隔(每几毫秒)执行该流程图中的程序。
[0135] 首先，在步骤ST1中，获得温度信息。更具体地，通过ECU 100获得流经排气通路1A的排气的温度信息，以及流经冷却剂循环回路的冷却剂的温度信息。
[0136] 基于来自排气管1中设置的排气温度传感器的信号获得排气的温度信息。优选地，排气温度传感器的安装位置靠近排气管1和热电发电机2的安装位置，并且比热电发电机2的安装位置离在排气的流动方向上的上游侧更远。基于来自冷却剂循环回路中设置的冷却剂温度传感器的信号获得冷却剂的温度信息。优选地，冷却剂温度传感器的安装位置靠近冷却剂循环回路中的第一热电模块51的内管51b的分支位置，并且比该分支位置离在冷却剂的流动方向上的上游侧更远。
[0137] 在步骤ST2中，ECU 100确定排气温度是否等于或大于预定值α。预定值α被设定为预定安全系数乘以热电转换元件的上限温度获得的值，或者从上限温度减去预定温度获得的值。
[0138] 如果排气温度等于或高于预定值α，从而步骤ST2中的确定结果为YES，过程就通过ECU 100继续至步骤ST4，在步骤ST4中，控制开关阀6处于完全打开位置，这是因为存在如果排气此时流入分支通路3A，该排气可能不利地影响(即，热损伤)热电转换元件的可能性，然后过程继续。也就是说，排气不流入分支通路3A(即，排气绕过热电发电机2)，并且仅流入排气通路1A。
[0139] 在该情况下，强制性地抑制热电模块51至56发电，所以也使冷却剂停止流入热电模块51至56的内管。也就是说，在上述结构中，设置在冷却剂循环回路和内管51b之间的电磁阀关闭。也可使冷却剂流入内管，以便保护热电转换元件不受热损伤，即，以便保护热电转换元件不被排气的辐射热损伤。
[0140] 如果排气温度低于预定值α，从而步骤ST2中的确定结果为NO，过程就通过ECU100继续至步骤ST3。在步骤ST3中，通过ECU 100确定冷却剂温度是否等于或大于预定值β。预定值β被设定为预定安全系数乘以发动机过热时的温度(例如，120℃)获得的值，或者从发动机过热时的温度减去预定温度获得的值。
[0141] 如果排气温度等于或高于预定值β，从而步骤ST3中的确定结果为YES，则ECU100确定存在如下可能性，即如果此时使冷却剂流入热电模块51至56，冷却剂温度就可能由于冷却剂从热电模块51至56上获取热而变得过高，结果，发动机可能过热，冷却剂温度也可能过高，所以控制开关阀6处于完全打开位置(步骤ST4)，并且然后过程返回。也就是说，排气绕过热电发电机2，并且不流入分支通路3A，并且仅流入排气通路1A。在该情况下，冷却剂也停止流入热电模块51至56的内管。
[0142] 如果冷却剂温度低于预定值β，从而步骤ST3中的确定结果为NO，过程就继续至步骤ST5。在步骤ST5中，ECU 100确定热接收板的温度Th和热耗散板的温度Tc的平均温度(Th+Tc)/2是否等于或低于预定温度T1。可由温度传感器来检测热接收板的温度Th和热耗散板的温度Tc，或者可基于来自布置在壳体31中的排气温度传感器的信号来估算热接收板的温度Th，并且可基于来自布置在内管51b中的冷却剂温度传感器的信号来估算热耗散板的温度Tc。
[0143] 热接收板的温度Th和热耗散板的温度Tc的平均值是与热电模块51至56的当前发电能力相关的值。也就是说，在热电转换元件中，发电能力根据平均温度(Th+Tc)/2而不同。图17是平均温度(Th+Tc)/2和发电能力之间关系的一个实例的视图。如图17中所示，当平均温度(Th+Tc)/2在T1和T2之间时，发电能力等于或大于图中的Pt，所以能够获得充足的发电能力。例如，平均温度(Th+Tc)/2和发电能力之间的关系取决于热电转换元件的材料而不同。
[0144] 因此，当该当前平均温度(Th+Tc)/2等于或小于预定温度T1或者等于或大于预定温度T2时，可能不能获得充足的发电能力(即，发电能力Pt)。
[0145] 步骤ST5是用于确定当前平均温度(Th+Tc)/2是否等于或小于预定温度T1，以及是否不能获得充足的发电能力的步骤。
