第40回優良省エネルギー設備顕彰事例①◦（一財）省エネルギーセンター最優秀賞◦新設設備部門

中温低湿領域における省エネシステム
設備施工者：株式会社ダイキンアプライドシステムズ
設備所有者：株式会社カツラヤマテクノロジー
設備の概要
名

称

株式会社カツラヤマテクノロジー

T&K事業部

薄膜生産工程に伴う中温領域における低湿度クリーンルーム設備
所在地

三重県桑名市陽だまりの丘 5 丁目103番地

概

建屋：地上 1 階

要

延床面積：812.3m2 構造：S造

用途：製造棟

設備仕様
温

湿

度：生産時

20± 2 ℃DB

非生産設備停止時（夜間モード）夏季

23℃DB

精度無

非生産設備停止時（夜間モード）冬季

16℃DB

精度無

度：生産時

低排気モード

40％RH以下

非生産設備停止時（夜間モード）

生産時

高排気モード

55％RH以下

50％RH以下

清浄度：Class 10,000
1 ．技術開発の目的と経過
目的： 1 ．生産モードに応じて、必要とする湿度条件が変わるため空調方式を変更し、省エネを図った。
2 ．生産条件に応じて排気風量が変動するため、外気取入風量を変更し、省エネを図った。
3 ．生産設備停止時（夜間）において、室内温湿度設定及び外気取入量、循環風量を変更し、省エネを図った。
4 ．空調設備の温湿度・電力使用量を見える化し、各モードにおける最適となる設定条件を提供し電力使用量を削減した。
経過：2019年

設計構想打ち合わせ

2020年

工事・試運転図1

システムフロー

2 ．設備・システムの概要
システムフロー：設備概要：
中温用エアコンにより室内の空調を行っている。クリーンルームであるため、吹出口にHEPAファンフィ
ルタユニットを設置し清浄度を確保している。湿度環境を構築するため、ブラインチラー設備と外調機で外気処理を行っている。ブラインチラーには省エネのためインバータ圧縮機タイプを採用した。外気処理の空調方式は、外調機に搭載しているブラインコイルにより、外気を室内設計湿度に冷却除湿させる方式を採用した。生産モードにより室内設計湿度が変動するが、室内湿度が高いモードの場合は、オールフレッシュエ
アコンと併用運転を行う。排気風量は生産により変動するため、外調機はインバータを設け、排気風量の変動に応じた 3 段階のステップ制御を行った。
主要設備機器：
中温用エアコン

LSDYP8C

×3台

ダイキン工業製

冷却能力 17.7kW（ 8HP× 3 台）

空冷式ブラインチラー

UWAXP630BZ × 1 台

ダイキン工業製

冷却能力 52.5kW（25HP× 1 台）

オールフレッシュエアコンSZVYCP280KA × 1 台

ダイキン工業製

冷却能力 33.2kW（10HP× 1 台）

システムの概要：
生産方式は低排気モードが 3 モード、高排気モードが 1 モードの計 4 種類がある。
各生産モードにおける設計条件を図 2 に記載する。

温度

湿度

排気風量

℃DB

％RH

m3/min

低排気モード 1

20± 2

40以下

33.0

低排気モード 2

20± 2

40以下

16.5

低排気モード 3

20± 2

40以下

7.4

高排気モード

20± 2

55以下

64.0

図2

各モードにおける設計条件

1 ．低排気モードにおいては、ブラインチラー設備と外調機が運転する。システムフローを、図 3 に記載する。ブラインチラーにより 0 ℃に冷却したブラインにより、外調機に搭載したブラインコイルにおいて、外気を20℃ 40％RHの水分量まで冷却除湿する。生産装置及び建屋負荷は、中温用エアコンにより冷暖房を行い、室内を20± 2 ℃に空調を行う。生産モードにより排気風量が変動するが、外調機のファンにはインバータを設け、生産モードに応じて給気風量を変更した。

図3

システムフロー

低排気モード図4

システムフロー図

高排気モード2 ．高排気モードにおいては、ブラインチラー設備と外調機、オールフレッシュエアコンを併用運転する。
システムフローを、図 4 に記載する。高排気モードは、低排気モード時20℃ 40％RHの水分量まで冷却除湿するのに対して、20℃ 55％RHの水分量までの除湿能力で足りるため、20℃ 80％RHの水分量まで除湿したオールフレッシュエアコンの空気を混合する。
オールフレッシュエアコンは、ブラインチラー設備及び外調機に対して、61％程度の冷却能力に減少する。またブラインポンプ等の搬送動力がない機器のため、同等風量をブラインチラー設備及び外調機で供給するのに対し、消費電力が約25％となり省エネである。
本設備は機器設置スペースにおいて、全外気処理設備をブラインチラー設備にするのに対し屋外設置スペースの面においても約35％の省設置スペースとなった。
3 ．生産装置非稼働時（夜間モード）においては、外気取入量を生産時の22％程度まで低下させて、省エネを図った。室内の循環風量を減らすため、『エアパーティクルセンサ』を導入し、生産装置停止時における循環風量低下に伴う室内の清浄度の変化を計測し、中温用エアコンの運転台数を 3 台→ 1 台に減らし、省エネを図った。
また、室内温湿度も変更し、夏季における冷却負荷を約36％低下させた。
本モードは、スケジュールタイマを用いて夜17：00～朝 7 ：00まで自動で変更させた。

