都市ガスを使った冷暖房システムを扱う章です。吸収冷温水器(LiBr吸収式)の構成・原理・成績係数(COP)、吸収ヒートポンプ、GHP(ガスエンジンヒートポンプ)の構造・冷暖房切替原理・特長までを学びます。
乙種・甲種兼用 / 全9節 / 学習目安: 30〜60分
💡 このページの読み方
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📍 はじめに
電気のエアコンとは別に、ガスを使った冷暖房があります。吸収冷温水器は化学反応の力で冷気を作り、GHPはガスエンジンで圧縮機を動かす。この章では、ガス独自の冷暖房技術を整理します。
📍 この章で学ぶこと(4ブロック・全9節)
各節の重要度を 乙種 / 甲種 で並べて表示します。
🟦 = 甲種で重要度が乙種より上がる節 / ★ = 重要度A節
ブロック1: 冷暖房の概要
| 節 | タイトル | 乙 | 甲 |
|---|---|---|---|
| 1 | 都市ガスによる冷暖房方式の概要 | C | 🟦 ★A |
ブロック2: 吸収冷温水器
| 節 | タイトル | 乙 | 甲 |
|---|---|---|---|
| 2-1 | 吸収冷温水器の構成と原理 | ★A | ★A |
| 2-2 | 吸収冷温水器の成績係数（COP） | C | C |
| 2-3 | 吸収冷温水器の特徴 | C | 🟦 B |
ブロック3: 吸収ヒートポンプ
| 節 | タイトル | 乙 | 甲 |
|---|---|---|---|
| 3 | 吸収ヒートポンプの種類と特徴 | C | C |
ブロック4: GHP(ガスエンジンヒートポンプ)
| 節 | タイトル | 乙 | 甲 |
|---|---|---|---|
| 4-1 | GHP（ガスエンジンヒートポンプ）の概要 | C | C |
| 4-2 | GHPのガスエンジン構造 | C | 🟦 B |
| 4-3 | GHPの冷暖房切替原理 | B | C |
| 4-4 | GHPの特長と種類 | B | B |
📚 テキスト解説
各節は次の構成で進みます。
– 🎯 一言で
– 📖 解説(乙種ベース)
– 🟦 甲種プラスα(必要な節のみ)
– ⚡ 焦点ポイント
– 📝 過去問のひっかけ例
1. 都市ガスによる冷暖房方式の概要
重要度: ★ 乙C / 🟦 甲A
🎯 一言で
吸収式とGHPの2方式。試験では分類と特徴が頻出。
📖 解説(乙種ベース)
吸収式とGHPの2方式。試験では分類と特徴が頻出。
都市ガスを利用した冷暖房には①吸収式（吸収冷温水機・吸収冷凍機・吸収ヒートポンプ）と②圧縮式（GHP：ガスエンジンヒートポンプ）の2方式がある。
吸収式はガスの燃焼熱で冷媒を駆動する熱駆動サイクル。GHPはガスエンジンで圧縮機を駆動する機械駆動サイクル。
両方式ともフロン系冷媒問題・電力ピーク対策・石油代替という観点で普及が進んだ。
🟦 甲種プラスα
甲種では「都市ガスによる冷暖房方式の概要」の本文の概念をより深く理解した上で、論述問題への応用が問われます。本文の数値・原理をしっかり押さえてください。
⚡ 焦点ポイント
吸収式とGHPの定義・分類を正確に区別すること。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 【最頻出】 吸収ヒートポンプは「冷暖房機器」ではなく「加熱専用機」である点に注意。
- 吸収式とGHPの定義・分類を正確に区別すること
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる / 解説本文の太字キーワードが類似用語と置き換えられる / 節タイトルの主要語が類似名称と入れ替えられる
2-1. 吸収冷温水器の構成と原理
重要度: ★ 乙A / 甲A
🎯 一言で
