冷凍システムにおける液体冷媒の一般的な問題と解決策
1. 液体冷媒の移動
冷媒移動とは、コンプレッサーの停止時にコンプレッサーのクランクケースに液体冷媒が蓄積することを指します。 コンプレッサー内の温度が蒸発器内の温度よりも低い限り、コンプレッサーと蒸発器の間の圧力差により、冷媒はより涼しい場所に移動します。 この現象は、寒い冬に最も発生しやすいです。 ただし、エアコンやヒートポンプの場合、コンデンシングユニットがコンプレッサーから離れていると、温度が高くてもマイグレーションが発生することがあります。
システムをシャットダウンした後、数時間以内に電源を入れないと、圧力差がなくても、クランクケース内の冷媒が冷媒に引き寄せられてマイグレーション現象が発生する可能性があります。
余分な液体冷媒がコンプレッサーのクランクケースに移動すると、コンプレッサーの起動時に深刻な液体スラム現象が発生し、バルブプレートの破裂、ピストンの損傷、ベアリングの故障、ベアリングの浸食など、さまざまなコンプレッサーの故障が発生します（冷媒ベアリングからオイルを洗い流します）。
2.液体冷媒のオーバーフロー
膨張弁が故障したり、エバポレーター ファンが故障したり、エア フィルターによってブロックされたりすると、液体冷媒がエバポレーターでオーバーフローし、蒸気ではなく液体の形で吸入パイプを通ってコンプレッサーに入ります。 運転中、液オーバーフローにより冷凍機油が希釈されることにより、コンプレッサーの可動部が摩耗し、油圧が低下して油圧安全装置が作動し、クランクケースから油が抜けます。 この場合、マシンをシャットダウンすると、冷媒の移動現象が急速に発生し、再起動時にリキッド ハンマーが発生します。
3.リキッドストライク
リキッドハンマが発生すると、コンプレッサ内部から金属の叩き音が発生し、コンプレッサの激しい振動を伴う場合があります。 リキッド スラムは、バルブの破裂、コンプレッサー ヘッドのガスケットの損傷、コネクティング ロッドの破損、クランクシャフトの破損、および他のタイプのコンプレッサーの損傷を引き起こす可能性があります。 リキッドハンマーは、液体冷媒がクランクケースに移動して再始動するときに発生します。 一部のユニットでは、配管構造またはコンポーネントの配置により、ユニットのシャットダウン中に液体冷媒が吸入パイプまたは蒸発器に蓄積し、起動時に純粋な液体として、特に高速でコンプレッサーに入ります。 . 液体スラムの速度と慣性は、液体スラムに対する組み込みのコンプレッサー保護を無効にするのに十分です。
4. 油圧安全制御装置の作用
低温ユニットのセットでは、除霜期間の後に、液冷媒のオーバーフローにより油圧安全制御装置が作動することがよくあります。 多くのシステムは、霜取り中に冷媒が蒸発器と吸入ラインで凝縮し、起動時に圧縮機のクランクケースに流入して油圧が低下し、油圧安全装置が作動するように設計されています。
油圧安全制御装置の 1 回または 2 回のアクションがコンプレッサーに重大な影響を与えない場合もありますが、潤滑状態が良好でない状態で何度も繰り返されると、コンプレッサーが故障します。 油圧安全制御装置は、多くの場合、オペレーターによって軽微な障害と見なされますが、コンプレッサーが潤滑なしで 2 分以上稼働しているという警告であり、時間内に是正措置を実施する必要があります。
5. 推奨される対処法
冷凍システムの冷媒量が多いほど、故障の可能性が高くなります。 コンプレッサーとシステムの他の主要コンポーネントがシステムテストのために一緒に接続されている場合にのみ、最大かつ安全な冷媒充填量を決定できます。 コンプレッサの製造業者は、コンプレッサの作動部品に損傷を与えない液体冷媒の最大充填量を決定できますが、ほとんどの極端な場合に、冷凍システムの全充填量のうち実際にコンプレッサ内にある量を決定することはできません。 コンプレッサが耐えられる液体冷媒の最大充填量は、その設計、内部容積、冷凍機油の充填量によって異なります。 液体の移動、オーバーフロー、または液体ハンマーが発生した場合は、必要な是正措置を講じる必要があります。 是正措置の種類は、システム設計と障害の種類によって異なります。
A. 冷媒チャージを減らす
