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顧客採用事例

【アイシン精機様プロフィール】
社名       
アイシン精機株式会社(Aisin Seiki Co., Ltd.)
本社所在地 〒448-8650 愛知県刈谷市朝日町二丁目1番地
事業内容 自動車部品(ドライブトレイン、ボディ、ブレーキ&シャシー、エンジン、情報関連)、
住生活・エネルギー関連製品(ミシン、ベッド、GHP)、福祉関連製品の製造・販売
URL [日本語] http://www.aisin.co.jp/

[英 語] http://www.aisin.com/
[中国語] http://www.aisin.com/cn/

待望の次期コージェネレーションシステムの設計。             

         思わぬ課題発生に、最新LED搭載のフォトカプラで解決。

最先端の自動車部品メーカーであるアイシン精機 様は、世界中でその進展が注目されている地球温暖化対策に関連した新エネルギーシステムの開発でも、独創的なアイデアや定評のある高品質、高水準の卓越したモノづくりで、世界をリードしています。

エネファーム type S
エネファーム type S

アイシン精機 様は、新エネルギーシステムの中でも家庭向けに燃料電池を使った、コージェネレーションシステムに早くから着目。化石燃料を用いた仕組みとしては最も発電効率が高い「固体酸化物型燃料電池(SOFC)」を使用したシステムの開発を行っています。製品化のスタートは2009年。この年、複数の企業と共に家庭用固体酸化物形燃料電池(以下、家庭用SOFC)コージェネレーションシステムの共同開発プロジェクトに参画。「2010年代前半に製品化する」という大きな目標を掲げ、実証実験・フィールドテストなどにも積極的に関わり、家庭用SOFCコージェネレーションシステムの研究・開発を一層加速され、その成果として2012年には第一号機となる家庭用SOFCコージェネレーションシステム「エネファーム type S」をリリース。その後も常に改善を繰り返し、4年後の2016年には四代目となる最新モデルを発売しました。このモデルは、発電効率が前モデルよりも5.5%向上した世界最高水準の52%を実現。しかも世界最小サイズと、業界大注目の製品となっています。

この最新モデルの主要なユニットのひとつであるパワーコンディショナ部に、当社の最新フォトカプラ「TLP383」をご採用いただきました。パワーコンディショナは燃料電池で発電した直流電力を、家庭で利用するために交流電力に変換する、とても重要な役割を担っています。

今回は、数あるデバイスメーカー、フォトカプラの中から、当社の「TLP383」がなぜ選ばれたのか、実際に開発に当たられたエンジニアの方々のご意見を交えて振り返ります。

ご採用前の課題

2011年3月に発生した東日本大震災以降、家庭用の電源確保に対する関心が全国で高まる中、発電方式の違いや導入コストなど、競合製品との戦いを繰り広げながら、アイシン精機 様の家庭用SOFCコージェネレーションシステムは順調に設置台数を伸ばしていき、モデルチェンジのタイミングを迎えます。次期モデルとなる2016年モデルでは、現場の声を最優先に前モデルで課題となっていたポイントを大幅に改善する検討を行いました。

ご採用前の課題

今回のモデルチェンジについて、アイシン精機 様のL&E商品本部エネルギー技術部のチーフエンジニアは、「今回のモデルチェンジの目玉は2つありました。1つは発電効率の更なる向上。2つ目は機器本体のサイズを前モデルに比べ小型にすることでした。具体的には、本体とは別に外付けされていた貯湯タンクやそれらを制御している回路などを本体内に内蔵することで、設置面積を減らすだけではなく、施工が容易となり、さまざまな設置場所にも適応でき、高効率と合わせてとても競争力のあるモデルに仕上げる計画です」と、そのポイントを話します。
このモデルが市販化されれば、今まで設置面積の問題で導入をあきらめていた、もしくは別の方式のモデルを導入せざるを得なかった多くの家庭に、高効率なSOFCコージェネレーションシステムが設置できるようになります。発電効率を向上させるだけではなく、本体サイズの小型化と併せてコスト改善もしなければならない今回のプロジェクト。いつにも増して多くのエンジニアが投入された、大変チャレンジングな開発が始まります。

