[發明專利]車輛的發電裝置

有效

• 申請號: 201710030196.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106997922B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 杉本和大
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李今子

本發明公開車輛的發電裝置。在車輛的發電裝置中，能夠以高效地發電的方式將熱電變換元件設置于車輛的流路內，車輛的發電裝置具備構成為位于n型半導體部與p型半導體部之間的本征半導體部的帶隙能量比n型半導體部及p型半導體部的帶隙能量低的熱電變換元件。發電裝置(10)具備構成為位于n型半導體部(12a)與p型半導體部(12b)之間的本征半導體部(12c)的帶隙能量比n型半導體部(12a)及p型半導體部(12b)的帶隙能量低的熱電變換元件(12)。發電裝置(10)應用于具有對熱電變換元件(12)供給熱的排放氣體所流經的排氣管(2)的車輛。熱電變換元件以本征半導體部的表面與排放氣體流相向的方式設置于排氣管內。

技術領域

本發明涉及車輛的發電裝置，特別涉及利用熱電變換元件的車輛的發電裝置。

背景技術

已知利用了塞貝克效應的各種熱電變換元件。為了使用該熱電變換元件得到電動勢，在構成該熱電變換元件的2種金屬或者半導體之間需要溫度差。因此，為了利用該熱電變換元件進行發電，需要用于維持溫度差的冷卻裝置等。相對于此，在專利文獻1中，公開了可用作不需要溫度差就能夠進行發電的熱電變換元件的半導體單晶。

專利文獻1記載的半導體單晶具體而言具有n型半導體部、p型半導體部以及位于n型半導體部與p型半導體部之間的本征半導體部，構成為本征半導體部的帶隙能量比n型半導體部以及p型半導體部的帶隙能量低。如果對具有這樣的結構的半導體單晶進行加熱以收斂于預定的溫度范圍，則即使在n型半導體部與p型半導體部之間未產生溫度差，在本征半導體部中，電子也從價帶激發到導帶。激發到導帶的電子移動到能量低的n型半導體部，在價帶中產生的空穴移動到能量高的p型半導體部。由于通過這些移動產生的載流子(電子以及空穴)的偏移，上述半導體單晶成為將p型半導體部作為正極、將n型半導體部作為負極的發電材料。因此，通過將具有上述結構的半導體單晶用作熱電變換元件，即使在n型半導體部與p型半導體部之間未產生溫度差，也能夠在熱電變換元件的溫度處于預定的溫度范圍內時發電。

專利文獻1：國際公開第2015/125823號

專利文獻2：日本特開2004-011512號公報

發明內容

為了有效利用在汽車等車輛中產生的熱，考慮在車輛的各種流路內流過的流體中，將上述專利文獻1記載的半導體單晶設置為熱電變換元件。在此，該流體的流速或者溫度可能會根據來自駕駛員的要求或者其它各種要求而過渡性地變化。在根據來自駕駛員的要求等而流體的流速或者溫度過渡性地變化的狀況下，向n型半導體部、p型半導體部以及本征半導體部的各部位的熱的傳導方式不均勻，作為其結果，認為在這些部位之間產生溫度差。如果在這樣的情況下產生的溫度差是帶隙能量相對高的n型半導體部或者p型半導體部的溫度比本征半導體部的溫度高這樣的方式，則難以高效地確保具有上述專利文獻1記載的結構的熱電變換元件的電動勢。其結果，存在難以利用該熱電變換元件高效地發電的可能性。

本發明是鑒于上述那樣的課題而完成的，其目的在于提供一種具備構成為位于n型半導體部與p型半導體部之間的本征半導體部的帶隙能量比n型半導體部以及p型半導體部的帶隙能量低的熱電變換元件的車輛的發電裝置、并且以高效地發電的方式將熱電變換元件設置于車輛的流路內的發電裝置。

本發明的車輛的發電裝置具備熱電變換元件，該熱電變換元件具有n型半導體部、p型半導體部以及位于所述n型半導體部與所述p型半導體部之間的本征半導體部，構成為所述本征半導體部的帶隙能量比所述n型半導體部以及所述p型半導體部的帶隙能量低。所述發電裝置應用于具有對所述熱電變換元件供給熱的流體所流經的流路的車輛。所述熱電變換元件以所述本征半導體部的表面與所述流體的流動相向的方式，設置于所述流路內。