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資格Hub ／ エネルギー管理士 ／ 令和8年度 熱分野

2026年8月2日実施・第48回・熱分野・標準解答照合

エネルギー管理士 令和8年度
熱分野の解答・解説

第48回エネルギー管理士試験の熱分野について、課目I〜IVの全18問題・242欄の標準解答と、条文・計算による根拠をこのページに載せています。問題文と図表は省エネルギーセンターの問題PDFを開き、問題番号と空欄番号を合わせて読んでください。

公開 ・更新 ・作成 資格Hub（運営 Boson）・正答の照合方法

令和8年度の時間割・配点・合格者数

課目I エネルギー総合管理及び法規1時限 9:00〜10:20（80分）。電気分野と共通の必須基礎区分です。問題1が省エネ法（12欄・50点）、問題2がエネルギー情勢・政策とエネルギー概論（10欄・50点）、問題3がエネルギー管理技術の基礎（20欄・100点）です。
課目II 熱と流体の流れの基礎2時限 10:50〜12:40（110分）。問題4・5が熱力学（オットーサイクル、蒸気圧縮冷凍サイクル）、問題6が流体工学、問題7が伝熱工学で、各50点です。
課目III 燃料と燃焼4時限 16:20〜17:40（80分）。問題8・9が燃料及び燃焼管理（各30点）、問題10が燃焼計算（50点）です。
課目IV 熱利用設備及びその管理3時限 14:00〜15:50（110分）。問題11〜14は必須（各50点）で、問題15〜18の4問題からは2問題を選んで解答します（各40点）。

熱分野の解答欄は全242欄で、すべて解答群から記号を選ぶ形式でした。令和7年度まであった数値を記入する欄（A、Bなど）は、熱分野の4課目にはありません。課目IVの選択問題4問題は、どれを選んでも読めるよう全問題を解説しています。

合格基準は各課目とも配点の60%です。合格者発表によると、新規受験者（課目免除受験者を含む）は受験者8,783人のうち3,019人が合格しました（熱分野と電気分野の合計、約34.4%）。

出典：省エネルギーセンター「令和8年度（第48回）エネルギー管理士試験 標準解答」「合格者発表」。課目Iの法令問題は、令和8年4月1日時点で施行されている省エネ法・施行令・施行規則と照らしています。

標準解答一覧（全18問題・242欄）

省エネルギーセンターが公表した標準解答と、全242欄の記号を照合しています。問題9の空欄1・2と空欄7・8は、標準解答の備考どおり順序を問いません。問題番号を選ぶと解説へ移動します。

課目I エネルギー総合管理及び法規

問題正答論点
問題11ア・2ア・3イ・4オ・5キ・6イ・7ア・8ア・9カ・10ア・11ア・12ア非化石燃料の範囲・基本方針・中長期計画・連鎖化事業・指定区分
問題21エ・2イ・3イ・4ア・5ア・6エ・7エ・8イ・9ア・10エSI基本単位・揚水発電の位置エネルギー・ウィーンの変位則・メタネーション
問題31ウ・2イ・3ウ・4エ・5ウ・6イ・7オ・8エ・9ウ・10イ・11イ・12ウ・13イ・14ウ・15ウ・16ア・17オ・18ウ・19エ・20ウ判断基準の取組事項・理想気体・カルノー効率・空気比・伝熱・蒸気・電気設備の計算

課目II 熱と流体の流れの基礎

問題正答論点
問題41ア・2ア・3イ・4イ・5イ・6イ・7ウ・8ウ・9エ・10イ・11ア・12ウオットーサイクルの理論熱効率と仕事量
問題51ウ・2オ・3イ・4エ・5キ・6イ・7ア・8ア・9イ・10ア・11イ・12ア・13イ・14イ・15ウ・16ア・17ウ蒸気圧縮冷凍サイクルとヒートポンプの成績係数
問題61イ・2イ・3カ・4キ・5ク・6エ・7ウ・8イ・9ウ・10イ・11エ・12ア・13ア・14エ・15エ管摩擦損失の流速依存性・送風機の動力・オリフィス流量計
問題71イ・2ウ・3ア・4ウ・5エ・6ウ・7ア・8イ・9ア・10イ・11ア・12ア円管内の対流熱伝達・二重ガラス窓・熱交換器の有効度・凝縮

課目III 燃料と燃焼

問題正答論点
問題81ア・2イ・3エ・4イ・5イ・6ウ・7イ・8ウ・9イ・10ウ・11ア・12イ・13イ・14イ・15アアンモニア燃料・噴霧燃焼のセノスフェア・ガス漏洩検知器の設置高さ
問題91ウ・2エ・3イ・4ウ・5ア・6イ・7ウ・8エ・9イ・10イばいじんの生成と対策・ガスバーナ・油バーナ・排ガス分析計
問題101エ・2オ・3イ・4エ・5ウ・6ア・7エ・8ウ・9ア・10エ・11イ・12ア・13ウ・14エプロパン・ブタン混合燃料の空気比と排ガス熱損失の削減効果

課目IV 熱利用設備及びその管理

問題正答論点
問題111エ・2イ・3ウ・4ア・5ア・6イ・7ウ・8イ・9イ・10エ・11イ・12ア・13エ・14イ熱電対の種類と素線・カルマン渦流量計・差圧伝送器
問題121イ・2ア・3エ・4ア・5エ・6ア・7オ・8オ・9オ・10ウ・11イ・12ウ・13イ・14オ・15ウフィードバック制御系の構成・制御の分類・P動作の定常偏差・PIDの調整
問題131エ・2ア・3エ・4エ・5ア・6エ・7ア・8イ・9エ・10ウ・11ア・12エ・13ウ丸ボイラと水管ボイラ・水質管理・蒸発量と乾き度・フラッシュ蒸気
問題141ア・2エ・3ウ・4イ・5ウ・6ア・7エ・8ア・9ウ・10イ・11ア・12ア・13イ蒸気タービンの軸封・内燃機関の過給・ガスタービンのNOx低減
問題151オ・2エ・3キ・4エ・5イ・6エ・7ウ・8エ・9ア・10オ・11イヒートパイプ式熱交換器・エネルギー効率と温度効率
問題161ウ・2エ・3イ・4イ・5エ・6エ・7イ・8エ・9ウ・10エ空調の省エネルギー対策と冷房時の湿り空気線図
問題171エ・2エ・3ア・4エ・5イ・6イ・7ウ・8ウ・9エ・10ア・11イ・12ア・13イ・14エ電気加熱炉・工業炉の判断基準・耐火物と保温材
問題181ア・2ウ・3ア・4エ・5ウ・6ウ・7イ・8ア・9ウ・10イ・11イ・12エ・13エ・14ウ・15イ気液平衡と単蒸留・向流通気乾燥の物質収支と熱収支・コークス炉

令和5〜7年度 熱分野 54問題の解説PDF

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課目I エネルギー総合管理及び法規の解答・解説（3問）

電気分野と共通の必須基礎区分です。問題1が省エネ法（12欄・50点）、問題2がエネルギー情勢・政策とエネルギー概論（10欄・50点）、問題3がエネルギー管理技術の基礎（20欄・100点）です。

省エネ法

問題1　非化石燃料の範囲・基本方針・中長期計画・連鎖化事業・指定区分

令和8年4月1日時点の省エネ法について、本則・施行令・施行規則の条文と照らす12欄です。定義（第2条）、基本方針（第3条・第4条）、中長期計画と定期報告（第15条・第16条）、連鎖化事業（第19条）、認定管理統括事業者（第31条）、機械器具（第149条）、工場等の指定（第7条〜第14条）の順に並んでいます。

標準解答 1ア・2ア・3イ・4オ・5キ・6イ・7ア・8ア・9カ・10ア・11ア・12ア

本社3,100 kLは事務所でも第一種エネルギー管理指定工場等に当たり、機械工場19,000 kLのエネルギー管理者は1名です。

空欄1　ア

①だけが適切です。施行規則第2条は化石燃料に当たる石油製品と石炭製品を列挙しており、廃油、廃タイヤ、廃プラスチックは含まれないので、燃料として使えば非化石燃料です。②は誤りで、施行規則第3条は燃料の用途を「燃焼及び燃料電池による発電」と定めています。燃焼を伴わない燃料電池に使う水素も非化石燃料です。③も誤りです。非化石電気は化石燃料由来の電気に代えて使う電気を指し、購入した電気を加熱に使っても、その全量が非化石電気になるわけではありません。

