― 23 ―ヒートポンプとその応用　2005．11．No.68

―― 実施例 ――

３．氷蓄熱システム利用によるメリット∏ フロン対策：蓄氷用冷凍機の冷媒はアンモニアを

使用

π CO2 対 策：原子力発電の比率の高い夜間電力の

利用

∫ デマンド対策：夜間電力へのピークシフト

ª 蓄熱調整契約：ランニングコストの削減

４．設備の概要４－１　改修前

冷凍機　ターボ冷凍機　　　　　　　１台

冷凍能力：1,000USRT

消費電力：0,801kW

冷 却 塔　　11kW×３台

冷却水ポンプ　　75kW×１台

冷温水ポンプ　　90kW×２台

４－２　改修後

冷凍機　アンモニアブラインチラー　１台（写真－１）

蓄 熱 能 力：500USRT 蓄 熱 動 力：533.6kW

追いかけ能力：796USRT 追いかけ動力：568.3kW

日立プラント建設ñ 技術本部　竹　浪　敏　人日本ビー・エー・シーñ 営業部　青　木　昌　也

アンモニアブラインチラーを用いた氷蓄熱システム－本田技研工業ñ埼玉製作所－

■キーワード／工場・省エネルギー・環境・氷蓄熱・アンモニア

１．はじめに現在，夏期の昼間に電力需要が集中する最大の要因

とされる空調用・産業用冷熱を，小さなスペースで最

大限に貯蔵できる氷蓄熱には格別の期待が寄せられて

おり，夜間の電力が極めて格安に設定されているほか，

設備費や運転維持費の負担を緩和するための諸施策が，

国や電力会社によって用意されている。

今回ご紹介する本田技研工業ñ埼玉製作所は，工場

空調系の既設冷凍機６台のうち，１台のターボ冷凍機

が20年以上経過し，なおかつ冷媒Ｒ－11が規制冷媒と

なり，製造が中止されていることから改修となったも

のである。

２．改修の目的ターボ冷凍機の経年劣化と，規制冷媒を使用してい

ることから，規制冷媒Ｒ－11を単に新冷媒を採用した

冷凍機に取り替えるのではなく，環境対策として，脱

フロン・省エネルギー・ランニングコストの低減・デ

マンド対策をともに行うことを目的としている。

図－１　システム系統図

氷蓄熱方式�

蓄 熱 容 量 �

ブライン流量�

水 槽 構 造 �

冷 凍 機 �

内融式（横６ユニットを縦８段積み＝48ユニット）�

5,000USRT・h

10,800Î/Ò（エチレングリコール40％）

縦型コンクリート水槽�

アンモニアブラインチラー（500USRT）�

記　号�

�

�

�

�

�

�名　　称�

電極（３Ｐ）�

二方弁�

測温抵抗体�

水位伝送器�

電磁流量計�

温度調節計�（氷蓄熱制御盤面）�

ＴＩＣ�

（親弁）�ＭＶ－１�

（子弁）�ＭＶ－２�

ＴＥＷ４� ＴＥＷ７�

ＦＬ�

Ｍ�

Ｍ�

Ｍ�

Ｍ�

ＴＥＷ２�

冷却水ポンプ�

排水ポンプ�除外中和�タンク�

（既設利用）�散水タンク�

安全弁放出用�除害タンク�

水位伝送器�

ＴＥＷ１� ＴＥＷ５�

ＭＶ－３�

ＴＥＷ６�熱交換器�

ＴＥＷ３�

ＬＴ１�

ＦＬ�

アンモニア�ブラインチラー�

ブラインポンプ�

氷蓄熱槽�

エア�ポンプ�

膨張タンク�

ＬＳＷ�

５℃�

１０℃�

ＭＶ－４�

２次側冷水ポンプ�

１２℃�

７℃�

ケーシング�

ＴＩＣ�

ＦＬ�

Ｍ�

ＴＥＷ�

ＬＳＷ�

ＬＴ�

― 24 ―ヒートポンプとその応用　2005．11．No.68

―― 実施例 ――

しかし，欠点として激臭・毒性・可燃性があるため，設

置に関する規制があり，漏えいした場合の除害設備など

を設けなければならない。

除害設備は主なものとして，スクラバー方式とスプリ

ンクラー方式とがある。

スクラバー方式は，漏えいしたアンモニアガスをファ

ンにより中和槽へ吸収する。

スプリンクラー方式は，機械室内の設備に噴霧する方

式である。

いずれもガス検知器により作動し，中和もしくは希釈

して廃棄する。本設備では，除害設備としてスプリンク

ラー（写真－４）を採用した。

５－２　８段積み内融式氷蓄熱システムを採用

今回，氷蓄熱槽の設置スペースが非常に狭く，高さ

