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73 (空気環境の調整 問73)

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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73(空気環境の調整 問73) (訂正依頼・報告はこちら)

送風機に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
  • 軸流送風機は、空気が羽根車の中を軸方向から入り、軸方向へ抜ける。
  • シロッコファンは、遠心式に分類される。
  • ダンパの開度を変えると、送風系の抵抗曲線は変化する。
  • 送風系の抵抗を大きくして風量を減少させると、空気の脈動により振動、騒音が発生し、不安定な運転状態となることがある。
  • グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、原点を通る二次曲線となる。

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この過去問の解説 (3件)

01

正解は、「グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、

原点を通る二次曲線となる。」です

 

この問題は、送風機に関するものです。

送風機は空気を移動させる機械で、軸流式・遠心式などの種類があり、

用途や設置条件に応じて選定されます。

送風機の性能は「送風機特性曲線」で表され、風量と静圧の関係を示します。

特性曲線は一般に原点を通らず、送風機の起動時にもある程度の静圧が存在しますので、気をつけてください。

選択肢1. 軸流送風機は、空気が羽根車の中を軸方向から入り、軸方向へ抜ける。

正しいです。軸流送風機は、空気が羽根車の軸方向に沿って流れる構造を持ち、

入口から出口まで空気が直線的に移動します。

構造がシンプルで、風量が大きく圧力が低い用途に適しており、

換気や冷却などに広く使用されます。羽根車の形状や回転数によって性能が変化しますが、

基本的な空気の流れは軸方向です。

選択肢2. シロッコファンは、遠心式に分類される。

正しいです。シロッコファンは、多翼型の羽根を持つ遠心式送風機の一種であり、

空気は羽根車により遠心力で外周方向へ排出されます。

比較的高静圧を得られるため、ダクトを通じた空調や換気に適しています。

構造上、騒音が少なく、コンパクトな設計が可能です。

 

選択肢3. ダンパの開度を変えると、送風系の抵抗曲線は変化する。

正しいです。ダンパは風量を調整するための装置であり、

その開度(開き具合)を変えることで送風系の抵抗が変化します。

開度が小さくなると空気の流れが制限され、抵抗が増加し、風量が減少します。

逆に開度を広げれば抵抗が減り、風量が増加します。

抵抗曲線はこの変化を反映しています。

選択肢4. 送風系の抵抗を大きくして風量を減少させると、空気の脈動により振動、騒音が発生し、不安定な運転状態となることがある。

正しいです。送風系の抵抗が大きくなると、

風量が減少し、空気の流れが不安定になることがあります。

これにより空気の脈動(周期的な圧力変動)が発生し、

送風機やダクトに振動や騒音を引き起こす可能性があります。

特に設計が不適切な場合や運転条件が変化した場合に顕著です。

選択肢5. グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、原点を通る二次曲線となる。

誤りです。送風機特性曲線は、風量と静圧の関係を示すグラフであり、

一般的には二次曲線に近い形状を描きますが、原点(風量=0、静圧=0)を通ることはありません。

送風機が停止していても、起動時にはある程度の静圧が必要であり、

風量がゼロでも静圧が存在します。

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02

送風機は、羽根車の形式によって軸流式や遠心式などに分類されます。また、実際の運転では、送風機そのものの特性曲線と、ダクトやダンパなど送風系側の抵抗曲線との交点で風量と圧力が決まります。送風系の抵抗を変えると運転点も変わりますが、送風機特性曲線そのものは単純な原点通過の二次曲線ではありません。

選択肢1. 軸流送風機は、空気が羽根車の中を軸方向から入り、軸方向へ抜ける。

適切です。軸流送風機は、空気の流れが羽根車の回転軸に沿って進む形式の送風機です。扇風機やプロペラファンのように、空気が軸方向から入り、ほぼ同じ軸方向へ押し出される構造です。比較的大きな風量を得やすい一方で、高い静圧を得る用途には遠心式送風機などが用いられることが多くなります。

