学識は公式を覚えれば簡単に解けますので、計算問題を載せていません。
平成２６年度冷凍２種学識過去問題と上級冷凍受験テキスト解説
学識試験問題３～１０問問３ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、圧縮機および容量制御について正しいものはどれか
イ 二段圧縮冷凍装置において、圧縮機の冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）は高段側よりも低段側が少ないので、一般的にピストン押しのけ量（ｍ³／ｓ）も、高段側よりも低段側が少ない
ロ スクリュー圧縮機は、雄ロータと雌ロータから構成されており、油噴射によってロータ歯間、ロータ歯とケーシングの間の潤滑を行う２軸形になっており、１軸形のものはない
ハ スクロール圧縮機は、渦巻状の曲線で構成された固定スクロールと旋回スクロールを組み合わせ、中心部より吸込み、圧縮空間を徐々に減少させながら、外周部の吐出し口から圧縮ガスが吐き出される
二 ホットガスバイパス容量制御において、ホットガスバイパス弁と液噴射弁を取り付け配管内でホットガスと液を混合する方法では、液噴射弁の感温筒の取り付け位置は混合距離が取れる距離を確保する必要がある
１ イ ２ 二 ３ イ、ロ ４ ロ、ハ ５ ハ、二
解説
イ ✕ 二段圧縮冷凍装置において、圧縮機の冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）は高段側よりも低段側が少ないが、比体積がはるかに大きいのでピストン押しのけ量（ｍ³／ｓ）は、高段側よりも低段側が多くなる
冷媒循環量×比体積ｖ１＝ピストン押しのけ量Ｖ×体積効率ηｖ
ロ ✕ スクリュー圧縮機は、雄ロータと雌ロータから構成されており、油噴射によってロータ歯間、ロータ歯とケーシングの間の潤滑を行う
２軸形（ツインスクリュー）と、１軸形（シングルスクリュー）のものがある
ハ ✕ スクロール圧縮機は、渦巻状の曲線で構成された固定スクロールと旋回スクロールを組み合わせ、外周部より吸込み、圧縮空間を徐々に減少させながら、中心部の吐出し口から圧縮ガスが吐き出される
蚊取り線香と一緒と覚えました
二 〇 ホットガスバイパス容量制御において、ホットガスバイパス弁と液噴射弁を取り付け配管内でホットガスと液を混合する方法では、液噴射弁の感温筒の取り付け位置は混合距離が取れる距離を確保する必要がある
混合距離が取れる距離を確保しないと容量制御が上手くできない
正解 ２
イ、ロ、ハが✕で簡単なので消去法で２
問４ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、伝熱について正しいものはどれか
イ 空冷凝縮器の熱交換では、熱は冷媒蒸気から空気へと伝えられる。その熱交換の過程は、冷媒蒸気から冷却管内表面へは対流熱伝達によって、冷却管材内では熱伝導によって、冷却管外表面から空気へは凝縮熱伝達によってそれぞれ熱が伝えられる
ロ 平板壁で隔てられた流体間の熱交換を考えた場合、高温流体から低温流体へ単位時間当たりに通過する伝熱量は、高温流体側の熱伝達による伝熱量と、平板壁内の熱伝導による伝熱量と、低温流体側の熱伝達による伝熱量とそれぞれ等しい
ハ 熱伝達抵抗および熱伝導抵抗を直列に並べて合計したものを熱通過抵抗と呼び、この逆数を熱通過率と呼ぶ。この熱通過率の数値の大きいほうが伝熱性能は悪い
二 熱交換器における伝熱量の計算では、対数平均温度差と算術平均温度差とは差があるので、正確な計算では対数平均温度差を用いたほうがよい
