安定した冷却性能を確保し、メンテナンス費用を大幅に削減するスケール除去装置（ＳＲＤ）のご提案～水清らかに人健やかに～ＣＨＵＪＯＵ since1914 中條建設工業株式会社ＳＲＤの概要製造元有限会社東亜エンジニアリング（宮崎県）設計・施工中條建設工業株式会社販売開始２００５年対象ＣＴ能力４０ＲＴ～１００００ＲＴ • • • • • • 活水器とストレーナーで構成冷却配管に取り付け、冷却水の一部（３％程度）を通す薬注とブローが不要になる活水器内部のセラミックの電気的作用で炭酸カルシウム粒子を析出させクーリングタワー底部に堆積クーリングタワーのスケールを防止配管と熱交換機のスケールと腐食を防止ＳＲＤ動作状況析出した炭酸カルシウム密閉型クーリングタワー銅管へのスケールの付着は見られない現状のスケール対策の問題点１ブロー（強制的の排水し、補給水を加え水の濃縮を防ぐ） ⇒水道代２薬品注入 ⇒薬品代、環境負荷を行っても完全にスケールは防ぐことは困難 ⇒電気代 ⇒熱交換器のメンテナンス費用３電気代アップ冷凍効率の低下２薬品代スケールの付着薬品注入補給水１水道代のアップブローコスト削減例４００RTのクーリングタワー（２４時間３６５日稼働） SRD償却年数０・８年１０年間で４１0０万円の水道料金、薬品代を削減 312 ㎥／ｈ 5℃ 365 × 24 ｈ＝ 8760 ｈ蒸発水量 5 Kcal ／ 580 kcal × 312 飛散水量 312 ㎥／ｈ × 0.001 ＝ 0.31 ㎥／ｈブロー水量 312 ㎥／ｈ × 0.003 ＝ 0.94 ㎥／ｈ補給水量 2.69 ㎥／ｈ＋＋ 0.94 ㎥／ｈ年間ブロー水量 0.94 ㎥／ｈ × 水道代単価 350 円／㎥循環水量循環水の入口・出口温度差年間稼働時間年間ブロー水道代年間循環水量薬品代単価年間薬品代 8199 ㎥ 312 ㎥／ｈ 0.6 円／㎥ × × 0.31 ㎥／ｈ 8760 ｈ 350 円／㎥＝＝ 8199 ㎥ ⇒０㎥ ⇒０円＝ 2,869,776 円 8760 ｈ＝ 2,733,120 ㎥ 0.6 ＝ 1,639,872 円＝ 4,509,648 円＝ 45,096,480 円＝ 0.82 年 3.94 ㎥／ｈ循環水１㎥あたり 2733120 ㎥ × 年間削減水道薬品代 2,869,776 円＋ 10年間の削減水道薬品代 4,509,648 円 × 機器代金 3,700,000 円機器償却年数 3,700,000 円 ÷ 4,509,648 円 45,096,480 円－ 3,700,000 円１０年間の削減費用 2.69 ㎥／ｈ＝ 1,639,872 円 10 ⇒０円＝ 41,396,480 円スケールが冷凍機へ及ぼす影響１．スケール0.6mmで燃費２４％の悪化２．６か月でＣＯＰが１０％ダウン凝縮器飽和温度と冷却水出口温度の差（凝縮器終端温度差）は凝縮器チューブ汚れの指標となり，この値のトレンドを見ることでチューブ汚れの傾向をつかむことができる．図８に例を示すが，春から夏にかけてスライム付着が増大し，冷凍機のＣＯＰ（成績係数）が低下．チューブ洗浄により回復した様子が良く分かる． ※日本冷凍空調工業会資料より三菱重工技報 Vol.46 No.1 (2009) 新製品・新技術/サービス特集より冷凍能力の低下とその回復凝縮器による放熱スケール付着による冷却不足スケール除去による能力回復蒸発器による吸熱冷凍能力の低下スケール除去による冷凍能力の回復本来の冷凍能力スケール除去により圧縮機稼働率低下駆動レベル低下 7 ＣＯＰ低下の防止により電気料金の大幅削減スケールが０．