特級ボイラー技士　第2回

問21

過熱器の伝熱方式による分類として、正しいものの組合せは次のうちどれか。

1. 放射形、対流形、再熱形
2. 放射形、貫流形、放射・対流形
3. 放射形、対流形、放射・対流形
4. 貫流形、対流形、再熱形（正解）

解説

■【設問の意図】 この設問は、過熱器の伝熱方式による分類に関する基本的な知識を問うものです。過熱器がどのように熱を受け取るかという観点からの分類を正確に理解しているかを確認します。 ■【正解の理由】 過熱器は、燃焼ガスからの熱の受け取り方（伝熱方式）によって、主に以下の3種類に分類されます。 1. 放射形：火炉からの放射熱を主として利用するタイプ。 2. 対流形：燃焼ガスとの対流熱伝達を主として利用するタイプ。 3. 放射・対流形：放射熱と対流熱の両方を組み合わせて利用するタイプ。 したがって、選択肢3の「放射形、対流形、放射・対流形」が正しい組合せです。 ■【初心者がここで迷う理由】 初心者は、過熱器の分類を、ボイラー全体の形式（例：貫流ボイラー）や、過熱器の機能（例：再熱器）と混同しやすい傾向があります。「貫流形」はボイラーの形式であり、「再熱形」は蒸気を再加熱する機能を持つ過熱器の一種ですが、これらは伝熱方式による分類とは異なります。伝熱方式という限定された観点での分類を理解していないと、これらの誤った選択肢を選んでしまう可能性があります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「過熱器の伝熱方式による分類」を問うていることを明確に認識する。 2. 伝熱方式には「放射」と「対流」があることを思い出す。 3. これら二つの方式を組み合わせた「放射・対流形」も分類に含まれることを確認する。 4. 選択肢の中から、これらの3つの分類（放射形、対流形、放射・対流形）が全て含まれているもの、またはこれらを正しく組み合わせたものを選ぶ。 5. 「貫流形」や「再熱形」など、伝熱方式以外の分類やボイラー形式の選択肢は除外する。

問22

放射形過熱器の特性に関する記述として、適切なものは次のうちどれか。

1. ボイラーの負荷が増大すると、過熱蒸気温度が低下する傾向がある。
2. ボイラーの負荷が増大すると、過熱蒸気温度が上昇する傾向がある。（正解）
3. ボイラーの負荷が増大しても、過熱蒸気温度はほとんど変化しない。
4. ボイラーの負荷が増大すると、過熱蒸気温度が不安定になる傾向がある。

解説

■【設問の意図】 放射形過熱器がボイラーの負荷変動に対して、過熱蒸気温度がどのように変化するかの特性を理解しているかを問う問題です。 ■【正解の理由】 放射形過熱器は、主に火炉内の火炎からの放射熱を利用して蒸気を過熱します。ボイラーの負荷が増大すると、燃焼ガス温度は上昇しますが、それ以上に過熱器を流れる蒸気量が増加するため、蒸気1kgあたりの受熱量が相対的に減少し、結果として過熱蒸気温度は低下する傾向にあります。 ■【初心者がここで迷う理由】 過熱器には放射形と対流形があり、それぞれ負荷変動に対する過熱蒸気温度の特性が逆であるため、混同しやすい点が挙げられます。一般的に「負荷が増えれば温度も上がる」と考えがちですが、放射形過熱器ではこの直感と異なる挙動を示すため、記憶が曖昧だと誤った選択をしてしまいます。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「放射形過熱器」について尋ねていることを確認する。 2. 放射形過熱器は火炉内に設置され、放射伝熱が主であることを思い出す。 3. 負荷が増大すると、燃焼ガス温度は上がるが、蒸気流量の増加がそれを上回るため、蒸気1kgあたりの受熱が相対的に減少し、過熱蒸気温度は「低下する」傾向にあると判断する。 4. 対流形過熱器の特性（負荷増大で温度上昇）と混同しないよう注意し、正解を選ぶ。

問23

対流形過熱器の特性に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

1. 対流形過熱器では、ボイラーの負荷が増大すると、過熱蒸気温度が上昇する傾向がある。
2. 放射形過熱器では、ボイラーの負荷が増大すると、過熱蒸気温度が上昇する傾向がある。（正解）
3. 放射形過熱器は、火炉出口付近の燃焼ガス流路内に設け、燃焼ガスの対流による伝熱を利用する。
4. 対流形過熱器は、火炉内又は火炉出口近傍に設け、主として火炎の放射による伝熱を利用する。
5. 実際のボイラーでは、負荷による温度特性が同じである放射形と対流形を組み合わせて用いられる。

