自動車室内の温熱快適性と温度制御技術の開発

第1部 自動車室内の温熱心理生理評価方法と快適性の予測

(2020年4月10日 10:00〜11:30)

　従来、自動車の性能といえば走行に関わる性能のことであり、すなわちエンジン出力や空気抵抗、燃費などの向上が最重要課題であった。近年では、排出ガスに関する法規制が整備されており、環境性能に対する要求も高まっている。そこで各社より電気自動車の開発・普及促進が図られているが、それに伴って車内環境における乗員の温熱快適性の重要度が増している。その理由として、電気自動車の場合にはカーエアコンの熱源・動力源として走行用バッテリーのエネルギーを消費してしまうために、快適性確保のためにエアコンを使用すると、航続距離が著しく減少してしまうことが挙げられる。より少ないエネルギーで乗員の快適性を確保できるよう設計するためには、そもそも快適性を定量的に評価することができなければならない。 　そこで本講演では、温熱快適性の評価法について紹介する。参加者には、車内環境予測のための簡易プログラムを配布する。

1. 人体生理と温熱環境
2. 心理評価法
3. 生理評価法
4. サーマルマネキンによる測定
5. 人体熱生理モデルと数値解析
6. 事例紹介
• 質疑応答

第2部 車内の温度変化パターンの違いによるドライバの覚醒度と温熱快適性の変化

(2020年4月10日 12:10〜13:40)

　室内環境における温熱環境要素は,人の快適感だけではなく覚醒度や作業パフォーマンスにも影響を与えます。本研究では、人の温熱快適性と覚醒度の両方を高く維持できる温熱環境設計を目指し、様々な温熱環境下における温熱快適性と覚醒度の関連性について検討を重ねてきました。温熱的に快適な環境では覚醒度が低下し、覚醒させるための温熱刺激は快適感を低下させるというトレードオフの関係の中で、温度の変化に注目し、特にドライバの覚醒維持と快適性向上の両方が要求される車内の温度制御の影響についてえられた知見を共有し、聴衆の皆様と議論させていただければと考えております。

1. 室内空間の環境要素と温熱環境要素
2. 温熱環境要素が在室者に与える影響温熱環境要素と熱的快適感の関連性
   1. 温熱環境要素と熱的快適感の関連性
   2. 温熱環境要素と覚醒度および作業パフォーマンスとの関連性
   3. 温熱環境下における熱的快適感と覚醒度の関連性
3. 室内温度が変化する環境における仮説
4. 室内温度の変化が作業者の覚醒度と熱的快適感に及ぼす影響
   1. 温熱環境下における作業者の生理反応過程
   2. 評価実験の方法
   3. 評価実験の結果と考察
5. 車内の温度変化がドライバの覚醒度と温熱快適性に及ぼす影響
   1. 評価実験の方法
   2. 評価実験の結果と考察
6. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第3部 バイタルデータを用いた車室内の快適温調技術

(2020年4月10日 13:50〜15:20)

　バイタルデータと温熱的快適感の相関について、脳波と心拍変動に加え,ヒトのゆらぎによる快適感の評価について、研究事例をご紹介します。また、最適な温調制御に向けた人体温熱生理モデルを用いた、エアコンを用いた空調と局所加熱を用いた温調の効果についても、研究事例を紹介します。

1. バイタルデータと温熱的快適感の相関の検討
   1. 脳波による快適感の評価
   2. 心拍変動による快適感の評価
   3. ヒトのゆらぎと快適感
2. バイタルセンシングによる空調制御
   1. 心拍変動データの取得
   2. 皮膚温と温冷感申告値の相関
3. 最適な温調制御に向けた人体温熱生理モデルの開発
   1. 人体温熱生理モデルの開発
   2. 皮膚温を用いた快適な空調温度の検討
4. 車室空間内を含めたシミュレーションモデルによる局所加熱技術の効果
   1. 車室空間を含めたシミュレーションモデル
   2. エアコンを用いた空調と局所加熱を用いた温調の効果
• 質疑応答

第4部 メッシュフリーシミュレーションによる車室内の等価温度解析

(2020年4月10日 15:30〜17:00)

　近年、数値シミュレーションにより、車室内の温熱環境及び乗員温冷感・快適性が多く検討されている。 乗員温冷感の検討では、人体内部の体温調節機能をモデル化し、皮膚温などの生理量、さらには温冷感指標を評価する人体熱モデルから、サーマルマネキンの制御をモデル化し、放熱量、等価温度などの物理量を評価する手法など様々なモデル・手法が提案されている。この中で等価温度は人体生理量とは異なる物理量であり、ISO14505-2でも計測法・評価法が規定されている。しかしながら、 ISO14505-2ではサーマルマネキンによる等価温度の計測に関する規格であるため、シミュレーションに適用する場合には不明確な部分が多い。車室内における等価温度のシミュレーションについて、シミュレーション結果と実験結果を比較した事例が少なく、数値計算結果の妥当性が十分に検証されていなく、着衣の取り扱いも不明確である。 　本講演では、着衣条件における車室内の等価温度シミュレーション手法の確立を目的とした実験、解析結果及びそれらの比較について、解析精度、予測精度を検証する。

1. メッシュフリーシミュレーションの概要
2. 等価温度解析
   1. 車体形状と着衣サーマルマネキン形状
   2. 解析条件
      1. 夏季冷房条件
      2. 冬季暖房条件
   3. 解析方法
3. 等価温度解析の結果
   1. 車室内温熱環境
   2. 解析結果と実験結果の比較
4. 等価温度の予測精度の考察
• 質疑応答