(57)【要約】【課題】本発明は、地中に埋設されているヒートパイプを車両の暖機及び／又は冷暖房等に利用する場合において、車両の熱交換部と地中に埋設されているヒートパイプの熱交換部との接触状態を改善することによって、地中と車両との間の熱輸送を効率よく行うことができる、車両用熱交換システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の熱交換システムは、車両に搭載されている第１の熱交換部、地中に埋設されているヒートパイプ、及びヒートパイプに熱的に接続されており、かつ地面に露出している第２の熱交換部を有する。第１の熱交換部は、収納位置及び前記第２の熱交換部と接続するための接続準備位置に移動することが可能である。第１の熱交換部が前記接続準備位置にあるときに、前記第１の熱交換部を前記車両の車輪と前記第２の熱交換部によって挟持して固定することが可能である。【選択図】図１
2017133747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されている第１の熱交換部、
地中に埋設されているヒートパイプ、及び
前記ヒートパイプに熱的に接続されており、かつ地面に露出している第２の熱交換部
を有し、
前記第１の熱交換部は、収納位置及び前記第２の熱交換部と接続するための接続準備位置に移動することが可能であり、
前記第１の熱交換部が前記接続準備位置にあるときに、前記第１の熱交換部を前記車両の車輪と前記第２の熱交換部によって挟持して固定することが可能である、
熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中と車両との間の熱輸送を効率よく行うことができる、車両用の熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、住居や業務用建築物の電力源における発電装置等の余剰排熱を、熱交換器を介して自動車のエンジン及びタイヤ等の暖機、並びに車室の暖房等のために利用することで、エネルギーの利用効率及び燃費を向上させるシステムが知られている。
【０００３】
また、特許文献２のように、住居の給湯設備を熱供給源として、ヒートパイプを介して自動車のエンジンの暖機を行う、暖機用加温装置及びその利用方法が知られている。また、同文献では、給湯設備として、ヒートパイプによって地中熱を利用した設備を例として挙げている。
【０００４】
さらに、特許文献３のように、地中熱を利用するために地中に埋設されているヒートパイプを、住宅用及び道路・駐車場用の暖房・融雪のために利用する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２２４０７号公報
【特許文献２】特開２００９−０５２８２４号公報
【特許文献３】特開２００９−０４７３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２のように、自動車の外部の熱エネルギーを自動車において有効活用することが望まれている。
【０００７】
これに関して、地中に埋設されているヒートパイプを車両の暖機及び／又は冷暖房等に利用する場合、地中に埋設されているヒートパイプと車両とを接続する必要がある。不動である住宅及び駐車場等とは異なり、移動体である車両は、地中に埋設されているヒートパイプと常時接続することができない。そのため、地中に埋設されているヒートパイプと車両との接続部分は、切り離し可能である必要がある。
【０００８】
しかしながら、接続部分を切り離し可能とした場合、接続部分の接触が十分でなく、熱抵抗が大きくなり、熱損失が発生してしまうという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、地中に埋設されているヒートパイプを車両の暖機及び／又は冷暖房等に利用する場合において、車両の熱交換部と地中に埋設されているヒートパイプの熱交換部との接触状態を改善することによって、地中と車両との間の熱輸送を効率よく行うことができる、車両用熱交換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】
【００１０】
本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである：
車両に搭載されている第１の熱交換部、
地中に埋設されているヒートパイプ、及び
前記ヒートパイプに熱的に接続されており、かつ地面に露出している第２の熱交換部
を有し、
前記第１の熱交換部は、収納位置及び前記第２の熱交換部と接続するための接続準備位置に移動することが可能であり、
前記第１の熱交換部が前記接続準備位置にあるときに、前記第１の熱交換部を前記車両の車輪と前記第２の熱交換部によって挟持して固定することが可能である、
