2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
日本工業規格 JIS
Z 9204-1991
有効エネルギー評価方法通則
General rules for energy evaluation method
by available energy
1. 適用範囲 この規格は，エネルギーに関係する工業設備について有効エネルギー評価を行う場合の原
則について規定する。
備考 この規格の引用規格を，次に示す。
JIS Z 9202 熱勘定方式通則
2. 用語の定義 この規格で用いる主な用語の定義は，次のとおりとする。
(1) 状態 圧力，温度，密度，組成など熱力学的状態量で定まる状態。
(2) 系 物体又は物体の集合体が，その状態の変化に伴い，他の系に対し仕事Lだけを与え（熱の交換は
しない。），周囲環境に対し仕事Lʼ及び熱Qʼを与えるもの（図1）。
図1 系
備考1. 図2（境界線Iの範囲内）に系の具体例を示す。
2. 一般に，一つの系を幾つかの部分系に分けることができる（図1，図2）。この際，部分系と
部分系の間に熱の交換（伝熱）のあるような分割が必要な場合は，これらの部分系をまとめ
て一つの部分系（他の系と熱の交換をしない。）としたものに対して通常の系の法則が適用で
きる。
3. 仕事Lは，機械的仕事，電力，その他一切の力学的仕事をいう。
2
Z
9
20
4
-1
9
91
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
図2 系（境界線I内）及び部分系（境界線II〜V内）の具体例
3
Z 9204-1991
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
3) 有効エネルギー ある与えられた状態にある系（物体）のもつ有効エネルギーEとは，その系がその
状態から周囲環境と平衡するまで変化するとき，他の系に与え得る最大の仕事Lmaxをいい，Lmaxは可
逆変化の場合に得られる。
参考
(1) 周囲環境状態を固定すれば，与えられた系の状態から出発して，どのような可逆変化の
経路を経てもLmaxの値はみな同じになる。したがって，与えられた状態にある系（物体）
の有効エネルギーEは，その与えられた状態だけによって定まる。
(2) 周囲環境状態と平衡状態にある系の有効エネルギーEは，常に零である。
(4) 不可逆損失 状態1，2間の不可逆損失Irとは，現実の系が状態1，2の間で不可逆変化を行うときに
生じる損失（利用の可能性のある力学的仕事の損失）をいい，次の，系の基本変化①〜③，及び部分
系の状況例④，⑤に示すようにして定められる。
①
他の系に仕事Lを与える系（状態1→2の変化） 表1-①に示す不可逆変化過程上にある状態1，
2の有効エネルギーE1，E2は，状態1，2を状態0とつなぐ任意の可逆変化を考えて定まり［2.(3)
の参考(2)参照］，状態1→2の不可逆変化で系が他の系に仕事Lを与えるとき，常にE1−E2＞Lで
あって，不可逆損失Irは
Ir＝ (E1−E2) −L ······································································· (1)
②
他の系と仕事Lの授受のない系（状態1→2の変化） 表1-②の不可逆変化1→2において，他の
系と仕事Lの授受のない場合は，常にE1−E2＞0であって，不可逆損失Irは
Ir＝E1−E2 ················································································ (2)
③
他の系から仕事Lを受ける系（状態2→1の変化） 表1-③の不可逆変化2→1においては，常に
E1−E2＜Lであって，不可逆損失Irは
Ir＝L− (E1−E2) ········································································ (3)
④
他の系と仕事Lの授受のない系内における部分系の状況例 表1-④は，部分系Hと部分系Cから
成る一つの系を示す。ここで部分系Hの状態H1→H2の変化，及び部分系Cの状態C2→C1の変
化に対し，両部分系の間で熱量Qが交換されるとき，不可逆損失Irは，式(2)によって
Ir＝E1−E2 ················································································ (4)
ここに，E1, E2は系全体（部分系H＋部分系C）の状態1，2の有効エネルギーで
E1＝EH1＋EC2, E2＝EH2＋EC1 ·························································· (5)
⑤
他の系に仕事Lを与える系内における部分系の状況例 表1-⑤において，部分系Hの状態H1→
H2の変化，部分系Cの状態C2→C1の変化の間で熱量Qを交換，さらに部分系Cの状態C1→C3
の変化の間で他の系に仕事Lを与えるとき，この系全体の不可逆損失Irは，式(1)によって
Ir＝ (E1−E2) −L ······································································· (6)
ここに，E1, E2は系（部分系H＋部分系C）の状態1，2の有効エネルギーで
