50℃→150℃ヒートポンプ探し

質問

50℃付近の温水を
電力をほとんど使用せずに、
150℃まで上げられたら、
この中途半端な温水も利用できるんだ～
と思い、ネットで調べていました。

50℃付近の熱を150℃あたりまであげる方法として、
ヒートポンプがいいんだなと思い調べてみたのですが、
1997年にNEDOさんが50℃から150℃まで上げる
ヒートポンプ（スクリュー式）を開発したという報告が
されていましたが、実用化されていないようでした。

もう販売されてる下記のような性能のヒートポンプを
知っている方、教えてくだされば幸いです。
また、冷暖房を見ると、ファンで気体を送り込んでいますが、どのヒートポンプも気体を送り込むものなのでしょうか？
宜しくお願いします！！！

ヒートポンプ性能
冷媒：CO2（NH3、炭化水素、水、空気、CO2＋NH3）
COP（利用可能熱量[kcal]／圧縮機電力量[kWh]×860[kcal/kWh]）：3以上
最高温度：150℃付近

回答No.3

hasega2 · ベストアンサー

>用途は、ヒートポンプにより得た熱水をペルチェ素子で
>電気に変えられないかな～ということです。スターリングエンジンだと大掛かりになりそうですので。
>ネットで調べていると、そのような研究はあるのですが、研究留まりです。
>コストの問題なのか、実際に需要がないのか．．．

興味があるので少し調べてみました。
残念ながら、ペルチェ素子を使った熱電発電はコストの問題で無理です。

>ヒートポンプ性能
>COP（利用可能熱量[kcal]／圧縮機電力量[kWh]×860[kcal/kWh]）：3以上

私が調べた範囲では、残念ながら１５０℃まで加熱できるエコキュートは市販されていません。

仮に、どこかの大学や企業に１５０℃まで加熱できるエコキュートを作ってもらったと仮定します。

さて、ＣＯＰはいくつになるでしょう？
現在市販されている、エコキュートで最高効率の物は、松下の 4.55 です。

●松下電工、COP4.55のエコキュート6タイプ発売　2005-5-31
http://www.s-housing.jp/modules/news/article.php?storyid=501

この数字を参考に、１５０℃まで加熱できるエコキュートのCOPも4.55と仮定します。

1.0kwの電力を使い、エコキュートを運転すると 4.55kw の熱量の温水ができます。

この温水を使い、ペルチェ素子で発電します。

さて、ペルチェ素子の発電効率はいくつでしょう？
調べてみると、10% しかないようです。

●熱を電気に変える
http://www.aist.go.jp/aist_j/dream_lab/energy/d/d2.html

つまり、4.55kw の熱量の温水から取り出せる電気は、10% の 0.455kw になります。

1.0kwの電力を使いエコキュートを動かしても、ペルチェ素子では0.455kwの電力しか取り出せないのです。

将来的にはもっと効率の良い、エコキュートやペルチェ素子が開発されるかもしれませんが、
現時点では無理だと思います。

参考URL：

http://www.aist.go.jp/aist_j/dream_lab/energy/d/d2.html

お礼

数値で分かりやすく説明していただき、ありがとうございました。
ヒートポンプ＋ペルチェ素子を使用して発電させるより、
現時点ではヒートポンプを使用せずに、排熱を直接ペルチェ素子にて発電した方が良いことが分かりました。

しかし、この50℃付近の排熱をペルチェ素子により発電しても、さほどの出力電力がないことも分かりました。

ほんとうに有難う御座いました。

回答No.4

anachronism

No.2です。

ぺるちぇ素子（自分の周りでは「ゼーベック効果」といっていますが）を使った発電については、No.3さんのおっしゃるとおりです。正直、投入する電力よりも、回収できる電力のほうが少ないので、エネルギー的にも大赤字になると思います。
話すと長くなりますのでほどほどにしますが、ゼーベック効果を用いた熱電発電は、理論的にも現実的にも、昇温せずに使用するほうが効果は高いといわれます。

