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目に見えない変化で熱を奪う!?業務用冷凍機の基礎知識を分かりやすく解説

業務用冷凍機は、冷凍機の規模を大がかりにしたものですが、そもそも冷凍機とはどのような装置になるのかご存知でしょうか。冷凍機は、気化熱を利用して冷たい温度の熱を作り出すシステムで、冷媒が蒸発するときに周囲から熱を奪い取って冷たい熱を生み出す、これは目に見えない変化で熱を奪うなどの意味でもあり業務用冷凍機は面積が広い周囲を冷却する目的で使用される装置です。その施設が倉庫になっていて、外部に冷気が逃げないよう密閉されたもの冷凍倉庫です。

業務用冷凍機の基本!冷凍機械の原理でもある冷凍サイクル

コンプレッサ(圧縮機)を使用して冷媒を圧縮して、空気や水を冷却する種類の冷凍機のことを圧縮式冷凍機と呼び業務用冷凍機の主流になる方式です。圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器、業務湯冷凍機内部で低温の熱源から高温の熱源へと熱を移動させて、いくつかの状態変化を経て最初の状態に戻る、これを繰り返して熱エネルギーを循環させる仕組みのことを冷凍サイクルと呼びます。 業務用エアコンやターボ冷凍機などの空調機器は、業務用冷凍機に分類されるもので冷媒と冷凍サイクルを繰り返して冷たい水や空気を作り出す構造です。ちなみに、アルコールで皮膚を拭くと冷たく感じますが、その原理はどのようになるのでしょうか。アルコールの大気中圧力の蒸発温度は低く、体温は蒸発温度よりも高いため、液体が体に触れると体温により蒸発します。そして体から熱が奪われるため冷たく感じるわけです。なお、液体が蒸発するときには周囲の熱を奪う性質でもある気化熱があり、冷媒を使用している業務用冷凍機の冷却もこの原理を利用しているのが特徴です。

蒸気圧縮式冷凍機は一般的に使用されている業務用冷凍機

一般的に使われている業務用冷凍機は、蒸気圧縮式冷凍機と呼ばれるもので、使用する冷媒には、アンモニア・炭化水素・二酸化炭素・フロンなどの種類があります。業務用冷凍機は、蒸発→圧縮→凝縮→膨張の冷凍サイクルがあります。冷媒を圧縮するための装置や高温高圧の気体になっている冷媒を外気などにより冷却して液体にする凝縮装置、そして液体の冷媒を小さな穴から噴出させる膨張弁と液体が気化して低温を作る蒸発装置の4つの主要部で構成されます。 蒸気圧縮式の業務用冷凍機の特徴は、部品が細分化されていないため小型化が可能になることや、容量あたりの質量および体積が小さいため価格を抑えることができる、冷凍サイクルの最高温度が低いので定期点検の周期を長くしてもそれほど支障が生じないなどが挙げられます。このようなメリットを持っている蒸気圧縮式には、騒音がやや大きいことや需要電力が増加するなどのデメリットもあるといわれています。

業務用冷凍機の種類や吸収式冷凍機の特徴

業務用冷凍機には、蒸発→圧縮→凝縮→膨張の冷凍サイクルの蒸気圧縮冷凍機、蒸発→吸収→再生→凝縮の冷凍サイクルの吸収式冷凍機、2つの種類があります。これらは循環方式による違いになるわけですが、吸収式の業務用冷凍機の場合は、大きな建造物の冷房を行うために欠かせない冷水を作る装置で、大型施設や高層ビルなどで使用する冷房設備に採用されているといいます。蒸気圧縮式に使用する冷媒は、アンモニア・炭化水素・二酸化炭素・フロンなどになりますが、吸収式には臭化リチウム水溶液で空調用のものには臭化リチウムを使用するなどの違いを持ちます。 アンモニアを冷媒にして、吸収液に水を使うのがアンモニア吸収式冷凍機です。主に冷凍機で使用されている業務用冷凍機で-60度まで冷却が可能で容易に空冷化を実現するといいます。なお、刺激臭のある有害物質に含まれるため漏えいしたときの除害装置などの設備が必須ですが、これは蒸気圧縮式の場合も同じことがいえます。

ターボ冷凍機は病院や半導体工場など空調設備に利用される熱源機になる業務用冷凍機

業務用冷凍機の一つにターボ冷凍機と呼ばれるものがありますが、この業務用冷凍機は用途によりいくつかの種類があります。例えば、冷媒の冷凍サイクルを使い冷水を精製して医療機関や半導体製造工場、大型施設の空調設備に利用する熱源機に使用したり、スクリュー冷凍機や吸収式冷凍機など冷房専用機、特殊用途のブライン型や熱回収型のダブルバンドル、冷媒に水を採用して地球環境に優しい業務用冷凍機などがあります。 なお、電力を駆動源にしているターボ冷凍機は、CO2排出量が少ない業務用冷凍機で、吸収式タイプは水を冷媒にしているため地球環境に優しいといいます。水は、大気中では100度で沸騰しますが、圧力が下がり真空に近い状態のときは約5度で沸騰する性質を持ちます。真空になっている冷房用の配管に冷水が通るところに冷媒をたらすと、配管の熱を奪い蒸発するため配管内の冷水が冷却される原理です。電動式の場合は、フロンを冷媒にしてこれを圧縮することで熱が発生して、膨張により熱を奪うなどの性質を利用しています。

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業務用冷凍機の基礎知識

このサイトでは、目に見えな変化により熱を奪うといった仕組みを持つ冷凍機の中で業務用タイプの装置に関する基礎知識を分かりやすく解説しています。冷凍機には使用する冷媒および冷却のサイクルの違いにより、いくつかの種類があります。冷媒は、冷蔵庫やエアコンなどの内部で熱を温度の低い所から高い所に移動させるために使用される流体の総称です。なお、ここでは業務用冷凍機のメンテナンス!ターボや冷凍機の各種点検に関するおとや耐用年数に関係する定格出力などに付いてご紹介しています。

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