(57)【要約】【課題】非接触給電によって発生する排熱エネルギーを活用できる非接触給電の排熱利用システムを提供する。【解決手段】排熱利用システム１０は、電源２２からの電力を送電する送電側コイル２３ａと、車両１００に設けられ、送電側コイル２３ａからの電力を非接触で受電する受電側コイル２４ａと、受電側コイル２４ａに電気的に接続されるバッテリ２５と、を有する非接触給電システム２０と、受電側コイル２４ａの排熱を回収する排熱回収部１１と、排熱回収部１１により回収された排熱を排熱利用部としてのヒートポンプ式暖房システム３０に供給する排熱供給部１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力を送電する送電側コイルと、
車両に設けられ、前記送電側コイルからの前記電力を非接触で受電する受電側コイルと、
前記受電側コイルに電気的に接続される蓄電装置と、を有する非接触給電システムと、
前記送電側コイルまたは前記受電側コイルの排熱を回収する排熱回収部と、
前記排熱回収部により回収された前記排熱を排熱利用部に供給する排熱供給部と、
を備えることを特徴とする、非接触給電の排熱利用システム。
【請求項２】
前記排熱回収部により回収された前記排熱を蓄える蓄熱装置を備え、
前記排熱供給部は、前記蓄熱装置に蓄えられた前記排熱を前記排熱利用部に供給する
ことを特徴とする、請求項１に記載の非接触給電の排熱利用システム。
【請求項３】
前記排熱回収部は、前記送電側コイルまたは前記受電側コイルの磁束の放射方向と交差する方向に延在して配置される金属配管と、前記金属配管の内部で循環可能に収容される熱媒体と、を有し、前記非接触給電システムによる非接触給電によって発生する前記磁束によって前記金属配管が発熱し、前記金属配管の発熱に伴い前記熱媒体が昇温することで、前記排熱を回収し、
前記排熱供給部は、昇温された前記熱媒体を介して、前記排熱を前記排熱利用部に供給する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の非接触給電の排熱利用システム。
【請求項４】
前記排熱回収部が、前記受電側コイルの前記排熱を回収し、
前記排熱利用部が、前記車両に搭載されるヒートポンプ式暖房システムであり、
前記排熱供給部の前記熱媒体の温度を計測する温度計測部と、
前記ヒートポンプ式暖房システムを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記温度計測部により計測される前記熱媒体の温度に基づき、前記排熱から得られる排熱エネルギーを算出し、前記排熱エネルギーに応じて前記ヒートポンプ式暖房システムの動作を抑制する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電の排熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電の排熱利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触状態で電力の伝送を行う非接触給電システムを、例えばＥＶ車両（電気自動車）等の車両へ適用することが検討されている。非接触給電システムを用いて車両への給電を行う場合には、駐車場等に設けられた給電源側装置の送電部と、車両に設けられた受電部とを位置合わせした後に、送電部から受電部への電力の伝送が行われる。
【０００３】
このような非接触給電システムにおいて、電力伝送によって送電部及び受電部が発熱する現象が起きる。例えば特許文献１は、このような受電部の発熱により車両温度が上昇するのを抑えるために、受電部で発生した熱を蓄熱部に蓄熱させ、この蓄熱した熱を放熱フィンにより大気中に放熱させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のガソリン車では、エンジンの排熱を熱源として利用すれば、車両の暖房等に利用する熱エネルギーを車両内で確保するのは比較的容易であった。しかし、車両の電動化（ＥＶ車両、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両等）が進むと、エンジンの排熱が減少するため、車両内で確保できる熱エネルギーが減少してくる。不足する熱エネルギーを補うためには、本来走行に用いるべき、非接触給電システムにより受電した電気エネルギーを代用する必要がある。これにより、例えば暖房利用によってＥＶ車両の冬場の航続距離が減少するなどの問題が生じる。したがって、このように車両内で不足する熱エネルギーを補うために、非接触給電によって発生する排熱エネルギーを活用できることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触給電によって発生する排熱エネルギーを活用できる非接触給電の排熱利用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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る非接触給電の排熱利用システムは、電源からの電力を送電する送電側コイルと、車両に設けられ、前記送電側コイルからの前記電力を非接触で受電する受電側コイルと、前記受電側コイルに電気的に接続される蓄電装置と、を有する非接触給電システムと、前記送電側コイルまたは前記受電側コイルの排熱を回収する排熱回収部と、前記排熱回収部により回収された前記排熱を排熱利用部に供給する排熱供給部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の非接触給電の排熱利用システムは、前記排熱回収部により回収された前記排熱を蓄える蓄熱装置を備え、前記排熱供給部は、前記蓄熱装置に蓄えられた前記排熱を前記排熱利用部に供給することが好ましい。
【０００９】