図5

システムフロー

生産装置非稼働時

温度

湿度

℃DB

％RH

夜間モード

夏季

23

50以下

夜間モード

中間期

20

40以下

夜間モード

冬季

16

50以下

図6

室内設定温度4 ．工場内の省エネ効果を見える化させるため、ブラインチラー設備に『IoT機器』を導入し、電力計測ユニットを設けて計測を行った。本設備を導入することで、エネルギー消費量を見える化させると共に設備の異常・保全についても、見える化させた。
『IoT機器』は図 7 参照。

図7

IoT機器

5 ．室内温湿度・室圧を記録するため、計測機器メーカーの『温湿度ステーション』を採用した。
本センサは 1 分毎に室内のデータを計測する。扉の開閉、排気風量の変動が温湿度と室圧に与える影響の計測に使用した。外調機の吹出温度の設定や、外気取入量が過剰にならないよう室内の陽圧度を確認しながら外気取入風量の調整を行い、省エネを図った。その際のデータを、図 8 に記載する。本データ
は、生産装置の排気風量を変動させた際の温湿度移行データである。工事完了以降も生産装置の入れ替えはあったが、データを用いて調整を実施した。

図8

生産装置の排気風量変更に伴う室内温湿度の推移

3 ．着想1 ．生産モードによる室内湿度・排気風量の変動に対応した、省エネとなる空調方式を採用し、電力使用量を削減する。
2 ．排気風量の変動に対応した空調方式を採用し、外気処理空調設備の電力使用量を削減する。
3 ．夜間モードを導入し、生産装置非稼働時におけるエネルギー消費量を削減する。
4 ．クリーンルーム設備の空調装置の電力使用量を遠隔で見える化する『IoT機器』を導入し、省エネ効
果を見える化すると共に、設備の異常についても見える化する。
5 ．外気温湿度・室内温湿度・室圧・清浄度をデータ化し、生産装置変更に伴う最適となる空調設備の設定を施主に提供し、省エネを達成する。
4 ．効果（省エネルギー）
使用量の削減量は、各項目毎に算出する。
1 ．従来の空調方式として、ブラインチラーを熱源とする空調設備とし、中温用エアコンを採用しない場
合のシステムフロー図は下記の通りとなる。

図9

システムフロー図

ブラインチラーを熱源とする空調設備

中温用エアコンを採用したことにより、各ファンコイルユニットに供給されるブライン搬送動力が低減され各電力削減量は下記の通り削減された。
削減量

13,850 kW/年

削減率

7％

※本設備は導入されていないため、計算により算出した。参照するにあたり想定した設備は下記の通りとなる。
主要設備機器ファンコイルユニット

UWVA540C

×1台

ダイキン工業製

冷却能力 43.7kW

ファンコイルユニット

UAVP135C

×1台

ダイキン工業製

冷却能力 15.7kW

空冷式ブラインチラー

UWXA150FALZ × 1 台

ダイキン工業製

冷却能力 122kW（50HP× 1 台）

2 ．夜間モード採用に伴う電力削減量は下記の通りとなる。
削減量87,247kW/年

削減率

40％

計算は下記の条件で行った。
（比較対象案）・外気取入量 33.0m3/min（平日・休日） 0 時～24時

・室内設計温度（夏・冬・中間期）

20℃（夜間モード採用時）
・外気取入量7.4m3/min （平日） 0 時～ 7 時、17時～24時（休日） 0 時～24時
333.0m /min （平日） 7 時～17時
・室内設計温度（夏）23℃（中間期）20℃（冬）16℃（平日） 0 時～ 7 時、17時～24時（休日） 0 時～24時（夏・中間期・冬）20℃（平日） 7 時～17時

夜間モード変更に伴う、温湿度測定データを図10に添付する。
電力消費量の変動を図11に記載する。

図10

室内温湿度データ

図11

消費電力量測定データ

以上より、従来の空調方式の電力量は、223,024kWh
今回方式の電力量は、

135,777kWh

削減量は87,247kWh（約39％の削減）となる

5 ．投資回収（省マネー）
本設備は、生産設備の運転停止と排気量のモードに追従に当たり、汎用機器で構成することで、イニシャ
ルコストとランニングコストの両面で投資額を極小にすることに成功した。
今回設備の施工費56,000千円

従来方式の施工費65,000千円

イニシャルコスト差

9,000千円→

従来方式より9,000千円安価

削減電気コスト
電気量87,247kW×22円/kW ＝ 1,919,434円→

毎年約1,900千円削減

6 ．他建物への応用性
半導体関連の付帯材料生産工程においては、生産ラインの迅速な変更に対応できる空調設備を要求されます。
本設備に導入した、中温用エアコンは個別運転が可能で、生産ラインの増設・縮小に伴うシステム停止期間を短縮することが可能です。また、汎用品であるため修理・メンテナンスが容易な機器です。
『IoT機器』についてはほぼ全ての空調設備にも導入可能であり、省エネ効果の見える化・設備の異常時の見える化を達成することが可能です。
7 ．仕様
中温用エアコンのカタログによる。ブラインチラーのカタログによる。

