機器：冷凍機・ボイラー・空気調和機の一問一答

解説
遠心式（ターボ）圧縮機は、高速で回転する羽根車の遠心力で冷媒ガスを圧縮する方式です。多量の冷媒ガスを連続して扱えるため、大容量の冷凍機（ターボ冷凍機）に使われます。

他の選択肢が誤りである理由
・スクロール式は、渦巻き形の2枚の部材の組合せで圧縮する方式で、主に小〜中容量のパッケージ形空調機などに使われます。
・往復動式は、ピストンの往復運動で圧縮する方式で、回転式に比べて振動が生じやすい方式です。
・スクリュー式は、かみ合う2本のねじ状のロータで圧縮する容積式で、羽根車の遠心力を使うのは遠心式です。

覚え方のポイント
圧縮機は「遠心式＝羽根車・大容量」「スクリュー式＝ねじ状のロータ・中〜大容量」「スクロール式＝渦巻き・小容量」「往復動式＝ピストン」。

解説
成績係数（COP）は、機器が消費したエネルギーに対して、どれだけの冷却（又は加熱）の能力を得られたかを表す比です。値が大きいほど、少ないエネルギーで多くの熱を移動でき、省エネルギー性が高いことを表します。

他の選択肢が正しい理由
・成績係数は、冷却能力（又は加熱能力）を消費エネルギーで割った値です。
・外気温度や冷水温度などの運転条件によって、成績係数の値は変わります。凝縮温度と蒸発温度の差が小さいほど、成績係数は大きくなります。
・暖房時は、蒸発器で吸収した熱に圧縮機の仕事の分が加わって放熱されるので、理論上、同じサイクルでは暖房時の成績係数が冷房時より1大きくなります。

覚え方のポイント
「COPは大きいほど省エネ」「暖房のCOP＝冷房のCOP＋1（理論上）」。

解説
冷房運転時は、室内側の熱交換器が蒸発器となって室内の熱を吸収し、室外側の熱交換器が凝縮器となってその熱を外気へ放出します。

他の選択肢が誤りである理由
・冷房運転時の室内側の熱交換器は、蒸発器として働き、室内の空気を冷やします。
・暖房運転時は冷媒の流れが逆になり、室外側の熱交換器が蒸発器として外気から熱を吸収し、室内側が凝縮器として放熱します。
・四方弁（四方切換弁）は、冷媒の流れる向きを切り換えて、冷房と暖房を切り換えるための弁です。能力の調整は、圧縮機の回転数の制御などで行います。

覚え方のポイント
「熱をもらう側が蒸発器、熱を捨てる側が凝縮器」。冷房は室内が蒸発器、暖房は室内が凝縮器。切換えは四方弁。

解説
吸収冷温水機の冷房運転では、吸収器と凝縮器で熱を取り除く必要があり、そのための冷却水を冷却塔で冷やして循環させます。したがって、冷却塔が必要です。しかも、圧縮式の冷凍機より多くの熱を捨てるため、同じ冷凍能力なら冷却塔は大きめになります。

他の選択肢が正しい理由
・直だき吸収冷温水機は、1台で冷水と温水をつくることができ、冷暖房の熱源を1台にまとめられます。
・燃料には、都市ガスや油などを使います（直だき＝機器の中で燃料を直接燃やす）。
・冷媒には水、吸収液には臭化リチウム水溶液が使われます。

覚え方のポイント
吸収冷温水機は「燃料で動く・電力は少ない・冷水も温水も・冷却塔は必要（しかも大きめ）」。

解説
真空式温水発生機は、缶体の内部を大気圧より低い圧力（減圧）に保ち、低い温度で熱媒水を沸騰させ、その蒸気で缶体内の熱交換器を温めて温水をつくる機器です。缶体内の熱媒水は密閉されていて外へは出ず、暖房や給湯に使う水は熱交換器を通して別に加熱されます。

他の選択肢が誤りである理由
・缶体の内部は大気圧より低く保たれます。高い圧力で蒸気を送り出すのではありません。
・缶体の中の熱媒水は、外部の配管へは出さず、熱交換器を介して温水をつくります。
・缶体の内部が大気圧より低い圧力で運転されるため、高圧のボイラには当たりません。