空欄2　ア

第3条第2項は、基本方針を「エネルギー需給の長期見通し、電気その他のエネルギーの需給を取り巻く環境、エネルギーの使用の合理化及び非化石エネルギーへの転換に関する技術水準その他の事情」を勘案して定めるとしています。国際基準、予算、利害関係は条文にありません。

空欄3　イ

第4条の努力義務の主語は「エネルギーを使用する者」で、規模や業種を問いません。特定事業者に限った規定ではなく、エネルギーを供給する者や燃料を調達する者でもありません。

空欄4　オ

①と③が適切です。①第15条は、第1項でエネルギーの使用の合理化の中長期計画、第2項で非化石エネルギーへの転換の中長期計画を定めています。②は誤りです。施行規則第35条第2項で毎年度の提出を省けるのは合理化の計画だけで、ベンチマーク指標の目指すべき水準の達成などの要件を過去2年度以上続けて満たすことが条件です。非化石転換の計画は「内容に変更がない」ときの別の規定（同条第3項）で、どちらの計画も提出そのものが不要になるわけではありません。③両規定とも、計画を最後に提出した日から5年を超えない範囲で事業者が定める期間の終期が属する年度の7月末日までに提出すればよいとしています。

空欄5　キ

①〜③のすべてが定期報告の項目です。施行規則第37条は、エネルギーを消費する設備の新設、改造または撤去の状況と稼働状況（第3号）、判断基準の遵守状況（第5号）、エネルギーの使用に伴って発生する二酸化炭素の排出量（第10号）を報告事項に挙げています。

空欄6　イ

第19条第1項の連鎖化事業は、定型的な約款に基づき「特定の商標、商号その他の表示」を使用させ、販売や役務提供の方法を指定し、継続的に経営指導を行う事業です。コンビニエンスストアなどのフランチャイズチェーンが典型で、雇用形態、設備、店舗は定義の語句ではありません。

空欄7　ア

第31条第1項は、完全子会社などの密接関係者と「一体的に」エネルギーの使用の合理化または非化石エネルギーへの転換を推進する場合に、認定管理統括事業者の認定を受けられるとしています。組織の統合や分離は要件ではなく、別々に取り組むなら認定の対象になりません。

空欄8　ア

第149条第2項によれば、判断の基準となるべき事項は、エネルギー消費性能等が最も優れているもの（トップランナー）の性能と、「技術開発の将来の見通し」その他の事情を勘案して定めます。競争力、生産コスト、製造能力は条文にありません。

空欄9　カ

②と③が該当します。施行令が挙げる特定エネルギー消費機器には変圧器（定格一次電圧が600 Vを超え7,000 V以下の交流用など）が、特定熱損失防止建築材料には断熱材、サッシ、複層ガラスが含まれます。熱交換器はどちらにも含まれません。

空欄10　ア

⑤だけが算入対象です。ボイラ燃料の木材は燃焼に使う非化石燃料で、エネルギー使用量に入ります。⑥は②の都市ガスで自ら発生させた蒸気です。施行令第2条第2項は、他人から供給されない熱のうち燃料を熱源とするものを除くので、燃料と二重に数えません。⑦河川水の熱は施行令第1条の「自然界に存する熱」に当たり、法のエネルギーから除かれます。ヒートポンプを動かす電気は④として算入済みです。

空欄11　ア

工場等の指定は用途によらず使用量で決まります。本社は専ら事務所ですが、3,100 kLで3,000 kL以上なので第一種エネルギー管理指定工場等です（第10条、施行令第3条）。事業者全体は19,000＋3,100＝22,100 kLで、1,500 kL以上の特定事業者です。事務所である本社は、エネルギー管理者ではなくエネルギー管理員を選任します（第11条第1項第1号、第12条）。

空欄12　ア

機械工場は19,000 kLで第一種エネルギー管理指定工場等です。施行令第4条第2号によると、コークス製造業・電気供給業・ガス供給業・熱供給業以外の工場等のエネルギー管理者の数は、2万 kL未満が1人、2万 kL以上5万 kL未満が2人、5万 kL以上10万 kL未満が3人、10万 kL以上が4人です。19,000 kLなので1名です。

公式問題で問題1を見る

エネルギー概論

問題2　SI基本単位・揚水発電の位置エネルギー・ウィーンの変位則・メタネーション

単位の定義、位置エネルギーと運動エネルギーの等置、変位則の比例計算、反応式の係数の4つで解ける10欄です。数値の欄は有効数字2桁で解答群と照らします。

標準解答 1エ・2イ・3イ・4ア・5ア・6エ・7エ・8イ・9ア・10エ

位置エネルギーは7.0×10⁶ J、同じ運動エネルギーを持つ水の速度は約118 m/s、地球表面のピーク波長は約10 μmです。

空欄1　エ

SIの基本単位は、長さ（m）、質量（kg）、時間（s）、電流（A）、熱力学温度（K）、光度（cd）、物質量（mol）の7つです。電圧（V）、電気量（C）、電気抵抗（Ω）は基本単位を組み合わせた組立単位です。

空欄2　イ

水1 m³の質量は1,000 kgなので、E＝mgh＝1,000×9.8×714＝6.997×10⁶ J≒7.0×10⁶ Jです。3.5×10⁶は1/2を掛けた値、7.0×10⁷は桁を一つ誤った値です。

空欄3　イ

mgh＝mv²/2より、v＝√(2gh)＝√(2×9.8×714)＝√13,994≒118 m/sで、1.2×10²です。質量は両辺で消えるので、水の量によらず同じ速度になります。

空欄4　ア

分光放射輝度が最大となる波長は熱力学温度に反比例し、λmax×T≒2,898 μm·Kで一定です。高温の物体ほどピーク波長が短くなります。

空欄5　ア

この関係をウィーンの変位則と呼びます。ステファン・ボルツマンの法則は全放射エネルギーがT⁴に比例する法則、プランクの法則は波長ごとの分布そのもの、キルヒホッフの法則は放射率と吸収率が等しいという法則です。

空欄6　エ

反比例なので、λ＝0.5 μm×6,000/300＝10 μmです。地球からの放射は赤外域にあり、水蒸気や二酸化炭素がこれを吸収することが温室効果につながります。

空欄7　エ

CO₂＋4H₂→CH₄＋2H₂Oです。炭素1原子に水素原子4個が結合してメタンになり、酸素原子2個は水2分子に移るので、水素分子は合計4 mol必要です。

空欄8　イ

再生可能エネルギー由来の電力で水を電気分解して作る水素は、グリーン水素と呼ばれます。グレー水素は化石燃料から作り、製造時の二酸化炭素をそのまま大気へ出す水素です。イエロー水素は資料によって指す電源が分かれ、再生可能エネルギー由来を表す標準的な呼び方ではありません。

空欄9　ア

CCUSは二酸化炭素の回収・有効利用・貯留（Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage）の略です。HVACは暖房・換気・空調設備、IGCCは石炭ガス化複合発電、LCEMは空調システムのライフサイクルエネルギーマネジメントを指し、いずれも二酸化炭素の貯留ではありません。

空欄10　エ

化石燃料から製造し、発生した二酸化炭素をCCUSで回収・貯留して大気への排出を抑えた水素はブルー水素です。回収しなければグレー水素です。

公式問題で問題2を見る

エネルギー管理技術の基礎

問題3　判断基準の取組事項・理想気体・カルノー効率・空気比・伝熱・蒸気・電気設備の計算

工場等判断基準の文言（全ての事業者が取り組むべき9項目、熱利用設備、受電端力率、流体機械）と、熱と電気の基礎計算を交互に並べた20欄です。計算はどれも1〜2行で終わるので、単位をそろえてから解答群の数値と照らします。

