2026年版・0-3

冷凍サイクルのしくみの一問一答

第三種冷凍機械責任者試験「最初に覚える土台知識」から、冷凍サイクルのしくみに関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験は正誤の組合せを選ぶ択一式が中心ですが、ここでは4択で出題しています。

問10-3

蒸気圧縮冷凍サイクルで、冷媒が流れる順序として正しいものはどれか。

①圧縮機→蒸発器→膨張弁→凝縮器→圧縮機
②圧縮機→膨張弁→凝縮器→蒸発器→圧縮機
③圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器→圧縮機
④圧縮機→凝縮器→蒸発器→膨張弁→圧縮機

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正解 ③圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器→圧縮機

解説
蒸気圧縮冷凍サイクルでは、圧縮機が蒸発器から冷媒蒸気を吸い込んで圧縮し、高温・高圧のガスにします。そのガスは凝縮器で熱を放出して液になり、膨張弁で絞り膨張して低温・低圧になり、蒸発器で周囲から熱を奪って蒸発します。蒸発した蒸気は再び圧縮機に吸い込まれます。

他の選択肢が不適切な理由
・圧縮機→蒸発器…：圧縮した高温のガスは、まず凝縮器で冷やして液にします。
・圧縮機→膨張弁…：膨張弁は液を絞る機器で、凝縮器の後ろにあります。
・凝縮器→蒸発器→膨張弁：膨張弁で圧力を下げてから蒸発器に送ります。

覚え方のポイント
「圧縮（押し縮める）→凝縮（液にする）→膨張（圧力を下げる）→蒸発（熱を奪う）」。4つの機器と、冷媒の状態（ガス→液→液とガスの混合→ガス）をセットで覚えましょう。

問20-3

冷凍装置の蒸発器で起こっている現象として、正しいものはどれか。

①高圧の冷媒ガスが液化し、周囲へ熱を放出する
②冷媒ガスが圧縮され、圧力と温度が上がる
③冷媒液が絞られて、圧力と温度が下がる
④低圧の冷媒液が蒸発し、周囲から熱を奪う

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正解 ④低圧の冷媒液が蒸発し、周囲から熱を奪う

解説
蒸発器では、膨張弁を通って低温・低圧になった冷媒液が、周囲の空気や水などから熱を受け取って蒸発します。このとき奪う熱（蒸発潜熱）が冷凍作用のもとになります。蒸発器で単位時間に冷媒が奪う熱量を冷凍能力といいます。

他の選択肢が不適切な理由
・高圧のガスが液化し熱を放出：凝縮器での現象です。
・圧縮されて圧力と温度が上がる：圧縮機での現象です。
・絞られて圧力と温度が下がる：膨張弁での現象です。

覚え方のポイント
蒸発器は「熱を奪う場所」、凝縮器は「熱を捨てる場所」。冷蔵庫の中で冷やしているのが蒸発器、裏側や屋外機で熱を捨てているのが凝縮器です。

問30-3

凝縮器の役割として、正しいものはどれか。

①高温・高圧の冷媒ガスを冷却して液化させる
②蒸発器から出た冷媒蒸気を圧縮して高圧にする
③高圧の冷媒液の圧力を下げて蒸発しやすくする
④低圧の冷媒液を蒸発させて周囲から熱を奪う

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正解 ①高温・高圧の冷媒ガスを冷却して液化させる

解説
凝縮器は、圧縮機から吐き出された高温・高圧の冷媒ガスを、冷却水や空気で冷やして液化させる熱交換器です。冷媒は凝縮するときに潜熱を放出します。凝縮器で放出する熱量は、蒸発器で奪った熱量（冷凍能力）に圧縮機で加えた動力を足したものになります。

他の選択肢が不適切な理由
・蒸気を圧縮して高圧に：圧縮機の役割です。
・液の圧力を下げる：膨張弁の役割です。
・液を蒸発させて熱を奪う：蒸発器の役割です。

覚え方のポイント
凝縮器の放熱量＝冷凍能力＋圧縮機の動力。「奪った熱」と「圧縮で加えた熱」の両方を捨てるので、凝縮器の熱量は冷凍能力より大きくなります。

問40-3

膨張弁の役割として、正しいものはどれか。

①低圧の冷媒蒸気を圧縮し、高圧・高温にして送り出す
②冷媒液を絞り膨張させて低圧にし、流量も調節する
③冷媒ガスから冷凍機油を分離して、圧縮機へ戻す
④冷媒液の中に含まれる水分を取り除いて乾燥させる

