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76 (空気環境の調整 問76)

正しいです。損失水頭とは、配管内で流体が摩擦などにより失うエネルギーのことであり、

流速の2乗に比例します。これは「ダーシー・ワイスバッハの式」などの、

流体力学的原理に基づいており、流速が2倍になると損失水頭は4倍になります。

よって、流速の管理は、エネルギー効率やポンプ選定において重要な要素です。

正しいです。渦巻きポンプは、羽根車の回転によって流体に遠心力を与え、

圧力を高めて移送するターボ型ポンプの一種です。

片吸込みとは、羽根車の一側面から流体を吸い込む構造を指し、

構造が簡易で小型設備に適しています。

ターボ型ポンプは連続的な流れを得られるため、

空調設備の冷温水循環などに広く用いられます。

正しいです。歯車ポンプは、2つの歯車の回転によって液体を閉じ込めて、

移送する容積型ポンプであり、高粘度液体の輸送に適しています。

油類やグリース、化学薬品などの粘性の高い流体を安定して送ることができ、

圧力変動が少なく定量性に優れます。空調設備ではあまり使われませんが、

産業用途では広く利用されています。

正しいです。水撃作用（ウォーターハンマー）は、

ポンプの急停止や弁の急閉によって流体の運動エネルギーが、

瞬間的に圧力波となり、配管に衝撃を与える現象です。

これを防ぐために、流体の逆流をゆっくりと遮断する、

「緩閉式逆止め弁」が用いられます。

急激な圧力変動を抑えることで、配管や機器の損傷を防止できます。

不適当です。キャビテーションとは、ポンプ内部で液体の圧力が蒸気圧以下になることで、

液体が蒸発し、気泡が発生・崩壊する現象です。

これにより衝撃的な圧力変動が生じ、羽根車などを損傷する原因になります。

「流量と圧力の周期的な変動」は、

キャビテーションが起きた結果であり、定義ではありません。

正しいです。
配管内の流体摩擦による損失水頭はダルシー・ワイスバッハ式で表され、管内流速の2乗に比例します。流速が2倍になると損失水頭は4倍になるため、流速管理は重要です。
 

正しいです。
ターボ型ポンプは羽根車の回転によって流体にエネルギーを与えるポンプの総称で、遠心ポンプ・軸流ポンプ・斜流ポンプが含まれます。片吸込み渦巻きポンプは遠心ポンプの一種であり、ターボ型に分類されます。

正しいです。
歯車ポンプは容積型ポンプの一種で、2つの歯車の噛み合わせで液体を移送します。粘度が高い液体でも安定して輸送できるため、潤滑油や燃料油の輸送に多く使われます。
 

正しいです。
ポンプが急停止すると逆流が生じ、管内に急激な圧力変動（水撃作用・ウォーターハンマー）が起きます。緩閉式逆止め弁はゆっくりと閉じることで逆流の速度を段階的に落とし、衝撃を和らげます。
 

誤りです。
設問が説明しているのはサージング（サージ）の現象です。キャビテーションは、流体の局所的な圧力が蒸気圧以下に低下することで気泡が発生し、その気泡が崩壊する際に騒音・振動・羽根車の損傷を引き起こす現象です。
 

適切です。配管内を流れる水の損失水頭は、配管摩擦や継手による抵抗によって発生します。ダーシー・ワイスバッハの式などでも示されるように、損失水頭は流速の2乗に比例する性質があります。例えば流速が2倍になると損失水頭は約4倍になります。そのため、流量を増加させると必要なポンプ揚程も大きくなり、消費電力も増加します。空調設備では適切な配管径を選定して流速を抑えることが、省エネルギーや騒音低減につながります。

適切です。渦巻きポンプは羽根車の回転によって液体に遠心力を与え、圧力エネルギーへ変換するポンプです。このように羽根車の回転エネルギーを利用する形式はターボ型ポンプに分類されます。片吸込み渦巻きポンプは吸込み口が一方向のみで構造が比較的簡単であり、空気調和設備や給水設備などで広く使用されています。保守が容易で価格も比較的安価なため、多くの建築設備で標準的に採用されています。

適切です。歯車ポンプは歯車の回転によって一定量の液体を送り出す容積形ポンプの一種です。粘度の高い液体でも安定した流量を確保できるため、潤滑油や重油などの輸送に多く用いられています。空調設備でも燃料油や潤滑油の移送装置に利用されることがあります。一方で、水のような低粘度液体を大量に送る用途には効率面から渦巻きポンプが用いられることが一般的です。

適切です。水撃作用は、配管内を流れる水の流速が急激に変化することで圧力が急上昇し、配管や機器に大きな衝撃を与える現象です。ポンプが急停止すると逆流が発生し、大きな圧力変動を生じる場合があります。緩閉式逆止め弁は弁がゆっくり閉じる構造になっており、流速の急激な変化を抑えて水撃作用を軽減します。このほかにもサージタンクやフライホイールなどが対策として利用されます。

不適切です。記述されている現象はサージングの説明です。サージングは流量や圧力が周期的に変動し、振動や騒音を伴いながら運転が不安定になる現象をいいます。一方、キャビテーションはポンプ内部の圧力が液体の飽和蒸気圧より低下することで気泡が発生し、その気泡が高圧部で急激に消滅する現象です。気泡の崩壊時には衝撃が発生し、羽根車の損傷や性能低下、異常音の原因となります。このため、吸込み圧力の確保や適切な配管設計が重要になります。