解説

■【設問の意図】 対流形過熱器の負荷変動に対する過熱蒸気温度の変化特性を理解しているかを確認する。 ■【正解の理由】 対流形過熱器は、燃焼ガスの対流伝熱を利用するため、ボイラー負荷が増大して燃焼ガス量が増加すると、伝熱量が増え、過熱蒸気温度が上昇する傾向がある。これは、提供された資料の「対流形過熱器では、ボイラーの負荷が増大すると、過熱蒸気温度が上昇する傾向がある。」という記述と一致する。 ■【初心者がここで迷う理由】 放射形過熱器と対流形過熱器の負荷変動に対する温度特性が逆であるため、混同しやすい。また、それぞれの設置場所や伝熱方式も似たような記述で出題されることが多く、正確な知識が求められる。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「対流形過熱器の特性」を問うていることを確認する。 2. 対流形過熱器の伝熱方式は「対流」であることを思い出す。 3. 負荷が増大すると燃焼ガス量が増え、対流伝熱量が増加するため、過熱蒸気温度は「上昇する」と判断する。 4. 選択肢1がこの特性と一致することを確認し、正解とする。他の選択肢は放射形過熱器の特性や設置場所に関する誤った記述であるため、除外する。

問24

放射形過熱器に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。

1. 火炉内又は火炉出口近傍に設けられ、主として火炎の放射による伝熱を利用する。
2. 火炉出口付近の燃焼ガス流路内に設けられ、燃焼ガスの対流による伝熱を利用する。（正解）
3. 火炉内又は火炉出口近傍に設けられ、主として燃焼ガスの対流による伝熱を利用する。
4. 火炉出口付近の燃焼ガス流路内に設けられ、主として火炎の放射による伝熱を利用する。

解説

■【設問の意図】 放射形過熱器の設置場所と伝熱方式に関する知識を問う。 ■【正解の理由】 放射形過熱器は、火炉内または火炉出口近傍に設置され、主に火炎からの放射熱を利用して蒸気を過熱する。これはテキストの記述と完全に一致する。 ■【初心者がここで迷う理由】 対流形過熱器との違いが曖昧な場合、設置場所や伝熱方式を混同しやすい。特に「火炉内」と「火炉出口付近の燃焼ガス流路内」の区別、および「放射」と「対流」の伝熱方式の区別が重要となる。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「放射形過熱器」について尋ねていることを確認する。 2. 放射形過熱器のキーワード「火炉内又は火炉出口近傍」と「火炎の放射」を思い出す。 3. 各選択肢を読み、これらのキーワードに合致する記述を探す。 4. 対流形過熱器の記述（火炉出口付近、対流伝熱）と混同しないよう注意する。

問25

対流形過熱器の設置場所として、最も適切なものは次のうちどれか。

1. 火炉内
2. 火炉出口近傍
3. 火炉出口付近の燃焼ガス流路内
4. 蒸気ドラム内（正解）

解説

■【設問の意図】 この設問は、ボイラーの主要な構成要素である過熱器のうち、対流形過熱器の具体的な設置場所に関する知識を問うものです。放射形過熱器との違いを理解しているかどうかがポイントとなります。 ■【正解の理由】 データによれば、「対流形過熱器は、火炉出口付近の燃焼ガス流路内に設け、燃焼ガスの対流による伝熱を利用する。」と明記されています。これは、燃焼ガスが火炉を出た後の比較的温度の低い領域で、ガスとの接触（対流）による熱伝達を主として利用するためです。 ■【初心者がここで迷う理由】 初心者は、過熱器の種類（放射形、対流形）とその伝熱方式、設置場所の関連性を混同しやすいです。特に、「放射形過熱器は、火炉内又は火炉出口近傍に設け、主として火炎の放射による伝熱を利用する」という記述と、「対流形過熱器は、火炉出口付近の燃焼ガス流路内に設け、燃焼ガスの対流による伝熱を利用する」という記述が似ているため、どちらがどちらの設置場所であるか判断に迷うことがあります。 ■【本番での判断フロー】 1. まず、設問が「対流形過熱器」について尋ねていることを確認する。 2. 対流形過熱器の伝熱方式が「対流」であることを思い出す。対流伝熱は、高温の火炎の放射が強い火炉内よりも、燃焼ガスが流れる通路でガスと接触することで効率的に行われる。 3. 選択肢を確認し、「火炉出口付近の燃焼ガス流路内」が対流伝熱に適した場所であり、データの内容と一致することを確認する。 4. 他の選択肢、特に「火炉内」や「火炉出口近傍」は放射形過熱器の設置場所であるため、これらを除外する。

問26

実際のボイラーにおいて、負荷による過熱蒸気温度の変動を抑制するため、一般的に採用される過熱器の組み合わせとして、最も適切なものは次のうちどれか。

1. 放射形過熱器のみを使用する。
2. 対流形過熱器のみを使用する。
3. 放射形過熱器と対流形過熱器を適当に組み合わせて使用する。
4. 並流形過熱器と向流形過熱器を適当に組み合わせて使用する。（正解）

