冷凍システムにおける冷媒と冷却剤とは？

冷媒と冷却剤の区別に悩む人は多い。このブログ記事では、両者の定義を説明し、両者の主な違いを明らかにし、チラーの冷凍システムにおけるそれぞれの役割について説明します。

冷媒とは？

自然界では、熱は常に暖かいところから涼しいところへ流れることがわかっている。冷媒をユニークなものにしているのは、この自然の流れを逆流させる能力である。冷媒は、冷たい空気から熱を取り込み、それを暖かい空気に放出することができる。事実上、冷媒は熱の流れを逆流させることで、暖かい空気から「冷却」を引き出します。暑い環境でも冷却効果を生み出すこの能力こそが、冷媒を定義するものなのだ。

クーラントとは？

冷却水は、冷凍システムでは補助的な役割しか果たさない。その主な役割は、高温の領域から低温の領域へ熱を運び、輸送することである。単に、熱の自然な流れのための媒体としての役割を果たすだけである。

例えば、冷凍機の冷凍サイクルシステムでは、まず冷却対象物の熱が冷却水に移動する。次に冷却水は、その熱を温度の低い冷媒に伝えます。このプロセスを通じて、熱の移動方向は常に自然の法則に従っている。

冷媒VS冷却剤：違いを理解する

冷媒は冷却媒体としても知られ、次のような場面で重要な役割を果たす。 チラー冷凍システム 熱を吸収、移動、放出することによって。運転中、冷媒は液体と気体の間で相変化を起こす。

一般に、冷媒は優れた熱力学的特性を持つことが期待される。具体的には、臨界温度は凝縮温度より高く、凝縮点における飽和圧力は過度に高くないことが望ましい。また、最適な冷媒は、低常沸点、低比熱容量、低断熱指数、単位体積あたりの高熱伝導率、高熱伝導率、低粘度、低密度、強固な化学的安定性を特徴としています。

しかし、クーラントは、冷凍システムで生成された冷却エネルギーを温度制御が必要な部分に運ぶ、配送剤のような機能を果たします。この間、冷却剤は同じ相のままであり、相変化は起こらない。

産業用チラーに使用される一般的な冷媒の種類とは？

• R23
• R404A
• R508B
• R507C
• R134A
• R407C
• R410A

一般的なタイプとは 工業用冷凍機の冷却水?

• 水
• 熱媒体油

熱伝導性シリコーンオイルは無毒、無色、無臭である。密閉系で加圧下で使用する場合は、濃度を監視する必要がある。

• エチレングリコール-水溶液

エチレングリコール-水溶液は、低温制御用途に非常に効果的なオプションである。

• 食塩水

食塩水（通常、塩化ナトリウムまたは塩化カルシウム水溶液）は腐食性が高い。チラーシステムで使用する場合、熱交換器とポンプには腐食に耐える特別な材料が必要となる。

• フッ素オイル（フッ素系流体）

フッ素化オイルは不燃性で、主に半導体産業で使用されている。しかし、フッ素化油を使用するシステムは一般的に投資コストが高い。

• エタノール

エタノールは引火性があり、爆発の危険性がある。低温用途に適しており、-110℃（-166°F）までの冷凍システムで使用できる。使用時には、循環ポンプを適切に密閉する必要があります。使用量が500リットルを超える場合は、濃度のモニタリングが必要です。

• 液体ジクロロメタン

二次冷却剤として液体ジクロロメタンを使用する場合、周囲の環境は開放的で換気がよくなければならない。

効率的な冷却における冷媒と冷却材の役割

チラーシステムでは、冷媒はクローズド・ループ・サイクル内を移動する。蒸発器の中で、冷媒は冷却対象から熱を吸収し、蒸気に変わります。次に凝縮器に移動し、そこで吸収した熱を周囲に放出し、再び液体に変化する。チラーの冷凍システムは、冷媒の相変化を利用して冷却を実現している。

冷却水（冷却媒体）は、まず蒸発器内の冷媒によって冷却される。その後、冷却装置に送られ、冷却対象物から熱を吸収し、蒸発器に戻り再び冷却されます。このサイクルを繰り返すことで、冷却対象の環境に冷却が伝達される。

冷媒のないシステムはあり得るが、冷媒のないシステムはあり得ない。