2026年版・2-5

原理:運転条件と冷凍装置の性能の一問一答

第三種冷凍機械責任者試験「冷凍の原理と冷凍サイクル」から、原理:運転条件と冷凍装置の性能に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験は正誤の組合せを選ぶ択一式が中心ですが、ここでは4択で出題しています。

問12-5

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、運転条件が冷凍装置に与える影響について正しいものはどれか。
イ.蒸発圧力が一定で凝縮圧力が上昇すると、圧縮比が大きくなり、成績係数は大きくなる。
ロ.蒸発温度と凝縮温度の差が大きいほど、成績係数は大きくなる。
ハ.凝縮圧力が一定で蒸発圧力が低下すると、吸込み蒸気の比体積が大きくなり、冷凍能力は低下する。
ニ.凝縮圧力を変えずに吸込み圧力だけが下がると、通常の運転範囲では、体積効率・冷凍能力・軸動力のどれもが小さくなる。

  • ①ハ
  • ②ニ
  • ③イ、ロ、ニ
  • ④ハ、ニ
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正解 ④ハ、ニ
解説
蒸発圧力・凝縮圧力の変化と、冷凍能力・成績係数などの関係を確認する問題です。

各記述の正誤
・イ(誤り):圧縮比が大きくなると、圧縮仕事が増えて成績係数は小さくなります。
・ロ(誤り):温度差が大きいほど、成績係数は小さくなります。
・ハ(正しい):冷媒循環量が減るためです。
・ニ(正しい):通常の運転範囲では、吸込み圧力が下がると冷媒循環量が大きく減るため、軸動力も低下します。

覚え方のポイント
「温度差(圧縮比)が大きい=効率が悪い」。蒸発圧力が下がると、冷凍能力も軸動力も下がる点に注意しましょう。
問22-5

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、圧縮機の効率と吐出しガス温度について正しいものはどれか。
イ.往復圧縮機の体積効率は、圧縮比が大きくなるほど小さくなる。
ロ.断熱効率は、実際に蒸気の圧縮に要する動力を、理論断熱圧縮動力で除した値である。
ハ.圧縮比が大きくなると、吐出しガス温度は高くなる。
ニ.圧縮機の軸動力は、理論断熱圧縮動力に断熱効率と機械効率を乗じて求める。

  • ①イ、ハ
  • ②イ
  • ③ハ
  • ④ロ、ハ、ニ
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正解 ①イ、ハ
解説
圧縮機の効率の定義と、運転条件の影響を確認する問題です。

各記述の正誤
・イ(正しい):すき間に残ったガスの再膨張の影響が大きくなるためです。
・ロ(誤り):断熱効率は、理論断熱圧縮動力を、実際に圧縮に要する動力で除した値で、1より小さくなります。
・ハ(正しい):圧縮比が大きいほど、圧縮後のガスの温度は高くなります。
・ニ(誤り):軸動力は、理論断熱圧縮動力を、断熱効率と機械効率の積で「除して」求めます。

覚え方のポイント
「動力は効率で割る」「効率は理論÷実際(1より小さい)」。定義の分子と分母を逆にした記述に注意しましょう。
問32-5

吸込み圧力が0.2MPa(絶対圧力)、吐出し圧力が1.2MPa(絶対圧力)の圧縮機の圧縮比として、正しいものはどれか。

  • ①1.0
  • ②0.17
  • ③6
  • ④1.4
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正解 ③6
解説
圧縮比は、吐出し圧力(絶対圧力)を吸込み圧力(絶対圧力)で割ったものです。

計算の手順
圧縮比=1.2÷0.2=6

他の選択肢が不適切な理由
・1.0:圧力の差(1.2-0.2)を答えた値です。圧縮比は差ではなく比です。
・0.17:吸込みを吐出しで割った、逆の比です。
・1.4:圧力を足した値です。

覚え方のポイント
圧縮比の計算には必ず絶対圧力を使います。圧力計の値(ゲージ圧力)が与えられたときは、それぞれに大気圧(約0.1MPa)を足してから割ります。
問42-5

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の運転と成績係数について正しいものはどれか。
イ.同じ条件なら、理論ヒートポンプサイクルの成績係数は、理論冷凍サイクルの成績係数に1を足した値になる。
ロ.圧縮機の吐出しガス温度が高くなりすぎると、冷凍機油が劣化・炭化するおそれがある。
ハ.冷媒循環量は、圧縮機の吸込み蒸気の比体積に比例する。
ニ.実際の冷凍装置の成績係数は、理論冷凍サイクルの成績係数に断熱効率と機械効率を乗じたものとなる。

