再循環チラー保護オプションと流体適合性

再循環チラーは、正確な温熱管理や周囲温度以下の冷却を提供する「既製の」液冷システムです。

システムの寿命延長と信頼性の向上

再循環チラーは、医療機器、レーザー、顕微鏡、分析機器、半導体処理装置、電源、電子機器、その他多くのアプリケーションなど、さまざまな種類の機器を冷却するために使用されます。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オプションがいくつかあります。これらのチラーオプションには、保護、利便性、特別な用途、液体の互換性などのオプションが含まれます。

以下で紹介する保護および利便性のオプションには、外部フローバルブ、外部圧力開放バルブ、アンチサイフォンシステム、エアフィルター、ウォーターフィルター、およびリモートスタート機能が含まれます。適切なオプションを選択すると、チラーの操作とメンテナンスが容易になり、早期システム障害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の一部です。バルブは、お客様の用途の流量および圧力の管理に役立ちます。

Boydの再循環チラーを保護するためのオプション

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、お客様の用途の冷却水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バルブです。バルブが開くと、より多くの流れがアプリケーションをバイパスし、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、チラーの冷却水の供給/戻りラインと並行してチラーの背面に取り付けられます。

このオプションは、プロセス圧力損失が不明な用途や特定の流量が必要な用途に効果的です。また、チラーをさまざまな流量で使用するための最大限の柔軟性も提供します。

外部圧力開放バルブ

別のオプションは、外部圧力開放バルブです。このバルブを使用すると、アプリケーションへの流れが一時的に中断された場合でも、再循環チラーは稼働を継続し、温度と圧力を維持できます。たとえば、アプリケーションがオンとオフのサイクルを繰り返している場合に役立ちます。外部圧力開放バルブを使用すると、チラー供給が所定の圧力設定を超えることを防ぐこともできます。外部圧力開放バルブと外部フローバルブは、相互作用した場合の制御が難しいため、両オプションを一緒に選択しないでください。

外部圧力開放バルブは、50〜100psigに設定できる手動かつ調整可能なチェックバルブです。流れが中断されると、バルブが開き、チラーの戻りへの流れをバイパスします。このバルブは通常、チラーの冷却水供給/戻りラインと並行してチラーの背面に外部から取り付けられます。容積式ポンプを外部圧力開放バルブと組み合わせて使用する場合、通常、ポンプの一体型バイパスバルブの設定は90psiに増加します。これは、ポンプが流れをバイパスして戻りラインの流量が低くなり、チラーがオフになることを防ぐためです。この低流量状態を防ぐには、BoydのRC006～RC022チラーの場合は0.5gpm、BoydのRC030およびRC045チラーの場合は1.5gpmの最小流量が必要です。

アンチサイフォンシステム

保護と利便性の両方を提供するバルブオプションは、アンチサイフォンシステムです。このシステムを使用すると、チラーをアプリケーションよりも低い位置に設置できます。チラータンクは通気されているため、チラーが遮断されると、アプリケーションがチラーよりも高い位置にある場合、チラーとアプリケーションの間のホース内の冷却水がタンクに逆流します。この状況では、アンチサイフォンシステムが設置されていない場合、液体がタンクから溢れ出る可能性があります。アンチサイフォンシステムのオプションは、スペースの確保が難しい場合や、チラーが利用できる唯一の場所がアプリケーションの下またはクリーンルームの用途である場合に最もメリットがあります。

このアンチサイフォンシステムは、供給ラインと戻りラインにそれぞれ取り付けられてい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。チェックバルブは、冷却水がアプリケーションに流れるようにしますが、チラーへの逆流も防ぎます。ソレノイドバルブは、電源がオンのときに冷却水が流れるよう開いており、チラーへの電源がオフになっているときは、冷却水がチラーの通気タンクに逆流するのを防ぐために閉じています。

バルブと同様に、フィルターはチラーとアプリケーションの保護に役立ちます。

エアフィルター

粉塵などで汚れた環境では、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、チラーの冷却能力の低下につながる粉塵の蓄積を効果的に防ぎます。また、凝縮コイルやその他の内部冷蔵部品を洗浄する頻度も少なくなります。エアフィルターは、フロントグリルの後ろのチラー内部に取り付けられているため、簡単にアクセスできます。Boyd、空気中のほこりのレベルに応じて、エアフィルターを定期的に交換することをお勧めします。たとえば、空調された実験室などの清潔な環境では、エアフィルターは6か月ごとに交換するだけで済みます。ただし、機械工場のフロアなど、粉塵の多い環境や汚れた環境では、月に1度の頻度でフィルターの交換が必要になることもあります。

5ミクロンの冷却水用フィルター

エアフィルターと同じくらい重要なのは、ウォーターフィルターまたは冷却水用フィルターです。その名称のとおり、5ミクロンのフィルターは、アプリケーションに供給される冷却水から最大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機器を保護します。フィルターは、チラーの供給ラインにあります。冷却水の流れはすべてフィルターを通過します。チラーに冷却水用フィルターと圧力開放バルブまたはフローバルブが両方ある場合、フィルターはバルブの後に取り付けられます。この状況では、アプリケーションへの冷却水流量の100%がフィルターを通過します。Boyd、フィルターは初期設定の翌日とその後は毎週検査することをお勧めします。フィルターカートリッジの交換を怠ると、流量が減少し、結果としてチラーの冷却能力が低下したり、システムがシャットダウン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。粒子に敏感な容積式ポンプを使用する場合には特に有益です。冷却水用フィルターは、フィルターを通る圧力降下が高すぎるため、遠心ポンプでは推奨されません。

