給水装置工事主任技術者 過去問
令和2年度(2020年)
問48 (給水装置の概要 問49)

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問題

給水装置工事主任技術者試験 令和2年度(2020年) 問48(給水装置の概要 問49) (訂正依頼・報告はこちら)

自然冷媒ヒートポンプ給湯機に関する次の記述のうち、不適当なものはどれか。
  • 送風機で取り込んだ空気の熱を冷媒(二酸化炭素)が吸収する。
  • 熱を吸収した冷媒が、コンプレッサで圧縮されることにより高温・高圧となる。
  • 高温となった冷媒の熱を、熱交換器内に引き込んだ水に伝えてお湯を沸かす。
  • お湯を沸かした後、冷媒は膨張弁で低温・低圧に戻され、再び熱を吸収しやすい状態になる。
  • 基本的な機能・構造は貯湯湯沸器と同じであるため、労働安全衛生法施行令に定めるボイラーである。

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この過去問の解説 (2件)

01

この問題は「不適当なもの」を選択する問題です。

ヒートポンプ給湯機」は、「空気中の熱」、いわゆる「大気熱」を使います。

電気式給湯機は「電気のみ」を使うことと比べると、ヒートポンプ給湯機は効率的に温水を作ることが出来ます。

このとき冷媒という、熱を移動させることができる流体を使用します。

この冷媒が大気熱を吸収し、その後コンプレッサーで圧縮してさらに高温にします。

このときに使用する冷媒には、自然冷媒と人工冷媒があります。

自然冷媒(しぜんれいばい)」とは、自然界にもともと存在する物質、例えばアンモニア、二酸化炭素(炭酸ガス)、水、空気(窒素)などを使用した冷媒のことをいいます。

自然冷媒ヒートポンプ給湯機」とは自然冷媒を利用した、ヒートポンプ給湯機ということになります。

選択肢1. 送風機で取り込んだ空気の熱を冷媒(二酸化炭素)が吸収する。

これは「正しい」です。

選択肢2. 熱を吸収した冷媒が、コンプレッサで圧縮されることにより高温・高圧となる。

これは「正しい」です。

選択肢3. 高温となった冷媒の熱を、熱交換器内に引き込んだ水に伝えてお湯を沸かす。

これは「正しい」です。

選択肢4. お湯を沸かした後、冷媒は膨張弁で低温・低圧に戻され、再び熱を吸収しやすい状態になる。

これは「正しい」です。

選択肢5. 基本的な機能・構造は貯湯湯沸器と同じであるため、労働安全衛生法施行令に定めるボイラーである。

これが「不適当なもの」です。

この記述の中で「ボイラーである」という部分が間違っています

正しくは「ボイラーとはならない」です。

なぜなら、基本的な機能や構造は貯湯湯沸器と同じですが、自然冷媒ヒートポンプ給湯機は、水の加熱が貯湯槽の外で行われるため、ボイラーではありません。

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02

不適当なのは、「基本的な機能・構造は貯湯湯沸器と同じであるため、労働安全衛生法施行令に定めるボイラーである。」という記述です。

自然冷媒ヒートポンプ給湯機は、空気の熱を取り込み、冷媒を圧縮して高温にし、その熱で水を温め、最後に膨張弁で低温・低圧に戻すという流れでお湯をつくります。ここまでは問題文の前半の説明どおりです。ところが、最後の「ボイラーである」という部分は適切ではありません。給水装置として扱われる貯湯湯沸器の多くは、貯湯部にかかる圧力が100kPa以下で、かつ伝熱面積が4㎡以下であり、労働安全衛生法にいうボイラーや小型ボイラーに当たらないとされています。

 

選択肢1. 送風機で取り込んだ空気の熱を冷媒(二酸化炭素)が吸収する。

この選択肢は適切な記述です。

ヒートポンプ給湯機は、大気中の熱を空気熱交換器を通じて冷媒に取り込む仕組みです。また、家庭用の自然冷媒ヒートポンプ給湯機は、CO2を冷媒とするものが対象とされています。したがって、この説明は合っています。

選択肢2. 熱を吸収した冷媒が、コンプレッサで圧縮されることにより高温・高圧となる。

この選択肢は適切な記述です。

ヒートポンプ給湯機では、空気中の熱を受け取った冷媒を圧縮機で圧縮し、高温・高圧の状態にするとされています。これは、お湯をつくるための大事な段階です。

選択肢3. 高温となった冷媒の熱を、熱交換器内に引き込んだ水に伝えてお湯を沸かす。

この選択肢は適切な記述です。

高温になった冷媒は、次に水熱交換器で水に熱を伝え、お湯をつくる仕組みです。つくられたお湯は、貯湯ユニットにためて使います。記述の内容はこの流れに合っています。

選択肢4. お湯を沸かした後、冷媒は膨張弁で低温・低圧に戻され、再び熱を吸収しやすい状態になる。

この選択肢は適切な記述です。

水に熱を渡したあとの冷媒は、膨張弁で膨張させて低温・低圧にし、また空気中の熱を取り込みやすい状態に戻すとされています。これはヒートポンプの基本的な流れです。

選択肢5. 基本的な機能・構造は貯湯湯沸器と同じであるため、労働安全衛生法施行令に定めるボイラーである。

この選択肢は誤りです。

この記述は、最後の「ボイラーである」という部分が適切ではありません。給水装置として扱われる貯湯湯沸器の多くは、貯湯部の圧力が100kPa以下で、伝熱面積が4㎡以下の構造であり、労働安全衛生法に規定するボイラー及び小型ボイラーに該当しないとされています。つまり、貯湯式であることだけで、すぐにボイラーになるわけではありません。

まとめ

覚えておくポイントは、自然冷媒ヒートポンプ給湯機は、空気の熱を利用してお湯をつくる機械だということです。

流れは、


空気の熱を冷媒が吸収する
冷媒を圧縮して高温・高圧にする
その熱を水に伝える
膨張弁で低温・低圧に戻す
 

という形です。

そして、もう一つ大事なのは、貯湯式だからといって自動的にボイラーになるわけではないという点です。法令上のボイラーかどうかは、圧力や伝熱面積などで判断されます。今回の問題では、この最後の部分を見抜けるかがポイントでした。

 

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