電気電子機器の開発における 材料技術者の視点

欧州市場に向けたヒートポンプ機器の展開

環境・エネルギー分野におけるICT技術

三菱電機株式会社

開発本部

馬場文明

2010.05.20 第2回産学連携シンポジウム 慶應義塾大学／JEITA

EUにおける再生可能エネルギーの導入

2020年までに全エネルギーの20%導入を目標に設定

•

Renewable Energy (RES)

–

Solar (Electricity, Heating and Cooling)

–

Bio (Energy and Fuels)

–

Wind Energy

–

Geothermal Energy

–

Ocean Energy

–

Heat Pump

（2008.1欧州委員会）

• 地中熱ヒートポンプならびに一定以上の効率性を有する空気熱 ヒートポンプが供給する熱エネルギーは，再生可能エネルギーに 由来するものとして計上を認める

–

Grid

EUにおける環境規制(電気電子分野)

•

RoHS指令（2003.2公布，2006.7施行）

– Directive on the Restriction of the use of certain Hazardous

Substances in electrical equipment)

•

WEEE指令（2003.2公布，2005.8施行）

– Directive on Waste Electrical and Electronics Equipment

•

EuP指令

（2005.8発効）

– Directive on Eco-design of Energy-using Products

•

REACH（2007.6施行，2008.6運用開始）

– The Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of

Chemicals

• 包装廃棄物指令（1994.12採択）

– Directive on Packaging and Packaging Waste

•

Fガス規制（200.6公布）

– Regulation on certain fluorinated greenhouse gases, Directive

relating to emissions of f-gas air conditioning systems fitted to cars

EUにおける環境規制(電気電子関連分野)

• RoHS指令（2003.2公布，2006.7施行） – 電気電子機器に係る特定有害物質の使用制限（鉛，カドミニウム他4物質) • WEEE指令（2003.2公布，2005.8施行） – 電気電子機器廃棄物の回収・リサイクル • EuP指令（2005.8発効） – 環境配慮設計：CEマーキング取得の条件，エネルギーラベル，エコラベル – Lot3：コンピュータ，Lot5：テレビ，Lot4：画像処理装置 – Lot6：待機電力・オフ時のエネルギー損失がある製品（ほとんどの電気電子製品) • オフモード 消費電力1W以下⇒0.5W以下 • 電力管理機能の組み込み – 複合セットトップボックスを追加（Lot18） • REACH（2007.6施行，2008.6運用開始） – 化学物質の登録・評価・認可・制限に関する規則 – 1企業当たり年間1トン以上の物質の登録 • 包装廃棄物指令（1994.12採択） – 包装廃棄物による環境汚染の防止と抑制 • Fガス規制（200.6公布） – 固定式機器（冷凍・冷蔵空調機器など）とモバイル型空調機器（カーエアコンなど） からのF含有ガス（HFC,PFC，SF6）の環境中への排出を抑制する規制 • 固定式機器： 充填量に応じた検査・モニタリング ３００ｋｇ以上：漏洩検知システム • カーエアコン： GWP150以下の冷媒 新型車（2011年），全車（2017年）

UKの家庭におけるエネルギー消費内訳

25 30 35 40 45 50 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2003 M illio n t o n n e s o f o il e q u iv a le n t

出所：UK Department for Trade and Industry

Space heating 60% Water 24% Cooking 3% Lighting and appliances 13% エネルギ消費の推移 エネルギ消費の内訳(2003)

地球温暖化ガスの低減施策（UK）

• 再生可能エネルギーの導入

• 建物の断熱強化

• ボイラーの効率化

–

EUのボイラー市場6.3M台/2007(内UK1.7M台）

–

Condensing boilerの導入（0.5M台/EU:2007）

•

Heat pumpの導入

– ボイラー代替としてATW（給湯）が中心

（ATW: Air to

water）

– 高COP機の導入（COP: Coefficient of performance）

– 寒冷地対応機種の開発，性能向上

Heat pumpの原理

加熱（暖房）の場合 凝縮器 圧縮機 膨張弁 外気 _空気水 10℃ 3℃ 投入エネルギー １ 吸熱エネルギー 4 放熱エネルギー １＋4＝5 タイプ 熱源 熱回収 用途 地域 市場規模(2008) ATW （GTW) 空気 地熱 水 暖房，給湯 北欧 中欧 576千台 EU8カ国 ATA 空気 空気 冷暖房 南欧 6.1百万台

