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冷凍装置の設計圧力と許容圧力

 設計圧力と許容圧力、これはなかなか厄介な代物です。『初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P139~P143 (11.3 冷凍装置の設計圧力と許容圧力)

 まずは、冷凍サイクル図にて高圧部と低圧部の区分を、把握することが大切でしょう。テキスト<8次:P139 (11.3.1 高圧部と低圧部の区分)


8次改訂版コメ:8次改訂版(令和元年11月30日改訂)の改訂で<8次:P140~P142 (11.3.2 設計圧力)>の文章記述が大きく変更された。
 7次改訂版(H25年12月改訂)では「表11.1 設計圧力」を用いて定めるとしていたが、この表に記載されている冷媒と、されていない冷媒を「表11.1(a)(冷凍保安規則関係例示基準表19.1)(二酸化炭素が追加された)」と「表11.1(b)(冷凍保安規則関係例示基準(平成8年改正))」に分けて、それぞれの定め方を詳細(1頁増えてます)に記述したとのことである。
 よって、「設計圧力」関連の過去問が使えない。(下記過去問にはできるだけコメントを残した。重複しているものがあるが大目に見てほしい。今後の試験対策はテキスト8次改訂版を熟読しておくしかないだろう。

 8次改訂版(令和元年11月30日改訂)で、テキストの記述が大幅に変更になったため、このマトメも変更の必要がある。そのうちに、変更したいと思っている。(2020(R02)/07/02記ス)

【コラム】設計圧力と許容圧力まとめ

冷凍装置の高圧部と低圧部の区分

・二段圧縮の冷凍設備では、低圧段の圧縮機の吐出し圧力以上の圧力を受ける部分を高圧部とし、その他を低圧部として取り扱う。 H23/12 H25/12答え

【×】 ぁ~、やな問題。正しい文章にしてみましょうかね。

  二段圧縮の冷凍設備では、高圧段の圧縮機の吐出し圧力以上の圧力を受ける部分を高圧部とし、その他を低圧部として取り扱う。
 テキスト<8次:P139 下から5行目>ズバリ的。

・二段圧縮冷凍設備における設計圧力は、高圧部、中圧部および低圧部の三つに区分され、高圧部では通常の運転状態で起こりうる最高の圧力を用いる。 H27/12 答え

【×】 「二段圧縮だから区分三つ」って、勉強しててもうっかり騙されるかも。
 テキスト<8次:P139 下から5行目>辺りにズバリ書いてある。二段圧縮でも高圧部と低圧部だけです。中圧部などという区分はありませぬ(汗。 設計圧力に関しては正解。(注:設計圧力に関して7次改訂版までは、ズバリ的にテキストに記されているが…、8次改訂版コメ:を読んで。)

8次改訂版コメ: テキスト<8次:P140 (11.3.2 設計圧力)>は、7次改訂版から文章がけっこう変更になっている。
 設問の場合、  高圧部では通常の運転状態で起こりうる最高の圧力を用いる。 の一文は、8次改訂版では  「冷凍保安規則関係例示基準」に記載されていない場合の冷媒 が設定されていて、そこに当てはまる(<8次:P142 (1) 高圧部設計圧力)>の①)ので、今後問題文章が様変わりするだろう。(2020(R02)/07/02記ス)


設計圧力と許容圧力全般

・設計圧力も許容圧力も周囲が大気圧であるから、ゲージ圧力が使用される。 H14/12

・設計圧力と許容圧力はゲージ圧力で示す。 H16/12 答え

【両方 ◯】 ぅむ! テキスト<8次:P139 一番下>

─【参考】─(テキスト<8次:P5>)
 絶対圧力(Mpa abs)= ゲージ圧力(Mpa g)+大気圧(Mpa abs) (大気圧は0.101Mpa)

・圧力容器の強度や保安に関する圧力は、設計圧力、許容圧力ともに絶対圧力を使用する。
 R01/12 答え

【×】 祝、令和初容器圧力問題 はい。ゲージ圧力ですね!

