二級ボイラー技士の公表試験問題を、ボイラーを見たことがない人でも読み進められるように1問ずつ解説します。このページは令和5年10月公表分の「ボイラーの構造」(問1〜問10)です。
専門用語はその場で説明します。各問題の下の「答え・解説を見る」を開くと、正解と、選択肢1つずつの正誤と理由が出ます。まず自分で考えてから開くと、力がつきやすくなります。
この記事の問題はどこから?
問題文・選択肢・正答は、試験を実施している公益財団法人 安全衛生技術試験協会が公表しているものです。
出典:安全衛生技術試験協会 二級ボイラー技士 公表試験問題(令和5年10月公表)
問1 熱と蒸気(圧力が上がると何が変わるか)
令和5年10月公表分野:熱と蒸気(圧力が上がると何が変わるか)重要度 ★★★
熱及び蒸気について、適切でないものは次のうちどれか。
(1)水の温度は、沸騰を開始してから全部の水が蒸気になるまで一定である。
(2)過熱蒸気の温度と、同じ圧力の飽和蒸気の温度との差を過熱度という。
(3)飽和水の比エンタルピは、圧力が高くなるほど小さくなる。
(4)飽和蒸気の比体積は、圧力が高くなるほど小さくなる。
(5)飽和水の蒸発熱は、圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力に達するとゼロになる。
答え・解説を見る
正解
(3)
飽和水の比エンタルピは、圧力が高くなるほど小さくなる。
この問題は何を聞いている?
水が蒸気になるときの温度や熱についての問題です。適切でないものを1つ選びます。決め手は、圧力が高くなったときの増える・減るの向きです。
比エンタルピとは?
水や蒸気1kgが持っている熱の量。単位はkJ/kgです。
飽和水とは?
その圧力で沸騰する温度まで温まった水のこと。このときの温度を飽和温度といいます。
(1) ⭕ 正しい記述
水の温度は、沸騰を開始してから全部の水が蒸気になるまで一定である。
沸騰が始まると、熱を加え続けても温度は上がりません。加えた熱が、水を蒸気に変えることだけに使われるからです。全部の水が蒸気になるまで、温度は一定のままです。
(2) ⭕ 正しい記述
過熱蒸気の温度と、同じ圧力の飽和蒸気の温度との差を過熱度という。
過熱蒸気は、水滴のない蒸気をさらに熱して、飽和温度より高くした蒸気です。その温度と、同じ圧力の飽和蒸気の温度との差を過熱度といいます。
(3) ❌ 誤りの記述
飽和水の比エンタルピは、圧力が高くなるほど小さくなる。
飽和水の比エンタルピは、圧力が高くなるほど大きくなります。圧力が高いと、沸騰する温度も高くなるからです。そこまで温めるのに使う熱(顕熱)が、そのぶん多くなります。「大きくなる」が「小さくなる」に入れ替えられている点が誤りです。
(4) ⭕ 正しい記述
飽和蒸気の比体積は、圧力が高くなるほど小さくなる。
比体積は、1kgあたりの体積のことです。圧力が高くなると蒸気は押し縮められるので、飽和蒸気の比体積は小さくなります。
(5) ⭕ 正しい記述
飽和水の蒸発熱は、圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力に達するとゼロになる。
蒸発熱は、水を蒸気に変えるのに使われる熱です。圧力が高くなるほど小さくなります。臨界圧力は、水と蒸気の境目がなくなる圧力のこと。そこでは蒸発という変化が起きないので、蒸発熱はゼロです。
| 値 |
圧力が高くなると |
| 飽和温度(沸騰する温度) |
高くなる |
| 飽和水の比エンタルピ |
大きくなる |
| 飽和蒸気の比体積 |
小さくなる |
| 蒸発熱 |
小さくなり、臨界圧力でゼロ |
💡 覚え方
高い圧力ほど、沸かすまでが大変で、沸いたあとは楽。沸かすまでの熱(飽和水の比エンタルピ)は増え、沸いたあとの熱(蒸発熱)は減ります。2つは逆向きに動くとセットで押さえましょう。
以上から、正解は(3)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第1回 熱と蒸気のきほん
問2 水管ボイラー(分類と放射形ボイラー)
令和5年10月公表分野:水管ボイラー(分類と放射形ボイラー)重要度 ★★
水管ボイラーについて、適切でないものは次のうちどれか。
(1)水管ボイラーは、ボイラー水の流動方式によって自然循環式、強制循環式及び貫流式に分類される。
(2)強制循環式水管ボイラーは、ボイラー水の循環系路中に設けたポンプによって、強制的にボイラー水の循環を行わせる。
(3)二胴形水管ボイラーは、炉壁内面に水管を配した水冷壁と、上下ドラムを連絡する水管群を組み合わせた形式のものが一般的である。
(4)高圧大容量の水管ボイラーには、全吸収熱量のうち、蒸発部の接触伝熱面で吸収される熱量の割合が大きい放射形ボイラーが用いられる。
(5)貫流ボイラーは、管系だけで構成され、蒸気ドラム及び水ドラムを必要としないので、高圧ボイラーに適している。
答え・解説を見る
正解
(4)
高圧大容量の水管ボイラーには、全吸収熱量のうち、蒸発部の接触伝熱面で吸収される熱量の割合が大きい放射形ボイラーが用いられる。
この問題は何を聞いている?
