コンプレッサー過熱保護は、コンプレッサーモーターが焼損しないように保護するためのもので、モーター温度またはコンプレッサー自体の温度が一定値を超えると、内蔵または外部の保護装置を介してコンプレッサーの動作電源を切断し、コンプレッサーを保護する役割を果たします。

冷凍コンプレッサーはシステムから低温低圧のガス冷媒を直接コンプレッサーシェルキャビティに吸収します。吸入した冷媒はまずモーターを冷却し、その後圧力が下がります。そのため、吸入した冷媒蒸気の過熱度は、コンプレッサーが過熱するかどうかの重要な原因です。

排気温度の過熱は、主に、戻りガス温度が高い、モーターが加熱している、圧縮比が高い、凝縮圧力が高い、冷媒の選択が不適切であるなどの理由で発生します。

1. 戻りガス温度が高い

戻り温度は蒸発温度に相対的です。液体の戻りを防ぐために、一般的な戻りガスパイプラインでは、戻りガスの過熱度が 20 ° C 必要です。戻り空気パイプラインの断熱が不十分な場合、過熱度は 20 ° C をはるかに超えます。戻りガス温度が高いほど、シリンダーの吸入温度と排気温度が高くなります。戻りガス温度が 1 ° C 上昇するごとに、排気ガス温度は 1 ～ 1.3 ° C上昇します。

2. モーター加熱

還気冷却式コンプレッサーの場合、冷媒蒸気はモーター室を通過する際にモーターによって加熱され、シリンダー吸入温度が再び上昇します。モーターの加熱は出力と効率によって決まり、消費電力と排気量、容積効率、作動条件、摩擦抵抗などは密接に関係しています。

戻り空冷式半密閉型コンプレッサーの場合、モーター室内の冷媒の温度上昇はおおよそ15～45 ℃の範囲です。冷凍システム内の空冷式（エアークーラー）コンプレッサーは巻線を通過しないため、モーターの加熱の問題はありません。

3. 高い圧縮比

排気温度は圧縮比に大きく影響され、圧縮比が高いほど排気温度が高くなります。圧縮比を下げると排気温度を大幅に下げることができます。具体的な方法としては、吸入圧力の向上と排気圧力の低減が挙げられます。

吸入圧力は蒸発圧力と吸入管抵抗によって決まります。蒸発温度を高めると、吸入圧力を効果的に高めることができ、圧縮比を急速に下げて、排気温度を下げることができます。

蒸発温度が低いほど冷たくなる速度が速いと考えるユーザーもいますが、この考え方には実は多くの問題があります。蒸発温度が低いほど冷凍温度差は大きくなりますが、コンプレッサーの冷却能力は低下するため、冷凍速度は必ずしも速くなりません。蒸発温度が低いほど冷凍係数が低くなることは言うまでもなく、負荷が増加すると動作時間が長くなり、消費電力が増加します。

戻り空気ラインの抵抗を減らすと戻り圧力も改善されます。具体的な方法としては、汚れて詰まった戻り空気フィルターを適時に交換すること、蒸発器チューブと戻り空気ラインの長さを可能な限り短くすることなどが挙げられます。

また、冷媒不足も吸入圧力低下の要因です。冷媒漏れは適時に補充する必要があります。実践では、吸入圧力を上げて排気温度を下げる方が他の方法よりも簡単で効果的であることがわかっています。

排気圧力が高くなる主な原因は、凝縮圧力が高すぎることです。凝縮器の冷却面積が不十分、スケールの蓄積、冷却空気または冷却水量が不十分、冷却水または冷却空気の温度が高すぎるなど、いずれも凝縮圧力が高くなりすぎる原因となります。適切な凝縮面積を選択し、適切な冷却媒体の流れを維持することが非常に重要です。

高温空調用コンプレッサーは、低い圧縮比で作動するように設計されており、冷凍に使用した後、圧縮比が指数関数的に増加すると、排気温度が非常に高くなり、冷却が追いつかず、コンプレッサーの使用範囲を超えることによる過熱を回避し、コンプレッサーを可能な限り最小の圧力比で作動させます。一部の低温システムでは、過熱がコンプレッサーの故障の主な原因です。

4.逆膨張とガス混合

吸入行程の開始後、シリンダーギャップに閉じ込められた高圧ガスは逆膨張プロセスを起こします。逆膨張後、ガス圧力は吸入圧力に戻りますが、この部分のガスの圧縮と逆膨張で消費されるエネルギーは損失です。クリアランスが小さいほど、一方では逆膨張による電力消費が少なくなり、他方では吸入量が増えるため、コンプレッサーのエネルギー効率比が大幅に向上します。

程度

逆膨張プロセス中、ガスはバルブプレート、ピストンの上部、シリンダーの上部の高温表面と接触して熱を吸収するため、逆膨張の終了時のガスの温度は吸入温度まで低下しません。

逆膨張が終了すると、実際の吸入プロセスが始まります。一方ではシリンダー内のガスと逆膨張ガスが混合され、温度が上昇します。他方では、混合ガスが壁から熱を吸収して暖まります。

そのため、圧縮プロセスの開始時のガス温度は吸入温度よりも高くなります。ただし、反膨張プロセスと吸入プロセスが非常に短いため、実際の温度上昇は非常に限られており、通常は 5' ℃未満です。

逆膨張はシリンダークリアランスによって発生し、従来のピストンコンプレッサーでは避けられない欠点です。バルブプレートの排気孔からガスを排出できず、逆膨張が発生します。

5. 圧縮温度上昇と冷媒の種類

冷媒が異なれば熱物性も異なり、同じ圧縮プロセスでも排気温度上昇後の挙動も異なります。したがって、冷凍温度が異なる場合は、異なる冷媒を使用する必要があります。

結論と勧告

コンプレッサーは、動作範囲内での通常の動作中に、モーター温度の上昇や蒸気排出温度の過剰などにより過熱してはなりません。コンプレッサーの過熱は重要な障害信号であり、冷凍システムに重大な問題があるか、コンプレッサーが不適切に使用および保守されていることを示しています。

コンプレッサーの過熱の根本的な原因が冷凍システムである場合、冷凍システムの設計とメンテナンスの改善によってのみ問題を解決できます。コンプレッサーを新しいものに交換しても、過熱の問題を根本から解決することはできません。