優良省エネルギー設備顕彰事例①
改修設備部門㈶省エネルギーセンター最優秀賞

製品冷熱回収による省エネルギーと負荷平準化による電力ピークカットシステム
設備所有者：アサヒビール株式会社博多工場
設備施工者：株式会社ダイキンアプライドシステムズ

建物の概要
名

称

アサヒビール㈱博多工場

所在地

福岡県福岡市博多区竹下 3 丁目 1 − 1

概

建屋

要

地上 5 階建て

延面積3,687m2

構

造

RC造

用

途

工場

1 ．システム開発の目的と経過
震災を機に電力事情が大きく変わりつつあり、原子力発電の稼働率が下がっている現在、各事業所での電力確保が必至となっている。こうした背景の中、各企業は、電力使用量の削減とともに、電力のピークカットを迫られている。
電力ピークカットの手段として、氷蓄熱、及びアサヒビール株式会社博多工場 外観の低減化に貢献出来る。
次項に、計画前での事前調査内容を含め、本システムに至る開発経緯を記載する。

水蓄熱があるが、氷蓄熱の場合は氷を製造するために、冷凍機の蒸発温度を下げる必要があり、電力デマンドは下がるものの、電力使用量が増加す（1）取組前の冷熱負荷特性と昼・夜電力デマンドコントロールの状況る。また水蓄熱の場合は、顕熱蓄熱のため大型のビール工場では、製造工程のうち「仕込」と呼蓄熱槽が必要になり、既存工場では設置スペースばれるプロセスで麦汁を、95℃から低温領域まの問題、またイニシャルコストが大きくなるといで冷却する工程（麦汁冷却）がある。この工程は、った問題が生じてくる。

図 1 「麦汁冷却の能力図」から解るように、負そこで本システムは、工場の昼間と夜間の電力荷形態はバッチであり、また瞬間的に大量の冷却デマンドの差があることと、冷熱の回収による負熱量を必要とする。また夜間蓄熱を考えた場合に、荷の削減化、既存設備の有効利用に着目した。

日中と夜間での冷却負荷状況と冷凍機の稼働状況

すなわち既存設備を最大限利用することによを確認する必要があり、施策前の24時間での稼り、設置スペースの問題とイニシャルコスト縮減働状況を図 2「夏季の冷凍機稼働状況図」に示す。

化を達成し、冷水蓄熱の実施のみならず、そこにこの２つの状況により、夜間での冷水蓄熱が非常冷熱の回収を組み合わせたシステムにすること、に有効であることが解る。

その他冷却方式の見直しにより、負荷の削減、省一方、前記に述べたように冷水蓄熱をする場合エネ・低炭素化システムとともに、電力デマンドに大量の蓄熱槽が必要になり、施工イニシャルコ

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ストが大きくなり、設備償却年数（ROI）が悪く、 （3）核となる高効率冷凍機の採用現実的では無い。

ここでは、蓄熱をベースに考えるため、既存のそこで、製造工程の変更を行うことによって、ブラインチラーより、ベースとなるチラーを２台

既存のビールタンクを蓄冷タンクとして使用し、更新し、利用温度帯で効率の高い、アンモニア冷かつその保温性能も優れていることにより、転用媒を利用し、液冷却器、Vi（内部容積比）可変による冷水蓄熱が可能と判断し実施に至る。

を組込んだ、高効率ブラインチラー２台を導入した。内１台はインバータNH3スクリューブラインチラーを採用。負荷の変動に追従可能なシステムとし、冷凍機の発停によるブライン温度乱れを防止している。
図 3 「年間負荷状況と冷凍機運転台数」より稼動時間を示す。これにより、更新能力と台数、インバータ機を選定している。

図1

麦汁冷却の能力図

図3

年間負荷状況と冷凍機運転台数（4）経過：
図2

夏季の冷凍機稼働状況図

平成21年（検討、設計等）

平成22年（施工、試運転等）

平成22年（引渡し等）（2）新熱回収システムについて
ビール製造において、缶、ビン、樽等に充填す

2 ．設備・システムの概要

る工程があり、通常充填時のビールは非常に冷え

夜間に遊休している冷凍機を運転させ、低温冷た状態にある。その後、常温に戻され、包装工程水を製造し、低温冷水蓄熱をすることにより電力に移行される。この場合、ビールを常温にする時ピークカットを行う。さらに新熱回収システムとに、多量の温熱が必要で温水等が利用されていた。

