(57)【要約】【課題】  車両で発電された電力を、車載バッテリの容量を大きくすることなく、有効に活用することが可能な車両用エネルギ貯蔵装置を提供すること。【解決手段】  光を電気に変換する光電気変換装置１２と、電気と熱とを相互に変換する電熱変換装置１１と、を有する車両用エネルギ貯蔵装置であって、電熱変換装置１１は、光電気変換装置１２で変換された電気を熱に変換する機能と熱を電気に変換する機能とを有する電熱変換部２３と、電熱変換部２３により電気から変換された熱を蓄熱する蓄熱室２１とを有し、電熱変換部２３は、蓄熱室２１に蓄熱された熱を電気に変換することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気に変換する光電気変換装置と、電気と熱とを相互に変換する電熱変換装置と、を有する車両用エネルギ貯蔵装置であって、
前記電熱変換装置は、前記光電気変換装置で変換された電気を熱に変換する機能と熱を電気に変換する機能とを有する電熱変換部と、
前記電熱変換部により電気から変換された熱を蓄熱する蓄熱室と、を有し、
前記電熱変換部は、前記蓄熱室に蓄熱された熱を電気に変換する、
ことを特徴とする車両用エネルギ貯蔵装置。
【請求項２】
前記光電気変換装置に接続された第１の端子と、前記電熱変換部に接続された第２の端子と、利用装置に接続された第３の端子と、ファンを駆動させるモータに接続された第４の端子とを有し、前記第２の端子と他の端子とを切り替え自在に接続する接続切り替え装置を、更に有し、
前記第２の端子が前記第１の端子と接続された状態では、前記電熱変換部が前記光電気変換装置で変換された電気を熱に変換し、
前記第２の端子が前記第３又は第４の端子と接続されている状態では、前記電熱変換部が前記蓄熱室に蓄熱された熱から変換した電気が、前記第３又は第４の端子を介して前記利用装置又はファンに供給される、
ことを特徴とする請求項１記載の車両用エネルギ貯蔵装置。
【請求項３】
前記電熱変換装置は、
前記電熱変換部と接して設けられ、前記蓄熱室と熱交換を行う熱交換フィンと、
前記電熱変換部と接して設けられ、外部と熱を交換する熱経路となる熱伝導部とを有し、
前記電熱変換部は、前記熱交換フィンと前記熱伝導部との温度差に応じて熱を電気に変換する、ことを特徴とする請求項１記載の車両用エネルギ貯蔵装置。
【請求項４】
前記熱伝導部は、熱伝導の度合いを変更することが可能であることを特徴とする請求項３記載の車両用エネルギ貯蔵装置。
【請求項５】
前記熱伝導部は、前記電熱変換装置の外部から熱が伝導する経路に間隙を有し、
前記間隙に熱媒体を充填し又は前記間隙に充填された熱媒体を排出することを特徴とする請求項３記載の車両用エネルギ貯蔵装置。
【請求項６】
前記熱伝導部と前記電熱変換部とを離隔する離隔手段を有する、ことを特徴とする請求項３記載の車両用エネルギ貯蔵装置。
【請求項７】
前記離隔手段は、
温度に応じて湾曲方向を変更する温度スイッチと、前記電熱変換部と前記熱伝導部とを離隔する弾性部材とを有し、
所定の温度以上の場合に、前記温度スイッチは、前記弾性部材の反力に抗して、前記熱伝導部を押圧するように湾曲して、前記熱伝導部と前記電熱変換部とが接し、
所定の温度未満の場合に、前記温度スイッチの湾曲方向が変更されて前記弾性部材の反力が、前記熱伝導部を前記電熱変換部から離隔する、
ことを特徴とする請求項６記載の車両用エネルギ貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用エネルギ貯蔵装置に関し、特に、車両で発電した電気を熱に変換して蓄熱し、また、蓄熱された熱を電気に変換する車両用エネルギ貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータと内燃機関とを動力源として走行するハイブリッドカーや電気自動車では、走行や回生エネルギにより発電された電力を蓄電する。しかしながら、更に車両に発電機能を備えたり、車両の有する熱源をエネルギとして活用することが期待される。従来、車両に太陽電池を備え、太陽電池で駆動された熱電素子により発生された冷熱で車内を冷房する発明が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。当該発明は、更に、内燃機関やブレーキから発生した熱を熱源槽に蓄熱できると共に、冷媒圧縮機の作動により高温蓄熱槽又は低温蓄熱槽に熱を蓄熱する。蓄熱した熱を冷媒圧縮機の停止後に利用することで、空調時間を延長することができる。