8 ．環境保全
CO2の発生量87,247kWh×0.379kg－CO₂/kWh＝33,066 kg－CO2/年

9 ．工夫した点、発想した点
本設備の特徴は前項にも記載した通り、生産モードにおいて室内温湿度が変動することです。
全設備をブラインチラー設備で冷却することも可能でしたが、敷地設置スペースに制約がありイニシャル
コストがかかることからブラインチラー設備とオールフレッシュエアコンのハイブリッドシステムを構築しました。また計画段階から、設備増設計画があり設備導入に伴う発熱量・排気量の変動に対応できる設備を計画する必要があり、製造ライン変更に対応できる設備を導入しました。
10．外観・構造図

クリーンルーム外観

外調機

中温用エアコン室外機

ブラインチラー

11．講評
生産施設のクリーンルームの空調設備において、多様な生産モードに対して柔軟な運転対応ができる空調システム（ブラインチラー＋外調機＋オールフレッシュエアコン＋中温用エアコン）を構築して、省エネ、省コストを達成した。また、IoT機器の導入によって、見える化による省エネ運転及び運転管理性能の向上を図ったことも評価できる。
空調システムの構築に当たっては汎用機器も組み合わせてコストダウンし、かつ、今後の改修ニーズに柔軟に対応できるように配慮した。施主ニーズを適切に把握し、そのニーズに応えるために十分な検討・評価を行い、成果を上げたものと高く評価された。

第40回優良省エネルギー設備顕彰事例②◦（一社）
日本冷凍空調設備工業連合会優秀賞◦新設設備部門

水噴霧式全熱交換器「RAAロスコン」
設備施工者：株式会社精研
設備所有者：株式会社ケー ･ エー ･ シー

建物の概要
名

称

株式会社ケー・エー・シー

所在地

滋賀県栗東市東坂531- 2

概

建家：地上 1 階要

生物科学センターA棟

延床面積：697.68m2 構造：S造用途：動物実験施設

1 ．技術開発の目的と経過
目的：動物実験施設での排熱回収における給排気の交叉汚染防止と全熱回収による省エネ
経過：平成29年（設計）

平成30年（引渡し等）
2 ．設備・システムの概要
動物実験施設では実験動物の汚染防止のために全外気空調方式を採用することが多く、多量の外気導入による空調負荷の増大が課題であった。今回、株式会社ケー・エー・シーさま生物
科学センターの動物実験施設A棟建設において、給排気間で交叉汚染することなく全熱交換
して外気負荷を大幅に軽減できる水噴霧式全熱交換器「RAAロスコン」と、無駄な冷却・再熱を抑制する空調機の給気温度可変制御を導入

図1

水噴霧式全熱交換器RAAロスコン模式図したのでその省エネルギー効果を紹介する。
図 1 に今回導入した水噴霧式全熱交換器の模式図を示す。熱交換器は、耐腐食・非透湿性の塩化ビニル製仕切板を挟んで給気と排気が交互に且つ互いに直交して流れるよう積層された構造を持つ。熱交換器の給気と排気のそれぞれ入口側には水噴霧装置が熱交換器の伝熱面に微噴霧できるように設置される。噴霧は給排気のどちらか低エンタルピ側空気にのみ噴霧し、蒸発熱伝達を伴いながら仕切板を介して熱交換を行うことにより給排気間で物質移動すること無図2

動物飼育室系統の概略ダクトフロー

く全熱交換を行う。
図 2 に動物飼育室系統の概略ダクトフローを示す。当該施設の飼育室系統の空調は年間冷房型の床置パッケージエアコン（PAC-1）及び蒸気加熱・加湿ユニット（CU-1）と各部屋の再熱ヒータ（EH）で行うが、予め導入外気に対して水噴霧式全熱交換器（RAA-1）で排気からの全熱回収を行うことにより外気負荷を軽減して冷却用電力と加熱・加湿用LPG燃料を節約する。
図 3 に空調機の給気温度可変制御の制御フ

図3

空調機の給気温度可変制御フロー

ローを示す。導入した給気温度可変制御は各部屋の再熱ヒータ制御出力値をPLCに取込んで比較を行い、最も小さい制御出力値が常にゼロに近づくよう空調機の給気設定温度を可変させる。このため、除湿を必要としない低湿の外気条件時において従来の給気温度固定制御のような冷やし過ぎを防止し、最小限の冷却或いは加熱に留めて最適な空調機の給気温度となるよう制御する。
排熱回収と給気温度可変制御によるこれら 2 つの省エネ技術の連携により室内環境を適切に維持しながら全外気空調方式の課題であった空調負荷増大を抑制し、省エネルギー・省CO2化を図っている。
3 ．着想
動物実験施設では排熱回収装置を設置して空調負荷を軽減する省エネルギー手法が採られているケースがあるが、従来の回転式全熱交換器や透過式全熱交換器では給排気間の物質移動を伴うために給排気の交叉汚染を生じる恐れがあった。また、顕熱交換器では交叉汚染は無いものの潜熱交換が行われないため排熱回収性能に劣る。そこで、給排気間で物質移動を伴わない熱交換エレメントを持ち、熱交換エレメントに微噴霧することで蒸発熱伝達を伴いながら全熱回収する方式の全熱交換器を導入することで交叉汚染防止と全熱交換による省エネ性能向上の両立を図った。また、低湿外気条件における冷やし過ぎを防止する目的でPLCによる再熱ヒータ制御出力値のローセレクター比較を行い、部屋の負荷に応じて空調機の給気温度を可変させることで無駄な冷却の抑制を図った。
4 ．効果（省エネルギー）
図 4 に水噴霧式全熱交換器による排熱回収量の年間推移を示す。排熱回収量は排気と外気の比エンタルピ
差が大きくなる冬期と夏期に大きく、中間期には小さくなる傾向となる。
表 1 に水噴霧式全熱交換器によるエネルギー削減効果を示す。熱交換エレメントに微噴霧するための給水ユニット電力と噴霧水を消費するが、排熱回収により外気負荷が軽減されるため電力（冷却用）とLPG（加熱・加湿用）の節約となり、動物飼育室系
統の空調設備一次エネルギーは1,504GJ/年（19.8％）の削減、CO2排出量は88.9トンCO2/年（24.3％）の削減となった。
図4

