建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問67 (空気環境の調整 問67)

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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51回(令和3年度(2021年)) 問67(空気環境の調整 問67) (訂正依頼・報告はこちら)

図は、蒸気圧縮冷凍サイクルにおける冷媒の標準的な状態変化をモリエル線図上に表したものである。
圧縮機の出口直後に相当する図中の状態点として、最も適当なものは次のうちどれか。
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この過去問の解説 (2件)

01

選ぶべき状態点はです。
圧縮機を通ると冷媒は高圧・高温の過熱蒸気になり、モリエル線図では比エンタルピーhも圧力pも最も高い位置に移動します。図中でその位置にあるのがです。

選択肢1. ア

圧縮機出口直後に相当します。圧縮で圧力と比エンタルピーが増加し、過熱蒸気域に入ります。モリエル線図では斜め上方(ほぼ等エントロピー線に沿って)へ移動する点です。

選択肢2. イ

凝縮器の途中に相当します。高圧のまま脱過熱→凝縮が進み、比エンタルピーは低下していきます。圧縮機出口ではありません。

選択肢3. ウ

凝縮器出口(高圧の飽和液)の位置です。圧力は高いままですが、比エンタルピーはさらに低い点になります。圧縮機出口ではありません。

選択肢4. エ

膨張弁出口に相当します。ここは減圧による断熱膨張(hほぼ一定)で低圧の湿り域に落ちる点です。圧縮機出口とは逆の位置関係です。

選択肢5. オ

蒸発器出口(圧縮機入口)に相当します。低圧の蒸気で、ここから圧縮されてアに移動します。圧縮機出口ではありません。

まとめ

蒸気圧縮冷凍サイクルは、圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器の順に回ります。モリエル線図では、

圧縮h↑・p↑で過熱蒸気へ(

凝縮pは高圧のままh↓イ→ウ

膨張p↓hはほぼ一定で湿り域へ(ウ→エ

蒸発低圧でh↑し、蒸気になってオへ戻る
という流れになります。これを押さえると、圧縮機出口=最も高h・高pの点(ア)と判断できます。

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02

正解は、「ア」です。

この問題は、蒸気圧縮冷凍サイクルの4つの基本プロセスを、

モリエル線図(P–h線図)上で正しく読み取れるかどうかに関するものです。

蒸気圧縮冷凍サイクルでは、

冷媒は「蒸発 → 圧縮 → 凝縮 → 膨張」という閉じたループを繰り返します。

モリエル線図では、圧力(縦軸)と比エンタルピー(横軸)を用いて、

冷媒の状態変化を視覚的に把握できます。

圧縮機出口の冷媒は、サイクル中で最も高圧・高温・高エンタルピーとなる、

過熱蒸気領域に位置します。

図中のアは、高圧側の過熱領域にあり、圧縮機出口の位置です。

他の点は、蒸発器出口(乾き飽和蒸気)、膨張弁出口(湿り蒸気)、

凝縮器出口(飽和液)など、別のプロセスに対応します。

選択肢1. ア

正しいです。アは、モリエル線図の高圧側かつ飽和蒸気線より右側に位置し、

過熱蒸気領域です。

蒸気圧縮冷凍サイクルにおける圧縮機出口の冷媒は、

低圧の乾き飽和蒸気を断熱圧縮することで、

圧力・温度・比エンタルピーが大きく上昇します。

その結果、冷媒は過熱蒸気となり、図中では右上方向に移動した点として表されます。

選択肢2. イ

誤りです。イは高圧側にありますが、

飽和液線の近くに位置しており、過熱蒸気領域ではありません。

これは圧縮機出口ではなく、凝縮器で冷却され、

蒸気が凝縮して液体に戻った後の状態に相当します。

凝縮器出口の冷媒は、冷却により比エンタルピーが大きく低下し、

飽和液または過冷却液となります。

選択肢3. ウ

誤りです。ウは飽和曲線の内部に位置し、

低圧側で湿り蒸気状態となっています。

これは膨張弁を通過した直後の冷媒の典型的な状態です。

膨張弁では冷媒が急激に減圧され、

温度が低下し、液と蒸気の混合状態(湿り蒸気)になります。

選択肢4. エ

誤りです。エは低圧側の飽和蒸気線付近に位置し、

乾き飽和蒸気の状態です。

これは蒸発器出口、すなわち圧縮機入口の典型的な状態点です。

蒸発器では冷媒が熱を奪って蒸発し、

乾き飽和蒸気となって圧縮機に吸い込まれます。

選択肢5. オ

誤りです。蒸発器では、膨張弁から送られた低圧の湿り冷媒が、

周囲から熱を吸収しながら徐々に蒸発していきます。

湿り域の左側では液分が多く、右側に進むにつれて蒸気分が増え、

最終的に飽和蒸気、さらには過熱蒸気へと至ります。

 

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