水管ボイラーの種類と特徴を問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
水管ボイラーとは?
ドラム(水や蒸気をためる円筒)と多数の水管を組み合わせたボイラー。水管の中を流れる水を、燃焼ガス(燃えてできた熱いガス)で熱して蒸気をつくります。
(1) ⭕ 正しい記述
水管ボイラーは、ボイラー水の流動方式によって自然循環式、強制循環式及び貫流式に分類される。
水管ボイラーは、水の流れ方で3つに分けられます。自然循環式・強制循環式・貫流式の3つです。
| 方式 |
水の流れ方 |
| 自然循環式 |
温まった水が上がり、冷たい水が下がる密度の差で自然に回る |
| 強制循環式 |
循環の通り道にポンプを設けて、強制的に回す |
| 貫流式 |
入口から入れた水が、一方通行で流れながら蒸気になる |
(2) ⭕ 正しい記述
強制循環式水管ボイラーは、ボイラー水の循環系路中に設けたポンプによって、強制的にボイラー水の循環を行わせる。
強制循環式は、ボイラー水が回る通り道の途中にポンプを設けた方式です。そのポンプの力で、強制的に水を循環させます。
(3) ⭕ 正しい記述
二胴形水管ボイラーは、炉壁内面に水管を配した水冷壁と、上下ドラムを連絡する水管群を組み合わせた形式のものが一般的である。
二胴形は、上に蒸気ドラム、下に水ドラムの2つの胴があるボイラーです。炉の壁の内側に水管を並べた水冷壁と、上下のドラムをつなぐ水管群を組み合わせた形が一般的です。
(4) ❌ 誤りの記述
高圧大容量の水管ボイラーには、全吸収熱量のうち、蒸発部の接触伝熱面で吸収される熱量の割合が大きい放射形ボイラーが用いられる。
放射形ボイラーは、炉の壁全面を水冷壁にしたボイラーです。炎からの放射熱を水冷壁で大量に受け取ります。蒸発部の接触伝熱面(ガスが触れて流れる面)は少ないのが特徴です。「接触伝熱面で吸収される熱量の割合が大きい」が誤りです。
(5) ⭕ 正しい記述
貫流ボイラーは、管系だけで構成され、蒸気ドラム及び水ドラムを必要としないので、高圧ボイラーに適している。
貫流ボイラーは、管だけで構成されたボイラーです。蒸気ドラムも水ドラムも必要としません。ドラムという大きな胴がないので、高い圧力に耐えやすく、高圧ボイラーに適しています。
💡 覚え方
放射形=名前のとおり、放射で受け取る割合が大きい。炉の壁一面の水冷壁で炎の熱を直接受け取るので、接触伝熱面は少なくて済むとつなげて覚えましょう。
以上から、正解は(4)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第4回 水管ボイラーと貫流ボイラー
問3 鋳鉄製ボイラー(給水管と返り管)
令和5年10月公表分野:鋳鉄製ボイラー(給水管と返り管)重要度 ★★★
鋳鉄製ボイラーについて、適切でないものは次のうちどれか。
(1)温水ボイラーの温水温度は、120℃以下に限られる。
(2)重力循環方式の蒸気ボイラーでは、給水管はボイラー本体の安全低水面の位置に直接取り付ける。
(3)ポンプ循環方式の蒸気ボイラーの場合、返り管は安全低水面以下150mm以内の高さに取り付ける。
(4)ウェットボトム式は、ボイラー底部に耐火材を必要としない構造となっている。
(5)鋼製ボイラーに比べ、熱による不同膨張によって割れが生じやすい。
答え・解説を見る
正解
(2)
重力循環方式の蒸気ボイラーでは、給水管はボイラー本体の安全低水面の位置に直接取り付ける。
この問題は何を聞いている?
鋳鉄製ボイラーの特徴と、管の取り付け方を問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
鋳鉄製ボイラーとは?
