工場へのヒートポンプ導入で実現する省エネとCO2削減・快適職場環境2025.05.18

想定外の光熱費に頭を抱えていませんか？
「工場全体のエネルギー使用量を見直したい」「CO2排出量を削減したい」そんな課題を抱える製造業の現場で、今、注目を集めているのがヒートポンプの導入です。

ヒートポンプは排熱や未利用エネルギーを再利用し、高効率な温水供給や蒸気の発生を実現できる技術。従来のボイラーと比較して、省エネ効果やCO2削減効果が高く、実際に導入企業の平均削減率は約30％を超える事例もあります。食品や塗装、洗浄、乾燥など多様な工程に適用可能で、大手メーカーの導入事例も豊富です。

さらに、再生可能エネルギーと組み合わせることで、より高度な省エネルギーと脱炭素経営が可能に。ESGやSDGsに対応した持続可能な工場運営の鍵を握る存在として、多くの企業が導入を検討し始めています。

本記事では、工場の省エネ対策としてのヒートポンプの基本から、CO2排出量削減の効果、職場環境改善への波及効果までわかりやすく解説します。最後までお読みいただければ、貴社に最適な導入判断のヒントがきっと見つかります。

持続可能な未来へ、省エネで企業を支援 – 株式会社自然絆コーポレーション

株式会社自然絆コーポレーションは、環境負荷の軽減と企業のコスト削減を支援する企業です。省エネ対策として、業務用大型冷風機や自動空調制御システム、高機能遮熱断熱塗料の提供を行い、電力消費の削減をサポートします。また、福利厚生事業では、無添加食品や自然派雑貨の提供を通じて、従業員の健康と生活の向上に貢献いたします。企業と人の絆を大切にし、持続可能な社会の実現を目指します。

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ヒートポンプとは？省エネと工場活用の基本を徹底解説

ヒートポンプの原理と冷媒の働き！エネルギー変換の仕組み

ヒートポンプは、空気や水、地中などから熱をくみ上げ、その熱を別の場所へ移動させる技術です。工場の省エネ対策として注目されている理由は、低コストで高効率な加熱・冷却が可能だからです。特に、冷媒という特殊な液体や気体を使って、環境中の熱を集め、圧縮・凝縮・膨張といったサイクルによって効率的に熱エネルギーを運ぶ仕組みが特徴です。

この冷媒は、低温でも気化しやすく、気体になると大量の熱を含む性質があります。圧縮機で加圧されることで高温になった冷媒は、工場内の給湯システムや加熱工程で使われる温水や蒸気に熱を供給します。そして再び低圧状態に戻ることで、サイクルが繰り返されるのです。この循環運転によって、外部からのエネルギー消費を抑えながら、熱の移動と再利用を実現します。

これにより、従来の電気ヒーターやボイラーと比較して、最大で約30％以上のエネルギー削減が可能になるケースもあります。また、ヒートポンプは排熱の再利用ができるため、工場で発生する余剰熱を活用することで、さらなる効率化が期待できます。

ボイラーとの違いは何か？ヒートポンプとの比較でわかる長所短所

従来の工場ではボイラーを用いた加熱が主流でしたが、ヒートポンプが普及し始めたことで、加熱設備の選択肢が広がっています。両者の違いは、熱の「生成方法」にあります。ボイラーは燃料（重油やガスなど）を燃焼させて直接熱を発生させますが、ヒートポンプは周囲の熱を移動させるだけなので、燃焼によるエネルギーロスが発生しません。

以下の比較表では、ボイラーとヒートポンプの主要な違いを整理しています。

このように、エネルギー効率やCO2排出量、排熱再利用などの観点ではヒートポンプが有利です。ただし、高温蒸気が必要な一部の特殊な工程では、依然としてボイラーの方が適している場合もあるため、導入前には業種や用途に応じた適正な選定が重要となります。

ヒートポンプの種類（空気熱源・水熱源・地中熱）と適用温度帯

ヒートポンプにはいくつかの種類があり、それぞれ適用される環境や用途が異なります。代表的なタイプとして、空気熱源ヒートポンプ、水熱源ヒートポンプ、地中熱ヒートポンプがあります。

空気熱源ヒートポンプは、周囲の空気を熱源として利用するもので、設置や運用が比較的簡単でコストも抑えやすいため、多くの食品工場や物流倉庫で採用されています。外気温に左右されやすい点がデメリットですが、温水供給や空調用としては十分に効果を発揮します。

水熱源ヒートポンプは、工場内で使用された冷却水や排水などを熱源として再利用できる点が特徴で、排熱回収効率が高いことから、省エネと再資源化の両立が図れます。洗浄や加熱工程を含むプロセスラインでの導入事例が多く見られます。

一方、地中熱ヒートポンプは、地中深くにある安定した熱を活用します。地熱は年間を通じて温度変動が少ないため、空気熱源と比べて効率が高く、寒冷地や年間稼働が求められる施設に向いています。ただし、初期の掘削費用や設置工事に時間がかかるため、導入時には綿密な計画と費用対効果の検討が必要です。