水噴霧式全熱交換器による排熱回収量

表1

水噴霧式全熱交換器の有無による空調エネルギー比較

水噴霧式全熱交換器無し
エネルギーの種類

電力

LPG

電力

LPG

噴霧水

単位

kWh/年

kg/年

kWh/年

kg/年

m3/年

使用量

375,735

77,985371,301

48,879

2,265

増減量

−

−

-4,434-29,106

2,265

増減率［％］

−

−

-1.2

-37.3

100

3,915

3,624

2,454

−

エネルギー
使用量

一次
エネルギー

3,667

使用量［GJ/年］
増減量［GJ/年］
増減率［％］

ランニング
コスト

7,582

6,078

−

-1,504−8,642

使用料金［千円/年］-19.8
13,959

8,540

8,749

22,60118,012

増減額［千円/年］−-4,589

増減率［％］

−

-20.3

131.5

排出量［トンCO2］
CO2排出量

水噴霧式全熱交換器有り

234

130

723

146.6

365.5

276.6

増減量［トンCO2/年］

−

-88.9

増減率［％］

−

-24.3

−

5 ．投資回収（省マネー）
表 1 より、ランニングコスト削減額は4,589［千円/年］（電力単価：23［円/kWh］、LPG単価：389［円/m3］（179［円/kg］）、上下水道単価319［円/m3］とする）
空調設備導入費用：10,100［千円］
投資効果：10,100［千円］/4,589［千円/年］＝2.2［年］
6 ．他の建物への応用性
水噴霧式全熱交換器は給排気間で物質移動を伴わない熱交換エレメントをもつため交叉汚染がなく、動物実験施設のほか、半導体工場、製薬工場など全外気空調方式を採用する空調設備で全熱回収による高い省エ
ネ効果を発揮する。給排気のうち低エンタルピ空気側に微噴霧して全熱回収することから冬場には外気取り
入れ側での噴霧となり加湿効果を有する。
7 ．仕様
表2

記

号

水噴霧式全熱交換器と給水ユニットの仕様

電気

機器名称

仕様

台数

RAA- 1

RAA型ロスコン

全熱回収型
処理風量 13,380m3/h
噴霧量 324L/H
フィルター プレフィルター、中性能フィルター※フィルター初期圧損は100Pa以下とする。

1

－

PH- 1

給水ユニット1

3 -200水量
付属品

自動給水ユニットシステム
324L/H
給水タンク、給水ポンプ、制御盤
ユニットベース、フィルター、電磁弁
外気センサー

φ-V

kW

起動方式

0.75
（消費電力）

L-S

8 ．環境保全
年間削減電力量4,434［kWh/年］、年間LPG削減量29,106［kg/年］より、導入した空調設備のCO2排出削減量は88.9［トンCO2/年］、CO2排出削減率は24.3［％］となる。
（CO2排出換算係数は電気：0.350［kgCO2/kWh］、LPG：3.0［kgCO2/kg］を使用）
9 ．工夫した点、発想した点、設備の特徴①空調機の給気温度可変制御
従来の空調機給気温度固定制御では、除湿を必要としない低湿の外気条件時に於いても固定された給気設
定温度まで一旦冷やした後、各部屋の負荷に応じてそれぞれの再熱ヒータによる加熱を行うが、この時、空調機給気温度が固定されているために冷やし過ぎと、冷やし過ぎによる再熱発生の 2 重のエネルギーロスを生じる。今回、各部屋の再熱ヒータ制御出力値をPLCに取込んでローセレクター比較を行い、最も小さ
い制御出力値が常にゼロに近づくよう空調機の給気設定温度を可変させる制御を導入し、除湿を必要としな
い低湿外気条件時の冷やし過ぎを抑制する制御を加えた。
②水噴霧式全熱交換器のエンタルピ効率について
全熱交換により顕熱と潜熱が変化するため、熱交換効率はエンタルピにて次式で与えられる。
ηOA＝｜ISA－IOA｜/｜IEA－IOA｜×100… ……… （1）
ここに、I は比エンタルピ［kJ/kg］
数式にみられるように効率は、外気・排気の比エンタルピ差に対する外気・給気の比エンタルピ差の割合となるため、外気と排気の比エンタルピ差が小さくなる中間期に於いては分母が小さくなり効率100％を越える場合もあり得る。図 5 に水噴霧式全熱交換器のエンタルピ効率（年間推移）を示す。中間期には効率100％を越えていることがわかる。平均効率として、外気と排気の比エンタルピ差から求めた年間の全熱量に対する回収熱量の総和から年間平均エンタルピ効率を求めると58％になる。