[0146] 如果当前平均温度(Th+Tc)/2等于或小于预定温度T1，从而步骤ST5中的确定结果为YES，过程就通过ECU 100继续至步骤ST6。在步骤ST6中，开关阀6的开度从当前开度减小预定量γ。也就是说，开关阀6朝着关闭侧旋转预定量，以提高流入分支通路3A中的排气量。例如，开关阀6的开度减小5°，以增加流入分支通路3A中的排气量。结果，施加至热电模块51至56的热量增大，所以平均温度(Th+Tc)/2升高，并且因此热电模块51至56的发电能力增大。
[0147] 另一方面，如果当前平均温度(Th+Tc)/2超过预定温度T1，从而步骤ST5中的确定结果为NO，过程就继续至步骤ST7。在步骤ST7中，ECU 100确定平均温度(Th+Tc)/2是否等于或大于预定温度T2。也就是说，ECU确定平均温度(Th+Tc)/2是否太高，以致不能获得如图17中所示的发电能力Pt。
[0148] 如果当前平均温度(Th+Tc)/2等于或大于预定温度T2，即步骤ST7中的确定结果为YES，过程就继续至步骤ST8。在步骤ST8中，开关阀6的开度从当前开度增大预定量γ。也就是说，开关阀6朝着打开侧旋转预定量，以降低流入分支通路3A中的排气量。例如，开关阀6的开度增大5°，以减少流入分支通路3A中的排气量。结果，施加至热电模块51至
56的热量减小，所以平均温度(Th+Tc)/2降低，并且因此热电模块51至56的发电能力增大。
56的热量减小，所以平均温度(Th+Tc)/2降低，并且因此热电模块51至56的发电能力增大。
[0149] 如果当前平均温度(Th+Tc)/2低于预定温度T2，从而步骤ST7中的确定结果为NO，开关阀6的当前开度就不变，即流入分支通路3A中的排气量不变，并且过程返回。也就是说，当前平均温度(Th+Tc)/2处于预定温度T1和T2之间，并且发电能力超过Pt，所以确定正在获得开关阀6的最佳开度，并且过程返回。
[0150] 通过重复这种操作，能够在排气的温度和冷却剂的温度两者都处于可允许范围内时获得高发电能力。
[0151] 如上所述，根据该示例性实施例，热电模块51至56在分支通路3A中(在壳体31中的空间中)在排气的流动方向上按顺序排列地布置。因此，流经分支通路3A的几乎所有排气都依次绕热电模块51至56的外周流动。也就是说，几乎所有的排气都依次向热电模块51至56施加热。因此，每个热电模块51至56都能够获得充足的排气流速。也就是说，与排气被分流并且单独流动至每个热电模块的现有技术相比，每个热电模块都能够获得充足的排气流速。结果，能够回收充足量的废热。也就是说，保持沿每个热电模块51至56的外周流动的排气的高流速，所以排气的质量流速增大。结果，在热电模块51至56周围的边界膜热阻更小，所以能够提高所回收的废热量，并且因此能够提高发电能力。
[0152] 热电模块51至56以如下方式布置在分支通路3A中，即热电模块51至56的长度方向与在排气通路1A中的排气的流动方向是相同方向。因此，热电模块51至56的长度方向趋向于受隧道部71的宽度尺寸约束，并且能够被设置地相对长。也就是说，与热电模块的长度方向被设定为与在排气通路中的排气的流动方向正交的方向的现有技术相比，该热电模块的长度尺寸能够被设置地相对长。因此，能够提高每个热电模块51至56的回收的废热量，所以也能够提高整个热电发电机2回收的废热量，从而能够提高发电能力。
[0153] 形成分支通路3A的上通路33和下通路34在隔板32位于该上通路33和下通路34之间的情况下彼此相邻。因此，上通路33的下侧和下通路34的上侧不暴露于外部空气，所以基本不从这些部分向外部空气损失热。因此，降低了向外部空气损失热导致的排气温度的降低量。也就是说，与热电发电机的外表面的整个表面暴露于外部空气的结构，例如JP2004-360681 A(JP 2004-360681 A)中的情况相比，向外部空气损失热而导致的排气温度降低量较小。因此，能够保持流经空间33和34的排气的高温。结果，向热电模块51至
56施加的热量增加，所以能够提高所回收的废热量，从而能够提高发电能力。
56施加的热量增加，所以能够提高所回收的废热量，从而能够提高发电能力。
[0154] 使排气管1和热电发电机2为一体结构使得将它们布置在其中的空间的尺寸能够更小。
