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本ケースは、鋳造工場における従来の恒温恒湿ユニットの高エネルギー消費と湿度制御不足という課題に対し、ヒートパイプ熱回収とインバータ温度調整除湿技術を採用したものです。設備は25℃/45%還気条件下で運転し、ヒートパイプによる予冷、深冷除湿、無エネルギー再熱により、低露点の湿度制御と大幅な省エネを実現します。
145 → 11.7 kW
システム運転電力 |
100 万+
年間電気代削減額 |
60% → 98%
製品良品率の向上 |
10.3 / 16
冷房 COP / 総合 COP |
ヒートパイプ熱回収式インバータ温度調整除湿機 |
現場制御・運転インターフェース |
01 | 顧客の課題とプロジェクト背景
- 従来の恒温恒湿ユニットは、冷水による降温除湿と電気ヒーターによる再熱温度・湿度制御を採用しており、エネルギー消費が高い。二段ポンプの運転も追加のメンテナンスコストを生じさせている。
- 顧客の新製品はより低い湿度を要求しており、従来設備では25℃/35%RHを安定して達成することが難しく、良品率はわずか60%であった。
- 本プロジェクトでは冷熱回収付きインバータ水冷式温度調整除湿機を採用し、運転電力の低減、湿度均一性の向上、製品良品率の改善を目標としている。
02 | 方案比較と省エネ効果
10,000 m³/h、還気25℃/45%の条件下で、従来の冷水方式と二段熱回収方式を比較した：
各方案の比較 10000CMH 還気25℃/45%
| 名称 |
除湿量 |
冷房能力 |
電気ヒーター |
総電力 |
年間消費電力量 |
| 冷水+電気ヒーター再加温 |
26kg/h |
117kW |
96kW |
145kW |
1,270,200 |
| インバータ冷房+凝縮熱回収 |
46kg/h |
96kW |
0 |
19.2kW |
168,192 |
| インバータ冷房+冷熱回収+凝縮熱回収 |
46kg/h |
96kW |
0 |
11.7kW |
102,492 |
改造後、システムの運転電力は145kWから11.7kWに低下した。従来の冷水+電気ヒーター方式と比較して毎時約120kWh、従来の高エネルギー消費ロータリー除湿方式と比較して毎時約130kWhの節電となり、年間電気代の削減額は100万元を超える。
03 | 顧客による実測データ
顧客は2025年11月27日に満載運転テストを実施し、ヒートパイプ、冷却コイル、圧縮機、送風側の温湿度およびエネルギー回収データを重点的に記録した。
ヒートパイプ熱回収式インバータ除湿機の実測データ
| 時刻 |
降温2
Δt（℃） |
昇温1
Δt（℃） |
昇温2
Δt（℃） |
エンタルピー差
A3B3（kJ/kg） |
エンタルピー差
B3C3（kJ/kg） |
エンタルピー差
C3D3（kJ/kg） |
エンタルピー差
D3E3（kJ/kg） |
予冷量
（kW） |
冷房能力
（kW） |
予熱量
（kW） |
加熱量
（kW） |
冷房COP |
冷房加熱COP |
| 2025/11/27 7:30 |
13.9 |
12.9 |
10.1 |
7.72 |
25.03 |
-16.29 |
-7.095 |
43.9 |
142.3 |
-92.7 |
-40.4 |
10.1 |
17.3 |
| 平均値 |
11.1 |
10.9 |
8.1 |
10.3 |
19.8 |
-12.0 |
-5.5 |
38.9 |
82.6 |
-50.2 |
-22.8 |
10.2 |
16.0 |
量産負荷テスト
テスト条件：除湿室を満載とし、工業用ファンをすべて並列接続して全出力で運転し、除湿室は現場の状態を維持する。
テスト目的：満載除湿能力、限界湿度、量産条件下での設備COP、および除湿室の温湿度均一性を検証する。
テスト方法：最大風量17,354m³/h、最小風量10,412m³/hに設定し、設備の外気循環で10分以上暖機する。すべての循環ファンを起動した後、風弁を接続し、工場四隅と区域5点の温湿度を比較する。同時に、1バッチのボールヘッドについて2層から6層までのデータを集計する。
満載条件の実測データ
| テスト時刻 |
設定温湿度 |
室内温湿度 |
予冷温湿度 |
深冷温湿度 |
予熱温湿度 |
送風温湿度 |
電力 |
満載物料冷房 COP |
11/26–11/27
16:30–21:00 |
25℃；40% |
24.2℃；43.9% |
12.7℃；75.2% |
2.1℃；95.3% |
15.0℃；51.7% |
25.1℃；21.4% |
18.4 kW |
10.1 |
テスト区間の平均データ
| 温度偏差 |
湿度偏差 |
平均温湿度 |
平均風量 |
平均除湿速度 |
冷熱交換器比率 |
平均電力 |
総合冷房 COP |
| 0.22%（±0.22%） |
0.28%（±0.60%） |
25.4℃；40.9% |
12,283 m³/h |
33.8 min |
32% |
12.2 kW |
10.3 |
量産負荷テストの空気処理経路 |
備考：満載時間帯は11月27日07:30。除湿効率は設備構造、放熱効率および作業方法の影響を受ける。データは当該バッチのボールヘッドの除湿効率を反映するものである。
04 | 主要製品の特長
- 直流インバータ技術を採用し、最低3~5℃の露点温度を実現可能。
- ヒートパイプ式熱交換器は熱伝導率が高く、熱回収と組み合わせることで冷房負荷を大幅に低減できる。