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正解 ②冷媒液を絞り膨張させて低圧にし、流量も調節する

解説
膨張弁は、凝縮器から来た高圧の冷媒液を狭い通路で絞って圧力を下げ（絞り膨張）、蒸発器で蒸発しやすい低圧・低温の状態にします。同時に、蒸発器に送る冷媒の量を調節する役割もあります。絞り膨張では外部との熱や仕事のやりとりがないため、比エンタルピーは変わりません。

他の選択肢が不適切な理由
・蒸気を圧縮して高圧に：圧縮機の役割です。
・冷凍機油を分離：油分離器の役割です。
・水分を除去：ドライヤ（フィルタドライヤ）の役割です。

覚え方のポイント
「膨張弁は、圧力を下げる弁」と「流量を決める弁」の2つの顔を持ちます。p-h線図では、膨張の過程は比エンタルピー一定の垂直な線で表されます。

問50-3

冷凍装置の圧縮機の役割として、正しいものはどれか。

①凝縮器から冷媒液を吸い込み、圧力を下げて蒸発器へ送り出す
②冷媒液を加熱して蒸発させ、蒸気として凝縮器へ送る
③吐出しガスを冷却して液にし、受液器へ送り出す
④蒸発器の蒸気を吸い込み、凝縮しやすい圧力まで圧縮する

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正解 ④蒸発器の蒸気を吸い込み、凝縮しやすい圧力まで圧縮する

解説
圧縮機は、蒸発器で蒸発した低圧の冷媒蒸気を吸い込み、常温の冷却水や空気で凝縮できる圧力まで圧縮して凝縮器へ送ります。圧縮されると冷媒ガスの温度も上がります。冷凍サイクルに冷媒を循環させる「ポンプ」の役割も果たしています。

他の選択肢が不適切な理由
・液を吸い込み圧力を下げる：圧力を下げるのは膨張弁で、圧縮機は液ではなく蒸気を吸い込みます。液を吸い込むと液圧縮で圧縮機が壊れるおそれがあります。
・液を加熱して蒸発：蒸気圧縮冷凍では、加熱による蒸発は行いません。
・蒸気を冷却して液に：凝縮器の役割です。

覚え方のポイント
圧縮機が蒸発器の圧力を低く保つ（蒸気を吸い出し続ける）ことで、冷媒は低い温度で蒸発し続けられます。

問60-3

冷凍装置の「高圧側」と「低圧側」の区分として、正しいものはどれか。

①蒸発器の出口から圧縮機の吸込み口までが高圧側
②膨張弁の出口から蒸発器の出口までが高圧側
③圧縮機の吐出し口から膨張弁の入口までが高圧側
④凝縮器の出口から膨張弁の入口までが低圧側

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正解 ③圧縮機の吐出し口から膨張弁の入口までが高圧側

解説
冷凍装置は、圧縮機と膨張弁を境に高圧側と低圧側に分かれます。圧縮機の吐出し口から凝縮器・受液器を経て膨張弁の入口までが高圧側（凝縮圧力の部分）、膨張弁の出口から蒸発器を経て圧縮機の吸込み口までが低圧側（蒸発圧力の部分）です。

他の選択肢が不適切な理由
・蒸発器出口〜圧縮機吸込み口：低圧側です。
・膨張弁出口〜蒸発器出口：低圧側です。
・凝縮器出口〜膨張弁入口：高圧の冷媒液が流れる部分なので、高圧側です。

覚え方のポイント
「圧縮機で上げて、膨張弁で下げる」。圧力を上げる機器と下げる機器の間で、圧力が高い部分と低い部分が分かれると覚えましょう。

問70-3

冷媒の圧力と沸点（飽和温度）の関係として、正しいものはどれか。

①圧力が低いほど、冷媒は高い温度で沸騰する
②圧力が低いほど、冷媒は低い温度で沸騰する
③冷媒の沸点は、圧力に関係なく一定である
④圧力が高いほど、冷媒は低い温度で凝縮する

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正解 ②圧力が低いほど、冷媒は低い温度で沸騰する

解説
液体が沸騰する温度（飽和温度）は圧力によって決まり、圧力が低いほど低く、圧力が高いほど高くなります。冷凍装置は、蒸発器の圧力を低く保って冷媒を低い温度で蒸発させ、凝縮器の圧力を高くして常温の水や空気でも凝縮できるようにしています。

