循環式チラーの保護オプションと流体適合性

システムの寿命と信頼性の延長

循環式チラーは、医療機器、レーザー、顕微鏡、分析計装、半導体加工装置、電源、電子機器、その他多くの用途を含む、さまざまな種類の装置の冷却に使用されます。チラーには、特定の用途に合わせてシステムを構成するための多くのオプションがあります。これらのチラーオプションには、保護、利便性、特殊用途、流体適合性オプションが含まれます。

保護および便利なオプションには、外部フローバルブ、外部圧力リリーフバルブ、サイフォン防止システム、エアフィルター、浄水フィルター、リモートスタート機能などがあります。適切なオプションを選択することで、チラーの操作とメンテナンスが容易になり、早期のシステム故障のリスクを最小限に抑え、最適なシステム性能を確保できます。

バルブとフィルターは保護オプションと見なされます。バルブは、用途への流量と圧力の管理に役立ちます。

イートンの循環式チラーの保護オプション

外部フローバルブ

強く推奨されるオプションは外部フローバルブです。外部フローバルブは、用途への冷却剤流量を制御するために使用される、手動で調整可能なグローブ弁です。バルブが開くと、より多くの流量が用途をバイパスし、チラーのリターンラインに戻されます。

外部フローバルブは、チラーの背面、チラーの冷却剤供給／戻り配管と並列に設置されます。

このオプションは、プロセス圧力損失が不明な場合や、特定の流量が必要な用途に役立ちます。また、さまざまな流量でチラーを使用できる最大限の柔軟性も提供します。 

外部圧力リリーフバルブ

もう1 つのオプションは、外部圧力リリーフバルブです。このバルブは、用途への流れが一時的に中断された場合に、循環式チラーが運転を継続し、温度と圧力を維持できるようにします。たとえば、用途がオンとオフを繰り返している場合に便利です。外部圧力リリーフバルブは、チラーへの供給圧力が所定の設定値を超えないようにするためにも使用できます。外部圧力リリーフバルブと外部フローバルブは、両者の相互作用を制御するのが困難になる可能性があるため、同時に選択しないでください。

外部圧力リリーフバルブは、50～100 psig に設定できる手動調整式チェックバルブです。フローが中断されると、バルブが開き、フローをチラーの戻りにバイパスします。この弁は通常、チラーの背面に、チラーの冷却剤供給／戻りと並列に外部設置されます。容積式ポンプを外部圧力リリーフバルブと併せて使用する場合、ポンプの一体型バイパスバルブ設定は通常90 psi に引き上げられます。これは、ポンプが流れを迂回して戻り配管の流量が低下し、チラーが停止するのを防ぐためです。この低流量状態を防ぐためには、イートンのRC006～RC022 チラーでは0.5 gpm、イートンのRC030 およびRC045 チラーでは1.5 gpm の最小流量が必要です。

サイフォン防止システム

保護と利便性の両方を提供するバルブオプションとして、サイフォン防止システムがあります。このシステムでは、用途より低い位置にチラーを設置できます。チラータンクは通気されているため、チラーが停止すると、チラーと用途の間のホース内の冷却剤は、用途がチラーよりも高い位置にある場合、タンクに戻ります。この状況では、サイフォン防止システムが取り付けられていない場合、液体がタンクをオーバーフローする可能性があります。サイフォン防止システムオプションは、スペースが問題で、チラーを設置できる唯一の場所が用途の下である場合、またはクリーンルーム用途の場合に最も役立ちます。

このサイフォン防止システムは、供給ラインと戻りラインにそれぞれ設置される内部チェック バルブとソレノイドバルブで構成されています。逆止弁は、冷却剤を用途に流すことができますが、チラーに逆流するのを防ぎます。ソレノイドバルブは、電源がオンのときに冷却剤が流れるよう開き、チラーへの電源が遮断されたときに冷却剤がチラーの通気タンクに逆流するのを防ぐために閉じます。