標準解答 1ウ・2イ・3ウ・4エ・5ウ・6イ・7オ・8エ・9ウ・10イ・11イ・12ウ・13イ・14ウ・15ウ・16ア・17オ・18ウ・19エ・20ウ

計算欄は、カルノー効率40%、空気比1.1、熱流束640 W/m²、発電端熱効率39.6%、消費電力600 W、コンデンサ容量79.9 kvarです。

空欄1　ウ

判断基準の「I-1 全ての事業者が取り組むべき事項」は、取組方針の策定、管理体制の整備、責任者等の配置等、資金・人材の確保、従業員への周知・教育、取組方針の遵守状況の確認等、取組方針の精査等、文書管理による状況把握、情報の開示の9項目です。②は管理体制の整備です。FEMS、エネルギー使用設備、管理標準は項目名ではありません。

空欄2　イ

⑥は取組方針の遵守状況の確認等です。周知は⑤の項目名に使われており、進捗と理解は項目名にありません。

空欄3　ウ

⑧は文書管理による状況把握です。FEMSは状況把握の手段にはなりますが、判断基準の項目名ではありません。内部監査と目標達成も項目名にありません。

空欄4　エ

圧力一定ではV/Tが一定です。25℃＝298 Kから1 K上がると、体積は1/298≒1/300だけ増えます。1/273は0℃を基準にした場合の値です。

空欄5　ウ

η＝1−TL/TH＝1−(27＋273)/(227＋273)＝1−300/500＝0.40で、40%です。摂氏のまま1−27/227とすると約88%になり誤ります。

空欄6　イ

完全燃焼の乾き排ガスでは、空気比m≒21/(21−O₂)＝21/(21−2.1)＝1.11で、約1.1です。過剰空気中の酸素が燃焼に使われずに排ガスへ残ると考えた近似式です。

空欄7　オ

熱流束はq＝λΔT/δ＝0.2×(880−80)/0.25＝640 W/m²です。厚さ250 mmを0.25 mに直してから代入します。

空欄8　エ

放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例するので、(600/400)⁴＝1.5⁴＝5.06≒5.1倍です。2乗とすると2.3、比のままだと1.5になります。

空欄9　ウ

湿り蒸気の比エンタルピーはh＝h′＋x(h″−h′)＝505＋0.9×(2,706−505)＝505＋1,981＝2,486 kJ/kg≒2.49×10³ kJ/kgです。

空欄10　イ

判断基準は、ボイラー、冷凍機、ヒートポンプ等の熱利用設備を設置する場合に、小型化し分散配置することまたは蓄熱設備を設けることで合理化が図れるときは、その方法を採用するよう求めています。負荷の近くに小型の機器を置けば、配管の熱損失と部分負荷運転による効率低下を抑えられます。

空欄11　イ

エアコンディショナーのトップランナー基準は、通年エネルギー消費効率（APF）で評価します。冷房期間と暖房期間を通じて、外気温度ごとの発生時間と負荷の変化を考慮した指標です。成績係数（COP）は定格条件1点での効率で、季節の変化を含みません。

空欄12　ウ

入熱は50,000 L×40 MJ/L＝2.0×10⁶ MJ、出力は220 MWh×3,600 MJ/MWh＝7.92×10⁵ MJです。熱効率は7.92×10⁵/(2.0×10⁶)＝0.396で、39.6%です。

空欄13　イ

インピーダンスはZ＝√(6²＋8²)＝10 Ω、電流はI＝100/10＝10 Aです。電力を消費するのは抵抗だけなので、P＝I²R＝10²×6＝600 Wです。皮相電力1,000 VAやリアクタンスの無効電力800 varと取り違えないようにします。

空欄14　ウ

判断基準は受電端の力率を95%以上とすることを基準とし、目標及び措置部分で98%以上を目標としています。

空欄15　ウ

30分の上限は1,800 kWhで、9時20分までに1,300 kWh使っているので、残り10分に使えるのは500 kWhです。500 kWh÷(10/60) h＝3,000 kWです。

空欄16　ア

変圧器の効率は、負荷電流の2乗に比例する負荷損（銅損）と、負荷によらず一定の無負荷損（鉄損）が等しくなる負荷で最大になります。

空欄17　オ

皮相電力はS＝√3VI＝1.73×400×185＝128.0 kVAです。無効電力はQ＝√(S²−P²)＝√(128.0²−100²)＝79.9 kvarで、力率を100%にするにはこの分をすべてコンデンサで補償します。

空欄18　ウ

判断基準は、ポンプ、ファン、ブロワー、コンプレッサー等の流体機械について、使用端圧力及び吐出量の見直しを行い、運転台数の選択や回転数の変更に関する管理標準を設定して、電動機の負荷を減らすよう求めています。必要以上の圧力と吐出量を下げることが出発点です。

空欄19　エ

ファラデーの法則では、析出量はm＝(Q/F)×(M/z)です。同じ電気量なら、1 mol当たりの質量Mを反応電子数zで割った値に比例します。

空欄20　ウ

点光源の真下の照度はE＝I/r²で、距離の2乗に反比例します（逆2乗の法則）。

公式問題で問題3を見る

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課目II 熱と流体の流れの基礎の解答・解説（4問）

問題4・5が熱力学（オットーサイクル、蒸気圧縮冷凍サイクル）、問題6が流体工学、問題7が伝熱工学で、各50点です。

熱力学

問題4　オットーサイクルの理論熱効率と仕事量

前半は記号で式を導き、後半は与えられた数値で熱効率と仕事量を出します。等容変化なのに定圧比熱cpを選ぶ誤りと、表1・表2のどちらを使うかの取り違えが、失点の主な原因になります。

標準解答 1ア・2ア・3イ・4イ・5イ・6イ・7ウ・8ウ・9エ・10イ・11ア・12ウ

T₂＝724 K、ε＝9.06、η＝0.59、qH＝1.06×10³ kJ/kg、w＝622 kJ/kgです。

空欄1　ア

2→3は等容加熱なので、単位質量当たりの受熱量はqH＝cv(T₃−T₂)です。cpを使うのは等圧変化です。

空欄2　ア

4→1は等容放熱なので、qL＝cv(T₄−T₁)です。

空欄3　イ

η＝(qH−qL)/qH＝{(T₃−T₂)−(T₄−T₁)}/(T₃−T₂)です。cvは分子と分母で約分されます。

空欄4　イ

断熱変化ではTvκ−1が一定なので、T₁v₁κ−1＝T₂v₂κ−1より、T₁/T₂＝(v₂/v₁)κ−1です。

空欄5　イ

3→4も断熱変化で、v₃＝v₂、v₄＝v₁なので、T₄/T₃＝(v₃/v₄)κ−1＝(v₂/v₁)κ−1となり、④と同じ形になります。

空欄6　イ

④⑤からT₁/T₂＝T₄/T₃＝1/εκ−1なので、T₄−T₁＝(T₃−T₂)/εκ−1です。③に代入するとη＝1−1/εκ−1となり、理論熱効率は圧縮比と比熱比だけで決まります。

空欄7　ウ

等容変化の比エントロピー変化はΔs＝cv ln(T₃/T₂)です。T₃＞T₂なので正の値になります。

空欄8　ウ

0.8＝0.72 ln(2,200/T₂)より、ln(2,200/T₂)＝1.111です。表2でX＝1.111のe^X＝3.037を使い、T₂＝2,200/3.037＝724 Kです。

空欄9　エ

T₂/T₁＝εκ−1＝ε0.4より、ε＝(T₂/T₁)2.5＝(724/300)2.5＝2.4132.5です。表1で最も近いX＝2.415のX2.5＝9.063を使い、ε＝9.06です。

空欄10　イ

η＝1−1/εκ−1＝1−T₁/T₂＝1−300/724＝0.586≒0.59です。

空欄11　ア

qH＝cv(T₃−T₂)＝0.72×(2,200−724)＝0.72×1,476≒1,062 kJ/kgで、1.06×10³ kJ/kgです。

空欄12　ウ

w＝ηqH＝0.586×1,062≒622 kJ/kgです。T₄＝T₃×T₁/T₂＝911 K、qL＝0.72×(911−300)＝440 kJ/kgからw＝qH−qLとしても同じ値になります。

公式問題で問題4を見る

冷凍サイクル

問題5　蒸気圧縮冷凍サイクルとヒートポンプの成績係数

状態点1〜4に機器と状態変化を割り当て、表の値からqL、qH、wを比エンタルピー差で求めます。点1は低圧側の乾き飽和蒸気、点3は高圧側の飽和液、点2は表2の過熱蒸気です。