  • ①ロ、ニ
  • ②イ、ロ、ニ
  • ③イ、ハ、ニ
  • ④イ、ロ、ハ、ニ
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正解 ②イ、ロ、ニ
解説
成績係数と冷媒循環量の考え方を確認する問題です。

各記述の正誤
・イ(正しい):加熱能力=冷凍能力+動力なので、COPが1大きくなります。
・ロ(正しい):吐出しガス温度が高すぎる運転は避けます。
・ハ(誤り):冷媒循環量=押しのけ量×体積効率÷比体積なので、比体積に反比例します。
・ニ(正しい):実際の軸動力が理論動力を効率で除したものなので、成績係数は効率を乗じたものになります。

覚え方のポイント
「COPは効率を掛ける、動力は効率で割る」「比体積は分母」。
問52-5

圧縮機の「断熱効率」の説明として、正しいものはどれか。

  • ①理論断熱圧縮動力を、実際に蒸気の圧縮に要する動力で割った値
  • ②実際に吸い込む蒸気の体積を、ピストン押しのけ量の値で割った値
  • ③実際の冷凍能力を、理論上の冷凍能力の値で割った値
  • ④凝縮器での凝縮負荷を、蒸発器での冷凍能力で割った値
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正解 ①理論断熱圧縮動力を、実際に蒸気の圧縮に要する動力で割った値
解説
断熱効率(圧縮効率)は、理論断熱圧縮動力を、実際に冷媒蒸気の圧縮に必要な動力で割った値です。実際の圧縮では、弁の抵抗や熱の出入りなどの損失があるため、1より小さい値になります。さらに、軸受などの摩擦による損失を表すのが機械効率で、軸動力=理論断熱圧縮動力÷(断熱効率×機械効率)です。

他の選択肢が不適切な理由
・吸込み体積÷押しのけ量:体積効率です。
・実際の冷凍能力÷理論冷凍能力:断熱効率の定義ではありません。
・凝縮負荷÷冷凍能力:断熱効率とは関係のない比です。

覚え方のポイント
効率は3つ。「体積効率(吸い込める量)」「断熱効率(圧縮の損失)」「機械効率(摩擦の損失)」と役割で区別しましょう。
問62-5

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、圧縮機の運転条件と性能について正しいものはどれか。
イ.圧縮比が大きくなると、断熱効率と機械効率は大きくなる。
ロ.圧縮比が大きくなると、往復圧縮機の体積効率は小さくなる。
ハ.吸込み蒸気の過熱度が大きくなると、吐出しガス温度は高くなる。
ニ.凝縮温度を高くするほど、冷凍装置の成績係数は大きくなる。

  • ①イ、ロ
  • ②イ、ニ
  • ③ロ、ハ
  • ④ハ、ニ
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正解 ③ロ、ハ
解説
圧縮比や吸込み蒸気の状態は、圧縮機の効率や吐出しガス温度に大きく影響します。

各記述の正誤
・イ(誤り):圧縮比が大きくなると、断熱効率・機械効率とも一般に小さくなります。
・ロ(正しい):すき間のガスの再膨張の影響が大きくなるためです。
・ハ(正しい):吸込み蒸気の温度が高いと、同じ圧縮比でも吐出しガス温度は高くなります。
・ニ(誤り):凝縮温度を高くすると圧縮比が大きくなり、成績係数は小さくなります。

覚え方のポイント
「蒸発温度と凝縮温度の差が大きいほど、効率は悪くなる」。この原則から、多くの記述の正誤を判断できます。
問72-5

圧縮機の吐出しガス温度が異常に高くなったときに起こりやすい不具合として、正しいものはどれか。

  • ①冷媒が凝縮しやすくなり、冷凍能力が大きく増える
  • ②冷凍機油が劣化・炭化し、潤滑不良の原因になる
  • ③体積効率が向上し、冷媒循環量が増える
  • ④蒸発器での冷媒の蒸発が促進され、過熱度がなくなる
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正解 ②冷凍機油が劣化・炭化し、潤滑不良の原因になる
解説
吐出しガス温度が高くなりすぎると、シリンダや吐出し弁付近の冷凍機油が高温にさらされ、劣化したり炭化したりして、潤滑不良や弁の故障の原因になります。また、冷媒が分解することもあります。吐出しガス温度が上がる主な原因は、圧縮比の増大(凝縮圧力の上昇・蒸発圧力の低下)や、吸込み蒸気の過熱度の増大です。

