技 術 資 料
技 術 資 料
盤用クーラ機種選定方法・・・・・・・・・・P255
屋外盤用クーラ機種選定方法・・・・P257
盤用クーラ能力評価・・・・・・・・・・・・・・・・P259
冷凍サイクル/露点温度・・・・・・・・・・・P262
フロンについて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P263
塩害について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P265
水冷熱交換器機種選定方法・・・・・・P266
水冷熱交換器水質基準について・・・・・・P268
空冷熱交換器機種選定方法・・・・・・P269
ドレン水処理装置機種選定方法・・・・・・P271
盤内収納機器の発熱量一覧・・・・・・P272
電子部品の寿命・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P274
255
技術資料
最高外気温度40℃と盤内希望温度35℃の交点
最高外気温度(℃)
盤内希望設定温
度
(℃) 冷
却 能 力
(W)
20 25 30 35 40 45 50 3000
2600 2200 1800 1400 1000 600
5045 40 3530
200
盤用熱関連機器工業会発行「技術資料第005号-1997盤用クーラの機種選定方法」より
盤用クーラの冷却能力を求める場合、その要素として制御盤の使用条件が必要となり選定にあたっては次の使用条件の各値を決定します。
各値は使用条件(例)および以下によります。
(1) 最高外気温度T1
T1=40〔℃〕
(2) 盤内希望設定温度T2
T2=35〔℃〕
・選定目安
制御盤キャビネット(鉄板製、自立床置型)の熱通過率U U=5〔W/(m2・K)〕*
最高外気温度T1と盤内希望設定温度T2との差 △T
△T=T1-T〔K〕2
制御盤キャビネットの侵入熱流量P1を求めます。 P1 =U×S×△T
=5×7×5
=175〔W〕
盤内発熱量(推定値)Pに侵入熱流量P1を加えた総熱流量より必要冷却能力PTを求めます。 PT=P+P1
=1100+175
=1275〔W〕
冷却性能特性(60Hz)における必要冷却能力PTより大きい冷却能力の機種を選定します。
(1) 制御盤キャビネット表面積をSとする。
制御盤キャビネット外形寸法(鉄板製、自立床置型) 横1000×縦2000×深さ600〔mm〕
S=7〔m2(底面積を除く)〕
(2) 盤内発熱量(推定値)をPとする。 P=1100〔W〕
(1) 最高外気温度T1=40〔℃〕から盤内希望設定 温度T2=35〔℃〕との交点を求めます。
(2) 交点より平行な線を引き、盤用
クーラ冷却能力Q=1380〔W〕が求められます。 盤用クーラ冷却能力Q=1380〔W〕は、
必要冷却能力PT=1275〔W〕より大きい ので条件にあった選定となります。 使用条件(例)
冷却性能特性(60Hz)において
■機種選定に必要な制御盤の使用条件
■盤内希望設定温度が最高外気温度より低い場合
深さ
縦 横
制御盤
盤用クーラ機種選定方法
技 術 資 料
最高外気温度30℃と盤内希望温度35℃の交点
冷 却 能 力
最高外気温度(℃)
(℃)
盤内希望設定温
(W) 度
200 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400
20 25 30 35 40 45 50 4540 3530 50
各値は、使用条件(例)および以下によります。
(1) 最高外気温度T1
T1=30〔℃〕
(2) 盤内希望設定温度T2
T2=35〔℃〕
・選定目安
制御盤キャビネット(鉄板製、自立床置型)の熱通過率U U=5〔W/(m2・K)〕*
最高外気温度T1と盤内希望設定温度T2との差 △T
△T=T2-T〔K〕1
制御盤キャビネットからの放出熱流量P0を求めます。 P0=U×S×△T
=5×7×5
=175〔W〕
盤内発熱量(推定値)Pから放出熱流量P0を引いた総熱流量より必要冷却能力PTを求めます。 PT=P-P0
=1100-175
=925〔W〕
冷却性能特性(60Hz)における必要冷却能力PTより大きい冷却能力の機種を選定します。
選定にあたっての注意
選定にあたっては、次の注意が必要です。
(1) 制御盤キャビネットの密閉性、発熱体の位置および凝縮器、エバポレータ、フィルタの汚れなどにより、期待してい た能力が得られない場合もあるため、選定には十分な余裕を持たせるようにしてください。
(2) 盤内希望設定温度は、必要以上に外気温度より低くしないようにしてください。
(3) 炉の近くなどで輻射熱の影響を受けるような場所では、期待していた能力が得られない場合もあるため、選定に は十分な余裕を持たせるようにしてください。
(1) 最高外気温度T1=30〔℃〕から盤内希望設定温度 T2=35〔℃〕との交点を求めます。
(2) 交点より平行な線を引き、盤用
クーラ冷却能力Q=1100〔W〕が求められます。 盤用クーラ冷却能力Q=1100〔W〕は、
必要冷却能力PT=925〔W〕より大きい ので条件にあった選定となります。
* 制御盤キャビネット(鉄板製)の熱通過率Uは 5~6〔W/(m2・K)〕が目安ですが例として U=5〔W/(m2・K)〕で行っています。 冷却性能特性(60Hz)において
■盤内希望設定温度が最高外気温度より高い場合
盤用クーラ機種選定方法 技術資料
257
技術資料
屋外盤用クーラ機種選定方法
屋外盤用クーラ機種選定方法
屋外盤用クーラの必要冷却能力を求める場合、その要素として制御盤の使用条件が必要となり、選定にあたっては次の使用条件の各値 を決定します。
(1) 制御盤キャビネットの寸法より、天井面積S1と側面積S2を求めます。 制御盤外形寸法 W1.0m×D0.6m×H2.0m
① 天井面積
S1=1.0×0.6=0.6〔m2〕
② 側面積
S2=(1.0×2.0)×2+(0.6×2.0)×2=6.4〔m2〕
(2) 制御盤キャビネットの熱通過率Uを求めます。 U=5〔W/(m2・K)〕
(3) 制御盤内発熱量P(推定値)を求めます。 P=300〔W〕
(4) 遮熱板の有無および制御盤の色より、天井係数Aおよび側面係数Bを求めます。
