JP2009051386A

JP2009051386A - 自動車の余熱利用発電装置及び余熱利用発電方法

Info

Publication number: JP2009051386A
Application number: JP2007220895A
Authority: JP
Inventors: Takuya Osaki; 卓也大崎
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】自動車のエンジンとその周辺やマフラの余熱を用いて発電し、この電力を有効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】自動車内に設けられた熱電素子と、自動車内に設けられ、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子に輸送するヒートパイプと、自動車内に主バッテリと別に設けられ、該熱電素子で発電した電力を蓄電する別置きバッテリと、この別置きバッテリの電力を消費する自動車内の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。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の走行時に発生する余熱及び駐車時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、その電力を別置きバッテリに蓄えて、空調装置などの自動車内の電力消費源で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。

自動車の走行中、マフラを通して高温の排気ガスが排気され、その熱エネルギーは「余熱」として周囲に放熱されるだけである。
さらに、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。その熱も、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。

従来、自動車からの余熱（廃熱）を利用した技術としては、例えば、特許文献１に開示されているように、自動車の車室内を暖房する暖房装置であって、前記自動車の発熱部に接触して取り付けられた、前記発熱部からの廃熱からエネルギーを回収するエネルギー回収手段と、前記エネルギー回収手段に接続された、前記エネルギー回収手段で回収されたエネルギーを用いて輻射熱により前記車室内の暖房を行う暖房用放熱手段とを有する暖房装置が提案されている。

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。
特開２００６−３４７４８６号公報 http://www.fujikura.co.jp/elect_material/ej1_130/ej1_130.html

この自動車の余熱を熱電素子を用いて発電に用い、得られた電力を自動車の空調装置などの電力消費源で利用できれば、エネルギーの有効利用の観点から望ましい。特許文献１に開示されている暖房装置は、熱エネルギーを電気に変換しているが、その電気は走行中の暖房用途に限られている。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、自動車のエンジンとその周辺やマフラの余熱を用いて発電し、この電力を有効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。

前記目的を達成するため、本発明は、自動車内に設けられ、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱源として発電する熱電素子と、自動車内に主バッテリと別に設けられ、該熱電素子で発電した電力を蓄電する別置きバッテリと、この別置きバッテリの電力を消費する自動車内の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。

また本発明は、自動車内に設けられた熱電素子と、自動車内に設けられ、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子に輸送するヒートパイプと、自動車内に主バッテリと別に設けられ、該熱電素子で発電した電力を蓄電する別置きバッテリと、この別置きバッテリの電力を消費する自動車内の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。

本発明の自動車の余熱利用発電装置において、自動車のマフラにヒートパイプの受熱側を接触させ、ヒートパイプの放熱側を熱電素子に接触させ、走行時にマフラ周囲の熱をヒートパイプを介して熱電素子に輸送して発電を行う構成としたことが好ましい。

本発明の自動車の余熱利用発電装置において、電力利用源は、空調装置であることが好ましい。

本発明の自動車の余熱利用発電装置において、所定の時刻又は外部からのリモコン操作によって、別置きバッテリに蓄えた電力を用いて空調装置を駆動させ、自動車内の温度調整を行うタイマー又はリモコン装置を有することが好ましい。

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、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱源として熱電素子で発電し、この熱電素子で発電した電力を別置きバッテリに蓄電し、この別置きバッテリに蓄電した電力を自動車内の電力消費源で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。

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、空調装置などの自動車内の電力消費源で有効利用することができる。
また、所定の時刻又は外部からのリモコン操作によって、別置きバッテリに蓄えた電力を用いて空調装置を駆動させることによって、エンジン駆動前に空調装置を駆動させ、自動車内の温度調節を行うことができる。
また、別置きバッテリに蓄えた電力を用いるので、走行に必要な主バッテリの蓄電状態には影響を与えることなく、電力を利用できるようになる。

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は自動車、２はエンジン、３は主バッテリ、４は触媒、５はマフラ、６はヒートパイプ、７は熱電素子、８は別置きバッテリ、９は電線、１０は空調装置（電力消費源）である。

本実施形態の自動車の余熱利用発電装置は、自動車１内に設けられた熱電素子７と、自動車１内に設けられ、自動車１のエンジン２とその周辺（触媒４も含む）及びマフラ５のうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子７に輸送するヒートパイプ６と、自動車１内に主バッテリ３と別に設けられ、該熱電素子７で発電した電力を蓄電する別置きバッテリ８と、この別置きバッテリ８の電力を消費する自動車内の電力消費源である空調装置１０とを備えた構成になっている。なお、図１の例示においては、自動車１のマフラ５にヒートパイプ６の受熱側を接触させ、ヒートパイプ６の放熱側を熱電素子７に接触させ、走行時にマフラ５周囲の熱をヒートパイプ６を介して熱電素子７に輸送して発電を行う構成としている。

本実施形態の余熱利用発電装置において、熱電素子７（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６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７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。

