基本的な冷凍: システムの主要コンポーネント

技術者が冷凍システムの設置やトラブルシューティングを考える前に、そのシステムの主要コンポーネントを理解する必要があります。 このシリーズのパート 1 では熱伝達の基本について説明しましたが、この記事では標準的な冷凍システムを構成するさまざまなコンポーネントについて説明します。

冷凍システムの心臓部であるコンプレッサーは、システムの低圧側と高圧側の間にシステムに必要な圧力差を生み出す蒸気ポンプです。 さらに、冷媒の温度を使用可能なレベルまで上昇させます。 冷媒の温度は周囲の空気よりも高くなければなりません。そうしないと熱伝達が起こりません。 熱は常に高温の源から低温の源に流れるため、熱を遮断するには冷媒が屋外よりも高温でなければなりません。 そうして初めて熱伝達が起こります。

コンプレッサーは、十分な量の冷媒を送り出すことができ、使用される冷媒に対応できなければなりません。

計量装置は、蒸発器とも呼ばれるユニットクーラーへの冷媒の流れを制御し、冷媒の沸点の望ましい圧力を調整します。 冷媒の圧力を下げることができれば、より低い温度で沸騰させることができます。

沸点に達すると、新たな熱を吸収する準備が整います。 熱は、蒸発器を横切るファンから押し出される空気から発生します。 その空気が沸騰している冷媒よりも暖かく、それが冷却されたコイルと接触すると、冷媒への熱伝達が発生します。

コンプレッサーと同様に、計量装置も適切なサイズにする必要があり、使用する冷媒と互換性がある必要があります。 この装置の主な役割は、温度が低すぎる場合に吸入ラインを通って移動する可能性のある液体からコンプレッサーを保護するために、適切な過熱度を維持することです。

計量装置には主に 2 つのタイプがあります。サーモスタット式膨張弁 (TXV) と電子式膨張弁 (EEV) です。 機械式 TXV は信頼性が高くなりますが、EEV ははるかに正確で、圧力や温度の変化に応答します。 図 1 は、30°F からの効率を比較しています。 TXV を使用すると、10°F の過熱に達するまでに約 2 時間かかりますが、EEV が定常状態で動作すると、かかる時間は大幅に短縮されます。

図1

TXV VS. EEV: TXV (青線) と EEV (赤線) の効率を比較します。 (ヒートクラフト提供)

TXV を使用する場合、図 2 に詳細が示されている感知バルブの配置が重要です。 熱はパイプから感知バルブに伝達される必要があるため、しっかりした接続が必要です。 パイプの役割は周囲の空気ではなくパイプの温度を感知することなので、十分に断熱する必要があります。 図 3 では、ライン内のオイルが蒸気の実際の温度を遮断する可能性があるため、正確な読み取り値を得るには、感知バルブが認識されるオイル ラインより上にある必要があります。 これらの数値はガイドとして使用できますが、バルブ メーカーのガイドラインを必ず確認して、適切な配置を決定してください。

図2

電球の配置: TXV を使用する場合、感知バルブの配置が重要です。 (ヒートクラフト提供)

図3

パイプ温度: TXV の仕事は、パイプの周囲の空気ではなく、パイプの温度を感知することです。 (ヒートクラフト提供)

EEV には、温度に基づいて抵抗値を変化させる、NTC と呼ばれる温度感知抵抗器という別個の感知デバイスがあります。 NTC は負の温度係数の略で、温度が上昇すると抵抗が低下することを意味します。 サーミスターは通常、特定の温度、通常は 77°F (または 25°C) で 10,000 オームに設定されます。 このタイプのセンサーはあらゆる測定ニーズに使用されるため、ほとんどのメーカーは 3 つのサーミスターを使用しています。 ただし、霜取りのために、膨張率の異なるバイメタル装置を使用するものもあります。 このデバイスは、温度に応じて回路をオンまたはオフにすることができます。