一級ボイラー技士 ② 構造2:各部の構造と強さ・附属設備

ボイラーを構成する部材と附属設備を扱う分野です。各部の構造では鏡板の形状(皿形・半だ円体形・全半球形)と強さの関係、ステーの種類と役割、管板とマンホールが中心になります。強さでは円筒胴に生じる応力(周方向と軸方向)の関係が頻出です。附属設備では過熱器、節炭器(エコノマイザ)、空気予熱器の目的と設置位置、それぞれが熱効率に与える効果が問われます。設備ごとに何を回収しているかを整理すると理解が進みます。

この分野の問題40問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

クイズモードで挑戦 →

41鋼製ボイラーの胴やドラムが一般に円筒形である主な理由はどれか。

  1. A軽量化を図るため
  2. B内部の圧力に対して強度上有利なため
  3. C製作コストを下げるため
  4. D伝熱面積を増やすため
正解と解説を見る

正解:B内部の圧力に対して強度上有利なため

胴板やドラムは、内部からの圧力に対して強度上有利なため円筒形が採用されています。

この問題の解説ページを開く →

42同じ材質、外径、厚さの鏡板において、強度が最も強い形状はどれか。

  1. A平鏡板
  2. B皿形鏡板
  3. C半だ円体形鏡板
  4. D全半球形鏡板
正解と解説を見る

正解:D全半球形鏡板

鏡板の強度は、平鏡板が最も弱く、皿形、半だ円体形、全半球形の順に強くなります。

この問題の解説ページを開く →

43ボイラー胴の長手方向の断面に生じる「周方向の応力」は「長手方向の応力」と比較してどのような関係にあるか。

  1. A長手方向の応力の約 2 倍
  2. B長手方向の応力と等しい
  3. C長手方向の応力の約 0.5 倍
  4. D長手方向の応力の約 4 倍
正解と解説を見る

正解:A長手方向の応力の約 2 倍

円筒容器に内圧がかかる場合、長手方向の断面に生じる周方向の応力は、軸方向に生じる長手方向の応力の約 2 倍となります。

この問題の解説ページを開く →

44胴板の溶接継手において、長手継手には周継手と比較してどの程度の強さが求められるか。

  1. A周継手の 0.5 倍以上
  2. B周継手と同等以上
  3. C周継手の 2 倍以上
  4. D周継手の 4 倍以上
正解と解説を見る

正解:C周継手の 2 倍以上

周方向には長手方向の約 2 倍の応力がかかるため、長手継手の強さは周継手の 2 倍以上必要です。

この問題の解説ページを開く →

45炉筒ボイラーや炉筒煙管ボイラーに設けられる円筒形の燃焼室を何と呼ぶか。

  1. A炉筒
  2. B火室
  3. C管寄せ
  4. Dドラム
正解と解説を見る

正解:A炉筒

炉筒ボイラーや炉筒煙管ボイラーでは「炉筒」と呼び、立てボイラーでは「火室」と呼びます。

この問題の解説ページを開く →

46平形炉筒や波形炉筒が変形して圧壊を起こすおそれがある主な原因はどれか。

  1. A材料の炭素含有量不足
  2. B熱膨張による引張応力
  3. C真円度の欠如
  4. D伝熱面積の不足
正解と解説を見る

正解:C真円度の欠如

炉筒は外圧を受ける部材であり、真円度が保たれていないと圧力による変形が増して圧壊する危険があります。

この問題の解説ページを開く →

47波形炉筒が平形炉筒と比較して優れている点として、誤っているものはどれか。

  1. A伝熱面積を大きくできる
  2. B外圧に対する強度が強い
  3. C熱による伸縮を吸収できる
  4. D真円度の維持が不要である
正解と解説を見る

正解:D真円度の維持が不要である

