第三種冷凍機械責任者 問題一覧

蒸気圧縮式冷凍サイクルがどう成り立つかを学ぶ土台の分野。圧縮・凝縮・膨張・蒸発の4工程と、p-h線図（モリエル線図）上での状態変化の読み取り、冷凍能力・圧縮動力・成績係数（COP）の関係、冷媒循環量と比エンタルピー差を使った計算が中心になる。頻出は、p-h線図の各点から比エンタルピーを読み取って冷凍能力や理論断熱圧縮動力を求める問題と、体積効率・断熱効率・機械効率を加味した実際の成績係数の扱い。つまずきやすいのは理論値と実際値の使い分け、そしてkJ/kg・kW・冷凍トンといった単位の換算。状態点を図に書き込みながら追う習慣をつけると、以降の分野の理解も速くなる。

伝熱の三形態（熱伝導・熱伝達・熱放射）と、冷凍装置で使う流体の性質を扱う分野。平板や円筒壁の熱伝導、熱伝達率、熱通過率と伝熱面積・温度差から交換熱量を求める計算が基本になる。冷媒はフルオロカーボンとアンモニアの性質比較、オゾン層破壊や地球温暖化への配慮、冷媒とともに循環する冷凍機油の役割と溶解性、水分混入による障害が問われる。ブラインは無機系（塩化カルシウムなど）と有機系の違い、凍結温度と腐食性が定番。アンモニアには銅・銅合金を使えないなど、冷媒と材料の相性は取り違えやすいので、冷媒ごとに一覧化して覚えるとよい。

往復動（レシプロ）、スクリュー、スクロール、遠心式といった圧縮機の種類と構造、開放形・半密閉形・密閉形の違いを押さえる分野。ピストン押しのけ量と冷媒循環量の関係、すきま容積による体積効率の低下、圧力比が上がったときに体積効率や成績係数がどう変化するかが頻出。容量制御では、アンローダによる段階制御、回転速度制御、スクリュー圧縮機のスライド弁が問われる。あわせて、潤滑油の圧力保護、始動時や運転中の液戻り（液圧縮）を防ぐ注意点、油分離器や均圧管の役割も出題される。似た装置の名称が多いため、形式ごとに構造・特徴・制御方法を対応させて整理したい。

高圧側で冷媒を凝縮させる凝縮器と、低圧側で蒸発させて冷却を行う蒸発器を扱う分野。凝縮器は水冷横形シェルアンドチューブ、二重管、空冷、蒸発式それぞれの特徴と、冷却水量と温度上昇、凝縮温度差、水あかや不凝縮ガスによる能力低下が中心。蒸発器は乾式・満液式・冷媒液強制循環式の違い、フィンコイルの構造、着霜の影響、除霜（散水・ホットガス・電気ヒータ）の方式が問われる。計算は熱通過率と伝熱面積、平均温度差から交換熱量を求める形が定番。凝縮圧力の上昇や蒸発圧力の低下が装置全体に及ぼす悪影響を、原因と結果でつないで覚えると得点が安定する。

膨張弁をはじめとする制御機器と、装置に付随する機器を扱う分野。温度自動膨張弁の感温筒と均圧管の働き、過熱度による制御の仕組み、内部均圧形と外部均圧形の使い分けは最頻出。ほかに毛細管、電子膨張弁、蒸発圧力調整弁、吸入圧力調整弁、凝縮圧力調整弁、断水リレー、四方切換弁などの役割と取り付け位置が問われる。附属機器では受液器、油分離器、液分離器（アキュムレータ）、フィルタドライヤ、液ガス熱交換器の目的を整理する。名称の似た調整弁が多いので、「どの圧力を、どこで、何のために保つのか」を弁ごとに書き出して比較すると混同を防げる。

冷媒配管の設計・施工と、異常時に装置を守る安全装置を扱う分野。配管では吸込み管・吐出し管・液管ごとに必要な冷媒ガス速度、油戻りを確保する立ち上がり管やトラップ、二重立ち上がり管、圧力降下を抑える管径選定が問われる。安全装置は安全弁、破裂板、溶栓、高圧遮断装置の作動圧力と設定の考え方、安全弁の口径計算、放出管の取り扱いが中心になる。冷凍保安規則やその例示基準の数値が絡むため、法令分野と重なる論点も多い。溶栓は可燃性ガス・毒性ガスには使えないなど、冷媒の種類によって可否が変わる規定は取り違えやすいので条件つきで覚えたい。

