ミニテスト 建築物環境衛生管理技術者

冷凍機の原理と種類 ミニテスト【第3回】

冷凍機の原理と種類」の内容から出題するミニテスト第3回(全5問)です。吸収式のCOPが低い理由や四方弁の仕組みなど、応用的なひっかけに挑戦しましょう。

冷凍機の原理と種類 ミニテスト

第1回 第2回 第3回

テストの使い方

まず自分で答えを考えてから「解答を見る」をタップしてください。間違えた問題は解説記事に戻って確認すると効果的です。

第1問

吸収式冷凍機のCOPが圧縮式より低い理由として、最も適当なものはどれか。

(1)吸収式は冷媒として水を使うため、フロン冷媒より効率が低い
(2)吸収式は熱エネルギーを直接使うため、熱から冷熱への変換効率が低い
(3)吸収式は圧縮機を使わないため冷凍能力が小さい
(4)吸収式は電力消費が大きいためCOPが下がる
(5)吸収式は冷却水を使わないため放熱が不十分になる

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正解:(2)吸収式は熱エネルギーを直接使うため、熱から冷熱への変換効率が低い
圧縮式は電気エネルギー→機械エネルギー→冷熱と高効率で変換できるのに対し、吸収式は熱→冷熱の変換で、熱力学的に変換効率(カルノー効率)の制限を強く受けます。ただし、吸収式の電力消費は非常に小さいため((4)は誤り)、電力ピーク対策の観点では大きなメリットがあります。冷却水は吸収式でも使います(むしろ圧縮式より多い)。

第2問

遠心式(ターボ)圧縮機に関する記述として、誤っているものはどれか。

(1)羽根車の遠心力で冷媒ガスを圧縮する
(2)大容量のビル空調に適している
(3)部分負荷時の効率が高く、常に安定した運転が可能である
(4)冷凍能力は数百〜数千冷凍トンに達する
(5)スクリュー式やスクロール式に比べて大型である

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正解:(3)部分負荷時の効率が高く、常に安定した運転が可能である
遠心式(ターボ)圧縮機は大容量で効率が良い反面、部分負荷時(低負荷時)の効率は低いのが弱点です。冷房負荷が設計値の30〜40%以下になるとサージング(冷媒の逆流現象)が起きるリスクもあります。フル負荷に近い状態では高効率ですが、負荷が大きく変動するビルでは台数制御や他方式との組み合わせが必要です。

第3問

ヒートポンプの冷暖房切り替えに使われる弁として、正しいものはどれか。

(1)膨張弁
(2)逆止弁
(3)四方弁(四方切換弁)
(4)安全弁
(5)仕切弁

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正解:(3)四方弁(四方切換弁)
ヒートポンプが冷房と暖房を切り替える際に使うのが四方弁(四方切換弁)です。冷房時は「室内機=蒸発器、室外機=凝縮器」ですが、四方弁で冷媒の流れ方向を逆転させると「室内機=凝縮器、室外機=蒸発器」となり暖房に切り替わります。膨張弁は冷媒の減圧用、安全弁は過圧保護用で、切り替え機能はありません。

第4問

ビル空調用の冷凍機が作る冷水の温度として、一般的な値はどれか。

(1)約0℃
(2)約7℃
(3)約20℃
(4)約35℃
(5)約50℃

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正解:(2)約7℃
ビル空調用の冷凍機は、一般的に約7℃の冷水を製造します。この冷水がAHUやFCUの冷却コイルに送られ、室内空気を冷やします。0℃では凍ってしまいますし、20℃以上では冷房効果が得られません。冷水往き温度7℃・還り温度12℃(温度差5℃)がよく使われる標準的な設計条件です。この「7℃」という数字は実務でも試験でもよく出るので覚えておきましょう。

第5問

吸収式冷凍機で圧縮機が不要な理由として、正しいものはどれか。

(1)吸収式は冷媒を使わないため圧縮の必要がない
(2)臭化リチウムが水蒸気を吸収する作用が圧縮と同じ効果を生むため
(3)吸収式は冷却水の圧力で冷媒を循環させるため
(4)吸収式は送風機で冷媒を循環させるため
(5)吸収式はポンプで冷媒を直接圧縮するため

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正解:(2)臭化リチウムが水蒸気を吸収する作用が圧縮と同じ効果を生むため
圧縮式では圧縮機が「低圧の冷媒ガスを高圧に圧縮して凝縮器に送る」役割を担います。吸収式では、臭化リチウムが蒸発した水蒸気を吸収することで蒸発器の低圧を維持し、再生器で加熱して水蒸気を分離・凝縮器に送ることで、圧縮機と同じ「低圧→高圧」の移送を化学的に実現しています。冷媒(水)は使っているので(1)は誤り。乾燥剤が湿気を吸い取る原理と本質的に同じです。

解説記事で知識を復習しましょう。

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