工場の工程や立地条件に応じて、以下のような選定が一般的です。

• 空調・給湯を重視する場合：空気熱源
  
• 工程内で排熱が多く発生する工場：水熱源
  
• 寒冷地やエネルギー安定性を求める工場：地中熱
  

これらのヒートポンプをうまく選び、適切なシステム設計を行うことで、工場のエネルギー効率を最大限に高め、省エネと環境対応の両立が実現できるのです。

工場でのヒートポンプ導入が進む理由！CO2削減と省エネ効果

未利用熱・排熱の再利用でエネルギー回収率が向上

工場でのヒートポンプ導入が急速に進んでいる背景には、環境負荷の低減とエネルギーの効率的な活用という二つの目的があります。特に注目されているのが、これまで無駄に捨てられていた排熱を再利用する仕組みです。製造現場では、加熱や冷却工程のたびに大量の熱エネルギーが発生し、その大半が未利用のまま放出されています。熱回収ヒートポンプは、この排熱を再び活用できる点で大きなメリットがあります。

ヒートポンプは、空気・水・地中といった熱源から熱をくみ上げて必要な場所へ供給するシステムで、特に排熱の温度帯が60度前後ある場合、非常に高効率な回収が可能です。これにより、従来ボイラーなどで必要だった加熱エネルギーを大幅に削減でき、結果としてエネルギーコストの低減やCO2排出量の抑制にもつながります。

このように熱回収型ヒートポンプの導入は、省エネルギーとともに持続可能な生産体制の実現に貢献しているのです。

産業用ヒートポンプの導入が特に有効な業種・工程（食品製造、塗装、洗浄、乾燥など）

ヒートポンプの導入効果を最大限に引き出すには、業種や工場内の工程に適した機器選定が欠かせません。産業用ヒートポンプは、温水や蒸気を使用する加熱工程や、熱交換を多用する冷却プロセスでとくに高い効率を発揮します。

食品製造工場では、加熱殺菌や調理、洗浄用温水の供給にヒートポンプを活用することで、従来のボイラー運用と比較して大幅なエネルギーコスト削減が実現されています。また、連続運転が可能なヒートポンプシステムは、生産ラインの安定稼働にも貢献しています。

塗装工場では、乾燥炉の加熱にヒートポンプを導入することで、一定温度を保ちながらエネルギー使用量を削減できる点が評価されています。加えて、空調用途としての冷暖房運用でも省エネ効果が見込まれるため、作業環境の改善にもつながります。

洗浄・乾燥工程の多い電子部品や精密機器製造工場においても、熱効率の高いヒートポンプは温度管理において有利です。とくに熱回収機能を備えたタイプでは、工程で排出される低温排熱を再利用することができ、持続的な熱エネルギー循環を構築できます。

このように、ヒートポンプ導入の効果は業種ごとに異なるものの、多くの製造業分野で共通して導入のメリットが認識され始めています。企業にとっては、単なるコスト削減だけでなく、SDGsやESG投資に対応した設備投資としての意味合いも大きくなっています。

ヒートポンプ導入による職場環境と働きやすさの改善効果

温度ムラの軽減で作業効率と快適性が向上

近年、多くの工場でヒートポンプ技術が導入され、エネルギー効率の向上だけでなく、作業環境の改善にも大きく貢献しています。特に注目されているのが、空調や給湯における温度ムラの軽減効果です。従来のボイラーやエアコンではエリアによって温度のばらつきが生じ、従業員が暑さ寒さを感じやすい環境になっていました。しかし、ヒートポンプは温水や冷水を安定的に循環させるため、工場全体の空間に均一な温度を供給することが可能となります。

とくに夏季には、機械からの発熱や外気の影響で一部の作業エリアの気温が35度を超えるケースもあります。こうした高温エリアにヒートポンプを活用した冷却設備を導入することで、熱ストレスの軽減と作業効率の向上が期待できます。

また、ヒートポンプは温度制御がきめ細かく、季節変動や生産工程の変化に柔軟に対応できることから、空調と生産設備の連携によって省エネと快適性の両立を実現できます。加えて、温水ヒートポンプを使った足元暖房や除湿機能のある空調システムを導入した企業では、従業員の作業満足度が向上し、人材の定着率も改善したという声もあります。

以下は、温度ムラが作業効率や従業員の快適性に与える影響と、ヒートポンプ導入による改善効果の比較表です。

このように、ヒートポンプ導入は省エネだけでなく、作業環境の質そのものを底上げする大きな力を持っています。

従業員の健康面・安全面へのポジティブな影響とは

工場環境において、従業員の健康と安全性は経営上極めて重要な要素です。ヒートポンプの導入はこの点でも顕著なメリットをもたらします。従来、蒸気ボイラーやガスヒーターを使っていた工場では、熱源からの輻射熱や乾燥によって作業者の体調を崩すケースが少なくありませんでした。ヒートポンプを用いた温水循環式の空調は、そうした熱の偏りを抑え、自然で湿度バランスの取れた環境を提供するため、従業員の健康リスクを軽減します。

