ボイラーの構造

解説: 炉筒煙管ボイラーは円筒形の胴（シェル）の内部に炉筒（燃焼室）と多数の煙管を配置し、燃焼ガスが炉筒を通り、さらに煙管を通過する際に胴内の水に熱を伝える丸ボイラーの一種です（選択肢1が正しい）。「炉筒煙管ボイラーは水管ボイラーの一種」は誤りで、水管ボイラーとは異なり管の外側に水があっ…

解説: 立てボイラーは胴を垂直方向に立てて据え付ける構造で、設置面積が小さくて済むことが最大の特徴です（選択肢1が正しい）。「胴が横置きになっている構造であり設置面積が大きい」は誤りで、立てボイラーは胴が垂直であり設置面積は小さい（選択肢2は誤り）。立てボイラーは小容量の用途（小規模施設…

解説: 高圧・大容量の蒸気発生に適しているのは水管ボイラーであり、丸ボイラーは低圧・中小容量の用途に適しています（選択肢1が誤り、これが正答）。丸ボイラーは保有水量が多いため、負荷が変動しても圧力変動が水管ボイラーより安定しやすいのは正しいです（選択肢3は正しい）。保有水量が多いため起動…

解説: ウェットバック式（湿り戻り管式）は、炉筒後端の折り返し燃焼室（バックエンド）が水（ボイラー水）で囲まれて冷却される構造であり、伝熱面積が大きくなり熱効率が高い特徴があります（選択肢5が正しい）。「ウェットバック式は現在では製造されておらず廃止されている」は誤りで、現在でも広く製造…

解説: 煙管は管の内側に燃焼ガス（煙）を通し、管の外側にあるボイラー水を加熱して蒸発させる伝熱管であり、「火管式」と呼ばれる形式です（選択肢5が正しい）。「煙管はボイラー水を管内に通し管外の燃焼ガスで加熱する水管の一形式」は誤りで、管内に水を通して管外の燃焼ガスで加熱するのは「水管」の形…

解説: 炉筒煙管ボイラーの伝熱面積は、燃焼ガスが直接触れる面（燃焼ガス側の伝熱面）の合計で算定されます（ボイラー及び圧力容器安全規則第1条）。炉筒は内部に燃焼ガスが流れるため炉筒の内面（燃焼ガス側）が伝熱面となります。煙管も管内を燃焼ガスが通るため煙管の内面（燃焼ガス側）が伝熱面となりま…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第1条

解説: 自然循環式水管ボイラーは、加熱によって温度が上がった（密度が低下した）水がドラムへ上昇し、温度の低い（密度が高い）水が下降管を通って下降するという、密度差（比重差）による自然対流を利用してボイラー水を循環させます（選択肢5が正しい）。「ポンプを使ってボイラー水を強制的に循環させる…

解説: 強制循環式水管ボイラーは循環ポンプによって強制的にボイラー水を循環させるため、自然循環では循環力が低下する高圧領域においても安定した循環が得られ、また水管の配置レイアウトの自由度も高まります（選択肢5が正しい）。「自然対流のみを利用するためポンプは設置されない」は誤りで、ポンプを…

解説: 貫流ボイラーは給水を一方向（貫流）に管内を流しながら予熱・蒸発・過熱させる構造で、ドラム（汽水分離胴）を持たないことが最大の特徴である。したがって「給水が管内を一方向に流れながら加熱・蒸発・過熱される構造であり、ドラムを持たない」は正しい。「貫流ボイラーはドラムを持ち水の循環によ…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第1条・第24条

解説: 水管ボイラーは保有水量が少ない（丸ボイラーより少ない）ため、起動時間は丸ボイラーより短いのが特徴です。「水管ボイラーは保有水量が多いため起動時間は丸ボイラーより長くなる」は誤りで、これが正答です（選択肢4が誤り、これが正答）。高圧・大容量に適しているのは水管ボイラーの正しい特徴で…

解説: 水管ボイラーでは、上部に位置するスチームドラム（汽水ドラム）が気水混合物から蒸気と水を分離する役割を担い、下部に位置する水ドラムが水の供給・循環の起点となります（選択肢4が正しい）。「スチームドラムは下部に配置され、水ドラムは上部に配置される」は誤りで、スチームドラムが上部、水ド…

解説: 過熱器はスチームドラムから出た飽和蒸気を燃焼ガスでさらに加熱し、飽和温度より高い温度の過熱蒸気を生成する装置で、高圧・大容量の水管ボイラーに設けられることが多いです（選択肢3が正しい）。「過熱器は給水を蒸発させる部分でありボイラー本体として必ず設けられる」は誤りで、給水を蒸発させ…

解説: 鋳鉄製ボイラー（セクショナルボイラー）は鋳物製のセクションを複数枚組み合わせてボイラーを構成する構造のため、各セクションを分解して建物内に搬入でき、設置・拡張が容易であることが特徴です（選択肢3が正しい）。「鋳鉄製ボイラーは高圧蒸気の発生に適しており工場の動力用途で広く使用される…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第1条

