ヒートポンプの役割と課題
電化の推進 燃焼から電気へきることから︑CO 2排出削減のた合が多く︑今後の技術進歩も期待でに比べて︑効率が顕著に高くなる場

燃料を直接燃焼させて熱を得る方法

ヒートポンプによる電気利用は︑による工場空調︑加温︑100℃未

給湯︑空調分野︑産業ではボイラー

家庭では給湯︑暖房分野︑業務ではンプ蓄熱センターが試算したもので︑に示す︒これは︑財団法人ヒートポの潜在的な量を試算した結果を図１

量を削減することができるのか︑そ

電力中央研究所『電気と環境のフォーラム』

ヒートポンプがCO 2排出削減に果めに重要な技術である︒本稿では︑減を想定し︑これらの分野において満の乾燥分野でのCO 2排出量の削び電力中央研究所︵以下︑電中研︶
すべてヒートポンプに置き換わったたす役割やその技術進歩︑課題およの取り組みについて︑エコキュート
場合の削減量を試算している︒図にの ％に相当する︒

５年度の総CO 2排出量 ・９億ｔ

ャルは１・３億ｔで︑これは２００示すようにCO 2排出削減ポテンシの開発経緯・動向を中心に紹介する︒

ヒートポンプによる
CO 2排出削 減ポテン
シャルと 技術進歩

ヒートポンプが普及することにより︑日本全体でどの程度CO 2排出なお本試算には︑発電側のCO 2

これまでの電中研の取り組みとして︑

ここでは︑ヒートポンプに関する

このように︑大きなCO 2削減効

f
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C

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ても︑技術開発が進展しており︑Ｃ向けの大型空調ヒートポンプについ分かる︒さらに︑大規模ビルや工場

目覚ましく向上してきていることがなどの技術開発が進展し︑ＣＯＰが新しいヒートポンプサイクルの採用

トポンプの各要素機器の高効率化やンナー方式の導入などにより︑ヒーられるか〟で定義される︒トップラ

入した電力に対し何倍の熱出力が得

ートポンプの効率を表す指標で︑〝投価な深夜電力を利用してお湯を作るユニットと貯湯槽から構成され︑安ュートは︑お湯を作るヒートポンプ

めて商品化したものである︒エコキ

共同で開発し︑ 年５月に世界で初果を踏まえ︑東京電力︑デンソーとエコキュートは︑この基礎研究の成目して基礎的な研究を行ってきた︒

焦点を当て︑中でもCO 2冷媒に着プの冷媒として利用可能な物質︶に古くから存在する物質でヒートポン

フロンではない自然冷媒︵自然界にーカーの市場参入︑環境問題への意識の高まりやオール電化住宅への関心の高まりなどにより︑急速に普及が進展している︵図３︶︒商品化初
年度は６千台程度の出荷であったが︑年度には約 万台普及し︑ 年月末には︑累計で１５０万台を突破

で︑販売している会社は 社である︒

を製造している会社は６社︵図３︶

した︒筆者らが調べた限りでは︑エＯＰの飛躍的な向上が図られている︒

システムで︑省エネ性や環境性に優進めてきたが︑フロン問題などによ

今後とも︑継続的に技術の積み重ねれており︑従来の燃焼式給湯器に対コキュートのヒートポンプユニットを行うことにより︑着実に効率が向し︑１次エネルギー消費を約３割削り商品化まで至らなかった︒そこで︑排出削減による効果や︑産業におけ上していくものと想定される︒

減でき︑CO 2排出量を半分以下に削減することができる︒
このため︑国の補助金制度や各メ

エコキュートの普及とあいまって︑技術開発も進展している︒表１にその概要を示す︒小型化︑寒冷地︵マ
イナス ℃︶における加熱能力の確保︑多機能化︵給湯＋浴室乾燥・床暖房機能︶︑静音化︵ dB↓

dB︶
︑高効率化︵ＣＯＰ３・５↓
５・１︶などが進展している︒なお︑

エコキュートは︑ヒートポンプユ

給湯／ ℃︑給水℃︑℃で︑中間期の条件である︒

球／湿球︶

値であり︑定格条件は︑外気温度︵乾会標準規格︶の定格条件で得られたニットと貯湯槽から構成される給湯

５０ ２００１︵日本冷凍空調工業

ここで示したＣＯＰは︑ＪＲＡ４０60
エネルギーフォーラム／2009.2

2009.2 ／エネルギーフォーラム

61

できる︒

エコキュート開発の経緯と最近の動電中研では 年以上前から︑家庭・果が期待されるヒートポンプであるっているのか︑家庭用と業務用のエ

業務給湯分野の省エネルギーを目指向を紹介する︒

アコンを例に紹介する︒図２にこれし︑給湯ヒートポンプの研究開発を08

が︑最近の技術動向はどのようにならの機器の効率向上の変遷を示す︒

1038

図の縦軸のＣＯＰ︵

ヒートポンプ・蓄熱センターの白書によれば、ヒートポンプによるCO2削減ポテンシャルは1.3億ｔでわが国の総排出量の10％に相当する。ヒートポンプがCO2排出削減に果たす役割は大きい。

図1 ヒートポンプによるCO2排出削減ポテンシャル[1]1645の略︑成績係数︶はヒ（財）
ヒートポンプ・蓄熱センター編「ヒートポンプ・蓄熱白書」
より

橋本 克巳
すべてヒートポンプ

41

産業

電力中央研究所 エネルギー技術
研究所 主任研究員。
圧縮式ヒート
ポンプの挙動や熱交換器の伝熱に関する研究、ヒートポンプの評
価手法に関する研究に従事。エコキュートの開発で、省エネ大賞経産大臣賞などの賞を共同受賞。