図5

水噴霧式全熱交換器による排熱回収量

10．市場性建築物で使用されるエネルギー消費先のうち空調設備が占める割合は40％～50％と大きい。排熱回収による外気負荷軽減の省エネ手法は空調設備のエネルギー消費を減らすために有効で、なかでも全外気空調方式を採用する施設で大きな省エネ効果が発揮できる。物質移動を伴わずに排熱のエネルギーを無駄なく利用する水噴霧式全熱交換の技術は省エネ・省CO2と給排気の交叉汚染防止の両立が可能で、近年重要視されるようになった感染症の拡大リスク低減にも応用できる。

11．外観・構造図①水噴霧式全熱交換器「RAAロスコン」構成図②外観写真

水噴霧式全熱交換器「RAAロスコン」

建物全体

12．講評
動物実験施設という特殊な施設の空調設備において、施設特有の空調条件に対して従来の方式にとらわれずに、顕熱交換器と水噴霧を組み合わせた方式を採用し、省エネ、CO2排出量削減を図り、投資回収という面でも優れた成果を挙げた。
空調エネルギーの削減において、外気負荷削減は今後の省エネの大きなテーマであり、その対策として全熱交換器の活用は有力な手法であるが、既存の全熱交換器を利用しにくい条件において、創意工夫によって外気負荷削減の余地があることを示した点が高く評価された。
噴霧水の水処理方法や水噴霧に伴うメンテナンスの在り方についての考え方も、今後資料化することが望まれる。

第40回優良省エネルギー設備顕彰事例③◦（一社）
日本冷凍空調設備工業連合会優秀賞◦改修設備部門

ブラインターボ冷凍機を用いた既設DBS冷却設備の省エネ化設備施工者：三菱重工冷熱株式会社
設備所有者：神奈川柑橘果工株式会社

建物の概要
名

称

神奈川柑橘果工株式会社

本社工場（第 2 工場）

所在地

神奈川県足柄上郡山北町岸716番地

概

建家：地上 2 階

要

延床面積：2,527m2 構造：鉄骨造

用途：炭酸飲料生産

1 ．技術開発の目的と経過
目的：老朽化設備の更新と消費電力削減を目的として、既設水冷式ブラインチラーをブラインターボ冷凍機に更新することで、省エネルギー化とCO2排出量削減を目指した。
経過：平成27年（提案、設計等）：既設DBS設備の熱源機更新の検討において、単純な能力合わせの更新ではなく、省エネ性に優れたブラインターボ冷凍機「ETI-ZE25」への更新を提案した。また、同機は環境負荷が極めて低いHFO-1234ze（E）を採用しており、冷媒の将来性においてもメリットが大きい。
最適な運用とするために既設設備の運転パターンや冷却負荷熱量を把握し、システム設計を行った。
また、既設熱源機との消費電力比較を行い、想定される省エネ性を試算した。
令和 3 年 1 月（試運転、引渡し等）： 1 月中旬に試運転を実施し、同月下旬に引渡しを完了した。その後、計測された消費電力データを用いて運転状況の分析を行い、省エネ効果を検証した。
2 ．設備・システムの概要
1 ）既設設備の概要
・本 社工場内第 2 工場において炭酸飲料の生産に用いられているDBSユニットの冷却用熱源機として、
1990年にスクリュー式ブラインチラーが納入された（冷却能力534kW（CT：40℃、CSST：- 7 ℃）、
使用冷媒R22）。なお、DBSユニットとは処理水の脱気（Deaerator）、シロップとの定比率混合（Blender）、
炭酸ガス圧入（Saturator）を 1 つのユニットで可能とする装置である。
・本工場では大手飲料メーカーなどのブランドオーナーから委託された多品種・多容器の飲料を生産しているため、負荷条件は生産品目によって異なるが、一例を挙げると初期温度30℃の製品を 4 ℃まで冷却し、処理量は15,000Lit/Hr（500ml缶×30,000本/Hr）程度となる。
2 ）改修設備の概要
・今回の改修では、図 1 に示すDBSユニット以外のすべてを更新した。冷却水配管とブライン配管は一部既設流用とした。
・二槽式ブラインタンクの高温側にある+1.5℃のブラインは、ブライン循環ポンプ（P2）によってブラインターボ冷凍機（以下、ブラインターボ）へ供給され、-1.5℃に冷却された後、タンクの低温側へ還る。
この-1.5℃のブラインは、ブライン送りポンプ（P3）の吸い込み側で+1.5℃のブラインと混合され、- 1