また、上記の非接触給電の排熱利用システムにおいて、前記排熱回収部は、前記送電側コイルまたは前記受電側コイルの磁束の放射方向と交差する方向に延在して配置される金属配管と、前記金属配管の内部で循環可能に収容される熱媒体と、を有し、前記非接触給電システムによる非接触給電によって発生する前記磁束によって前記金属配管が発熱し、前記金属配管の発熱に伴い前記熱媒体が昇温することで、前記排熱を回収し、前記排熱供給部は、昇温された前記熱媒体を介して、前記排熱を前記排熱利用部に供給することが好ましい。
【００１０】
また、上記の非接触給電の排熱利用システムにおいて、前記排熱回収部が、前記受電側コイルの前記排熱を回収し、前記排熱利用部が、前記車両に搭載されるヒートポンプ式暖房システムであり、前記排熱供給部の前記熱媒体の温度を計測する温度計測部と、前記ヒートポンプ式暖房システムを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記温度計測部により計測される前記熱媒体の温度に基づき、前記排熱から得られる排熱エネルギーを算出し、前記排熱エネルギーに応じて前記ヒートポンプ式暖房システムの動作を抑制することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る非接触給電の排熱利用システムは、非接触給電システムからの排熱を排熱利用部に供給して熱エネルギーとして利用することができるので、非接触給電によって発生する排熱エネルギーを有効に活用できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る非接触給電の排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第三実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第四実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の第五実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る非接触給電の排熱利用システムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１４】
［第一実施形態］
図１を参照して、第一実施形態を説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る非接触給電の排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【００１５】
第一実施形態に係る非接触給電の排熱利用システム１０（以下では単に「排熱利用システム１０」と記載する）は、車両１００に搭載され、非接触給電システム２０の受電側コイル２４ａから発生する排熱を利用して、車両１００のヒートポンプ式暖房システム３０（排熱利用部）の補助熱源として用いるものである。
【００１６】
排熱利用システム１０は、非接触給電システム２０と、ヒートポンプ式暖房システム３０と、排熱回収部１１と、排熱供給部１２と、を備える。
【００１７】
まず、本実施形態の排熱利用システム１０が排熱を回収する対象である非接触給電システム２０の構成を説明する。
【００１８】
図１に示す本実施形態に係る非接触給電システム２０は、電源２２からの電力を種々の機器に伝送する際に、少なくとも一部分をワイヤレスで伝送するシステムである。本実施形態の非接触給電システム２０は、いわゆるＥＶ車両（電気自動車）である車両１００に給電するための給電システムに適用するものとして説明する。この非接触給電システム２０は、典型的には、車両１００と給電源側装置２１との間の電力の授受をワイヤレス化し、非接触電力伝送とするものである。非接触給電システム２０は、例えば、給電源側装置２１の構成要素のうち少なくとも後述の送電側コイル２３ａが車両１００の駐車領域の地面Ｇ等に埋設され、当該送電側コイル２３ａから車両１００の鉛直方向下面側に設けられた後述の受電側コイル２４ａに非接触で電力を伝送し、当該車両１００を充電する。
【００１９】
具体的には、非接触給電システム２０は、図１に示すように、電源２２と、送電部２３と、受電部２４と、バッテリ２５（蓄電装置）と、制御装置２６とを備える。制御装置２６は、地上側制御装置２６ａと、車両側制御装置２６ｂとを含んで構成される。電源２２、送電部２３、及び、制御装置２６の地上側制御装置２６ａは、上述の給電源側装置２１を構成する。受電部２４と、バッテリ２５、及び、制御装置２６の車両側制御装置２６ｂは、車両１００側に搭載される。なお、給電源側装置２１は、図１では、送電側コイル２３ａを含む送電部２３に加えて、電源２２、及び、地上側制御装置２６ａも便宜的に地面Ｇ側に図示しているが、実際の配置位置はこれに限らない。
【００２０】
電源２２は、電力の供給源であり、給電源側装置２１側に設けられる。電源２２は、例えば、商用電源、自家発電機、バッテリ等の蓄電装置によって構成される。送電部２３は、給電源側装置２１側に設けられ、送電側コイル（１次側コイル）２３ａと、送電回路２３ｂと、を含んで構成される。受電部２４は、車両１００側に設けられ、受電側コイル（２次側コイル）２４ａと、受電回路２４ｂと、を含んで構成される。送電側コイル２３ａは、種々のケーブル、コネクタ、送電回路２３ｂ等を介して電源２２と電気的に接続される。送電側コイル２３ａは、上述したように、地面Ｇ等に埋設されている。送電回路２３ｂは、インバータ等を含んで構成される。送電側コイル２３ａは、電源２２からの電力がこれら種々のケーブル、コネクタ、送電回路２３ｂ等を介して供給される。送電側コイル２３ａは、電源２２からの電力を受電側コイル２４ａに伝送する。受電側コイル２４ａは、送電側コイル２３ａからの電力を非接触で受電するものである。受電側コイル２４ａは、上述したように、車両１００の鉛直方向下面側に設けられ、上記送電側コイル２３ａと鉛直方向に沿って対向可能な位置に設けられる。受電回路２４ｂは、整流器等を含んで構成される。