4容器（蒸発器・吸収器・再生器・凝縮器）＋溶液熱交換器。単効用・二重効用の違いがカギ。
📖 解説(乙種ベース)
4容器（蒸発器・吸収器・再生器・凝縮器）＋溶液熱交換器。単効用・二重効用の違いがカギ。
冷媒と吸収剤冷媒＝水、吸収剤＝臭化リチウム（LiBr）水溶液。
4つの容器の機能
①蒸発器：低圧条件下で冷媒（水）が蒸発→冷水を冷却（冷房側熱交換）
②吸収器：濃溶液（LiBr）が冷媒蒸気を吸収→希溶液になる＋熱を放出
③再生器：希溶液をガスで加熱→冷媒蒸気を分離＋濃溶液に再生
④凝縮器：再生器からの冷媒蒸気を冷却→液冷媒に戻す
溶液熱交換器再生器の高温濃溶液と吸収器へ戻る希溶液を熱交換→効率向上
単効用型再生器1個。COP≒0.7
二重効用型高温再生器（ガス加熱）＋低温再生器（高温再生器からの蒸気で加熱）の2段再生。COP≒1.2～1.3（単効用の約2倍）
⚡ 焦点ポイント
「二重効用＝高温再生器追加・COP約2倍」を数値とセットで記憶すること。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 【最頻出】 冷媒は「フロン」ではなく「水」。吸収剤はブロマイド（臭化リチウム）。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
2-2. 吸収冷温水器の成績係数（COP）
重要度: 乙C / 甲C
🎯 一言で
COP＝冷凍能力[kW]÷ガス加熱量[kW]。無次元。単効用≒0.7、二重効用≒1.2。
📖 解説(乙種ベース)
COP＝冷凍能力[kW]÷ガス加熱量[kW]。無次元。単効用≒0.7、二重効用≒1.2。
成績係数（COP：Coefficient of Performance）は機器の効率を示す無次元数。
定義式COP＝冷凍能力（または加熱能力）[kW]÷ガス加熱量[kW]
目安値
・単効用型吸収冷凍機：COP≒0.7
・二重効用型吸収冷温水機：COP≒1.2～1.3
・吸収ヒートポンプ第1種：COP≒1.6（加熱COP）
COP＞1 が可能な理由：廃熱・蒸発潜熱など外部熱源を利用するため。
⚡ 焦点ポイント
COPは「無次元数」＝単位なし。これを問う出題あり。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- COP＞1でも「エネルギー保存則の違反」ではない。外部熱源（排熱・冷媒蒸発熱）を活用しているため。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
2-3. 吸収冷温水器の特徴
重要度: 乙C / 🟦 甲B
🎯 一言で
フロン不使用・低NOx・ボイラー技士不要・大容量受電設備不要が4大特長。
📖 解説(乙種ベース)
フロン不使用・低NOx・ボイラー技士不要・大容量受電設備不要が4大特長。
吸収式の主な特長
①フロン系冷媒を使用しない（冷媒＝水）→オゾン層破壊・地球温暖化への影響なし
②低NOx燃焼器搭載機種が多い→環境負荷低減
③駆動に電動機・コンプレッサーを使わない→ボイラー技士・冷凍機械責任者の資格が不要
④電動圧縮機を持たないため大容量の電気受電設備が不要→初期コスト削減
⑤振動・騒音が少ない（可動部が少ない）
欠点COPが電動ヒートポンプより低め。冷却塔が必要な場合がある。
🟦 甲種プラスα
甲種では「吸収冷温水器の特徴」の本文の概念をより深く理解した上で、論述問題への応用が問われます。本文の数値・原理をしっかり押さえてください。
⚡ 焦点ポイント
「ボイラー技士不要」「フロン不使用」はよく問われる。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 【最頻出】 吸収式は「電力ピーク抑制」に貢献するが、完全無電力ではない（補機類に電力使用）。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
