圧縮機の種類と仕組みをわかりやすく解説【冷凍三種の頻出テーマ】

冷凍サイクルの4つのステップのうち、試験で聞かれて個人的にも簡単なのが「圧縮機」です。
取り組みやすいテーマから少しずつ覚えていきましょう。

前回の記事で冷凍サイクルの全体像を解説しましたが、圧縮機は「低温低圧の気体を、高温高圧の気体にする」役割でした。ここまではシンプル。でも試験では、圧縮機の種類ごとの違いが問われます。

僕も最初は「圧縮できればどれでも同じじゃないの？」と思っていました。でも試験で聞かれるポイントを整理してみたら、覚えることは意外と多くありません。この記事では、まず大きな分類を押さえてから、それぞれの特徴をざっくり理解していきます。

まず押さえるべき大分類：容積式か、遠心式か

圧縮機は、圧縮の仕組みによって大きく2つに分かれます。試験ではこの分類自体がよく問われるので、ここが一番大事です。

容積式： 冷媒を閉じ込めた空間を物理的に小さくして圧縮する方式。「押し縮める」イメージです。

遠心式（ターボ式）： 冷媒を高速回転させて、遠心力で圧縮する方式。「回して飛ばす」イメージです。

試験では「○○式は容積式である」「○○式は遠心式に分類される」といった正誤問題が出ます。どのタイプがどちらに属するかを押さえておけば、それだけで得点につながります。

容積式に分類される圧縮機は、いくつかの種類があります。

一番イメージしやすいタイプです。自転車の空気入れを思い出してください。ピストンを上下に動かして、中の気体を押し縮める。往復式圧縮機は、まさにあの動きで冷媒を圧縮しています。構造がシンプルで、小型の冷凍装置に広く使われています。

2本のらせん状のローター（スクリュー）がかみ合いながら回転して、冷媒を押し出す仕組みです。イメージとしては肉挽き機が近い。らせんが回って、材料をどんどん奥に送り込んでいく感じです。中〜大規模の冷凍装置に使われ、振動が少なく運転が安定しています。

ローター（回転子）がシリンダーの中で回転して、冷媒を圧縮します。往復式のようにピストンが上下するのではなく、回転運動で圧縮するのが特徴です。家庭用のエアコンや冷蔵庫に多く使われています。

試験で気をつけたいのは、ロータリー式は「回転する」から遠心式だと勘違いしやすいこと。ロータリー式は回転運動で圧縮しますが、冷媒を閉じ込めて物理的に押し縮めているので、容積式に分類されます。ここは引っかけポイントです。

うず巻き状の2枚の板（固定スクロールと旋回スクロール）を組み合わせて、冷媒を中心に向かって押し込みながら圧縮する方式です。振動が非常に少なく、静かなのが特徴。こちらも家庭用エアコンなどに使われています。スクロール式も容積式です。

遠心式は、容積式とはまったく仕組みが違います。ピストンやスクリューのように「物理的に押す」のではなく、インペラ（羽根車）を超高速で回転させて、冷媒を外側に飛ばす。外側に飛ばされた冷媒は、速度が落ちるにつれて圧力に変わります。

扇風機の逆をイメージするとわかりやすいです。大量の冷媒を一気に処理できるので、大規模なビルの空調や工場の冷凍設備に使われています。

試験では「サージング」というキーワードがセットで出てきます。サージングとは、冷媒の流量が減ったときに起こる不安定な運転状態のことで、遠心式特有の現象です。

	圧縮の仕組み	分類	使われる規模	身近な例え
往復式	ピストンで押す	容積式	小〜中	自転車の空気入れ
スクリュー式	スクリューで送る	容積式	中〜大	肉挽き機
ロータリー式	ローターで回して押す	容積式	小（家庭用）	―
スクロール式	うず巻きで挟んで押す	容積式	小（家庭用）	―
遠心式	遠心力で飛ばす	遠心式	大	扇風機の逆