解説

■【設問の意図】 過熱器の伝熱方式による温度特性の違いと、それらを組み合わせて安定した過熱蒸気温度を得るための知識を問うています。 ■【正解の理由】 放射形過熱器はボイラーの負荷が増大すると過熱蒸気温度が低下する傾向がある一方、対流形過熱器はボイラーの負荷が増大すると過熱蒸気温度が上昇する傾向があります。これらの逆の特性を持つ過熱器を適当に組み合わせることで、負荷変動時でも過熱蒸気温度を安定させることができるため、実際のボイラーで広く採用されています。 ■【初心者がここで迷う理由】 過熱器には放射形、対流形、並流形、向流形など複数の分類があり、それぞれの特性を混同しやすい点が挙げられます。特に、放射形と対流形の温度特性が逆であること、そしてその逆特性を利用して安定化を図るという点が理解できていないと、適切な選択肢を選べない可能性があります。並流形と向流形は伝熱効率に関わる分類であり、負荷変動時の温度安定化とは直接関係しないため、混同すると誤答につながります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「負荷による過熱蒸気温度の変動を抑制する」ための過熱器の組み合わせを問うていることを確認します。 2. 放射形過熱器の特性（負荷増大で温度低下）と対流形過熱器の特性（負荷増大で温度上昇）を思い出します。 3. これら二つの過熱器が「逆の温度特性」を持つことを認識します。 4. 逆の特性を持つものを組み合わせることで、変動を相殺し、安定化が図れると判断します。 5. 選択肢の中から、放射形と対流形を組み合わせる旨の記述があるもの（選択肢3）を選びます。並流形や向流形は伝熱効率の分類であり、この問題の意図とは異なるため除外します。

問27

並流形過熱器に関する記述として、適切なものは次のうちどれか。

1. 熱ガスと蒸気の流れ方向が同じである。
2. 熱ガスと蒸気の流れ方向が逆である。（正解）
3. 同じ伝熱面積で出口蒸気温度を高くすることができる。
4. 蒸気出口部付近の管壁温度が低くなる。

解説

■【設問の意図】 並流形過熱器の基本的な構造と熱交換の特性を理解しているか問うています。特に熱ガスと蒸気の流れの方向関係が重要です。 ■【正解の理由】 並流形過熱器は、熱ガスと蒸気が同じ方向に流れる構造を持つ過熱器です。これにより、熱交換の初期段階で蒸気温度が急速に上昇しますが、出口付近では熱ガス温度と蒸気温度の差が小さくなるため、熱交換効率は向流形に比べて劣る傾向があります。また、蒸気出口部付近の管壁温度が高くなる特徴があります。 ■【初心者がここで迷う理由】 過熱器には並流形と向流形があり、それぞれの特徴、特に熱ガスと蒸気の流れの方向、熱交換効率、管壁温度の傾向が逆になるため、混同しやすい点が挙げられます。どちらがどの特徴を持つのかを正確に記憶していないと、誤った選択をしてしまう可能性があります。 ■【本番での判断フロー】 1. 設問が「並流形過熱器」について問うていることを確認します。 2. 並流形過熱器の最も基本的な特徴である「熱ガスと蒸気の流れ方向」を思い出します。並流は「同じ方向」であることを確認します。 3. 各選択肢を検討し、この基本特徴に合致するものを探します。 4. 他の選択肢が向流形の特徴や誤った記述でないかを確認し、正解を確定します。

問28

向流形過熱器に関する記述として、誤っているものは次のうちどれか。

1. 熱ガスと蒸気の流れ方向が逆である。
2. 同じ伝熱面積であれば、並流形に比べて出口蒸気温度を高くすることができる。
3. 温度の最も低い蒸気が温度の最も低いガスと接触するように配置される。
4. 蒸気出口部付近の管壁温度が高くなる傾向がある。

解説

■【設問の意図】 向流形過熱器の基本的な構造と熱交換特性に関する理解度を問うものです。特に、並流形過熱器との比較において、その利点や配置の特徴を正確に把握しているかを確認します。 ■【正解の理由】 向流形過熱器では、熱ガスと蒸気の流れ方向が逆であり、温度の最も低い蒸気が温度の最も低いガスと接触するように配置されます。これにより、同じ伝熱面積であれば並流形に比べて出口蒸気温度を高くすることが可能です。一方、蒸気出口部付近の管壁温度が高くなる傾向があるのは並流形過熱器の特性であり、向流形過熱器の記述としては誤りです。 ■【初心者がここで迷う理由】 過熱器には放射形、対流形、並流形、向流形など複数の分類があり、それぞれの特性や配置、負荷変動時の挙動が複雑に絡み合っているため、混同しやすい点が挙げられます。特に、並流形と向流形は流れの方向が逆であるだけでなく、管壁温度の傾向や出口蒸気温度の達成度合いなど、熱交換の特性が異なるため、それぞれの特徴を正確に記憶しておく必要があります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「向流形過熱器に関する記述として、誤っているものは次のうちどれか」であることを確認する。 2. 各選択肢について、向流形過熱器の特性と照合する。 * 選択肢1：「熱ガスと蒸気の流れ方向が逆である」→ 向流形の定義通り、正しい。 * 選択肢2：「同じ伝熱面積であれば、並流形に比べて出口蒸気温度を高くすることができる」→ 向流形の利点であり、正しい。 * 選択肢3：「温度の最も低い蒸気が温度の最も低いガスと接触するように配置される」→ 向流形の配置特性であり、正しい。 * 選択肢4：「蒸気出口部付近の管壁温度が高くなる傾向がある」→ これは並流形過熱器の特性であるため、向流形に関する記述としては誤り。 3. 誤っている記述である選択肢4を正解として選択する。