17

冷暖平均

家庭
家庭
家庭
（13%）
1.6億t

産業

る100℃以上の加熱プロセスのヒートポンプによる代替効果は含まれていない︒これらを考慮できるとす

2.2億t

斎川 路之
乾燥・加温
空調
3290万t

業務
業務
給湯・暖房
5420万t長谷川 浩巳

給湯・空調
4430万t07

1.3億 t

その他（−10%）

電力中央研究所 エネルギー技術研究所 上席研究員。
圧縮式ヒート
ポンプの研究開発や需要サイドのエネルギーシステムの評価研究に従事。
エコキュートの開発で、省エネ大賞経産大臣賞などの賞を共同受賞。

産業
5.2億t （40%）

運輸
（20%）
運輸
（20%）
2.6億t

20

01

25

2006（年）
2004
2002
2000
1998
3.0

2005年

12

4.0

電力中央研究所 エネルギー技術研究所 上席研究員。
圧縮式ヒート
ポンプや蓄熱材・蓄熱システムに関する基礎研究・開発研究・評価研究などに従事。

16

業務用エアコン
暖房能力11kWクラス

12

家庭用エコキュート開発の経緯と最近の動向

[2]

5.0
C
O
P

6.0

家庭用エアコン
暖房能力3kWクラス
8〜12畳用れば︑さらに大きな削減効果が期待

2

7.0

業務
（18%）

65

● 圧縮機（モーター、イ
ンバーター含む）
・熱交
換器・送風機などの高効率化、冷媒回路の最
適化

その他

4回
第
図 の 縦 軸 のCOP（ 成績 係 数） は ヒ ー ト ポ
ンプの効率を表す指標で、 投入した電力に対し何倍の熱出力が得られるか で定義 さ れ る。 図 に は 最も効率の高い機種のCOPを 示 し た。 ト ップランナー方式の導入 に よ り 家 庭 用・ 業
務用エアコンの高効率化が進展している。

トップランナー方式の 導 入（98）に よ り
COPの向上が進展

101
図2 家庭用・業
務用エアコンの効率向上●

12.9億t連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

ヒートポンプの役割と課題
電化の推進 燃焼から電気へきることから︑CO 2排出削減のた合が多く︑今後の技術進歩も期待でに比べて︑効率が顕著に高くなる場

燃料を直接燃焼させて熱を得る方法

ヒートポンプによる電気利用は︑による工場空調︑加温︑100℃未

給湯︑空調分野︑産業ではボイラー

家庭では給湯︑暖房分野︑業務ではンプ蓄熱センターが試算したもので︑に示す︒これは︑財団法人ヒートポの潜在的な量を試算した結果を図１

量を削減することができるのか︑そ

電力中央研究所『電気と環境のフォーラム』

ヒートポンプがCO 2排出削減に果めに重要な技術である︒本稿では︑減を想定し︑これらの分野において満の乾燥分野でのCO 2排出量の削び電力中央研究所︵以下︑電中研︶
すべてヒートポンプに置き換わったたす役割やその技術進歩︑課題およの取り組みについて︑エコキュート
場合の削減量を試算している︒図にの ％に相当する︒

５年度の総CO 2排出量 ・９億ｔ

ャルは１・３億ｔで︑これは２００示すようにCO 2排出削減ポテンシの開発経緯・動向を中心に紹介する︒

ヒートポンプによる
CO 2排出削 減ポテン
シャルと 技術進歩

ヒートポンプが普及することにより︑日本全体でどの程度CO 2排出なお本試算には︑発電側のCO 2

これまでの電中研の取り組みとして︑

ここでは︑ヒートポンプに関する

このように︑大きなCO 2削減効

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ても︑技術開発が進展しており︑Ｃ向けの大型空調ヒートポンプについ分かる︒さらに︑大規模ビルや工場

目覚ましく向上してきていることがなどの技術開発が進展し︑ＣＯＰが新しいヒートポンプサイクルの採用

トポンプの各要素機器の高効率化やンナー方式の導入などにより︑ヒーられるか〟で定義される︒トップラ

入した電力に対し何倍の熱出力が得

ートポンプの効率を表す指標で︑〝投価な深夜電力を利用してお湯を作るユニットと貯湯槽から構成され︑安ュートは︑お湯を作るヒートポンプ

めて商品化したものである︒エコキ

共同で開発し︑ 年５月に世界で初果を踏まえ︑東京電力︑デンソーとエコキュートは︑この基礎研究の成目して基礎的な研究を行ってきた︒

焦点を当て︑中でもCO 2冷媒に着プの冷媒として利用可能な物質︶に古くから存在する物質でヒートポン

フロンではない自然冷媒︵自然界にーカーの市場参入︑環境問題への意識の高まりやオール電化住宅への関心の高まりなどにより︑急速に普及が進展している︵図３︶︒商品化初
年度は６千台程度の出荷であったが︑年度には約 万台普及し︑ 年月末には︑累計で１５０万台を突破

で︑販売している会社は 社である︒

を製造している会社は６社︵図３︶

した︒筆者らが調べた限りでは︑エＯＰの飛躍的な向上が図られている︒

システムで︑省エネ性や環境性に優進めてきたが︑フロン問題などによ

今後とも︑継続的に技術の積み重ねれており︑従来の燃焼式給湯器に対コキュートのヒートポンプユニットを行うことにより︑着実に効率が向し︑１次エネルギー消費を約３割削り商品化まで至らなかった︒そこで︑排出削減による効果や︑産業におけ上していくものと想定される︒