特に夏場に問題となるのが「ヒートストレス」と呼ばれる体温調整機能の過剰な負荷です。暑さにより集中力が低下し、転倒や誤操作といった労災のリスクが高まります。ヒートポンプシステムによって工場内の温湿度が安定すると、こうしたヒートストレスのリスクが低減され、結果的に体調不良による欠勤が減少します。実際に厚生労働省の資料によると、平均気温が31度を超える環境において、冷却設備の導入がない現場では熱中症の発症件数が1,000人あたり3.4件であるのに対し、ヒートポンプによる局所冷房を設けた工場では同指標が1.1件に減少しています。

また、温度の安定化は個人差による体調への影響も減らし、冷え性や高齢従業員の負担軽減にもつながります。

快適な環境は従業員のモチベーションを高め、生産効率の向上にも直結します。さらに、冷暖房設備の騒音や振動が抑えられる点も、作業環境改善の一環として評価されており、特に精密機器や塗装作業を行う工程においてその恩恵は顕著です。

このように、ヒートポンプは単なる省エネ設備ではなく、従業員の健康と安全、そして働きやすさそのものに革新をもたらす技術です。導入を検討する企業にとっては、ランニングコスト削減とともに、人的資源を守るための重要な投資となるでしょう。

まとめ

ヒートポンプは、工場のエネルギー効率を飛躍的に高め、CO2排出量の削減にも直結する革新的な技術です。空気や水、地中熱などの未利用熱を活用し、温水や蒸気を効率よく供給できる仕組みは、ボイラーと比較してエネルギー消費を大幅に抑えられる点で注目されています。

また、ヒートポンプは単に省エネ効果があるだけでなく、作業現場の温度ムラを軽減し、快適な職場環境を実現する点でも優れています。夏場のヒートストレス低下や熱中症リスクの回避は、従業員の健康や安全性向上にもつながります。こうした点から、ヒートポンプの導入は経営層にとっても「健康経営」や「ESG経営」の具体的なアクションとして位置づけられるようになっています。

さらに、太陽光発電や地中熱などの再生可能エネルギーと併用することで、より高次元の脱炭素戦略を構築することも可能です。SDGs対応やCSRレポートにも反映できる取り組みとして、国内外の製造業に広がりつつあります。

「費用対効果が不透明で踏み出せない」「どの工程に向いているのか分からない」そんな悩みをお持ちであれば、今こそ情報収集と比較検討の第一歩を踏み出すべきタイミングです。工場の未来を見据え、省エネルギーと持続可能性の両立を目指すなら、ヒートポンプは最適な選択肢となるでしょう。

持続可能な未来へ、省エネで企業を支援 – 株式会社自然絆コーポレーション

株式会社自然絆コーポレーションは、環境負荷の軽減と企業のコスト削減を支援する企業です。省エネ対策として、業務用大型冷風機や自動空調制御システム、高機能遮熱断熱塗料の提供を行い、電力消費の削減をサポートします。また、福利厚生事業では、無添加食品や自然派雑貨の提供を通じて、従業員の健康と生活の向上に貢献いたします。企業と人の絆を大切にし、持続可能な社会の実現を目指します。

株式会社自然絆コーポレーション
住所	〒485-0815愛知県小牧市篠岡３丁目２９−５
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よくある質問

Q. ヒートポンプはどのような工場の工程に向いていますか？
A. ヒートポンプは温水や蒸気を必要とする工程で特に効果を発揮します。例えば食品製造業の洗浄や加熱工程、塗装業における乾燥処理、金属加工における温水供給、さらには薬品製造などの精密な温度管理が必要な場面にも最適です。従来のボイラーと違い、廃熱や未利用熱を回収して再利用する熱回収型システムにより、エネルギーの無駄を徹底的に削減できます。実際、導入事例ではCO2排出量を年間200トン以上削減したケースもあります。

Q. ボイラーとの比較で、ヒートポンプに切り替えるメリットは本当にありますか？
A. はい、あります。ヒートポンプはCOP（性能係数）が高く、同じ熱量を得るのに必要なエネルギーが少ないため、ボイラーと比較して最大3倍の熱効率を実現できます。ボイラーでは燃焼による直接加熱が主ですが、ヒートポンプは空気や水などの熱源から熱をくみ上げるため、CO2排出量も抑えられます。また、運用コストやメンテナンス費用も抑えられ、特に長期運用を考えると、トータルコストでの優位性は明確です。最近ではボイラーとのハイブリッドシステムを採用する企業も増えています。

Q. ヒートポンプを導入すると従業員の働きやすさにも効果がありますか？
A. 大きな効果があります。ヒートポンプは温度ムラを抑えた安定した熱供給が可能で、特に夏場の過酷な作業環境を改善します。作業エリアの温度が均一化されることで、ヒートストレスの軽減や熱中症対策にもつながります。実際に導入した製造業では、体調不良による作業中断が月5件から1件以下に減少した例もありました。健康経営を推進したい企業にとって、ヒートポンプは「省エネ」と「従業員の安全・快適性」の両方を実現する有効なソリューションです。

会社概要

会社名・・・株式会社自然絆コーポレーション
所在地・・・〒485-0815 愛知県小牧市篠岡３丁目２９−５
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