１ イ、ロ ２ イ、二 ３ ロ、ハ ４ ロ、二 ５ ハ、二
解説
イ ✕ 空冷凝縮器の熱交換では、熱は冷媒蒸気から空気へと伝えられる。その熱交換の過程は、冷媒蒸気から冷却管内表面へは凝縮熱伝達によって、冷却管材内では熱伝導によって、冷却管外表面から空気へは対流熱伝達によってそれぞれ熱が伝えられる
ロ 〇 平板壁で隔てられた流体間の伝熱量＝高温流体側の熱伝達による伝熱量＋低温流体側の熱伝達による伝熱量＋平板壁内の熱伝導による伝熱量
ハ ✕ 熱伝達抵抗および熱伝導抵抗を直列に並べて合計したものを熱通過抵抗と呼び、この逆数を熱通過率と呼ぶ。この熱通過率の数値の大きいほうが伝熱性能が良い
熱通過抵抗＝熱伝達抵抗＋熱伝導抵抗
二 〇 熱交換器における伝熱量の計算では、対数平均温度差と算術平均温度差とは差があるので、正確な計算では対数平均温度差を用いたほうがよい
対数平均温度差は流体の温度分布が曲線
算術平均温度差は流体の温度分布を直線と仮定して求める
△ｔ１÷△ｔ２＜２の場合には算術平均温度差を用いても差異は４％以内
正解 ４
イ、ハが✕で簡単なので消去法で４
問５ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、凝縮器について正しいものはどれか
ロ 水冷凝縮器では、冷却水側伝熱面が水あかによって汚れることに配慮して、熱通過率に冷却水側汚れ係数が考慮されている
ハ ブレージングプレート凝縮器の伝熱プレートは、銅製の伝熱プレートを多層に積層し、それらを圧着して一体化し強度と気密性を確保している
二 冷却塔では、冷媒蒸気から熱を奪って温度が高くなった冷却水の一部を蒸発させて、その蒸発潜熱によって冷却水自身を冷却する
１ イ ２ イ、ロ ３ ロ、ハ ４ ハ、二 ５ イ、ロ、二
解説
イ 〇 空冷凝縮器では、空気側の熱伝達率が小さいため、空気側に伝熱面積拡大のためのフィンを設け、適切な風速と空気量を得られるような通過面積（正面面積）を確保し、空気抵抗と騒音にも配慮して通過風速を適切に決めている
前面風速は１、５～２、５ｍ／ｓ、ファン回転は毎分１０００ｒｐｍにする
ロ 〇 水冷凝縮器では、冷却水側伝熱面が水あかによって汚れることに配慮して、熱通過率に冷却水側汚れ係数が考慮されている
汚れ係数は０、１～０、２ｍ²／ｓ以上になると清掃する
ハ ✕ ブレージングプレート凝縮器の伝熱プレートは、ステンレス製の伝熱プレートを多層に積層し、それらを圧着して一体化し強度と気密性を確保している
ブレージングプレート凝縮器は、一般的に小形高性能であり、冷媒充てん量が少なくてすむが、冷却水側のスケール付着や詰まり、応力集中による疲労割れに注意する
二 〇 冷却塔では、冷媒蒸気から熱を奪って温度が高くなった冷却水の一部を蒸発させて、その蒸発潜熱によって冷却水自身を冷却する
蒸発した冷却水はファンで吸い込まれた空気の温度を上昇させて、空気とともに冷却塔外へ放出される
正解 ５
まずハが✕で簡単なので消去法で１、２、５の３択に絞れます
その後は二が〇で簡単なので５
問６ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、蒸発器について正しいものはどれか
イ 乾式蒸発器はその構造から次のような特徴を持つ、システム全体の冷媒量が満液式に比べて少なくてすむこと、特別な油戻し装置を必要としないこと、蒸発器出口側に冷媒蒸気を過熱状態にするための伝熱面積が必要になることなどである
ロ 乾式蒸発器において、冷媒の過熱領域の伝熱面積はほとんど蒸発器の熱交換に寄与しない。過熱領域の伝熱面積を小さくするには、被冷却物と冷媒は向流（対向流）で熱交換するのが有利である
