クライオクーラー市場 サイズと展望 2025-2033

このレポートについてさらに詳しく知るには 無料サンプルをダウンロード

クライオクーラー市場の成長要因

発展途上国における医療・ヘルスケアサービスの拡大

世界のクライオクーラー市場は、ヘルスケア業界におけるクライオクーラーの需要増加により成長を続けています。MRIシステム、凍結手術、陽子線治療、病院における酸素の液化などで広く使用されているため、クライオクーラーの需要は高くなっています。クライオクーラーの冷却能力は、循環ガスの熱力学的特性に依存します。ヘルスケア業界における技術の絶え間ない変化により、先進国は世界のクライオクーラー市場における大きな需要源となっています。

陽子線治療、MRIシステム、凍結手術、病院における酸素の液化などで広く使用されているため、クライオクーラーはヘルスケア分野への導入が容易です。陽子線治療として知られる粒子線治療では、陽子線をがん細胞に正確に照射します。陽子線治療では、液体ヘリウム温度まで極低温冷却された高出力超伝導磁石が広く使用されています。米国は、2019年にOECD加盟国の中で国内総生産（GDP）の大半を医療費に費やしました。

市場の制約

極低温冷凍機の性能制約

宇宙熱システム設計における最も困難な要素の一つは、信頼性の高い極低温冷凍機の動作に依存する宇宙船の熱管理システムの構築です。ほとんどの開発者は、システムレベルのトレードオフを行う際に、極低温冷凍機の性能に関する比較的限られたデータセットに依存しています。システム開発スケジュールや後続の冷凍機開発スケジュールによる時間的制約も、設計点外性能マッピングが制約される一般的な理由の1つです。しかしながら、空軍研究所（AFRL）では、大量の公称値外性能マッピングを実施することで、極低温冷凍機の特性評価において、測定可能なパラメトリック相関関係を実証的にモデル化することが可能になりました。これらのモデルは、クライオクーラーの重要な動作特性と環境特性を結び付け、考えられるほとんどの動作範囲で実用的な正確な性能予測手法を構築します。

スターリング型クライオクーラーの性能は、主に6つの設計パラメータによって決定されます。速度、圧力制約、圧縮空間と膨張空間の作動流体温度、圧縮空間と膨張空間の行程容積の比、総デッドボリュームと膨張空間の行程容積の比、そして圧縮空間と膨張空間の容積変化間の位相角です。性能を最大限に引き出すには、クライオクーラーのサイクルと損失の解析を考慮する必要があります。

市場機会

液化天然ガス生産の拡大

液化天然ガス生産の増加や半導体業界におけるクライオクーラーの普及などにより、クライオクーラー市場は拡大しています。Circor（CSA CSM）は、水素を動力源とする世界に向けた新たなベンチマークを確立しました。さらに、いくつかの新たな資源と技術の登場により、設備コストが大幅に削減されるとともに、安全性、性能、効率性も向上しています。これらはすべて、液体水素（LH2）と液化天然ガス／圧縮天然ガス（LNG/CNG）が、クライオクーラーの導入における代替エネルギー源として有用であることを示しています。

小規模な液化天然ガス（LNG）供給ステーションでは、LNGタンク内のボイルオフガスを再液化するために、小型で高効率なクライオクーラーを設置する必要があります。入力電力が低いため、出力は10kWまで増加し、クライオクーラーは120Kで約1.2kWの冷却効果を発揮し、相対カルノー効率は20%を超えます。1日あたり約295立方メートルのボイルオフ天然ガスを凝縮することが可能です。この革新は、LNG供給ステーションの省エネを実現するための、実用的で管理しやすく信頼性の高い仕組みを提供します。

エンドユーザー業界別インサイト

エンドユーザー業界別に見ると、世界市場は宇宙、ヘルスケア、軍事、商業、輸送、その他に分類されます。ヘルスケア分野は最も高い市場シェアを占め、予測期間中は年平均成長率（CAGR）7.95%で成長すると予想されています。新興国におけるヘルスケア・医療サービスの拡大とヘリウムガスの不足が、クライオクーラー市場の成長を牽引しています。磁気共鳴画像（MRI）システム向けの新しい冷却技術の開発は、過去長年にわたるクライオクーラー技術の進歩によって可能になりました。MRIシステムのオープンサイクル運転は、ギフォード・マクマホン（GM）サイクルクライオクーラーを用いて2つのサーマルシールド（1つは20K、もう1つは80K）を冷却することで、これらのシステムにおけるヘリウム使用量を削減するために一般的に用いられてきました。さらに、現代の病院やがん治療施設では、陽子線治療を治療ツールとして利用しています。対照的に、MRIは医療分野における診断ツールです。

低温または高温で動作し、それに比例して熱負荷も低くなるか高くなるかといった利点から、極低温冷凍機は宇宙産業で大きな需要があります。極低温冷凍機は、惑星科学、宇宙天文学、監視、ミサイル防衛、地球科学などの分野で一般的に利用されています。最初の極低温冷凍機は1965年のアポロ計画で使用されました。それ以来、その幅広い応用の可能性は高まっています。軽量材料、高密度化、低熱雑音など、いくつかの基準が求められる宇宙科学プロジェクトの拡大に​​より、予測期間中に宇宙分野は大幅な成長を遂げると予想されています。これは、今後数年間の国の宇宙産業の発展を支えるでしょう。

