この記事でわかること

令和2年度・1級管工事施工管理技士「1次検定 A⑪〜⑳」の問題と、初学者にもわかるやさしい解説です。出題分野は、電気工事・電動機保護・建築・構造力学・省エネ・空調方式・負荷計算・自動制御・コージェネなどです。

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問11

分野:電気工事重要度 ★★☆

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)厨房内の電動機用配線工事において、金属管と金属製ボックスを接続するボンド線(裸銅線)を省略する。
(2)三相3線200Vの電動機用配線工事において、金属管にD種接地工事を施す。
(3)合成樹脂で被覆した機械器具に接続する三相3線200Vの電路において、漏電遮断器(ELCB)を省略する。
(4)CD管(合成樹脂製可とう電線管)を直接コンクリートに埋め込んで施設する。
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正解
(1)が誤り
❌(1)厨房内の電動機用配線工事において、金属管と金属製ボックスを接続するボンド線(裸銅線)を省略する。

ボンド線(裸銅線)を省略する」という部分が誤りです。厨房は湿気・油・振動が多く、金属どうしの接続部がゆるみやすい場所です。

ボンド線を省くと、万一の漏電のときに電気が安全に地面へ逃げられなくなるため、省略できません。

ボンド線とは?

金属管と金属ボックスなどを電気的につなぐための短い裸銅線です。確実につないでおくことで、漏電したときに電気を安全に地面へ逃がせます。

⭕(2)三相3線200Vの電動機用配線工事において、金属管にD種接地工事を施す。

正しい記述です。使用電圧が300V以下の金属管は、D種接地工事をするのが原則です。三相3線200Vはこれに当てはまります。

接地(アース)をしておくと、漏電しても感電しにくくなります。

接地(アース)とは?

機器や金属管を地面につないでおくことです。漏電した電気を地面へ逃がして、感電や火災を防ぎます。

⭕(3)合成樹脂で被覆した機械器具に接続する三相3線200Vの電路において、漏電遮断器(ELCB)を省略する。

正しい記述です。機器がゴムや合成樹脂などの絶縁物でしっかり覆われている場合は、人が触れても感電するおそれが小さいため、漏電遮断器を省略できます。

⭕(4)CD管(合成樹脂製可とう電線管)を直接コンクリートに埋め込んで施設する。

正しい記述です。CD管は、コンクリートに直接埋め込んで使うことを前提に作られた管です。

逆に、露出させて配管したりはできません(「Cはコンクリート」と覚えます)。

CD管とは?

オレンジ色の合成樹脂製可とう電線管です。コンクリートに直接埋め込んで使うのが前提で、露出配管には使えません。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(1)です。
環境の悪い厨房では、ボンド線を省略できません。

問12

分野:電動機の保護重要度 ★★☆

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)過負荷及び欠相を保護する回路に、保護継電器と電磁接触器を組み合わせて使用する。
(2)配線用遮断器と電磁開閉器を組み合わせた回路において、過負荷に対して、電磁開閉器より配線用遮断器が先に動作するように設定する。
(3)スターデルタ始動の冷却水ポンプの回路に、過負荷・欠相保護継電器(2Eリレー)を使用する。
(4)全電圧始動(直入始動)の水中モーターポンプの回路に、過負荷・欠相・反相保護継電器(3Eリレー)を使用する。
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正解
(2)が誤り
⭕(1)過負荷及び欠相を保護する回路に、保護継電器と電磁接触器を組み合わせて使用する。

正しい記述です。異常を感じ取る「保護継電器」と、回路を入り切りする「電磁接触器」を組み合わせて、モーターを守ります。

センサー役とスイッチ役のコンビ、とイメージすると分かりやすいです。

❌(2)配線用遮断器と電磁開閉器を組み合わせた回路において、過負荷に対して、電磁開閉器より配線用遮断器が先に動作するように設定する。

配線用遮断器が先に動作する」という部分が誤りです。過負荷(働かせすぎ)からモーターを守るのは、電磁開閉器側のサーマル(熱で動く保護)の役目です。

過負荷ではまず電磁開閉器が先に動き、配線用遮断器は短絡(ショート)など大きな事故のときに働く、という順番にします。

過負荷とは?

