第一種冷凍機械責任者 電気書院の過去問題集で勉強をしているのですが、冷凍1種の 平成21年 問2の（2）と（3）が…

Question

第一種冷凍機械責任者

電気書院の過去問題集で勉強をしているのですが、冷凍1種の 平成21年 問2の（2）と（3）が解説を見ても何故そうなるかがわからないので教えてほしいです。

Answer 1

masterlow708さん こんにちは

ご質問の過去問は、冷凍１種の 平成２１年の学識問２ Ｒ２２を冷媒とする油戻し装置つき冷媒強制循環式の冷凍装置についての解説ということですね。

masterlow708さんは、上級テキストを持っていらっしゃいますか？
この問題の解説を理解するためには、上級テキストがないと難しいと思います。

私の手元には、受験当時の上級テキスト（６次改定版）しかないので、最新の上級テキストとはだいぶ変わっているかもしれないので参考にならなければご容赦ください。

テキストＰ22 2.5満液式と冷媒液強制循環式冷凍サイクルを読んで、『満液式』の冷媒供給方式について理解してください。

この問題の装置は、『満液式』冷凍装置のうち、冷媒を強制循環させる方式で、さらに改良して油戻し装置を付けたものです。

蒸発器の中で冷媒がすべて蒸発する基本的な冷媒方式を、『乾式膨張方式』というのに対して、『満液式』は、蒸発器の中で蒸発するのは20％程度で残りの冷媒は液体のままというものです。
液圧縮の可能性が少ないというメリットがありますが、冷媒量が多くなる欠点があると書かれています。

（2）油戻し装置の熱収支

これは、低圧受液器の冷媒液上部にたまった、油分を多く含んだ冷媒液を抽出し、熱交換器で冷媒を気化し、分離した油を冷媒蒸気で圧縮機に送り込む働きをするものです。
熱交換器の熱のやり取り（収支）は熱が他に漏れないという前提で、一次側（点3と点4）から奪われる熱量と、二次側（点6と点12）が受け取る熱量は同じであるということでこの式が成り立ちます。

ｑ’ｍｒ（ｈ12-ｈ6）＝ｑｍｒ（ｈ3-ｈ4）

この式を変形し、題意の値をいれてｈ12が求まります。

次に、冷凍能力Φ0です。

満液式の冷凍能力を考える場合、乾き度が問題になります。（この問題の乾き度は約22％です。）

蒸発器の冷凍能力が式2.23にあります。

Φ0＝［ｑｍｒ（１－ｘ5）－ｑ’ｍｒ］（ｈ11-ｈ6）

乾き度ｘ5＝（ｈ5-ｈ6）/（ｈ11-ｈ6）だから

（１－ｘ5）＝（ｈ11-ｈ5）/（ｈ11-ｈ6）になります。

ｑ’ｍｒは、蒸発器側には循環しない冷媒量ですからマイナスになります。
ｑ’ｍｒは、上の油戻し装置の熱収支の式から求められ、（ｈ3-ｈ4）/（ｈ12-ｈ6）となりますが、題意からすぐにｑ’ｍｒ＝0.1としてもいいでしょう。

（ｈ11-ｈ6）は、冷凍能力の基本式のとおり、蒸発器の入側と出側の比エンタルピーの差を計算しているだけです。
ここでは、低圧受液器以下ポンプ等も含め全体で”蒸発器”一式と考えたらいいでしょう。
以上でΦ0が求まりましたね。

（3）
圧縮機吸い込み蒸気の比エンタルピーｈ1は、点11からと、点12からの冷媒蒸気が合流している点がありますが、その点での、収支の式を立てれば求められます。

合流前
点11 （ｑｍｒ－ｑ’ｍｒ）ｈ11
点12 ｑ’ｍｒ×ｈ12

これらの合計と

合流後（圧縮に吸い込まれる分）
点1 ｑｍｒ×ｈ1

が等しくなります。

圧縮機の理論圧縮軸動力ｐｔｈは
他と同じですので、わかりますよね。

以上 （2）と（3）についてです。
上級テキストの解説を参考に作成しました。
お分かりいただけましたでしょうか。
間違ってたらごめんなさいです。ｗ

私は、この年に合格しました。
この問題については、上級テキストで一応は学習していましたが
まさか出題されるとは考えもしませんでしたので、試験本番直前に丸暗記したｐ-ｈ線図を（1）の解答として書けた程度でした。（実はそのｐ-ｈ線図も少し間違えていました。）（2）から（4）は「冷凍能力」、「圧縮軸動力」「成績係数」について、基本的な説明を書いただけで正解とは程遠い解答しかできませんでした。

学識の解答は記述式なので、部分点をもらえるよう、とにかく知りうる限りの関連知識を解答することがよい結果に結びつくと思います。
幸い、他の問題で60％近く得点できていたのでなんとか合格できたようです。

masterlow708さん まだ５か月ありますので合格目指して頑張ってください。