工場やビルの設備を止めないための予防保全として、冷却水の水質検査は早期にリスクをつかむ有効な手段です。冷却水の水質を定期的に調べることで、配管にスケール（水垢）が付着したり、配管が腐食したりするリスクを早期に把握できます。例えば、pH・電気伝導率・硬度成分などの数値の変化は、水質の異常を知る手がかりになります。開放式の冷却塔は水が蒸発する一方で塩類が系内に残り、放置すれば水質は悪化へ向かいます。一方、レジオネラ属菌の増殖は水質数値だけでは判断できず、清掃・殺菌管理と菌の検査を別に組み立てる必要があります。設備トラブルと衛生リスクは、それぞれ別の物差しで管理するという前提が出発点になります。

本記事では、冷却水の水質管理が重要な理由や主な測定項目、現場で実践できる具体的な対策について、わかりやすく解説します。

冷却水の水質管理が設備保全に不可欠な理由

冷却水の水質は、設備の寿命とランニングコストを左右する土台になります。開放式の冷却塔では水だけが蒸発し、カルシウムやケイ酸塩などの成分が系内に残り続けるためです。そこへ外気から塵埃や微生物が入り込めば、腐食・スケール・スライムが同時に進行しかねません。開放循環式の冷却水は、水が蒸発することで、塩類などの成分が水中に濃縮されていきます。そのため、適切な管理を行わないと水質が悪化し、スケールの付着や配管の腐食などにつながるおそれがあります。

 

スケールと腐食が引き起こす甚大な設備トラブル

スケールと腐食は正反対の現象ながら、どちらも配管や熱交換器の性能低下につながります。スケールは硬度成分などが熱を受けて析出し、腐食は塩類や溶存酸素が金属表面の保護皮膜を損なうことで進みます。さらに注意したいのは、スケールと腐食が同じ設備内で同時に発生することです。どちらか一方だけでなく、両方のリスクを考慮した水質管理が重要です。

 

熱交換効率の低下によるエネルギーコストの増大

冷却水の水質が悪化すると、設備の故障が起きる前に、電気代の増加として影響が現れることがあります。伝熱面にスケールが付くと熱が伝わりにくくなり、冷凍機が同じ冷却能力を出すためによけいな電力を使うためです。次のような変化が見られた場合は、熱交換器にスケールや汚れが付着していないか確認してみましょう。

• 外気条件が同じなのに冷却水の出口温度が下がりにくい
• 冷凍機の凝縮圧力・凝縮温度が以前より高い
• 節水のためブロー量を絞ってから効率が落ちた

 

レジオネラ属菌など衛生面での重大なリスク

冷却塔は、レジオネラ属菌にとって好条件がそろう設備です。夏期の冷却水は25〜35℃程度になり、日射や蒸発による有機物の濃縮が重なってスライムが発生しやすくなります。菌は培養環境下では36℃前後で最もよく増殖し、生物膜を住処として、飛散するエアロゾルに乗って広がります。2023年に宮城県で起きた事例では、病院の冷却塔2基から9,700万および6,800万CFU/100mLもの菌が検出され、指針値である100CFU/100mLを大きく上回りました。衛生リスクは敷地の外にも及ぶため、水質管理は設備部門だけの問題では終わりません。

✓ポイント：スケールと腐食は、濃縮や汚れの蓄積という共通の土壌から生まれます。ただしレジオネラ対策は同じ物差しでは測れず、水温、生物膜の状況、清掃・殺菌の実施状況を個別に管理したうえで、必要に応じて菌の検査を組み合わせる必要があります。

出典：厚生労働省ホームページ「建築物における維持管理マニュアル（冷却塔及び冷却水の維持管理方法）」をもとに記述を整理・編集

 

スケールや腐食の兆候を捉える主な測定項目（JRA GL-02）

冷却水の検査は、腐食とスケールの因子を把握するところから始まります。判断のよりどころとなるのが、日本冷凍空調工業会の「JRA GL-02-1994 冷凍空調機器用水質ガイドライン」です。ここで押さえておきたいのは、JRA GL-02が法定基準ではなく、冷凍空調機器の水質管理に用いられる業界ガイドラインであるという点にあります。同ガイドラインはpHからイオン状シリカまでの基準8項目と、鉄・銅などの参考7項目で構成され、実際の検査項目は設備の材質、補給水の水質、水温、水処理薬剤の有無を踏まえて選定します。