[0155] 在该示例性实施例中，壳体31具有矩形横截面(即，在与Z方向正交的方向上的横截面为矩形横截面)，这使得能够将热电发电机2的高度尺寸设定地比壳体31具有圆形横截面时更小。也就是说，当壳体31的截面面积相同时，在几何尺寸上，能够将高度尺寸设定地比壳体具有圆形横截面时短约12％。因此，在车辆中的可安装性良好。
[0156] 另外，如上所述，热电模块51至56接收的热量更大，所以传递至其它构件，诸如壳体31的热量能够降低该量。因而，能够抑制这些构件的热膨胀量，所以能够提高这些构件的耐久性。
[0157] 然后，将描述为了验证示例性实施例的效果而执行的测试实例，以及测试实例的结果。
[0158] 图 18是 示 出 作 为 比 较 实 例 的 现 有 技 术 Automobiltechnische Zeitschrift(ATZ)2013年9月刊第714至719页的投稿论文)中的热电模块I的框架式布置，以及在这些热电模块I周围流动的排气流的视图。也就是说，该结构是这样的，排气被分流并且分离至每个热电模块I，并且分流的排气流中的每个流都沿着对应的热电模块I的外周表面单独地流动(下面，将其称为“并联构造”)。
[0159] 另一方面，图19是示出上述示例性实施例中的热电模块51至56的框架式布置，以及在这些热电模块51至56周围流动的排气流的视图。也就是说，该结构是这样的，即排气依次绕每个热电模块51至56的外周流动(下面，将其称为“串联构造”)。
[0160] 在测试中，排气以相同温度和流速流经并联构造和串联构造，并且测量每个上述构造所传递的热量和发电能力，并且比较结果。
[0161] 图20是两种构造(即，并联构造作为比较实例，并且串联构造作为示例性实施例的结构)中的传递给热电模块的热量(即，传递给六个热电模块的热量)和热电模块的发电能力(六个热电模块的发电能力)的测量结果的视图。通过图20应明白，所传递的热量和发电能力两者在串联构造中都显著高于并联构造。例如，串联构造中所传递的热量约为并联构造中所传递的热量的1.5倍。同样地，串联构造中的发电能力约为并联构造中的发电能力的约2.3倍。因而，验证了示例性实施例的效果。
[0162] 然后，将描述本发明的第二示例性实施例。
[0163] 在该示例性实施例中，设备主体3的壳体31的结构与上述第一示例性实施例中的不同。因此，这里将描述与第一示例性实施例的差异。
[0164] 图21A和21B是根据该示例性实施例的热电发电机2的视图。图21A是与图2对应的视图，并且图21B是与图6对应的视图(图21B是与图21A中的线B-B对应的位置的截面图)。
[0165] 如图21A和21B中所示，根据该示例性实施例的热电发电机2的隔板32使得，隔板32的分别位于X1方向侧和X2方向侧上的端部边缘每个都被连接至壳体31的内侧表面。
[0166] 贯穿(在Y方向)隔板32的多个连通孔32a形成在设置在隔板32的X2方向侧上的端部边缘附近的四个位置中。因此，在壳体31内部被隔板32隔开的上通路33和下通路34仅通过这些连通孔32a连通。
[0167] 该示例性实施例中的分支通路3A中的排气的流动使得，已经流经上通路33并且依次绕第一热电模块51、第二热电模块52和第三热电模块53的外周流动的排气流经连通孔32a，并且流入下通路34中。然后，已经流入下通路34中的排气依次绕第四热电模块54、第五热电模块55和第六热电模块56的外周流动。
[0168] 其它结构和发电操作等等与第一示例性实施例中的都相同。
[0169] 根据该示例性实施例，能够视需要设定连通孔32a的数目、孔径和布置位置，并且能够通过这些设定来调节在上通路33和下通路34中的排气的流动。因此，能够提高关于排气流动调节的设计自由度。
[0170] 然后，将描述本发明的第三示例性实施例。
[0171] 关于布置在分支通路3A中的多个热电模块51至56的布置，该示例性实施例与第一实例实施不同。因此，这里也将仅描述与第一示例性实施例的差异。
[0172] 图22是根据该示例性实施例的热电发电机2的与图2对应的视图。