鋳物でつくったセクションという板状の部品を、何枚も重ねて組み立てるボイラー。主に暖房用として、低い圧力の蒸気や温水をつくります。
返り管とは?
暖房に使った蒸気が水(復水)に戻り、その水がボイラーへ帰ってくるときに通る管。
安全低水面とは?
ボイラーの運転中に、これより下げてはいけない水位のこと。
💡 なぜ? これより下がると、熱を受ける面が水から出て焼損(焼けて傷むこと)するおそれがあるからです。
(1) ⭕ 正しい記述
温水ボイラーの温水温度は、120℃以下に限られる。
鋳鉄製の温水ボイラーでは、温水温度は120℃以下に限られます。
(2) ❌ 誤りの記述
重力循環方式の蒸気ボイラーでは、給水管はボイラー本体の安全低水面の位置に直接取り付ける。
給水管は、ボイラー本体に直接は取り付けません。取り付ける相手は返り管です。給水も返り管を通してボイラーへ入れるのが、鋳鉄製蒸気ボイラーの決まりです。「返り管に」が「ボイラー本体に直接」に入れ替えられている点が誤りです。
(3) ⭕ 正しい記述
ポンプ循環方式の蒸気ボイラーの場合、返り管は安全低水面以下150mm以内の高さに取り付ける。
ポンプ循環方式では、返り管を安全低水面以下150mm以内の高さに取り付けます。返り管を安全低水面の近くでつなぐと、水が返り管へ逆流しても、水位が安全低水面より下がらないのです。
(4) ⭕ 正しい記述
ウェットボトム式は、ボイラー底部に耐火材を必要としない構造となっている。
ウェットボトム式は、ボイラーの底まで水が回る構造です。そのため、底部に耐火材がいりません。
(5) ⭕ 正しい記述
鋼製ボイラーに比べ、熱による不同膨張によって割れが生じやすい。
不同膨張は、場所ごとに伸び方が違うことです。鋳鉄製ボイラーは、鋼の板でつくる鋼製ボイラーに比べ、熱による不同膨張で割れやすい性質があります。
| 方式 |
給水管・返り管の取付け |
| ポンプ循環方式 |
返り管は安全低水面以下150mm以内の高さに。給水管は返り管に取り付ける |
| 重力循環方式 |
給水管はボイラー本体に直接つけず、返り管に取り付ける |
💡 覚え方
鋳鉄製蒸気ボイラーの給水管は「返り管へ」。どちらの循環方式でも、「ボイラー本体に直接」と書いてあったら誤りと判断できます。
以上から、正解は(2)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第3回 丸ボイラーと鋳鉄製ボイラー
問4 ステー(管ステーとガセットステー)
令和5年10月公表分野:ステー(管ステーとガセットステー)重要度 ★★
ボイラーに用いられるステーについて、適切でないものは次のうちどれか。
(1)平鏡板は、圧力に対して強度が弱く変形しやすいので、大径のものや高い圧力を受けるものはステーによって補強する。
(2)管ステーは、煙管よりも肉厚の鋼管を管板に溶接又はねじ込みによって取り付ける。
(3)管ステーを火炎に触れる部分にねじ込みによって取り付ける場合には、焼損を防ぐためねじ込み後に、ころ広げをして完了とする。
(4)ガセットステーは、平板によって鏡板を胴で支えるもので、溶接によって取り付ける。
(5)ガセットステーは、熱応力を緩和するため、鏡板にブリージングスペースを設けて取り付ける。
答え・解説を見る
正解
(3)
管ステーを火炎に触れる部分にねじ込みによって取り付ける場合には、焼損を防ぐためねじ込み後に、ころ広げをして完了とする。
この問題は何を聞いている?
ボイラーの弱い板を支えるステーの種類と取り付け方を問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
ステーとは?
ボイラーの平らで弱い板を、ほかの部分とつないで支える補強材。棒・管・板などの形があります。
💡 なぜ? 平らな板は、内側から押されると外へふくらんで変形しやすいからです。
鏡板とは?