本実施形態の余熱利用発電装置において、ヒートパイプ６としては、自動車１のエンジン２とその周辺及びマフラ５のうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子７に効率よく輸送することができれば良く、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６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。なお、熱電素子７をエンジン２外側やマフラ５外面に直接取り付けて発電する場合には、ヒートパイプ６を設けなくてもよい。

本実施形態の余熱利用発電装置において、自動車１内に設けられた別置きバッテリ８としては、自動車１の主バッテリ３と同一のものでも良いし、使用電流や蓄電容量が主バッテリ３と異なるものであってもよい。また、別置きバッテリ８の構造についても、主バッテリ３と同じく鉛蓄電池であっても良いし、Ｎｉ−Ｃｄ二次電池、リチウムイオン二次電池などでも使用可能である。

本実施形態の余熱利用発電装置において、電力消費源である自動車内の空調装置１０（カーエアコン）は、熱電素子７で発電して別置きバッテリ８に蓄えられた電力で駆動するとともに、通常の走行時には主バッテリ３から供給される電力で駆動するように構成されている。

本実施形態の余熱利用発電装置において、所定の時刻又は外部からのリモコン操作によって、別置きバッテリ８に蓄えた電力を用いて空調装置１０を駆動させ、自動車１内の温度調整を行うタイマー又はリモコン装置を有することが好ましい。このようなタイマー又はリモコン装置を装備することで、駐車後、再び利用する時刻をセットし、その一定時間前に空調設備を駆動させること、或いは、再び利用する時刻の少し前に、リモコンで空調装置を駆動させることで、利用者が自動車１に乗り込む時には、車内温度が適温になっており、快適に乗り込むことができるようになる。

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、自動車１のエンジン２とその周辺及びマフラ５のうちの少なくとも一箇所の熱を熱源として熱電素子７で発電し、この熱電素子７で発電した電力を別置きバッテリ８に蓄電し、自動車１が駐車場に駐車後に、この別置きバッテリに蓄電した電力を自動車内の空調装置１０などの電力消費源に導き利用することを特徴とする。

本発明によれば、これまで利用されていなかった自動車１の余熱を、空調装置１０などの自動車内の電力消費源で有効利用することができる。
また、所定の時刻又は外部からのリモコン操作によって、別置きバッテリ８に蓄えた電力を用いて空調装置１０を駆動させることによって、エンジン駆動前に空調装置１０を駆動させ、自動車内の温度調節を行うことができる。
また、別置きバッテリ８に蓄えた電力を用いるので、走行に必要な主バッテリ３の蓄電状態には影響を与えることなく、電力を利用できるようになる。

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、図１の例示では、自動車１のマフラ５にヒートパイプ６の受熱側を接触させ、ヒートパイプ６の放熱側を熱電素子７に接触させ、走行時にマフラ５周囲の熱をヒートパイプ６を介して熱電素子７に輸送して発電を行う構成としているが、ヒートパイプ６の受熱側をエンジン２外側やその周辺に接触させて発電を行ってもよい。
また、ヒートパイプ６の受熱側をエンジン２外側やその周辺に接触させ、自動車の走行時のみならず、停車（駐車）時にエンジンやその周辺の余熱をヒートパイプ６で熱電素子７に輸送し、発電を行ってもよい。
また、熱電素子７をエンジン２外側やマフラ５外面に直接取り付けて発電する場合には、ヒートパイプ６を設けなくてもよい。
また、前記例示では、自動車内の電力消費源として空調装置１０を例示しているが、これに限らず、照明、車載コンピュータ、空気清浄機などの機器であっても良い。

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。

符号の説明

１…自動車、２…エンジン、３…主バッテリ、４…触媒、５…マフラ、６…ヒートパイプ、７…熱電素子、８…別置きバッテリ、９…電線、１０…空調装置（電力消費源）。

Claims

自動車内に設けられ、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱源として発電する熱電素子と、自動車内に主バッテリと別に設けられ、該熱電素子で発電した電力を蓄電する別置きバッテリと、この別置きバッテリの電力を消費する自動車内の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。
自動車内に設けられた熱電素子と、自動車内に設けられ、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子に輸送するヒートパイプと、自動車内に主バッテリと別に設けられ、該熱電素子で発電した電力を蓄電する別置きバッテリと、この別置きバッテリの電力を消費する自動車内の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。
自動車のマフラにヒートパイプの受熱側を接触させ、ヒートパイプの放熱側を熱電素子に接触させ、走行時にマフラ周囲の熱をヒートパイプを介して熱電素子に輸送して発電を行う構成とした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。
電力利用源が、空調装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車の余熱利用発電装置。
所定の時刻又は外部からのリモコン操作によって、別置きバッテリに蓄えた電力を用いて空調装置を駆動させ、自動車内の温度調整を行うタイマー又はリモコン装置を有す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１〜５のいずれかに記載の自動車の余熱利用発電装置を用い、自動車のエンジンとその周辺及びマフラのうちの少なくとも一箇所の熱を熱源として熱電素子で発電し、この熱電素子で発電した電力を別置きバッテリに蓄電し、この別置きバッテリに蓄電した電力を自動車内の電力消費源で利用することを特徴とする自動車の余熱利用発電方法。