優良省エネルギー設備顕彰事例④
改修設備部門 日本冷凍空調設備工業連合会会長優秀賞

冷却空気循環を改善した大型冷蔵庫の冷却システム
設備所有者：極洋水産㈱○設備施工者：八洋エンジニアリング㈱

建物の概要
名

称

極洋水産㈱大井川工場

所 在 地

静岡県焼津市飯淵1441−１

概

建屋

要

地上２階

延床面積 16,031m2
構造 RC造用途

営業倉庫

1．技術開発の目的と経過
目的：
営業倉庫における既存冷蔵庫冷却空気循環方式

建物外観の非合理性を改善し、庫内各部の温度偏差を小さくすることで省エネを実現する。
経過：
平成11年 超低温冷蔵庫施工時、庫内冷却空気循環方式に疑問を持つ。
平成17年 八洋エンジニアリング㈱がインドにおいて施工した冷蔵庫改修工事で上方吸込、下方吹出冷却器の簡易実験を行う。
平成19年 NEDOエネルギー使用合理化支援事
業に審査申請を行い、認定され、極洋水産株式会社大井川工場超低温冷
蔵庫冷凍設備省エネ工事を施工。

設備外観機、低元側にフロン23レシプロ冷凍機を備える二元冷凍設備、冷蔵庫内空気冷却器は水平吸込対向

２．設備・システムの概要
既存冷却装置は、冷凍機にフロン22スクリュー流式、冷蔵庫内空気循環方式は天井スリット吸込下方吹出方式を採用した。

二段圧縮機を使用、冷蔵庫内空気冷却器は垂直吸込平行流式、冷蔵庫内空気循環方式は天井ダクトより水平吹出であった。
導入設備は、高元側にアンモニアレシプロ冷凍
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冷凍空調設備

３．着想
平成11年（1999年）に床置型空気冷却器を使用した超低温冷蔵庫の施工を行い、操業開始になった
2010年４月15日号

アンモニアレシプロ冷凍機

床置型空気冷却器（新規）とき、以前に施工した天井コイル式超低温冷蔵庫

空気は密度が高く下降し、高温の空気は密度が低と比較すると、庫内温度の偏差が非常に大きいこく上昇することを利用して、空気冷却器で冷却しとに着目する。床置型空気冷却器には、3.7kWのた庫内で最も低温の空気を冷蔵庫下部の床付近にファン４台を装備された天井吹出ダクトが付いて供給し、その空気は温かい品物と接触することでおり、大量の空気を循環しているにもかかわらず、温かくなり上昇し、庫内で最も高温となり、天井庫内天井近辺と床付近の温度差は10℃以上あっ付近に集まってきた空気を空気冷却器に直接導くた。前記天井コイル式超低温冷蔵庫の場合、庫内ことで、前記不合理を解決する手段とした。

天井近辺と床付近の温度差は１〜５℃の範囲に収まっていた。この違いの原因を考えたとき、床置

４．効果（省エネルギー）型空気冷却器の天井吹出ダクト循環方式に大きな〈省エネルギー対策①〉不合理が二点あることに気付く。

超低温冷蔵庫のように、低い温度を必要とする一点目の不合理は、異なる温度の空気があったとき、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮比が大きくなる。

場合、温度が低く密度が高い空気は下降し、温度圧縮比が大きいとき、スクリュー冷凍機はレシプが高く密度の低い空気は上昇する性質がある。天ロ冷凍機と比較し省エネ性能が劣り、蒸発温度井付近に吹き出された庫内で最も低温の空気は、が−60℃以下の場合、単一冷媒方式より二元冷媒

天井付近の庫内で最も高温の空気とあまり混ざり方式のほうが、効率が良いことは一般的である。

あうこともなく、低温のまま下方に流れていき空

これらの理由から、冷凍機をフロン22スクリュー気冷却器の強力なファンに吸い込まれる。

二段圧縮方式冷凍機から、高元をアンモニア、低二点目の不合理は、庫内天井付近で高温の空気元をフロン23のレシプロ冷凍機に更新した。とよく混ざっても冷蔵庫の冷却として、あまり有効でない。何故なら、冷却器で冷却された低温の〈省エネルギー対策②〉