減でき︑CO 2排出量を半分以下に削減することができる︒
このため︑国の補助金制度や各メ

エコキュートの普及とあいまって︑技術開発も進展している︒表１にその概要を示す︒小型化︑寒冷地︵マ
イナス ℃︶における加熱能力の確保︑多機能化︵給湯＋浴室乾燥・床暖房機能︶︑静音化︵ dB↓

dB︶
︑高効率化︵ＣＯＰ３・５↓
５・１︶などが進展している︒なお︑

エコキュートは︑ヒートポンプユ

給湯／ ℃︑給水℃︑℃で︑中間期の条件である︒

球／湿球︶

値であり︑定格条件は︑外気温度︵乾会標準規格︶の定格条件で得られたニットと貯湯槽から構成される給湯

５０ ２００１︵日本冷凍空調工業

ここで示したＣＯＰは︑ＪＲＡ４０60
エネルギーフォーラム／2009.2

2009.2 ／エネルギーフォーラム

61

できる︒

エコキュート開発の経緯と最近の動電中研では 年以上前から︑家庭・果が期待されるヒートポンプであるっているのか︑家庭用と業務用のエ

業務給湯分野の省エネルギーを目指向を紹介する︒

アコンを例に紹介する︒図２にこれし︑給湯ヒートポンプの研究開発を08

が︑最近の技術動向はどのようにならの機器の効率向上の変遷を示す︒

1038

図の縦軸のＣＯＰ︵

ヒートポンプ・蓄熱センターの白書によれば、ヒートポンプによるCO2削減ポテンシャルは1.3億ｔでわが国の総排出量の10％に相当する。ヒートポンプがCO2排出削減に果たす役割は大きい。

図1 ヒートポンプによるCO2排出削減ポテンシャル[1]1645の略︑成績係数︶はヒ（財）
ヒートポンプ・蓄熱センター編「ヒートポンプ・蓄熱白書」
より

橋本 克巳
すべてヒートポンプ

41

産業

電力中央研究所 エネルギー技術
研究所 主任研究員。
圧縮式ヒート
ポンプの挙動や熱交換器の伝熱に関する研究、ヒートポンプの評
価手法に関する研究に従事。エコキュートの開発で、省エネ大賞経産大臣賞などの賞を共同受賞。

17

冷暖平均

家庭
家庭
家庭
（13%）
1.6億t

産業

る100℃以上の加熱プロセスのヒートポンプによる代替効果は含まれていない︒これらを考慮できるとす

2.2億t

斎川 路之
乾燥・加温
空調
3290万t

業務
業務
給湯・暖房
5420万t長谷川 浩巳

給湯・空調
4430万t07

1.3億 t

その他（−10%）

電力中央研究所 エネルギー技術研究所 上席研究員。
圧縮式ヒート
ポンプの研究開発や需要サイドのエネルギーシステムの評価研究に従事。
エコキュートの開発で、省エネ大賞経産大臣賞などの賞を共同受賞。

産業
5.2億t （40%）

運輸
（20%）
運輸
（20%）
2.6億t

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01

25

2006（年）
2004
2002
2000
1998
3.0

2005年

12

4.0

電力中央研究所 エネルギー技術研究所 上席研究員。
圧縮式ヒート
ポンプや蓄熱材・蓄熱システムに関する基礎研究・開発研究・評価研究などに従事。

16

業務用エアコン
暖房能力11kWクラス

12

家庭用エコキュート開発の経緯と最近の動向

[2]

5.0
C
O
P

6.0

家庭用エアコン
暖房能力3kWクラス
8〜12畳用れば︑さらに大きな削減効果が期待

2

7.0

業務
（18%）

65

● 圧縮機（モーター、イ
ンバーター含む）
・熱交
換器・送風機などの高効率化、冷媒回路の最
適化

その他

4回
第
図 の 縦 軸 のCOP（ 成績 係 数） は ヒ ー ト ポ
ンプの効率を表す指標で、 投入した電力に対し何倍の熱出力が得られるか で定義 さ れ る。 図 に は 最も効率の高い機種のCOPを 示 し た。 ト ップランナー方式の導入 に よ り 家 庭 用・ 業
務用エアコンの高効率化が進展している。

トップランナー方式の 導 入（98）に よ り
COPの向上が進展

101
図2 家庭用・業
務用エアコンの効率向上●

12.9億t連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

第4回 ヒートポンプの役割と課題
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

設置先の負荷を学習し必要な湯量の以上は︑貯湯槽を有するために生半瞬間式とも呼べるシステムが開発・きくして貯湯槽を大幅に小さくしたシステムであり︑システム全体としみを沸かす運転制御方式︑貯湯槽の商品化されている︒このようなシスことができるため︑ヒートポンプ単℃程度で沸かせるお湯の量を増やすに対し︑実際に必要な温度である

65⑥システムとしての効率向上
10JRA定格条件の値【外気温度（乾球／湿球）：16／12℃、給水温度：17℃、給湯温度：65℃】

貯湯槽の断熱強化
負荷の学習、省エネ運転（制御）0
中温水利用
半瞬間式（加熱能力 23kW、45ℓタンク）

普及の進展とあいまって、エコキュートの技術開発も進展している。カタログの性能表
示もヒートポンプユ
ニット単体の値から貯湯槽も含めたシステム
全体の年間給湯効率（APF）に替わった。
実際に利用したときの効率に近い性能表示であり、好ましい改訂である。

④静音化（45dB→38dB（セーブモード37dB））
20⑤ヒートポンプユニット効率向上（COP：3.5→5.1）（2008年より、APF：年間給湯効率を表示）

