黑料科

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更新日

2020年2月17日

「工场での省エネはやりつくした」という声が方々であがる中で、水処理エンジニアリング大手のオルガノ株式会社は、省エネの余地はまだまだ大きいとみています。

多くの工场では、排水や地下水、冷却水といった「水が持つ热」がうまく有効利用されずに捨てられているという课题感が背景にあります。

従来の热交换器によってできることは、高温の流体から低温の流体への热移动のみです。これでは低温の水を再利用できません。

一方でオルガノ株式会社が开発した「水热（みずねつ）利用システム」では、ヒートポンプ技术を活用することで、これまで利用価値がないとして捨てられてきた低温の水からも热を回収できます。

一般的な工场では、温冷水を作るために蒸気加热や空冷チラーといった异なる热源机を使い分けますが、水热利用システムであれば温水と冷水を同时供给できる分、大幅な省エネになるといいます。

同システムの开発を率いたのはオルガノ株式会社の田熊康秀氏（プラント本部ソリューション推进室エネルギーソリューション推进リーダー）。

田熊氏がその强みやこれまでの事例を「贰狈贰齿2020」で発表しました。

オルガノ株式会社の田熊康秀氏

水热利用システムの仕组み

温水と冷水の同时供给を可能にする水热利用システム。同システムを构成する要素の中で、重要な役割を担っているのが先に触れたヒートポンプ技术です。

ヒートポンプといえば、エアコンやエコキュートのように空気中の热回収に利用されることが一般的です。そうした中で水热利用システムは、その仕组みを空気ではなく水の热回収に応用した点が特徴といえます。

例えばヒートポンプと电気ヒーターでは、水を加温する际のエネルギー消费効率（颁翱笔）に大きな违いがあるといいます。

电気ヒーターによる加温の场合、1办奥の电力によって得られる加热は1办奥。つまり颁翱笔（出力热量／消费エネルギー）は1となります。

一方でヒートポンプであれば、电力だけでなく水热を回収して利用できるため、より高効率になります。

投入电力は同じ1办奥でも、さらに水から吸热した3办奥を足して、计4办奥の加热を得られるといったイメージです（颁翱笔＝4）。投入电力（1办奥）の4倍の加热が得られたことになります。

「一方で水から吸热をするということは、それを冷却することにもなる」と田熊氏は话します。

つまり温水と冷水の同时供给が可能になるのです。それぞれを别々の热源机で供给していた従来のプロセスと比べると、格段に高効率を达成できることになります。

田熊氏が示した例によると、従来のやり方で温水と冷水を作る场合は别々の热源机に电力を投入します。仮にそれぞれに1办奥ずつ投入して加热と冷却を実施した场合、加热冷却颁翱笔は2.0【出力热量（冷却3＋加热1）／投入エネルギー（1＋1）】になります。

一方で水热利用システムによる温冷水同时供给であれば、同じ条件で颁翱笔は7.0に上がるといいます【出力热量（冷却3＋加热4）／投入エネルギー（1）】

温冷水同时供给によって、7倍のエネルギー効率を达成できたことになります。

田熊氏はこの仕组みによってエネルギーコスト削减を达成した食品工场の事例を绍介しました。

温冷水同时供给の事例

従来この食品工场では、温水と冷水を作るために别々の热源机を使っていました。

製品の冷却用として、空冷チラーを使って冷水（13度）を供给していたほか、别の工程では容器を洗浄するために、蒸気による温水（40度）供给を実施していたのです。

オルガノ株式会社では、この2つの工程の间に水热利用システムを导入しました。

空冷チラーの代わりに水を冷却するだけでなく、冷却の际に吸热した热を加热のために再利用します。これによって温冷水の同时供给を行い、エネルギーコストを63％削减できたといいます。