天井係数および側面係数とは、外気温度と日射量の関係から求めた実効温度差と弊社測定値を融合させ、弊社独自に設定した定 数です。日射量の一番多い日時を想定し、直射日光が当たった場合に制御盤の表面温度が外気温度よりもどれだけ上昇するかの平 均値から推定した値です。よって、設置条件や周囲環境により変化します。
ここでは、天井および側面に遮熱板の無い、白色系の制御盤を想定します。
① 天井係数
遮熱板の有無*1 有 無
制御盤の色 白系 黒系 白系 黒系
天井係数 A 23 30 30 36
*1 遮熱板は天井全面を覆っている場合に有とし、一部のみ覆っている場合には無としてください。 ここでは、A=30として計算します。
② 側面係数(4面の平均値)
遮熱板の有無*2 有 無
制御盤の色 白系 黒系 白系 黒系
側面係数 B 13 15 16 18
*2 遮熱板は側面全面を覆っている場合に有とし、一部のみ覆っている場合には無としてください。 ここでは、B=16として計算します。
使用条件を決定した後、以下の手順で機種選定計算を行います。ただし、以下の計算方法はあくまでも目安であり、計算結果を保証するも のではありません。
使用条件(例)
機種選定計算(目安)
■機種選定に必要な制御盤の使用条件
選定にあたっての注意
選定にあたっては、次の注意が必要です。
(1) 制御盤キャビネットの密閉性、発熱体の位置および凝縮器、エバポレータ、フィルタの汚れなどにより、期待して いた能力が得られない場合もあるため、選定には十分な余裕を持たせるようにしてください。
(2) 盤内希望設定温度は、必要以上に外気温度より低くしないようにしてください。
(3) 炉の近くなどで輻射熱の影響を受けるような場所では、期待していた能力が得られない場合もあるため、選定には 十分な余裕を持たせるようにしてください。
技 術 資 料
屋外盤用クーラ機種選定方法 技術資料
40 45 50 30 35
25 1600 1400
1000 1200
800 600 400 1800
0 200
45 40 35 30 25 冷
却 能 力
盤内希望設定温
度
最高外気温度(℃)
(℃)
(W)
40 45 50 30 35
25
45 40 35 30 25 900
800
600 700
500 400 300
100 1000
0 200 冷 却 能 力
盤内希望設定温
度
最高外気温度(℃)
(℃)
(W)
(1) 最高外気温度T1を求めます。 T1=40〔℃〕
(2) 制御盤内希望温度T2を決定します。 T2=39〔℃〕
(3) 最高外気温度T1と盤内希望設定温度T2との差△Tを求めます。
△T =T1-T2
=1〔K〕
(4) 天井面からの侵入熱量P1を計算します。 P1=S1×(△T+A)×U
=0.6×(1+30)×5
=93〔W〕
(5) 側面からの侵入熱量P2を計算します。 P2=S2×(△T+B)×U
=6.4×(1+16)×5
=544〔W〕
(6) 必要冷却能力PTを求めます。 PT=P+P1+P2
=300+93+544
=937〔W〕
冷却性能特性図において、必要冷却能力PTより大きい能力の機種を 選定してください。
(1) 最高外気温度T1を求めます。 T1=35〔℃〕
(2) 制御盤内希望温度T2を決定します。 T2=45〔℃〕
(3) 最高外気温度T1と盤内希望設定温度T2との差△Tを求めます。 △T =T2-T1
=10〔K〕
(4) 天井面からの侵入熱量P1を計算します。 P1=S1×(A-△T)×U
=0.6×(30-10)×5
=60〔W〕
(5) 側面からの侵入熱量P2を計算します。 P2=S2×(B-△T)×U
=6.4×(16-10)×5
=192〔W〕
(6) 必要冷却能力PTを求めます。 PT =P+P1+P2
=300+60+192
=552〔W〕
冷却性能特性図において、必要冷却能力PTより大きい能力の機種を 選定してください。
(1) 最高外気温度T1=40〔℃〕から盤内希望設定温度 T2=39〔℃〕との交点を求めます。
(2) 交点より水平な線を引き屋外盤用クーラ冷却能力 Q=996〔W〕が求められます。
屋外盤用クーラ冷却能力Q=996〔W〕は、 必要冷却能力PT=937〔W〕より大きいので 条件にあった選定となります。
(1) 最高外気温度T1=35〔℃〕から盤内希望設定温度 T2=45〔℃〕との交点を求めます。
(2) 交点より水平な線を引き屋外盤用クーラ冷却能力 Q=650〔W〕が求められます。
屋外盤用クーラ冷却能力Q=650〔W〕は、 必要冷却能力PT=552〔W〕より大きいので 条件にあった選定となります。
■最高外気温度より盤内希望設定温度を低くしたい場合
■最高外気温度より盤内希望設定温度を高くしたい場合
冷却性能特性(60Hz)において
冷却性能特性(60Hz)において
259
技術資料
盤用クーラ能力評価
■定格試験条件
■試験時間
■測定計器および精度
■試験方法(二重箱式熱量計試験方法)
環境槽
能力測定用基準箱
遮熱板 盤外側
供試機 盤内側
ヒータ
図 1 二重箱式熱量測定装置 盤用熱関連機器工業会技術資料「技術資料第007号-2007冷凍サイクル式盤用クーラの冷却能力評価試験方法」より
(2007年4月17日改正)
表1に規定した試験条件を、定格条件とする。
表1に示す試験条件に達してから、測定温度の変動幅が1K以下の安定時間を1時間以上とり、その後10分間隔で3回測定し、その平均 とする。
測定計器およびその精度は 表2 による。
弊社が採用している二重箱式熱量計試験方法は、盤用クーラが実際に使用される状態 に近い方法で能力を測定するもので、得られた能力値は、より現実的な値であると言える。 弊社の測定装置を図1に示す。
①35℃ 40%RHの環境槽内に能力測定用基準箱を設置する。
②断熱された能力測定用基準箱に能力測定するクーラを取付け、定格電源で運転する。
③ 盤内側吸気口および盤外側吸気口の風が流れている部分で、吸気口端面より10mm以下の位置の2~4点に熱電対等の温度セン サを取付け温度測定する。
④ 基準箱内の数箇所の温度を測定し、ショートサーキットしていないことを確認する。
ショートサーキットや温度分布のばらつきが見られる場合には、攪拌ファンを設置して基準箱内の温度を均一に安定させる。
⑤ 盤内側吸気口温度の平均と盤外側吸気口温度の平均が同じ(35℃)になるように、内部ヒータの電源電圧可変により発熱量を調節する。 盤内側と盤外側で温度条件を変えて測定する場合も同様に、温度が安定するように内部ヒータの電源電圧可変により発熱量を調節する。