【特許文献１】特開２００３−２５２０１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、蓄熱した冷熱又は温熱をそのまま空調に利用するものであり、蓄熱した蓄熱槽の熱を電気に変換する構成については記載されていない。したがって、当該発明では、蓄熱槽の熱を車両の利用装置の動力源とすることができない。
また、当該発明によれば、太陽電池から供給された電力で熱電素子を駆動して冷熱を車内に放出することができ、空調が停止している時は電力はバッテリに蓄電される。しかしながら、例えばハイブリッドカーの場合、バッテリには所定範囲の蓄電量が確保されるが、太陽電池で発電される電力は、所定範囲の蓄電量で蓄電されたバッテリの空き容量よりも大きい。したがって、太陽電池により余剰に発電された電力は廃棄されることとなる。廃棄電力を生じさせないように、大きな容量のバッテリを車両に搭載することが考えられるが、バッテリ容量が大きくなると、バッテリの容積が拡大したり、重量が増大する不都合が生ずる。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、車両で発電された電力を、車載バッテリの容量を大きくすることなく、有効に活用することが可能な車両用エネルギ貯蔵装置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】
【０００５】
本発明は、上記問題を鑑み、光を電気に変換する光電気変換装置と、電気と熱とを相互に変換する電熱変換装置と、を有する車両用エネルギ貯蔵装置であって、電熱変換装置は、光電気変換装置で変換された電気を熱に変換する機能と熱を電気に変換する機能とを有する電熱変換部と、電熱変換部により電気から変換された熱を蓄熱する蓄熱室と、を有し、電熱変換部は、蓄熱室に蓄熱された熱を電気に変換することを特徴とする。本発明によれば、車両で発電された電力を、車載バッテリの容量を大きくすることなく、有効に活用することが可能なエネルギ貯蔵装置を提供することができる。
【０００６】
本発明の一形態において、車両用エネルギ貯蔵装置は、光電気変換装置に接続された第１の端子と、前記電熱変換部に接続された第２の端子と、利用装置に接続された第３の端子と、ファンを駆動させるモータに接続された第４の端子とを有して、前記第２の端子と他の端子とを切り替え自在に接続する接続切り替え装置を、更に有し、第２の端子が前記第１の端子と接続された状態では、電熱変換部が光電気変換装置で変換された電気を熱に変換し、第２の端子が前記第３又は第４の端子と接続されている状態では、電熱変換部が蓄熱室に蓄熱された熱から変換した電気が、第３又は第４の端子を介して利用装置又はファンに供給されることを特徴とする。本発明によれば、光電気変換装置で変換された電気を熱に変換して蓄熱して、また、蓄熱された熱を電気に変換して利用装置の電源やファンを駆動する電源とすることができる。利用装置とは、車両で利用される装置をいう。したがって車両において電源で駆動される装置は利用装置である。
【０００７】
本発明の一形態において、電熱変換装置は、電熱変換部と接して設けられ蓄熱室と熱交換を行う熱交換フィンと、電熱変換部と接して設けられ外部と熱を交換する熱経路となる熱伝導部とを有し、電熱変換部は、熱交換フィンと熱伝導部との温度差に応じて熱を電気に変換する、ことを特徴とする。電熱変換部は、蓄熱室と熱伝導部との温度差に応じて、熱を電気に変換することができる。
【０００８】