ハ 乾式シェルアンドチューブ蒸発器では、冷媒側の伝熱促進のため、冷却管外表面にフィン加工をして伝熱面積を拡大したローフィンチューブを使用することが多い
二 フィンコイル蒸発器における電気ヒータ方式による除霜では、冷却管の配列の一部に組み込んだチューブ状の電気ヒータに、送風機を運転しながら通電することによって霜を融かす
１ イ、ロ ２ イ、ハ ３ ロ、二 ４ ハ、二 ５ イ、ロ、ハ
解説
イ 〇 乾式蒸発器の特徴は、システム全体の冷媒量が満液式に比べて少なくてすむこと、特別な油戻し装置を必要としないこと、蒸発器出口側に冷媒蒸気を過熱状態にするための伝熱面積が必要になることなど 暗記しましょう
ロ 〇 乾式蒸発器において、冷媒の過熱領域の伝熱面積はほとんど蒸発器の熱交換に寄与しない。過熱領域の伝熱面積を小さくするには、被冷却物と冷媒は向流（対向流）で熱交換するのが有利である
乾式蒸発器は蒸発領域と過熱領域の２つがあり、過熱領域の伝熱面積はほとんど蒸発器の熱交換に寄与しないが、必要な物なのでいかにして過熱領域を短くするかが重要なので被冷却物と冷媒を向流（対向流）で熱交換したりしている
ハ ✕ 乾式シェルアンドチューブ蒸発器は管内を冷媒が流れて、管外を水やブラインが流れます。
熱伝達率が悪い管内にインナーフィンチューブ、らせん形の溝を付けたコルゲートチューブを使うことによって、熱伝達率の向上をしているが、ローフィンチューブは管外にフィンを付けて熱伝達率の向上をします
二 ✕ フィンコイル蒸発器における電気ヒータ方式による除霜では、冷却管の配列の一部に組み込んだチューブ状の電気ヒータに、通電することによって霜を融かす(送風機を停止して行います)
正解 １
ハ、二が✕で簡単なので消去法で１
問７ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、熱交換器について正しいものはどれか
イ 蒸発温度が高いほど、また凝縮温度が低いほど、冷凍サイクルの成績係数は大きくなる。冷凍装置の成績係数を大きくするためには、高い伝熱性能と合理的な大きさの伝熱面積をもつ熱交換器を選択しなければならない
ロ 水冷凝縮器では冷媒と冷却水との間の算術平均温度差が５～６ｋ程度になるように、空冷凝縮器では入口空気温度よりも１２～２０ｋ程度高い凝縮温度になるように、それぞれ伝熱面積が選ばれる
ハ 水冷凝縮器の熱通過率は汚れ係数の増大とともに減少するが、その減少の割合は汚れ係数の値が大きい範囲では大幅に低下する
二 アンモニアと鉱油とは互いに溶け合うが、鉱油の一部は、伝熱面に付着滞留して伝熱を阻害する。したがって、伝熱面上の油膜は伝熱面から排除することが望ましい
１ イ、ロ ２ イ、ハ ３ ロ、ハ ４ ロ、二 ５ イ、ハ、二
解説
イ 〇 蒸発温度が高いほど、また凝縮温度が低いほど、冷凍サイクルの成績係数は大きくなる。冷凍装置の成績係数を大きくするためには、高い伝熱性能と合理的な大きさの伝熱面積をもつ熱交換器を選択しなければならない
冷凍サイクルの成績係数は蒸発温度を低くしすぎない事、凝縮温度を高くしすぎない事も大事です
ロ 〇 水冷凝縮器では冷媒と冷却水との間の算術平均温度差が５～６ｋ程度になるように、空冷凝縮器では入口空気温度よりも１２～２０ｋ程度高い凝縮温度になるように、それぞれ伝熱面積が選ばれる
ちなみに蒸発式凝縮器はアンモニアは８ｋ、フルオロカーボンは１０ｋ程度高い凝縮温度にします
ハ ✕ 水冷凝縮器の熱通過率は汚れ係数の増大とともに減少するが、その減少の割合は汚れ係数の値が小さい範囲では大幅に低下するが、汚れ係数の値が大きい範囲ではあまりかわらない
