凝縮器は、長い管（通常はソレノイドコイル状）にガスを流すことで、周囲の空気に熱を逃がします。銅などの金属は熱伝導率が高く、蒸気輸送によく使用されます。凝縮器の効率を向上させるために、熱伝導性に優れたヒートシンクを管内に取り付け、放熱面積を増やすことで放熱を促進したり、ファンで空気の対流を促進して熱を逃がしたりすることがよくあります。
コンデンサーの原理について説明する前に、まずコンデンサーの概念を理解する必要があります。蒸留プロセスにおいて、蒸気を液体に変換する装置をコンデンサーと呼びます。
ほとんどのコンデンサの冷凍原理：冷凍コンプレッサーの機能は、低圧の蒸気を高圧の蒸気に圧縮することです。これにより、蒸気の体積が減少し、圧力が上昇します。冷凍コンプレッサーは、蒸発器から低圧の作動流体蒸気を吸入し、圧力を上げてコンデンサーに送ります。コンデンサーでは、高圧の液体に凝縮されます。スロットルバルブによって絞り込まれた後、感圧液体になります。圧力が低下した後、液体は蒸発器に送られ、そこで熱を吸収して蒸発し、低圧の蒸気になり、冷凍サイクルが完了します。
1. 冷凍システムの基本原理
液体冷媒は蒸発器で冷却対象物の熱を吸収した後、低温低圧の蒸気に蒸発します。この蒸気は冷凍コンプレッサーに吸入され、高圧高温の蒸気に圧縮されて凝縮器に排出されます。凝縮器では、冷却媒体（水または空気）に供給され、熱を放出して凝縮し、高圧液体になります。その後、絞り弁によって低圧低温の冷媒に絞り込まれ、再び蒸発器に入り、熱を吸収して蒸発することでサイクル冷凍の目的を達成します。このように、冷媒はシステム内で蒸発、圧縮、凝縮、絞りの4つの基本プロセスを経て冷凍サイクルを完了します。
冷凍システムにおいて、蒸発器、凝縮器、圧縮機、絞り弁は冷凍システムの4つの重要な部分です。その中でも、蒸発器は冷熱を輸送する機器です。冷媒は冷却対象物から熱を吸収することで冷凍を実現します。圧縮機は心臓部であり、冷媒蒸気を吸い込み、圧縮し、輸送する役割を果たします。凝縮器は熱を放出する装置です。蒸発器で吸収された熱と圧縮機の働きで変換された熱を冷媒に伝達します。絞り弁は冷媒を絞り減圧し、蒸発器に流入する冷媒液の量を制御・調整し、システムを高圧側と低圧側の2つの部分に分割します。実際の冷凍システムでは、上記の4つの主要コンポーネントに加えて、電磁弁、分配器、乾燥機、集熱器、可溶栓、圧力制御装置などの補助機器が使用されることが多く、これらは運転効率の向上、経済性、信頼性、安全性の向上に役立っています。
2. 蒸気圧縮冷凍の原理
単段蒸気圧縮冷凍システムは、冷凍コンプレッサー、凝縮器、蒸発器、スロットルバルブの4つの基本コンポーネントで構成されています。これらは配管で順番に接続され、閉鎖系を形成します。冷媒はシステム内を継続的に循環し、状態変化を起こし、外部と熱交換を行います。
3. 冷凍システムの主要コンポーネント
冷凍機は、凝縮形式によって水冷式冷凍機と空冷式冷凍機の2種類に分けられます。また、使用目的によって、単独冷却型と冷凍加熱型の2種類に分けられます。どちらのタイプも、以下の主要部品で構成されています。
コンデンサーは熱を放出する装置です。エバポレーターで吸収された熱とコンプレッサーによって変換された熱を冷媒に伝達します。スロットルバルブは冷媒の圧力を絞り下げ、同時にエバポレーターに流入する冷媒液の量を制御・調整し、システムを高圧側と低圧側の2つの部分に分割します。
投稿日時: 2023年12月26日