熱交換システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地中に埋設されているヒートパイプを車両の暖機及び／又は冷暖房等に利用する場合において、車両の熱交換部と地中に埋設されているヒートパイプの熱交換部との接触状態を改善することによって、地中と車両との間の熱輸送を効率よく行うことができる、車両用熱交換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】図１は、本発明の１つの実施の形態の熱交換システムの略図である。
【図２】図２は、本発明の他の１つの実施の形態の熱交換システムの略図である。
【図３】図３は、本発明の更に他の１つの実施の形態の熱交換システムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について詳述する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるのではなく、発明の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１４】
本発明の熱交換システムは、車両に搭載されている第１の熱交換部、地中に埋設されているヒートパイプ、及びヒートパイプに熱的に接続されており、かつ地面に露出している第２の熱交換部を有する。第１の熱交換部は、収納位置及び前記第２の熱交換部と接続するための接続準備位置に移動することが可能である。第１の熱交換部が前記接続準備位置にあるときに、第１の熱交換部を前記車両の車輪と第２の熱交換部によって挟持して固定することが可能である。
【００１５】
原理によって限定されるものではないが、本発明の作用原理は以下のとおりであると考える。
【００１６】
地中に埋設されているヒートパイプと車両とを接続して、地中と車内との間で熱交換を行うことにより、外気と比較して安定な地中の温度を車両の暖機又は冷暖房等に利用することが考えられる。地中に埋設されているヒートパイプと車両とは、地中に埋設されているヒートパイプに接続されている熱交換部と車両に接続されている熱交換部とを接触させることによって熱的に接続することができる。
【００１７】
しかしながら、ヒートパイプに接続されている熱交換部と車両に接続されている熱交換部との接触が十分でないと、接続部分の熱抵抗が大きくなり、熱損失が大きくなるという問題がある。
【００１８】
本発明者は、車両の駆動力及び／又は自重等を利用して、ヒートパイプに接続されている熱交換部と車両に接続されている熱交換部との接触を良好にすることによって接続部分の熱抵抗を低減し、熱損失を減少させることができることを見出した。これにより、本発明者は、地中と車両との間の熱輸送を効率よく行うことを可能とし、外気と比較して安定な地中の温度を効率よく車両の暖機及び冷暖房に用いることができる、熱交換システムを見出した。
【００１９】
車両の駆動力を用いる場合、例えば、まず第１の熱交換部を接続準備位置に移動させたのちに、車両を移動させて第１の熱交換部を第２の熱交換部と接触させる。その後、車両の車輪が第１の熱交換部及び第２の熱交換部の接触部に接触するように車両を移動させることにより車両の駆動力によって第１の熱交換部及び第２の熱交換部を強固に固定する。これにより、第１の熱交換部と第２の熱交換部とを固定することができる。
【００２０】
車両の自重を用いる場合、例えば、まず第１の熱交換部を接続準備位置に移動させたのちに、車両を移動させて第１の熱交換部を第２の熱交換部と接触させる。その後、車両の車輪を第１の熱交換部及び第２の熱交換部が重なっている部分の上部に配置して、車両の自重により第１の熱交換部及び第２の熱交換部を強固に固定する。これにより、第１の熱交換部と第２の熱交換部とを固定することができる。
【００２１】
上記のようにして第１の熱交換部と第２の熱交換部とを強固に固定することにより、熱交換部同士の間の接触を良好にし、熱交換部間の熱抵抗を減少させ、熱輸送効率、熱輸送量を増加することができる。
【００２２】
本発明の熱交換システムは、例えば図１又は図２に示すような形態により実施することができる。
【００２３】
図１は、本発明のある実施の形態の熱交換システムの略図である。図１において、本発明の熱交換システムは、車両（１）、車内に設置されているヒートパイプ（２）、車両（１）に搭載されている第１の熱交換部（３）、地中に埋設されているヒートパイプ（５）、及び地中に埋設されているヒートパイプに熱的に接続されており、かつ地面に露出している第２の熱交換部（６）を有する。
【００２４】