図1

設備フロー概要℃でDBSユニットへ送られる。このブラインはDBSユニットで+ 6 ℃に昇温し、タンクの高温側へ戻る。
・ブライン送りポンプ（P3）の流量に対し、ブラインターボ用ブライン循環ポンプ（P2）の流量を約1.5倍とすることで、二槽式ブラインタンク内で低温側から高温側へオーバーフローさせる設計とした。
・生産品目の切り替え時は超低負荷状態となるが、都度冷凍機を停止すると立ち上がりに時間を要し生産効率が落ちる。このことへの対策としてブラインターボに超低負荷オプションを付加した他、さらなる低ロード条件を考慮して疑似負荷用熱交換器を用いた冷却水からの熱回収システムを導入した（詳細は第 9 章に後述）。
3 ．着想
・要 求された冷凍能力とブライン送り温度が、三菱重工サーマルシステムズ製ブラインターボ冷凍機「ETI-ZE25」の仕様に合致した。計画段階では汎用スクリュー式ブラインチラー案も比較検討したが、イニシャルコストは抑えられるものの、機器台数が 2 台になること、ならびに運転効率において不利であった。さらには使用冷媒のGWPにも優位性が認められず、見送りとなった。一方、同ブラインタ
ーボは省エネ性と冷媒の将来性の両面においてメリットが期待できるため、検討を進めた。
・各能力表に基づき試算した結果、ブラインターボの採用によって省エネルギー効果とCO2排出量削減効
果が見込まれた。これに加え、低GWP冷媒であるHFO-1234ze（E）がもたらす環境面への配慮が顧客ニーズを汲み取る結果となり、今回実施に至った。
4 ．効果（省エネルギー）
1 ）省エネルギー効果（原油換算）およびCO2削減効果の試算（計画）・既 設ブラインチラーとブラインターボについて、 1 ヶ月あたり176時間（ 8 時間/日×22日）、年間
2,112時間稼働するものとして、下記方法によって省エネルギー効果とCO2削減効果を試算した。なお、各消費電力には補機類（ポンプ、冷却塔）も含む。
・改修設備は熱回収システムの導入によって既設設備よりポンプ台数が増え、消費電力は増加傾向にある
が、ブラインターボ本体の省エネ性が高いことから、全体での消費電力は約20%の減少が予想された。
・既設ブラインチラー消費電力：381.7MWh/年

・ブラインターボ消費電力：298.4MWh/年

◇省エネルギー効果（原油換算）の試算
・既設ブラインチラー：94.7kL［＝381.7MWh×（0.257kL/MWh＋0.239kL/MWh）÷ 2 ］

・ブラインターボ：74.0kL［＝298.4MWh×（0.257kL/MWh＋0.239kL/MWh）÷ 2 ］

※各稼働時間割合は、昼夜で各50%と仮定
・省エネルギー効果_原油換算：20.7kL［＝94.7kL－74.0kL］


※削減率21.9%◇CO2削減効果の試算
・既設ブラインチラー：168.3ton［＝381.7MWh×0.441kg-CO2/kWh］

・ブラインターボ：131.6ton［＝298.4MWh×0.441kg-CO2/kWh］

※CO2 排出係数は、東京電力エナジーパートナー（株）による2020年
度の値を使用・CO2排出削減量：36.7ton［＝168.3ton－131.6ton］


※削減率21.8%2 ）省エネルギー効果（原油換算）およびCO 2 削減効果の実証結果
・表 1 および図 2 、 3 に、計画時における試算結果と実績の比較を示す。実績は、改修前の既設ブラインチラーが2020年 1 月～同年12月、改修後のブラインターボが2021年 6 月～2022年 5 月の実測値に基づく。なお、稼働時間がそれぞれ3,617時間、4,813時間と異なるため、改修後のブラインターボは稼働
時間を3,617時間としたときの消費電力を比例計算で求めて使用した（計画の稼働時間は前述のとおり
2,112時間）。
・省エネルギー性については原油換算で定量化して削減量を求めた。なお、計画での試算と同じく、各消費電力には補機類（ポンプ、冷却塔）も含む。
表1

図2

省エネルギー・CO2削減効果の計画と実績の比較

省エネルギー効果実績

図3

CO2削減効果実績

・改修前と改修後の生産品目を比較すると、改修後の方が冷却負荷の大きい製品が多かった。しかし、それにも関わらずブラインターボへの更新によって年間で約43.8kL（原油換算）の省エネルギー効果と、
約79.8tonのCO2排出削減効果が得られたことが確認できた。
・計画と実績の比較は稼働時間が異なるため削減率の比較のみとなるが、省エネルギー効果とCO2削減効
果のいずれにおいても実績が計画より約13ポイント大きい結果となった。
・実績において省エネに寄与したと考えられる要素としては、各ブライン温度が計画値より高い設定で運用されたことが挙げられる。特に、ブラインターボのブライン出口温度設定が計画の-1.5℃より高く、2021年11月～2022年 3 月では-1.3℃～+1.4℃、2022年 4 月～2022年 6 月では-0.2℃～+1.3℃であったことから、消費電力が計画値より低下したと推察される。
・各ポンプをインバータ制御としたことも省エネに寄与したと考えられる。ブラインターボの補機類消費電力は、計画では定格値に基づき53kWhとしたが、実績では平均37kWh（▲30.2%）となった。
・以上のとおり、ブラインターボ本体の高い省エネ性と、補機類を含めた熱源システムの最適な制御方式の構築によって、期待した効果を上回る結果が得られた。
5 ．費用対効果
・今回得られた改修前後における運用データに基づく試算では、ブラインターボの採用によって実績ベースで年間約530万円の電気代削減が見込まれる結果となった。
6 ．他の建物への応用性
・DBSユニットを用いて炭酸飲料を生産している比較的大規模な事業所においては、今回採用したブラインターボ（ETI-ZE25）を用いた熱源システムの応用が期待できる。
・ETI-ZE25は最も小型の機種であり、同シリーズの大型機を用いれば1,000kW以上の冷却負荷にも対応できる。
・実際の導入検討においては、負荷変動やピーク負荷への対応など十分な現状把握を行い、周辺設備を含めたシステム全体の適正化が肝要となる。
7 ．仕様
・表 2 にブラインターボの仕様をまとめる。
・本機は低GWP冷媒のHFO-1234ze（E）を採用しており、地球温暖化係数（GWP）が 1 未満のためノンフロン扱いとなり、フロン排出抑制法の適用対象外となる。
・圧縮機や蒸発器などをHFO-1234ze（E）に適した形状に改良し、高性能化を実現した。
・HFO-1234ze（E）は従来冷媒のR-134aに比べて冷媒体積が約1.3倍大きいが、構成機器の小型化や配置の見直しなどによってコンパクト化されている。
表2