波形炉筒も外圧を受けるため真円度の維持は不可欠です。それ以外は波形炉筒の長所です。

この問題の解説ページを開く →

48炉筒が長手方向に膨張しようとする際、鏡板に拘束されることで炉筒板内部に生じる応力はどれか。

  1. A引張応力
  2. B圧縮応力
  3. Cせん断応力
  4. Dねじり応力
正解と解説を見る

正解:B圧縮応力

加熱された炉筒は膨張しようとしますが、両端の鏡板に動きを制限されるため内部に圧縮応力が発生します。

この問題の解説ページを開く →

49煙管ボイラーにおいて、煙管などの管を取り付ける鏡板を特に何と呼ぶか。

  1. A平板鏡板
  2. B管板
  3. C水管板
  4. Dガセット板
正解と解説を見る

正解:B管板

ボイラーの端部を覆う部分を鏡板といい、特に煙管などを取り付けるものは管板と呼ばれます。

この問題の解説ページを開く →

50皿形鏡板を構成する3つの殻の組み合わせとして、正しいものはどれか。

  1. A球面殻、環状殻、円筒殻
  2. B球面殻、角柱殻、円筒殻
  3. Cだ円殻、環状殻、円筒殻
  4. D球面殻、環状殻、円錐殻
正解と解説を見る

正解:A球面殻、環状殻、円筒殻

皿形鏡板は、中央の球面殻、縁の曲がった環状殻、及び胴と接続する円筒殻から構成されます。

この問題の解説ページを開く →

51皿形鏡板において、内部の圧力によって「曲げ応力」が生じる部位はどこか。

  1. A球面殻の部分
  2. B全ての部分
  3. C円筒殻の部分
  4. D環状殻の部分
正解と解説を見る

正解:D環状殻の部分

皿形鏡板の環状殻(すみの丸み)部分には、内圧によって複雑な曲げ応力が生じます。

この問題の解説ページを開く →

52棒ステーをボイラーに取り付ける際、ねじを切らずに用いる手法はどれか。

  1. A溶接による固定
  2. B座金による固定
  3. Cナットによる固定
  4. Dかしめによる固定
正解と解説を見る

正解:A溶接による固定

棒ステーは、両端にねじを切ってナットと座金で固定するか、ねじを切らずに溶接で取り付けます。

この問題の解説ページを開く →

53管ステーに関する記述として、正しいものはどれか。

  1. A伝熱管としての役目は持たない
  2. B煙管より肉薄の鋼管を使用する
  3. C管板の補強と伝熱を兼ねる
  4. D溶接での取り付けは禁止されている
正解と解説を見る

正解:C管板の補強と伝熱を兼ねる

管ステーは煙管より肉厚の鋼管を用い、管板の補強(支え)と燃焼ガスの熱を伝える役目の両方を担います。

この問題の解説ページを開く →

54管ステーをねじ込みによって火炎に触れる部分に取り付ける際、焼損を防ぐために行う処置はどれか。

  1. Aころ広げ
  2. B縁曲げ
  3. C知らせ穴の設置
  4. Dブリージングスペースの確保
正解と解説を見る

正解:B縁曲げ

火炎に触れる場所でねじ込みを用いる場合は、端部を縁曲げして露出部分を保護し焼損を防ぎます。

この問題の解説ページを開く →

55ガセットステーの取り付け方法に関する記述として、適切なものはどれか。

  1. A管板の中に煙管として配置する
  2. B丸棒の両端にねじを切って固定する
  3. C平板を胴と鏡板に直接溶接する
  4. D内火室板と外火室板を繋ぐ
正解と解説を見る

正解:C平板を胴と鏡板に直接溶接する

ガセットステーはガセット板と呼ばれる平板を、胴と鏡板に溶接で直接取り付けて支える構造です。

この問題の解説ページを開く →

56ガセットステーを配置する際、炉筒の熱応力を緩和するために必要なスペースを何と呼ぶか。

  1. A知らせ穴
  2. Bマンホール
  3. C管寄せ
  4. Dブリージングスペース