・設計圧力は耐圧試験や気密試験の試験圧力の基準であり、許容圧力は安全装置の作動圧力の基準としている。 H17/12 答え

【◯】 この通り! P125(「設計圧力」の冒頭行)。
 丸暗記しちゃってもいいけど。『設計は試験』『許容は作動(実際)』(P125~P127)みたいに。 でもね、テキスト読んでいると、イメージが湧いてくるはずだ。

8次改訂版コメ: 7次改訂版<7次:P125 (11.3.2 設計圧力)>の冒頭にあった  設計圧力は圧力容器などにおける必要な板厚の検討に使い、耐圧試験圧力や気密試験圧力の基準となる。 この一文が8次改訂版ではゴッソリ削除されている。8次改訂版で設問の意に合致する箇所は、<8次:P143 (11.3.3 許容圧力)>の冒頭3行(設計圧力と許容圧力の関係)と、13行目~(許容圧力は…<略>)から読み取るしかないだろう。(もう、疲れたんで、この辺で…。)

・許容圧力は、冷媒設備において現に許容しうる最高の圧力であって、設計圧力または腐れしろを除いた肉厚に対応する圧力のうち低いほうの圧力をいう。 H24/12

・許容圧力は冷凍設備において現に許容する最高の圧力であって、設計圧力または腐れしろを除いた肉厚に対応する圧力のうち、いずれか低いほうの圧力をいう。 H29/12

・許容圧力は、冷媒設備において現に許容しうる最高の圧力であって、設計圧力または腐れしろを除いた肉厚に対応する圧力のうち、低いほうの圧力をいう。 H30/12 答え

【全部 ◯】 ま、この通りなんだ。<8次:P143の8行目~>。(H24、H29、H30年度の違いをお楽しみください。)

 一応記しておく。H29年度は  冷媒設備 ではなく  冷凍設備 で、「句読点(、)」もないが、誤植ではない。

・許容圧力は、対象とする設備が実際に許容できる圧力のことである。 H25/12 答え

【◯】 ぅ、うん。
 さり気ない一行である…、ズバリ問われる。テキスト<8次:P143の1行目>に、ズバリ。

・許容圧力は、冷媒設備において現に許容しうる最高の圧力であって、設計圧力または腐れしろを除いた肉厚に対応する圧力のうち、いずれか高いほうの圧力をいう。 H28/12 答え

【×】  いずれか低いほうの圧力をいう。(H24/12の間違いバージョンですね。)


8次改訂版の「高圧部設計圧力」と「低圧部設計圧力」について

 8次改訂版<P140 (11.3.2 設計圧力)>では、7次改訂版まで記されていた下記の過去問文章のズバリ的な文言が大きく変更された。

 初級テキスト7次改訂版(H25年12月改訂)まで記載されていた「表11.1 設計圧力」内の「共沸または非共沸混合冷媒などHFC冷媒」が、8次改訂版(令元年11月改訂)では別表にされ、それぞれ「表11.1(a)(冷凍保安規則関係例示基準表19.1)(二酸化炭素が追加された)」と「表11.1(b)(冷凍保安規則関係例示基準(平成8年改正))」に分けて、それぞれの設計圧力の求め方が詳細に記された。

 よって、以下の問題文は、微妙に変化するか、まったく新規の文になると思われる。今後の試験対策は、テキスト8次改訂版をよく読んでおくしかない。


冷凍装置の高圧部設計圧力

 高圧部の設計圧力に関しての問題を集めてあります。初級テキスト<P140 (11.3.2 設計圧力)

・冷凍装置の高圧部の設計圧力は、冷媒の種類と基準凝縮温度とによって定められている。 H09/09 答え

【◯】 冷凍保安規則関係例示基準により、冷媒の種類と基準凝縮温度により定められている。

・冷凍装置の高圧部の設計圧力は、通常の運転状態で起こり得る最高の圧力に基づいている。 H13/12 答え

【◯】 ぅむ! P125下方の太字ズバリだ。

8次改訂版コメ: 8次改訂版では、7次改訂版まであった設問のズバリ的な一文が削除されてしまった。  冷凍保安規則関係例示基準表19(1)」に記載されている冷媒が「共沸または非共沸混合冷媒などHFC冷媒」が別にされ、初級テキスト8次改訂版では、「表11.1(a)」と「表11.1(b)」に分けて、それぞれの設計圧力の求め方を記述してある。(←2021/01/16変更) よって、この問題文は出ない。

・設計圧力とは、圧力容器の設計や耐圧試験圧力などの基準となるものであり、高圧部においては、一般に、通常の運転状態で起こりうる最高の圧力を設計圧力としている。 R02/12 答え

【◯】 (><;)ぅ~ん、予想はずれか。8次改訂版仕様の文章ではない。「一般に」があるから良しとしておこう。初級テキスト<8次:P142 ( 1) 高圧部設計圧力)の①>にズバリ的

8次改訂版コメ: この問題は令和2年度の試験であるが文章的には、初級テキスト8次改訂版(令元年11月改訂)ではなくて、7次改訂版(H25年12月改訂)を使用している。コロナ禍の中での試験であったし、ぅ~ん、ある意味、サービス問題かな?

