富士電機株式会社 研究開発活動 (2016年3月期)

富士電機の研究開発では、最先端のエネルギー技術の追求により、安全・安心で持続可能な社会の実現に貢献する製品群を創出しています。また、研究開発の実行において全社のシナジーを発揮するとともにグローバル化と、大学や研究機関、他の企業とのオープンイノベーションを推進しています。
当連結会計年度における富士電機全体の研究開発費は359億49百万円であり、各部門別の研究成果及び研究開発費は次のとおりです。
また、当連結会計年度末において富士電機が保有する国内外の産業財産権の総数は11,026件です。

■発電・社会インフラ部門
発電部門では、細管に海水を流して蒸気タービンの排気を冷却する復水器の破損による海水リークを数分以内にオンライン診断して被害を最小限に抑える機能、並びに細管群からリーク管の発見を可能にした「細管リークバスター」を開発しました。検出方法を使い分けて数万本の細管群から数時間以内でリーク箇所を発見できます。
太陽光発電部門では、PCSの単独運転検出方式としてステップ注入付周波数フィードバック方式を採用したPCSを開発し製品化しました。系統電圧の細かな変動を起こさずに、単独運転検出が可能です。
電力流通部門では、㈱NTTデータ、㈱協和エクシオと「新電力事業者向け需給管理・CISサービス」提供に関する協業で基本合意しました。本サービスは、電力小売り全面自由化に伴い新規参入する新電力事業者向けに新電力事業で必要となる業務メニューをクラウドサービスで提供するものです。2016年4月からの提供に向け、電力市場取引支援技術及び発電計画・連系線利用計画の最適自動作成機能を開発しました。
配電分野では、単柱式の電柱に設置する小型軽量の6.6kV配電系統用無効電力補償装置(300kVA)に搭載するSiC(炭化ケイ素)モジュールの試作・評価を完了しました。
当連結会計年度における当部門の研究開発費は56億93百万円です。

■産業インフラ部門
コントローラ「XCS-3000R」及びそのエンジニアリングツール「MICREX-VieW/R」を開発し、中小規模監視制御システム「MICREX-VieW XX」のマイグレーションシステムに追加し、発売しました。従来のMICREXシリーズとの継承性を強化したのでシステム更新時に、既存のハードウェアやソフトウェア資産を有効に活用しながら、高性能な最新システムに切り替えることができます。
低圧ドライブ制御盤「FRENIC-VG盤」を開発し発売しました。システムとしてIEC(国際電気標準会議)規格並びにCEマーキング(EC指令告書)に準拠しており、初号機を欧州向けに出荷しました。
鉄心にアモルファス磁性材を採用して低負荷時のエネルギー効率を大きく改善したモールド変圧器「アモルファスモルトラ」を開発し、発売しました。この機器は、トップランナー方式の第二次判断基準が適用され、年間電力料金の削減に大きく寄与します。また、IECの規格に準拠した24kVスイッチギヤを開発し発売しました。内部事故が外部へ影響しない構造に加え、扉を閉じたまま遮断器を運転位置と断路位置に移動することが可能な構造と金属シャッタによる充電部の露出を防止し安全性を高めています。
雪氷利用型間接外気空調ユニットを採用した寒冷地向け超高効率データセンターを開発し納入しました。汎用空調機に比べ空調消費電力を60%低減できます。
船舶エンジン用排ガス浄化装置を開発し、国内で初めてバルク船に搭載し、実運用稼働試験を開始しました。
大気中のPM2.5(2.5マイクロメートル以下の粒子状物質)の主要成分であるブラックカーボン、硝酸塩、硫酸塩をリアルタイムで連続自動測定するエアロゾル複合分析計を製品化し発売しました。従来はサンプリングから手分析が終了するまで数時間を必要としていましたが、本分析計は15分周期で自動的に連続測定ができます。PM2.5の発生源や発生要因の解明によって、特に中国における大気環境の改善に効率的に貢献することが期待されています。
排熱回収型の蒸気発生ヒートポンプを開発し、2015年12月から受注を開始しました。工場等で未利用であった60から80℃の低温排熱から利用価値の高い蒸気を高効率で再生します。