ブラインターボ仕様

・一体搬入により指定設備となり、第 2 種製造者（届出設備）とすることができる。また、運転に関する有資格者が不要となる。
・ブラインターボは遠心式圧縮機を採用しており、容積式圧縮機に比べて高圧を下げた低圧縮比での運転が可能となる。したがって、冬期は冷却水温度を外気温にしたがい成り行きで下げると高いCOPで運転できるという特徴がある（仕様下限値12℃）。
8 ．環境保全・「 4 ．効果（省エネルギー）」に記載のとおり、1 年間で原油換算43.8kLの省エネルギー効果が得られた。
9 ．工夫した点、発想した点、設備の特徴等
・改修設備では疑似負荷用熱交換器を用いた冷却水からの熱回収システムを導入し（図 1 ）、超低負荷時への対応、ブラインターボ発停回数制限回避、高効率システムの構築を狙った。以下に順を追って特徴を記す。
1 ）超低負荷対応
・製品切り替え時などで生じる超低負荷時において、冷却水から熱回収してブラインターボに疑似負荷を与えることにより、都度ブラインターボを停止する必要が無くなる。このことにより、次の生産開始までにかかる立ち上がり時間を大幅に短縮でき、生産効率の向上が実現できる。
2 ）発停回数制限の回避
・ブラインターボを含むターボ冷凍機は、圧縮機の特性上 1 日あたりの発停回数が制限されており、発停過多は故障や機器寿命低下の原因となる。上記の「超低負荷対応」で述べたとおり、疑似負荷用熱交換器の導入によって発停回数を減らすことができるため、機械保護の観点でも有効となる。
3 ）高効率システムの構築
・ブラインターボを効率よく運転するためには負荷の安定化が肝要であり、 1 つの要因としてブライン温度の変動（負荷変動）を小さくすることが重要となる。ブライン温度の急激な変化は、液圧縮やサージ
ングなど不安定な冷凍機制御に繋がる（冷却水側も同様であるが、単位時間当たりの変動が大きいブライン温度に焦点を絞る）。
・対策として、既設設備での運用状況を入念に調査し、温度バッファとしての役割を十分に果たせる容積のブラインタンクを選定した。ところが、設置スペースが限られており当該タンクを小さくせざるを得なかったため、疑似負荷用熱交換器によってタンク容積の不足分を補い、急激な温度変動の抑制を目指した。具体的には、ポンプインバータと流量調整弁によって熱交換流量をPID制御する設計とした。
10．市場性等・ブライン温度- 1 ℃程度の場合では、汎用スクリュー式ブラインチラーだけでなくブラインターボでも対応可能であり、効率ではブラインターボに優位性がある。省エネルギー効果とCO2排出削減効果は昨今の社会的課題であり、両面において市場性が高いと考える。
・また、低GWP冷媒の採用は、今回の設備所有者のような環境保全に積極的に取り組む企業の理念に沿ったものであり、今後ニーズの増加が見込まれる。

11．外観設備外観

ブラインターボ冷凍機外観

12．講評
老朽化設備の更新という一見単純な改修工事において、ブラインタンクを用いるなどの低負荷対応、運転条件に適切に対応できる制御システムを導入して省エネ、CO2排出量削減効果を挙げた。冷媒としてGWP1
以下のHFO冷媒を採用したことも地球温暖化ガス排出量削減強化の動きの中で、低温冷却用設備の改修や更新工事の参考になる事例であると評価された。
低負荷対応は省エネ化の有力な手法であるが、特に改修工事において、既存施設の運用やニーズを検討することによって大きな省エネ化への道筋が見える場合が多い。適切な低負荷対策を検討・導入することの重要性を示した好事例と考えられる。

第40回優良省エネルギー設備顕彰事例④（一社）
日本冷凍空調設備工業連合会奨励賞

改修設備部門空調管理・制御システム
smart management（スマートマネジメント）
設備施工者：株式会社未来のコト／株式会社 HITEX
設備所有者：株式会社善都