・高圧部設計圧力は、停止中に周囲温度の高い夏期に内部の冷媒が38~40℃程度まで上昇したときの冷媒の飽和圧力に基づいている。 H24/12 答え

【×】 ぅわー、これは低圧部設計圧力のことだ。(8次改訂版では、周囲温度「38~40℃」が「 約38℃」と記され、設計圧力を決める条件の一つとされています。 )

8次改訂版コメ: 8次改訂版では、7次改訂版まであった設問のズバリ的な一文が削除されてしまった。  「表11.1 設計圧力」に記載されている冷媒が「共沸または非共沸混合冷媒などHFC冷媒」が別にされ、初級テキスト8次改訂版では、「表11.1(a)(冷凍保安規則関係例示基準表19.1)」  と「表11.1(b)(冷凍保安規則関係例示基準(平成8年改正))」に分けて、それぞれの設計圧力の求め方を記してある。よって、ガス種によってはこの問題文は出ない。


冷凍装置の低圧部設計圧力

 低圧部の設計圧力に関しての問題を集めてあります。

・冷凍装置の低圧部の設計圧力は、運転時の蒸発圧力の1.5倍を基準としている。 H09/09 答え

【×】 装置停止中の周囲温度38~40℃ 約38℃ 程度における冷媒ガスの飽和圧力を基準の一つとしている。

8次改訂版コメ: この文章は冷媒種によっては出ない。
8次改訂版では、周囲温度「38~40℃」が「 約38℃」と記されています。

・冷凍装置の低圧部の設計圧力は、定格運転中の蒸発圧力の1.5倍を基準としている。H13/12 答え

【×】 上記説明参照

・冷媒設備の低圧部の設計圧力は、通常の運転状態で起こりうる最高の蒸発圧力を基準に定められている。 H12/12 答え

【×】 ぅわー、これは高圧部設計圧力の説明文章だ。正しい文章は「冷媒設備の高圧部の設計圧力は、通常の運転状態で起こり得る最高の圧力を基準に定められている。」

 なお、低圧部は装置停止中の周囲温度約38℃における冷媒ガスの飽和圧力を基準の一つとされています。

8次改訂版コメ: この文章は冷媒種によっては出ない。

・一般的な冷凍装置の低圧部設計圧力は、冷凍装置の停止中に周囲温度の高い夏季に、内部の冷媒が38℃から40℃程度まで上昇したときの冷媒の飽和圧力に基づいている。 H30/12 答え

【◯】 なんだか20年ぶりに出題。良い問題でつね。

8次改訂版コメ: この文章は冷媒種によっては出ない。なお、装置停止中の周囲温度約38℃における冷媒ガスの飽和圧力を低圧部設計圧力基準の一つとされています。

 03/04/21 04/09/05 05/03/21 07/03/24 08/03/15 08/04/25 09/05/30 10/09/11 11/06/30 13/07/04 14/08/02 16/08/20 17/02/13 19/11/24 20/07/02 21/01/16

 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト』7次改訂版への見直し、済。(14/08/02)
 『初級 冷凍受験テキスト』8次改訂版への見直し、済。(20/07/02)

修正・訂正箇所履歴

【2016/06/09 新設】

  • 分類を見直し。 (2020(R02)/07/02)
  • テキスト8次改訂版(R01(2019)-11月改訂)へ対応、および、文章を見直し。(2020(R02)/07/02)
  • 高圧部低圧部の設計圧力の説明文を変更。(2021(R03)/01/16)
  • 8次改訂版対応の、高低圧部設計圧力の説明など全般的に見直し。(2021(R03)/07/23)

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【参考文献】

  • SIによる初級受検テキスト:日本冷凍空調学会
  • 上級受検テキスト(SIによる上級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 冷凍機械責任者(1・2・3冷)試験問題と解答例(13):日本冷凍空調学会
  • 第3種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院
  • 第1・2種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院

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