E1＝EH1＋EC2, E2＝EH2＋EC3 ·························································· (7)
備考1. 表1には，上記の各系①〜⑤について，系の具体例，熱収支と共に式(1)〜(7)などの結果を表
示する。ここで，不可逆損失及び有効エネルギー収支［2.(6)参照］は，同じ内容とする。
2. 表1には，上記の各系①〜⑤について，有効率εをも表示する。有効率εは次のようにして定
める。系の基本変化①〜③では，有効エネルギー入力E1−E2に対する出力仕事L，又は入力
仕事Lに対する有効エネルギー出力E1−E2の比，また④では有効エネルギー入力EH1−EH2
に対する有効エネルギー出力EC1−EC2の比，さらに⑤では，入力と出力の対応がいろいろ取
り得るので，ボイラ伝熱面に対するεb，タービンに対するεt，動力サイクルに対するεなどが
4
Z 9204-1991
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
ある。
5
Z
9
20
4
-1
9
91
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
表1 系の基本変化及び部分系の状況例
例
熱収支
不可逆損失
有効エネルギー収支
有効率
①
他
の
系
に
仕
事
L
を
与
え
る
系
（タービン）
H1＝H2＋L＋Q′
Ir＝ (E1−E2) −L
E1＝E2＋L＋Ir
2
1
E
E
L
−
=
ε
2
1
1
E
E
Ir
−
−
=
（内燃機関）
U1＝U2＋L＋L′＋Q′
L′＝P0 (V2−V1)
Ir＝ (E1−E2) −L
E1＝E2＋L＋Ir
2
1
E
E
L
−
=
ε
2
1
1
E
E
Ir
−
−
=
②
他
の
系
と
仕
事
Ｌ
の
授
受
の
な
い
系
（管路）
H1＝H2＋Q′
Ir＝E1−E2
E1＝E2＋Ir
ε＝0
6
Z
9
20
4
-1
9
91
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
例
熱収支
不可逆損失
有効エネルギー収支
有効率
③
他
の
系
か
ら
仕
事
Ｌ
を
受
け
る
系
（ポンプ）
H2＋L＝H1＋Q′
Ir＝L− (E1−E2)
E2＋L＝E1＋Ir
L
E
E
2
1−
=
ε
2
1
1
1
E
E
Ir
−
+
=
（空気圧縮機）
U2＋L＋L′＝U1＋Q′
L′＝P0 (V2−V1)
Ir＝L− (E1−E2)
E2＋L＝E1＋Ir
L
E
E
2
1−
=
ε
2
1
1
1
E
E
Ir
−
+
=
④
他
の
系
と
仕
事
（熱交換器）
Q＝HH1−HH2
＝HC1−HC2
Ir＝E1−E2
＝ (EH1−EH2) − (EC1−EC2)
7
Z
9
20
4
-1
9
91
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
例
熱収支
不可逆損失
有効エネルギー収支
有効率
E1＝E2＋Ir
(EH1＋EC2＝EH2＋EC1＋Ir)
2
1
2
1
H
H
C
C
E
E
E
E
−
−
=
ε
2
1
1
H
H
r
E
E
I
−
−
=
⑤
他
の
系
に
仕
事
Ｌ
を
与
え
る
系
内
に
お
け
る
部
分
系
の
状
況
例
（ボイラ伝熱面−タービン系）
ボイラ伝熱面
Q＝HH1−HH2＝HC1−HC2
タービン
HC1＝HC3＋L
系全体
HH1＋HC2＝HH2＋HC3＋L
ボイラ伝熱面
Irb＝ (EH1−EH2) − (EC1−EC2)
タービン
Irt＝ (EC1−EC2) −L
系全体
Ir＝ (E1−E2) −L
＝ (EH1−EH2) ＋ (Ec2−Ec3) −L
＝Irb＋Irt
ボイラ伝熱面
EH1＋EC2＝EH2＋EC1＋Irb
タービン
EC1＝EC3＋L＋Irt
系全体
E1＝E2＋L＋Ir
(EH1＋EC2＝EH2＋EC3＋L＋Ir)
ボイラ伝熱面
H
H
rb
H
H
C
C
E
E
I
E
E
E
E
−
−
=
−
−
=
1
2
1
2
1
1
ε
タービン
3
1
3
1
1
C
C
rt
C
C
t
E
E
I
E
E
L
−
−
=
−
=
ε
動力サイクル
2
1
C
C
E
E
L
−
=
ε
8
Z 9204-1991
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
(5) 定温槽 系を構成する部分系のなかで，熱Qの授受があっても温度一定の状態を保つもの。定温槽の
場合は，これも可逆カルノー機関と組み合わせて系を作るとき，最大の仕事Lmaxを与える。したがっ
て，温度Tの定温槽が熱Qの授受をするとき，温度T0の周囲環境をベースとする定温槽の有効エネ
ルギーERの変化は，次による。
(a) T＞T0の定温槽の場合
○放熱（状態R1→R2）変化：
−
=
−
T
T
Q
E
E
R
R
0
2
1
1
··························· (8)
○受熱（状態R2→R1）変化：
(b) T＜T0の定温槽の場合
○受熱（状態R1→R2）変化：
−
=
−
1
0
2
1
T
T
Q
E
E
R
R
·························· (9)
○放熱（状態R2→R1）変化：
備考 定温槽は理想化された概念であるが，十分にこれで近似できるときは，計算の簡便化のため使
ってよいものとする。
(6) 有効エネルギー収支 状態1，2における有効エネルギーE1，E2に関し，状態1，2間に出入する仕事
