(57)【要約】【課題】車両用道路に設置が容易な排気熱回収システムを提供する。【解決手段】排気熱回収システム１は、車道の側方路面上に車道に沿って延設されて車両から排出される高温排気ガスを回収する排気熱回収機構１０と、排気熱回収機構１０内に設けられ、その内部に排気熱回収機構１０に回収された高温排気ガスと熱交換される冷媒を流通させる熱交換用配管１９と、熱交換用配管１９内を流れる冷媒から伝達される熱エネルギーを利用して駆動する被駆動装置２０とを備える。【選択図】図１
2018054208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車道の側方路面上に前記車道に沿って延設されて車両から排出される高温排気ガスを回収する排気ガス回収機構と、
前記排気ガス回収機構内に設けられ、その内部に前記排気ガス回収機構に回収された高温排気ガスと熱交換される冷媒を流通させる熱交換用配管と、
前記熱交換用配管内を流れる冷媒から伝達される熱エネルギーを利用して駆動する被駆動装置と、を備える
ことを特徴とする排気熱回収システム。
【請求項２】
前記排気ガス回収機構は、前記側方路面に前記車道に沿って所定の間隔で立設された複数本の支柱と、前記支柱に取り付けられて互いに対向する一対のレール板と、前記一対のレール板間の上部を覆うと共に、その下面に前記熱交換用配管が取り付けられたカバー部材と、前記カバー部材よりも下方の前記一対のレール板間に設けられて排気ガスを圧送するファンとを備える
請求項１に記載の排気熱回収システム。
【請求項３】
前記側方路面が中央分離帯であり、前記支柱及び前記一対のレール板が前記中央分離帯に設けられたガードレールである
請求項２に記載の排気熱回収システム。
【請求項４】
前記被駆動装置は熱音響機関を含み、当該熱音響機関は、気体が封入された共鳴管と、前記共鳴管に設けられると共に、前記熱交換用配管内を流れる冷媒から熱を取り込む加熱器と、前記共鳴管に設けられると共に、外部に熱を放出する冷却器と、前記共鳴管の前記加熱器と前記冷却器との間に設けられて温度勾配を保持する再生器と、を備える
請求項１から３の何れか一項に記載の排気熱回収システム。
【請求項５】
前記被駆動装置はヒートポンプを含み、当該ヒートポンプは、前記熱交換用配管が介装されて前記冷媒を循環させる冷媒循環配管と、前記冷媒循環配管に設けられた圧縮機と、前記冷媒循環配管に設けられた第２の熱交換部と、前記冷媒循環配管に設けられた膨張弁と、を備える
請求項１から３の何れか一項に記載の排気熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収システムに関し、特に、車両用道路に設置される排熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用道路等に設置される排熱回収システムが種々提案されている。例えば、特許文献１には、循環流体を流通させるパイプが埋設された熱交換パネルをトンネルの内壁に設置し、トンネル内の高温空気から回収した熱エネルギーを利用してヒートポンプを駆動させるトンネル熱利用熱交換システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０７２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１記載の技術では、システムの設置にトンネル工事の施工が必須となるため、設置費用が高くなる課題がある。また、冷媒を流通させる熱交換用パイプがトンネルの壁面に設置されるパネル内に埋設されるため、トンネル内の空気とパイプ内を流れる冷媒との間の熱交換効率を悪化させる課題もある。
【０００５】
本開示の技術は、車両用道路に設置が容易な排熱回収システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、車道の側方路面上に前記車道に沿って延設されて車両から排出される高温排気ガスを回収する排気ガス回収機構と、前記排気ガス回収機構内に設けられ、その内部に前記排気ガス回収機構に回収された高温排気ガスと熱交換される冷媒を流通させる熱交換用配管と、前記熱交換用配管内を流れる冷媒から伝達される熱エネルギーを利用して駆動する被駆動装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記排気ガス回収機構は、前記側方路面に前記車道に沿って所定の間隔で立設された複数本の支柱と、前記支柱に取り付けられて互いに対向する一対のレール板と、前記一対のレール板間の上部を覆うと共に、その下面に前記熱交換用配管が取り付けられたカバー部材と、前記カバー部材よりも下方の前記一対のレール板間に設けられて排気ガスを圧送するファンとを備えてもよい。