[0173] 如图22中所示，在根据该示例性实施例的热电发电机2中，在壳体31的前后方向(Z方向)上的大致中部设置隔板32A，该隔板32A将壳体31的内部空间前后(Z1方向侧和Z2方向侧)隔开。位于X2方向侧上的该隔板32A的端部边缘位于距壳体31的内侧表面(即，位于X2方向侧上的内侧表面)预定距离处。同样地，隔板32A的另一端部边缘被连接至壳体31的内侧表面。因此，被该隔板32A隔开的在壳体31内部的前通路33A和后通路34A仅通过连通路径S连通，连通路径S形成在隔板32A的位于X2方向侧上的端部边缘与壳体31的内侧表面之间。
[0174] 壳体31的X1方向侧开口。开口13A和14A形成在排气管1中的分别与前通路33A和后通路34A对应的位置中。因而，通过壳体31的开口部和开口13A形成流入部3B，并且通过壳体31的开口部和开口14A形成流出部3C。
[0175] 在前通路33A中容纳三个热电模块51、52和53。这些热电模块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。类似地，也在后通路34A中容纳三个热电模块54、55和56。这些热电模块54、55和56被布置成它们的轴在Z方向上延伸，并且在X方向上依次排列。在该示例性实施例中，壳体31的内部不被在竖直方向上(在Y方向上)隔开，并且所有热电模块51至56都被布置在同一平面上。
[0176] 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中，即热电模块51至56的长度方向与在排气通路1A中的排气的流动方向(即，排气1的长度方向)是相同方向。这些热电模块51至56在从流入部3B朝着流出部3C的排气流动方向上按顺序排列地布置。
[0177] 在排气管1中的开口13A和14A之间设置开关阀6A。该开关阀6A具有基本与排气管1的截面形状匹配的矩形形状，并且该开关阀6A由旋转轴61A支撑，该旋转轴61A被布置在排气管1的侧表面上并且在Y方向上延伸。同样的，该开关阀6A的旋转轴61A被连接至未示出的电动马达。能够通过该电动马达的操作调节开关阀6A的开度。更具体地，能够在图22中的实线指示的完全关闭位置(导致排气通路1A处于关闭状态的位置)，以及图22中的虚线指示的完全打开位置(导致排气通路1A处于打开状态的位置)之间调节开关阀6A。
[0178] 当开关阀6A处于图22中的实线指示的完全关闭位置中时，排气通路1A被关闭，所以已经从排气通路1A的上游侧流入的排气从流入部3B流入壳体31的前通路33A中。然后，排气流经连通路径S和后通路34A，并且从流出部3C流入排气通路1A中。同样地，当开关阀6A处于图22中的虚线指示的完全打开位置中时，排气通路1A打开，所以已经从排气通路1A的上游侧流入的排气不流入分支通路3A中，而是直接朝着排气通路1A的下游侧流动。此外，当开关阀6A被设定为处于完全关闭位置和完全打开位置之间的部分打开位置时，能够根据该位置调节流入分支通路3A中的排气量与已经流经排气通路1A但未流入分支通路3A中的排气量(即，绕过热电发电机2的排气量)的比例。
[0179] 其它结构和用于发电的操作等都与第一示例性实施例中的相同。
[0180] 在该示例性实施例中，当开关阀6A处于完全关闭位置或完全打开位置时，流经排气通路1A的排气流入分支通路3A中。当已经流入分支通路3A的排气从前通路33A流动至后通路34A时，该排气依次从第一热电模块51流动至第六热电模块56，并且向热电模块51至56施加热。因此，每个热电模块51至56都能够获得充足的排气流速，所以也能够回收充足量的废热，因而能够提高发电能力。
[0181] 然后，将描述本发明的第四示例性实施例。
[0182] 该示例性实施例也在被布置在分支通路3A中的多个热电模块的布置方面与上述第一示例性实施例不同。因此，这里也将仅描述与第一示例性实施例的差异。
[0183] 图23是根据该示例性实施例的热电发电机2的与图2对应的视图。
[0184] 如图23中所示，在根据该示例性实施例的热电发电机2中，壳体31的X1方向侧开口，并且前开口13B形成在排气管1中的与在壳体31的长度方向上的一侧(Z2方向侧)上的端部邻近的区域对应的位置中，并且后开口14B形成在排气管1中的与在壳体31的长度方向上的另一侧(Z1方向侧)上的端部邻近的区域对应的位置中。因此，流入部3B由壳体31的开口部和前开口13B形成，并且流出部3C由壳体31的开口部和后开口14B形成。在该结构中，排气管1的一部分与形成分支通路3A并且面对排气通路1A的壁对应。
