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自然氷を利用した簡易型農産物貯蔵庫の検証*

岩間裕樹 1, 木村賢人 2,浦野慎一 3,岡田啓嗣 1,菊池工 4,鮫島良次 1（1 北大院農,2 帯畜大,3 ㈱NTC インターナショナル,4 ㈱山本建設）
1. はじめに

この貯蔵庫では、観測期間において改築と増築を 1 回

農産物貯蔵庫では貯蔵に最適な低温・高湿度環境を創ずつ行った。改築は、2008 年に出入り口の前方に 2.5mり出すため電気冷房機が導入されてきた。しかし近年、の風除室を設置した。増築は 2011 年に貯蔵スペース拡大

エネルギー価格の上昇や環境問題への対応として、省エを目的に貯蔵コンテナ（縦 5m、横 11.4m、高さ 2.5ｍ、ネルギー型の農産物貯蔵庫の開発が求められている。こ発泡ポリスチレン 150mm 断熱）を設置した。また、こののような背景のもと、北海道では冬期の寒冷な気象環境

ときは半円筒型の施設は氷の製造および保存を専用に行によってもたらされる雪や氷を夏期まで保存し、それらう貯氷室として利用することになった。コンテナと貯氷が持つ冷熱エネルギーを利用した農産物の低温貯蔵庫の室はダクトによって連結され、このダクトを通じて冷気開発が試みられている。

を送風し、夏期の冷房を行った。

その一例として、氷の冷熱エネルギーを利用した農産解析方法 本研究対象の貯蔵庫において、2007〜2011

物貯蔵庫がある。この貯蔵庫では、建設時にあらかじめ年の 4〜10 月に庫内温度、壁面温度、貯氷室内外の地温水の入った容器を施設内に設置する。冬期は、施設内での観測を行った。また、外気温は近隣にあるアメダス観氷を製造するため、室内にある通気口を開放し、自然冷測点（声問）で観測された値を使用した。これらの観測気を導入する。この方法によって搬入などの労力をかけ値から貯蔵庫の熱収支および冷熱負荷について検討した。

ずに夏期の冷房に利用する氷が得られるとともに、水を冷熱負荷量 Q（kJ d-1）の内訳は以下の式で表される。

有効的に利用できる。ただし、冬期に製造した氷を冷房Q  Qw  Qf  Qnv  Qfv  QFAN期間である夏期まで保存するため、施設の断熱性について検証する必要がある。
そこで本研究では氷冷熱利用型農産物貯蔵庫を建設し、（1）

ただし、Qｗ、Qf、Qnv、Qfv、QFAN はそれぞれ壁・屋根を通じた熱流入量、床を通じた熱流入量、隙間風等の自然熱収支観測を 5 年間行った。その結果から、壁・屋根お換気による熱交換量、貯蔵室との空気循環に伴う熱交換よび床の断熱性能を検証するとともに、今後同様の貯蔵量、ファンの発熱量（kJ d-1）である。この Q と氷の潜熱庫を建設する際の指針について考察した。

吸収量が等しいとして氷の融解量を推定した。

2. 方法

3. 結果と考察

対象施設 対象施設は 2006 年に北海道稚内市に建設さ熱収支観測結果れた氷冷熱利用型農産物貯蔵庫である。形状は半円筒型、冷熱負荷量の内訳と推定した氷残存量の推移を示したも大きさは縦 10m、横 12m、 高さ 5m である。庫内には、縦、のである。図 1 に示すように、冷熱負荷量は Qｗ、Qｆの横、高さがそれぞれ 1.2m、10m、0.7m の容器が水の入っ割合が大かった。その理由として、Qｗは表面積が大きく、た状態で 10 個設置された。さらに、2011 年には縦、横、それによってより多くの熱流入があったためである。一高さが 0.76m、1m、0.8m の容器を 38 個加えた。また、方、Qf は床面に断熱材を施用していないためである。た壁には断熱材としてウレタンフォーム 150mm を吹き付けだし、氷の融解潜熱により床から直接庫内へ流入する熱た。一方、床面は断熱材による断熱施工は行わなかった。

を抑えたため、庫内温度が低温に維持された。したがっその代用として、床面に粉砕したホタテの貝殻を敷き詰て、床面に氷および雪を敷き詰める効果は大きかったと

め、冬期にそこに散水し、製氷を行った。2008 年からは考えられる。2007 年の冷熱負荷量の割合の中で、自然換床の断熱性能を増強するため、雪を 13ｔ敷き詰めた。

気による熱交換量 Qnv が約 28％であった。しかし、2008

図 1、2 はそれぞれ、2007〜2011 年の年からは 10％以下となった。これは 2008 年から設置さ3％

3％9％れた風除室によるものである。2007、2008 年における自然換気量はそれぞれ、4933m3d-1、930m3d-1 であった。つ

25％

28％

30％

まり、風除室の設置によって自然換気量を約 76％削減でき、その効果は大きかった。

58％

44％

図 2 に示すように、2009 年は 8 月 11 日に全ての氷が融解し、初期氷量は約 42ｔと少なかった。これは暖冬の2007

2008

4％影響により十分な製氷量が得られなかったためである。

3％
9％

10％

2010 年では製氷量の増強が行われ、初期氷量が約 106ｔ

36％

32％となったため、期間終了時に全ての氷が融解せず、十分な資源量の確保が確認された。2011 年にはさらに氷量の増強が行われ、初期貯氷量は約 115t となった。2011 年は貯蔵室が増設され、冷熱負荷量にこの貯蔵室への冷熱供54％52％

2009

2010

給が含まれたため、負荷量が大きくなり、9 月 19 日に全18％ての氷が融解したと推定された。2011 年の冷熱負荷量の内訳から、貯氷室の冷熱の約 47％が貯蔵室の冷房に用いQw
Qf
Qnv
QFAN
Qfv

47％られた。しかし、この 47％のうち実際に冷房に用いられ28％た割合は約 27％であり、約 20％は冷熱輸送時にダクト等によって損失した。本システムの効率向上のためにこの床・壁の断熱性能

2011
図1. 冷熱負荷の内訳

本貯蔵庫の断熱性能について 8 月

120末時点の氷残存量から評価した。図 3 は床の熱抵抗値を100である。なお図内の縦の実線は観測を行った施設の抵抗80値である。抵抗値の増加に伴い 8 月末の氷残存量の推移は増加するが、その増加率は漸減することがわかった。

氷残存量（ｔ）

変化させ、8 月末時点における氷残存量を算出した結果は約 35ｔと大きかった。以上より、一般に冷熱施設の熱0用が期待できる。

5/1

6/1

7/1

8/1

9/1 10/1

氷残存量（ｔ）

60
20072008
20092010
2011

4020
00

蔵庫では、コンテナの増設を容易に行うことができるため、自然氷を利用した簡易型の農産物貯蔵庫としての活

2011

80

貯蔵室の増設を行った 2011 年では、まで冷蔵が可能であることを示している。また、この貯2010

図2. 氷残存量の推移の断熱にも十分に考慮する必要があることがわかった。

温期間は短かったが、収穫された農産物は翌年の 7〜8 月

2009

4/1

的設計では主として屋根や壁の断熱が考慮されるが、床このことは、貯氷室 1 棟のみであった 2010 年以前より低200840208 月末まで貯蔵庫内の温度を低温に保つことができた。

200760

また、各年とも、床面の断熱材の強化による氷量の増強

貯蔵室増設の効果

5％2％輸送時の損失を削減することが課題として挙げられた。

-20

3.6

7.210.8

抵抗値（m 2 ℃W-1 ）図3. 床の断熱性能に対する8月末の氷残存量