液体冷媒による故障からコンプレッサーを保護する最善の方法は、冷媒チャージをコンプレッサーの許容範囲に制限することです。 それが不可能な場合は、料金を可能な限り削減する必要があります。 流量を満足する条件で、凝縮器、蒸発器および接続配管は極力小径のものを使用し、液溜めも極力小さいものを選定してください。 充填量を最小化した後は、適切な操作が必要です。また、液体の直径が細すぎたりヘッド圧が低すぎたりするためにサイト グラス内に気泡が発生しないように注意すると、深刻な過充填につながる可能性があります。
B. ポンプダウンサイクル
液体冷媒を制御する最も積極的で信頼性の高い方法は、ポンプ ダウン サイクルです。 特にシステムチャージが大きい場合、液体パイプの電磁弁を閉じることにより、冷媒をコンデンサーとアキュムレーターに送り込むことができ、コンプレッサーは低圧安全制御装置の制御下で作動するため、冷媒コンプレッサーにあります。 作動していないときはコンプレッサーから隔離されており、冷媒がコンプレッサーのクランクケースに移動するのを防ぎます。 ソレノイドバルブの漏れを防ぐために、シャットダウン中は連続的なポンプダウンサイクルをお勧めします。 ポンプダウンサイクルの場合、または非循環制御方式と呼ばれる場合、長期停止時に圧縮機に過大な冷媒漏れ損傷が発生します。 継続的なポンプ ダウン サイクルは、移行を防止する最善の方法ですが、冷媒のフラッディングによる悪影響からコンプレッサーを保護することはできません。
C. クランクケースヒーター
クランクケース ヒーターは、特定のシステム、動作条件、コスト、または顧客の好みによってポンプダウン サイクルが不可能になる状況で、移行を遅らせる可能性があります。
クランクケース ヒーターの機能は、クランクケース内の冷凍機油の温度を、システムの最も冷たい部分の温度より高く保つことです。 ただし、冷凍油の過熱と焦げ付きを防ぐために、クランクケース ヒーターの加熱出力を制限する必要があります。 周囲温度が -18 度に近い場合、またはサクション パイプが露出している場合、クランクケース ヒーターの効果が部分的に相殺され、マイグレーションが発生する可能性があります。
クランクケース ヒーターは通常、使用中に継続的に加熱されます。これは、冷媒がクランクケースに入ると、冷却されたオイル内で凝縮し、再び吸入ラインに戻るまでに数時間かかるためです。 クランクケース ヒーターは、状況が特に深刻でない場合、マイグレーションを防止するのに非常に効果的ですが、クランクケース ヒーターは、コンプレッサーを流体リターンの損傷から保護することはできません。
D. 吸引管気液分離器
液体がオーバーフローしやすいシステムの場合、気液分離器を吸入パイプに取り付けて、オーバーフローした液体冷媒をシステム内に一時的に保管し、コンプレッサーが耐えられる速度で液体冷媒をコンプレッサーに戻す必要があります。
冷媒オーバーフローは、ヒートポンプが冷房から暖房に切り替わるときに発生する可能性が最も高くなります。 一般に、吸込管気液分離器はすべてのヒートポンプに必須の設備です。
ホットガスデフロストを利用するシステムは、デフロスターの開始時と終了時に液体がオーバーフローする傾向があります。 液体チラーや低温ディスプレイケースコンプレッサーなどの低過熱ユニットは、不適切な冷媒制御が原因でオーバーフローすることがあります。 車両への設置の場合、長期間の停止後の再始動時に深刻な浸水が発生する傾向もあります。
二段圧縮機では、吸入は直接下段シリンダーに戻り、モータールームを通らない。 気液分離器を使用して、圧縮機のバルブを液体の衝撃から保護する必要があります。
さまざまな冷凍システムとさまざまな冷媒制御方法のさまざまな全体的なチャージ要件により、気液分離器が必要かどうか、および必要な気液分離器のサイズは、特定のシステムの要件に大きく依存します。 液体の戻り量を正確にテストしないと、気液分離器のサイズをシステム全体の充填量の 50% に設定するという保守的な設計アプローチがとられます。
E.オイルセパレーター
油分離器は、システム設計による油戻り障害を解決することも、液体冷媒制御障害を解決することもできません。 ただし、オイルセパレーターは、システム制御の障害が他の方法では解決できない場合にシステム内を循環するオイルの量を減らすのに役立ち、システム制御が正常に戻るまでの重要な期間を通じてシステムを助けることができます。 たとえば、超低温ユニットまたは浸水蒸発器では、オイルの戻りがデフロストの影響を受ける可能性があります。この場合、システムのデフロスト中にコンプレッサー内の冷媒オイルの量を維持するのにオイルセパレーターが役立ちます。
