2026年版・5-1

凝縮器:種類と構造の一問一答

第三種冷凍機械責任者試験「凝縮器・蒸発器」から、凝縮器:種類と構造に関する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15-1

水冷のシェルアンドチューブ凝縮器における冷媒と冷却水の流れとして、正しいものはどれか。

  • ①冷媒は冷却管の中を流れ、冷却水は胴と冷却管の間を流れる
  • ②冷却水は冷却管の中を流れ、冷媒は胴と冷却管の間で凝縮する
  • ③冷媒と冷却水は、同じ一本の冷却管の中を混ざり合って流れる
  • ④冷却水は胴の外側を流れ、冷媒は胴の中の空間全体で凝縮する
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正解 ②冷却水は冷却管の中を流れ、冷媒は胴と冷却管の間で凝縮する
解説
シェルアンドチューブ凝縮器は、円筒形の胴(シェル)の中に多数の冷却管(チューブ)を管板で固定したものです。冷却水は冷却管の中を流れ、冷媒蒸気は胴の内側で冷却管の外表面に触れて凝縮します。凝縮した冷媒液は胴の下部にたまり、受液器の役割を兼ねることもあります。

他の選択肢が不適切な理由
・冷媒が管内、冷却水が管外:逆です。
・同じ管の中で混ざる:冷媒と冷却水は管の壁で隔てられており、混ざりません。
・冷却水が胴の外側:冷却水は冷却管の中を流れます。

覚え方のポイント
「シェルアンドチューブ凝縮器は、水が管の中、冷媒が管の外」。フルオロカーボン用では、冷媒側の伝熱面積を増やすため、管の外側に細かいフィンを付けたローフィンチューブを使います。
問25-1

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器について正しいものはどれか。
イ.空冷凝縮器の冷却管では、管の外側の空気側の熱伝達率が、管の内側で凝縮する冷媒側の熱伝達率よりずっと小さい。
ロ.同じ条件で比べると、空冷式の凝縮器は水冷式よりも凝縮温度を低く保てるのが一般的である。
ハ.蒸発式凝縮器は、冷却管に散布した水の蒸発潜熱を利用して冷媒を凝縮させるので、外気の湿球温度の影響を受ける。
ニ.理論上の凝縮器の放熱量は、冷凍能力と理論断熱圧縮動力の合計に等しい。

  • ①ロ
  • ②ハ、ニ
  • ③イ、ハ、ニ
  • ④イ、ロ、ハ、ニ
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正解 ③イ、ハ、ニ
解説
凝縮器の種類ごとの特徴と、凝縮負荷を確認する問題です。

各記述の正誤
・イ(正しい):そのため空気側にフィンを付けます。
・ロ(誤り):一般に、空冷凝縮器の方が凝縮温度は高くなります。
・ハ(正しい):湿球温度が低いほど性能がよくなります。
・ニ(正しい):エネルギーの保存による関係です。

覚え方のポイント
「空冷は凝縮温度が高め」「蒸発式は湿球温度」「凝縮負荷=冷凍能力+動力」。
問35-1

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器と冷却塔について正しいものはどれか。
イ.水冷のシェルアンドチューブ凝縮器では、胴の中に並べた冷却管の内側を冷媒が通り、管の外側(胴の内側)を冷却水が通る。
ロ.冷却塔は、冷却水の一部を蒸発させ、その蒸発潜熱で残りの冷却水を冷やして再び凝縮器に送る装置である。
ハ.フルオロカーボン用の水冷凝縮器では、熱伝達率の小さい冷媒側の伝熱面積を増やすため、ローフィンチューブが用いられる。
ニ.二重管凝縮器では、一般に内管に冷却水を流し、内管と外管の間で冷媒を凝縮させる。

  • ①ロ、ハ、ニ
  • ②ハ
  • ③ハ、ニ
  • ④イ、ロ、ハ、ニ
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正解 ①ロ、ハ、ニ
解説
水冷凝縮器の構造と冷却塔の働きを確認する問題です。

各記述の正誤
・イ(誤り):シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却管の中を冷却水が流れ、冷媒は冷却管の外側(胴の内側)で凝縮します。
・ロ(正しい):冷却水を繰り返し使えるので、水を節約できます。
・ハ(正しい):冷媒側(管の外側)に低いフィンを付けて面積を増やします。
・ニ(正しい):冷却水と冷媒は向流にします。

