自動車排熱回収技術動向と今後の展開

第1部 燃費向上に向けた自動車排熱回収技術の要素技術と課題

(2015年2月20日 10:30〜11:45)

　自動車の駆動源はどのような変遷を遂げるか。新しい駆動源に必要な熱マネジメントは何か。特に燃料エネルギの70～80%を占める排熱の利用について解説する。

1. 自動車に対する環境からの要請
   1. 地球温暖化の影響
   2. 原発の停止
2. 次世代自動車とは
   1. ハイブリッド自動車
   2. プラグインハイブリッド自動車
   3. 低燃費ガソリンエンジン車
   4. クリーンディーゼルエンジン車
   5. 電気自動車
   6. 燃料電池自動車
3. 次世代自動車の熱マネジメント
   1. 排気熱回収装置
   2. 蓄熱装置
   3. ケミカルヒートポンプ
   4. 車室内断熱化
   5. エンジンコンパートメントの断熱化
   6. 駆動用電池の温度管理
   7. ランキンサイクル
   8. ターボコンパウンド
   9. 新冷凍サイクル
4. 熱マネジメントに寄与する材料
   1. 真空断熱材
   2. 繊維断熱材
   3. 発泡樹脂
• 質疑応答

第2部 自動車廃熱回収におけるスターリングエンジンの可能性

(2015年2月20日 12:40〜13:45)

　将来の自動車エンジンに適した廃熱エネルギーの回収技術として、スターリングエンジンの可能性を他の手段と比較しながら展望する。特に自動車用廃熱回収特有の課題への対応について解説する。次に、高効率ハイブリッド車のエンジン排熱回収用に検討したスターリングエンジンの事例について要点を分析し、解説する。

1. 将来の自動車における廃熱回収の商品価値 ～エンジン高効率化の中での廃熱量の変化～
2. 代表的廃熱回収手段とスターリングエンジンの比較 ～廃熱特性と商品価値に適した廃熱回収手段～
3. スターリングエンジンの基本原理と特性 ～スターリングエンジンが高効率である為のポイント～
4. スターリングエンジンの基本構成の選択 ～スターリングエンジンの利点を伸ばし弱点を補う構成の選択～
5. α型スターリングエンジンでの開発事例検討 ～プロト試作での基本構成・特性の評価・判断～
6. 高効率自動車 (プリウス) への適用研究事例の分析と解析
7. 廃熱回収スターリングエンジンに必要な技術の展望とまとめ
• 質疑応答

第3部 液体ピストン蒸気エンジンによる排気熱からの電力回収システム

(2015年2月20日 13:55〜15:10)

　自動車用の排熱発電システムには低温度差で熱効率が高くコストポテンシャルが高いことが要求される。この要求を満足できる可能性が高いと考えている液体ピストン蒸気エンジンの動作原理について解説する。また、この液体ピストン蒸気エンジンを自動車の排熱発電システムに用いる場合の機器構成や燃費向上効果について述べる。

1. 開発の背景
2. 排気ガス熱を利用した排熱発電システムの目標と現状
3. 目標を満足する排熱発電システム実現のための考え方
4. 液体ピストン蒸気エンジンの機器構成と動作
5. 数値解析による高効率化の指針導出
6. 高効率化の実験的検証
7. 自動車に用いた場合の燃費向上効果の見積もり
• 質疑応答

第4部 燃料改質による廃熱回収システムと改質燃料によるエンジンサイクル効率の向上

(2015年2月20日 15:15〜16:30)

　近年の新興国をはじめとした急速なモータリゼ―ションは、化石燃料の枯渇、CO2増大を加速させると考えられる。そのため、自動車の主な動力源であるエンジンの高効率化は、ますます重要となる。エンジンは、その燃焼熱の半分以上は排熱となり、動力に利用することが難しい。特に自動車のような移動体の場合、定置式に比べ排熱の活用方法に課題がある。そうした中、排熱を回収し、有効に利用する方式として、ターボ、ランキンサイクル、無礼トンサイクル、熱電素子、蓄熱などの様々なシステムが適用または検討されている。 　本テーマである燃料改質は上記同様に排熱回収に有効な手段である。具体的には燃料の吸熱反応による化学的排熱回収と燃焼改善によるサイクル効率向上を実現できる手段である。本講座では、燃料改質を利用した排熱回収手法について、筆者らが行った研究結果を中心に論じる。

1. エンジンのエネルギー収支
2. 各種排熱回収の比較
3. 燃料改質による排熱回収手法の概要
4. 脱水素反応を利用した排熱回収システム
5. 脱水素反応システムのサイクルシミュレーション結果
6. 脱水素反応システムの実機試験結果
7. その他の燃料改質手法について
8. 実用化の展望
• 質疑応答