リモートスタートオプションは、便利なオプションとされています。

リモートスタート

リモートスタートオプションを使用すると、外部回路がチラーの背面にある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。自動再起動は標準のチラーコントローラーパッケージに含まれていますが、容易な操作性を求めてコンピューターやリレーから機器と再循環チラーを同時に始動したい人にとっては、リモートスタートが便利です。リモートスタートは、チラーなしでアプリケーションを誤って操作したり、その逆を行ったりして、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防ぐこともできます。

高度な要件と特殊な用途向けのチラーオプション

ヒーター

周囲温度が必要なチラー設定温度を下回っている場合、ヒーターが必要になる場合があります。このオプションは、機器を夜間にオフにしたり、低温環境でオンとオフを切り替える場合に特に役立ちます。ヒーターオプションは、2000W、230Vの水中電気抵抗ヒーターで、コールドスタートアップ中または頻繁な冷却水の設定値サイクル中に、より迅速に設定温度に到達できます。過熱(調整不可)シャットオフが組み込まれています。冷却水が設定温度の3°C以内になると、ヒーターが停止し、設定温度に達するまで冷蔵サイクルに引き継がれます。このオプションは、BoydのRC011～RC045モデルで使用できます。冷却水の温度範囲は拡張されません。

内部断熱パッケージ

内部断熱パッケージは、チラー冷却水の設定温度が周囲の露点を下回っている場合に、タンク、ポンプヘッド、および冷却水ラインでの結露の形成を大幅に低減します。チラー内の腐食や、滴りによる電子機器の損傷を防ぐのに役立ちます。内部絶縁パッケージは、設定温度が10°C以下のアプリケーションや周囲温度が25°Cを超える場合に推奨されます。

低温動作

設定値が低温(-5°C〜25°C)の場合、低温動作オプションを使用することでパフォーマンスを最大限に高めて、標準のチラーと比べてより多くの低温冷却能力を利用することができます。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ます。

水冷コンデンサ

もう1つのオプションは、水冷コンデンサです。このオプションを使用すると、液体から空気へのコンデンサで熱を大気に放出するのではなく、ろう付けプレートの液体から液体へのコンデンサを介して外部の冷却水源に熱を放出できます。このオプションでは、部屋の温度が上昇するのを防ぎ、空調が過負荷になる可能性を回避できます。また、水冷式チラーにはコンデンサファンが備わっていないため静音です。冷却水のソースは通常、施設の水ですが、別の部屋に設置されている別のチラーにすることもできます。チラーの冷却能力は、100psi未満の圧力で75°F(24°C)の施設の水温に基づいています。図2は、各Boyd再循環チラーで推奨される施設水流量を示しています。さまざまな温度で必要となる施設の流量については、Boyd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:Boyd再循環チラーの推奨施設水流量

0.1°C 設定点

標準のチラーを使用すると、ユーザーは温度を最も近い程度に設定できます。0.1°Cの設定点オプションを使用すると、温度を0.1の温度単位に四捨五入して設定できるため、冷却水の供給温度をより正確に制御できます。設定できるのは摂氏のみとなります。この機能は、安定した温度が不可欠となる場合に推奨されます。このオプションを選択するアプリケーションとして考えられるのは、レーザー冷却と分析機器の冷却の2つです。

流体適合性オプションには、脱イオン(DI)水カートリッジ、高純度配管、およびPAO適合性が含まれます。

脱イオン水カートリッジ

DIウォーターカートリッジは冷却水からイオンを除去し、部分的に樹脂床に流れることで流体抵抗レベルを1〜3メガオーム/cmに維持します。フィルターカートリッジは、チラーへの戻り口に外付けされます。脱イオン水には腐食性があるため、このオプションでは高純度の配管を選択する必要があります。フィルターは、通常の運転で3〜6か月ごとに交換する必要があります。抵抗率をテストすることで、カートリッジをより早期に交換する必要があるかどうかを判断することができます。（このオプションには抵抗率表示灯は含まれておらず、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を使用すると、すべての接液部品がDI水と完全に適合します。高純度部品には、ニッケルろう付け蒸発器、ステンレス鋼の容積式ポンプ、ニッケルメッキまたはナイロン継手が含まれます。DI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が強く推奨されます。

PAO適合性

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。しかしながら、ポリアルファオレフィンを冷却水として使用することもできます。ポリアルファオレフィン(PAO)は、誘電特性を備えており動作温度が幅広いことから、軍事および航空宇宙産業で頻繁に使用されている熱伝導流体です。この液体を使用する場合は、適切な接液面の材質を選択する必要があります。PAO適合オプションには、1/2HP遠心ポンプ、真ちゅう製継手、プッシュ錠ホース、5ミクロンオイルフィルター、アンチサイフォンシステム、および内部断熱パッケージが含まれます。PAO適合オプションは、RC011、RC022、RC030、およびRC045再循環チラーでのみ利用できます。

再循環チラーにはご利用いただける様々なオプションがあります。冷却水の互換性と熱管理オプションはほんの一部に過ぎません。チラーで利用可能なオプションを理解することは、チラーがアプリケーションに特定の液冷ニーズを満たす方法を判断する上で重要です。

結論

再循環チラーにはご利用いただける様々なオプションがあります。バルブ、フィルター、リモートスタートは、標準の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、システムの運用とメンテナンスが容易になり、コストを抑えることができます。変更が加えられた冷却システムを、他の追加要件を満たすように設計することもできます。たとえば、カスタム再循環チラーは、吸音レベルの低減、冷却能力またはワット数の追加、さまざまな形状やサイズ、「スキン」の有無などを考慮して設計することができます。

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