どのようなタイプのチラーが実験室での使用に最適のですか

高性能なラボ用チラーは、機器を保護し、実験効率を向上させるだけでなく、実験の安全性も確保します。この記事では、実験室用チラーの仕組み、一般的なタイプ、主な選択基準、さまざまなシナリオにおける推奨使用方法について説明し、実験ニーズに最適なチラー・ソリューションを選択できるようにします。

なぜ研究室にチラーが必要なのですか？

ラボ用チラーは一般的に以下のような目的で使用されます。

機器の放熱

原子炉、真空ポンプ、X線発生装置、電源装置などの実験装置を連続運転すると、内部回路や構造部品が発熱します。放熱が間に合わないと、機器は発熱し続け、部品の老朽化や性能劣化、さらには寿命短縮の原因となります。チラーは冷媒循環システムにより、余分な熱を時間内に機器から取り除き、機器を常に最適な温度に保ちます。
 
実験によっては、電池試験、化学反応、高電圧電源など、高温でのガス漏れ、熱暴走、爆発などの安全上のリスクがあります。このようなリスクの高い用途では、冷凍機は補助装置であると同時に重要な安全保証でもあります。

精密な温度制御

レーザー、質量分析計、核磁気共鳴装置、電子顕微鏡などの精密機器は、使用温度に厳しい要求があります。温度変動はその精度と安定性に影響を与えます。さらに、多くの実験では非常に厳しい温度が要求されます。
 
周囲温度や装置温度が不安定だと、実験結果に大きな誤差が生じ、実験結果の一貫性が保証されません。チラーは流体温度を
±0.1℃以内、機種によっては±0.05℃以内に保つことができ、高速で安定した温度制御を実現し、装置や実験に正確な周囲温度を提供します。

実験室用チラーの種類

タイプ	冷却水が必要ですか？	適した規模	温度制御範囲	騒音レベル	設備コスト
空冷式チラー	いいえ	小～中規模	狭い	中	低
水冷式チラー	はい	中～大規模	狭い	低	中
チラーヒーターコンボ	モデルによる	中～大規模	広い	中	高

空冷式チラー

空冷式冷却器は、コンデンサー内の高温の冷媒ガスから発生する熱をファンで空気中に放散し、冷却水システムを必要としません。一般的にモジュール式設計を採用しており、すべての部品が箱内に統合され、コンパクトな構造で実験室のスペースを節約できます。冷却塔や水ポンプを必要としないため、初期コストが低く、メンテナンスの負担も軽減されます。
 
ただし、周囲温度に敏感で、周囲温度が高すぎると冷却効率に影響を及ぼします。換気条件に比較的高い要件があります。ファンは動作時に一定の騒音を発生し、超低騒音レベルでの運転はできません。大型の試験機器には適しておらず、長期の高負荷運転にも向いていません。

水冷式チラー

水冷式チラーは、冷却水を使用して冷媒の熱を吸収し、その後冷却塔を使用して冷却水中の熱を大気中に放散します。そのため、冷却塔、水ポンプ、配管を装備する必要があります。その冷却効率は空冷式チラーよりも高く、高温環境下でも安定した性能を発揮します。購入費と維持費は空冷式設備よりも高いですが、寿命は長いです。大規模な実験プラットフォームに適しています。

チラーヒーターコンビネーション

チラーヒーターコンビネーションは、冷却と加熱の両機能を備えており、プログラム設定に応じて冷却モジュールと加熱モジュールを自動的に起動します。より広い動作温度範囲、より速い応答速度、およびより高い温度制御精度を実現しています。チラーヒーターユニットは、
2台のチラーとヒーターを完全に置き換え、スペースとコストを節約できます。ただし、構造がより複雑で、冷却専用チラーに比べて初期投資が高く、メンテナンスも手間がかかります。加熱と冷却のサイクル制御が必要な実験に適しています。

適切なラボ用チラーの選び方

ラボ用チラーを購入する前に、以下の要素を考慮する必要があります。

チラーの温度範囲

通常の実験では、
5℃～30℃の常温チラーで十分です。バッテリーや材料の試験など極端な実験の場合、低温チラー（-40℃）または超低温チラー（-80℃）が必要です。チラーの高負荷運転が寿命に影響を与えるのを防ぐため、必要な温度範囲を超える10℃のバッファを備えたモデルを選択することを推奨します。

冷却能力

冷却能力とは、チラーシステムが除去できる熱の量を指します。
5kWのチラーは、1時間あたり最大5kWの熱を除去でき、効率的な温度調節を可能にします。冷却能力が不足していると、チラーは正常に機能しません。過剰な冷却能力は、機器が低負荷状態で継続的に運転し、エネルギーの無駄遣いを引き起こします。

温度制御精度

通常の冷却では、温度制御精度は
±1℃です。科学研究分析、薬物試験、電池材料研究などでは±0.5℃以上の精度が要求されます。

流量とヘッド

クーラントの循環効率を左右する重要なパラメータです。ポンプ圧力が不足すると、出力温度が設定値に到達しにくくなります。

チラー冷却水

一般的な熱媒体には、純水、グリコールと水の混合物、熱媒体油などがあります。これらは物理的、化学的性質が異なるため、チラーの温度範囲、相溶性、配管材質などの要因に応じて慎重に選択し、配合する必要があります。

用途別ラボ用チラー購入ガイド

分析ラボ

ガス
/液体クロマトグラフィー、UVスペクトロスコピー、ICP-MSなどの機器には、低騒音、高安定性、高精度のチラーが必要です。密閉式で静音設計の空冷式チラーを選ぶことをお勧めします。

材料研究・化学実験

リアクターやジャケットヒーターなどには、温度制御範囲が広く（
-20℃～150℃など）、昇温・降温が速く、温度カーブの設定に対応したチラーヒーターコンボが必要です。

バッテリー試験室

電池パックやセルの試験には、長時間一定温度で運転できる高精度の低温チラーが必要です。複数のサンプルグループを同時に試験することもあるため、マルチチャンネル・チラーを選択することをお勧めします。

医療/生物学研究所

遠心分離機、タンパク質凍結乾燥装置、バイオリアクターなどの冷却には、低騒音・高精度で常時運転可能な冷凍機が必要です。抗菌素材と濾過水回路を備えたコンパクトな空冷機が適しています。

結論とLNEYAを選ぶ理由

実験室用冷却装置をお探しの場合、
LNEYAは専門的なアドバイスとカスタマイズされたソリューションを提供できます。当社は実験室用冷蔵機器の製造において豊富な経験を有しています。空気冷却式、水冷却式、コンビネーションユニットを含む多様なモデルを取り揃えており、多チャンネル対応、多温度ゾーン対応、防爆仕様、安全機能の拡張など、多様な実験ニーズに対応可能です。
 
LNEYAの技術コンサルタントにご相談いただき、選択のアドバイスやソリューションをご提案いたします。

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