熱伝導部は、熱伝導の度合いを変更することが可能であり、その一態様において、電熱変換装置の外部から熱が伝導する経路に間隙を有し、間隙に熱媒体を充填し又は間隙に充填された熱媒体を排出することを特徴とする。本発明によれば、間隙に熱媒体が充填された状態では熱伝導の度合いを良好にし、また、間隙に充填された熱媒体が排出された状態では熱伝導の度合いを低くすることができる。
【０００９】
また、熱伝導の度合いを変更する他の態様においては、熱伝導部と電熱変換部とを離隔する離隔手段を有することを特徴とする。接した状態の熱伝導部と電熱変換装部とを離隔することで、熱伝導の度合いを変更することができる。離隔手段の一形態は、温度に応じて湾曲方向を変更する温度スイッチと、電熱変換部と熱伝導部とを離隔する弾性部材とを有するように構成される。所定の温度以上の場合に、温度スイッチは弾性部材の反力に抗して、熱伝導部を押圧するように湾曲して、熱伝導部と電熱変換部とが接した状態となる。また、所定の温度未満の場合に、温度スイッチの湾曲方向が変更されて弾性部材の反力が、熱伝導部を前記電熱変換部から離隔する。したがって、温度に応じて自動的に熱伝導部と電熱変換部とが離隔するので、熱伝導の度合いを変更することができる。
【発明の効果】
【００１０】
車両で発電された電力を、車載バッテリの容量を大きくすることなく、有効に活用することが可能な車両用エネルギ貯蔵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい最良の形態について実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施例では、太陽電池で発電された電力を熱として蓄熱し、蓄えた熱を電力としてまたは空調に利用可能なエネルギ貯蔵装置について説明する。図１は、本実施例におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例を示す。
【００１３】
エネルギ貯蔵装置は、光電気変換装置（以下、太陽電池という）１２、接続切り替え装置１３及び電熱変換装置１１を有するように構成される。太陽電池１２は、太陽光線を受けて光を電気に変換することで発電する（以下、単に発電という。）。太陽電池１２は主に車両のルーフパネルやフードパネル等に備えられ、電線等を介して接続切り替え装置１３に接続される。接続切り替え装置１３は、太陽電池１２に接続された端子ｋ２、電熱変換装置１１のファンに接続された端子ｋ３、バッテリなどその他車両で利用される利用装置に接続された端子ｋ１とを有する。電熱変換装置１１の電熱変換部（以下、熱電モジュールという）２３に接続された棒状端子２９は、端部が所定の角度で回転して、端子ｋ１ないしｋ３との接続を切り替える。また、端子ｋ１から棒状に延設された端子ｋ１の端部３３は所定の角度で回転して、端子ｋ２との接触／非接触を切り替える。例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）が、棒状端子２９と端子ｋ１ないしｋ３との接続の切り替え、端子ｋ１の端部３３と端子ｋ２との接触／非接触の切り替え、を制御する。接続切り替え装置１３の動作について詳しくは後述する。
【００１４】
電熱変換装置１１について説明する。図２（ａ）は電熱変換装置１１の平面図を、図２（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。図２（ａ）及び（ｂ）では、電熱変換装置１１の正面左上に熱媒体の注入口４２が配設されている。また、電熱変換装置１１の上面には、接続切り替え装置１３と接続する電線を取り出すための取り出し口４１が設けられている。図１に示された電熱変換装置１１は、図２（ｂ）のＡＡ線の概略断面図を示す。
【００１５】
