自動車熱マネジメント・空調技術

第1章 自動車を取り巻く規制と熱マネジメント・空調技術の重要性 はじめに マスキー法について 1. 冷媒規制（オゾン層破壊対策） 2. 冷媒規制（地球温暖化対策） 3. 排ガス規制 4. 燃費規制 5. エンジンの効率向上 第2章 エンジン・その周辺の熱マネジメントと排熱利用技術 第1節 エンジンとその周辺の熱マネージメント 1. 今後のCO2規制強化 2. CO2目標達成に向けてのシナリオ 3. エンジン車，次世代車の熱マネージメントの狙い 4. 熱エネルギーの回収効率 5. エンジン搭載車の熱損失の詳細と改善手法 5.1 エンジンの熱効率 5.2 エンジン車の熱収支 5.3 エンジン搭載車の熱マネージメント 5.3.1 Reduce 5.3.1.1 シリンダライナーの断熱 5.3.1.2 ピストン頂面断熱 5.3.1.3 エンジン外周の断熱/遮熱 5.3.2 Reuse 5.3.2.1 エンジン内熱輸送 5.3.2.2 早期暖気と暖房活用 5.3.2.3 蓄熱システム 5.3.3 Recycle 5.3.3.1 ぺルチェ素子による熱電変換 5.3.3.2 ランキンサイクル 6. 今後の自動車の熱マネージメント 第2節 エンジンコンパートメントの保温・断熱 1. 暖機の重要性 2. 断熱材 3. エンジンコンパートメントの保温・断熱方法 4. エンジンコンパートメント内の熱マネジメント 第3節 蓄熱技術・排熱利用空調システム [1] 顕熱・潜熱蓄熱技術の基礎と車両への展開 1. 自動車排ガス規制と排熱の特徴 1.1 自動車排ガスと燃費規制の現状 1.2 自動車排熱の特徴 2. 蓄熱技術の基礎 2.1 蓄熱の目的 2.2 蓄熱材の種類 3. 各種の蓄熱材開発の現状 3.1 顕熱蓄熱材料 3.1.1 固体蓄熱材料 3.1.2 液体蓄熱材料 3.2 潜熱蓄熱材料 4. 蓄熱技術に必要とされる指標 5. 蓄熱に関する伝熱問題 5.1 代表的な固-液相変化蓄熱槽の伝熱問題 6. 蓄熱システムの経済性 7. 自動車蓄熱技術の現状 8. 自動車用蓄熱装置の事例 8.1 顕熱蓄熱装置 8.1.1 スターリングエンジン用蓄熱再生器 8.1.2 ガスタービン車用セラミック回転蓄熱 8.1.3 エンジン冷却熱を利用した温水成層型蓄熱槽 8.2 潜熱蓄熱装置 8.2.1 エンジン排熱を利用したキャニスター用潜熱蓄熱装置 8.2.2 エンジン急速暖気用潜熱蓄熱装置（スウェーデン サーブ・オートモービル社製） 8.2.3 自動車排熱回収潜熱交換器の開発（ドイツ MERCK社製） 8.2.4 排ガス熱利用暖気運転蓄熱装置（米国エネルギー省） 8.2.5 アイドリングストップ車用潜熱蓄熱装置 8.2.6 貨物自動車キャビンの冷房用潜熱マイクロカプセル蓄冷装置 [2] 潜熱蓄熱暖房システム 1. 蓄熱暖房システムと蓄熱量 2. 潜熱型蓄熱の特長 3. 潜熱型蓄熱材料の検討 4. 車載用潜熱型蓄熱システムの設計 5. 潜熱型蓄熱システムの今後 [3] 化学蓄熱・ケミカルヒートポンプによる自動車熱マネジメント・空調 1. 内燃機関搭載車両等における廃熱リユース・リサイクル 2. 化学蓄熱・ケミカルヒートポンプとは 2.1 化学蓄熱技術 2.2 ケミカルヒートポンプ技術 3. EV車両におけるケミカルヒートポンプシステム開発事例 4. 内燃機関搭載車両におけるケミカルヒートポンプシステム開発事例 [4] 吸着式冷凍サイクル技術の基礎と車両への展開 1. 自動車排熱利用技術の特徴とその課題 1.1 自動車排熱エネルギーの電気エネルギー回生技術 1.2 自動車排熱エネルギーからの熱エネルギー回収技術 1.3 自動車冷房負荷の低減 2. 吸着式冷凍サイクルの原理など 2.1 吸着現象 2.2 脱着現象 3. 吸着剤の種類 4. 吸着等温線の種類 5. 吸着のメカニズム 6. 吸着式冷凍装置用吸着剤の種類 6.1 シリカゲル 6.2 活性アルミナ 6.3 ゼオライト 7. 吸着式冷凍装置の原理と成績係数 7.1 吸着式冷凍装置の原理 7.2 吸着式冷凍装置の成績係数（COP） 7.3 吸着式冷凍装置の特徴 8. 