[0185] 在壳体31的内部空间中容纳了三个热电模块51、52和53。这些热电模块51、52和53被布置成它们的轴线在Z方向(排气通路1A的长度方向)上延伸，并且在Z方向上按顺序排列。也就是说，热电模块51、52和53的中心轴线都被布置在同一直线上。
[0186] 在这些热电模块51、52和53的外周表面上一体地形成的热接收片51d、52d和53d在沿热电模块51、52和53的轴线的方向上延伸。在热电模块51、52和53的周向方向上以预定间距设置热接收片51d、52d和53d。通过这种方式，热接收片51d、52d和53d的延伸方向被设定为基本沿在分支通路3A中的排气的流动方向的方向(Z方向)。通过这种方式，在该示例性实施例中，热电模块51、52和53被以如下方式布置在分支通路3A中，即热电模块51、52和53的长度方向与在排气通路1A中的排气的流动方向是相同方向，并且这些热电模块51、52和53在从流入部3B朝着流出部3C流动的排气的流动方向上按顺序排列地布置。
[0187] 同样地，在排气管1的开口13B和14B之间设置开关阀6B。该开关阀6B的结构与第三示例性实施例中相同，所以这里将省略其说明。
[0188] 其它结构和用于发电的操作等都与第一示例性实施例中的相同。
[0189] 在该示例性实施例中，当开关阀6B处于完全关闭位置或完全打开位置中时，已经流经排气通路1A的排气流入分支通路3A中。当已经流入分支通路3A中的排气流经分支通路3A时，排气依次从第一热电模块51流动至第三热电模块53，并且向热电模块51、52和53施加热。因此，每个热电模块51、52和53都能够获得充足的排气流速，所以也能够回收充足量的废热，因而能够提高发电能力。
[0190] 然后，将描述本发明的第五示例性实施例。
[0191] 图24是示意性示出该示例性实施例的排气管1和热电发电机2的方框图。在该图中省略了热电模块，以实线指示开关阀6C，并且以虚线指示其它结构。同样地，图25是与图24中的线XXV-XXV对应的位置的截面图，并且图26是与图24中的线XXVI-XXVI对应的位置的截面图。
[0192] 如这些图中所示，根据该示例性实施例的热电发电机2被布置成围绕排气管1的外周。也就是说，设置外部直径比排气管1的外部直径大预定尺寸的壳体31A，并且在排气管1的外表面和壳体31A的内表面之间形成空间，该空间形成分支通路3A。也就是说，分支通路3A被布置成如下空间，该空间沿排气通路1A的整个周向方向覆盖排气通路1A的一部分(在排气通路1A的长度方向上的一部分)的外周。该分支通路3A的排气通路1A侧上的整个壁都不暴露于外部空气，并且面对排气通路1A。
[0193] 如图24和25中所示，流入部3B和流出部3C被布置在排气管1的外周表面上。流入部3B是如下开口，该开口位于排气管1的外周表面中的在排气的流动方向上的上游侧(Z2方向侧)上，并且排气从排气通路1A穿过该开口流入分支通路3A中。流出部3C是如下开口，该开口位于排气管1的外周表面中的流入部3B的在排气流动方向上的下游侧(Z1方向侧)上，并且排气通过该开口流出至排气通路1A。
[0194] 同样地，如图26中所示，在壳体31A的内部设置隔板39，该隔板39将壳体31A的内部空间分为Z2方向侧和Z1方向侧。布置了该隔板39的位置在Z方向上被设定于流入部3B和流出部3C之间。因此，被隔板39隔开的壳体31A的内部空间的前侧(即，Z2方向侧)上的空间被形成为分支通路3A，并且后侧(即，Z1方向侧)上的空间被形成为返回通路3D。
[0195] 同样地，六个热电模块51至56在分支通路3A中依次布置在分支通路3A的周向方向上。
[0196] 在分支通路3A中的排气管1的外侧表面和壳体31A的内侧表面之间设置在径向方向上延伸的三个隔板壁3a、3b和3c。排气管1的外侧表面和壳体31A的内侧表面之间的空间(即，分支通路3A)被三个隔板壁3a、3b和3c在周向方向上分为三个空间3d、3e和3f。如图25和26中所示，第一隔板壁3a位于第一热电模块51和第六热电模块56之间。
