空調機・冷機 耳より話~省エネ・不具合対策~

夏場は要注意!空調機(エアコン)・冷機の高圧カット対策4選

業務用空調機(エアコン)・冷機向け外付け熱交換器『BigCon』業務用空調機(エアコン)・冷機向け外付け熱交換器『BigCon』
本コラムは業務用空調機(主にパッケージエアコン)、業務用冷凍機・冷蔵機(コンデンシングユニットと呼ばれる室外機が存在するもの)を対象として執筆しております。ビルマルやチラーについても空冷式であれば概ね対象となりますが、ホームエアコンは想定しておりませんのでご了承ください。
目次

1. 高圧カット(高圧圧力異常)の基本事項

1-1. 高圧カットとは

 業務用空調機(冷暖房機)・冷機(冷凍機冷蔵機)に頻出するトラブルの一つとして、高圧カット(高圧圧力異常やピークカットとも、ショートサーキット含む)が挙げられます。
 高圧カットとは室外機から室内機(エアコンやショーケース)へと送られる冷媒(高圧側)の圧力が過剰に高まり、安全のため緊急停止(異常停止)を起こすトラブルになります

圧力計(高圧)

 もし緊急停止(異常停止)が発生した際は、操作パネルなどに表示されるエラーコードを確認してください。
 「高圧 異常」などを意味するエラーコードが表示されている場合は、今回の主題である高圧カットで間違いないでしょう。

 各メーカーがHP内にエラーコード対応表やコード検索サービスを用意していますので、インターネットで「(対象機の)メーカー名 エラーコード」のように検索するとすぐに確認が可能です。
{参考:『ダイキンエラーコード|ダイキン工業株式会社』


 今回はこの高圧カットについて、発生のメカニズム高圧カットに至る原因対策法までご紹介します。
 本コラムが高圧カット解消の参考となれば幸いです。

1-2. 高圧カット発生のメカニズム

 通常高圧カットは冷房運転・冷凍冷蔵運転時に起こりますので、冷房運転・冷凍冷蔵運転の原理を簡単にお話しします。

冷房運転・冷凍冷蔵運転のモデル

 空調機・冷機では室内機と室外機の間を冷媒が循環しています。
 この冷媒は熱の運搬役を担っており、冷房運転・冷凍冷蔵運転においては室内機で熱を受け取り、受け取った熱は室外機にて放出されます

 この熱の受け取りや放出は熱交換と呼ばれ、その役割を果たす機材を熱交換器(空冷式)と呼びます。

熱交換器

 熱交換器は折り畳まれた配管と放熱フィンで構成されています。(フィン同士の間には隙間があります)
 熱交換器(空冷式)の配管内を物質が通過する際は、熱交換器周囲の空気との間で熱の移動が行なわれる(温度の高い方から低い方へと熱が移動する)性質を利用し、物質の冷却や加熱のために用いられます。
 (内部を冷却するための熱交換器を凝縮器やコンデンサー、内部を加熱するための熱交換器を蒸発器とも呼びます)

 空調機・冷機の室内機と室外機、どちらにもこの熱交換器が備わっています。(詳細は2章にて)
 冷房運転・冷凍冷蔵運転の場合、室内機内の熱交換器内を通過する冷媒よりも室内機内の空気の方が高温のため、室内機内の空気の熱は冷媒へと移り、室内機内のファンにより吹き出す風を冷やしています

 室外機の熱交換器(凝縮器、コンデンサー)では室外機内に取り込まれる空気よりも熱交換器内を通過する冷媒の方が高温のため、冷媒の熱は空気へと移り、冷媒を冷やしています

 ところがこの室外機での冷媒の冷却は、必ずしも完了できるわけではありません。
 例えば室外機周辺が高温の場合、冷媒と空気との温度の差が縮まるため、熱交換は進まなくなります。

 冷媒の冷却が不十分となると、冷媒は室内機で十分に熱を受け取れなくなるため、機器は冷媒への圧力を高めます
 これは冷媒が高圧な状態ほど、熱の運搬能力が高まるためです。

冷媒イメージ

 ただし安全面から高められる冷媒への圧力には限界があり、設備の設計上危険な圧力に達したとき、機器は異常停止(強制停止)します。
 これが高圧カットの仕組みです。(室外機の停止に合わせて接続する全ての室内機が停止します)


 冷媒の冷却が不十分となる原因は以下の4種類となります。

①室外機周辺の高温 ※外気温とイコールでないことに注意
②室外機の排熱の再吸入
③室内の過度な温度上昇
④機器の能力不足

 各原因の詳細は2章、対策は3章にてご紹介します。
 また例外的な高圧カットが存在するので、そちらは4-1章にてご紹介します。


 高圧カットは「夏期の日中はしょっちゅう止まる」~「夏期の特に暑い数日のみ止まる」のように被害の程度が様々ですが、冷媒への圧力が上限に違い状態で運連を続けるだけでも圧縮機には大きな負担となります