解説: 鋳鉄製ボイラーは引張強度が低く脆性破壊のリスクが高いため、ボイラー及び圧力容器安全規則・ボイラー構造規格により最高使用圧力が厳しく制限されている。具体的には『鋳鉄製蒸気ボイラーは0.1MPa以下』『鋳鉄製温水ボイラーは0.5MPa以下（かつ温水温度は120℃以下）』の二つに数値が…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第1条

解説: 鋳鉄製ボイラーであっても、不純物を含んだ水を使用すればスケールの付着・局所過熱・腐食が発生するおそれがあるため、水質管理は必要です。「鋳鉄製ボイラーは腐食しないため水質管理は必要ない」は誤りで、これが正答です（選択肢3が誤り、これが正答）。急冷水の注入による熱衝撃でひびや割れが生…

解説: 鋳鉄製セクショナルボイラーはセクション（鋳物製ブロック）を追加・取り外すことで容量（蒸気発生量・加熱量）を変更できます。これがセクショナルボイラー最大のメリットの一つです（選択肢3が正しい）。「セクションを追加することで容量を大きくできるが取り外しによる縮小はできない」は誤りで、…

解説: 飽和蒸気の温度（飽和温度）は圧力と一対一で対応しており、圧力が高いほど飽和温度も高くなります（選択肢2が正しい）。飽和蒸気には湿り飽和蒸気（水分を含む）と乾き飽和蒸気（水分を含まない）があり、「飽和蒸気は水分を全く含まない完全な蒸気」は不正確で誤りです（選択肢1は誤り）。「過熱蒸…

解説: 飽和水（飽和温度の水）が乾き飽和蒸気に変化する際、温度は変わらず、相変化（液体→蒸気）のためのエネルギーとして蒸発潜熱が吸収されます（選択肢2が正しい）。「顕熱とは物質の状態変化に使われる熱であり温度計では測定できない」は誤りで、顕熱は物質の温度変化に使われる熱であり、状態変化に…

解説: 放射（ふく射）は電磁波（主に赤外線）を媒介として熱が移動する方式で、物質（媒体）が存在しない真空中でも伝わります（選択肢2が正しい）。「伝導は流体の流れによって熱が移動する方式」は誤りで、流体の流れによって熱が移動するのは対流の方式です（選択肢1は誤り）。「対流は固体内部を熱が伝…

解説: スケールはボイラー水に含まれるカルシウム・マグネシウム等の塩類が加熱によって伝熱面の水側に析出・固着したものです。スケールは熱伝導率が非常に低い（鉄の数十分の一程度）ため、熱の伝達を著しく阻害し、伝熱面が局所的に過熱されて損傷や破裂の原因となります（選択肢1が正しい）。「すすは水…

解説: ばね安全弁はボイラー内の圧力が設定された吹出し圧力を超えた場合に弁体が自動的に開き、蒸気を大気に逃がして圧力を下げ、圧力が低下すると再び弁が閉じる自動圧力開放装置です（選択肢1が正しい）。「ばね安全弁のばねを強く締め付けると吹出し圧力が下がる」は誤りで、ばねを強く締め付けると弁が…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第19条

解説: 安全弁の最重要ポイントは『吹止まり圧力 < 吹出し圧力』である。安全弁が開いてボイラー圧力が吹出し圧力から下がっていくとき、吹止まり圧力まで低下した時点で安全弁が閉じる。したがって「吹止まり圧力は吹出し圧力より低い圧力であり、吹出し圧力に達した後、圧力が吹止まり圧力まで下がると安…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第19条

解説: 揚程式安全弁は弁体（ディスク）のリフト（持ち上がり量）が弁座口径の1/40以上1/4未満の構造であり、全量式安全弁はリフトが弁座口径の1/4以上の構造です。全量式は弁体が大きく持ち上がるため、同じ弁座口径でも吹出し蒸気量が多くなります（選択肢5が正しい）。「揚程式安全弁は弁体が弁…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第19条

解説: ボイラー及び圧力容器安全規則第19条により、伝熱面積が50m²を超える蒸気ボイラーには安全弁を2個以上設けなければなりません（選択肢5が正しい）。「蒸気ボイラーには安全弁を1個設ければ足りる」は誤りで、伝熱面積50m²超では2個以上が義務です（選択肢1は誤り）。「温水ボイラーには…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第19条

解説: ガラス水面計はボイラー胴の水側（下部の水が存在する位置）と蒸気側（上部の蒸気が存在する位置）にそれぞれ接続コックで連結され、ガラス管内にボイラー内の水位と同じ高さの水位を表示します（選択肢4が正しい）。「ガラス水面計は高圧ボイラーにのみ使用される」は誤りで、低圧・高圧を問わず蒸気…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第21条

解説: ボイラー及び圧力容器安全規則第21条により、蒸気ボイラーには水面測定装置を2個以上設けなければなりません（選択肢4が正しい）。これは水面計が詰まる等の不具合で水位が確認できなくなった場合のバックアップとして2個設置が義務付けられています。「蒸気ボイラーには水面計を1個以上設けなけ…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第21条

