2014年4月30日水曜日

コージェネレーション_発電機

ドトール、オットマチガエマシタ、怒濤に対抗して「質」でと書かれていた、ままがいらしたので、ちょっとおせっかいですが。

コージェネの過去問では、
【13231】コージェネレーション方式の発電用の原動機としては,一般に,ガスエンジン,ディーゼルエンジン又はガスタービンが使用される.
のような問題が出題され、最近では
【21164】ガスタービンによる発電設備は,同一出力のディーゼル機関によるものに比べて,振動及び配置面積は小さいが,必要な燃焼用空気量は多い.
とか
22202コージェネレーションシステムの原動機にガスエンジンを使用した場合,一般に,ガスタービンを使用した場合に比べて,熱電比(供給可能熱出力を発電出力で除した値)が大きい
のような問題も出題されたりしています。
よ〜し、「質」で勝負!とノリで
コージェネ財団パンフレットより
こんな資料を覚えてると終わらなくなります。
過去問を見ると、そんな必要はなさげ。
発電機を動かす主な原動機には3種類がありますが、
ガスエンジンとディーゼルエンジンの違いは燃料です。そりゃそうだ…^^;
覚えるまでもなく、ガス(一般的には都市ガス)はインフラが無いと使えません。
エンジンタービンの違いは、メカニズムなんですが船(ディーゼルエンジン)と飛行機(ガスタービン)を思い浮かべられれば、タービンのほうが軽量コンパクトとイメージできそうです。
なお、ガスタービンの「ガス」というのは燃料を指しているのではなくて、燃焼室内で燃焼して高温高圧となった「ガス」で「タービン」を回すことからガスタービンと呼ばれています。もともとタービンを蒸気で回す装置を蒸気タービンというのに対応したものなのでこう呼びます。

なので、

大きさ:ガスタービン(軽量コンパクト)<ガスエンジン、ディーゼルエンジン(おっきい)
大きさが犠牲になるのだから、何らかのメリットがあるはずで
効率:ガスタービン<ガスエンジン、ディーゼルエンジン
発電機なので、ここでいう効率は発電効率、熱になったエネルギーから取出せる電気エネルギーが大きいということです。
ガスタービンは発電効率はガスエンジンやディーゼルエンジンより低いですが、熱エネルギーを取出すことも考えると(これがコージェネ)熱電比は大きいということになります。
これだけ覚えておく、というかイメージできれば問題は解けると思います。

omake】 
南ぬ島のママ、通称「しま^3」・・(冗談です、m(_ _)m
がブログに、熱電可変型ガスタービンコージェネレーションシステムのことを書かれていました。

ガスタービンではタービンを回した高温高圧のガスを回収して熱として利用するわけですが、

・ 蒸気需要が大きいとき
  →排熱回収ボイラで追いだきをする。
・ 蒸気需要が小さいとき
  →過剰な蒸気をガスタービンサイクルの中に注入することで電気出力を増大させる。
というシステムにして熱電可変にしているようです。出ないな^^;
 参考:(公社)日本ガスタービン学会HP→http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/jetlab/gtsj/

2014年4月28日月曜日

コージェネレーション

コージェネレーションシステムに出てくる熱電比。
22202コージェネレーションシステムの原動機にガスエンジンを使用した場合,一般に,ガスタービンを使用した場合に比べて,熱電比(供給可能熱出力を発電出力で除した値)が大きい
という出題がありましたが、合格物語の解説では、
疑惑?の熱電比
の図とともに、
ガスタービン発電方式とガスエンジン発電方式の排熱温度は,ほぼ同じであるが,ガスエンジンの方が発電効率が高いため,熱電比は小さくなる.
と説明されています。
この図だけを見ると、ロスが少ない方が・・・とか考えてしまうのかもしれませんが
前振りがあります。
読み飛ばさないようにと注意しても、書かれてないものは・・・
行間を読む_(・_・  本当ですかぁ?