標準解答 1ウ・2オ・3イ・4エ・5キ・6イ・7ア・8ア・9イ・10ア・11イ・12ア・13イ・14イ・15ウ・16ア・17ウ

qL＝126 kJ/kg、qH＝156 kJ/kg、w＝30.8 kJ/kgで、冷熱利用時の成績係数は4.1、温熱利用時は5.1です。

空欄1　ウ

冷媒は圧力が高いほど沸点が高くなります。低圧で低い温度のまま蒸発させて吸熱し、高圧で高い温度で凝縮させて放熱することで、低温側から高温側へ熱を運びます。

空欄2　オ

4→1は低圧の冷媒が蒸発して外部から熱を吸収する過程で、蒸発器で行われます。

空欄3　イ

1→2は圧縮機で冷媒を断熱圧縮する過程で、仕事Wが加えられます。

空欄4　エ

2→3は高圧の過熱蒸気が冷却・凝縮して熱QHを放出する過程で、凝縮器で行われます。

空欄5　キ

3→4は膨張弁で高圧の液を絞り、低圧の湿り蒸気にします。仕事を取り出さないのでタービンではありません。

空欄6　イ

理論サイクルの圧縮は可逆断熱変化なので、等エントロピー変化です。表1の0.315 MPaのs″＝1.726と、表2の過熱蒸気のs＝1.726が一致することでも確かめられます。

空欄7　ア

膨張弁の絞りでは熱も仕事も出入りしないので、比エンタルピーが変わらない等エンタルピー変化です。h₄＝h₃になります。

空欄8　ア

蒸発器での吸熱量はqL＝h₁−h₄です。

空欄9　イ

圧縮機の仕事はw＝h₂−h₁です。

空欄10　ア

凝縮器での放熱量はqH＝h₂−h₃です。qH＝qL＋wの関係が成り立ちます。

空欄11　イ

冷熱利用時の成績係数はCOPR＝qL/wです。

空欄12　ア

温熱利用時（ヒートポンプ）の成績係数はCOPH＝qH/wです。qH＝qL＋wなので、COPH＝COPR＋1になります。

空欄13　イ

h₁は0.315 MPaの乾き飽和蒸気でh″＝400.9 kJ/kg、h₄＝h₃は1.400 MPaの飽和液でh′＝275.4 kJ/kgです。qL＝400.9−275.4＝125.5≒126 kJ/kgです。

空欄14　イ

h₂は表2の60.04℃、1.400 MPaの過熱蒸気で431.7 kJ/kgです。qH＝431.7−275.4＝156.3≒156 kJ/kgです。

空欄15　ウ

w＝h₂−h₁＝431.7−400.9＝30.8 kJ/kgです。

空欄16　ア

COPR＝125.5/30.8＝4.07≒4.1です。

空欄17　ウ

COPH＝156.3/30.8＝5.07≒5.1です。COPR＋1＝5.07とも一致します。

公式問題で問題5を見る

流体工学

問題6　管摩擦損失の流速依存性・送風機の動力・オリフィス流量計

令和8年度は数値を記入する欄がなく、流速の指数や式の形を解答群から選ぶ形式でした。前半は管内流れの損失と送風機の動力、後半はオリフィスの式の導出と流量計算です。

標準解答 1イ・2イ・3カ・4キ・5ク・6エ・7ウ・8イ・9ウ・10イ・11エ・12ア・13ア・14エ・15エ

完全乱流域では損失が流速の2乗、動力が3乗に比例し、オリフィスの流量は0.080 m³/sです。

空欄1　イ

ダルシー・ワイスバッハの式はhf＝f(L/D)(w²/2g)です。損失をヘッド（m）で表すので、速度ヘッドw²/2gを掛けます。ρW w²/2を掛けると圧力損失（Pa）の式になります。

空欄2　イ

層流ではf＝64/Re＝64ν/(wD)なので、fは流速の−1乗に比例します。

空欄3　カ

圧力損失はf×w²に比例するので、層流ではw⁻¹×w²＝w¹となり、流速の1乗に比例します（ハーゲン・ポアズイユの流れ）。

空欄4　キ

粗さが大きく、レイノルズ数も大きい完全乱流域ではfがほぼ一定なので、圧力損失は流速の2乗に比例します。

空欄5　ク

動力は圧力損失×体積流量で、体積流量は流速に比例するので、w²×w＝w³となり流速の3乗に比例します。流量を2割下げると、動力は0.8³＝0.51で約半分になります。

空欄6　エ

吸い込んだ気体をピストンやローラ（回転子）で圧縮して送り出すのは容積形送風機です。遠心形と軸流形はターボ形の中の分類です。

空欄7　ウ

ターボ形送風機の型式の分類には比速度を使います。比速度は回転速度、流量、ヘッドから求め、幾何学的に相似な羽根車なら大きさによらず一定です。

空欄8　イ

断熱ヘッドHを与えられた空気が単位体積当たり受け取るエネルギーはρA gH（J/m³）です。gHは単位質量当たりの値です。

空欄9　ウ

毎秒受け取るエネルギー（空気動力）は、単位体積当たりの値に体積流量Qを掛けたρA gHQ（W）です。

空欄10　イ

軸動力は空気動力を全圧効率ηで割ったρA gHQ/ηです。効率を掛けると空気動力より小さくなり、逆になります。

空欄11　エ

非圧縮性流体でエネルギー損失がないとき、静圧と動圧の和が一定というベルヌーイの式が成り立ちます。

空欄12　ア

質量保存（連続の式）からρAA wA＝ρAC wCなので、wA/wC＝AC/AAです。断面積の大きい上流側ほど流速は小さくなります。

空欄13　ア

実際の流量は、摩擦などのエネルギー損失のため理想式より小さくなります。係数Cは、このエネルギー損失を考慮した係数（速度係数）です。

空欄14　エ

収縮係数、速度係数、開口比をまとめたCmを流量係数と呼び、実験で求めます。

空欄15　エ

差圧は水柱150 mmなので、PA−PC＝ρW gh＝1,000×9.81×0.150＝1,471.5 Paです。開口面積はAB＝3.14×0.050²/4＝1.9625×10⁻³ m²、√(2×1,471.5/1.293)＝√2,276＝47.71 m/sです。Q＝0.85×1.9625×10⁻³×47.71＝0.0796≒0.080 m³/sです。

公式問題で問題6を見る

伝熱工学

問題7　円管内の対流熱伝達・二重ガラス窓・熱交換器の有効度・凝縮

ヌセルト数の相関式で層流と乱流の依存性を取り違える誤りと、二重ガラスでガラス2枚分の熱抵抗を1枚分にしてしまう誤りが起きやすい構成です。熱抵抗を直列に足す考え方で全体を整理します。

標準解答 1イ・2ウ・3ア・4ウ・5エ・6ウ・7ア・8イ・9ア・10イ・11ア・12ア

Re＝250の層流で、二重ガラスの熱通過率にはガラス2枚分の熱抵抗が入り、熱伝達率は滴状凝縮の方が大きくなります。

空欄1　イ

熱流束一定で加熱すると、単位長さ当たりに流体へ入る熱量が一定なので、混合平均温度は入口からの距離に比例して直線的に上がります。

空欄2　ウ

Re＝wD/ν＝(0.15 m/s×0.025 m)/(15×10⁻⁶ m²/s)＝250です。cm/sとmm²/sをm単位にそろえてから計算します。

空欄3　ア

円管内の流れはReがおよそ2,300以下なら層流です。250は十分小さいので層流です。

空欄4　ウ

熱伝達率を無次元化した数はヌセルト数Nu＝hD/kです。グラスホフ数は自然対流の浮力、シュミット数は物質拡散、ペクレ数はRe×Prに当たる無次元数です。

空欄5　エ

流れ場も温度場も十分に発達した層流では、Nuは一定値（壁温一定で3.66、熱流束一定で4.36）となり、レイノルズ数にもプラントル数にも依存しません。

空欄6　ウ

乱流ではディッタス・ベルターの式Nu＝0.023Re0.8Pr0.4のように、両方に依存します。

空欄7　ア

層流ではNu＝hD/kが一定なので、h＝Nu×k/Dとなり、直径が小さいほど熱伝達率は大きくなります。

空欄8　イ

熱は、高温側の対流（1/h₁）、ガラス2枚（2×lG/kG）、空気層（lA/kA）、低温側の対流（1/h₂）を直列に通ります。熱通過率はK＝1/(1/h₁＋2lG/kG＋lA/kA＋1/h₂)です。