問29

ボイラーに2個以上の安全弁を共通の管台に設ける場合の、管台の蒸気通路の断面積に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。

1. それぞれの安全弁の蒸気取り入れ口の合計面積の2倍以上とする必要がある。
2. それぞれの安全弁の蒸気取り入れ口の合計面積の半分以上とする必要がある。
3. それぞれの安全弁の蒸気取り入れ口の合計面積以上とする必要がある。
4. それぞれの安全弁の蒸気取り入れ口の面積の平均値以上とする必要がある。（正解）

解説

■【設問の意図】 この設問は、ボイラーに複数の安全弁を共通の管台に設置する際の、管台の蒸気通路の断面積に関する保安上の重要な規定を理解しているかを問うものです。安全弁が適切に機能するための流路確保の重要性を確認します。 ■【正解の理由】 ボイラーの安全弁に関する規定では、2個以上の安全弁を共通の管台に設ける場合、管台の蒸気通路の断面積は、それぞれの安全弁の蒸気取り入れ口の合計面積以上とすることが定められています。これは、安全弁が作動した際に、十分な量の蒸気を滞りなく排出できるようにするための必須条件であり、ボイラーの過圧防止において極めて重要です。 ■【初心者がここで迷う理由】 初心者は、「合計面積以上」という具体的な数値条件を正確に記憶しているかどうかに迷うことがあります。特に、「2倍以上」や「半分以上」、「平均値以上」といった誤った選択肢は、一見するともっともらしく聞こえるため、曖昧な知識だと判断を誤りやすいポイントです。安全弁の機能上、流路が狭すぎると危険であることは理解できても、具体的な数値基準まで正確に覚えているかが問われます。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文から「2個以上の安全弁」「共通の管台」「蒸気通路の断面積」がキーワードであることを認識する。 2. 安全弁の目的が過圧防止であり、そのためには十分な蒸気排出能力が必要であることを思い出す。 3. 流路が狭いと排出能力が低下し危険であるため、「合計面積以上」が最も安全かつ合理的な基準であることを推測する。 4. 「2倍」や「半分」、「平均値」といった数値は、安全弁の機能確保の観点から不適切であるか、あるいは不十分であると判断し、選択肢3が正しいと確信する。

問30

安全弁の作動特性に関する次の記述のうち、吹下がりを正しく定義しているものはどれか。

1. 安全弁の吹出し圧力と吹止り圧力との差をいう。
2. 安全弁の入口側の圧力が増加して、出口側で流体の微量な流出が検知されるときの入口側の圧力をいう。（正解）
3. 安全弁がポッピングするときの入口側の圧力をいう。
4. 入口側の圧力が減少して弁体が弁座と再接触するときの入口側の圧力をいう。
5. 安全弁のリフトが弁座口の径の1/4以上で、弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最小となるものをいう。

解説

■【設問の意図】 この設問は、特級ボイラー技士として安全弁の基本的な作動特性である「吹下がり」の定義を正確に理解しているかを確認することを意図しています。安全弁はボイラーの安全を確保する上で極めて重要な設備であり、その作動原理と関連用語の正確な知識は必須です。 ■【正解の理由】 「安全弁の吹出し圧力と吹止り圧力との差を吹下がりという。」とある通り、選択肢1がこの定義に完全に合致しています。吹出し圧力は弁が完全に開く圧力、吹止り圧力は弁が完全に閉じる圧力であり、この両者の差が「吹下がり」として定義されます。 ■【初心者がここで迷う理由】 安全弁に関連する圧力用語には、「吹始め圧力」「吹出し圧力」「吹止り圧力」「吹下がり」などがあり、それぞれが似たような状況で使われるため、初心者はこれらの正確な定義を混同しやすい傾向があります。特に、各圧力がどの時点の圧力を指すのか、そして「差」が何を意味するのかを明確に区別して記憶することが難しいと感じるかもしれません。また、選択肢2、3、4はそれぞれ「吹始め圧力」「吹出し圧力」「吹止り圧力」の定義に似ているため、混乱を招きやすいです。 ■【本番での判断フロー】 1. まず、問題文が「吹下がり」の定義を問うていることを明確に認識します。 2. 安全弁の作動特性に関する知識を頭の中で整理し、「吹下がり」が「弁が開く圧力」と「弁が閉じる圧力」の間の差であることを思い出します。 3. 各選択肢を一つずつ確認し、この定義に最も合致する記述を探します。 4. 選択肢1が「吹出し圧力と吹止り圧力との差」と明記されており、これが「吹下がり」の正確な定義であることを確認し、正解と判断します。他の選択肢は、それぞれ別の圧力用語の定義や安全弁の形式に関する記述であるため、誤りであると判断できます。