図１に戻り、電熱変換装置１１は、熱交換フィン２２が配設された蓄熱室２１を備え、蓄熱室２１には熱を蓄熱する蓄熱体が充填される。蓄熱室２１には、熱交換フィン２２が配設され、熱交換フィン２２は熱電モジュール２３と接する。また、熱電モジュール２３は、外部との熱経路を形成する熱伝導部２４ａに接するように配置される。熱交換フィン２２と蓄熱室２１は、断熱材で形成された外箱３１で外気と遮断される。熱伝導部２４ａと２４ｂとの間隙には、熱媒体を充填させることが可能な湯水室２８が形成される。湯水室２８は、熱媒体の注入口４２及び排出口２５を有し、熱媒体の注入及び排出が可能である。また、湯水室２８は、複数の凹凸を有するように構成され、複数の凹凸により熱媒体と熱伝導部２４ａ及びｂとの接触面積が増大し、熱媒体が充填された状態における熱伝導の度合いを向上させる。湯水室２８に熱媒体が充填された状態では、外気と蓄熱室２１との間で良好な熱伝導性が確保され、熱媒体が排出された状態では、外気と蓄熱室２１との間では良好な断熱性が確保される。熱媒体は、ＥＣＵにより制御された電磁弁を介してポンプ等により注入又は排出される。なお、湯水室２８の形状については、熱媒体と熱伝導部２４の接触面積が大となるように設計されることが好適であるが、直方体などの単純な形状であってもよい。また、湯水室２８と反対側の熱伝導部２４ｂの外側には、空冷用の複数のフィン２６が配置されると共に、ファン付きモータ２７が備えられる。
【００１６】
蓄熱体は、熱容量の大きいことが好ましく、流体や固体、半流動体等であってもよいし、温度により相変化してもよい。本実施例では、好適例として、入手や取り扱いの容易な水を用いる。また、熱媒体は、熱伝導性が高いことが好適である。熱媒体は、外気温等によって、注入と排出を繰り返すことから相変化しないことが好ましいが、本実施例では、入手や取り扱いの容易な水を用いる。なお、熱媒体は、性質の異なる複数のものを使い分けてもよい。
【００１７】
熱電モジュール２３は、熱電素子で形成され、ペルチェ効果を利用して、太陽電池１２から供給された電気を熱に変換する。また、熱電モジュール２３は、ゼーベック効果を利用して、蓄熱室２１と熱伝導部２４ａとの温度差に応じて蓄熱室に蓄熱された熱を電気に変換する。
【００１８】
外箱３１を形成する断熱材は、例えばセラミック、プラスチック、ウレタン等の発泡スチロール等である。また、魔法瓶のように真空断熱材で形成されていてもよい。また、熱交換フィン２２や熱伝導部２４ａ及びｂは、例えばアルミ、銅これらの合金など、熱伝導率の高い材質で形成される。  
接続切り替え装置１３の動作について説明する。接続切り替え装置１３は、太陽電池１２の発電状況や電熱変換装置１１の蓄熱状態、利用装置の電力消費状況等に応じて、太陽電池１２及び電熱変換装置１１との配線を切り替える。太陽電池１２で発電された電力をバッテリに蓄電したり、他の利用装置で電力を使用する場合には、端子ｋ１の端部３３が、端子ｋ２を接続される。その際、棒状端子２９は端子ｋ３に接続されていてもよいし、いずれの端子とも接続されていなくともよい。
【００１９】
また、棒状端子２９と端子ｋ２を接続すると、太陽電池１２で発電された電力が熱電モジュール２３で熱に変換される。変換された熱は、蓄熱室２１に蓄熱される。その際、端子ｋ１の端部３３は、いずれの端子とも接続されない。また、棒状端子２９と端子ｋ１を接続すると、蓄熱室２１に蓄熱した熱から変換された電気がバッテリなど車両の利用装置に供給される。棒状端子２９と端子ｋ３を接続すると、蓄熱室２１に蓄熱した熱から変換された電気が、ファン付きモータ２７に供給される。棒状端子２９が端子ｋ３と接続されている際、端子ｋ１の端部３３は端子ｋ２に接続されていてもよいし、いずれの端子とも接続されていなくともよい。
【００２０】
続いて、ＥＣＵが制御するエネルギ貯蔵装置の動作について、図３のフローチャート図に基づき説明する。エネルギ貯蔵装置の動作は、例えば、イグニッションスイッチをオンとすることで開始される。なお、本実施例では、熱電モジュール２３により蓄熱室２１の蓄熱体を冷却する。本実施例では、蓄熱体は水であるので、水が冷却されることで蓄冷される。また、冷却することで水から熱が吸収されるが、本実施例では、熱が吸収されることを蓄冷されると称し、蓄冷された熱を冷熱と称す。
【００２１】
ステップＳ１０１では、蓄熱室２１の温度が検出される。蓄えられた冷熱を電力等として利用するので、検出された蓄熱室２１の温度が、例えば、２５度より高い場合には、蓄熱室２１に蓄冷する。なお、判断の基準となる温度は一例であり、自由に設定できる。好適には、外気温と比較することで、熱を電気に変換するゼーベック効果を効率的に利用できる。