【００２１】
一対の送電側コイル２３ａと受電側コイル２４ａとは、図１の例では、ともに四角形の平板状のフェライトコア（平板コア）の周りにコイルを巻き回す方式の導体コイルによって構成される。一対の送電側コイル２３ａと受電側コイル２４ａとは、平板コアの主面を互いに対向させ、かつ、互いのコイルの巻回軸の軸方向を平行とすることで、１組の非接触給電用トランス２７を構成する。非接触給電用トランス２７は、例えば、電磁誘導方式、電磁界共鳴方式等、種々の方式によって送電側コイル２３ａから受電側コイル２４ａに非接触で電力を伝送することができる。ここで、電磁誘導方式とは、送電側コイル２３ａに交流電流を流すことで発生する磁束を媒体として受電側コイル２４ａに起電力を発生させる電磁誘導を用いて送電側コイル２３ａから受電側コイル２４ａに電力を伝送する方式である。また、電磁界共鳴方式とは、送電側コイル２３ａに交流電流を流すことで送電側コイル２３ａと受電側コイル２４ａとを特定の周波数で共鳴させ、当該電磁界の共鳴現象を用いて送電側コイル２３ａから受電側コイル２４ａに電力を伝送する方式である。
【００２２】
より詳細には、非接触給電用トランス２７は、送電側コイル２３ａから受電側コイル２４ａに電力を伝送する場合、送電側コイル２３ａと受電側コイル２４ａとが軸方向に互いに間隔をあけて対向した状態で、電源２２からの電流が送電回路２３ｂ等を介して、任意の周波数の交流電流に変換されて送電側コイル２３ａに供給される。非接触給電用トランス２７は、送電側コイル２３ａに交流電流が供給されると、例えば、送電側コイル２３ａと受電側コイル２４ａとが電磁誘導結合し、送電側コイル２３ａからの電力が電磁誘導や電磁界共鳴により非接触で受電側コイル２４ａに受電される。受電側コイル２４ａが受電した電力は、受電回路２４ｂ等を介して、交流電流から直流電流に変換されて車両１００で利用される。
【００２３】
図１に示す非接触給電用トランス２７の構成の場合、送電側コイル２３ａと受電側コイル２４ａとが電磁誘導結合したときに発生する磁束は、コイルの巻回軸の軸方向に沿って、送電側コイル２３ａの平板コアの一方の端面から出て、受電側コイル２４ａの平板コアの一方の端面に入り、また、受電側コイル２４ａの平板コアの他方の端面から出て、送電側コイル２３ａの平板コアの他方の端面に入るように発生する。つまり、送電側コイル２３ａ及び受電側コイル２４ａにおいて、磁束の放射方向は、図１に示すように、コイルの巻回軸の軸方向に沿ったものとなる。
【００２４】
バッテリ２５は、車両１００側に搭載される。バッテリ２５は、電力を蓄電可能な二次電池である。バッテリ２５は、受電回路２４ｂを介して受電側コイル２４ａに電気的に接続され、当該受電側コイル２４ａで受電し受電回路２４ｂを介して供給される電力によって充電され、当該電力を蓄電する。バッテリ２５に蓄電された電力は、車両１００を作動させるために利用される。
【００２５】
制御装置２６は、非接触給電システム２０による給電における各種制御、処理を行うものであり、上述したように地上側制御装置２６ａ、車両側制御装置２６ｂを含んで構成される。制御装置２６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。地上側制御装置２６ａは、給電源側装置２１側に設けられ、当該給電源側装置２１側の各部を制御する。車両側制御装置２６ｂは、車両１００側に設けられ、当該車両１００側の各部を制御する。車両側制御装置２６ｂは、車両１００の各部を統括的に制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって兼用されてもよい。地上側制御装置２６ａと車両側制御装置２６ｂとは、有線／無線により、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行うことができる。地上側制御装置２６ａと車両側制御装置２６ｂとは、有線で情報の授受を行う場合には、例えば、車両１００が給電源側装置２１の近傍に停車した状態で、各種接続ポートを介して双方をつなぐように脱着可能なケーブルが接続され、当該ケーブル等を介して情報の授受を行う。地上側制御装置２６ａと車両側制御装置２６ｂとは、無線で情報の授受を行う場合には、例えば、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等、種々のワイヤレス通信方式によって情報の授受を行う。
【００２６】
次に、本実施形態の排熱利用システム１０が排熱を提供する対象である排熱利用部としてのヒートポンプ式暖房システム３０の構成を説明する。なお、本実施形態で用いる「排熱利用部」とは、例えば、非接触給電システム２０から回収した排熱を何らかのエネルギーとして活用するものであり、例えば放熱フィンなど回収した排熱を単に廃棄するものとは異なるものである。
【００２７】
ヒートポンプ式暖房システム３０は、冷媒と外気との温度差を利用して室内を暖める暖房システムである。ヒートポンプ式暖房システム３０は、使用電力以上の暖房効果を得られることから、従来よりも少ない電力で車内を暖めることが可能であり、エンジン排熱を利用できないＥＶ車両等の暖房システムに適している。
【００２８】
ヒートポンプ式暖房システム３０は、冷媒管３１と、車外側熱交換器３２と、圧縮機３３と、車内側熱交換器３４と、膨張弁３５と、を備える。
【００２９】
冷媒管３１は、車外側熱交換器３２、圧縮機３３、車内側熱交換器３４、及び膨張弁３５の間を結ぶ配管であり、内部に冷媒を循環可能に収容する。車外側熱交換器３２は、外気の熱を吸収して冷媒管３１内の冷媒に伝達する。車外側熱交換器３２は、例えばコンデンサである。圧縮機３３は、冷媒管３１内の冷媒を圧縮し、高温、高圧状態にする。圧縮機３３は、例えばコンプレッサである。車内側熱交換器３４は、冷媒管３１内の冷媒から熱を放出させて、車内から取り込んだ冷風をこの放出熱により昇温させて、温風を車内に送り出す。膨張弁３５は、冷媒管３１内の冷媒を膨張させて、低温、低圧状態にする。
