資 料 5 未 利 用 熱 エネルギーの 革 新 的 活 用 技 術 研 究 開 発 ( 中 間 評 価 ) ( 平 成 25 年 度 ~ 平 成 27 年 度 ) プロジェクトの 概 要 ( 公 開 ) 国 立 研 究 開 発 法 人 新 エネルギー 産 業 技 術 総 合 開 発 機 構 省 エネルギー 部 平 成 27 年 10 月 16 日 1
発 表 内 容 Ⅰ. 事 業 の 位 置 づけ 必 要 性 (1) 事 業 の 目 的 の 妥 当 性 (2)NEDOの 事 業 としての 妥 当 性 Ⅱ. 研 究 開 発 マネジメント (1) 研 究 開 発 目 標 の 妥 当 性 (2) 研 究 開 発 計 画 の 妥 当 性 (3) 研 究 開 発 の 実 施 体 制 の 妥 当 性 (4) 研 究 開 発 の 進 捗 管 理 の 妥 当 性 (5) 知 的 財 産 等 に 関 する 戦 略 の 妥 当 性 Ⅲ. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 (2) 成 果 の 中 間 目 標 の 達 成 可 能 性 (3) 成 果 の 普 及 (4) 知 的 財 産 権 の 確 保 に 向 けた 取 り 組 み Ⅳ. 成 果 の 実 用 化 に 向 けた 取 り 組 み 及 び 見 通 し (1) 成 果 の 実 用 化 に 向 けた 戦 略 (2) 成 果 の 実 用 化 に 向 けた 具 体 的 取 り 組 み (3) 成 果 の 実 用 化 の 見 通 し 2
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (1) 事 業 の 目 的 の 妥 当 性 事 業 実 施 の 背 景 と 事 業 の 目 的 社 会 的 背 景 東 日 本 大 震 災 以 降 の 電 力 需 給 状 況 とエネルギー 価 格 を 考 慮 すると 新 たな 省 エネルギー 技 術 の 必 要 性 は 明 白 である 一 次 エネルギーの 大 半 は 有 効 活 用 できておらず 年 間 1 兆 kwhもの 未 利 用 熱 エネルギーの 大 部 分 が 排 熱 として 廃 棄 されている 未 利 用 熱 の 有 効 活 用 は 自 動 車 産 業 住 宅 等 幅 広 い 分 野 において 大 き な 課 題 となっている 事 業 の 目 的 広 域 に 分 散 した 熱 を 有 効 利 用 する 技 術 の 基 盤 となる 熱 マネージメント 技 術 として 断 熱 蓄 熱 熱 電 変 換 等 の 技 術 開 発 を 一 体 的 に 行 うことで 未 利 用 熱 エネルギーを 経 済 的 に 回 収 する 技 術 体 系 を 確 立 する 社 会 全 体 のエネルギー 効 率 を 向 上 させることで 新 しい 省 エネルギー 技 術 を 中 核 とした 新 たな 産 業 創 成 を 目 指 す 3
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (1) 事 業 の 目 的 の 妥 当 性 政 策 的 位 置 付 け エネルギー 基 本 計 画 ( 平 成 26 年 4 月 11 日 閣 議 決 定 ) 我 が 国 が 目 指 すべきエネルギー 政 策 は 世 界 の 叡 智 を 集 め 徹 底 した 省 エネルギー 社 会 の 実 現 再 生 可 能 エネルギーの 導 入 加 速 化 石 炭 火 力 や 天 然 ガス 火 力 の 発 電 効 率 の 向 上 蓄 電 池 燃 料 電 池 技 術 等 による 分 散 型 エネルギーシステムの 普 及 拡 大 と 冒 頭 に 省 エネの 重 要 性 を 提 示 特 に 産 業 部 門 においては 業 種 横 断 的 に 大 幅 な 省 エネルギーを 実 現 す る 革 新 的 な 技 術 の 開 発 を 促 進 していく と 技 術 開 発 の 推 進 を 強 調 省 エネルギー 技 術 戦 略 2011 ( 平 成 23 年 3 月 : 経 済 産 業 省 /NEDO) 一 次 エネルギーの 大 半 は 有 効 活 用 出 来 ておらず 年 間 1 兆 kwhにものぼる 未 利 用 熱 エネルギーの 大 部 分 が 排 熱 として 廃 棄 されている 現 状 にあること が 指 摘 されており その 有 効 利 用 が 強 く 求 められている 4
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (1) 事 業 の 目 的 の 妥 当 性 国 内 外 の 研 究 開 発 の 動 向 と 比 較 世 界 の 取 組 状 況 米 国 (DOE) 欧 州 (FP7) 中 国 韓 国 等 では 既 に 大 規 模 なプロジェクト 研 究 をス タートしており 産 学 官 が 一 体 となった 熱 マネージメント 実 用 研 究 を 展 開 している 米 国 DOEでは 次 世 代 自 動 車 研 究 開 発 プロジェクト の 一 環 として GM Ford BMW 等 が 参 加 し 産 学 官 協 同 体 制 で 排 熱 発 電 技 術 に 取 り 組 んでいる 具 体 例 米 国 エネルギー 省 (DOE) 2015 年 2 月 公 開 の4ヶ 年 技 術 レビュー2015の 素 案 の 中 で 産 業 製 造 業 強 化 の 鍵 となる 技 術 候 補 14の 中 に2つ 排 熱 利 用 技 術 全 般 と 熱 電 発 電 を 取 り 上 げている 特 に 熱 電 発 電 は 従 来 自 動 車 向 けを 中 心 に 行 ってきた 研 究 開 発 とともに 製 造 プロセスでの 排 熱 回 収 向 けも 視 野 に 入 れるべきだと 提 言 熱 電 発 電 以 外 では 新 しい 熱 交 換 器 次 世 代 ヒートポンプ 次 世 代 バイナリー 発 電 等 を 挙 げている 欧 州 (FP7) Nanosciences, nanotechnologies, materials & new production technologies (NMP) 2011~2014 年 の4 年 間 事 業 費 総 額 21.7 百 万 ユーロ( 補 助 金 額 14.7 百 万 ユーロ) で13カ 国 (20 企 業 14 大 学 9 研 究 機 関 )が 参 加 低 コスト 化 を 目 指 したNANOHIGHTECH Mg2Si 系 で 高 温 化 を 目 指 した THERMOMAG など4テーマを 実 施 した 5
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (1) 事 業 の 目 的 の 妥 当 性 技 術 戦 略 上 の 位 置 付 け 我 が 国 では 一 次 エネルギー 供 給 量 の 約 3 分 の2が 有 効 活 用 できず 熱 として 失 われ ている 発 電 産 業 運 輸 民 生 の 各 部 門 では 様 々な 温 度 域 で 排 熱 が 発 生 しているが 利 用 しやすい 形 態 の 高 温 排 熱 のみ 活 用 が 進 み 低 品 位 な 排 熱 は 経 済 的 技 術 的 な 制 約 から 廃 棄 されている 我 が 国 のエネルギーフローと 熱 損 失 出 典 : 第 7 回 コプロワークショップ 東 京 大 学 堤 教 授 発 表 資 料 (2015) 6
