(57)【要約】【課題】駐車場に駐車した自動車のエンジンやその周辺の余熱を用いて発電し、利用するための自動車の余熱利用発電装置及び余熱利用発電方法の提供。【解決手段】自動車のエンジン及びその周辺の熱を熱源として発電する熱電素子と、該熱電素子で発電した電力を導き消費する電力消費源とを有することを特徴とする自動車の余熱利用発電装置。この自動車の余熱利用発電装置を用い、駐車場に駐車した自動車のエンジン及びその周辺の高温部分の熱を利用して熱電素子で発電し、この熱電素子で発電した電力を電力消費源に導き利用することを特徴とする自動車の余熱利用発電方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジン及びその周辺の熱を熱源として発電する熱電素子と、該熱電素子で発電した電力を導き消費する電力消費源とを有することを特徴とする自動車の余熱利用発電装置。
【請求項２】
自動車のエンジン及びその周辺の熱を熱源として発電する熱電素子と、受熱側端部に自動車のエンジン周囲外面と接する伝熱板が設けられると共に、放熱側端部が熱電素子に接続されたヒートパイプと、熱電素子で発電した電力を導き消費する電力消費源とを有することを特徴とする自動車の余熱利用発電装置。
【請求項３】
熱電素子と熱消費源との間に、熱電素子で発電した電力を蓄電するバッテリを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車の余熱利用発電装置。
【請求項４】
ヒートパイプは、伝熱板が駐車中の自動車のエンジン下方に位置するように駐車場に敷設され、且つ少なくとも伝熱板が、駐車場床面又はそれ以下の高さの下方位置と伝熱板がエンジン下方外面に接触する上方位置との間を変位可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の自動車の余熱利用発電装置。
【請求項５】
ヒートパイプは、熱消費源に接続された第１ヒートパイプと、該第１ヒートパイプの先端部に取り付けられたヒートパイプコネクタと、該ヒートパイプコネクタに一端を軸方向に回動可能に接続し、他端に伝熱板が設けられたクランク形状の第２ヒートパイプとからなることを特徴とする請求項４に記載の自動車の余熱利用発電装置。
【請求項６】
ヒートパイプは、いずれかに首振り変位機構を有していることを特徴とする請求項４に記載の自動車の余熱利用発電装置。
【請求項７】
ヒートパイプは、少なくとも伝熱板の近傍部が屈曲可能な構造であることを特徴とする請求項４に記載の自動車の余熱利用発電装置。
【請求項８】
電気消費源が、家電製品であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の自動車の余熱利用発電装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の自動車の余熱利用発電装置を用い、駐車場に駐車した自動車のエンジン及びその周辺の高温部分の熱を利用して熱電素子で発電し、この熱電素子で発電した電力を電力消費源に導き利用することを特徴とする自動車の余熱利用発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駐車場に駐車した自動車のエンジンやその周辺の余熱を熱電素子に伝えて発電し、その電力を一般家庭などの電気消費源で利用することにより、自動車の余熱を有効利用する自動車の余熱利用発電装置及び余熱利用発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を駐車場に駐車する際、自動車のエンジン及びその周囲は、かなり高温になっている。その熱は、全く利用されない「余熱」として周囲に放熱されるだけである。
【０００３】
従来、燃料電池車やハイブリッド車における電力供給システムとして、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。この特許文献１には、燃料電池車に設けられた車両用燃料電池と、定置電源システムに設けられた定置用燃料電池と、車両用燃料電池および定置用燃料電池からの直流電力を交流電力に変換する電力変換器とによって構成された電力供給システムが開示されている。
なお、一般的なヒートパイプに関しては、例えば、非特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−３２５３９２号公報
【非特許文献１】http://www.fujikura.co.jp/elect_material/ej1_130/ej1_130.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この自動車の余熱を熱電素子を用いて発電に用い、得られた電力を一般家庭等で利用できれば、エネルギーの有効利用の観点から望ましいばかりでなく、一般家庭等で消費する電気料金を削減できる可能性がある。