して「ビール常温充填」を利用した新冷熱回収シ

よって、ビール詰機手前のパイプライン中で低ステムを導入し、省エネルギー化を実施する。

温ビールの冷熱を回収出来れば、その利用用途は熱源機の更新として、旧R22冷媒のスクリュー種々考えられ、冷熱負荷の削減による省エネルギブラインチラーの内、約800RtをNH3 冷媒のスクー化が見込まれる。

リューブラインチラーに更新する。以下に主要納そこで前述に記載した冷水蓄熱と合わせて、製入機器を記載する。

品側の冷熱を冷水側に回収することにより、製品と冷水の熱交換といった燃料消費と冷熱を抑え（1）納入機器概要

た、燃料、冷熱の両面の削減が可能となる新冷熱−1回収システムを組み込むことが可能となる。

①汎用ブラインチラー 能力1,534kW

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新設
×1台

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②INVブラインチラー 能力1,298kW

×1台③熱交換器類、ポンプ類、制御機器類等一式−2

既設転用
420m3× 2 基①冷水タンク

（既設ビールタンク転用利用）
3 ．着想（1）冷水蓄熱による電力ピークカット
従来の麦汁冷却システムは図 4 に示すように、麦汁冷却用熱交換器の 1 段目が原料水での冷却、

図6

冷水蓄熱負荷パターン図

2 段目が冷水での冷却、 3 段目がブラインでの現状で冷水製造に使用していたLiBr吸収式冷冷 却 と な っ て い る。 2 段 目 の 冷 却 熱 源 と し て凍機を廃止し、新設したNH3スクリューブラインチ

LiBr吸収式冷凍機を使用、 3 段目の冷却熱源とラーへシフトすることで燃料削減も可能となる。

してブライン冷却R22スクリューブラインチラーを使用している。
麦汁冷却が図 1 に示すように、バッチ負荷のた（2）新熱回収システムの導入
今回低温ビールを常温に温めて充填する設備

め各冷凍機の発停回数が頻繁に起こる。そこで、 （ビール常温充填設備）を設置したが、現状では新設NH3スクリューブラインチラーにより原料水このビールを温めるために燃料を使用している。

をバッチではなく連続で冷却し、原料冷水を蓄冷

そこで、麦汁冷却に使用するための、冷凍機で冷する。これにより図 6 に示すように、昼間10時〜

却する前の原料水を利用し、ビールと熱交換させ16時までの 6 時間は冷水製造を完全停止させた。

ることでビールを常温まで温める。これにより、本方式により現状で使用している燃料の削減、さらに麦汁冷却①電力デマンドのピークカットに使用するために、原料水を冷却する冷凍機負荷②冷凍機にかかる負荷を平準化の低減が可能となる。

③冷凍機発停回数を低減させ、無駄な動力使用の削減を実現可能とした。

図7

図4

更新前

麦汁冷却システム

新冷熱回収システム（3）インバータNH3スクリュー冷凍機の導入
冷凍機は、既設のフロン（HCFC-22）冷凍機から、オゾン層破壊係数（ODP）がゼロであり、地球温暖化係数（GWP）が非常に小さい自然冷媒のアンモニアを使用した高効率アンモニアスク
リュー冷凍機へと更新する。また、冷凍機にインバータを搭載し、負荷変動に追従した運転をする
ことで冷凍機発停回数を低減し、無駄な電力使用

図5

更新後

麦汁冷却システム18 冷凍空調設備を削減する。さらに、アンモニアスクリュー冷凍
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表1表2

施策項目別エネルギー効果

省エネ効果原油換算【導入計画値】【導入計画値】

機の変流量対応仕様により、ビール生産量、季節5 ．投資回収（省マネー）【■導入計画値】などによって変動するブライン温度を出口温度

Ａ：本設備の設計施工費（計画）

3 パターン取出としシステムの最適化を図る。

＝ 465,675千円（税込）
Ｂ：年間削減エネルギー費用（計画）4 ．効果（省エネルギー）【■導入計画値】＝74,900千円

表 1 に「施策項目別エネルギー効果」を示す。

従って、投資回収年数（Ａ／Ｂ）は6.2年となる。

試算では従来システムと比較して１年間の消費本設備は、独立行政法人新エネルギー・産業のうち技術総合開発機構の「エネルギー使用合理化事・電力量▲1,557,746kＷh／年、業者支援補助金」により実支出額の 1 ／ 3 が補・燃料▲32,517,231MJ／年、助される。