空欄9　ア

熱流束は各層で同じなので、温度勾配は熱伝導率に反比例します。熱伝導率の大きいガラスの中では勾配が緩く、熱伝導率の小さい空気層で温度が大きく下がるアの分布になります。イは勾配の大小が逆で、ウは材質の違いを無視しています。

空欄10　イ

Xの領域ではNTUを増やしても有効度がほとんど上がりません。熱通過率Kが向上すれば、NTU＝KA/Cを保ったまま伝熱面積Aを減らせるので、有効度をほとんど下げずに熱交換器を小型化できます。

空欄11　ア

流量が減ると熱容量流量Cが小さくなり、NTU＝KA/Cが大きくなるので、有効度は増加します。

空欄12　ア

滴状凝縮では液滴が成長して流れ落ちるたびに冷却面が蒸気に直接さらされ、熱抵抗となる液膜がほとんどありません。そのため熱伝達率は膜状凝縮より大幅に大きくなります。

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課目III 燃料と燃焼の解答・解説（3問）

問題8・9が燃料及び燃焼管理（各30点）、問題10が燃焼計算（50点）です。

燃料

問題8　アンモニア燃料・噴霧燃焼のセノスフェア・ガス漏洩検知器の設置高さ

脱炭素燃料のアンモニアと水素、燃焼不良で生じる粒子、都市ガスとLPGの比重を扱う15欄で、どれも反応式と分子量から確かめられます。

標準解答 1ア・2イ・3エ・4イ・5イ・6ウ・7イ・8ウ・9イ・10ウ・11ア・12イ・13イ・14イ・15ア

アンモニアの高発熱量を水素の反応式から推定すると25.2 MJ/kgで、水素の約143 MJ/kgより小さくなります。

空欄1　ア

アンモニア（NH₃）は炭素を含まないので、燃やしても二酸化炭素を出しません（4NH₃＋3O₂→2N₂＋6H₂O）。

空欄2　イ

燃料に窒素を含むので、燃焼で窒素酸化物（フューエルNOx）が生じ、脱硝装置などで除去する必要があります。硫黄を含まないので、硫黄酸化物は生じません。

空欄3　エ

石炭火力発電所でアンモニアの混焼が試行されています。

空欄4　イ

242 MJと286 MJの差44 MJは、生成したH₂O 1 kmolが凝縮するときの潜熱です。潜熱を含むのが高発熱量、含まないのが低発熱量です。

空欄5　イ

NH₃の分子量は14＋1×3＝17なので、1 kmolは約17 kgです。

空欄6　ウ

水素原子3個はH₂ 1.5 kmol分なので、反応熱は1.5×286＝429 MJです。これを17 kgで割ると429/17≒25.2 MJ/kgです。実測の22.5 MJ/kgより高いのは、窒素と水素の結合を切るエネルギーを無視したためです。

空欄7　イ

水素の高発熱量は286 MJ/kmol÷2 kg/kmol≒143 MJ/kgで、アンモニアの22.5 MJ/kgより大幅に大きいので、アンモニアの方が小さくなります。

空欄8　ウ

重質油の噴霧燃焼で微粒化や空気との混合が不十分だと、油滴が熱分解・炭化して中空で多孔質の粒子が残ります。これがセノスフェアです。チャーは固体燃料の熱分解後の残渣、アシッドスマットは硫酸を吸着したすすの塊です。

空欄9　イ

セノスフェアの大きさは、元の油滴に近い数μm〜数百μmです。

空欄10　ウ

セノスフェアは燃料の残留炭素分が多いほど生じやすくなります。重質油ほど残留炭素分が多く、ばいじんが出やすくなります。

空欄11　ア

気体燃料の拡散燃焼では、炭化水素の脱水素と重合で直径数nm〜数百nmの球形粒子ができ、これが凝集してすすになります。噴霧燃焼のセノスフェアより2〜3桁小さい粒子です。

空欄12　イ

メタンCH₄の分子量は12＋1×4＝16です。

空欄13　イ

プロパンC₃H₈の分子量は12×3＋1×8＝44です。

空欄14　イ

空気の平均分子量は約29です。メタン（16）は空気より軽く上昇するので、都市ガス（13A）用の検知器は天井側に設けます。

空欄15　ア

プロパン（44）は空気より重く床付近にたまるので、LPG用の検知器は床面側に設けます。

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燃焼管理

問題9　ばいじんの生成と対策・ガスバーナ・油バーナ・排ガス分析計

正誤判断の誤りは、残炭形と気相析出形の粒径の入れ替えと、アシッドスマットが吸着する酸の差し替えという細部に置かれています。後半は燃焼装置と分析計の特徴の比較です。

標準解答 1ウ・2エ・3イ・4ウ・5ア・6イ・7ウ・8エ・9イ・10イ

明らかな誤りは③の粒径と④の酸の種類で、赤外線ガス分析法は応答が速く連続分析に向きます。

空欄1・2　ウ・エ（順不同）

明らかに誤っているのは③と④です。③重油燃焼の未燃炭素のうち、残炭形（セノスフェア）は数μm〜数百μmの大きさで、0.02〜0.05 μm程度なのは気相析出形（すす）の一次粒子です。④アシッドスマットは、未燃炭素が排ガス中の三酸化硫黄から生じた硫酸を吸着して雪片状に成長したもので、塩酸ではありません。①②⑤⑥は正しく、微粉炭は灰分を多く含むので、ガス燃焼よりばいじん量が多くなります。

空欄3　イ

燃料と空気の混合気（一次空気）のほかに、火炎の周囲から二次空気を取り入れる経路を持つのは部分予混合燃焼式バーナです。拡散燃焼式は燃料と空気を別々に出し、完全予混合式は必要な空気をすべて混合気で供給します。

空欄4　ウ

燃料ガスの噴出の勢い（動圧）で一次空気を吸い込む形式は、大気圧燃焼バーナ（ブンゼンバーナ）とも呼ばれます。送風機で空気を押し込まず、大気圧の空気を吸引します。

空欄5　ア

回転噴霧式（ロータリーバーナ）の霧化用空気は全燃焼空気量の20%以下で、送風圧は数kPa程度です。油は回転するカップの遠心力で膜状に広げて霧化します。

空欄6　イ

流体噴霧式（蒸気噴霧・空気噴霧）は、高速の蒸気や空気のエネルギーで油を微粒化するので、粘度の高い燃料油も良好に微粒化できます。灯油・軽油に限られず、霧化に窒素は使いません。中空軸の回転で霧化するのは回転噴霧式です。

空欄7・8　ウ・エ（順不同）

赤外線ガス分析法は、CH₄やCO₂のように異なる原子からなる分子が持つ固有の赤外線吸収波長帯を利用します。H₂やO₂のように同じ原子2個からなる分子は赤外線を吸収しないので測れません。水蒸気も赤外線を吸収しますが、排ガス分析では測定値を乱す干渉成分として除去・補正する対象です。

空欄9　イ

赤外線ガス分析法は吸収量を連続的に測るので、応答速度が速い方です。ガスクロマトグラフ法は試料を分離カラムに通すので、1回の分析に時間がかかります。

空欄10　イ

連続分析に向くのも赤外線ガス分析法です。ガスクロマトグラフ法は試料を間欠的に注入して分析する方法で、多成分や微量成分の分析に向きます。

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燃焼計算

問題10　プロパン・ブタン混合燃料の空気比と排ガス熱損失の削減効果

反応式から理論空気量と生成ガス量を出し、湿り排ガス中のCO₂濃度9.4%から空気比を逆算します。湿り排ガス量を(α−0.21)VA0＋VCO2＋VH2Oと組めれば、残りの欄は順に決まります。

標準解答 1エ・2オ・3イ・4エ・5ウ・6ア・7エ・8ウ・9ア・10エ・11イ・12ア・13ウ・14エ

空気比は1.27から1.08に下がり、排ガス熱損失11.1 MJ/m³N-fは14.2%減ります。

空欄1　エ

C₃H₈＋5O₂→3CO₂＋4H₂Oより、理論酸素量は5 m³N/m³N-pです。空気中の酸素は21%なので、VA-p0＝5/0.21＝23.8 m³N/m³N-pです。