【０００８】
また、前記側方路面が中央分離帯であり、前記支柱及び前記一対のレール板が前記中央分離帯に設けられたガードレールであってもよい。
【０００９】
また、前記被駆動装置は熱音響機関を含み、当該熱音響機関は、気体が封入された共鳴管と、前記共鳴管に設けられると共に、前記熱交換用配管内を流れる冷媒から熱を取り込む加熱器と、前記共鳴管に設けられると共に、外部に熱を放出する冷却器と、前記共鳴管の前記加熱器と前記冷却器との間に設けられて温度勾配を保持する再生器と、を備えるものでもよい。
【００１０】
また、前記被駆動装置はヒートポンプを含み、当該ヒートポンプは、前記熱交換用配管が介装されて前記冷媒を循環させる冷媒循環配管と、前記冷媒循環配管に設けられた圧縮機と、前記冷媒循環配管に設けられた第２の熱交換部と、前記冷媒循環配管に設けられた膨張弁と、を備えるものでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、車両用道路に設置が容易な排熱回収システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気熱回収システムを示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排気熱回収システムを示す模式的な縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る排気熱利用装置を示す模式的な構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る排気熱利用装置を示す模式的な構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る排気熱回収システムを示す模式的な斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る排気熱回収システムを示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排熱回収システムについて説明する。同一の構成には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
図１，２に示すように、本実施形態の排熱回収システム１は、好ましくは車両用道路に設置されるもので、中央分離帯Ｘに設けられた排気熱回収機構１０と、排気熱利用装置２０とを備えている。
【００１５】
排気熱回収機構１０は、中央分離帯Ｘに長手方向に所定の間隔で立設された複数本の支柱１１と、支柱１１に取り付けられて互いに対向する一対のレール板１２と、各レール板１２間の上部を覆うカバー部材１３と、複数のファン１４と、熱交換用配管１９とを備えている。支柱１１及びレール板１２は、例えば、中央分離帯Ｘに既設されているガードレール（防護柵）を流用してもよい。
【００１６】
支柱１１は、略円筒状に形成されており、その下端側を中央分離帯Ｘに埋設されている。また、支柱１１の上端側には、各レール板１２を取付けるための取付け用フランジ１５が図示しないボルト或は溶接等によって固定されている。
【００１７】
各レール板１２は、長板状の部材であって、その背面を取付け用フランジ１５の端部に図示しないボルト或は溶接等によって固定されている。また、レール板１２の下端と中央分離帯Ｘの上面との間には所定の隙間Ｃが確保されている。隙間Ｃは、車両ＶのテールパイプＰ（図２にのみ示す）から排出される排気ガスを排気熱回収機構１０内に取り込むための回収口１６として機能する。
【００１８】
カバー部材１３は、上方に凸となる断面円弧状に形成されており、その両端を各レール板１２の上端に図示しないボルトナット又は溶接等によって固定されている。すなわち、互いに対向する長板状の一対のレール板１２間に断面円弧状のカバー部材１３を架け渡すことで、下方に開口する断面略Ｕ字状の排気ガス流路管Ｅが形成されている。
【００１９】
各ファン１４は、例えば電動式ファンであって、好ましくは、カバー部材１３の上面に配置された太陽電池（不図示）で発電される電力や既設の送電線（不図示）から取り出した電力で駆動する。これら複数のファン１４は、カバー部材１３の内部（又は、各レール板１２間）に排気熱回収機構１０の長手方向に所定の間隔で配置されている。各ファン１４が駆動すると、回収口１６から排気ガス流路管Ｅに取り込まれた高温排気ガスが排気熱回収機構１０の終端に向って送られるようになっている。