 圧縮機は非常に高額で、故障してしまうと実質機器一式の新調となってしまいますので、早めの対処をお勧めします。

 同時に高圧カットに至らずとも冷えが悪い際は、高圧カットと同様の原因が潜んでいる可能性があります。異常停止寸前の際は冷えなくなりますし、インバーター機の場合は停止しないよう自身が運転を制御することもあります。
 合わせて下記もご参考にされてください。

{参考:『空調機(エアコン)が冷えない原因6選とその対策-空調機・冷機 耳より話 |株式会社SHOTEC』

2. 高圧カット発生の原因4種類

2-1. 原因①室外機周辺の高温

 まずは室外機周辺の高温が高圧カット(冷媒の冷却不足)に至るメカニズムについて、詳しくお話しします。

 室外機には吸込口吹出口があり、室外機はこれらを通して外部の空気を取り入れ、放出しています。

 吸込口とは黒い網のような部分になり、室外機の横や背面に備わっています。この黒い網こそが熱交換器(=凝縮器=コンデンサー)そのものに相当します。

吸込口

 吹出口は上や前面に備わっており、運転中は風が出るため手をかざすとすぐ分かります。吹出口から風が出る理由は、吹出口の裏にファンが備わっているためです。

吹出口

 ファンが室外機内の空気を放出する分、室外機内の空気は減ってしまいますので、その分室外機は吸込口より周囲の空気を取り込みます。
 このとき空気は熱交換器のフィンの隙間を通るため、室外機での熱交換はこの常に新しい空気(熱を受け取っていないもの)が使用されます

 夏期はこの取り込まれる空気も高温となるため、これが高圧カットの主要因と考えられがちですが、単に猛暑だけで高圧カットに至ることは稀です
 「室外機に直射日光が当たる」「コンクリートのような熱を持つ地面の上に室外機が設置されている」などのほか、その他原因と複合した際に、高圧カットの懸念が高まります。

日射しが直接照りつける環境は夏場の温度が40℃を超えます

2-2. 原因②室外機の排熱の再吸入(ショートサーキット)

 室外機周辺の環境により、室外機が自身や他の室外機の排熱(吹出口から放出される熱を持った空気)を吸い込んでしまうことがあります。
 この現象はショートサーキットと呼ばれ、単独で十分高圧カットの原因となるため要注意です。

室外機周辺のスペースが狭いと温風(排熱)を吸い込んでしまいます

 具体的には室外機周囲の壁や障害物により排熱が室外機吸込口へと誘導されているケース室外機の周囲が囲まれ風の通りがなく排熱が溜まってしまうケースが該当します。

2-3. 原因③室内の過度な温度上昇

 室内は常に温度上昇要因に晒されています。直射日光、壁からの伝熱、人の呼吸など、室内を温める要因は幾つもあります。
 その中でも特に問題となる要因は外気になり、外気の侵入量が多ければ多いほど、室内機の負担は甚大となります

 人の出入りの多い店舗・施設では扉の開放される時間も長くなるため、比例して外気の侵入量も多くなります。
 また昨今はコロナ対策で、換気を行なう機会も増えました。全熱交換器やロスナイのような設備を用いて換気を行なうのであれば問題ありませんが、直接外気を取り入れることの方が多いのではないでしょうか。

 室内に暑い外気が侵入する度に、室内機は悲鳴を上げています。室外機へと戻る冷媒には絶えず大量の熱が託されます。
 通常であれば問題なく運転できる室外機であっても、届く大量の熱を捌き切れず、パンクしてしまうこともあります。

2-4. 原因④機器の能力不足

 そのほか適切な機器を選び、購入した際は問題ありませんが、そうで無い場合、機器の能力不足が原因となることもあります。
 その機器がどれだけ一度に冷やせるか(能力)は室外機(圧縮機)の性能によって決まりますので、室内・室外の要求水準に満たない場合は、高圧カット(冷媒の冷却不足)を起こしやすくなります。

 1つ上の能力の機器を選ぶと金額が跳ね上がり、室外機も原則大きくなってしまいますが、能力不足の際のデメリットも大きいためご注意ください。


 以上を踏まえ、次章では高圧カットの対策をご紹介します。
 単純な高圧カットとショートサーキットでは有効な対策が変わってくるため、分けてお話ししています。

3. 高圧カット・ショートサーキットの対策4選

3-1. 対策(1)導入安価な『散水装置』

 散水装置とはその名の通り室外機の吸込口に水を撒く装置となり、高圧カット対策としては最もポピュラーなオプション機材になります。
 散水によって熱交換器(コンデンサー)が冷やされることにより、熱交換器の隙間を通過する空気の温度も下がるため、室外機での熱交換が促進される仕組みとなります。

 空調機メーカー製、サードパーティ製どちらも販売されており、単に散水するだけの安価なものから、自動運転可能なもの(温度や冷媒圧力に応じて散水を行なう)まで幅広い種類があります。
 散水中のみとなりますが、省エネ効果もあります。