問31

安全弁の入口側の圧力が増加して、出口側で流体の微量な流出が検知されるときの入口側の圧力を何というか。

1. 吹出し圧力
2. 吹止り圧力
3. 吹始め圧力
4. 吹下がり（正解）

解説

■【設問の意図】 この設問は、安全弁の作動に関する基本的な用語である「吹始め圧力」の定義を正確に理解しているかを確認することを意図しています。安全弁の適切な管理と操作には、これらの用語の正確な知識が不可欠です。 ■【正解の理由】 提供された情報に「安全弁の入口側の圧力が増加して、出口側で流体の微量な流出が検知されるときの入口側の圧力を吹始め圧力という。」と明記されています。この定義に合致する選択肢は「吹始め圧力」です。 ■【初心者がここで迷う理由】 安全弁の作動には「吹始め圧力」「吹出し圧力」「吹止り圧力」「吹下がり」といった似たような用語が多く、それぞれの定義を混同しやすい点が初心者が迷う主な理由です。特に「吹出し圧力」と「吹始め圧力」は、弁が開く過程の異なる段階を指すため、区別がつきにくいことがあります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文を読み、安全弁の「入口側の圧力が増加して、出口側で流体の微量な流出が検知されるとき」の圧力を問われていることを確認します。 2. 各選択肢の用語の定義を頭の中で確認します。 - 吹出し圧力：弁がポッピングするときの入口側の圧力。 - 吹止り圧力：入口側の圧力が減少して弁体が弁座と再接触するときの入口側の圧力。 - 吹始め圧力：問題文の定義と一致。 - 吹下がり：吹出し圧力と吹止り圧力との差。 3. 問題文の定義に最も合致する「吹始め圧力」を選択します。

問32

安全弁に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

1. 安全弁の入口側の圧力が増加して、出口側で流体の微量な流出が検知されるときの入口側の圧力を吹出し圧力という。
2. 安全弁がポッピングするときの入口側の圧力を吹出し圧力という。
3. 入口側の圧力が減少して弁体が弁座と再接触するときの入口側の圧力を吹出し圧力という。（正解）
4. 安全弁の吹出し圧力と吹止り圧力との差を吹出し圧力という。

解説

■【設問の意図】 この設問は、特級ボイラー技士として安全弁の基本的な動作原理と、それに伴う各圧力用語（吹出し圧力、吹始め圧力、吹止り圧力、吹下がり）の正確な定義を理解しているかを確認することを意図しています。特に、安全弁の最も重要な作動点である「吹出し圧力」の定義を正確に把握していることが求められます。 ■【正解の理由】 安全弁が「ポッピング」と呼ばれる急激な開弁動作を起こすときの入口側の圧力を「吹出し圧力」と定義します。ポッピングは、弁体が弁座から完全に離れ、蒸気や流体が大量に排出され始める状態を指します。この定義は、安全弁の機能と性能を理解する上で非常に重要です。 ■【初心者がここで迷う理由】 初心者は、安全弁の様々な圧力用語（吹始め圧力、吹出し圧力、吹止り圧力、吹下がり）が類似しており、それぞれの定義を混同しやすい傾向があります。特に、「吹始め圧力」と「吹出し圧力」は、弁が開き始める段階と完全に開く段階の圧力であり、その違いが曖昧になりがちです。また、「吹下がり」は圧力差を指すため、圧力そのものと誤解することもあります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が安全弁の「吹出し圧力」の定義を問うていることを確認します。 2. 各選択肢を読み、それぞれの記述がどの圧力用語の定義に合致するかを判断します。 * 選択肢1は「吹始め圧力」の定義です。 * 選択肢2は「吹出し圧力」の定義に完全に合致します。 * 選択肢3は「吹止り圧力」の定義です。 * 選択肢4は「吹下がり」の定義です。 3. 「安全弁がポッピングするときの入口側の圧力」というキーワードが「吹出し圧力」の最も正確な定義であることを認識し、選択肢2を正解と判断します。

問33

安全弁の「吹止り圧力」に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。

1. 安全弁の入口側の圧力が増加して、出口側で流体の微量な流出が検知されるときの入口側の圧力。
2. 安全弁がポッピングするときの入口側の圧力。
3. 安全弁の吹出し圧力と吹止り圧力との差。
4. 入口側の圧力が減少して弁体が弁座と再接触するときの入口側の圧力。

解説

■【設問の意図】 この設問は、特級ボイラー技士として安全弁の基本的な用語である「吹止り圧力」の定義を正確に理解しているかを確認することを目的としています。安全弁はボイラーの安全を確保する上で極めて重要な設備であり、その作動原理や関連用語の知識は必須です。 ■【正解の理由】 「吹止り圧力」は、安全弁の入口側の圧力が減少していき、弁体が弁座と再接触する瞬間の入口側の圧力を指します。選択肢4の記述がこの定義と完全に一致しています。 ■【初心者がここで迷う理由】 安全弁には「吹始め圧力」「吹出し圧力」「吹止り圧力」「吹下がり」といった類似した用語が多く、それぞれの定義が混同しやすいため、初心者は迷うことがあります。特に「吹始め圧力」と「吹出し圧力」は圧力上昇時の現象、「吹止り圧力」は圧力下降時の現象であるという違いを明確に区別できていないと、誤った選択をしてしまう可能性があります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文で問われているのが「吹止り圧力」であることを確認する。 2. 「吹止り圧力」が、弁が開いた後に圧力が下がり、弁が閉じる瞬間の圧力であることを思い出す。 3. 各選択肢を吟味し、圧力上昇時の現象（吹始め、吹出し）や圧力差（吹下がり）の定義と混同しないように注意する。 4. 選択肢4が「入口側の圧力が減少して弁体が弁座と再接触するときの入口側の圧力」と記述されており、これが「吹止り圧力」の正確な定義であると判断し、正解とする。

