【令和6年度】第三種冷凍機械責任者（冷凍三種）保安管理技術の過去問解説【問①〜⑮】

この記事でわかること

第三種冷凍機械責任者（冷凍三種）の令和6年度「保安管理技術」問1〜15を、知識ゼロからでもわかるようにやさしく解説します。冷凍サイクル・伝熱・圧縮機・凝縮器・蒸発器・安全装置まで、イ・ロ・ハ・ニを1つずつ⭕❌で判定します。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍の原理及び冷凍サイクルについて正しいものはどれか。

イ流動する冷媒1kgの中に含まれるエネルギーを比エンタルピーといい、その単位は（kJ/kg）で表す。冷凍装置における冷凍能力は、各機器への熱の出入り前後の比エンタルピーがわかれば計算することができる。

ロ吸収冷凍機では、圧縮機を使用せずに、吸収器、発生器（再生器）、溶液ポンプなどを用いて冷媒を循環させ、冷熱を得る。

ハ実際の冷凍サイクルでは、常に理論断熱圧縮動力以上の圧縮動力を必要とし、圧縮機の機械的損失も伴う。そのため、運転条件が同じであっても、実際の装置の成績係数は理論冷凍サイクルの成績係数に比べて小さくなる。

ニ理論ヒートポンプサイクルでは、圧縮機で消費した理論断熱圧縮動力に相当する熱と、蒸発器で取り入れた熱とが冷媒に加わって凝縮負荷となり、凝縮器から放出される熱を利用する。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍サイクル及び熱の移動について正しいものはどれか。

イ二段圧縮冷凍装置の利点は、低段圧縮機から出た冷媒ガスを一度冷却しているので、高段圧縮機の吐出しガス温度が高くならないこと、また、圧縮機効率の低下を防ぐことができることである。

ロ理論冷凍サイクルの成績係数は、理論ヒートポンプサイクルの成績係数よりも1だけ大きな成績係数の値となる。

ハ熱の移動には熱伝導、対流熱伝達、熱放射の三つの形態がある。このうち固体壁表面とそれに接して流動する流体間の伝熱作用を熱伝導という。

ニ水冷却器の交換熱量の計算において、温度差が場所によって変わるので、平均温度差には対数平均温度差を用いる。なお、近似値として算術平均温度差を用いることもある。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、圧縮機の効率、軸動力などについて正しいものはどれか。

イ体積効率ηvは、ピストン押しのけ量をV、圧縮機の実際の吸込み蒸気量をqvrとすると、ηv＝qvr／Vで表される。

ロ圧縮機の圧力比が大きくなると、断熱効率は小さくなるが、機械効率は大きくなる。

ハ圧縮機の吸込み蒸気の比体積は、吸込み圧力が低いほど、また、吸込み蒸気の過熱度が小さいほど大きくなり、冷媒循環量及び冷凍能力が減少する。

ニ圧縮機の実際の駆動に必要な軸動力は、蒸気の圧縮に必要な圧縮動力と機械的摩擦損失動力の和で表される。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷媒について正しいものはどれか。

イR404Aは共沸混合冷媒である。

ロ理論成績係数は、凝縮温度と蒸発温度が同じ条件下であれば、フルオロカーボン冷媒の種類が異なっても同じである。

ハ一般に、アンモニア冷媒液は冷凍機油より比重が小さく、フルオロカーボン冷媒液は冷凍機油よりも比重が大きい。

ニ一般に、HFC冷媒は、HCFC冷媒と比べると誘電率が大きく、その電気絶縁性がやや劣る。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、圧縮機について正しいものはどれか。

イ圧縮機と電動機が1つのケーシングに収められ一体構造をしたものを密閉圧縮機という。とくに、ケーシングを溶接密閉した全密閉圧縮機は、アンモニア冷凍装置に多く使用される。

ロ多気筒往復圧縮機の容量制御装置は、スライド弁を用いることで、ある程度連続的な容量制御を行うことが可能である。

ハ往復圧縮機では、クランク軸端に付けたギアポンプで冷凍機油を汲み上げ加圧して、各摺動部に給油を行うものがあり、この給油方式を強制給油式と呼ぶ。

ニ液戻りが著しく多くなると、冷凍機油に冷媒液が多量に溶け込み油の粘度を低下させる。また、油温が低い状態から起動するとオイルフォーミングが発生することがある。いずれも潤滑不良となる場合がある。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器について正しいものはどれか。

