ＮＥＤＯ省エネルギー技術フォーラム 2015 戦略的省エネルギー技術革新プログラムフェーズ名：実用化開発＜高温ヒートポンプシステムの開発＞ダイキン工業株式会社研究開発期間：平成 24年 8月～平成 27年 2月１．研究開発の背景、目的、目標１．１．背景＜位置付け、必要性、重要性＞・産業分野において、蒸気ボイラ使用によるCO2排出量は、国内総排出量の4％を占めており、この削減対策は重要課題・全世界のボイラー市場は、約1兆円。ヒートポンプで代替可能な領域（120℃以下）のものが60％＜国内外の市場動向・技術動向＞・既存技術として、洗浄、乾燥工程に対応できる取出し温度 90℃までのヒートポンプは各社で製品化されている・一部、100℃を越える製品はあるが、大容量仕様となっている 180 160 加熱温度[℃] 140 本開発機のターゲット 120 100 90 80 60 40 0 100 200 300 400 500 加熱能力[kW] 600 既存の産業用高温発生ヒートポンプ温度と能力の関係 700 2 １．研究開発の背景、目的、目標１．２．従来の課題、目的、目標＜従来の課題＞蒸気・給湯・実用化されている産業用高温発生ヒートポンプは、大容量かつ高イニシャル費となり、顧客のニーズに合うことが少ない・また分散配置や熱回収でシステム全体でのエネルギー消費量の削減を図ろうとすると、複雑な配管回路や制御が必要 3 機械ｺﾞﾑ・ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ化学 500℃ 120℃ 成形塗装焼付乾燥表面処理成形加硫 90℃ 60℃ 洗浄印刷狙う市場焼上げ滅菌蒸留・抽出分離・合成濃縮乾燥工場空調 40℃ 30℃ 食品乾燥乾燥加温・洗浄現在の市場業種別利用温度域＜目的、目標＞従来の加温・洗浄工程に留まらず、乾燥・滅菌工程までの蒸気ボイラ使用を合理的に代替しうる革新的な高温ヒートポンプシステムを開発目標値として、・乾燥・滅菌工程までの利用拡大を可能とする 120℃取出し・小型分散化と低イニシャル費によるニーズマッチングを実現する定格能力 35kW ・経済的合理性を有するための単体性能として COP2.5 を実現するヒートポンプシステム開発およびその制御開発を行い、 CO2排出量削減効果の実証、及びその実用性評価を実施２．研究開発体制、研究開発内容２．１．研究開発体制研究開発責任者ダイキン工業株式会社 4 ２．研究開発体制、研究開発内容 5 ２．２．研究開発内容（１）120℃発生ヒートポンプユニットの開発下記の新規開発を含む高温ヒートポンプシステムのカスケードユニットプロト機を試作、目標COP2.5 達成（@120℃取出し/35kW）を実証＜新規開発内容＞・高温対応の新スクロール圧縮機・R245fa冷媒を使用したプレート熱交換器・2段圧縮インジェクションサイクル回路サイクル概要カスケードユニットプロト機外観２．研究開発体制、研究開発内容２．２．研究開発内容（２）システム制御の開発下記を含めたシステム自動制御を開発し、実用化の基本技術を確立＜制御開発内容＞・熱源ユニットとの連動制御・冷凍サイクルに必要となる運転制御（起動・定常・停止・デフロスト）・危険運転を回避するための保護制御 6 ３．成果、実績、展望等３．１．成果高温ヒートポンプシステムプロト機の設計・試作・評価を完了し、最終目標値であるCOP2.5 達成を実証した主要な要素部品である圧縮機、熱交換器について新規開発を行い、システムCOP2.5 を達成する仕様を得たシステム自動制御を開発し、実用化の基本技術を確立した 7 ３．成果、実績、展望等 8 ３．２．今後の展望・本システムを実際の乾燥、滅菌工程に設置し、実用化課題を詳細に抽出するフィールドテストステージへ移行し、2018年度の実用化を目指す・将来的な応用例として、温熱冷熱工程における各排熱を熱源ユニットで一貫してつないだ「工場まるごと排熱利用ヒートポンプ」を提案し、画期的な高効率システムを実現したい本助成テーマ開発機将来的な応用例（工場まるごと排熱利用HP）炭酸飲料の製造工程に向けた適用例３．成果、実績、展望等 9 ３．３．原油換算省エネ効果 2020年時点： 20,150kL/年 (累計： 39,750kL ) 2030年時点： 104,400kL/年 (累計： 3,220,210kL ) 700000 = 消費エネルギーkWh/年 / *,***kＪ / kL 500000 400000 300000 200000 100000 0 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 *原油削減量(kL/年）原油削減量 [kL/年] 600000 年度