独自のアルゴリズムにより冷凍機の稼働を最適化する冷凍冷蔵倉庫向け省エネルギーシステムを開発し発売しました。このシステムにより、年間の電力消費量を12%以上削減できます。
遠隔地の支援者側拠点(本部)にいる熟練技術者がインターネットを介してウェアラブル端末を着用した現場の作業者に対しリアルタイムに画像と音声による指示や支援を行える「ウェアラブル型遠隔作業支援パッケージ」を開発し発売しました。遠隔支援はもとより点検作業手順の指示や作業実績が一元管理でき、作業の品質向上や効率化並びに技術伝承が行えます。
当連結会計年度における当部門の研究開発費は63億83百万円です。

■パワエレ機器部門
欧州では、既存の建物にエレベータを導入する事例が多く、限られたスペースにインバータを設置する必要があります。そこで、今回のモデルチェンジにより“取り付け方向のフレキシブル化”と“スリム化”を実現した、欧州市場向けエレベータ用インバータ「FRENIC-Lift」を開発し発売しました。高度化した安全規格に準拠しながら、ドア開閉時の低騒音化を図りました。また、アジア市場向けに空調用途のインバータ「FRENICeHVACシリーズ」を開発し発売しました。従来機の省エネ機能や専用機能に加え、簡易PLC機能であるカスタマイズロジックを14ステップから200ステップに拡張しました。また、水洗いや蒸気減菌するような食品設備、切削粉やオイルミストのある各種加工設備で使用できる防水防塵タイプのインバータを開発しており、システムコントロールフェア2015に参考出品しました。盤外設置を想定し耐環境性を高めた外部冷却ファンレスで、SiCデバイスの特長である低損失を生かした全閉自冷構造としています。さらに、カスタマイズロジックを搭載しコントローラなどの外部機器なしで簡単なシーケンスが構築できます。
回転機部門では、2015年4月から始まった“トップランナー基準”に対応した「プレミアム効率ギヤードモータ」を開発し発売しました。プレミアム効率(IE3)を達成し、搬送機器等の省エネに貢献します。また、CEマーキングに標準対応しています。中国市場向けにインバータ駆動専用モータ「New MVTシリーズ」を開発し発売しました。特に、印刷機械、伸線機械、押出機械の用途に適しています。また、車載部品用試験機に用いられる超高速回転機を開発し、納入しました。インバータで駆動することによりエンジン・ミッション・車体全体の駆動性能に合わせた特性を発揮します。自動車部品の性能向上に合わせ、系列を充実していきます。
鉄道車両分野では、東海道新幹線向けにSiCパワー半導体モジュールを採用した主変換装置(コンバータインバータ)を東海旅客鉄道㈱と共同開発しました。N700系車両に搭載して走行試験による評価を行いました。高速鉄道へSiCパワー半導体モジュールを適用した走行試験は世界初になります。
パワーサプライ分野では、アジア市場での社会インフラ・中規模データセンター向けに三相4線式無停電電源装置「UPS7700F シリーズ」を開発し発売しました。100kVA自立ユニットを組合せて単機容量300kVA出力までに対応し、さらに6台並列冗長した高信頼性システム構築が可能です。
また、北米市場におけるデータセンターや医療用設備向けに三相480V対応の無停電電源装置「UPS7000 HX-T3Uシリーズ」を開発し発売しました。米国の安全規格「UL規格」を取得するとともに、業界最高レベルの装置変換効率を達成しエネルギースタープログラムの認証を取得しました。国内市場での金融システム・工場生産ラインの更新需要に向けて無停電電源装置「UPS6000DXシリーズ」に150kVA、250kVAをラインアップに加えました。従来機と同一寸法にて、容量(有効電力)が10%増加し、最高レベルの出力電力密度となっています。さらに、データセンターのサーバー用バックアップ電源システム「F-DC POWER」を開発し発売しました。バッテリによるピークアシスト機能による入力電力のピークカットや省エネ、導入コストの削減に貢献します。
盤事業分野では,変電設備として、海外向けのIEC規格に準拠した7.2kVスイッチギヤを開発し納入を開始しました。
