第19章 冷凍能力の算定（法定冷凍トン）
許可・届出・適用除外の境目を決める「1日の冷凍能力」を、冷凍則 第5条の5つの算定方法（遠心式・吸収式・自然循環式・往復式など・その組合せ）で求める。
1. 「1日の冷凍能力」はなぜ大事か
高圧ガス保安法（以下「法」）では、冷凍設備の大きさを「1日の冷凍能力」（単位：トン）で表します。この数字で、次のことが決まります。
・法が適用されるか（適用除外の3トン・5トン。高圧ガス保安法施行令（以下「令」）第2条第5項）
・都道府県知事の許可がいるか、届出でよいか（法 第5条、令 第4条。第20章）
・どの免状の冷凍保安責任者を選ぶか（冷凍保安規則（以下「冷凍則」）第36条。第24章）
法 第5条第3項は、この冷凍能力を「経済産業省令で定める基準に従つて算定」すると定め、その基準が冷凍則 第5条です。
法の冷凍能力は、設備を実際に運転して測るものではなく、圧縮機の押しのけ量や原動機の定格出力などの設備の値から、決まった式で計算するものです。冷凍則 第5条は設備の種類ごとに次の5つの方法を定めています。
・第1号 遠心式圧縮機を使う設備
・第2号 吸収式冷凍設備
・第3号 自然環流式・自然循環式冷凍設備
・第4号 それ以外（往復式などの圧縮機を使う設備）
・第5号 第4号の設備で、第3号の自然循環式冷凍設備の冷媒ガスを冷やす設備
2. 遠心式と吸収式（冷凍則 第5条第1号・第2号）
遠心式と吸収式は、1トンあたりの値が決まっているので、割り算するだけです。
・遠心式圧縮機を使う製造設備 … 圧縮機の原動機の定格出力1.2キロワットをもって1日の冷凍能力1トン
・吸収式冷凍設備 … 発生器を加熱する1時間の入熱量27,800キロジュールをもって1日の冷凍能力1トン
計算の例
・遠心式で原動機の定格出力が144kW → 144 ÷ 1.2 ＝ 120トン
・吸収式で発生器の1時間の入熱量が556,000kJ → 556,000 ÷ 27,800 ＝ 20トン
吸収式の入熱量は「1時間」あたりの値で割ります。「1日の入熱量」ではないので注意します。
3. 自然環流式・自然循環式（冷凍則 第5条第3号）
自然環流式冷凍設備・自然循環式冷凍設備は、次の式で求めます。
R ＝ Q × A
・R … 1日の冷凍能力（トン）
・Q … 冷媒ガスの種類ごとに冷凍則の表で決まった数値
・A … 蒸発部又は蒸発器の冷媒ガスに接する側の表面積（平方メートル）
Qの値（冷凍則 第5条第3号の表より抜粋）
・二酸化炭素 1.02 ・アンモニア 0.64 ・フルオロカーボン32 0.63 ・フルオロカーボン410A 0.57
・フルオロカーボン404A 0.50 ・フルオロカーボン407C 0.49 ・フルオロカーボン22 0.47 ・フルオロカーボン134a 0.36
計算の例：Qが0.64の冷媒で、表面積Aが50m² → 0.64 × 50 ＝ 32トン
ここは「掛け算」です。下の第4号の「割り算」と取りちがえないようにします。試験では、Qの値は問題文で与えられることが多いので、式の形を確実に覚えます。
4. 往復式などの圧縮機（冷凍則 第5条第4号）
第1号〜第3号以外の製造設備（往復式・スクリュー式・スクロール式などの容積式圧縮機を使う設備）は、次の式で求めます。
R ＝ V ÷ C
・R … 1日の冷凍能力（トン）
・V … 圧縮機の標準回転速度における1時間のピストン押しのけ量（立方メートル）
・C … 冷媒ガスの種類ごとに冷凍則の表で決まった数値。同じ冷媒でも、圧縮機の気筒1個の体積が5,000立方センチメートル以下か、超えるかで値がちがう
Cの値（冷凍則 第5条第4号の表より抜粋。左が5,000cm³以下、右が5,000cm³超え）
・フルオロカーボン134a 14.4／13.5 ・プロパン 9.6／9.0 ・フルオロカーボン22 8.5／7.9
・アンモニア 8.4／7.9 ・二酸化炭素 1.8／1.7
表にない冷媒ガスは、温度零下15度の乾き飽和蒸気の比体積やエンタルピーなどから求める式（表の「その他のガス」）で求めます。
Vの求め方には特別な場合が2つあります。
・多段圧縮方式・多元冷凍方式 … V ＝ VH ＋ 0.08 × VL（VH：最終段又は最終元の気筒の1時間のピストン押しのけ量、VL：最終段又は最終元の前の気筒の1時間のピストン押しのけ量）
・回転ピストン型圧縮機 … V ＝ 60 × 0.785 × t × n ×（D² − d²）（t：回転ピストンのガス圧縮部分の厚さ〔m〕、n：回転ピストンの1分間の標準回転数、D：気筒の内径〔m〕、d：ピストンの外径〔m〕）
表の備考で、多元冷凍方式では最終元の冷媒ガスをCの表の冷媒ガスとし、多段・多元では最終段又は最終元の気筒を表の「圧縮機の気筒」とみなします。
また第5号により、第4号の設備で第3号の自然循環式冷凍設備の冷媒ガスを冷やす設備は、第4号の式（R＝V÷C）で求めます。
5. 計算してみよう
例1：フルオロカーボン22の往復式圧縮機（気筒1個の体積5,000cm³以下、C＝8.5）で、標準回転速度における1時間のピストン押しのけ量Vが170m³
R ＝ 170 ÷ 8.5 ＝ 20トン
例2：アンモニアの往復式圧縮機（C＝8.4）で、V＝84m³
R ＝ 84 ÷ 8.4 ＝ 10トン
例3：アンモニアの二段圧縮（C＝8.4）で、VH＝50m³、VL＝150m³
V ＝ 50 ＋ 0.08 × 150 ＝ 50 ＋ 12 ＝ 62m³
R ＝ 62 ÷ 8.4 ≒ 7.4トン
割り算のR＝V÷Cでは、Cが小さい冷媒ほど、同じ押しのけ量でも冷凍能力（トン数）が大きくなります。二酸化炭素のCは1.8と小さいので、小さな押しのけ量でも大きなトン数になります。
答えのたしかめ方：R＝V÷Cの答えに、もう一度Cを掛けるとVにもどるかを見ます（20 × 8.5 ＝ 170）。
POINT
6. ここだけは覚える
・冷凍能力の算定の基準＝法 第5条第3項 → 冷凍則 第5条
・遠心式：原動機の定格出力1.2kWで1トン
・吸収式：発生器を加熱する1時間の入熱量27,800kJで1トン
・自然環流式・自然循環式：R＝Q×A（Aは蒸発部又は蒸発器の冷媒ガスに接する側の表面積m²）
・その他（往復式など）：R＝V÷C（Vは標準回転速度における1時間のピストン押しのけ量m³）
・Cは冷媒ガスの種類と、気筒1個の体積5,000cm³以下か超えるかで変わる
・多段・多元：V＝VH＋0.08VL。多元は最終元の冷媒ガスでCを選ぶ
・回転ピストン型：V＝60×0.785×t×n×(D²−d²)。nは1分間の回転数、Dは気筒の内径、dはピストンの外径
・Cが小さいほど（同じVなら）トン数は大きい