モーターに能力以上の負担がかかり、電流が流れすぎて熱くなる状態です。放っておくと焼けるので、サーマルが感知して止めます。

⭕(3)スターデルタ始動の冷却水ポンプの回路に、過負荷・欠相保護継電器(2Eリレー)を使用する。

正しい記述です。2Eリレーは、過負荷と欠相という2つの異常から守るリレーです。スターデルタ始動の冷却水ポンプに使います。

欠相とは?

三相(3本)で送る電気の1本が切れて、2本だけになってしまう状態です。残った線に負担が集中し、モーターが焼ける原因になります。

⭕(4)全電圧始動(直入始動)の水中モーターポンプの回路に、過負荷・欠相・反相保護継電器(3Eリレー)を使用する。

正しい記述です。水中ポンプは、逆回転(反相)も防ぎたい機器です。そこで、過負荷・欠相に「反相」を加えた3つを守る3Eリレーを使います。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(2)です。
過負荷では、モーターを守るサーマル(電磁開閉器)が先に動作します。

問13

分野:建築(梁貫通孔)重要度 ★★☆

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)壁の開口補強には、鉄筋に代えて溶接金網を使用することができる。
(2)小さな壁開口が密集している場合、その全体を大きな開口とみなして開口補強を行うことができる。
(3)梁貫通孔の径の大きさは、梁せいの1/3以下とする。
(4)2つの大きさの異なる梁貫通孔の中心間隔は、梁貫通孔の径の平均値の2倍以上とする。
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正解
(4)が誤り
⭕(1)壁の開口補強には、鉄筋に代えて溶接金網を使用することができる。

正しい記述です。壁の開口部(穴)まわりの補強は、鉄筋のかわりに、JIS規格に合った溶接金網を使うこともできます。

⭕(2)小さな壁開口が密集している場合、その全体を大きな開口とみなして開口補強を行うことができる。

正しい記述です。小さな穴が密集していると、穴と穴のあいだのコンクリートはほとんど強度を持てません。

そこで全体をひとつの大きな開口とみなして、まとめて補強します。

⭕(3)梁貫通孔の径の大きさは、梁せいの1/3以下とする。

正しい記述です。梁に開ける穴が大きすぎると、梁の強度が落ちます。そのため、梁貫通孔は梁せい(梁の高さ)の1/3以下にします。

梁せいとは?

梁の「高さ(上下方向の寸法)」のことです。梁を横から見たときの太さ、とイメージしてください。

❌(4)2つの大きさの異なる梁貫通孔の中心間隔は、梁貫通孔の径の平均値の2倍以上とする。

径の平均値の2倍以上」という部分が誤りです。穴どうしが近すぎると、あいだのコンクリートが弱くなってしまいます。

2つの梁貫通孔の中心間隔は、径の平均値の3倍以上あける必要があります。数字を「2倍」とした引っかけです。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(4)です。
2つの梁貫通孔の中心間隔は、径の平均値の3倍以上とします。

問14

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正解
(3)が正しい

単純梁に2つの集中荷重がかかったときの「曲げモーメント図」の形を選ぶ問題です。正解は(3)の台形です。

曲げモーメントとは?

部材を曲げようとする力の大きさのことです。値が大きいところほど、梁は強く曲げられます。図ではふくらみが大きいほど曲げモーメントが大きいことを表します。

せん断力とは?