他の選択肢が不適切な理由
・冷凍能力が増える:吐出しガス温度が上がる運転状態では、一般に冷凍能力は低下します。
・体積効率が向上:圧縮比が大きいときは体積効率は低下します。
・蒸発が促進され過熱度がなくなる:吐出しガス温度と直接の関係はありません。

覚え方のポイント
「吐出しガス温度の上昇は、油の劣化のサイン」。原因として、圧縮比と過熱度をまず疑いましょう。
問82-5

冷凍装置の成績係数を大きくするための運転条件として、正しいものはどれか。

  • ①蒸発温度をできるだけ低くし、凝縮温度を高くする
  • ②凝縮温度と蒸発温度の差をできるだけ大きくする
  • ③吸込み蒸気の過熱度をできるだけ大きくする
  • ④蒸発温度と凝縮温度の差をできるだけ小さくする
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正解 ④蒸発温度と凝縮温度の差をできるだけ小さくする
解説
蒸発温度と凝縮温度の差が小さいほど、圧縮比が小さくなり、圧縮仕事が減って成績係数が大きくなります。必要以上に蒸発温度を下げたり、凝縮温度を上げたりしないことが、効率のよい運転の基本です。

他の選択肢が不適切な理由
・蒸発温度を低く、凝縮温度を高く:温度差が大きくなり、成績係数は小さくなります。
・温度差を大きく:同じく成績係数は小さくなります。
・過熱度を大きく:過熱度が大きすぎると、吐出しガス温度が上がり、比体積も大きくなって冷媒循環量が減るなど、一般に不利になります。

覚え方のポイント
「温度差が小さいほど楽に熱を運べる」。坂道(温度差)が低いほど、ポンプ(圧縮機)の仕事が少なくて済むと考えると理解しやすいでしょう。
問92-5

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、冷凍装置の性能について正しいものはどれか。
イ.凝縮温度が一定のもとで蒸発温度を下げると、成績係数は低下する。
ロ.冷媒循環量は、圧縮機の吸込み蒸気の比体積に比例して大きくなる。
ハ.吸込み圧力が低くなるほど、冷凍能力は大きくなる。
ニ.蒸発温度が一定のもとで凝縮温度を下げると、冷凍効果は大きくなる。

  • ①イ、ロ
  • ②イ、ニ
  • ③ハ、ニ
  • ④ロ、ハ
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正解 ②イ、ニ
解説
蒸発温度・凝縮温度と冷凍効果・冷媒循環量の関係を整理します。

各記述の正誤
・イ(正しい):温度差が大きくなり、圧縮仕事が増えて成績係数が低下します。
・ロ(誤り):冷媒循環量=押しのけ量×体積効率÷比体積なので、比体積に「反比例」します。
・ハ(誤り):吸込み圧力が低くなると、比体積が大きくなって冷媒循環量が減り、冷凍能力は小さくなります。
・ニ(正しい):凝縮温度が下がると、凝縮器出口の冷媒液の比エンタルピーが小さくなり、冷凍効果が大きくなります。

覚え方のポイント
比体積は分母にある、と覚えておけば、ロ・ハのような記述を確実に判断できます。
問102-5

往復圧縮機の軸動力を求める式として、正しいものはどれか。

  • ①理論断熱圧縮動力×(断熱効率×機械効率)
  • ②冷凍能力×(断熱効率×機械効率)
  • ③理論断熱圧縮動力÷(断熱効率×機械効率)
  • ④冷凍能力÷(断熱効率×機械効率)
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正解 ③理論断熱圧縮動力÷(断熱効率×機械効率)
解説
圧縮機の軸動力は、理論断熱圧縮動力に、圧縮の損失(断熱効率)と機械的な損失(機械効率)を考慮して求めます。効率は1より小さいので、理論断熱圧縮動力を断熱効率と機械効率の積で割ると、理論値より大きな実際の軸動力になります。

他の選択肢が不適切な理由
・効率を掛ける:理論値より小さくなってしまい、実際の動力として不合理です。
・冷凍能力を使う:軸動力は圧縮に必要な動力で、冷凍能力から直接求めるものではありません。

覚え方のポイント
「動力は効率で割る、COPは効率を掛ける」。どちらも「実際は理論より悪くなる」という向きで判断すれば間違えません。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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