【令和2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2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。冷凍の原理・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、冷凍の原理などについて正しいものはどれか。

イ蒸発温度や凝縮温度が一定の運転状態では、圧縮機の駆動軸動力は、凝縮器の凝縮負荷と冷凍装置の冷凍能力の差に等しい。

ロ冷凍装置の各種の熱計算では、比エンタルピーの絶対値は特に必要なく、冷媒は0℃の飽和液の比エンタルピー値を200kJ/kgとし、これを基準としている。

ハ家庭用冷蔵庫は、一般に、圧縮機、蒸発器、膨張弁及び凝縮器で構成されており、受液器なしで凝縮器の出口に液を溜め込むようにし、装置を簡略化している。

ニ吸収冷凍機は、圧縮機を用いずに、機械的な可動部である吸収器、発生器、溶液ポンプを用いて冷媒を循環させる。

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。

イ冷凍サイクルの蒸発器で、冷媒から奪う熱量のことを冷凍効果という。この値は同じ冷媒でも運転条件によって変わる。

ロ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だけ大きい。

ハ固体壁で隔てられた流体間で熱が移動するとき、固体壁両表面の熱伝達率と固体壁の熱伝導率が与えられれば、水あかの付着を考慮しない場合の熱通過率の値を計算することができる。

ニ熱の移動には熱伝導、熱放射及び熱伝達の3つの形態がある。一般に、熱量の単位はJ又はkJであり、伝熱量の単位はW又はkWである。

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

イ冷凍装置の実際の成績係数は、理論冷凍サイクルの成績係数に断熱効率、機械効率、体積効率を乗じて求められる。

ロ実際の圧縮機の駆動軸動力は、理論断熱圧縮動力と断熱効率により決まる。

ハ往復圧縮機の断熱効率は、一般に、圧力比が大きくなると小さくなる。

ニ圧縮機の実際の冷媒吸込み蒸気量は、ピストン押しのけ量と圧縮機の体積効率の積で求められる。

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

イR410Aは共沸混合冷媒である。

ロ単一成分冷媒の飽和圧力が標準大気圧に等しいときの飽和温度を標準沸点といい、冷媒の種類によって異なる。

ハ有機ブラインの溶質には、エチレングリコール系やプロピレングリコール系のほかに、塩化カルシウムや塩化ナトリウムなどがある。

ニフルオロカーボン冷凍装置では、圧縮機から吐き出された冷凍機油は、冷媒とともに装置内を循環する。

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。

イロータリー圧縮機は遠心式に分類され、ロータの回転による遠心力で冷媒蒸気を圧縮する。

ロ運転条件が同じであれば、圧縮機の体積効率が小さくなるほど冷媒循環量は減少する。

ハスクリュー圧縮機は、高圧力比に適しているため、ヒートポンプ装置に利用される。

ニ往復圧縮機では、停止中のクランクケース内の油温が高いほど、始動時にオイルフォーミングを起こしやすくなる。

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。

イ水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器は、高温高圧の冷媒ガスは冷却管内を流れる冷却水により冷却され、凝縮液化する。

ロ冷却管の水あかの熱伝導抵抗を汚れ係数で表すと、汚れ係数が大きいほど、熱通過率が低下する。

ハ空冷凝縮器は、空気の潜熱を用いて冷媒を凝縮させる凝縮器である。

ニ凝縮器への不凝縮ガスの混入は、冷媒側の熱伝達の不良や凝縮圧力の低下を招く。

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。

イ蒸発器の冷凍能力は、冷却される空気や水などと冷媒との間の平均温度差、熱通過率及び伝熱面積に比例する。

ロ大きな容量の乾式蒸発器は、多数の伝熱管へ均等に冷媒を送り込むために、蒸発器出口側にディストリビュータを取り付ける。

ハ液ポンプ方式の冷凍装置では、蒸発液量の3倍から5倍程度の冷媒液を強制循環させるため、蒸発器内に冷凍機油が滞留することはない。

ニ一般的な散水方式の除霜は、送風機を運転しながら水を冷却器に散水し、霜を融解させる方式である。

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。

イ電磁弁には直動式とパイロット式がある。直動式では、電磁コイルに通電すると磁場が作られてプランジャに力が作用し、弁が閉じる。

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し、圧縮機駆動用電動機の過負荷を防止する。

ハ温度自動膨張弁から蒸発器出口までの圧力降下が大きい場合には、外部均圧形温度自動膨張弁が使用される。

ニ低圧圧力スイッチは、設定値よりも圧力が下がると圧縮機が停止するので、過度の低圧運転を防止できる。

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。

イ低圧受液器は、冷媒液強制循環式冷凍装置において、冷凍負荷が変動しても液ポンプが蒸気を吸い込まないように、液面レベルの確保と液面位置の制御を行う。

ロ油分離器のうちの一つに、大きな容器内にガスを入れることによりガス速度を大きくし、油滴を重力で落下させて分離するものがある。

ハアンモニア冷凍装置では、圧縮機の吸込み蒸気過熱度の増大にともなう吐出しガス温度の上昇が著しいので、液ガス熱交換器は使用しない。

ニサイトグラスは、のぞきガラスとモイスチャーインジケータからなるが、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もある。