【００３０】
ヒートポンプ式暖房システム３０では、冷媒管３１内の冷媒が、車外側熱交換器３２において外気から熱を吸収し、圧縮機３３において圧縮されて高温、高圧状態となる。この高温、高圧状態となった冷媒が、車内側熱交換器３４において車内側から取り込んだ冷風に対して熱を放出することで、冷風が放出熱によって昇温されて温風となって車内に送り出される。熱を放出した冷媒は、膨張弁３５により減圧され低温・低圧状態となった後に再び車外側熱交換器３２に戻される。
【００３１】
このように、ヒートポンプ式暖房システム３０は、圧縮機３３の電力消費のみで外気の熱を車内に移動させることができる。なお、本実施形態では、上記の車両側制御装置２６ｂが、ヒートポンプ式暖房システム３０の圧縮機３３等の動作も制御することができる。
【００３２】
排熱利用システム１０の排熱回収部１１は、非接触給電システム２０の受電側コイル２４ａから排熱を回収する。排熱供給部１２は、排熱回収部１１から回収した排熱をヒートポンプ式暖房システム３０に供給する。本実施形態では、排熱回収部１１及び排熱供給部１２は、一連の金属配管により構成され、この金属配管の内部に液媒体（熱媒体）を循環可能に収容している。つまり、排熱回収部１１及び排熱供給部１２は、両者間で液媒体を循環流動させる密閉型の循環経路を形成している。排熱回収部１１を構成する金属配管は、例えば鉄製など磁性特性を有する材料（過電流で発熱する素材）が好ましい。排熱供給部１２を構成する金属配管は、例えば鉄製が好ましいが、熱伝導性に優れる（熱伝導率の高い）材質であれば、金属以外の材質でもよい。
【００３３】
排熱回収部１１は、受電側コイル２４ａの周囲に配置される。より詳細には、排熱回収部１１は、一対のつづら折り部１３ａ，１３ｂと、これらのつづら折り部１３ａ，１３ｂを連結する連結部１４と、を有する。
【００３４】
つづら折り部１３ａ，１３ｂ（金属配管）は、その主要部の延在方向が受電側コイル２４ａの磁束放射方向と直交するように、繰り返しつづら折り状に形成される。ここで「つづら折り状」とは、一連の金属配管の延在方向を反転させながら幾重にも折り返して連続させる状態を意味する。
【００３５】
一対のつづら折り部１３ａ，１３ｂは、受電側コイル２４ａの磁束放射方向に沿って、受電側コイル２４ａの対向する一対の端面に隣接して配置されており、磁束放射方向の両側から受電側コイル２４ａを挟み込むように配置されている。つづら折り部１３ａ，１３ｂは、その主要な延在方向が、受電側コイル２４ａの端面の延在方向と平行、つまり、コイルの巻回方向と平行となるように配置されている。つづら折り部１３ａの一方側端部は、連結部１４の一方側端部と接続され、つづら折り部１３ａの他方側端部は、排熱供給部１２の一方側端部（後述する導入部１２ａ）と接続されている。つづら折り部１３ｂの一方側端部は、連結部１４の他方側端部と接続され、つづら折り部１３ｂの他方側端部は、排熱供給部１２の他方側端部（後述する排出部１２ｃ）と接続されている。
【００３６】
排熱供給部１２は、排熱回収部１１にて昇温された液媒体を介して、受電側コイル２４ａの排熱をヒートポンプ式暖房システム３０に供給する。排熱供給部１２は、排熱回収部１１から液媒体が導入される導入部１２ａと、ヒートポンプ式暖房システム３０に排熱の熱エネルギーを放出する熱交換部１２ｂと、熱交換部１２ｂにて熱エネルギーを放出した液媒体を排熱回収部１１に排出する排出部１２ｃとを有する。熱交換部１２ｂは、例えば図１に示すように、ヒートポンプ式暖房システム３０の車内側熱交換器３４を通過するように組み込まれ、車内側熱交換器３４において配管内の液媒体の熱を放出することで、車内側熱交換器３４による温風の生成を補助する。
【００３７】
導入部１２ａは、つづら折り部１３ａの他方側端部と接続されている。排出部１２ｃは、つづら折り部１３ｂの他方側端部と接続されている。つまり、液媒体が、排熱回収部１１のつづら折り部１３ｂ、連結部１４、つづら折り部１３ａ、排熱供給部１２の導入部１２ａ、熱交換部１２ｂ、排出部１２ｃの順で流動し、再び排熱回収部１１のつづら折り部１３ｂに流入して循環するよう構成されている。
【００３８】
なお、排熱回収部１１及び排熱供給部１２は、熱交換部１２ｂを除いた部分において、熱媒体の熱が外部に放熱しないように、金属配管の外周側が断熱材料等で被覆され、外部との断熱性能に優れる構成とするのが好ましい。また、液媒体は、例えば不凍液のように、氷点下で凍らないことや、冷めにくいことなどの条件を満たすものを選択するのが好ましい。
【００３９】
ここで、上述のように、受電側コイル２４ａは、送電側コイル２３ａと対向配置することができるよう、車両１００の最下部（鉛直方向下面側）に配置されている。このため、受電側コイル２４ａの側方に配置される排熱回収部１１も、車両１００の最下部に位置する。一方、ヒートポンプ式暖房システム３０に熱供給を行う排熱供給部１２は、受電側コイル２４ａや排熱回収部１１よりも上方に配置されている。つまり下方に位置する排熱回収部１１にて液媒体が昇温されて、上方の排熱供給部１２内の液媒体との間で温度差が生じるので、排熱回収部１１及び排熱供給部１２の内部の液媒体は、この温度差によって自然循環するよう構成されている。
【００４０】
次に、第一実施形態に係る排熱利用システム１０の動作について説明する。
【００４１】
まず、車両１００の移動により、駐車領域等の所定領域にて、車両１００に設けられた受電側コイル２４ａが、地面Ｇ側に設けられた送電側コイル２３ａの鉛直方向上方に配置された状態となる。このとき、非接触給電システム２０が作動され、電源２２の電力が送電側コイル２３ａから受電側コイル２４ａに非接触で伝送される。受電側コイル２４ａで受電した電力は車両１００内のバッテリ２５に蓄電される。
【００４２】