⑥ 各部測定温度が定常状態(1時間に1K以下の変化で安定している状態)で、且つ盤内側にドレン水が発生しない状態になった時の ヒータの消費電力P(=発熱量)を測定する。
* ドレン水が発生しない状態とは、密閉された基準箱内の空気が除湿されて乾燥空気になっていることを指し、算出された能力は温度変 化に必要とされる顕熱能力のみとなるため、機種選定時には温度および発熱量のみで計算する事ができる。
測定計器 精 度
棒状温度計 ±0.5K
白金測温抵抗体 B級
熱電対 0.75級(Tタイプ、Kタイプ)
電圧計・電流計・電力計 0.5級
記録計 ±(0.05% of rdg + 0.5℃)
風速計 ±(指示値の5%+0.1m/s)
差圧計 ±2%
基準箱①(小型用) 基準箱②(大型用) 基準箱③(電子冷却式用) 外寸法 W860×H1560×D860 W1000×H1700×D1000 W710×H900×D590 内寸法 W800×H1500×D800 W950×H1650×D950 W510×H700×D445 箱材質 塗装鉄板 t=2.3mm 塗装鉄板 t=2.3mm 塗装鉄板 t=2.3mm
断熱材 イソシアヌレート イソシアヌレート 発泡ウレタン
ヒータ容量 3000W 5000W 1000W
*1 二重箱式熱量計試験方法においては、湿球温度は特に規定しない。
*2 二重定格周波数をもつ機器は、各々の周波数で試験する。
*3 二重定格電圧をもつ機器は、両方の電圧で試験するか、もし一つの定格電圧を表示するのであれば、 二つの電圧のうち低い方の電圧で試験を行う。
項目 定格試験条件
盤内側吸込空気温度(℃) 乾球温度
湿球温度*1 3524
盤外側吸込空気(℃)
乾球温度 35
試験周波数(Hz)
試験電圧(V) 定格周波数
*2
定格電圧*3
表2 測定計器およびその精度 表1 定格冷却能力試験条件
技 術 資 料
盤用クーラ能力評価 技術資料
■冷却能力の算出方法
■その他の試験方法
■能力参考値
冷却 能力 Q (W)
盤内 希望 設定 温度 T2 (℃) 最高外気温度 T1(℃)
T2–3 T2–2 T2–1
図 2 冷却性能特性線図
ミキシングチャンバー(全面層流)
(試験室) 乾湿球温度測定器
(室内環境設定:35℃/40%) 室内空気調整装置
(温/湿度) JIS規格:風量測定ノズル
ブロワ 差圧計 風量測定装置
(排風室) 乾湿球温度測定器
(吹出空気測定用)
(受風室)
整流板 断熱ダクト 供試機
接続ダクト(受風室と 供試機を接続する)
受風室圧力 ノズル速度水頭
受風室 風速0.77m/s以下
1.5D以上 3D以上
1.5D以上 2.5D以上
整流格子 排風室 ダンパ 排気ファン
空気温度採取装置 冷却能力は次の式によって算出する。
Q=P+PI
Q :盤用クーラの冷却能力(W) P :基準箱への入力の合計(W)
*ヒータの発熱量と盤内側攪拌ファン発熱量の和 PI :基準箱の床、壁、天井を通しての熱侵入の和(W)
* 盤内側と盤外側の温度が同じ場合には、床、壁、天井を通しての熱の移動はないためPIは0となり、盤内側と盤外側の温度が違う 場合にのみ計算に加える。
室内側空気エンタルピー試験方法は、JIS B8615-1に基づくものである。代表的な測定装置を下図に示す。
①乾球温度35℃、湿球温度24℃の試験室内に能力測定するクーラを設置し、定格電源で運転する。
②盤内側吹出空気と試験室内空気(盤内側吸込空気)の乾球温度と湿球温度を測定する。
③測定した乾球温度と湿球温度をもとに、各エンタルピーを求める。
④盤内側吹出口に風量測定装置を設置し風量を測定する。
*風量測定装置は、盤用クーラの盤内側空気循環の風量や湿球温度、乾球温度に悪影響を与えないものとなっている。
●冷却能力の算出方法
Q=qmi(ha1-ha2)/ V'n(1+Wn) Q :盤用クーラの冷却能力(W) qmi :測定位置での風量(m3/s)
ha1 :盤内側吸込空気のエンタルピー(J/kg) ha2 :盤内側吹出空気のエンタルピー(J/kg) V'n :風量測定位置での空気比体積(m3/kg) Wn :風量測定位置での空気絶対湿度(kg/kg') 現実の使用条件下における冷却能力評価の参考のため、定格冷 却能力以外の温度条件(盤内温度:複数点/盤外温度:複数点) で温度飽和した時の盤用クーラの能力を測定し、冷却性能特性 線図を作成するものとする。(図2 参照)
風量測定装置
「室内側空気エンタルピー試験方法」
261
技術資料
盤用クーラ能力評価
評価槽
(室内環境設定:35℃/40%)
風量測定用ダクト
500mm 供試機
風速計 乾球温度計
湿球温度計 100mm
冷風吹出し方向
測定ポイント:16点
風量測定用ダクト
風速計
風量=平均風速(16点)×ダクト開口面積
風量測定
簡易式室内側空気エンタルピー試験方法は、JIS B8615-1の室内側空気エンタルピー試験を簡易的に行うもので、得られた能力値は補 正する必要がある。代表的な測定装置を下図に示す。
「簡易式室内側空気エンタルピー試験方法」
●冷却能力の算出方法
Q=qmi(ha1-ha2)/ V'n(1+Wn)×風量補正値
Q :盤用クーラの冷却能力(W) qmi :測定位置での風量(m3/s)
ha1 :盤内側吸込空気のエンタルピー(J/kg) ha2 :盤内側吹出空気のエンタルピー(J/kg) V’n :風量測定位置での空気比体積(m3/kg) Wn :風量測定位置での空気絶対湿度(kg/kg') 風量補正値:盤用熱関連機器工業会では、風量補正値に0.75±0.05を採用した。
① 乾球温度35℃、湿球温度24℃の試験室内に能力測定す るクーラを設置し、定格電源で運転する。
② 盤内側吸込口と吹出口に乾球温度計と湿球温度計を取付 け温度測定する。
③ 測定した乾球温度と湿球温度をもとに、各エンタルピーを求 める。
④ 盤内側吹出口に風量測定用ダクトを設置し、16点以上で 風速を測定する。
⑤ 測定した風速の平均と風量測定用ダクトの開口面積を乗じ て風量を算出する。
* 16点以上で測定した風速の平均値と風量測定用ダクトの 開口面積を乗じて風量を算出するが、室内側空気エンタル ピー試験方法で推奨する風量測定装置(前頁参照)による 測定値と比較して多く計測される傾向があるため、補正が必 要となる。