胴(円筒形の容器)の両端をふさぐふたの板。平らな形のものを平鏡板といいます。
(1) ⭕ 正しい記述
平鏡板は、圧力に対して強度が弱く変形しやすいので、大径のものや高い圧力を受けるものはステーによって補強する。
平鏡板は、丸みのある鏡板に比べて圧力に弱く、変形しやすい板です。そのため、大径のものや高い圧力を受けるものは、ステーで補強します。
(2) ⭕ 正しい記述
管ステーは、煙管よりも肉厚の鋼管を管板に溶接又はねじ込みによって取り付ける。
管ステーは、管板(煙管を取り付ける板)を支えるステーです。煙管(燃焼ガスが中を通る管)よりも肉厚の鋼管を使います。管板には、溶接またはねじ込みで取り付ける決まりです。
(3) ❌ 誤りの記述
管ステーを火炎に触れる部分にねじ込みによって取り付ける場合には、焼損を防ぐためねじ込み後に、ころ広げをして完了とする。
火炎に触れる部分にねじ込みで取り付けるときは、ねじ込んだあとに管の端部を縁曲げします。管の端が炎で焼けて傷む(焼損)のを防ぐためです。「縁曲げ」が「ころ広げ」に入れ替えられている点が誤りです。
(4) ⭕ 正しい記述
ガセットステーは、平板によって鏡板を胴で支えるもので、溶接によって取り付ける。
ガセットステーは、平らな板で鏡板を胴につないで支えるステーです。取り付けは溶接で行います。
(5) ⭕ 正しい記述
ガセットステーは、熱応力を緩和するため、鏡板にブリージングスペースを設けて取り付ける。
ガセットステーは、鏡板にブリージングスペースを残して取り付けます。ブリージングスペースは、ステーを入れずに残す余裕の部分のこと。鏡板がここで少したわむので、熱応力(温度の差で生まれる力)がやわらぎます。
🤔 ころ広げとは、どんな作業ですか。
管の端を内側から押し広げて、管板の穴にぴったり密着させる取り付け方です。火炎に触れる管ステーでは、それだけで終わりにせず、端部の縁曲げが必要になります。
💡 覚え方
火炎に触れる管ステーは「縁曲げ」で仕上げる。目的は管の端の焼損を防ぐこと。「ころ広げをして完了」と書いてあったら誤りです。
以上から、正解は(3)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第5回 各部の構造と強さ
問5 水面測定装置(水面計の種類と見え方)
令和5年10月公表分野:水面測定装置(水面計の種類と見え方)重要度 ★★★
ボイラーの水面測定装置について、適切でないものは次のうちどれか。
(1)貫流ボイラーを除く蒸気ボイラーには、原則として、2個以上のガラス水面計を見やすい位置に取り付ける。
(2)ガラス水面計は、可視範囲の最下部がボイラーの安全低水面と同じ高さになるように取り付ける。
(3)丸形ガラス水面計は、主として最高使用圧力1MPa以下の丸ボイラーなどに用いられる。
(4)平形透視式水面計は、ガラスの前面から見ると水部は光が通って黒色に見え、蒸気部は白色に光って見える。
(5)二色水面計は、光線の屈折率の差を利用したもので、蒸気部は赤色に、水部は緑色(青色)に見える。
答え・解説を見る
正解
(4)
平形透視式水面計は、ガラスの前面から見ると水部は光が通って黒色に見え、蒸気部は白色に光って見える。
この問題は何を聞いている?
ボイラーの水位を見る道具(水面計)についての問題です。適切でないものを1つ選びます。
安全低水面とは?
ボイラーを使っている間、これより水位を下げてはいけない最低の水面のこと。
💡 なぜ? 水位が下がりすぎると、熱を受ける面が水から出てしまい、焼けて傷むからです。
(1) ⭕ 正しい記述
貫流ボイラーを除く蒸気ボイラーには、原則として、2個以上のガラス水面計を見やすい位置に取り付ける。
水面計は、汚れや詰まりで正しい水位を示さなくなることがあります。2個以上あれば見比べて異常に気づけるので、原則として2個以上を見やすい位置に付ける決まりです。貫流ボイラーは除かれます。
(2) ⭕ 正しい記述
ガラス水面計は、可視範囲の最下部がボイラーの安全低水面と同じ高さになるように取り付ける。
ガラスの見える範囲の最下部を、安全低水面と同じ高さに合わせます。こうしておけば、水面がガラスから消えた瞬間=安全低水面だと分かるからです。
(3) ⭕ 正しい記述
丸形ガラス水面計は、主として最高使用圧力1MPa以下の丸ボイラーなどに用いられる。
丸形ガラス水面計は、主に最高使用圧力1MPa以下の丸ボイラーなどに使われます。丸ボイラーは、大きな胴に水をためる形のボイラーです。
(4) ❌ 誤りの記述
平形透視式水面計は、ガラスの前面から見ると水部は光が通って黒色に見え、蒸気部は白色に光って見える。
水部が黒く、蒸気部が白く光って見えるのは、平形反射式水面計です。平形透視式水面計の説明ではありません。「反射式」が「透視式」に入れ替えられている点が誤りです。