このとき、非接触給電の動作によって、受電側コイル２４ａには、図１に示す磁束放射方向に沿って電磁波が発生する。この電磁波の一部が、磁束放射方向に直交配置される排熱回収部１１のつづら折り部１３ａ，１３ｂに当たると、つづら折り部１３ａ，１３ｂの金属配管に渦電流が発生し、この渦電流によって金属配管に発熱が生じる。そして、この金属配管の発熱による熱エネルギーが、金属配管の内部の液媒体に吸収され、液媒体の温度が上昇する。これにより、排熱回収部１１は、非接触給電により生じる排熱を回収することができる。
【００４３】
排熱回収部１１及び排熱供給部１２を構成する一連の金属配管は、上述のように内部の液媒体が自然循環するよう構成されているので、排熱を回収し昇温された液媒体は、熱対流により排熱回収部１１から上方に位置する排熱供給部１２へと移動する。そして、ヒートポンプ式暖房システム３０の車内側熱交換器３４を通過する排熱供給部１２の熱交換部１２ｂにおいて、車内側熱交換器３４において車内側から取り込んだ冷風に対して液媒体から熱が放出され、冷風は液媒体からの放出熱によって昇温される。これにより、排熱供給部１２は、排熱回収部１１により回収された、非接触給電により生じる排熱を、ヒートポンプ式暖房システム３０に供給することができる。
【００４４】
なお、車内側熱交換器３４には、ヒートポンプ式暖房システム３０の冷媒管３１内の冷媒も、車外側熱交換器３２において外気から熱を吸収し、さらに圧縮機３３において圧縮されて高温、高圧状態となって導入される。そして、この高温、高圧状態となった冷媒が、車内側熱交換器３４において車内側から取り込んだ冷風に対して熱を放出することで、冷風が放出熱によって昇温されて温風となって車内に送り出される。
【００４５】
したがって、車内側熱交換器３４では、ヒートポンプ式暖房システム３０の冷媒管３１内の冷媒からの放出熱と、排熱利用システム１０の排熱供給部１２内の液媒体からの放出熱と、の両方の熱エネルギーによって、温風が生成される。つまり、排熱利用システム１０は、ヒートポンプ式暖房システム３０と、非接触給電システム２０からの排熱とを組み合わせて、暖房機能を発揮させることができる。例えば、ヒートポンプ式暖房システム３０の出力が足りないときには、非接触給電システム２０からの排熱によりこれを補うことができる。また、ヒートポンプ式暖房システム３０の出力が十分なときには、非接触給電システム２０からの排熱を利用することで、ヒートポンプ式暖房システム３０の出力を抑制させることができ、ヒートポンプ式暖房システム３０の電力消費を低減させることができる。言い換えると、排熱利用システム１０は、ヒートポンプ式暖房システム３０による暖房機能を補助することができる。
【００４６】
ヒートポンプ式暖房システム３０で熱エネルギーを奪われた液媒体は、排熱供給部１２の排出部１２ｃを経て車両１００の底面側に降りてきて、再び排熱回収部１１にて渦電流による熱エネルギーを得て循環する。
【００４７】
次に、第一実施形態に係る排熱利用システム１０の効果について説明する。
【００４８】
本実施形態の排熱利用システム１０は、電源２２からの電力を送電する送電側コイル２３ａと、車両１００に設けられ、送電側コイル２３ａからの電力を非接触で受電する受電側コイル２４ａと、受電側コイル２４ａに電気的に接続されるバッテリ２５と、を有する非接触給電システム２０と、受電側コイル２４ａの排熱を回収する排熱回収部１１と、排熱回収部１１により回収された排熱を排熱利用部としてのヒートポンプ式暖房システム３０に供給する排熱供給部１２と、を備える。
【００４９】
この構成により、非接触給電システム２０の受電側コイル２４ａからの排熱をヒートポンプ式暖房システム３０に供給して熱エネルギーとして利用することができるので、非接触給電によって発生する排熱エネルギーを有効に活用できる。非接触給電時に発生する電磁波を電気エネルギーとして伝送するだけでなく、熱エネルギーとして再利用できるので、エネルギー効率を格段に向上できる。
【００５０】
また、本実施形態の排熱利用システム１０において、排熱回収部１１は、受電側コイル２４ａの磁束の放射方向と直交する方向に延在して配置される金属配管から成るつづら折り部１３ａ，１３ｂと、つづら折り部１３ａ，１３ｂの内部で循環可能に収容される熱媒体と、を有する。排熱回収部１１は、非接触給電システム２０による非接触給電によって発生する磁束によってつづら折り部１３ａ，１３ｂが発熱し、つづら折り部１３ａ，１３ｂの発熱に伴い熱媒体が昇温することで、排熱を回収する。排熱供給部１２は、昇温された熱媒体を介して、排熱をヒートポンプ式暖房システム３０に供給する。
【００５１】
この構成により、排熱回収部１１の主要な金属配管が受電側コイル２４ａの磁束の放射方向と直交する方向に延在するよう配置されて、金属配管が磁束によって昇温しやすくなる。これにより、排熱回収部１１が受電側コイル２４ａからの排熱を効率良く回収することができるので、エネルギー効率をさらに向上できる。
【００５２】
［第二実施形態］
図２を参照して、第二実施形態を説明する。図２は、本発明の第二実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【００５３】
図２に示すように、第二実施形態の排熱利用システム１０ａは、蓄熱装置１５と、温度センサ１６（温度計測部）とを備える点で、第一実施形態の排熱利用システム１０と異なるものである。
【００５４】
蓄熱装置１５は、排熱回収部１１により回収された、受電側コイル２４ａの排熱を蓄えることができる装置である。蓄熱装置１５は、排熱回収部１１のつづら折り部１３ａと、排熱供給部１２の導入部１２ａとの間に設けられる。蓄熱装置１５は、排熱回収部１１から導入される液媒体から熱エネルギーを回収して、これを蓄熱した上で、熱エネルギーが回収された液媒体を排熱供給部１２に導入する。
【００５５】
蓄熱装置１５は、このように蓄熱した熱エネルギーを液媒体に提供し、これを昇温した上で排熱供給部１２に導入することができる。つまり、第二実施形態では、排熱供給部１２は、蓄熱装置１５に蓄えられた、受電側コイル２４ａの排熱を、ヒートポンプ式暖房システム３０に供給することができる。