盤用熱関連機器工業会が定めたクーラの能力試験方法について、2007年4月17日の改正で、正式に「簡易式室内側空気エンタルピー 試験方法」及び「室内側空気エンタルピー試験方法」が追加された。追加にあたり、盤用熱関連機器工業会として「簡易式室内側空気エ ンタルピー試験方法」の中に風量補正値を定義しているが、改正以前はその定義がなかった。「簡易式室内側空気エンタルピー試験方 法」を採用しているメーカの改正前の製品との整合を図るため、弊社製品の冷却能力を以下に記載する。
簡易式室内側空気エンタルピー試験の場合における換算値
●言葉の意味
乾球温度 :一般的に測定される空気の温度
湿球温度 :温度測定部を湿らせた状態で測定した温度で、相対湿度を求めるために乾球温度と共に測定される。 エンタルピー :物質が現在ある状態での全熱量(エネルギー)。空気1kgあたり何Jのエネルギーがあるかを表す。 空気比体積 :単位質量あたりの体積。空気1kgが何m3かを表す。
空気絶対湿度 :単位質量あたりに含まれる水蒸気の量。空気1kgあたりに何kg水蒸気が含まれているかを表す。
ノンフロンシリーズ スタンダードシリーズ スタンダードシリーズ 海外モデル
型式 冷却能力 型式 冷却能力 型式 冷却能力
OCA-H300BC-A200 312/375W OCA-S300BC-A100 312/375W OCA-S300BC-A200-UL 312/375W OCA-H600BC-A200 625/762W OCA-S600BC-A100 500/650W OCA-S600BC-A200-UL 625/762W OCA-H1000BC-A200 1000/1250W OCA-S1000BC-A100 937/1125W OCA-S1000BC-A200-UL 1000/1250W OCA-H1600BC-A200 1812/2000W OCA-S1600BC-A100 1625/1812W OCA-S1600BC-A200-UL 1812/2000W OCA-H300AC-A200 375/437W OCA-S300BC-A200 312/375W OCA-S2200BC-A200-UL 2500/2750W OCA-H700AC-A200 750/875W OCA-S300BCS-A200 350/375W OCA-S2900BC-A200-UL 3250/3625W OCA-H1100AC-A200 1187/1375W OCA-S600BC-A200 625/762W OCA-S300AC-A200-UL 375/437W OCA-H1700AC-A200 1937/2125W OCA-S1000BC-A200 1000/1250W OCA-S700AC-A200-UL 750/875W OCA-H350BCD-A200 375/437W OCA-S1600BC-A200 1812/2000W OCA-S1100AC-A200-UL 1187/1375W OCA-H700BCD-A200 750/875W OCA-S2200BC-A200 2500/2750W OCA-S1700AC-A200-UL 1937/2125W OCA-H1300BCD-A200 1375/1562W OCA-S2900BC-A200 3250/3625W OCA-S2300AC-A200-UL 2625/2875W OCA-H300BC-A200-R 300/362W OCA-S300AC-A100 375/437W OCA-S3000AC-A200-UL 3375/3750W OCA-H600BC-A200-R 550/687W OCA-S300AC-A200 375/437W OCA-S300BC-A200-R-UL 300/362W OCA-H1000BC-A200-R 900/1150W OCA-S700AC-A200 750/875W OCA-S600BC-A200-R-UL 550/687W OCA-H1600BC-A200-R 1612/1800W OCA-S1100AC-A200 1187/1375W OCA-S1000BC-A200-R-UL 900/1150W OCA-H300BCS-A200 350/375W OCA-S1700AC-A200 1937/2125W OCA-S1600BC-A200-R-UL 1612/1800W OCA-H500BCS-A200 475/625W OCA-S2300AC-A200 2625/2875W OCA-S2200BC-A200-R-UL 2350/2587W OCA-H800BCS-A200 812/1000W OCA-S3000AC-A200 3375/3750W OCA-S2900BC-A200-R-UL 2962/3300W
OCA-S350BCD-A200 375/437W OCA-S300BC-A220-CN 312W OCA-S700BCD-A200 750/875W OCA-S300BCS-A220-CN 350W OCA-S1300BCD-A200 1437/1625W OCA-S600BC-A220-CN 625W OCA-S2300BCD-A200 2625/2875W OCA-S1000BC-A220-CN 1000W OCA-S300BC-A200-R 300/362W OCA-S1600BC-A220-CN 1812W OCA-S600BC-A200-R 550/687W OCA-S300AC-A220-CN 375W OCA-S1000BC-A200-R 900/1150W OCA-S700AC-A220-CN 750W OCA-S1600BC-A200-R 1612/1800W OCA-S1100AC-A220-CN 1312W OCA-S2200BC-A200-R 2350/2587W OCA-S1700AC-A220-CN 1937W OCA-S2900BC-A200-R 2962/3300W
■
その他の試験方法
技 術 資 料
-10 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0
0.038 0.036 0.034 0.032 0.030 0.028 0.026 0.024 0.022 0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000
相対 湿度
%RH
-5.0 0.0
5.0 10.0
15.0 20.0
25.0 30.0
35.0
湿り空気h-x線図
90%80% 70%60%
50% 40%
30% 20%
10%
乾 球 温 度(℃)
絶 対 湿 度
(kg/kgD.A.)