- 既存ケースでは25℃/45%の給気条件、10,000m³/hの風量で約54kWの冷房能力を回収可能。
- 低湿省エネ運転により、還気湿度を30%@25℃まで制御可能。
- 自社開発のDDCコントローラとタッチスクリーンを採用し、複数の適応アルゴリズム調整に対応。
- 30%@25℃の条件下で高エネルギー消費のロータリー除湿機を代替でき、エネルギー消費はロータリー方式の10%未満。
- スマートフォンAPPによる遠隔監視、遠隔OTAアップグレード、グローバル遠隔メンテナンスに対応。
- 圧縮機の排熱を利用した凝縮熱回収再熱により、電気ヒーターを削減または代替。
- 温度と湿度を同時に制御し、1台の設備で従来の空調と除湿機の機能を兼ね備える。
遠隔 OTA アップグレード
顧客設備は冬季でも冷房が必要であり、外気温度は0℃を下回る。技術チームは社内で協議した後、速やかに方案を提示し、3時間以内にOTAアップグレードを完了して設備の継続的な安定運転を確保した。
冬季冷房シーンの遠隔 OTA アップグレード |
遠隔制御と運転監視 |
05 | 設備の原理とヒートパイプ技術
設備はヒートパイプと圧縮機システムが協働して空気の予冷、深冷、再熱、送風を行い、温度・湿度調整プロセス全体で電気ヒーターの投入を極力抑える。
- 無エネルギー消費のヒートパイプ熱回収器を使用して空気を約15℃まで予冷する。
- 圧縮機の冷媒で深冷し、空気を約2℃まで冷却して空気中の水分量を大幅に低減する。
- ヒートパイプ熱回収器を利用して空気を15~18℃まで予熱する。
- 圧縮機の排熱を回収して再熱し、送風温度を25~35℃まで高めて乾燥室の熱量需要を満たす。
- 予冷、予熱、再熱のプロセスはすべて無エネルギー消費の熱回収技術によって行われる。
ヒートパイプと圧縮機が協働する空気処理フロー |
ヒートパイプとは？
ヒートパイプは高い熱伝導性能を持つ伝熱部品であり、内部の作動流体が低温端と高温端での相変化プロセス（蒸発と凝縮）を通じて熱を効率的に伝達する。
- 高効率熱伝導：熱伝導能力はほとんどの固体金属よりはるかに高い。
- パッシブ運転：外部動力を必要とせず、自身の物理プロセスによって動作する。
- 高速熱応答：熱源から放熱端へ熱を迅速に伝達できる。
- 応用分野：半導体放熱、航空宇宙、高効率省エネ空調・除湿システムなど、高い放熱需要のあるシーンに適している。
ヒートパイプ熱交換の原理 |
ヒートパイプと一般的な材料の熱伝導率比較
ヒートパイプと一般的な材料の熱伝導率比較表
| 材料 |
熱伝導率W/(m*k) |
| ヒートパイプ |
5,000-100,000 |
| 銀 |
429 |
| 銅 |
401 |
| アルミニウム |
273 |
| 純鉄 |
80 |
| ステンレス304 |
14 |
06 | 実測性能と運転データ
顧客実測の冷房COPは9.5、総合COPは19。システムは複数の省エネ技術を統合し、工程温湿度を維持しながら運転コストを低減する。
顧客現場の連続運転データ曲線 |
2025/6/4 運転データ明細
サンプリング区間は2025年6月4日19:10–19:43で、19:15は記録なし。完全な運転データは以下の通り：
| 時刻 |
還気温度
（℃） |
還気湿度
（%） |
ヒートパイプ降温側
|
冷却コイル温度 |
深冷温度 |
ヒートパイプ昇温側 |
出風温度 |
圧縮機電力 |
圧縮機高圧 |
熱エネルギー回収量
（kW） |
| 2025/6/4 19:10 |
25 |
44.8 |
13.6 |
4.2 |
3.2 |
20 |
38.5 |
10.1 |
23.7 |
52.614 |
| 2025/6/4 19:11 |
25 |
44.9 |
13.7 |
4.3 |
3.2 |
20.2 |
39 |
10.2 |
24.2 |
52.947 |
| 2025/6/4 19:12 |
25.1 |
44.9 |
13.7 |
4.4 |
3.2 |
20.4 |
38.8 |
10.5 |
25.4 |
53.28 |
| 2025/6/4 19:13 |
24.9 |
44.7 |
13.4 |
3.4 |
3 |
19.6 |
37.2 |
10.3 |
23.7 |
53.946 |
| 2025/6/4 19:14 |
24.9 |
44.9 |
13.9 |
4 |
3.2 |
19.4 |
37.2 |
9.6 |
22.3 |
51.282 |
| 2025/6/4 19:16 |
24.9 |
45.2 |
14.3 |
5.1 |
4 |
19.8 |
37.8 |
10 |
23.3 |
48.951 |
| 2025/6/4 19:17 |
25 |
45.1 |
15.2 |
6.1 |
4.6 |
19.6 |
37.5 |
10.4 |
23.6 |
44.955 |
| 2025/6/4 19:18 |
25 |
44.9 |
15.3 |
5.1 |
4.5 |
19.4 |
36.1 |
10.8 |
24 |
47.619 |
| 2025/6/4 19:19 |
25 |
45.2 |
15.1 |
5.1 |
4.7 |
19.6 |
0 |
10.6 |
23.3 |
48.285 |
| 2025/6/4 19:20 |
25 |
45.5 |
14.6 |
3.8 |
4.3 |
20 |
37.5 |
10.5 |
23.3 |
53.946 |
| 2025/6/4 19: |
|