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。

イフルオロカーボン冷媒、アンモニア冷媒用の配管には、銅及び銅合金の配管がよく使用される。

ロ高圧液配管は、冷媒液が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。

ハ横走り吸込み蒸気配管に大きなUトラップがあると、底部に油や冷媒液が多くたまり、圧縮機始動時などに一挙に多量の液が吸い込まれて液圧縮の危険が生じる。

ニ吐出しガス配管では、冷凍機油が確実に運ばれるだけのガス速度が必要だが、摩擦損失による圧力降下は20kPaを超えないことが望ましい。

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。

ロ圧縮機に取り付ける安全弁の最小口径は、冷媒の種類に応じて決まるが、圧縮機のピストン押しのけ量の平方根に比例する。

ハ溶栓の口径は、取り付ける容器の外径と長さの積の平方根と、冷媒毎に定められた定数の積で求められた値の1/2以下としなくてはならない。

ニ高圧遮断装置は、原則として手動復帰式とする。

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。

イ圧力容器では、使用する材料の応力－ひずみ線図における弾性限度以下の応力の値とするように設計する必要がある。

ロ設計圧力は、圧力容器の設計や耐圧試験圧力などの基準となるものであり、高圧部においては、一般に通常の運転状態で起こりうる最高の圧力を設計圧力としている。

ハ円筒胴圧力容器の胴板内部に発生する応力は、接線方向と長手方向の応力のみを考えればよく、圧力と内径に比例し、板厚に反比例する。

ニ溶接継手の効率は、溶接継手の種類に依存せず、放射線透過試験を行った部分の長さの割合のみによって決められている。

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

イ圧縮機を防振支持し吸込み蒸気配管に可とう管を用いる場合、可とう管表面が氷結し破損するおそれのあるときは、可とう管をゴムで被覆することがある。

ロ気密試験は、気密の性能を確かめるための試験であり、漏れを確認しやすいようにガス圧で試験を行う。

ハ真空試験は、気密試験の後に行い、微少な漏れの確認及び装置内の水分と油分の除去を目的に行われる。

ニ真空乾燥の後に水分が混入しないように配慮しながら冷凍機油と冷媒を充塡し、電力・制御系統・冷却水系統などを十分に点検してから始動試験を行う。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の運転状態について正しいものはどれか。

イアンモニア冷媒の場合は、蒸発と凝縮の温度が同じ運転状態でも、フルオロカーボン冷媒に比べて圧縮機の吐出しガス温度が高くなる。

ロ水冷凝縮器の冷却水量が減少すると、凝縮圧力の低下、吐出しガス温度の上昇、冷凍能力の低下が起こる。

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、蒸発器の熱通過率が小さくなる。

ニ冷蔵庫の負荷が大きく増加すると、庫内温度と蒸発温度が上昇し膨張弁の冷媒流量が増加するが、蒸発器の空気の出入口の温度差は変化しない。

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。

イ冷媒充塡量が大きく不足していると、圧縮機の吸込み蒸気の過熱度が大きくなり、圧縮機吐出しガスの圧力と温度がともに上昇する。

ロ圧縮機が過熱運転となると、冷凍機油の温度が上昇し、冷凍機油の粘度が下がるため、油膜切れを起こすおそれがある。

ハ冷凍負荷が急激に増大すると、蒸発器での冷媒の沸騰が激しくなり、蒸気とともに液滴が圧縮機に吸い込まれ、液戻り運転となることがある。

ニ不凝縮ガスが冷凍装置内に存在すると、圧縮機吐出しガスの圧力と温度がともに上昇する。

この10問の要点（直前チェック用）

• 問1 家庭用冷蔵庫はキャピラリチューブ／吸収冷凍機の可動部は溶液ポンプだけ
• 問2 冷凍効果は冷媒1kgが“周囲から奪う”熱量／熱通過率の計算には壁の厚さも必要
• 問3 実際のCOPは断熱効率×機械効率／吸込み量＝押しのけ量×体積効率
• 問4 R410Aは非共沸／塩化カルシウム等は無機ブライン
• 問5 ロータリーは容積式／オイルフォーミングは油温が“低い”ほど
• 問6 空冷は“顕熱”で冷やす／不凝縮ガスは凝縮圧力を上げる
• 問7 ディストリビュータは“入口側”／散水除霜は送風機を止めて行う
• 問8 直動式電磁弁は通電で“開”／圧力降下が大きいと外部均圧形
• 問9 油分離器はガス速度を“小さく”して油を落とす／アンモニアは液ガス熱交換器を使わない
• 問10 アンモニアに銅配管は使えない／高圧液配管は流速を小さく
• 問11 安全弁の作動圧力は許容圧力が基準／溶栓口径は1/2以上
• 問12 応力は比例限度以下に設計／溶接継手効率は継手の種類にも依存
• 問13 真空試験の目的は水分除去（油分ではない）
• 問14 冷却水量が減ると凝縮圧力は上昇／負荷増で空気の温度差は大きくなる
• 問15 冷媒不足は吐出し温度↑・圧力↓／不凝縮ガスは圧力・温度ともに上昇

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