覚え方のポイント
「シェルアンドチューブ凝縮器は水が管の中」。蒸発器(乾式)とは冷媒の位置が逆になるので注意しましょう。
問45-1

冷却塔の働きとして、正しいものはどれか。

  • ①冷媒を直接空気で冷やして凝縮させ、冷媒液にする
  • ②冷却水の一部を蒸発させ、その潜熱で残りの水を冷やす
  • ③冷却水を加熱して、暖房用の温水として利用していく
  • ④冷媒液を冷やして、膨張弁に送る前に十分に過冷却する
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正解 ②冷却水の一部を蒸発させ、その潜熱で残りの水を冷やす
解説
冷却塔(クーリングタワー)は、水冷凝縮器で温まった冷却水を上から散布し、空気と接触させて一部を蒸発させ、その蒸発潜熱で残りの冷却水を冷やす装置です。冷やした冷却水は再び凝縮器に送って繰り返し使うので、水を大幅に節約できます。蒸発や飛散で減った分の水は補給します。

他の選択肢が不適切な理由
・冷媒を直接空気で冷やす:これは空冷凝縮器の働きです。
・暖房用の温水として利用:冷却塔は冷却水を冷やす装置です。
・冷媒液を過冷却する:冷却塔の働きではありません。

覚え方のポイント
冷却塔の出口の水温は、外気の湿球温度に近づくほど低くなります。「冷却塔も蒸発式凝縮器も、湿球温度が性能を決める」と覚えましょう。
問55-1

フルオロカーボン用の水冷シェルアンドチューブ凝縮器で、ローフィンチューブが用いられる理由として正しいものはどれか。

  • ①熱伝達率の大きい冷媒側の伝熱面積を減らすため
  • ②冷却水の流れる抵抗を大きくして流量を減らすため
  • ③熱伝達率の小さい冷却水側の伝熱面積を増やすため
  • ④熱伝達率の小さい冷媒側の伝熱面積を増やすため
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正解 ④熱伝達率の小さい冷媒側の伝熱面積を増やすため
解説
フルオロカーボン冷媒が凝縮するときの熱伝達率は、冷却管内を流れる冷却水の熱伝達率に比べて小さいため、冷媒側(冷却管の外側)に低いフィンを付けたローフィンチューブを使って、冷媒側の伝熱面積を増やしています。

他の選択肢が不適切な理由
・冷媒側の面積を減らす:面積を増やすためにフィンを付けます。
・冷却水の抵抗を大きくする:ローフィンチューブの目的ではありません。
・冷却水側の面積を増やす:ローフィンは管の外側(冷媒側)に付けます。管の中の冷却水側は、熱伝達率が大きい側です。

覚え方のポイント
「フィンは熱伝達率の小さい側に付ける」。空冷凝縮器では空気側、水冷のフルオロカーボン凝縮器では冷媒側です。
問65-1

二重管凝縮器の一般的な構造として、正しいものはどれか。

  • ①内管に空気を流し、外管の外側に散水して冷媒を冷やしていく
  • ②外管の中に多数の細い管を束ね、管の外に空気を流す
  • ③内管に冷却水を流し、内管と外管の間で冷媒を凝縮させる
  • ④内管に冷媒を流し、内管と外管の間に冷却水を流して凝縮させる
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正解 ③内管に冷却水を流し、内管と外管の間で冷媒を凝縮させる
解説
二重管凝縮器は、内管と外管の二重の管でできており、一般に内管に冷却水を流し、内管と外管の間で冷媒蒸気を凝縮させます。冷却水と冷媒の流れを互いに逆向き(向流)にして、効率よく熱交換します。小形の冷凍装置に使われます。

他の選択肢が不適切な理由
・内管に空気・外側に散水:二重管凝縮器の構造ではありません。
・多数の細い管を束ねる:シェルアンドチューブ形に近い説明です。
・冷媒が内管・冷却水が外側:一般的な二重管凝縮器とは流す場所が逆です。

覚え方のポイント
凝縮器の主な種類は「水冷(シェルアンドチューブ・二重管)」「空冷」「蒸発式」。それぞれ何で冷やすかを押さえましょう。
問75-1

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器について正しいものはどれか。
イ.シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却水は冷却管の中を流れる。
ロ.空冷凝縮器の冷却管では、管の外側の空気側の熱伝達率が、管の内側で凝縮する冷媒側の熱伝達率よりずっと小さい。
ハ.蒸発式凝縮器の性能は、外気の乾球温度だけで決まり、湿球温度の影響は受けない。
ニ.空冷凝縮器は、一般に水冷凝縮器よりも低い凝縮温度で運転できる。

  • ①イ、ハ
  • ②イ、ロ
  • ③ロ、ニ
  • ④ハ、ニ
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正解 ②イ、ロ
解説
凝縮器の種類ごとの特徴を確認する問題です。

