チラー(冷却水循環装置)

チラー(冷却水循環装置)の基礎知識を解説!その役割と選択のポイント

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チラー(冷却水循環装置)の基本的な原理や仕組みを知る

産業界で広く使われているチラーは、性能も機能もさまざまで、多種多様な製品がそろっています。自社にフィットした製品を選ぶためには、まずチラーについて知ることが大切です。
正しい知識を身につけ、どのような製品を選べばいいかを考えてみましょう。ここでは、チラーの役割や選び方について解説します。

チラーとは何か?

チラーとは、英語の「chill(冷やす)」から派生した言葉です。装置の内部に、水をはじめとする液体を循環させ、その冷熱で対象物の温度を一定に調節する装置を指します。
チラーの中には、冷やすだけでなく必要な温度に加温・保温する機能を持つ物もあります。ただし、一般的にチラーというと「冷却装置」と捉えられることが多いので、ここでは冷却用のチラーに絞って解説していきます。

チラーは構造上、冷気を発する熱源部分と、その冷気によって冷やされた循環液で対象物を冷却する部分とに分けられます。チラーといえば、厳密にはこの「冷却する部分」を指すのですが、熱源と一体構造になった物も多く、すべてをひとまとめにしてチラーと呼ぶことが多いです。
指定した温度を保ち続けることがチラーの最も重要な機能ですが、「洗浄用の冷水を供給する」というような用途では、必要十分な水量を常に維持することもチラーには求められます。

チラーが使われる場所は?

チラーは、さまざまな業界でいろいろな用途に使われています。主なところでは食品加工工場での利用、工作機械の温度調節、計測機械の冷却・保温などです。それぞれについて説明していきましょう。

■食品加工工場での冷却や洗浄、成形

食品加工工場では、大量の水を使います。まず、野菜や水産物といった素材の洗浄に使うほか、パン生地やクッキー生地など、材料の一部としても使われます。また、豆腐のように大量の冷水が必要になるケースもあります。こうした用途では、正確な温度調節をしておかないと微生物が繁殖する危険性があり、製品の品質にばらつきが出て、歩留まりが悪くなります。
しかし、チラーを導入すれば、最適な温度と水量を常に確保することができ、安定した品質を維持できます。

■工作機械の温度調節

工作機械

高い管理精度が求められる金属加工では、加工による発熱を抑えるためにチラーが使われます。また、プラスチックの射出成形で成形物の冷却・固化に使われたり、印刷機のローラー部分を冷却して印刷の精度を高めたりといった用途にも使われます。
とても幅広い産業分野でチラーは活躍しているのです。

■計測機器の冷却・保温

各種の計測装置にも、チラーが利用されています。例えば、電子顕微鏡では、計測物を照明するために電子銃から照射される電子線を使いますが、ここは発熱によって故障が起こりやすい部分でもあります。そこで、チラーによって発熱を抑え、適温に保つことで安定した測定が行えるようにするのです。
そのほか、X線回折装置や赤外分光光度計など、精密さを要求される各種測定機器の冷却・温度調節にチラーが利用されています。

さまざまなチラーの種類

チラーにはいくつかの種類がありますが、排熱方法による分類と循環方式による分類とがあります。それぞれについてご紹介しましょう。

■排熱方法による分類

冷却用のチラーの場合、装置の内部を巡っている循環液を熱交換器で冷却することになります。つまり、液体から熱を奪うわけですが、この奪った熱をどう処理するかによって「空冷式」と「水冷式」に区分されます。

空冷式チラー

空冷式チラー

 

水冷式チラー

空冷式は奪った熱をそのまま外気中に放出します。自動車のエンジンに組み込まれたラジエーターをイメージするとわかりやすいでしょう。空冷式は構造が簡単で小型化できますが、設置場所の室温が上がってしまうのが難点です。水冷式は、循環液をさらに冷却水で冷やす構造を持ちます。空冷式のような排熱が発生しない代わりに、構造が複雑になります。

 

■循環方式による分類

 対象物をどのように冷却するかによってチラーを分類する方法もあります。この場合、「密閉系循環式」と「開放系循環式」という2種類があります。

<密閉系循環式>

 

<開放系循環式>

密閉系循環式とは、熱交換器のようにチラーによって冷却する部分が密閉された構造を持つものです。一方の開放系循環式とは、冷却部分を風呂桶のような開放された水槽にセットし、そこに満たした水などを冷却する方式です。冷却部分を板状にし、そこに水を流して冷却するという方法もあります。
密閉系循環式は錆に、開放系循環式は腐食にそれぞれ注意する必要があります。

■冷水と冷却水の違い

一般的に「冷水」はチラーで冷却された水のことを指し、「冷却水」は冷却塔(クーリングタワー)で冷却された水のことを指します。冷水は安定的に低温で供給できるので、常温の物の温度を下げる用途に使われる一方、冷却水は外気の温度に近い水温であるため、高温の空気やガスを常温程度まで下げる用途で使われます。

チラーの選び方のポイントは?