【００２０】
熱交換用配管１９は、カバー部材１３の下面に取り付けられている。より具体的には、熱交換用配管１９は、排気熱利用装置２０側からカバー部材１３の下面を長手方向に延びると共に、排気熱回収機構１０の基端側で折り返されて排気熱利用装置２０に戻される略Ｕ字状に屈曲形成されており、その内部には冷媒を循環させる図示しない電動ファン等が設けられている。すなわち、排気熱利用装置２０側から熱交換用配管１９内を流れる冷媒が、排気熱回収機構１０内に取り込まれた高温排気ガスによって加熱された後に、排気熱利用装置２０側に戻されるようになっている。
【００２１】
排気熱利用装置２０は、例えば、公知の熱音響機構等であって、図３に示すように、気体が封入されたループ状配管部２１Ａ及び、直線状配管部２１Ｂを含む共鳴管２１を備えている。ループ状配管部２１Ａには、共鳴管２１内に封入された気体に外部からの熱を取り込むフィン（不図示）を有する加熱器２２、共鳴管２２内に封入された気体から外部に熱を放出させるフィン（不図示）を有する冷却器２３及び、これら加熱器２２と冷却器２３との間に設けられて温度勾配を保持する再生器２４が設けられている。加熱器２２は、熱交換用配管１９内に介装されており、共鳴管２１内に封入された気体が熱交換用配管１９内を流れる高温冷媒と熱交換されることで加熱されるようになっている。
【００２２】
直線状配管部２１Ｂは、その一端部をループ状配管部２１Ａに接続されると共に、その他端部には熱音響冷凍機やリニア発電機、融雪・凍結防止装置、給湯装置等の公知の被駆動装置３０が接続されている。すなわち、熱交換用配管１９内の高温冷媒によって加熱器２２が昇温されて共鳴管２１に温度勾配が生じると、熱エネルギーの一部は力学的な音波（振動）エネルギーに変換される。これにより、共鳴管２１内に封入された気体に自励振動が引き起こされて共鳴管２１内に圧力変動が生じ、被駆動装置３０を駆動させるようになっている。
【００２３】
以上詳述したように、本実施形態の排気熱回収システム１によれば、排気熱回収機構１０を中央分離帯Ｘの上部に延設したことで、車両から排出される多量の高温排気ガスを車道の長い範囲に亘って効率よく回収することができる。特に、排気熱回収機構１０を構成する支柱１１及びレール板１２に既設のガードレールを用いれば、極めて容易且つ安価に排気熱回収システム１を設置することが可能になる。
【００２４】
また、排気熱回収システム１を設置する際は、排気熱回収機構１０及び排気熱利用装置２０を中央分離帯Ｘの上部に配置すればよいため、トンネル工事等の施工が必須となる従来技術に比べ、大掛かりな土木工事が不要となり、設置費用の上昇を抑えつつ、設置工期の短縮化も図ることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２６】
例えば、排気熱利用装置２０は熱音響機関に限定されず、図４に示すように、公知のヒートポンプ４０を適用してもよい。ヒートポンプ４０を適用する場合は、冷媒を循環させる冷媒循環配管４１に、第１の熱交換部としての熱交換用配管１９、モータ等で駆動する圧縮機４２、被駆動装置３０側に設けられた第２熱交換部４３、膨張弁４４を介装すればよい。この場合も、上記実施形態と同様に、排気熱回収機構１０によって回収される高温排気ガスの熱エネルギーを利用して被駆動装置３０を効果的に駆動させることができる。
【００２７】
また、図５に示すように、排気熱利用装置２０の設置個所は、装置の大きさ等に応じて歩道側Ｙであってもよい。この場合な、排気熱回収機構１０と排気熱利用機構２０とを車道上方に架け渡されるダクトＤ１又は、地中に埋められるダクトＤ２によって接続すればよい。
【００２８】
また、図６に示すように、排気熱回収機構１０及び排気熱利用装置２０を中央分離帯Ｘのみならず、歩道側Ｙにさらに設けてもよい。このように排気熱回収機構１０を車道の両側方に設けることで、特に渋滞多発道路等においては、車両から排出される多量の高温排気ガスをより効果的に回収して浄化することが可能になる。
【符号の説明】
【００２９】
１  排熱回収システム
１０  排気熱回収機構
１１  支柱
１２  レール板
１３  カバー部材
１４  ファン
１９  熱交換用配管
２０  排気熱利用装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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