バルブと同様に、フィルターはチラーと用途の保護に役立ちます。

エアフィルター

埃っぽい環境や汚れた環境では、エアフィルターの使用を強くお勧めします。エアフィルターは、チラー冷却能力の低下につながる粉塵の蓄積を防ぐのに役立ちます。また、凝縮コイルやその他の内部冷凍コンポーネントを清掃する必要性も低減します。エアフィルターは、フロントグリルの後ろにあるチラー内部に取り付けられており、簡単にアクセスできます。イートンは、空気中の粉塵のレベルに応じて、エアフィルターを定期的に交換することを推奨しています。例えば、空調設備の整った実験室のような清浄な環境では、エアフィルターは6 か月ごとに交換するだけでよい場合があります。ただし、機械加工現場のフロアなど、非常に埃っぽい環境や汚れた環境では、フィルターを毎月交換する必要がある場合があります。

5 ミクロン冷却剤フィルター

エアフィルターと同じくらい重要なのが、水または冷却剤フィルターです。名前が示すように、5 ミクロンフィルターは、用途に供給される冷却剤から最大5µ（0.197ミル）の粒子を除去し、粒子の蓄積による詰まりや損傷から装置を保護します。チラーの供給ラインにあります。冷却剤の流れはすべて、フィルターを通過します。チラーに冷却剤フィルターと圧力リリーフまたは流量バルブの両方がある場合、フィルターはバルブの後に取り付けます。この状況では、用途への冷却剤流量の100% がフィルターを通過します。イートンは、フィルターを初期設定の翌日に点検し、その後は毎週点検することを推奨しています。フィルターカートリッジを交換しないと、流量が低下し、結果としてチラーの冷却能力が低下したり、システムが停止したりする可能性があります。

これらのフィルターは、タービンおよび容積式ポンプで使用できます。クーラントフィルターは、粒子に敏感な容積式ポンプを使用する場合に特に有益です。冷却剤のフィルターは、フィルターの圧力損失が大きすぎるため、遠心ポンプには推奨されません。

リモートスタートオプションは、便利なオプションと見なされます。

リモートスタート

標準のチラーコントローラパッケージには自動再起動が含まれていますが、リモートスタートは、操作を容易にするために、装置と循環式チラーをコンピュータまたはリレーから同時に起動したい場合に役立ちます。リモートスタートオプションを使用すると、外部回路がチラー背面のドライ接点を介してチラーのオン／オフ機能を制御できます。リモートスタートは、チラーなしでアプリケーションを、またはその逆にアプリケーションなしでチラーを誤って動作させることも防止でき、損傷や不要なエネルギー消費などを引き起こす可能性を低減します。

ヒーター

周囲温度が、必要なチラー設定温度を下回る場合、ヒーターが必要になることがあります。このオプションは、夜間に機器の電源を切ったり、寒い環境で電源をオン／オフにする場合に特に役立ちます。ヒーターオプションは、水中に設置される2000 W、230V の電気抵抗ヒーターで、冷間始動時や頻繁な冷却剤設定点サイクル時に、設定点温度により早く到達できます。過熱（調整不可）シャットオフが内蔵されています。冷却剤が設定温度の3°C 以内になると、ヒーターがオフになり、設定温度に達するまで冷凍サイクルが引き継ぎます。このオプションは、イートンのRC011～RC045 モデルで使用できます。冷却剤の温度範囲を広げるものではありません。

内部断熱パッケージ

内部断熱パッケージは、チラー冷却剤の設定温度が周囲の露点を下回る場合、タンク、ポンプヘッド、および冷却剤ラインの結露を大幅に低減します。チラー内の腐食や、滴下による電子機器の損傷を防ぎます。内部断熱パッケージは、設定温度が10°C 以下、および周囲温度が25°C 以上の用途に推奨されます。

低温動作

低温設定点（-5°C～25°C）では、低温動作オプションにより性能が最大化され、標準のチラーよりも低温冷却能力が向上します。このオプションを選択する場合は、内部断熱パッケージが必要です。低温動作は、レーザー、X 線冷却、分析機器などで使用されています。

