気候変動が差し迫った現実となり、企業は冷蔵や冷却に使用されるものを含む日常的な技術へのアプローチを変えてきました。その結果、 CO2冷凍システム 強力な温室効果ガスであり、地球温暖化係数（GWP）値とエネルギー消費量が高いハイドロフルオロカーボン（HFC）などの合成冷媒を使用する従来の冷蔵技術に代わる、効率的で持続可能な代替手段として登場しました。
一方、CO2は環境への影響が少なく、動作温度範囲が広く、エネルギー効率に優れているという特徴を持つ天然冷媒です。そのため、商業用および産業用のCO2冷凍システムの採用が増加しています。たとえば、 25％ ヨーロッパの食品店の約65,000店舗がCO2冷蔵技術を使用しています。これは、 30,000店舗 2 年に世界中で超臨界 CO2019 冷凍システムを使用した企業数。
したがって、このブログでは、小売業者向けの CO2 冷却装置に関する重要な洞察を提供し、それが業界で最も有望な冷却システムである理由を探ります。
目次
CO2冷凍システムとは何ですか?
CO2冷凍機の世界市場
CO2冷凍システムの用途
CO2冷媒の導入を支える技術
CO2冷凍のメリット
まとめ
CO2冷凍システムとは何ですか?
A CO2冷凍 システムは、従来の冷凍ユニットで使用される HFC などの合成冷媒の代わりに、冷却プロセスで二酸化炭素 (CO2) を使用する環境に優しい装置です。CO2 (R-744) は、大気中に存在する天然冷媒で、GWP は 1、オゾン層破壊係数 (ODP) はゼロです。また、無毒、不燃性、無臭、無色、無味です。CO2 冷凍システムは、コンプレッサー、コンデンサー、膨張弁、蒸発器など、さまざまなコンポーネントで構成されています。
コンプレッサーは、冷凍サイクルの燃料となる作動ガスの圧力と温度を上げるために使用される基本的なコンポーネントです。コンプレッサーからの高温高圧ガスは、凝縮器で液体状態に変換されます。このコンポーネントでは、システムが圧縮ガスを吸収して放出し、冷たい環境を維持する能力を示します。冷媒は高圧低温液体として凝縮器から出て、膨張弁に送られます。
膨張弁は液体 CO2 の圧力を下げ、その結果として温度を下げます。さらに、圧力低下により一部の CO2 が急速に沸騰し、蒸気と液体の混合物になります。その後、冷媒は低温、低圧の CO2 液体蒸気混合物として蒸発器に入ります。冷媒は熱を吸収して周囲の空気を冷却し、蒸発して低圧ガスに戻り、サイクルを完了します。
CO2冷凍機の世界市場
世界中でCO2冷凍システムへの切り替えが進む企業が増えており、人気と需要が高まっています。2023年には、トランスクリティカルCO2市場規模は 48.52億米ドル140.93年までに2030億米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）16.5%で成長すると予測されています。
ヨーロッパ、北米、日本はCO2冷凍機の最大の市場を形成しています。主要市場であるヨーロッパは約 68,500店舗 CO2冷凍システムを使用している施設は、60000施設に集中ラックシステム（店舗）があり、8500施設にはCO2凝縮ユニット（産業施設）があります。日本には、超臨界CO8385システムを備えた約400の店舗と2の産業施設があります。北米には、CO2930冷凍技術を使用している498の店舗と2の産業施設があります。
CO2 冷凍ユニットの需要が高まっている要因としては、次のようなものがあります。
- HFC冷媒の使用を制限し、HFC冷媒の生産と消費を段階的に削減することを目的としたスケジュールを実施する厳格な政府規制。たとえば、2020年の米国イノベーション製造法（AIM法）は、HFCを 60％ 2024年までにベースラインレベルに達する。
- 企業が二酸化炭素排出量の削減を目指す中、環境的に持続可能な技術への世界的な移行が進行中です。
- の技術的進歩 超臨界CO2装置これにより、システム効率の向上、制御の改善、安全機能の向上が実現しました。
CO2冷凍システムの用途
CO2 冷凍システムは、次のようなさまざまな業界や環境で使用されています。
- 食品加工、医薬品、製造などの産業現場でのプロセスや装置の冷却に
- スーパーマーケット、コンビニエンスストア、レストラン、その他の食品小売店を含む商業用冷蔵設備
