エコキュート
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エコキュート（EcoCute）とはヒートポンプ技術を利用し空気の熱で湯を沸かすことができる電気給湯機のうち、冷媒として、フロンではなく二酸化炭素を使用している機種の総称である。
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[編集] 概要
正式名称は「自然冷媒ヒートポンプ給湯機」という。「エコキュート」の名称は、日本の電力会社・給湯機メーカーが使用している愛称で関西電力の登録商標である[1] 。デンソーなどの基本特許[2]を基に、2001年4月、コロナが世界で初めて発売した[3]。翌2002年に前年平成13年度分としてコロナを含む複数の企業などに同時に省エネ大賞の経済産業大臣賞が授与された[4]。市場全体での累計出荷台数は2007年9月に100万台、2009年10月には200万台を突破した[5]。
[編集] メリット
- 従来式燃焼式給湯器と比較して給湯にかかる光熱費が抑えられる。
- 通信販売では機器価格が電気温水器と同程度である。
- タンクにお湯を貯める仕組みである事から、地震などにより水道が断水してもタンクの水を非常用水として活用できる。
- 地震などによってライフラインが停止した場合、ガスは復旧に時間がかかるが、電気は復旧が早いため、長期にわたって温水に困ることがなくなる。
- ヒートポンプ技術を使うことで、給湯の省エネルギーが実現できる。
[編集] デメリット
- 空気熱を利用するという機器の特性を活かせる昼間や夏場の電力を利用した場合、夜間の割安な電力を利用した時より、給湯にかかる光熱費が高くなる。
- 訪問販売や量販店では機器価格が電気温水器と比較し高価である。
- ある程度のスペースを必要とする。
- 深夜に運転開始することから、近隣から機械の騒音トラブルになることがある。
[編集] 特徴
- ヒートポンプは、電力を使って大気の熱をくみ上げる事ができ、主にエアコンなどの空調に利用されてきた。エコキュートはヒートポンプ技術を使った世界初の給湯器。エコキュートは年間平均機器効率が約300%（電気1投入すると熱をその3倍つくる）以上。仮に天然ガスを使って発電効率50%の火力発電所で電力を発電した場合に、エコキュートを使ってお湯をつくると50%×300%=150%となり、天然ガス（都市ガス）を使った従来式燃焼式給湯器（エコジョーズ機器効率95%）と比較して大幅な給湯の省エネルギーが実現できる。
- 燃焼型給湯機器と比較して多くの場合機器が高価であるが、機器の効率が高く、また割安な深夜電力を使用するため、燃焼型給湯器に比べ運転費用が抑えられる。
- ヒートポンプの特性上、気温が高い状態で稼働させた方が必要な温度を得るために消費するエネルギーが少なく済み、機器の消費電力が少なくなるが、オール電化住宅で用いられる時間帯別電灯契約または季節別電灯契約においては電力価格は気温が高い昼間や夏場が高く設定されており、光熱費としては深夜電力を用いた方が安価である。日本政府が目指す太陽光発電の大量導入時に、家庭用のエコキュートを昼間に稼働して太陽光の余剰電力を吸収すれば、太陽光が発電する機会の損失を最大６０％低減できるとの分析結果もある。[6] 現状では、電力の負荷平準化の観点から余剰電力が発生する深夜帯にエコキュートが活用されているが、今後住宅用蓄電池や太陽電池の開発が進み普及すれば、太陽光で空気が暖められた昼間時間帯にヒートポンプの特性上最も効率よく稼働させることができる可能性があり、また昼間は人々の活動時間帯であるため、睡眠時間帯で音が響きやすい深夜に発生している下記の騒音問題などは緩和される可能性がある。
- エネルギー効率は発電所の効率に左右されるものの、昨今のヒートポンプの性能向上により電力やガス等の燃料自体を熱に変化させて利用する場合に比較するとエネルギー効率は大幅に高い。また、発電単価の安い火力発電所の安定稼動による有効利用の観点から深夜電力の利用が安価である。電力会社や電気設備業者がオール電化住宅の主力設備として導入に力を入れている。
- 住宅だけでなく、ホテル、スーパー銭湯、美容室・理容室、病院など温水を恒常的に要する施設においても活用され、二酸化炭素削減意識や原油高騰の煽りを受けて、手間のかかる重油・灯油ボイラーから切り替えている業者もいる。陸上自衛隊高知駐屯地でも導入された[7]。寒暖の差が激しい北海道や東北地方等では温度が一定である地下熱を有効活用して効率的に温水を作っている試験も行われている。地中熱利用型ヒートポンプに関しては、エコキュート製造業者の一部が参入を表明している。
- 給湯の他に床暖房や浴室暖房乾燥も可能な多機能型エコキュートや床暖房専用のヒートポンプ機器も存在する。