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (1) 事 業 の 目 的 の 妥 当 性 技 術 戦 略 上 の 位 置 付 け 一 次 エネルギー 総 供 給 に 対 する 部 門 別 の 損 失 量 の 割 合 は 発 電 27.1% 産 業 13.1% 運 輸 12.7% 民 生 6.9% という 分 析 がある このうち 発 電 部 門 における 排 熱 の 利 用 については 火 力 発 電 における 損 失 量 が 多 く 高 効 率 火 力 発 電 において 排 熱 を 最 大 限 活 用 して 効 率 向 上 につなげる 開 発 が 鋭 意 進 められている NEDOの 技 術 戦 略 としては 損 失 量 と 損 失 割 合 が 共 に 大 きい 運 輸 部 門 産 業 部 門 での 未 利 用 排 熱 の 有 効 活 用 を 中 心 に 検 討 する 7
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (2)NEDOの 事 業 としての 妥 当 性 NEDOが 関 与 する 意 義 NEDOの 第 三 期 中 期 目 標 におけるミッション 我 が 国 の 経 済 社 会 が 必 要 とする 具 体 的 成 果 を 創 出 我 が 国 の 産 業 競 争 力 の 強 化 に 貢 献 エネルギー 環 境 制 約 の 克 服 に 貢 献 本 プロジェクトの 狙 い 未 利 用 熱 の 有 効 利 用 に 関 して 経 済 的 に 回 収 する 技 術 体 系 を 確 立 (ハイリスク 連 携 必 要 ) 同 技 術 の 適 用 により 日 本 の 主 要 産 業 の 競 争 力 を 強 化 ( 連 携 必 要 ) 社 会 全 体 のエネルギー 効 率 を 向 上 ( 公 共 性 連 携 必 要 ) 新 省 エネルギー 技 術 を 中 核 とした 新 たな 産 業 創 成 (ハイリスク 連 携 必 要 ) NEDOの 関 与 が 妥 当 かつ 効 果 的 な 事 業 8
1. 事 業 の 位 置 付 け 必 要 性 (2)NEDOの 事 業 としての 妥 当 性 実 施 の 効 果 プロジェクト 費 用 総 額 155 億 円 ( 経 済 産 業 省 実 施 分 を 含 む 想 定 額 :H25~H34) 124 億 円 (NEDO 負 担 予 定 分 :H27~H34 年 ) 省 エネルギー 効 果 ( 平 成 42 年 :2030 年 ) 熱 電 発 電 をベースとした 熱 マネージメントシステムを 自 動 車 に 搭 載 する 事 で 10% 程 度 燃 費 が 改 善 する 効 果 原 油 換 算 : 166 万 kl/ 年 CO2 削 減 効 果 : 431 万 t/ 年 経 済 効 果 ( 平 成 42 年 :2030 年 ) ガソリン 価 格 換 算 CO2 排 出 権 換 算 : 2,400 億 円 / 年 : 約 50 億 円 / 年 9
2. 研 究 開 発 マネジメント (1) 研 究 開 発 目 標 の 妥 当 性 事 業 の 目 標 産 業 分 野 における 工 場 排 熱 輸 送 機 器 におけるエンジン 排 熱 オフィス や 住 宅 環 境 における 未 利 用 排 熱 など 各 種 社 会 システムから 広 い 温 度 領 域 に 渡 って 膨 大 な 未 利 用 熱 エネルギーが 排 出 されている 現 状 に 対 し 各 種 熱 マネージメント 部 材 の 革 新 的 な 技 術 開 発 を 通 して 未 利 用 熱 を 有 効 活 用 できるシステムを 確 立 し 産 業 分 野 輸 送 機 器 住 宅 環 境 等 の 更 なる 省 エネ 化 を 進 める 断 熱 材 では 1,500 以 上 で 使 用 可 能 なファイバーレス 断 熱 材 で 圧 縮 強 度 20MPa 以 上 かつ 熱 伝 導 率 0.2W/m K 以 下 の 材 料 を 開 発 蓄 熱 材 では 現 行 のエリスリトール( 蓄 熱 密 度 340KJ/kg, 119 )に 代 わる 中 低 温 域 (100-150 )で1MJ/kg 程 度 の 蓄 熱 密 度 を 持 つ 材 料 を 探 索 開 発 熱 電 材 料 では 現 行 のビスマス テルル 系 ( 性 能 指 数 ZT=1)の 性 能 を 大 幅 に 改 善 するため ナノ 構 造 制 御 により 大 きな 性 能 指 数 (ZT=4)を 持 つ 革 新 的 材 料 を 開 発 平 行 して 柔 軟 性 に 富 み 大 面 積 化 が 可 能 な 有 機 熱 電 材 料 の 探 索 を 行 い ZT=2 以 上 の 性 能 を 有 するフレキシブル 熱 電 材 料 を 開 発 10
2. 研 究 開 発 マネジメント (1) 研 究 開 発 目 標 の 妥 当 性 研 究 開 発 目 標 と 根 拠 研 究 開 発 項 目 1 蓄 熱 技 術 の 研 究 開 発 中 間 目 標 ( 平 成 29 年 度 末 ) 120 以 下 で 蓄 熱 密 度 0.5MJ/kgを 有 する 固 液 相 変 化 等 を 利 用 した 化 学 蓄 熱 材 料 の 開 発 -20 ~25 環 境 下 で12h 以 上 の 保 持 期 間 を 実 現 する 蓄 熱 材 の 開 発 根 拠 最 終 目 標 (1MJ/kg) 達 成 に 向 け 平 成 29 年 度 に 高 蓄 熱 密 度 化 と 低 温 化 の 材 料 仕 様 を 明 確 化 最 終 目 標 に 向 け 12h 以 上 過 冷 却 保 持 時 間 を 実 現 する 材 料 仕 様 を 明 確 化 2 遮 熱 技 術 の 研 究 開 発 3 断 熱 技 術 の 研 究 開 発 4 熱 電 変 換 材 料 デバイス 高 性 能 高 信 頼 化 技 術 開 発 可 視 光 線 透 過 率 70% 以 上 日 射 熱 取 得 率 43% 以 下 ( 可 視 光 線 反 射 率 12% 以 下 カット 波 長 850~ 1400nm)の 遮 熱 フィルムの 開 発 1500 以 上 で 使 用 可 能 なファイバーレス 断 熱 材 で 圧 縮 強 度 10MPa 以 上 かつ 熱 伝 導 率 0.25W/m K 以 下 を 有 する 断 熱 材 料 の 開 発 性 能 指 数 ZT=1を 有 する 有 機 材 料 の 開 発 性 能 指 数 ZT=2を 有 する 無 機 材 料 の 開 発 自 動 車 フロントガラス 向 けの 規 制 にも 適 合 する 可 視 光 線 透 過 率 かつ 従 来 比 優 位 な 遮 熱 性 能 現 状 のファイバー 系 断 熱 材 料 の 熱 伝 導 率 と 耐 火 断 熱 れんがの 強 度 を 兼 ね 備 えた 性 能 最 終 目 標 に 向 けた 中 間 期 として 設 定 11