(原動機を使用しての)発電というのは燃料のエネルギーを利用するわけですが、発電効率というものは50%もありません。効率がいいシステムでも40%程度。
発電機を動かす原動機の効率がそれ程高くないということ
電気として取出せない半分以上のエネルギーは熱となり放熱されてしまいます。
その熱を有効利用しようというのがコージェネレーションシステム。
イメージとしては、
解説の図はこう読みます(本当ですか?)
廃熱として利用されていなかった熱エネルギーを、空調や給湯に利用します。(それでも利用が難しい廃熱はでます)
その利用することができる熱エネルギー(=供給可能熱出力)と電気エネルギー(発電出力)との比を熱電比といいます。
ようは、総合効率における(熱出力)と(電力)の割合です。
こんな係数、何のために?はコチラ(参考程度ですが)
http://sato4f-jottings.blogspot.jp/2013/07/blog-post_17.html
http://sato4f-jottings.blogspot.jp/2013/07/blog-post_1789.html
http://sato4f-jottings.blogspot.jp/2013/07/blog-post_20.html

*エネルギー効率は年々改良されているので、新問で出ると数値は多少違うかもしれません。

下記のパンフレットでは、発電効率40%(LHV:低位発熱量)等となっています。


コージェネ財団パンフレット(2013年版)
総合効率90%というのは、発電に電気化学的発電機(ようは燃料電池)を使うときのものです。化学反応をそのまま使うので変換ロスが少なくなります。
*LHV:低位発熱量って?(気になる方だけ、深入りです)→http://www.jsrae.or.jp/annai/yougo/153.html
**CGSに深入りは必要ないと思いますが、興味がある方はコチラ
( コージェネレーション・エネルギー高度利用センターパンフレット)
コージェネ君が説明してくれます。

2014年4月27日日曜日

平均演色評価数(Ra)

光源の演色性評価の指標にRa(平均演色評価数)というものがあります。
合格物語の解説には、
>演色性の良否は,基準光源と比較したときの色ずれの程度を100から減じた「演色評価数」で示される.
[演色性]:物体色の見え方の変化を起こさせる光源の性質.光源の一様な分光分布,すなわち白色から外れるに従って演色性は悪くなる.JIS Z 8726で評価方法が規定されている.【11071】解説)
と書かれています。
サクサク進むと、
一般照明用電球の演色評価数は,100W白熱灯の場合で100であり,蛍光ランプの演色評価数は,白色のもので64.その他特に演色性を改善したものもあるが,白熱灯よりは低い.
【10051】【06052】【06055】解説)
ということなのですが、あれ、ちょっとイメージが違う。
白熱電球やハロゲン電球だと自然光とは色が違って(赤味がかかって)見えるんですが?
服の色とかを見るとき、ハロゲン球だけだとモスグリーンが茶色っぽく見えたりします。
おかしい?(解説が?、ワタシの眼が??、それともアタマが???(ーー;
と思って、
JISを調べてみたときのこと。
(深入りです。合格物語の解説でナットクの人には必要ないです)

JIS Z 8726「光源の演色性評価方法」をみると、評価の手順が定められています。
(参考→http://kikakurui.com/z8/Z8726-1990-01.html
もともとはCIE(国際照明委員会)が定めた演色性評価方法を踏襲しているようで、
その中に算定の数式が書かれています。
よくわからないことは飛ばして読むと・・・
評価の方法は、試験色を試験光源(Raを求めたい光源)と比較対照の基準光源(Ra100の光源)とで測色して、色差を算出。
試験色はこんなんで決められています。
演色評価色票
細かいことを言えば、
平均演色評価数(Ra):試験色No.1〜No.8の演色評価数の平均値
特殊演色評価数(Ri):試験色No.9〜No.15の個々の演色評価数
とがあります。
で、基準光源(Ra100の光源)は自然光
ではなくて
試験光源が5000K未満のときは完全放射体の光
試験光源が5000K以上のときはCIE昼光
を用いると決められています。

がびーん(@_@)(より道さん?パクリm(_ _)m

そ、そういうことなんですね(汗)
基準光源は、試験光源の色温度に合わせて決める(試験光源によって違うもの)とは。
勝手に自然光=CIE昼光(D65)とか思い込んでましたが、色温度が低い場合(白熱電球等)は、それに応じた基準光(同じ色温度の光源)で比較するのか。

