(57)【要約】【課題】大気中に排出されていた自動車の熱を、自動車を介して有効に利用する。【解決手段】走行するための動力系と、動力系が発する熱を、熱媒体を用いて伝える熱伝導路と、蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、熱伝導路を伝わった熱を蓄熱カートリッジに蓄積する熱交換器と、を備えた自動車。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するための動力系と、
前記動力系が発する熱を、熱媒体を用いて伝える熱伝導路と、
蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、前記熱伝導路を伝わった熱を前記蓄熱カートリッジに蓄積する熱交換器と、
を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項２】
熱媒体を収容し、太陽光エネルギーに基づく熱を収集する集熱器をさらに備え、
前記熱伝導路は、前記集熱器が収集した熱を含めて前記熱交換器に伝えることを特徴とする請求項１に記載の自動車。
【請求項３】
熱媒体を用いて熱を伝える熱伝導路と接続する熱交換器であって、
蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、前記熱伝導路を伝わった熱を前記蓄熱カートリッジに蓄積することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
熱媒体を用いて熱を伝える熱伝導路と接続する熱交換器であって、
蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、前記蓄熱カートリッジに蓄積された熱を前記熱伝導路に出力することを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中に排出されていた熱を、自動車を介して有効に利用するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジン技術の進歩やハイブリッド車の普及等から自動車のエネルギー効率が向上しているものの、図４（ａ）に模式的に示すように、燃料から動力として得られるエネルギーは４割程度であり、６割は熱として大気中に排出されている。
【０００３】
また、自動車は、一般に水平方向に広い面を有する形状であり、主として屋外を走行することから、図４（ｂ）に模式的に示すように、太陽光放射の影響を受けやすい。さらに、車内は温室のようにガラス面に囲まれた密閉空間であるため、特に夏場にはボディや車内に熱が蓄積され、周囲よりもはるかに高い温度となる。車内を快適な温度とするために冷房を使用すると、その分車外の大気中に熱を排出することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３００４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車が発した熱や蓄積した熱は、大気中に排出され、無駄になるとともにヒートアイランド現象の一因ともなり得る。この自動車の排出熱を、自動車を介して有効利用することができれば、エネルギーのロスを抑制し、地球環境保全に貢献することになり、自動車の付加価値を高めることができる。
【０００６】
そこで、本発明は、大気中に排出されていた自動車の熱を、自動車を介して有効に利用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、本発明の第１の態様である自動車は、走行するための動力系と、前記動力系が発する熱を、熱媒体を用いて伝える熱伝導路と、蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、前記熱伝導路を伝わった熱を前記蓄熱カートリッジに蓄積する熱交換器と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、熱媒体を収容し、太陽光エネルギーに基づく熱を収集する集熱器をさらに備え、前記熱伝導路は、前記集熱器が収集した熱を含めて前記熱交換器に伝えるようにしてもよい。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である熱交換器は、熱媒体を用いて熱を伝える熱伝導路と接続する熱交換器であって、蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、前記熱伝導路を伝わった熱を前記蓄熱カートリッジに蓄積することを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第３の態様である熱交換器は、熱媒体を用いて熱を伝える熱伝導路と接続する熱交換器であって、蓄熱材を収容した蓄熱カートリッジを着脱可能に格納し、前記蓄熱カートリッジに蓄積された熱を前記熱伝導路に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大気中に排出されていた自動車の熱を、自動車を介して有効に利用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る自動車排出熱利用システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】蓄熱カートリッジと熱交換器とを説明する図である。
