冷却コイルとは
冷却コイルとは熱交換機に使用される冷却する部分であり、螺旋状などに成形された配管から出来ています。
形状は螺旋形が一般的ですがそれ以外の形状もあり機器や目的に応じて設計されています。
冷却コイルの配管内には対象を冷やすための冷媒が流れていますが、冷媒として主に水が用いられています。冷却コイルを流れる冷媒は熱交換により温められるので、この冷媒の温度を下げる必要があります。この目的によりチラーと併用して用いられることが多いです。
冷却コイルの使用用途
冷却コイルは水槽の水温の調整などに使用されており、夏場など気温の上昇に伴って水温が上昇する際などに水槽の温度を下げるのに役立っています。
他にも工場の各装置に投入する原料となる液体の温度制御にも使用されます。冷却コイルは冷やしたい液体に直接漬けて使用されますので冷却効果が高く、安定した温度管理が可能となります。原料は温度を一定に保っておかないと変質を起こしたり反応性が高くなったりして製品にムラが出てしまう場合がありますので、このようなことを避けるために冷却コイルを使用して温度調整がしっかりと行われます。
冷却コイルの原理
熱い物体の熱を効率よく取り去り冷ますためにはいくつかのポイントがあります。まずは熱容量が高く低温の液体をできるだけ高速で流し、さらに冷媒が流れる配管の面積を増やすことなどです。熱い物体が液体や気体ですと撹拌することも効果的になります。冷却コイルは螺旋形など複雑な形状をしていますが、これは配管の面積を大きくして冷却の効率を上げているためです。
冷却水を流す配管は熱伝導率の高い素材が良く安価で加工しやすい銅が用いられることが多いです。しかし、銅は腐食しやすく熱にも弱いので冷却の対象が銅を腐食するような液体や気体や高温の場合にはステンレスなど耐久性の高い素材が用いられます。
冷却対象から奪い去った熱量は簡単に計算でき、流した水の量と上昇した温度を測定結果から計算を行います。1分間に1Lの冷却水を流した際に、冷却水の温度が1℃上昇していたら、1分間に1kcalの熱量を奪ったことになります。
また、冷媒には水が使用されること多いですが、気体の冷媒として熱容量が高く冷却効果が高い水素が用いられることがあります。
参考文献
https://www.weblio.jp/content/%E5%86%B7%E5%8D%B4%E3%82%B3%E3%82%A4%E3%83%AB
https://www.apiste.co.jp/pcu/technical/detail/id=4091