冷却塔の不凍液とは?冷却塔の凍結防止と不凍液の役割について解説

冷却塔(クーリングタワー)の不凍液について、この記事ではその用途や濃度、チラーとの違いなどを引き合いに出しながらご紹介します。

不凍液は、気温が下がる時期の対策として不可欠なものです。
各種メーカーがさまざまな不凍液を開発していますが、用量や用法を正しく守ることが大切です。

意外と知らない冷却塔(クーリングタワー)の不凍液の利用方法についても併せて、この機会に確認してみてください。

冷却塔(クーリングタワー)とは?

冷却塔(クーリングタワー)とは、空調用と工業用に分類され、冷凍機などの熱源機器と組み合わせて用いられます。

冷却塔(クーリングタワー)は、主に以下の4つのパーツが組み合わさることで機能しています。

  • 散水装置・・・温められた冷却水を熱交換器具に散水するための装置
  • 送風機・・・外気を取り込み、冷却水と風を接触させるための装置
  • 熱交換器・・・冷却水と外気が接触し、熱交換を行う装置
  • 水槽・・・冷却水をためておくタンク
  • 工業用では室内を冷やすためではなく、さまざまな機器の冷却に使用されます。

    かつては、工業用の冷却水には地下水や河川水が使われ、排水処理をして河川や下水に流していました。
    冷却塔(クーリングタワー)を使うことによって水を再循環できるので、節水につながり自然環境の負担を減らすという効果があるのです。

    冷却塔(クーリングタワー)には開放式と密閉式があります。

    開放式は空気と冷却水を直接接触させることにより冷却します。
    冷却効率が良いのはメリットですが、冷却水が汚れやすいのでメンテナンスが必要となります。

    密閉式は水と空気が接触しないので、冷却効率は開放式に劣るものの、冷却水が汚れにくいのがメリットです。
    温度が下がる冬期などの使用には、冷却水の凍結防止に不凍液を入れる必要があります。

    なお、冬期に使用しない場合は開放型では水抜きが必要です。

    チラーとの違い

    チラーとは水を循環させて冷却や加熱、温度を制御する装置です。

    冷却水循環装置ともいわれます。冷却塔(クーリングタワー)と似たような装置で混同されがちなので、簡単に説明しておきます。
    冷却塔(クーリングタワー)は温められた冷却水を冷やして、冷凍機や機器を冷却することが目的であり、チラーは温度を一定に保つことが目的です。

    チラーには、冷やす他にも温めることもあり、常に一定の温度に保つという仕組みとなっています。
    常に冷却する必要のないチラーは、冷却塔(クーリングタワー)と違って凍結対策がそれほど深刻ではありません。

    凍結とは?

    凍結とはそもそも、「一旦ストップすること」や「使えなくされること」のような意味があります。
    配管の凍結の他に、プロジェクトが凍結する、通帳の凍結、アカウントの凍結などにも使われます。

    しかし、冷却塔(クーリングタワー)における凍結とは冷却水などが凍り、配管などが破裂することです。
    業務が一旦ストップしたり、業務に関するシステムが使えなくなったらどうでしょう。
    大損害を起こしてしまいます。

    冷却塔(クーリングタワー)を取り入れている場合は、凍結対策を怠ると後々大変なことになってしまいますので、メンテナンスがしっかりしたメーカーや業者を選ぶことも大事です。

    不凍液とは?

    そもそも不凍液とはどのようなものなのでしょうか。

    不凍液は名前からわかる通り、凍らない液体のことです。
    普段の生活では、車のエンジンや床暖房などに使用されています。

    床暖房やボイラーなどでは温まった不凍液で家中を暖かくする機能があるのです。
    それならば水を温め続ければ良いのでは?という疑問が湧きます。

    しかしその場合は、24時間止まることなくボイラーを稼働する必要があり効率が悪くなります。
    そのため、凍らない不凍液が有効なのです。

    不凍液は交換が必要で、交換しないことによって機器の中を循環する液体が凍結したり、効果がなくなるなどの弊害が起きてしまいます。

    しかし、不凍液はなぜ凍りにくいのでしょうか?
    不凍液の成分は主に、エチレングリコールやプロピレングリコールなどです。
    メーカーによって色も成分も違ってきます。

    エチレングリコールは、濃度によって凍る温度を調節できるという性質を持っています。
    エチレングリコールは、濃度によって性能や機能に差が生まれますので、適切な濃度にする必要があります。

    そして、不凍液は凍らないのですが、量が減っていくのが特徴です。
    それは、不凍液の中の水分が蒸発するのが理由です。水分が減ると濃度が濃くなり、ドロドロとした液体になってしまいます。

