【令和3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3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。

イブルドン管圧力計で指示される圧力は、管内圧力である大気圧と管外圧力である冷媒圧力の差であり、この圧力をゲージ圧力と呼ぶ。

ロ液体1kgを等圧のもとで蒸発させるのに必要な熱量を、蒸発潜熱という。

ハ冷凍装置の冷凍能力に圧縮機の駆動軸動力を加えたものが、凝縮器の凝縮負荷である。

ニ必要な冷凍能力を得るための圧縮機の駆動軸動力が小さいほど性能が良く、この駆動軸動力あたりの冷凍能力の値が、圧縮機の効率である。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、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伝熱量は、対数平均温度差を使用すると正確に求められるが、条件によっては、算術平均温度差でも数%の差で求めることができる。

ロ固体壁を隔てた流体間の伝熱量は、伝熱面積、両側の流体間の温度差と熱通過率を乗じたものである。

ハ固体壁と流体との熱交換による伝熱量は、固体壁表面と流体との温度差、伝熱面積及び比例係数の積で表され、この比例係数を熱伝導率という。

ニ熱の移動には熱放射、対流熱伝達、熱伝導の三つの形態があり、冷凍・空調装置で取り扱う熱移動現象は主に熱放射と熱伝導である。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍能力、軸動力、成績係数などについて正しいものはどれか。

イ圧縮機の実際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。

ロ圧縮機の全断熱効率が低下するほど、実際の圧縮機吐出しガスの比エンタルピーは大きくなる。

ハ実際の冷凍装置の成績係数は、理論冷凍サイクルの成績係数に圧縮機の断熱効率と体積効率を乗じて求められる。

ニ機械的摩擦損失仕事が熱となって冷媒に加わる場合、実際のヒートポンプ装置の成績係数の値は、同一運転温度条件における実際の冷凍装置の成績係数の値よりも常に1だけ大きい。

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

イR290、R717、R744は、自然冷媒と呼ばれることがある。

ロ臨界点は、気体と液体の区別がなくなる状態点であり、飽和圧力曲線の終点として表される。臨界点における温度及び圧力を臨界温度及び臨界圧力という。

ハ塩化カルシウムブラインの凍結温度は、濃度0mass%から共晶点の濃度までは濃度の増加に伴って低下し、最低の凍結温度は-40℃である。

ニ二酸化炭素は、アンモニア冷凍機などと組み合わせた冷凍・冷却装置の二次冷媒（ブライン）としても使われている。

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。

イ開放圧縮機は、動力を伝えるための軸が圧縮機ケーシングを貫通して外部に突き出ている。

ロ一般の往復圧縮機のピストンには、ピストンリングとして、上部にコンプレッションリング、下部にオイルリングが付いている。

ハ多気筒の往復圧縮機の容量制御装置では、吸込み板弁を開放することで、無段階制御が可能である。

ニ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ため、ヒートポンプや冷凍用に使用されることが多い。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器及び冷却塔について正しいものはどれか。

イシェルアンドチューブ凝縮器は、円筒胴と冷却管で構成され、円筒胴の内側と冷却管の間に圧縮機吐出しガスが流れ、冷却管内には冷却水が流れる。

ロ二重管凝縮器は、冷却水を内管と外管との間に通し、内管内で圧縮機吐出しガスを凝縮させる。

ハ冷却塔の出入口の冷却水の温度差はクーリングレンジといい、その値はほぼ5K程度である。

ニ蒸発式凝縮器は、空冷凝縮器と比較して凝縮温度が高く、主としてアンモニア冷凍装置に使われている。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、蒸発器及び蒸発器の除霜について正しいものはどれか。

イ蒸発器における冷凍能力は、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では、蒸発器の冷媒の出口側にディストリビュータを取り付けるが、これは多数の伝熱管に冷媒を均等に分配するためである。