第二隔板壁3b位于第一热电模块51和第二热电模块52之间。因此，第一热电模块51被布置在被包围在第一隔板壁3a和第二隔板壁3b之间的空间中。下面将该空间称为“第一空间3d”。流入部3B通往该第一空间3d。
第二隔板壁3b位于第一热电模块51和第二热电模块52之间。因此，第一热电模块51被布置在被包围在第一隔板壁3a和第二隔板壁3b之间的空间中。下面将该空间称为“第一空间3d”。流入部3B通往该第一空间3d。
[0197] 第三隔板壁3c位于第五热电模块55和第六热电模块56之间。因此，第二热电模块52、第三热电模块53、第四热电模块54和第五热电模块55在周向方向上依次被布置在被包围在第二隔板壁3b和第三隔板壁3c之间的空间中。下面将该空间称为“第二空间3e”。
[0198] 同样地，第六热电模块56被布置在被包围在第三隔板壁3c和第一隔板壁3a之间的空间中。下面将该空间称为“第三空间3f”。
[0199] 开口3g和3h分别形成在第二隔板壁3b和第三隔板壁3c中。因此，在已经从排气通路1A穿过流入部3B流入第一空间3d的排气绕第一热电模块51的外周流动之后，然后该排气穿过第二隔板壁3b中的开口3g流入第二空间3e中。因此，排气依次从第二热电模块52的外周周围流动至第五热电模块55的外周周围，并且然后通过第三隔板壁3c中的开口3h流入第三空间3f中。结果，排气绕第六热电模块56的外周流动。
[0200] 在隔板39中形成使分支通路3A与返回通路3D连通的开口39a。该开口39a位于第一隔板壁3a被连接至隔板39的位置以及第三隔板壁3c被连接至隔板39的位置之间。也就是说，开口39a面对第三空间3f。
[0201] 在排气管1中设置开关阀6C。布置开关阀6C的位置在Z方向上被设定在流入部3B和流出部3C之间。
[0202] 因此，当开关阀6C处于完全关闭中位置时，排气通路1A被关闭，所以已经从排气通路1A的上游侧流入的排气从流入部3B流入分支通路3A中。然后，在分别通过第二隔板壁3b和第三隔板壁3c中的开口3g和3h的同时，如上所述，排气依次从第一热电模块51的外周周围流动至第六热电模块56的外周周围。之后，排气流经隔板39中的开口39a并且流入返回通路3D中，并且从流出部3C返回至排气通路1A。
[0203] 当开关阀6C处于打开状态时，已经从排气通路1A的上游流入的大部分排气直接朝着排气通路1A的下游侧流动，而不流入分支通路3A中。
[0204] 当开关阀6C处于部分打开状态时，能够根据开关阀6C的位置调节流入分支通路3A的排气量以及流经排气通路1A但是未流入分支通路3A中的排气量(即，绕过热电发电机2的排气量)的比例。
[0205] 其它结构和用于发电的操作等都与第一示例性实施例中的相同。
[0206] 通过该示例性实施例的结构，每个热电模块51至56也能够获得充足的排气流速，所以能够回收充足量的废热，从而能够提高发电能力。
[0207] 然后，将描述本发明的第六示例性实施例。
[0208] 图27是示意性示出该示例性实施例的排气管1和热电发电机2的方框图。以实线指示开关阀6D，并且以虚线指示其它构件。
[0209] 与上述第一示例性实施例中的类似，根据该示例性实施例的热电发电机2包括设备主体3，以及用于使已经从该设备主体3流出的排气返回至排气通路1A的返回管4。返回管4在X2方向侧上被连接至排气管1。同样地，设备主体3具有以梯形形状形成的横截面(在与Z方向正交的方向上的横截面)，并且覆盖排气管1和返回管4的上表面(即，位于Y1方向侧上的表面)、排气管1的侧表面(位于X1方向侧上的表面)和返回管4的侧表面(位于X2方向侧上的表面)。
[0210] 在排气管1的在X1方向侧上的侧表面中形成开口，该开口成为流入部3B，排气从排气通路1A通过该流入部3B流入分支通路(设备主体3的内部空间)中。同样地，在返回管4的在X2方向侧上的侧表面中形成开口，该开口成为流出部3C，排气从分支通路3A通过该流出部3C朝着排气通路1A流动。