2. 研 究 開 発 マネジメント (1) 研 究 開 発 目 標 の 妥 当 性 研 究 開 発 目 標 と 根 拠 研 究 開 発 項 目 5 排 熱 発 電 技 術 の 研 究 開 発 6 ヒートポン プ 技 術 の 研 究 開 発 7 熱 マネージ メントの 研 究 開 発 8 熱 関 連 調 査 基 盤 技 術 の 研 究 開 発 中 間 目 標 ( 平 成 29 年 度 末 ) 200 以 下 の 中 低 温 排 熱 に 対 応 した 発 電 効 率 14%( 従 来 比 2 倍 )を 有 する 出 力 1kWクラス 小 型 排 熱 発 電 装 置 の 開 発 200 までの 供 給 温 度 範 囲 に 対 応 し 80 160 加 熱 でCOP:3.5 以 上 を 達 成 するヒートポンプシス テムの 開 発 75 以 下 の 熱 源 で 供 給 温 度 -10 を 実 現 する ヒートポンプシステムの 開 発 高 効 率 ヒートパイプの 開 発 (0~50 熱 輸 送 距 離 5m 熱 輸 送 量 1500W 抗 重 力 性 動 力 源 レス) 吸 熱 量 5W/cm 2 を 有 する 吸 熱 デバイスの 開 発 排 熱 調 査 を 実 施 し 研 究 開 発 シナリオ 検 討 完 了 各 種 部 材 の 計 測 評 価 結 果 の 分 析 を 進 め 整 備 すべきデータベースを 明 確 化 根 拠 現 行 の 排 熱 発 電 装 置 (~100kW 級 ) のスペックに 対 して2 倍 200 での 構 成 部 材 の 適 用 性 評 価 と 共 に 従 来 比 1.4 倍 の 効 率 を 確 認 して 最 終 目 標 に 繋 げる 最 終 目 標 に 向 けた 中 間 期 として 設 定 最 終 目 標 達 成 のため 各 要 素 技 術 を 小 型 ヒートパイプで 検 証 最 終 目 標 に 向 けた 中 間 期 として 設 定 生 産 現 場 のニーズに 適 合 できる 具 体 的 提 案 につなぐ 今 後 の 開 発 材 料 の 情 報 の 継 続 的 か つ 速 やかな 収 録 プロジェクト 共 有 化 に 向 けた 準 備 完 了 12
2. 研 究 開 発 マネジメント (2) 研 究 開 発 計 画 の 妥 当 性 研 究 開 発 のスケジュール 事 業 計 画 事 業 期 間 : 平 成 27~34 年 度 (8 年 間 ) 平 成 25~26 年 度 の2 年 間 は 経 済 産 業 省 で 実 施 総 事 業 費 (NEDO 負 担 分 ): 124 億 円 ( 予 定 ) プロジェクトリーダー(PL): 国 立 研 究 開 発 法 人 産 業 技 術 総 合 研 究 所 エネルギー 環 境 領 域 研 究 戦 略 部 長 小 原 春 彦 プロジェクトマネージャー(PM): 国 立 研 究 開 発 法 人 新 エネルギー 産 業 技 術 総 合 開 発 機 構 省 エネルギー 部 主 任 研 究 員 楠 瀬 暢 彦 < 研 究 開 発 スケジュール 評 価 時 期 想 定 する 予 算 規 模 > 以 下 の7 項 目 に 係 る 研 究 開 発 蓄 熱 技 術 / 遮 熱 技 術 / 断 熱 技 術 / 熱 電 変 換 材 料 デバイス 高 性 能 高 信 頼 化 技 術 / 排 熱 発 電 技 術 /ヒートポ ンプ 技 術 / 熱 マネージメント H27 (2015) H28 (2016) H29 (2017) 各 項 目 について 新 材 料 の 開 発 機 器 単 体 の 開 発 システムの 検 討 等 を 行 う 中 間 評 価 中 間 評 価 H30 (2018) H31 (2019) H32 (2020) H33 (2021) 各 項 目 についてシステムの 構 築 等 を 行 い 実 用 化 に 充 分 な 性 能 を 達 成 する 中 間 評 価 H34 (2022) 熱 関 連 調 査 基 盤 技 術 の 研 究 開 発 整 備 すべきデータベースの 明 確 化 / 評 価 技 術 の 整 備 体 系 化 データベースの 製 作 / 新 材 料 探 索 の 基 盤 情 報 の 提 供 予 算 ( 億 円 ) 18.5 (18) (15) (15) (15) (15) (15) (12.5) 13
2. 研 究 開 発 マネジメント (2) 研 究 開 発 計 画 の 妥 当 性 プロジェクト 費 用 年 度 ごとの 予 算 と 実 績 H25 年 度 H26 年 度 H27 年 度 合 計 各 年 度 予 算 額 1,550 2,060 1,850 5,460 各 年 度 実 績 額 1,469 1,991 - (3,460) H25-H26 年 度 は 経 済 産 業 省 で 実 施 ( 単 位 : 百 万 円 ) 14
2. 研 究 開 発 マネジメント (3) 研 究 開 発 の 実 施 体 制 の 妥 当 性 プロジェクトリーダー(PL) 産 業 技 術 総 合 研 究 所 エネルギー 環 境 領 域 研 究 戦 略 部 長 小 原 春 彦 氏 協 議 NEDO 委 託 設 置 予 定 推 進 委 員 会 PL 実 施 者 外 部 有 識 者 Reuse Reduce 蓄 熱 :パナソニック トヨタ 自 動 車 三 菱 樹 脂 遮 熱 : 東 レ 断 熱 : 美 濃 窯 業 熱 マネージメント トヨタ 自 動 車 マツダ カルソニックカンセイ アイシン 精 機 高 温 ヒートポンプ: 前 川 製 作 所 三 菱 重 工 業 セントラル 硝 子 低 温 ヒートポンプ: 日 立 製 作 所 日 立 アプライアンス 共 同 実 施 未 利 用 熱 エネルギー 革 新 的 活 用 技 術 研 究 組 合 略 称 :TherMAT Recycle 企 業 :18 研 究 所 (AIST):1 財 団 (JRCM):1 排 熱 発 電 :パナソニック 有 機 熱 電 変 換 : 富 士 フィルム 無 機 熱 電 変 換 : 安 永 日 本 サーモスタット 古 河 機 械 金 属 日 立 製 作 所 古 河 電 気 工 業 早 稲 田 大 東 京 工 業 大 名 古 屋 大 東 北 大 岡 山 大 大 阪 大 東 京 大 山 口 東 京 理 科 大 東 京 理 科 大 物 質 材 料 研 究 機 構 広 島 大 九 州 大 佐 賀 大 八 戸 工 業 大 宇 都 宮 大 建 築 研 究 所 北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 長 岡 科 学 技 術 大 北 海 道 大 豊 田 理 化 学 研 究 所 15