L及び不可逆損失Irを考慮したとき，常に収支がバランスすること。2.(4)の①〜⑤の場合に対し，式
(1)，(2)，(3)，(4)，(6)からそれぞれ直ちに
①，⑤の場合：E1＝E2＋L＋Ir ·········································································· (10)
②，④の場合：E1＝E2＋Ir ··············································································· (11)
③ の場合：E2＋L＝E1＋Ir ·········································································· (12)
備考 系を構成する部分系の有効エネルギーを用いて有効エネルギー収支を書くこともできる。2.(4)
の④の場合は，式(4)，(5)，また⑤の場合は，式(6)，(7)から直ちに
④の場合：EH1＋EC2＝EH2＋EC1＋Ir
⑤の場合：EH1＋EC2＝EH2＋EC3＋L＋Ir
3. 有効エネルギー評価の基準 有効エネルギー評価を行う場合の周囲環境状態については，原則として
外気条件（温度，圧力，湿度など）とする。
備考 外気条件が複数のもの（例えば水と空気の温度が異なる場合）から成り一義的に確定し得ない
場合は，系に対し支配的な作用をもつ方の条件をとるものとする。
4. 有効エネルギー評価を行う系の状態 有効エネルギー評価を行う系の状態は，開いた系については定
常状態の，ある操作を行う閉じた系についてはその操作の，全工程又は工程内の指定された一部の工程に
ついて行う。
備考1. ここにいう開いた系とは，系の入口から物質の流入，系の出口からの物質の流出が連続的に
生じている系をいい，閉じた系とは，それのない系をいう。
9
Z 9204-1991
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
2. 開いた系の場合，系の入口から出口までの間だけが評価の対象となる。したがって，その入
口以前又は出口以降において，作動物質に起こる状態変化（周囲環境との混合なども含む。）
などは，評価の対象にはならない。
5. 有効エネルギー評価の結果の表示 有効エネルギー評価の結果の表示は，次による。
(1) 周囲環境状態その他の条件 有効エネルギー評価に使用した周囲環境状態を明示し，かつ対象とする
設備の熱収支（JIS Z 9202による。）及び物質収支の成立を示したうえで，有効エネルギー評価の結果
を5.(3)の評価表によって表す。
(2) 評価の範囲の設定及び有効エネルギー収支 有効エネルギー評価を行うときは，対象とする設備をフ
ローシート（図2参照）上に区分し，その境界線を流入・流出する有効エネルギー量，仕事量並びに
不可逆損失量を設計値又は計測値に基づいて算定し，流入及び流出の2項目にまとめる。
流入には，有効エネルギー評価を行う設備（又はその一部工程）に外から入る物質がその状態でも
つ有効エネルギーE，外から入る仕事Lをとる。
流出には，有効エネルギー評価を行う設備（又はその一部工程）から外へ出る物質がその状態でも
つ有効エネルギーE，外へ出る仕事L並びに不可逆損失Irをとる。
(3) 有効エネルギー評価表 系を適当な項目に分け，流入及び流出を各項目ごとに数量で示すとともに，
流入項目についてはその合計 (E＋L) に対する百分率 (%)，流出項目についてはその合計 (E＋L＋Ir)
に対する百分率 (%) で示し，表にまとめる。ただし，流入合計と流出合計は，常に等しいものとする。
備考1. 一工程内の不可逆損失Irの総量は，有効エネルギーの収支関係から容易に定まるが，なお不
可逆損失を可能な限り細分し，損失の原因ごとに示すこととする。
2. 設備内部で循環する有効エネルギーがある場合は，この循環ぶんを評価表に記入せず，別項
として付記する。
なお，評価表の流入合計（流出合計に等しい）に対する循環ぶんの百分率 (%) を付ける。
10
Z 9204-1991
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
解説表1 有効利用熱エネルギー評価方法通則原案作成委員会
氏名
所属
主査
甲 藤 好 郎
東京大学工学部
幹事
斎 藤 孝 基
東京大学工学部
委員
阿 部 俊 夫
財団法人電力中央研究所
池 田 忠 治
新日本製鉄株式会社
市 川 道 雄
工業技術院公害資源研究所
内 田 幹 和
株式会社日立製作所
大 野 俊
日本セメント株式会社
岡 田 英 武
日本酸素株式会社
甲 斐 貞
旭化成工業株式会社
河 村 友 槌
三菱重工業株式会社
木 村 元 雄
三菱石油株式会社
黒 河 亀千代
工業技術院標準部材料規格課
佐 川 悠 三
日本鋼管株式会社
佐 藤 光 雄
東京芝浦電気株式会社
城 子 克 夫
千代田化工建設株式会社
智 田 喜久二
神奈川大学工学部
千 葉 孝 男
新日本空調株式会社
長 島 昭
慶応義塾大学工学部
西 川 兼 康
九州大学工学部
沼 島 恭 太
日本鉱業株式会社
野 崎 幸 雄
財団法人省エネルギーセンター
服 部 達 雄
東京ガス株式会社
土 方 邦 夫
東京工業大学工学部
森 康 夫
東京工業大学工学部
山 家 譲 二
石川島播磨重工業株式会社
吉 田 研 治
三井東圧化学株式会社
吉 田 邦 夫
東京大学工学部
事務局
武 藤 茂 春
社団法人 日本機械学会