【令和4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4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、冷凍サイクル及び冷凍の原理について正しいものはどれか。

イ圧縮機吸込み蒸気の比体積は、吸込み蒸気の圧力と温度を測ってp-h線図や熱力学性質表から求められる。比体積の単位は（m³/kg）であり、比体積が大きくなると冷媒蒸気の密度は小さくなる。

ロ圧縮機の圧力比が大きいほど、圧縮前後の比エンタルピー差は大きくなる。その結果、単位冷媒循環量当たりの理論断熱圧縮動力も大きくなる。

ハ膨張弁は過冷却となった冷媒液を絞り膨張させて蒸発圧力まで下げる。このとき、冷媒は周囲との間で熱と仕事の授受を行うことで冷媒自身の温度が下がる。

ニ理論ヒートポンプサイクルの成績係数は、理論冷凍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。

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。

イ蒸発器や凝縮器の交換熱量の計算では、入口側温度差と出口側温度差にあまり大きな差がない場合には、対数平均温度差の近似値として算術平均温度差が使われている。

ロ二段圧縮冷凍装置では、低段圧縮機で中間圧力まで圧縮し、中間冷却器で過熱分を除去して高段圧縮機で凝縮圧力まで圧縮する。圧縮の途中で一度冷却するので、高段圧縮機の吐出しガス温度が単段圧縮よりも低くなる。

ハ冷凍サイクルの成績係数は、蒸発圧力だけが低くなった場合、あるいは凝縮圧力だけが高くなった場合には、成績係数の値は大きくなる。

ニ固体壁表面からの熱移動による伝熱量は、伝熱面積、温度差、及び比例係数の積で表され、この比例係数のことを熱伝導率という。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の冷凍能力、軸動力及び冷媒循環量について正しいものはどれか。

イ冷凍装置の冷凍能力は、蒸発器出入口における冷媒の比エンタルピー差に冷媒循環量を乗じて求められる。

ロ実際の圧縮機の駆動に必要な軸動力は、理論断熱圧縮動力と機械的摩擦損失動力の和で表される。

ハ冷媒循環量は、ピストン押しのけ量、圧縮機の吸込み蒸気の比体積及び体積効率との積である。

ニ理論断熱圧縮動力が同じ場合、圧縮機の全断熱効率が大きくなると、実際の圧縮機の駆動軸動力は小さくなる。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷媒及びブラインの性質などについて正しいものはどれか。

イフルオロカーボン冷媒のうち、塩素を含むCFC冷媒・HCFC冷媒はオゾン破壊係数が0より大きい。また、オゾン破壊係数が0であるHFC冷媒は、地球温暖化をもたらす温室効果ガスである。

ロ飽和表から飽和液・飽和蒸気の比体積、比エンタルピー、比エントロピーなどを読み取れるが、飽和蒸気の比エントロピーと飽和液の比エントロピーの差が蒸発潜熱となる。

ハ無機ブラインは、できるだけ空気と接触しないように扱う。酸素が溶け込むと腐食性が促進され、また水分が凝縮して取り込まれると濃度が低下するためである。

ニ一般に、冷凍機油はアンモニア液よりも軽く、アンモニアガスは室内空気よりも軽い。また、アンモニアは銅及び銅合金に腐食性があるが鋼には腐食性がないので、アンモニア装置には鋼管や鋼板が使用される。