さらに、地震など災害時には、電気、ガス、水道などのライフラインが寸断され、復旧には時間がかかり、特にガスの復旧には相当長期間必要となるため、自動車の余熱を利用して発電して利用できれば、災害時に電力を得るための一手段となる。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、駐車場に駐車した自動車のエンジンやその周辺の余熱を用いて発電し、利用するための自動車の余熱利用発電装置及び余熱利用発電方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、自動車のエンジン及びその周辺の熱を熱源として発電する熱電素子と、該熱電素子で発電した電力を導き消費する電力消費源とを有することを特徴とする自動車の余熱利用発電装置を提供する。
【０００７】
また本発明は、自動車のエンジン及びその周辺の熱を熱源として発電する熱電素子と、受熱側端部に自動車のエンジン周囲外面と接する伝熱板が設けられると共に、放熱側端部が熱電素子に接続されたヒートパイプと、熱電素子で発電した電力を導き消費する電力消費源とを有することを特徴とする自動車の余熱利用発電装置を提供する。
【０００８】
本発明の自動車の余熱利用発電装置において、熱電素子と熱消費源との間に、熱電素子で発電した電力を蓄電するバッテリを有することが好ましい。
【０００９】
本発明の自動車の余熱利用発電装置において、ヒートパイプは、伝熱板が駐車中の自動車のエンジン下方に位置するように駐車場に敷設され、且つ少なくとも伝熱板が、駐車場床面又はそれ以下の高さの下方位置と伝熱板がエンジン下方外面に接触する上方位置との間を変位可能に設けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明の自動車の余熱利用発電装置において、ヒートパイプは、熱消費源に接続された第１ヒートパイプと、該第１ヒートパイプの先端部に取り付けられたヒートパイプコネクタと、該ヒートパイプコネクタに一端を軸方向に回動可能に接続し、他端に伝熱板が設けられたクランク形状の第２ヒートパイプとからなることが好ましい。
【００１１】
本発明の自動車の余熱利用発電装置において、ヒートパイプは、いずれかに首振り変位機構を有していても良い。
【００１２】
本発明の自動車の余熱利用発電装置において、ヒートパイプは、少なくとも伝熱板の近傍部が屈曲可能な構造であってもよい。
【００１３】
本発明の自動車の余熱利用発電装置において、電気消費源は、家電製品とすることができる。
【００１４】
また本発明は、前述した本発明に係る自動車の余熱利用発電装置を用い、駐車場に駐車した自動車のエンジン及びその周辺の高温部分の熱を利用して熱電素子で発電し、この熱電素子で発電した電力を電力消費源に導き利用することを特徴とする自動車の余熱利用発電方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、これまで利用されていなかった自動車の余熱を、家庭で消費する電力の一部として有効利用することができ、一般家庭等で消費する電気料金を削減することができる。
また、自動車の余熱を利用して発電できれば、災害時に電力を得るための一手段となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る自動車の余熱利用発電装置の一実施形態を示す構成図である。図１中、符号１はヒートパイプ、２は熱電素子、３は電力消費源である住宅、４は伝熱板、５はバッテリ、６は端子台、７はエンジン、８は自動車、９は駐車場である。
【００１７】
本実施形態の自動車の余熱利用発電装置は、自動車８のエンジン７及びその周辺の熱を熱源として発電する熱電素子２と、受熱側端部に自動車８のエンジン下側外面と接する伝熱板４が設けられると共に、放熱側端部が熱電素子２に接続されたヒートパイプ１と、熱電素子２で発電した電力を導き消費する電力消費源とを有することを特徴とし、本実施形態では電力消費源として住宅３を例示している。なお、図１の例示では、伝熱板４を自動車８のエンジン下方外面に接触させているが、伝熱板４の接触位置は、エンジン７とその周辺の余熱を回収可能であれば、エンジン周囲外面のいずれであっても良く、エンジン下方外面にのみ限定されない。
【００１８】
このヒートパイプ１としては、前述した熱輸送能力を有していれば良く、その構造、材質、寸法、使用液体などは特に限定されず、従来より周知の各種市販品の中から適宜選択して用いることができる。本発明において、特に好ましいヒートパイプ１としては、非特許文献１に開示されたヒートパイプが挙げられる。
【００１９】
本実施形態の余熱利用発電装置において、熱電素子２（熱電変換素子）としては、ゼーベック効果を利用して、ヒートパイプ１を通して輸送される熱が伝えられる高温側と、その反対側の非加熱側（非加熱側は空冷又は水冷としてもよい）との間の温度差で発電可能な半導体素子が挙げられる。この熱電素子２は、ビスマス・テルル系（Ｂｉ−Ｔｅ系）、鉛・テルル系（Ｐｂ−Ｔｅ系）、シリコン・ゲルマニウム系（Ｓｉ−Ｇｅ系）などの従来公知の各種熱電素子を用いることができ、また各種の市販の熱電素子の中から適宜選択して用いることができる。
【００２０】
