大型施設・工場用 セントラル空調・産業用プロセス冷却機器

産業用プロセス冷却・セントラル空調機器

用語集

基本用語編

セントラル空調

セントラル方式で建物の1ヶ所に設けられた装置から各室に冷水や温水を送る方式で行う冷暖房のこと。定められた時間以外は、1部分のみの時間外空調はできにくい。最近のビルは、フロアー単位や各室個別の空調設備を備えたものが多いが、1フロアーが300坪前後以上の大規模ビルでは個別空調には設備的に対応しきれない為、ほとんどがセントラル空調である。

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産業用プロセス冷却

食品加工や石油化学などの製造、加工工程においても、一定の温度を保つ必要のある工程を産業用プロセス冷却と呼ぶ。必要温度は中温域から極低温まで、業種や工程で様々であるが、比較的10〜25℃の温度範囲が中心帯と言える。

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熱源編

循環ポンプ

冷温水やブラインなどの流体を循環させるためのポンプ。

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成績係数(C.O.P.)

Coefficient of performanceのことでCOPと略されることもある。動作係数ともいい、冷凍回路で消費された動力(圧縮の熱量で示された仕事量)と冷凍能力の比のことで、成績係数は数値が高いほど高効率であることを表す。

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損失水頭

配管内を液体が流れる時やダクト内を空気が流れる時に生じる圧力損失を水頭圧の単位で表すこと。

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ストレーナー

こし器ともいい、配管内を流動している液体または気体から、異物を除去するために配管に取り付ける機器の総称。

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抽気

タンクや配管内などから一部のガスや蒸気などの気体を抽出する事いう。

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多段圧縮機

1台の圧縮機で圧縮を2段以上に分けた圧縮機。

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米国冷凍トン

米国における標準冷凍能力を表す単位でUSRT表記。1USRTは3.516kW(3024 kcal/h)。

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ブライン

元は塩水のことを指していたが、冷凍機では二次側冷媒を意味し、凍結点は使用する冷媒よりも少なくとも5〜6℃低いことが必要。ブラインはその相を変えず、顕熱の熱容量によって熱を移動させる熱媒体であり、比熱が大きく・伝導率が良く・粘性が小さく・凍結温度が低く・不燃性・不活性で腐食がないことが条件となり、塩化カルシウム水溶液やエチレングリコール水溶液・アルコールなどが用いられる。

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半密閉式圧縮機

圧縮機のクランク室内に電動機のステータスやローターが密閉されており、クランク軸の延長軸にローターを取り付け、電動機側から内部を点検・修理しやすくした形式の圧縮機。

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冷水

蒸発器(水冷却器)などで常温以下に冷却された水。冷水は、産業用プロセス冷却用途の他、冷房の冷熱源として二次側空調機に供給される。

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冷却塔

クーリングタワー(Cooling tower)とも呼ばれ、空気と水を直接触れさせて水を冷却する装置。その冷却は水と空気の温度差を利用する熱伝達による顕熱と、水自体の蒸発を利用する物質伝達による潜熱(蒸発潜熱)の2つの作用で行われています。

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冷却水

冷却装置の凝縮器(吸収冷凍機では吸収器も含む)を冷却する水ことで、一般的に凝縮器から奪った熱は冷却塔から大気中に放熱し、循環使用している。

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冷凍機

冷媒によって低温を得て、物を冷却または冷凍させる機械の総称。

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冷凍トン

冷凍機の冷却能力を表す単位。日本冷凍トンと米国冷凍トンがある。

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空気熱交換器

空気熱交換器は、「クロスフィンコイル式」と呼ばれる「冷却管」と「フィン」がクロスした構造のものが使用されている。冷却管は、通常「銅管」が使用され、管内を冷媒が流れる。管内面は冷媒側の熱伝達率を向上させるために内面に溝加工を施している。フィンは、通常「アルミ板」が使用され、空気側の熱伝達率を向上させるために「ルーバー」形状の切り起こし加工が施されている。

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水用熱交換器

板状のステンレス製プレートを多数積層し、これらをブレージング(ロー付)にて密閉した構造。
水と冷媒が対向流となるよう出入口部を配置してあり、また水と冷媒が通るプレート内通路は交互に設けられプレートを介して熱交換される。小型、高性能なため水ー冷媒熱交換器としてチラーの蒸発器として多用されている。
デメリットとしては、シェルアンドチューブ゙式熱交換器に較べ、ゴミ詰まりをし易いためストレーナの設置が必要。

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シェルアンドチューブ式熱交換器(蒸発器)