イ水冷シェルアンドチューブ凝縮器の一つである受液器兼用凝縮器は、凝縮器の底部に溜められた冷媒液中に一部の冷却管を配置して、その冷媒液を過冷却にする。

ロ水冷凝縮器では、冷却管内水速が速いほど熱通過率は大きくなる。したがって、水速が2倍になれば熱通過率も2倍になる。

ハ空冷凝縮器の一般的な設計条件は、入口空気乾球温度を約32℃としている。前面風速を大きくすると、熱通過率は大きくなる。

ニ主にアンモニア冷凍装置に用いられる蒸発式凝縮器は、冷却作用のほとんどが水の蒸発潜熱による。水冷凝縮器に比べて凝縮温度は高くなる。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、蒸発器について正しいものはどれか。

イシェルアンドチューブ乾式蒸発器は、シェル側に冷媒を供給し、冷却管内にブラインを流して冷却する。

ロ満液式蒸発器における平均熱通過率は、乾式蒸発器の平均熱通過率よりも大きい。

ハ液ポンプ方式の冷凍装置では、蒸発液量の3〜5倍程度の冷媒液を蒸発器へ強制循環させる。

ニ除霜方法には散水方式、ホットガス方式などがある。ホットガス方式では、高温の冷媒ガスの顕熱だけで霜を融解させる。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、自動制御機器について正しいものはどれか。

イ自動膨張弁は、高圧の冷媒液を低圧部に絞り膨張させる機能と、冷凍負荷に応じて蒸発器への冷媒流量を調節して効率よく運転する機能の、二つの機能をもっている。

ロ吸入圧力調整弁は、弁入口側の冷媒蒸気の圧力が設定値よりも高くならないように作動する。これにより圧縮機駆動用電動機の過負荷を防止できる。

ハキャピラリチューブは、流動抵抗による圧力降下で絞り膨張を行うとともに、冷媒の流量を制御し、蒸発器出口冷媒蒸気の過熱度の制御を行う。

ニ断水リレーは、水冷凝縮器や水冷却器で、断水又は循環水量が減少したときに、冷却水ポンプを停止させることによって装置を保護する安全装置である。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、附属機器について正しいものはどれか。

イ液分離器は、蒸発器と圧縮機との間の吸込み蒸気配管に取り付け、吸込み蒸気中に混在した冷媒液を分離して、冷凍装置外部に排出する。

ロサイトグラスには、のぞきガラスとその内側のモイスチャーインジケータからなるものと、のぞきガラスのないモイスチャーインジケータだけのものがある。

ハ高圧受液器は、横形又は立形円筒状の圧力容器で、冷媒ガスが冷媒液とともに流れ出ないように、液出口管端を受液器の下部位置に設置し、下部から冷媒液を取り出す。

ニ一般に、フィルタドライヤは冷媒液配管に取り付け、フルオロカーボン冷凍装置、アンモニア冷凍装置の冷媒系統の水分を除去する。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷媒配管について正しいものはどれか。

イ冷媒配管では、冷媒の流れ抵抗を極力小さくするように留意し、配管の曲がり部はできるだけ少なくし、曲がりの半径は大きくする。

ロ高圧冷媒液配管は、冷媒液がフラッシュ（気化）するのを防ぐために、流速ができるだけ大きくなるような管径とする。

ハ吸込み蒸気配管には十分な防熱を施し、管表面における結露あるいは着霜を防止することによって吸込み蒸気温度の低下を防ぐ。

ニ凝縮器と受液器を接続する液流下管を通して冷媒液を流下しやすくするために、凝縮器と受液器との間に均圧管を設けた。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、安全装置について正しいものはどれか。

イ圧縮機に取り付けるべき安全弁の最小口径は、冷媒の種類に応じて定まり、標準回転速度における1時間当たりのピストン押しのけ量に正比例する。

ロ圧力容器に取り付ける安全弁には修理等のために止め弁を設けるが、この止め弁は修理等のとき以外は常時開にし、「常時開」の表示をしなければならない。

ハ溶栓は、温度によって中央の金属が溶融するものであるから、高温の圧縮機吐出しガスで加熱される部分や、水冷凝縮器の冷却水で冷却される部分などに取り付けてはならない。

ニ冷凍装置の安全弁の作動圧力（吹始め圧力と吹出し圧力）は、耐圧試験圧力を基準として定める。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、材料の強さ及び圧力容器について正しいものはどれか。

