냉동기 오일포밍(오일 거품) 발생하는 이유와 해결 방법 - 계속 두면 펌프 고장으로 이어짐

오일 포밍은 압축기 내부에서 냉매가 갑자기 끓어 거품이 일어나는 현상을 일컬음

일반적으로 프레온(Freon)냉매를 이용하는 저압식 압축기에서 발생하는데, 외기온도가 낮은 환경에서 초기 기동 시 발생한다. 

오일포밍 발생 원인

CFC계 냉매(프레온)은 압력이 높고 온도가 낮을수록 냉동기 유(oil)에 잘 용해되기 때문에 프레온계 냉동장치를 운전하다가 정지하면 압축기 크랭크케이스(crankcase) 내부의 냉동유(oil)에 냉매가 용해된다. 

압축기가 다시 기동 시, 크랭크케이스 내의 압력이 급격히 낮아져, 냉동유에 용해되어 있던 냉매가 다시 급격히 분리된다. 이 때 유면이 약동하여 윤활유에 거품(bubble)이 일어나는 현상을 말한다.

오일포밍은 온도(기온)와 밀접한 관계가 있다. 압축기의 휴지기가 길면 압축기 온도가 낮아지게(여름철은 무관) 되는데 이때 압축기내 잔류하고 있는 냉동유와 냉매의 온도도 같이 낮아지게 된다. 냉매(후레온 계열)의 특성상 임계점이 상온이고 오일에 쉽게 용해되는 성질이 있어 압축기 온도가 낮은 상태에서 기동시 냉매와 오일이 섞여 함께 토출되게 되는데, 여기서 오일과 냉매가 섞여 거품이 생기는 현상을 "오일포밍"이라고 하고, 압축기 온도가 냉매의 임계점 이상의 온도가 될때까지 발생.

오일포밍의 영향

오일 포밍 현상이 일어나면, 오일이 압축기에서 과다하게 토출된다.  포밍은 운전이 진행되면서 압축기 온도가 상승함에 따라 사라지게 되는데 문제는 이미 일부 오일이 압축기내를 벗어나기 때문에 압축기의 윤활작용 및 냉동싸이클에 변화를 주게 된다,

즉, 증발기로 오일이 유입될 수도 있으며 이는 증발압력 및 온도에 영향을 미치게 되므로 결국 냉동효과에 악영향을 줌.

• 응축기나 증발기로 다량의 오일이 유입되어 전열불량의 원인이 됨
• 크랭크 케이스 내에 Oil 부족현상을 초래, 윤활불량으로 활동부의 마모 및 소손 우려가 있음
• Oil hammering의 발생할 가능성이 큼

오일 햄머링(Oil hammering)

Oil Foaming 등의 이유로 Oil Cylinder내로 다량 흡입되어 비압축성인 Oil을 압축하므로서 Cylinder Head부에서 충격음이 발생되고 이러한 현상이 심하면 장치내로 다량의 Oil이 넘어가 Oil부족으로 압축기가 소손됨 

액냉매가 미쳐 증발하지 않은 상태에서, 냉동기가 재가동하게 되면, 압축기가 액압축을 하게 된다.
액 압축을 하게 되면 오일포밍 (oil foaming)현상이 일어나, 냉동유가 묽어지고, 냉동유가 넘어가며, 윤활 부족으로 압축기의 수명이 단축됩니다  

(액 냉매가 압축기내 오일을 용해하면서 거품이 발생하며 냉매와 같이 토출한다 )

오일포밍 방지책

• 냉매가스와 윤활유를 분리하는 유분리기를 설치함(냉동기는 대부분 설치되어 있음)
• 크랭크 케이스내 오일히터를 설치하여 운전 전에 크랭크 케이스를 가열하여 오일 중 용해된 냉매를 증발시킴
• 압축기 정지시, 펌프다운(pump down)운전을 실시함
• Soft-start method 적용
• 가스가 과도하게 충전되어 있으면 가스를 배출해 저압을 낮춰본다.
• 팽창밸브를 잠궈본다.