冷媒は管板間に通された冷却管内を流れ、水は冷却管外の空間を流れて伝熱管を介して熱交換される。
水の流速を調整するためにじゃま板を設置し、蛇行させることで伝達効率を上げる。
満液式と乾式があり、満液式は大型機の蒸発器として使用されることが多い。

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シェルアンドチューブ式熱交換器(凝縮器)

冷却水は管板間に通された冷却管内を流れ、冷媒は冷却管外の空間を流れて伝熱管を介して熱交換される。
大型の水冷機の凝縮器として使用されることが多い。

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シェルアンドコイル式熱交換器(蒸発器)

冷媒はタンク内に納められたコイル状の伝熱管内を流れタンク内を冷却する方式。構造上水の流速が遅いため熱伝達率はあまりよくない。タンク内に熱容量があるため急激な負荷変動時に水温変化が比較的に少なくなる。

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ダブルチューブ(2重管)式熱交換器(凝縮器)

外管と内管とで構成され内管の内側に冷却水、外管と内管の間に冷媒を対向流となるように流し熱交換させる。蒸発器としても使用できるが、主として水冷機の凝縮器として使用される。

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ショートサーキット

冷却運転中のチラーの吹出空気は、一般的には吸込空気の温度より10℃程度高くなる。 この温度上昇した吹出空気がそのまま大気に拡散していけばチラー運転上支障はないが、この吹出空気の全てまたは一部が吸込空気として流入する(ショートサーキット現象)とその分だけ吸込空気の温度が上昇することになり、結果として凝縮温度が上昇し、高圧圧力が上昇、高圧圧力開閉器の作動または 圧縮機運転電流の上昇による 過電流継電器の作動が起こり、異常停止となる。また、異常停止しないまでも、高圧が高い状態で運転することにより圧縮機動力の増加および能力の低下を招き、COPの悪い運転をすることになる。

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年間冷却

一般空調では、負荷量は外気温度(夏、冬)に影響を受けるため夏期は冷却、冬期は加熱となるが、産業用プロセス冷却では、製造設備が稼動することによる機器発熱、反応熱等が負荷となるため、冬期でも冷却が必要となる。
また、一般空調でも電算機室や電気室などの機器発熱負荷が大きいところでは年間冷却が必要となる。設置する地域の冬期の外気温度により年間冷却形を選定する。

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年間暖房

一般空調では、負荷量は外気温度(夏、冬)に影響を受けるため夏期は冷却、冬期は加熱となるが、用途によっては夏期でも温水を要求されることがある。例えば、温水プールへの温水供給や美術館などでの再熱負荷などがある。注記:給湯用(飲用)としては使用しないこと。

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デフロスト(除霜)運転

空冷ヒートポンプチラーでは、冬期に外気温度が低下すると加熱運転中に蒸発器(クロスフィンコイル式熱交換器)のフィン表面に空気中の水蒸気が凝縮し、凍結して霜を形成する。
そのままにしておくと、霜により熱伝達が悪くなり蒸発器の能力が低下し加熱運転を継続できなくなる。
この霜を除去するために冷媒サイクルを4方弁で加熱運転サイクルより冷却運転サイクルへ切換えて圧縮機の吐出ガスを蒸発器に入れ内部より暖めることにより除霜(デフロスト)することを「デフロスト運転」という。

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ホットガスバイパス

「ホットガスバイパス」とは、冷凍サイクル中の圧縮機の吐出ガスの一部を膨張弁直後の低圧側にホットガスバイパス弁を通して絞り膨張させ、容量制御を行う方法。容量制御はできるが、消費電力はほとんど低減しない。

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ブラインチラー

−5℃〜−25℃への対応できるチラー。 マイナス領域に対応するためには水の代わりに「ブライン」と呼ばれる不凍液を使用する。蒸発温度が低くなるため、同一容量の水用チラーと較べると冷却能力、COPとも悪くなる。

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部分負荷特性

負荷の減少にともなって、圧縮機の容量を絞っていった場合の能力、消費電力、COPがどのように変化するかを表したもの。機種シリーズごとに異なる。

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チェスバック

熱回収式空冷ヒートポンプチラー。Cooling&Heating Energy Self Balance Airsource Chillerの頭文字を取った名称。温水熱交、冷水熱交と空気熱交を持ち冷水、温水とも負荷に合った熱量を取り出すシステム。1977年ダイキンが世界で初めて開発。主に美術館・博物館、病院(手術室等)、電算機センター、クリーンルーム、印刷工場など高品位空調用熱源として使われる。