解説: 水面計の機能試験（通水試験）は、ボイラー起動後（点火後に蒸気圧力が上がった後）に毎回実施することが推奨されており、水面計が正常に機能していることを確認することが重要です（選択肢4が正しい）。月に1回では不十分です（選択肢1は誤り）。ガラス管が汚れて水位が確認できない状態は危険であ…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第21条

解説: 主蒸気弁（送気弁）はボイラーで発生した蒸気を蒸気使用設備（タービン・プロセス設備等）へ送るための配管（主蒸気管）に設けられる弁です（選択肢4が正しい）。「主蒸気弁はボイラーへの給水を制御するためのバルブ」は誤りで、給水を制御するのは給水弁です（選択肢1は誤り）。「主蒸気弁を全開に…

解説: 逃がし弁は主に温水ボイラーやその配管系統に設けられ、圧力が設定値を超えたとき温水を逃がして圧力の異常上昇を防ぐ安全装置です（選択肢4が正しい）。「逃がし弁は蒸気ボイラー専用の装置であり温水ボイラーには使用されない」は誤りで、逃がし弁は温水ボイラーに使用されます（選択肢1は誤り）。…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第19条

解説: 給水ポンプはボイラー圧力に打ち勝って給水をボイラー内に押し込むための装置であるため、ボイラー内の使用圧力（最高使用圧力）より高い圧力（吐出圧力）を発生させる能力が必要です（選択肢3が正しい）。「給水ポンプはボイラー内の水を外部に排出するための装置」は誤りで、ボイラー内の水を排出す…

解説: インゼクタ（蒸気噴射式給水装置）はボイラーで発生した蒸気をノズルから高速で噴射し、その速度エネルギー（運動エネルギー）で給水タンクから水を引き込んでボイラーに押し込む装置です。電動機を必要とせず、蒸気の自力で作動します（選択肢3が正しい）。「インゼクタはボイラー圧力が低いほど給水…

解説: 給水内管はボイラーの胴（ドラム）内部に設けられた多孔管（穴あき管）であり、給水をボイラー水面下の広い範囲に分散して供給します。これにより、冷たい給水が一点に集中することによる局所的な温度差（熱衝撃）を防ぎます（選択肢3が正しい）。「給水内管はボイラー水の排出に使用される」は誤りで…

解説: 吹出し装置（ブロー装置）はボイラー水中に蓄積した不純物（スラッジ・スケールの元となる硬度成分等）や、濃度が高まったボイラー水を胴外に排出してボイラー水の水質を維持するための装置です（選択肢2が正しい）。給水を止めるのは給水弁の役割です（選択肢1は誤り）。蒸気の取り出し口は主蒸気弁…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第23条

解説: 連続吹出し（表面ブロー）はボイラー水の水面付近（溶存固形物の濃度が高い部分）から少量のボイラー水を連続的に排出し、全蒸発残留物（TDS）の濃度を一定範囲に保つ水質制御の方法です（選択肢2が正しい）。胴の最下部からのブローは間欠吹出し（底部ブロー）の方法です（選択肢1は誤り）。連続…

解説: 圧力計と温度計は別々の計器であり、兼用することはできません。それぞれ独立して設置する義務があります。「圧力計は温度計と兼用することができ1個で圧力・温度の両方を計測できれば設置数を減らせる」は誤りで、これが正答です（選択肢2が誤り、これが正答）。圧力計は高温の蒸気が直接ブルドン管…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第18条

解説: 間欠吹出し（底部ブロー）は低燃焼時や運転停止直前・直後の静止状態（ボイラーへの熱入力が少ない時期）に行うのが適切です。高負荷時に行うと水位が急激に低下し、過熱・水位不足の危険があります（選択肢2が正しい）。高負荷運転中の吹出しは水位急降下の危険があります（選択肢1は誤り）。吹出し…

根拠法令: ボイラー及び圧力容器安全規則第23条

解説: 蒸気の急激な取り出し（負荷急増）により、ボイラー水中に多数の気泡が発生してボイラー水の見かけの体積が増加し、実際の水量より水位が高く見える「高虚水位（プライミング・サージング）」が生じることがあります（選択肢2が正しい）。水面計には連絡管の詰まり・気泡・温度差・汚れ等による誤差（…

解説: 比例動作（P動作）は目標値と現在値の差（偏差）の大きさに比例した操作量を出力する制御方式です。負荷変動等によって定常偏差（オフセット）が残る欠点があります（選択肢1が正しい）。「比例動作は偏差の大小にかかわらず一定の修正量を出力する」は誤りで、一定の修正量を出力するのはオン・オフ…

解説: オン・オフ制御（二位置制御）では制御対象（ボイラー圧力・温度等）が設定値（上限・下限）に応じてバーナーの点火・消火を繰り返すため、制御量は目標値を中心に上下に繰り返し変動（サイクリング・ハンチング）する特性があります（選択肢1が正しい）。「オン・オフ制御では制御量が目標値に正確に…

解説: シーケンス制御はあらかじめ定めた順序・条件（シーケンス）に従って各操作ステップを順番に実行する制御方式で、制御量の結果をフィードバックして修正する機能がない開ループ制御の一形態です（選択肢1が正しい）。「フィードバック制御はあらかじめ決められた順序に従って操作を順番に実行する制御…