CO2 (R744) 超臨界システム：実用サービスガイド

CO2の違い

R744は、その範囲の両端でHFCとは異なる挙動を示します。臨界点は31 °C・73.8 barです。暖かい日には、ガス冷却器での放熱はその圧力以上で行われるため、冷媒は凝縮せず、超臨界流体として冷却されます。これを超臨界運転と呼びます ^[1]。三重点は-56.6 °C・5.2 bar（絶対圧）です。その圧力以下では液体は存在せず、固体と気体のみとなるため、膨張または放出されすぎたCO2は約-78 °Cでドライアイスになります ^[1][4]。

一般的なスーパーマーケットや産業用システムには、高圧側にガス冷却器、中間圧力に受液器（フラッシュタンク）、および低温・中温用の圧縮機があります。膨張で生じたフラッシュガスは、バイパス弁または並列圧縮機によって処理されます。これは温暖な気候でより効率的です ^[8]。CO2銅管および鋼管計算ツールは、これらの圧力に合わせて配管サイズを決定します。

作業前の安全対策

• 窒息。 CO2は無臭で空気より重いため、機械室、ピット、冷蔵室の低い場所に滞留します。8時間曝露限界は5,000 ppmです ^[2]。空気中で約10%になると、1分以内に意識を失う可能性があります ^[4]。
• 実用限度。 CO2はクラスA1であり、EN 378の実用限度は0.1 kg/m3です ^[4][7]。人がいる空間で漏洩がこれを超える可能性がある場合は、警報付きの常設検知器が必要です ^[2]。検知器は呼吸の高さではなく、低い位置に取り付けてください ^[3]。
• 圧力逃がし。 受液器やその他の容器の安全弁は、停電後などの故障時に放出する可能性があります。出口は屋外に向ける必要があり、そこでドライアイスが形成されることがあります ^[2]。EN 13136安全装置に関する記事を参照してください。
• 停止時圧力。 停止したシステムは暖まり、加圧されます。一部のシステムでは、停止時圧力が最大定格吸入圧力を超えます。その場合、補助冷却または安全弁で制限されます ^[2][3]。何かを開く前に圧力を確認してください。
• PPE（個人用保護具）。 手袋とゴーグルを着用してください。固体または液体のCO2に触れると凍傷になります ^[2][4]。低い場所で作業する場合は、個人用CO2検知器を使用してください ^[4]。

サービス手順

1. 状況の評価。 圧力を読み取り、検知器が作動していること、部屋が換気されていることを確認してください。作業を開始する前にリスク分析を行ってください。これは認定技術者が行わなければならないことの一部です ^[6]。
2. 定格機器の使用。 ホース、マニホールド、ゲージ、回収機器は、接続する箇所の圧力に対応した定格である必要があります。アンチウィップケーブル付きの高圧ホースを使用してください ^[2][4]。
3. 隔離と回収。 液体が閉じ込められる可能性がある場合は逃がし経路を確保し、セクションを遮断してください。CO2を適切なボンベに回収します。放出が避けられない場合は、屋外の人のいない場所へ放出し、圧力を監視してください。Copelandは、ドライアイスを避けるために液体状態で放出することを推奨しています ^[2]。
4. 試験。 乾燥窒素で耐圧試験を行い、次に気密試験を行います。Danfossガイドでは試験圧力を1.43 × PSとしています ^[1]。詳細は耐圧試験ガイドにあります。その後、CO2検知器で漏洩点検を行ってください（空気中にすでにCO2が存在するため） ^[3]。漏洩点検ガイドを参照してください。
5. 真空引き。 CO2は水分をほとんど許容しません。約10 ppmが適切な最大値であり、遊離水は氷の結晶や酸を生じさせます。徹底的に真空引きしてください。モレキュラーシーブ・フィルタードライヤーが役立ちます ^[1]。真空引きガイドを参照してください。
6. 蒸気による真空破壊。 真空引き後、システムは三重点以下になっています。その状態で液体を充填するとドライアイスができます。圧力が三重点を超えるまで蒸気で充填し、メーカーの指示に従ってから液体に切り替えてください ^[2][3]。
7. ゆっくりと充填。 カスケードシステムやブースターシステムの一部など、一部のシステムの最大圧力はボンベ圧力よりも低くなっています。安全弁が開かないようにゆっくりと充填してください ^[2]。
8. 確認と記録。 システムを起動し、圧力、ガス冷却器の設定値、受液器圧力をマニュアルと照らし合わせて確認してください。サービスレポートを作成してください。

EUにおける規則

• R744はF-gasではありません。 F-gas規制は附属書IおよびIIに記載された物質を対象としており、CO2は含まれていません ^[5]。第5条の漏洩点検義務はそれらのガスを含む機器に適用されるため、CO2専用システムには適用されません ^[5]。
• 依然として能力が必要です。 (EU) 2024/573の第10条は、設置、保守、修理、廃止措置に認定を義務付けており、天然冷媒を含むF-gasの関連代替品を対象としています ^[5]。実施規則 (EU) 2024/2215は種類を定めています：F-gasおよび炭化水素用はA1およびA2、CO2用はB、アンモニア用はC（第3条(2)）。免除されない限り、保持者はその活動に対する証明書を保持しなければなりません ^[6]。
• B試験の範囲。 試験には、圧力および真空試験、R744の安全な回収と充填、リスク分析、ガス検知とPPE、および三重点で形成されるドライアイスが含まれます（附属書I、見出し13） ^[6]。ろう付けは、監督下で国家資格を持つ者が行うことができます（第3条(3)(a)） ^[6]。
• 圧力機器と安全。 圧力機器指令2014/68/EUおよびEN 378は、冷媒に関係なくシステムに適用され、国の検査規則が要件を追加する場合があります。PEDおよびEN 378に関する記事を参照してください。証明書Bが必要かどうか、またどのように必要かは各加盟国によって決定されるため、各国の記事を確認してください。

典型的な故障と確認すべき箇所

故障は、圧力と温度の読み取り値を、Danfoss AK-PC 782やCarelコントローラーなどのパックコントローラーの設定値と比較することで最もよく見つかります。パラメータ名やアラームコードはメーカーによって異なります。推測するのではなく、トラブルシューティングアプリやコントローラーのマニュアルで調べてください。

チェックリスト

• CO2用の有効な証明書（EUではタイプB）があり、リスク分析が完了していること。
• 検知器が作動し、部屋が換気され、手袋、ゴーグル、個人用検知器が使用されていること。
• 開く前に圧力を読み取り、停止時圧力を考慮していること。
• ホース、マニホールド、回収機器が圧力に対応した定格であること。
• 閉じたバルブ間に液体が閉じ込められていないこと。
• 真空引きされたシステムへの充填は、まず蒸気で行い、次に液体で行うこと。
• 耐圧試験、漏洩点検、真空引きが完了し、記録されていること。
• 安全弁の出口が塞がっておらず、屋外に導かれていること。