第14章 安全装置
冷媒設備の圧力が許容圧力を超えたときに働く安全装置（安全弁・破裂板・溶栓・高圧遮断装置など）のしくみと取付けのきまり、放出管と液封への備え。
1. 安全装置がなぜ必要か
冷凍装置は、冷却水が止まる、火災で外から熱せられる、冷媒を入れすぎる、弁を閉じたまま運転する、などの原因で圧力が異常に上がることがあります。そのまま圧力が上がり続けると、容器や配管が破裂するおそれがあります。
そこで冷凍保安規則（以下「冷凍則」）では、次のように定めています。
・冷媒設備には、当該設備内の冷媒ガスの圧力が許容圧力を超えた場合に直ちに許容圧力以下に戻すことができる安全装置を設けること（冷凍則 第7条第1項第8号）
・冷媒設備（一部の圧縮機を除き、その油圧系統を含む）には、圧力計を設けること（冷凍則 第7条第1項第7号）
ここでいう「許容圧力」は、冷媒設備で現に許容しうる最高の圧力で、設計圧力または腐れしろを除いた肉厚に対応する圧力のうち、いずれか低いほうです（冷凍保安規則関係例示基準の考え方。安全側をとって低いほうを使います）。
安全装置として認められているものは、次のとおりです（同例示基準。茨城県「冷凍設備の手引き」による）。
・高圧遮断装置
・安全弁（圧縮機に内蔵された安全弁を含む）
・破裂板
・溶栓
・圧力逃がし装置
2. 安全弁
安全弁は、ばねで弁を押さえておき、中の圧力が設定した圧力（吹始め圧力）に達すると弁が開いて冷媒ガスを逃がし、圧力が下がるとまた閉じる装置です。何度でも作動できるのが特長です。
取付けのきまり（冷凍保安規則関係例示基準。茨城県の手引きによる）
・圧縮機（遠心圧縮機を除く） … 吐出し部の、吐出し圧力を正しく検知できる位置に安全装置（高圧遮断装置・安全弁）を設ける。冷凍能力が20トン未満の圧縮機では、安全弁の取付けを省略できる
・シェル型凝縮器と受液器 … 安全弁を取り付ける。内容積が500L未満のものは溶栓に代えることができる
安全弁の前（容器側）に止め弁を付けることがありますが、冷凍則では次のように決めています。
・安全弁に付帯して設けた止め弁は、常に全開しておくこと。ただし、安全弁の修理又は清掃のため特に必要な場合は、この限りでない（冷凍則 第9条第1号）
止め弁が閉じていると、いざというときに安全弁が働きません。また、安全弁のばねの調整部には施錠または封印をして、勝手に設定を変えられないようにします（茨城県の手引き 第17号の解説）。完成検査では、ばね式安全弁などの機能を作動試験またはその記録で検査します（冷凍則 別表第一）。
安全弁の作動圧力と構造について、例示基準では次のように定めています（例示基準 8.11〜8.13・15）。
・圧縮機に取り付ける安全弁の吹出し圧力は、圧縮機の吐出し側の許容圧力の1.2倍（または吐出しガスを直接受ける容器の許容圧力の1.2倍のうち低いほう）を超えない。また、吹出し圧力は吹始め圧力の1.15倍以下
・容器に取り付ける安全弁の吹出し圧力は、高圧部では高圧部の許容圧力の1.15倍以下、低圧部では低圧部の許容圧力の1.1倍以下
・安全弁は、作動圧力を設定した後に封印できる構造とし、試験で確認した吹始め圧力を本体に消えない方法で表示する
・安全弁の元弁には、緊急時に操作する必要上、禁札を取り付ける
3. 破裂板と溶栓
破裂板 … 薄い金属の板で、決められた圧力になると破れて圧力を逃がします。
・構造が簡単で、大きな口径のものをつくりやすい
・一度破れると元に戻らないので、冷媒の放出が止まらない。作動したら交換が必要
溶栓 … 低い温度で溶ける金属を詰めた栓です。圧力ではなく温度を感知して、金属が溶けると冷媒を放出します。火災などで外から熱せられて容器の温度が上がったときに働きます。
・温度で作動するので、圧縮機の吐出しガスのような高温の影響を受ける場所には取り付けない
・作動すると、冷媒をほぼ全部放出してしまうおそれがある
使える場面の制限（冷凍保安規則関係例示基準）
・可燃性ガスまたは毒性ガスを冷媒とする場合は、破裂板と溶栓以外の安全装置を用いる（アンモニアは可燃性ガスでも毒性ガスでもある：冷凍則 第2条）
また、指定設備の冷媒設備には、安全装置として破裂板を使用しないこととされています。ただし、安全弁と破裂板を直列に使用する場合は、この限りでない（冷凍則 第57条第10号）。
例示基準では、溶栓（低圧部に用いるものを除く）の溶融温度は原則として75℃以下とし、冷媒ガスの温度を正しく検知でき、かつ圧縮機の高温の吐出しガスに影響されない位置に取り付けることとしています（例示基準 8.15）。
