冷凍機とは｜種類や冷凍技術の分類について解説

冷凍機とは？

冷凍機は、冷凍技術を利用して低温を生成する機械装置です。小型の冷凍機は家庭用エアコンや冷蔵庫で見られ、大型のものは工場や商業施設で使用されます。

冷凍機の基本的な仕組みは、冷媒を用いて熱を奪うことで対象物の温度を下げることにあります。このプロセスは「冷凍サイクル」と呼ばれ、以下の4つの工程から成り立っています。

蒸発

冷媒が蒸発し、周囲から熱を吸収して対象物を冷却します。

圧縮

蒸発した冷媒が圧縮され、高温・高圧の気体になります。

凝縮

圧縮された冷媒が凝縮器で冷却され、熱を放出して液体に戻ります。

膨張

液体の冷媒が膨張弁を通って低圧の状態になり、再び蒸発する準備をします。

冷凍機の種類

冷凍機は主に「蒸気圧縮式冷凍機」と「吸収式冷凍機」2つのタイプに分類されます。

蒸気圧縮式冷凍機

最も一般的なタイプで、気体の冷媒を圧縮して冷却します。コンプレッサーを使用して冷媒を圧縮し、その後膨張させることで周囲から熱を奪います。電気を動力源とするため、電力が安定している環境で効率的に稼働します。

立ち上がりが早く、経年劣化が少ないというメリットがあります。また、小型から大型まで幅広いサイズに対応できる柔軟性も長所です。

吸収式冷凍機

化学的な性質を利用し、吸収液を使って冷媒を循環させる方式です。熱源として蒸気や温水、ガスなどを使用し、冷媒（通常は水）と吸収液（臭化リチウムなど）の反応を利用して冷却効果を生み出します。大規模な施設や工場など、余剰熱が得られる環境で特に効果を発揮します。

運転音が静かで、可動部分が少ないため保守が比較的容易という利点があります。

冷凍技術の分類

冷凍技術は大きく3つに分類されます。

空気冷凍（エアーブラスト）

冷却された空気を食品の周囲に強制的に循環させることで、迅速な凍結を実現します。

一般的に-30°C〜-40°Cの冷気を用います。食品の形状や大きさを維持しやすく、比較的大量の食品を一度に処理できるため、工業的な食品生産に適しています。凍結速度は中程度で、ドリップ（解凍時の水分流出）を抑える効果があります。

液体冷凍

ブライン凍結とも呼ばれ、マイナス30°C前後のアルコールに浸すことで凍結します。食塩水やプロピレングリコールなどの不凍液（ブライン）を使用することもあります。食品を直接冷媒に接触させるため、熱伝導率が高く、急速な凍結が可能です。

小型の食品や不定形の食品の凍結に適しています。均一な凍結が可能で、高品質な冷凍食品の製造に使用されます。ただし、食品表面に冷媒が付着する可能性があるため、使用する冷媒の選択には注意が必要です。

窒素冷凍

-196°Cの液化窒素を利用して超高速で食材を凍結します。液体窒素を食品に直接噴霧したり、食品を液体窒素に浸漬したりする方法があります。極めて短時間で凍結が完了するため、食品の細胞破壊を最小限に抑えることが可能です。

特に高価値な食材や、品質維持が重要な食品の凍結に適しています。凍結速度が非常に速いため、氷結晶が極めて小さくなり、解凍後の食感や風味の保持に優れています。ただし、設備投資や運転コストが高いという課題があります。

冷凍機の冷凍能力を表す単位

冷凍機の冷凍能力を表す単位には主に以下のようなものがあり、それぞれ定義が異なります。

超高速凍結機「ZERO-03」のご紹介

株式会社ドーワテクノスが提供する超高速凍結機 ZERO-03は、革新的な液体凍結技術を採用した高性能な冷凍機です。超低温の液体に商品を浸すことで瞬間凍結を実現します。従来の液冷タイプと比較して、吸熱と排熱に新しい特許技術を導入することで、熱交換効率が4倍に向上しています。