正解と解説を見る

正解:Dブリージングスペース

炉筒外面とガセットステー取付部の間に設けるブリージングスペースにより、炉筒の伸縮を妨げないようにします。

この問題の解説ページを開く →

57ブリージングスペース(息抜き間)に関する制限事項として、正しいものはどれか。

  1. A必ずステーで補強しなければならない
  2. B点検穴を設けてはならない
  3. Cマンホールを設置しなければならない
  4. Dステーを設けてはならない
正解と解説を見る

正解:Dステーを設けてはならない

ブリージングスペースは炉筒の伸縮を妨げないための空間であり、ここにステーを設けることは禁止されています。

この問題の解説ページを開く →

58ステーボルトが主に使用されるボイラーの形式はどれか。

  1. A機関車形ボイラー
  2. B立て煙管ボイラー
  3. C水管ボイラー
  4. D炉筒ボイラー
正解と解説を見る

正解:A機関車形ボイラー

ステーボルトは、機関車形ボイラーのように内火室板と外火室板が接近している平板の補強に用いられます。

この問題の解説ページを開く →

59ステーボルトに設けられる「知らせ穴」の役割はどれか。

  1. A熱応力を緩和する
  2. Bステーの切断を外部に知らせる
  3. Cボイラー水を循環させる
  4. D内部の蒸気圧力を調整する
正解と解説を見る

正解:Bステーの切断を外部に知らせる

ステーが折損した際、知らせ穴から蒸気を噴出させることで異常を外部に知らせる仕組みです。

この問題の解説ページを開く →

60だ円形のマンホールをボイラー胴に設ける際、短径部を胴の軸方向に配置する理由はどれか。

  1. A人の出入りを容易にするため
  2. B周方向の強い応力が長辺にかかるのを防ぐため
  3. C軸方向の応力が強いため
  4. D溶接の作業性を向上させるため
正解と解説を見る

正解:B周方向の強い応力が長辺にかかるのを防ぐため

胴には周方向に長手方向の約 2 倍の応力がかかるため、穴の長辺に応力が集中しないよう短径を軸方向に向けます。

この問題の解説ページを開く →

61水管ボイラーにおいて、水管や過熱管へ水を分配・集約するために使用される部品はどれか。

  1. Aドラム
  2. Bステー
  3. C管寄せ
  4. Dエコノマイザ
正解と解説を見る

正解:C管寄せ

管寄せは、水管、過熱管、エコノマイザなどに水を分配したり、そこから戻る水を集約したりする円筒形の部品です。

この問題の解説ページを開く →

62煙管と水管の構造上の違いに関する記述として、正しいものはどれか。

  1. A水管は管外に燃焼ガスが触れる
  2. B煙管は管内に水が流れる
  3. C煙管は管外に燃焼ガスが流れる
  4. D水管は管内に燃焼ガスが流れる
正解と解説を見る

正解:A水管は管外に燃焼ガスが触れる

煙管は管内を燃焼ガスが通り、水管は管内をボイラー水が通る構造になっています。

この問題の解説ページを開く →

63煙管にスパイラル管を使用することで得られるメリットはどれか。

  1. Aボイラーの大型化が可能になる
  2. B燃焼ガスの流れを層流にする
  3. C伝熱効果が高まり本体を小型化できる
  4. D管の清掃が不要になる
正解と解説を見る

正解:C伝熱効果が高まり本体を小型化できる

らせん状の管がガスに乱れを起こして温度を均一化するため、伝熱効率が上がりボイラーを小型化できます。

この問題の解説ページを開く →

64エコノマイザ管内を流れる流体はどれか。

  1. A燃焼ガス
  2. B過熱蒸気
  3. C飽和蒸気
  4. D給水
正解と解説を見る

正解:D給水

