第三種冷凍機械責任者「冷凍機器と設備」の出題ポイント解説

第三種冷凍機械責任者試験の冷凍機器と設備は、圧縮機・凝縮器・蒸発器・膨張弁・附属機器など、冷凍サイクルを構成する各機器の構造・原理・特性を問う分野です。保安管理技術15問の中で機器関連は5〜7問を占め、合格の重要要素となります。

この章の重要度

機器・設備は構造暗記中心で図と名称を紐づける学習が必須。各機器の役割・種類・使い分けを正しく理解しないと運転トラブル問題も解けないため、保安管理章と併せて学ぶのが効率的です。

頻出トピック一覧

1. 圧縮機の種類と特性

往復動式（レシプロ）：シリンダとピストンで圧縮、小〜中容量、保守容易。ロータリー式：ローラーで圧縮、小容量家庭用。スクリュー式：2本のスクリューローター、中〜大容量。スクロール式：渦巻き状部品、低振動・高効率、エアコン用主流。遠心式（ターボ）：大容量。

2. 凝縮器の種類

水冷凝縮器：シェルチューブ（横形）、二重管、プレート式。空冷凝縮器：フィンコイル+ファン、屋外機で多用。蒸発式凝縮器：水と空気を併用、省エネだが水処理必要。冷却水温度・流量の影響、不凝縮ガスの悪影響が頻出。

3. 蒸発器の種類

乾式蒸発器：冷媒を管内側で蒸発、空気側でフィン熱交換、家庭用・業務用の主流。満液式蒸発器：冷媒で満たされた胴内で水等を冷却、産業用。液ポンプ方式：強制循環で伝熱促進、大型冷凍庫用。乾式は管内伝熱特性、満液は均一蒸発が特徴。

4. 膨張弁の種類

温度式自動膨張弁（TEV）：蒸発器出口過熱度を感温筒で検出し弁開度調整、内部均圧式（単純）・外部均圧式（圧力損失大の蒸発器向け）。電子式膨張弁（EEV）：センサーと制御弁で高精度制御。毛細管：家庭用冷蔵庫で使用、シンプル低コスト。

5. 受液器・油分離器・液分離器

受液器：凝縮液を一時貯蔵、負荷変動吸収、修理時の冷媒回収容器。油分離器（オイルセパレータ）：圧縮機吐出側で油を分離し圧縮機に戻す。液分離器（アキュムレータ）：圧縮機吸込側で液戻り防止、ガスのみ圧縮機へ。

6. ドライヤ・フィルタ・のぞき窓

ドライヤ（液ドライヤ）：冷媒中の水分吸着（シリカゲル・モレキュラーシーブ等）、水分凍結防止。フィルタ：ごみ・金属粉除去で膨張弁・圧縮機保護。サイトグラス（のぞき窓）：冷媒流れ観察、気泡があれば冷媒不足サイン、水分指示紙で水分確認。

7. 冷却塔（クーリングタワー）

水冷凝縮器からの温水を大気で冷却する装置。開放式（直接接触、蒸発冷却）と密閉式（熱交換、水質管理容易）。湿球温度が冷却限界、水質管理（レジオネラ菌対策・塩素消毒）、冬期凍結対策も重要。

8. 附属配管・バルブ類

止め弁（手動）・逆止弁（逆流防止）・電磁弁・安全弁（高圧保護）。配管材料は冷媒に応じて選択：フルオロカーボン冷媒=銅管（アンモニアは銅不可→鋼管）。配管の断熱・傾斜（油戻り確保）も頻出。

覚え方のコツ

機器・設備攻略は「機器ごとに外形図・内部構造・機能を1枚シートにまとめる」のが鉄板。圧縮機5種類（往復・ロータリー・スクリュー・スクロール・遠心）は容量順と駆動原理を対比表で整理。凝縮器3種（水冷・空冷・蒸発式）・蒸発器3種（乾式・満液・液ポンプ）の分類とそれぞれの適用は、「小型ルームエアコン＝乾式、ビル空調＝水冷+満液、大型産業＝液ポンプ方式」と実例で記憶。膨張弁は「TEV=温度式=ほぼ標準、EEV=電子式=高精度高価、毛細管=家庭用冷蔵庫専用」の3分類が基本。附属機器は「油分離（吐出側）・液分離（吸込側）・受液器（凝縮器後）・ドライヤ（液管）」と設置場所で覚えます。アンモニア＝鋼管・フロン＝銅管の対応は毎年出題です。

よくあるひっかけ

機器・設備のひっかけ。①アンモニアと銅管：アンモニアは銅を腐食するので銅管不可、鋼管使用が原則。②油分離器と液分離器の位置：油分離＝吐出側、液分離＝吸込側で取違え多し。③TEVの感温筒取付位置：蒸発器出口の吸込ガス管で、凝縮器出口は誤り。④外部均圧式TEV：蒸発器の圧力損失が大きい場合に使用、常に外部均圧が優れるわけではない。⑤受液器の容量：全冷媒の一定割合を貯蔵可能な容量、小さすぎは不適。⑥毛細管の制御：固定絞りで自動制御機能なし、「膨張弁と同じ制御」は誤り。⑦空冷凝縮器の設置：屋外設置（通風確保）、屋内は放熱できず不適。⑧不凝縮ガス：凝縮器上部に溜まり凝縮圧力上昇の原因、パージ弁から排出。⑨サイトグラスの気泡：冷媒不足のサインで、正常とは言えない。⑩蒸発式凝縮器の冷却限界：湿球温度で、乾球温度ではない。