流体・熱・湿り空気・環境・電気工学・RC造
建築基準法施行令に定める中央管理方式の空気調和設備を設けた建築物の居室における、空気環境の基準に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 1
建築基準法施行令第129条の2の5第3項が定める基準は、浮遊粉じん0.15 mg/m³以下、一酸化炭素100万分の6（6 ppm）以下、二酸化炭素100万分の1,000（1,000 ppm）以下、温度18℃以上28℃以下、相対湿度40%以上70%以下、気流0.5 m/s以下である。気流の0.5 m/s と相対湿度の上限70%は、数値だけを暗記していると取り違えやすい。一酸化炭素は令和の改正で10 ppmから6 ppmに強化されている点にも注意する。
在室者1人当たりの二酸化炭素発生量を 0.018 m³/h、室内の二酸化炭素濃度の許容値を 1,000 ppm、外気の二酸化炭素濃度を 400 ppm とするとき、在室者1人当たりの必要換気量として適当なものは、次のうちどれか。ただし、室内の空気は完全に混合されるものとする。
解答正解 3
定常状態の物質収支から、必要換気量 Q は Q＝（汚染物質発生量）÷（室内許容濃度－外気濃度）で求める。0.018÷(1,000－400)×10⁻⁶＝0.018÷0.0006＝30 m³/h となる。分母を外気濃度だけにしたり、外気濃度を差し引き忘れたりする誤りが多く、また ppm を 10⁻⁶ ではなく 10⁻⁴（％）として換算すると桁が2つずれる。
上水道の水質に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
水質基準に関する省令の別表では、pH値は5.8以上8.6以下、大腸菌は検出されないこと、色度は5度以下、濁度は2度以下と定められている。給水栓における残留塩素は水道法施行規則第17条第1項第三号により、遊離残留塩素0.1 mg/L（結合残留塩素の場合0.4 mg/L）以上とされる。「1 mL中100以下」は一般細菌の基準、「5度以下」は色度の基準であり、項目どうしの取り違えが典型的な誤答である。
冷媒として用いられるフロン類と地球環境に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
CFC・HCFC は分子内に塩素を含むためオゾン層を破壊し、HCFC-22 の ODP は 0.055 である。HFC は塩素を含まず ODP は 0 だが、HFC-134a の GWP は 1,430、R410A は 2,090、R32 は 675 と温室効果は大きい。ODP はオゾン層破壊、GWP は温室効果と、二つの係数が別々の環境影響を表すことを押さえれば、指標の取り違えを防げる。
流体の性質及び管内の流れに関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数は次のうちどれか。 （イ）動粘度は、粘性係数を密度で除した値であり、単位は m²/s である。 （ロ）水の粘性係数は、温度が上昇すると大きくなる。 （ハ）レイノルズ数が小さいほど、流れは乱流になりやすい。 （ニ）直管の摩擦損失水頭は、管内平均流速の2乗に比例する。
解答正解 2
適当なものは（イ）と（ニ）の2つである。液体である水の粘性係数は温度上昇とともに小さくなる（気体は逆に大きくなる）。レイノルズ数は慣性力と粘性力の比であり、大きいほど乱流になりやすい。（ニ）はダルシー・ワイスバッハの式 h＝λ(l/d)(v²/2g) から、損失は流速の2乗、管長に比例し管径に反比例することが分かる。
水槽の鉛直な側壁のうち、水面から水深 3.0 m までの範囲にある幅 2.0 m の長方形部分が水に接している。この部分に作用する全水圧として適当なものは、次のうちどれか。ただし、水の密度は 1,000 kg/m³、重力加速度は 9.8 m/s² とし、大気圧は考慮しないものとする。
解答正解 3
平面に作用する全水圧は P＝ρg・h_G・A（h_G は図心の水深、A は受圧面積）で求める。受圧面積は 3.0×2.0＝6.0 m²、図心の水深は 3.0÷2＝1.5 m だから、P＝1,000×9.8×1.5×6.0＝88,200 N＝88.2 kN となる。圧力分布が三角形になることから作用点が水面下 2.0 m（底から h/3）となる点と、全水圧の計算に用いる図心深さ h/2 とを混同しやすい。
