出典：建築物衛生管理技術者試験令和3年度(2021年)｜空気環境の調整第65問
問題
冷凍機に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) スクロール圧縮機は、渦巻き状の固定スクロールと渦巻き状の旋回スクロールの旋回により冷媒を圧縮する。
(2) スクリュー圧縮機を用いた冷凍機は、スクロール圧縮機を用いたものより、冷凍容量が大きい。
(3) 吸収冷凍機は、都市ガスを使用するので、特別な運転資格が必要である。
(4) 遠心圧縮機は、容積式圧縮機と比較して、吸込み、圧縮できるガス量が大きい。
(5) シリカゲルやゼオライト等の固体の吸着剤を使用した吸着冷凍機は、高い成績係数を得ることができない。
ビル管過去問｜冷凍機の種類と特徴｜スクロール・スクリュー・吸収冷凍機を解説
この問題は、冷凍機の種類ごとの構造や特徴、適用される容量の違い、さらに吸収冷凍機や吸着冷凍機の性質について正しく理解しているかを問う問題です。圧縮機の形式ごとの違いと、吸収式や吸着式のように圧縮機を使わない冷凍機の基本的な性質を整理しておくことが大切です。不適当なのは、吸収冷凍機は都市ガスを使用するので特別な運転資格が必要であるとした記述です。
(1) スクロール圧縮機は、渦巻き状の固定スクロールと渦巻き状の旋回スクロールの旋回により冷媒を圧縮する。
適切です。スクロール圧縮機は、固定された渦巻きと、それにかみ合うように動く旋回スクロールによって、冷媒ガスを外周から中心へと送り込みながら圧縮する方式です。構造が比較的簡単で、振動や騒音が小さく、空調用の小中容量機器で広く用いられています。試験では、スクロール圧縮機は往復動式ではなく、渦巻き形状の部材を使う回転式圧縮機の一種であることを押さえておくと判断しやすくなります。
(2) スクリュー圧縮機を用いた冷凍機は、スクロール圧縮機を用いたものより、冷凍容量が大きい。
適切です。スクリュー圧縮機は、雄ねじと雌ねじのような一対のローターをかみ合わせて冷媒を圧縮する方式で、一般にスクロール圧縮機より大きな冷凍能力の領域で用いられます。スクロール圧縮機は小中容量向きであるのに対し、スクリュー圧縮機は中大容量向きとして使われることが多いです。このように、冷凍機の種類は構造だけでなく、どの程度の容量帯で使われるかまで含めて整理しておくと、似た選択肢にも対応しやすくなります。
(3) 吸収冷凍機は、都市ガスを使用するので、特別な運転資格が必要である。
不適切です。吸収冷凍機は、蒸気や温水、排熱、ガス燃焼による熱などを利用して冷凍作用を行う機器であり、電動圧縮機を主体とする冷凍機とは仕組みが異なります。しかし、都市ガスを使用することがあるからといって、それだけで特別な運転資格が必要になるとはいえません。資格の要否は、単にエネルギー源が都市ガスかどうかではなく、設備の種類や法令上の扱いによって決まります。この選択肢は、都市ガスを使う設備には必ず資格が要るはずだという日常的な印象を利用したひっかけです。吸収冷凍機そのものの基本的性質と、法令上の資格要件は分けて考えることが大切です。
(4) 遠心圧縮機は、容積式圧縮機と比較して、吸込み、圧縮できるガス量が大きい。
適切です。遠心圧縮機は、羽根車の遠心力を利用して冷媒ガスに速度エネルギーを与え、それを圧力に変換するターボ式の圧縮機です。一般に大容量の冷凍機に適しており、単位時間当たりに処理できるガス量が大きいという特徴があります。一方、スクロール圧縮機やスクリュー圧縮機などは容積式圧縮機に分類されます。遠心圧縮機は大容量向き、容積式圧縮機は比較的小中容量から中容量で用いられるものが多い、という全体像をつかんでおくと理解しやすいです。
(5) シリカゲルやゼオライト等の固体の吸着剤を使用した吸着冷凍機は、高い成績係数を得ることができない。
適切です。吸着冷凍機は、シリカゲルやゼオライトなどの固体吸着剤に冷媒を吸着、脱着させることで冷凍作用を得る方式です。低温排熱などの未利用エネルギーを活用できる利点がありますが、一般に圧縮式冷凍機や吸収冷凍機に比べると成績係数は高くありません。そのため、省エネルギー性を単純に成績係数だけで比較すると不利に見えることがありますが、排熱利用という別の価値があります。試験では、成績係数の高さだけでなく、どのようなエネルギーを活用できるかという視点も合わせて押さえておくと有効です。
この問題で覚えるポイント
冷凍機は大きく、圧縮機で冷媒を圧縮する圧縮式冷凍機と、熱を利用して冷凍作用を得る吸収式・吸着式に分けて整理すると理解しやすいです。スクロール圧縮機は固定スクロールと旋回スクロールで圧縮する小中容量向きの機器です。スクリュー圧縮機は一対のローターで圧縮する中大容量向きの機器です。遠心圧縮機はターボ式で、大風量かつ大容量に適しています。吸収冷凍機は熱エネルギーを利用する冷凍機で、蒸気、温水、排熱、ガス燃焼熱などを利用できますが、都市ガスを使うこと自体が直ちに特別な運転資格を意味するわけではありません。吸着冷凍機はシリカゲルやゼオライトなどを用い、低温排熱の活用に強みがありますが、一般に成績係数は高くありません。試験では、構造、容量帯、駆動エネルギー、成績係数の傾向をセットで覚えることが正誤判断に直結します。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、機器の仕組みそのものと、運転資格や法令上の扱いを混同させる点にあります。特に都市ガスを使う設備には資格が必要そうだという印象に引っぱられると、内容を十分に確認せず正しいと思ってしまいやすいです。また、冷凍機の名称だけを暗記していても、どの容量帯で使われるか、大容量に向くのはどれか、熱を使うのか圧縮機を使うのかまで整理できていないと迷いやすくなります。さらに、成績係数が低いという表現を見ると即座に不適当と感じることがありますが、吸着冷凍機のように排熱利用を前提とする機器では、成績係数が高くないこと自体は正しい知識です。性能の良し悪しを一つの指標だけで判断しないことが、こうした問題での重要な視点です。