冷凍機って何？
冷凍機とは、冷凍技術を使って低温を作り出す機械装置のことです。
スーパーマーケットやドラックストア、コンビニエンスストア、八百屋さんやお肉屋さんなど日常生活では欠かせない場所で使われています。
また、私たちの暮らしの中にも身近ある冷蔵庫、冷凍庫、製氷機、エアコンの内部にも冷凍機が使われているのです。
昔の冷凍方法とは？
今の冷凍技術が完成するまで、昔はどのような冷凍・冷却方法で暮らしを乗り切っていたのでしょうか。
その方法は、主に3通りが考えられています。
① 天然氷や雪などの融解熱を利用する
② ドライアイスなどの昇華熱を利用する
③ 冷媒や液体窒素などの蒸発熱を利用する
①と②の方法は入手さえ出来れば物を冷やせますが、継続的に天然氷やドライアイスを作り続け、入れ替えるのは困難なことです。容量と規模によっても
長時間安定して冷蔵・冷凍することは難しいのです。
そこで、③の方法の実現のため開発が始まり、日本国内に普及し始めました。
融解熱 ： 固体が液体になるのに必要な熱量
凝固熱 ： 液体が固体になるのに必要な熱量
蒸発熱 ： 液体が気体になるのに必要な熱量
凝縮熱 ： 気体が液体になるのに必要な熱量
昇華熱 ： 固体が気体に、気体が固体になるのに必要な熱
冷媒や液体窒素？蒸発熱を利用する？
それでは、先ほどあげた③の方法とは具体的にどんなことでしょう。
日本では古くから夏、庭先に水を撒く「打ち水」という習慣があります。これをすることにより涼しく感じられるのは、水が蒸発する際に、熱せられた地面から熱を奪うため（蒸発潜熱・気化熱）です。この現象を利用したのが、冷凍技術の基礎となっています。
打ち水の場合は水を使い、打ち水で撒いた水は水蒸気になります。
冷凍機の場合は冷却効率を高めるため、水ではなくフロンやアンモニアなどの冷媒を使います。(冷媒とは、熱を温度の低い所から高い所へ移動させるために使用される流体の総称）冷媒は冷凍機の中で〈蒸発〉➡〈圧縮〉➡〈凝縮〉➡〈膨張〉の4工程を循環しています。
凝縮行程 ：高温・高圧になった冷媒ガスから熱を奪い、外気に熱を与えること で冷媒が凝縮する
膨張行程 ： 高圧の液冷媒の圧力を下げる
蒸発行程 ： 室内空気から奪った熱を冷媒に与えることで液冷媒を蒸発させ、冷たい風を作る
圧縮行程 ： 蒸発した冷媒ガスを圧縮させ、高温・高圧の冷媒ガスにする
気体と液体を交互に繰り返すことを冷凍サイクルと呼び、蒸発の時に冷媒が熱を吸収して対象を冷却します。蒸発器を通過した気化冷媒は、再度「圧縮機（コンプレッサー）」に通され、冷却サイクルが継続します。
家庭内の冷蔵庫や冷凍庫の仕組みとは？
通常販売されている冷蔵庫や冷凍庫の仕組みを説明します。
電気エネルギーで駆動する「圧縮機（コンプレッサー）」で、冷蔵庫内に収容された気体冷媒を圧縮させます。圧縮により高温高圧となった冷媒ガスは「凝縮器」を通ることで液化。
液化した冷媒は「毛細管（キャピラリーチューブ）」を抜け、圧力が急激に低下し沸点が下がり、沸点の低下した液体冷媒を「蒸発器」に通し、冷媒を気化します。この「液体が気体に変化」する瞬間、気化により大きく熱を奪う特性があるため、この「蒸発器」の部分を冷蔵庫内に配置することで、冷蔵庫内を冷却し、低温空間を維持ができるのです。
蒸気圧縮式冷凍機と特徴
使用する冷媒は、アンモニア・炭化水素・二酸化炭素・フロン類などになります。蒸気圧縮式冷凍サイクルは、蒸発⇒圧縮⇒凝縮⇒膨張を採用しております。
冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮され高温高圧の気体になった冷媒を外気等で冷却して液体にする凝縮器、液体の冷媒を小さな穴から噴出させる膨張弁、液体が気化して低温を作り出す蒸発器の4つの主要部分から構成されており蒸発したフロンなどの冷媒を機械的に圧縮して液化し循環させることができます。〈蒸発〉➡〈圧縮〉➡〈凝縮〉➡〈膨張〉