器具分野では、省エネ法改正に伴うトップランナーモータ(IE3)の特性に最適な、「G-TWINシリーズ」ブレーカにおいて100AFから250AFのブレーカ並びに、新型サーマルリレーを組み合わせた「小形電磁開閉器(SW-N03～N5-1)」を開発し発売しました。
開閉時の動作音を大幅に低減した静音形電磁接触器「SLシリーズ」をアジア・中国市場向けに開発し発売しました。エレベータや病院設備等に最適です。制御機器のコマンドスイッチでは、「AY22・DY22シリーズ」をアジア・中国市場向けに開発し発売しました。
低圧受配電機器では、サーキットプロテクタ「CP30F」をフルモデルチェンジし発売しました。安全保護等級向上や配線作業合理化に貢献します。また、「漏電警報付き中性線欠相保護ブレーカ」を開発し発売しました。
高圧真空遮断器では、東南アジア市場向けに単体でIEC62271-100に準拠し、小型化した「12kV電機VCB」を開発し発売しました。既に発売している手動形に加え、モータ駆動により投入や引外しを遠隔操作させることができる「新形マルチVCB固定形(電動)」を開発し、ラインアップを充実しました。
次世代の中核機種となる制御コントローラ「F-MPC Web M/C」をモデルチェンジし発売しました。省エネ対策のサポート機能の充実やユーザインタフェースの簡易化などを図りました。
当連結会計年度における当部門の研究開発費は92億47百万円です。

■電子デバイス部門
パワー半導体分野では、汎用インバータ・工作機械・新エネルギー等、幅広いアプリケーション向けに第7世代IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールを開発し、量産を開始しました。最新のIGBT及びFWD(Free Wheeling Diode)チップ技術と、高温動作環境下においても優れた動作寿命を持つ最新パッケージ技術を適用し、連続動作時の最大保証温度を従来の150℃から175℃にすることができました。その結果、搭載機器のサイズを維持しながら出力電流を最大35%増加させることができます。1,200V耐圧及び650V耐圧のモジュール製品を開発し、2016年3月に量産を開始しました。1,700V耐圧製品までをラインアップする予定で、搭載機器の小型化、トータルコスト削減、省エネに貢献します。また、工作機械向けに多軸サーボ向け小型IPM(600V/80A)を開発し、量産を開始しました。パッケージの小型化とパワーサイクル耐量の確保を両立し、サーボアンプの小型化に貢献します。
鉄道車両向けに定格電圧3,300V、定格電流1,200AのSiCパワー半導体モジュールを開発しています。本モジュールは東海旅客鉄道㈱と共同開発した東海道新幹線車両向けの主変換装置に搭載され試験走行を行いました。従来のSi(シリコン)パワー半導体モジュールに比べて発熱量が少なく主変換装置の冷却機構が簡素になるため主変換装置を含む駆動システムの小型軽量化と省エネが実現します。
また、宇宙線による誘起破壊に対する耐性を向上させた定格電圧1,200V、定格電流300Aの3レベル変換回路用IGBTモジュールを開発し発売しました。本モジュールは中間スイッチにRB-IGBT(逆阻止IGBT)を採用し、エネルギー変換効率の向上とUPSやPCSなどの装置の長期信頼性向上に貢献します。
また、一般産業機器向けに、SiCを搭載したパワー半導体ハイブリッドモジュールの製品系列を拡大し、1,200V/200A、300A 2in1モジュールを開発し、量産を開始しました。従来のデバイスに比べ大幅な損失低減や、高出力化が可能となり、様々な産業機器の省エネや小型化に貢献します。
また、エアコンや洗濯機などの白物家電や小容量の産業用インバータ及びサーボ向けに、定格電圧600Vで10Aから30Aの第2世代小容量IPMを開発し発売しました。最新のIGBTチップ技術と動作保証温度を従来の125℃から150℃とするモジュール技術によって、搭載機器の出力電流を25%増加し、搭載機器の小型化、トータルコスト削減と省エネに貢献します。ディスクリート製品として、車載用途向けに、第4世代IPS技術を適用した50V/120mΩのハイサイドスイッチと、オペアンプをSOP-8パッケージに搭載したリニア制御用IPSを開発し、量産を開始しました。ソレノイドバルブなどの負荷に流れる電流をリニアに制御するシステムに適用でき、自動車の快適性や燃費向上に貢献します。また、前述のハイサイドスイッチをSOP-8パッケージに搭載した製品の量産を開始しました。ソレノイドバルブやモータ、リレー、ランプなどの駆動に使用することができ、車両の安全性と快適性に貢献します。さらに最大消費電流を3mAから200μAに低減したハイサイドスイッチを開発し、量産を開始しました。特にリレー駆動などのバッテリに直結されたシステムに適用されることにより自動車の燃費改善に貢献します。