他の選択肢が不適切な理由
・圧力が低いほど高い温度で沸騰：逆です。
・圧力に関係なく一定：沸点は圧力で変わります。山の上で水が100℃より低い温度で沸騰するのと同じ理由です。
・圧力が高いほど低い温度で凝縮：圧力が高いほど、高い温度で凝縮できます。

覚え方のポイント
「低い圧力→低い温度で蒸発（冷やせる）、高い圧力→高い温度で凝縮（熱を捨てられる）」。これが冷凍サイクルの根本の仕組みです。

問80-3

正常に運転されている一般的な冷凍装置における冷媒の状態として、最も適切なものはどれか。

①蒸発器の出口では、わずかに過熱された蒸気になっている
②蒸発器の出口では、液を多く含んだ湿り蒸気になっている
③凝縮器の出口では、過熱された蒸気になっている
④膨張弁の入口では、液と蒸気が半分ずつの状態である

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正解 ①蒸発器の出口では、わずかに過熱された蒸気になっている

解説
乾式の蒸発器を使う一般的な冷凍装置では、温度自動膨張弁によって、蒸発器の出口の冷媒蒸気がわずかに過熱された状態（過熱蒸気）になるよう調節されています。過熱度があることで、圧縮機が液を吸い込む（液戻り）のを防げます。また、凝縮器の出口では、冷媒は飽和温度より少し冷えた過冷却液になっています。

他の選択肢が不適切な理由
・液を多く含んだ湿り蒸気：この状態で圧縮機に戻ると液戻りになり、危険です。
・凝縮器の出口で過熱蒸気：凝縮器の出口は液（過冷却液）です。
・膨張弁の入口で半分ずつ：膨張弁の入口は液です。液と蒸気が混ざるのは膨張弁を出た後です。

覚え方のポイント
「蒸発器の出口は少し過熱、凝縮器の出口は少し過冷却」。どちらも装置を安全かつ効率よく運転するための余裕です。

問90-3

ヒートポンプ装置による暖房で、室内に熱を放出している機器として正しいものはどれか。

①蒸発器として働く熱交換器
②凝縮器として働く熱交換器
③冷媒を絞り膨張させる膨張弁
④冷媒液をためておく受液器

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正解 ②凝縮器として働く熱交換器

解説
ヒートポンプは、冷凍サイクルの凝縮器で放出される熱を暖房などに利用する装置です。暖房運転では、室内の熱交換器が凝縮器として働き、高温の冷媒ガスが凝縮するときの熱を室内に放出します。屋外の熱交換器は蒸発器として働き、外気から熱を汲み上げます。冷凍保安規則でも、冷凍設備を使用してする暖房は「冷凍」に含まれます。

他の選択肢が不適切な理由
・蒸発器：熱を奪う側で、暖房運転では屋外側の熱交換器がこの役割をします。
・膨張弁：冷媒を絞って圧力を下げる機器で、熱を放出する機器ではありません。
・受液器：冷媒液をためる容器です。

覚え方のポイント
ヒートポンプの暖房能力は「冷凍能力＋圧縮機の動力」になるため、理論上の成績係数は冷凍の場合より1大きくなります。

問100-3

冷凍装置の「冷凍能力」の説明として、正しいものはどれか。

①蒸発器で冷媒が1秒間あたりに奪う熱量
②凝縮器で冷媒が単位時間に放出する熱量
③圧縮機が単位時間に冷媒に加える仕事
④蒸発器で冷媒1kgあたりが奪う熱量

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正解 ①蒸発器で冷媒が1秒間あたりに奪う熱量

解説
冷凍能力は、蒸発器で冷媒が被冷却物（空気・水・ブラインなど）から単位時間に奪う熱量で、単位はkWです。冷媒循環量（kg/s）に、蒸発器の出入口の比エンタルピー差（冷凍効果、kJ/kg）を掛けて求めます。

他の選択肢が不適切な理由
・凝縮器で放出する熱量：凝縮負荷といい、冷凍能力に圧縮機の動力を加えたものです。
・圧縮機が加える仕事：圧縮機の動力（圧縮仕事）です。
・冷媒1kgあたりが奪う熱量：これは冷凍効果（kJ/kg）です。冷凍効果に冷媒循環量（kg/s）を掛けたものが冷凍能力（kW）です。

覚え方のポイント
なお、高圧ガス保安法で許可・届出の区分に使う「1日の冷凍能力（トン）」は、冷凍保安規則第5条の算定基準（圧縮機のピストン押しのけ量など）で計算する法令上の値で、実際に測った冷却熱量とは別のものです。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。