2. 研 究 開 発 マネジメント (4) 研 究 開 発 の 進 捗 管 理 の 妥 当 性 研 究 開 発 の 進 捗 管 理 PL 及 びPMによる 進 捗 管 理 PL 定 期 的 な( 原 則 として 毎 週 ) 研 究 組 合 事 務 局 との 打 合 せにより 事 業 の 進 捗 成 果 の 普 及 や 知 的 財 産 権 取 得 の 状 況 等 について 情 報 収 集 を 行 っている 各 実 施 テーマについては 半 期 毎 に 開 発 目 標 と 達 成 度 をチェックし 翌 半 期 計 画 を 精 査 している PM 平 成 27 年 度 は 4 月 以 降 7 月 までに 全 ての 実 施 テーマで 研 究 開 発 実 施 場 所 での 進 捗 状 況 把 握 を 実 施 し 研 究 開 発 の 課 題 実 用 化 への 方 針 プロジェクトとしての 相 乗 効 果 のあり 方 等 につい て 実 施 者 と 直 接 意 見 交 換 を 行 った 意 見 交 換 を 踏 まえて 熱 電 変 換 材 料 に 関 する 小 規 模 研 究 開 発 の 枠 組 みを 立 案 した PLとPMとの 意 思 疎 通 1ヶ 月 に1 回 以 上 面 会 のうえ プロジェクト 加 速 のための 方 策 や 各 テーマの 進 捗 と 今 後 の 方 向 性 について 議 論 を 行 っている 熱 電 変 換 材 料 に 関 する 小 規 模 研 究 開 発 について 目 標 とするレベルや 実 施 期 間 等 を 協 議 しな がら 新 規 の 枠 組 みを 練 り 上 げた 16
2. 研 究 開 発 マネジメント (4) 研 究 開 発 の 進 捗 管 理 の 妥 当 性 動 向 情 勢 の 把 握 と 対 応 NEDOは プロジェクトで 取 り 組 む 技 術 分 野 について 内 外 の 技 術 開 発 動 向 政 策 動 向 市 場 動 向 等 について 調 査 し 技 術 の 普 及 方 策 を 分 析 検 討 する 分 析 検 討 を 踏 まえてプロジェクト 成 果 の 実 現 に 向 けて 具 体 的 な 対 応 (アクション)を 行 う 対 応 事 例 情 勢 熱 電 変 換 技 術 開 発 では 近 年 のナノ 材 料 技 術 の 急 速 な 進 展 に 伴 い 新 し い 材 料 系 や 構 造 に 関 する 研 究 が 世 界 で 取 り 組 み 始 められる 対 応 熱 電 変 換 材 料 デバイスの 新 たな 技 術 シーズ 発 掘 を 図 るた め また 迅 速 に 研 究 開 発 に 取 り 組 むために 小 規 模 研 究 開 発 ( 研 究 期 間 : 約 1 年 半 予 算 規 模 :2 千 万 円 以 下 )の 枠 組 みを 新 たに 設 定 して 公 募 を 行 った 公 募 開 始 :8 月 7 日 採 択 結 果 公 開 :9 月 16 日 (1)フォノンと 少 数 キャリアの 輸 送 特 性 同 時 制 御 による 熱 電 性 能 指 数 の 飛 躍 的 向 上 (2) 共 晶 体 構 造 を 用 いた 高 性 能 指 数 熱 電 酸 化 物 材 料 の 研 究 開 発 (3)シリサイド 系 多 孔 質 熱 電 変 換 材 料 を 用 いた 高 効 率 熱 電 変 換 素 子 の 研 究 開 発 (4) 遷 移 金 属 硫 化 物 ナノ 粒 子 熱 電 変 換 材 料 の 研 究 開 発 (5) 階 層 的 構 造 制 御 によるチムニーラダー 型 熱 電 変 換 材 料 の 高 性 能 化 (6) 多 接 合 型 熱 電 変 換 素 子 の 革 新 的 高 効 率 化 に 関 する 研 究 開 発 17
2. 研 究 開 発 マネジメント (5) 知 的 財 産 権 等 に 関 する 戦 略 の 妥 当 性 知 的 財 産 権 等 に 関 する 戦 略 オープン/クローズ 戦 略 の 考 え 方 非 競 争 域 競 争 域 公 開 熱 電 性 能 等 の 評 価 方 法 材 料 組 成 システム 構 成 積 極 的 に 権 利 化 非 公 開 製 造 生 産 技 術 ノウハウとして 秘 匿 標 準 化 を 推 進 戦 略 の 基 本 標 準 になり 得 る 技 術 は 速 やかに 特 許 出 願 を 行 う 国 内 特 許 出 願 を 先 行 するが 特 に 重 要 な 特 許 は 海 外 出 願 も 行 う 18
2. 研 究 開 発 マネジメント (5) 知 的 財 産 権 等 に 関 する 戦 略 の 妥 当 性 知 的 財 産 管 理 NEDOプロジェクトにおける 知 財 マネジメント 基 本 方 針 に 基 づき 本 プロジェクトの 知 的 財 産 権 及 びサンプルの 取 扱 いに 関 する 規 程 を 策 定 知 的 財 産 管 理 指 針 の 策 定 バックグラウンド 知 的 財 産 権 の 取 扱 い 本 事 業 により 得 られた 知 的 財 産 権 の 帰 属 発 明 審 査 委 員 会 における 審 査 等 サンプル 提 供 の 取 扱 い プロジェクト 参 加 者 間 での 取 扱 い 等 19
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 プロジェクト 概 要 研 究 開 発 のコンセプト 熱 の3R 運 輸 分 野 (HV 自 動 車 : 冬 場 の 熱 分 析 ) Reduce 熱 の 使 用 量 を 減 らす 技 術 蓄 熱 遮 熱 断 熱 ニーズ 走 行 エネルギー エンジン 暖 気 ボディ 放 熱 排 気 Reuse 熱 を 再 利 用 する 技 術 ヒートポンプ 熱 マネージ メント Recycle 熱 を 変 換 して 利 用 する 技 術 熱 電 変 換 排 熱 発 電 換 気 熱 損 失 民 生 分 野 産 業 分 野 ニーズプル 型 の 研 究 開 発 ( 運 輸 産 業 民 生 分 野 ) 明 確 な 実 用 化 シナリオ 大 きなリスク 課 題 ( 高 いスペック 部 素 材 )へのチャレンジ 10 年 を 見 据 えた 研 究 開 発 垂 直 連 携 による 研 究 開 発 異 業 種 企 業 からなる 組 合 迅 速 な 事 業 化 シナジー 効 果 日 本 が 強 みを 持 つエネルギー 効 率 の 高 い 素 材 製 品 へ 20
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 蓄 熱 技 術 : 蓄 熱 技 術 の 研 究 開 発 出 口 イメージ 自 動 車 民 生 (ビル 住 宅 ) 産 業 分 野 の 未 利 用 熱 有 効 活 用 自 動 車 への 展 開 ( 例 ) (a)アイト ルストッフ 時 に 蓄 冷 冷 房 (b) 冬 季 エンシ ン 始 動 時 に 蓄 熱 暖 機 で 省 エネ 達 成 技 術 開 発 内 容 1 高 密 度 蓄 熱 材 料 ( 低 温 ) クラスレートハイト レートによる 高 密 度 化 ケ スト 物 質 ホスト ( 水 ) 蓄 冷 放 冷 クラスレート ハイト レート 目 標 : 0.3MJ/kg (@10 ) 蓄 熱 蓄 熱 モシ ュール (a) 高 密 度 蓄 熱 ( 低 温 ) 技 術 アイドリング ストップシステム 放 冷 送 風 ファン エンジン (b) 長 期 蓄 熱 技 術 & 高 密 度 蓄 熱 ( 中 / 高 温 ) 技 術 排 熱 回 収 エンジン 暖 機 システム 蓄 冷 モシ ュール エアコンOFF これまでの 主 な 成 果 1 高 密 度 蓄 熱 材 料 ( 低 温 ): 融 