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熱源設備である冷凍機の仕組み

空気の温度や湿度を調整するための設備、空調設備について紹介してきましたが、改めておさらいしますと、

空調設備 = 熱源設備⇒空調機設備⇒熱搬送設備⇒自動制御設備

で構成されています。「空調機設備⇒熱搬送設備」の部分に関しては、「中央方式空気調和設備」や「個別方式空気調和設備」で詳しく説明しました。では、「冷やす」もしくは「暖める」ベースとなる「熱源設備」はどのようなものがあるのでしょうか。

熱源設備は、大きく下記の2種類があります。

1.冷やす熱源設備: 冷凍機(蒸気圧縮冷凍機、ヒートポンプ方式、吸収式冷凍機)
2.暖める熱源設備: ボイラ

工場や大型のビルになると、熱源設備としても大きくなり、「吸収式冷凍機」や「ボイラ」が使われます。そして搬送経路としては「中央方式空気調和設備」が取られます。

一般の家庭や中小のテナントビルであれば、「蒸気圧縮冷凍機」や「ヒートポンプ方式」を用いた家庭用エアコンやパッケージエアコンを用いて、搬送経路として「個別方式空気調和設備」が取られます。ですので、「冷凍機」や「ボイラ」と言っても、普通の人は馴染みが少ないかと思います。

なので、まずは基本となる「冷凍機」の原理について知っておきたいと思います。名前の通り、冷凍機とは冷たい空気(マイナス零度含む)を作り出す設備になります。冷凍機の原理は、気体が急に膨張する時に温度が下がる現象を利用しています。

例えば、キーボードのゴミを取るスプレー缶を噴射し続けていると、持っている缶がとても冷たくなってくるのを感じると思います。実はこれが冷凍機の原理となります。スプレー缶の中にはガスを高圧で圧縮した液体が入っています。プッシュボタンを押すと、圧力が解除されて外に出る事が出来るので、液体がガスに変化して噴射されます。この時、スプレー缶の小さい中に閉じ込められていた気体が一気に広い空間に出てくる為、気化熱を吐き出し温度が一気に下がるのです。するとスプレー缶が冷やされて、噴射し続けていると缶が冷たく感じるのです。

これを意図的に作るのが「冷凍機」になります。つまり、気体を急激に膨張させて、冷えた気体を作るのです。冷凍機は、大きく下記の3種類に分かれます。

1.蒸気圧縮冷凍機(エアコン、冷蔵庫)
2.ヒートポンプ式(エアコン)
3.吸収式冷凍機(大型の冷却設備)

次回、各冷凍機について詳しくみていきたいと思います。

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