2- 2.

2 -2.

主 要な研 究 成 果（ 18 ）主要な研究成果（18）

産業用ヒートポンプのCOP簡易推定法を提案
ヒートポンプ導入時の性能把握や新たな技術開発の性能目標設定に活用

需要家
サービス

背景
カーボンニュートラルの実現に向けては、産業分野におけるヒートポンプの導入を加速し、需要側の電化を推進する必要があります。
しかし、産業用の加熱工程は多岐にわたり、製品カタログ等に記載されているヒートポンプのエネルギー効率に関する表示方法も多様であることから、ヒートポンプを導入する時の事前検討を難しくしています。当所では、多種多様な産業用ヒートポンプのCOPを簡易的に推定

COP
p.23参照できる手法の構築に取り組んでいます。

主 要な研 究 成 果

主 要な研 究 成 果

成果の概要◇出入口温度のみを用いる簡易なCOP推定式を構築
熱源と熱供給先の出入口温度のみを用いる簡易なヒートポンプのCOP推定式を構築しました。圧縮機の形式、冷媒の種類、サイクルが異なる産業用ヒートポンプ製品（25機種）の性能データ（588点）
をローレンツ効率性能の相対値を表す指レンツサイクルを有するヒートポンプを基準としたもの。の幅広い温度条件（温度レベル、温度リフト、温度グライド）に適用できる推定式としました。

◇実際の性能データとの比較により簡易COP推定式を検証
簡易COP推定式を用いることにより、標準性能のヒートポンプについては、COPを±10%以内の精度

温度リフト
ヒートポンプが熱をくみ上げる温度差。熱供給先で推定できることを確認しました（図１）。また、二段圧縮サイクルや二元サイクルなどの高性能のヒート

甲斐田 武延（かいだ たけのぶ）

グリッドイノベーション研究本部

需要家サービス

ENIC研究部門

ポンプについては、機種による差が比較的大きいため、平均的な性能ではなく既存技術の最高性能（トップランナー性能）を推定できることを確認しました（図2）。

ヒートポンプ開発試験設備

温度から熱源温度を引い様々な種類のヒートポンプの試作機や商用機の性能評価が可能です。

た値。
温度グライド
熱供給先または熱源の出0.6

入口の温度差。

0.6推定式（標準性能）

対数平均温度リフト
熱供給先温度および熱源温度が変化するため、温0.50.40.30.2●スクリュー式■ターボ式

0.10▲ロータリ式◆レシプロ式※冷媒の種類によってプロットを色分け。

01020 30 40 50 60 70 80 90度リフトの対数平均値を対数平均温度リフト［K］

用いたもの。

図1

標準性能クラスの場合

圧縮機の形式や冷媒の種類の違いなどによって性能に±10%程度の差が生じますが、その差を許容すれば同一の式で推定することができます。

ローレンツ効率［-］0.5

ローレンツ効率［-］

需要家サービス

標 。理 想 性 能としてローもとに回帰分析を行った結果からローレンツ効率を近似的に算出する方法を考案し、様々なヒートポンプ

0.4

推定式
（トップランナー性能）

0.30.2●低圧力比対応圧縮機▲高圧力比対応圧縮機（二段圧縮機）0.10※冷媒の種類によってプロットを色分け。
020406080100120

ヒートポンプ研究開発実験棟

対数平均温度リフト［K］
図2 トップランナー性能の場合
二 段 圧 縮 サ イクルや 二 元 サ イクルを含 む 、既 存 技 術 の 最 高
COPを推定でき、既存のヒートポンプ技術の限界性能を把握する際に利用できます。

成果の活用先・事例
ヒートポンプの導入段階において、既存のヒートポンプ技術の平均性能やカタログに記載のない性能を把握できます。
また、新たなヒートポンプを技術開発する際の性能目標設定に活用できます。
参考60

電力中央研究所

Annual Report 2023

甲斐田ほか、電力中央研究所 研究報告 GD23010（2024）

電力中央研究所

Annual Report 2023

61

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主 要な研 究 成 果（ 18 ）主要な研究成果（18）

