【令和5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5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、冷凍の原理について正しいものはどれか。

イ圧縮機で冷媒蒸気を圧縮すると、冷媒蒸気は圧縮仕事によって圧力と温度の高い液体になる。

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1だけ大きい。

ハブルドン管圧力計で計測される指示圧力は、測定しようとする冷媒圧力と大気圧との圧力差で、この指示圧力を絶対圧力と呼ぶ。

ニ冷凍能力と理論断熱圧縮動力の比を理論冷凍サイクルの成績係数と呼び、この値が大きいほど、小さい動力で大きな冷凍能力が得られる。

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。

イ固体壁表面からの熱伝達による伝熱量は、伝熱面積、固体壁表面の温度と十分に離れた位置の流体温度との温度差、及び比例係数の積で表され、この比例係数を熱伝達率という。

ロ冷凍サイクルの蒸発器で、周囲が冷媒1kg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。

ハ水冷却器の交換熱量の計算で、入口側の温度差をΔt1、出口側をΔt2とすると、算術平均温度差Δtmは、Δtm＝(Δt1－Δt2)/2である。

ニ二段圧縮冷凍装置では、蒸発器からの冷媒蒸気を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、高段圧縮機で凝縮圧力まで圧縮する。

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。

イ往復圧縮機がシリンダから吐き出す量は、実際にはピストン押しのけ量よりも小さくなる。その理由の1つは、クリアランスボリューム内の圧縮ガスの再膨張である。

ロ往復圧縮機の吸込み蒸気の比体積と体積効率の大きさが運転条件によって変わると、運転中の圧縮機の冷媒循環量は変化する。

ハ実際の圧縮機の駆動軸動力は、理論断熱圧縮動力に、体積効率と機械効率の積を乗じて求めることができる。

ニ実際の圧縮機吐出しガスの比エンタルピーは、吸込み・吐出しの圧力などが同じでも、理想的な断熱圧縮を行ったときより低い値となる。

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。

イ混合冷媒であるR404A及びR507Aは、どちらも温度勾配が0.2〜0.3Kと小さいので、疑似共沸混合冷媒とも呼ばれる。

ロアンモニアガスは空気より軽く、室内に漏えいした場合には、天井付近に滞留する傾向がある。

ハ体積能力は単位吸込み体積当たりの冷凍能力で、往復圧縮機の場合、体積能力の大きな冷媒は、より小さな冷媒と比べ、同じ冷凍能力に対してより大きなピストン押しのけ量を必要とする。

ニフルオロカーボン冷媒は、高温による熱分解を防止・抑制するため、通常、圧縮機吐出しガス温度は120〜130℃を超えないように制御・運転される。

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。

イ圧縮機は冷媒蒸気の圧縮の方法により、往復式と遠心式に大別される。

ロ容量制御装置が取り付けられた多気筒の往復圧縮機は、吸込み板弁を開放して作動気筒数を減らすことにより、段階的に圧縮機の容量を調節できる。

ハ停止中のフルオロカーボン冷媒用圧縮機クランクケース内の油温が高いと、冷凍機油に冷媒が溶け込む溶解量は大きくなり、始動時にオイルフォーミングを起こすことがある。

ニ冷凍能力は圧縮機の回転速度によって変えることができる。インバータを利用すると、電動機への供給電源の周波数を変えて回転速度を調節できる。

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器などについて正しいものはどれか。

イ一般に、空冷凝縮器では、水冷凝縮器より冷媒の凝縮温度が高くなる。

ロ凝縮器への不凝縮ガスの混入は、冷媒側の熱伝達が不良となるため、凝縮圧力の低下を招く。

ハ開放形冷却塔では、冷却水の一部が蒸発して、その蒸発潜熱により冷却水が冷却される。冷却水の一部が常に蒸発するので、冷却水を補給する必要がある。

ニ水冷シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却管内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。

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。

イ乾式蒸発器では冷却管内を冷媒が流れるため圧力降下が生じる。この圧力降下が大きいと蒸発器出入口間の蒸発温度差が小さくなり、冷却能力が増大する。

ロ空気冷却器用蒸発器の平均熱通過率に与える空気側の熱伝達率の影響は、冷媒側より相当に大きく、冷却管外表面のフィンの高性能化が極めて重要である。

ハシェルアンドチューブ満液式蒸発器では、蒸発器内に入った冷凍機油は冷媒ガスと分離し圧縮機への戻りが悪いので、油戻し装置が必要になる。

ニプレートフィンチューブ冷却器のフィンに霜が厚く付着すると、伝熱が妨げられて蒸発圧力が上昇し、圧縮機の能力が大きくなって冷却が良好になり、成績係数が増大する。

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に加えて、冷凍負荷に応じて冷媒流量を調節して効率よく運転する機能の二つの役割を持っている。

ロ定圧自動膨張弁は、蒸発圧力が設定値よりも高くなると開き、低くなると閉じて、蒸発圧力をほぼ一定に保ち、蒸発器出口冷媒の過熱度を制御する。

ハ吸入圧力調整弁は、圧縮機吸込み圧力が設定値よりも下がらないように調節し、凝縮圧力調整弁は凝縮圧力を所定の圧力に保持する。

ニ圧力スイッチは、圧縮機の過度の吸込み圧力低下や吐出し圧力上昇に対する保護、凝縮器の送風機の起動・停止などに使われる。

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。

イ凝縮器の出口側に高圧受液器を設置することにより、運転状態の変化があっても、凝縮した冷媒液が凝縮器に滞留しないように、冷媒液量の変動を受液器で吸収することができる。