3▲6,217m ／年の削減となり、｝｛（465,675千円）−（補助金147,861千円）表 2 「省エネ効果原油換算」では、1285kl／年

÷（74,900千円）≒ 4.2年・工水で、平成20年度と比べて8.52%の省エネルギーの試算となる。

6 ．他の建物への応用性
本システムはビール工場での実施例であるが、冷水蓄熱は多岐分野に渡り利用が可能であり、節2012年 5 月15日号

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電、電力デマンドのピークカットを迫られる中、適用可能な業種も多様であると考える。
経済性も考慮し、ポイントとなるところを下記

そこで、図 8 に示すように満水時は原料冷水タンクの液面の移動により背圧が変化しないよ
う、冷水系統内の圧力を監視し、ポンプの回転数に記載する。

制御で調整し、ポンプの回転数調整で絞りきれな①負荷変動が大きく、ピークシフトが可能となるい部分のみを二方ＣＶ弁にて調整している。本システムにすることにより麦汁冷却熱交換器の入口

設備②設備の転用や、遊休設備の利用が可能かを調査し、経済性を検討する

側圧力が常に一定圧で管理される。またタンクのヘッドを有効に利用し搬送動力の省エネも可能と③未利用エネルギーを調査し対策を講じる④上記経済性が向上するように一連のシステムを検討するなる。
万一ポンプが故障停止した場合でも、熱交換器の前後の冷水系統を遮断し、熱交換器内部の冷水を排出し、背圧の影響が無いように配慮している。

7 ．仕様又は開発製品､ システム､ 部品等の仕様
開発製品として下記システムを利用
特許第3401509号

熱加工液冷却装置及び特許第4671546号

冷熱搬送装置特開2010-256009

冷熱搬送装置

熱加工液冷却方法

8 ．環境保全、便利性等【■導入計画値】
1 ）電力削減量によるCO2排出量削減＝（▲1,557,546kW／年）
×（0.387kg-CO2／kWh）＝ ▲603トン-CO2／年（▲10.1%）2 ）燃料削減量によるCO2排出量削減＝（▲32,517,231MJ／年）
÷（44.1MJ／m3)
×（2.26kg-CO2／m3）＝▲1,666トン-CO2／年 （▲7.9%）（▲3.4％）

図8

熱交換器圧力低減対策3 ）工場全体のCO2排出削減量合計＝▲2,269トン-CO2／年 （▲8.4%）

10．市販性、販売状況、適用市場の大きさ、競合品又はシステムの比較、販売実績（国内、外）等

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（1）ビールタンクを利用した電力ピークカット及び新熱回収システム導入

本実施例より、冷熱蓄熱を主体にした節電と電力デマンドの低減化は非常に有効であることが解る。また既存設備の有効利用も各工場により多様と思われる。それらを調査、利用することにより、低温冷水を蓄熱するビールタンクは、縦型タン同システムを各工場へ水平展開させていきたい。

クの形状をしており、低温冷水の満水時と減水時

その他、他業種で利用が可能なものとして、

では、水頭圧で18mAq（0.18MPa）の背圧差を生・清涼飲料工場・乳製品工場・冷凍食品工場

じる。そのため、満水時と減水時では、麦汁冷却・各種工場空調熱源等が考えられる。本システ

熱交換器の冷水側圧力が変動する。また品質管理

ムを参考に、冷熱蓄熱による電力ピークカット

上、麦汁冷却熱交換器の麦汁側圧力は、常に冷水のシステムが広がることを期待したい。

側よりも高い圧力にしておく必要がある。

20 冷凍空調設備

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11．概観、構造図

写真 1

ビールタンク転用冷水蓄熱タンク

写真 3

新熱回収システム及び冷水製造システム

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写真 2

高効率アンモニアインバータ冷凍機

冷凍空調設備 21