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 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 　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 循環水量　 312 ㎥／ｈ 循環水の入口・出口温度差 5 ℃ 年間稼働時間 365 × 24 ｈ ＝ 8760 蒸発水量 5 Kcal ／ 580 kcal × 312 ＝ 2.69 ㎥／ｈ 飛散水量 0.001 0.31 ブロー水量 0.003 0.94 補給水量 ＋ 3.94 年間ブロー水量 8760 ｈ 8199 ㎥ ⇒０㎥ 水道代単価 350 円／㎥ 年間ブロー水道代 2,869,776 円 ⇒０円 年間循環水量 2,733,120 薬品代単価 0.6 循環水１㎥あたり 年間薬品代 2733120 1,639,872 年間削減水道薬品代 4,509,648 10年間の削減水道薬品代 10 45,096,480 機器代金 3,700,000 機器償却年数 ÷ 0.82 年 １０年間の削減費用 － 41,396,480

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 　　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． 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 ※日本冷凍空調工業会資料より

冷凍能力の低下とその回復 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 凝縮器による放熱 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 スケール除去により 圧縮機稼働率低下 駆動レベル低下 本来の冷凍能力

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 300 Kw 年間運転時間 8760 ｈ 電力単価 15 円／Kwh 年間電力消費 × ＝ 2,628,000 Kwh スケールによる年間電力ロス 0.1 262,800 年間損失電力費用 3,942,000 円 １０年間の損失電力費用 10 39,420,000 １０年間の総削減費用 41,396,480 ＋ 80,816,480 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

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を選定・設置 社長表彰 追加設置 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 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 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 ※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。 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

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 　　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 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 グリコ 佐賀県 2006/2/8 福徳長酒類 福岡県 ランテック 鹿児島県 2006/9/1 エムセテック 宮城県 2006/3/20 バクスター㈱ 2006/5/30 住友ゴム工場㈱宮崎工場 2006/6/8 エムセテック相馬 福島県 2006/7/31 ＥＣ－ＣＴ－4 フィリピン 2006/8/25 2006/10/4 ㈱前川製作所 2007/3/2 佐世保重工業 長崎県 2008/1/20 5台 2008/8/6 ＥＣ－ＣＴ－1～4 2008/10/31 6台 宇部興産 山口県 2009/3/10 シーピー化成㈱ 広島県 2009/5/21 扶桑薬品 岡山県 2009/11/25 ユニバーサル造船 2010/2/22 ＥＣ－ＣＴ－3 2010/4/19 ブリジストン佐賀工場 2010/6/15 ㈱宇部アルミフォイル工業 2010/10/15

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】 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 - 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 + - - - - + スケールとして成長していく

セラミックの流動による電気的作用 活水器の下から上に循環水が流れ、セラミックを流動 - - - - + 活水器の下から上に循環水が流れ、 　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、　　　 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 + + + + + - - + + - - 水流により、セラミックが流動し 摩擦・衝突が発生

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 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 - - - - 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 ＳＲＤ設置後 + プラス電荷 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 セラミック + 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 ㈱ Ｉ Ｈ Ｉ 回転機械 大阪工場 採水日 ２０１１年３月１４日 水温 １０℃ 分析：関西分析研究所 採水日　　　　　２０１１年３月１４日 水温　　　　　　　１０℃ 分析：関西分析研究所 補給水 CT1 CT2 （社）日本冷凍空調工業会 水道水 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 検査項目 単位 分析値 濃縮倍率 循環水 ｐH 7.5 8.4 － 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 20 2500 125.0 190 9.5 酸消費量（Ph4.8) 24 260 10.8 140 5.8 100以下 酸消費量（Ph8.3) 19 10未満 全硬度 42 1900 45.2 300 7.1 70以下 カルシウム硬度 33 650 19.7 200 6.1 150以下 イオン状シリカ 5.1 88 17.3 39 7.6 ３０以下 全鉄 0.019 0.06 3.2 0.007 0.4 １以下 0.3以下 全銅 0.051 0.17 3.3 0.063 1.2 0.1以下 硫化物イオン 0.1未満 検出されないこと アンモニウムイオン 0.3 0.1 1以下 遊離炭酸 2.6 1.0未満 4.0以下 蒸発残留物 110 11000 100.0 940 8.5 残留塩素 安定度指数 9.9 5.5 6.2 6.0～7.0 ランゲリア指数 -1.6 1.4 1.1 安定度指数　 ランゲリア指数 ６未満 スケール生成傾向 ０以上 ６～７ 安定領域 ０以下 腐食傾向 ７以上

安定度指数の変化 １ヶ月後 ２４ヶ月後 原水 ヶ月 ■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、 　１ヶ月後 ヶ月 ■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。   　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。

腐食防止 黒錆化メカニズム オイルクーラー ＳＲＤ設置前 ＳＲＤ設置４か月後 赤錆が黒錆化 赤錆発生 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）　　　Ｆｅ　→　Ｆｅ2+　＋　2ｅ-　　 （式2）　　Ｈ2Ｏ　＋　1/2Ｏ2　＋　2ｅ-　→　2ＯＨ-　 （式3）　　Ｆｅ2+　＋　2ＯＨ-　→　Ｆｅ（ＯＨ）2　　 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）　　2Ｆｅ（ＯＨ）2　＋　1/2Ｏ2　＋　Ｈ2Ｏ　→　2Ｆｅ（ＯＨ）3　 （式5）　　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-　　　　 オイルクーラー　ＳＲＤ設置前 ＳＲＤ設置４か月後　赤錆が黒錆化

メンテナンス ＳＲＤ本体 クーリングタワー本体 レジオネラ菌対策 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 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 現況フローの問題点 SRD設置 メリット SRD設置後 フロー 現況フロー ・冷却に熱交部のスケール防止のため 　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。 　　・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 　　　ひび割れ等が発生している。 　SRD設置　メリット　 　　・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 　　・薬注費用、軟水費用の削減 　　・配管の腐食の防止 冷却塔 循環ポンプ 熱交換機 軟水槽 冷却装置 薬注装置 SRD SRD設置後　フロー 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 ご検収 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。

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 屋上緑化・駐車場緑化 凝縮パネルの追加と特殊冷媒への交換で 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