空気を温かい品物へ直接送り、温かくなった空気

天井吹出ダクト方式から、天井吸込スリット方を空気冷却器へ直接送り返す方が効率が良い事は式に循環方式を変更した。この変更により庫内温当然である。何故、効率が良くない状態になって度分布が変化した（図１参照）。庫内温度測定点いるのか検討すると、低温で密度の高い空気を庫（収納品の最上部から300ミリ下で、冷却器から最内天井付近に送れば、急ぎ下降しようとすることも遠い所）が、それぞれ−55℃のとき、天井吹出ダは当然で、下降する道筋も低温の品物がある方へクト方式の場合、庫内天井、空気冷却器入口・空気偏って流れる。そのため、同じ負荷を取るのに大冷却器出口温度がそれぞれ、−49℃・−55℃・−60℃量の冷却空気を必要とする。

であり、天井吸込スリット方式の場合、それぞこのような不合理を解決する手段として、自然れ、−50℃、−50℃、−57℃であった。このときの蒸の摂理を利用した空気の循環を検討した。低温の発温度は、前者が−67℃、後者が−60℃程度だった。

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〈省エネルギー対策③〉

３千万円と推定される。従って、改修費用は約７

改修前後とも、膨張弁は八洋エンジニアリグ㈱〜8.4年で回収可能と思われる。しかし、省エネ製の電子膨張弁を使用しており、膨張弁本体の性ルギー対策②③のみであれば改修費用は約５〜６

能は殆ど同じであったが、運転状態の安定性、吹千万円で、省エネルギー効果は約１千５百万円〜

出温度と蒸発温度の差は後者が断然優れた性能を２千万円程度と考えられる。

示した。それは、制御する冷媒がフロン22、フロン23冷媒の性質にも原因はあるが、空気冷却器が、６．他の建物への応用性

前者は空気と冷媒の流れが平行流式で空気の温度本事業は、超低温の大型冷蔵庫が対象であり、が低い。後者は対向流式で空気の温度が高いこと省エネルギー効果が顕著に現れやすかった。しかが影響している。また、前者と後者は、空気冷却し、Ｆ級やＣ級の冷蔵庫であっても基本的な原理

器の入口出口温度差が５℃と７℃で、後者が大きは同様であり、庫内空気循環を合理的なものに変いが、これは後者の方が有効に庫内冷却負荷を回更すれば、大きな省エネへ繋がる。老朽化した冷収していることを示している。さらに、空気冷却蔵庫の改修の場合には、冷凍機まで更新すると大器に使用されているファンは、前者が3.7kW×４きな費用が掛かるが、冷蔵庫を改造後10年以上使台×６部屋で88.8kW、後者が1.5kW×４台×６部用するのであれば、充分省エネによる電力料金の屋で36.0kWとファンが小さくなっているにもか削減分で改修費用が償却できる。また、新設の場かわらず、庫内負荷が増加して庫内温度が上昇し合は、本事業の循環方式の方が冷凍機も小さくなたときの、規定温度に復帰するまでの時間が、後り、電気料金が安くなるばかりでなく、イニシャ者の方が大幅に短い。

