【第三種冷凍機械責任者・保安管理】自動制御機器の役割｜膨張弁・電磁弁・圧力調整弁

結論：自動制御機器は流量・圧力・運転順序を分担する

冷凍装置の自動制御は、一つの部品だけで行うものではありません。膨張装置は蒸発器への給液、電磁弁は流路の開閉、圧力スイッチは運転・保護、圧力調整弁は所定圧力の維持を分担します。

試験で最も大切なのは、機器名と設置位置を丸暗記することではありません。「どの圧力を、上げ過ぎないのか・下げ過ぎないのか」まで一組で理解することです。

冷凍サイクル上の配置を先に把握する

温度自動膨張弁は、蒸発器出口の過熱度を一定範囲に保つよう給液量を変えます。液電磁弁は基本的に開閉を担当し、膨張弁の代わりに連続的な給液調整をする部品ではありません。

温度自動膨張弁は3つの力の釣合いで動く

温度自動膨張弁（TXV・TEV）は、蒸発器出口の温度だけでなく、蒸発圧力も使って過熱度を判断します。ダイヤフラムには次の3つの力が作用します。

負荷が増えて出口温度が上がると、感温筒圧力が増して弁は開く方向へ動きます。給液が増えて出口過熱度が下がると釣合いが戻ります。液冷媒を圧縮機へ送らないための過熱を残しつつ、蒸発器を有効に使うのが目的です。

過熱度は温度差で求める

蒸発器出口過熱度は、出口配管温度から、その測定点の圧力に対応する冷媒の飽和温度を引いて求めます。

温度だけを測っても過熱度は分かりません。混合冷媒では、過熱度計算に用いる飽和温度の基準（露点側など）を冷媒メーカーの物性表で確認します。

内部均圧式と外部均圧式の違い

違いは、ダイヤフラム下側へ伝える蒸発圧力をどこから取るかです。

圧力損失が大きい蒸発器へ内部均圧式を使うと、弁は実際の出口圧力より高い圧力を閉じる側に受けます。そのため給液不足となり、実際の出口過熱度が設定より大きくなりやすいのが問題です。外部均圧式は出口圧力を直接伝え、このずれを補います。

感温筒は出口配管へ正しく密着させる

感温筒は蒸発器出口の吸込み管へ、熱的に密着するよう取り付けます。ヘッダの直後で液や油の影響を受ける場所、外気や別の熱源の影響を受ける場所、油がたまりやすい配管底部は避けます。必要に応じて外気の影響を防ぐ断熱も行います。

Danfossの施工資料では、水平管の1時〜4時方向を目安とし、外部均圧管は感温筒の直後へ接続する例を示しています。ただし、適切な角度は管径・製品・流れ方で変わります。「必ず真上」と一律に決めず、機器メーカーの指定を最優先にします。

キャピラリチューブは固定抵抗で減圧する

キャピラリチューブは、細い管の長さと内径による流動抵抗で高圧側から低圧側へ冷媒を絞る膨張装置です。可動部がなく安価ですが、TXVのように過熱度を検出して開度を変えることはできません。

• 長く・細くする：抵抗が増え、同じ条件なら流量は小さくなる
• 短く・太くする：抵抗が減り、同じ条件なら流量は大きくなる
• 停止中：逆止弁などで遮られていなければ、高低圧が徐々に均圧しやすい

冷媒量、凝縮条件、蒸発負荷の変化を受けやすいため、機器ごとに管径・長さ・充填量を組み合わせて設計します。「小型機なら現場で適当に長さを決められる」という部品ではありません。

電磁弁と圧力スイッチはポンプダウンにも使う

液管電磁弁は、温度調節器などの信号で液冷媒を通過・遮断します。ポンプダウン制御では、停止要求後に電磁弁を閉じ、圧縮機が低圧側の冷媒を高圧側へ移します。吸込み圧力が設定値まで下がると低圧スイッチが圧縮機を止めます。

圧力スイッチには、ポンプダウンのような運転制御用と、異常圧力から守る安全用があります。高圧側は凝縮不良などで設定圧力へ達すると停止させますが、手動復帰か自動復帰かは用途・規格・製品仕様で異なります。安全装置を作動原因の確認なしに繰り返し復帰させてはいけません。

EPRとCPRは守る圧力が逆

EPRは蒸発器側の最低圧力を守り、CPRは圧縮機側の最高吸入圧力を制限します。どちらも吸込み配管に置かれますが、守る側と目的が違います。

制御不良は症状だけで部品を決めつけない

TXVを調整する前に、冷媒量、過冷却度、蒸発器の風量・水量、フィルタドライヤの詰まり、感温筒の密着を確認します。調整ねじだけで別の不具合を隠すと、液戻りや能力低下を招きます。

理解度チェック

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まとめ

温度自動膨張弁は、感温筒圧力・蒸発圧力・ばね力の釣合いで蒸発器出口過熱度を制御します。蒸発器の圧力損失が大きいときは、出口圧力を伝える外部均圧式が必要です。

キャピラリチューブは固定抵抗、電磁弁は開閉、EPRは蒸発圧力の低下防止、CPRは吸入圧力の上昇制限を担当します。症状が出たときは制御機器だけを決めつけず、冷媒量・熱交換・配管・取付を含めて測定値から切り分けましょう。

最終更新日：2026年7月28日