なので、
色温度差のあるランプ間では、平均演色評価数(Ra)値の比較をしてもあまり意味が無い。
また、演色評価数というのは色ズレの度合いなので、主観的な色の見え方(好ましさ)を示すものでもありません。
肌色が綺麗に見えるとか、料理がおいしそうに見えるというのは人間の主観なので、演色評価数だけでは決まりません。演色性が低くてはどうにもなりませんが、ある程度以上あれば、好ましい方向にズレた方が綺麗に見えます。
(肌色であれば同じRa値でも、少しピンクがかった方が緑味掛かるより好ましい等)
それと、演色評価数は、
 Ra = 100m− 4.6ΔE (ΔE:色差・・ΔE=1で色の差をやっと識別できるくらいの差) 
という計算式で求めるので、色差が1違うとRa値は4.6違うことになります。
(実際は小数点以下は丸めます。これもJIS Z 8401(数値の丸め方)で決まってます)
なので、
細かい演色評価数の差で演色性の良否をいっても実用的な意味はほとんどありません。
(人間の目では見分けられない)

2014年4月24日木曜日

保守率

照明設備の光源から出力される光束は、点灯時間の経過に伴って低下していきます。
光源の設計光束維持率曲線
蛍光灯(ラピッド型)は約12.000時間が交換時間となり(ランプ寿命)、この時点で光束が初期光束値(100時間時)の約80%に減退します。
 また、光束は照明器具やランプの塵埃などによる汚れによっても低下していきます。
照明器具の設計光束維持率(清掃間隔1年)
一般的な事務所でも、下面開放型(ルーバー付きを含む)器具の1年経った清掃する直前の照明器具から放射される光束は、1年前の85%くらいになっています。
照度計算をする際の保守率は、上記二つの係数を掛け合わせたものになります。
 (保守率)=(光源の設計光束維持率)×(照明器具の設計照度維持率)
簡易計算用に下記のような表も用意されています。
保守率
一般的な事務所の下面開放型(ごく普通の器具)で、保守率0.7。1年経つと明るさが3割引きになるということです。・・本当ですか?
 *上記各表は、照明学会・技術指針:照明設計の保守率と保守計画(第3版)を加工

通常のオフィスの大雑把な想定をしてみると、
光源(蛍光灯)の設計光束は、
のように減退し、
照明器具の設計光束は、年間3,000時間点灯とすると
と減退するので
重ね合わせると
となります。
照明計画は最低限の光束となったときでも必要光束が得られるように設計するので、ランプ交換した後や清掃をした直後は設計照度よりかなり余分に明るくなっていることになります。この過剰分をセンサ(もしくはタイマー)を用いて調光することで(必要分まで照度を落として)節電するのが初期照度補正制御です。
蛍光灯で約15%の節電になるようです。
なので、【15223】【24154】
適正照度維持制御(センサーにより自動的に設定照度へ調光する制御)の適用の有無による照度の差
というのは、図の矢印部分のことで
ランプ清掃のビフォー、アフター
ランプ清掃をすると設計照度より明るくなる(照度の差が大きくなる)ということを言っています。そりゃそうだ^^;
表や数値を覚える必要はないと思いますが、節電の考え方(技術の進歩でムダなことはやらない)だけわかっていればいいんだと思います。
参考:(公社)日本電気技術者協会HPhttp://www.jeea.or.jp/course/contents/09105/

今朝、駅のコンコースでツバメが巣作りをしていた。
花粉もそろそろ終わり.来週は怒濤の?ゴールデンウィーク突入です。
誰かが「呟いて」ないかなと検索したら
「鉄道駅のツバメの巣ウォッチング」というHPに行き当たる。
http://ekitsubame.bdc-tokyo.com/ekitsubame0/
ひまじ、オットシツレイシマシタ、手間ひま掛けてこういうものを作る人もおるんやー
とエセ関西弁風…^^;
H25年版

2014年4月23日水曜日

平均照度

メモです。
南の島の合ママが、
保守率照明率の問題を
単独でとらえるのではなく,一連の繋がりを意識して,出題の意図を読み取るようトライ
しているようなのですが、ちょっと混乱しているようなのでおせっかいです。

屋内の全般照明の光束法による平均照度は、
(平均照度)E=FNUM/S
       = F(光源光束) ×N(個数)×U(照明率)×M(保守率)/S(床面積)
全部を掛けるということでもいいのですが、
(作業面照度に有効な光束)の単位面積あたりの値(= 照度)です。[lm/㎡]