型のヒートポンプは普及しているが業務・産業用の空調としては︑小30（加熱能力：給湯専用機4.5kW→多機能機6.0kW、9.0kW）

中大型のシェアは ％程度である︒
冷媒は︑家庭用と同様︑代替フロンである︒給湯については︑業務用のエコキュートが開発されているものの出荷台数はまだ少ない︒また︑産業用では多くの蒸気需要があるが︑ほとんどが化石燃料を利用するボイ
ラーによって賄われている︒
次に︑整理した現状を踏まえて抽出した課題を表３に示す︒まずは︑ヒートポンプのさらなる普及および用途の拡大が挙げられる︒家庭用では暖房と給湯︑業務用では中大型の空調と給湯︑産業用ではプロセス加

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A

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F

熱︵蒸気ボイラー代替︶と乾燥分野への普及拡大が望まれる︒
また︑代替フロンに代わる新しい冷媒の探索も大きな課題である︒カ

した上で︑CO 2の効果に対して相

l
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o
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W
l
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b
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G
︑

対する効果を︑その持続時間も加味

個々の温室効果ガスの地球温暖化にＰ

年から冷媒の地球温暖化係数︵ＧＷ

対的に表す指標︶を１５０以下にすーエアコンについては︑欧州では622009.2 ／エネルギーフォーラム

れら技術の高度化が進んでいる︒ての効率が重要である︒このため︑じる課題であり︑この課題を一挙にまた︑給湯用にエコキュートが商品化され︑最近では給湯機器の出荷台数の約 ％を占めるようになってきている︒しかし︑本格的な普及はこれからである︒

貯湯式が ℃以上のお湯を沸かすの中間位置に発生する中温水を積極的

エコキュートの年間出荷台数は順調に伸びており、07年度には約41万台普及し、08年10月末には、累計で150万台を突破した。各メー
カーが市場参入し、エコキュートのヒートポンプユニットを開発したメーカーは現在6社であり、販売は16社である。

ヒートポンプ自体の高効率化をはじ

図3 エコキュートの年間出荷台数と開発メーカー

は主に代替フロンが用いられている︒

パナソニック
2003.11〜

テムをうまく使うことができれば︑としての使用率は低い︒また︑冷媒

エアコンは普及しているが︑暖房用

家庭用については︑空調としてのれている冷媒を示す︒にヒートポンプの普及の現状と使わ

電中研の取り組みを紹介する︒表２

理して今後の課題を抽出し︑最後に普及の現状と使われている冷媒を整の利用分野と用途の観点から︑その分ではない︒そこで︑ヒートポンプ

これからであり︑また機能面でも十大してきたが︑その本格的な普及はトポンプの用途は空調から給湯へ拡

エコキュートの開発により︑ヒー

ヒートポンプの課題と電中研の取り組み

上に期待したい︒

定する効率︵ＡＰＦ︶のさらなる向

エコキュートを実際に使う場合を想らは好ましい改訂である︒今後は︑エネ推進・CO 2排出削減の観点か

め厳しい性能表示ともいえるが︑省カーにとっては︑試験の煩雑さも含効率向上への努力がなされる︒メーは︑この性能表示に従って︑各社のスを含んだ性能を表している︒今後

ダイキン工業
2002.2〜

解決する方策として︑加熱能力を大能になり︑システム全体の効率向上が期待できる︒技術開発の重要な方
向性のひとつである︒
なお︑これまでのエコキュートの性能表示は︑中間期のヒートポンプ
ユニット単体のＣＯＰであった︵表１の⑤参照︶
︒エコキュートは︑ヒートポンプと貯湯槽から構成されており︑システム全体の効率が重要であることは前述のとおりである︒このため︑性能表示についても︑実際に使った場合の効率に近くなるように規格が改訂され︑ 年からは︑システム全体の年間給湯効率︵ＡＰＦ＝１年間の給湯負荷の熱量／１年間の消費電力量︶で表示されることになった︵表１の⑥参照︶︒この効率のヒートポンプ単体性能試験に加え︑は︑冬期や着霜条件を含む５条件で設定した１日の標準給湯モード︵負荷︶に基づいて︑３日間にわたる沸き上げと給湯を繰り返す試験を冬期条件で行うことなどにより算出され三洋電機
2001.11〜に利用する技術などが開発され︑こ13.3

体性能の向上と貯湯ロスの低減が可

22.5

る値であり︑貯湯槽の放熱ロスや起NEDOプロジェクト
デンソー
2001.5〜

表1 エコキュートの技術的な進展①小型化（集合住宅、狭隘地向け）
40②寒冷地仕様（外気温−25℃で能力確保）③多機能化（床暖房、浴室乾燥機能）

エネルギーフォーラム／2009.2

30

めとして︑貯湯槽の断熱強化技術︑

2007 年度
2006
2005
2004
2003
2002
2001

41.3

動停止によるロスなど︑あらゆるロ

50

63

35.0
40

40
11

2010年度末、520万台！

エコキュートが開発されて小型は普及（80％）
いるものの台数は小中大型は40% 程度（吸収式冷凍機、
ガスエンジン （50% 石油ボイラ、35% ガ 蒸気需要は多いが、ほ産業
スボイラ）
ヒートポンプと競合）
とんどボイラ（水冷媒
冷媒：代替フロン中心
ヒートポンプの可能性）（ノンフロンの開発実績有り）
冷凍冷蔵にはノンフロンが進展中

3.6
0.6
0

三菱電機
2006.5〜
国の目標：
業務

40石油

150万台突破！
冷媒：CO2石炭

累積普及台数：
冷媒：代替フロン8.0
10

日立アプライアンス
2005.11〜
2008年10月末、

10

ヒートポンプの普及の現状と使われている冷媒を整理した。例えば、家庭用の空調では、冷房暖房兼用のエアコンが普及しているが、暖房への利用は少ないことや、空調用の冷媒は代替フロンが中心であることが見てとれる。
出荷台数の約10％がヒートポンプ洗濯乾燥機
エコキュート（2007 年度）（代替フロン）
本格的普及はこれから

