均圧形式・容量・選定 P128~P132(P122~P126)

テキスト9次改訂版について

 『上級 受検テキスト:日本冷凍空調学会』9次改訂版(令和4年11月8日改訂)に対応しています。適当に、8次改訂版のページを( )内に残してあります。

 内部均圧形と外部均圧形があるってか?ということです。両方のの違いを把握しておかないと、無理。テキストは広範囲です。『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<9次:P128左上~(8次:P122右下~)(10.1.4 均圧形式)

 膨張弁の容量と選定を追加(ココに移動)しました。(2023(R05)/09/22記ス)

  • 10.1.4 均圧形式 P128~130
    • (1) 内部均圧形 P128~129
    • (2) 外部均圧形 P129~130
  • 10.1.5 膨張弁の容量 P130~131
    • (a) 単体形のオリフィス固定形 P131
    • (b) オリフィス交換(容量可変)形 P131
  • 10.1.6 選定と使用上の注意 P131~133
    • (1) 膨張弁の選定 P131~132
      • (a) 蒸発器負荷特性の把握 P131
      • (b) 使用条件の検討 P131~132

【コラム】 温度自動膨張弁の動作

 ここで、内部均圧形温度自動膨張弁の概略図を見ながら動作原理を把握しておきましょう。大雑把な理解でもきっと役に立ちますよ。テキストは<9次:P128 内部均圧形>

内部均圧形温度自動膨張弁概略図
内部均圧形温度自動膨張弁概略図
  • 内部均圧穴からダイヤフラム下面に冷媒圧力P2が伝わる。
  • 感温筒に伝わる冷媒蒸気過熱温度は感温筒チャージ冷媒の飽和圧力P1となってダイヤフラム上面に伝わる。
  • P1とP2は過熱度調整バネの力P3と次式のようにつり合っている。
  •   P1 - P2 = P3
  1. 熱負荷が大きくなって過熱度が増大した。
  2. 蒸発器出口冷媒蒸気の温度が上昇する。
  3. 感温筒チャージ冷媒飽和圧力P1が高くなる。
  4. ダイヤフラム下面の圧力差(P1-P2)が大きくなる。
  5. ダイヤフラムが下方に動く。
  6. バネの圧力P3とつり合うまで弁開度が開き、冷媒流量が増加する。
  7. 過熱度が設定値まで戻る。

均圧形式

 均圧形式の基本

内部均圧形膨張弁概略図
内部均圧形膨張弁概略図
外部均圧形膨張弁概略図
外部均圧形膨張弁概略図

・温度自動膨張弁で制御される蒸発器出口冷媒の過熱度は、同じ圧力における冷媒の温度から
  過熱度=過熱蒸気温度-乾き飽和蒸気温度
 で表される。 H23学/08 答え

【◯】 ぅむ。これ均圧形式の考え方の基本式。頑張って。
 テキスト<9次:P128左上 (10.1.4 均圧形式)>冒頭に書いてあるからね。

・温度自動膨張弁のダイヤフラム下面に作用する冷媒圧力を、蒸発器の出口側から導入する場合を内部均圧形、蒸発器の入口側から導入する場合を外部均圧形という。 H22学/08 答え

【×】 逆ですね。テキスト<9次:P128左 真ん中辺り>

温度自動膨張弁のダイヤフラム下面に作用する冷媒圧力を、蒸発器の入口側から導入する場合を内部均圧形、蒸発器の出口側から導入する場合を外部均圧形という。


内部均圧形 P128~129

 テキストは<9次:P128左~ ((1) 内部均圧形)

内部均圧形温度自動膨張弁概略図
内部均圧形温度自動膨張弁概略図

・温度自動膨張弁のダイヤフラム下面に作用する冷媒圧力を、蒸発器の出口側から導入する場合を内部均圧形、蒸発器の入口側から導入する場合を外部均圧形という。 H22学/08 答え

【×】 ココにも置いておく。逆だぁ。テキスト<9次:P128左 真ん中辺り>

温度自動膨張弁のダイヤフラム下面に作用する冷媒圧力を、蒸発器の入口側から導入する場合を内部均圧形、蒸発器の出口側から導入する場合を外部均圧形という。

・圧力降下の大きな蒸発器や冷媒分配にディストリビュータを使用する場合、圧力降下相当分だけ過熱度が設定値よりずれるため、内部均圧形温度自動膨張弁を使用して、過熱度がずれないようにする。 H13保/05 答え

【×】 これは、外部均圧形調整弁のことである。

 内部均圧型は、テキスト<9次:P128左下 下から4行目~>
 このために,蒸発器内の冷媒の圧力降下が大きい場合には,かなりの過熱度の制御偏差が生じる. と、いうこと。

 外部均圧型は、テキスト<9次:P129右下 下から6行目~>
 デイストリビュータを用いると,冷媒の流れの圧力降下が大きくなり過熱度が過大になるので,必ず外部均圧形にしなければならない. と、いうこと。

 <9次:P133右の真ん中辺り ((注) このように)~>ココのほうが、ズバリかな?

・膨張弁と蒸発器との間にディストリビュータを用いる冷凍装置では、一般に内部均圧形温度自動膨張弁を使用する。 H17学/08 答え

【×】 ディストリビュータは圧力降下が大きい → 必ず、外部均圧形を使う。
 テキスト9次:P133右の真ん中辺り ((注) このように)~>これ、ずばりかも。下記に引用しておきます。
 【(注) このように】 ← 続きはクリック

 (注) このように内部均圧形の温度自動膨張弁を用いると,蒸発器の圧力降下の大きさに比例した蒸発器出口冷媒の過熱度の増大をもたらす.従って,圧力降下の大きな蒸発器,特に蒸発器入口にデイストリビュータを付けた蒸発器では,外部均圧形の温度自動膨張弁を使用しなければならない.