 高圧カット対策をメーカーやサービス会社にご相談された場合、恐らく散水装置を勧められるでしょう。
 しかし同時に散水装置は複数の課題も抱えています。

・排水の処理
・ランニングコスト
・スケール(堆積物)の付着 ※純水使用タイプは除く
・水蒸気の発生

 詳しくは別のコラムにてまとめておりますので、お手数ですがそちらをご覧ください。
{参考:『空調機(エアコン)室外機への導入なら?「散水装置」VS「外付け熱交換器」-空調機・冷機 耳より話 |株式会社SHOTEC』

 以上は一般的な高圧カットを想定したお話となりますが、ショートサーキット対策として散水装置を使用できなくもありません。(散水が許される場合)
 ただし発生する高温の水蒸気がこもり、一般的な高圧カットよりも散水時間が長くなる傾向にあるためご注意ください。

3-2. 対策(2)水・電気を使用しない『外付け熱交換器』

 外付け熱交換器とは熱交換器を、室外機の外にも追加しようと考案された製品になります。(開発:国立研究開発法人産業技術総合研究所)

外付け熱交換器イメージ

 冷媒と周囲の空気の温度差が小さい場合に冷媒への冷却は不十分となりますが、熱交換の機会を増やすことで解決を図ります。
 ショートサーキットにのみ発生する室外機周辺温度が45℃を超える環境下であっても、機器を正常に運転させることが可能です

 外付け熱交換器は以下の特徴を持ちます。

・省スペース
・静音、排水なし
・ランニングコスト0
・メンテナンスやクリーニング不要
・通年の省エネ効果

 初期コストは散水装置に敵いませんが、散水時の水道使用量+通年の省エネ効果により1.5年~3年で総費用が散水と逆転します。

 詳しくは下記紹介ページをご覧ください。
{参考:『業務用空調機・冷機向け外付け熱交換器BigCon【株式会社SHOTEC】』

3-3. 対策(3)密閉環境でのショートサーキットなら『送風機』

 業務用送風機は昨今需要が増えています。(換気のため)
 「送風機と窓を併用することで、室内の空気を○分で完全に入れ換えることが出来ました」との実験を見かけますが、ショートサーキット対策としても同様のことが狙えます。

 外部の空気を十分取り込める位置に送風機をセットし、出口までの風の流れを作り出すことで、溜まった排熱を押し流すことが可能です。
 
 対策4種類の中では最も安価となりますが、ショートサーキットかつ空気の流れを完全にコントロールできる環境下(密閉環境)でなければ効果が限られるため、事前に現場をよく見極めることが大切です。

3-4. 対策(4)資金に余裕があるなら『ハイパワー機への交換』

 逆に現在より能力の高い製品に乗り換えることでも解決の可能性はあります。
 空調機・冷機にはハイパワータイプという猛暑時も間断なく正常運転することを謳った製品も存在するため、そもそも買い換えも検討していたという場合は一番シンプルな高圧カット対策になります。

 ただし室外機の大型化は避けられず、配管の交換も迫られる可能性があります。またショートサーキットは解決できない可能性があることをご承知おきください。

4. 高圧カット・ショートサーキットへの対策まとめ

4-1. 例外的な高圧カット発生の原因

 そのほか例外的な高圧カット発生の原因として、「冷媒への空気の混入」と「室内機内の酷い汚れ」が挙げられます。(どちらもレアなケースです)

 「冷媒への空気の混入」は冷媒に空気(不純物)が混ざることで冷媒がその役割を果たしづらくなり、圧縮機が冷えていないと判断し圧力を際限なく高めることで発生します。
 設置して間もない設備、設備に手を加えたばかりの場合、特段暑い訳でもなく機器がフル稼働する場合は、この可能性を疑ってみてください。

 このケースは運転こそしていても故障の範疇になり、修理が必要です

 次に「室内機内の酷い汚れ」ですが、こちらはエアコン暖房時に限ったケースとなります。
 汚れにより温風が出にくくなり、加熱された冷媒が室内機で利用されずそのまま室外機に戻ってしまうことで発生します。

 それほどの汚れは余り想定できないのですが、心当たりのある場合はクリーニングを行なってみてください。

 ただし業務用空調機の場合、自前でのクリーニングは危険ですし、クリーニングできる範囲にも限りがあります。決して安価ではありませんが、クリーニングを依頼されてください。

室内機のクリーニング

 クリーニングはクリーニング専門業者ではなく、空調全般のサービスを担う業者にご依頼することをお勧めします。同時に点検も行なっていただくためです。
{参考:『空調・換気設備|株式会社エスディ・メンテナンス』

4-2. 事情に合わせた対策を

 最後に高圧カットやショートサーキットの対策を下表にまとめましたので、ご参考にされてください。後は予算や現場の環境などが判断材料になるかと思います。

高圧カットへの対策まとめ

 

 長くなりましたがご覧いただきありがとうございました。ご不明な点などございましたら、お問い合わせフォームよりご連絡をお願いいたします

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