また、図１において、車内に設置されているヒートパイプ（２）は、一端に熱的に接続されている第１の熱交換部（３）を有し、他端に放熱部（４）を有する。本発明の熱交換システムは、このような構成を有することにより、地中熱が地中に埋設されているヒートパイプ（５）から、第２の熱交換部（６）、第１の熱交換部（３）、及び車内に設置されているヒートパイプ（２）を順次介して、車両内の放熱部（４）に伝達することができる。
【００２５】
さらに、図１において、地中に埋設されているヒートパイプ（５）及び第２の熱交換部（６）は、車止めの形状を有する。
【００２６】
第１の熱交換部（３）と第２の熱交換部（６）とを固定する場合、まず、図１（ａ）のように車両（１）内の収納位置にある第１の熱交換部（３）を、図１（ｂ）のように車両（１）外の接続準備位置に移動する。その後、車両（１）を移動して、車止めの第２の熱交換部（６）に第１の熱交換部（３）を接触させる。そして、車両（１）の車輪（７）が第１の熱交換部（３）及び第２の熱交換部（６）の接触部に接触するように、車両（１）を移動させることにより、車両（１）の駆動力によって第１の熱交換部（３）と第２の熱交換部（６）とを強固に固定する。
【００２７】
図２は、本発明のもう一つの実施の形態の熱交換システムの略図である。図２に示す実施の形態は、地中に埋設されているヒートパイプ（５）及び第２の熱交換部（６）の構成を除いて、図１に示す実施の形態と同様である。
【００２８】
図２において、地中に埋設されているヒートパイプ（５）及び第２の熱交換部（６）は駐車場の路面に、第２の熱交換部（６）が地面に露出するように埋設されている。
【００２９】
第１の熱交換部（３）と第２の熱交換部（６）との固定する場合、まず、図２（ａ）のように車両（１）内の収納位置にある第１の熱交換部（３）を、図２（ｂ）のように車両（１）外の接続準備位置に移動する。その後、車両（１）を移動して、駐車場の路面に露出している第２の熱交換部（６）に第１の熱交換部（３）を重ねる。そして、さらに車両（１）を移動させ、重なっている第１の熱交換部（３）及び第２の熱交換部（６）の上部に車輪（７）が重なるように配置して、車両（１）の自重によって第１の熱交換部（３）と第２の熱交換部（６）とを強固に固定する。
【００３０】
上記のようにして第１の熱交換部と第２の熱交換部とを強固に固定することにより、熱交換部同士の間の接触を良好にし、熱交換部間の熱抵抗を減少させ、熱輸送効率、熱輸送量を増加することができる。
【００３１】
＜ヒートパイプ＞
本発明の熱交換システムは、地中に埋設されているヒートパイプを有する。ヒートパイプとしては、例えば中空のパイプの内部に揮発性の液体を封入したものを挙げることができる。また、ヒートパイプの内壁は、毛細管構造を有していてもよい。さらに、ヒートパイプとしては、ループヒートパイプを用いてもよい。
【００３２】
本発明の熱交換システムを車両の暖機及び／又は暖房に用いる場合、地中に埋設されているヒートパイプは、第１及び第２の熱交換部を介して地中熱を車両内部に伝達する。そして、車両内部に伝達された地中熱は、随意に車両内に設置された熱輸送手段、例えば第１の熱交換部に接続された車内のヒートパイプ等によってエンジン及びタイヤ等の暖機を行う場所、及び／又は車室内に伝達される。
【００３３】
本発明の熱交換システムを車両の冷房に用いる場合、車室内の熱は、随意に車両内に設置された熱輸送手段、例えば第１の熱交換部に接続された車内のヒートパイプ等によって第１及び第２の熱交換部を介して地中に埋設されているヒートパイプに伝達される。そして、地中に埋設されているヒートパイプは、伝達された車内の熱を地中に伝達する。
【００３４】
＜熱交換部＞
本発明の熱交換システムは、車両に搭載されている第１の熱交換部、及び地中に埋設されているヒートパイプに熱的に接続されており、かつ地面に露出している第２の熱交換部を有する。
【００３５】
ここで、熱的に接続されているとは、実質的に熱を伝導することが可能な状態で接続されていることであり、例えばヒートパイプと熱交換部が他の部品を介して接続されているがヒートパイプと熱交換部との間で熱を伝導することが可能な場合等も含む。
【００３６】
第１の熱交換部は、随意に車両内に設置された熱輸送手段、例えば第１の熱交換部に接続された車内のヒートパイプ等を介して、第２の熱交換部から第１の熱交換部に伝達される地中熱を車内に伝達し、又は車内の熱を第２の熱交換部に伝達する部分である。
【００３７】
第１の熱交換部は、収納位置及び第２の熱交換部と接続するための接続準備位置に移動させることが可能である。
【００３８】
ここで、収納位置とは、熱交換システムを使用しないときに第１の熱交換部が配置されている位置であり、接続準備位置とは異なる位置であればよく、車両に対する位置関係は特に限定されない。収納位置としては、車両の走行時に第１の熱交換部が車輪と接触しない場所が好ましい。
【００３９】
