第三種冷凍機械責任者 ← 章一覧
教科書

第12章 附属機器

受液器・油分離器・液分離器・フィルタドライヤ・サイトグラス・液ガス熱交換器などが、冷凍サイクルのどこに付き、何のためにあるかと、受液器に関する冷凍保安規則の定めを押さえる。

1. 附属機器の全体像

冷凍装置には、圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器の4つの主な機器のほかに、運転を安定させ、機器を守るための附属機器が付いています。まず「どこに付くか」を押さえると覚えやすくなります。

・圧縮機の吐出し側(圧縮機→凝縮器)… 油分離器
・凝縮器の出口側(凝縮器→膨張弁)… 受液器、そのあとの液管にフィルタドライヤ・サイトグラス・ストレーナ、液ガス熱交換器
・圧縮機の吸込み側(蒸発器→圧縮機)… 液分離器(アキュムレータ)、液ガス熱交換器の吸込み側

「吐出し側に油分離器、吸込み側に液分離器」と、名前と場所をセットで覚えます。

附属機器の付く位置(模式図)
附属機器の付く位置(模式図)

2. 受液器

受液器は、凝縮器を出た液冷媒をためておく容器です。

・運転状態(負荷)が変わって、装置の中で必要な冷媒の量が変わっても、その変動を吸収する
・修理のときに、装置の冷媒を受液器に回収しておける

高圧ガス保安法の冷凍保安規則(冷凍則)は、受液器について次のように定めています。
・可燃性ガス又は毒性ガスを冷媒ガスとする冷媒設備に係る受液器に設ける液面計には、丸形ガラス管液面計以外のものを使用すること(冷凍則 第7条第1項第10号)。アンモニアは冷凍則で可燃性ガスにも毒性ガスにも挙げられている(冷凍則 第2条第1項第1号・第2号)ので、これに当たります
・受液器にガラス管液面計を設ける場合は、その破損を防止するための措置を講じ、可燃性ガス又は毒性ガスの受液器では、受液器と液面計を接続する配管に破損による漏えいを防止するための措置を講ずること(同第11号)
・毒性ガスを冷媒ガスとする受液器で内容積が1万リットル以上のものの周囲には、液状のガスが漏えいしたときに流出を防止するための措置を講ずること(同第13号)
・内容積が5,000リットル以上の受液器は、耐震設計構造物に含まれる(同第5号)

3. 油分離器と液分離器

・油分離器 … 圧縮機の吐出し管に設け、吐出しガスにまじって出ていく潤滑油を分離する。分離した油は一般に圧縮機(クランクケース)に戻す。油が凝縮器や蒸発器に多く流れ込むと、伝熱を妨げたり、圧縮機の油が不足したりするのを防ぐ
・液分離器(アキュムレータ) … 圧縮機の吸込み管に設け、吸込み蒸気にまじった液を分離して、圧縮機への液戻りを防ぐ。たまった液は、蒸発させたり少しずつ戻したりする

4. フィルタドライヤ・サイトグラス・ストレーナ

・フィルタドライヤ … フルオロカーボン冷凍装置の液管に設け、冷媒中の水分(と異物)を取り除く。水分が多いと、膨張弁で凍って詰まらせたり、装置の材料や油を傷めたりする。アンモニアは水とよく溶け合うので、アンモニア冷凍装置ではドライヤを使わない
・サイトグラス … 液管に設けるのぞき窓。冷媒の流れの状態を見る。運転中に気泡が多く見えるときは冷媒不足のことがある。水分インジケータ付きのものは、冷媒中の水分の多い少ないを色の変化で示す
・ストレーナ … 配管の中のごみや金属くずなどの異物を取り除き、膨張弁や電磁弁が詰まったり故障したりするのを防ぐ

フィルタドライヤの中の乾燥剤には、シリカゲルやゼオライト(モレキュラーシーブ)などが使われます。どちらも細かい穴をもつ物質で、水分を化学変化ではなく吸着によって取り込みます。乾燥剤が水分を吸いきると働かなくなるので、サイトグラスの水分インジケータなどで水分が多いと分かったら、ドライヤを交換します。

5. 液ガス熱交換器・その他

・液ガス熱交換器 … 凝縮器を出た液と、蒸発器を出た吸込み蒸気の間で熱を交換する。液は冷やされて過冷却度が大きくなり(膨張弁の手前で液が蒸発するフラッシュガスを防ぐ)、吸込み蒸気は温められて過熱度が大きくなる(液戻りを防ぐ)。フルオロカーボン冷凍装置で使われる
・不凝縮ガス分離器(ガスパージャ) … 装置内にたまった空気などの不凝縮ガスを排出する。不凝縮ガスは、凝縮器や受液器の上部にたまりやすい
・中間冷却器 … 二段圧縮の冷凍装置で、低段圧縮機の吐出しガスを冷やし、高段圧縮機の吐出しガス温度が上がりすぎないようにする

POINT

6. ここだけは覚える

・吐出し側=油分離器、吸込み側=液分離器(液戻り防止)、凝縮器出口=受液器
・液管=フィルタドライヤ(水分除去・フルオロカーボン用)、サイトグラス(気泡=冷媒不足のサイン)、ストレーナ(異物)
・液ガス熱交換器:液は過冷却、吸込み蒸気は過熱
・不凝縮ガスは凝縮器・受液器の上部にたまる
・中間冷却器は二段圧縮で低段の吐出しガスを冷やす
・冷凍則 第7条第1項:可燃性・毒性ガスの受液器の液面計は丸形ガラス管以外(第10号)、ガラス管液面計は破損防止(第11号)、毒性ガスで1万L以上は流出防止(第13号)、5,000L以上の受液器は耐震(第5号)

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