令和7年度 下期 学科試験 問16 解説 ボイラの構成

自然循環ボイラの構成は、水の流れと熱の通り道を追うことで確実に判断できます。「ドラムから下りて加熱される管（蒸発管）」「高温の蒸気をさらに加熱する経路（過熱器）」「低温の給水をあらかじめ温める経路（節炭器）」という3つの役割を配置順に当てはめるのが正解への近道です。

ボイラ構成要素の役割と配置

自然循環ボイラは、ドラム内の水が降水管を通って下部の管寄せへ下り、そこから火炉の熱を受けて上昇する過程で沸騰する仕組みです。この図を読み解くポイントは以下の3点に集約されます。

・蒸発管：ドラムとつながっており、炉内を循環して水が沸騰・蒸発する管のことです。図中では、ドラムから水が下り、加熱されて再びドラムへ戻るループを形成している部分がこれに当たります。

・過熱器：発生した飽和蒸気を、さらに高温にするための装置です。ドラムから出た蒸気が通過する経路であり、熱を効率よく吸収するために配置されています。

・節炭器：ボイラに供給される水（給水）を、排出される燃焼ガスの余熱を利用してあらかじめ加熱する装置です。効率向上のため、水が最初に通る給水側に設置されます。

論理的な絞り込み手順

本問を解く際は、物質の温度変化とプロセスの順序を追います。

まず、一番下の給水ポンプから水が供給される箇所を確認します。この水がボイラに入る前、または入ってすぐの段階で通過する場所が「節炭器」です。これにより、図中の3番（一番下）は節炭器であることが確定します。

次に、ドラムから蒸気が取り出される側を見てみます。ここから先の出口に向けて、蒸気をより高温にする必要があるため、この経路にあるのが「過熱器」です。したがって2番は過熱器となります。

最後に、ドラムと直接ループを作っている部位が、水を沸騰させる「蒸発管」となります。これらを確認すると、1番が蒸発管、2番が過熱器、3番が節炭器となり、選択肢ニと一致します。

試験対策上の重要性

この問題は、単なる名称の暗記ではなく、ボイラが「いかに効率よく熱を利用しているか」というエネルギー回収のプロセスを理解しているかを問うています。電気工事士の現場において、直接ボイラを設計・製作することは稀ですが、工場やビル管理、あるいは発電プラントの設備構成を理解しておくことは、制御盤や動力電源の設計・保守に関わる上で極めて重要です。特に熱源設備と電気設備の連携が求められる業務では、蒸気や水の流れという物理的なシステム構成を頭に入れておくことで、トラブルシューティングの際の推論能力が大きく向上します。

参考リンク

• ボイラの基礎知識（公益社団法人 日本ボイラ協会）
• ボイラの構造と各部の名称について（試験対策ブログ）
• 自然循環ボイラの仕組みと特徴（YouTube動画解説）