優良省エネルギー設備顕彰事例②
改修設備部門 譖日本冷凍空調設備工業連合会会長優秀賞

フリークーリングシステム
設備所有者：セイコーインスツル㈱設備施工者：㈱日立ビルシステム○

建物の概要
名称

セイコーインスツル㈱マイクロエナジー事業部

所 在 地

宮城県仙台市青葉区上愛子字松原45−1

概

建家

要

地上２階

延床面積 3,100m2
構造

S造

用途

電子部品製造工場

1．技術開発の目的と経過
目的：プロセス冷却用吸収冷温水機の大幅な省エ

建物外観ネを計る。
経過：平成18年８月（設計）
平成18年11月（試運転、引渡し等）

制御方法の概略は外気湿球温度と冷水戻り温度から、冷却塔の冷却能力を求め、フリークーリングシステムが有効である場合のみフリークーリング

2．設備・システムの概要
電子部品製造工場である当工場は、２棟あり、いずれも年間冷却負荷があり、それぞれ冷房能力運転する。
その結果、冷水戻り温度と外気湿球温度の条件によって281kW×３台、844kW×２台の吸収冷温水機が設①フリークーリング運転置されている。

②フリークーリングと冷温水機運転の併用

吸収冷温水機の燃料はLPGであり、価格の高騰と環境問題から、当工場にとって省エネルギー③冷温水機運転の３つのパターンの運転となる。

（省マネー）は重要課題となっていた。今回、冷この度、汎用性のあるフリークーリング制御盤

房能力281kW×３台を対象にフリークーリングシを開発し、市販の熱交換器と電動ボール弁との組ステムを導入し、省エネルギーを計ることとした。

み合わせで全自動運転としており、平成18年11月中間期〜冬季の外気温度が低下する時期に、冷から連続運転に入っている。

却塔で冷水をつくり熱交換器を介して既設冷水槽

本システムの導入効果は、前年度（平成17年度）とに供給し、冷温水機の運転時間を低減（燃料消費比較すると、原油換算で36kLの省エネ効果（省エ量を抑える）させるものである。

ネ率 25.5％）、85.2トンCO2の削減が得られている。

フリークーリングシステムの中枢となる演算・
4

冷凍空調設備2008年５月15日号

3．着想

フリークーリングシステムの効果を調べるため

当地は冬季の湿球温度が低下することと、当工場に冬季の冷房負荷が存在することに着目し停止導入前後のエネルギー消費量を調べた。導入前後のエネルギー消費量を図２に示す。

中の冷却塔を有効利用し、冷水を製造することで吸収冷温水機の年間運転時間を大幅に減らし燃料消費量を抑えるものである。また、本システムは停止中の冷却塔と冬季冷房負荷が存在すれば、熱源機の種類に拘らず導入可能となる。
4．効果（省エネルギー）
使用・運転・計算等条件

