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冷媒とセンシング技術―応用例とこれからの進化

センシング技術とはセンサーを利用していろいろな情報を計測し数値化する技術。センシング技術の進化は、IoTの普及により、さらに注目されることとなりました。この技術が、冷媒を用いる機器に対してもさまざまな形で応用されています。ここでは冷媒とセンシング技術の関係とその応用例をご紹介します。

センシング技術が支える産業

センシング技術は、現代の人々の豊かな暮らしに深く関わり、多くの産業にとってなくてはならないものとなっています。センシング技術とはどういうもので、何を可能とする技術なのでしょうか。また、センシング技術とIoTとの密接な関係とはどのようなものなのでしょうか。

センシング技術とは

多くの電気・電子機器にはセンサーが使われています。このセンサーにより、さまざまな情報を計測・収集し、それを数値化する技術を総称してセンシング技術といいます。

センサーによって計測される情報には、温度や圧力、電圧や電流、周波数や回転数、位置、速度、音量、明るさ、衝撃の強さなど、さまざまな要素があります。これらを定量的データとして収集し、応用するのがセンシング技術の目的です。

また、センシング技術には離れた場所にあるものを遠隔操作によって感知・計測するものもあります。これはリモートセンシング技術と呼ばれ、宇宙・航空科学をはじめ身近な分野でも応用されています。

センシング技術とIoT

こういった、「さまざまなものからデータを収集して応用する」というセンシング技術は、「あらゆるものをインターネットに接続する」IoTと密接な関係にあります。センシング技術が情報を集める目や耳や鼻だとしたら、IoTは情報を伝達する神経です。膨大な情報を、脳の役割を果たすデータセンターやサーバーまで運ぶためには、IoTが現状最も適した方法です。

このように、センシング技術によって得られたデータをIoTによって管理することで、それぞれのメリットは数倍にも膨らみます。センシング技術が進化し収集できる情報量が大きくなればなるほど、IoTの重要性も大きくなります。センシング技術とIoTは今や切り離せない存在となっているのです。

センシング技術と冷媒の結び付き

このように高度化したセンシング技術は、冷媒を使う機器にも応用されるようになっています。冷媒を使う冷凍機や空調機は現代文明においてますます重要な役割を持つようになり、さまざまな産業で使われています。

その代表例が冷凍食品です。冷凍食品は世界中の国で流通するようになり、コールドチェーンは世界規模に広がりつつあります。各国の生活水準が向上すると、さらに冷凍食品の消費量は増加すると考えられます。

また、医療分野や精密機器の製造分野においても厳密な温度管理が必要になります。より高度な医療体制の構築や、温度により寸法精度の変わる精密機器の製造では、ますます温度管理が重要になっていくでしょう。

これまでエアコンの普及していなかった欧州や東南アジア諸国では、急激にエアコン需要が増大しています。エアコンの普及が進むと、冷媒に対する関心も同時に高まっていきます。こういったさまざまな面から、冷媒とその管理の重要度はさらに高くなっているのです。

冷媒はその状態を変えることで熱交換を行う役割を持っています。このとき冷媒の流速や流量、圧力などが熱交換効率に影響します。これらをセンシングすることにより熱交換効率を向上させ、理想の温度制御を実現させるのがセンシング技術を冷媒に応用する狙いです。

また、センシング技術の応用を考えると、同時にIoTとの結び付きも生まれます。冷媒のデータをIoTによって伝達・処理し、精密に制御することで、より効率的で的確な温度管理が可能となります。

冷媒センシング技術の応用例

では、実際にどのような場所で冷媒とセンシング技術は結び付き、応用されているのでしょうか。代表的な例をご紹介します。

冷蔵倉庫の冷凍機

離れた場所で取れた魚や肉を日本中で食べることができるのは、各地にある冷蔵倉庫のおかげです。大きな倉庫の内部がまるごと冷凍庫・冷蔵庫となっている冷凍倉庫は、各地に分配される食品を保管する重要な役割を担っています。

この冷蔵倉庫の心臓部といえる冷凍機に、センシング技術が応用され始めています。冷凍機に取り付けられた数十種類のセンサーがデータを収集し、IoTによってサーバーに送られる仕組みです。この仕組みは稼働状態をモニタリングするだけでなく、故障の予兆となる事象を検出した際には通知し、故障する前にメンテナンスを行う予知保全にも活かされています。

これにより、冷凍機の停止が大きな損害と発展する冷蔵倉庫において、安定した稼働を実現しています。

冷媒の漏れ検知

冷媒は冷凍機やエアコンにおいて熱交換という最も重要な役割を持っているものです。もしこれが漏れてしまうと、機能が低下するだけでなく、冷媒の種類によっては人体への影響や引火事故につながる恐れもあります。

こういった課題に対し、センシング技術を応用することで安全な冷媒管理を実現している例があります。冷媒検知用ガスセンサーモジュールワイヤレスセンサーネットワークを組み合わせ、冷媒漏れが発生した場合に離れた場所に通知する警報システムです。これは、冷媒を使用する機器の稼働に関わるだけでなく、地球温暖化を防止する観点でも貢献します。

また、1台だけでなく離れた場所にある複数の冷凍機器に設置し同時に管理できるため、集中監視が可能になり効率化も図れます。

エアコン製造時の作業センシング

冷媒とセンシング技術の結び付きは、エアコンの製造段階でも応用されています。

冷媒を使用する機器の製造において、冷媒配管の接合は重要な作業です。もし配管接合部に不具合があると、冷媒が漏洩し性能低下や故障につながります。こういった冷媒配管の接合は、高い圧力がかかることからろう付けによって行われます。

このろう付け作業をデジタル化し、センシング技術によって標準化する実証実験が進められています。卓越した技能を持つマイスターの作業を分解、バーナーの動かし方や温度分布、ろう材の角度や動かし方などをデータ化し、基本とします。これに対し一般作業者の動作を複数のカメラやセンサーで計測し比較します。これにより、相違点を理解し効率的な作業訓練を行えます。

この作業訓練システムの開発は、指導者の人材不足解決策にもつながるとして期待されています。

センサー搭載の完全オートエアコン

自動車に装備されているエアコンには、すでにセンシング技術がふんだんに使われています。

オートエアコンシステムと呼ばれる、完全に自動化されたエアコンにはいくつものセンサーが搭載されています。例えば、日射量に対する温度補正を行う日射センサーや体感温度を補正するための湿度センサーが搭載されています。このほか、自動車の中と外に存在するほこりや排気ガス、花粉やたばこの煙を光センサーやガスセンサーで検出し、内気と外気を自動切り替えする仕組みもあります。

センシング技術はIoTとともにこれからも進化

センシング技術はこれからも進化し、IoTを駆使することでさらにさまざまなことが可能になっていくと思われます。エアコンや冷凍機といった冷媒についても、センシング技術の進化が影響することでさらに進化したものが登場してくるでしょう。

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