解 熱 / 融 点 解 析 手 法 を 構 築 ケ スト/ホスト 配 列 促 進 による 過 冷 却 抑 制 ( T=18 2deg)を 原 理 検 証 吹 出 し 口 2 高 密 度 蓄 熱 材 料 ( 中 / 高 温 ) 化 学 反 応 熱 の 活 用 による 高 蓄 熱 密 度 化 官 能 基 被 吸 着 被 吸 着 被 吸 着 物 質 物 質 物 質 R R R R R R <120 蓄 放 熱 熱 目 標 : 0.5~1.0MJ/kg (@120 以 下 ) 技 術 課 題 (ブレークスルーポイント) 単 位 重 量 体 積 当 りの 蓄 熱 量 が 高 い 高 密 度 蓄 熱 材 料 の 開 発 ( 従 来 材 料 比 2 倍 ) 断 熱 材 なしで 長 期 間 蓄 熱 が 保 持 可 能 な 長 期 蓄 熱 材 料 の 開 発 (24 時 間 過 冷 却 保 持 ) 注 ) 過 冷 却 : 液 体 の 状 態 のまま 凝 固 点 以 下 の 温 度 まで 冷 却 される 状 態 3 長 期 蓄 熱 材 料 過 冷 却 状 態 の 安 定 保 持 による 長 期 化 目 標 : -20 /25 環 境 下 で 24 時 間 保 持 2 高 密 度 蓄 熱 材 料 ( 中 / 高 温 ): 吸 着 脱 離 反 応 の 低 反 応 温 度 化 を 原 理 検 証 蓄 熱 密 度 1MJ/kg 以 上 の 材 料 候 補 を 抽 出 ( 解 析 ) 3 長 期 蓄 熱 材 料 : -20/25 環 境 下 で 過 冷 却 安 定 性 を 有 する 組 成 を 明 確 化 過 冷 却 解 除 後 のモシ ュール 出 力 3kW/Lを 原 理 検 証 吸 着 剤 温 度 [ ] 60 40 20 0-20 過 冷 却 時 間 [h] 発 熱 結 晶 化 過 冷 却 解 除 21
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 遮 熱 技 術 : 革 新 的 次 世 代 遮 熱 フィルムの 研 究 開 発 出 口 イメージ: 建 物 等 の 省 エネに 貢 献 する 革 新 的 遮 熱 窓 材 近 赤 外 線 : 高 反 射 可 視 光 : 高 透 過 1 可 視 光 の 取 り 込 み 照 明 電 力 低 減 2 遮 熱 による 室 内 温 度 低 減 冷 房 負 荷 低 減 技 術 課 題 (ブレークスルーポイント) 高 透 明 コンセフ ト 積 層 フィルム 近 赤 外 線 を 反 射 高 遮 熱 トレート オフ 可 視 光 線 高 透 過 コーティング 層 可 視 光 透 過 遮 熱 性 の 制 御 技 術 開 発 内 容 [1] 新 規 光 学 設 計 における 超 高 精 度 積 層 技 術 の 開 発 : 特 性 実 現 に 必 要 な 光 学 設 計 確 立 と 具 現 化 のための 超 高 精 度 積 層 装 置 技 術 の 確 立 [2] 次 世 代 遮 熱 用 ポリマーの 開 発 : 高 遮 熱 化 層 間 密 着 性 連 続 重 合 性 製 膜 性 等 を 兼 ね 備 えたポリマーの 確 立 [3] 次 世 代 遮 熱 フィルムのフィルム 加 工 技 術 の 開 発 : 可 視 光 線 透 過 率 と 遮 熱 性 をコートフィルムとして 両 立 させるため の 処 方 および 高 精 度 コート 技 術 の 開 発 [4] 次 世 代 遮 熱 窓 材 の 評 価 技 術 の 開 発 とその 商 品 設 計 : 省 エネ 効 果 実 証 方 法 構 築 と 次 世 代 遮 熱 フィルムの 商 品 設 計 これまでの 主 な 成 果 高 精 度 流 動 シミュレーション 技 術 を 駆 使 して 積 層 装 置 を 開 発 してフィルム 化 を 行 い 目 標 カット 帯 域 発 現 を 実 証 した 高 遮 熱 化 層 間 密 着 性 製 膜 性 を 有 する 新 規 ポリマーの 基 本 設 計 を 行 った 高 精 度 コート 技 術 の 開 発 を 行 い 目 標 透 過 率 と 耐 久 性 をクリアした 実 際 の 建 物 に 遮 熱 性 冷 房 負 荷 評 価 システムを 構 築 し 遮 熱 フィルム 加 工 窓 による 冷 房 負 荷 測 定 を 開 始 した 22
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 断 熱 技 術 : 断 熱 材 料 の 研 究 開 発 出 口 イメージ 現 行 窯 業 / 土 石 分 野 向 け 産 業 / 工 業 炉 では 多 量 の 熱 が 廃 棄 されている 目 標 高 性 能 ファイバーレス 断 熱 材 料 と 周 辺 技 術 の 開 発 によって 産 業 / 工 業 炉 の 排 熱 量 を50% 以 上 削 減 技 術 課 題 (ブレークスルーポイント) 1,500 以 上 の 高 温 域 で 使 用 可 能 で かつ 高 強 度 と 低 熱 伝 導 率 を 両 立 したファイバーレス 断 熱 材 料 の 開 発 断 熱 材 料 の 大 型 化 技 術 の 開 発 と 大 量 生 産 手 法 の 確 立 排 出 エネルギーを 回 収 再 利 用 するための 各 開 発 部 材 を 用 いた 効 率 的 なシステムの 開 発 高 効 率 蓄 熱 放 熱 システム の 開 発 ( 高 効 率 バーナー) 外 観 熱 マネー ジメントシ ステム 例 : 一 般 的 なバッチ 式 セラミックス 焼 成 炉 の エネルギー 収 支 高 性 能 ファイバーレス 断 熱 材 料 の 開 発 高 効 率 排 気 熱 ガス 回 収 システムの 開 発 ( 熱 交 換 器 ) 高 効 率 産 業 / 工 業 炉 (イメージ) ( 目 標 : 排 熱 削 減 率 50% 以 上 ) これまでの 主 な 成 果 220mm 116mm 39mm 形 状 断 熱 材 料 試 作 完 了 既 存 設 備 の 入 熱 出 熱 状 況 のデータ 蓄 積 及 び 検 証 産 業 / 工 業 炉 エネルギー 分 布 シミュレーション 結 果 の 妥 当 性 検 証 既 存 セラミックス 蓄 熱 材 料 の1.3 倍 の 入 熱 速 度 及 び1.1 倍 の 放 熱 速 度 を 有 する 蓄 熱 部 材 試 作 及 び 高 温 耐 久 性 向 上 上 記 蓄 熱 部 材 を 組 み 込 んだ 高 効 率 バーナーの 性 能 評 価 と 課 題 抽 出 23
