1. 팽창밸브
냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응할 수 있도록 냉매유량을 조절하여 냉동시스템의 균형을 유지하는 장치.
2. 팽창밸브의 원리
1) 유체가 노즐이나 오리피스와 같이 유로가 좁은 곳을 통과하게 되면, 외부와 열량이나 일량의 교환 없이도 압력이 감소하는데, 이와 같은 현상을 교축이라 한다.
2) 유체가 유동 중에 교축되면 유체의 마찰과 와류의 증기로 압력손실이 발생하여 압력이 감소한다.
3) 액체의 경우는 교축되어 압력이 내려가 액체의 포화압력보다 낮아지면 액체의 일부가 증발하며, 증발에 필요한 열을 액체 자신으로부터 흡수하므로 액체의 온도는 감소하게 되며, 교축과정은 단열팽창과정으로 교축 전후의 엔탈피는 변화가 없다.(등엔탈피 과정)
3. 팽창밸브의 유량제어
1) 팽창밸브를 많이 열었을 때
ㄱ. 지나치게 냉매량이 많아져 액압축의 우려가 커진다.
ㄴ. 냉매의 분출속도 저하로 증발압력이 높아진다.
ㄷ. 증발온도가 상승한다.
2) 팽창밸브를 적게 열었을 때
ㄱ. 냉매의 분출속도 증가로 증발압력이 낮아지고, 증발온도 역시 낮아진다.
ㄴ. 압축비가 증가한다.
ㄷ. 냉매 순환량이 감소하여 압축기로 과열증기가 흡입된다.
ㄹ. 압축기 과열, 체적효율 감소, 냉동능력 감소
3) 장치 내 수분이 존재할 때
3-1) 원인
ㄱ. 진공작업 불충분으로 잔류하는 수분
ㄴ. 냉매, 오일 충전 작업 시 부주의
ㄷ. 수리, 정비, 설치 시 부주의
ㄹ. 저압쪽의 진공 운전 시 바깥 공기 침입
ㅁ. 수분이 섞여 있는 냉매나 오일 충전 시
3-2) 영향
ㄱ. 팽창밸브 종결 폐쇄(프레온)
ㄴ. 증발온도 상승(암모니아)
ㄷ. 유탁액 현상(암모니아)
ㄹ. 동부착 현상(프레온: 염산, 불화수소산 등 생성)
ㅁ. 윤활유 열화촉진
4. 수동식 팽창밸브
냉매의 유량을 고도의 숙련에 의해 수동으로 밸브의 핸들을 돌려 조절하는 장치.
5. 자동식 팽창밸브
증발기의 냉매상태에 따라 자동적으로 유량 조절로 소형 냉동공조장치의 냉매유량 제어에 온도식 자동팽창밸브를 가장 많이 사용한다. 온도식 자동팽창밸브는 증발기 출구의 과열도에 따라 과열도가 증가 시 밸브가 열리고 과열도가 감소 시 밸브가 닫혀 냉매유량을 제어한다.
6. 감온통
냉매흡입배관에 연결하여 저압배관의 온도를 감지하는 장치로 자동팽창밸브의 개도를 조정하여 과열도를 일정하게 하여 주는 역할.
1) 설치위치
감온통은 증발기 출구의 흡입관 수평부분에 설치하며, 감온통과 관의 접촉부분은 전열이 좋게 완전하게 밀착시켜야 한다. 흡입관의 지름이 20mm이하인 경우에는 흡입관 상부에 부착하고, 20mm를 넘는 경우에는 수평에서 45° 내려간 위치에 부착한다. 트랩 부위에는 설치할 수 없음.
7. 정압식 자동팽창밸브
증발기 내에서의 증발압력을 일정하게 유지시켜 증발온도를 일정하게 유지하는 방식. 밸브의 밸로즈 상부를 가압하여 증발기 내 압력으로 밸브가 작동된다. 증발기 내의 압력이 상승하면 닫히고, 증발압력이 저하하면 열려 팽창작용을 한다. 부하에 따른 냉매량 제어가 불가능하여 냉동부하의 변동이 적을 때 또는 냉수, 브라인 등의 동결 방지용으로 사용된다.
8. 플로트 팽창밸브
액면에 플로트를 띄워 액면 변동에서 오는 플로트의 움직임에 따라 팽창밸브를 개폐시키는 형식. 평소에는 액면을 일정하게 유지시키다가 액면이 높아지게 되어 플로트 밸브가 올라가면 팽창밸브가 열려 증발기로 냉매가 공급되고 액면이 낮아지게 되면 플로트 밸브가 내려가면서 팽창밸브가 닫혀 증발기로 냉매가 차단된다.
9. 모세관
액체가 지나갈 수 있는 내경 0.6~2.0mm 정도의 가늘고 긴 튜브로 작은 관을 통과할 때 유체의 압력손실을 이용한 일종의 팽창기구로, 부하변동이 큰 장치에는 적절하지 않고 장치의 냉매 충전량이 부족할 경우에는 장치성능에 큰 영향을 미치게 된다. 팽창밸브를 대체하여 사용되는데 주로 가정용 냉장고, 룸 에어컨, 쇼케이스 등 프레온 냉매의 소형 냉동장치에 사용된다. 사는 관에 의한 압력손실로 인해 플래시 가스가 발생하여 냉매의 증발온도까지 냉매온도가 떨어지며 압력강하는 관의 굵기가 가늘수록, 길이가 길수록 압력강하가 크다.