以下は、主な測定項目とその役割を整理した説明表です。具体的な管理値は、設備の材質・水温・水処理薬剤の有無を踏まえ、機器メーカーや水処理会社が示す条件を確認してください。

設備に適した管理値から外れた項目がある場合は、腐食またはスケールのリスクが高まっている可能性があります。ただし単一項目だけで障害の発生を断定せず、設備材質や水温、水処理薬剤、補給水との差、過去の推移を含めて総合的に評価します。

 

pH・電気伝導率（水質の基本状態と濃縮度の把握）

この2項目は、冷却水の健康診断でいえば体温と血圧にあたります。pHは腐食性とスケール傾向の方向を示し、電気伝導率は、補給水の組成が安定し、薬剤添加などの影響が小さい場合に、補給水との比から濃縮の進み具合を把握する目安となるからです。pHは濃縮につれて上昇する傾向があり、6を下回るなら酸性物質の混入という別の原因を疑います。電気伝導率は自動ブロー装置の制御にも使われる、運用に直結する数値です。

 

カルシウム硬度・酸消費量（スケール化の指標）

炭酸カルシウムスケールの生成傾向は、この組み合わせから読み取ります。カルシウムイオンと炭酸イオンが結びついて析出する反応が、スケールの中心にあるためです。全硬度はカルシウム硬度とマグネシウム硬度の合計で、内訳まで測れば生成しやすいスケールの候補を絞り込めます。付着物の成分特定には、付着物自体の分析が必要です。

 

塩化物イオン・硫酸イオン（腐食に関係する重要な因子）

この2つはいずれも腐食に関係する重要な因子ですが、作用の仕方は同じではありません。塩化物イオンは、ステンレスなどの不動態皮膜を局所的に破壊し、孔食やすきま腐食を招く代表的な因子です。硫酸イオンも腐食性の評価に欠かせないものの、その影響は金属材質やpH、水温、ほかのイオンとのバランスで変わります。孔食は進行が一点に集中するため、厚みが十分な配管でも短期間で貫通に至る危険があり、数値の上昇傾向が見えた段階で希釈側へ舵を切るのが得策です。

 

シリカ（除去が困難な難溶性スケールの原因物質）

シリカは、付いてから困る典型的な項目です。シリカスケールは通常の酸洗浄では除去しにくく、専用薬剤による洗浄や機械的除去などが必要になる場合があるためです。カルシウム系のように「後で落とす」発想が通用しにくく、析出させない濃縮管理が前提になります。

 

鉄・銅（配管や熱交換器の劣化・溶出状況）

鉄や銅の上昇は、配管や熱交換器の腐食・溶出を示す可能性があります。ただし未処理の工業用水や地下水など補給水側に含まれる場合もあり、循環水の値だけで判断するのは早計です。補給水の濃度や過去の推移と比較して初めて意味を持ちます。なお、溶出した銅が鉄やアルミニウム表面に析出すると、局部電池が形成されて腐食を促進する場合があります。

✓ポイント：測定値は単独の合否より、前回値との差を見るほうが実務では役立ちます。基準内に収まっていても濃縮の傾向が続いているなら、数か月後に基準を超える可能性を織り込んだ運用へ切り替える判断材料になります。

 

設備を守るための具体的な冷却水管理・対策手法

対策の柱は、濃縮を抑える、薬剤で守る、異常を早く見つけるの3本です。劣化が濃縮と汚れの蓄積から生じる以上、この3つを組み合わせれば多くの障害を抑え込めます。1つに偏った管理は、コストか設備寿命のどちらかを削る結果になりがちです。

 

適切なブローダウン（強制排水）による濃縮倍率のコントロール

もっとも基本的で、効果がわかりやすい手段がブローダウンです。濃縮した水を捨てて補給水を入れる操作そのものが、スケール因子と腐食因子を同時に薄めるためです。濃縮倍率は次の方法で把握します。

• 飛散水や漏水が無視できる場合は、補給水量÷ブロー水量から概算する
• 冷却水と補給水の塩化物イオン濃度比など、析出や薬剤添加の影響を受けにくい成分から求める
• 電気伝導率の比を日常管理の目安として利用する

節水目的でブローを絞りすぎると濃縮倍率が上がり、薬剤コストや修繕費のほうが膨らむこともあります。水道代の削減幅と設備劣化のリスクを天秤にかけて設定値を決めるのが現実的な進め方です。