空気中に含むことのできる水蒸気の量は決 まっており、温度が高いと空気中に多くの水
蒸気を含むことができます。
逆に温度が低くなると、空気中に含むことの できる水蒸気の量は少なくなります。水蒸気 を含む空気(湿り空気)の性質をあらわしたも のが空気線図です。空気線図を使用するこ とで、空気の状態変化を簡易的に知ることが できます。
例えば温度40℃、相対湿度50%の制御 盤内を冷却した時、空気線図より相対湿 度が100%となるのは約28℃です。 これが露点温度となり、この温度以下に冷
却しようとすると、空気の中に水蒸気を含 むことができずに結露が発生します。結露 の量は制御盤内の気温と相対湿度により 変化します。
温度 飽和線(相対湿度 100%)
相対湿度 50%
約28℃ 40℃
上記の表は、一般的な空気線図(湿り空気h-x線図)を元に作成しております。
冷凍サイクル/露点温度
冷凍サイクル/露点温度
盤用クーラ能力評価・冷凍サイクル / 露点温度 技術資料
エバポレータファン
エバポレータ キャピラリチューブ
温度調節器
ストレーナ
コンデンサ
コンデンサファン
アキュームレータ
コンプレッサ 温度センサ
(1)コンプレッサによって圧縮された冷媒は高温高圧の気体の状態でコンデンサに送られます。
(2)冷媒はコンデンサでコンデンサファンの風によって冷却されて凝縮し、高温高圧の液体の状態でストレーナに送られます。
(3)ストレーナでは冷媒中の汚れや異物が取り除かれます。
(4) 高温高圧の液体冷媒は、狭いキャピラリチューブ内を通過して広い配管に噴射されることによって生じる絞り作用を利用して急 激に膨張し、低温低圧の液体となってエバポレータに送られます。
(5) エバポレータ内の冷媒は、エバポレータファンによって送られる盤内空気の熱を奪って蒸発するため、結果エバポレータが低温 に保たれます。そこにエバポレータファンの風を通過させることにより、盤内に冷風が供給されます。
(6)盤内の空気中の水分は冷たくなっているエバポレータ表面で凝縮され水滴となり、盤外へ放出されます。 これにより除湿が行われます。
(7) エバポレータを出た低温低圧の冷媒はコンプレッサに戻り再び凝縮されます。
■冷凍サイクル
■露点温度
技術資料 4
263
技術資料
フロンは正式名称を「フルオロカーボン」といい、炭素とフッ素を含んだ化合物の総称です。 分子の構造上、次の3種類に大別されます。
① CFC (Chloro Fluoro Carbon:クロロフルオロカーボン) 塩素、フッ素、炭素からなるフロン。
成層圏で紫外線により分解され、発生した塩素がオゾン層を破壊するため「特定フロン」として1995年末に全廃されました。
(R11、R12、R113、R114、R115の5種類)
② HCFC (Hydrogenerated Chloro Fluoro Carbon:ハイドロクロロフルオロカーボン) 水素、塩素、フッ素、炭素からなるフロン。
対流圏で分解し成層圏にまで達しにくく、CFCに較べオゾン層破壊の危険は低いとされていますが、「指定フロン」として2020年原則 全廃が取り決められました。(R123、R22など)
③ HFC (Hydrogenerated Fluoro Carbon:ハイドロフルオロカーボン) 水素、フッ素、炭素からなり塩素を含まないフロン。
塩素を含んでいないため、オゾン層は破壊しませんが、温室効果ガスとして地球温暖化に影響しています。 (R134a、R152a、R407cなど)
無味無臭で燃えず、科学的に安定しているフロンは、理想的な冷媒、噴射剤、発泡剤、洗浄剤などとしてさまざまな商品に使用されてきまし たが、地球環境に及ぼす大きな影響が指摘されています。
① オゾン層の破壊
大気中に放出されたフロンは、成層圏(高度15km~30km)で太陽からの強い紫外線を受けて分解され、塩素と反応して成層圏のオゾン 層を破壊します。オゾン層の破壊は、有害紫外線(UV-B)の地上への到達量を増加させ、皮膚がんや白内障などの発生の増加や免疫機 能の低下を招くと懸念されています。また湖沼や森林の破壊、海洋プランクトンの減少など生態系への影響も予測されています。
② 地球温暖化
大気中には熱(赤外線)を吸収する「温室効果ガス」と呼ばれる気体があり、地表付近の気温は全地球平均で15℃前後に保たれ、 生物が住みやすい環境を作り出しています。しかし18世紀に始まった産業革命以降、化石燃料の使用量の増大に伴い、二酸化炭素を はじめとする温室効果ガスの大気中の濃度が増加を続け、地表から放熱される熱を吸収、蓄熱して地球の気温を上昇させています。こ れが「地球温暖化」と呼ばれている現象です。気温の上昇は、北極や南極などの氷が溶けることによる海面の上昇や、気候の変化、農 産物の収穫への影響による世界的な食糧不足などを招く恐れがあります。地球温暖化に一番強い影響を与えている温室効果ガスは 二酸化炭素(CO2)ですが、フロンなどの人工の化学物質は二酸化炭素より温室効果が高く、わずかな量でも影響力が高いといわれて います。
弊社は下記フロンを使用しています。
R134a R407c
IPCC第4次レポート2007 IPCC第5次レポート2013 IPCC第4次レポート2007 IPCC第5次レポート2013
オゾン破壊係数 0 0 0 0
地球温暖化係数 1430 1300 1770 1624
1.フロンの種類
2.オゾン層破壊と地球温暖化
フロンについて
フロンについて
技 術 資 料 技 術 資 料 業務用のエアコンや冷凍冷蔵庫に冷媒として使用されているフロン類は、オゾン層の保護や地球温暖化防止のため、大気中への排出を
抑制することが重要です。今般、フロン類対策の取組みが包括的に見直されることになり、フロン類の回収や破壊について定められたフロ ン回収・破壊法が改正され「フロン類の使用の合理化及び管理の適正化に関する法律」(略称「フロン排出抑制法」)として平成27年4 月より全面施行されました。