欧州におけるHeat pumpの市場

蒸発器 60℃ 10℃ 5℃ 50℃ 10℃ 80℃ 吸 熱 放 熱

欧州におけるHeat pumpの需要(ATA)

0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 千台 RAC PAC

エアコン（ATA)需要の推移

イタリア 21% トルコ 15% ロシア 14% スペイン 8% ギリシャ 8% フランス 7% イギリス 3% その他 24%

欧州各国の比率２００９

データ：http://www.jraia.or.jp/stastics/aircon_2010/

空調機の世界需要推計

日本 中国 ア ジ ア 中東 欧州 北米 中南米 ア フリ カ オセア ニア 中国 アジア 欧州 北米 アフリカ オセアニア 日本 中南米 中東 データ：http://www.jraia.or.jp/stastics/aircon_2010/ ルームエアコン 6,010万台／2009年 パッケージエアコン 1,134万台／2009年 6,010万台 1,134万台

EU8カ国におけるHeat pumpの普及(除ATA)

Austria, Finland, France, Germany, Italy, Norway, Sweden, Switzerland

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 2005 2006 2007 2008 千台

普及台数の推移（除ATA）

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 %

ATW比率の推移

（暖房単独）

エコキュートの国内出荷推移

エコキュート:自然冷媒（ＣＯ₂）式ヒートポンプ式給湯器 0 100 200 300 400 500 600 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 年度 台数（ 千台) ・ データ：家電産業ハンドブック平成20年度版 ｈｔttp://www.jraia.or.jp/

日系企業がグローバルHeat pump分野で生き残るための条件

• ブランド力の維持（性能，品質，信頼性）

– 韓国メーカの猛追，中国メーカの伸張 （液晶テレビ，太陽電池)

• 知財先行が必須

⇒De facto or De jure

– キーデバイス，システム（プロトコル） – 相手市場における提案活動

• 材料素材・部品の寡占化

– 圧縮機，熱源機,パワーデバイスは，現状リード

• 開発のスピードアップ

– 韓国のパリパリ経営(速者生存)

• 産官学連携の強化

⇒

アカデミックマーケティング

– 役割分担の明確化

• 製造プロセス，制御システムのブラックボックス化

• 規制(環境)の先取り，リスク回避

– 世界の環境規制はEUが先行

家電製品の省エネを革新する技術

ヒートポンプ技術 自然（大気）の熱を利用し， エネルギーの有効利用とと もに環境負荷を低減する熱 源利用技術 インバータ技術 必要なときに必要な量の パワーやエネルギーを調 整し，無駄にエネルギを 使わない制御技術 センサー技術 住環境の状況を把握し， 住む人に最適かつ快適 な環境を効率的に提供す る総合センサー技術 システム・ネットワーク技術 個人(部屋)別に快適な環境を 低環境負荷で無駄なく効率的 に提供する安全安心な広域シ ステム制御技術

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

ＡＰＦ

インバータ技術

ルームエアコンのＡＰＦ推移（国内４ｋＷ機）

APF： Annual performance factor

付加機能追加

Heat Pump事業のグローバル展開に必要なICT技術

• GUI (Graphical User Interface)

– UD (Universal Design) • タッチパネル • カラー表示 – フィールドでのサービス性向上 • 装置設置時の自動最適化 • メンテナンス時の時間短縮 • 低コスト・省エネセンサーネットワーク – ワイヤレスネットワーク – 消費電力ゼロ化 • データマイニング技術 – トラフィック負荷低減 • セキュリティ – 課金情報，メンテナンス情報 • 拡張性 – 既存システム（プロトコル)との共存 – オープンシステムへの拡張性

Heat Pump事業の欧州における今後の展開

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ATA

– ルームエアコン(一般家庭)

• 住環境にマッチしたデザイン

• 高COP（暖房），高EER（冷房） EER: Energy efficient Ratio

• Fガス規制 – パッケージエアコン（集合住宅，ビル・業務用) • 各部屋個別制御 • 設置時，メンテナンス時のサポート • Grid対応デマンド制御 • Fガス規制

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ATW

– 低温時の能力向上 – システム最適化（暖房，給湯） – マルチ熱源とのハイブリット化，制御技術 – 太陽熱，ボイラー，太陽光発電．．．． – 高信頼性 – Fガス規制