[0211] 在分支通路3A中在分支通路3A中的排气的流动方向上依次布置六个热电模块51至56(在图27中，仅示出热电模块51至56的端部表面(Z2方向侧上的端部表面)的位置)。
[0212] 在排气管1中设置开关阀6D。与流入部3B的位置相比，布置该开关阀6D的位置在排气的流动方向(即，排气在排气通路1A中的流动方向)上进一步处于下游。
[0213] 因此，当开关阀6D处于完全关闭位置(即，图27中的实线指示的状态)时，排气通路1A被关闭，所以已经从排气通路1A的上游侧流入的排气从流入部3B流入分支通路3A中。然后，已经流入分支通路3A的排气依次从第一热电模块51的外周周围流动至第六热电模块56的外周周围。然后，排气流经流出部3C和返回管4，之后返回至排气通路1A(参见图27中的箭头)。
[0214] 当开关阀6D处于打开状态(即，图27中的虚线指示的状态)时，已经从排气通路1A的上游侧流入的排气直接朝着排气通路1A的下游侧流动，而不流入分支通路3A。
[0215] 当开关阀6D处于部分打开状态下时，能够根据该开度，调节流入分支通路3A中的排气量以及流经排气通路1A但是未流入分支通路3A中的排气量(即，绕过热电发电机2的排气量)的比例。
[0216] 其它结构和用于发电的操作等等都与第一示例性实施例中的相同。
[0217] 通过该示例性实施例的结构，每个热电模块51至56也能够获得充足的排气流速，所以能够回收充足量的废热，从而能够提高发电能力。
[0218] 在该示例性实施例的结构中，设备主体3的横截面(在与Z方向正交的方向上的横截面)具有梯形形状，从而基本能够与图15中的双点划线指示的区域的形状(即，受限使得排气管1和热电发电机2将不接触热绝缘体72或路面的安装空间的形状)匹配。结果，能够实现对空间的最佳利用且不牺牲车舱内部的空间的大热电发电机2。
[0219] 然后，将描述流入部3B和流出部3C的多个变型实例。这里，将描述上述第一示例性实施例的变型实例，并且其也用作其它示例性实施例的变型实例。
[0220] 图28A和28B是流入部3B和流出部3C的第一变型实例的视图。图28A是与图2对应的视图，并且图28B是与图3对应的视图。
[0221] 通过图28A和28B中所示的结构，在流入部3B的Z方向(排气通路1A的长度方向)上的开口位置以及在流出部3C的Z方向上的开口位置彼此对齐。也就是说，流入部3B和流出部3C在排气通路1A中的排气的流动方向上不偏离。
[0222] 图29A和29B是流入部3B和流出部3C的第二变型实例的视图。图29A与图2对应，并且图29B与图3对应。
[0223] 通过图29A和29B中所示的结构，流入部3B的开口位置和流出部3C的开口位置之间的偏离量(即，Z方向上的偏离量)大。也就是说，流入部3B的开口位置朝着Z1方向侧偏离，并且流出部3C的开口位置朝着Z2方向侧偏离。
[0224] 图30A和30B是流入部3B和流出部3C的第三变型实例的视图。图30A与图2对应，并且图30B与图3对应。
[0225] 通过图30中所示的结构，流入部3B和流出部3C分别由在Z方向上间歇地形成的开口3i和3j形成。
[0226] 根据这种结构，能够调节流经分支通路3A的排气，并且如图中的箭头所示，排气能够几乎在每个热电模块51至56的全长上流过。
[0227] 图31A和31B是流入部3B和流出部3C的第四变型实例的视图。图31A与图2对应，并且图31B与图3对应。
[0228] 通过图31A和31B中所示的结构，除了上述第三变型实例的结构之外，还将挡板(整流构件)8在壳体31内部布置成面对流入部3B，即将挡板(整流构件)8布置在流入部3B和在分支通路3A中的排气的流动方向上位于最上游位置处的第一热电模块51之间。挡板8也在Z方向上间歇地设有开口81。开口3i的位置和挡板8中的开口81的位置在Z方向上偏离，并且在X方向上不彼此面对。
[0229] 根据这种结构，能够甚至更好地产生排气整流效果，并且如图中的箭头所示，排气能够几乎在每个热电模块51至56的全长上流过。
[0230] 图32A和32B是流入部3B和流出部3C的第五变型实例的视图。图32A与图2对应，并且图32B与图3对应。
