1.空調機器の経年劣化 - 一般社団法人 日本自然冷媒推進協会[NNRA]

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1.空調機器の経年劣化
 エアコンの使用電力量が、毎年4~5%の割合で増加!
*電気使用量が、5年後には2~3割増加し、 10年後には1.5倍を超えることも あります。
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2.経年劣化の原因
 コンプレッサー内部の金属表面の微少なキズや磨耗が原因
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•
スクロール式コンプレッサーは、固定スクロールと旋回スクロー
ルの微細な隙間に冷凍機油の油膜が張られ、気密性を確保し
ています。そのため、金属表面に微細なキズや摩耗が生じると
隙間から冷媒ガスが漏れ、圧縮効率が落ちてしまう。
•
冷媒ガスの圧縮効率が低下すれば、冷気のもととなる冷媒ガ
スを液化させる能力が弱まります。設定温度に至るまでの高速
運転の時間が長くなり、結果として消費電力量が増加します。
•
比較的新しいエアコンの場合、一般的に高速運転時間は10分
程度です。あとは、温度を維持するための低速運転が稼働時
間のほとんどを占めることになります。消費電力量は時間に比
例して増加するため、長時間稼働している低速運転の効率が
悪くなれば、新しいエアコンでも消費電力量が加速度的に増加
することになる。
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3.コンプレッサーが劣化すると・・・・・
 使用年数が長くなると、コンプレッサーが劣化し、金属摩擦が起こる。
 空調・冷凍機器の室外機の騒音が増大する。
 空調・冷凍機器の経年劣化により、室内機・室外機の冷却フィン等のクリーニ
ングをしても設定温度に達しない。
 メンテナンス料金が増大し、機器の更新が必要になる。
 コンプレッサーはエアコンの中で最も電力を消費する部品であり、効率的な運
転が出来ず、消費電力が増大する。(Co2排出量の増加)
このような状態で様々な省エネ機器を導入して、果たして効果は・・・・?
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4.コンプレッサーの性能回復
 金属面のキズや摩耗を修復する金属表面修復剤をエアコンに注入し
エアコンのコンプレッサー性能を回復させる。
 コンプレッサー内部の摩耗やキズを補修することで・・・・・・
①
②
③
④
冷却性能(暖房性能)を改善し、エアコンの省電力化を図る。
室外機の振動やノイズを低下させる。
空調機器の寿命を延長させる。
省電力化による電気使用料の削減とともに、CO2排出量削減の効果を得る。
処理キット(薬剤と専用注入器)
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専用注入器で薬剤を注入する
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5.効果の検証(1)
 処理後のエアコンは新品同様の使用電力を維持できる。
エアコンの使用期間と消費電力の推移
家庭用エアコン41台をメーカー・年式をランダムに選び温度設定25℃風量・吹き出し方向を
一定に設定し薬剤の処理前・処理後の消費電力を比較。
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5.効果の検証(2)
 メタライザーの効果は4年以上続く・・・・!