エコノマイザは排ガスの余熱を利用して、ボイラーに供給される給水を予熱するための設備です。

この問題の解説ページを開く →

65過熱器を設置する主な目的はどれか。

  1. A給水を沸点まで加熱するため
  2. B排ガス温度を上げるため
  3. C燃焼用空気を温めるため
  4. D飽和蒸気をさらに加熱して過熱蒸気をつくるため
正解と解説を見る

正解:D飽和蒸気をさらに加熱して過熱蒸気をつくるため

過熱器は、ボイラー内で発生した飽和蒸気を燃焼ガス等で再加熱し、温度の高い過熱蒸気を作る装置です。

この問題の解説ページを開く →

66過熱蒸気を使用することで防止できる、タービンにおける不具合はどれか。

  1. A給水ポンプの故障
  2. Bベアリングの過熱
  3. Cタービン翼の破損
  4. D燃焼室の圧壊
正解と解説を見る

正解:Cタービン翼の破損

過熱蒸気を使うと膨張後の蒸気中の水分が減少するため、水分によるタービン翼の侵食や破損を防止できます。

この問題の解説ページを開く →

67ウォータハンマ現象が発生しやすい操作はどれか。

  1. A吹出し弁を徐々に開いたとき
  2. B蒸気止め弁を急に開いたとき
  3. C給水弁を閉じたとき
  4. D空気抜き弁を操作したとき
正解と解説を見る

正解:B蒸気止め弁を急に開いたとき

配管内を水のかたまりが高速度で流れるウォータハンマは、蒸気止め弁を急激に開いた際などに起こりやすい現象です。

この問題の解説ページを開く →

68過熱器の材料において、管材温度が 450℃ 以下の場合に一般的に使用されるものはどれか。

  1. A鋳鉄管
  2. B低合金鋼鋼管
  3. Cステンレス鋼管
  4. D炭素鋼鋼管
正解と解説を見る

正解:D炭素鋼鋼管

過熱器の管材は温度によって使い分けられ、450℃ 以下では炭素鋼鋼管が用いられます。

この問題の解説ページを開く →

69過熱器の材料において、管材温度が 600℃ 以上の場合に使用されるものはどれか。

  1. Aステンレス鋼管
  2. B低合金鋼鋼管
  3. C炭素鋼鋼管
  4. D銅管
正解と解説を見る

正解:Aステンレス鋼管

非常に高温になる 600℃ 以上の領域では、耐熱性に優れたステンレス鋼管が使用されます。

この問題の解説ページを開く →

70大型ボイラーの火炉上部に設けられ、主に燃焼ガスからの「放射」によって熱を受ける過熱器はどれか。

  1. A放射形過熱器
  2. B対流形過熱器
  3. C接触形過熱器
  4. D熱交換形過熱器
正解と解説を見る

正解:A放射形過熱器

火炉上部で燃焼の光(放射熱)を直接受ける位置に配置されるのが放射形過熱器です。

この問題の解説ページを開く →

71対流形過熱器が熱を受ける主な仕組みはどれか。

  1. Aバーナからの直接的な光
  2. B給水との熱交換
  3. C燃焼ガスとの接触伝熱
  4. D胴板からの伝導熱
正解と解説を見る

正解:C燃焼ガスとの接触伝熱

対流形過熱器は火炉を出たガス通路に設置され、流れる燃焼ガスとの接触(対流)によって熱を受けます。

この問題の解説ページを開く →

72過熱蒸気温度の調節方法として、一般に行われないものはどれか。

  1. A過熱低減器への給水注入
  2. B過熱器に入る蒸気の乾き度の変更
  3. C燃焼ガス流量の変更
  4. Dボイラー水中の熱交換器への通蒸
正解と解説を見る

正解:B過熱器に入る蒸気の乾き度の変更

過熱蒸気の温度調節は、過熱低減器への給水注入、ボイラー水中に設けた熱交換器への通蒸、燃焼ガス流量や火炎位置の変更などによって行われます。過熱器に入る蒸気の乾き度を変えて温度を調節する方法は用いられません。

