チラー科学ミニレッスン｜コンプレッサー式空冷式／水冷式チラーの選び方
チラーサイエンスコーナーへようこそ！実務上、お客様から「機器の温度制御には、空冷式チラーと水冷式チラーのどちらを選ぶべきでしょうか？」というご質問をよくいただきます。その答えは、具体的な適用条件によって異なります。今回のエピソードでは、空冷式と水冷式のコンプレッサーチラーの動作原理、メリット、そして一般的な適用シナリオについて詳しく解説します。記事についてご質問がある場合や、チラーについてさらに詳しく知りたい場合は、ぜひ下のコメント欄にご記入ください。
I.空冷式/水冷式コンプレッサーチラーの動作原理
まず、空冷式か水冷式かに関わらず、コンプレッサー式チラーの基本原理は同じです。冷媒循環により、機器から発生した熱は冷却液（通常は水またはエチレングリコール溶液）から運び出され、最終的に外部環境に排出されます。空冷式と水冷式の温度制御の主な違いは、放熱方法にあります。
空冷式：ファンが凝縮器に空気を強制的に流し、周囲の空気に直接熱を放散します。ユニット全体が独立型で、外部からの給水は不要です。コンセントに差し込むだけで使用できます。
水冷式：凝縮器を通過する冷却水で熱を除去し、その後、外部システムで冷却して循環利用します。システムには、水ポンプ、配管、冷却塔などを設置する必要があります。
II.空冷式/水冷式コンプレッサーチラーの利点
☑️空冷式：使い勝手は良いが、環境によって制限される
空冷式コンプレッサーチラーは設置が簡単で、外部の水源や配管を必要とせず、メンテナンスも比較的簡単なので、一時的な設置や移動使用に適しています。
しかし、次のような欠点があります。第一に、放熱効率は周囲温度に大きく左右されます。例えば、作業場の温度が35℃を超えると、チラーの冷却能力は15～30%低下します。第二に、運転時の騒音は大きく、通常65～80デシベルで、小型エアコンの室外機の運転音に匹敵します。さらに、チラー設置時には十分な換気スペースを確保する必要があります。十分な換気スペースがないと、放熱不良により高圧保護機能が作動し、生産の進捗に影響を及ぼす可能性があります。☑️水冷式: 安定しており効率的ですが、初期投資が高額になります。
水冷式コンプレッサーチラーは、周囲温度の影響をほとんど受けず、安定した放熱性能を発揮します。空冷式コンプレッサーチラーと比較して、エネルギー効率が高く、長期運転においても優れたエネルギー効率を実現します。さらに、運転時の騒音レベルが低いため、実験室や病院など、騒音に敏感な環境での使用にも適しています。
しかし、その欠点は以下の通りである。第一に、内部システムが複雑で、水ポンプ、配管、給水装置、屋上冷却塔など、冷却水システムを支える設備が必要となる。第二に、硬水を長期間使用するとスケールが蓄積しやすく、熱交換効率が低下し、配管が詰まる恐れがある。スケールの蓄積を防ぐには、軟水を使用するか、定期的にスケール抑制剤を添加する必要があり、初期投資コストが増加する。機器が 1 日 8 時間以上稼働すると仮定すると、初期投資の差額は通常、エネルギー節約により 2 ～ 3 年で回収できます。
III. 空冷式/水冷式コンプレッサーチラーの適用シナリオ
空冷式コンプレッサーチラーの応用シナリオ：
☑️低電力機器： 1〜3kWレーザーマーキングマシン、小型CO₂彫刻機、デスクトップ3Dプリンターなど。
☑️水源へのアクセスが不便な場所：賃貸工場ビル、臨時作業場、屋外展示会など。
☑️使用頻度が低い: 1 日に数時間のみ実行され、継続的な動作ではありません。
☑️予算が限られている方やすぐに生産を開始する必要がある方：空冷式チラーは土木工事や配管工事が不要なので、購入後すぐに使用できます。
水冷式コンプレッサーチラーの応用シナリオ：
☑️高出力機器： 5kW以上のファイバーレーザー切断機、半導体洗浄装置、MRI医療画像システムなど。
☑️高精度温度制御要件:精密光学およびウェーハ製造プロセスなど、±0.1℃以上の温度制御精度が求められるシナリオ。
☑️高温環境:夏に作業場の温度が 35℃ を超えると、空冷の効率が急激に低下しますが、水冷の方が信頼性が高くなります。
☑️冷却インフラを完備：工場自体にすでに冷却塔または中央給水システムがあるため、接続コストが低く抑えられます。
☑️低騒音要件:病院の歯科医院や研究室などの静かな場所。
FerroTec Group (China) Co., Ltd.は1992年に設立され、浙江省杭州市に本社を置いています。中国国内に約5万平方メートルの生産拠点を有し、30年以上にわたり熱電冷凍機と精密温度制御技術に注力してきました。研究開発投資は売上高の約8%を占め、冷凍関連の発明特許を200件以上取得しています。半導体製造、レーザー産業、CNC工作機械、医療機器など、様々な業界の精密温度制御ニーズに応えるため、幅広いチラーとカスタマイズサービスを提供しています。お客様のニーズに合わせた温度管理ソリューションをご提供いたします。お問い合わせは0571-87977390までお願いいたします。