家庭

エアコンは普及
暖房使用率は低い

表2 ヒートポン
プの普及と冷媒
の現状
その他
給湯
空調

20

08

3

家庭用給湯機器の市場（≒年間420万台）の 約10%達成！

万台
50

第4回 ヒートポンプの役割と課題
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

設置先の負荷を学習し必要な湯量の以上は︑貯湯槽を有するために生半瞬間式とも呼べるシステムが開発・きくして貯湯槽を大幅に小さくしたシステムであり︑システム全体としみを沸かす運転制御方式︑貯湯槽の商品化されている︒このようなシスことができるため︑ヒートポンプ単℃程度で沸かせるお湯の量を増やすに対し︑実際に必要な温度である

65⑥システムとしての効率向上
10JRA定格条件の値【外気温度（乾球／湿球）：16／12℃、給水温度：17℃、給湯温度：65℃】

貯湯槽の断熱強化
負荷の学習、省エネ運転（制御）0
中温水利用
半瞬間式（加熱能力 23kW、45ℓタンク）

普及の進展とあいまって、エコキュートの技術開発も進展している。カタログの性能表
示もヒートポンプユ
ニット単体の値から貯湯槽も含めたシステム
全体の年間給湯効率（APF）に替わった。
実際に利用したときの効率に近い性能表示であり、好ましい改訂である。

④静音化（45dB→38dB（セーブモード37dB））
20⑤ヒートポンプユニット効率向上（COP：3.5→5.1）（2008年より、APF：年間給湯効率を表示）

型のヒートポンプは普及しているが業務・産業用の空調としては︑小30（加熱能力：給湯専用機4.5kW→多機能機6.0kW、9.0kW）

中大型のシェアは ％程度である︒
冷媒は︑家庭用と同様︑代替フロンである︒給湯については︑業務用のエコキュートが開発されているものの出荷台数はまだ少ない︒また︑産業用では多くの蒸気需要があるが︑ほとんどが化石燃料を利用するボイ
ラーによって賄われている︒
次に︑整理した現状を踏まえて抽出した課題を表３に示す︒まずは︑ヒートポンプのさらなる普及および用途の拡大が挙げられる︒家庭用では暖房と給湯︑業務用では中大型の空調と給湯︑産業用ではプロセス加

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また︑代替フロンに代わる新しい冷媒の探索も大きな課題である︒カ

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G
︑

対する効果を︑その持続時間も加味

個々の温室効果ガスの地球温暖化にＰ

年から冷媒の地球温暖化係数︵ＧＷ

対的に表す指標︶を１５０以下にすーエアコンについては︑欧州では622009.2 ／エネルギーフォーラム

れら技術の高度化が進んでいる︒ての効率が重要である︒このため︑じる課題であり︑この課題を一挙にまた︑給湯用にエコキュートが商品化され︑最近では給湯機器の出荷台数の約 ％を占めるようになってきている︒しかし︑本格的な普及はこれからである︒

貯湯式が ℃以上のお湯を沸かすの中間位置に発生する中温水を積極的

エコキュートの年間出荷台数は順調に伸びており、07年度には約41万台普及し、08年10月末には、累計で150万台を突破した。各メー
カーが市場参入し、エコキュートのヒートポンプユニットを開発したメーカーは現在6社であり、販売は16社である。

ヒートポンプ自体の高効率化をはじ

図3 エコキュートの年間出荷台数と開発メーカー

は主に代替フロンが用いられている︒

パナソニック
2003.11〜

テムをうまく使うことができれば︑としての使用率は低い︒また︑冷媒

エアコンは普及しているが︑暖房用

家庭用については︑空調としてのれている冷媒を示す︒にヒートポンプの普及の現状と使わ

電中研の取り組みを紹介する︒表２

理して今後の課題を抽出し︑最後に普及の現状と使われている冷媒を整の利用分野と用途の観点から︑その分ではない︒そこで︑ヒートポンプ

これからであり︑また機能面でも十大してきたが︑その本格的な普及はトポンプの用途は空調から給湯へ拡

エコキュートの開発により︑ヒー

ヒートポンプの課題と電中研の取り組み

上に期待したい︒

定する効率︵ＡＰＦ︶のさらなる向

エコキュートを実際に使う場合を想らは好ましい改訂である︒今後は︑エネ推進・CO 2排出削減の観点か

め厳しい性能表示ともいえるが︑省カーにとっては︑試験の煩雑さも含効率向上への努力がなされる︒メーは︑この性能表示に従って︑各社のスを含んだ性能を表している︒今後

ダイキン工業
2002.2〜

解決する方策として︑加熱能力を大能になり︑システム全体の効率向上が期待できる︒技術開発の重要な方
向性のひとつである︒
なお︑これまでのエコキュートの性能表示は︑中間期のヒートポンプ
ユニット単体のＣＯＰであった︵表１の⑤参照︶
︒エコキュートは︑ヒートポンプと貯湯槽から構成されており︑システム全体の効率が重要であることは前述のとおりである︒このため︑性能表示についても︑実際に使った場合の効率に近くなるように規格が改訂され︑ 年からは︑システム全体の年間給湯効率︵ＡＰＦ＝１年間の給湯負荷の熱量／１年間の消費電力量︶で表示されることになった︵表１の⑥参照︶︒この効率のヒートポンプ単体性能試験に加え︑は︑冬期や着霜条件を含む５条件で設定した１日の標準給湯モード︵負荷︶に基づいて︑３日間にわたる沸き上げと給湯を繰り返す試験を冬期条件で行うことなどにより算出され三洋電機
2001.11〜に利用する技術などが開発され︑こ13.3