そんな矢先、今回新たに設計をし直しているパワーコンディショナの回路で、問題が発生します。寿命を想定した評価で、特性結果が計画通りに出ないのです。新しい回路構成では、計画の特性に対してフォトカプラの電流伝達率(CTR)が担う割合が大きくなり、初期はまだ良いのですが、寿命時間を考慮した場合にフォトカプラの電流伝達率(CTR)の経時劣化が影響し計画を大きく割り込んでしまいます。この問題は前モデルの回路構成では出ていなかっただけに、プロジェクトメンバーは焦りながらも検証を繰り返します。また一方で、既存のデバイスメーカーに声をかけたり、過去に取引があったベンダーのWebサイトを確認するなど、情報収集を連日行いました。しかし、この問題を解決できそうなベンダーからの回答や、フォトカプラの情報にはなかなか行きつきません。
前モデルの回路ではコストが合わないため、今回は使うことができません。しかし、経時劣化の問題が解決できなければ、新たに開発したこの回路も使えません。回路の大幅変更も頭をよぎりましたが、また一から評価をやり直すことを考えると、「何とかこの回路で解決できないか」という思いが全プロジェクトメンバーにはありました。

ご採用のポイント

ご採用のポイント

ところが、このタイミングで朗報が入ります。別の回路で取引があった東芝デバイス&ストレージの担当者から、フォトカプラの新製品「TLP383」の情報です。東芝デバイス&ストレージの担当者の説明では、「特長のひとつに、市販されているフォトカプラ製品の中では段違いに劣化の少ない、最新鋭のLEDを採用したことで、初期だけではなく経時劣化にもその威力を発揮する」とありました。新製品のため、サンプルの入手には多少時間がかかってしまいましたが、何とか設計スケジュールに間に合うタイミングで準備ができ、早速検証に取り掛かります。

その評価結果にプロジェクトメンバーは驚きます。あらゆる電流条件、温度条件下で「TLP383」はどれも出力結果のバラつきが小さく、安定していて、電流伝達率(CTR)の変化量を測定しても数値が見事にフラットで落ち込みがほとんど見られませんでした。
今回の評価結果とTLP383の信頼性のデータは、経時劣化の信ぴょう性を証明するうえで十分であると確信しました。評価に当たったエンジニアは「これだけ検証を重ねても結果がどれも安定しているので、万が一の際の対応など、リスク面での検証に余裕が持てるため、残された時間内で回路を完成させなければならない今回の状況下では、本当に助かりました」と話します。

こうして当初の計画通り量産、販売にこぎつけることができた「エネファーム type S」の2016年モデル。一体化されコンパクトで洗練された本体だけでなく、発電効率などの性能向上やコストダウンも計画通り図られたことで、発売当初から市場の反応も良く、前モデルの約2倍の販売台数を短期間で達成。今もその数を伸ばしています。

今後について

アイシン精機 様で製造される自動車部品は、そのほとんどが自動車を組み立てるメーカーに納品されるのですが、「エネファーム type S」をはじめとしたコージェネシステムは自社で企画・設計・開発から製造、販売まで手掛ける製品であったため、その分のやりがいと苦労が多かったようです。

今後について前述のチーフエンジニアは、東芝デバイス&ストレージへの期待をこう語ります。「家庭でできる地球温暖化対策のひとつとして、このSOFCコージェネレーションシステムの発電効率の更なる向上や機能強化、小型化、低コスト化に向けた取り組みを、将来的にも継続して推し進めていく予定です。今後もお客様に喜んでいただける製品の開発、生産を推進するためにも、「TLP383」のような高性能で、精度、品質の高い電子部品の開発、いち早い情報提供や幅広いレンジでのサンプルデバイスの用意など、さまざまなサポートを東芝デバイス&ストレージにはお願いしたいですね」。

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·設計および使用に際しては、本製品に関する最新の情報および本製品が使用される機器の取扱説明書などをご確認の上、これに従ってください。