知っているようで、実は知らない。冷凍機の種類と特徴(基礎編)

このエントリーをはてなブックマークに追加

冷凍機がものを冷やす機械なのは、誰でも想像できます。しかし、冷凍機の種類や特徴となると、普通の人にはさっぱり。目にする機会もほとんどないので、わからないのは当然です。暮らしを支える冷凍機のことを、少し学んでみませんか?冷凍機械責任者をめざす方も、知っておかなければならない基礎編です。

  1. 冷凍機の役割と原理
  2. 冷凍機の種類と特徴
  3. 冷凍機械責任者

1.冷凍機の役割と原理

冷凍機は、文字どおり冷凍するための機械です。空調で使うときには、空気や水の温度を下げる役割を果たします。
夏の暑い日、打ち水した水が蒸発するとき、周囲のものから熱を奪うことはご存じでしょう。気化熱といいます。冷凍機の原理は、打ち水の作用と基本的には同じです。水の役割を果たすのが冷媒で、熱の運搬役をしています。
冷媒は、大別すると自然冷媒とフロン類の2つ。自然冷媒は、名前のように自然界にある物質を冷媒とするものです。環境にやさしい冷媒といえます。

  • アンモニア:比較的、広い温度域で使用されます。空調・加熱・冷却など、広い用途に使えますが、毒性や可燃性があるのが難点です。
  • 二酸化炭素:高い温度が取り出せる冷媒です。給湯・加熱・エアコン乾燥など、ヒートポンプの冷媒としても使われます。
  • 水:吸収式と呼ばれる冷凍機の冷媒として使われています。

一方、フロン類には、特定フロン、指定フロン、代替えフロンがあります。

2.冷凍機の種類と特徴

冷凍機は、冷媒を蒸発させる圧縮機の種類などで、いくつかの種類があります。今回は、4つの冷凍機についてです。

2-1.蒸気圧縮冷凍機

広く一般的に使われているのが蒸気圧縮冷凍機です。気体の冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で冷却して圧力が高い液体をつくります。そして膨張弁で圧力を下げ、さらに蒸発器を使い低温で気化。このときの気化熱で熱を奪い取ります。
使用する冷媒は、アンモニア、二酸化炭素、フロン類など。圧縮機の駆動には、電気式の場合は電動機、業務用ではガスエンジン・ガスタービンエンジン・蒸気タービンを使っているものがあります。

<長所>

  • イニシャルコストが安い
  • 小型のものが製造可能
  • 容量あたりの質量・体積が小さく安価
  • 成績係数(COP)が4.0~6.5と高く、凝縮器からの放熱が少ない
  • 点検の周期を長くできる

<短所>

  • 騒音がやや大きい
  • 電動機を使う場合、最大需要電力の増加要因に
  • 高圧ガスができるため、保安上の注意が必要

2-2.吸収式冷凍機(水‐臭化リチウム吸収式冷凍機)

吸収式冷凍機は、吸収力が高い液体に冷媒を吸収させます。その結果、発生する低圧で別の場所の冷媒を気化し、低温にする冷凍機です。空調用は、水‐臭化リチウム吸収式冷凍機が利用されています。

<長所>

  • 本体の運転に資格は不要
  • 消費電力が少ない
  • フロン類を使用しない

<短所>

  • 定期点検が煩雑になる 
  • 蒸気圧縮冷凍機に比べて排熱量が多く、大型の冷却塔が必要
  • 蒸気圧縮冷凍機に比べて内部の熱量が大きく、起動に時間がかかる

2-3.アンモニア吸収冷凍機 

アンモニア吸収冷凍機は、冷媒にアンモニア、吸収液に水を利用した吸収式冷凍機です。利用されているのは冷凍用。水‐臭化リチウム式冷凍機と比べた場合、次のような特徴があります。

<長所>

  • ₋60℃まで冷却できる
  • 空冷化が容易にできる

<短所>

  • 圧力容器としての規制を受ける
  • アンモニアは有害物質なので、漏えい時の除害装置が必要
  • 空調用での効率はやや落ちる

2-4.吸着冷凍

シリカゲルなどの多孔質材料が、水蒸気やガスを吸着する現象を利用した方式です。冷媒を蒸発器により低温で蒸発させ、吸着材を冷却しながら冷媒蒸気を吸着させることで、低い圧力を得ます。冷媒を吸収した吸着材は、配管を切り替えて、熱を加えることで冷媒と分離。冷媒は、凝縮器で冷却・液化され、再び使用します。
冷媒に一般的に使われているのは水です。主な用途は、低温排熱を利用した冷水製造。吸収式冷凍機と比較すると、特徴があります。

<長所>

  • より低温の排熱利用が可能
  • 塩類を使わないため、有害な防蝕(ぼうしょく)材が不要
  • 点検の期間を長くできる
  • 圧縮機がないため電力使用量が少ない

<短所>

  • COPが1以下と低く、圧縮冷凍機に比べて低い

3.冷凍機械責任者

冷凍にかかわる高圧ガスを製造する施設では、保安の業務を担う国家資格が必要になります。冷凍機械責任者の資格です。高圧ガス保安法に規定された「高圧ガス製造保安責任者」の資格区分の1つ。第一種から第三種までの3種類がり、次のような職務の範囲になっています。

  • 第一種冷凍機械責任者:すべての製造施設にかかわる保安
  • 第二種冷凍機械責任者:1日の冷凍能力が300t未満の製造施設の製造にかかわる保安
  • 第三種冷凍機械責任者:1日の冷凍能力が100t未満の製造施設の製造にかかわる保安

冷凍設備をもつ会社にとって、冷凍機械責任者は、なくてはならない資格です。一定規模以上の冷凍設備がある事業所は、冷凍機械責任者の資格者の中から、冷凍保安責任者を選任し、都道府県知事に届けなければなりません。
第三種冷凍機械責任者については、講習会や講座がありますから、参加するのが資格取得の早道です。

まとめ

わかっているようで、実はよくわからない冷凍機の種類や特徴をまとめました。
今回は、

  • 蒸気圧縮冷凍機
  • 吸収式冷凍機(水‐臭化リチウム吸収式冷凍機)
  • アンモニア吸収冷凍機
  • 吸着冷凍

の4つを紹介しています。
冷凍機械責任者をめざす方だけでなく、冷凍設備がある会社に働く方にも、ぜひとも知っていただきたいものです。

このエントリーをはてなブックマークに追加

冷凍機械責任者を最短合格!
DVD+スマホでいつでも学習出来る! 30日間返金保証付!

SATの教材を使えば驚くほど短い学習時間で冷凍機械責任者試験に合格できます。「学習時間の確保が難しい・・・」「勉強は苦手で・・・」など悩みの方に最適な教材です。最短合格の秘密はこちら→

SATの教材を使い短期間で一発合格された受講生の声をご覧ください。受講生の皆さんが楽々試験をパスされていることが分かります。あなたもSATの教材を使って楽々試験をパスしませんか?

業界初!安心のトリプル保証付き

全額返金保証!/ 合格するまでサポート無料!/ 長期破損保障!

最短合格の入り口はこちら