17.25ｍのコンクリート水槽となった。

蓄熱コイル（亜鉛めっき鋼管製）は，８段積み（図－２）

となった。

８段積みのコイルは，もちろん国内初であり，世界で

はアメリカ合衆国のシカゴ地冷プラントに６段積みの実

績があるが，８段積みは初めてであると思われる。

氷量は，氷の体積膨張による水位の変動を検知し，制

御盤に表示した。

冷却塔

既設再使用：11kW×３台

氷蓄熱コイル　内融式氷蓄熱コイル

蓄　熱　容　量：　5,000USRT・h

コ イ ル 型 式：TSC－105MAS×48コイル

コ イ ル 材 質：溶融亜鉛めっき鋼管コイル

コイル単体寸法：Ｌ2,500×Ｗ1,146×Ｈ1,878

氷蓄熱用水槽　コンクリート製（写真－２・３）

外形寸法：Ｌ10,000×Ｗ5,000×Ｈ17,600

保有水量：515.34„

ブラインポンプ　10.8„/min×55m×132kW×１台

エ ア ポ ン プ　18.5kW×１台，15kW×１台

冷 水 ポ ン プ　5.0„/min×40m×55kW×２台

冷 水 ポ ン プ　4.0„/min×40m×37kW×２台

冷却水ポンプ　8.30„/min×25m×55kW×１台

５．改修のポイント５－１　アンモニアの冷媒を利用したブラインチラーを

採用

アンモニアは，安価で熱効率が良く，自然冷媒として

元来地球上にある物質のため，フロンと違って，廃棄時

も自然に負荷を与えず地球上に還元することができる。

写真－１　アンモニアブラインチラー 写真－３－１　水槽内

写真－２　氷蓄熱槽

写真－３－２　水槽内

写真－４　スプリンクラー

写真－５　制御盤

― 25 ―

―― 実施例 ――

ヒートポンプとその応用　2005．11．No.68

エアポンプは水圧のため，上段用（上コイル４段）と下

段用（下コイル４段）とに分けた。

６．運転概要６－１　冷房（放熱）運転（図－３参照）

夜間に蓄熱された氷を使用し冷房を行う運転である。

∏ ピークシフト運転（13:00～16:00）を行い，その他

の時間はブラインチラーとの併用運転とする。

π 30分に１回氷の量を監視し，氷の量が設定量よ

りも少ない場合は，ブラインチラーとの併用運転と

する。

∫ 冷房時は常時熱交換器の二次側温度を監視し，二

次側温度が設定値＋２℃（設定変更可能）を超過した

場合も，ブラインチラーとの併用運転となる。

ª 制御弁は，熱交換器の二次側温度が設定値（７℃）

になるよう，温度調節計により運転する。

º エアポンプは放熱運転時に運転とする。

６－２　蓄氷運転

冷房時期に夜間氷を作る運転である。

∏ 蓄氷時間帯は22:00～翌8:00

時間帯はタッチパネルで変更可能。

π 蓄氷運転の終了は，下記の条件のいずれかが成立

図－２　８段積み蓄熱コイル

1001,146

1,859

125

コイルセット用プレート 80枚�

エア配管接続口�VP25×48コ�

TSC-105MAS×36コイル�（6段積×6セット）�

7,376

1,146100

1,146100

1,146100

1,146100

1,146

1,759

1,878

1,878

1,878

1,878

1,878

1,878

1,878

1,878

1,878

1,878

1,753

125

1,753

125

1,753

125

1,753

125

1,753

125

1,753

1,878

1,878

1,753

1,753

125

200300

3,756

11,268

15,524

150

1,859

1,759

315 516 516 516 516 516 516 315

519

19

2,500

619

119730 730 730

72 1,002244

1,002244

1,002244

1,002244

1,002244

1,002 72

950 2,600

2502,300

2,300

セットボルト取付穴 24-22φ�1,00272 1,002

2441,002

2441,002 1,002