(5) ⭕ 正しい記述
二色水面計は、光線の屈折率の差を利用したもので、蒸気部は赤色に、水部は緑色(青色)に見える。
二色水面計は、光の屈折率の差を利用した水面計です。蒸気部は赤、水部は緑(青)に見えます。
| 水面計 |
見え方 |
| 平形反射式水面計 |
水部は光が通って黒く、蒸気部は光が反射して白く光る |
| 二色水面計 |
蒸気部は赤、水部は緑(青) |
💡 覚え方
黒と白は「反射式」、赤と緑は「二色」。白く光るのは、光が反射する蒸気の側です。色の話が出たら、まず水面計の名前を確かめましょう。
以上から、正解は(4)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第6回 附属品①(安全弁・圧力計・水面計)
問6 温水ボイラーの逃がし管と逃がし弁
令和5年10月公表分野:温水ボイラーの逃がし管と逃がし弁重要度 ★★★
温水ボイラーの逃がし管及び逃がし弁について、適切でないものは次のうちどれか。
(1)膨張した水を膨張タンクに逃がす場合、そのタンクに密閉型を用いる場合には、逃がし弁を取り付ける。
(2)逃がし管は、ボイラーが高圧になるのを防ぐ安全装置である。
(3)逃がし管には、途中に弁やコックを取り付けてはならない。
(4)逃がし管は、伝熱面積に応じて最大径が定められている。
(5)逃がし弁は、水の膨張により圧力が設定した圧力を超えると、弁体を押し上げ、水を逃がすものである。
答え・解説を見る
正解
(4)
逃がし管は、伝熱面積に応じて最大径が定められている。
この問題は何を聞いている?
温水ボイラーの圧力の上がりすぎを防ぐ、逃がし管と逃がし弁の問題です。適切でないものを1つ選びます。
膨張タンクとは?
温めて体積が増えた分の水を受け止めるタンク。上が大気に開いた開放形と、閉じた密閉形の2種類です。
💡 なぜ? 水は温めるとふくらむ性質があります。逃げ場がないと、ボイラーの中の圧力が上がってしまうからです。
逃がし管とは?
ボイラーと、高い所に設けた開放形の膨張タンクをつなぐ管。ふくらんだ分の水は、この管を通ってタンクへ上がります。
(1) ⭕ 正しい記述
膨張した水を膨張タンクに逃がす場合、そのタンクに密閉型を用いる場合には、逃がし弁を取り付ける。
膨張タンクが密閉形の場合は、逃がし弁を取り付けます。閉じたタンクでは圧力が逃げないので、弁で水を逃がす必要があるのです。
(2) ⭕ 正しい記述
逃がし管は、ボイラーが高圧になるのを防ぐ安全装置である。
ふくらんだ水は、逃がし管を通って膨張タンクへ上がります。こうしてボイラーが高圧になるのを防ぐので、逃がし管は安全装置の1つです。
(3) ⭕ 正しい記述
逃がし管には、途中に弁やコックを取り付けてはならない。
逃がし管の途中に弁やコックがあると、閉めたときに水の逃げ道がなくなります。そのため、弁やコックを取り付けてはなりません。
(4) ❌ 誤りの記述
逃がし管は、伝熱面積に応じて最大径が定められている。
逃がし管の太さは、伝熱面積に応じて最小径が定められています。「最小径」が「最大径」に入れ替えられている点が誤りです。前半の「伝熱面積に応じて」は合っています。
(5) ⭕ 正しい記述
逃がし弁は、水の膨張により圧力が設定した圧力を超えると、弁体を押し上げ、水を逃がすものである。
逃がし弁は、水の膨張で圧力が設定した圧力を超えると、弁体を押し上げて水を逃がす部品です。逃がし管を設けない場合や、膨張タンクが密閉形の場合に使われます。
| 膨張タンクの形 |
膨張した水の逃がし方 |
| 開放形(上が開いている) |
逃がし管でつなぐ |
| 密閉形(閉じている) |
逃がし弁で逃がす |
💡 覚え方
逃がし管の太さは「伝熱面積に応じて最小径」。大きいボイラーほど太い管がいる、と考えれば「これより細くしてはいけない」という最小径の決まりだと分かります。
以上から、正解は(4)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第6回 附属品①(安全弁・圧力計・水面計)
問7 エコノマイザ
令和5年10月公表分野:エコノマイザ重要度 ★★
ボイラーのエコノマイザについて、適切でないものは次のうちどれか。
(1)エコノマイザには、一般に鋼管形が用いられる。
(2)エコノマイザ管には、平滑管やひれ付き管が用いられる。
(3)エコノマイザ管は、エコノマイザに使用される伝熱管である。
(4)エコノマイザを設置すると、ガス温度が低下するため、煙突によって生じる通風力が増加する。
(5)エコノマイザは、燃料の性状によっては低温腐食を起こすことがある。
答え・解説を見る
正解
(4)
エコノマイザを設置すると、ガス温度が低下するため、煙突によって生じる通風力が増加する。
この問題は何を聞いている?