また、冷媒設備に破裂板と安全弁の両方を取り付けた場合は、破裂板の破裂圧力を安全弁の作動圧力以上にします（例示基準 8.16）。まず安全弁が働き、破裂板はその後ろの備えになります。
4. 高圧遮断装置とその他の保護装置
高圧遮断装置は、圧縮機の吐出し側の圧力が設定値を超えたときに、圧縮機の運転を止める装置です（圧力スイッチの一種）。冷媒を外に出さずに、圧力上昇の原因である圧縮機を止めるのが特長です。
・一般に、安全弁が吹き始める圧力より低い圧力で作動するように設定し、安全弁が吹く前に圧縮機を止める
・作動した後は、原因を調べてから復帰させる。KHKの施設基準でも、高圧遮断装置が作動した後の復帰は冷媒設備を点検してから行うこととしている（茨城県の手引きに掲載された KHKS 0302 の抜粋による）
冷凍則では、冷凍保安責任者を置かなくてよいユニット形の製造施設の条件として、高圧遮断装置のほか、次のような自動制御装置を挙げています（冷凍則 第36条第2項第1号ハ）。どれも、ほかの冷凍設備でもよく使われる保護装置です。
・低圧遮断装置 … 低圧側の圧力が常用の圧力より著しく低下したときに圧縮機を止める（開放型圧縮機）
・油圧保護装置 … 強制潤滑装置の潤滑油圧力が下がったときに圧縮機を止める
・過負荷保護装置 … 圧縮機を駆動する動力装置に設ける
・凍結防止装置 … 液体冷却器に設ける
・冷却水断水保護装置 … 水冷式凝縮器に設ける
・送風機の連動 … 空冷式・蒸発式凝縮器の送風機が回らなければ圧縮機が動かないようにする
・過熱防止装置 … 暖房用電熱器を内蔵するものに設ける
例示基準では、高圧遮断装置についてさらに次のように定めています（例示基準 8.11(3)・8.14）。
・作動圧力は、高圧部に取り付けた安全弁（内蔵形安全弁を除く）の吹始め圧力の最低値以下で、かつ、高圧部の許容圧力以下に設定する
・設定圧力が目で見て分かるものであること
・原則として手動復帰方式とする。自動復帰式にできるのは、可燃性ガス・毒性ガス以外の冷媒で、一つの循環系統の冷凍能力が10トン未満の冷凍設備のうち、運転と停止が自動で行われても危険の生じるおそれのない構造のものに限られる
手動復帰にするのは、作動したということは何か異常があったということなので、人が原因を調べて取り除いてから運転を再開させるためです。
5. 放出管と液封への備え
安全弁や破裂板が作動すると、冷媒ガスが外へ出ます。冷凍則では次のように定めています。
・安全装置のうち安全弁又は破裂板には、放出管を設けること。放出管の開口部の位置は、放出する冷媒ガスの性質に応じた適切な位置であること（冷凍則 第7条第1項第9号）
・ただし、大気に冷媒ガスを放出することのないもの、不活性ガスを冷媒ガスとする冷媒設備に設けたもの、一定の吸収式アンモニア冷凍機に設けたものは除かれる（同号）
開口部の位置の例（冷凍保安規則関係例示基準。茨城県の手引きによる）
・可燃性ガス … 近接する建築物または工作物の高さ以上の高さで、周囲に着火源などのない位置
・毒性ガス … 当該ガスの除害設備の中
このほか、次の部分にも安全装置を付けます（同例示基準）。
・液封により圧力上昇のおそれがある部分（銅管および外径26mm未満の配管を除く） … 安全弁、破裂板または圧力逃がし装置
・低圧部に用いる容器で、容器に付いた止め弁で封鎖される構造のもの … 安全弁、破裂板または圧力逃がし装置
POINT
6. ここだけは覚える
・冷媒設備には、圧力が許容圧力を超えたら直ちに許容圧力以下に戻す安全装置を設ける（冷凍則 第7条第1項第8号）。圧力計も設ける（同第7号）
・安全装置＝高圧遮断装置・安全弁・破裂板・溶栓・圧力逃がし装置
・安全弁は繰り返し作動できる。安全弁の止め弁は常に全開（修理・清掃のときを除く。冷凍則 第9条第1号）
・20トン未満の圧縮機は安全弁を省略できる。内容積500L未満のシェル型凝縮器・受液器は溶栓に代えられる
・破裂板は一度破れたら交換。溶栓は温度で作動（高温部に付けない）
・可燃性ガス・毒性ガスの冷媒には、破裂板・溶栓は使わない
・高圧遮断装置は安全弁より低い圧力で作動させ、作動後は原因を調べてから復帰
・安全弁・破裂板には放出管（不活性ガスの冷媒設備などは除く）。毒性ガスは除害設備の中へ
・液封のおそれがある部分には安全弁・破裂板・圧力逃がし装置
・高圧遮断装置は原則として手動復帰。作動圧力は安全弁の吹始め圧力の最低値以下・高圧部の許容圧力以下（例示基準 8.11・8.14）
・溶栓の溶融温度は原則75℃以下。破裂板の破裂圧力は安全弁の作動圧力以上