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高効率二段ターボ圧縮機

二段圧縮の圧縮機で低段と高段の2枚のインペラーからなり、2枚のインペラーが 背面構造になっているのが、大きな特長。背面構造にすることにより、 スラスト荷重を低減できベアリングの負担を軽減している。また、ターボ冷凍機特有のサージング現象を回避し、低負荷まで安定運転が出来るように、ディフユーザー制御を採用しています。

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ターボ冷凍機の使用電圧

ターボ冷凍機の電源は、主電源と制御電源があり、主電源とは、圧縮機電動機 の電源のことを言い、制御電源とは、オイルポンプ用電動機やオイルヒータ及び 本体制御盤の電源のことを言う。主電源及び制御電源は、各々、ターボ冷凍機電動機盤・操作盤に供給される。 主電源は、始動回路を経由してターボ圧縮機の電動機に接続。 制御配線は、ターボ冷凍機操作盤内で、オイルポンプ用電動機やオイルヒータ及びターボ冷凍機操作盤用の電源に分配される。

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ターボ冷凍機の始動方式

ターボ冷凍機に使用する電源電圧や電源容量により全電圧始動方式、 減電圧始動方式があり、ダイキンのターボ冷凍機は減電圧始動方式のリアクトル始動方式を採用。ターボ冷凍機は客先の電源条件や冷凍機側の設計条件によって、いくつかの起動方式がある。 起動方式には全電圧始動方式、減電圧始動方式に分類され、さらに減電圧始動方式では4方式に分類される。 全電圧方式(直入起動)が、最も簡単な起動方式だが、電動機の始動電流(定格電流の約57倍)と始動トルクが制御されないため、電源側に大きな負担や機械系に与えるショックが問題となる。 そのため、ターボ冷凍機の場合、始動電流、始動トルクを軽減する減電圧始動方式が一般的に採用されている。

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システムCOP

システムCOPとは、ターボ冷凍機、ポンプ(冷水ポンプ、冷却水ポンプ)、冷却塔、(空調機ファン) を含んだ効率のことで、省エネ提案を行う場合は、ターボ冷凍機のCOPはもとより、システムCOPを検討する必要がある。

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サージング

サージングとは、ターボ冷凍機の低風量域で差圧が高い場合、運転が不安定になるターボ冷凍機特有の現象。ターボ冷凍機の低負荷運転の際に生じ、安定した冷水供給が出来なくなり、過度にサージングが発生すると、 圧縮機の不具合につながる。

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二次側編

ファンコイルユニット

ファンコイルユニットは、空気熱交換器・小形送風機・エアフィルタおよびケーシングで構成されており、天井埋込カセット形・天井ビルトイン形・天井埋込形・天井吊形・床置形・床置埋込形・床置低形・床置埋込低形・床置薄形などがある。ファンコイルユニットは用途が広く、ホテルの客室、病院・事務所ビルの小部屋でのペリメーター用として設置される。配管は冷温水配管とドレン配管が接続される。

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ファンコイルユニット方式

全水方式の代表システムであり、空気方式のようなダクトを使用しないため空気搬送動力は極めて少ない。また、天井裏や室内に設置するためエアハンのように設置するための機械室やダクト設置スペースが不要。但し、湿度制御や空気清浄度の確保は空気方式(ダクト方式)に較べ弱い。ダクトを必要としないので設備費としては比較的安いシステムとなる。小中規模で採用されるケースが多く、大規模では空気方式となるためペリメーター系統や小部屋などで使用される程度となる。

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ファンコイルユニット方式(ダクト併用方式)

ファンコイルユニット方式の弱点である外気処理専用のエアハンを使用し外気の一次処理をして各空調対象室へ供給するシステム。外気処理専用のエアハンは、廊下に面した簡易機械室に設置したり、天井裏に設置したりすることが多い。

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損失水頭

配管内を液体が流れる時やダクト内を空気が流れる時に生じる圧力損失を水頭圧の単位で表すこと。

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ストレーナー

こし器ともいい、配管内を流動している液体または気体から、異物を除去するために配管に取り付ける機器の総称。

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その他

二次ポンプ

密閉循環方式での冷水系統で、冷凍機を2台以上用いる場合における負荷側(二次側)の循環ポンプの事をいう。

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膨張タンク

温水暖房設備や給湯設備の水逃がし装置あるいは、冷房設備における二次冷媒(冷水やブライン)の循環系統において、液の異常温度上昇による膨張分を吸収し、逆に異常温度低下による収縮や減水による系内への空気の侵入を防ぐ目的で設けられる水槽のこと。

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密閉循環方式

空調設備における冷温水やブラインの循環系を、大気に開放することなく、密閉状態で循環させる方式。

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