照明率
照明率
図のように、照明器具からの光は、直接作業面に到達するものの他にも、反射板で反射されて到達するものや部屋の天井・壁・床等で反射して到達するものもあります。一方、窓等から外へ出てしまう光や壁面等で吸収されてしまう光は、作業面を明るくはしません。即ち部屋の天井・壁面・床の反射率と、部屋の形状(間口や奥行きに対する光源の高さ)によっても変わってきます。
反射率
天井・壁・床の反射率が大きい方が作業面の照度は大きくなり効率的な照明ということになります。
室指数
上図のように、間口(奥行き)に対して照明器具の高さの割合が小さい場合は、作業面に達する直接光の割合は大きくなり、照明器具の高さの割合が大きい場合は小さくなります。
反射光についても同様に光源の高さの割合によって変わってきます。
この、間口、奥行き、光源の高さの関係を示すものが室指数で、
 (室指数)=(間口×奥行き)/(間口+奥行き)×(作業面から光源までの高さ)
で計算します。
一般に、左側のような整形な部屋ほうが間口(奥行き)に対する光源の高さの割合は小さくなり(≒室指数は大きくなる)
(室指数)=(3m × 3m)÷(3m + 3m)× 2m = 0.75、作業面からの照明器具高さ2mとして
20m四方のような広い部屋になれば、光源の高さの割合は更に小さくなるので
(室指数)=(20m × 20m)÷(20m + 20m)× 2m = 5
というように、間口・奥行きに対して光源の位置が低くなると効率的な照明ということがいえます。
逆に、右側のような細長い部屋は間口・奥行きに対して光源の位置が高くなり(≒室指数が小さくなる)、
(室指数)=(1m × 9m)÷(1m + 9m)× 2m = 0.45
効率の悪い照明ということになります。
*上図の場合、照明器具の設置台数が同じであれば床面積は同じなので単位面積あたりの器具台数は同じになるのですが、平均照度は異なります。→【05225、20224】
極端な事例でイメージしてみるとわかりやすいかも。

この反射率と室指数を元に、照明器具メーカーの提供している配光データシートの照明率表から照明率を読み取ります。
照明率表(屋内用)

保守率
照明器具の使用時間の経過とともに、ランプの光束減退、器具の汚れ、室内面の反射率低下等によって照度が低下します。
照明設計では、このような照度低下を補うために補正係数を設けて必要な照度レベルより高い照度レベルになるよう設計します。この補正係数のことを保守率といい、
 (保守率)M = Et(必要照度) ÷ E1(初期照度)
        = Et(照明器具の清掃、交換を行う直前の照度) ÷ (設計時に見込む照度)
で定義されます。
ようは、ランプの経時劣化や汚れ等を見込んで最低限必要な照度は確保できるように設計するということ。
なので、
(保守率)M =(光源の設計光束維持率)×(照明器具の設計光束維持率)
といえ、
光源の設計光束維持率はランプの計画光交換時間により(蛍光灯で10,000時間等)
照明器具の設計光束維持率は清掃間隔(1年)、照明器具の構造(露出型、カバー付き等)、周囲環境(塵埃の量、他)等による標準的保守率が照明学会によって一般的に推奨される値が示されています。
つまり、保守率の値が大きい(1に近い、0.9とか。割り引く値を小さくできる)ほど汚れにくいということなので、初期照度を小さく設定できます。汚れやすいところで使用の場合は保守率を小さくして(0.5とか。割り引く値を大きくする)初期照度が明るくなるよう設計します。

2014年4月22日火曜日

施工_ウラ技?

施工は苦手科目です。
キライということでもないのですが、とにかく膨大な量(数値)があるのがネックでした。
もうほとんど忘れています。生粋の現場監督や真剣に受験したオッサンにはどうやっても勝てない。資格試験は選抜試験とは違うので、別に勝てなくても問題は無いのですが、13点以上取れないと他で100点取っても不合格になります{{{{(+_+)}}}}
元々苦手意識はあったので、目標点数も低めで17点(7割できれば・・)でしたが、
ウラ模試1、2が共に13点で焦って、直前2週間くらいはかなり詰め込みました。
で、効果があると思える試験対策。
(なんちゃってかもしれません。人それぞれだと思うので、眉に唾をつけながらさらっと読んで下さい…^^;
いつもの通り合格物語のヨイショです。回し者なんで・・本当ですか?
冗談はおいておいて。