【００５６】
また、排熱回収部１１から蓄熱装置１５を通過せずに排熱供給部１２へ液媒体を導入するためのバイパス流路１７が、蓄熱装置１５と並列に設けられている。排熱回収部１１のつづら折り部１３ａから、蓄熱装置１５及びバイパス流路１７への分岐部には、三方向弁１８が設けられている。三方向弁１８の切替によって、つづら折り部１３ａと蓄熱装置１５とを接続する状態と、つづら折り部１３ａとバイパス流路１７とを接続する状態とを切り替えることができるよう構成されている。三方向弁１８によってつづら折り部１３ａと蓄熱装置１５とを接続する状態に切り替えることで、非接触給電システム２０の作動時に受電側コイル２４ａから回収した排熱を一旦蓄えて、ヒートポンプ式暖房システム３０に必要なときに適切なタイミングで蓄熱（蓄えられた排熱）を提供することができる。一方、三方向弁１８によってつづら折り部１３ａとバイパス流路１７とを接続する状態とすることで、第一実施形態と同様に、非接触給電システム２０の作動時に受電側コイル２４ａからの排熱をヒートポンプ式暖房システム３０に直接供給することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、車両側制御装置２６ｂが、蓄熱装置１５及び三方向弁１８の動作も制御することができる。また、第一実施形態と同様に、車両側制御装置２６ｂが、ヒートポンプ式暖房システム３０の動作を制御する。
【００５８】
温度センサ１６は、排熱供給部１２の導入部１２ａに設けられ、導入部１２ａにおける熱媒体の温度を計測する。温度センサ１６は、本実施形態では、車両側制御装置２６ｂに電気的に接続されており、計測した熱媒体の温度情報を車両側制御装置２６ｂに入力する。
【００５９】
そして、本実施形態では、車両側制御装置２６ｂは、温度センサ１６により計測される熱媒体の温度に基づき、受電側コイル２４ａから回収された排熱から得られる排熱エネルギーを算出し、この排熱エネルギーに応じてヒートポンプ式暖房システム３０の動作を抑制するよう制御することができる。つまり、車両側制御装置２６ｂは、ヒートポンプ式暖房システム３０の車内側熱交換器３４に導入される液媒体の温度が高温であるほど、ヒートポンプ式暖房システム３０に供給される排熱エネルギーが増大するので、その分ヒートポンプ式暖房システム３０が出力する熱エネルギーを適宜低減させる。具体的には、車両側制御装置２６ｂは、圧縮機３３による冷媒管３１内の冷媒の圧縮の度合が弱まるよう、圧縮機３３に提供する電力量を低減させる。これにより、ヒートポンプ式暖房システム３０のエネルギー消費を抑制できる。
【００６０】
次に、本実施形態に係る排熱利用システム１０ａの動作を説明する。
【００６１】
まず、車両１００の移動により、駐車領域等の所定領域にて、車両１００に設けられた受電側コイル２４ａが、地面Ｇ側に設けられた送電側コイル２３ａの鉛直方向上方に配置された状態となる。このとき、非接触給電システム２０が作動され、電源２２の電力が送電側コイル２３ａから受電側コイル２４ａに非接触で伝送される。受電側コイル２４ａで受電した電力は車両１００内のバッテリ２５に蓄電される。
【００６２】
このとき、非接触給電の動作によって、受電側コイル２４ａには、図２に示す磁束放射方向に沿って電磁波が発生する。この電磁波の一部が、磁束放射方向に直交配置される排熱回収部１１のつづら折り部１３ａ，１３ｂに当たると、つづら折り部１３ａ，１３ｂの金属配管に渦電流が発生し、この渦電流によって金属配管に発熱が生じる。そして、この金属配管の発熱による熱エネルギーが、金属配管の内部の液媒体に吸収され、液媒体の温度が上昇する。これにより、排熱回収部１１は、非接触給電により生じる排熱を回収することができる。
【００６３】
排熱回収部１１及び排熱供給部１２を構成する一連の金属配管は、上述のように内部の液媒体が自然循環するよう構成されているので、排熱を回収し昇温された液媒体は、熱対流により排熱回収部１１から上方に位置する排熱供給部１２へ向けて移動する。そして、排熱回収部１１と排熱供給部１２との間に配置される蓄熱装置１５を液媒体が通過するときに、液媒体の熱エネルギーが蓄熱装置１５に蓄熱される。蓄熱装置１５で熱エネルギーを奪われた液媒体は、排熱供給部１２を経て車両１００の底面側に降りてきて、再び排熱回収部１１にて渦電流による熱エネルギーを得て循環し、非接触給電システム２０の動作中に繰り返し蓄熱装置１５に熱エネルギーを供給する。これにより蓄熱装置１５に非接触給電に伴う排熱が逐次蓄熱される。
【００６４】
そして、ヒートポンプ式暖房システム３０の作動時には、蓄熱装置１５に蓄熱されていた熱エネルギーが蓄熱装置１５を通過する液媒体に提供されて、液媒体が昇温される。昇温された液媒体は、熱対流により蓄熱装置１５から上方に位置する排熱供給部１２へ向けて移動する。そして、ヒートポンプ式暖房システム３０の車内側熱交換器３４を通過する排熱供給部１２の熱交換部１２ｂにおいて、車内側熱交換器３４において車内側から取り込んだ冷風に対して液媒体から熱が放出され、冷風は液媒体からの放出熱によって昇温される。これにより、排熱供給部１２は、排熱回収部１１により回収された、非接触給電により生じる排熱を、ヒートポンプ式暖房システム３０に供給することができる。
【００６５】
また、このとき、温度センサ１６によりヒートポンプ式暖房システム３０に導入される液媒体の温度が計測される。車両側制御装置２６ｂは、温度センサ１６により計測された液媒体の温度に基づき、蓄熱装置１５に蓄熱されていた熱エネルギー、すなわち受電側コイル２４ａから回収された排熱から得られる排熱エネルギーを算出する。車両側制御装置２６ｂは、この排熱エネルギーに応じてヒートポンプ式暖房システム３０の動作を抑制するよう制御する。なお、車両側制御装置２６ｂは、例えばヒートポンプ式暖房システム３０の動作中に、蓄熱装置１５に蓄熱されていた排熱エネルギーが不足してきた場合には、ヒートポンプ式暖房システム３０が出力する熱エネルギーを適宜増加させるよう制御することもできる。