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6.消費電力の改善率
 消費電力の改善率は使用期間に比例する。
新品のエアコンでも約10%、使用期間が10年を超えるものでは30%以上の
電力削減率が得られた。
エアコンの使用期間と消費電力改善率
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使用期間
電力改善率
3年未満
10%前後
3~6年未満
15%前後
6~9年未満
20~25%
9~12年未満
25~30%
12年以上
30%以上
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7.摩耗の修復
 鉄を鉄で修復する画期的技術
 摩耗を補修することで性能が回復
コンプレッサーのシリンダー壁面やスクロール・ローターの摺動
面の金属摩耗を効果的に補修することで、低下した圧縮機性能
を回復させることができる。
また、補修と同時に金属表面にガラスセラミックの保護膜を作る
ことで、新たな金属摩耗を防ぐことができます。
 従来の補修技術
大多数のオイル添加剤や摩耗防止剤が、硫黄、燐、フッ素樹
脂、セラミック粉末、あるいはハロゲン系化学添加剤などの非
鉄金属を使っている。これらの物質は直接金属との結合がで
きず、剥がれやすい欠点がある。これではピストンリングとシ
リンダー壁との間の密閉には役に立たない。また、亜鉛、錫、
チタン、モリブデン等の金属化合物をオイル中に配合しておき、
金属接触時の熱で熱反応を行って鉄表面に共晶膜を作る添
加剤もある。摩耗防止や摩擦低減効果が得られるが、作られ
る共晶膜が非常に薄いため、摩耗を補修する効果を十分に
発揮できない。
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 従来技術の課題
① 鉄系金属の摩耗部充填剤に非鉄金属を使用する限り、結合力
が弱く、耐久性に難がある。(剥がれやすい)
② ハロゲン系化学添加物が含まれている添加剤は銅を腐食させ、
空調システム内部にダメージを与えるため、使うことができま
せん。
 鉄イオンの再結晶化による金属面の修復
MRC TECHNOLOGY
摩耗によってオイル中に溶け込んでいる鉄イオンを金属面に再結
晶化させて、金属摩耗を効果的に修復する画期的なテクノロジー
です。
① まず金属表面に珪酸系の修復触媒膜(MRC)を作り、この被
膜がオイル中の鉄イオンを吸収します。
② 金属面同士の接触熱と圧力を利用し、取り込まれた鉄イオンを
金属鉄に戻し、元の摩耗した金属面を補修します。
③ 鉄原子を補修材料に使用するため、補修部分は原始的に鉄と
結合し、永続的な補修が可能になります。(鉄に限定)
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8.鉄を鉄で補修する
 鉄イオンを再結晶させて、金属面を修復する
摩耗によってオイル中に溶け出した
鉄イオンを再結晶化させて元の金属
面に戻し、金属摺動面のキズや摩耗
を修復する画期的なテクノロジーを
コンプレッサーの補修に応用。
空調・冷凍機器向けには、基本性能
をさらにアレンジし、特に冷媒相溶性・潤滑性を高めた
冷凍油専用の金属表面修復触媒を開発しました。
再結晶化プロセス
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9.冷媒中の鉄分濃度変化
 鉄イオン濃度が減少する
エアコンシステム内の機械部分(コンプレッサーやベアリング等)が長期間の運
転で摩耗すると、摩耗した残滓が鉄分(鉄イオンや鉄酸化物)として、潤滑油に
混ざります。この潤滑油中の鉄分濃度を測定する事で、機械部分のダメージが判
定できます。METARIZERに含まれる金属表面修復剤は、摩耗によって潤滑油
中に溶け出した鉄イオンを還元し、金属鉄として元の金属面に復帰させる効果が
あり、潤滑油中の鉄イオン濃度を測定することにより、鉄イオンの再結晶化の効
果を測定できます。
注入直後に鉄分濃度は一時的に上昇しましたが(57ppm,100g中0.0057gに相当)その後急激
に低下し、7時間後には5ppmと、注入前の10分の1以下まで低下しました。金属表面修復
剤の働きによる潤滑油中の鉄イオンの再結晶化効果がみられます。
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10.冷凍・空調機用処理キット
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11.導入例
大手町パルビル(ビル・店舗・事務所エアコン用修復剤の実施例)
1.背景
東京都の進める地球温暖化対策の一環として、大規模事業所における地
球温暖化対策制度が強化され、平成22年度から総量削減義務と排出量
取引制度が導入されます。延床面積5,000平方メートル以上を使用して
いるテナント事業者または1年間の電気使用量が600万キロワット時以
上の事業者には、温暖化対策計画書を作成し、その計画に基づき対策を
推進する義務を負います。(オフィスビルで8%の削減義務)
2.冷暖房機の省電力化対策が有効
オフィスビルの電力消費全体に占める空調機の割合は60%を超えます。そ
のため、照明やOA機器による発熱負荷を下げると共に、既存の空調機自体
の省電力化を図ることが有効な手段になります。
大手町パルビル(プロミス本社ビル)
延べ床面積 28,157m2 地上9階 地下3階
実施例
平成22年2月23日、株式会社エアコンサービス様(本社・東京都港区三田)
の施工により、大手町パルビル(プロミス本社ビル)のビル空調機へのエア
コン用修復剤の処理を実施しました。
24時間稼働が求められるサーバールームの空調機を対象に26台の室外
機に注入。空調機に用いられる圧縮機の機械的性能の向上によって省電
力化が可能になり、電力削減率は約15%、月間30万円程度の電気代が
削減できる見込みです。
エアコン室外機への処理作業
エアコン室外機のアクセスバルブよ
り専用注入器を使用して修復剤を
注入します。
屋上室外機(マルチエアコン用)
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12.安全性と効果について
Q : エ ア コ ン や冷凍機が壊れたり し ま せんか?