二 ✕ アンモニアと鉱油とは溶け合わないので、伝熱面に付着滞留して伝熱を阻害する。したがって、伝熱面上の油膜は伝熱面から排除することが望ましい
正解 １
ハ、二が✕で簡単なので消去法で１
問８ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、自動制御機器について正しいものはどれか
イ 温度式冷却水調整弁は、水冷凝縮器の冷媒温度を検知して作動するため応答が速く、急激な凝縮圧力の変化に追従できる。また温度式冷却水調整弁は、冷媒に直接触れることなく動作し、凝縮器以外のオイルクーラなどの液体の温度制御用にも使用できる
ロ 圧縮機の吸込み圧力が一定値以上に高くなると、圧縮機用電動機が過負荷になる。これを防止するために、圧縮機吸込み管に吸入圧力調整弁を取り付ける
ハ 電子膨張弁は、サーミスタなどの温度センサからの過熱度の電気信号を調節器で演算処理し、電気的に駆動して弁の開閉操作を行う。電子膨張弁は、温度自動膨張弁と比較して制御範囲は狭いが、安定した過熱度制御ができる
二 温度自動膨張弁は、弁本体と感温筒がキャピラリーチューブで接続されているので、キャピラリーチューブの長さによる取り付け位置の制限がある。膨張弁本体の取り付け位置は蒸発器の冷媒配管入口に近い方が、また感温筒の取り付け位置は蒸発器の冷媒配管出口に近いほうが、過熱度制御の安定性がよい
１ イ、ロ ２ イ、ハ ３ ロ、二 ４ イ、ハ、二 ５ ロ、ハ、二
解説
イ ✕ 温度式冷却水調整弁は、水冷凝縮器の凝縮温度を検知して作動する。また温度式冷却水調整弁は、冷媒に直接触れることなく動作し、凝縮器以外のオイルクーラなどの液体の温度制御用にも使用できる
直動式＝小容量、圧力式で応答早い、自動で冷却水を止められるがバイパス弁が必要
温度式＝大容量、温度式で応答遅い、安全、熱の移動によって作動
ロ 〇 圧縮機の吸込み圧力が一定値以上に高くなると、圧縮機用電動機が過負荷になる。これを防止するために、圧縮機吸込み管に吸入圧力調整弁を取り付ける
ハ ✕ 電子膨張弁は、サーミスタなどの温度センサからの過熱度の電気信号を調節器で演算処理し、電気的に駆動して弁の開閉操作を行う。電子膨張弁は、温度自動膨張弁と比較して制御範囲も広く、安定した過熱度制御ができる
二 〇 温度自動膨張弁は、弁本体と感温筒がキャピラリーチューブで接続されているので、キャピラリーチューブの長さによる取り付け位置の制限がある。
膨張弁本体の取り付け位置＝蒸発器の冷媒配管入口に近い方が過熱度制御の安定性がよい
感温筒の取り付け位置＝蒸発器の冷媒配管出口に近い方が過熱度制御の安定性がよい
正解 ３
ハが✕で簡単なので消去法で１、３の２択に絞れます
問９ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、冷媒および潤滑油について正しいものはどれか
イ 蒸発器内のアンモニア冷媒液に水分が溶け込むと、同じ蒸発温度での蒸気圧が下がり圧縮機吸込み蒸気の比体積は大きくなり、装置の冷凍能力が低下する
ロ 非共沸混合冷媒は、一定圧力下で蒸発し始める温度（沸点）と、蒸発終了時の温度（露点）とに差があり、Ｒ４０４ＡとＲ４０７Ｃとを比べるとＲ４０７Ｃのほうが温度差が大きく、両冷媒共に沸点のほうが露点よりも低い
ハ 冷媒液は、アンモニア冷凍装置では通常使用されている鉱油より重く受液器などの底部にたまり、フルオロカーボン冷凍装置では上部にたまる。したがってアンモニア冷凍装置の油抜きは受液器の上部より行う
