new technology development
省エネルギー新技術開発
あい・あいエナジーアソシエイツは、とくに熱エネルギー利用分野で、バーチャルファクトリーのようなインテグレーションだけでなく、豊富なエネルギー関連要素技術や、現場におけるその応用方法に長けています。
とくに得意とする (世界で指折りの自信がある) 技術は、
- VRC (蒸気再圧縮回収型) ヒートポンプシステム
- 凍結濃縮
- エネルギーマネージメントシステム (EMS)
- 産業及び商業用冷凍空調技術全般
- 凍結乾燥(食品、飲料)
- 凍結濃縮(飲料、純水製造、不純物除去、放射能汚染水の除染)
- 真空冷却(食品、生花)
- 製氷・スラリーアイス(食品、飲料)
- ヒートポンプ・熱／エネルギー回収
などです。
実際、上記のいくつかに関しては、技術開発を担った経験も持ち、かなり深いところまで、精通しています。
ここでは、このような既存技術の応用だけでなく、世界でも類を見ない新技術開発をいくつか紹介いたしましょう。
これらは、コンサルティング等に基づく現場のニーズに触発されたものとなっていて、世界でわれわれだけが実現化できるものとなっています。
開発事例
うるおい氷点貯蔵冷蔵技術
これは別ページに詳細を記している冷蔵技術で、これから大きく羽ばたくことが見込まれています。
エアコン等でよく知られているように、一般に冷蔵庫は、冷やせば乾燥します。野菜・果物・花卉など、湿度を高く保ったまま冷蔵したい場合には、業務用ではミストを強引に追加的に付加するなどの手法を用いますが、その水分は全部 霜になってしまい、エネルギーのムダだけでなく、その除去 (デフロスト) が運用上の大きなネックになっています。
当社の「うるおい氷点貯蔵技術」である「0℃ 99%」は、この常識を覆し、この名前のとおりの状態を容易に作り出せます。それどころか、温度と湿度を独立にコントロールし、冷蔵庫で保管しようとする作物の固有の最適貯蔵温湿度にコントロールができる画期的技術です。
近い将来、皆さんもこの技術を用いた冷蔵庫を、目にする機会が出てくることでしょう。
日本と途上国を中心に、この冷蔵技術を用いたビジネスを展開予定です。
60℃の廃熱利用を実現化する超コンパクト高性能吸着式冷凍機
2013年
廃熱の有効利用は、省エネルギーの重要な要素です。熱力学の教えるように、温度差の大きなものからエネルギーを回収することは比較的容易なのですが、60℃レベルの低温からエネルギーを取り出すことは難易度が高く、実用化・商用化されたケースはほとんどありません。
唯一，このような低温廃熱を 10℃程度の冷熱として回収できる技術として、吸着式冷凍技術があるのですが、高価で巨大な重量型装置となってしまいます。
当社は、この吸着式冷凍技術のエッセンスを、従来型と全く異なるアプローチで応用し、これらの阻害要因をすべて克服しました．
なんと，50×50×5mmのきわめて小さなコア (能力15–20W) にその機能を押し込め、それをモジュールそしてユニットとして組み上げることで、低価格で、フレキシブルな形状と能力、軽量、高エネルギー効率で高性能な冷凍機を構成することに成功しています。たとえば 1kWユニットで、80×400×120mm (3.8 L) のコンパクトさを実現化できます。
商用化段階までにはもう少し技術的詰めが残っていますが、非常に応用分野が広く、工業用、交通用、業務用、家庭用まで、冷熱需要が存在するところでは，熱電変換方式よりはるかに優れたこの技術で、多様な展開が可能となります。
そのうちに、みなさんの車載エアコンは、すべてこの技術が用いられることになるでしょう。
弊社特許 (特許番号： 特開2018-105569)
エタノール製造用アンモニア爆砕装置
2009年
植物の糖質もしくはデンプン質は、近未来の液体再生可能燃料であるバイオエタノールの原料です。たとえば、サトウキビやトウモロコシなどが用いられますが、食用との競合などの課題がネックとなっています。
それでは，バイオマスの残渣を活用しよう、といろいろな技術が適用されましたが、あいにくどの技術も、商用レベルに到達したものはありません。
当社は、キャッサバパルプ (キャッサバという熱帯のイモ類の「残りかす」です。キャッサバ本体もエタノール生産に用いられます) から、糖質を取り出す技術を開発いたしました。
アンモニアを吸収媒体として用いた爆砕法という技術で、アンモニアの吸収熱を利用することで、加熱エネルギー不要な爆砕を実現化します。技術的には、この蒸発したアンモニアを水に吸収させることで、負圧の爆砕が可能となり、大きな効果を得ることができます。
技術開発は完了しました。あとは資本投入すれば、大型化の検証と実用化ができる段階にあります。
パリ協定で、今後交通燃料としての需要拡大が見込まれるバイオ燃料の一翼を担う可能性を秘めた技術です。
温泉用バイナリー発電システム
2015~2017年
いかに大量にあろうとも、100℃程度の低温熱源を発電に用いることは、非常に難しくなります。バイナリー発電はそれを目指す技術であり、熱源の系統と沸点の低い媒体の系統の2つの熱サイクルを利用するものですが、とくに小型のものはまだ実証段階にとどまっています。
たとえば、NEDOは、バイナリー発電技術を 新たな地熱等の未利用エネルギーの有力候補として、商用化の目安として、発電効率7%を掲げましたが、いままでそれを達成したものはありませんでした。
そのような中で、当社は、熱エネルギーのプロとして、温泉施設用10kWの小型システムにおいて、発電効率7%を達成することができました。
実用上のネックとなっていた熱交換器のカルシウム汚れや詰まりは、外部フラッシュタンクを用いて完璧に防止しています。
もうひとつのポイントは発電システムの選択で、上記はタービンではなくピストンエンジンでしたが、ロータリー化でさらに効率向上が見込まれます。
弊社特許 (特許番号： 2015-203351)
ビニール袋詰め食品の急速冷凍装置
2012年
ファミリーレストランやコンビニの食品は、惣菜工場で製造されて運ばれてきます。その惣菜工場では、加熱殺菌した食品を袋詰めし、冷蔵もしくは冷凍状態にしてから搬送するわけですが、それをスピーディーに行うことは、効率性という面、衛生面、容積をコンパクトに保つという面、そして食品のクオリティーをキープする上でも、非常に重要なものです。
当社は、このニーズに応じた装置を開発いたしました。袋の整列感覚を狭くし、水流速をあげることによって急速で均一な冷却をすることを実現しました。
90℃→10℃ を 15分で「駆け抜け」、従来の 1/5 の容積に圧縮することができる非常に優れた技術となっています。
これはすでに商用化され、用いられています。
低コスト高品質インスタントコーヒー製造システム
インスタントコーヒーは、コーヒー豆の抽出液を乾燥させ、粉末状に加工したインスタント食品です。
現状では、乾燥プロセスに、スプレードライ製法あるいはフリーズドライ製法が用いられていますが、どちらも蒸発式の濃縮が行われているため、フレーバーの損失が避けられません。
また、そのための装置が大きく高額となってしまうため、大きな資本を持つ企業しか行うことができないのが実態です。
当社は、このフレーバー損失と資本集約的な欠点を取り除く技術を開発しました。現段階ではまだその内容は秘密です。真空凍結技術を用いるとだけお伝えしておきましょう。
この技術は、コーヒー産地で、豆の輸出価格の影響を被っている発展途上国において、場合によっては数百万円からの少額投資で「製品」を製造・輸出することができ、農業から自立した産業まで確立できるという意味で、画期的なものとなるでしょう。