合格物語には、解説集というものがあるのですがこれを冊子印刷します。
(Adobe Acrobatの印刷機能にあります。ネット検索すると出てくると思います
A4の印刷物でもいいのですが、持ち歩くのには二つ折5の方が見やすい。
ワタシは調子に乗って全部作ったのですが、結構な量があります。
http://sato4f-jottings.blogspot.jp/2012/03/blog-post_25.html
解説集(特に施工)は、過去問を元に制作してるんではなかろうかというくらい良くできていると思うのですが(本気で書いてますよ〜、あとWeb講義も。ヨイショ〜!<マテ
これに過去問を解きながらマークしただけです。
(どこかに紹介があったと思うのですが探せなかった)
例えば、
コンクリートの湿潤養生の期間は、JASS5で決められていて、解説集でも表にまとめられています。
合格物語解説集_拝借
過去問は
【11112】「計画供用期間の級」が標準で,普通ポルトランドセメントを用いたコンクリートの打込みを行ったので,湿潤養生を5日間行った.
【15115】普通ポルトランドセメントを用いる水密コンクリートについては,実積率ができるだけ大きい粗骨材を使用し,初期の湿潤養生期間を10日間とした.
【16112】暑中コンクリートにおける湿潤養生の開始時期は,コンクリート上面においてはブリーディング水の消失した時点,せき板に接する面においては脱型直後とした.
17124】建築物の計画供用期間の級が「長期」の場合,普通ポルトランドセメントを用いるコンクリートの打込み後の湿潤養生の期間は,5日間以上とする.
【22104】普通ポルトランドセメントを用いたコンクリートの養生において,コンクリート打込み後,床スラブ等の露出面を散水等により5日間湿潤状態に保つことは,初期ひび割れの防止に有効である.

と出題されていますが(H24年版です)、出題箇所をマークしておきます。
(もう覚えているところは必要ないですよ〜)
こんな感じ。
表をキチンと覚えた人も、普通ポ:5日/7日とだけしか覚えていなかった人も取れる点は同じくらいのハズ。余力を残して、水密コンクリートの解説を読んで特徴をうっすらと覚えておいた方がいいくらいです。意味なく全部にマークしても覚えられなければ意味が無い(点にならない)。
あとは、この冊子を持ち歩いておりに触れて詰め込みです。地下鉄1駅2分でもマークしたところだけなら4、5ページは見返せます。
Web講義には、
最低限,合格物語に収録されている平成3年~去年度までの過去問題だけは,きちんとマスターしておいて下さい.
と書かれていますが、「最低限」で「きちんとマスター」ですかぁ〜(ノ゚ο゚)ノ
ぼやいていても始まらないので、出たとこ(過去問)だけはチェックしておきましょう。
こんな試験対策だけでもそれなりの点数が取れるもんです。
(たまたま正解もありましたが…^^;
え〜い、覚えてしまえ!で覚えられる人はそれでいいのですが、
限りあるリソース(記憶力)を大切に使わないといけないお年頃(アラフ○、オットシツレイシマシタm(_ _)m)の方向けの浅知恵でした<ぉぃ

(使用上の注意)本試験の過去問データなので、資格学校の模試のリベンジには効果が無いかもしれません。

【追記】
届出書類のような項目は、解説もなにも覚えるしかない決まり事なので、
スマホアプリや単語カードのようなものの方が効果的だと思います(解説集も無いし・・)

冷凍サイクル_過去問

冷凍サイクルを簡単に見てみましたが、
設備の「冷凍」で過去問を検索してみると、(H24年版です)26問ヒットします。
過去問_冷凍
冷凍機関係の問題は何問かあるのですが、このうち冷凍サイクルを理解していないと解けない問題はありません。本当ですかぁ〜(katuzo_sanパクリ)
極端な話ですが、内容はわからなくても特徴の暗記で乗り切れます。
冷凍機(圧縮式、吸収式)に関するのは、
06191】吸収式冷凍機は,一般に,冷媒としてアンモニアを使用する.
H6年の過去問ですが、フロンやCO2のこともあり、アンモニア冷媒は復活していますが、そういう問題は出なさそう。なことも無いのか→参考【24192】
12193】冷温水発生機は,圧縮式冷凍機部分とボイラー部分とを一体化させたものである.
14195】二重効用吸収式冷凍機は,遠心冷凍機に比べて,冷却塔から大気に排出される熱量を少なくし,冷却塔を小型化することができる.
【18232】空調用冷却塔の補給水量は,一般に,電動冷凍機を用いた場合より二重効用吸収冷凍機を用いた場合のほうが多くなる.
くらい。
出たとこだけの暗記でいけそうですし、今や製図試験規模であれば、空冷ヒートポンプが主流。大規模な設備だと設備士さんの範疇です。
図問題もありますが、
【16201】
【22111】
のような問題も、冷凍機・冷温水機・ヒートポンプ・ヒートポンプチラーの内部構造(仕組み)がどうこうということを知らなくても、何を動力源(エネルギー)にして冷水/温水(冷風/温風)を得るかだけの問題です。

