はじめに

大型建築物の空調設備では、建物全体を冷却するために大型の熱源機器が使用されます。

その中でも、大規模施設で高効率な冷房を行うために採用される設備がターボ冷凍機です。

ターボ冷凍機は、

• 超高層ビル
• 商業施設
• 病院
• 空港
• 大規模工場

などの中央熱源方式で多く使用されています。

一般的なチラーと同じく冷水を作る設備ですが、ターボ冷凍機は**遠心力を利用したターボ圧縮機（遠心式圧縮機）**を使用することで、大容量・高効率な運転が可能です。

この記事では、現場監督や設備担当者向けに、ターボ冷凍機の仕組み・構造・特徴・施工時の注意点についてわかりやすく解説します。

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ターボ冷凍機とは？

ターボ冷凍機とは、ターボ圧縮機（遠心式圧縮機）を使用して冷水を作る大型冷凍機です。

別名、

• 遠心式冷凍機
• ターボチラー

とも呼ばれます。

簡単にいうと、

「高速回転する羽根車で冷媒を圧縮し、大量の冷水を作る大型熱源機器」

です。

主に、

• 建物全体の空調
• 大量の冷却水供給
• 産業用冷却

などに使用されます。

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ターボ冷凍機の役割

① 建物全体へ冷水を供給する

ターボ冷凍機は、冷水を作って空調機へ送ります。

基本的な流れ：

ターボ冷凍機

↓

冷水ポンプ

↓

AHU・FCU

↓

室内空気を冷却

↓

戻り冷水

↓

ターボ冷凍機

という循環を繰り返します。

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② 大規模施設の冷房を効率よく行う

ターボ冷凍機は大容量運転に適しています。

そのため、

• 延床面積の大きい建物
• 年間を通して冷房負荷が大きい施設

で採用されます。

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③ 省エネルギー化に貢献する

ターボ冷凍機は、負荷が大きい条件で高い効率を発揮します。

特に、

• インバータ制御
• 高効率モーター
• 高性能圧縮機

などにより消費電力を削減できます。

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ターボ冷凍機の仕組み

ターボ冷凍機は、冷媒を循環させることで冷水を作ります。

基本的な冷凍サイクルは以下の流れです。

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ターボ冷凍機の冷却サイクル

① 蒸発器（エバポレーター）

冷媒が蒸発することで、水から熱を奪います。

流れ：

冷水配管の水

↓

冷媒へ熱を渡す

↓

冷水が冷却される

↓

空調設備へ送られる

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② ターボ圧縮機

冷媒ガスを高速回転する羽根車で圧縮します。

特徴：

• 遠心力を利用
• 大量の冷媒を処理可能
• 高効率運転が可能

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③ 凝縮器（コンデンサー）

圧縮された高温高圧の冷媒から熱を放出します。

水冷式の場合：

冷媒

↓

冷却水へ熱を移動

↓

冷却塔へ排熱

となります。

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④ 膨張弁

冷媒の圧力を下げます。

↓

低温低圧状態になります。

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このサイクルを繰り返して冷水を作ります。

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ターボ圧縮機の仕組み

ターボ冷凍機の最大の特徴は、遠心式圧縮機を使用することです。

一般的な圧縮機：

• 往復式
• スクリュー式
• スクロール式

などは、冷媒を押し縮める方式です。

一方、ターボ圧縮機は、

高速回転する羽根車（インペラ）

↓

冷媒へ運動エネルギーを与える

↓

遠心力によって圧力を上げる

という仕組みです。

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ターボ冷凍機の構造

主な構成部品は以下の通りです。

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① ターボ圧縮機

冷媒を圧縮する中心部品です。

構成：

• インペラ
• モーター
• ディフューザー

など。

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② 蒸発器

冷水を冷却する熱交換器です。

役割：

• 冷媒を蒸発させる
• 水から熱を奪う

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③ 凝縮器

冷媒の熱を冷却水へ移します。

水冷式では冷却塔と組み合わせます。

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④ 膨張装置

冷媒圧力を調整します。

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⑤ 制御盤

