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 ポイント学習とドリル

 「保安管理技術 2」

  冷媒及び潤滑油

「フルオロカーボン冷媒」
 フッ化炭化水素系冷媒の総称
<特徴>
 ・比重は空気より重く、液は油より重い
 ・銅及び銅合金が使用できる
 ・水分が混入すると、加水分解して酸を生成して金属を腐食させる
 ・潤滑油との溶解度は、圧力が高いほど、温度が低いほど大きくなる

<非共沸混合冷媒>
 ・沸点の異なる冷媒を混合したもの
 ・蒸発する場合は、沸点の低い冷媒が早く蒸発し、凝縮する場合は沸点の高い冷媒が早く凝縮する
 ・非共沸混合冷媒 --- R410A、R404A、R407C 等
 ・圧縮機吐出しガス温度は、R410Aの方がR134aより高い

「アンモニア冷媒」
<特徴>
 ・蒸気は空気より軽く、液は油より軽い
 ・銅及び銅合金を腐食する為、使用できない
 ・水分の溶解度が大きいので、微量の水分は冷凍装置に影響しない
 ・多量に水分が混入すると、油の劣化、蒸発圧力の低下をきたす


「ブライン」
 一般に凍結点が0℃以下の液体で、間接冷凍方式で二次冷媒として使用される
 ・無機ブライン - 塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン
 ・有機ブライン - プロピレングリコールブライン、エチレングリコールブライン


「潤滑油」
 圧縮機の可動部分の摩擦抵抗を低減するために用いる油
 ・一般的な組み合わせ
  R134a --- エステル油  R404A、R407A --- エーテル油

ミニドリル
 アンモニア液は、鉱油にほとんど溶解しない。また、アンモニア液のほうが鉱油よりも比重が小さいので油溜め器、液溜め器などでは油が底に溜まるので、油抜きは容器底部から行う。(22-4)
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 解答
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ミニドリル
 フルオロカーボン冷媒は、水分が混入すると冷媒が加水分解し、酸性の物質を作り金属を腐食させるので、ドライヤをつけて冷媒に混入した水分を吸着して除去する。(22-4)
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 解答
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ミニドリル
 ブラインは.塩化カルシウムや塩化ナトリウムのほかに、エチレングリコール系やプロピレングリコール系の無機ブラインがある。(24-4)
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 解答
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ミニドリル 平成23年 問題4
 次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷媒および潤滑油について正しいものはどれか。

 イ.蒸発温度と過熱度が同じR134aとR410Aの冷媒蒸気を、圧縮機で同じ凝縮温度まで圧縮すると、圧縮機吐出しガス温度
   は、R410Aのほうが低くなる。
 ロ.アンモニア冷媒の飽和液は潤滑油よりも重く、装置から漏れたアンモニアガスは空気よりも重い。
 ハ.アンモニア冷凍装置内に、微量の水分が混入しても運転に大きな障害を生じないが、水分が多量に混入すると、
   装置の性能が低下し、潤滑油が劣化する。
 ニ.フルオロカーボン冷媒は、化学的に安定した冷媒であるが、装置内に水分が混入し、温度が高いと冷媒が分解して金属を
   腐食することがある。また、膨張弁で遊離水分が凍結して詰まることもある。

  (1)イ、ロ (2)イ、ニ (3)ロ、ハ (4)ロ、ニ (5)ハ、ニ
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 解答
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ミニドリル 平成25年 問題4
 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、冷媒および潤滑油について正しいものはどれか。

 イ.アンモニア冷媒は水と容易に溶け合ってアンモニア水になるので、冷凍装置内に多量の水分が存在しても性能に
   与える影響はない。
 ロ.フルオロカーボン冷媒の液は潤滑油よりも重いが、これらは互いに溶解して溶液になることが多い。
 ハ.フルオロカーボン冷媒は化学的安定性が高い冷媒なので、装置には銅や銅合金をはじめ、マグネシウムを含む
   アルミニウム合金の配管や部品の使用には制限がない。
 ニ.圧力一定のもとで非共沸混合冷媒が凝縮器内で凝縮するとき、凝縮中の冷媒蒸気と冷媒液の成分割合は変化しない。