二 一般に沸点の低い冷媒は、同じ温度条件で比較するとサイクルの凝縮・蒸発圧力が高くなり、圧縮機ピストン押しのけ量が同じであれば冷凍能力は大きくなるが、理論ＣＯＰは低くなる傾向がある
１ イ、ロ ２ イ、二 ３ ロ、ハ ４ ハ、二 ５ イ、ロ、二
解説
イ 〇 蒸発器内のアンモニア冷媒液に水分が溶け込むと、同じ蒸発温度での蒸気圧が下がり圧縮機吸込み蒸気の比体積は大きくなり、装置の冷凍能力が低下する
暗記しましょう
ロ 〇 非共沸混合冷媒は、一定圧力下で蒸発し始める温度（沸点）と、蒸発終了時の温度（露点）とに差があり、Ｒ４０４ＡとＲ４０７Ｃとを比べるとＲ４０７Ｃのほうが温度差が大きく、両冷媒共に沸点のほうが露点よりも低い
Ｒ４０４ＡやＲ４１０Ａのような沸点と露点の差が０、２～０、３と小さい非共沸混合冷媒は疑似共沸混合冷媒と言う
ハ ✕ 冷媒液は、アンモニア冷凍装置では通常使用されている鉱油より軽く受液器などの上部にたまり、フルオロカーボン冷凍装置では鉱油より重いので下部にたまる。したがってアンモニア冷凍装置の油抜きは受液器の底部より行う
二 〇 一般に沸点の低い冷媒は、同じ温度条件で比較するとサイクルの凝縮・蒸発圧力が高くなり、圧縮機ピストン押しのけ量が同じであれば冷凍能力は大きくなるが、理論ＣＯＰは低くなる傾向がある
沸点の低い冷媒と二酸化炭素は、理論成績係数が低い、アンモンニアは高いと覚えましょう
正解 ５
ハが✕で簡単なので消去法で１、２、５の３択に絞れます
その後は二が〇で簡単なので２、５の２択
問１０ 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、圧力容器の強度について正しいものはどれか
ロ 冷凍装置の運転停止中に予想される低圧部の最高温度が４５℃になる場合でも、低圧部圧力容器の設計圧力は、周囲温度３８℃の使用冷媒の飽和圧力でよい
ハ 圧力容器のさら形鏡板では、応力集中により隅の丸みの部分に大きな応力が生じやすいので、板厚の計算ではその丸みを考慮して板厚を決める
二 圧力容器の実際の板厚計算では、腐食性のない冷媒を使用するときには、圧力容器の外面側の腐食を考え、最小厚さに腐れしろを加えて、板厚計算をすればよい
１ イ、ロ ２ イ、ハ ３ ロ、ハ ４ ロ、二 ５ ハ、二
解説
イ ✕ 圧力容器に使用される溶接構造用圧延鋼材にはＳＭ４００Ａ，ＳＭ４００Ｂ，ＳＭ４００Ｃの３種類があるが、Ａを最大とし、Ａ＞Ｂ＞Ｃの順に炭素含有量が少なくなっており、炭素含有量が少ないほど溶接性が良い
ロ ✕ 低圧部圧力容器の設計圧力は、通常の運転状態における冷媒ガスの最高使用圧力、停止中の最高温度による冷媒ガスの圧力、周囲温度３８℃の使用冷媒の飽和圧力のうち、最も高い圧力以上となっているので、今回は４５℃にする
ハ 〇 圧力容器のさら形鏡板では、応力集中により隅の丸みの部分に大きな応力が生じやすいので、板厚の計算ではその丸みを考慮して板厚を決める 暗記しましょう
二 〇 圧力容器の実際の板厚計算では、腐食性のない冷媒を使用するときには、圧力容器の外面側の腐食を考え、最小厚さに腐れしろを加えて、板厚計算をすればよい
圧力容器の実際の板厚計算＝最小厚さに腐れしろを加えて、板厚計算をする
許容圧力を計算するとき＝腐れしろを除いて板厚計算をする
正解 ５
イ、ロが✕で簡単なので消去法で５
続きはこちらです２７年度学識試験問題３～１０問
まとめ
２６年度は保安管理も学識も問題の文章が長く難しい問題が多いです。２６年度と２７年度が理解できれば冷凍２種試験は合格できます。
最後まで読んで頂いてありがとうございました。
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