【過去問の解答と解説】機械保全技能検定 3 級 (電気系）学科試験問題（平成30年本試験）を解いてみた

2021年1月5日

記事の目的

本記事では国家検定である機械保全技能検定3級（平成30年本試験）の学科試験の解答と簡単な解説を掲載する。

3 級機械保全技能検定学科試験問題（平成30年試験）の解答と簡単な解説

1 ボール盤では，リーマ加工，中ぐり，座ぐりの作業はできない。

解答：×

ボール盤はDrill Machineとも呼ばれ，金属などの素材に正確に穴をあけるための工作機械である。
リーマ加工とはドリルなどであらかじめ下穴加工された穴に対する仕上げの加工として用いられる。
中ぐり（なかぐり）加工とは，ドリルなどであけた下穴をさらにくり抜いて広げる加工方法である。
座ぐり加工とはネジやボルト頭部，座金などの飛び出しを防ぐための穴加工である。

2 旋盤は，工作物を主軸に取り付け，切削工具を回転させながら切削加工を行う工作機械である。

解答：×

旋盤（せんばん，英: lathe）は削られる対象物を固定し回転させ，固定されている刃物（バイト）に当てることで切削加工をする工作機械である。
1780年にイギリス人のヘンリー・モーズリ―が発明したのが最初と呼ばれる。

3 直流回路に電流Iが流れるとき，抵抗Rで消費される電力Pは，P ＝IR²で求められる。

解答：×

抵抗Rに電圧Vがかかり，電流がI流れているのであれば，電力Pは，P=V・Iにて求められる。V=I・Rにて求められるので，P=RI²が正である。

4 2極と4極の三相誘導電動機を同じ電源で使用する場合，4極の回転数は2極の回転数の2倍になる。

解答：×

60Hz電源の場合，2極の三相誘導電動機は無負荷状態で約3600rpm，4極では約1800rpmとなる。
負荷がかかれば無負荷状態の回転数からやや減少したところで安定する。

5 一般的に，アナログ方式の回路計（テスタ）では，交流電圧値を測定することはできない。

解答：×

可動鉄片形などのアナログ方式の回路計では交流電圧値を計測することが可能である。

6 シーケンス制御には，順序制御や条件制御などがある。

解答：〇

シーケンス制御には順序制御，時限制御，条件制御がある。

順序制御とは一つの動作が完了すると，次の動作に進む制御である。
時限制御とは時間や時刻で行う動作を決定する制御である。
条件制御とはセンサで検知した結果を元に，その後の動作を分岐させる制御である。

7 管理のサイクルとは，Plan→Do→Action→Checkの順に繰り返し回すことである。

解答：×

管理のサイクルはPDCAである。Plan -> Do -> Check -> Actionである。
1950年頃から日本企業に浸透し始めたのが起源である。PDCAに囚われていることが今の日本の低成長の原因の一つであるとの説もある。

8 五感や簡易な測定器などによる点検は，安全が確認できれば，必ずしも機械を止めて行う必要はない。

解答：〇

日常点検は，運転管理部門が担当し製造部署の運転員が直毎に現場パトロールを実施する。
パトロールコースと検査するポイントは予め決められており，各検査対象の状態を五感または測定器によって観察し記録に残す。
静機器では配管やタンク，継ぎ目などからの漏れの有無をチェックする。動機器では回転機などの振動や温度などを測定または異音などを聴音する。また，現場に設置されているゲージ類などの値も読み取り，これらを記録する。
もし，パトロールで異常やそれに至る傾向を発見した場合は，関連部門に連絡し，対策を検討する。

