技術士 第一次試験 専門科目 機械部門 熱工学 練習問題 第2問: 逆カルノーサイクルで働く冷凍機がある。高温側（放熱側）の温度は35℃、冷凍能力（低温側から奪う熱量）は3.0 kW、所要動力は0.50 kWである。絶対温度は℃

低温側の温度は約−9℃です。カルノーサイクルでは受熱量QHと放熱量QLの差が仕事で、効率はη＝(QH−QL)/QH＝(TH−TL)/THです（DOE Fundamentals Handbook Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow Vol.1 Second Law of Thermodynamics 式1-23）。

逆に回した冷凍機でもQH＝QL＋W、QH/QL＝TH/TLで、成績係数（奪う熱量と動力の比）はQL/W＝TL/(TH−TL)です。

TH＝35＋273＝308 K

QL/W＝3.0÷0.50＝6

TL＝TH×QL/(QL＋W)＝308×3.0÷3.5＝264 K

TL＝264−273＝−9℃

「−16℃」はヒートポンプの成績係数TH/(TH−TL)を6とした値、「−3.5℃」は放熱量3.5 kWを冷凍能力とみなした値、「30℃」は℃のまま比例させた値、「−229℃」は成績係数の逆数を使った値です。逆カルノーサイクルの成績係数は冷凍機でTL/(TH−TL)、ヒートポンプでTH/(TH−TL)で、温度は絶対温度で入れます。