冷凍システムの詰まりのトラブルシューティング方法

冷凍システムとは、冷媒が流れる機器や配管の総称であり、圧縮機、凝縮器、絞り弁、蒸発器、配管、補助機器などが含まれます。これは、空調設備、冷却設備、冷凍設備の主要構成システムです。

冷凍システムには、氷詰まり、汚れ詰まり、オイル詰まりなど、さまざまな形態の詰まり故障があります。バイパス充填弁の表示は負圧で、室外機の運転音は小さく、蒸発器内で液体が流れる音は聞こえません。

氷の詰まりの原因と症状

氷詰まりによる故障は、主に冷凍システム内の過剰な水分が原因です。冷媒が循環し続けると、冷凍システム内の水分は徐々に毛細管の出口に集中します。毛細管の出口は温度が最も低いため、水が凍結して徐々に増加し、ある一定のレベルに達すると毛細管が完全に詰まり、冷媒が循環できなくなり、冷蔵庫が冷却できなくなります。

冷凍システムにおける水分の主な発生源は、コンプレッサー内のモーター絶縁紙に水分が含まれていることです。これがシステム内の水分の主な発生源となります。さらに、冷凍システムの部品や接続パイプには、乾燥が不十分なために残留水分が残っています。また、冷凍油や冷媒には許容量を超える水分が含まれており、モーター絶縁紙や冷凍油に吸収されます。これらの理由により、冷凍システム内の水分含有量が許容量を超え、氷詰まりが発生します。氷詰まりは、一方では冷媒の循環を妨げ、冷蔵庫の冷却機能が正常に働かなくなる原因となります。他方では、水分が冷媒と化学反応を起こし、塩酸やフッ化水素を生成し、金属パイプや部品の腐食を引き起こし、モーター巻線の損傷につながる可能性があります。絶縁が損傷し、同時に冷凍油の劣化を招き、コンプレッサーの潤滑にも影響を与えます。したがって、システム内の水分は最小限に抑える必要がある。

冷凍システムの氷詰まりの症状は、初期段階では正常に動作し、蒸発器に霜が形成され、凝縮器が熱を放散し、ユニットがスムーズに動作し、蒸発器内の冷媒活動音が明瞭で安定していることです。氷詰まりが発生すると、空気の流れが徐々に弱まり、断続的になります。詰まりがひどくなると、空気の流れの音が消え、冷媒サイクルが中断され、凝縮器が徐々に冷えていきます。詰まりにより排気圧が上昇し、機械の音が大きくなり、蒸発器に冷媒が流れ込まなくなり、霜の付着面積が徐々に減少し、温度が徐々に上昇します。同時に、毛細管温度も上昇するため、氷が溶け始めます。冷媒が再び循環し始めます。一定時間後、氷詰まりが再発し、周期的な通過・閉塞現象が発生します。

汚れによる詰まりの原因と症状

汚れによる詰まりは、冷凍システム内の不純物が過剰になることで発生します。システム内の不純物の主な発生源は、冷蔵庫の製造時に発生する粉塵や金属片、溶接時に配管の内壁に形成される酸化層、加工時に部品の内外面が洗浄されていないこと、配管がしっかりと密閉されていないことなどです。配管内には、冷凍機のオイルや冷媒に含まれる不純物、乾燥フィルター内の質の悪い乾燥剤粉末などがあります。これらの不純物や粉末のほとんどは、乾燥フィルターを通過する際に除去されますが、乾燥フィルターに不純物が多く蓄積されると、流量の多い冷媒によって微細な汚れや不純物が毛細管内に運ばれます。抵抗の大きい部分に不純物が蓄積し、抵抗が増加するため、不純物が毛細管内に留まりやすくなり、最終的に毛細管が詰まり、冷凍システムが循環できなくなります。さらに、乾式フィルターにおいて毛細管とフィルタースクリーンとの距離が近すぎると、汚れによる目詰まりが発生しやすくなります。また、毛細管と乾式フィルターを溶接する際に、毛細管のノズルが溶接されてしまう可能性もあります。

冷凍システムが汚れて詰まった後、冷媒が循環しないため、コンプレッサーは連続運転し、蒸発器は冷たくなく、凝縮器は熱くなく、コンプレッサーのケーシングも熱くなく、蒸発器内で空気の流れの音も聞こえません。部分的に詰まっている場合は、蒸発器は冷たくまたは氷のような感触ですが、霜は付きません。ドライフィルターやキャピラリーチューブの外面に触れると、非常に冷たく感じ、霜が付き、白い霜の層が形成されることもあります。これは、冷媒が微細に詰まったドライフィルターやキャピラリーチューブを通過する際に、絞りと圧力低下が発生し、詰まりを通過する冷媒が膨張、蒸発し、熱を吸収して、詰まりの外面に結露または凝縮して霜が付くためです。

氷詰まりと汚れ詰まりの違い：氷詰まりは一定時間経過すると冷却を再開し、しばらく開いてしばらく詰まり、詰まった後に再び開いて、開いた後に再び詰まるという周期的な繰り返しを形成します。汚れ詰まりが発生すると、冷蔵できなくなります。

毛細管の汚れに加え、システム内に不純物が多い場合、ドライフィルターは徐々に目詰まりを起こします。フィルター自体の汚れや不純物を除去する能力には限界があるため、不純物が継続的に蓄積されることで目詰まりが発生するのです。

油詰まり故障およびその他のパイプライン閉塞故障

冷凍システムでオイル詰まりが発生する主な原因は、コンプレッサーシリンダーがひどく摩耗しているか、ピストンとシリンダーの間の隙間が大きすぎることです。

コンプレッサーから排出されたガソリンは凝縮器に送られ、冷媒とともにドライフィルターに入ります。オイルは粘度が高いため、フィルター内の乾燥剤によって詰まります。オイルが多すぎると、フィルターの入口で詰まりが発生し、冷媒が正常に循環できなくなり、冷蔵庫が冷えなくなります。