各記述の正誤
・イ(正しい):冷却水が管内、冷媒が胴側(管外)です。
・ロ(正しい):そのため、空気側にフィンを付けて伝熱面積を増やします。
・ハ(誤り):水の蒸発を利用するので、湿球温度の影響を大きく受けます。
・ニ(誤り):一般に、空冷凝縮器の方が凝縮温度は高くなります。

覚え方のポイント
凝縮温度の高さは、一般に「空冷>水冷」。空気は熱を運ぶ力が小さいためです。
問85-1

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、凝縮器と冷却塔について正しいものはどれか。
イ.冷却塔では、冷却水の一部が蒸発し、その蒸発潜熱で残りの冷却水が冷やされる。
ロ.蒸発式凝縮器は、冷却管に散布した水の蒸発潜熱を利用して冷媒を凝縮させる。
ハ.空冷凝縮器では、熱伝達率の小さい空気側にフィンを付けて伝熱面積を増やしている。
ニ.シェルアンドチューブ凝縮器は、胴の下部にたまった冷媒液によって、受液器の役割を兼ねることがある。

  • ①イ、ロ
  • ②ロ、ハ
  • ③イ、ロ、ハ、ニ
  • ④ロ、ハ、ニ
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正解 ③イ、ロ、ハ、ニ
解説
いずれも凝縮器・冷却塔の基本的な特徴です。

各記述の正誤
・イ(正しい):冷却塔は、水の蒸発潜熱を利用して冷却水を冷やします。
・ロ(正しい):蒸発式凝縮器は、散水の蒸発潜熱で冷媒を冷やします。
・ハ(正しい):フィンは熱伝達率の小さい側に付けます。
・ニ(正しい):シェルアンドチューブ凝縮器は、胴の下部に冷媒液がたまるため、小形の装置では受液器を兼ねることがあります。

覚え方のポイント
組合せ問題では、すべての記述が正しいこともあります。記述を1つずつ判断し、誤りが見つからなければ「すべて正しい」を選びましょう。
問95-1

凝縮器で冷媒から除去しなければならない熱量(凝縮負荷)の説明として、正しいものはどれか。

  • ①冷凍能力に、圧縮機で冷媒に加えた動力を足した熱量
  • ②冷凍能力から、圧縮機で冷媒に加えた動力を引いた熱量
  • ③蒸発器での冷凍能力とまったく同じ大きさの熱量
  • ④圧縮機で冷媒に加えた動力の分だけの熱量
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正解 ①冷凍能力に、圧縮機で冷媒に加えた動力を足した熱量
解説
凝縮器では、蒸発器で冷媒が奪った熱(冷凍能力)と、圧縮機で冷媒に加えられた仕事による熱の両方を、冷却水や空気に放出しなければなりません。そのため凝縮負荷は、冷凍能力に圧縮機の動力(理論上は理論断熱圧縮動力)を加えたものになり、冷凍能力より大きくなります。

他の選択肢が不適切な理由
・動力を引いた熱量:動力は加えます。
・冷凍能力と同じ:動力の分だけ大きくなります。
・動力だけ:冷凍能力の分も放出しなければなりません。

覚え方のポイント
「凝縮負荷=冷凍能力+動力」。凝縮器の選定では、冷凍能力だけでなく動力の分も見込むことが大切です。
問105-1

次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち、水冷凝縮器の運転について正しいものはどれか。
イ.水冷凝縮器の冷却水の出入口の温度差は、一般に4〜6K程度である。
ロ.水冷凝縮器の凝縮温度は、一般に冷却水の出口温度より3〜5K程度高い。
ハ.冷却管内の冷却水の流速を大きくしすぎると、管の内面が侵食されることがある。
ニ.冷却水量を増やすと、凝縮温度は上昇する。

  • ①イ、ニ
  • ②ロ、ニ
  • ③ロ、ハ、ニ
  • ④イ、ロ、ハ
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正解 ④イ、ロ、ハ
解説
水冷凝縮器の運転状態は、冷却水の温度と凝縮温度の関係で判断します。

各記述の正誤
・イ(正しい):冷却水の出入口温度差は、一般に4〜6K程度が目安です。
・ロ(正しい):凝縮温度は、冷却水の出口温度より3〜5K程度高いのが一般的です。これより大きく高い場合は、水あかの付着や不凝縮ガスの混入などが疑われます。
・ハ(正しい):流速が大きすぎると、管内面が侵食(かい食)されることがあります。
・ニ(誤り):冷却水量を増やすと冷却が強まり、凝縮温度は下がります。

覚え方のポイント
「出入口の温度差は4〜6K、凝縮温度は出口水温+3〜5K」。この目安から外れていれば、異常を疑う手がかりになります。

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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。

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