- 冷蔵倉庫では、保管製品の品質と安全性を維持するために温度管理が重要です。
- 温度に敏感な商品を安全に輸送するためのトラックやトレーラーの冷蔵輸送システム
- 暖房、換気、空調（HVAC）システムにおける環境への影響を軽減する
CO2冷媒の導入を支える技術
使用されている技術 CO2冷凍 ユニットは継続的に進化しており、メーカーはより効率的でコスト効率の高い機器を作成できるようになりました。これには次のものが含まれます。
亜臨界および超臨界CO2システム
CO2 冷凍システムは、亜臨界サイクルまたは超臨界サイクルで動作できます。亜臨界システムは CO2 の臨界点 (温度 31.1 ℃、圧力 7.37 MPa) 未満で動作し、超臨界システムはこの臨界点以上で動作します。亜臨界サイクルと超臨界サイクルの選択は、特定のアプリケーションと環境条件によって異なります。たとえば、超臨界サイクルは、ブースター システムで自然冷媒が使用される小売業に最適です。
安全機能
冷凍システムの安全性は重要です。CO2 冷凍ユニットには、安全な操作を確保するために、圧力解放装置、漏れ検出システム、緊急停止機構などのさまざまな安全機能が組み込まれています。
高度な制御システム
CO2 トランスクリティカル ブースター システムには、システムの揮発性と CO2 の高圧を管理する高度な制御システムが統合されています。これらの制御システムは、CO2 冷凍システムのパフォーマンスを監視および最適化するために使用されます。たとえば、正確な温度制御、エネルギー効率、さまざまな動作条件への適応性を確保します。
エネルギー回収システム
従来の冷凍システムでは、冷却サイクル中に発生した熱は廃棄されることが多かったため、企業や消費者の間では熱回収が大きな関心事となっていました。そのため、 CO2冷凍におけるエネルギー回収システム 冷凍プロセス中に発生する廃熱を回収して再利用するソリューションを提供することで、この課題に対処します。この技術により、システム全体のエネルギー効率、コスト効率、持続可能性が向上します。
CO2冷凍のメリット
CO02 冷凍システムは冷却業界に変革をもたらし、徐々に従来の冷凍装置に取って代わりつつあります。次のようなさまざまな利点があります。
エネルギー効率
CO2 は熱力学的性能が高く、エネルギー消費量が少なくなります。さらに、CO2 は従来の冷媒よりも排出温度が高く (約 100 - 120°C)、熱回収能力、圧縮指数、熱遮断性が向上します。
費用対効果
CO2 冷凍設備は、メンテナンスおよび運用コストが比較的低くなっています。たとえば、エネルギー効率により、最終的にはコストが削減されます。さらに、研究開発 (R&D) の増加により、生産量が増加し、高度なイノベーションが統合され、システム コストが従来の HFC 冷凍システムと同等になりました。
安定した化学的性質
CO2 冷媒は、非毒性、不燃性など、動作中の信頼性と安全性を保証する安定した化学的特性を備えています。その不活性な性質により、冷却システム内の他の物質と反応しません。
環境への影響が少ない
自然冷媒である CO2 の GWP は 1、ODP は 0 で、CFC や HCFC などの合成冷媒よりもはるかに低くなっています。たとえば、R-134 と R-404A の GWP はそれぞれ 1400 と 3260 です。これらの GWP 値により、CO2 はより環境に優しい選択肢となります。また、冷凍に使用される CO2 のほとんどは、工場から排出される産業副産物です。したがって、冷媒として使用することはリサイクルとみなされ、環境への影響を軽減できます。
まとめ
CO2 冷却ユニットは、従来の冷却装置に代わる代替冷却システムになりつつあります。スーパーマーケットからレストラン、製造工場に至るまで、CO2 冷却システムは徐々に好まれる冷却メカニズムになりつつあります。
これにより、企業は環境の持続可能性を推進するだけでなく、市場で高まる環境に優しいソリューションの需要に応える機会が生まれます。環境への影響が少なく、厳しい環境規制に準拠していることで知られる冷却機械を提供することで、これらの企業は責任ある実践のリーダーとしての地位を確立できます。
環境面での利点以外にも、CO2 冷凍システムは高い効率性とコスト削減を実現し、企業と対象顧客の両方にメリットをもたらします。