【００６６】
次に、第二実施形態に係る排熱利用システム１０ａの効果について説明する。
【００６７】
本実施形態の排熱利用システム１０ａは、排熱回収部１１により回収された受電側コイル２４ａの排熱を蓄える蓄熱装置１５を備える。排熱供給部１２は、蓄熱装置１５に蓄えられた排熱を排熱利用部としてのヒートポンプ式暖房システム３０に供給する。
【００６８】
この構成により、非接触給電により発生した排熱を蓄熱して、必要なときにヒートポンプ式暖房システム３０に供給することができるので、非接触給電時に限定されずに排熱を利用することが可能となる。これにより、回収した排熱を無駄なく利用することが可能となり、システムのエネルギー効率をさらに向上できる。
【００６９】
また、本実施形態の排熱利用システム１０ａは、排熱供給部１２の熱媒体の温度を計測する温度センサ１６と、ヒートポンプ式暖房システム３０を制御する車両側制御装置２６ｂと、を備える。車両側制御装置２６ｂは、温度センサ１６により計測される熱媒体の温度に基づき、受電側コイル２４ａから回収された排熱から得られる排熱エネルギーを算出し、この排熱エネルギーに応じてヒートポンプ式暖房システム３０の動作を抑制する。
【００７０】
この構成により、ヒートポンプ式暖房システム３０において、所望の暖房設定に必要な熱エネルギーから、受電側コイル２４ａの排熱から得られる排熱エネルギーを差し引いた分を生成するだけで所望の暖房を行うことができる。これにより、ヒートポンプ式暖房システム３０のエネルギー消費を抑制することができる。
【００７１】
なお、本実施形態の排熱利用システム１０ａでは、蓄熱装置１５により排熱を蓄える構成と、液媒体の温度に応じてヒートポンプ式暖房システム３０の動作を抑制する構成とを併用したが、いずれか一方のみを適用してもよい。
【００７２】
［第三実施形態］
図３を参照して、第三実施形態を説明する。図３は、本発明の第三実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【００７３】
図３に示すように、第三実施形態の排熱利用システム１０ｂは、排熱利用部として車両１００の乗客室内の床暖房システム４０を適用する点で、上記の第一実施形態の排熱利用システム１０及び第二実施形態の排熱利用システム１０ａと異なるものである。つまり、第三実施形態の排熱利用システム１０ｂは、非接触給電システム２０から発生する排熱を利用する排熱利用部としては、上記のヒートポンプ式暖房システム３０以外にも適用できることを示すためのものである。なお、本実施形態の床暖房システム４０以外にも、例えば、車両１００のガラスの曇り止めなども排熱利用部の具体例として挙げられる。
【００７４】
図３に示すように、排熱回収部１１から昇温された液媒体が排熱供給部１９に導入される。排熱供給部１９は、床暖房システム４０に含まれ、例えば車両１００の座席の足元など、車室の床面の直下に配管される。排熱供給部１９を昇温された液媒体が通過することで、液媒体の熱エネルギーが放出され、車室内の床が暖められる。
【００７５】
この構成により、非接触給電システム２０の受電側コイル２４ａからの排熱を床暖房システム４０に供給して熱エネルギーとして利用することができるので、非接触給電によって発生する排熱エネルギーを有効に活用できる。
【００７６】
［第四実施形態］
図４を参照して、第四実施形態を説明する。図４は、本発明の第四実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【００７７】
図４に示すように、第四実施形態の排熱利用システム１０ｃは、非接触給電システム２０の送電側コイル２３ａの排熱を利用する点で、上記の第一実施形態の排熱利用システム１０、第二実施形態の排熱利用システム１０ａ、及び第三実施形態の排熱利用システム１０ｂと異なるものである。
【００７８】
排熱利用システム１０ｃの排熱回収部４１は、非接触給電システム２０の送電側コイル２３ａから排熱を回収する。排熱供給部４２は、排熱回収部４１から回収した排熱を排熱利用部としてのコジェネレーションシステム５０に供給する。排熱回収部４１及び排熱供給部４２は、一連の金属配管により構成され、この金属配管の内部に液媒体を循環可能に収容している。
【００７９】
コジェネレーションシステム５０は、例えば、非接触給電システム２０が設置される駐車場等の地上側設備や、住宅などの建物に設けられている。ここで、コジェネレーション（Ｃｏ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）システム５０とは、電気と熱を同時に発生させる熱電併給システムであり、一般的には、発電機で電気をつくるときに使う冷却水や発生する排気ガスなどの熱を、給湯や冷暖房のほか、工場の熱源などに用いるシステムをいう。本実施形態の排熱利用システム１０ｃは、このようなコジェネレーションシステム５０に対して、非接触給電により発生した排熱を供給する。
【００８０】
排熱回収部４１は、送電側コイル２３ａの周囲に配置される。より詳細には、排熱回収部４１は、一対のつづら折り部４３ａ，４３ｂと、これらのつづら折り部４３ａ，４３ｂを連結する連結部４４と、を有する。
【００８１】
つづら折り部４３ａ，４３ｂ（金属配管）は、その主要部の延在方向が送電側コイル２３ａの磁束放射方向と直交するように、繰り返しつづら折り状に形成される。
【００８２】