空欄2　オ

C₄H₁₀＋13/2 O₂→4CO₂＋5H₂Oより、理論酸素量は6.5 m³N/m³N-bで、VA-b0＝6.5/0.21＝31.0 m³N/m³N-bです。

空欄3　イ

体積割合で加重平均して、VA0＝0.7×23.81＋0.3×30.95＝16.67＋9.29＝25.95≒26.0 m³N/m³N-fです。

空欄4　エ

VCO2＝0.7×3＋0.3×4＝2.1＋1.2＝3.30 m³N/m³N-fです。

空欄5　ウ

VH2O＝0.7×4＋0.3×5＝2.8＋1.5＝4.30 m³N/m³N-fです。

空欄6　ア

空気比αのときの燃焼用空気量はVA＝αVA0です。

空欄7　エ

湿り排ガスは、供給空気αVA0から燃焼で消費される酸素0.21VA0を引き、生成するCO₂とH₂Oを加えた量です。VG＝(α−0.21)VA0＋VCO2＋VH2Oなので、CO₂の割合はVCO2/{(α−0.21)VA0＋VCO2＋VH2O}です。αVA0＋VCO2＋VH2Oとすると、消費された酸素まで排ガスに数えてしまいます。

空欄8　ウ

VG＝VCO2/0.094＝3.30/0.094＝35.1 m³N/m³N-fです。(α−0.21)×26.0＝35.1−3.30−4.30＝27.5より、α−0.21＝1.06、α＝1.27です。

空欄9　ア

VA＝αVA0＝1.27×26.0＝33.0 m³N/m³N-fです。

空欄10　エ

VG＝3.30/0.094＝35.1 m³N/m³N-fです。

空欄11　イ

排ガスの熱損失は基準温度25℃からの顕熱で、35.1×1.41×(250−25)＝11,135 kJ≒11.1 MJ/m³N-fです。

空欄12　ア

空気量を5 m³N減らすと、VA′＝33.0−5＝28.0 m³N/m³N-fなので、α′＝28.0/26.0＝1.08です。

空欄13　ウ

減らした空気は燃焼に関与しない過剰空気なので、排ガスもそのまま5 m³N減り、VG′＝35.1−5＝30.1 m³N/m³N-fです。

空欄14　エ

排ガス温度と比熱が変わらないので、熱損失は排ガス量に比例します。削減率は5/35.1＝0.142で、14.2%です。

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課目IV 熱利用設備及びその管理の解答・解説（8問）

問題11〜14は必須（各50点）で、問題15〜18の4問題からは2問題を選んで解答します（各40点）。

計測

問題11　熱電対の種類と素線・カルマン渦流量計・差圧伝送器

令和8年度の計測は、JISの代表的な熱電対4種を熱起電力の特性図で見分ける問題から始まりました。素線材料と使用温度範囲の対応を覚えていれば、図の傾きと温度範囲から順に決まります。

標準解答 1エ・2イ・3ウ・4ア・5ア・6イ・7ウ・8イ・9イ・10エ・11イ・12ア・13エ・14イ

ⅠはT、ⅡはK、ⅢはR、ⅣはBで、10 mVでのRとBの指示温度の差は約500℃です。

空欄1　エ

Ⅰは温度に対する熱起電力の変化が最も大きく、使用範囲が最も狭い（約−200〜350℃）ので、T熱電対（銅−コンスタンタン）です。

空欄2　イ

Ⅱは1,200℃程度まで使え、傾きがTに次いで大きいK熱電対です。素線はクロメル（ニッケル・クロム合金）とアルメル（ニッケル合金）で、工業用で最もよく使われます。

空欄3　ウ

白金系の貴金属熱電対のうち、低温から熱起電力が立ち上がり、1,400℃程度まで常用できるⅢはR熱電対です。

空欄4　ア

Ⅳは低温での熱起電力がほとんどなく、1,500℃を超える高温域まで使えるB熱電対です。

空欄5　ア

R熱電対は、ロジウム13%を含む白金ロジウム合金と白金の組合せです。

空欄6　イ

B熱電対は、ロジウム30%を含む白金ロジウム合金と、ロジウム6%を含む白金ロジウム合金の組合せです。鉄−コンスタンタンはJ、銅−コンスタンタンはT熱電対です。

空欄7　ウ

図で10 mVに当たる温度は、Ⅲ（R）が約1,000℃、Ⅳ（B）が約1,500℃です。差は約500℃で、熱電対の種類と指示器の組合せを誤ると大きな誤差になります。

空欄8　イ

柱状物体の下流には、左右から交互に放出される渦が2列に並びます。これがカルマン渦です。

空欄9　イ

ストローハル数はSt＝fd/vです。

空欄10　エ

Stはレイノルズ数の広い範囲でほぼ一定なので、渦の周波数fが流速vに比例します。fを測れば流速が求まります。

空欄11　イ

渦流量計は流路に柱状の渦発生体を置くだけなので、オリフィスなどの差圧式流量計より圧力損失が小さくなります。取付け向きを垂直や水平に限る特徴はありません。

空欄12　ア

ダイアフラムの変位や歪みで差圧を測り、流量、液位、密度の測定に広く使われ、開平演算や温度・圧力補正の機能を持つのは差圧伝送器です。

空欄13　エ

単結晶シリコンの薄いダイアフラム上に半導体歪みゲージを形成し、差圧に比例した出力を得る方式です。

空欄14　イ

伝送出力は空気式と電子式に分けられ、空気式（空気圧信号）が先に実用化され、現在は電子式（4〜20 mAの電流信号など）が主流です。①の力平衡式には空気式もあります。

公式問題で問題11を見る

制御

問題12　フィードバック制御系の構成・制御の分類・P動作の定常偏差・PIDの調整

P動作の定常偏差では、%で出た偏差を測定スパンで温度に換算し忘れる誤りが起きやすい欄です。ブロック線図の各部とPIDの調整法は用語の対応で決まります。

標準解答 1イ・2ア・3エ・4ア・5エ・6ア・7オ・8オ・9オ・10ウ・11イ・12ウ・13イ・14オ・15ウ

P動作の定常偏差は2%×100℃＝2.0℃です。

空欄1　イ

偏差を受けて、それをなくす方向に操作部への出力を変えるAは制御演算部です。

空欄2　ア

制御量を測り、測定値として戻すBは検出部です。

空欄3　エ

目標値と測定値を突き合わせて偏差を出すCは比較部です。

空欄4　ア

各部を伝達要素のブロックで表し、信号の流れを矢印で示した図をブロック線図と呼びます。

空欄5　エ

外乱を検出し、その影響が制御量に現れる前に操作量を決めるのはフィードフォワード制御です。

空欄6　ア

一次調節計の出力で二次調節計の目標値を決めるのはカスケード制御です。

空欄7　オ

あらかじめ定めた変化をする目標値に追従させるのはプログラム制御で、熱処理炉の昇温パターンが代表例です。シーケンス制御は、定められた順序で制御の各段階を進める制御です。

空欄8　オ

出力＝比例ゲイン×偏差＋バイアスより、60＝5×偏差＋50で、偏差は2%です。測定値のスパンが100℃なので、2%は2.0℃に当たります。

空欄9　オ

流量プロセスは応答が速く測定値に脈動が乗るので、微分動作は雑音を増幅して不安定にします。定常偏差をなくす積分動作を加えたPI動作が通常です。

空欄10　ウ

レベル制御はある範囲に入っていればよく、多少のオフセットを許容できるので、P動作のみ、またはギャップ付きPID動作がよく使われます。

空欄11　イ

オープンループで行うのは過渡応答法（ステップ応答法）です。

空欄12　ウ

クローズドループで行うのは限界感度法です。比例ゲインを上げて持続振動が始まる限界のゲインと振動周期から、パラメータを決めます。

空欄13　イ

調節計を手動にして出力をステップ状にXだけ変化させ、制御変数の応答を記録します。

空欄14　オ

応答曲線の変曲点に引いた接線が時間軸と交わるまでの時間Lは、等価むだ時間と呼ばれます。

空欄15　ウ

接線が最終変化量Yに達するまでの時間Tは、等価時定数と呼ばれます。L、T、Y/Xからジーグラ・ニコルスの式などでPIDの値を決めます。

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ボイラ

問題13　丸ボイラと水管ボイラ・水質管理・蒸発量と乾き度・フラッシュ蒸気

後半の計算3欄は熱収支で解けます。蒸発量は燃料入熱×ボイラ効率を比エンタルピー差で割り、乾き度は飽和表のh′とh″の間の位置、フラッシュ蒸気量は減圧前後の飽和水の比エンタルピー差を蒸発潜熱で割って求めます。