 (1)イ  (2)ロ  (3)ハ  (4)ニ  (5)イ、ロ
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 解答
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  圧縮機

区分  特徴
容積式圧縮機  往復式圧縮機  
ローターリー式圧縮機  
スクリュー式圧縮機 ・遠心式に比べ高圧力比に適している
・容量制御はスライド弁で行い、ある範囲内で無段階制御または
 段階制御が可能である 
スクロール式圧縮機  
遠心式圧縮機 ターボ式冷凍機 ・大容量に適している
・高圧力比には不向き
・空調用として使用されることが多い 
 ・圧縮機が頻繁に始動と停止を繰り返すと、駆動用の電動機巻線の温度上昇を
  招き、巻線の焼損をするおそれがある

 ・往復圧縮機のオイルリングが著しく摩耗すると、油上がりが多くなり、凝縮器や蒸発器に
  油を持ち込むことになり、伝熱管の汚れ、冷媒への混入により伝熱性能は悪くなる

「オイルフォーミング」
 潤滑油中の冷媒が気化して、油が沸騰したような激しい泡立ちが起こる現象
 ・フルオロカーボン冷媒は、圧力が高く、温度が低いときに油に冷媒が多く溶け込むので、
  これを防止するため、クランクケースヒーターで圧縮機の油温を暖る


「密閉形圧縮機」
 ・圧縮機と電動機が結合され、ケーシング内部に納められたもの
 ・アンモニア冷媒は使用できない (半密閉形にも使用不可)

 ・密閉形、半密閉形圧縮機ではシャフトシールは不要である
 ・内部の点検、補修ができない (半密閉形は可能)


「解放形圧縮機」
 ・シャフトシールが必要

「多気筒圧縮機」
 ・容量制御は容量制御装置(アンローダ装置)により吸い込み弁を開放して作動気筒数を
  減らすこにより、ある範囲内で容量を段階的に変えられる

 ・始動時に潤滑油の油圧が正常値に上がるまではアンロード状態で、アンローダが負荷軽減装置
  として使われる

 ・強制給油方式多気筒圧縮機は、液戻りの湿り運転状態が続くと、潤滑油に多量の冷媒が溶け込んで
  油の粘度が低下し、潤滑不良となることがある


「体積効率」
 圧縮機の実際の吸込み蒸気量とピストン押しのけ量の比
 ・体積効率が小さくなると冷媒循環量は減少する
 ・圧力比が大きくなると、体積効率は小さくなる
 ・圧縮比とシリンダのすき間容積比が大きくなるほど、体積効率は小さくなる


「比体積」
 単位質量の気体が示す体積
 ・圧縮機の吸込み蒸気の加熱度が小さく、比体積が小さくなると、冷媒循環量が大きくなる


「軸動力」
 ・凝縮温度を高く、蒸発温度を低くして運転すると、全断熱効率が小さくなり、軸動力は大きくなる

「全断熱効率」
 断熱効率(ηc)×機械効率(ηm


ミニドリル
 圧縮機の体積効率が小さくなると冷媒循環量は減少する。(24-5)
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 解答
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ミニドリル
 停止中の圧縮機クランクケース内の油温が高いと、始動時にオイルフォーミングを起こしやすい。(24-5)
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 解答
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ミニドリル
 圧縮機は、冷媒蒸気の圧縮の方式により容積式と遠心式に大別される。容積式のスクリュー圧縮機は、遠心式に比べて高圧力比には不向きである。(25-5)
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 解答
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ミニドリル 平成22年 問題5
 次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、圧縮機について正しいものはどれか。