ロ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、油分離器を圧縮機の吸込み蒸気配管に設け、冷凍機油を分離する。

ハ小形のフルオロカーボン冷凍装置等に使用される液分離器では、内部のU字管下部に設けた小さな孔から、液圧縮にならない程度に少量ずつ液を圧縮機に吸い込ませるものがある。

ニドライヤの乾燥剤として、砕けにくく、水分を吸着して化学変化を起こさないシリカゲルやゼオライトなどが用いられる。

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。

イ圧縮機吸込み蒸気配管の二重立ち上がり管は、最小負荷と最大負荷の運転のとき、管内蒸気速度を適切な範囲内にすることができる。

ロ高圧液配管内の圧力が、液温に相当する飽和圧力よりも上昇すると、フラッシュガスが発生する。

ハ配管用炭素鋼鋼管（SGP）は、毒性をもつ冷媒の配管には使用しない。

ニ冷媒配管では、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。

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。

イガス漏えい検知警報設備は、冷媒の種類や機械換気装置の有無にかかわらず、必ず設置しなければならない。

ロ溶栓は、圧力を感知して冷媒を放出するが、可燃性や毒性を有する冷媒を用いた冷凍装置では使用できない。

ハ圧力容器に取り付ける安全弁の最小口径は、容器の外径と長さの和の平方根と、冷媒の種類ごとに定められた定数の積で決まる。

ニ液封による事故は、二段圧縮冷凍装置の過冷却された液配管や、冷媒液強制循環式冷凍装置の低圧受液器まわりの液配管で発生することが多い。

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。

イ薄肉円筒胴に発生する応力は、長手方向にかかる応力のほうが接線方向にかかる応力よりも大きい。

ロ板厚が一定の圧力容器であれば、さら形鏡板に応力集中は起こらない。

ハ円筒胴圧力容器の必要な板厚は、設計圧力、容器の内径、材料の許容引張応力、腐れしろ、溶接継手の効率を用いて計算する。

ニ応力とひずみの関係が直線的で、正比例する限界を比例限度という。

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、気密試験の前に冷凍装置のすべての部分について行わなければならない。

ロアンモニア冷凍装置の気密試験には、乾燥空気や窒素ガスを使用し、炭酸ガスを使用してはならない。

ハ真空放置試験は、数時間から一昼夜近い十分に長い時間を必要とする。

ニ多気筒圧縮機を支持するコンクリート基礎の質量は、圧縮機の質量と同程度にする。

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。

イ運転開始前の点検確認項目に、圧縮機クランクケースの冷凍機油の油面や清浄さの点検、凝縮器と油冷却器の冷却水出入口弁が開いていることの確認がある。

ロ冷蔵庫に高い温度の品物が大量に入り冷凍負荷が増加すると、庫内温度が高くなり、冷媒の蒸発温度が上昇する。冷凍負荷の増加に対応して凝縮圧力も上昇する。

ハ冷凍装置を長期間休止させる場合は、ポンプダウンして低圧側の冷媒を受液器に回収し、低圧側と圧縮機内を大気圧よりも低い圧力に保持しておく。

ニ往復圧縮機を用いた冷凍装置では、同じ運転条件で、アンモニア冷媒に比べフルオロカーボン冷媒を用いた方が、吐出しガス温度は高くなる。

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。

イアンモニア冷凍装置の冷媒系統に水分が侵入すると、少量の水分の侵入であっても、蒸発圧力の低下や冷凍機油の乳化による潤滑性能の低下を引き起こし、運転に重大な支障をきたす。

ロ圧縮機が過熱運転になると、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。

ハ冷凍機油中に冷媒が溶け込むと、冷凍機油の粘度が高くなり、潤滑装置に不具合が生じる。

ニ吸込み蒸気配管の途中の大きなUトラップに冷媒液や冷凍機油が溜まっていると、圧縮機の始動時やアンロードからフルロード運転に切り替わったときに、液戻りが生じる。

この10問の要点（直前チェック用）

• 問1 圧縮後は高温高圧の“ガス”／ブルドン管圧力計の指示はゲージ圧力
• 問2 冷凍効果は冷媒が“周囲から奪う”熱量／算術平均は(Δt1＋Δt2)/2
• 問3 軸動力は理論動力を効率で“割る”／実吐出しガスは比エンタルピーが高い
• 問4 R507Aは共沸／体積能力が大きいほど押しのけ量は小さくて済む
• 問5 圧縮機は容積式と遠心式／オイルフォーミングは油温が低いほど起きやすい
• 問6 不凝縮ガスは凝縮圧力を上げる／水あかは凝縮温度を上げる
• 問7 圧力降下が大きいと冷却能力は低下／満液式は油戻し装置が必要
• 問8 定圧自動膨張弁は圧力が高いと閉じる／吸入圧力調整弁は“上がらない”よう調節
• 問9 油分離器は“吐出し”配管／乾燥剤は化学変化なしの吸着
• 問10 フラッシュガスは圧力が“低下”すると発生／SGPは毒性冷媒に使わない
• 問11 溶栓は“温度”で作動／安全弁口径は外径×長さの平方根
• 問12 接線方向応力は長手の2倍／さら形鏡板でも応力集中は起こる
• 問13 耐圧試験は“配管以外”が対象／アンモニアの気密試験に炭酸ガスは不可
• 問14 長期休止は大気圧より“高い”圧力を残す／吐出し温度はフルオロのほうが低い
• 問15 アンモニアは少量の水分なら影響限定的／冷媒が溶け込むと油の粘度は下がる

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