外部均圧形 P129~130

 テキストは<9次:P129左~ ((2) 外部均圧形)

外部均圧形膨張弁概略図
外部均圧形膨張弁概略図

・温度自動膨張弁のダイヤフラム下面に作用する冷媒圧力を、蒸発器の出口側から導入する場合を内部均圧形、蒸発器の入口側から導入する場合を外部均圧形という。 H22学/08 答え

【×】 (くどいけども…。)この問題はココにも置いておく。テキスト<9次:P128左 真ん中辺り>

温度自動膨張弁のダイヤフラム下面に作用する冷媒圧力を、蒸発器の入口側から導入する場合を内部均圧形、蒸発器の出口側から導入する場合を外部均圧形という。

・外部均圧形温度自動膨張弁は、蒸発器の冷媒側の圧力降下が大きい場合に使用する。 H15保/05 答え

【◯】 はい、そのとおり。
 テキスト<9次:P129右 下から7行目~> デイストリビュータを用いると,冷媒の流れの圧力降下が大きくなり過熱度が過大になるので,必ず外部均圧形にしなければならない.

・外部均圧形温度自動膨張弁の冷媒流量の制御は、蒸発器出口冷媒蒸気の過熱度によって行う。 H18学/08 答え

【◯】 蒸発器出口の感温筒で過熱蒸気温度を変換した圧力がダイヤフラムの上面に伝わり、 感温筒部分の冷媒圧力が下面に伝わる。その圧力差に応じて冷媒流量を制御する、これは過熱度の大きさにほぼ比例する。つまり、問題文の通りです!

テキスト<9次:P130左下 (このように、外部均圧形の~)


膨張弁の容量 P130~P131

・温度自動膨張弁の容量は、オリフィス口径と弁開度でほぼ決まるが、その他に、凝縮圧力と蒸発圧力との圧力差によっても変わる。 H20学/08 答え

【◯】 ぅむ。
 テキスト<9次:P130右 (10.1.5 膨張弁の容量)>の冒頭部分にズバリです。

・温度自動膨張弁は、オリフィス口径、弁開度、出入り口間の圧力差、過冷却度により決まる。弁容量が過大であると、ハンチング現象が発生し、冷媒液配管、膨張弁のキャピラリチューブ、均圧管などの亀裂事故につながることがある。 H22保/5 答え

【◯】 ぅむ。 テキスト<9次:P131(8次:P125) (10.1.5 膨張弁の容量)>の冒頭

・温度自動膨張弁の容量(冷凍能力)が蒸発器の容量に対して過大な場合にはハンチングを起こしやすくなり、過小な場合には熱負荷が大きくなったときに冷媒流量不足による冷却不良や過熱度の増大などの不具合をもたらすことになる。 H29学/08 答え

【◯】 ぅむ。その通り! テキスト<9次:P130右下から3行目~P131左上>

・温度自動膨張弁の容量は、オリフィス口径、弁開度、出入口間の圧力差、過冷却度により決まる。弁容量が大きすぎるとハンチングを起こしやすくなり、小さすぎると熱負荷が大きくなったときに冷却不良などの不具合が生じる。 R01保/05 答え

【◯】 弁容量の決め方、弁容量が大きい、小さい場合、上手にまとめた良い問題文ですね。

 【雑感】

 同等な問題でも、H29年は学識問8でR01年は保安問5で出題されている。だから何なのという感じでもあるが、ま、心の隅にでも留めておきたい。


(a) 単体形のオリフィス固定形 (b) オリフィス交換(容量可変)形 P131

 保留。


選定と使用上の注意 P131~P132

(a) 蒸発器負荷特性の把握 P131

・膨張弁の選定には標準運転条件だけでなく、蒸発器の大きさ、負荷変動、蒸発温度設定値の変更なども考慮して、膨張弁容量、チャージ方式、均圧形式などを選択する。 H21学/08 答え

【◯】 なんとなく丸にする(サービス?)問題。
 テキスト<9次:P131右 ((a) 蒸発器の負荷特性の把握)>を把握しよう。
 余裕があれば<9次:P224左 ((1) 膨張弁の選定不良)>も読む(保安の問題に関連)

(b) 使用条件の検討 P131~P132

・冷凍装置の液配管系での圧力降下を考慮しないと、膨張弁手前の圧力が低くなり、弁出入り口の圧力差が小さくなるだけでなく、フラッシュガスの発生の恐れがある。 by echo 答え

【◯】 ぅむ。テキスト<9次:P131右下辺り>

 07/12/17 08/06/29 09/03/14 10/10/09 11/08/01 12/05/19 13/12/21 14/09/01 16/12/31 19/09/21 22/03/19 23/09/22

修正・訂正箇所履歴

【2016/07/23 新設】(← 履歴をここに作った日

  • 均圧形全般、内部均圧形、外部均圧形の3つのファイルを一つに合体した。(2016/07/23)
  • テキスト8次改訂版へ対応済み。解説見直し。(2016(H28)/12/31)
  • 図を追加。解説文見直し。 (2019(R1)/09/21)
  • 『上級 受検テキスト:日本冷凍空調学会』9次改訂版(令和4年11月8日改訂)に対応。(2023(R05)/09/21)
  • 「膨張弁の容量」と「選定と使用上の注意」を、他ページからココに移動。 (2019(R1)/09/22)

【参考文献・リンク】

  • 初級 受検テキスト(SIによる初級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 上級 受検テキスト(SIによる上級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 冷凍機械責任者(1・2・3冷)試験問題と解答例(13):日本冷凍空調学会
  • 第3種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院
  • 第1・2種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院

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