エコノマイザの形と、設置したときに起きることを問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
エコノマイザとは?
煙突へ向かう燃焼ガスの余熱を回収して、給水(ボイラーに入れる水)を前もって温める装置。
💡 なぜ? 燃焼ガスは、ボイラーを通ったあともまだかなり熱いからです。捨てるはずの熱を取り戻すので、ボイラー効率が上がり、燃料が節約できます。
(1) ⭕ 正しい記述
エコノマイザには、一般に鋼管形が用いられる。
(2) ⭕ 正しい記述
エコノマイザ管には、平滑管やひれ付き管が用いられる。
エコノマイザの管には、平滑管やひれ付き管が使われます。
(3) ⭕ 正しい記述
エコノマイザ管は、エコノマイザに使用される伝熱管である。
伝熱管は、燃焼ガスの熱を受け取るための管のことです。エコノマイザ管は、排ガスの熱を給水に渡す管なので、伝熱管に当たります。
(4) ❌ 誤りの記述
エコノマイザを設置すると、ガス温度が低下するため、煙突によって生じる通風力が増加する。
煙突の通風力は、ガスが熱いほど強くなります。熱いガスが上へ昇る力だからです。エコノマイザで熱を取られてガスが冷えると、通風力は弱まる方向に変わります。「通風力が増加する」が誤りです。前半の「ガス温度が低下する」は合っています。
(5) ⭕ 正しい記述
エコノマイザは、燃料の性状によっては低温腐食を起こすことがある。
エコノマイザを通ると、ガスの温度が下がります。そのため、燃料によっては低温腐食を起こすことがあるのです。
低温腐食とは?
排ガスの温度が下がりすぎたときに、ガスにふくまれる硫黄分から硫酸ができて、管などを腐らせる現象。
💡 覚え方
エコノマイザでガスは冷える。冷えたガスは昇る力が弱いので、通風力は下がり、低温腐食も起きやすくなります。「ガスが冷える」の1つから、2つとも判断できるはずです。
以上から、正解は(4)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第7回 附属品②(給水・吹出し・送気・熱回収)
問8 ブルドン管圧力計
令和5年10月公表分野:ブルドン管圧力計重要度 ★★
ボイラーに使用するブルドン管圧力計について、適切でないものは次のうちどれか。
(1)圧力計は、原則として、胴又は蒸気ドラムの一番高い位置に取り付ける。
(2)圧力計のコックは、ハンドルが管軸と直角方向になったときに閉じるように取り付ける。
(3)圧力計と胴又は蒸気ドラムとの間にオリフィスを取り付け、蒸気がブルドン管に直接入らないようにする。
(4)圧力計では、ブルドン管に圧力が加わり管の円弧が広がると、歯付扇形片が動いて小歯車が回転し、指針が圧力を示す。
(5)ブルドン管は、断面が扁平な管を円弧状に曲げ、その一端を固定し他端を閉じたものである。
答え・解説を見る
正解
(3)
圧力計と胴又は蒸気ドラムとの間にオリフィスを取り付け、蒸気がブルドン管に直接入らないようにする。
この問題は何を聞いている?
ボイラーの圧力を測るブルドン管圧力計のしくみと、取り付け方を問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
ブルドン管とは?