【００２２】
蓄熱室の温度が２５度より高い場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、ステップＳ１０２では、棒状端子２９が端子ｋ２に接続される。これにより、太陽電池１２と熱電モジュール２３とが接続され、太陽電池１２で発電された電力が熱電モジュール２３に供給される。続いてステップＳ１０３では、湯水室２８に熱媒体、本実施例では水が注入される。これにより熱伝導部２４ａ及びｂが熱通路を形成し、熱伝導が良好に保たれる。ステップＳ１０４では、熱電モジュール２３が、ペルチェ効果を利用して蓄熱体を冷却する。これにより、蓄熱室に冷熱が蓄冷された。蓄熱体が到達しうる最低温度は、外気の温度や熱伝導部２４ａ及びｂの温度、太陽電池１２が供給する電力などにより異なる。ＥＣＵは、例えば、所定時間や蓄熱体の温度変化の速度等に基づき冷却を終了する。なお、ペルチェ効果により、熱伝導部２４ａ側に発生する熱は、熱伝導部２４ａ又はｂを熱経路として外気に放熱される。
【００２３】
蓄熱室の温度が、２５度よりも低い場合には（ステップＳ１０１のＮｏ）、ステップＳ１０５において、車内の室温が検出される。車内の温度が２５度よりも高い場合には（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、車内の冷却が好ましいとして、蓄熱室に蓄冷された冷熱を利用して空調を行う。ステップＳ１０６では、棒状端子２９が端子ｋ３へ接続される。これにより、熱電モジュール２３とファン付きモータ２７とが接続される。続いてステップＳ１０７では、湯水室２８に熱媒体が注入される。これにより熱伝導部２４ａ及びｂが熱通路を形成できる。ステップＳ１０８では、熱電モジュール２３がゼーベック効果を利用して、蓄熱体と熱伝導部２４ａとの温度差に応じて、蓄熱室に蓄冷された冷熱を電気に変換する。変換された電気は、接続切り替え装置１３を介してファン付きモータ２７に供給されるので、ファンが回転する。湯水室２８に熱媒体が注入された状態では、蓄令室の冷熱が熱伝導部２４へ伝導するので、熱伝導部２４ａ及びｂ並びに空冷フィン２６が冷却される。したがって、ファンの回転により生じた空気流３５は、空冷フィン２６を通過する過程で冷却され、冷却された空気流３５を車内に送風する。これにより、車内の温度が高い場合には、蓄冷された冷熱を利用して車内の温度を下げることができる。
【００２４】
車内の温度が２５度よりも低い場合には（ステップＳ１０５のＮｏ）、ステップＳ１０９において、バッテリの充電要求や他の利用装置から電力使用要求があるか否かが検出される。バッテリ残量が充分でない場合や、他の利用装置から電力使用要求があった場合は（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、ステップＳ１１０において棒状端子２９が端子ｋ１へ接続される。これにより、熱電モジュール２３とバッテリ等とが接続する。続いてステップＳ１１１では、湯水室２８に熱媒体が注入される。これにより熱伝導部２４ａ及びｂが熱通路を形成できる。ステップＳ１１２では、熱電モジュール２３が、ゼーベック効果を利用して蓄熱体と熱伝導部２４ａとの温度差に応じて蓄熱室に蓄冷された冷熱を電気に変換する。変換された電気は、切り替え器１３を介してバッテリ等に供給される。
【００２５】
なお、バッテリ残量が充分でない場合や、他の利用装置から電力使用要求があった場合に、電熱変換装置１１から電力を供給すると共に、太陽電池１２からも電力を供給するとしてもよい。この場合は、端子ｋ２がバッテリ装置等に接続された端子ｋ１とは別の端子(不図示）に接続されることで、太陽電池１２の電力と蓄冷された冷熱から変換された電気を平行して利用できる。また、蓄冷された冷熱だけではバッテリが充分に充電されなかった場合や更に電力使用要求があった場合には、続いて、太陽電池１２の電力がバッテリ等に供給される。
【００２６】