体性能の向上と貯湯ロスの低減が可

22.5

る値であり︑貯湯槽の放熱ロスや起NEDOプロジェクト
デンソー
2001.5〜

表1 エコキュートの技術的な進展①小型化（集合住宅、狭隘地向け）
40②寒冷地仕様（外気温−25℃で能力確保）③多機能化（床暖房、浴室乾燥機能）

エネルギーフォーラム／2009.2

30

めとして︑貯湯槽の断熱強化技術︑

2007 年度
2006
2005
2004
2003
2002
2001

41.3

動停止によるロスなど︑あらゆるロ

50

63

35.0
40

40
11

2010年度末、520万台！

エコキュートが開発されて小型は普及（80％）
いるものの台数は小中大型は40% 程度（吸収式冷凍機、
ガスエンジン （50% 石油ボイラ、35% ガ 蒸気需要は多いが、ほ産業
スボイラ）
ヒートポンプと競合）
とんどボイラ（水冷媒
冷媒：代替フロン中心
ヒートポンプの可能性）（ノンフロンの開発実績有り）
冷凍冷蔵にはノンフロンが進展中

3.6
0.6
0

三菱電機
2006.5〜
国の目標：
業務

40石油

150万台突破！
冷媒：CO2石炭

累積普及台数：
冷媒：代替フロン8.0
10

日立アプライアンス
2005.11〜
2008年10月末、

10

ヒートポンプの普及の現状と使われている冷媒を整理した。例えば、家庭用の空調では、冷房暖房兼用のエアコンが普及しているが、暖房への利用は少ないことや、空調用の冷媒は代替フロンが中心であることが見てとれる。
出荷台数の約10％がヒートポンプ洗濯乾燥機
エコキュート（2007 年度）（代替フロン）
本格的普及はこれから

家庭

エアコンは普及
暖房使用率は低い

表2 ヒートポン
プの普及と冷媒
の現状
その他
給湯
空調

20

08

3

家庭用給湯機器の市場（≒年間420万台）の 約10%達成！

万台
50

第4回 ヒートポンプの役割と課題
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

新冷媒の探索が必要になっている︒
なお︑表には示していないが︑ヒー
トポンプの熱源としては︑利用が容易な空気熱源が一般的であるが︑ヒートポンプの普及拡大・高効率化のためには︑地中熱や排熱などを安価

湯の流量･使用時間と温度︶をさま④エコキュートが賄う給湯負荷︵お季節の条件︵５〜 ℃︶に設定可能③エコキュートに流入する水温を各

ョンによる可能性評価を行っている︒

気製造ヒートポンプのシミュレーシ

ロンではなく水自体を冷媒とした蒸いる︒そこで︑電中研では︑代替フ造ヒートポンプの開発が期待されてに一歩進めて︑新冷媒による蒸気製が開発・商品化されているが︑さら上の蒸気を製造できるヒートポンプ

ヒートポンプの評価が下がり︑一時度が低い機器も出回った︒その結果︑企業も多かったため︑技術的な完成

ブームに乗って新規に市場参入した

トポンプの開発・普及が進んだが︑１９８０年代から︑暖房・給湯ヒー

か︒欧州では︑石油ショック以降のの動向はどうなっているのであろう

飽和蒸気を作った場合のＣＯＰを試価格の高騰により︑再び開発・普及

してのヒートポンプの再評価や石油﹁再生可能エネルギー推進に関する7m

電中研の横須賀地区に07年１月末に設置したエコキュート性能評価用環境試験設備。本設備を活用して、さまざまな条件下でエコキュートの性能評価を行い、より良いエコキュートが普及するように技術的なサポートを進めていく。性能評価研究は、電中研が中立機関として果たすべき大きな役割のひとつと考えている。

ヒートポンプ・蓄熱白書、財団法人ヒ

参考文献

展を期待して本稿の結びとしたい︒

ヒートポンプの今後のますますの進る︒省エネ性・省CO 2性に優れた

地球温暖化防止は待ったなしであではないだろうか︒

献することが︑わが国の大きな使命

して︑世界の省エネ・省CO 2に貢とが分かる︒この優れた技術を駆使

技術力は︑相当に高いものであるこから︑日本のヒートポンプに関する

歩やエコキュートの開発・普及状況

屋外環境模擬室かつ簡便に利用できる技術の開発も重要である︒
こうした課題に対応するため︑電る︒最後に︑ヒートポンプシステム

ざまな条件に設定可能

期その普及は停滞した︒しかし２０

発機関という立場を生かして︑本設算した結果︑２・７という値が得らが進展しつつある︒ 年１月には︑
できれば︑ヒートポンプでボイラー

ＥＵ指令﹂案が発表され︑その中で︑

外気条件
設定装置
給水給湯
条件
設定装置

中研としては３つの観点から研究に取り組んでいる︒その第１は︑次世
代エコキュートの性能評価・高効率化で︑特に冬場での効率向上を目指している︒第２に新冷媒技術の評価・開発で︑特性の把握や水冷媒によるやこれを含むエネルギーシステム全

蒸気製造の可能性評価を進めてい現在使われている代替フロンＲ１３るという規制が始まる︒このため︑

このうち︑次世代エコキュートの体の効率向上を図ることで︑効率をっている︒現在︑一般空調用として性能評価研究については︑より効率

４ａ︵ＧＷＰ １３００︶に替わるは︑前述の代替フロンＲ１３４ａやの良いエコキュートが開発され︑普計算できるシステム解析技術の開発

Ｒ４１０Ａ︵ＧＷＰ １７００︶と及することを目指して︑図４に示す

冷媒として︑CO 2や欧米の化学メ

いった冷媒が使われているが︑いず
性能評価試験設備を電中研の横須賀を進めている︒

れもＧＷＰが大きく︑カーエアコン
地区に設置した︒本設備の特徴は︑ーカーが開発した新冷媒が候補になと同様に規制される可能性があり︑排出削減に果たす役割やその技術進