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 熱 電 変 換 技 術 : 高 性 能 熱 電 材 料 およびモジュール の 開 発 熱 材 料 出 口 イメージ 自 動 車 用 工 場 用 熱 電 発 電 ハーベスティング 応 用 技 術 課 題 (ブレークスルーポイント) 熱 電 変 換 材 料 の 性 能 向 上 新 規 材 料 を 用 いた 熱 電 変 換 モジュール 化 技 術 の 開 発 熱 電 変 換 モジュールの 変 換 効 率 向 上 熱 電 変 換 材 料 モジュールの 耐 久 性 の 向 上 熱 電 変 換 のコスト 削 減 (a) (b) 合 金 系 薄 膜 ライブラリ 試 料 の 外 観 無 機 材 料 ( 薄 膜 バルク) 抵 抗 同 時 測 定 装 置 技 術 開 発 内 容 高 い 熱 電 性 能 を 有 する 材 料 探 索 のための 材 料 の 高 速 合 成 評 価 技 術 開 発 導 電 性 高 分 子 材 料 (PEDOT:PSS)の 熱 電 変 換 の 高 性 能 化 単 層 カーボンナノチューブ(CNT) 等 炭 素 系 熱 電 変 換 デバイスの 技 術 開 発 導 電 性 高 分 子 PEDOT:PSSの a) 分 子 構 造 ; b)pedot:pss 薄 膜 のMoドープに 対 するゼーベック 係 数 の 変 化 有 機 材 料 ( 導 電 性 高 分 子 材 料 ) 炭 素 系 材 料 (CNT) これまでの 主 な 成 果 金 属 系 合 金 薄 膜 ライブラリ 試 料 の 合 成 に 成 功 しそれらの 薄 膜 の 計 測 法 としてパラレル 抵 抗 評 価 技 術 を 開 発 レーザー 加 熱 装 置 により 酸 化 物 小 型 単 相 試 料 の 溶 融 合 成 に 成 功 Mo 酸 化 物 のドープによりゼーベック 係 数 が 増 加 し パワーファクタFが 従 来 材 料 の3 倍 以 上 の80μW/mK 2 に 増 大 することを 確 認 CNT 系 材 料 としては 世 界 最 高 レベルのパワーファクタ(413μW/m K 2 )を 発 現 24
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 排 熱 発 電 技 術 : 排 熱 発 電 技 術 の 研 究 開 発 出 口 イメージ 工 業 炉 の 排 熱 発 電 システム( 例 ) 排 熱 回 収 器 ( 蒸 発 器 ) 製 品 焼 成 炉 200 注 ) GWP: 地 球 温 暖 化 係 数 排 気 ( 水 冷 方 式 も 可 能 ) 低 GWP& 不 燃 冷 媒 排 熱 発 電 空 冷 ユニット(1~10kWe) 発 電 200 以 下 の 低 温 排 熱 を 活 用 した 世 界 最 高 効 率 の 小 型 発 電 システムを 確 立 技 術 課 題 (ブレークスルーポイント) 工 場 でこれまで 捨 てられていた 排 熱 や 蒸 気 の 廃 棄 エネルギーを 効 率 良 く 電 気 に 変 換 回 収 するため 従 来 比 2 倍 の 発 電 効 率 を 得 る 高 効 率 小 型 排 熱 発 電 技 術 を 開 発 熱 源 100% 200 ~ 冷 媒 ポンプ 技 術 開 発 内 容 1 工 場 排 熱 の 実 態 調 査 や 市 場 ニーズ 調 査 を 行 い 工 場 排 熱 発 電 機 器 に 関 するビジネスモデルを 明 確 化 2 200 以 下 の 中 低 温 排 熱 を 活 用 する 1kW 10kWクラスの 高 効 率 (14%) 小 型 排 熱 発 電 技 術 を 開 発 3 余 剰 蒸 気 を 活 用 し 500kWクラスの 大 型 機 と 同 等 効 率 を 実 現 する50kW 発 電 技 術 を 開 発 これまでの 主 な 成 果 1 市 場 調 査 とビジネスモデルの 明 確 化 : 9 業 種 28 事 業 所 の 排 熱 実 態 調 査 を 行 い 適 切 な 機 器 仕 様 や 導 入 効 果 を 明 確 化 実 排 熱 を 利 用 した 課 題 抽 出 実 験 先 を 決 定 2 高 効 率 小 型 排 熱 発 電 技 術 開 発 : 1kWクラスの 発 電 実 験 システム( 中 低 温 熱 源 200 以 下 )を 構 築 し 発 電 効 率 10.7%を 実 証 10kWクラスでは 超 音 速 小 型 膨 張 タービン 動 静 翼 の 設 計 試 作 を 完 了 3 余 剰 蒸 気 利 用 排 熱 発 電 技 術 開 発 : 出 力 50kWクラスの 空 力 構 想 設 計 により 翼 車 仕 様 を 明 確 化 蒸 発 器 180 冷 媒 膨 張 機 M G 凝 縮 器 30 電 力 発 電 機 放 熱 10% 90% 外 気 35 25
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 産 業 用 高 効 率 高 温 ヒートポンプ ヒートポンプ 技 術 : の 開 発 出 口 イメージ 技 術 課 題 ヒートポンプはエネルギー 効 率 が 高 い 加 熱 技 術 しかし 150 以 上 の 高 温 はヒートポンプ 需 要 に 対 応 し 現 行 の 燃 焼 式 (ボイラ)に 対 抗 できるヒートポンプ は 開 発 されていない ~ヒートポンプの 原 理 を 応 用 し 高 温 (200 ) を 達 成 し 産 業 分 野 の 排 熱 を 利 用 可 能 な ヒートポンプを 開 発 する~ 課 題 1 冷 媒 がない( 高 温 高 圧 対 応 & 環 境 性 能 良 好 ) 課 題 2 圧 縮 機 がない( 高 温 高 圧 対 応 ) 課 題 3 熱 交 換 器 がない( 高 温 高 圧 大 温 度 差 対 応 ) 課 題 4 熱 ロスが 効 率 を 妨 げる( 断 熱 対 策 ) 上 記 の 課 題 を 克 服 するヒートポンプを 開 発 する 必 要 がある 研 究 開 発 内 容 高 温 に 適 した 冷 媒 選 定 と システム 設 計 高 温 高 圧 対 応 圧 縮 機 膨 張 機 の 開 発 高 温 高 圧 対 応 の 熱 交 換 器 の 開 発 高 温 の 熱 ロスを 防 ぐ 断 熱 技 術 の 開 発 これまでの 主 な 成 果 基 本 計 算 モデルで 統 合 解 析 シミュレーションを 行 った 結 果 冷 媒 にブタンを 用 いた100 160 加 熱 でCOP3.79とな り 中 間 目 標 を 達 成 できる 見 通 しが 得 られた オイルフリー 超 高 速 回 転 を 実 現 し かつ 断 熱 効 率 70%を 達 成 するためのターボ 圧 縮 機 の 設 計 と 製 作 を 行 い 目 標 効 率 を 十 分 達 成 できる 見 通 しが 得 られた 断 熱 材 を 複 合 化 させることで 本 ヒートポンプにマッチした 独 自 の 断 熱 材 を 開 発 できる 見 通 しが 得 られた 26