バッテリ残量が充分な場合や、他の利用装置から電力使用要求がない場合は（ステップＳ１０９のＮｏ）、電熱変換装置１１は不作動状態となる。不作動状態とは、太陽電池１２からの電力の供給を受けず、また、冷熱を電気に変換しない状態である。ステップＳ１１３において、棒状端子２９がいずれの端子とも接続されないように中空に維持される。また、ステップＳ１１４において、湯水室２８の熱媒体が排出される。熱媒体が排出されることで、蓄熱室は良好に断熱され、冷熱を必要となるまで冷熱が保存されやすくなる。
【００２７】
図４は、図３のフローチャート図において、点線で囲まれた処理が実行された場合の電熱変換装置１１の作動状態を表で示す。点線に付した符号は、図４の表の番号に対応する。ステップＳ１０２からＳ１０４は「冷熱を作る」作動状態に、ステップＳ１０６からＳ１０８は「「熱を電気に変換するＡ」の作動状態に、ステップＳ１１０からＳ１１２は「熱を電気に変換するＢ」の作動状態に、ステップＳ１１３とＳ１１４は「不作動状態」の作動状態に、それぞれ対応する。
【００２８】
図３のフローチャート図又は図４の作動状態の表は、電熱変換装置１１の作動の一例に過ぎず、種々に作動を変更できる。例えば、ステップＳ１０１の前にステップＳ１０９のバッテリ残量や他の利用装置からの電力使用要求を検出して、太陽電池１２からの電力をバッテリ等に供給してもよい。また、本実施例では、蓄熱体を冷却したが、蓄熱体を加熱することも可能である。蓄熱体に「蓄熱」した場合にも、外気との温度差に応じて、熱を電気に変換することが可能である。また、蓄熱した熱を暖房に用いてもよい。また、本実施例では、冷熱を冷房に利用したが、蓄熱室を冷凍庫として用いることも可能である。
【００２９】
本実施例によれば、太陽電池１２で発電された余剰電力を、冷熱として蓄冷し、利用装置の電源や冷房装置として利用することができる。また、従来の空調装置は化石エネルギを一旦燃焼させてエネルギを熱として取り出してから、冷房等を行うため、冷房する場合においても熱を発生させる。本実施例では、氷として蓄冷された冷熱から変換された電気によりファン付きモータ２７を駆動し、車内を冷房するので、熱を発生させる過程がない。したがって、効率のより冷房を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００３０】
図５（ａ）は、実施例２におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例を示す。図５（ａ）において図１と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図５（ａ）では、熱伝導部２４に湯水室２８が配設されておらず、また、蓄熱室２１に配管部５２を介して補助氷室５１が連結されている点で図１と異なる。
【００３１】
図５（ａ）の電熱変換装置１１は、バイメタル５３の撓力が、熱伝導部２４を熱電モジュール２３に押圧している。また、熱電モジュール２３の下方にはバネ５４が伸縮方向に圧縮されているが、図５（ａ）の状態では、バイメタル５３の撓力が、バネ５４の反力に抗して、熱伝導部２４と熱電モジュール２３とを接触させる。すなわち、バイメタル５３の撓力が所定以上の場合は、撓力がバネ５４の反力に打ち勝ち、熱伝導部２４は熱電モジュール２３に接した状態を保つ。
【００３２】
バイメタル５３は、熱伝導部２４及びファン付きモータ２７を支持する壁面３７に、垂直方向に帯状に配設される。壁面３７及びファン付きモータ２７が配設された正面部材は、金網などでメッシュ状に構成されているため、空気流が通過できる。
【００３３】
バイメタル５３は、熱膨張率の異なる２種以上の金属等を貼り合わせたものであり、温度に応じて湾曲する方向を変更させる。バイメタル５３周辺の温度が所定よりも高い状態では、バイメタル５３は図５（ａ）のように湾曲する。
【００３４】
また、バイメタル５３の周辺の温度が所定よりも低い状態では、バイメタル５３は図５（ａ）とは反対の方向へ湾曲する。図５（ｂ）は、バイメタル５３が電熱変換装置１１の正面方向に凸に湾曲した状態の電熱変換装置１１を示す。図５（ｂ）では、熱伝導部２４が、バイメタル５３の撓力から開放されると共に、バネ５４の反力により正面方向へ押動されている。熱伝導部２４が押動された結果、熱伝導部２４と熱電モジュール２３とが離隔され、熱伝導部２４と熱電モジュール２３とが良好に断熱される。なお、バネ５４が温度に応じて反力を変化させ、熱電モジュールと離隔するようにしてもよい。