A : 金属表面修復剤「 メ タ ラ イ ザー」 は、 コ ン プ レ ッ サーの金属表面を 補修する 技術です。
大規模な修理や分解など の電気機械的な処置は行わないため、 故障など の確率は非常に低いと いえま す。
ま た、 薬剤には有効成分である 粉体が溶かし こ んであり ま すが、 2 0 分の1 ミ ク ロ ン と いう 非常に細かな粒子です。
硬さ は金属表面のおよ そ8 分の1 であり 、 金属表面を 傷つける 心配も あり ま せん。
さ ら に、 ベースオイ ルは「 J IS K 2 5 1 3 銅版腐食テ スト 」 にて「 1 -a 」 の評価を 得ており 、 コ ン プ レ ッ サーの金属表面以外の部分
例えば、 エ ア コ ン のバルブ に使われている 銅素材に触れても 錆びる こ と はあり ま せん。
Q : 「 メ タ ラ イ ザー」 導入後、 効果が出る ま でにど れく ら いの時間がかかり ま すか? ま た、 効果はど れく ら い持つのでし ょ う か?
A : 機器の使用環境によ り 異なり ま すが、 薬剤注入後、 1 ~2 分程度でエ ア コ ン の振動や騒音が低下し 始め、 コ ン プ レ ッ サー性能回復は
およ そ4 ~5 年間持続し ま す。 ま た、 導入後は自己修復性能によ る 摩耗やキズの自己補修効果のため、 特別な作業やメ ン テ ナン スは
必要あり ま せん。
Q : 「 メ タ ラ イ ザー」 で使用する 薬剤は、 複数の冷媒に対応し ていま すが、 なぜ種類の異なる 冷凍機油に共通で使える のですか?
A : 指定フ ロ ン の冷媒である R 2 2 は、 鉱物油と の溶解性が高い一方、 代替フ ロ ン のR 4 0 7 C やR 4 1 0 A は鉱物油には溶解し ま せん。
し かも 、 代替フ ロ ン には鉱物油成分を 分解し 、 固形化さ せる 性質があり 、 代替フ ロ ン への鉱物油混入は絶対に避けなければなり ま せん。
「 メ タ ラ イ ザー」 では、 エ ア コ ン や冷凍機への薬剤注入時に起こ る 冷凍機混入ミ スを 防止する ため、 新たに複数の冷媒に使用でき る
潤滑性、 低温特性に優れたエ ステ ル系冷凍機油「 ポリ オールエ ステ ル」 を メ ーカ ーと 共同開発し 、 ベースオイ ルに使用し ていま す。
ポリ オールエ ステ ルは、 R 2 2 に使われる ナフ テ ン 系鉱物油と 、 R 4 0 7 C やR 4 1 0 A に使われる エ ーテ ル系合成機油の両方に混ざ る
特性を 持ち ま す。 ま た、 ポリ オールエ ステ ル自体にイ オン 極性があり 、 同様にイ オン 極性を 備えた代替フ ロ ン ( R 4 0 7 C やR 4 1 0 A ) と
イ オン 結合状態で混ざ り ま す。
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