過熱度と過冷却度：温度グライドを含む測定と読み取り方
過熱度と過冷却度を正しく測定する手順。温度グライドのある混合冷媒（R407C、R448A、R449A）での露点と沸点の使い分け、故障診断での読み取り方を解説します。
要点
値の意味
蒸発器内で冷媒は、圧力によって決まる飽和温度で沸騰します。液がすべて蒸発すると、ガスはさらに温まります。この追加の温度上昇が過熱度です。過熱度は、蒸発器への冷媒供給が適正であること、つまり伝熱面を活用するのに十分で、かつ圧縮機に液が戻らない程度であることを示します。凝縮器では、ガスが凝縮圧力の飽和温度で液になります。その後に液がさらに冷やされる分が過冷却度です。過冷却度は、膨張弁の手前に気泡のない液があることを示し、冷媒 1 kg あたりの冷凍効果を大きくします。
過熱度の測り方
- 通常の負荷で少なくとも 10〜15 分間、システムを安定運転させます。
- 吸入圧力をできるだけ蒸発器出口の近くで測定します。圧縮機の過熱度を知りたい場合は圧縮機で測定します。
- 圧力–温度表またはデジタルマニホールドの表で、その圧力の飽和温度を読み取ります。正しい冷媒が選択されているか、表がゲージ圧と絶対圧のどちらで示されているかを確認してください。
- 同じ箇所の配管温度を、接触がよく周囲から断熱したクランプ式センサーで測定します。温度式膨張弁の場合は感温筒の位置で測定します。
- 過熱度 = 測定した配管温度 − 飽和温度。
R134a の例：吸入圧力はゲージ圧 1.9 bar で、飽和温度約 0 °C に相当します。感温筒の位置の配管温度は 6 °C です。過熱度は 6 K です。
過冷却度の測り方
- 凝縮圧力を凝縮器出口または液管のサービスバルブで測定します。
- その圧力の飽和温度を読み取ります。
- 同じ箇所で液管温度を測定します。膨張弁の手前で液に気泡がないかを知りたい場合は、膨張弁の手前で測定します。
- 過冷却度 = 飽和温度 − 測定した液温度。
R134a の例：凝縮圧力はゲージ圧 9.2 bar で、約 40 °C に相当します。液管は 35 °C です。過冷却度は 5 K です。
温度グライドのある混合冷媒
R407C、R448A、R449A などの非共沸混合冷媒は、一つの温度で沸騰・凝縮しません。ある圧力において、液は沸点で沸騰し始め、それより高い露点で蒸発し終わります。この差を温度グライドといい、数ケルビンになります。R407C では約 6 K です [1][3]。正しい値を得るには次のようにします。
- 過熱度 は吸入圧力における 露点 から計算します。露点より温かいガスは過熱状態です。
- 過冷却度 は凝縮圧力における 沸点 から計算します。沸点より冷たい液は過冷却状態です。
- 表に液とガスの二つの列がある場合は、過熱度にはガスの列を、過冷却度には液の列を使用します [1][3]。
故障診断での値の読み取り方
| 過熱度 | 過冷却度 | 考えられる原因 |
|---|---|---|
| 大きい | 小さい | 冷媒不足。漏えい後など |
| 大きい | 正常または大きい | 膨張弁の供給不足（設定不良、詰まり、感温筒のチャージ抜け、容量不足）、または液管の絞り。フィルタードライヤーの詰まりなど |
| 小さい | 大きい | 冷媒過充填、または膨張弁の供給過多 |
| 小さい | 正常 | 膨張弁の供給過多、または感温筒の取り付け位置や断熱が不適切。蒸発器の負荷が小さい。伝熱面の着霜やファンの停止など |
| 正常 | 小さく、サイトグラスに気泡 | わずかな冷媒不足、または液管の圧力損失 |
表はよくあるパターンを示すもので、確定的な診断ではありません。圧力、温度、空気と水の流量、熱交換器の汚れ、受液器の有無など、必ず全体像を確認してください。受液器のあるシステムでは、充填量が適正でも凝縮器出口の過冷却度が小さいことがよくあります。その場合は受液器の液面のほうがよい指標になります。
目安値
温度式膨張弁を用いた場合、蒸発器出口の過熱度の典型的な値は 4〜8 K です。電子膨張弁ではこれより低いことが多くあります。過熱度が小さすぎると圧縮機で液バックが起こるおそれがあります。大きすぎると能力が低下し、吐出温度が高くなります。ユニット、膨張弁、圧縮機の製造者の目安値は、一般的な経験則より常に優先されます。