【図３】自動車を介して複数個の施設で熱のやり取りを行なう様子を模式的に示す図である。
【図４】従来の自動車の熱損失と熱の蓄積を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る自動車排出熱利用システム１０の構成を説明するブロック図である。本図に示すように、自動車排出熱利用システム１０は、自動車１００と、施設２００とを含んで構成され、自動車１００が蓄積した熱を施設２００で利用することを基本形態とする。なお、自動車排出熱利用システム１０を構成する自動車１００の台数と、施設２００の個数は任意である。
【００１４】
自動車１００は、動力系１１０、集熱器１２０、熱伝導路１３０、車載熱交換器１４０を備えている。車載熱交換器１４０は、熱伝導路１３０を介して、動力系１１０、集熱器１２０のそれぞれと接続されている。
【００１５】
動力系１１０は、燃料、電源等から供給されるエネルギーにより自動車１００を走行させるための機構であり、自動車１００に本来的に備えられているブロックである。動力系１１０の動力機構は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、電気モータ等の種別は問わない。動力系１１０は、自動車１００の走行に際し、エネルギーを消費することにより熱を発生する。
【００１６】
集熱器１２０は、熱媒体を収容し、自動車１００が受ける太陽光エネルギー等を熱として収集する。熱媒体は、熱容量あるいは潜熱が大きく、伝熱係数が大きい流体を用いることが好ましく、水、油、不凍液、ガス等を用いることができる。ただし、固体の熱媒体を用いてもよい。集熱器１２０は、集熱効率を高めるために、自動車１００のボンネット、屋根、トランク、車内等の太陽光を受けやすい箇所に配置する。このため、集熱器１２０は平板状の筐体とし、濃色であることが好ましい。
【００１７】
熱伝導路１３０は、熱媒体が流れる経路であり、動力系１１０で発生した熱および集熱器が収集した熱を車載熱交換器１４０に導く。熱伝導路１３０は、熱媒体で腐食しない材料を用いるものとする。固体の熱媒体を用いた場合は、その固体で熱伝導路１３０を形成してもよい。
【００１８】
車載熱交換器１４０は、１または複数個の蓄熱カートリッジ２０を格納し、熱伝導路１３０を伝わった熱を蓄熱カートリッジ２０に蓄積する。蓄熱カートリッジ２０は、着脱可能であり、例えば、熱媒体との熱の授受を行なうための熱入出口を設けた断熱容器中に潜熱蓄熱材を収容することで構成することができる。熱媒体との熱の授受は、例えば、熱伝導を利用したり、熱媒油等を介して行なうことできる。
【００１９】
潜熱蓄熱材は、相転移の際に出入りする熱を利用して蓄熱を行なう物質であり、エリスリトール・酢酸ナトリウム３水塩・硫酸ナトリウム１０水塩等を用いることができる。これらの物質は、化学反応を発生せず、不燃性なので自動車１００内においても安全に取り扱うことができる。ただし、潜熱蓄熱材以外の蓄熱材を蓄熱カートリッジ２０に収容してもよい。
【００２０】
以上の構成により、自動車１００では、走行中に発生する熱や太陽光を受けて得られた熱を蓄熱カートリッジ２０に蓄積する処理が行なわれる。蓄熱カートリッジ２０は、着脱可能で自動車１００とともに移動するため、自動車１００内で蓄熱された蓄熱カートリッジ２０を所望の場所に容易に届けることができる。本実施形態では、一例として施設２００に届けるものとする。
【００２１】
施設２００は、工場、住宅、公共施設、商業施設等とすることができ、据置熱交換器２１０、熱利用系２２０、熱電変換器２３０、電気利用系２４０、集熱器２５０、熱伝導路２６０を備えている。据置熱交換器２１０は、熱利用系２２０、熱電変換器２３０、集熱器２５０のそれぞれと、熱媒体が流れる流路である熱伝導路２６０を介して接続されている。
【００２２】
据置熱交換器２１０は、１または複数個の蓄熱カートリッジ２０を格納し、蓄熱カートリッジ２０に蓄熱されている熱を取り出したり、蓄熱カートリッジ２０に熱を蓄積したりする。取り出した熱は、熱伝導路２６０を経由して熱利用系２２０、熱電変換器２３０に伝えられる。
【００２３】
なお、据置熱交換器２１０は、可搬型に構成してもよい。また、車載熱交換器１４０と据置熱交換器２１０との区分は便宜的なものであり、両者は熱交換器として共通の構成とすることができる。
【００２４】
熱利用系２２０は、据置熱交換器２１０が蓄熱カートリッジ２０から取り出した熱を利用するブロックである。熱は、施設２００の形態に応じて、空調、給湯等種々の目的で利用することができる。
【００２５】