・圧縮機(コンプレッサー)
気体や液体は圧縮すると温度が高くなる性質があります。圧縮機では低温・低圧の気体の冷媒を圧縮することで、高温・高圧の気体に変化させます。
・凝縮器(コンデンサ)
凝縮器では、圧縮機から送られてきた高温・高圧の冷媒を凝縮することで冷却水との間で熱交換をします。冷媒の熱が冷却水へ移動したことで、冷媒は高温・高圧の気体から中温・高圧の液体へと変化します。
・膨張弁(エキスパンションバルブ)
膨張弁では、凝縮器から送られてきた中温・高圧の液体の冷媒を減圧します。冷媒は減圧されることで膨張して温度が下がって、低温・低圧の液体に変化します。
・蒸発器(エバポレーター)
蒸発器では、膨張弁から送られてきた低温・低圧の液体を蒸発させることで、冷水との間で熱交換をします。冷水の熱が冷媒に移動することで、冷やされた冷水は空調機に送られ、冷水の熱を汲み上げた冷媒は低温・低圧の気体に変化します。低温・低圧の気体は再び圧縮機へ送られ、冷凍サイクルを繰り返します。
♢パーツが細分化されてなく小型の製造が可能
♢容量あたりの質量、体積が小さく安価で構築可能
♢冷凍サイクルの最高温度が低いため、点検の周期を長くしても支障が少ない
♢騒音がやや大きいです。
♢需要電力が増加する。
吸収式冷凍機の特徴
吸収式冷凍機は〈蒸発〉➡〈吸収〉➡〈再生〉➡〈凝縮〉吸収式冷凍サイクルを採用しています。吸収式冷凍機は、大きな建物を冷房するのに必要な、冷水を作る機械です。大型施設や高層ビルなどの冷房にも、吸収式冷凍機が導入されてます。使用する冷媒は、臭化リチウム水溶液。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。
一体空冷式冷凍機の特徴
♢化学薬品のプロセス冷却に空冷式ブラインクーラを採用できる
♢水質耐力のある機器を採用できる
♢増設に伴い、機械室内にユニット設置スペースがなく屋外にユニットを設置
が可能
♢既設R22・R404A設備の空冷化、冷媒転換が可能
♢きめ細かな制御により驚異的な省エネを実現し、アルコール凍結装置、冷凍庫、空調機、チラー装置への複合的使用が可能とマルチに活躍
リモート型冷凍機
♢圧縮機を屋内設置し熱交換器(コンデンサー)を屋外に設置する仕組みです。圧縮機と熱交換器が一体型(一体空冷冷凍機)は屋外設置しか選択できない為、圧縮機の騒音値が懸念される場合に用いられます。
♢事務室や、食堂の空調にも利用でき、簡易な恒温恒湿管理や年間冷房に対応し、高精度な恒温恒湿管理にも対応可能。
♢室外の騒音は静かであり、室外機は空冷のコンデンサと送風機があるのみ。
♢デメリットとしては、コスト増と設置場所の確保が必要である。
CO2冷媒冷凍機
♢自然界に存在、無色、無臭、食品的に無害、不燃性、無毒、化学的に不活性。
♢常温常圧では気体 三重点の-56℃でドライアイスになる。
♢冷媒区分はA1（低毒・不燃性）。
♢大気中には約0.04%の体積として存在。
♢自然冷媒であり、オゾン破壊係数がゼロ、地球温暖化係数が1と低く地球環境に悪影響が無い
♢単位体積当たりの運ぶ熱量が高いので圧縮機を小型化できかつガス配管径を小さくすることができる
♢圧縮比が低い状態（2段圧縮における低段側のサイクル）において断熱効率に優れるため、高いCOPを実現できる
♢圧力と密度が高いことにより蒸発・凝縮時に高い熱伝達率を有する
♢圧力損失が小さいので吸入配管や液配管が長尺になっても影響が少ない
♢吐出温度が他の冷媒に比べ高いことが温水取り出し等の熱回収に有効に利用できる
♢吸入配管は、R410Aと同等の圧力のため、空調用銅管を使用可
このように冷凍機にはたくさんの種類があります。
宇佐見冷機は冷凍・冷蔵庫に詳しく対応できますので、修理やメンテナンスが必要な場合はお気軽にお問い合わせください。