2014年4月21日月曜日

冷凍サイクル_相変化

冷暖房において、冷媒の気体と液体の相変化の時の熱エネルギー(潜熱)を利用するのですが、
基本は、冷媒を圧縮→凝縮(液化)→減圧→蒸発(気化)→圧縮と連続的に状態変化させ、循環させて冷凍作用を行わせます。
大雑把な話になりますが、気体と液体の相変化の時の熱エネルギーを利用するために、冷媒を機械エネルギーで圧縮して高温・高圧にするのが圧縮式。
熱エネルギーで水蒸気(水冷媒の場合)を得るのが吸収式です。


圧縮式
合格物語解説集_拝借
簡単に描けば

試験で聞かれるとしても、冷媒がどう変化しているかということくらいなので
冷媒の相変化だけを取出せば、


これがイメージできれば問題は解けそうです。

吸収式
もっかい、合格物語解説集_拝借
コチラも簡単に描くと

高圧とか低圧とかは相対的な意味合いです
外部との熱交換を蒸発器・凝縮器で行うのは同じで、圧縮式では機械エネルギー(動力は電気でもガスでも圧縮機が稼働できればオッケイ)だったものを、熱エネルギー(加熱)で行うのが吸収式です。加熱して冷房するというと、あ”?という気もしますが…^^;
イメージは、

圧縮式冷凍サイクルと圧縮の部分の仕組みが違うだけで、気化熱を利用して冷熱(冷水)を得るということでは、冷凍の原理は同じことです。

冷媒は気体と液体との相変化時の熱量の移動を担うものなので、
圧縮式冷凍機の場合、常温でガス(気体)で、圧力をかけると液化する必要があるのですが、かつて使われていたフロン(フレオン)は化学的に安全、安定なのですが、オゾン層破壊や温暖化の問題で代替品へ移行しています。
フロン類は蒸発温度が0℃以下のものも多く、常温で気化してその気化熱で冷熱(冷水)を得ます。
一方、吸収式冷凍機は蒸発器や吸収器内は真空に近い(解説集の図の6~7mmHg≒0.009気圧)ので、10℃以下(0.01気圧だと6.5℃で蒸発します)で水を蒸発させて冷熱を得ています。

2014年4月20日日曜日

冷凍サイクル_p−h線図

(25歳になるっーことは)平成生まれ(ノ゚ο゚)ノ・・・本当ですか?
の合ママが、変形の(尖ってる^^;)冷凍サイクルの図を書かれていたのではて?
と思ったのですが、
もしかしてp-h線図(圧力ー比エンタルピー線図)を重ねたのだろうかと思い、前に描いた図を反転させてみました。冷媒の循環は反時計回りです。


これを90度回転させると、合格物語の解説集の
合格物語_解説集拝借m(_ _)m
の図
解説集の「成績係数の解説」に載っているのはp-h線図(圧力-比エンタルピー線図)。
p-h 線図
縦軸に圧力(の対数、横軸に比エンタルピーをとったもので、
冷媒が冷凍装置内を循環していく間に、 各機器内でどのように状態変化し、冷媒に対してどれだけの熱エネルギーと仕事の出入りが なされるかが読み取れるらしいです。
 *比エンタルピー:1kgの冷媒(物質)が持っているエンタルピー
 **エンタルピー:ある物質が持っているエネルギー(熱+圧力エネルギー)
 ***熱量:ある物質から外部へ放出した(または取込んだ)熱エネルギー
       (日本冷凍空調学会HPより:http://www.jsrae.or.jp/E-learning/ental-1.html
なので、ある物質のエンタルピーが変化するというのは、その分だけ外部と熱や動力を出し入れしたということです。通称:エネルギー保存則(熱力学の第1法則)
それぞれの線の上が、冷媒の状態の変化を表しています。
→解説集「成績係数」