問34

全量式安全弁に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。

1. 安全弁のリフトが弁座口の径の1/4以上で、弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最小となるものをいう。
2. 安全弁のリフトが弁座口の径の1/8以上で、弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最大となるものをいう。（正解）
3. 安全弁のリフトが弁座口の径の1/4未満で、弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最小となるものをいう。
4. 安全弁のリフトが弁座口の径の1/2以上で、弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最大となるものをいう。

解説

■【設問の意図】 この設問は、全量式安全弁の定義と特徴に関する正確な知識を問うものです。特に、リフト量と弁体開放時の流路面積の関係を理解しているかを確認します。 ■【正解の理由】 全量式安全弁は、安全弁のリフト（弁体の持ち上がり量）が弁座口の径の1/4以上であり、かつ、弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最小となるものを指します。これにより、弁が完全に開いた際に最大の排出能力を発揮できる構造となっています。 ■【初心者がここで迷う理由】 初心者は、全量式安全弁のリフト量や流路面積の「最小」という表現に戸惑うことがあります。特に、「全量式」という名称から、流路面積が「最大」になるものと誤解しやすいかもしれません。また、リフト量の具体的な数値（1/4）を正確に覚えていない場合、他の選択肢と混同する可能性があります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が「全量式安全弁」の定義を問うていることを確認する。 2. 全量式安全弁のキーワードである「リフトが弁座口の径の1/4以上」と「弁体が開いたときの流路面積の中で弁座流路面積が最小」という二つの条件を思い出す。 3. 各選択肢をこれらの条件と照合する。 4. 「リフトが1/4以上」と「弁座流路面積が最小」の両方を満たす選択肢が正解となる。

問35

貫流ボイラーの特性に関する記述として、適切なものは次のうちどれか。

1. 伝熱面積当たりの保有水量が少ないので、起動が速いが、負荷変動により圧力変動が生じやすい。
2. 伝熱面積当たりの保有水量が多いので、起動が遅いが、負荷変動により圧力変動が生じにくい。（正解）
3. 伝熱面積当たりの保有水量が少ないので、起動が速いが、負荷変動により圧力変動が生じにくい。
4. 伝熱面積当たりの保有水量が多いので、起動が速いが、負荷変動により圧力変動が生じやすい。

解説

■【設問の意図】 貫流ボイラーの基本的な構造とそれに伴う運転特性（保有水量、起動性、負荷変動への応答）に関する理解度を問うものです。 ■【正解の理由】 貫流ボイラーは、伝熱面積当たりの保有水量が極めて少ないという特徴があります。このため、水を加熱して蒸気を発生させるまでの時間が短く、起動が非常に速いです。しかし、保有水量が少ないことは、負荷が変動した際にボイラー内の圧力や水位が大きく変動しやすいという特性も持ち合わせます。したがって、「伝熱面積当たりの保有水量が少ないので、起動が速いが、負荷変動により圧力変動が生じやすい」という記述は、貫流ボイラーの特性を正確に表しています。 ■【初心者がここで迷う理由】 ボイラーの種類ごとの特性（特に保有水量、起動時間、負荷変動への応答）を混同しやすい点が挙げられます。例えば、丸ボイラーや水管ボイラーと比較して、貫流ボイラーの「保有水量の少なさ」とそれに起因する「起動の速さ」および「圧力変動のしやすさ」という一連の特性を正確に結びつけることが難しい場合があります。 ■【本番での判断フロー】 1. 設問が貫流ボイラーの特性を問うていることを確認する。 2. 貫流ボイラーの最大の特徴である「保有水量が少ない」という点を思い出す。 3. 保有水量が少ないことの直接的な結果として、「起動が速い」というメリットと、「負荷変動時の圧力変動が大きい」というデメリット（あるいは特性）を連想する。 4. これらの特性をすべて含んでいる選択肢が正解であると判断する。他の選択肢は、これらの特性の一部が誤っていたり、逆の記述になっていたりするため、注意深く比較検討する。

問36

貫流ボイラーの制御に関する記述として、適切なものは次のうちどれか。

1. 応答の速い給水量と燃料量の自動制御が必要である。
2. 保有水量が多いため、負荷変動による圧力変動は生じにくい。（正解）
3. 起動が遅いため、急激な負荷変動には対応しにくい。
4. 給水量と燃料量の自動制御は不要で、手動制御で十分である。
5. 伝熱面積当たりの保有水量が多いため、起動に時間がかかる。