部材をハサミで切るようにずらそうとする力です。曲げモーメント図の「かたむき(増え方)」は、このせん断力の大きさで決まります。

この梁は、両端からそれぞれ l/3 の位置に、同じ大きさの集中荷重 P が2つかかっています。左右対称の形です。区間ごとに分けて考えます。

① 支点から荷重点まで(両はし)…せん断力が一定なので、曲げモーメントは0から直線的に増えていきます(斜めの線)。

② 2つの荷重の間(まん中)…ここではせん断力が0になるため、曲げモーメントは増えも減りもせず一定です(水平の線)。

③ つなげると…「両はしから斜めに上がって、まん中が水平」。この形が台形で、合うのは(3)です。

覚え方のヒント…集中荷重が1つなら山型(三角形)、間をあけた2つの集中荷重なら台形になります。「せん断力が0の区間=曲げモーメントは水平」とセットで押さえると、図問題で迷いません。

この問題のまとめ

2点に集中荷重がかかる単純梁の曲げモーメント図は、両はしが斜め・まん中が水平の「台形」になります。よって答えは(3)です。

問15

分野:省エネ建築重要度 ★★☆

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)窓は、ひさし、高遮熱ガラス、ブラインド等による日射遮へい性能の高いものを採用し、日射熱取得を減らす。
(2)建物の平面形状は、東西面を長辺とした場合、長辺の短辺に対する比率を大きくする。
(3)屋上緑化は、植物や土壌による熱の遮断だけでなく、屋外空間の温度上昇を緩和する効果がある。
(4)外壁の塗装には、赤外線を反射し、建物の温度上昇を抑制する効果のある塗料を採用する。
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正解
(2)が誤り
⭕(1)窓は、ひさし、高遮熱ガラス、ブラインド等による日射遮へい性能の高いものを採用し、日射熱取得を減らす。

正しい記述です。冷房負荷の多くは、窓から入る日射熱です。ひさしや外付けブラインドなどで、窓の「外側」で日ざしをさえぎると、とくに効果が高くなります。

日ざしは、部屋に入る前に止めるのがコツ、と覚えておきましょう。

❌(2)建物の平面形状は、東西面を長辺とした場合、長辺の短辺に対する比率を大きくする。

比率を大きくする」という部分が誤りです。東西面は、朝日や夕日のような「低い角度の日射」が室内へ深く入りやすい面です。

省エネのためには、東西面はできるだけ小さく(建物の長辺は南北を向けるように)するのが正しい考え方です。逆に書いた引っかけです。

⭕(3)屋上緑化は、植物や土壌による熱の遮断だけでなく、屋外空間の温度上昇を緩和する効果がある。

正しい記述です。屋上緑化は、土や植物が日ざしをさえぎって、室内へ熱が伝わるのを防ぎます。さらに、植物が水を蒸発させる(蒸散)ことで、屋外の温度上昇もやわらげます。

都市が暑くなるヒートアイランド対策にもなります。

⭕(4)外壁の塗装には、赤外線を反射し、建物の温度上昇を抑制する効果のある塗料を採用する。

正しい記述です。赤外線(熱を運ぶ光)を反射する遮熱塗料を外壁に塗ると、壁の温度が上がりにくくなり、冷房負荷をおさえられます。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(2)です。
東西面は日射が入りやすいので、長辺は南北面にして東西面を小さくします。

問16

分野:空調方式重要度 ★★☆

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)定風量単一ダクト方式は、送風温度を変化させるため、各室の負荷変動パターンが異なる建物の空調に適している。
(2)大温度差送風(低温送風)方式は、送風量の低減によりダクトサイズを小さくすることができる。
(3)床吹き出し方式は、居住域空間を効率的に空調することができるが、冷房運転時には室内の垂直温度差が大きくなる。
(4)天井放射冷房方式は、ドラフトが生じないため快適性が高いが、結露防止に配慮する必要がある。
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正解
(1)が誤り
❌(1)定風量単一ダクト方式は、送風温度を変化させるため、各室の負荷変動パターンが異なる建物の空調に適している。

各室の負荷変動パターンが異なる建物の空調に適している」という部分が誤りです。定風量単一ダクト方式は、すべての部屋に「同じ風量・同じ条件」の空気を送る方式です。

そのため、部屋ごとに暑さ・寒さの変わり方が違う建物には向きません。長所と短所を逆にした引っかけです。

定風量単一ダクト方式(CAV)とは?