建物の概要
名

称

ZENT岡崎インター店

所在地

愛知県岡崎市大平町字堤上 1 番

概

建家：地上 4 階

要

延床面積：24,116.72m2 構造：S造

用途：遊技場

1 ．技術開発の目的と経過
目的：①ホール内の室内温度を一元管理し快適性を損なわない省エネでCO2削減に貢献（経費削減）②ホールスタッフの業務負荷の軽減（省人化）
経過：令和 4 年 4 月（設計・検討）
令和 4 年 7 月（試作）
令和 4 年 8 月（納入・引渡し）
2 ．設備・システムの概要「smart management（スマートマネジメント）」は、ホール内の各領域に生じた室温の斑を自動で解消す
る空調省エネルギーシステムです。
smart managementは、以下 5 つの機能を備えたシステムです。
①エアコン室外機の圧縮機の運転率を制御する「室外機制御部」②換気扇の換気量を制御する「換気制御部」③ホール内の目標温度を設定する「温度制御部」④各領域内の室温を監視する「室温監視部」⑤各領域内の室温の斑を解消するように指令を出す「総合制御部」

【将来性】
・ウェザーニュースなどの気象APIと連携し、外気温・湿度情報を受信することで外気を活用した空調機器の自動制御が可能となり、省エネ性能がさらに向上します。
・年間の温湿度情報を蓄積し、季節ごとに最適な設定を算出し設定することも可能になります。
・デマンドレスポンスに対応し快適性を損なわずに節電・収益を実現します。
3 ．着想
パチンコホールでは、遊技台ごとに稼働率が異なることや日当たりなどの影響によって、空調機器の設定を同条件にしてもホール内の室温が各領域によって斑が生じてしまうことがあります。
室温の斑が生じた場合、ホールスタッフが都度、空調機器の設定を手動で操作して対応していますが、それはホールスタッフの業務負荷となり、他のホール業務によりすぐに対応できない場合もあります。
また、どうしても室温の斑を体感してからの操作となり、しばらくはお客様に不快感を与える時間が生じてしまいます。加えて手動で空調機器の設定を変更するので、冷やし過ぎや暖め過ぎることがあり、空調機
器の電力をより多く消費していました。これらの問題は空調機器の自動制御で解決できると着想しました。
4 ．効果（省エネルギー）

5 ．投資回収（省マネー）
上記表内「年間削減効果見込み年間基本料金」より 1 年間の削減値は5,958,996円、開発および導入コス
トが16,000,000円であることから 3 年弱での回収が可能。
6 ．他の建物への応用性①本システムは空調設備が備え付けられた建物への設置が可能である為、パチンコホール以外の商業施設や学校、介護福祉施設、工場、オフィスなど応用性が高い。
②既設の空調設備を廃棄することなくそのまま使用できるので環境にもやさしく便利性が高い。
7 ．仕様【領域毎の室温の斑を解消するフローチャート】

【smart management システム概要】

【smart management システム構成図】

8 ．環境保全
上記表内「年間削減効果見込み 年間使用量〔kWh〕」より年間電気使用量の削減値が147,910kWhであることから、 1 年間のCO2削減効果は以下となります。
年間電気使用量 147,910kWh×CO2排出係数 0.555kg-CO2/kWh＝CO2削減効果 82,090.05kg-CO2
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＜工夫した点＞
人が少ない時間帯や多い時間帯、出入口付近や窓際付近など室内環境の違いに合わせて空調運転率を最適化することで快適性と省エネ性の両立を実現しました。

＜発想した点＞
エアコン本体にも温度センサーは内蔵されていますが、エアコンが高い天井に取り付けられた場合、天井付近の温度しか測定できません。重要なのは人が快適性を感じる足元空間の温度であり、天井付近の空間温度の測定はあまり意味がないと気付き、足元空間に温度センサーを設置しました。
＜創作した点、新しい点＞
近い将来、気象APIと連携することで、PM2.5、花粉、黄砂予測で換気制御を行い健康被害の低減や外気の温湿度情報を活用したより高性能の省エネへのアップデートを予定しています。
＜設備の特徴＞
セントラル空調、パッケージエアコン、ガスエアコン、水冷式エアコンなどあらゆるエアコンに対応しています。
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＞
脱炭素化が求められる社会において省エネへの取り組みは避けては通れない時代です。
本システムはエネルギーの高騰に合わせて需要も増え、空調設備を備えた全ての建物への提供が可能な
為、市場性が高いシステムです。
＜適応市場の大きさ＞
大型商業施設や映画館、工場、EC販売の物流倉庫などの天井の高い建物や、空調管理の条件が厳しいサーバルーム、テレワークのシフトで社内スタッフの人数を減らした企業など様々な業種への適応が可能です。
＜競合品又はシステムとの比較＞
温度ロガーや気象APIと連携して温度管理を行う空調システムは他にはなく独自性があります。
＜販売状況、販売実績＞
本システムは、株式会社善都と株式会社未来のコトの共同開発で試験を重ねながらZENT岡崎インター店に最初に導入しました。
11．外観・構造図

外観

中継機

温度ロガー

操作パネル（運転状況）

操作パネル（測定温度）

操作パネル（使用電力量）

操作パネル（エアコン運転率）

操作パネル（換気扇運転率）

12．講評
遊技場ホールの空調設備に対して、運転制御システムを高度化することによって省エネ化、快適性向上を図った。制御項目はエアコン屋外機、換気扇、室内温度などであり監視パネルを備えて室内の温度状況や機器の運転状況を把握できるようにしている。室内温度は床面に近い位置で計測しており、快適性の適切な把握に配慮している。
この事例では投資回収年が 3 年弱となっているが、今後さらに省エネ化を強化しコストの削減も考慮することが望まれる。また、省エネ化や快適性向上についてさらに工夫をしその効果を深堀することが期待される。