軍事分野では、衛星監視システムや暗視システムの赤外線センサーに必要な極低温を維持するために、極低温冷凍機の需要が高まっています。軍事分野では、極低温冷凍機はミサイル誘導や衛星監視にも利用されています。例えば、極低温冷凍機技術は、アメリカ海軍の航空母艦ジェラルド・R・フォードに搭載されています。衛星は民生用および軍事用に使用され、地球規模の航行および通信インフラの重要な構成要素です。宇宙システムや衛星監視用の超小型衛星における極低温冷凍機の利用は、極低温冷凍機市場の成長を牽引するもう一つの要因です。今後数年間、効率の向上と、信号対雑音比、EO（地球外生命体）の検出器感度、超小型衛星における赤外線アプリケーションなどの特性拡張により、極低温冷凍機メーカーはより多くのビジネスチャンスを得ると予想されます。

小型極低温冷凍機メーカーは、重要な用途を持つ赤外線サーモグラフィーに使用される赤外線センサーの冷却需要の高まりにより、潜在能力を有しています。赤外線または熱画像カメラは、中赤外線センサーとして広く使用されており、データマイニングや画像センシングのための宇宙探査活動に急速に組み込まれています。例えば、ジェット推進研究所（JPL）によると、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は2021年にNASAによって打ち上げられる予定です。さらに、熱雑音が核磁気共鳴（NMR）分光計の感度を制限するため、信号対雑音比（SNR）を向上させるために、極低温冷却器を用いた極低温冷却プローブが用いられます。NMRは、創薬に役立つ機能を提供するメタボノミクスなどの低分子アプリケーションでますます利用されています。

地域分析

アジア太平洋地域は、世界の極低温冷凍機市場における最大のシェアを占めており、予測期間中に8.10%の年平均成長率（CAGR）で成長すると予想されています。天然ガスの液化、輸送、貯蔵における極低温冷凍機の重要な商業的応用は、大気圧および温度における天然ガスとLNGの体積比を大幅に（600分の1以上）削減することにより、大量の天然ガスを効率的に輸送することを可能にします。国際ガス連合（IGU）によると、日本は2020年に世界で最も優れた液化天然ガス（LNG）再ガス化能力を有し、2020年2月時点で2億1,050万トン（MTA）に達し、世界の再ガス化能力の25%を占めています。中国はまもなくロシアからのパイプラインを通じてLNGの受け入れを開始するものの、この成長は鈍化すると予想されています。

北米市場動向

北米は予測期間中に年平均成長率7.70%で成長し、18億5,000万米ドルの市場規模に達すると予測されています。極低温冷凍機は、MRIシステム、凍結手術、陽子線治療、病院における酸素液化などで広く使用されているため、北米のヘルスケア業界で大きな需要があります。主要な研究機関は、固形腫瘍、肺がん、白血病の治療に焦点を当てています。この地域は、革新的な抗がん剤や、極低温冷凍機を含む急速に進化する技術を生み出す世界有数の地域です。極低温冷凍機は主にがん治療における陽子線治療に使用されているため、北米地域の極低温冷凍機市場は拡大しています。医療分野では、極低温冷凍機は主にMRIスキャナーなどの用途で使用されています。アメリカ政府の宇宙機関は、最先端の極低温冷却技術を市場に投入するための研究開発に多額の資金を投入してきました。

ヨーロッパの市場動向

ヨーロッパでは、最先端の病院やがん治療施設で陽子線治療が治療戦略として広く利用されているため、医療業界における極低温冷却装置の需要が急速に高まっています。陽子線治療で使用される強力な磁石には超伝導特性があり、これらの磁石を液体ヘリウム温度まで冷却するには極低温冷却装置が必要です。がん患者数の増加に伴い、多くのがん治療施設や病院がこの救命技術への投資、または導入検討を進めています。予測期間中、このことが市場需要に影響を与えると予想されます。

ラテンアメリカ、中東、アフリカは世界のその他の地域に含まれます。極低温冷却装置は、凍結手術、MRIシステム、陽子線治療、病院における酸素液化などで広く使用されているため、医療分野で高い需要があります。極低温冷却装置は、医療・ヘルスケア分野の多くの企業で最先端の治療法を提供するために利用されています。極低温で動作し、可動部品を持たない全固体光学冷凍機が、ニューメキシコ大学とロスアラモス国立研究所の専門家パネルによって最近実証されました。固体極低温冷却は、特定の物質における反ストークス蛍光を利用する光学現象です。この技術では、レーザーによって励起された物質は、励起レーザーのエネルギーよりもやや高い平均エネルギーで、より短い波長の蛍光を発します。

地域別成長の洞察 無料サンプルダウンロード

クライオクーラー市場のトップ競合他社

1. Sumitomo Heavy Industries Limited
2. Sunpower Inc (AMETEK Inc.)
3. RICOR
4. Cobham PLC
5. Cryomech Inc.
6. Chart Industries Inc.
7. Janis Research Company LLC
8. Advanced Research Systems Inc
9. Superconductor Technologies Inc
10. Stirling Cryogenics BV
11. Northrop Grumman Corporation