ハ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。

ニホットガス除霜は、冷却管の内部から冷媒ガスの熱によって霜を均一に融解でき、霜が厚くなってからの除霜に適した方法である。

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。

イ温度自動膨張弁は、蒸発器出口冷媒蒸気の過熱度が一定になるように、冷媒流量を調節する。

ロ温度自動膨張弁の感温筒が外れると、膨張弁が閉じて、蒸発器出口冷媒蒸気の過熱度が高くなり、冷凍能力が小さくなる。

ハキャピラリチューブは、冷媒の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。

ニ断水リレーとして使用されるフロースイッチは、水の流れを直接検出する機構をもっている。

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。

イ高圧受液器内には常に冷媒液が保持されるようにし、受液器出口から冷媒ガスが冷媒液とともに流れ出ないように、冷媒の液面よりも低い位置に液出口管端を設ける。

ロ圧縮機から吐き出される冷媒ガスとともに若干の冷凍機油が吐き出されるので、小形のフルオロカーボン冷凍装置でも、一般に油分離器を設ける場合が多い。

ハ冷凍機油は凝縮器や蒸発器に送られると伝熱を妨げるので、液分離器を圧縮機の吸込み蒸気配管に設け、冷媒蒸気と冷凍機油を分離する。

ニサイトグラスは、冷媒液配管のフィルタドライヤの下流に設置され、冷媒充塡量の不足やフィルタドライヤの交換時期などの判断に用いられる。

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。

イ配管用炭素鋼鋼管（SGP）は、低温用の冷媒配管として、-30℃で使用できる。

ロフルオロカーボン冷凍装置の配管でろう付け作業を実施する場合、配管内に乾燥空気を流して、配管内に酸化皮膜を生成させないようにする。

ハ高圧冷媒液管内にフラッシュガスが発生すると、膨張弁の冷媒流量が変動して、安定した冷凍作用が得られなくなる。

ニ圧縮機吸込み管の二重立ち上がり管は、容量制御装置をもった圧縮機の吸込み管に、油戻しのために設置する。

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。

イ圧力容器など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。修理等のとき以外は、この止め弁を常に閉じておかなければならない。

ロ破裂板は構造が簡単で容易に大口径のものを製作できるが、比較的高い圧力の装置や可燃性又は毒性を有する冷媒を使用した装置には使用しない。

ハ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平方根に反比例する。

ニ液封による事故は、低圧液配管で発生することが多く、弁操作ミスなどが原因になることが多い。

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JISの定める溶接構造用圧延鋼材SM400Bの許容引張応力は100N/mm²であり、最小引張強さは400N/mm²である。

ロ高圧部の設計圧力は、凝縮温度が基準凝縮温度以外のときには、最も近い下位の基準凝縮温度に対応する圧力とする。

ハフルオロカーボン冷媒は、プラスチック、ゴムなどの有機物を溶解したり、その浸透によって材料を膨張させたりする。

ニ圧力容器を設計するときは、一般に、材料に生じる引張応力が、材料の引張強さの1/2の応力である許容引張応力以下になるようにする。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、据付け及び試験について正しいものはどれか。

イ耐圧試験は、破壊の有無を確認しやすいように、体積変化の大きい気体を用いて試験を行わなくてはならない。

ロ真空試験は、法規で定められたものではないが、装置全体からの微量な漏れを発見できるため、気密試験の前に実施する。

ハ圧縮機の据付けにおいて、圧縮機の加振力による動荷重も考慮し、十分に質量をもたせたコンクリート基礎を地盤に築き、固定する。

ニ冷凍機油は、圧縮機の種類、冷媒の種類などによって異なり、特に常用の蒸発温度に注意して選定する必要がある。

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

イ外気温度が一定の状態で、冷蔵庫内の品物から出る熱量が減少すると、蒸発器出入口の空気温度差は変化しないが、凝縮圧力は低下する。

ロ冷凍装置を長期間休止させる場合、冷媒系統全体の漏れを点検し、漏れ箇所を発見した場合は完全に修理しておく。

ハ蒸発圧力一定で運転中の冷凍装置で、往復圧縮機の吐出しガス圧力が上昇した場合、吐出しガス温度も上昇するが、圧縮機の体積効率は変化しない。

ニ水冷凝縮器の冷却水の標準的な出入口温度差は4〜6Kであり、標準的な凝縮温度は冷却水出口温度よりも3〜5Kほど高い。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、保守管理について正しいものはどれか。

イ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。

ロアンモニア冷凍装置の液封事故を防ぐため、液封が起こりそうな箇所には、安全弁や破裂板を取り付ける。

ハフルオロカーボン冷媒の大気への排出を抑制するため、不凝縮ガスを含んだ冷媒を全量回収し、装置内に混入した不凝縮ガスを排除した。

ニフルオロカーボン冷凍装置において、冷凍機油の充塡には水分への配慮は必要ないが、冷媒の充塡には水分が混入しないよう細心の注意が必要である。

この10問の要点（直前チェック用）

• 問1 ブルドン管の指示はゲージ圧力／動力あたりの能力は“成績係数”
• 問2 固体壁と流体間は“熱伝達率”／主役は熱伝導と対流熱伝達
• 問3 軸動力は圧縮動力＋機械損失／実際のCOPは断熱効率×機械効率
• 問4 塩化カルシウムブラインの最低凍結温度は約-55℃／CO₂は二次冷媒にも
• 問5 多気筒往復は“段階”制御／スクリューは高圧力比に適す
• 問6 二重管は内管に冷却水／蒸発式凝縮器は凝縮温度を低くできる
• 問7 ディストリビュータは“入口側”／霜は厚いほど融けにくい
• 問8 感温筒が外れると膨張弁は“開く”／キャピラリは流量・過熱度を制御しない
• 問9 小形フルオロは油分離器を設けないことが多い／油を分けるのは油分離器
• 問10 SGPは-25℃まで／ろう付け時は窒素ガス／二重立ち上がり管は油戻し
• 問11 安全弁の止め弁は常時開／破裂板は可燃性・毒性冷媒に使わない
• 問12 許容引張応力＝引張強さ÷4／高圧部の設計圧力は“上位”の基準凝縮温度
• 問13 耐圧試験は液体が基本／真空試験は気密試験の“後”
• 問14 吐出し圧力上昇で体積効率は低下／冷却水温度差4〜6K・凝縮温度＋3〜5K
• 問15 アンモニアの液封対策に破裂板は使えない／冷凍機油も水分管理が必須

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