熱電変換器２３０は、据置熱交換器２１０が蓄熱カートリッジ２０から取り出した熱を電気に変換する。熱電変換器２３０は、ゼーペック効果を利用した熱電素子等を用いることができる。
【００２６】
電気利用系２４０は、熱電変換器２３０で変換された電気を利用するブロックである。電気は、施設２００の形態に応じて照明、家電等種々の目的で利用することができる。
【００２７】
集熱器２５０は、熱媒体を用いて、施設２００で発生する熱を収集するブロックである。例えば、施設２００が工場であれば、工場の排熱により熱媒体を温めることで熱を収集することができる。集熱器２５０が収集した熱は、熱伝導路を経由して、据置熱交換器２１０に伝えられる。
【００２８】
なお、施設２００は、熱利用系２２０あるいは熱電変換器２３０を含めた電気利用系２４０のいずれかを備えていれば足りる。また、集熱器２５０は備えていなくてもよい。
【００２９】
以上の構成により、施設２００では、蓄熱カートリッジ２０から取り出した熱をそのまま利用したり、電気に変換して利用したりする処理が行なわれる。また、施設２００では、集熱器２５０を用いて排熱を収集し、蓄熱カートリッジ２０に蓄積する処理も行なうことができる。熱を蓄積した蓄熱カートリッジ２０は、自動車１００の車載熱交換器１４０に搭載し、他の施設２００に届けることが可能である。
【００３０】
蓄熱カートリッジ２０は、汎用性を備えさせるために、そのサイズ、容量等を規格化することが望ましい。車載熱交換器１４０、据置熱交換器２１０は、規格化されたサイズ、容量等に対応した構造とする。サイズ、容量等は複数のタイプを規定するようにしてもよい。ただし、蓄熱カートリッジ２０、車載熱交換器１４０は、車載可能なサイズとする。
【００３１】
例えば、図２に示すように、蓄熱カートリッジ２０を所定サイズの円筒状に形成し、車載熱交換器１４０、据置交換器２１０は、蓄熱カートリッジ２０を複数個格納できる格納小部屋を設けた形状とすることができる。車載熱交換器１４０の搭載車両や、据置熱交換器２１０の配置場所、施設２００の特性等に応じて格納可能な蓄熱カートリッジ２０の個数を調整できるように、車載熱交換器１４０、据置熱交換器２１０を複数のサイズから選定できるようにすることが望ましい。
【００３２】
例えば、図２（ａ）に示した自動車１００に搭載される車載熱交換器１４０では、４個の蓄熱カートリッジ２０を格納可能としており、図２（ｂ）に示した施設に配置される据置熱交換器２１０では、８個の蓄熱カートリッジ２０を格納可能としている。
【００３３】
上述のような自動車１００と施設２００とをそれぞれ複数個含んで構成される自動車排出熱利用システム１０は、自動車１００と施設２００との間で蓄熱カートリッジ２０を介した熱のやり取りを簡易に行なうことができる。
【００３４】
例えば、図３に示すように、施設Ａ２００ａ、施設Ｂ２００ｂ、施設Ｃ２００ｃ、施設Ｄ２００ｄと４つの施設がある場合に、自動車１００で蓄熱した蓄熱カートリッジ２０をいずれかの施設２００の据置熱交換器２１０に格納することで、自動車１００で蓄積した熱を施設２００で利用することができるようになる。
【００３５】
また、ある施設２００で熱を蓄積した蓄熱カートリッジ２０を、自動車１００の車載熱交換器１４０に格納して他の施設２００に移動し、移動先の施設２００の据置熱交換器２１０に格納することで、ある施設２００で蓄積した熱をエネルギーが不足している他の施設２００で利用することができるようになる。
【００３６】
なお、自動車１００に熱利用系や熱電変換器を搭載することで、施設２００で熱を蓄積した熱を自動車１００で利用することもできるようになる。また、過剰な熱を蓄熱カートリッジ２０に蓄積しておき、後に自身がその熱を利用することも可能である。
【００３７】
このように、本実施形態の自動車排出熱利用システム１０では、蓄熱カートリッジ２０を介して自動車１００が蓄積した熱を施設２００で利用することができるため、従来、大気中に排出されていた自動車の熱を、自動車を介して有効に利用することができるようになる。
【００３８】
ここで、蓄熱カートリッジ２０は、自動車１００が備える車載熱交換器１４０に格納されるため、自動車１００が移動することにより、容易に施設２００に届けることができる。このため、熱を施設２００に導くためのパイプライン等を別途設ける必要がなく、経済的に自動車排出熱利用システム１０を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  自動車排出熱利用システム
２０  蓄熱カートリッジ
１００  自動車
１１０  動力系
１２０  集熱器
１３０  熱伝導路
１４０  車載熱交換器
２００  施設
２１０  据置熱交換器
２２０  熱利用系
２３０  熱電変換器
２４０  電気利用系
２５０  集熱器
２６０  熱伝導路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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