CAVは「Constant Air Volume(定風量)」の略です。1本のダクトから、いつも一定の風量で空気を送る空調方式で、つくりが簡単な反面、部屋ごとの細かな温度調整は苦手です。

⭕(2)大温度差送風(低温送風)方式は、送風量の低減によりダクトサイズを小さくすることができる。

正しい記述です。ふつうより低い温度の空気を送ると、少ない風量で同じだけ冷やせます。風量が減るぶん、ダクトを細く小さくできます。

⭕(3)床吹き出し方式は、居住域空間を効率的に空調することができるが、冷房運転時には室内の垂直温度差が大きくなる。

正しい記述です。床から冷気を出すと、人のいる足もとを効率よく涼しくできます。

ただし冷房時は、足もとが冷たく天井近くが暖かいまま残りやすく、上下の温度差が大きくなります。

⭕(4)天井放射冷房方式は、ドラフトが生じないため快適性が高いが、結露防止に配慮する必要がある。

正しい記述です。天井放射冷房は、冷えた天井面で部屋を冷やすので、風(ドラフト)が当たらず快適です。

ただし、冷えた天井面に結露しないよう、注意が必要です。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(1)です。
定風量単一ダクトは全室同条件なので、各室で負荷が異なる建物には向きません。

問17

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正解
(2)が正しい

湿り空気線図を読んで、冷却コイルの能力(冷却負荷)を計算する問題です。正解は(2)の約40kWです。

比エンタルピーとは?

空気1kgが持っている熱の量のことです(単位はkJ/kg)。値が大きいほど熱をたくさん含んだ空気で、冷やすと値は下がります

冷却負荷とは?

空気を目標の状態まで冷やすために、冷却コイルが奪う必要のある熱の量です(単位はkW)。これが大きいほど、強い冷房能力が必要になります。

この問題では、混合空気(比エンタルピー66kJ/kg)を、冷却後の空気(46kJ/kg)まで冷やします。減った熱の分が、コイルが奪った熱です。

① 考え方…1秒あたりに通る空気の重さ × 空気1kgあたりで減らす熱量 = 冷却負荷

② 各数字の意味

・送風量 6,000m³/h … 1時間に通る空気の体積

・空気密度 1.2kg/m³ … 空気1m³あたりの重さ

・比エンタルピー差 66−46=20kJ/kg … 冷やして減った熱

・÷3,600 … 1時間(3,600秒)を1秒あたりに直す

③ 計算する

6,000×1.2=7,200kg/h(1時間に通る空気の重さ)

7,200×20=144,000kJ/h(1時間に奪う熱)

144,000÷3,600=40kW(1秒あたり=kW)

なぜ3,600で割るの? kWは「1秒あたりの熱(kJ/s)」を表す単位です。計算は1時間あたりで進めたので、最後に3,600秒で割って1秒あたりに直します。

この問題のまとめ

冷却負荷は「送風量×空気密度×比エンタルピー差÷3,600」で求めます。数字を当てはめると40kWとなり、答えは(2)です。線図からは「冷やす前」と「冷やした後」の比エンタルピーを読み取るのがポイントです。

問18

分野:負荷計算重要度 ★★★

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)人体からの発熱量は、室内温度が下がると顕熱分が大きくなり、潜熱分が小さくなる。
(2)土間床、地中壁からの通過熱負荷は、一般的に、年中熱損失側であるため無視する。
(3)北面のガラス窓からの日射負荷は、一般的に、直達日射が当たらないため無視する。
(4)日射及び夜間放射の影響を受ける外壁の負荷計算には、通常の温度差の代わりに、実効温度差を用いる。
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正解
(3)が誤り
⭕(1)人体からの発熱量は、室内温度が下がると顕熱分が大きくなり、潜熱分が小さくなる。

正しい記述です。室温が下がると、体と部屋の温度差が大きくなるので、温度として出ていく熱(顕熱)が増えます。

逆に、汗をあまりかかなくなるので、水分として出ていく熱(潜熱)は小さくなります。

顕熱・潜熱とは?