9 設備履歴簿に，故障が発生した日付やその状況を記録しておくことにより，故障傾向の分析に利用することができる。

解答：〇

設備履歴簿は以下の内容を記録する。
以下を計測する上で設備の故障分析や改修・更新の判断材料となる。
これらの記録を残すことは設備保全にとって大切な作業である。

●設備運転記録
●設備点検
●機械の故障及び補修記録
●設備の取得金額

10 ウォータハンマ（水撃現象）の発生を防止する方法の1つとして，弁をできるだけ急速に閉めることが挙げられる。

解答：×

ウォーターハンマーは圧力の急激な変化で誘発されることから，弁を急速に閉めることがウォーターハンマーの発生につながる。

11 ガントチャートは，工事の進捗状況などを把握するために用いられる。

解答：〇

第1次世界大戦時に，アメリカ人の機械工学者であり経営コンサルタントでもあったヘンリー・ガントによって考案された。
プロジェクトを管理するために，プロジェクトの各段階を細かく作業単位まで展開（Work Breakdown Structureを参照）して
ツリー構造で階層を表示し，全体の作業の流れおよび進捗状況を表したものである。
縦軸でWork Breakdown Structureを表して，作業内容・担当者・開始日・終了日・作業間の関連などを置き，横軸に日時（時間）をとって，横棒によって行う期間と進捗状況などを視覚的に示した図である。

12 炭素鋼であるS20Cの炭素含有量は，約2.0％である。

解答：×

S2OCは，機械構造用炭素鋼のうち，半軟鋼に相当する鋼材である。（炭素含有量は0.18～0.23%）
ＳＳ材と同じく，一般構造部材や汎用フレーム，軸の材料として使われる。

炭素鋼のうち，炭素含有量（質量パーセント濃度）が0.25%以下を低炭素鋼，0.25 – 0.6%を中炭素鋼，0.6%以上を高炭素鋼と呼ぶ。
特に0.6%以下の低炭素鋼と中炭素鋼は広く使用されていることから，0.6%以下の炭素鋼を普通鋼とも呼ぶこともある。

含有されている炭素量が多くなると，引張強さ・硬さが増す反面，伸び・絞りが減少し，被削性・被研削性が悪くなる。
また，熱処理を施すことにより，大きく性質を変える事が出来る。
炭素鋼の代表的な熱処理としては，焼なまし，焼ならし，焼入れ，焼戻しがある。

13 ステンレス鋼は，鉄鋼にクロム（Cr）やニッケル（Ni）を加えて金属の性質を改善したものである。

解答：〇

ステンレス鋼に含まれる合金元素としてクロムが不可欠である。
更に，ニッケルを主要合金元素として含むステンレス鋼も主流である。

主要な合金元素がクロムのみであるステンレス鋼をクロム系ステンレス鋼（Cr系ステンレス鋼）
主要な合金元素がクロムとニッケルのステンレス鋼をクロム・ニッケル系ステンレス鋼（Cr-Ni系ステンレス鋼）と呼ぶ。

14 焼入れ硬さは，鋼のクロム含有量によって決まる。

解答：×

鋼中の炭素量が増加すれば，焼入れ時の硬さが増す。
クロムは鉄とともに硬い複炭化物をつくるので著しく耐摩耗性を増す。

15 5S（整理・整頓・清掃・清潔・躾しつけ）の「整頓」とは，必要なものと不要なものを区分し，不要なものを置かないことをいう。

答え：×

整理不要なものを捨てること
整頓使いやすく並べて表示をすること
清掃きれいに掃除をしながら，あわせて点検すること
清潔きれいな状態を維持すること
しつけきれいに使うように習慣づけること

16 リミットスイッチは，移動する機械各部の位置や，コンベア上を搬送されているワークの位置などを検出することができる。

答え：〇

リミットスイッチは移動する検知対象がレバーに対して接触した後，一定距離作用することでレバーが特定位置に達した際に接点信号にてその情報を出力する機器である。

17 サーボモータは，オープンループ方式で制御される。

解答：×

サーボモーター (Servomotor) とはサーボ機構を用いて位置，速度等を制御する用途に使用するモーターである。
サーボ機構は，制御対象の制御量を目標値に追従するように自動で作動する仕組みである。
現在は，ロボット用途などに使用される「検出器付の電動機」で，フィードバック制御するものが一般的である。