運転制御を行います。

制御内容：

• 冷水温度
• 圧力
• 回転数
• 異常監視

など。

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ターボ冷凍機の特徴

メリット

① 大容量に対応できる

ターボ冷凍機は大型施設向きです。

用途：

• 高層ビル
• 商業施設
• 大病院

など。

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② 高効率運転が可能

大きな冷房負荷では非常に効率が高くなります。

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③ 運転音が比較的低い

遠心式圧縮機は回転運動のため、振動が少ない特徴があります。

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デメリット

① 小容量運転が苦手

負荷が小さい場合、効率が低下することがあります。

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② 初期費用が高い

大型設備のため、

• 本体価格
• 搬入費
• 設置費

が大きくなります。

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③ 設置スペースが必要

大型機器のため、機械室スペースが必要です。

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ターボ冷凍機とチラーの違い

項目	ターボ冷凍機	チラー
種類	冷凍機の一種	冷水を作る装置の総称
圧縮方式	遠心式	様々
容量	大型向き	小型〜大型
用途	大規模施設	幅広い

つまり、

チラー＝冷水を作る設備の総称

ターボ冷凍機＝チラーの中でも遠心式圧縮機を使った大型冷凍機

という関係です。

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ターボ冷凍機と冷却塔の関係

水冷式ターボ冷凍機では、冷却塔とセットで使用します。

熱の流れ：

室内の熱

↓

冷水

↓

ターボ冷凍機

↓

冷却水

↓

冷却塔

↓

大気へ放熱

となります。

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ターボ冷凍機設置時の注意点

① 搬入計画を確認する

ターボ冷凍機は大型重量機器です。

確認事項：

• 搬入口
• 搬入ルート
• 揚重計画
• 据付位置

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② 冷水配管を確認する

確認項目：

• 往還配管
• 流量方向
• バルブ位置
• 保温施工

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③ 冷却水配管を確認する

水冷式の場合、

• 冷却水往き
• 冷却水戻り
• 冷却塔接続

を確認します。

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④ 防振施工を確認する

振動対策として、

• 防振架台
• 防振ゴム
• フレキシブルジョイント

を使用します。

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⑤ 試運転を確認する

確認項目：

• 冷水温度
• 冷却水温度
• 流量
• 圧力
• 異音
• 振動

を確認します。

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ターボ冷凍機の故障原因

冷却能力低下

原因：

• 冷媒不足
• 熱交換器汚れ
• 冷却水温度上昇

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異常停止

原因：

• 圧力異常
• センサー不良
• 制御異常

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効率低下

原因：

• 冷却水汚れ
• チューブ汚れ
• メンテナンス不足

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現場監督が確認すべき施工ポイント

施工管理では以下を確認します。

✅ 機器仕様確認
✅ 搬入計画確認
✅ 基礎確認
✅ 防振施工確認
✅ 冷水配管確認
✅ 冷却水配管確認
✅ 電源・制御確認
✅ 保温施工確認
✅ 試運転確認

特に重要なのは、

「冷水・冷却水配管の接続確認」と「試運転時の温度確認」

です。

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まとめ

ターボ冷凍機とは、遠心式圧縮機を利用して大量の冷水を作る大型冷凍機です。

主な特徴は、

• 大容量向き
• 高効率
• 大規模建築物に適している

ことです。

中央空調設備では、

ターボ冷凍機
↓
冷水ポンプ
↓
AHU・FCU
↓
室内冷房

という流れで使用されます。

また、水冷式の場合は、

ターボ冷凍機
↓
冷却水
↓
冷却塔

という排熱システムも重要になります。

現場監督としては、

「搬入」「配管」「防振」「保温」「試運転」

を確実に管理することで、安定した空調設備を構築できます。

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