R404A 二段圧縮二段膨張冷凍装置
令和元年度と同じです。（数値も全く同じです。今年もビックリ❢❢😲😦😮）
第一種冷凍機械責任者試験 令和7年度（11月試験）
問1 R404Aを冷媒とする二段圧縮二段膨張の冷凍装置を、下記の冷凍サイクルの運転条件で運転する。この装置の冷凍能力が100kWであるとき、次の(1)から(3)の問に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
ただし、圧縮機の機械的摩擦損失仕事は吐き出しガスに熱として加わるものとする。また、配管での熱の出入りおよび圧力損失はないものとする。
（20点）
(理論冷凍サイクルの運転条件)
低段圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピー h1 ＝ 360 kJ/kg
低段圧縮機の断熱圧縮後の吐出しガスの比エンタルピー h2 ＝ 385 kJ/kg
高段圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピー h3 ＝ 365 kJ/kg
高段圧縮機の断熱圧縮後の吐出しガスの比エンタルピー h4 ＝ 390 kJ/kg
中間冷却器用膨張弁直前の液の比エンタルピー h5 ＝ 240 kJ/kg
蒸発器用膨張弁直前の液の比エンタルピー h7 ＝ 200 kJ/kg
（実際の冷凍装置の運転条件）
圧縮機の断熱効率（低段側、高段側とも） ηc ＝ 0.70
圧縮機の機械効率（低段側、高段側とも） ηm ＝ 0.90
（1）蒸発器の冷媒循環量 qmro（kg/s）を求めよ。（小数点以下第3位までとする）。
（2）凝縮器の冷媒循環量 qmrk（kg/s）を求めよ。（小数点以下第2位までとする）。
（3）実際の成績係数 (COP)R を求めよ。（小数点以下第2位までとする）。
なにはともあれ、概略図と線図を描きましょう。
線図が書かれているので数値など入れてみましょう。装置の概略図も書きましょう。本番では書かなくとも、頭の中のイメージで計算式が組み立てられれば最高ですね。
- ηcL ＝ 0.70
- ηcH ＝ 0.70
- ηmL ＝ 0.90
- ηmH ＝ 0.90
- Φo ＝ 100 kW
サクっと描き上げられるように何度も練習しましょう。
（1）蒸発器の冷媒循環量 qmro（kg/s）を求めよ。（小数点以下第3位までとする）。
蒸発器部分のp-h線図
qmro を求める基本式はこれ。(2冷レベルです🌝)
qmro = Φo / (h1 － h8)
数値代入しましょ。
qmro = 100 / (360 － 200)
＝ 0.625 kg/s
答え qmro ＝ 0.625 (kg/s)
（2）凝縮器の冷媒循環量 qmrk（kg/s）を求めよ。（小数点以下第2位までとする）。
qmrkとqmroを含む中間冷却器の熱収支の式を組み立てます。
中間冷却器
図を見て、中間冷却器に入るものと出るものを、左辺と右辺に並べます。
- 入るもの h6、h2（ここに、h5＝h6）
- 出るもの h3、h7
なので、
qmrkh6 ＋ qmroh2´ ＝ qmrkh3 ＋ qmroh7
注）実際の吐出しガス比エンタルピー h2´ であることに注意してください。
qmrkを求めるため式を変形します。
qmrkh6 － qmrkh3 ＝ qmroh7 － qmroh2´
ではなくて、
比エンタルピー値の大小を考えて移行します。
qmroh2´ － qmroh7 ＝ qmrkh3 － qmrkh6
まとめて、
qmro(h2´ － h7) ＝ qmrk(h3 － h6)
これで、熱収支式が出来上がりました。どんな問いでも解けることでしょう。✌️
h2´とqmrkを求めましょぅ。
h2´ は、
h2´ = h1 + (h2 － h1) / ηcηm
数値代入します。
h2´ = 360 + (385 － 360) / 0.70 × 0.90
＝ 360 + 25 × 0.63
＝ 360 ＋ 39.68525
≒ 400 kJ/kg
qmrkを求めるには先述の熱収支式を使います。
qmro(h2´ － h7) ＝ qmrk(h3 － h6)
qmrkは、
qmrk ＝ qmro(h2´ － h7) / (h3 － h6)
数値代入しましょ。
qmrk ＝ 0.625 × (400 － 200) / (365 － 240)
＝ 0.625 × 200 / 125
＝ 1.00 kg/s
答え qmrk ＝ 1.00 (kg/s)
（3）実際の成績係数 (COP)R を求めよ。（小数点以下第2位までとする）。
低段と高段p－h線図
基本式は、（２冷レベル）
(COP)R ＝ Φo / PL ＋ PH
PL ＝ qmro (h2 － h1) / ηcηm
PH ＝ qmrk (h4 － h3) / ηcηm
数値代入して一気に✌️
PL ＝ 0.625 × (385 － 360) / 0.70 × 0.90 ≒ 24.8 kJ/kg
PH ＝ 1.00 × (390 － 365) / 0.70 × 0.90 ≒ 39.7 kJ/kg
(COP)R ＝ 100 / (24.8 + 39.7) = 100 / 64.5 ≒ 1.55
答え (COP)R ＝ 1.55
ポイント
- 熱収支式を組み立てて qmrk を導き出せれば、あとは2冷レベルの超簡単な問題でした。👍️
- それにしても・・・、昨年度に引き続き5年以上(?)前の問題をほとんどコピペした問題でした。はてな❓️（少々釈然としないです。）🤔
ご健闘をお祈りします。
訂正箇所履歴
【2026(R08)/01/28 新設】
- 全般に見直し。（2026(R08)/02/18）