他のパイプラインの閉塞の原因は、パイプラインの溶接時にハンダが詰まること、またはチューブ交換時に交換後のチューブ自体が詰まっていて、それが発見されていないことです。上記の閉塞は人為的な要因によるものであるため、溶接やチューブ交換は規定に従って実施・点検し、人為的な閉塞による故障を防ぐ必要があります。

冷凍システムの詰まりを取り除く方法

1. 氷詰まりのトラブルシューティング

冷凍システム内の氷詰まりは、システム内の過剰な水分が原因であるため、冷凍システム全体を乾燥させる必要があります。対処方法は2つあります。

1. 乾燥オーブンを使用して各コンポーネントを加熱および乾燥させます。冷蔵庫から冷媒システムのコンプレッサー、コンデンサー、エバポレーター、キャピラリー、および空気戻りパイプを取り外し、乾燥オーブンに入れて加熱および乾燥させます。ボックス内の温度は約 120 ℃、乾燥時間は 4 時間です。自然冷却後、窒素で 1 つずつ吹き付けて乾燥させます。新しい乾燥したフィルターと交換し、組み立てと溶接、圧力漏れ検出、真空引き、冷媒充填、試運転、およびシールに進みます。この方法は氷詰まりのトラブルシューティングに最適な方法ですが、冷蔵庫メーカーの保証部門にのみ適用されます。一般的な修理部門は、加熱および真空引きなどの方法を使用して氷詰まりの故障を解消できます。

2. 加熱と真空引き、および二次真空引きを使用して、冷凍システムの構成部品から水分を除去します。

2．汚れによる詰まりの解消

毛細管の汚れによる詰まりを解消するには、2つの方法があります。1つは、高圧窒素と他の方法を組み合わせて、詰まった毛細管を吹き飛ばす方法です。毛細管がひどく詰まっていて、上記の方法でも不具合が解消されない場合は、毛細管を交換して不具合を解消します。手順は以下のとおりです。

1. 高圧窒素を使用してキャピラリー内の汚れを吹き飛ばします。プロセスパイプを切断して液体を排出し、キャピラリーをドライフィルターから溶接し、三方弁をコンプレッサーのプロセスパイプに接続し、0.6～0.8MPaの高圧窒素を充填してキャピラリーをまっすぐにし、ガス溶接炭化炎で加熱してチューブ内の汚れを炭化させ、高圧窒素の作用でキャピラリー内の汚れを吹き飛ばします。キャピラリーの詰まりが解消されたら、ガス洗浄用に100mlの四塩化炭素を追加します。コンデンサーは、パイプ洗浄装置で四塩化炭素を使用して洗浄できます。次に、乾燥フィルターを交換し、窒素を充填して漏れを検出し、真空引きし、最後に冷媒を充填します。

2. キャピラリーチューブの交換：上記の方法でキャピラリーチューブ内の汚れを洗い流せない場合は、キャピラリーチューブと低圧チューブを一緒に交換できます。まず、ガス溶接で蒸発器の銅-アルミニウム接合部から低圧チューブとキャピラリーチューブを取り外します。分解および溶接中は、高温でアルミニウムチューブが焼損しないように、銅-アルミニウム接合部を湿らせた綿糸で包んでください。

キャピラリーチューブを交換する際は、流量を測定する必要があります。キャピラリーチューブの出口を蒸発器の入口に溶接してはいけません。コンプレッサーの入口と出口にトリムバルブと圧力計を取り付けます。外部大気圧が等しい場合、高圧計の指示圧力は1～1.2MPaで安定している必要があります。圧力がこれを超える場合は、流量が小さすぎることを意味します。圧力が適切になるまでキャピラリーチューブの一部を切り取ってください。圧力が低すぎる場合は、流量が大きすぎることを意味します。キャピラリーチューブを数回巻き付けて抵抗を増やすか、キャピラリーチューブを交換してください。圧力が適切になったら、キャピラリーチューブを蒸発器の入口パイプに溶接します。

新しいキャピラリーを溶接する際は、溶接による詰まりを避けるため、銅-アルミニウム接合部に挿入する長さは約4～5cmにする必要があります。キャピラリーをドライフィルターに溶接する際は、挿入長さを2.5cmにする必要があります。キャピラリーをドライフィルターに深く挿入しすぎてフィルタースクリーンに近すぎると、微細な分子ふるい粒子がキャピラリーに入り込み、詰まりの原因となります。逆に、キャピラリーの挿入が少なすぎると、溶接中に不純物や分子ふるい粒子がキャピラリーに入り込み、キャピラリーの流路を直接詰まらせてしまいます。したがって、キャピラリーはフィルターに挿入する際に、長すぎても短すぎてもいけません。長すぎても短すぎても、詰まりの原因となります。図6-11は、キャピラリーとフィルタードライヤーの接続位置を示しています。

3. オイル詰まりのトラブルシューティング

オイル詰まり故障は、冷凍システム内に冷凍機油が過剰に残っていることを示しており、冷却効果に影響を与えたり、場合によっては冷却が全くできなくなったりします。したがって、システム内の冷凍機油を清掃する必要があります。

フィルターオイルが詰まった場合は、新しいフィルターに交換し、同時に高圧窒素を使用して凝縮器に蓄積した冷凍機オイルの一部を吹き飛ばし、窒素を導入する際にヘアドライヤーを使用して凝縮器を加熱してください。