標準解答 1エ・2ア・3エ・4エ・5ア・6エ・7ア・8イ・9エ・10ウ・11ア・12エ・13ウ

蒸発量3.0 t/h、乾き度98%、フラッシュ蒸気はドレン1 kg当たり0.37 kgです。

空欄1　エ

径の大きい円筒形の胴を本体とするのは丸ボイラで、炉筒ボイラ、煙管ボイラ、炉筒煙管ボイラが含まれます。

空欄2　ア

丸ボイラは胴の内部に炉筒と煙管を配置し、多数の煙管で伝熱面積を確保します。降水管、上昇管、蒸発管は水管ボイラの部材です。

空欄3　エ

保有水量が多いので、蒸気の使用量が急に増えても保有水の熱で蒸発が続き、蒸気圧力の低下が小さくなります。

空欄4　エ

保有水量が多いため、起動してから所定の圧力の蒸気を発生するまでに時間がかかります。

空欄5　ア

水管ボイラのドラムは炉筒を持たず径が小さいので、厚肉化しやすく、蒸気の高圧化に適します。

空欄6　エ

水管をドラムの外に配置でき、管本数を増やしやすいので、大容量のボイラに適します。

空欄7　ア

保有水量が少なく、負荷変動で圧力やドラム水位が変わりやすいので、応答の速い燃焼制御と給水制御が必要です。

空欄8　イ

スケールなどの付着物は熱伝導率が鋼よりはるかに小さく、管壁から水への伝熱を妨げます。

空欄9　エ

冷却が妨げられて管壁温度が上がると、強度の下がった管が内圧で膨らむ膨出や、破裂が起こります。

空欄10　ウ

付着量が基準値に近づいたら、酸洗浄で付着物を化学的に溶かして除去します。

空欄11　ア

燃料の入熱は200 kg/h×40.1 MJ/kg＝8,020 MJ/hで、効率85%から蒸気に渡る熱は6,817 MJ/hです。蒸気1 kg当たりに要する熱は2,681−428.1＝2,252.9 kJ/kgなので、蒸発量は6,817×10³/2,252.9＝3,026 kg/h≒3.0 t/hです。

空欄12　エ

11 MPaの飽和水h′＝1,450.3 kJ/kg、乾き飽和蒸気h″＝2,706.4 kJ/kgから、x＝(2,681−1,450.3)/(2,706.4−1,450.3)＝1,230.7/1,256.1＝0.980で、98%です。

空欄13　ウ

11 MPaの飽和水（1,450.3 kJ/kg）を0.6 MPaまで減圧すると、0.6 MPaの飽和水（670.5 kJ/kg）との差の熱でフラッシュ蒸気が生じます。0.6 MPaの蒸発潜熱は2,756.1−670.5＝2,085.6 kJ/kgなので、(1,450.3−670.5)/2,085.6＝779.8/2,085.6＝0.374≒0.37 kgです。

公式問題で問題13を見る

原動機

問題14　蒸気タービンの軸封・内燃機関の過給・ガスタービンのNOx低減

蒸気タービン、往復動内燃機関、ガスタービンについて、損失や排出物がどこから生じるかを構造から考える13欄です。

標準解答 1ア・2エ・3ウ・4イ・5ウ・6ア・7エ・8ア・9ウ・10イ・11ア・12ア・13イ

軸封はラビリンス式、過給するとシリンダ最高圧力が上がり、ガスタービンのサーマルNOxは希薄予混合燃焼で抑えます。

空欄1　ア

ロータがケーシングを貫通する部分（軸封部）から、蒸気が漏れたり空気が入ったりします。

空欄2　エ

高圧側では、内部の蒸気が外部へ漏れ出します。

空欄3　ウ

復水器に近い低圧部は大気圧より低いので、外部の空気が侵入して真空度を下げます。

空欄4　イ

狭い隙間と膨張室を交互に並べて漏れ流れを絞る、ラビリンス式のシール装置が多く使われます。

空欄5　ウ

回転部と静止部の接触による損傷や摩耗で隙間が広がると、漏洩損失が増えます。

空欄6　ア

平均有効圧力は1サイクルの有効仕事を行程容積で割った値で、機関の大きさによらず出力を比べる基準になります。

空欄7　エ

過給器（ターボチャージャ）で多量の空気を送り込むと、同じシリンダ容積で燃やせる燃料が増え、平均有効圧力と出力が上がります。

空欄8　ア

過給するとシリンダ最高圧力が上がり、構成部材の強度や耐久性に影響します。

空欄9　ウ

高い筒内圧力を受けながら摺動するピストンリングが、シリンダライナや軸受と並んで影響を受けます。EGR（排ガス再循環）は装置、ジャケットは冷却水の通路、排気マニホールドは排気の集合管で、筒内の最高圧力を受けて摺動する部品ではありません。

空欄10　イ

燃料中の窒素化合物から生じるのはフューエルNOxです。天然ガスは窒素分がほとんどないので、わずかです。

空欄11　ア

空気中の窒素が高温で酸化されて生じるのはサーマルNOxで、ガスタービンのNOxの大部分を占めます。

空欄12　ア

サーマルNOxは温度が高いほど急増するので、燃焼温度（火炎温度）を下げるのが基本です。

空欄13　イ

乾式法の代表は希薄予混合燃焼です。燃料と空気をあらかじめ希薄に混ぜて燃やし、局所的な高温域をなくします。

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熱交換器（選択）

問題15　ヒートパイプ式熱交換器・エネルギー効率と温度効率

Qmaxは、熱容量流量の小さい側（ここでは高温側）が入口温度差いっぱいまで温度変化したときの熱量です。エネルギー効率はQ/Qmax、低温側の温度効率は低温側の温度上昇を入口温度差で割って求めます。

標準解答 1オ・2エ・3キ・4エ・5イ・6エ・7ウ・8エ・9ア・10オ・11イ

エネルギー効率は75%、低温側の温度効率は19%です。

空欄1　オ

高温側では、作動媒体が熱を吸収して蒸発し、蒸気が圧力差で低温側へ移動します。

空欄2　エ

低温側では、蒸気が低温の流体に冷やされて凝縮します。

空欄3　キ

凝縮するときに潜熱を放出して、低温の流体へ熱を渡します。

空欄4　エ

凝縮した液は、ウィック内の毛細管現象によって高温側へ戻ります。

空欄5　イ

気体同士の熱交換では気体側の熱伝達率が小さいので、伝熱管の外側にフィンを付けて伝熱面積を広げます。

空欄6　エ

最大熱量Qmaxは、入口温度差で熱容量流量の小さい方の熱媒体が熱交換したときの熱量です。小さい側が先に入口温度差いっぱいまで温度変化するからです。

空欄7　ウ

最大の温度差は両流体の入口温度の差、ΔTmax＝Th1−Tc1です。

空欄8　エ

Ch＜Ccなので、Qmax＝Ch×ΔTmax＝mh×ch×ΔTmaxです。

空欄9　ア

低温側から見た交換熱量はQ＝Cc×(Tc2−Tc1)です。

空欄10　オ

高温側の交換熱量はQ＝1×1×(200−80)＝120 kWです。熱容量流量は高温側1 kW/K、低温側4 kW/Kで高温側が小さいので、Qmax＝1×(200−40)＝160 kWです。ηE＝120/160＝75%です。

空欄11　イ

低温側の出口温度はTc2＝40＋120/4＝70℃なので、ηTC＝(70−40)/(200−40)＝30/160＝0.1875≒19%です。

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冷凍・空調（選択）

問題16　空調の省エネルギー対策と冷房時の湿り空気線図

冷却コイル負荷は比エンタルピー差なので定圧比熱を掛けず、顕熱負荷は温度差なので定圧比熱を掛けます。どちらも体積流量に密度を掛けて質量流量に直すかどうかで、式の選択肢が分かれます。