水冷却凝縮器

もう1 つのオプションは水冷却凝縮器です。このオプションでは、液体対空気凝縮器で周囲の空気に熱を放出する代わりに、ろう付けプレート式液体対液体凝縮器を介して外部の液体冷却源に熱を放出することができます。このオプションにより、室内の温暖化やエアコンの過負荷を防ぐことができます。また、水冷却チラーは凝縮器のファンがないため静かです。液体冷却源は通常、施設用水ですが、別の部屋にある別のチラーである場合もあります。チラー冷却能力は、100 psi 未満の圧力で施設の水温が75°F（24°C）の場合に基づいています。図2 は、各イートンの循環式チラーの推奨水流量を示しています。異なる温度で必要な施設の流量については、イートンのアプリケーションエンジニアリングにお問い合わせください。

表：イートンの循環式チラーの推奨施設水流量

0.1°C 設定値

標準のチラーでは、温度を最も近い1℃ 単位に設定できます。0.1°C 設定値オプションでは、温度を最も近い0.1℃ 単位に設定できるため、冷却剤の供給温度をより正確に制御できます。これは摂氏でのみ利用可能です。この機能は、温度安定性が重要な場合に推奨されます。レーザー冷却と分析計装冷却は、このオプションが選択される可能性のある2 つの用途です。

流体互換性オプションには、脱イオン（DI）水カートリッジ、高純度配管、PAO 互換性などがあります。

脱イオン水カートリッジ

脱イオン水カートリッジは、冷却剤からイオンを除去し、樹脂層を部分的に流れることで抵抗率を1～3 メガオーム／cm の範囲に維持します。フィルターカートリッジは、チラーへの戻り配管に外部に取り付けられています。高純度配管は、脱イオン水の腐食性のため、このオプションで選択する必要があります。フィルターは、通常動作で3～6 か月ごとに交換する必要があります。カートリッジを早く交換すべきかどうかを判断するために、抵抗率を測定できます。このオプションには抵抗率インジケータランプは含まれておらず、遠心ポンプでは使用できません。

高純度配管

高純度配管オプションにより、すべての接液コンポーネントは脱イオン水と完全に互換性があります。高純度コンポーネントには、ニッケルろう付けエバポレーター、ステンレス鋼容積式ポンプ、ニッケルめっきまたはナイロン製のフィッティングが含まれます。脱イオン水カートリッジを選択する場合は、高純度配管オプションを強く推奨します。

PAO 互換性

標準的なチラーは、通常、ろ過水と抑制エチレングリコールおよびプロピレングリコール水溶液を使用します。しかし、ポリアルファオレフィンは冷却剤としても使用できます。ポリアルファオレフィン（PAO）は、その誘電特性と幅広い動作温度のために、軍事および航空宇宙産業で頻繁に使用される熱伝達流体です。この液体を使用する場合、適切な接液材料を選択する必要があります。PAO 互換オプションには、½ HP の遠心ポンプ、真ちゅう製フィッティング、プッシュロックホース、5 ミクロンオイルフィルター、サイフォン防止システム、内部絶縁パッケージが含まれます。PAO 互換オプションは、RC011、RC022、RC030、RC045 の循環式チラーでのみ使用できます。

循環式チラーには多くのオプションがあります。冷却剤の互換性と温度制御オプションは、そのほんの一部です。チラーで利用可能なオプションを理解することは、チラーが用途固有の液体冷却ニーズをどのように満たすかを決定する上で重要です。

結論

循環式チラーには多くのオプションがあります。バルブ、フィルター、リモートスタートなどは、標準的な冷却システムで利用できるオプションのほんの一部です。適切なオプションを選択することで、システムの運用と保守が容易になり、コストを抑えることができます。改良された冷却システムは、他の追加要件を満たすように設計することもできます。例えば、 カスタム循環式チラー は、騒音レベルの低減、冷却能力またはワット数の増加、さまざまな形状およびサイズ、「エンクロージャ」の有無などのために設計することができます。

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