この問題の解説ページを開く →

73再熱器の役割に関する記述として、正しいものはどれか。

  1. A給水を予熱して効率を上げる
  2. B燃焼用空気を予熱する
  3. C飽和蒸気から水分を取り除く
  4. Dタービンで仕事をした蒸気を再加熱する
正解と解説を見る

正解:Dタービンで仕事をした蒸気を再加熱する

再熱器は、タービンで膨張して圧力と温度が下がった蒸気をボイラーに戻し、再び加熱するための設備です。

この問題の解説ページを開く →

74エコノマイザ(節炭器)において、熱交換を行う対象の組み合わせはどれか。

  1. A飽和蒸気 と 燃焼用空気
  2. B過熱蒸気 と 排ガス
  3. C給水 と ボイラー出口の排ガス
  4. D給水 と 燃焼用空気
正解と解説を見る

正解:C給水 と ボイラー出口の排ガス

エコノマイザは、ボイラー出口の排ガスが持つ熱を、ボイラーに入る前の低い温度の給水に回収する装置です。

この問題の解説ページを開く →

75エコノマイザと空気予熱器の「通風抵抗」を比較した記述として、正しいものはどれか。

  1. Aエコノマイザの方が大きい
  2. B空気予熱器の方が大きい
  3. Cエコノマイザと空気予熱器では通風抵抗の増加量は変わらない
  4. D空気予熱器を設けても通風抵抗は増加しない
正解と解説を見る

正解:B空気予熱器の方が大きい

空気予熱器の設置による通風抵抗の増加は、エコノマイザによる増加よりも大きくなります。

この問題の解説ページを開く →

76空気予熱器を設置する主な目的はどれか。

  1. A蒸気の温度を上げるため
  2. B給水の温度を上げるため
  3. C排ガスの余熱で燃焼用空気を温めるため
  4. Dボイラー水の循環を助けるため
正解と解説を見る

正解:C排ガスの余熱で燃焼用空気を温めるため

空気予熱器は、排ガスの熱を利用して燃焼用空気を予熱し、ボイラーの熱効率や燃焼効率を高めます。

この問題の解説ページを開く →

77空気予熱器を設置することによるデメリット(短所)として、正しいものはどれか。

  1. Aサーマル NOx の発生が増加する
  2. B高温腐食が激しくなる
  3. C過剰空気量が増加する
  4. Dボイラー効率が低下する
正解と解説を見る

正解:Aサーマル NOx の発生が増加する

空気予熱器により燃焼温度が上昇するため、窒素酸化物(サーマル NOx)の発生量が増える傾向があります。

この問題の解説ページを開く →

78「再生式空気予熱器」の特徴として、正しいものはどれか。

  1. A金属板の伝熱体を回転させて伝熱する
  2. B鋼板を一定間隔に並べた構造である
  3. C伝熱体が固定されており可動部がない
  4. Dアンモニアを熱媒体として封入している
正解と解説を見る

正解:A金属板の伝熱体を回転させて伝熱する

再生式は伝熱体を回転させてガスと空気に交互に接触させる方式で、漏れはあるがコンパクトで効率が良いのが特徴です。

この問題の解説ページを開く →

79ヒートパイプ式空気予熱器において、管の中に封入されている熱媒体として正しいものはどれか。

  1. A燃焼ガス
  2. B重油
  3. C過熱蒸気
  4. Dアンモニアや水
正解と解説を見る

正解:Dアンモニアや水

ヒートパイプ内にはアンモニアや水などの媒体が減圧封入されており、蒸発と凝縮のサイクルで熱を移動させます。

この問題の解説ページを開く →

80ボイラー、エコノマイザ、空気予熱器を併用する場合の一般的な配置順序(ガスの流れ方向)はどれか。

  1. Aボイラー、空気予熱器、エコノマイザ
  2. Bボイラー、エコノマイザ、空気予熱器
  3. Cエコノマイザ、ボイラー、空気予熱器
  4. D空気予熱器、エコノマイザ、ボイラー
正解と解説を見る

正解:Bボイラー、エコノマイザ、空気予熱器

効率的な熱回収のため、一般に温度の高い順である「ボイラー → エコノマイザ → 空気予熱器」の順に配置されます。

この問題の解説ページを開く →
一級ボイラー技士の全分野一覧へ戻る