【編集中】冷凍設備の基礎

【冷凍冷蔵設備】
・冷却、冷凍の方法
水の冷却熱（顕熱）、氷や寒剤の融解熱、ドライアイスの昇華熱、水や冷媒の蒸発潜熱を利用
※吸収式冷温水器
圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器（冷凍サイクル）
圧縮機：冷媒を蒸発器で蒸発させるために冷媒蒸気を連側的に吸引。上記を圧縮して高温・高圧ガスを生成
凝縮器：圧縮器からの高温・高圧ガスを冷却して、液体にする。
膨張弁：冷媒液の圧力を下げて、蒸発器に搾る絞り弁。
蒸発器：冷媒液を低温で蒸発させて、周囲の空気や水などから熱を奪う熱交換器
※冷却目的が冷凍装置、暖房・温水製造はヒートポンプ装置。
P37図面を参照
※四方切替弁：エアコンは冷房時と暖房時で冷房の流れを切り替えて、１台で２つの用途が使用可能。
●p19の図面を挿入
直接冷却方式＆間接冷却方式

・冷凍能力：冷媒が蒸発器で蒸発する際、冷媒が周囲の空気や水などから熱を吸収する量（kJ/s）
・圧縮動力：冷媒が圧縮されて、高圧高温ガスになるときに吸収した熱量
・凝縮熱量：圧縮機からの高圧高温ガスが凝縮器で液化して元の冷媒に戻った際の冷却熱量。
凝縮熱量＝冷凍能力＋圧縮動力
p-h線図p23の図面挿入
※ダイキン空調基礎を参照
成績係数（COP）＝冷凍能力/消費した動力（エネルギーor熱量）※エネルギー効率

・吸収式冷凍装置
蒸発器→吸収器→再生器→凝縮器
※圧縮機を使用させず、蒸発させた冷媒を吸収器の吸収剤に吸収させて冷却する
●P41の図面および表を挿入。

・冷凍能力を示す
日本冷凍トン：０℃の水１トンを１日で０℃の氷にするのに必要な冷却熱量（kWorｋJ/ s）
（製氷用の冷凍能力を基準にした考え方）
法廷冷凍能力（法令トン）：冷凍装置の設置申請をする際に求める１日の冷凍能力

・冷媒
・フルオロカーボン冷媒
単一成分冷媒R22、R１３４aなど
混合冷媒：共沸混合冷媒（R507A）、非共沸混合冷媒（R407 C、R404A、R410A）
（混合している冷媒の沸点が同一か否か）
・自然冷媒
アンモニア、二酸化炭素、炭化水素、水、空気など
フルオロカーボン：F,C、H、Clなどで構成される冷媒。
①CFC冷媒（特定フロン）
塩素を含んでいるために、オゾン層破壊への影響が大きく、世界で製造禁止。輸出入禁止となった冷媒
②HCFC冷媒（指定フロン）
塩素をわずかに含まれている2020年に製造禁止
③HFC（代替フロン）
塩素を含まないフロンで、現在主流フロン
・冷媒表示
フルオロカーボン（単一冷媒）
R①②③　　①炭素原子数－１　②水素原子数＋１　③フッ素原子数
フルオロカーボン（混合冷媒）
R４○○　400番台は非共沸混合冷媒を示す。
R５○○　500番台は共沸混合冷媒を示す。
R６○○　６00番台は有機化合物を示す。
R７○○　７00番台は無機化合物を示す。

・ブライン：凝固点が０℃以下の液体で、不凍液
→塩化カルシウム、塩化ナトリウム、エチレングリコール、ﾌﾟﾛﾋﾟﾚﾝグリコールなど
→濃度が低くなると凝結が上昇し、凍結温度が上がる。
※無機ブラインは配管やタンクなどの腐食性が強いため、腐食植生剤を添加して使用。
※ﾌﾟﾛﾋﾟﾚﾝグリコールは食添のため、食品工場の冷却用に使用される。

・圧縮機
（圧縮方法による分類）
①容積式：一定容積に蒸気を吸い込み、閉じ込めて圧縮する方式
往復式（レシプロ式）：ピストンの往復運動により、シリンダ藍で蒸気を圧縮する方式

ロータリー式（回転式）：回転するロータリングピストンとケーシング内で囲まれた蒸気を圧縮する方式
スクロール式（渦巻式）：一定の固定スクロールと旋回スクロールで囲まれた蒸気が一回転して中心に向かい圧縮する方式
スクリュー式（ねじ式）：大きなロータとケーシングで囲まれた蒸気がロータの回転方向に向かって圧縮する方式
②遠心式（ターボ式）：高速で回転する羽根車（インペラー）が吸い込んだ蒸気を遠心力による速度エネルギーから圧力エネルギーに変換する方式
（駆動方式による分類）
・開放形：圧縮機本体と電動機が別々に設置された構造（大型、大容量に利用）
エンジン駆動（ディーゼルエンジン）もある、ガスヒートポンプ冷凍装置、カーエアコンにも使用される。
→駆動軸がケーシングを貫通するため、シャフトシールが必要となる。
・密閉型：圧縮機本体と電動機が一つのケーシング内で一体化された構造。
全密閉型　ケーシングが熔接で組み立てられた構造
半密閉型　ケーシングがボルト締めで組み立てられた構造
p65~67を挿入