 

水処理薬剤（防食剤・スケール防止剤）の効果的な投入

薬剤はブローダウンを補完するもので、単独では成立しません。所定の濃度を保って初めて機能する仕組みであり、濃縮管理が乱れれば効果も揺らぐためです。

 

日常点検の徹底と基準値を超えた際の迅速な是正

数値を測っても、動かなければ意味がありません。是正までの速さが被害の大きさを決めます。建築物衛生法の対象となる特定建築物では、冷却塔の使用開始時と、使用期間中1か月以内ごとに1回、冷却塔および冷却水の汚れを点検します。必要に応じて清掃・換水等を行います。1か月を超えて使用しない期間は、定期点検の対象から除かれます。あわせて、冷却水管を含む冷却塔の清掃を1年以内ごとに1回行うことが定められています。

法令の直接適用を受けない工場設備でも参考になる頻度ではあるものの、実際の管理周期は次の条件に応じて設定します。

• 設備メーカーの保守指示と稼働期間
• 周辺への飛散リスクや外気取入口との距離
• 採用している水処理方法と薬剤の種類
• 自治体からの指導内容

✓ポイント：点検記録は「異常がなかった証拠」としてだけでなく、傾向を読むデータとして価値を持ちます。担当者が代わっても判断がぶれないよう、測定値と実施した是正内容をセットで残す運用にしておくと、次のトラブル対応が格段に速くなります。

出典：厚生労働省ホームページ「建築物環境衛生管理基準について」をもとに記述を整理・編集

 

トラブル予防に役立つ専門機関の水質検査

日常管理は自社で、判断の根拠は専門機関で。この役割分担が、もっとも無理のない体制になります。簡易測定と精密分析は測定範囲も精度も異なり、用途・測定範囲・精度に応じて使い分け、補完的に利用することが大切なためです。

 

簡易測定キットを用いた日常管理の限界

簡易キットは便利な一方、限界も理解して使う必要があります。シリカや鉄、銅にも簡易比色キットは用意されていますが、測定範囲や妨害物質の影響を受けやすく、目視判定では個人差も生じるためです。設備トラブルの原因究明や正式な記録には、標準化された方法による定量分析が適しています。レジオネラ属菌についても、簡易スクリーニングと培養による定量検査は目的そのものが異なります。

 

第三者機関の精密分析による潜在的リスクの早期発見

精密分析の価値は、数値そのものより、そこから導かれる打ち手にあります。複数項目を同時に確認すれば、スケールと腐食のどちらに注意すべきか、原因候補を絞り込めるためです。JRA GL-02は水処理薬剤を使わない条件で作られた基準であり、薬剤を併用する設備では機器メーカー・水処理会社が示す管理条件も踏まえて解釈します。数値だけを見るのでは足りず、設備構成と運用条件を踏まえた読み解きが必要になるのは、このためです。

✓ポイント：検査結果は、受け取った時点ではまだ数字の束にすぎません。どの数値が危険側に振れているのか、次に何を変えるべきかまで説明を受けられるかどうかが、外部委託先を選ぶ際の分かれ目です。なお、レジオネラ属菌検査は一般水質項目と切り離し、設備のリスク評価に基づいて計画します。

 

まとめ：適切な冷却水検査で設備の安定稼働とコスト抑制へ

定期的な水質検査は、スケールや腐食による性能低下・突発停止のリスクを早期に把握する手段です。数値の推移を追えば、障害が表面化する前に手を打てます。要点を振り返ります。

• 開放循環式の冷却水は蒸発による濃縮で劣化が進む前提で管理する
• JRA GL-02の基準項目を軸に、単一の数値ではなく傾向で判断する
• ブローダウン・薬剤・点検の3本柱を組み合わせて運用する
• レジオネラ対策は水質管理とは別枠でリスク評価に基づき計画する

設備停止や熱交換効率の低下による損失が大きい設備ほど、定期検査による早期発見が保全コストの抑制につながる可能性があります。水質分析.comでは、分析技術者と直接やり取りしながら、設備の状況に合った検査メニューをご提案します。検査後も、結果の見方や管理上の疑問について、お客様からのご質問にお答えしています。冷却水のトラブルや管理方法に不安がある場合は、お気軽にご相談ください。