目次
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
2.1 熱電発電システム(TEG)の乗用車への適用試験
2.1.1 熱電素子の選定
2.1.2 車載ユニットの設計
2.1.3 試験結果
2.1.4 より実用性を目指したTEGの適用検討
[2] フラッシュ蒸気機関を用いた排熱回収システム
1. 新しい排熱回収サイクル（SLFBサイクル）
1.1 従来のPFC
1.1.1 フラッシュ
1.1.2 PFCの熱効率に関する優位性
1.1.3 従来のPFC（TLC）の課題
1.2 SLFBサイクル
2. フラッシュ蒸気機関の製作および性能評価試験
2.1 SLFBサイクルに用いるピストン型膨張機の製作
2.2 フラッシュ蒸気機関における実験結果
2.3 熱効率の改善効果
2.4 考察および課題
2.4.1 フラッシュ蒸気機関の性能
2.4.2 分割噴射の影響
[3] 液体ピストン蒸気エンジン [※2]
1. 排気ガス熱を利用した排熱発電システムの目標と現状
2. 目標を満足する排熱発電システム実現のための考え方
3. 液体ピストン蒸気エンジンの機器構成と動作
4. 高効率化の指針導出
4.1 気化モデル
4.2 凝縮モデル
4.3 解析の仮定と手順
4.4 加熱部の管直径が性能に与える影響
5. 高効率化と燃費向上効果の見積もり
5.1 高効率化の検証
5.2 燃費改善効果の見積もり
第3章 各駆動源における冷却系／熱交換器技術とその改良
第1節 駆動源ごとの冷却系
1. ガソリンエンジン車
2. ターボチャージャ付きガソリンエンジン車
2.1 ターボ車の歴史
2.2 ダウンサイジングターボ車
3. クリーンディーゼル車
4. ハイブリッド車
4.1 2系統冷却システム
4.2 駆動用電池の温度管理
5. PHV（プラグインハイブリッド車）
6. 電気自動車
7. 燃料電池自動車
第2節 熱交換器技術
1. ガソリンエンジン用EGRクーラ
2. インタクーラ（CAC)
3. 水冷コンデンサ
4. “2-Layer”
5. “SLIM cool”
6. 低温ラジエータ
7. オイルウォーマ
第4章 各駆動源における車両空調システムとその改良・省エネルギー化
第1節 各駆動源における空調システム総論
1. 内燃機関のみを搭載する自動車，アイドリングストップ対応自動車
1.1 現行自動車の空調方式
1.2 エンジン冷却水の温度低下
1.3 アイドリングストップ対応空調
2. ハイブリッド自動車
2.1 ハイブリッド自動車の種々の方式
2.2 ハイブリッド自動車の空調方式
3. プラグインハイブリッド自動車
3.1 プラグインハイブリッド自動車の空調方式
4. 電気自動車
4.1 電気自動車の航続距離に対する空調装置の影響
4.2 電気自動車用空調方式
4.3 電池の進展
4.4 事前空調
5. 燃料電池自動車
6. 今後の電気自動車や燃料電池自動車の空調
6.1 デアイス
6.2 コスト
6.3 使い勝手
7. 駆動電池の温度管理
7.1 望ましい電池の温度管理
7.1.1 任意形状への対応
7.1.2 絶縁性
7.1.3 均一な伝熱
第2節 蓄冷エバポレータ
1. 方式
2. 評価
第3節 水冷コンデンサと内部熱交換器
1 水冷コンデンサ
2. 内部熱交換器
第4節 各種加熱ヒータ
1. PTCヒータ
2. シースヒータ
3. 放射熱ヒータ
第5節 ヒートポンプ
1. ヒートポンプ空調
(1) 冷房サイクル
(2) ヒートポンプ（外気汲み上げ型）
(3) ヒートポンプ（内気循環型）
2. 低外気温用ヒートポンプ空調
(1) 暖房モード（ガスインジェクション付き）
(2) 冷房，除湿暖房モード
(3) 並列暖房モード
3. 新冷媒
第6節 廃熱回収ヒートポンプ
1. 廃熱源
2. 廃熱回収方式
3. 廃熱回収ヒートポンプの例
3.1 Hyundai社
3.2 テスラ社
3.3 カルソニックカンセイ社
第7節 ディーゼル車の補助暖房
1. エンジン冷却水の温度低下