断面がつぶれた(扁平な)管を円弧の形に曲げた部品。一方の端を固定し、もう一方の端を閉じてあります。
ブルドン管圧力計が針を動かすまで
①ブルドン管に圧力が加わる
②つぶれた断面が丸くなろうとして、管の円弧が広がる
③管の先につながった歯付扇形片(扇形の歯車)が動く
④小歯車が回り、指針が圧力を示す
(1) ⭕ 正しい記述
圧力計は、原則として、胴又は蒸気ドラムの一番高い位置に取り付ける。
圧力計は、原則として胴または蒸気ドラムのいちばん高い位置に取り付けます。胴も蒸気ドラムも、水や蒸気をためる円筒形の容器のことです。
(2) ⭕ 正しい記述
圧力計のコックは、ハンドルが管軸と直角方向になったときに閉じるように取り付ける。
圧力計のコックは、ハンドルが管軸と直角の向きになったときに閉じるように取り付けます。
(3) ❌ 誤りの記述
圧力計と胴又は蒸気ドラムとの間にオリフィスを取り付け、蒸気がブルドン管に直接入らないようにする。
蒸気がブルドン管に直接入らないようにするために使うのは、サイホン管です。管の曲がりに水をためて、熱い蒸気がブルドン管まで届かないようにします。「サイホン管」が「オリフィス」に入れ替えられている点が誤りです。
(4) ⭕ 正しい記述
圧力計では、ブルドン管に圧力が加わり管の円弧が広がると、歯付扇形片が動いて小歯車が回転し、指針が圧力を示す。
圧力が加わると、ブルドン管の円弧が広がります。その動きで歯付扇形片が動き、小歯車が回って指針が圧力を示すしくみです。
(5) ⭕ 正しい記述
ブルドン管は、断面が扁平な管を円弧状に曲げ、その一端を固定し他端を閉じたものである。
ブルドン管は、断面が扁平な管を円弧状に曲げたものです。一端を固定し、他端を閉じてあります。
💡 覚え方
圧力計の手前には「水を入れたサイホン管」。水が熱い蒸気をさえぎる、と理由ごと押さえれば、オリフィスとの入れ替えに気づけます。
以上から、正解は(3)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第6回 附属品①(安全弁・圧力計・水面計)
問9 シーケンス制御の電気部品(a接点・b接点)
令和5年10月公表分野:シーケンス制御の電気部品(a接点・b接点)重要度 ★★
ボイラーのシーケンス制御回路に使用される電気部品について、適切でないものは次のうちどれか。
(1)電磁継電器は、コイルに電流が流れて鉄心が励磁され、吸着片を引き付けることによって接点を切り替える。
(2)電磁継電器のメーク接点(a接点)は、コイルに電流が流れると開となり、電流が流れないと閉となる。
(3)電磁継電器のブレーク接点(b接点)を用いることによって、入力信号に対して出力信号を反転させることができる。
(4)タイマは、適当な時間の遅れをとって接点を開閉するリレーで、シーケンス回路によって行う自動制御回路に多く利用される。
(5)リミットスイッチは、物体の位置を検出し、その位置に応じた制御動作を行うために用いられるもので、マイクロスイッチや近接スイッチがある。
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正解
(2)
電磁継電器のメーク接点(a接点)は、コイルに電流が流れると開となり、電流が流れないと閉となる。
この問題は何を聞いている?
シーケンス制御の回路に使う電気部品のはたらきを問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
シーケンス制御とは?
あらかじめ決めた順番どおりに、次々と動作を進める制御。ボイラーでは、点火から停止までの手順がこれに当たります。
(1) ⭕ 正しい記述
電磁継電器は、コイルに電流が流れて鉄心が励磁され、吸着片を引き付けることによって接点を切り替える。
電磁継電器(リレー)は、コイルに電流が流れると鉄心が磁石になる部品です。磁石になった鉄心が吸着片を引き付けて、接点を切り替えます。
(2) ❌ 誤りの記述
電磁継電器のメーク接点(a接点)は、コイルに電流が流れると開となり、電流が流れないと閉となる。
メーク接点(a接点)は、コイルに電流が流れると閉じる接点です。電流が流れないときは開いています。選択肢は、開と閉が逆になっている点が誤りです。電流が流れると開くのは、ブレーク接点(b接点)のほうです。
(3) ⭕ 正しい記述
電磁継電器のブレーク接点(b接点)を用いることによって、入力信号に対して出力信号を反転させることができる。
ブレーク接点(b接点)は、コイルに電流が流れると開く接点です。入力が入ると出力が切れるので、入力信号に対して出力信号を反転させることができます。
(4) ⭕ 正しい記述
タイマは、適当な時間の遅れをとって接点を開閉するリレーで、シーケンス回路によって行う自動制御回路に多く利用される。
タイマは、決まった時間だけ遅れて接点を開閉する部品です。シーケンス回路で行う自動制御に、多く利用されています。
(5) ⭕ 正しい記述
リミットスイッチは、物体の位置を検出し、その位置に応じた制御動作を行うために用いられるもので、マイクロスイッチや近接スイッチがある。
リミットスイッチは、物の位置を検出する部品です。検出した位置に応じた制御動作を行うために使われます。マイクロスイッチや近接スイッチがその種類です。
| 接点 |
コイルに電流が流れると |
電流が流れないと |
| メーク接点(a接点) |
閉じる |
開いている |
| ブレーク接点(b接点) |
開く |
閉じている |
💡 覚え方
メークは「つくる(make)」、ブレークは「こわす(break)」。電気が来たら回路をつくる(閉じる)のがa接点、こわす(開く)のがb接点です。
以上から、正解は(2)です。
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問10 燃焼装置・燃焼安全装置に求められる要件
令和5年10月公表分野:燃焼装置・燃焼安全装置に求められる要件重要度 ★★
ボイラーの燃焼装置・燃焼安全装置に求められる要件について、適切でないものは次のうちどれか。
(1)燃焼装置は、燃焼が停止した後に、燃料が燃焼室内に流入しない構造のものであること。
(2)燃焼装置は、燃料漏れの点検・保守が容易な構造のものであること。
(3)燃焼装置には、主安全制御器、火炎検出器、燃料遮断弁などで構成される信頼性の高い燃焼安全装置が設けられていること。
(4)燃焼安全装置は、ファンが異常停止した場合に、主バーナへの燃料の供給を直ちに遮断する機能を有するものであること。
(5)燃焼安全装置は、異常消火の場合に、主バーナへの燃料の供給を直ちに遮断し、修復後は手動又は自動で再起動する機能を有するものであること。
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正解
(5)
燃焼安全装置は、異常消火の場合に、主バーナへの燃料の供給を直ちに遮断し、修復後は手動又は自動で再起動する機能を有するものであること。
この問題は何を聞いている?
