ホットガスバイパス式容量制御冷凍サイクル
H17年度の問2と同等の問題です。でも、こちらは理論値ではないので少々面倒…かな？
第一種冷凍機械責任者試験 平成23年度（11月試験）
問2 下図に示すR22冷凍装置は、負荷減少時に圧縮機出口の吐出しガスの一部を膨張弁直後の低圧側にバイパス弁を通して絞り膨張させる方式で、全負荷時には下記の条件で運転するものとする。 この冷凍装置で、圧縮機吐出しガス量の15％を蒸発器入り口（点5´）にしぼり膨張させて容量制御を行った場合について、次の（1）の間は解答用紙のp-h線図上に、（2）および（3）の間は解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
ただし、下記の運転条件のうち、比エンタルピーの値は理論冷凍サイクルの各点の値であり、圧縮機の機械的摩擦損失仕事は熱となって冷媒に加わるものとする。また、配管での熱の出入りはないものとする。 （20点）
（1）この冷凍装置の理論冷凍サイクルを解答用紙のp-h線図上に描き、点1、点2´、点3、点4、点5´および点6の各状態点を図中に記入せよ。
（2）容量制御時の冷凍能力Φop（kW）を求めよ。
（3）容量制御時の成績係数(COP)Rpは、全負荷時の成績係数(COP)Rの何％になるかを求めよ。
（1）この冷凍装置の理論冷凍サイクルを解答用紙のp-h線図上に描き、点1～点6の各状態点を図中に記入せよ。
テキストでは、『上級 冷凍受験テキスト：日本冷凍空調学会』＜9次(8次)：P22 (図2.12)＞です。（理屈を把握して）覚えておくしかありません。
（参考図）
ホットガスバイパス式容量制御サイクル（補足）
- 負荷減少時に高圧液冷媒点2(2´)を液噴射弁で絞り膨張させて、その冷媒点5(5´)は過熱度の大きな低圧蒸気となる。
- 蒸発器入口で低圧の湿り蒸気4と混合させ、状態点6となって蒸発器に入ります。
- 負荷減少時には、こうして点1は全負荷時と同様の蒸気となって圧縮機に吸い込まれます。
（2）容量制御時の冷凍能力Φop（kW）を求めよ。
基本式
Φop ＝ qmr（h1－h6）
ですが、h6が不明です。
h6を求めるには、下図のa点の熱収支の式を組み立てられれば楽勝、この手の問題のポイントです。
熱収支の式を組み立てます。
流出するものと流入するものを左辺右辺にまとめましょう。
h6 ＝ 0.85 × h4 ＋ 0.15 × h5´
本番では、この式の記述があれば採点者には好印象でしょう。
さて、次に、h4 ＝ h3 と、h2´＝ h5´ が、ポイントですね。はい。
ルンルン気分で、h2´から求めましょう。
よって、h5´＝ h2´＝ 467
じゃ、熱収支式に数値代入しh6を求め、Φopまで一気に行きましょう。
答え Φop ＝ 64.5 kW
（3）容量制御時の成績係数(COP)Rpは、全負荷時の成績係数(COP)Rの何％になるかを求めよ。
やっかいのように思えますが、さて。
答え (COP)Rpは、(COP)Rの、78.7％である。
ご健闘をお祈りします。
訂正箇所履歴
【2016/02/11 新設】
- スマホなどで崩れる計算式などを、自動で大きさが変化する画像にした。（2017(H29)/04/28）
- 『上級 冷凍受験テキスト：日本冷凍空調学会』8次改訂版に対応。（2017(H29)/04/28）
- 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。（2023(R05)/06/01）