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 出 口 イメージ 熱 マネージメント 技 術 : 熱 マネージメント 材 料 技 術 課 題 (ブレークスルーポイント) ハイフ リット 車 のエネルキ ーフローの 一 例 ( 冬 場 ) 排 気 熱 等 の 未 利 用 熱 エネルギーを 回 収 ( 蓄 熱 ) 暖 機 や 暖 房 に 活 用 することで 冬 場 の 燃 費 を 約 1 割 向 上 自 動 車 内 の 高 効 率 熱 輸 送 に 資 する 要 素 技 術 開 発 (1) 動 力 不 要 で 熱 輸 送 可 能 なループ 式 ヒートパイプ (3kWの 熱 を10m 以 上 輸 送 可 能 ) (2) 冷 媒 の 高 熱 伝 導 率 化 (3) 熱 伝 達 率 の 高 い 沸 騰 伝 熱 面 ヒータ 熱 電 発 電 E/G 局 所 排 気 熱 T/M 蓄 熱 技 術 開 発 内 容 (1) ルーフ 式 ヒートハ イフ 内 の 過 渡 状 態 特 性 を 予 測 するための 過 渡 解 析 モテ ルの 検 討 (2) 冷 媒 の 熱 伝 導 率 向 上 の 検 討 (3) 沸 騰 面 伝 熱 面 の 熱 伝 達 率 向 上 の 検 討 検 討 したループヒートパイプの 構 造 これまでの 主 な 成 果 過 渡 解 析 モテ ルを 作 成 し モテ ルの 妥 当 性 を 小 型 ルーフ 式 ヒートハ イフ で 確 認 ナノ 流 体 の 添 加 粒 子 形 状 による 効 果 を 検 討 銀 ナノワイヤ(アスヘ クト 比 大 )により 熱 伝 導 率 1.2 倍 向 上 を 確 認 沸 騰 評 価 装 置 を 作 製 し 沸 騰 現 象 の 可 視 化 を 実 現 沸 騰 表 面 の 撥 水 ハ ターンによる 沸 騰 熱 伝 達 効 率 の 向 上 を 確 認 27
3. 研 究 開 発 成 果 (1) 研 究 開 発 成 果 研 究 開 発 項 目 毎 の 成 果 横 断 的 基 盤 技 術 : 排 熱 実 態 調 査 計 算 シミュレーショ ン データベース 構 築 性 能 評 価 出 口 イメージ 熱 マネジメント 材 料 シス テムの 導 入 シナリオ 検 討 排 熱 実 態 調 査 計 算 シミュ レーション データベース 技 術 課 題 排 熱 の 詳 細 な 実 態 調 査 による 熱 マネジメント 技 術 の 導 入 シナリオ 検 討 プロジェクトの 横 串 的 役 割 として 材 料 デバ イスの 性 能 評 価 による 各 企 業 の 研 究 開 発 支 援 シーズ 技 術 熱 電 変 換 材 料 断 熱 材 料 材 料 システム 研 究 開 発 支 援 リアルな 排 熱 実 態 調 査 計 算 論 的 機 能 デザイン 計 算 シミュレーション 材 料 データベース 構 築 による 基 礎 データ 整 備 と 技 術 普 及 への 貢 献 材 料 デバイス 性 能 評 価 導 電 性 高 分 子 熱 電 材 料 高 温 断 熱 材 料 熱 電 モジュール 評 価 装 置 冷 媒 燃 焼 性 評 価 代 表 的 な 技 術 開 発 内 容 産 業 分 野 の 排 熱 実 態 調 査 による 排 熱 利 用 機 器 システムの 設 計 応 用 に 資 するデータの 構 築 高 温 ヒートポンプ 用 冷 媒 の 安 全 性 および 環 境 影 響 評 価 熱 関 連 材 料 部 素 材 の 各 種 熱 物 性 情 報 を 収 集 し 組 織 的 に 機 能 するデータベースの 構 築 これまでの 主 な 成 果 9 業 種 の 工 場 等 における 未 利 用 熱 の 温 度 や 排 出 量 購 入 エネルギー 量 と 排 ガス 熱 量 との 関 係 などを 明 らかにした 新 型 冷 媒 候 補 の 実 用 化 に 必 要 な 燃 焼 性 や 地 球 温 暖 化 係 数 (GWP)データの 普 及 に 貢 献 した 蓄 熱 材 料 データの 収 集 とデータベースへの 収 録 糖 アルコールを 対 象 とした 蓄 熱 量 転 移 温 度 のシミュレーション 28
3. 研 究 開 発 成 果 (2) 成 果 の 中 間 目 標 の 達 成 可 能 性 成 果 の 中 間 目 標 の 達 成 可 能 性 研 究 開 発 項 目 現 状 中 間 目 標 ( 平 成 29 年 度 末 ) 達 成 見 通 し 1 蓄 熱 技 術 の 研 究 開 発 吸 着 脱 離 反 応 の 低 反 応 温 度 化 を 原 理 検 証 蓄 熱 密 度 1MJ/kg 以 上 の 材 料 候 補 を 抽 出 25 24h 過 冷 却 安 定 性 を 有 す る 組 成 を 明 確 化 120 以 下 で 蓄 熱 密 度 0.5MJ/kgを 有 する 固 液 相 変 化 等 を 利 用 した 化 学 蓄 熱 材 料 の 開 発 -20 ~25 環 境 下 で12h 以 上 の 保 持 期 間 を 実 現 する 蓄 熱 材 の 開 発 2 遮 熱 技 術 の 研 究 開 発 高 精 度 コート 技 術 の 開 発 を 行 い 目 標 透 過 率 (70%)と 耐 久 性 確 認 可 視 光 線 透 過 率 70% 以 上 日 射 熱 取 得 率 43% 以 下 ( 可 視 光 線 反 射 率 12% 以 下 カット 波 長 850~ 1400nm)の 遮 熱 フィルムの 開 発 3 断 熱 技 術 の 研 究 開 発 220mm 116mm 39mm 形 状 断 熱 材 料 試 作 完 了 1500 以 上 で 使 用 可 能 なファイバーレス 断 熱 材 で 圧 縮 強 度 10MPa 以 上 かつ 熱 伝 導 率 0.25W/m K 以 下 を 有 する 断 熱 材 料 の 開 発 4 熱 電 変 換 材 料 デバイス 高 性 能 高 信 頼 化 技 術 開 発 Mo 酸 化 物 ドープによりゼーベッ ク 係 数 増 加 を 確 認 CNT 系 材 料 としては 世 界 最 高 レ ベルのパワーファクタ (412μW/m K 2 ) 実 現 性 能 指 数 ZT=1を 有 する 有 機 材 料 の 開 発 性 能 指 数 ZT=2を 有 する 無 機 材 料 の 開 発 大 きく 上 回 って( 早 期 に) 達 成 できそう 予 定 どおり 達 成 できそう ほぼ( 若 干 の 遅 れで) 達 成 できそう 達 成 は 困 難 と 予 想 される 29
3. 研 究 開 発 成 果 (2) 成 果 の 中 間 目 標 の 達 成 可 能 性 成 果 の 中 間 目 標 の 達 成 可 能 性 研 究 開 発 項 目 現 状 中 間 目 標 ( 平 成 29 年 度 末 ) 達 成 見 通 し 5 排 熱 発 電 技 術 の 研 究 開 発 1kWクラスの 発 電 実 験 システム ( 中 低 温 熱 源 200 以 下 )を 構 築 し 発 電 効 率 10.7% 実 証 200 以 下 の 中 低 温 排 熱 に 対 応 した 発 電 効 率 14%( 従 来 比 2 倍 )を 有 する 出 力 1kWクラス 小 型 排 熱 発 電 装 置 の 開 発 6 ヒートポン プ 技 術 の 研 究 開 発 統 合 解 析 シミュレーションにより ブタンを 用 いた100 160 加 熱 でCOP3.79 確 認 原 理 試 作 機 により 温 水 60 冷 却 水 30 条 件 で7 の 冷 水 が 得 ら れることを 実 証 200 までの 供 給 温 度 範 囲 に 対 応 し 80 160 加 熱 でCOP:3.5 以 上 を 達 成 するヒート ポンプシステムの 開 発 75 以 下 の 熱 源 で 供 給 温 度 -10 を 実 現 する ヒートポンプシステムの 開 発 7 熱 マネージ メントの 研 究 開 発 過 渡 解 析 モデルを 作 成 