    濃度が濃くなると機器の中の循環が悪くなり、機能の低下につながるのです。

    なお、エチレングリコールは毒性があります。そのため、廃液を河川や下水に流すことはできません。
    冷却塔(クーリングタワー)に使用された不凍液は、冷却水同様に適切な排水処理を行う必要があります。

    また、メーカーによって種類が違いますので、他の不凍液を混ぜると故障の原因となってしまいますので注意が必要です。

    特に飲料工場や食品工場などに使用する際は、食品添加物公定管理書記に記載されている物質で構成されるものが安心して使用できます。

    不凍液の濃度

    不凍液は濃度によって凍結温度が異なるのが特徴です。
    使用される地域の最低温度にプラスして5%程度余分に注入してください。

    不凍液はメーカーによって違いますので一概には言えませんが、一般的には35%以上の濃度で使用することを推奨しています。

    不凍液は長期間の使用で水が蒸発して性能が低下します。
    一般的な耐用年数は2年間程度ですが、点検は年2回程度が理想的で、必要に応じて交換や補充を行ってください。
    点検の際は、変色や濁り、臭気や沈殿物などをチェックします。

    また、濃度計を使用して不凍液の濃度を測定する必要があります。
    (使用している不凍液によって濃度の違いがあります)

    なお、不凍液は夏期でもそのまま使用できますが、水とは特性が異なるので冷却塔(クーリングタワー)の性能が低下する恐れがあります。

    そのため、不凍液の使用は冬期だけにとどめておくのが理想的です。

    冷却塔の不凍液の導入なら空研工業

    冷却塔(クーリングタワー)の凍結防止方法

    冷却塔(クーリングタワー)は主にビルや商業施設、工場などで使用しています。
    年中稼働することが一般的で、定期的なメンテナンスが必要です。特に冷却塔(クーリングタワー)を冬などの寒い時期に運転する際には注意が必要になります。

    水の凍結に関しては一般家庭でも気をつけるべきことですが、工場やビルでも配管内の水が凍結する恐れがあり、冷却塔(クーリングタワー)が故障してしまうと業務に支障をきたしてしまいます。

    まずは、冬期に運転を休止する際の注意点からご紹介しましょう。
    下部水槽にヒーターが設置されている場合は、あらかじめ電源が切ってあるか確認してください。
    その上で下部水槽のドレンを開放して水抜きを行います。

    次に運転再開するまではドレンは開放したままにしておきます。

    また、運転休止中は1ヶ月に一度、モーター軸やポンプ軸、ベアリングボックス軸を手動で空回しする必要があります。

    冬期も運転する際の注意点

    凍結の可能性がある場合は、冷却塔(クーリングタワー)が凍結していないか、雪が付着してないかなど周辺の確認を行う必要があります。
    ファンの周辺などに雪が付着したまま運転してしまうと、破損してしまう恐れがありますので注意してください。

    また、配管の保温や加熱も凍結に効果的です。気温や風速、配管径などにより適切な保温材を選んでください。

    それでも凍結が防止できないような気温においては、下部水槽にヒーターを設置すると凍結防止に効果的です。
    一般的に凍結防止ヒーターには電気ヒーターを使用します。
    電気ヒーターを用いる場合は、火災防止のための温度ヒューズとサーモスタット内蔵のヒーターを使用すると安心です。

    なお、空焚き防止のため下部水槽に水がない場合には、電源が入らない回路にする必要があります。
    特に密閉式冷却塔(クーリングタワー)は十分な凍結対策をしないと、運転不能になる恐れがありますので注意が必要です。

    一般的に、冬季は外気温が下がるため、出口水温が下がります。
    場合によっては、凍結対策が必要になります。

    冷却水などの循環水の温度調整のためにバイパス運転の負荷を調節したり、ファンの運転を制御することが効果的です。

    そして、不凍液の注入が効果的なのです。

    不凍液の注入方法

    しかし、不凍液に関してはさまざまな種類があり、取り扱い方法も違います。
    ここではエチレングリコール主体の不凍液を例にした注入方法を見ていきましょう。

    1.冷却水の水量算定
    2.不凍液使用濃度の算出
    3.水抜き
    4.洗浄
    5.不凍液注入
    6.エア抜き
    7.循環運転
    8.濃度の確認

    以上の流れになります。
    不凍液の注入に関して、注入だけではなく廃液処理も一括で作業してくれる業者がおすすめです。

    まとめ

    今回は、冷却塔(クーリングタワー)の凍結防止策における不凍液の役割や効果などを解説しました。

    冷却塔(クーリングタワー)には冷却水が使用され、冬など気温が下がる季節では凍結してしまう恐れがあります。
    ヒーターや不凍液などでしっかりと凍結対策をすることによって、冷却塔(クーリングタワー)の性能が維持できます。

    冷却塔の不凍液の導入なら空研工業

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