選択肢2. シロッコファンは、遠心式に分類される。

適切です。シロッコファンは、多数の前向き羽根を持つ遠心送風機の一種です。空気は羽根車の中心付近から入り、羽根車の回転による遠心力を受けて外周方向へ送り出されます。ダクトを通して空気を搬送する空調設備などで広く使用され、軸方向に空気を流す軸流送風機とは分類が異なります。

選択肢3. ダンパの開度を変えると、送風系の抵抗曲線は変化する。

適切です。ダンパは、ダクト内の空気の通り道を絞ったり広げたりして風量を調整する装置です。ダンパを閉じ気味にすると空気が流れにくくなり、送風系の抵抗が大きくなります。そのため、同じ風量を流すために必要な圧力が変化し、送風系の抵抗曲線も変わります。送風機の運転点は、この抵抗曲線と送風機特性曲線の交点で決まります。

選択肢4. 送風系の抵抗を大きくして風量を減少させると、空気の脈動により振動、騒音が発生し、不安定な運転状態となることがある。

適切です。送風系の抵抗を大きくしすぎると、送風機が安定して送風できる範囲から外れることがあります。このとき、空気の流れが周期的に増減するサージングなどが起こり、振動や騒音が発生する場合があります。特に、風量を極端に絞った運転では、設備の性能低下だけでなく、機器への負担にもつながるため注意が必要です。

選択肢5. グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、原点を通る二次曲線となる。

不適切です。送風機特性曲線は、送風機の風量と静圧の関係を示す曲線ですが、原点を通る二次曲線ではありません。一般に、風量が増えると静圧は低下する傾向を示し、送風機の種類や羽根形状によって曲線の形も異なります。一方、原点を通る二次曲線として表されるのは、主にダクトなど送風系の抵抗曲線です。したがって、送風機特性曲線と抵抗曲線を混同している点が誤りです。

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03

この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。グラフ上で「原点を通る二次曲線」になるのは「送風系の抵抗曲線(ダクト系の圧力損失曲線)」であり、「送風機特性曲線(P-Q曲線)」ではありません。この2つのグラフの形状の違いが誤りの核心です。

選択肢1. 軸流送風機は、空気が羽根車の中を軸方向から入り、軸方向へ抜ける。

正しいです。
軸流送風機は羽根車の回転軸と同じ方向(軸方向)に空気が流れます。プロペラファンが代表例です。
 

選択肢2. シロッコファンは、遠心式に分類される。

正しいです。
シロッコファンは前向き多翼羽根を持つ遠心式送風機で、静圧が低い空調・換気用途に広く用いられます。
 

選択肢3. ダンパの開度を変えると、送風系の抵抗曲線は変化する。

正しいです。
ダンパの開度を絞ると抵抗が増大し、抵抗曲線(系統抵抗曲線)がより急峻な二次曲線に変化します。
 

選択肢4. 送風系の抵抗を大きくして風量を減少させると、空気の脈動により振動、騒音が発生し、不安定な運転状態となることがある。

正しいです。
これはサージング現象の説明です。風量を絞りすぎると送風機のサージング領域に入り、圧力・流量が激しく変動して振動・騒音が生じます。
 

選択肢5. グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、原点を通る二次曲線となる。

誤りです。
「原点を通る二次曲線」は送風系の抵抗曲線(ダクト系の圧力損失曲線)の形状です。圧力損失は風量の2乗に比例するため原点を通る上向きの二次曲線になります。一方、送風機の特性曲線(P-Q曲線)は風量が0のときに最大静圧値を持ち、風量が増えるにつれて静圧が変化する下降曲線の形状となり、原点を通りません。

まとめ

送風機のグラフに関するポイント:「送風系の抵抗曲線 = 原点を通る二次曲線(圧力損失 ∝ 風量²)」「送風機特性曲線(P-Q曲線)= 風量ゼロで最大静圧、原点は通らない曲線」という対比を整理しておきましょう。

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