また、接続準備位置は、第１の熱交換部を第２の熱交換部と接続するための、第１の熱交換部の位置であり、第１の熱交換部を車両の車輪と第２の熱交換部によって挟持して固定することができる位置である。
【００４０】
第２の熱交換部は、地中に埋設されているヒートパイプから伝達される地中熱を第１の熱交換部に伝達し、又は第１の熱交換部から伝達される車内の熱を地中に埋設されているヒートパイプに伝達する部分である。
【００４１】
第２の熱交換部の形状は、車両の車輪と共に第１の熱交換部を挟持して固定することができる形状であれば特に限定されない。例えば、駐車場に設置されている車止めの形状を有していてもよく、駐車場の路面に埋設されている形状であってもよい。
【００４２】
＜車両内における熱輸送手段＞
本発明の熱交換システムは、第１の熱交換部から、エンジン、タイヤ、車室内等、地中熱を輸送するべき場所に熱を輸送するための熱輸送手段を有することが好ましい。車両内における熱輸送手段としては、第１の熱交換部から車内に熱を輸送することができる手段であれば特に限定されない。車両内における熱輸送手段としては、例えば第１の熱交換部と地中熱を輸送するべき場所との間を、例えば銅管等の金属管、又はヒートパイプ等で熱的に接続することが挙げられる。
【００４３】
ヒートパイプとしては、例えば中空のパイプの内部に揮発性の液体を封入したものを挙げることができる。また、ヒートパイプの内壁は、毛細管構造を有していてもよい。さらに、ヒートパイプとしては、ループヒートパイプを用いてもよい。
【００４４】
ループヒートパイプとしては、蒸発器、凝縮器、及び蒸発器と凝集器とを接続しているパイプを有するものを挙げることができる。このようなループヒートパイプを熱輸送手段として用いる場合、蒸発器及び／又は凝縮器は、第１の熱交換部を兼ねていることが好ましい。本発明の熱交換システムを車両の暖機及び／又は暖房等に適用する場合には、蒸発器は第１の熱交換部を兼ねていることが好ましい。また、本発明の熱交換システムを車両の冷房等に適用する場合には、凝縮器は第１の熱交換部を兼ねていることが好ましい。
【００４５】
図３は、本発明の更に他の１つの実施の形態の熱交換システムの略図である。図３は、本発明のさらに他の実施の形態の熱交換システムを車両の冷房に用いた場合の、車両内部の熱輸送手段の略図を示している。
【００４６】
図３において、車内に設置されているヒートパイプはループヒートパイプ（ＬＨＰ）である。図３において、ループヒートパイプは輻射冷却器が取り付けられている蒸発器、第１の熱交換部としての凝縮器、及び蒸発器と凝集器とを接続しているパイプを有する。ループヒートパイプの蒸発器は車両の天井部に取り付けられている。凝縮器は、収納位置及び第２の熱交換部と接続するための接続準備位置に移動することが可能である。
【００４７】
図３のような構成を有することにより、次のようにして車両の車内が冷却・冷房される。夏期等において、気温（約３０℃）及び日射等によって熱くなった天井（約５０〜７０℃）は、天井に配置されている蒸発器内部の作動液との熱交換によって冷却される。この熱交換によってループヒートパイプ内の揮発性の作動液は蒸発し、蒸気となって第１の熱交換部としての凝縮器に流入する。凝縮器に流入した蒸気は、低い温度（約１５℃程度）を有する地中に埋設されているヒートパイプに熱的に接続されている第２の熱交換部との熱交換によって冷却され、凝縮して液体に戻る。液体となった作動液は、ループヒートパイプ内部の毛細管によって蒸発器まで運ばれ、再び蒸発器において車両の天井との熱交換に使用される。これにより、夏期等において、気温及び日射によって加熱された駐車中の車両の車内を無電力で冷却・冷房することができる。
【００４８】
なお、図３に記載はされていないが、地中に埋設されているヒートパイプ及び第２の熱交換部は、図１に示したように、車止めの形状のものを用いることができる。また、第１の熱交換部と第２の熱交換部の固定は、図１に示したものと同様にして行うことができる。また、図３は本発明の熱交換システムを車内の冷房に適用した例において、熱輸送手段としてループヒートパイプを用いているが、本発明の熱交換システムを車内の暖機・暖房に適用した場合にも、熱輸送手段としてループヒートパイプを用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１    車両
２    車内に設置されているヒートパイプ
３    第１の熱交換部
４    放熱部
５    地中に埋設されているヒートパイプ
６    第２の熱交換部
７    車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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