2. 種々の補助暖房
3. ホットガスヒータ
4. ヒートブースタ
5. 燃焼式ヒータ
6. EGRクーラ
第8節 CO2冷媒エアコン
1. CO2冷媒の特徴
1.1 温暖化係数（GWP：Global Warming Potential）が小さい
1.2 沸点が低い
1.3 作動圧力が高い
1.4 毒性
2. 冷房サイクル
3. 暖房サイクル
第9節 パーソナル空調
1. 独立空調
2. タスク・アンビエント空調
3. 単独席配風
第5章 内外装による熱マネジメント・空調エネルギー の低減
第1節 合わせガラス用遮熱中間膜
1. 合わせガラス用中間膜
1.1 合わせガラスと中間膜
1.2 中間膜の材料
2. 熱性の設計指標
2.1 太陽光のエネルギー
2.2 日射熱取得率
3. 遮熱中間膜
3.1 遮熱中間膜とは
3.2 熱線吸収型遮熱中間膜
3.3 熱線反射型遮熱中間膜
4. 遮熱中間膜の効果
4.1 期待される効果について
4.2 車内温度低減効果
4.3 電費（燃費）改善効果
4.4 ジリジリ感低減効果
5. 今後の展望
第2節 赤外線反射フィルムを用いた自動車内の温熱環境改善 [※3]
1. 温室効果
2. 季節毎の車内温度
3. ウィンドウフィルムの概要
4. フィルムの特性比較
5. 赤外線反射フィルムによる車室内環境の改善
第3節 ポリカーボネート樹脂グレージングの断熱性と赤外線遮蔽機能の付与
1. 日射遮蔽のニーズと断熱性
2. 日射遮蔽の方法とコンセプト
3. 粒子分散によるハードコートの日射遮蔽技術
4. 日射遮蔽ハードコートの評価試験方法と結果
5. 実用評価
6. 標準住宅モデルにおける熱負荷計算
7. ポリカーボネート樹脂におけるUVカット
第4節 高反射率塗料と車体への実用展開 [※4]
1. 自動車室内の熱環境とその形成要因
1.1 車室内の熱環境
1.2 車室内熱環境の形成要因
2. 自動車塗装と高反射率塗装
2.1 自動車塗膜の作製手順と役割
2.2 塗装設計
2.3 自動車用高反射率塗装の事例
3. 車室内熱環境緩和効果
3.1 日射反射率向上による効果の実測
3.2 自動車用高反射率塗装による効果の実測
3.3 走行時における効果の実測
4. カーエアコンの小型化
5. 自動車車体への実用展開
第5節 シートヒーターの使用による暖房エネルギーの低減効果
1. シートヒーターの構造
2. シートヒーターの特徴
3. シートヒーターによる温熱快適性向上効果
3.1 実験方法
3.1.1 実験参加者
3.1.2 実験条件
3.1.3 実験プロトコル
3.1.4 測定項目
3.1.5 解析方法
3.2 結果
3.3 シートヒーターが温熱快適性に及ぼす効果
3.4 シートヒーターが中立作用温度に及ぼす効果
4. シートヒーターによる暖房エネルギー低減効果
4.1 必要暖房エネルギーの計算方法
4.2 結果
4.3 シートヒーターが必要暖房エネルギーに及ぼす効果
第6章 PCU・モータ・バッテリーの熱マネジメント
第1節 PCUの冷却技術
1. 伝熱の基礎
2. PCU冷却の必要性
3. PCUの冷却方法
4. 実際のPCUの冷却
4.1 容量による冷却システムの違い
4.2 直接冷却
4.3 両面冷却
4.4 熱伝達率の向上
4.5 空冷
5. 今後の展望
第2節 モータの冷却技術
1. 伝熱の基礎
2. モータ冷却の必要性
2.1 モータの発熱
2.2 モータ内部の伝熱
2.3 モータの温度上昇と絶縁設計
3. モータの冷却方法
3.1 空冷方式
3.2 水冷方式
3.3 油冷方式
3.4 回転子の抜熱
4. 実際の車載モータの冷却
5. モータ冷却の課題と展望
第3節 バッテリーシステムの発熱・放熱と冷却技術
1. EV用電池システムの概要（kWh容量，km距離とWh急速充電）
1.1 EV，PHVの搭載電池，容量と電圧
1.2 EV，PHVの電池容量と走行距離
1.3 EV，PHV，FCVとHVの走行距離
1.4 機電系の発熱，EV（PHV）モデル
1.5 EV，PHVの電力消費率（グラフ）