顕熱は温度を上げ下げする熱、潜熱は水が蒸発・凝結するときに出入りする熱です。汗が乾くときに体が涼しくなるのが潜熱の働きです。

顕熱・潜熱とは?空調の基本を初心者にもやさしく図解👉 この用語をもっとくわしく顕熱・潜熱とは?空調の基本を初心者にもやさしく図解
⭕(2)土間床、地中壁からの通過熱負荷は、一般的に、年中熱損失側であるため無視する。

正しい記述です。地中は一年を通して室内より冷たく、室内の熱が逃げていく(熱損失)側になります。

冷房負荷の計算では負荷を減らす方向にはたらくので、安全をみて、あえて無視することがあります。

❌(3)北面のガラス窓からの日射負荷は、一般的に、直達日射が当たらないため無視する。

無視する」という部分が誤りです。北面の窓には、太陽が直接さしこむ直達日射はほとんど入りません。

でも、空全体から届く「天空日射」は入ってきます。とくに夏は天空日射が大きいので、北面でも日射負荷は無視できません。

直達日射・天空日射とは?

直達日射は太陽から直接さしこむ日ざし、天空日射は青空全体から回り込んでくる日ざしです。北面でも天空日射は入ります。

⭕(4)日射及び夜間放射の影響を受ける外壁の負荷計算には、通常の温度差の代わりに、実効温度差を用いる。

正しい記述です。日射や夜間放射の影響を受ける外壁は、ふつうの内外温度差ではなく「実効温度差」を使って計算します。

これは、日ざしで壁が余分に温まる効果まで含めた、実情に合った温度差です。

実効温度差(ETD)とは?

ETDは「Effective Temperature Difference(実効温度差)」の略です。外壁が日射などで実際にどれだけ温まるかを温度差の形で表したもので、日射の影響を計算に取り込むために使います。

実効温度差(ETD)とは?冷房負荷計算の基本を初心者にもやさしく図解👉 この用語をもっとくわしく実効温度差(ETD)とは?冷房負荷計算の基本を初心者にもやさしく図解

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(3)です。
北面の窓も天空日射が入るので、日射負荷を無視できません。

問19

分野:自動制御重要度 ★★☆

空気調和設備の自動制御で、検出要素と制御対象の組合せとして、適当でないものはどれか。

(1)空気調和機の冷温水コイルの制御弁 ― 空気調和機入口空気の温度
(2)VAVユニット ― 空調室内の温度
(3)外気及び排気用電動ダンパー ― 還気ダクト内の二酸化炭素濃度
(4)空気調和機のファン ― VAVユニットの風量
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正解
(1)が誤り
❌(1)空気調和機の冷温水コイルの制御弁 ― 空気調和機入口空気の温度

入口空気の温度」という部分が誤りです。冷温水コイルの目的は、コイルを通った「あと」の空気(出口=給気)を、設定した温度にすることです。

だから見るべきは入口の温度ではなく、出口(給気)の温度です。手前と奥を入れ替えた引っかけです。

⭕(2)VAVユニット ― 空調室内の温度

正しい記述です。VAVユニットは、室内の温度に合わせて送る風量を増やしたり減らしたりして、部屋を快適に保ちます。

VAVユニットとは?

