遠心冷凍機（ターボ冷凍機）とは？羽根車で冷媒を飛ばす仕組みを初心者にもやさしく図解
遠心（えんしん）冷凍機は、羽根車を高速で回し、遠心力で冷媒を外へ飛ばして圧力を上げる冷凍機です。ターボ冷凍機とも呼ばれ、大きなビルや工場の冷房を一手に引き受けています。この記事では、そもそも冷凍機とは何かから始めて、遠心冷凍機の仕組み・往復動との違い・弱点のサージングまでを図解でやさしく解説します。冷凍の知識がゼロの方でも、この記事だけで分かる内容を目指しました。
その前に：冷凍機は何をしている機械？
遠心冷凍機の話に入る前に、冷凍機そのものを30秒だけおさらいします。ここが分かっていないと、あとの話がぼんやりしてしまいます。
用語冷凍機とは？
冷凍機とは、熱を「冷やしたい場所」から「捨てていい場所」へ運ぶ機械のこと。エアコンなら、部屋の中の熱を奪って屋外へ捨てています。
💡 なぜ？
冷たさそのものを作っているのではなく、熱を移動させているだけだから。だから冷房中の室外機は熱い風を出しています。
熱を運ぶ役目をするのが冷媒（れいばい）です。冷媒は蒸発するときにまわりの熱を奪います。打ち水で涼しくなるのと同じ理屈です。
コツ冷凍機の中で冷媒がすること（4ステップ）
① 蒸発器で冷媒が蒸発 → まわりの熱を奪う（ここで冷える）
② 圧縮機で冷媒ガスを押し縮める → 高温・高圧になる
③ 凝縮器で冷やして液体に戻す → 奪った熱を外へ捨てる
④ 膨張弁で圧力を下げる → また蒸発しやすい状態に戻る（①へ）
この②の押し縮め方に、いくつかのやり方があります。遠心冷凍機は、羽根車を回すやり方を使った冷凍機のことです。
👉 くわしく知りたい方はこちら冷凍サイクルとは？熱を運んで冷やす仕組みを初心者にもやさしく図解
遠心冷凍機とは？ 羽根車で外へ飛ばす冷凍機
用語遠心冷凍機とは？
羽根車（インペラ）を高速で回し、遠心力で冷媒ガスを外周へ飛ばして圧力を上げる冷凍機。ターボ冷凍機ともいう。
💡 なぜ？
回転するものの外側では、中身が外へ押しつけられます。バケツに水を入れてぐるぐる回すと水がこぼれないのと同じ力で、冷媒を外周に集めて圧力を高めているから。
例遠心冷凍機の動き
① 羽根車が毎分数千回転という速さで回る
② 低圧の冷媒ガスが、羽根車の中心から吸い込まれる
③ 回転する羽根に乗ったガスが、遠心力で外周へ振り飛ばされる
④ 外周に集まったガスはぎゅうぎゅうに押し合う＝圧力が高い状態になる
⑤ 高圧になったガスが外周の出口から押し出されていく
なぜ？なぜ回すだけで圧力が上がるのか？
遠心力で外側へ押しつけられるからです。満員電車で車両が急カーブを曲がると、乗客が外側のドアに押しつけられますね。あのとき、ドア際はぎゅうぎゅうで、車両の中央は空いています。羽根車の中でも同じことが起きていて、外周ほど冷媒が密集する＝圧力が高いという状態になります。
覚える覚え方
「遠心＝洗濯機の脱水」とイメージすると覚えやすいです。高速で回すと、水が外側の壁へ飛んでいきますね。遠心冷凍機がやっているのも同じで、飛ばす相手が水ではなく冷媒ガスです。
往復動冷凍機とは何がちがう？
冷媒の押し縮め方は、大きく分けて2種類です。この分け方さえ分かれば、冷凍機の種類はすっきり整理できます。
用語容積式（ようせきしき）とは？
冷媒が入っている部屋の体積を小さくして押し縮める方式。往復動（ピストンが行き来する）・スクリュー（ねじ状の歯車をかみ合わせる）・スクロール（渦巻き形の板を組み合わせる）がこの仲間。
💡 なぜ？
風船を手で握りつぶすと中の圧力が上がる、という単純な原理をそのまま使っているから。