３ｍｍ付着すると、熱交換阻害され、１０％の電力消費が余分に発生冷凍機、チラー年間運転時間電力単価年間電力消費スケールによる年間電力ロス年間損失電力費用１０年間の損失電力費用１０年間の総削減費用 300 Kw 8760 ｈ 15 円／Kwh 300 Kw × 8760 ｈ＝ 2,628,000 Kwh 2,628,000 Kwh × 0.1 ＝ 262,800 Kwh 262,800 Kwh × 15 円／Kwh ＝ 3,942,000 円 3,942,000 円 × 10 ＝ 39,420,000 円 41,396,480 円＋＝ 80,816,480 円 39,420,000 円このほか熱交換部のメンテナンス費用も大幅に削減される。１０年で総額８１００万円のコスト削減につながる 8 導入事例１佐世保重工・社長表彰 • コンプレッサーのメンテナンス費用の削減の検討 – ＳＲＤを薬注方式・磁気方式と比較検討 • ＳＲＤを選定・設置 – ２００８年１月５台 • 社長表彰 – ２００８年１０月受賞 – １０年で３０００万円のコストダウンの見込み • 追加設置 – ２００８年１０月６台 – ２０１０年４月１台２０１０年８月クーリングタワー点検良好な状態が保たれている表彰状・社内報開放点検２０１０年１０月開放点検エアクーラー、オイルクーラースケールの付着はほとんど認められない導入事例２㈱宇部アルミフォイル工業様導入１年後オイルクーラーの開放点検ＳＲＤ未設置ＳＲＤ設置済スケールが大量に付着スケールの付着は認められない導入事例３㈱ＯＣＣ様空気圧縮機用密閉型冷却塔100RT 同工場別ラインの冷却塔で不具合が薬注装置が3日間停止した冷却水用銅管にスケールが付着 SRD設置状況運転2カ月後冷却水用銅管の状況スケール付着なし運転2カ月後冷却塔充填剤スケール付着なし ※本件工場では従来、薬注による水質管理を行っていたが、スケールの付着を防ぐ事は困難であった。 SRDを設置し、薬注・ブローを行わず維持管理を始めた所、スケール付着問題は解決した。一方、別ラインでは薬注装置が故障し3日間ブローのみの管理を行ったが、スケールが付着。仮に薬注とブローを行わないとすれば、この様にすぐにスケールは付着し、冷却能力は損なわれる。 SRDはスケールを完全に防ぎ、本来の冷却能力を維持する事ができる。納入実績型式設置先県名納入日台数ＥＣ－ＣＴ－2 ヤンマーエネルギーシステム㈱熊本県 2005/7/25 3台ＥＣ－ＣＴ－2 ＭＩＲカンパニー宮崎工場宮崎県 2005/8/10 1台ＥＣ－ＣＴ－1 ＩＨＩ回転機械大阪工場大阪府 2005/8/19 2台ＥＣ－ＣＴ－1 グリコ佐賀県 2006/2/8 2台ＥＣ－ＣＴ－1 福徳長酒類福岡県 2006/2/8 1台ＥＣ－ＣＴ－1 ランテック鹿児島県 2006/9/1 1台ＥＣ－ＣＴ－1 エムセテック宮城県 2006/3/20 1台ＥＣ－ＣＴ－1 バクスター㈱宮崎県 2006/5/30 2台ＥＣ－ＣＴ－2 住友ゴム工場㈱宮崎工場宮崎県 2006/6/8 1台ＥＣ－ＣＴ－1 エムセテック相馬福島県 2006/7/31 1台ＥＣ－ＣＴ－4 フィリピンフィリピン 2006/8/25 1台ＥＣ－ＣＴ－2 ＩＨＩ回転機械大阪工場大阪府 2006/10/4 1台ＥＣ－ＣＴ－1 ㈱前川製作所鹿児島県 2007/3/2 2台ＥＣ－ＣＴ－1 佐世保重工業長崎県 2008/1/20 5台ＥＣ－ＣＴ－4 フィリピンフィリピン 2008/8/6 1台ＥＣ－ＣＴ－1～4 佐世保重工業長崎県 2008/10/31 6台ＥＣ－ＣＴ－4 宇部興産山口県 2009/3/10 1台ＥＣ－ＣＴ－1 シーピー化成㈱広島県 2009/5/21 1台ＥＣ－ＣＴ－1 扶桑薬品岡山県 2009/11/25 1台ＥＣ－ＣＴ－4 ユニバーサル造船熊本県 2010/2/22 1台ＥＣ－ＣＴ－3 佐世保重工業長崎県 2010/4/19 1台ＥＣ－ＣＴ－3 ブリジストン佐賀工場佐賀県 2010/6/15 3台ＥＣ－ＣＴ－4 ㈱宇部アルミフォイル工業山口県 2010/10/15 1台スケール発生メカニズム飽和溶解度を超えたカルシウムは水中の二酸化炭素と結合し、炭酸カルシウムとして析出【炭酸カルシウムは水温が上がると溶解度が下がる為、熱交換部で析出しやすい】 + マイナスのゼータ電位 - - 炭酸カルシウム + 配管プラスのゼータ電位析出した炭酸カルシウムはマイナスのゼータ電位を持つ炭酸カルシウムの粒子は互いに反発し、大きな粒子にはならない - 配管はプラスのゼータ電位を持ち、マイナスのゼータ電位を持つ炭酸カルシウムを吸着する + これが繰り返され、スケールとして成長 - + - - スケールとして成長していく 14 セラミックの流動による電気的作用配管プラスのゼータ電位活水器の下から上に循環水が流れ、セラミックを流動炭酸カルシウムマイナスのゼータ電位 - - + + + + - + + 活水器の下から上に循環水が流れ、 + - 水流により、セラミックが流動し摩擦・衝突が発生 + セラミックが流動、衝突・摩擦を生じセラミックはマイナスに帯電水分子はプラスに帯電電子発生メカニズム水分子帯電メカニズムセラミック表面のゼータ電位２００５年徳島文理大学発表論文よりスケール除去メカニズムＳＲＤ設置前活水器の内部のセラミックは水流によって摩擦・衝突によって生じた正電荷が負電荷を持つ炭酸カルシウムと結びつき、炭酸カルシウムは電荷を失う + - 炭酸カルシウムマイナスのゼータ電位 - - + 配管プラスのゼータ電位電荷を失った炭酸カルシウムの粒子は互いに反発することがなくなり、分子間力によって、互いに結合し大きな結晶となる大きな結晶となった炭酸カルシウムは流速の遅いクーリングタワーの底部に沈降するＳＲＤ設置後 + プラス電荷セラミックマイナスの電位が打ち消され粒子が結合し、大きな粒子になり沈降する + クーリングタワー底部に堆積した炭酸カルシウム結晶写真水質分析結果 SRD設置場所㈱ＩＨＩ回転機械大阪工場採水日２０１１年３月１４日水温１０℃ 検査項目単位ｐH 分析：関西分析研究所補給水 CT1 水道水分析値 CT2 （社）日本冷凍空調工業会設置２００６年１０月設置２００５年８月冷却水水質基準清掃後約２年経過清掃後約1カ月経過分析値濃縮倍率 7.5 8.4 分析値濃縮倍率－ 8.4 －循環水補給水 6.5～8.2 6.5～8.0 電気伝導率ｍS／ｍ 17.1 1400 81.9 142 8.3 80以下 30以下塩化物イオン mg／L 15 2300 153.3 150 10.0 200以下 50以下硫酸イオン mg／L 20 2500 125.0 190 9.5 200以下 50以下酸消費量（Ph4.8) mg／L 24 260 10.8 140 5.8 100以下 50以下酸消費量（Ph8.3) mg／L 0 19 － 10未満－全硬度 mg／L 42 1900 45.2 300 7.1 200以下 70以下カルシウム硬度 mg／L 33 650 19.7 200 6.1 150以下 50以下イオン状シリカ mg／L 5.1 88 17.3 39 7.6 50以下３０以下全鉄 mg／L 0.019 0.06 3.2 0.007 0.4 １以下 0.3以下全銅 mg／L 0.051 0.17 3.3 0.063 1.2 0.3以下 0.1以下硫化物イオン mg／L 0.1未満 0.1未満－ 0.1未満－検出されないこと検出されないことアンモニウムイオン mg／L 0.1未満 0.3 － 0.1 － 1以下 0.1以下遊離炭酸 mg／L 2.6 1.0未満－ 1.0未満－ 4.0以下 4.0以下蒸発残留物 mg／L 110 11000 100.0 940 8.5 －－残留塩素 mg／L 0.3 0.1未満－ 0.1未満－ 0.3以下 0.3以下 9.9 5.5 － 6.2 － 6.0～7.0 － -1.6 1.4 － 1.1 －－－安定度指数ランゲリア指数安定度指数ランゲリア指数６未満６～７７以上スケール生成傾向安定領域腐食傾向０以上０以下スケール生成傾向腐食傾向安定度指数の変化 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 ２４ヶ月後 2.0 １ヶ月後 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 安定度指数 ■濃度の仮定１か月経過したＣＴ２の値を基準にし、２か月目には、濃度が倍に、３か月目には３倍になると仮定。