一対のつづら折り部４３ａ，４３ｂは、送電側コイル２３ａの磁束放射方向に沿って、送電側コイル２３ａの対向する一対の端面に隣接して配置されており、磁束放射方向の両側から送電側コイル２３ａを挟み込むように配置されている。つづら折り部４３ａ，４３ｂは、その主要な延在方向が、送電側コイル２３ａの端面の延在方向と平行、つまり、コイルの巻回方向と平行となるように配置されている。つづら折り部４３ａの一方側端部は、連結部４４の一方側端部と接続され、つづら折り部４３ａの他方側端部は、排熱供給部４２の一方側端部と接続されている。つづら折り部４３ｂの一方側端部は、連結部４４の他方側端部と接続され、つづら折り部４３ｂの他方側端部は、排熱供給部４２の他方側端部と接続されている。
【００８３】
排熱供給部４２は、排熱回収部４１にて昇温された液媒体を介して、送電側コイル２３ａの排熱をコジェネレーションシステム５０に供給する。排熱供給部４２は、コジェネレーションシステム５０を通過するよう設けられる。
【００８４】
この構成により、非接触給電システム２０の送電側コイル２３ａからの排熱をコジェネレーションシステム５０に供給して熱エネルギーとして利用することができるので、非接触給電によって発生する排熱エネルギーを有効に活用できる。
【００８５】
［第五実施形態］
図５を参照して、第五実施形態を説明する。図５は、本発明の第五実施形態に係る排熱利用システムの概略構成を示す模式図である。
【００８６】
図５に示すように、第五実施形態の排熱利用システム１０ｄは、非接触給電システム２０の送電側コイル６１及び受電側コイル６２の構成が、上記第一〜第四実施形態の送電側コイル２３ａ及び受電側コイル２４ａと異なるものである。
【００８７】
図５に示すように、一対の送電側コイル６１と受電側コイル６２は、ともに螺旋状のソレノイド導体コイルや、渦巻き状に巻かれた導体コイルによって構成される。一対の送電側コイル６１と受電側コイル６２は、ともに螺旋状の軸線方向が鉛直方向に沿うような位置関係で対向して配置されている。なお、送電側コイル６１と受電側コイル６２との間の非接触給電手法は、上記実施形態の送電側コイル２３ａ及び受電側コイル２４ａのものと同様に、電磁誘導方式、電磁界共鳴方式等、種々の方式とすることができる。
【００８８】
ここで、図５に示す送電側コイル６１及び受電側コイル６２の配置の場合、非接触給電時にそれぞれのコイルに発生する磁束の放射方向は、上記実施形態とは異なり鉛直方向となる。送電側コイル６１または受電側コイル６２から排熱を回収するには、上記実施形態と同様に、磁束放射方向と直交する位置、すなわち送電側コイル６１及び受電側コイル６２の鉛直方向上側及び下側に、金属配管を配置すればよい。しかしながら、送電側コイル６１と受電側コイル６２との間には排熱回収部を配置することはできない。
【００８９】
このため、図５に示すように、受電側コイル６２から排熱を回収する構成の場合には、受電側コイル６２の鉛直方向上方に排熱回収部６３を配置することができる。排熱回収部６３は、排熱供給部６４と内部で液媒体を循環可能に接続される。排熱供給部６４は、車両１００内の暖房装置などの排熱利用部６５に排熱を供給するよう構成される。一方、送電側コイル６１から排熱を回収する構成の場合には、送電側コイル６１の鉛直方向下方に排熱回収部６６を配置することができる。排熱回収部６６は、排熱供給部６７と内部で液媒体を循環可能に接続される。排熱供給部６７は、コジェネレーションシステムなどの排熱利用部６８に排熱を供給するよう構成される。
【００９０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００９１】
上記実施形態では、排熱回収部１１のつづら折り部１３ａ，１３ｂの主要な延在方向は、送電側コイル２３ａまたは受電側コイル２４ａの磁束の放射方向と直交する方向となる構成を例示したが、これに限らず、磁束の放射方向と交差すればよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、排熱回収部１１は、磁束の放射方向の両側から送電側コイル２３ａまたは受電側コイル２４ａにつづら折り部１３ａ，１３ｂを隣接する構成を例示したが、磁束の放射方向の少なくとも一方につづら折り部１３ａ，１３ｂを配置すればよい。また、磁束の放射方向に交差して金属配管が配置されればよく、つづら折り部１３ａ，１３ｂをそれぞれ一本の金属配管としてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、排熱を吸収し供給する媒体として不凍液などの液媒体を用いる構成を例示したが、吸熱可能な熱媒体であればよく、例えば気体状の熱媒体でもよい。
【００９４】
また、上記の第一実施形態から第五実施形態に例示した排熱利用システム１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、適宜組み合わせて実施することも可能である。例えば、第二実施形態の蓄熱装置１５を備える構成や、温度センサ１６の計測した液媒体の温度に基づいてヒートポンプ式暖房システム３０の動作を抑制する制御を行う構成を、他の実施形態の構成に追加してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  排熱利用システム
１１，４１，６３，６６  排熱回収部
１３ａ，１３ｂ，４３ａ，４３ｂ  つづら折り部（金属配管）
１２，１９，４２，６４，６７  排熱供給部    
１５  蓄熱装置
１６  温度センサ（温度計測部）
２０  非接触給電システム
２３ａ，６１  送電側コイル
２４ａ，６２  受電側コイル
２５  バッテリ（蓄電装置）
２６ｂ  車両側制御装置（制御装置）
３０  ヒートポンプ式暖房システム（排熱利用部）
４０  床暖房システム（排熱利用部）
５０  コジェネレーションシステム（排熱利用部）
６５  暖房装置などの排熱利用部  
６８  コジェネレーションシステムなどの排熱利用部
１００  車両  
【図１】
2015216723.tif 000003
【図２】
2015216723.tif 000004
【図３】
2015216723.tif 000005
【図４】
2015216723.tif 000006
【図５】
2015216723.tif 000007