「热マップ」を含めたコンサルも强み

このように高効率な省エネを実现する水热利用システムですが、本当の强みはこうした技术や仕组みそのものだけではないといいます。

事前の调査や测定などを経て最适なシステムを提案するコンサルティングを非常に重要视する点も特长だといいます。

水热利用システムを导入するといっても、工场の热源を正确に把握した上で、的确な活用方法を考えるためには、一定の知见やノウハウが必要だからです。

そこでオルガノ株式会社が特に强みとしているのが、「热マップ」という独自ノウハウです。

热マップとは、工场の平面図の上に、水热利用システムに関係する热と水の情报（加热や冷却、排水、井水）がマッピングされた図を指します。

事业所内で使用されている热や水の情报（水温、水量、热源、用途、使用场所など）をヒアリングしたうえで作成するのだといいます。

「热回収のシステムを検讨するうえで最も重要な点は、工场内の热を回収?利用する场所をいかに効率よく见つけ出していくかという点にあるからです」と热マップの重要性について田熊氏は话します。

ただこうした情报を自社だけでまとめることは简単ではないといいます。

加热や冷却、排水などの重要なポイントは、工场内の様々な生产工程や建物、复数の部署にまたがっていることが多いため、见逃されやすいそうです。

「とにかく工场をまっさらな状态で见ることで、どこで加热冷却をしているかという情报を正确にまとめる。そうすると见逃されていた热回収を见つけやすくなります」（田熊氏）。

例えばある工场内で、加热と冷却のポイントがそれぞれ隣り合っていたケースがありました。しかしそれぞれを异なる部署が管辖していたため、热マップを作るまで见逃されていたといいます。

「特に大规模工场のように色々な场所で加热冷却している场合は、こういった考えが非常によく使われています」（田熊氏）。

ヒートポンプの选定も重要

水热利用システムは、设备の制御や水処理も含めたトータルエンジニアリングを强みとしていますが、中でも重要な要素がヒートポンプなどの热回収机器です。

当然ながら自社に适したヒートポンプの选ぶことが非常に重要ですが、多くのメーカーによる数々のラインナップが乱立しているため、适切な选定が难しい状态です。

田熊氏はこうした现状を一般社団法人日本エレクトロヒートセンターによる资料を引き合いにしながら、指摘しました。

出典:

「多种多様な顾客条件に完全にマッチするラインナップを持つ単独メーカーは存在しません。そのため単独メーカーによる提案では、どうしても条件にミスマッチがあるシステムを组まざるを得ないことが多い」（田熊氏）。

そうなると省エネ性が犠牲になるほか、オーバースペックによって初期投资が过剰になってしまうことが多々起こるといいます。

一方でオルガノ株式会社では、60机种ほどのヒートポンプの中から选定。データベースを元にしながら、顾客条件の中で省エネ効果と设备コストを両立できる机种を探し出す仕组みになっています。

例えばある顾客公司は、オルガノ株式会社と接触する前に别のメーカーからヒートポンプの提案を受けたことがあるといいます。省エネメリットは年间1,000万円、投资回収が8年という内容でした。

その公司では削减额は魅力だったものの、投资回収年が长く社内稟议が通らないという理由で导入を断念した経纬がありました。

「我々は最适な机器やシステムを提案できる强みを説明した上で、もう一度検讨してくださいと提案しました」（田熊氏）。

オルガノ株式会社は设定温度や机种、台数、システム构成そのものをすべて再検讨。そうして提示した提案は省エネメリットこそ600万円とやや下がってしまうものの、投资回収年を4年に短缩しました。

「当社はこれまで多くの提案をしてきたが、导入を决める际は投资回収年の壁に结局ぶちあたる。そのため当社がシステム提案で重要视しているのが投资回収年の短さです。このお客様も、省エネメリットが多少减るものの、この回収年なら社内决済も通ると判断されました」（田熊氏）。

省エネに行きづまり感を感じている工场が多い中で、水の热による省エネという観点への関心をもっと高めなくてはならないと田熊氏は话します。

一方で省エネ大赏も受赏したこともあり、水热利用システムの问合せ件数は年々上がっているといいます。

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