2014年4月19日土曜日

オット(音)_5

レベルというのは、測りたい物理量の大きさを基準値(最小可聴音)で割って、その比を常用対数を取って表した尺度です。
なので、レベルの値(dB値)をそのまま加・減算はできません。
dB値に換算する前のエネルギー量に戻して計算します。

レベルの合成
音が重ね合わせられると、個々の音の強さを加算した値が全体の音の強さになります。
たとえば、2つの音(音圧レベルL1、L2)があると、
合成音は
レベルの合成














となるのですがぁ〜、
試験で出たデシベル計算の問題は、
「2倍で +(プラス)3dB」半分で −(マイナス)3dBともいう)
を知っていれば解けます。
同じ大きさの音の場合は、L1 = L2として計算すれば、L1 + 10log2 = L1+3 となるので対数計算をしてもいいのですが、試験は要領。(長々と書いてきてそれですか<ぉぃ
おそらく対数表や電卓を使わないと計算できないような問題は出ない。

過去問を見てみます。
【03061】
点光源から1.5mはなれた点の音圧レベルが90dBであった。
この音源の音響出力が2倍になった場合、音源から3m離れた点の音圧レベルを求めよ。

まず、音響出力が2倍になると、90dBの音圧レベルは2倍で+3dBなので
 90dB+3dB = 93dB
になります。
次に、1.5mから3mに移動すると逆2乗則(距離の2乗に半比例)で減衰するので
距離が2倍ということは2^2で1/4になります。2倍で+3dBは、別名半分で−3dB
1/4ということは半分の半分なので
 93dB−3dB−3dB = 87dB
になります。

【10061】
A点の音圧レベルをPAとすると、
B点の音圧レベルPBは、
音源が2倍になったので2倍で+3dB
 PB = PA + 3dB
距離が1.5倍になったので、1.5^2で 1/ 2.25。半分で−3dBより減っている(面積が広がる)ので
 PB = PA + 3dB − 3dB −(ちょっと) = PAよりちょっと小さめ・・本当ですか?
点の音圧レベルPCは、
音源が4倍になったので2倍で+3dBが2回で
 PC = PA + 3dB + 3dB
距離が2倍になったので、2^2で 1/ 4。半分で−3dBの更に半分で−3dB
 PC = PA + 3dB + 3dB − 3dB − 3dB = PA
よって、
 PB < PA = PC

【14062】
音の反射のない空間において,無指向性の点音源からの距離が1mの点と4mの点との音圧レベルの差は,約12dBとなる.

距離が4倍なので、4^2で1/16になります。半分の半分の半分の半分です。
つーことで、
 −3dB −3dB −3dB −3dB = −12dB

【24081】
同種で同じ音圧レベルの音源が、ほぼ同じ位置において四つになると、音源が一つの場合に比べて、音圧レベルの値は約6dB増加する。

四つというのは一つの「にばい、にばい」なので2倍で+3dB2回で
 (一つの場合) +3dB+3dB = +6dB

24084
自由音場において、無指向性点音源と見なせる騒音源から50m離れた位置における騒音レベルの値が73dBの場合、100m離れた位置における騒音レベルの値は約70dBになる。

距離が2倍になるので、2^2で1/4になります。半分の半分です。
 70dB − 3dB −  3dB = 67dB

試験は大学入試の数学の試験ではないので、
レベルの意味合い(基準値との比の対数)、
常用対数の意味(等差と等比、2倍で+3dB)、
距離減衰に物理の基本法則(逆2乗則)が適用できる
こんなことがわかっていれば、対数計算はできなくてもいい気はします。

オット(音)_4

「2倍で+3dB」だけの表ですが、
レベルの定義の式から逆算して、各レベルの実際の音圧及び音の強さを計算すると、
レベルの実際の音圧、音の強さ(物理量)
じっと見ると・・・(何も見えない…^^;
1dBの差が、
音圧で、1.258925411794167・・の1/2乗倍 = 1.122018454301963倍
音の強さで、1.258925411794167・・倍になっていることがわかります。
例えば、
 (86dBの音圧)÷(85dBの音圧)
 = 0.399052462993776 ÷ 0.355655882007785
 = 1.12201845430196
・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 (61dBの音圧)÷(60dBの音圧)
 = 0.0224403690860393 ÷ 0.02
 = 1.12201845430196