標準解答 1ウ・2エ・3イ・4イ・5エ・6エ・7イ・8エ・9ウ・10エ

冷却コイル負荷はQS×ρ×(hM−hS)、室内顕熱負荷はQS×ρ×cp×(tR−tS)です。

空欄1　ウ

人は体温による顕熱と、呼気や発汗による潜熱を併せて発生します。照明発熱と日射は顕熱だけ、加湿負荷は潜熱だけの負荷です。

空欄2　エ

室内からの排気と取り入れる外気の間で顕熱と潜熱を交換し、外気負荷を減らすのは全熱交換器です。

空欄3　イ

中間期に冷房が必要で、外気の比エンタルピーが室内より小さいときは、外気をそのまま取り入れた方が冷房負荷を減らせます。

空欄4　イ

全熱交換器を止めるかバイパスして、外気冷房を行います。

空欄5　エ

各ユニットを熱源水配管でつなぎ、冷房ユニットでは冷却水、暖房ユニットでは加熱水として循環使用するのは、水熱源ヒートポンプ方式です。

空欄6　エ

冷房ユニットが熱源水に捨てた熱を暖房ユニットが汲み上げて使えるので、熱回収が可能です。

空欄7　イ

相似則では、流量は回転速度の1乗、圧力（揚程）は2乗、動力は3乗に比例します。回転速度を下げると圧力が2乗で下がるので、末端で必要な圧力を確保できるか注意します。

空欄8　エ

M（混合空気）からS（吹出し空気）へは温度と絶対湿度がともに下がっており、冷却減湿です。

空欄9　ウ

冷却負荷は質量流量×比エンタルピー差なので、LC＝QS×ρ×(hM−hS)です。比エンタルピーはkJ/kg(DA)の単位なので、定圧比熱cpは掛けません。

空欄10　エ

室内顕熱負荷は質量流量×定圧比熱×温度差で、LRS＝QS×ρ×cp×(tR−tS)です。

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工業炉（選択）

問題17　電気加熱炉・工業炉の判断基準・耐火物と保温材

工場等判断基準の工業炉の基準値は、空気比が炉の種類・燃料別、廃熱回収率が排ガス温度・定格容量別、炉壁外面温度が炉内温度・位置別に定められています。この区分の軸に、電気加熱と耐火物・保温材の特徴を組み合わせた14欄です。

標準解答 1エ・2エ・3ア・4エ・5イ・6イ・7ウ・8ウ・9エ・10ア・11イ・12ア・13イ・14エ

判断基準の3つの基準値は、空気比、廃熱回収率、炉壁外面温度で、区分の軸がそれぞれ異なります。

空欄1　エ

電気加熱は燃料を燃やさないので排ガスが出ず、排ガスによる熱損失がありません。

空欄2　エ

燃焼ガスがなく炉内の雰囲気を自由に選べるので、雰囲気熱処理や真空熱処理に多く使われます。

空欄3　ア

抵抗加熱は、電流が抵抗体を流れるときに生じるジュール熱を利用します。

空欄4　エ

発熱体には使用温度と雰囲気ガスの制約があります。たとえばモリブデンや黒鉛は酸化性の雰囲気では酸化するので、保護ガス中や真空中で使います。

空欄5　イ

燃焼設備と燃料の種類に応じて基準値を定めているのは空気比です。

空欄6　イ

廃熱回収率の基準値は、排ガス温度別、定格容量別に規定されています。

空欄7　ウ

炉壁外面温度の基準値は、炉内温度別と、天井・側壁・底面の位置別に規定されています。

空欄8　ウ

複数の燃焼設備を使うときは、燃焼設備全体としての熱効率が高くなるよう、各設備の負荷を調整します。

空欄9　エ

表面だけが急に加熱されると、内部との温度差による膨張差から熱応力が生じ、亀裂や剥落が起こります。

空欄10　ア

急加熱や急冷却に対して亀裂や剥落を起こしにくい性質は、耐スポーリング性と呼ばれます。

空欄11　イ

けい石れんがは荷重軟化始発点が1,580℃以上と高く、高温で荷重を受けても収縮しにくいのが特長です。

空欄12　ア

耐火断熱れんがは多孔質で通気性があるので、雰囲気ガス中のCOやH₂が浸透すると、シリカがSiOとなって揮発し、崩壊するおそれがあります。

空欄13　イ

炭素れんがは熱伝導率が大きく熱膨張率が小さいので、熱衝撃に強く、スラグや溶融金属にも濡れにくい材料です。

空欄14　エ

600℃程度までの保温材にはロックウールが使われます。ウレタンフォームとフェノールフォームは樹脂の発泡体で高温には使えず、セルロースファイバは主に建築用の断熱材です。

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蒸留・乾燥・乾留（選択）

問題18　気液平衡と単蒸留・向流通気乾燥の物質収支と熱収支・コークス炉

乾燥の5欄は、無水材料基準の水分収支、乾き空気基準の湿度収支、熱収支の順に解けます。熱風が失う顕熱が、蒸発潜熱、材料の顕熱、損失の合計に等しいとおけば、排気温度が求まります。

標準解答 1ア・2ウ・3ア・4エ・5ウ・6ウ・7イ・8ア・9ウ・10イ・11イ・12エ・13エ・14ウ・15イ

乾燥製品の含水率は0.1 kg-水/kg-無水材料、排気の湿度は0.06、排気温度は124℃です。

空欄1　ア

各成分の分圧の和が全圧に等しいという法則は、ダルトンの法則です。前者（分圧＝純成分の蒸気圧×液のモル分率）はラウールの法則です。

空欄2　ウ

ダルトンの法則からPi＝yi·π、ラウールの法則からPi＝xi·Pi*なので、yi·π＝xi·Pi*です。

空欄3　ア

温度T₀の液を加熱すると、液組成xFが沸点曲線と交わる温度T₁で沸騰が始まります。

空欄4　エ

T₁で液と平衡にある蒸気の組成は、同じ温度の露点曲線上の点y₂です。蒸気には低沸点成分Aが多く含まれます。

空欄5　ウ

Aの多い蒸気が出ていくので残る液のAは減り、液組成は沸点曲線上を温度の高い方へ移ります。

空欄6　ウ

温度T₂で液と平衡にある蒸気の組成は、露点曲線上のy₁です。

空欄7　イ

湿量基準の含水率は水÷(無水材料＋水)なので、w1W＝0.5/(1＋0.5)＝0.333 kg-水/kg-湿り材料です。

空欄8　ア

供給材料の水分は500×0.5＝250 kg/hです。200 kg/h蒸発するので残りは50 kg/hで、w2D＝50/500＝0.1 kg-水/kg-無水材料です。

空欄9　ウ

蒸発した水200 kg/hが乾き空気5,000 kg/hに加わるので、xO＝0.02＋200/5,000＝0.06 kg-水蒸気/kg-乾き空気です。

空欄10　イ

蒸発に要する熱は200 kg/h×2,400 kJ/kg＝480,000 kJ/h＝480 MJ/hです。

空欄11　イ

熱風が失う顕熱は480＋30＋70＝580 MJ/hです。5,000 kg/h×1.0 kJ/(kg·K)×(240−TO)＝580,000 kJ/hより、240−TO＝116で、TO＝124℃です。

空欄12　エ

高温乾留で発生するコークス炉ガスは、水素が約半分を占め、次いでメタンが多くなります。

空欄13　エ

コークス炉は炭化室、燃焼室、蓄熱室の3部分からなります。蓄熱室で排ガスの熱を蓄え、燃焼用の空気やガスを予熱します。

空欄14　ウ

コークス炉の出熱で最大の割合を占めるのは、赤熱コークスが持ち出す顕熱です。

空欄15　イ

乾式消火設備（CDQ）は、密閉した容器内で不活性ガスを循環させて赤熱コークスを冷却し、その顕熱を蒸気などとして回収します。

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出典と照合

出典は省エネルギーセンターが標準解答のページで公開している令和8年度（第48回）エネルギー管理士試験の問題と標準解答です。問題文、図、表、解答群は転載していません。各問題の「公式問題で問題◯を見る」から、公式PDFの該当ページを開けます。

解説は資格Hubが法令の条文と計算で確かめて独自に作成したもので、試験実施団体とは関係ありません。

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