【００３５】
バイメタル５３による電熱変換装置１１の動作について説明する。本実施例では、蓄熱室２１に、すでに冷熱が蓄熱されている状態について説明する。例えば、車室内の温度が上昇するとバイメタル５３が図５（ａ）のように熱伝導部２４を押圧するように湾曲し、熱伝導部２４と熱電モジュール２３とが接する。この状態では、蓄熱室２１と暖かい車室内の温度に温度差が生じているので、熱電モジュール２３は熱を電気に変換できる。変換された電気は、例えば、棒状端子２９を介して端子ｋ３からファン付きモータ２７へ提供され、ファン付きモータ２７が駆動される。したがって、ファンが回転して、回転により生じた空気流３５は、空冷フィン２６を通過する過程で冷却され、冷却された空気流３５を車内に送風する。なお、熱から電気への変換量が充分であるような場合には、更に棒状端子２９を端子ｋ１に接続し、バッテリや他の利用装置へ電力を供給してもよい。車室内の温度が下がった場合には、バイメタル５３が反対の方向に湾曲し、バネ５４の反力が熱伝導部２４と熱電モジュール２３とを離隔することで、熱伝導部２４と熱電モジュール２３とが良好に断熱され、蓄熱室２１の冷熱が保存される。
【００３６】
本実施例によれば、太陽電池１２で発電された余剰電力を、冷熱として蓄冷できると共に、温度に応じてバイメタル５３がスイッチとなり、自動的に車内に冷却された空気流３５を提供できる。例えば、棒状端子２９をもバイメタルで構成して、バイメタル５３が熱伝導部２４を熱電モジュール２３に押圧している際には、棒状端子２９が端子ｋ３に接続するようにしてもよい。
【００３７】
続いて、補助氷室５１について説明する。補助氷室５１は、例えば氷やドライアイスを投入する投入口や水となった氷を排出するための排出口を有する。また、氷やドライアイスが入った補助氷室５１を配管部５２に着脱可能に装着してもよい。補助氷室５１には、氷等を投入できるので、蓄熱室２１に充分に蓄冷されていなくても、投入された氷等により蓄冷室２１に冷熱を加えることができる。例えば、夏期など気温の高い状態で駐車した後、空調装置を作動させると、バッテリの消費電力が過大となる。また、空調装置で消費する電力を補うため内燃機関の回転数が上昇し稼働音が大きくなる場合がある。本実施例では、例えばコンビニエンスストアなどで購入した氷により車室内を冷却できるので、騒音の低減及びハイブリッドカーや電気自動車の動力性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００３８】
実施例３では、熱電モジュール２３がゼーベック効果を利用して熱を電気に変換する際の変換効率の向上と、熱から電気への変換効率が向上されたエネルギ貯蔵装置について説明する。図６は、実施例３におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図を示す。図６の電熱変換装置１１は、図１と同様な断面の構造を有する。したがって、図６の電熱変換装置１１は、湯水室２８を有する。図６では、電熱変換装置１１の注入口４２に、内燃機関から循環してきたラジエータ５５の水が分岐して注入される。ラジエータ５５の水は、注入口１０から油水室２８に注入される。注入された熱媒体であるラジエータ５５の水は、排出口２５から排出され、再び内燃機関の冷却水路と合流して循環する。
【００３９】
【数１】
2005269738.tif 000003
【００４０】
【数２】
2005269738.tif 000004
【００４１】
【数３】
2005269738.tif 000005
