JP2009055727A

JP2009055727A - 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: JP2009055727A
Application number: JP2007220894A
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、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電力取出用バッテリと、該電力取出用バッテリの電力を消費する自動車外の電力消費源と、電力取出用バッテリと電力消費源とをつなぐコネクタ付き電線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、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。

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。
さらに、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、その熱エネルギーも、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。

また、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２に開示された技術が知られている。この特許文献２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。
特開２００６−３４７４８６号公報特開２００６−３２５３９２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。

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電力取出用バッテリと、該電力取出用バッテリの電力を消費する自動車外の電力消費源と、電力取出用バッテリと電力消費源とをつなぐコネクタ付き電線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電力取出用バッテリと、該電力取出用バッテリの電力を消費する自動車外の電力消費源と、電力取出用バッテリと電力消費源とをつなぐコネクタ付き電線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。

前記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電力取出用バッテリに蓄電し、自動車が駐車場に駐車後に、この電力取出用バッテリに蓄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。

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。

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は触媒、４はマフラ、５はヒートパイプ、６は熱電素子、７は電力取出用バッテリ、８はコネクタ、９は電線、１０は端子台、１１は電力消費源である住宅である。

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６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３も含む）及びマフラ４のうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子６に輸送するヒートパイプ５と、自動車１内に主バッテリ（図示せず）と別に設けられ、該熱電素子６で発電した電力を蓄電する電力取出用バッテリ７と、該電力取出用バッテリ７の電力を消費する住宅１１（電力消費源）と、電力取出用バッテリ７と住宅１１とをつなぐコネクタ８付きの電線９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４にヒートパイプ５の受熱側を接触させ、ヒートパイプ５の放熱側を熱電素子６に接触させ、走行時にマフラ４周囲の熱をヒートパイプ５を介して熱電素子６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６（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５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６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５としては、自動車１のエンジン２とその周辺及びマフラ４のうちの少なくとも一箇所の熱を熱電素子６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５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６をエンジン２外側やマフラ４外面に直接取り付けて発電する場合には、ヒートパイプ５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内に設けられた電力取出用バッテリ７としては、自動車の主バッテリ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と異なるものであってもよい。また、電力取出用バッテリ７の構造についても、主バッテリ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、電力消費源である住宅１１は、熱電素子６で発電し、電力取出用バッテリ７に蓄えられた電力を、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、電力取出用バッテリ７に蓄えられた電力（直流電流）は、コネクタ８付きの電線９を通し、端子台１０から住宅１１内に供給され、家電用電力として使用される。電力取出用バッテリ７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機器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１を駐車する駐車場を備えた住宅１１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。

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４のうちの少なくとも一箇所の熱を熱源として熱電素子６で発電し、この熱電素子６で発電した電力を電力取出用バッテリ７に蓄電し、自動車１が駐車場に駐車後に、この電力取出用バッテリ７に蓄電した電力を住宅３（電力消費源）に導き利用することを特徴としている。

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４にヒートパイプ５の受熱側を接触させ、ヒートパイプ５の放熱側を熱電素子６に接触させ、走行時にマフラ４周囲の熱をヒートパイプ５を介して熱電素子６に輸送して発電を行う構成としているが、ヒートパイプ５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５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５で熱電素子６に輸送し、発電を行ってもよい。
また、熱電素子６をエンジン２外側やマフラ４外面に直接取り付けて発電する場合には、ヒートパイプ５を設けなくてもよい。

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…触媒、４…マフラ、５…ヒートパイプ、６…熱電素子、７…電力取出用バッテリ、８…コネクタ、９…電線、１０…端子台、１１…住宅（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電力取出用バッテリと、該電力取出用バッテリの電力を消費する自動車外の電力消費源と、電力取出用バッテリと電力消費源とをつなぐコネクタ付き電線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電力取出用バッテリと、該電力取出用バッテリの電力を消費する自動車外の電力消費源と、電力取出用バッテリと電力消費源とをつなぐコネクタ付き電線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。
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電力取出用バッテリに蓄電し、自動車が駐車場に駐車後に、この電力取出用バッテリに蓄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。