チラーにはさまざまな種類がありますが、まず「どんな用途に利用するのか」によって選ぶべきチラーの種類が絞られてきます。その上で、どのような機能と性能が必要かを決めていきます。
用途や使用条件にマッチした製品を選ばないと、狙った効果が得られないばかりか、トラブルの原因にもなりかねませんから注意が必要です。特に、大量の冷水を必要とする加工・生産分野では、必要な水温と水量を確保できるかどうかがとても重要です。メーカーからはさまざまな機能・性能を持つ多種多様なチラーが提供されていますから、どの製品が良いか十分に吟味することが大切です。

また、使用状況に合わせて、チラーをオーダーメイドする方法もあります。既製品に比べてコストはかかりますが、狙いどおりの機能や性能が得られるため、作業効率の向上や歩留まりの改善に大きく貢献するでしょう。

理想的なチラーを追求する「冷水革命 OMA チラー」

最後に、大洋アレスコが提供するチラー「冷水革命 OMAチラー」をご紹介します。独特の構造と高い自由度を持つこのチラーは、さまざまなニーズに対して最適な機能と性能、そして高いメンテナンス性を備えています。

OMAチラー

冷水革命OMAチラー3つの特徴

1.0.5℃冷水生成

2.オーダーメイドで衛生面にも配慮

3.IOTメンテナンス対応

■プレート式冷却で「限りなく0℃に近い低温」を実現

冷水革命 OMAチラーは、特殊な板状の冷却プレートを採用しています。このプレートの表面に水を流すと、一度の通過で、最大温度差(20℃⇒0.5℃)冷却が可能。一般的チラーの場合は、最大3℃から5℃程度までしか冷却ができません。パイプを使わないため、凍結によるパイプ破損の心配がありません。また、プレートの枚数を増減させることで、必要なだけの水量を確保することもできます。

■完全オーダーメイドで用途にジャストフィット

冷水革命 OMAチラーは、一台一台が完全なオーダーメイドです。どのような用途に用いるのか、必要な冷却性能、供給水量はどれほどか。すべて一からヒアリングし、その結果をもとにシステム全体を設計し、製作していきます。そのため、用途や使用条件を問わず、どのような要求にもジャストフィットするチラーを提供できます。チラーは、長年にわたって使い続けるものですから、メンテナンス性の良し悪しも重要な要素です。冷水革命 OMAチラーは、チラー部分に開放式の構造を採用しており、しかも構造がシンプルです。メンテナンスドアを開けばチラーの心臓部に手が届きますから、日常的な点検整備はもちろん、配管の詰まり、膨張弁の不良、流量計の故障といったトラブルが起こった際にも抜群のメンテナンス性を発揮します。開放型の為チラー熱交換器凍結による事故がありません。

■IOTメンテナンス対応

冷水革命 OMAチラーはIOTを活用し稼働状況を確認可能となっております。このシステムを使うと、施設内のチラーの稼働状況をひと目で把握することができ、日々の運転履歴を記録することはもちろん、トラブルが発生した際には、その内容と対策を含めた警報を発することも可能です。
各種の生産・加工工程において、チラーは重要な役割を担っています。それだけに、予期せぬトラブルへの備えを怠るわけにはいきません。安定運用に寄与するこうした管理システムは、大きな安心感につながるでしょう。

OMAチラー冷水供給システム選定パターン

・循環式
負荷で温度上昇した冷水を返水して、必要な冷水温度に再冷却し、負荷に循環供給する方式。


・一過式
共水など20℃程度の水を流入させ、連続的に1~3℃の水として流下する方式。負荷に使用された冷水は排水になる。


・ミキシング式
待機時間、設置環境などの関係で、リザーバータンク内の水温が上昇する心配がある場合、温度保持回路で自冷し対応する方式。


・氷蓄熱式
1日単位で冷却対象に対応する方式。負荷の種類、温度といった条件に関係なく、1日の総負荷と、装置の運転可能時間によって、装置の大きさが決まる。


 

自然冷媒、新冷媒冷凍機にも対応

出展:日本熱源システム株式会社

これまで、冷却装置の熱源としてはフロンガスが盛んに利用されてきました。しかし、オゾン層への悪影響からフロンガスの排除が進み、さらに近年は地球温暖化を阻止すべく、原因となる物質をなるべく使用しないよう、冷凍機や冷熱源には低GWP冷媒が使われるようになっています(GWP:地球温暖化係数)。

冷水革命 OMAチラーは、例えば、自然冷媒である二酸化炭素などを使った熱源にもブラインを使用する事で対応可能です。熱源の種類を選ばず、必要な性能を発揮できるのが冷水革命 OMAチラーの大きな特徴です。

チラーの選定には総合的な判断が必要

チラーは、目的に合った製品を選ぶのがポイントです。また、導入後の管理やメンテナンスは欠かせませんから、導入時のコストだけで単純に判断することはできません。
機能や性能だけでなく、メンテナンス・アフターフォロー体制などを総合的に検討して、自社に合った製品を選ぶようにしましょう。

 

 

 

 

 

 

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