本実施形態の余熱利用発電装置において、電力消費源である住宅３は、熱電素子２で発電し得られた電力を、各種の家電製品で消費できる構造になっている。本例示では、熱電素子２で発電した電力（直流電流）は、一旦バッテリ５に貯め、バッテリ５から端子台６を介して住宅３内に供給され、家電用電力として使用される。バッテリ５からの電力を家電で利用するために、従来周知のコンバータ（直流−交流変換器）や変圧器を利用することができる。このバッテリ５やコンバータ等は、この余熱利用発電装置に専用の機器を設置しても良いし、あるいは太陽光発電装置や燃料電池発電装置を予め設置している住宅３にあっては、それらの発電装置に付設したバッテリを併用することもできる。なお、本実施形態では、電力消費源として、１台の自動車８を駐車する駐車場９を備えた住宅３を例示しているが、本発明の余熱利用発電装置を、多数台の自動車を駐車する大型駐車設備等に用いることもできる。
【００２１】
ヒートパイプ１の先端に取り付けられる伝熱板４としては、自動車８のエンジン７及びその周辺の高温部分の熱熱を、効率よくヒートパイプ１の受熱側に伝熱できるものが用いられ、例えば、自動車８のエンジン下方外面の形状に適合する形状を有する銅板やアルミニウム板などが用いられる。この伝熱板４は、その伝熱面が自動車５のエンジン下方外面に適合する角度に設定され、又は伝熱面が所定角度変位できるような首振り機構を設けることもできる。
【００２２】
本実施形態の余熱利用発電装置において、ヒートパイプ１は、伝熱板４が駐車中の自動車８のエンジン７下方に位置するように駐車場９に敷設され、且つ少なくとも伝熱板４が、駐車場９床面又はそれ以下の高さ（溝等に埋設する場合）の下方位置と、伝熱板４がエンジン下方外面に接触する上方位置との間を変位可能に設けられていることが好ましい。このように、ヒートパイプ１の伝熱板４を上下変位可能に設けることで、余熱回収を実施していない場合は、ヒートパイプ１を駐車場９床面に沿わせ、又は溝等に埋設することで、駐車場９に自動車８を出し入れする際に邪魔にならなくなり、余熱回収実施時には、ヒートパイプ１の伝熱板４を簡単にエンジン下方外面に接触させることができるので、特に望ましい。
【００２３】
ヒートパイプ１の少なくとも伝熱板４を、前記下方位置と上方位置との間を変位可能とするための構造としては、次の（１）〜（３）が挙げられるが、本発明の余熱利用発電装置の構造はこれらに限定されない。
【００２４】
（１）図２に示すように、熱電素子２に接続された第１ヒートパイプ１１と、該第１ヒートパイプ１１の先端部に取り付けられたヒートパイプコネクタ１３と、該ヒートパイプコネクタ１３に一端を軸方向に回動可能に接続し、他端に伝熱板４が設けられたクランク形状の第２ヒートパイプ１２とからなるヒートパイプ変位構造。このヒートパイプ変位構造では、第２ヒートパイプ１２を回動させることで、その先端に設けられた伝熱板４を前記下方位置と上方位置との間を変位可能としている。
【００２５】
（２）ヒートパイプ１のいずれかに首振り変位機構を設け、この首振り部を基点として手動又は油圧等でヒートパイプ１の伝熱板４側を上下動させるヒートパイプ変位構造。この首振り変位機構は、熱電素子２とヒートパイプ１の接続部分に設けても良い。
【００２６】
（３）ヒートパイプ１の少なくとも伝熱板４の近傍部に、蛇腹管などの可撓管からなり屈曲可能な構造を設け、手動又は油圧等でヒートパイプ１の伝熱板４側を上下動可能としたヒートパイプ変位構造。
【００２７】
本発明の自動車の余熱利用発電方法は、前述した本発明に係る自動車の余熱利用発電装置を用い、駐車場９に駐車した自動車８のエンジン周囲外面に伝熱板４を接触せしめ、エンジン７及びその周辺の高温部分の熱を利用して熱電素子２で発電し、この熱電素子２で発電した電力を電力消費源である住宅３に導き、家電製品の電力として利用することを特徴としている。
【００２８】
本発明によれば、これまで利用されていなかった自動車の余熱を、家庭で消費する電力の一部として有効利用することができ、一般家庭等で消費する電気料金を削減することができる。
また、自動車の余熱を利用して発電できれば、災害時に電力を得るための一手段となる。
【００２９】
なお、前述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明はこの実施形態にのみ限定されず、種々の変更や修正が可能である。
例えば、前述した実施形態では、エンジン及びその周辺の高温部分の熱をヒートパイプを介して熱電素子に輸送しているが、熱電素子自体をエンジン周囲外面に接触させて発電することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る自動車の余熱利用発電装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】ヒートパイプの変位構造の一例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…ヒートパイプ、２…熱電素子、３…住宅（電力消費源）、４…伝熱板、５…バッテリ、６…端子台、７…エンジン、８…自動車、９…駐車場、１１…第１ヒートパイプ、１２…第２ヒートパイプ、１３…ヒートパイプコネクタ。
【図１】
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【図２】
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