オープンループ制御とは制御装置から決め打ちされた運転信号を制御対象に出力する制御である。
つまり制御対象の制御量を監視しない制御である。

クローズドループ制御とは制御装置に制御対象の制御量をFeedbackする必要があり，そのような制御をクローズドループ制御と呼ぶ。

18 トランジスタは，真空管に比べて消費電力が大きい。

解答：×

真空管はその動作原理からヒーターでカソードを常に熱して電子を活性化させる必要があった。
消費電力は真空管の方がトランジスタに比べて大きい。

19 導線（電線）に電流を流したとき，導線の周囲に発生する磁界（磁束）の向きは，電流の方向に対して右回りとなる。

解答：〇

右ねじの法則（みぎねじのほうそく）の通り，導線（電線）に電流を流したとき，
導線の周囲に発生する磁界（磁束）の向きは，電流の方向に対して右回りとなる。

20 金属表面に衝突した電子によって，励起された表面の電子が外部に放出される現象を電界放出という。

解答：×

室温で固体表面に負の強電界を印加すると電子を固体内に閉じ込めている表面ポテンシャル障壁が低くかつ薄くなり,
電子がトンネル効果によって真空中に放出される。この現象をに電界放出（電界電子放出）と呼ぶ。

問題文にある現象は二次電子放出である。
電子を金属またはその酸化物，ハロゲン化物などに衝突させたとき，電子自体の反射のほかに，その固体表面から別の電子 (二次電子) が放出される現象。このためには，初めの電子 (一次電子) がある値以上のエネルギーをもっていなければならない。

21 消費電力100Wの電熱器を1時間使用したときの電力量は，360kJである。

解答：〇

100Wの電熱器を1秒使用すれば，その電力量は100Jであり，10秒使用すれば1000Jである。
一時間は3600秒であることから，電力量は360000J≒360kJとなる。

22 電動機の制御に使用されるインバータは，直流を交流に変換するだけでなく，その周波数を変えることができる。

解答：〇

インバータに入力される交流電源は整流され直流電源となる。
直流電源はインバータのスイッチング素子によって交流に変換され，周波数を可変することで電動機の回転数を変化させることが出来る。

23 入力をA，Bとした場合，論理回路におけるANDは「A・B」で表される。

解答：〇

AND（論理積）はA・B，AxBもしくはA∩Bにて表すことが出来，OR(論理和）はA+B，A∪Bで表せる。

24 オペアンプは，信号を増幅する機能をもつ。

解答：〇

オペアンプは2つの入力の差分を増幅して出力する回路（IC）のことである。

25 一般的に，データロガーは，長期間にわたって測定したデータを記録することができる。

解答：〇

データロガーはセンサにより計測・収集した各種データを保存する装置のことである。

26 三相誘導電動機の軸受部が異常に高温となる原因として，巻線の絶縁低下が考えられる。

解答：×

軸受部が異常に高温となる原因は以下の通りであり，巻線の絶縁低下は当てはまらない。

➀　潤滑剤の過度の不足，または過多
➁　軸受の取り付け不良
③　軸受内部すきまの過小あるいは，荷重の過大
⓸　密封装置の摩擦過大
⑤　潤滑剤の不適
⓺　はめあい面のクリープ

27 抵抗器のカラーコードは，抵抗値や許容差などを表す。

解答：〇

以下図に示す通り，抵抗器に印字されるカラーは数値を示しており，抵抗値及び精度を意味している。

10 x 102 [Ω]=1000[Ω]
上記は1kΩで精度±5%の抵抗となる

28 鉛フリーはんだに含まれる鉛の含有量は，1.0%未満である。

解答：×

RoHS指令では，鉛含有率1000 ppm (0.1wt%) 以下に規制されている。

<以下引用>

Lead (Pb): < 1000 ppm (0.1%)
Lead is used in solder, lead-acid batteries, electronic components, cable sheathing, x-ray shielding, and in the glass of cathode-ray tubes.
Known human carcinogen that affects the nervous and renal systems. CAS number = 7439-92-1.

29 ボールねじは，回転運動を直線運動に，または直線運動を回転運動に変換することができる。

解答：〇

ボールねじとはモータ等の回転運動を直線運動に変換する機械要素である。
主な用途として工作機械などのの搬送･位置決めに使用されている。

30 日本工業規格（JIS）によれば，下図は「NPN型トランジスタ」の電気用図記号である。