部屋へ送る風量を自動で変える装置です(Variable Air Volume=可変風量)。暑ければ風量を増やし、寒ければ減らします。

⭕(3)外気及び排気用電動ダンパー ― 還気ダクト内の二酸化炭素濃度

正しい記述です。還気(部屋から戻ってくる空気)のCO₂濃度は、室内の混み具合を映します。

これを見て外気の取り入れ量を増減すれば、必要なだけ換気できてムダがありません。

⭕(4)空気調和機のファン ― VAVユニットの風量

正しい記述です。VAVが風量を絞ると、ダクト内の圧力が高まります。ファンはその圧力(風量)に合わせて回転数を変え、送りすぎを防ぎます。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(1)です。
冷温水コイルの制御弁は、出口(給気)空気の温度で制御します。

問20

分野:コージェネレーション重要度 ★★☆

次の記述のうち、適当でないものはどれか。

(1)受電並列運転(系統連系)は、コージェネレーションシステムによる電力を商用電力と接続し、一体的に電力を供給する方式である。
(2)燃料電池を用いるシステムは、原動機式と比べて発電効率が高く、騒音や振動が小さい。
(3)熱機関からの排熱は、高温から低温に向けて順次多段階に活用するように計画する。
(4)マイクロガスタービン発電機を用いたシステムでは、工事、維持、運用に係る保安の監督を行う者として、ボイラー・タービン主任技術者の選任が必要である。
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正解
(4)が誤り
⭕(1)受電並列運転(系統連系)は、コージェネレーションシステムによる電力を商用電力と接続し、一体的に電力を供給する方式である。

正しい記述です。系統連系(受電並列運転)は、コージェネで作った電気を、電力会社の電気とつないで、建物へ一体で供給する方式です。

コージェネレーション(コージェネ)とは?

1つの燃料から「電気」と「熱」の両方を取り出して使うしくみです。発電のときに出る排熱を給湯や暖房に使うので、ムダが少なくなります。

⭕(2)燃料電池を用いるシステムは、原動機式と比べて発電効率が高く、騒音や振動が小さい。

正しい記述です。燃料電池は、燃料と酸素の化学反応で直接電気を作るため、発電効率が高くなります。

エンジンのように回転する部分がないので、騒音や振動も小さくおさえられます。

⭕(3)熱機関からの排熱は、高温から低温に向けて順次多段階に活用するように計画する。

正しい記述です。熱機関から出る排熱は、まず高温が必要な用途に使い、そのあと中温・低温の熱を給湯や床暖房へ…と、温度の高い順に多段階で使うと効率的です。

❌(4)マイクロガスタービン発電機を用いたシステムでは、工事、維持、運用に係る保安の監督を行う者として、ボイラー・タービン主任技術者の選任が必要である。

ボイラー・タービン主任技術者の選任が必要」という部分が誤りです。マイクロガスタービンは出力がとても小さく、その規制の対象外です。

そのため、ボイラー・タービン主任技術者を選ぶ必要はありません。

この問題のまとめ

この問題で誤っているのは(4)です。
マイクロガスタービンは出力が小さく、ボイラー・タービン主任技術者は不要です。

この10問の要点(直前チェック用)

  • 問11:環境の悪い厨房では、ボンド線を省略できない
  • 問12:過負荷では、サーマル(電磁開閉器)が先に動作する
  • 問13:2つの梁貫通孔の中心間隔は、径の平均の3倍以上
  • 問14:2点集中荷重の曲げモーメント図は台形(荷重間は一定)
  • 問15:東西面は朝日・夕日が入るので、長辺は南北面にする
  • 問16:定風量単一ダクトは全室同条件で、各室バラバラの負荷に不向き
  • 問17:冷却負荷=送風量×空気密度×比エンタルピー差÷3,600
  • 問18:北面の窓も天空日射が入るので、日射負荷を無視できない
  • 問19:冷温水コイルの制御弁は、出口(給気)空気温度で制御する
  • 問20:マイクロガスタービンは、ボイラー・タービン主任技術者が不要
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