し モデ ルの 妥 当 性 を 小 型 ループ 式 ヒート パイプで 確 認 モータ コイルエンド 用 吸 熱 モ ジュールの 新 材 料 と 組 み 込 み 構 造 を 具 体 化 高 効 率 ヒートパイプの 開 発 (0~50 熱 輸 送 距 離 5m 熱 輸 送 量 1500W 抗 重 力 性 動 力 源 レス) 吸 熱 量 5W/cm 2 を 有 する 吸 熱 デバイスの 開 発 ~ 8 熱 関 連 調 査 基 盤 技 術 の 研 究 開 発 工 場 等 における 未 利 用 熱 温 度 や 賦 存 量 購 入 エネルギー 量 と 排 ガ ス 熱 量 との 相 関 関 係 等 を 明 確 化 排 熱 調 査 を 実 施 し 研 究 開 発 シナリオ 検 討 完 了 各 種 部 材 の 計 測 評 価 結 果 の 分 析 を 進 め 整 備 すべきデータベースを 明 確 化 大 きく 上 回 って( 早 期 に) 達 成 できそう 予 定 どおり 達 成 できそう ほぼ( 若 干 の 遅 れで) 達 成 できそう 達 成 は 困 難 と 予 想 される 30
3. 研 究 開 発 成 果 (3) 成 果 の 普 及 成 果 の 普 及 平 成 25 年 度 平 成 26 年 度 平 成 27 年 度 合 計 論 文 3 17 10 30 研 究 発 表 講 演 5 80 63 148 受 賞 実 績 - - 2 2 新 聞 雑 誌 等 への 掲 載 - 1-1 展 示 会 への 出 展 3 5 4 12 平 成 27 年 8 月 末 現 在 ( 予 定 も 含 む ) 31
3. 研 究 開 発 成 果 (3) 成 果 の 普 及 成 果 の 普 及 ( 情 報 発 信 受 賞 実 績 の 一 例 ) 学 会 成 果 報 告 会 等 の 一 例 研 究 開 発 項 目 蓄 熱 発 表 者 会 議 名 ( 発 表 者 ) タイトル 発 表 年 月 パナソニック ( 株 ) 断 熱 美 濃 窯 業 ( 株 ) エネルギー 技 術 シンポジウム 2014 38th International Conference and exposition on Advanced Ceramics and Composites 熱 電 変 換 ( 国 研 ) 産 総 研 つくばビジネスマッチング 会 蓄 熱 技 術 の 研 究 開 発 2014/11/25 Fabrication and Properties of Ultra-High- Porous Ceramics for Energy Saving Insulator 導 電 性 高 分 子 の 熱 電 変 換 性 能 とモジュール 化 ~ 膨 大 な 未 利 用 熱 を 電 力 に~( 招 待 講 演 ) 2014/1/30 2014/02/17 排 熱 発 電 パナソニック ( 株 ) 第 24 回 国 際 冷 凍 会 議 ICR2015 Studies of Compact Organic Rankine Cycle for Waste Heat Recovery 2015/8/19 熱 マネー ジメント マツダ( 株 ) 国 際 ナノデバイステクノロジー ワークショップ 2015 Thermal Management of Motor and Inverter 2015/3/3 受 賞 実 績 研 究 開 発 項 目 断 熱 美 濃 窯 業 ( 株 ) 受 賞 者 受 賞 名 交 付 者 発 表 年 月 国 際 交 流 奨 励 賞 21 世 紀 記 念 個 人 冠 賞 井 関 孝 善 賞 熱 電 変 換 ( 国 研 ) 産 総 研 応 用 物 理 学 会 論 文 奨 励 賞 公 益 社 団 法 人 日 本 セラミックス 協 会 2015/06/05 公 益 社 団 法 人 応 用 物 理 学 会 2015/09/14 32
3. 研 究 開 発 成 果 (4) 知 的 財 産 権 等 の 確 保 に 向 けた 取 り 組 み 知 的 財 産 権 の 確 保 に 向 けた 取 り 組 み 戦 略 に 沿 った 具 体 的 取 り 組 みの 例 特 許 出 願 可 能 と 判 断 したものについては 速 やかに 出 願 を 行 うと 共 に 早 期 審 査 を 活 用 して 早 期 登 録 を 狙 う 標 準 になり 得 る 技 術 は 速 やかに 特 許 出 願 する 一 つの 発 明 物 を 多 面 的 に 捉 えて 多 数 の 出 願 で 特 許 網 を 構 築 する 国 内 特 許 出 願 を 先 行 するが 特 に 重 要 な 特 許 は 海 外 出 願 も 行 う 平 成 25 年 度 平 成 26 年 度 平 成 27 年 度 計 特 許 出 願 (うちPCT 出 願 ) 0 (0) 42 (1) 34 (2) 76 (3) 件 平 成 27 年 8 月 末 現 在 ( 予 定 も 含 む ) 33
4. 成 果 の 実 用 化 に 向 けての 取 り 組 み 及 び 見 通 し 本 プロジェクトにおける 実 用 化 の 考 え 方 本 プロジェクトでの 実 用 化 とは 当 該 研 究 開 発 に 係 る 試 作 品 サービス 等 の 社 会 的 利 用 ( 顧 客 への 提 供 等 )が 開 始 されることを 言 う 34
4. 成 果 の 実 用 化 に 向 けての 取 り 組 み 及 び 見 通 し (1) 成 果 の 実 用 化 に 向 けた 戦 略 実 用 化 に 向 けた 戦 略 研 究 ロードマップ 35
4. 成 果 の 実 用 化 に 向 けての 取 り 組 み 及 び 見 通 し (2) 成 果 の 実 用 化 に 向 けた 具 体 的 取 り 組 み 実 用 化 に 向 けた 具 体 的 取 り 組 み 早 期 に 実 用 化 可 能 なものは 実 用 化 を 促 進 し 新 たな 技 術 開 発 シーズを 取 り 込 む 等 研 究 開 発 テーマの 新 陳 代 謝 が 良 い 活 力 ある 研 究 開 発 プロジェクトとするために 実 用 化 の 可 能 性 が 見 えてきた 技 術 テーマについては 実 環 境 での 評 価 それによる 課 題 の 抽 出 課 題 解 決 への 研 究 開 発 を 三 位 一 体 で 計 画 実 行 することで 実 用 化 の 加 速 を 行 う NEDO 省 エネルギーフォーラム 等 の 展 示 会 にサンプル 展 示 を 行 い ユーザーニーズを 把 握 すると 共 に 実 環 境 評 価 の 条 件 等 を 研 究 計 画 に 反 映 する 36
4. 成 果 の 実 用 化 に 向 けての 取 り 組 み 及 び 見 通 し (3) 成 果 の 実 用 化 の 見 通 し 成 果 の 実 用 化 の 見 通 し 複 数 の 技 術 分 野 において NEDO 省 エネルギーフォーラム 等 の 展 示 会 でのサンプル 展 示 や それに 続 く 実 環 境 試 験 の 実 施 が 可 能 な 段 階 にある 波 及 効 果 現 時 点 では 当 該 分 野 の 研 究 活 性 化 以 外 に 波 及 効 果 は 確 認 していない 37