内径 200 mm の直管が、内径 100 mm の直管に縮小して接続されている管路を、水が満水状態で定常的に流れている。内径 200 mm の部分の平均流速が 1.5 m/s であるとき、内径 100 mm の部分の平均流速と、内径 200 mm の部分に対する内径 100 mm の部分の動圧の比の組合せとして、適当なものはどれか。
解答正解 4
連続の式 A₁v₁＝A₂v₂ より、流速は断面積に反比例し、断面積は内径の2乗に比例するから v₂＝1.5×(200/100)²＝6.0 m/s となる。動圧は ρv²/2 で流速の2乗に比例するので、(6.0/1.5)²＝16倍である。流速の比を内径の比そのまま（2倍）としてしまう誤りと、動圧を流速に比例すると考える誤りが典型である。
ポンプに生じる異常現象に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
キャビテーションは吸込側などで圧力が飽和蒸気圧を下回って気泡が発生し、高圧部で崩壊する現象で、騒音・振動・壊食を伴い揚程と効率が低下する。サージングは右上がりの特性曲線をもつポンプを低流量域で運転したときに吐出し量と圧力が周期的に変動する現象、水撃作用は弁の急閉などで流速が急変して圧力波が生じる現象であり、三つの現象の定義を入れ替えた選択肢が繰り返し出題される。
伝熱に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 3
熱貫流抵抗は、室内側表面の熱伝達抵抗＋各層の熱伝導抵抗（厚さ÷熱伝導率）＋外気側表面の熱伝達抵抗の合計であり、熱貫流率はその逆数である。熱伝導率〔W/(m・K)〕と熱貫流率・熱伝達率〔W/(m²・K)〕は単位が異なるので、単位から区別すると取り違えにくい。
10 ℃の水 1,000 kg を 60 ℃まで加熱するために必要な熱量として適当なものは、次のうちどれか。ただし、水の比熱は 4.2 kJ/(kg・K) とし、熱損失は無視するものとする。
解答正解 2
温度変化だけを伴う顕熱量は Q＝質量×比熱×温度差で求めるので、1,000×4.2×(60－10)＝210,000 kJ となる。温度差ではなく到達温度 60 ℃をそのまま掛ける誤りが最も多い。相変化を伴う場合は潜熱（大気圧下の水の蒸発潜熱は約2,257 kJ/kg）を別に加算する必要がある点も併せて押さえる。
冷凍能力 105 kW の蒸気圧縮冷凍機を運転したところ、圧縮機の軸動力が 30 kW であった。この冷凍機の冷凍時の成績係数（COP）として適当なものは、次のうちどれか。
解答正解 3
冷凍時の成績係数は COP＝冷凍能力÷圧縮機動力で、105÷30＝3.5 となる。同じ機器をヒートポンプとして使った場合の暖房時 COP は（冷凍能力＋圧縮機動力）÷圧縮機動力＝4.5 となり、冷凍時より常に 1 だけ大きくなる。この二つを取り違える誤答が最も多い。
燃焼に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
高発熱量（総発熱量）は生成した水蒸気の凝縮潜熱を含み、これを差し引いたものが低発熱量（真発熱量）である。理論空気量は完全燃焼に理論上必要な最小の空気量で、実際の供給空気量との比が空気比（空気過剰率）であり通常 1 より大きい。空気比を大きくすると排ガス量が増えて排ガス熱損失が増加するため効率は下がり、逆に小さすぎると不完全燃焼となって一酸化炭素やすすが発生する。
湿り空気に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
絶対湿度は乾き空気 1 kg に対する水蒸気の質量〔kg/kg(DA)〕、相対湿度は水蒸気分圧とその温度の飽和水蒸気分圧との比、露点温度は絶対湿度を一定に保ったまま冷却して飽和に達する温度である。比エンタルピーも絶対湿度と同様に乾き空気 1 kg を基準とする〔kJ/kg(DA)〕点が重要で、「湿り空気 1 kg 当たり」としてしまう誤りが多い。