1.6 急速充電の所要時間 EVとPHV
1.7 急速充電の電流とCレート EVとPHV
2. リチウムイオン電池の性質（充・放電，発・吸熱と特性劣化）
2.1 二次電池の等価回路
2.2 放電I-Vカーブと過電圧
2.3 18650円筒セルの充放電と発熱
2.4 リチウムイオン電池の吸/発熱モデル
2.5 セルの寿命予測（1/2乗則（ルート))
2.6 改良sp-LMO正極系セルのサイクル特性と温度
2.7 EVの走行データ解析 容量維持率 EVにおける電池容量の維持率を解析した事例
2.8 EV用IEC 62660-1放電出力制御
3. 車載電池システムの構成（セル，パック，システムと制御回路）
3.1 セルからモジュールへ（セルの直・並列接続）
3.2 日産LEAFの電池構成例
3.3 モジュール化と放熱対策（定置型100 kWhシステムでの事例）
4. EV電池システムの温度制御（放熱，空冷と水冷）
4.1 リチウムイオン電池セルの構成材料と熱伝導率
4.2 セルの構造と熱伝導（放熱）性
4.3 GSユアサ製函体収納セル
4.4 TESLAに採用されているパナソニック製電池パック
4.5 TESLA Model-S 円筒型セルの水冷システム
4.6 Audi e-Tron 液体循環冷却
4.7 日産LEAF 280 km走行モデル（2015～2016年）の搭載電池
4.8 ラミネート型セルの端子と放熱（放電）性
4.9 AES製ラミネートセル＆モジュール
4.10 セルの形状と冷却方式（HV，PHVとEV）
4.11 HV，PHV，EV電池ユニットの冷却方式
5. EV電池システムの安全性（試験規格と温度レベル）
5.1 有機電解液の引火点と消防法規制
5.2 熱衝撃試験，UNECE 安全性試験項目
5.3 加熱サイクル，UNの安全性試験（Part?.38,3）
5.4 環境試験（加熱），UL 1642安全性試験項目
5.5 単電池への要求事項（機械的，熱的試験） JIS C8715-2
6. 熱領域の拡大へ（全固体リチウムイオン電池，ほか）
6.1 EV電池システムの温度と寿命時間との関係
6.2 熱制御型PHV/HV 全固体電池システム
6.3 電池の劣化と温度 1/2乗則
第4節 ヒートパイプを用いたバッテリー冷却システム
1. ヒートパイプの原理，種類，構造
1.1 ヒートパイプの作動限界
1.1.1 粘性限界
1.1.2 音速限界
1.1.3 毛細管限界
1.1.4 飛散限界
1.1.5 沸騰限界
1.2 使用温度範囲
1.3 作動流体・容器材料の適合性
1.4 ループヒートパイプ
1.5 自励振動型ヒートパイプ
1.6 超薄型ヒートパイプ
1.7 ベーパチャンバー
1.8 ヒートパイプの応用分野
2. ヒートパイプによるバッテリー冷却事例
2.1 ハイブリッドカー用リチウムイオン電池の冷却事例
2.2 ループヒートパイプによるリチウムイオン電池の冷却
3. バッテリー冷却と非定常熱解析
3.1 (株)e-Gleの電気自動車とリチウムイオン電池
3.2 リチウムイオン電池の定常熱解析と熱設計
3.3 局所短絡を模擬した非定常熱解析
4. バッテリーの異常温度防止対策
4.1 背景
4.2 PTC特性と利用技術
4.3 PTC薄膜の作り方とモデリング
4.4 PTC薄膜の試作と特性評価
第7章 自動運転時代の熱マネジメントと空調技術
1. 自動運転時代での求められる技術
1.1 日射遮蔽
1.2 日射からの遮熱，外気からの断熱
1.3 長時間の空調快適性
1.4 乗員情報の取得
1.5 柔軟な乗員位置への対応
1.6 手動運転復帰前覚醒
2. コモディティ化する自動運転技術
※1 弊社書籍 M020(自動車排熱)・第2部第1章，第2章第1節の内容をベースに記述しています。
※2 弊社書籍 M020(自動車排熱)・第5章と同内容です。
※3 弊社書籍 M013(自動車室内快適化)・第6章第4節の内容をベースに記述しています。
※4 弊社書籍 M013(自動車室内快適化)・第6章第5節の内容を一部更新したものです。
