第7章 圧縮機① 種類
冷凍装置の心臓である圧縮機を、圧縮のしかた（容積式・遠心式）と、電動機との組み方（開放形・半密閉形・密閉形）で見分けられるようにする。
1. 圧縮機の役割
圧縮機は、冷凍装置の「心臓」にあたる機械です。蒸発器で熱を吸って蒸気になった低い圧力の冷媒を吸い込み、圧縮して圧力と温度を高め、凝縮器へ送り出します。
なぜ圧縮するのかというと、冷媒は圧力が高いほど高い温度で凝縮するからです。圧力を上げておくと、外気や冷却水のような「ふつうの温度」のものでも冷媒を冷やして液に戻せます。こうして冷媒は、蒸発器（低圧）→圧縮機→凝縮器（高圧）→膨張弁→蒸発器、とぐるぐる回り続けます。
圧縮機が吸い込むのは「蒸気」です。液の冷媒が多量に吸い込まれると（液戻り）、液はほとんど縮まないため、液圧縮で弁などが壊れるおそれがあります。運転で液戻りを避ける理由はここにあります。
2. 容積式と遠心式
圧縮機は、圧縮のしかたで大きく2つに分かれます（日本冷凍空調学会『冷媒圧縮機』）。
・容積式 … 吸い込んだ冷媒蒸気を閉じ込めた空間に入れ、その体積を小さくして圧力を高める方式。往復式と回転式があります
・遠心式（ターボ式） … 羽根車を高速で回して冷媒蒸気を加速し、その速さ（運動エネルギー）を圧力に変える方式。大容量のターボ冷凍機に使われます
往復式（レシプロ式）は、シリンダの中をピストンが往復して、吸込み→圧縮→吐出しをくり返します。シリンダには吸込み弁と吐出し弁があります。気筒（シリンダ）がいくつもある多気筒形では、一部の気筒の吸込み弁を開いたままにして働かなくさせる「アンローダ」で、能力を段階的に下げられるものがあります（第8章）。
中形以上の往復圧縮機の多くは、油ポンプで軸受などに潤滑油を送る強制給油式です。油ポンプは、クランクケース内の圧力（ほぼ吸込み圧力）の上に圧力を上乗せして油を送るので、油圧計の読みをそのまま給油圧力とはみなしません。
給油圧力 ＝ 油圧計の指示する圧力 − クランクケース内の圧力
この正味の給油圧力が不足すると軸受などが焼き付くおそれがあるので、不足したときは油圧保護圧力スイッチで圧縮機を止めます（第11章）。
3. 回転式のなかま（ロータリ・スクロール・スクリュー）
回転式も容積式のなかまです。回転する部品で、閉じ込めた空間を少しずつ小さくしていきます。
・ロータリ（ローリングピストン形） … シリンダの中で偏心したピストン（ローラ）が転がるように回って圧縮します。小形で、家庭用エアコンなど小さな空調機に広く使われます
・スクロール … 渦巻き形の固定スクロールと旋回スクロールを組み合わせ、すき間の空間を外側から中心へ移しながら小さくして圧縮します。吸込み弁がなく、振動・騒音が小さいのが特徴です
・スクリュー … かみ合う雄ロータと雌ロータの溝の空間を小さくして圧縮します。吸込み弁・吐出し弁がないのが特徴で、ロータのすき間の密封や冷却のために潤滑油を噴射するものが多く、スライド弁で能力を無段階に調整できるものがあります
試験では「どの圧縮機が、何で圧縮するか」の組合せがよく問われます。往復式＝ピストン、スクロール＝渦巻き、スクリュー＝2本のロータ、遠心式＝羽根車、と結びつけて覚えます。
4. 開放形・半密閉形・密閉形
圧縮機は、電動機（モータ）との組み方でも分けられます（日本冷凍空調学会『冷媒圧縮機』）。
・開放形 … 駆動軸がケーシング（外箱）を貫いて外に出ていて、外の電動機やエンジンで動かします。軸が貫く部分から冷媒が漏れないよう、軸封装置（シャフトシール）が必要です。アンモニアは電動機の銅線を侵すので、アンモニア冷凍装置ではこの形が使われます。大形の産業用冷凍機にも使われます
・半密閉形 … 電動機と圧縮機をケーシングに収め、ケーシングの一部をボルトで締めてあるもの。ボルトを外せば分解して修理できます
・密閉形 … 電動機と圧縮機をケーシングに収め、溶接で密閉したもの。分解はできません。家庭用の冷蔵庫やエアコンの圧縮機は密閉形です
半密閉形と密閉形は、電動機が冷媒の中にあるので、軸封装置からの漏れの心配がありません。
5. 法令とのつながり（冷凍能力の算定）
高圧ガス保安法（法）の下の冷凍保安規則（冷凍則）は、1日の冷凍能力の算定のしかたを、圧縮機の種類ごとに決めています（冷凍則 第5条）。くわしい計算は第19章で学びますが、ここで圧縮機の種類と結びつけておきます。
・遠心式圧縮機 … 原動機の定格出力1.2キロワットをもって1日の冷凍能力1トン（冷凍則 第5条第1号）
・吸収式冷凍設備 … 発生器を加熱する1時間の入熱量27,800キロジュールで1トン（同第2号）
・自然環流式・自然循環式 … R＝QA（Aは蒸発器の冷媒に接する側の表面積）（同第3号）
・それ以外（往復式・回転式など） … R＝V／C（Vは標準回転速度での1時間のピストン押しのけ量、Cは冷媒の種類などで決まる数）（同第4号）。回転ピストン形の圧縮機は、Vを専用の式で求めます
例：定格出力60kWの遠心式なら、60÷1.2＝50トンです。
写真：Endora6398 ／ CC BY-SA 4.0 ／ ウィキメディア・コモンズ（縮小して掲載）
POINT
6. ここだけは覚える
・圧縮機は冷媒蒸気を圧縮して圧力と温度を上げ、凝縮しやすくする。液を多量に吸うと液圧縮で壊れるおそれ
・容積式（往復式・ロータリ・スクロール・スクリュー）と遠心式（羽根車・ターボ）
・往復式は吸込み弁と吐出し弁あり／スクロールは吸込み弁なし／スクリューは吸込み弁・吐出し弁なし
・スクリューは雄・雌ロータ、油噴射、スライド弁で無段階の容量制御
・開放形＝軸封装置が必要（アンモニア用）／半密閉形＝ボルトで分解できる／密閉形＝溶接（家庭用）
・遠心式の冷凍能力は原動機の定格出力1.2kWで1トン（冷凍則 第5条第1号）。往復式などはR＝V／C（同第4号）