用語遠心式（えんしんしき）とは？
羽根車を回し、遠心力で外へ飛ばして圧力を上げる方式。遠心（ターボ）冷凍機だけがこの仲間。
💡 なぜ？
体積を変えるのではなく、回転の力で冷媒を外周へ集めているから。仕組みがまったく別なので、弱点も別のものになります。
| 往復動（レシプロ） | 遠心（ターボ） | |
|---|---|---|
| グループ | 容積式 | 遠心式 |
| やり方 | ピストンで部屋を狭くする | 羽根車で外へ飛ばす |
| 得意な大きさ | 小〜中 | 大 |
| 動き | 往復運動（行って戻る） | 回転運動だけ |
| 振動・騒音 | 出やすい | 少ない |
| 特有の注意点 | 部品が多く整備が要る | サージング |
👉 くわしく知りたい方はこちら往復動冷凍機とは？ピストンで冷媒を押しちぢめる仕組みを初心者にもやさしく図解
遠心冷凍機だけの弱点「サージング」
用語サージングとは？
遠心式の機械で、流す量を絞りすぎたときに起きる不安定な状態。冷媒が行ったり戻ったりして、機械が大きく振動する。
💡 なぜ？
羽根が押し出す力と、出口側から押し返してくる圧力がつり合ってしまい、冷媒が前に進めなくなるから。押し負けると逆流し、圧力が下がるとまた進む——これを繰り返して振動します。
なぜ？なぜ冷やす量を絞るとサージングが起きるのか？
冷房の負荷（冷やさなければならない熱の量）が小さいとき、冷媒をたくさん流す必要がなくなります。そこで流量を絞るのですが、絞りすぎると冷媒の勢いが足りなくなり、出口側の高い圧力に押し返されてしまいます。ホースの水を細くしすぎると、遠くまで飛ばずに手前で垂れてしまうのと同じようなイメージです。
例サージングを防ぐ工夫
・入口ベーン（羽根の角度を変える板）で、流れをなめらかに絞る
・出た冷媒の一部を入口へ戻して、流れる量を確保する（ホットガスバイパス）
・複数台に分けて運転し、1台あたりの負荷を下げすぎない
注意注意
サージングは容積式では起きません。往復動・スクリュー・スクロールは、部屋の体積を小さくして押し出す仕組みなので、押し返されて逆流するということが起きないからです。試験では「どの方式で起きるか」がそのまま問われます。
試験ではどう問われる？
第三種冷凍機械責任者や管工事施工管理技士では、方式の分類・得意な大きさ・サージングの3点がよく問われます。細かい構造より、この3つを正確に押さえるほうが得点につながりやすいでしょう。
例押さえておく3点
① 遠心（ターボ）は遠心式。往復動・スクリュー・スクロールは容積式
② 遠心は大容量が得意。小さい能力は苦手
③ サージングは遠心式だけに起きる。容積式では起きない
覚える覚え方
「遠心だけが仲間はずれ」と覚えてしまいましょう。3つの容積式は「狭くして押す」という同じ発想ですが、遠心だけは「回して飛ばす」というまったく別の発想です。発想が別だから、サージングという別の弱点を持っている——とつなげて覚えると忘れにくくなります。
まとめまとめ
・遠心冷凍機＝羽根車を回し、遠心力で冷媒を外へ飛ばす冷凍機（ターボ冷凍機）
・イメージは洗濯機の脱水。回すと中身が外側の壁へ飛ぶ
・外周ほど冷媒が密集するので、外周が高圧になる
・グループは遠心式。容積式（往復動など）とは発想が違う
・大容量が得意で、回転運動だけなので振動が少ない
・弱点はサージング。流量を絞りすぎると冷媒が行き戻りして振動する
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