ところで、鳥取では、温泉の熱で発電する装置が「実用化」されています。御参考まで。

参考URL：

http://www.pref.tottori.jp/kouhou/dayori/2005-04/1.htm

お礼

この鳥取ＨＰを拝見しました。
温泉ならではの熱の安定供給で、
一定の電力を得ていました。

＞投入する電力よりも、回収できる電力のほうが少ないので、エネルギー的にも大赤字
となるとは．．．
本末転倒ですね。

貴重なアドバイス、本当に有難う御座いました。

回答No.2

anachronism

お探しのヒートポンプの詳細が、いまいちわからないので補足ください。

> 50℃付近の熱を150℃あたりまであげる方法として、

５０℃程度の温水を、１５０℃まで加熱すると言う意味でしょうか、それとも、５０℃程度の温水を熱源として、１５０℃程度のモノを暖めようというものでしょうか。
通常、ヒートポンプというと、後者の意味になりますが、間違いありませんか？

それから、１５０℃で何をしようかが問題です。

水で使用したいのでしたら、水を１５０℃まで加熱すると沸騰してしまうので、高圧水か、蒸気かで使用するしかありません。どちらにせよ、少々取り扱いが面倒です。
１５０℃程度の熱風を作る、というのでしたら、ラジエーターのお化けみたいな機械に、ファンで空気を送り込んで加熱することになります。可能ですが、用途は限定されます。

いずれにせよ、「市販」とすると難しいかもしれませんが、メーカーによっては、用途次第でやってみようか、ということはあるかもしれません。

補足

ご返答ありがとうございます。

まず、 50℃付近の熱を150℃あたりまであげる方法として、50℃程度の温水を熱源として、150℃程度のモノにするという意味です。

また、150℃あたりでは液体として扱えた方がよいのか、気体として扱えた方がよいのか、正直分からないのですが、直感として液体かな？と思います。となると、高圧水か蒸気での使用となるのですね。高圧水というのは”圧をかけた水”っていうイメージくらいで、初めて聞いた言葉なので今から調べてみます。

用途は、ヒートポンプにより得た熱水をペルチェ素子で
電気に変えられないかな～ということです。スターリングエンジンだと大掛かりになりそうですので。
ネットで調べていると、そのような研究はあるのですが、研究留まりです。
コストの問題なのか、実際に需要がないのか．．．

ペルチェ素子ですと、今は東芝さんが最高使用温度500℃というGIGATOPIZというのもが販売させていますが、500℃まで上げるのが大変です。これは、焼却炉などで上がってしまった熱を使うものだと思います。

通販で手軽に買えるペルチェ素子は、最高使用温度150℃でしたので、この温度が決定しました。

それと、50℃の容器からの熱の回収も問題だと思います。

イメージは、
液50℃→熱回収→ヒートポンプ→液or気体150℃に→ペルチェ素子にて発電
という構想ですが。
もしよければ、何かアドバイスをよろしくお願い致します。
長い文で申し訳御座いません。

回答No.1

sego

ＣＯ２冷媒で
１０℃を８０℃にあげるものはありますが。
エコキュート？

温度差約１００度でほぼ同じです。ＣＯＰもおおよそ３以上

▼東京電力
http://www.tepco-switch.com/denka/donna/eco/eco01-j.html
▼松下
http://national.jp/sumai/hp/
▼三菱
http://www.mitsubishielectric.co.jp/home/diahot/ecocute/
▼ダイキン
http://www.daikinaircon.com/catalog/ecocute2/02/index.html

お礼

エコキュートといわれる商品のように
今製品化されているヒートポンプは
家庭用やビルなどの給湯や空調などに
使われる程度の熱にまでしか上がらないんですよね。
これが、150度まで上げられるものがあればいいのですが。。。
ＨＰアド記載＋早々の回答有難う御座いました。