[0231] 在图32A和32B中所示的结构中，除了上述第三变型实例的结构之外，还在壳体31的外侧(排气通路1A侧)上布置面对流入部3B的引导板(限制板)9。引导板9覆盖在排气通路1A中的排气流动方向上的上游侧区域，并且暴露流入部3B的开口区域(即，Z方向上的开口区域)的下游侧区域。
[0232] 根据这种结构，能够甚至更好地产生排气整流效果，并且如图中的箭头所示，排气能够沿着每个热电模块51至56的几乎全长流动。
[0233] 可组合上述变型实例的结构。
[0234] 然后，将描述壳体31的多个变型实例。这里也将描述上述第一示例性实施例的变型实例，并且其也可用作其它示例性实施例的变型实例。
[0235] 图33是第六变型实例的与图6对应的视图。
[0236] 如图33中所示，顶板37和位于壳体31的X2方向侧上的竖直板31a之间的边界部，以及该竖直板31a和底板38之间的边界部两者都弯曲，并且这些弯曲部的内侧表面被形成为引导表面31b，该引导表面31b遵循逆转的排气的流动方向。例如，这些引导表面31b的曲率基本与热电模块51至56的外侧表面的曲率(例如，热接收片51d的外边缘的曲率)匹配。
[0237] 因而，当排气的流动方向从上通路33朝着下通路34逆转时，能够降低排气的流速的降低量，以便能够保持流入下通路34中的排气的高流速。因此，能够获得绕布置在下通路34中的热电模块54、55和56流动的充足的排气质量流速，所以能够抑制热电模块54、55和56的外周周围的边界膜热阻，从而能够回收大量废热。
[0238] 图34A和34B是第七变型实例的视图。图34A与图2对应，并且图34B与图3对应。
[0239] 如图34A和34B中所示，壳体31的前板35和后板36沿着排气的流动方向弯曲，并且这些弯曲部的内侧表面被形成为引导表面35a、35b、36a和36b。更具体地，形成上通路33的前板35和后板36的引导表面35a和36a为如下弯曲表面，即随着该弯曲表面朝着X2方向侧延伸，该弯曲表面朝着Z1方向侧弯曲。同样地，形成下通路34的前板35和后板36的引导表面35b和36b为如下弯曲表面，即随着该弯曲表面朝着X1方向侧延伸，该弯曲表面朝着Z1方向侧弯曲。
[0240] 因而，能够降低流入上通路33的排气以及流经下通路34的排气的流速的降低量，所以能够保持上通路33和下通路34两者中的排气的高流速。因此，能够获得绕热电模块51至56的外周流动的充足的排气质量流速，所以能够抑制热电模块51至56的外周周围的边界膜热阻，从而能够回收大量废热。
[0241] 在上述示例性实施例和变型实例中，描述了一种本发明已经应用于设置在车辆发动机的排气系统中的热电发电机2的情况。本发明不限于此，并且可应用于设置在用于除了车辆之外的其它目的的排气系统中的热电发电机。
[0242] 设置在热电发电机2中的热电模块51至56的数目以及这些热电模块51至56的布局不限于上述示例性实施例中的数目和布局，并且可视需要设置。特别地，可根据底板面板下方的安装空间以及所需的发电能力适当地改变热电模块51至56的数目。因此，通过减少热电模块51至56的数目，本发明也能够应用于相对小的车辆，或者底板7的隧道部71下方的空间相对小的车辆。
[0243] 在上述示例性实施例和变型实例中，开关阀6由电动马达62操作。本发明不限于此。例如，开关阀6可由电磁阀形成，或者可包含自动调温器，并且可根据排气的温度改变开度。
[0244] 在示例性实施例和变型实例中，已经从排气通路1A流动至分支通路3A并且加热热电模块51至56的排气再次返回至排气通路1A。本发明不限于此。加热热电模块51至56的排气也可被释放到大气中，而不返回至排气通路1A中。然而，在该情况下，为了防止从分支通路3A排出的排气的排气排放物退化，有必要提供单独的排气控制设备。
[0245] 在除了第四示例性实施例之外的示例性实施例和变型实例中，多个热接收片51d每个都由独立的圆板形成。本发明不限于此。也可使用螺旋形的热接收片。
[0246] 上述示例性实施例可应用于利用发动机排出的排气的热能发电的热电发电机。
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