これまでの法律では、第一種特定製品の廃棄時におけるフロン類の回収・破壊のみが対象でしたが、法改正により管理対象がフロン類の 製造から廃棄までのライフサイクル全体にわたった為、製品使用者にも新たな義務が追加されました。
3.フロン排出抑制法(改正フロン法)について
第一種特定製品であるコンプレッサ式盤用クーラ【圧縮機定格出力 7.5kW未満】をご使用のユーザー様は、これまでの製品廃棄時にお けるフロンガスの適正な回収・破壊義務だけではなく、使用時におけるフロンガスの漏えい防止などの管理義務が課せられます。 これにより以下の項目を実施する必要があります。
1. 製品の適切な場所への設置、使用環境の維持保全
第一種特定製品の管理者は、第一種特定製品の損傷等の防止のため、適切な場所への設置及び使用環境の維持保全を図る必要が あります。
2. 製品の定期的な全数点検※
第一種特定製品の管理者は、全ての第一種特定製品について、定期的な点検を実施する必要があります。 3. フロン類の漏えい時における適切な措置
第一種特定製品の管理者は、フロン類の漏えいまたは故障を確認した場合、速やかに当該箇所の点検と修理を行う必要があります。これ らを実施するまでは、例外の場合を除き、当該製品へのフロン類の充填を行ってはいけません。
4. 製品の整備履歴の記録・保存
第一種特定製品の管理者は、管理する第一種特定製品ごとに、その点検・整備内容を記録し、当該製品が廃棄されるまで保存する必要 があります。
5. 漏えい量の報告(1000トン-CO2/年間 以上の場合)
第一種特定製品の管理者は、管理する第一種特定製品の使用に際して排出されるフロン類の量を算定し、1000トン-CO2/年間以上の 場合、事業所管大臣へ報告する必要があります。
6. 製品整備時におけるフロン類の充填及び回収の委託
第一種特定製品の整備者は、当該製品に冷媒としてフロン類を充填、もしくは回収する必要がある場合は、「第一種フロン類充填回収業 者」に委託する必要があります。
※コンプレッサ式盤用クーラ【圧縮機定格出力 7.5kW未満】の点検については、簡易定期点検が必要となり、四半期に一度以上、盤内温度、異音、外観の損傷、腐 食などの確認、フロン類の漏えい徴候有無などの確認が必要となります。(点検実施者の具体的な制限はありません。)
この法律により現在、販売・使用されている製品に充填されている代替フロン類 HFC(R-134a、R407C、R410Aなど)が使用出来なくな るものではありません。
国際条約に基づき 2020年以降、我が国においてHCFC(R-22など)が全廃となりますがHCFC製品の使用の中止を求めるものではあり ません。
法改正において、ユーザー様に所有する製品の適正な管理を求めていますが、製品の買い替え・冷媒の入れ替えなどを強制するものでは ありません。
所有者(ユーザー)の継続実施内容
第一種特定製品であるコンプレッサ式盤用クーラ廃棄時は、従来と同様の処理を行ってください。
(TECTA HP掲載の参考資料『コンプレッサ式盤用クーラの廃棄方法に ついて』参照)
TECTA ホームページ ▶ http://www.tecta.jp/
フロン排出抑制法の義務に違反した場合は、罰則の対象となりますのでご注意願います。
「フロン排出抑制法」に関する最新情報は、環境省のホームページをご覧ください。
環境省ホームページ ▶ http://www.env.go.jp/
■所有者(ユーザー)に課せられる義務
■法改正に関する注意事項
■罰則
フロンについて 技術資料
265
技術資料
「重塩害地」での本製品の使用は想定範囲外となりますので、塩害被害を抑える設置環境を構築し、定期的にメンテナンス・交換 を行っていただくことを推奨します。本製品はあくまでJRA9002に準拠した仕様であり、あらゆる塩害環境での使用を保証するも
のではありません。
ただし、実際の環境下では風土や設置方法によって塩害条件が変化するため、以下に示した範囲を設置距離の目安としています。
◎…OCE-100/200BEC-AWが設置できます。 ○…塩害地です。OCE-100/200BEC-AWが設置できます。 △…重塩害地です。お客様にて設置のご判断をお願いします。
△ 重塩害地 ○ 塩害地
◎ 標準 内海に面する地域
外海に面する地域
沖縄 ・ 離島
0m 300m 500m 1000m
海
潮風
直接受ける BOX COOL
内海に面する地域
外海に面する地域
沖縄 ・ 離島
0m 300m 500m 1000m
△ 重塩害地 海
潮風
BOX COOL
○ 塩害地
◎ 標準
■ 潮風を直接受ける場合
■ 直接風は当たらないが、その雰囲気内にある場合
日本冷凍空調工業会標準規格JRA 9002-1991「空調機器の耐塩害試験基準」に準拠
■塩害地・重塩害地の定義
塩害について
塩害地、重塩害地は
右記のように定義されます。
■ 塩害地
・海岸までの距離が300m以上、1km以内 (設置条件により変化)
・潮風が直接当たらない場所
・製品が建物、盤の陰になる場所
・製品が雨で洗われる場所
■ 重塩害地
・海岸までの距離が300m以内
・潮風が直接当たる場所
・製品が海岸面にある場所
・製品に雨があまりかからない場所
・製品が雨で洗われる場所
技 術 資 料 盤用熱関連機器工業会発行「技術資料第005号-2005冷凍サイクル式盤用クーラの機種選定方法」一部引用
(1)有効表面積をSとする。
制御盤キャビネット外形寸法(鉄板製、自立床置型) 横1000×縦 2000×深さ600〔mm〕
S=7〔m2〕(底面積を除く。また、盤用クーラの取付面積は無視している。)
(2)盤内発熱量(推定値)をPとする。 P=1100〔W〕
(3)使用周波数をFとする。 F=60〔Hz〕 使用条件(例)
■機種選定に必要な制御盤の使用条件
深さ
縦 横
制御盤
各値は使用条件(例)および以下によります。
(1) 最高外気温度T1
T1=40〔℃〕
(2)盤内希望設定温度T2
T2=35〔℃〕
(3)冷却水温度T3
T3=20〔℃〕
・ 必要冷却能力の算出