解説

■【設問の意図】 貫流ボイラーの特性と、それに伴う制御の必要性について理解しているかを問う。特に、保有水量の少なさが起動性や負荷変動時の圧力変動にどう影響し、どのような制御が求められるかを把握しているかが重要となる。 ■【正解の理由】 貫流ボイラーは、伝熱面積当たりの保有水量が少ないという特性を持つ。このため、起動は速いものの、負荷変動に対して圧力変動が生じやすい。この圧力変動を抑制し、安定した運転を維持するためには、給水量と燃料量の両方について、応答性の速い自動制御が不可欠となる。選択肢①は、この特性と必要な制御を正確に記述しているため、正解である。 ■【初心者がここで迷う理由】 貫流ボイラーの「保有水量が少ない」という特性が、起動の速さや圧力変動のしやすさという二面性を持つため、どちらの側面が制御に直結するのかを混同しやすい。また、自動制御の必要性についても、他のボイラー形式との比較でその重要性を理解していないと、判断に迷う可能性がある。特に、保有水量が少ないことが「負荷変動に強い」と誤解するケースがある。 ■【本番での判断フロー】 1. 貫流ボイラーの最も基本的な特性である「伝熱面積当たりの保有水量が少ない」ことを想起する。 2. 保有水量が少ないことの直接的な結果として、「起動が速い」ことと「負荷変動により圧力変動が生じやすい」ことを思い出す。 3. 「負荷変動により圧力変動が生じやすい」という特性から、これを抑制するための制御が必要であると判断する。 4. 圧力変動を抑制するためには、給水と燃料のバランスを迅速に調整する必要があるため、「応答の速い給水量と燃料量の自動制御が必要」という結論に至る。 5. 選択肢を一つずつ確認し、上記の結論と合致する選択肢①を正解とする。他の選択肢は、保有水量や起動時間、制御の必要性に関する記述が誤っていることを確認する。

問37

貫流ボイラーの特性に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。

1. 伝熱面積当たりの保有水量が多いため、起動が速い。
2. 伝熱面積当たりの保有水量が少ないため、起動が速い。
3. 伝熱面積当たりの保有水量が多いため、起動に時間がかかる。（正解）
4. 伝熱面積当たりの保有水量が少ないため、起動に時間がかかる。

解説

■【設問の意図】 貫流ボイラーの基本的な構造的特徴（保有水量）と、それが起動特性にどう影響するかを理解しているかを確認するものです。 ■【正解の理由】 貫流ボイラーは、伝熱面積当たりの保有水量が極めて少ないという構造的特徴を持っています。このため、水を加熱して蒸気を発生させるまでの時間が短く、起動が非常に速いという利点があります。 ■【初心者がここで迷う理由】 ボイラーの起動速度が保有水量に依存するという基本的な関係性を理解していても、「保有水量が少ない」ことと「起動が速い」ことの因果関係を混同したり、他のボイラー形式（例えば丸ボイラーや水管ボイラー）の特性と取り違えたりすることがあります。また、「保有水量が多いと起動が速い」という誤った連想をしてしまう場合もあります。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文が貫流ボイラーの特性について問うていることを確認する。 2. 貫流ボイラーの最大の特徴の一つが「伝熱面積当たりの保有水量が少ない」ことであることを思い出す。 3. 保有水量が少ないということは、加熱すべき水の量が少ないため、必然的に「起動が速い」という結論を導き出す。 4. この二つの要素（保有水量が少ない、起動が速い）を組み合わせた選択肢が正解となる。

問38

貫流ボイラーの負荷変動に関する記述として、正しいものはどれか。

1. 負荷変動により圧力変動が生じやすい。
2. 負荷変動に対する圧力変動は生じにくい。（正解）
3. 負荷変動に対する給水量と燃料量の自動制御は不要である。
4. 伝熱面積当たりの保有水量が多いため、負荷変動に強い。

解説

■【設問の意図】 貫流ボイラーの特性、特に負荷変動時の挙動とそれに対する制御の必要性に関する理解度を問う。 ■【正解の理由】 貫流ボイラーは、伝熱面積当たりの保有水量が少ないため、負荷変動に対して圧力変動が生じやすい特性があります。このため、応答の速い給水量と燃料量の自動制御が不可欠です。 ■【初心者がここで迷う理由】 貫流ボイラーは起動が速いという利点があるため、負荷変動にも強いと誤解しやすい点があります。また、自動制御の必要性についても、その特性と結びつけて理解できていない場合があるため、迷うことがあります。 ■【本番での判断フロー】 1. 貫流ボイラーの基本特性を思い出す。「保有水量が少ない」「起動が速い」「負荷変動により圧力変動が生じやすい」「速い自動制御が必要」がキーワード。 2. 各選択肢をこれらのキーワードと照らし合わせる。 3. 選択肢1「負荷変動により圧力変動が生じやすい」は、保有水量の少なさからくる貫流ボイラーの特性と合致するため、これが正解と判断する。 4. 他の選択肢は、保有水量が多い、圧力変動が生じにくい、自動制御が不要、起動が遅いなど、いずれも貫流ボイラーの特性と矛盾するため、誤りであると判断する。

