チラーユニットとは
チラーユニットとは、水を始めとした熱媒体を冷却する装置です。
チリングユニットとも呼ばれています。空冷タイプ、水冷タイプ、冷凍タイプがあり、必要とする熱媒体温度や用途、使用環境によって選定されます。産業機械をはじめとする各種設備から発生した余剰発熱を取り除いたり、ある温度に一定に保つ用途や、セントラル空調等、幅広い分野で広く活用されています。チラー (英: chiller) と名前はついていますが、冷やすだけではなくヒーターを内蔵した温水チラーもあり、温水循環が必要な設備でも利用可能です。
チラーユニットの使用用途
チラーユニットは下記の通り多様に用いられており、現代の産業や社会基盤には不可欠な設備です。
- 一般産業設備における余剰熱処理
- 樹脂成型金型の温調
- 金属加工機における切削時の過熱抑制
- メッキ設備における反応熱による加熱抑止
- 回転部の軸受けの加熱抑止
- ビルや各種施設のセントラル空調
- 水耕栽培の供給水の温度管理
- 養殖場の水温管理
- 温水プールやビニールハウス内の空調および水温管理
チラーユニットの原理
チラーユニットは、温度調整の必要な目的物に対して熱媒体を用いて冷却 (加温) します。同様の役割を担うものとして熱交換器という設備があります。
チラーユニットと熱交換器の最大の違いは設計です。チラーユニットが熱媒体の循環経路に熱媒体用の冷却設備を備えているのに対し、熱交換器は熱媒体冷却用設備がなく流体と熱媒体の間で直接熱交換がなされます。チラーユニットの冷凍機の冷却方式には、蒸気圧縮方式と熱吸収方式があります。
費用の面では一般的に冷却設備を必要としない熱交換器の方が安い傾向です。コスト制限がある場合でも、設備の選定に際しては熱交換能力や熱交換プロセスの安定性、ランニングコストやメンテナンスコストなど、運用開始後に不具合が出ないように細心の注意を払いながら選定する必要があります。
チラーユニットには上述した大別して3種類のタイプがあります。 このタイプ別以外に循環させる熱媒体量、熱交換能力等によって幅広い製品が存在します。 タイプごとの原理と特徴は下記の通りです。
1. 空冷チラーユニット
熱媒体を冷却する為の熱交換器を備え、内蔵されたファンによって熱交換機を空冷する事で熱媒体の顕熱を奪い冷却します。 奪われた顕熱は大気中へ放出されます。熱媒体には水が多用され、3～35℃程度の冷水を循環させるのが一般的です。
2. 水冷チラーユニット
熱媒体を冷却する為の熱交換機を空冷と同じように備えますが、熱交換器の冷却には水を使用します。空冷式と異なりファンを内蔵しないので低騒音、クリーン、熱の排出がない為、屋内で利用することも可能です。冷却水循環の為の配管や弁体が必要になる為、内部構造は複雑になります。
3.冷凍チラーユニット
熱媒体を冷却する為に冷凍サイクル機構を備えた冷凍機を内蔵し、熱交換器で冷却するタイプとなります。冷凍機を備える為、熱媒体の温度は‐70℃以下まで冷却する事も可能です。熱媒体は凍結しない様にエチレングリコールやフッ素系のフロリナート等を用います。 熱負荷が高い場合や、冷却対象を氷点下以下にしたい場合に用いられます。 冷凍機を備え、冷媒循環の為の配管などが必要となる事から最も複雑な構造となります。
チラーユニットのその他情報
チラーユニットの熱媒体冷却方式
チラーユニットの熱媒体冷却方式には以下の手法に分けることができます。
- 蒸気圧縮方式
蒸気圧縮式冷凍機は、加熱された気化した冷媒を冷却された液体に変換して冷却するコンプレッサーユニットで構成されています。蒸気圧縮システムは通常、空冷式、水冷式、または蒸発式のコンデンサーと一緒に設置されます。 - 熱吸収方式
吸収式冷凍機は、単相冷却サイクルの加熱プロセスで冷媒を誘導することで、より安価で低エネルギーな冷却ユニットを使用します。これらのユニットは、主に吸収剤に臭化リチウムを使用した水性冷媒で構成されています。