制御盤キャビネット(鉄板製、自立床置型)の熱通過率U U=5〔W/(m2・K)〕※
最高外気温度T1と盤内希望設定温度T2との差△T1
△T1=T1-T2〔K〕
制御盤キャビネットの侵入熱量Piを求めます。 Pi=U×S×△T1
=5×7×5
=175〔W〕
盤内発熱量(推定値)Pに侵入熱量Piを加えた総熱量より必要冷却能力PTを求めます。 PT=P+Pi
=1100+175
=1275〔W〕
冷却能力特性60〔Hz〕における必要冷却能力PTより大きい冷却能力の機種を選定します。
・機種選定
(1)盤内希望設定温度T2と冷却水温度T3との差△T2を求めます。
△T2=T2-T3〔K〕
=35-20
=15〔K〕
(2)計算による選定
盤内希望設定温度と冷却水温度との差△T2=15〔K〕と定格能力から冷却能力を求めます。 OCW-2500BC-200Vの60Hz時定格能力はQ'=102.7〔W/K〕ですので、
Q=Q'×△T2
=102.7×15
=1540〔W〕
OCW-2500BC-200V冷却能力Q=1540〔W〕は、必要冷却能力PT=1275〔W〕より大きいので条件にあった選定となります。
■最高外気温度より盤内希望設定温度が低い場合
水冷熱交換器機種選定方法
塩害について・水冷熱交換器機種選定方法 技術資料
技術資料 7
267
技術資料
水冷熱交換器機種選定方法
2500 2000 1500 1000 500
00 5 10 15 20 25
冷却能力
(W)
△T(盤内温度 - 冷却水温度)(K) 60Hz
50Hz 3000
2250 1500
△T(盤内温度-冷却水温度)(K) 00
5 10 15 20 25 30 750
3750
60Hz
50Hz
冷却能力
(W)
(3)グラフによる選定
盤内希望設定温度と冷却水温度との差△T2=15〔K〕から使用周波数F=60〔Hz〕 との交点を求めます。
交点より平行な線を引き、OCW-2500BC-200V冷却能力Q≒1500〔W〕が求め られます。
OCW-2500BC-200V 冷却能力Q≒1500〔W〕は、必要冷却能力PT=1275〔W〕 より大きいので条件にあった選定となります。
各値は、使用条件(例)および以下によります。
(1)最高外気温度T1
T1=30〔℃〕
(2)盤内希望設定温度T2
T2=35〔℃〕
(3)冷却水温度T3
T3=20〔℃〕
・必要冷却能力の算出
制御盤キャビネット(鉄板製、自立床置型)の熱通過率U U=5〔W/(m2・K)〕※
最高外気温度T1と盤内希望設定温度T2との差△T1
△T1=T2-T1〔K〕
制御盤キャビネットの放出熱量POを求めます。 PO=U×S×△T1
=5×7×5
=175〔W〕
盤内発熱量(推定値)Pから放出熱量POを引いた総熱量より必要冷却能力PTを求めます。 PT=P−PO
=1100-175
=925〔W〕
冷却能力特性60〔Hz〕における必要冷却能力PTより大きい冷却能力の機種を選定します。
・機種選定
(1)盤内希望設定温度T2と冷却水温度T3との差△T2を求めます。
△T2=T2-T3〔K〕
=35-20
=15〔K〕
(2)計算による選定
盤内希望設定温度と冷却水温度との差△T2=15〔K〕と定格能力から冷却能力を求めます。 OCW-1700BC-200Vの60Hz時定格能力はQ'=71.3〔W/K〕ですので、
Q=Q'×△T2
=71.3×15
=1069〔W〕
OCW-1700BC-200V 冷却能力Q=1069〔W〕は、必要冷却能力PT=925〔W〕より大きいので条件にあった選定となります。
(3)グラフによる選定
盤内希望設定温度と冷却水温度との差△T2=15〔K〕から使用周波数F=60〔Hz〕 との交点を求めます。
交点より平行な線を引き、OCW-1700BC-200V冷却能力Q≒1000〔W〕が求めら れます。
OCW-1700BC-200V 冷却能力Q≒1000〔W〕は、必要冷却能力PT=925〔W〕 より大きいので条件にあった選定となります。
※ 制御盤キャビネット(鉄板製)の熱通過率Uは5~6〔W/(m2・K)〕が目安ですが、 例としてU=5〔W/(m2・K)〕で行っています。
■最高外気温度より盤内希望設定温度が高い場合
技 術 資 料
項 目
基準値 傾向
冷却塔による
循環水※1 冷水系循環水
※2
又は一過水※3 腐 食 スケール生成
1 pH (25℃) 6.5 ~ 8.2 6.8 ~ 8.0 ◯ ◯
2 電気伝導率 (mS/m)(25℃) 80以下 40以下 ◯ ◯
3 塩化物イオン (mgCl-/ℓ) 200以下 50以下 ◯
4 硫酸イオン (mgSO42-/ℓ) 200以下 50以下 ◯
5 酸消費量 (pH4.8)(mgCaCO3/ℓ) 100以下 50以下 ◯
6 全硬度 (mgCaCO3/ℓ) 200以下 70以下 ◯
7 カルシウム硬度 (mgCaCO3/ℓ) 150以下 50以下 ◯
8 イオン状シリカ (mgSiO2/ℓ) 50以下 30以下 ◯
9 鉄 (mgFe/ℓ) 1.0以下 1.0以下 ◯ ◯
10 銅 (mgCu/ℓ) 0.3以下 1.0以下 ◯
11 硫化物イオン (mgS2-/ℓ) 検出されないこと 検出されないこと ◯
12 アンモニウムイオン (mgNH4+/ℓ) 1.0以下 1.0以下 ◯
13 残留塩素 (mgCl/ℓ) 0.3以下 0.3以下 ◯
14 遊離炭酸 (mgCO2/ℓ ) 4.0以下 4.0以下 ◯
15 安定度指数 (R.S.l) 6.0 ~ 7.0 - ◯ ◯
■日本冷凍空調工業規格(JRA-GL02:1994)による水質基準
製品に供給される冷却水は、必ず下記の水質基準内に管理してください。冷却水に井戸水・地下水を使用する場合は、下記の『冷却水 循環水、または一過水』の基準値を必ずお守りください。また、温泉水の使用はお避けください。下記の水質基準を外れた冷却水を使用し た場合、ラジエタ配管内壁等にスケールが付着して熱交換効率が低下したり、銅管等の配管部材が腐食して水漏れなどのトラブルを招く 恐れがありますのでご注意ください。