 イ.圧縮機は冷媒蒸気の圧縮方法により、容積式、遠心式に大別されるが、スクリュー圧縮機、往復圧縮機は容積式
   である。
 ロ.スクリュー圧縮機の容量制御はスライド弁で行い、ある範囲内で無段階制御または段階制御が可能である。
 ハ.遠心圧縮機は冷凍負荷の大容量なものに適しているが、高圧力比には不向きなため、空調用として使用されることが
   多い。
 ニ.往復圧縮機のオイルリングが著しく磨耗すると、油上がりは多くなるが、油分離器をつけている場合には凝縮器や蒸発器
   の伝熱性能に影響を与えない。

 (1)イ、ロ (2)イ、ニ (3)ハ、ニ (4)イ、ロ、ハ (5)ロ、ハ、ニ
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 解答
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  凝縮器

 熱交換の方法により、空冷式と水冷式に分けられる
 ・凝縮負荷は冷凍能力に圧縮機駆動の軸動力を加えたものであるが、凝縮温度が高くなるほど凝縮負荷は
  大きくなる。

「空冷式凝縮器」
 ・空冷凝縮器は、冷媒を冷却して凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる。空冷凝縮器に人る空気の流速を
  前面風速といい、風速が大き過ぎると騒音が大きくなり、風速が小さ過ぎると熱交換の性能が低下する。
 ・プレートフィン空冷凝縮器は、薄板で作られたフィンに穴をあけて、そこに冷却管を通し、このフィンをある
  間隔で冷却管に圧着させた形をしており、フィンの材料・形状、冷却管の種類、前面風速、入口空気の
  乾球温度などによって、熱交換性能が変化する。


「水冷式凝縮器」
 ・二重管凝縮器は、内管に冷却水を通し、冷媒を内管と外管との間で凝縮させる。
 ・立形凝縮器において、冷却水は、上部の水受けスロットルを通り、重力でチューブ内を落下して、
  下部の水槽に落ちる。
 ・水冷凝縮器の冷却管に水あかが付着すると、熱の流れが妨げられ、冷却管の熱通過率の値が小さくなる。
 ・水冷式シェルアンドチューブ凝縮器は円筒胴、管板、冷却管および水室カバーから構成され、
  高温高圧の冷媒ガスは冷却管内を流れる冷却水により冷却され、凝縮液化する。

「蒸発式凝縮器」
 ・蒸発式凝縮器では、空気の湿球温度が低くなると冷却性能が向上し、凝縮温度は低くなる。

ミニドリル
 凝縮負荷は冷凍能力に圧縮機駆動の軸動力を加えたものであるが、凝縮温度が高くなるほど凝縮負荷は大きくなる。(23-6)
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 解答
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ミニドリル
 空冷凝縮器は、冷媒を冷却して凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる。空冷凝縮器に人る空気の流速を前面風速といい、風速が大き過ぎると騒音が大きくなり、風速が小さ過ぎると熱交換の性能が低下する。(25-6)
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 解答
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ミニドリル
 横形シェルアンドチューブ凝縮器の冷却管としては、冷媒がアンモニアの場合には銅製の裸管を、また、フルオロカーボン冷媒の場合には銅製のローフィンチューブを使うことが多い。(25-6)
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 解答
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ミニドリル 平成24年 問題6
 次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器について正しいものはどれか。

 イ.水冷凝縮器の冷却管に水あかが付着すると、冷却水流速が大きくなり、熱通過率の値も大きくなる。
 ロ.水冷凝縮器と空冷凝縮器を比べると、熱通過率の値は水冷凝縮器のほうが大きい。
 ハ.蒸発式凝縮器では、空気の湿球温度が低くなると凝縮温度は高くなる。
 ニ.凝縮器に不凝縮ガスが混入すると、冷媒側の熱伝達が悪くなって、凝縮圧力が上昇する。

 (1)イ、ロ  (2)イ、ハ  (3)ロ、ハ  (4)ロ、ニ  (5)ロ、ニ
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 解答
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  蒸発器
 蒸発器には、乾式蒸発器、満液式蒸発器、冷媒液強制循環式蒸発器がある