3. 吸収ヒートポンプの種類と特徴
重要度: 乙C / 甲C
🎯 一言で
第1種：加熱量増加型COP≒1.6。第2種：昇温型COP≒0.5（廃熱のみ駆動）。
📖 解説(乙種ベース)
第1種：加熱量増加型COP≒1.6。第2種：昇温型COP≒0.5（廃熱のみ駆動）。
吸収ヒートポンプは冷暖房ではなく主に加熱（給湯・暖房）用途。
第1種吸収ヒートポンプ（加熱量増幅型）
・ガス（高温熱源）＋低温熱源（大気・河川水等）を入力→中温熱を大量出力
・COP≒1.6（入力エネルギー以上の熱量を取り出せる）
・用途：給湯・暖房など
第2種吸収ヒートポンプ（昇温型）
・廃熱（中温）のみで駆動→高温熱として出力（ガス入力なし）
・COP≒0.5（廃熱の一部だけ高温に変換、残りは低温排熱）
・用途：工場廃熱の温度引き上げ
⚡ 焦点ポイント
第1種と第2種でCOP・駆動方式・用途が全て異なる。対比して記憶すること。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 「第2種はCOP<1だが無駄ではない」：廃熱のみで高温熱を得る装置であるため。
- 第1種と第2種でCOP・駆動方式・用途が全て異なる
- 対比して記憶すること
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる / 解説本文の太字キーワードが類似用語と置き換えられる / 節タイトルの主要語が類似名称と入れ替えられる
4-1. GHP（ガスエンジンヒートポンプ）の概要
重要度: 乙C / 甲C
🎯 一言で
ガスエンジンで圧縮機を駆動。冷媒はフロン。夏季電力ピーク抑制・石油代替が目的。
📖 解説(乙種ベース)
ガスエンジンで圧縮機を駆動。冷媒はフロン。夏季電力ピーク抑制・石油代替が目的。
GHP（Gas engine driven Heat Pump）はガスエンジンの動力で冷媒圧縮機を駆動するヒートポンプ。
冷媒フロン系冷媒（電動ヒートポンプと同様）
目的
①夏季電力ピーク需要の抑制（冷房に電力をほぼ使わない）
②石油代替（ガスで冷暖房を賄う）
電動ヒートポンプ（EHP）との違い
GHPは圧縮機をエンジンで駆動 → 消費電力は同能力EHPの約1/10
EHPは電動モーターで圧縮機を駆動
⚡ 焦点ポイント
GHPの冷媒は「フロン」（吸収式とは異なる）。この区別が頻出。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 【最頻出】 GHPが「省電力」なのは電力を使わないのではなく、ほぼ使わない（補機に若干使用）から。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
4-2. GHPのガスエンジン構造
重要度: 乙C / 🟦 甲B
🎯 一言で
オットーサイクル4ストローク。吸入→圧縮→爆発（膨張）→排気。クランク2回転で1サイクル。
📖 解説(乙種ベース)
オットーサイクル4ストローク。吸入→圧縮→爆発（膨張）→排気。クランク2回転で1サイクル。
熱力学サイクルオットーサイクル（内燃機関）
行程数4サイクル（4ストローク）
行程の順序
①吸入（Intake）：混合気をシリンダー内に吸入
②圧縮（Compression）：混合気を圧縮
③爆発・膨張（Power）：点火→爆発→ピストンを押し下げて動力を取り出す
④排気（Exhaust）：燃焼ガスを排出
クランクシャフト1サイクルでクランクシャフトが2回転（ピストンが上下4回）
圧縮機の種類①レシプロ式（往復動）②ベーンロータリー式③スクロール式
🟦 甲種プラスα
甲種では「GHPのガスエンジン構造」の本文の概念をより深く理解した上で、論述問題への応用が問われます。本文の数値・原理をしっかり押さえてください。