吸着剤充填層の物質伝達と熱伝達 9. 熱源温水を利用した吸着式冷凍装置の構造とサイクル 10. 自動車用吸着式冷凍装置の実際 10.1 自動車用吸着式冷凍装置の条件 10.2 自動車用吸着式ヒートポンプの冷房性能 10.3 多段式吸着システム 10.4 吸着式冷凍装置における吸着剤の吸着・脱着速度の向上 10.5 小型吸着式冷凍装置を搭載した自動車の例 [5] 車両用小型吸収冷凍機の開発 1. 吸収冷凍機について 2. 車載用吸収冷凍機の開発 2.1 塗布構造吸収器形状 2.2 塗布構造吸収器伝熱性能予測 2.3 塗布構造吸収器基礎評価 2.3.1 実験方法 2.3.2 実験結果 [6] 高分子収着型調湿空調技術の基礎と展開 1. 自動車空調技術の現状と課題 1.1 自動車の排ガス規制や燃費改善の現状 1.2 自動車空調の特徴 1.3 自動車空調負荷の低減策 1.3.1 暖房時の熱負荷低減 1.3.2 冷房時の空調負荷低減 1.4 自動車からの排熱など回収技術の現状 1.4.1 ガソリンエンジンのエネルギー回収技術 1.4.2 ディーゼルエンジンのエネルギー回収技術 1.4.3 ハイブリッドシステムのエネルギー回収技術 1.4.4 電気自動車のエネルギー回収技術 1.5 ヒートポンプ利用の課題 1.6 窓曇り問題 1.7 低温での性能低下 1.8 電動車両における空調とその問題点 2. デシカント空調技術と潜熱顕熱分離空調技術 2.1 従来の空調方式と潜熱顕熱空調方式 2.2 潜熱顕熱分離空調の基本システム 2.3 潜熱顕熱分離空調用デシカント剤 2.3.1 ゼオライト 2.3.2 シリカゲル 2.3.3 活性アルミナ 2.3.4 イオン交換樹脂 3. 全熱交換器の概要と現状 3.1 全熱交換器 3.1.1 全熱交換器の概要 3.1.2 静止型全熱交換器 3.1.3 静止型全熱交換器の流路 3.1.4 回転型全熱交換器 3.1.5 全熱交換器の効率 3.1.6 静止型全熱交換器の透湿膜 4. 高分子収着剤の特徴と活用 4.1 画期的なデシカント剤としての高分子収着剤の出現 4.1.1 収着現象 4.1.2 金属イオン添加高分子収着剤の概略と特徴 4.2 高分子収着剤とその特徴 4.2.1 高分子収着剤の高い収着性能 4.2.2 高分子収着剤の低温再生（脱着）特性 4.2.3 高分子収着剤の収着速度と脱着速度 4.2.4 加工性に富み，付加価値の高い高分子収着剤 4.2.5 高分子収着剤の膨潤・収縮現象でほとんど劣化しない（高耐久性） 4.2.6 臭い成分の蓄積がない（臭い問題解決） 4.2.7 高分子収着剤の抗菌性や抗カビ性 4.2.8 高分子収着剤の燃焼性 4.2.9 高分子収着剤の低コスト性 4.2.10 高分子収着剤の総合的優位性 4.3 高分子収着剤の展開 4.3.1 高分子収着剤透湿膜 4.3.2 高分子収着剤ハニカムブロック 4.4 高分子収着剤の利用と普及 第4節 高効率排熱回収器開発による燃費・暖房性能向上の現状 1. 自動車の排熱エネルギー 1.1 各パワートレーンのエネルギー事情 1.1.1 ガソリンエンジン 1.1.2 ディーゼルエンジン 1.1.3 ハイブリッドシステム 1.2 排熱回収器とは 2. 排熱回収器の構造 2.1 車両搭載位置 2.2 排熱回収器 2.2.1 性能 2.2.2 基本構造 2.2.3 熱交換器 2.2.4 制御バルブ 2.2.5 制御駆動力 3. 燃費・暖房性能への効果 3.1 実用燃費効果 3.2 モード燃費効果 第5節 排熱エネルギー変換技術 [1] ランキンサイクル／熱電発電システム [※1] 1.ランキンサイクル 1.1 第一世代ランキンサイクル 1.1.1 コンセプト 1.1.2 作動流体 1.1.3 システム構成と車載 1.1.4 試験結果 1.1.5 結果の評価 1.2 第二世代ランキンサイクル 1.2.1 コンセプト 1.2.2 作動流体 1.2.3 システム構成と車載 1.2.4 試験結果 1.2.5 結果の評価 2. 熱電発電技術 2.