(水質基準を外れた冷却水を使用して生じたトラブルについては、保証の適用除外となります)
表中の○印は、腐食あるいはスケール生成の要因になることを示します。ご使用の冷却水が水質基準を外れる場合、薬品注入等による水質改善を お奨めします。詳細については別途お問い合わせください。
※1 熱交換後の水を大気解放式冷却塔(クーリングタワー)で散水し放熱した後、再循環される方式に使用される冷却水。
※2 チラーなどによる閉回路循環水で、水温20℃以下で使用される冷却水。
※3 一度熱交換器を通った水は全量排出される方式に使用される冷却水。
■工場内冷却水の注意事項及び水質基準
水冷熱交換器 水質基準について
水冷熱交換器 水質基準について
水冷熱交換器機種選定方法・水質基準について 技術資料
技術資料 8
269
技術資料
選定目安
計算式より
グラフより
制御盤内部の発熱量(P)が
わからない
わからない
わかっている
制御盤内部の
発熱量(P)が
わかっているわからない
※
※ 選定参考資料はP272盤内収納機器の発熱量一覧に掲載してあります。
1250
630 630
注)ただし、盤内温度(測定値)、
外気温度(測定値)がわかっている場合。
(例)外気温度(測定値)T3=40℃ 盤内温度(測定値)T4=68℃
(1)キャビネット(塗装した鉄板)
熱通過率(塗装した鉄板)U≒5W/(m2・K) 外形寸法=W630×H1,250×D630mm
有効放熱面積S=3.55m2(底面は放熱しないとして計算した場合)
(2)最高外気温度:T1=40℃
(3)盤内許容温度:T2=55℃ 盤用熱交換器定格能力
≒16〔W/K〕この値より大きい定格能力の機種を選定してください。
条件
1250
630 630
(例)制御盤内部の発熱量 P=500W
(1)キャビネット(塗装した鉄板)
熱通過率(塗装した鉄板)U≒5W/(m2・K) 外形寸法=W630×H1,250×D630mm
有効放熱面積S=3.55m2(底面は放熱しないとして計算した場合)
(2)最高外気温度:T1=40℃
(3)盤内許容温度:T2=55℃ 盤用熱交換器定格能力
≒16〔W/K〕この値より大きい定格能力の機種を選定してください。
条件
制御盤の熱通過率 制御盤の材質 (W/K)
塗装鉄板 5W/(m2・K) 樹脂製板 3.7 W /(m2・K)
T4-T3
T2-T1-1 ×U×S〔W/K〕 Q=
( )
T2-TP 1−U×S〔W/K〕
Q=
68-40
55-40-1 ×5×3.55
=
( )
55-40-5×3.55500
=
空冷熱交換器機種選定方法
技 術 資 料
A B
盤内許容温度と最高外気温度との差 △T1〔K〕
盤内温度(測定値)と
最高外気温度(測定値)との差 △T2〔K〕盤内熱交換器定格能力Q〔W/K〕
10 0 1 2 3 4
5
6 7 8 109
有効 放熱 面積 S
〔m2〕 15
20
25 30 3540
70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1) 盤内温度(測定値)と外気温度(測定値) との差△T2=68-40=28〔K〕 から、盤内許容温度と最高外気温度との 差△T1=55-40=15〔K〕
と交点Aを求めます。
2) グラフのA点を起点として、横軸に平行 な線を右側のグラフまで引き、有効放熱 面積S=3.55〔m2〕との交点Bを求めます。 3) グラフのB点より垂直な線を引き、盤用
熱交換器定格能力Q=約16〔W/K〕が求 められます。
この値より大きい定格能力の機種を選定 してください。
注)ただし、盤内温度(測定値)、外気温度(測定値)がわかっている場合。
(例)外気温度(測定値)=40℃、盤内温度(測定値)=68℃、盤内許容温度=55℃
A B
盤内許容温度と最高外気温度との差 △T1〔K〕
盤内発熱量P〔W〕 盤内熱交換器定格能力Q〔W/K〕 0
01 23 45 10
15 20
25 109876
有効 放熱 面積
〔mS2〕 35
40 30
3500 3000 2500 2000 15001000500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1) 盤内発熱量P=500(W)から、盤内許容 温度と最高外気温度との差
△T1=55-40=15〔K〕と交点Aを求 めます。
2) グラフのA点を起点として、横軸に平行な 線を右側のグラフまで引き有効放熱面積 S=3.55〔m2〕との交点Bを求めます。 3) グラフのB点より垂直な線を引き、盤用
熱交換器定格能力Q=約16〔W/K〕が求 められます。
この値より大きい定格能力の機種を選定 してください。
(例) 盤内発熱量 P=500 (W)
盤内許容温度=55°C 最高外気温度=40°C
① キャビネットの密閉性、発熱体の位置および放熱ユニット、フィルタの汚れなどにより選定された性能が得られない場合もあり ます ので、選定には十分な余裕をもってお選びください。
②盤用熱交換器を取付た運転状態で、制御盤内部の温度が+60℃以上になるような選定はお避けください。
③熱交換器は原理上、外気と盤内の温度差が小さくなると能力は低下します。
④ 弊社熱交換器の定格能力は、外気温度より制御盤内温度が20℃高い温度での公称能力ですので、 盤内許容温度を最高外気温度よ り20℃以上高く設定して選定する事をおすすめします。 (10℃以下では著しく能力が低下します。)
〈ご注意〉
BOXFANの必要定格能力
〔W/K〕が算出されます。
算出した定格能力〔W/K〕より大きい
定格能力の機種を選定してください。
定格能力の単位K〔W/K〕とは…
W:熱流量1W=1J/S
1W/Kとは制御盤内部と外気温度との温度差が 1Kある場合1Wの熱流量を盤外へ逃がす能力です。
〔例〕 5W/Kとは制御盤内部と外気温度との温度差が 1Kある場合5Wの熱流量を盤外へ逃がす能力です。