出典：建築物衛生管理技術者試験令和7年度(2025年)｜空気環境の調整第78問
問題
環境要素などの測定に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 温度の測定には、液体の容積膨張を利用する方法がある。
(2) 風速の測定には、センサーの球体部の冷却力と気流速度との関係を利用する方法がある。
(3) 相対湿度の測定には、金属の線膨張を利用する方法がある。
(4) 風速の測定には、ベルヌーイの定理を利用する方法がある。
(5) 風量の測定には、オリフィスを利用する方法がある。
ビル管過去問｜温度・風速・湿度など環境測定の原理を解説
この問題は、温度、風速、湿度、風量などの環境測定に用いられる測定原理を問う問題です。正しい選択肢は(3)です。相対湿度の測定では、毛髪や高分子膜の伸縮、乾球温度と湿球温度の差、露点温度などを利用します。金属の線膨張は主に温度測定に関係する原理であり、相対湿度の測定原理としては不適切です。
(1) 温度の測定には、液体の容積膨張を利用する方法がある。
適切です。液体温度計は、温度変化によって液体の体積が膨張または収縮する性質を利用しています。たとえば、水銀温度計やアルコール温度計では、温度が上がると液体が膨張して細い管の中を上昇し、その高さから温度を読み取ります。温度測定では、このほかにも金属の膨張、電気抵抗の変化、熱電対による起電力など、さまざまな物理的性質が利用されます。
(2) 風速の測定には、センサーの球体部の冷却力と気流速度との関係を利用する方法がある。
適切です。これは熱線式風速計やサーミスタ風速計などに関係する考え方です。加熱されたセンサーに風が当たると、気流によって熱が奪われます。風速が大きいほどセンサーは強く冷却されるため、その冷却の程度を測定することで風速を求めることができます。室内の微風速を測る場合にも用いられるため、空気環境測定では重要な測定原理です。
(3) 相対湿度の測定には、金属の線膨張を利用する方法がある。
不適切です。金属の線膨張は、温度が変化したときに金属の長さが変わる現象であり、主に温度測定に利用されます。たとえば、バイメタル温度計では、膨張率の異なる2種類の金属を貼り合わせ、温度変化による曲がりを利用して温度を測定します。一方、相対湿度の測定では、毛髪や高分子材料が湿度によって伸縮する性質、乾球温度と湿球温度の差、または露点温度などが利用されます。そのため、相対湿度の測定に金属の線膨張を利用するという記述は誤りです。
(4) 風速の測定には、ベルヌーイの定理を利用する方法がある。
適切です。ベルヌーイの定理は、流体の速度と圧力の関係を表す原理です。ピトー管では、気流の全圧と静圧の差から動圧を求め、その動圧をもとに風速を算出します。風速が大きいほど動圧も大きくなるため、圧力差を測定することで風速を求めることができます。空調設備やダクト内の風速測定でよく使われる考え方です。
(5) 風量の測定には、オリフィスを利用する方法がある。
適切です。オリフィスは、管路やダクト内に設ける絞り部のことで、流体がそこを通過すると圧力差が生じます。この圧力差を測定することで、流量や風量を求めることができます。風量は、空調設備の性能確認や換気量の把握に関わる重要な項目です。オリフィスを利用した測定は、圧力差と流量の関係を利用する代表的な方法です。
この問題で覚えるポイント
環境測定では、測定対象と測定原理の対応を正確に覚えることが重要です。温度測定では、液体の容積膨張、金属の線膨張、電気抵抗の変化、熱電対による起電力などが利用されます。湿度測定では、乾湿球湿度計による乾球温度と湿球温度の差、毛髪や高分子膜の伸縮、露点温度などが利用されます。風速測定では、加熱センサーの冷却作用を利用する方法や、ピトー管のようにベルヌーイの定理を利用する方法があります。風量測定では、オリフィスやノズルなどによって生じる圧力差を利用する方法があります。試験では、測定対象そのものよりも、「何の物理現象を利用して測定しているか」が問われやすいため、温度、湿度、風速、風量を測定原理とセットで整理しておくと対応しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、金属の線膨張という一見もっともらしい物理現象を、湿度測定に結び付けている点です。金属は温度変化によって伸び縮みしますが、湿度変化によって相対湿度を測る代表的な材料ではありません。湿度測定では、水分を吸収して伸縮する毛髪や高分子膜、または蒸発冷却を利用する乾湿球湿度計が基本です。測定原理の問題では、「膨張」「伸縮」「冷却」「圧力差」といった言葉だけで判断すると誤りやすくなります。何が変化した結果として、何を測定しているのかを確認することが大切です。金属の膨張は温度、毛髪や高分子膜の伸縮は湿度、加熱センサーの冷却は風速、圧力差は風速や風量という対応で覚えておくと、同じテーマの問題にも対応しやすくなります。