２４か月経ったＣＴ１の濃度が限界と仮定。それ以上は上がらないと仮定。 ■ 補給水は、水道水であるが、安定度指数が９．９と腐食傾向が非常に高い。１か月後には、６．２とスケール傾向の水に急激に変化している。３か月目には５．０とさらにスケール傾向の高い水になっている。以後、若干、スケール傾向が緩和され、緩やかに５．５に収束していく。ヶ月原水米国水道協会の安定度指数のグラフによると、安定度指数５．２ではヒーター及びコイルに激しいスケール。４．７では１５℃で激しいスケールとなっており、５．０では熱交換部では、激しいスケールが付着し、さらに冷却塔、配管でもスケールが付着していると考えられる。しかしＳＲＤを設置するとスケールは熱交換部等に固着せずクーリングタワーの底部に堆積する。 19 腐食防止黒錆化メカニズム赤錆発生鉄は電子を放出し2価の鉄イオンとなり水中に溶出し（式1）、放出された電子は水と反応し水酸化物イオンを生成（式2）。この鉄イオンと水酸化物イオンは水酸化第一鉄を生成（式3）。（式1）（式2）（式3）Ｆｅ → Ｆｅ2+ ＋ 2ｅＨ2Ｏ＋ 1/2Ｏ2 ＋ 2ｅ- → 2ＯＨＦｅ2+ ＋ 2ＯＨ- → Ｆｅ（ＯＨ）2 オイルクーラーＳＲＤ設置前水酸化第一鉄は水酸化第二鉄に酸化され（式4）、析出し、赤錆（オキシ水酸化鉄／ＦｅＯ（ＯＨ））となる（式5）。（式4）（式5） 2Ｆｅ（ＯＨ）2 ＋ 1/2Ｏ2 ＋Ｈ2Ｏ → 2Ｆｅ（ＯＨ）3 2Ｆｅ（ＯＨ）3 → 2ＦｅＯ（ＯＨ）・2Ｈ2Ｏ黒錆化ＳＲＤは配管に負の電子を与え、赤錆を黒錆（マグネタイト／Ｆｅ3Ｏ4）にし安定化（式6） 6ＦｅＯ（ＯＨ）＋ 2ｅ- → 2Ｆｅ3Ｏ4 ＋ 2Ｈ2Ｏ＋ 2ＯＨ- ＳＲＤ設置４か月後赤錆が黒錆化メンテナンス • ＳＲＤ本体 – セラミックの流動状態の点検 – 必要に応じて濾過機の清掃 • クーリングタワー本体 – ブロー・薬注は行わない – 藻の発生を防ぐには、銅イオン殺藻剤をクーリングタワー水槽に設置 – 清掃等は従来通り – パン底部に堆積したスケールを掃除 • レジオネラ菌対策 – ＳＲＤにはスライムの抑制効果があるので、レジオネラ菌増殖の場となるバイオフィルムの発生を抑える。 – 銅イオン殺藻剤で殺菌  ブローしないので維持費が安価銅イオン殺藻剤クーリングタワーの水槽に設置提案事例現況フロー現況フローの問題点・冷却に熱交部のスケール防止のため軟水を利用し多大なコストをかけている。軟水槽冷却塔・配管等の腐食防止のため薬注をしているにもかかわらず、腐食が進行し、配管の薬注装置循環ポンプひび割れ等が発生している。循環ポンプ熱交換機 SRD設置メリット冷却装置 SRD設置後フロー・軟水槽不要・軟水用循環ポンプ不要・薬注装置不要・１次冷却用熱交交換器不要冷却塔・薬注費用、軟水費用の削減・配管の腐食の防止 SRD 循環ポンプ冷却装置導入の流れ現状調査シミュレーション・見積書ご契約図面作成ご承認製作設置工事試運転３か月のテスト運転スケールの付着が認められた場合は、撤去いたします。ご検収１年間性能保証スケールの付着が認められた場合は、撤去し返金いたします。 23 中條建設の省エネ環境提案 • 業務用パッケージエアコンの省エネ化 – 凝縮パネルの追加と特殊冷媒への交換で • 能力アップ１０％ • 省電力５～３４％ • 国内カーボンクレジット制度の認証済み • 屋上緑化・駐車場緑化 – 工場立地法の緑地として算入可 – 補助金の利用も屋上緑化駐車場緑化～水清らかに人健やかに～ＣＨＵＪＯＵ since1914 中條建設工業株式会社