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。

イ圧縮機は圧縮の方式により容積式と遠心式に大別される。容積式のスクリュー圧縮機は、遠心式に比べて高圧力比での使用に適している。

ロ多気筒の往復圧縮機では、吸込み弁を閉じて作動気筒数を減らすことにより、容量を段階的に変えることができる。

ハ強制給油式の往復圧縮機は、クランク軸端に油ポンプを設けて各しゅう動部に給油する。この際の給油圧力は、油圧計指示圧力とクランクケース圧力の和となる。

ニ圧縮機の停止中に、冷媒が油に多量に溶け込んだ状態で圧縮機を始動すると、オイルフォーミングが発生することがある。

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。

イ凝縮器で取り出さなければならない熱量を凝縮負荷という。理論凝縮負荷は、冷凍能力に理論断熱圧縮動力を加えて求めることができる。

ロシェルアンドチューブ凝縮器の冷却管は、フルオロカーボン冷媒の場合、冷却水側にフィンが設けられた銅製のローフィンチューブを使うことが多い。

ハシェルアンドチューブ凝縮器で冷却管表面に水あかが付着すると、水あかの熱伝導率が小さいので熱通過率が小さくなり、凝縮温度が低くなる。

ニ冷却塔の出口水温と周囲空気の湿球温度との温度差をアプローチと呼び、その値は通常5K程度である。

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。

イ冷蔵用の空気冷却器では、庫内温度と蒸発温度との平均温度差は通常5〜10K程度にする。この値が大き過ぎると、蒸発温度を高くする必要があり、装置の成績係数が低下する。

ロプレートフィンチューブ冷却器のフィン表面に霜が厚く付着すると、空気の通路を狭め風量が減少する。また、霜の熱伝導率が小さいため伝熱が妨げられ、蒸発圧力が低下し、圧縮機の能力が低くなる。

ハホットガス除霜方式は、高温の冷媒ガスを蒸発器に送り込み、冷媒ガスの顕熱だけを用いて早めに霜を融解させる除霜方法である。

ニ大きな容量の乾式蒸発器では冷媒を均等に分配するためディストリビュータを取り付けるが、ディストリビュータでの圧力降下分だけ膨張弁前後の圧力差が小さくなるため、膨張弁の容量は小さくなる。

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。

イ感温筒は蒸発器出口冷媒の温度を検知して過熱度を制御する。感温筒の取付け場所は冷却コイルのヘッダが適切である。

ロ蒸発圧力調整弁は蒸発器出口の冷媒配管に取り付けて、蒸発圧力が所定値より低くなることを防止する。

ハ断水リレーは水冷凝縮器や水冷却器で断水時に、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。

ニキャピラリチューブは、細い銅管を流れる冷媒の流動抵抗による圧力降下を利用して、冷媒の絞り膨張を行う。

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。

イ一般に、フィルタドライヤは液管に取り付け、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。

ロ冷媒をチャージするときの過充塡量は、サイトグラスで測定することができる。

ハ冷凍装置に用いる受液器には、大別して、凝縮器の出口側に連結する高圧受液器と、満液式蒸発器に連結して用いる低圧受液器とがある。

ニ液ガス熱交換器は、冷媒液を過冷却させるとともに、圧縮機に戻る冷媒蒸気を適度に過熱させ、湿り状態の冷媒蒸気が圧縮機に吸い込まれることを防止する。

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。

ロ冷媒液配管内にフラッシュガスが発生すると、このガスの影響で液のみで流れるよりも配管内の流れの抵抗が小さくなる。

ハ容量制御装置をもった圧縮機の吸込み蒸気配管では、二重立ち上がり管は、冷媒液の戻り防止のために使用される。

ニフルオロカーボン冷凍装置に使用する小口径の銅配管の接続には、一般に、フレア管継手か、ろう付継手を用いる。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、安全装置など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、ピストン押しのけ量の立方根と冷媒の種類により定められた定数との積で求められる。

ロ安全弁の各部のガス通路面積は、安全弁の口径面積より小さくしてはならない。また、作動圧力を設定した後、設定圧力が変更できないように封印できる構造であることが必要である。

ハ高圧遮断装置は、異常な高圧を検知して作動し、圧縮機を駆動している電動機の電源を切って圧縮機を停止させ、運転中の異常な圧力上昇を防止する。

ニ液封による配管や弁の破壊・破裂などの事故は、低圧液配管において発生することが多い。液封は弁操作ミスなどが原因になることが多いので、厳重に注意する必要がある。

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。

イ引張荷重を作用させた後、荷重を静かに除去したときに、ひずみがもとに戻る限界を弾性限度という。

ロ一般的な冷凍装置の低圧部設計圧力は、停止中に内部の冷媒が43℃まで上昇したときの冷媒の飽和圧力とする。

ハ円筒胴圧力容器に発生する応力には接線方向と長手方向の応力があるが、必要な板厚を求めるときには、接線方向の応力を考えればよい。

ニ圧力容器の腐れしろは材料の種類により異なり、銅及び銅合金は0.2mm、ステンレス鋼は0.1mmとする。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の圧力試験について正しいものはどれか。