フリークーリングシステム導入にあたり、主要機器となる熱源機、冷却塔及び冷水槽は既設をそ

図２

エネルギー消費量のまま使用することにした。仕様を表１に示す。
表１

省エネ効果
機器名

吸収冷温水機

仕様型式

HAU-G80EX

冷凍容量

281kW（80RT）

燃料消費量（LPG）

9.6m3N/h

冷水温度 入口／出口

12.5℃/7℃

台数

導入前後の省エネ効果をまとめ、表２に示す。
原油換算で約36kL/年の当初計画通りの省エネ効３果が得られた。
表２項

冷却水温度 入口／出口 32℃/38℃
密閉式冷却塔型式

STE-125L6

冷却能力566.9kW（ブライン仕様） 冷却水温度 入口／出口 37℃/32℃
冷水槽

電動機出力

5.5＋2.2kW

ステンレスパネル水槽

4m3

使用・運転・計算等

LPG

３１

結果

システム導入後の中間期（11月）１日の運転状
況を図１に示す。
外気温度の変化に応じて、運転すべき冷温水機、

電力

導入前

導入後

41,33327,32914,004原油換算（kL/年）

111

74

37

消費量（kWh/年） 112,320

削減量

削減率（％）

115,400 ＊1 −3,080

原油換算（kL/年）

30

31−1

合計 原油換算（kL/年）

141

105

3633.9−2.725.5＊1：冷却塔ファン動力増加分

5．投資回収（省マネー）
フリークーリング導入前後のランニングコスト比較を表３に示す。
表３項

フリークーリングの組み合わせが自動で選定され制御していることがわかる（負荷側要求水温は目消費量（m3/年）

LPG

７℃〜11℃）。
電力合計

導入前

導入後

削減量

消費量（m3/年）

目

41,33327,329−単価（円/m3）

180

180−

料金（千円/年）

7,440

4,919

2,521

消費量（kWh/年） 112,320

115,400−単価（円/kWh）1111−

料金（千円/年）

1,236

1,270

−34

料金（千円/年）

8,676

6,1892,487

備考：エネルギー単価は当事業所の管理値

投資回収は・イニシャルコスト 6,000千円
・ランニングコスト低減額 2,487千円/年・単純回収年 2.4年である。
図１

運転状況（中間期）

2008年５月15日号

冷凍空調設備56．他の建物への応用性

2.今回開発した制御盤の演算・制御方法の概略

外気湿球温度が低い冬季に冷房負荷があり、停を下記に示す。

止中の冷却塔があれば吸収冷温水機に限らず、タ盧 冷水戻り温度と外気湿球温度を計測する。

ーボ冷凍機、水冷チラーの空調設備に採用可能で

盪 図４から、フリークーリング能力を演算（冷却塔入口温度は冷水戻り温度と熱交換器のある。

仕様で決まる）。

また、負荷からの冷水戻り温度が高い場合、予冷用として使え、適用期間も長くなりさらに効果

蘯 演算結果により、フリークーリングの有効・無効を判定する。

は大きくなる。

本設備の運転単価を図５に示す。図より、フ7．仕様又は開発製品、システム、部品等の仕様

リークーリング能力20kW以上あれば冷房負今回、システム導入にあたり、新たに設置した荷（kW）に拘らず、冷温水機運転よりフリー主要構成要素を表４に示す。他にセンサー等があクーリング運転の運転単価が安価となる。しる。

たがって本システムでは、フリークーリング

表４

主要構成機器名

称制御盤

運転条件をフリークーリング能力20kW以上
仕様

タッチパネル

GP2401

シーケンサ

FX2N-48MR

寸法

600W×250D×1,000H

型式

M10-MFM

プレート式

交換熱量

153.5kW

熱交換器

寸法
機器重量

470W×885L×1,084H

台数とした。
冷房負荷とフリークーリング能力の相関によ

１面って、図６の運転パターンとなる。

１台

約300kg8．工夫した点、発想した点、創作した点、新しい点等
1.種々の空調設備の仕様（熱源機、補機、負荷、燃料単価）が異なる場合でも対応できるよう標準化した。具体的には、タッチパネルにより、系の安定時間、バックアップ機の運転・停止を決定するフリークーリング能力判定値

図４

フリークーリング能力線図

図５

フリークーリング運転/停止判定線

を顧客の空調設備に適合するようテンキーにて任意に入力できるようにした（図３参照）
。

図３

6

フリークーリング設定画面

冷凍空調設備2008年５月15日号

れ、導入費も低減される。
当社販売実績としては、国内電子部品、半導体工場向け省エネシステムとして数多くの納入実績がある。
従来は、外気状態により、人間の判断でバルブを開閉していたが、最近のニーズは演算、バルブ操作を全自動化したシステムが主流である。本システムは省エネ法によるエネルギー使用量の削減対策、環境問題としてのCO2削減対策としても有効な手段である。
図６

運転状態図

11．外観・構造図

3.冷温水機の冬場の凍結防止対策としては、フリークーリング運転時においても冷温水機へ常時冷水を流すこととした。
4.クーリングタワーの冷却水制御温度はフリークーリング運転時４℃、冷温水機運転時に冷温水機運転時に25℃とした。
5.本設備は冷却水がブライン仕様であるため、プレート式熱交換器を採用した。
9．環境保全、便利性等
導入前後のCO2の排出量を表5に示す。

図７

システムフロー図

図８

吸収冷温水機と冷却塔本システムの導入により、85.2トンCO2/年が削減でき、環境保全に寄与できた。
表５
項目

消費量
（m3/年）

導入前

導入後

削減量
14,004

41,33327,329（㎏CO2/年） 256,678
CO2排出量169,715

86,963

消費量（kWh/年）

112,320

115,400−3,080（㎏CO2/年）
CO2排出量62,33864,047−1,709

合計 CO2排出量（㎏CO2/年） 319,016

233,762

85,254

LPG
電力

備考：排出係数は平成18年環境省温室効果ガス排出量算定方法
資料値を使用。

10．市場性、販売状況、適応市場の大きさ、競合品又はシステとの比較、販売実績（国内、外）等
本システムは、冬季の冷却負荷があり、停止中の冷却塔があれば、全ての設備に適用可能である。要求水温が同一であれば外気湿球温度が低い
寒冷地ほど有利であるが、要求水温が10℃程度であれば適用可能地域と適用可能期間は広がり、また設備規模が大きいほど回収年は短くなる。
さらに、蓄熱槽があると、システムが簡略化さ2008年５月15日号

冷凍空調設備7