産業用ヒートポンプのCOP簡易推定法を提案
ヒートポンプ導入時の性能把握や新たな技術開発の性能目標設定に活用

需要家
サービス

背景
カーボンニュートラルの実現に向けては、産業分野におけるヒートポンプの導入を加速し、需要側の電化を推進する必要があります。
しかし、産業用の加熱工程は多岐にわたり、製品カタログ等に記載されているヒートポンプのエネルギー効率に関する表示方法も多様であることから、ヒートポンプを導入する時の事前検討を難しくしています。当所では、多種多様な産業用ヒートポンプのCOPを簡易的に推定

COP
p.23参照できる手法の構築に取り組んでいます。

主 要な研 究 成 果

主 要な研 究 成 果

成果の概要◇出入口温度のみを用いる簡易なCOP推定式を構築
熱源と熱供給先の出入口温度のみを用いる簡易なヒートポンプのCOP推定式を構築しました。圧縮機の形式、冷媒の種類、サイクルが異なる産業用ヒートポンプ製品（25機種）の性能データ（588点）をローレンツ効率性能の相対値を表す指レンツサイクルを有するヒートポンプを基準としたもの。の幅広い温度条件（温度レベル、温度リフト、温度グライド）に適用できる推定式としました。

◇実際の性能データとの比較により簡易COP推定式を検証
簡易COP推定式を用いることにより、標準性能のヒートポンプについては、COPを±10%以内の精度

温度リフト
ヒートポンプが熱をくみ上げる温度差。熱供給先で推定できることを確認しました（図１）。また、二段圧縮サイクルや二元サイクルなどの高性能のヒート

甲斐田 武延（かいだ たけのぶ）

グリッドイノベーション研究本部

需要家サービス

ENIC研究部門

ポンプについては、機種による差が比較的大きいため、平均的な性能ではなく既存技術の最高性能（トップランナー性能）を推定できることを確認しました（図2）。

ヒートポンプ開発試験設備

温度から熱源温度を引い様々な種類のヒートポンプの試作機や商用機の性能評価が可能です。

た値。
温度グライド
熱供給先または熱源の出0.6入口の温度差。

0.6推定式（標準性能）

対数平均温度リフト
熱供給先温度および熱源温度が変化するため、温0.5

0.4
0.30.2●スクリュー式■ターボ式

0.1
0▲ロータリ式◆レシプロ式※冷媒の種類によってプロットを色分け。

01020 30 40 50 60 70 80 90

度リフトの対数平均値を対数平均温度リフト［K］用いたもの。

図1

標準性能クラスの場合

圧縮機の形式や冷媒の種類の違いなどによって性能に±10%程度の差が生じますが、その差を許容すれば同一の式で推定することができます。

ローレンツ効率［-］0.5

ローレンツ効率［-］

需要家サービス

標 。理 想 性 能としてローもとに回帰分析を行った結果からローレンツ効率を近似的に算出する方法を考案し、様々なヒートポンプ

0.4

推定式
（トップランナー性能）

0.30.2●低圧力比対応圧縮機▲高圧力比対応圧縮機（二段圧縮機）0.10※冷媒の種類によってプロットを色分け。
020406080100120

ヒートポンプ研究開発実験棟

対数平均温度リフト［K］
図2 トップランナー性能の場合
二 段 圧 縮 サ イクルや 二 元 サ イクルを含 む 、既 存 技 術 の 最 高
COPを推定でき、既存のヒートポンプ技術の限界性能を把握する際に利用できます。

成果の活用先・事例
ヒートポンプの導入段階において、既存のヒートポンプ技術の平均性能やカタログに記載のない性能を把握できます。
また、新たなヒートポンプを技術開発する際の性能目標設定に活用できます。
参考60

電力中央研究所

Annual Report 2023

甲斐田ほか、電力中央研究所 研究報告 GD23010（2024）

電力中央研究所

Annual Report 2023

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