イ耐圧試験は、一般に液体を使用して行う試験であるが、使用が困難な場合は、空気や窒素などの気体を使用することができる。

ロ気密試験は、漏れを確認しやすいようにガス圧で試験を行う。一般に、乾燥した空気、窒素ガスなどを使用する。

ハ真空試験は、冷凍装置の最終確認として、微量の漏れやわずかな水分の侵入箇所の特定のために行う試験である。

ニ真空放置試験は、数時間から一昼夜近い十分に長い時間が必要で、必要に応じて水分の残留しやすい場所を中心に加熱するとよい。

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。

イ冷凍装置の毎日の運転開始前には、受液器の液面計や高圧圧力計により、冷媒が適正に充塡されていることを確認する。

ロ凝縮温度の標準的な値は、シェルアンドチューブ凝縮器では冷却水出口温度よりも3〜5K高く、空冷凝縮器では外気乾球温度よりも8〜10K高い。

ハ冷凍機の運転を停めるときには、液封を生じさせないように、圧縮機吸込み側止め弁を閉じてしばらく運転してから圧縮機を停止する。

ニ圧縮機の吸込み蒸気の圧力は、蒸発器や吸込み配管内の抵抗により、蒸発器内の冷媒の蒸発圧力よりもいくらか低い圧力になる。

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。

イ冷媒が過充塡されると、凝縮器内の凝縮のために有効に働く伝熱面積が減少するため、凝縮圧力が低下する。

ロ密閉フルオロカーボン往復圧縮機では、冷媒充塡量が不足すると、吸込み冷媒蒸気による電動機の冷却が不十分となり、電動機の巻線を焼損するおそれがある。

ハ高圧液配管のような液で常に満たされている管が、運転停止中にその管の両端の弁を閉じられると液封となる。液封が発生しやすい場所は、運転中の温度が低い冷媒液の配管に多い。

ニ同じ運転条件でも、アンモニア圧縮機の吐出しガス温度は、フルオロカーボン圧縮機の場合よりも低くなる。

この10問の要点（直前チェック用）

• 問1 比体積が大きいと密度は小さい／膨張弁の温度低下は“一部蒸発”による
• 問2 圧力差が広がるとCOPは低下／固体壁と流体間は“熱伝達率”
• 問3 軸動力は圧縮動力＋機械損失／循環量は押しのけ量×体積効率÷比体積
• 問4 蒸発潜熱は比エンタルピーの差／冷凍機油はアンモニア液より重い
• 問5 アンローダは吸込み弁を“開いて”気筒数を減らす／給油圧力は差
• 問6 ローフィンチューブのフィンは冷媒側／水あかは凝縮温度を上げる
• 問7 ホットガス除霜は顕熱＋潜熱／ディストリビュータで膨張弁容量は小さくなる
• 問8 感温筒は出口の水平管に取付け／断水リレーは圧縮機を止める
• 問9 サイトグラスで過充塡量は測れない／液ガス熱交換器は液戻りを防ぐ
• 問10 フラッシュガスは抵抗を増やす／二重立ち上がり管は“油戻し”のため
• 問11 安全弁口径は押しのけ量の平方根／液封は低圧液配管で起きやすい
• 問12 板厚は接線方向応力で計算／腐れしろは銅もステンレスも0.2mm
• 問13 真空試験は漏れの場所までは特定できない
• 問14 空冷の凝縮温度は外気より12〜20K高い／停止はポンプダウンから
• 問15 過充塡で凝縮圧力は上昇／吐出し温度はアンモニアのほうが高い

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