数式１に基づき熱から電気への変換効率について説明する。数式１において、ηは熱電モジュール２３を構成する熱電素子の変換効率である。また、Ｔｈは高温側素子温度（ｋ）、Ｔｃは低温側素子温度（ｋ）、Ｚは性能因子（１／ｋ）である。また、Ｍは数式２のように表される。数式２において、Ｚは性能因子（１／ｋ）であり、数式３のように表される。数式３において、Ｓはゼーベック係数（Ｖ／Ｋ）、ρは電気抵抗率（Ω・ｍ）、κは熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）である。
【００４２】
数式３のゼーベック係数Ｓ、ρ及びκは、材料から定まり、数式２で表されるＭは、Ｚ（Ｔｃ＋Ｔｈ）／２が大きいほど大きくなり、数式１の変換効率ηも大きくなる。しかしながら、数式１の（Ｍ−１）／（Ｍ＋Ｔｃ／Ｔｈ）はＭを大きくしても１を超えず、また、性能因子Ｚは材料の性質に作用されることから、変換効率ηは、高温側素子温度Ｔｈと低温側素子温度Ｔｃとにより変動する度合いが大きい。
【００４３】
また、熱電モジュール２３を通過する熱量Ｗは（Ｔｈ−Ｔｃ）に比例するので、Ｔｈを大きくすることで熱電モジュール２３を通過する熱量Ｗを大きくすることができる。本実施例では、ラジエータ５５の水が内燃機関を冷却する過程で高温となるので、湯水室２８に注入する熱媒体として高温水を使用できる。したがって、ラジエータの水を湯水室２８に充填することで、蓄冷された蓄熱室２１の蓄熱体の温度と温度差を大きくすることができ、熱電モジュール２３の変換効率を向上できる。
【実施例４】
【００４４】
図７は、実施例４におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例を示す。図７において図１と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図７では、熱伝導部２４に湯水室２８やバイメタル５３が配設されていない点で図１と異なる。
【００４５】
図７のエネルギ貯蔵装置は、棒状端子２９と端子ｋ２を接続することで蓄熱室２１に冷熱を蓄冷する。蓄冷されることで、外気と蓄熱室２１又は熱交換フィン２２とに温度差が生じるので、熱電モジュール２３により冷熱を電気に変換できる。棒状端子２９と端子ｋ３又は端子ｋ１と接続することで、蓄冷された冷熱から変換された電気を、利用装置やファンを駆動するために利用できる。
【００４６】
本実施例では、蓄冷と蓄冷された熱を電気に変換することを交互に繰り返すことで、太陽電池１２で発電された電気を廃棄することなく活用できる。また、湯水室２８等が配設されていないので、簡易な構成でエネルギ再生装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】エネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例である。
【図２】エネルギ貯蔵装置の平面図及び正面図の一例である。
【図３】エネルギ貯蔵装置の動作を示すフローチャート図の一例である。
【図４】電熱変換装置の作動状態を示す表の一例である。
【図５】実施例２におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例である。
【図６】実施例３におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例である。
【図７】実施例４におけるエネルギ貯蔵装置の概略構成図の一例である。
【符号の説明】
【００４８】
１１    電熱変換装置
１２    光電気変換装置（太陽電池）
１３    接続切り替え装置
２１    蓄熱室
２２    熱交換フィン
２３    電熱変換部（熱電モジュール）
２４    熱伝導部
２５    排出口
２６    空冷フィン
２７    ファン付きモータ
２８    湯水室
２９    棒状端子
４２    注入口
５１    補助氷室
５３    バイメタル
５４    バネ
【図１】
2005269738.tif 000006
【図２】
2005269738.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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