本稿では︑ヒートポンプがCO 2

また︑産業用ヒートポンプに関し

歩︑課題︑電中研の取り組みなど︑検討を進めていく計画である︒ては︑代替フロンを冷媒として利用

国内の動向を中心に述べたが︑国外評価試験を実施可能②エコキュート周囲の外気の温度とし︑ ℃程度の排熱から１００℃以⑤暖房機能付きエコキュートが賄う

例えば︑排熱を熱源とし︑水を冷媒

備を活用し︑今後開発されるさまざれた︒この程度のＣＯＰをまず実現の替わりができるようになり︑ヒーートポンプ・蓄熱センター編（2007）
斎 川、 技 術 探 索「 家 庭 用 自 然 冷 媒（CO 2）ヒートポンプ給湯機 “エコキュート”の技術と将来展望」、電気学会誌月号Ｐす︒お詫びして訂正いたします︒の図７が﹁ＩＧＣＣ実証機の仕様﹂で２技術のライフサイクルＣＯ 排出量﹂︑ました︒正しくは表１が﹁火力発電表１と図７のタイトルに誤りがあり

エネルギーフォーラム（200８）

1
9
6
8
8
6
.
p
p
,
0
1
.
o
N
,
8
2
1
.
l
o
V

て定義されることとなり︑その開発・一方︑新冷媒については︑基礎的

現在はまだ︑シミュレーションによ普及が強力に推し進められている状

地中熱源のみならず空気熱源のヒー

コン用新冷媒の開発動向を調査してる検討段階であるが︑蒸気発生用の況にある︒さらに︑米国やそのほかトポンプも再生可能エネルギーとしいる︒一般空調用については︑ 年

ヒートポンプはブレークスルーテクの国でも︑ヒートポンプの開発・普減が大きく進展する可能性がある︒

度から︑ＮＥＤＯのプロジェクトにノロジーのひとつと考えており︑今及が進展しつつある︒

トポンプによる産業部門のCO 2削

おいて新冷媒によるエアコンの研究

後︑その実現に向けて鋭意︑検討を

空調用に関しては︑前述のカーエアが開始された︒このような各方面の進めていく予定である︒

本稿で紹介したエアコンの技術進動向を注視しつつ︑電中研としてもな調査・検討を始めている︒まず︑進めていく計画である︒

まなエコキュートの性能評価研究を

50℃︑相対湿度 〜 ％︶に設定可能

暖房負荷をさまざまな条件に設定可

００年以降︑地球温暖化対策技術とまな条件︵温度マイナス ℃〜＋

湿度を︑極寒から酷暑までのさまざ①同時に２台のエコキュートの性能

性能評価試験棟

として ℃で蒸発させ︑１５０℃の70能である︒電中研は︑中立の研究開50642009.2 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.2

65

家庭・業務用エアコン（代替フロン R410A→？）
大型空調機器（ターボ冷凍機：代替フロン R134a→？）30

図4 エコキュートの性能評価用環境試験設備
72

化 係 数（GWP）を150以 下 に（現 在 はR134a）

90

40

20m
1

欧州：2011年からカーエアコンの冷媒の地球温暖

30

08

[1]

家庭：暖房・給湯
業務：中大型空調・給湯
産業：プロセス加熱と乾燥

08

[2]

GWP:CO₂=1,R134a=1300,R410A=1700

新冷媒

ヒートポンプの現状を整理し今後の課題を抽出した。さらなる普及拡大と用途の拡大、地球温暖化
係数の小さい新しい冷媒の探索が必要になっている。

表3 ヒートポンプの課題

普及（用途）拡大

第4回 ヒートポンプの役割と課題
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

新冷媒の探索が必要になっている︒
なお︑表には示していないが︑ヒー
トポンプの熱源としては︑利用が容易な空気熱源が一般的であるが︑ヒートポンプの普及拡大・高効率化のためには︑地中熱や排熱などを安価

湯の流量･使用時間と温度︶をさま④エコキュートが賄う給湯負荷︵お季節の条件︵５〜 ℃︶に設定可能③エコキュートに流入する水温を各

ョンによる可能性評価を行っている︒

気製造ヒートポンプのシミュレーシ

ロンではなく水自体を冷媒とした蒸いる︒そこで︑電中研では︑代替フ造ヒートポンプの開発が期待されてに一歩進めて︑新冷媒による蒸気製が開発・商品化されているが︑さら上の蒸気を製造できるヒートポンプ

ヒートポンプの評価が下がり︑一時度が低い機器も出回った︒その結果︑企業も多かったため︑技術的な完成

ブームに乗って新規に市場参入した

トポンプの開発・普及が進んだが︑１９８０年代から︑暖房・給湯ヒー

か︒欧州では︑石油ショック以降のの動向はどうなっているのであろう

飽和蒸気を作った場合のＣＯＰを試価格の高騰により︑再び開発・普及

してのヒートポンプの再評価や石油﹁再生可能エネルギー推進に関する7m

電中研の横須賀地区に07年１月末に設置したエコキュート性能評価用環境試験設備。本設備を活用して、さまざまな条件下でエコキュートの性能評価を行い、より良いエコキュートが普及するように技術的なサポートを進めていく。性能評価研究は、電中研が中立機関として果たすべき大きな役割のひとつと考えている。

