建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第49回(令和元年度(2019年))
問65 (空気環境の調整 問65)

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問題

建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第49回(令和元年度(2019年)) 問65(空気環境の調整 問65) (訂正依頼・報告はこちら)

蒸気圧縮式冷凍機における圧縮機の種類と特徴に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
  • 往復動圧縮機は、シリンダ内のピストンを往復運動することで、冷媒ガスを圧縮する。
  • スクロール圧縮機は、渦巻き状の固定スクロールと渦巻き状の旋回スクロールの旋回により、冷媒を圧縮する。
  • スクリュー圧縮機を用いた冷凍機は、スクロール圧縮機を用いたものよりも冷凍容量の大きな範囲で使用される。
  • 自然冷媒(アンモニア、CO2等)を使用する機種では、通常の冷媒を使用する場合よりも低い圧縮比で使用される。
  • 遠心圧縮機を用いた冷凍機は、羽根車の高速回転が可能であり、大容量としてもコンパクトな機種とすることができる。

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この過去問の解説 (2件)

01

不適当なものは「自然冷媒(アンモニア、CO2等)を使用する機種では、通常の冷媒を使用する場合よりも低い圧縮比で使用される。」です。

選択肢1. 往復動圧縮機は、シリンダ内のピストンを往復運動することで、冷媒ガスを圧縮する。

ピストンがシリンダ内を動くことで冷媒を圧縮する仕組みのため、この記述は正しいです。

選択肢2. スクロール圧縮機は、渦巻き状の固定スクロールと渦巻き状の旋回スクロールの旋回により、冷媒を圧縮する。

スクロール圧縮機は、固定されたスクロールと動くスクロールによって冷媒を徐々に圧縮していく方式です。この記述は正しいです。

選択肢3. スクリュー圧縮機を用いた冷凍機は、スクロール圧縮機を用いたものよりも冷凍容量の大きな範囲で使用される。

スクリュー圧縮機は、大型の冷凍機に適しており、スクロール圧縮機よりも大きな容量の冷凍機に使用されます。この記述は正しいです。

選択肢4. 自然冷媒(アンモニア、CO2等)を使用する機種では、通常の冷媒を使用する場合よりも低い圧縮比で使用される。

CO2冷媒(R744)やアンモニア(NH3)は、一般的なフロン系冷媒よりも高い圧縮比が必要なことが多いです。特にCO2冷媒は、超臨界領域での動作が多く、高圧運転が求められます。この記述は誤りです。

選択肢5. 遠心圧縮機を用いた冷凍機は、羽根車の高速回転が可能であり、大容量としてもコンパクトな機種とすることができる。

遠心圧縮機は、羽根車(インペラー)の高速回転によって冷媒を圧縮する方式で、大容量の冷凍機に適しています。この記述は正しいです。

まとめ

自然冷媒を使用する冷凍機は、一般的なフロン系冷媒よりも高い圧縮比が必要になるため、「低い圧縮比で使用される」という記述は誤りです。

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02

蒸気圧縮式冷凍機の心臓部である「圧縮機(コンプレッサー)」の構造的な分類と、それぞれの方式が持つ特徴(容量や冷媒の性質への対応)を正しく理解しているかを問うています。

選択肢1. 往復動圧縮機は、シリンダ内のピストンを往復運動することで、冷媒ガスを圧縮する。

【解説】この記述は正しいです。

往復動(レシピプロ)圧縮機は、自動車のエンジンのようなピストン構造を持ち、冷媒ガスをシリンダ内に吸い込んで圧縮する最も古典的かつ基本的な方式です。

選択肢2. スクロール圧縮機は、渦巻き状の固定スクロールと渦巻き状の旋回スクロールの旋回により、冷媒を圧縮する。

【解説】この記述は正しいです。

スクロール圧縮機は、2つの渦巻き状の部品を組み合わせ、一方が旋回することで中心に向かって冷媒を圧縮します。

振動が少なく効率が良いため、家庭用・業務用エアコンに広く普及しています。

選択肢3. スクリュー圧縮機を用いた冷凍機は、スクロール圧縮機を用いたものよりも冷凍容量の大きな範囲で使用される。

【解説】この記述は正しいです。

スクリュー圧縮機は、2本のネジ状のロータを回転させて圧縮する方式です。

一般に、スクロール式よりも大きな容量(中~大容量)の空調機やプロセス用冷凍機に適用されます。

選択肢4. 自然冷媒(アンモニア、CO2等)を使用する機種では、通常の冷媒を使用する場合よりも低い圧縮比で使用される。

【解説】正解です。この記述は誤りです。

自然冷媒、特に二酸化炭素(CO2)は、フロン類などの合成冷媒に比べて、高圧側と低圧側の圧力差が非常に大きくなります。

そのため、設計上の「圧縮比」は通常よりも高くなる(または高圧に耐える設計が必要になる)のが一般的です。「低い圧縮比で使用される」という記述は実態と異なります。

選択肢5. 遠心圧縮機を用いた冷凍機は、羽根車の高速回転が可能であり、大容量としてもコンパクトな機種とすることができる。

【解説】この記述は正しいです。

遠心(ターボ)圧縮機は、羽根車を高速回転させて遠心力で圧縮します。

大容量の冷却能力が必要な場合に、装置を小型化できるメリットがあるため、大型ビルのセントラル空調によく使われます。

まとめ

圧縮機の分類と容量の関係を整理すると以下のようになります。

小容量: 往復動、スクロール

中容量: スクリュー

大容量: 遠心(ターボ)

また、CO2冷媒は非常に高い圧力で作動するという特性は、近年の環境対策に関連して試験に出やすいポイントです。

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