報告書番号

M11005

タイトル（和文）

産業用小容量温風生成CO2 ヒートポンプの開発

タイトル（英文）

Development of a Compact CO2 Heat Pump for Industrial Drying

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

洗浄後の部品乾燥などの産業プロセスでは、小容量電気ヒーターが数多く導入されており、運転時間が長いことからエネルギー消費が多い。省エネを実現するためには高性能温風生成ヒートポンプが有効であるが、適切な機器は存在しない。そこで、オムロン、デンソー、電中研は、空気を効率よく（COP3以上）高温度差（室温25℃から80℃）で加熱し、かつ、工場内廃熱を利用可能な、小容量（2~6kW）水熱源温風生成CO2ヒートポンプの開発を目指し、共同で、仕様検討、原理機による高温空気の生成実験、試作機の性能評価を行った。
開発課題である空気加熱熱交換器については、実用化を念頭に一般的なフィンアンドチューブ式を元に設計し、空気とCO2冷媒が対向流となる構造とした。その結果、エコキュート技術を利用することで、高効率で高温度差加熱が実現可能であることを明らかにした。さらに、試作機を製造し、性能評価を行った結果、空気加熱能力2.5kW、空気入口温度25℃、空気出口温度80℃、熱源水温度30℃の条件で、COP（成績係数：空気加熱能力／消費電力）3.5を得た。従来プロセスに対して、消費電力を1/3に削減できる。

概要 （英文）

There are numerous examples of compact electric heaters used in drying processes in industrial establishments. These heaters consume considerable electricity due to the extended operating time, despite the small capacity of the individual heaters, hence the development of alternative highly efficient equipment is anticipated. In this study, we studied and developed a small capacity CO2 heat pump for drying industrial parts after washing with water. The specifications were: air outlet temperature of 85 (oC), heating capacity of about 3 (kW), heat source (water) temperature of 30 (oC) and COP above 3. Firstly, we calculated the theoretical COP and designed an air heating heat exchanger (i.e. gas cooler). However, we were unable to obtain an air outlet temperature of 80 (oC) due to the lack of high pressure CO2. Secondly, we built a "breadboard prototype" based on technology developed for "ECO CUTE". The evaluation test results showed that COP over 3 was achieved under the condition of an air heating capacity of 3 - 6 (kW), air inlet temperature of 25 (oC), air outlet temperature of 80 (oC) and heat source water temperature of 30 (oC). Thirdly, we developed a "prototype" and evaluated it in CRIEPI's environmental test facility. Consequently, the prototype operated well automatically and achieved a performance equivalent to the breadboard prototype. The heat pump may be able to reduce the power consumption to about one third of the conventional process.

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