ヒートポンプ・蓄熱白書、財団法人ヒ

参考文献

展を期待して本稿の結びとしたい︒

ヒートポンプの今後のますますの進る︒省エネ性・省CO 2性に優れた

地球温暖化防止は待ったなしであではないだろうか︒

献することが︑わが国の大きな使命

して︑世界の省エネ・省CO 2に貢とが分かる︒この優れた技術を駆使

技術力は︑相当に高いものであるこから︑日本のヒートポンプに関する

歩やエコキュートの開発・普及状況

屋外環境模擬室かつ簡便に利用できる技術の開発も重要である︒
こうした課題に対応するため︑電る︒最後に︑ヒートポンプシステム

ざまな条件に設定可能

期その普及は停滞した︒しかし２０

発機関という立場を生かして︑本設算した結果︑２・７という値が得らが進展しつつある︒ 年１月には︑
できれば︑ヒートポンプでボイラー

ＥＵ指令﹂案が発表され︑その中で︑

外気条件
設定装置
給水給湯
条件
設定装置

中研としては３つの観点から研究に取り組んでいる︒その第１は︑次世
代エコキュートの性能評価・高効率化で︑特に冬場での効率向上を目指している︒第２に新冷媒技術の評価・開発で︑特性の把握や水冷媒によるやこれを含むエネルギーシステム全

蒸気製造の可能性評価を進めてい現在使われている代替フロンＲ１３るという規制が始まる︒このため︑

このうち︑次世代エコキュートの体の効率向上を図ることで︑効率をっている︒現在︑一般空調用として性能評価研究については︑より効率

４ａ︵ＧＷＰ １３００︶に替わるは︑前述の代替フロンＲ１３４ａやの良いエコキュートが開発され︑普計算できるシステム解析技術の開発

Ｒ４１０Ａ︵ＧＷＰ １７００︶と及することを目指して︑図４に示す

冷媒として︑CO 2や欧米の化学メ

いった冷媒が使われているが︑いず
性能評価試験設備を電中研の横須賀を進めている︒

れもＧＷＰが大きく︑カーエアコン
地区に設置した︒本設備の特徴は︑ーカーが開発した新冷媒が候補になと同様に規制される可能性があり︑排出削減に果たす役割やその技術進

本稿では︑ヒートポンプがCO 2

また︑産業用ヒートポンプに関し

歩︑課題︑電中研の取り組みなど︑検討を進めていく計画である︒ては︑代替フロンを冷媒として利用

国内の動向を中心に述べたが︑国外評価試験を実施可能②エコキュート周囲の外気の温度とし︑ ℃程度の排熱から１００℃以⑤暖房機能付きエコキュートが賄う

例えば︑排熱を熱源とし︑水を冷媒

備を活用し︑今後開発されるさまざれた︒この程度のＣＯＰをまず実現の替わりができるようになり︑ヒーートポンプ・蓄熱センター編（2007）
斎 川、 技 術 探 索「 家 庭 用 自 然 冷 媒（CO 2）ヒートポンプ給湯機 “エコキュート”の技術と将来展望」、電気学会誌月号Ｐす︒お詫びして訂正いたします︒の図７が﹁ＩＧＣＣ実証機の仕様﹂で２技術のライフサイクルＣＯ 排出量﹂︑ました︒正しくは表１が﹁火力発電表１と図７のタイトルに誤りがあり

エネルギーフォーラム（200８）

1
9
6
8
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て定義されることとなり︑その開発・一方︑新冷媒については︑基礎的

現在はまだ︑シミュレーションによ普及が強力に推し進められている状

地中熱源のみならず空気熱源のヒー

コン用新冷媒の開発動向を調査してる検討段階であるが︑蒸気発生用の況にある︒さらに︑米国やそのほかトポンプも再生可能エネルギーとしいる︒一般空調用については︑ 年

ヒートポンプはブレークスルーテクの国でも︑ヒートポンプの開発・普減が大きく進展する可能性がある︒

度から︑ＮＥＤＯのプロジェクトにノロジーのひとつと考えており︑今及が進展しつつある︒

トポンプによる産業部門のCO 2削

おいて新冷媒によるエアコンの研究

後︑その実現に向けて鋭意︑検討を

空調用に関しては︑前述のカーエアが開始された︒このような各方面の進めていく予定である︒

本稿で紹介したエアコンの技術進動向を注視しつつ︑電中研としてもな調査・検討を始めている︒まず︑進めていく計画である︒

まなエコキュートの性能評価研究を

50℃︑相対湿度 〜 ％︶に設定可能

暖房負荷をさまざまな条件に設定可

００年以降︑地球温暖化対策技術とまな条件︵温度マイナス ℃〜＋

湿度を︑極寒から酷暑までのさまざ①同時に２台のエコキュートの性能

性能評価試験棟

として ℃で蒸発させ︑１５０℃の70能である︒電中研は︑中立の研究開50642009.2 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.2

65

家庭・業務用エアコン（代替フロン R410A→？）
大型空調機器（ターボ冷凍機：代替フロン R134a→？）30

図4 エコキュートの性能評価用環境試験設備
72

化 係 数（GWP）を150以 下 に（現 在 はR134a）

90

40

20m
1

欧州：2011年からカーエアコンの冷媒の地球温暖

30

08

[1]

家庭：暖房・給湯
業務：中大型空調・給湯
産業：プロセス加熱と乾燥

08

[2]

GWP:CO₂=1,R134a=1300,R410A=1700

新冷媒

ヒートポンプの現状を整理し今後の課題を抽出した。さらなる普及拡大と用途の拡大、地球温暖化
係数の小さい新しい冷媒の探索が必要になっている。

表3 ヒートポンプの課題

普及（用途）拡大