・凝縮器
①水冷式
横型シェルアンドチューブ凝縮器
シェル（円筒胴）とチューブ（伝熱管）100本以上から構成
構造が複雑で中型から大型に利用。
二重管凝縮器
細い銅管（内側）と一回り太い銅管（外側）の二重管をコイル状の巻いた構造。
内側に冷却水を流し、冷媒ガスは内側と外側の銅管間で冷却されて凝縮液化する。
小型、小容量としてパッケージエアコンなどに利用
プレート凝縮器
数ｍｍ感覚の複数の板状の伝熱プレート（ステンレス）で構成。冷媒ガスと冷却ガスを交互に流して冷媒ガスを液化する。
●P93を挿入
※チューブ内の流速（水速）は１～３m/s
流速が大きすぎると、管内の腐食が発生、動力が大きくする必要がある、管の振動が大きくなる。
流速が小さすぎると、伝熱性能、成績係数が低下する。
※熱交換器は1年間に1度以上清掃を実施
（ブラシ洗浄、薬洗）
※不凝縮ガス（空気など）が混入すると、伝熱性能、成績係数の低下に繋がる。
②空冷式
前面風速（ファンを通過する風速）が速いほど空気側熱伝導率が大きくなり有利にある。
（1.5~2.5m/ｓの範囲で使用）
チューブの洗浄や冷却水設備が不要なため、ランニングコストは安価
圧縮機動力が大きくなる、空気側の熱伝導率が非常に小さいため、外形寸法、設置面積が大きくなる。
●P103を挿入
③蒸発式
伝熱管は多本数の裸管（銅管：3･４～１Ｂ）を使用する。
上部の散水ノズルからコイルに散布する。
●ｐ105挿入

・蒸発器
●乾式蒸発器：蒸発器出口の少し手前で冷媒が完全に蒸発して、乾き飽和蒸気となり、空気などで温度を上昇して、加熱蒸気になっていく方式。
ｐ109挿入
蒸発器を通過する空気と冷媒は向流方向となっている。
ディストリビュータ（分配器）：大きな蒸発器で10~20本のチューブに冷媒を均等に分配して流す部品。膨張弁直後に付ける。
●満液式蒸発器：チューブ内に水やブラインを流してチューブ周囲は低温の冷媒液で満たされながら蒸発して冷却する方式。
ｐ115を挿入
●冷媒液強制循環式；膨張弁から出た低圧低温の冷媒液を低圧受液器に貯め、強制的に蒸発器に送り込む。
ｐ117を挿入
・デフロスト（除霜）●ｐ119を参照
①散布方式（温水）さん水温ドア10~15℃程度が適正
②電気ヒーター方式
③ホットガス方式
→水冷式、空冷式、サーモバンク方式（冷凍運転時の凝縮熱を蓄熱槽に貯めて利用）、アキュムレータ方式（油分利器で少量ずつ蒸発させるために冷媒液を利用）、液循環方式
④ブライン方式
⑤オフサイクル方式
●ｐ121,123を挿入
●107を挿入

付属機器（6~7章）
①高圧受液器（レシーバ）
凝縮器で凝縮した冷媒を溜めておく圧力容器で、凝縮器の直下部に設置し、液が重力で落下しやすいようにする。
・メンテナンス時に冷媒を一時的に回収
・運転状態が変化して、内部冷媒量が変わったときの変化量を吸収する。
②油分離器（オイルセパレータ）
圧縮機から冷媒ガスとともに吐き出される冷凍機油を分離する装置
→圧縮機の吐きだし管途中に設置して、管内の油を効率よく分離（99.9~99.99%分離できる）
※金型（メッシュ）式、遠心分離式、バッフル式（ガス衝突分離式）、デミスタ式
●P１２９挿入
③乾燥機（ドライヤ）
冷媒中に混合した水分を吸着して除去する、凝縮器の出口液配管に取り付ける。
④液分離器
蒸発器出口から未蒸発の冷媒が出てきたとき、液と蒸気を分離して、蒸気のみ圧縮機に吸い込ませる、
蒸発器出口と圧縮機吸い込み口の間（吸い込み配管）に設置

・自動制御
①キャピラリーチューブ：細い銅管で中を流れる冷媒の抵抗を低圧にする膨張弁。●ｐ153を挿入

8章：200ｐ、201
冷媒配管施工の３原則：乾燥、清潔、気密
P240、241