イ円筒胴の内径が小さいほど、また、円筒胴の内側にかかっている内圧が高いほど、円筒胴の必要とする板厚は厚くなる。

ロ圧力容器の腐れしろは材料の種類により異なる。直接風雨にさらされない部分で耐食処理を施した鋼の腐れしろを0.2mmとした。

ハ溶接継手の効率は、溶接継手の種類や形状によって決められており、溶接部の全長に対する放射線透過試験を行った部分の長さの割合を考慮して決められているものもある。

ニ圧力容器においては、その材料に生じる応力は、応力－ひずみ線図における比例限度以下の適切な値に収まるように設計する必要がある。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の据付け及び試験について正しいものはどれか。

イアンモニア冷凍装置の気密試験には、乾燥空気、窒素ガス又は炭酸ガスを使用し、酸素ガス、毒性ガス、可燃性ガスを使用してはならない。

ロ多気筒圧縮機を支持するコンクリート基礎の質量は、圧縮機、電動機又はエンジンなどの駆動機の質量の合計の2〜3倍程度にする。

ハ気密試験に空気圧縮機を使用して圧縮空気を供給する場合は、吐出し空気の温度を140℃以下にする。

ニ真空試験を行う前には、必ず気密試験を行う。真空試験では、装置全体からの微量の漏れは発見できるが、その場所は特定できない。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の運転について正しいものはどれか。

イ一定の凝縮圧力のもとでは、圧縮機の吸込み蒸気圧力の低下により、圧力比が大きくなり、冷凍能力は増加する。

ロ冷凍装置を長期間休止させる場合には、低圧側の冷媒を受液器に回収する。この場合、装置内への空気の吸込みを防ぐため、低圧側と圧縮機内に大気圧よりも高いガス圧力を残しておく。

ハ冷蔵庫の蒸発器に厚く着霜すると、空気の流れ抵抗が増加して風量が減少し、熱通過率は大きくなるが、冷却能力は低下する。

ニ蒸発圧力が一定のもとでは、圧縮機の吐出しガス圧力が上昇すれば、体積効率及び冷凍能力が低下し、駆動軸動力が増加する。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の保守管理について正しいものはどれか。

イ圧縮機が湿り蒸気を吸い込み、液戻りがさらに続くと、オイルフォーミングを生じて給油ポンプの油圧が上がり、潤滑不良になりやすい。

ロ液封事故の発生しやすい箇所は、運転中に周囲温度より温度の低い冷媒液の配管に多い。

ハフルオロカーボン冷媒は水分の溶解度が極めて大きいので、少量の水分が侵入しても装置に障害を引き起こすことがある。

ニ冷凍負荷が急激に増大すると、蒸発器での沸騰が激しくなり、蒸気とともに多量の液滴が圧縮機に吸い込まれ、液戻りが多いと液圧縮を起こすことがある。

この10問の要点（直前チェック用）

• 問1 冷凍能力は比エンタルピー差“と循環量”で計算／吸収冷凍機は圧縮機なし
• 問2 冷凍COPはヒートポンプより1小さい／固体壁と流体間は対流熱伝達
• 問3 体積効率＝実吸込み量÷押しのけ量／比体積は過熱度が大きいほど大
• 問4 R404Aは非共沸（疑似共沸）／アンモニア液は油より軽い・フルオロ液は重い
• 問5 アンモニアは開放型が主流／スライド弁はスクリューの容量制御
• 問6 水速を上げても熱通過率は2倍にならない／蒸発式凝縮器は凝縮温度を低くできる
• 問7 乾式は管内に冷媒・シェル側にブライン／ホットガス除霜は顕熱＋潜熱
• 問8 吸入圧力調整弁は“出口側”圧力を抑える／断水リレーは圧縮機を止める
• 問9 液分離器は外部排出しない／フィルタドライヤはフルオロ用（アンモニア不可）
• 問10 高圧液配管は流速を小さく／吸込み配管の防熱は温度“上昇”を防ぐ
• 問11 安全弁口径は押しのけ量の平方根に比例／作動圧力は許容圧力が基準
• 問12 板厚は内径が大きいほど厚い／腐れしろは0.5mm
• 問13 アンモニアの気密試験に炭酸ガスは不可／基礎は機器の2〜3倍の質量
• 問14 着霜で熱通過率は小さくなる／吐出し圧力上昇で能力低下・軸動力増加
• 問15 オイルフォーミングで油圧は下がる／フルオロは水分溶解度が小さい

あわせて読みたい

▶ 令和6年度 法令 問①〜⑩の解説を読む

▶ 第三種冷凍機械責任者の過去問一覧（年度別まとめ）

独学が不安なら、通信講座という近道も

冷凍三種は「法令の暗記」と「冷凍サイクルの理解」が合否を分けます。図解と動画でつまずきやすい所を整理したい方は、専用講座をのぞいてみてください。

（PR）広告を含みます