「乾式蒸発器」
 膨張弁から流出する冷媒をそのまま蒸発管に導き、冷媒中の飽和液が周囲から熱を取り込んで
 乾き飽和蒸気となり、さらに、加熱された状態で蒸発管から出ていくようにした蒸発器
<プレートフィン蒸発器>
 「デフロスト」---フィンに着霜した霜を溶かすこと
  ホットガス除霜法 - 圧縮機らの高温の冷媒ガスの潜熱と顕熱によって霜を溶かす
  散水除霜法 --- 20℃くらいの水を散布して霜を溶かす
 ・デフロスト水の排水管には、庫外にトラップを設けて庫内への外気の侵入を防止する

 「ディストロビュータ」
  伝熱管に均一に冷媒を流すために、蒸発器の入口側に設置する分配器
  ・圧力降下が大きいため、外部均圧形の温度自動膨張弁を使用する
  ・ディストロビュータの圧力降下があるので、その分膨張弁の容量は小さくなる

<シェルアンドチューブ蒸発器>
 冷媒が配管内を通り、冷やされる水やブラインは配管外を通る構造
 ・蒸発器内に入った油の戻りが悪いので、油戻し装置が必要
 ・水側の熱伝達率を向上させるため、シェル側に適当な間隔でバッフルプレートを設ける


「満液式蒸発器」
 シェル側に冷媒液を供給し、冷却管内にブラインを流し冷却する蒸発器
 蒸発器の飽和液と飽和蒸気の混合した冷媒が、液から分離した蒸気のみが圧縮機に吸収され、
 冷媒液は内部に滞留する。蒸発器に流入した油が圧縮機に戻りにくいので、油戻し装置が必要
 ・満液式蒸発器の平均熱通過率は乾式蒸発器よりも大きい


「冷媒液強制循環式蒸発器」
 低圧受液器から蒸発量より過大な冷媒液を冷媒液ポンプで強制的に蒸発器に供給し、
 飽和蒸気と冷媒液を低圧受液器へ返す構造


ミニドリル
 ホットガス除霜は、冷却管の内部から冷媒ガスの熱によって霜を均一に融解し、霜が厚くなっても有効に除霜ができる方法である。(24-7)
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 解答
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ミニドリル
 乾式空気冷却器では、蒸発器入口の冷媒分配を均等にするためにデイストリビュータを取り付けるが、圧力降下が大きいので外部均圧形温度自動膨張弁を用いるのがよい。(23-7)
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 解答
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ミニドリル
 冷蔵庫で使用される空気冷却器では、庫内温度と蒸発温度との平均温度差は5~10Kにとるが、この値が大き過ぎると蒸発温度を低くする必要があり、装置の成績係数が低下する。(23-7)
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 解答
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ミニドリル 平成22年 問題7
 次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、蒸発器について正しいものはどれか。

 イ.膨張弁から流出する冷媒をそのまま蒸発管に導き、飽和液が周囲から熱を取り込んで乾き飽和蒸気となり、さらに、
   いくらか過熱された状態で蒸発管から出て行くようにした蒸発器を、冷媒液強制循環式蒸発器という。
 ロ.冷蔵用の空気冷却器では、算術平均温度差は通常5~10K 程度であるがこの温度差が大きすぎると、蒸発温度を
   高くしなければならないので圧縮機の軸動力は減少し、装置の成績係数が低下する。
 ハ.シェルアンドチューブ形満液式蒸発器に入る冷媒は、大きな容器のシェルの中で蒸発して冷媒蒸気が圧縮機に吸い
   込まれ、冷媒液は滞留してシェル内の冷却管を浸している。蒸発器内に入った油の戻りが悪いので、油戻し装置が
   必要になる。
 ニ.プレートフィンコイル蒸発器のフィン表面に霜が厚く付着すると、空気の通路が狭くなって風量が減少し、霜の
   熱伝導率が小さいため伝熱が妨げられ、蒸発圧力、蒸発温度が低下する。

 (1)イ、ロ (2)イ、ハ (3)ロ、ハ (4)ロ、ニ (5)ハ、ニ
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 解答
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「保安管理技術 3」 

     



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