消防設備士乙3の基礎的知識（機械）。出題傾向と覚えるべき計算式

乙3の基礎的知識は機械系5問。流体・熱・材料の3分野が中心になる

消防設備士乙3の基礎的知識は5問出題され、全体の合格に加えて各科目40%以上の得点が必要です。乙3は不活性ガス・ハロゲン化物・粉末消火設備を扱う機械系の資格のため、基礎的知識も機械系（物理・化学）が中心です。電気工事士等の電気系資格による免除対象外の科目です。

5問中2問以上が合格ラインです。5問すべてを確実に取ろうとせず、計算問題2〜3問＋暗記問題2〜3問で安定的に得点できる準備をするのが現実的です。

消火設備の配管内を流れるガスや液体を理解するための基礎です。以下のテーマが出題されやすいとされています（詳細は過去問で確認してください）。

流体のエネルギー保存則です。圧力・速度・高さの関係式として出題されます。

P + ½ρv² + ρgh = 一定

P：圧力（Pa）、ρ：密度（kg/m³）、v：流速（m/s）、g：重力加速度、h：高さ（m）

断面積が変わっても流量は一定という関係です。

A₁v₁ = A₂v₂

配管の太さが変わったときの流速の変化を計算する問題に使います。

消火設備の規格ではMPa（メガパスカル）が頻繁に登場します。基本の換算を覚えておくと計算が速くなります。

不活性ガスや粉末消火設備では、加圧ガスの温度・圧力・体積の関係が出題されます。

温度が一定のとき、圧力と体積は反比例します。

P₁V₁ = P₂V₂

容器の内圧変化を計算する問題で使います。

圧力が一定のとき、体積は絶対温度に比例します。

V₁/T₁ = V₂/T₂

温度はケルビン（K = ℃ + 273）で計算します。冬と夏でガスの体積がどう変わるかというイメージで理解すると覚えやすいです。

圧力・体積・温度の3つが同時に変わる場合に使います。

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

CO2貯蔵容器の充填量や温度変化時の内圧計算で出題されることがあります。

消火設備の配管・容器は高圧に耐える設計が必要です。材料力学からは以下のテーマが出題されます。

σ = F/A

F：力（N）、A：断面積（m²）。引張応力・圧縮応力・せん断応力の区別も問われます。

安全率 = 破壊強度 / 許容応力

設計圧力に対してどのくらいの余裕を持たせているかを示す指標です。値が大きいほど安全側の設計です。

ε = 変形量 / 元の長さ

弾性域（フックの法則が成り立つ範囲）についての基本概念として出題されます。

乙3の試験では高圧ガス容器の管理に関する知識も問われます。

用語	意味
充填比	容器の内容積(L) ÷ 充填質量(kg)。CO2は液化ガスのため充填比で管理（詳細は告示を確認）
内圧	容器内のガス圧力。温度上昇で上昇するためガス種ごとに管理基準がある
最高充填圧力	15℃での充填上限圧力。IG-55・IG-541等の規格値は規則・告示で確認