ルコストも少なくて済む。このことから、まだ10年以上使用したい冷蔵庫や、新設の冷蔵庫には有〈省エネルギー効果〉

効に応用出来ると考える。

対策①、②、③、その他対策による省エネルギ
ー効果は、2007年１月から2007年12までと比較し、７．仕様又は開発製品、システム、部品等の仕様

2008年２月から2009年１月までの冷凍機関係使用（導入前）

電力量を下表のように56％削減した。

・冷凍機：スクリュー二段圧縮式冷凍機
160kW×４台

本冷蔵庫は、公称8,015トン・−55℃の超低温冷蔵庫です。建築後30数年経っていますが、改修後・空気冷却器：垂直吸込平行流式

ファン

3.7kW×４台×６部屋の原単位は、240.0kWh/トン・年であり、この数

640kW
88.8kW

値は最近建築された同様の条件の超低温冷蔵庫と・空気循環方式：天井ダクト水平吹出方式

比較しても優れた成績です。

（導入後）
・冷凍機：レシプロ圧縮機

５．投資回収（省マネー）（高元75kW・低元55kW）×３組

本事業の改修費用は約２億１千万円。電気料金

・空気冷却器：水平吸込対向流式

削減額は、契約内容にもよるが２千５百万円から
１月

２月

３月

４月

402,875

改修後（kWh） 123,644 127,106 155,750 162,310 167,530

177,935

削減率（％）

−55.8

−61.0

−51.3

−52.2

−54.6

−57.8

７月

８月

９月

10月

11月

12月

計

改修前（kWh） 426,353 431,177 395,205 404,297 362,425

354,839 4,435,831

改修後（kWh） 193,385 184,745 174,025 164,585 140,065

152,725 1,923,505

削減率（％）−57.9

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冷凍空調設備

−57.2

−56.0

−59.3

−61.4

36kW

６月

改修前（kWh） 317,408 261,002 326,094 357,786 396,370

−54.6

ファン

1.5kW×４台×６部屋
５月

390kW

−56.6

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・空気循環方式：天井スリット吸込下方吹出方式

その他、省エネのための様々な工夫が多数行なわれている。

８．環境保全、便利性等
導入後は、冷凍機能力が小さくなったにもかかわらず、庫内負荷が増え庫内温度が上昇したときに、設定温度に復帰する時間が短くなっている。
これにより、冷却対象品物の入庫量や温度に対し10．市場性、販売状況、適応市場の大きさ、競合品又はシステムとの比較、販売実績（国内、外）等（市場性）

導入前と比べて、あまり注意を払わなくても良い殆どの産業用大型冷蔵庫（概ね500トン以上の冷状態になり、温度管理上便利である。また、使用蔵庫）は、床置型天井ダクト吹出、又は天吊型天電力量が導入前の50％以下となっており、非常に井吹出空気冷却器を採用しており、庫内負荷の回省エネである。また、CO2排出量も大幅に削減出収に無駄の多い不合理な空気の循環を行ってい来た。

る。これらを天井吸込床吹出循環方式に更新し空気冷却器を改造すれば、殆どの冷蔵庫で15〜30％９．工夫した点、発想した点、創作した点、新しい点等、設備の特徴程度の省エネが可能となり、市場は既設・新設を問わず非常に大きい。

まず、冷凍機の省エネを実現するための基本は、 （販売状況）
凝縮温度を出来るだけ低くする、蒸発温度を出来

現在、国内では１件のみである。（インドで当るだけ高くする、冷凍機の負荷を出来るだけ小さ社施工の１件あり）

くする、冷却負荷を効率良く回収する、冷凍機を（競合システムとの比較）

使用条件（蒸発温度、凝縮温度、負荷の形態と大競合システムは、現存する冷蔵庫のシステム全きさ及び変化率等）に適したものを採用するといてである。前記システムは大きく分けて、ファンったものがある。前記項目に留意し、本事業では

コイル型空気冷却器を使用したもの、天井コイル次のような改善を行った。

型空気冷却器を使用したものがある。前者は、本凝縮器はエバコンを採用した。冷却塔を採用す事業で採用した方式にイニシャル、ランニングコ

るより５℃以上凝縮温度を下げることが出来る。

スト共に劣る。後者の天井コイル方式は、省エネ

また、冬期や中間期には凝縮温度を可能な限り下や庫内温度分布偏差が小さいなど非常に優れた特げても膨張弁の制御に問題が無いよう工夫した。

徴をもっているが、次のような欠点を持つため現空気冷却器で冷却した空気は、庫内通路の床付

在は大多数の冷蔵庫がファンコイル型空気冷却方近に吹き出し、庫内天井付近に上昇してくる暖か式になっている。

い空気と出来る限り混じりあわないようにし、庫温度が低い悪条件で、天井コイルに付着した霜内天井付近に設けたスリットから庫内で最も暖かを取り除く作業は３K（キケン、キツイ、キタナ

い空気を吸入し、対向流式空気冷却器に導いて冷イ）の作業であり敬遠される。重いコイルを天井凍コイル内の冷媒過熱度を安定して確保出来るよに吊り上げるために、構造物の柱や梁が大きくなうにした。

る。超低温冷蔵庫の場合、コイル内に溜まった冷負荷を効率良く回収出来ることにより、ファン凍機油を回収することが非常に難しい。これらのの容量と電力を小さくすることができ、ファン動ことから、本事業で採用した新方式に優位性があ力による庫内負荷を小さくした。

ると考えられる。

目的の温度が−55℃と低温であり、フロン22では蒸発圧力が極端に低くなり冷凍機の機械効率が悪いので、空気冷却器の冷媒をフロン23とする二元冷凍機を採用した。圧縮比が高くなるので、この条件でスクリュー冷凍機より効率の良いレシプ
ロ冷凍機を採用した。
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11．外観・構造図

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