民生用途のスイッチング電源向けに、電源起動回路用デバイスの耐圧を、従来の500Vから650Vに拡大した第6世代PWM電源制御ICの新製品を開発しました。このICにより、商用AC電圧が不安定な地域でも、安定で安全な電源が供給できます。また、新制御方式を採用して電源の部品サイズを変更することなく高いスイッチング周波数に対応したPWM電源制御ICを開発しました。民生・産業機器の高機能化に伴い高いピークパワーを必要とするモータなどの電源の小型化が可能になります。
また、サーバー・通信電源・UPS・PCS用途に適した第2世代のスーパージャンクションMOSFET(Super J MOS S2シリーズ)を開発し、量産を開始しました。第1世代品に対し25%の低オン抵抗化を達成、さらに低スイッチング損失特性を維持しながらスイッチング時のサージ電圧を大幅に低減しました。
また、UPSや小型溶接機などの小型化に対する要求に応えるため、当社従来品よりスイッチング損失を約40%低減し、高周波動作が可能な高速ディスクリートIGBT(High-Speed Wシリーズ)を開発し量産を開始しました。第1世代品と比べ低オン抵抗を25%低減し、さらに低スイッチング損失特性を維持しながらスイッチング時のサージ電圧を大幅に低減しました。
ディスク媒体分野では、1枚当たりの記憶容量が500GB/2.5インチガラスディスク媒体の性能改善品の量産を開始しました。また、市場ニーズに対応し、ハードディスクドライブのデータ転送速度の向上に対応した同一容量のアルミ及びガラスディスク媒体の開発を完了し、2015年第2四半期より量産を開始しました。さらに、薄型ハードディスクドライブに搭載される同一容量のガラスディスク媒体新製品の開発を完了しました。1枚当たりの記憶容量が1TBの3.5インチアルミディスク媒体についても、ハードディスクドライブの低コスト化に対応した新製品の量産を開始し、機種系列を拡大しています。
当連結会計年度における当部門の研究開発費は90億76百万円です。


■食品流通部門
自販機分野では、さらなる省エネを図るためエジェクタを使ったCO2冷媒システムを搭載した自販機を開発し発売しました。従来のCO2冷媒自販機に比べ、年間消費電力量が約25%低減します。また、一杯ごとに豆を挽き、本格的な淹れたてを提供するオフィス向けの小型コーヒー専用機を開発し発売しました。また、屋外の設置が可能なデジタルサイネージ自販機を開発し発売いたしました。購買者のタッチ操作を検知するため汎用型光学式機構を採用しました。ディスプレー上にタッチセンサがないので映像がクリアになり販売促進に貢献します。2015年9月に上海で開催された上海国際智能産業展にはデジタルサイネージを3台連動させる自販機群を出展し大きな注目を集めました。
通貨機器分野では、紙幣鑑別装置と硬貨識別装置を中国市場向けに開発し発売しました。他の国向けにも順次開発し、グローバルに展開します。新しい検銭・鑑別技術、セキュリティ技術、搬送技術の製品化に向けた開発を行っています。
冷凍冷蔵ショーケース分野では、駅ナカなどの店舗向けに冷凍機内蔵型扉付き2温度ケース(バックドア付)を開発し発売しました。混雑時にもバックドアから商品が補充できるため、作業効率が格段に向上しました。さらに、2温度運転時のケース内の風路構造を見直し、バックドア付でも2温度化を実現したため、陳列商品のバラエティ性が向上し店舗の売上向上に貢献しています。さらなる省エネ化をめざし、エアカーテンの改良やインバータを搭載したドリンクケースを開発し、単位容積当たり50%以上の省エネ(当社比)を達成しました。
当連結会計年度における当部門の研究開発費は55億47百万円です。