圧力容器の強度計算と各種試験を扱う、計算問題の比重が高い分野。引張応力と許容引張応力、設計圧力の関係、円筒胴に生じる円周方向応力が長手方向応力の2倍になること、鏡板の形状と必要厚さ、腐れしろ、溶接継手の効率が定番。試験は目的と圧力の違いを区別して覚える必要があり、冷凍保安規則では気密試験は許容圧力以上、耐圧試験は液体で許容圧力の1.5倍以上（液体が困難な場合は気体で1.25倍以上）と定められている。試運転では真空乾燥、冷媒充てん量の確認、初期の運転状態チェックが問われる。式は記号が何を指すかまで押さえること。

実際の装置を動かし、維持するための知識を扱う分野。日常の運転では、圧縮機の吸込み・吐出し圧力と温度、油面と油圧、凝縮温度差、過熱度といった値を読み、正常か異常かを判断する力が問われる。頻出の異常は、不凝縮ガスの混入による凝縮圧力の上昇、冷媒充てん量の過不足、水分混入による膨張弁の氷結、着霜による蒸発圧力の低下、液戻りや液圧縮、油上がり・油戻り不良。長期休止時の冷媒回収（ポンプダウン）や再始動時の手順、冷媒漏えいの点検も出題される。症状から原因を逆算する練習が効くので、「現象→考えられる原因→対処」の形で覚えるとよい。

法令分野の入口で、高圧ガス保安法の目的と用語の定義、適用除外、製造の許可・届出の区分を扱う。冷凍のための製造では、1日の冷凍能力によって扱いが変わる点が核心で、法第5条が本則として20トン以上を許可・3トン以上を届出と定め、施行令第4条がこれを上回る値をガスの種類ごとに置く二段構えで、第一種ガスは50トン以上が許可・20トン以上が届出、アンモニアや燃焼性の基準に適合しないフルオロカーボンは50トン以上が許可・5トン以上が届出となる。冷凍能力の算定は冷凍保安規則第5条で、遠心式は原動機の定格出力1.2kWを1トン、吸収式は1時間の入熱量27,800kJを1トンとするなど設備ごとに基準が異なる。数値を設備・ガス別の表にして覚えたい。

高圧ガス容器の表示・貯蔵・移動に関する規定を扱う分野。容器保安規則第10条の塗色は頻出で、酸素は黒色、水素は赤色、液化炭酸ガスは緑色、液化アンモニアは白色と定められている。あわせて、容器に付す刻印等の記載事項、可燃性ガス・毒性ガスの「燃」「毒」の表示、内容積や充てん期限に関する規定を押さえる。貯蔵では、充てん容器等は常に温度40度以下に保つこと、転落・転倒やバルブ損傷を防ぐ措置、充てん容器と残ガス容器の区分置きが定番。移動では警戒標の掲示や消火設備・保護具の携行が問われる。細かい数値と対象ガスの組み合わせで正誤が決まるため、条件つきで暗記する。

事業者に課される人と組織の義務を扱う分野。中心は冷凍保安責任者の選任で、冷凍保安規則第36条により、1日の冷凍能力300トン以上は第一種、100トン以上300トン未満は第一種または第二種、100トン未満は第一種・第二種・第三種のいずれかの免状を持ち、かつ所定の製造経験（100トン未満なら1日の冷凍能力3トン以上の施設で1年以上）を有する者から選任する。あわせて代理者の選任、選任・解任の届出、高圧ガス保安法第27条の保安教育計画、販売事業の届出と周知義務、特定不活性ガス以外を用いる機器の製造基準が問われる。「誰が・いつ・誰に」届け出るかを整理するのが近道。

施設を作った後の手続きと検査を扱う分野。製造施設の位置・構造・設備を変更するときの許可や届出、軽微な変更工事の扱い、変更後の完成検査と、検査を要しない場合の区分が問われる。検査は種類ごとに主体と頻度が異なり、保安検査は冷凍保安規則第40条により特定施設について3年に1回、定期自主検査は同規則第44条により1年に1回以上行い、選任した冷凍保安責任者に監督させ、検査記録を作成する。定期自主検査の対象となる冷凍能力は、アンモニアや難燃性でないフルオロカーボンでは20トンが基準となる。危害予防規程の届出と保安教育計画との違いも定番の論点。

製造施設が満たすべき技術上の基準と、その特例である認定指定設備を扱う分野。基準側では、警戒標の掲示、可燃性・毒性ガスの製造設備に求められる漏えい検知と警報設備、除害・通風の措置、電気設備の防爆構造、圧力計や安全装置の設置、受液器の液面計に対する措置などが問われる。製造の方法の基準としては、安全弁に付帯する止め弁を常に全開にしておくことや、修理・清掃時の作業計画と作業責任者の指名が定番。認定指定設備は、機器製造業者の事業所で一体に組み立てられるなどの要件を満たした設備で、冷凍保安責任者の選任や検査の扱いが一般の施設と異なる点が出題される。