 (86dBの音の強さ)÷(85dBの音の強さ)
 = (0.000398107170553497 ÷ 0.000316227766016838)
 = 1.25892541179417
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 (61dBの音の強さ)÷(60dBの音の強さ)
 = (0.00000125892541179417 ÷ 0.000001 
 = 1.25892541179417

これは、
もともと、10倍の違いで10dBと決めているので(←10を底にした対数ということ)
1dBの違いは10^1/10(10の10乗根)になります。
10^1/10 = 1.258925411794167
ですが、
(10^1/10)^3(10の10乗根の3乗)= 1.99526231496888 ≒ 2
なので、3dBの差は約2倍になります。
1dBの差は1.2589倍とか覚えて計算するは大変。
  1.2589^3 = 1.2589 × 1.2589 × 1.2589 = 1.9951 なんて実用的ではない。

これは、数式で決めているだけのことなので、3dBの差を
 (74.5dBの音圧)÷(71.5dBの音圧)
 = 0.106176888846198 ÷ 0.0751674808576886
 = 1.41253754462276 ≒ √2
とか
 (74.5dBの音の強さ)÷(71.5dBの音の強さ)
 = 0.0000281838293126445 ÷ 0.0000141253754462274
 = 1.99526231496889 ≒ 2

のように、どこで取っても3dBの差は同じ比率(√2倍、2倍)になります。

*(音圧)^2と(音の強さ)が比例関係にあるので、音圧のレベルは2乗した数値で設定してます。なので(音圧)の比率は√2倍になります。

2014年4月18日金曜日

オット(音)_3

人の聴覚というのはいわゆる五感のひとつで、耳に感じる音の大きさは感覚量で表されます。「大きい音」とか「小さい音」というのは主観による大小を表しています。
それに対して、耳に到達する音圧は物理量です。機器による測定で誰が測っても同じ数値になる。(騒音計を補正することとかは別の話です)
人間の聴覚が聴きわけられる音の刺激は
音の種類と大きさ
で、
音圧は最小可聴音圧の1,000,000(百万:10^6)倍、
音の強さは最小可聴音の1,000,000,000,000(1兆:10^12)倍
と非常にレンジが広い音を聴くことができます。桁数の大きい変化をそのまま扱うのでは大変ですし、建築で問題になるのは人間の聞こえる音だけ。
なので、桁数の大きい数値を扱いやすい「数値」(レベル)で表したものを定義しています。
また、聴覚刺激の感覚量と物理量との間には相関関係、かみそうになるウェーバー・フェヒナーの法則と呼ばれるものがあります。
音圧レベルが10dB下がる(音の強さで1 / 10、音圧で1 / √10 ≒ 1 / 3.16・・になる)と、人の聴覚では音が半減したように感じると言われています。
[dB]表記と聴覚上の感じかた
こうしたことがあり、音響では「レベル」表記を使います。
まとめると、
レベルの種類
音の強さのレベル、音圧レベルは音のエネルギーの流れで、同じことを表していますが、
音の強さには方向成分を含みますが(ベクトル量)、音圧は方向成分を含みません(スカラー量)
試験で式を知らないと解けないような問題は出ないと思うので、レベルというものがどのようなものか(基準になる量との比を対数で表したもの)ということをわかっていればいいのだと思います。


【追記】
対数的な見方ということで、一、十、百、千・・というお金の数え方が、
対数目盛りを使った考え方に似ているという話があります。
イメージとしては了解できそう。
一、十、百、千・・
 お金を数えるときには、上のように一、十、百、千、万・・とするのは通常やっていること。これって目盛り(指折り数えるなら指の一本いっぽん)は等差ですが、数えられるお金の方は十倍ずつになっています。
対数目盛り
 10を底にした対数目盛りです。
もしも、
一円を一目盛りとして書こうとすると・・
等差で書くと・・
“諭吉さん”とか居場所がなくなり、訳がわからなくなります…^^;
(10,000ミリ先なので部屋の外です(ノ゚ο゚)ノ
こういう桁数の大きなものを使いやすくするのが対数表記。
意識しなくても結構人間の感覚(脳の知覚)には合うもののようです。