244 2441,002

24472

150 150

ブライン入口 50A×48コ� ブライン出口 50A×48コ�

セットボルト取付穴 24-22φ�

TSC-105MAS×12コイル�（2段積×6セット）�

H型�

730 730

125

150 150

図－３　放熱運転制御の方法

100�

90�

80�

70�

60�

50�

40�

30�

20�

10

（％）�

（時）�時 刻�1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

不感帯�

ブライン�チラー�冷水�ポンプ�ブライン�ポンプ�

ブライン出口�温度＝－5℃�ブライン出口�温度＝＋5℃�

蓄熱運転�

追いかけ運転�

蓄氷運転�

蓄

氷

量

�

蓄氷運転�放熱予定�

残氷量�

A放熱終了時に残氷量ができるだけ「０」になるように，ブラインチラーを起動，停止させる。�

B30分間隔で，予定残と実際の残蓄氷量とを比較し，その後の30分間のブラインチラー運転の台数を決定する。�

図－４　蓄熱・放熱パターン

01002003004005006007008009001,0001,1001,2001,3001,4001,500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24時　刻� （ｈ）�

－10－8－6－4－202468101214161820

熱源出力� 熱負荷� 熱源入口� 熱源出口� HEX出口� HEX入口�

05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,0005,5006,0006,5007,0007,500

蓄熱量�

温　度�

熱　量�

蓄熱量�

（USRt）�（USRt・H）� （℃）�

― 26 ―ヒートポンプとその応用　2005．11．No.68

―― 実施例 ――

８．おわりに地球には，温暖化や資源枯渇などのさまざまな環境問

題が浮上していますが，本田技研工業ñ殿は，企業全体

のテーマとして，環境活動に積極的な展開をされていま

す。

今回，埼玉製作所では，アンモニアブラインチラーに

よる氷蓄熱設備を導入してから２シーズンを終え，安定

した成果を上げています。今後は，既存設備とのより効

率的な運転方法と，将来的に残る設備の更新など，新シ

ステムの導入を検討されていくと思われます。

今後とも，ご指導いただきながらフォローしていきた

いと思います。

した場合蓄熱完了となる。

Ａ．蓄熱量が100％となった場合

Ｂ．ブラインチラー出口温度が設定値以下となった

場合

Ｃ．蓄氷時間が7:50になった場合

７．運転実績（図－４）今回施工した氷蓄熱システムの蓄熱・放熱パターン

は，図－４に示すように13時から16時までの電力ピー

ク時に，冷凍機の運転を停止させてピークシフトを行う

ものである。完成後の運転データを図－５に示す。この

図より，蓄熱時には10時間でほぼ100％の蓄氷を行い，

放熱時には二次側の冷水温度もほぼ安定した供給を行っ

ている。夏期３カ月のピーク調整契約によるランニング

コスト削減効果もあり，年間で大きなランニングコスト

低減をはかっている。

図－５　運転データの一例

蓄 熱 時 �

放 熱 時 �

ブライン温度�氷の状態�

氷の状態� 二次側熱交換器温度�

蓄氷量�

蓄氷量�

11 13 1816

熱交二次側入口�

熱交二次側出口�

1811 13 15 （時）�0

5

10

15

20

熱交二次側温度�

ブライン温度�

蓄

氷

量

�

蓄

氷

量

�

ブライン流量�

8,000

12,000

10,000

22 0 2

時　刻�

時　刻�

時　刻�

時　刻�

4 6 8（時）�－10

－5

0

5

10

15

20

0

50

100

22 3 8（時）�

（時）�0

100

50

ブライン入口温度�ブライン出口温度�ブライン流量�

（Î/Ò）�（℃）�

（℃）�

（％）�

（％）