- ヒートポンプは冷凍冷蔵庫やエアコンに広く利用されている技術である。冷暖房用のものは元々は脱フロン化のため二酸化炭素 (CO2) を冷媒としたカーエアコン用として開発されたが、ガス圧力が非常に高く (10MPa) 装置が重くなる点や、凝縮器が高温になりすぎてカーエアコンには不向きであったものを、湯沸かし用途に転用したものである。二酸化炭素は地球温暖化係数が1で代替フロンの1300と比べて環境負荷が低い。また、不燃性ガスでガス漏れしても安全という利点がある。
- 深夜にコンプレッサーを稼動させるため低周波による騒音が発生する事がNHKのニュースで報道された。各メーカーは静粛化に力を入れている。業界団体では2011年春までに設置場所や設置方法等をガイドラインにまとめるとともに、環境省は2010年度から低周波の人への影響について調査を始めることにしたという報道がある。湯沸かし器の音に苦情 対策へ NHKニュース9月12日
[編集] 構造と仕組み
ヒートポンプユニットと貯湯タンクで構成される。ヒートポンプユニットのコンプレッサーは圧力が10MPaを超える高圧であるため、2重構造の2段圧縮となっている。1段目の圧縮吐出圧力が2段目の圧縮部の外殻に加わり、圧力で押さえ込む構造となっている。
- 冷媒に二酸化炭素 (CO2) を用いる。ファンを回転させ外気をヒートポンプ内に取込み、ユニット内のCO2を暖める。ここではより高温の外気から熱交換器を介してより低温の冷媒を暖める。すなわち外気の熱エネルギーを冷媒に取り込む。
- 暖められたCO2を圧縮機に送り圧縮することで、約90°Cの高温にする。
- この高温になったCO2を別の熱交換器を介してタンクの水を温める。すなわち冷媒の熱エネルギーを水に転移し湯とする。
- その後CO2を膨張弁にかけて膨張させ低温にする。この後、1.の段階に循環する。
1のファンを回転させることを除けば、基本的な仕組みとして2の圧縮機駆動の少量の電力が使われるのみであり、また4ではボイル＝シャルルの法則に従い、膨張によって体積が増え、圧力と温度が下がる。水を湯にするための熱エネルギーを電力に依らず、外気の熱エネルギーに依存する構造や仕組みとなっている。2の圧縮も4の膨張もボイル＝シャルルの法則による体積、圧力と温度の3者の関係をうまく利用している。なおここでは「冷媒」と呼ぶが、エコキュートは冷房や冷却装置ではなく、水の加熱機器であり冷媒より「熱媒」と呼ぶ方が理解し易い。
[編集] 販売状況
- 2002年8月には従来の家庭用に加えて、東京電力と西淀空調機（現：イトミック環境システム）が共同で業務用エコキュートの開発し、日本イトミック他数社が販売を開始した。
- 日本以外では、このCO2を冷媒にしたカーエアコンの研究が進んでおり、R744では、CO2冷媒を利用したヒートポンプに特化した情報の発信を欧州中心に行っている。
- 2009年11月10日 - 電気事業連合会は出荷台数が10月末累積200万台に達し、これらの稼働により森林面積9400 km²のCO2吸収量に値するとした[8][5]。
[編集] メーカー
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[編集] 関連項目
[編集] 脚注
- ^ この記事における「エコキュート」の登録商標は関西電力（日本4575216号【登録日】2002.6.7 商品第11類：交換器など、役務第37類：建築一式工事など。
このほか登録商標の「エコキュート」は他社による異なる対象の商品や役務の「類」の商標として(1) 章栄不動産（日本4854258号【登録日】2005.4.8 役務第36類：建物の管理建物の管理など、(2) 協友アグリ（日本4949948号【登録日】2006.5.12 商品第5類：薬剤、(3) ニプロ（日本5148181号【登録日】2008.7.4 商品第3類：風呂釜洗浄剤など。参考：商標公報データベース商品または役務の呼称検索サイト（独立行政法人）工業所有権情報・研修館 - ^ 平成２２年度全国発明表彰 受賞技術概要
- ^ 2001年4月世界初エコキュート販売開始（コロナ）2010-01-03閲覧
- ^ “平成13年度 第12回 省エネ大賞 経済産業大臣賞（5件）”. 省エネルギーセンター. 2010年5月21日閲覧。
- ^ a b 財団法人ヒートポンプ・蓄熱センタープレスリリース
- ^ 太陽光余剰の効率的利用法 電中研が分析
- ^ 高知の新駐屯地 建設工事始まる 自衛隊初の施設 隊庁舎オール電化
- ^ 読売新聞2009年11月12日13S版8面
[編集] 外部リンク
- 中部電力 - エコキュートの仕組み
- 東京電力 - エコキュートとは
- 株式会社コロナ
- 日本エレクトロヒートセンター - 平成21年度エコキュート導入補助金制度
- 環境ビジネス - エコキュートとは