燃焼装置と燃焼安全装置に求められることを問う問題です。適切でないものを1つ選びます。
燃焼安全装置とは?
異常が起きたときに燃料を止めて、爆発を防ぐための装置。
💡 なぜ? 炎が消えたまま燃料を送り続けると、炉の中に燃料がたまります。次に火がついたとき、爆発するおそれがあるからです。
(1) ⭕ 正しい記述
燃焼装置は、燃焼が停止した後に、燃料が燃焼室内に流入しない構造のものであること。
燃焼装置は、燃焼が止まったあとに燃料が燃焼室へ流れ込まない構造であることが求められます。燃焼室は、燃料を燃やして熱を発生させる部分です。
(2) ⭕ 正しい記述
燃焼装置は、燃料漏れの点検・保守が容易な構造のものであること。
燃焼装置は、燃料漏れの点検・保守がしやすい構造であることが求められます。
(3) ⭕ 正しい記述
燃焼装置には、主安全制御器、火炎検出器、燃料遮断弁などで構成される信頼性の高い燃焼安全装置が設けられていること。
燃焼装置には、信頼性の高い燃焼安全装置を設けます。その中身は、主安全制御器・火炎検出器・燃料遮断弁などです。
(4) ⭕ 正しい記述
燃焼安全装置は、ファンが異常停止した場合に、主バーナへの燃料の供給を直ちに遮断する機能を有するものであること。
ファンは、燃焼に必要な空気を送り込む装置です。ファンが止まると空気が足りなくなり、不完全燃焼が起きます。燃え残った燃料のガスが炉にたまると爆発につながるので、主バーナへの燃料をただちに遮断するのです。
(5) ❌ 誤りの記述
燃焼安全装置は、異常消火の場合に、主バーナへの燃料の供給を直ちに遮断し、修復後は手動又は自動で再起動する機能を有するものであること。
異常消火のときに燃料をただちに遮断する、という前半は合っています。誤りは後半で、修復後の再起動は手動で行うのが正しい内容です。原因を確かめずに自動で再点火すると危険なので、人が確認してから動かすのです。「手動又は自動で再起動」が誤りです。
| 起きたこと |
燃焼安全装置の動き |
| ファンの異常停止 |
主バーナへの燃料をただちに遮断 |
| 異常消火 |
燃料をただちに遮断。修復後は手動で再起動 |
💡 覚え方
止めるのは自動で「ただちに」、動かし直すのは人の手で。再起動の説明に「自動」が入っていたら、誤りを疑いましょう。
以上から、正解は(5)です。
▶ 基礎から学び直すなら講座の 第8回 自動制御
令和5年10月公表「ボイラーの構造」のまとめ
まとめ
・圧力が高くなると、飽和水の比エンタルピは大きく、蒸発熱は小さく(臨界圧力でゼロ)、比体積は小さくなる
・放射形ボイラーは放射で受け取る割合が大きく、接触伝熱面は少ない
・鋳鉄製蒸気ボイラーの給水管は返り管に取り付ける。火炎に触れる管ステーは縁曲げ
・水部が黒・蒸気部が白は平形反射式水面計。赤と緑は二色水面計
・逃がし管は伝熱面積に応じて最小径。密閉形の膨張タンクには逃がし弁
・エコノマイザでガスが冷えると通風力は弱まる。圧力計の手前にはサイホン管
・メーク接点(a接点)は通電で閉。異常消火のあとの再起動は手動