⚡ 焦点ポイント
「4行程の順序」と「クランク2回転＝1サイクル」はそのまま出題される。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 【最頻出】 「2サイクルエンジン」との混同に注意。GHPは4サイクル（4ストローク）。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
4-3. GHPの冷暖房切替原理
重要度: 乙B / 甲C
🎯 一言で
四方弁で冷媒流路を切替。冷房＝室内機が蒸発器、暖房＝室内機が凝縮器。
📖 解説(乙種ベース)
四方弁で冷媒流路を切替。冷房＝室内機が蒸発器、暖房＝室内機が凝縮器。
GHPは電動ヒートポンプと同じ蒸気圧縮冷凍サイクルを用いる。
冷房運転
室内機が蒸発器として機能→室内の熱を吸収（冷風）
室外機が凝縮器→吸収した熱を屋外に放出
暖房運転
室内機が凝縮器として機能→熱を室内に放出（暖風）
室外機が蒸発器→外気から熱を汲み上げる
四方（切替）弁冷媒の流れる方向を逆転させることで冷房↔暖房を切替
排熱利用ガスエンジンの排熱（排気熱・冷却水熱）を暖房に活用→暖房能力が高い
→デフロスト（除霜）運転がほぼ発生しない
⚡ 焦点ポイント
「四方弁で切替」「冷房時＝室内が蒸発器」の基本原理を押さえること。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 暖房能力がEHPより高い理由は「排熱利用」。低外気温でも安定した暖房が可能。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
4-4. GHPの特長と種類
重要度: 乙B / 甲B
🎯 一言で
省電力・高暖房能力・デフロストほぼなし。種類：パッケージ型（シングル/マルチ）・ビル用マルチ・発電機能付き。
📖 解説(乙種ベース)
省電力・高暖房能力・デフロストほぼなし。種類：パッケージ型（シングル/マルチ）・ビル用マルチ・発電機能付き。
GHPの主な特長
①消費電力が電動ヒートポンプの約1/10（夏季電力ピーク対策）
②エンジン排熱を暖房に利用→低外気温でも高い暖房能力
③デフロスト（除霜）運転がほぼ発生しない（排熱で蒸発器を温められるため）
④瞬時立ち上がり暖房（エンジン始動後すぐに排熱暖房が使える）
GHPの種類
①パッケージ型（シングル）：室外機1台＋室内機1台
②パッケージ型（マルチ）：室外機1台＋室内機複数台
③ビル用マルチ型：大規模ビル向け、多室・大容量に対応
④発電機能付きGHP（コージェネレーション型）：エンジン余力で発電も行う
⚡ 焦点ポイント
特長の数値「約1/10の省電力」と「デフロストほぼなし」は頻出。
📝 誤答パターン(過去問頻出+一般則)
- 【最頻出】 「デフロストが不要」ではなく「ほぼ発生しない」。完全ゼロとは言い切れない。
- 類似した用語・設備・概念が入れ替えられる(例: 同じカテゴリ内の別装置名・別物質名に置換)
- 増加/減少、高い/低い、〜以上/〜以下など方向や大小関係が逆転される
- 「ただし書き」「除外規定」を見落とし、原則のみで判断させる
- 計算式の係数(1/2、1/3、π/4等)を別の値に置換、または指数を取り違えた選択肢
- 条文番号・期日・閾値となる数値が近い別の値に書き換えられる
- その他の傾向: 主語(誰が)・対象(何を)・条件のいずれかが入れ替えられる/数値・用語が類似のものに差し替えられる
🔢 消費機器の重要数値・設備の整理
吸収冷温水器の原理:
– 冷媒: 水
– 吸収液: LiBr(臭化リチウム)水溶液
– 蒸発器(冷気発生)→吸収器(LiBrが水蒸気を吸収)→再生器(熱で水を分離)→凝縮器
– 熱源: ガスバーナー(低温は不可、約160℃以上)
成績係数(COP)の比較:
| システム | 冷房COP | 暖房COP |
|---|---|---|
| 単効用吸収冷凍機 | 0.7前後 | – |
| 二重効用吸収冷温水器 | 1.1〜1.3 | – |
| GHP | 1.3〜1.6 | 1.4〜1.7 |
| 電気エアコン(参考) | 4〜6 | 4〜6 |
GHPの主な特長:
– ガスエンジンで圧縮機を動かす
– 排熱を暖房に利用(暖房時COP高い)
– 電力消費量が少ない(電気エアコンの1/10程度)
– ピーク電力対策に有効
吸収冷温水器とGHPの使い分け:
– 大型施設(オフィス・病院): 二重効用吸収冷温水器
– 中小規模: GHP
消費機器科目では、機器の方式・設置基準・安全装置の作動原理の組み合わせで誤答が作られます。本章で出てきた数値・方式・原理を一覧で整理しておくと、選択肢の引っかけに気付きやすくなります。
🗒️ 3分で復習(章末まとめ)
🎯 全節 一言まとめ
- 節1 都市ガスによる冷暖房方式の概要: 吸収式とGHPの2方式。試験では分類と特徴が頻出。
- 節2-1 吸収冷温水器の構成と原理: 4容器（蒸発器・吸収器・再生器・凝縮器）＋溶液熱交換器。単効用・二重効用の違いがカギ。
- 節2-2 吸収冷温水器の成績係数（COP）: COP＝冷凍能力[kW]÷ガス加熱量[kW]。無次元。単効用≒0.7、二重効用≒1.2。
- 節2-3 吸収冷温水器の特徴: フロン不使用・低NOx・ボイラー技士不要・大容量受電設備不要が4大特長。
- 節3 吸収ヒートポンプの種類と特徴: 第1種：加熱量増加型COP≒1.6。第2種：昇温型COP≒0.5（廃熱のみ駆動）。
- 節4-1 GHP（ガスエンジンヒートポンプ）の概要: ガスエンジンで圧縮機を駆動。冷媒はフロン。夏季電力ピーク抑制・石油代替が目的。
- 節4-2 GHPのガスエンジン構造: オットーサイクル4ストローク。吸入→圧縮→爆発（膨張）→排気。クランク2回転で1サイクル。
- 節4-3 GHPの冷暖房切替原理: 四方弁で冷媒流路を切替。冷房＝室内機が蒸発器、暖房＝室内機が凝縮器。
- 節4-4 GHPの特長と種類: 省電力・高暖房能力・デフロストほぼなし。種類：パッケージ型（シングル/マルチ）・ビル用マルチ・発電機能付き。
⚡ 全節 焦点ポイント
- 節1: 吸収式とGHPの定義・分類を正確に区別すること。
- 節2-1: 「二重効用＝高温再生器追加・COP約2倍」を数値とセットで記憶すること。
- 節2-2: COPは「無次元数」＝単位なし。これを問う出題あり。
- 節2-3: 「ボイラー技士不要」「フロン不使用」はよく問われる。
- 節3: 第1種と第2種でCOP・駆動方式・用途が全て異なる。対比して記憶すること。
- 節4-1: GHPの冷媒は「フロン」（吸収式とは異なる）。この区別が頻出。
- 節4-2: 「4行程の順序」と「クランク2回転＝1サイクル」はそのまま出題される。
- 節4-3: 「四方弁で切替」「冷房時＝室内が蒸発器」の基本原理を押さえること。
- 節4-4: 特長の数値「約1/10の省電力」と「デフロストほぼなし」は頻出。
📝 関連過去問
この章の知識が問われる過去問題リスト(全12問)。
ℹ️ 乙種・甲種は別の試験です。同じ問番号(例: 基問10)であっても、乙種と甲種では出題される問題内容は異なります。各年度・種別ごとの本文は 乙種過去問 / 甲種過去問 ページから確認してください。
乙種(11問)
– 令和7年: 消問23
– 令和6年: 消問23
– 令和5年: 消問23
– 令和4年: 消問23
– 令和3年: 消問23
– 令和2年: 消問23
– 令和元年: 消問23
– 平成30年: 消問23
– 平成29年: 消問23 / 消問27
– 平成28年: 消問23
甲種(1問)
– 平成29年: 消問27