問39

2胴型自然循環式水管ボイラーのボイラー水の循環力Pを表す式として、正しいものは次のうちどれか。ただし、ρdは下降管内ボイラー水密度、ρmは蒸発管内気水混合物平均密度、Hは上下ドラム間高さ差、gは重力加速度とする。

1. P = (ρd + ρm)gH
2. P = (ρd - ρm)gH
3. P = (ρm - ρd)gH（正解）
4. P = (ρd - ρm)H
5. P = (ρd - ρm)g/H

解説

■【設問の意図】 自然循環式水管ボイラーにおけるボイラー水の循環力を計算する基本式を理解しているかを確認する。特に、各記号が何を表し、それらがどのように組み合わされて循環力を形成するかを問う。 ■【正解の理由】 自然循環式ボイラーの循環力Pは、下降管内のボイラー水と蒸発管内の気水混合物の密度差によって生じる重力によるものである。下降管内の水密度ρdと蒸発管内の気水混合物平均密度ρmの差に、重力加速度gと上下ドラム間高さ差Hを乗じた (ρd - ρm)gH で表される。この式は、密度差による浮力と重力のバランスを示すもので、ボイラー水の確実な循環を理解する上で非常に重要である。 ■【初心者がここで迷う理由】 類似の物理公式が多く、記号の意味や計算式の構成を混同しやすい。特に、密度差の符号（ρd - ρmかρm - ρdか）や、重力加速度gの有無、高さHが乗算か除算かといった細部に注意が向きにくい。また、循環力の概念自体が抽象的であるため、具体的な式の形を記憶する際に誤りが生じやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. まず、自然循環式ボイラーの循環力が「密度差による重力」によって生じることを思い出す。 2. 下降管の水は重く、蒸発管の気水混合物は軽いため、循環力は「重い水が下降し、軽い気水混合物が上昇する」方向に働くことを理解する。 3. したがって、密度の差は「下降管内密度 (ρd) - 蒸発管内平均密度 (ρm)」となるはずだと判断する。 4. 重力による力なので、重力加速度gが乗算されることを確認する。 5. 循環は高さの差によって生じるため、上下ドラム間高さ差Hも乗算されることを確認する。 6. これらの要素を組み合わせると、P = (ρd - ρm)gH が導き出される。選択肢の中からこの式と一致するものを選ぶ。

問40

自然循環式水管ボイラーにおいて、ボイラー水の確実な循環を行わせるための対策として、誤っているものは次のうちどれか。

1. 下降管内のボイラー水の密度を大きくする。
2. 上下ドラム間の高さの差を大きくする。
3. 蒸発管内の気水混合物の平均密度を大きくする。
4. 蒸発管内の気水混合物の平均密度を小さくする。（正解）

解説

■【設問の意図】 自然循環式水管ボイラーにおけるボイラー水の循環原理と、その循環力を向上させるための具体的な方法に関する理解度を問う問題です。特に、循環力に影響を与える各要素（下降管内の水密度、蒸発管内の気水混合物密度、上下ドラム間の高さ差）の関係性を正確に把握しているかを確認します。 ■【正解の理由】 自然循環式水管ボイラーの循環力Pは、下降管内のボイラー水密度ρd、蒸発管内の気水混合物平均密度ρm、上下ドラム間の高さ差H、重力加速度gを用いて、P = (ρd - ρm)gH で表されます。この式から、循環力を大きくするためには、下降管内のボイラー水密度ρdを大きくするか、蒸発管内の気水混合物平均密度ρmを小さくするか、上下ドラム間の高さ差Hを大きくすることが有効であることがわかります。選択肢3の「蒸発管内の気水混合物の平均密度を大きくする」は、ρmを大きくすることになり、循環力Pを減少させる要因となるため、誤った対策です。 ■【初心者がここで迷う理由】 循環力に関する公式P = (ρd - ρm)gHを正確に覚えていない場合や、各記号が何を意味し、どのように循環力に影響するかを混同してしまうことがあります。特に、蒸発管内の気水混合物平均密度ρmが「小さい」ほど循環力が大きくなるという点が直感と反するように感じられ、迷いが生じやすいです。また、循環力を向上させるための対策として、どの要素を増減させるべきかを正確に理解していないと、誤った選択をしてしまいます。 ■【本番での判断フロー】 1. 問題文で「自然循環式水管ボイラー」「確実な循環」「誤っているもの」というキーワードを確認する。 2. 自然循環力の公式 P = (ρd - ρm)gH を頭に思い浮かべる。 3. 各選択肢について、公式の各要素（ρd, ρm, H）にどのように影響するかを検討する。 - 選択肢1「下降管内のボイラー水の密度を大きくする」：ρdを大きくするとPは増加（正しい）。 - 選択肢2「上下ドラム間の高さの差を大きくする」：Hを大きくするとPは増加（正しい）。 - 選択肢3「蒸発管内の気水混合物の平均密度を大きくする」：ρmを大きくするとPは減少（誤り）。 - 選択肢4「蒸発管内の気水混合物の平均密度を小さくする」：ρmを小さくするとPは増加（正しい）。 4. 「誤っているもの」を問われているため、Pを減少させる要因である選択肢3が正解と判断する。