覚え方のポイント
真空式温水発生機は「減圧（大気圧以下）で沸騰→熱交換器で温水」。圧力が上がらないので安全性が高い機器です。

解説
鋳鉄製ボイラは、鋳鉄製のセクションを組み合わせたもので、鋳鉄は引張りの力や急な温度変化に弱いため、高い圧力には向きません。主に暖房用の低圧の蒸気や温水をつくるのに使われ、大規模な施設で高圧の蒸気を大量に必要とする用途には、炉筒煙管ボイラや水管ボイラなどが使われます。

他の選択肢が正しい理由
・鋳鉄製のセクションに分割して搬入し、現場で組み立てることができるため、搬入経路が狭い地下室などにも設置しやすい特長があります。
・鋳鉄は、鋼に比べて腐食に強い材料です。
・主に暖房用の低い圧力の蒸気や温水をつくるのに用いられます。

覚え方のポイント
鋳鉄製ボイラは「分割搬入できる・腐食に強い・低圧向き」。高圧・大容量には向きません。

解説
炉筒煙管ボイラは、大きな胴の中に炉筒（燃焼室）と多数の煙管を設けた構造で、胴の中に多くの水を保有しています。保有水量が多いため、使用量が急に変わっても圧力や温度が変化しにくい特長があります。その反面、起動してから蒸気が出るまでに時間がかかります。

他の選択肢が誤りである理由
・保有水量が少なく短時間で蒸気が出るのは、貫流ボイラの特長です。
・セクションに分割して搬入・組立てができるのは、鋳鉄製ボイラです。
・水管だけで構成され、大きな胴を持たないのは、貫流ボイラ（水管ボイラの一種）です。

覚え方のポイント
保有水量で比べると「炉筒煙管（多い・安定・起動が遅い）」と「貫流（少ない・起動が早い・水処理が重要）」が対照的です。

解説
プレート形熱交換器は、波形をつけた薄い伝熱板を多数重ねた構造で、伝熱面積を大きくとれ、伝熱の性能が高いため、同じ交換熱量ならシェルアンドチューブ形より小形・軽量にできます。

他の選択肢が正しい理由
・多数の伝熱板を重ね、板と板の間に高温側と低温側の流体を交互に流して熱を交換します。
・伝熱板の間をガスケットでふさいだガスケット形は、分解して伝熱板を清掃したり、枚数を増減したりできます。
・伝熱の性能が高いので、高温側と低温側の温度差が小さい場合にも使いやすい方式です。

覚え方のポイント
プレート形は「小形・高性能・分解清掃できる（ガスケット形）」。大きな圧力や汚れの多い流体には、シェルアンドチューブ形が使われることがあります。

解説
エアハンドリングユニットは、送られてきた冷水や温水（又は蒸気）を使って空気を冷却・加熱・加湿・ろ過し、送風機で送り出す機器です。冷凍機やヒートポンプのように冷媒を凝縮させる凝縮器は持っていません。冷水や温水は、別に設けた冷凍機やボイラなどの熱源機器でつくります。

他の選択肢が正しい理由
・冷温水コイルは、冷水や温水を通して空気を冷却・加熱する機器で、空気調和機の中心となる部分です。
・エアフィルタは、外気や還気に含まれる粉じんを取り除く機器です。
・送風機は、調整した空気をダクトを通して各室へ送り出す機器です。

覚え方のポイント
エアハンドリングユニットの中身は「エアフィルタ→冷却・加熱コイル→加湿器→送風機」。熱をつくる機器（冷凍機・ボイラ）は外にあります。

解説
ファンコイルユニットは、室内の空気を吸い込み、冷温水コイルで冷却・加熱して吹き出す機器で、基本的に外気を取り入れる機能は持っていません。必要な外気は、別の空気調和機からダクトで供給したり、換気設備を設けたりして確保します（ファンコイルユニット・ダクト併用方式など）。

他の選択肢が正しい理由
・ファンコイルユニットは、小型の送風機、冷温水コイル、エアフィルタなどで構成されています。
・ユニットごとに運転の発停や風量の切換えができるので、室ごと・場所ごとの調整がしやすい方式です。
・2管式は、冷水と温水を同じ往き・還りの2本の管で送るので、系統ごとに冷房か暖房のどちらかしか行えません。同時に行うには4管式とします。

覚え方のポイント
ファンコイルユニットは「室内の空気を循環させる機器。外気は別に確保」「2管式は冷暖切換え、4管式は冷暖同時」。