湿り空気の状態変化に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
水噴霧による加湿は、水の蒸発潜熱を空気自身から奪う断熱加湿であるため、湿球温度がほぼ一定のまま乾球温度は低下する。これに対し蒸気加湿では乾球温度がほとんど変化せずに絶対湿度だけが上昇する。加熱コイルによる加熱は絶対湿度が変わらないので露点温度も変わらず相対湿度だけが下がり、冷却コイルで露点温度以下まで冷やすと凝縮が起きて絶対湿度が下がる。
乾球温度 26 ℃の還気と、乾球温度 34 ℃の外気を、質量比 3：1 で混合した。混合後の空気の乾球温度として適当なものは、次のうちどれか。
解答正解 2
混合後の状態は各空気の質量流量で重み付けした加重平均で求められるので、(3×26＋1×34)÷(3＋1)＝28 ℃ となる。湿り空気線図上では、混合点は2点を結ぶ直線を質量比の逆比に内分する位置にあり、量の多い還気側に寄る。質量比を無視した単純平均（30 ℃）や、比を逆にとる誤りが典型である。
風量 3,000 m³/h の湿り空気を、冷却コイルにより比エンタルピー 58 kJ/kg(DA) の状態から 42 kJ/kg(DA) の状態まで冷却する場合の冷却熱量として適当なものは、次のうちどれか。ただし、空気の密度は 1.2 kg/m³ とする。
解答正解 2
質量流量は 3,000×1.2＝3,600 kg/h、比エンタルピー差は 58－42＝16 kJ/kg(DA) なので、熱量は 3,600×16＝57,600 kJ/h。これを kW に直すと 57,600÷3,600＝16.0 kW となる。kJ/h から kW への換算（÷3,600）を ÷1,000 としてしまう誤りと、風量に密度を掛け忘れる誤りが多い。
三相かご形誘導電動機をスターデルタ始動したときの、全電圧始動（直入れ始動）に対する始動電流及び始動トルクの比の組合せとして、適当なものはどれか。
解答正解 2
スター結線では巻線に加わる相電圧が線間電圧の 1／√3 になるため相電流も 1／√3 となり、デルタ結線の線電流が相電流の√3 倍であることと合わせると、線電流は 1／√3×1／√3＝1／3 になる。トルクは電圧の2乗に比例するので (1／√3)²＝1／3 であり、始動電流・始動トルクとも 1／3 になる。「電流は 1／3 でもトルクは 1／√3」と覚えてしまう誤りが典型である。
電動機の制御及び保護に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
電磁開閉器は電磁接触器と熱動形過負荷継電器（サーマルリレー）を組み合わせたもので、開閉と過負荷保護を担う。停止用押しボタンは常時閉の b 接点を直列に入れ、押すと回路が開いて停止する。回転方向の反転は三相のうち任意の二線の入れ替えで行い、三線すべてを入れ替えても相順は変わらない。
鉄筋コンクリート造の梁に設ける配管用貫通孔に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 1
梁端部は地震時にヒンジが生じてせん断力が最大となる領域であるため、柱面から梁せい D の 1.5 倍の範囲内には原則として貫通孔を設けてはならない。孔の位置は梁せいの中央付近が望ましく、径は D の 1／3 以下、複数孔の中心間隔は両孔径の平均値の 3 倍以上とする。「柱面付近は避ける」という原則を「柱面付近に設ける」と逆に覚えないことが重要である。
鉄筋コンクリート造における鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さに関する次の記述のうち、建築基準法施行令上、適当なものはどれか。
解答正解 4
建築基準法施行令第79条第1項は、耐力壁以外の壁又は床は 2 cm 以上、耐力壁・柱・はりは 3 cm 以上、直接土に接する壁・柱・床・はり又は布基礎の立上り部分は 4 cm 以上、布基礎の立上り部分を除く基礎は捨コンクリートの部分を除いて 6 cm 以上と定めている。基礎については「捨コンクリートの部分を除いて」と明記されているため、捨コンクリートの厚さをかぶり厚さに算入できない点が要注意である。