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ボイラー技士 一級 ボイラーの構造に関する知識の練習問題20問
ボイラー技士 一級の試験科目「ボイラーの構造に関する知識」の問題を20問掲載しています。 本番の出題数は10問です。すべての問題に「なぜそうなるか」「ここだけ覚える」の解説と、根拠となる出典を付けています。 このうち20問は、法令の条文や公的な技術資料にあたって内容を確認済みです。
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飽和水の蒸発熱について、正しいものはどれか。
- つねに一定である
- 圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力でゼロになる
- 圧力に関係しない
- 臨界圧力で最大になる
- 圧力が高くなるほど大きくなる
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正解 2圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力でゼロになる
圧力が上がると水と蒸気の性質の差が縮まります。臨界圧力では区別がなくなり、蒸発熱がゼロになります。
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飽和蒸気の比体積も、圧力が高くなるほど小さくなります。高圧では蒸気が密になります。
熱伝達について、正しいものはどれか。
- 電磁波による熱移動のこと
- 沸騰時は熱伝達率が小さい
- 相変化があると熱は伝わらない
- 固体壁の表面と接する流体との間の熱移動をいい、沸騰や凝縮を伴う場合は熱伝達率が極めて大きい
- 固体の内部を伝わる熱移動のこと
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正解 4固体壁の表面と接する流体との間の熱移動をいい、沸騰や凝縮を伴う場合は熱伝達率が極めて大きい
液体が沸騰したり蒸気が凝縮したりすると、大量の熱が一気に動きます。だから熱伝達率がとても大きくなります。
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固体の内部を伝わるのは熱伝導、電磁波で伝わるのは放射です。3つを区別します。
ボイラーの鏡板について、正しいものはどれか。
- 胴の中央部分をいう
- 胴やドラムの両端を覆っている部分で、管を取り付けるものは特に管板という
- 煙管のことをいう
- 水面計のことをいう
- 炉筒のことをいう
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正解 2胴やドラムの両端を覆っている部分で、管を取り付けるものは特に管板という
端をふさぐ板が鏡板です。煙管ボイラーのように管を差し込むものは管板と呼び分けます。
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炉筒の鏡板への取付けは、一般に鏡板の取付け部分を内方に折り込んで突合せ溶接で行います。
波形炉筒が平形炉筒に比べて優れている点として、正しいものはどれか。
- 伝熱面積が小さい
- 熱による伸縮を吸収でき、外圧に対する強度も高い
- 製作が簡単である
- 掃除がしやすい
- 水を多く保有できる
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正解 2熱による伸縮を吸収でき、外圧に対する強度も高い
波の形にすることで、伸び縮みを波が吸収します。加えて、外からの圧力にも強くなります。
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だ円形のマンホールを胴に設けるときは、短径部を胴の長手方向に配置します。強度を保つためです。
空気予熱器を設置する効果として、正しいものはどれか。
- 燃焼効率が上がり、過剰空気量が少なくてすむ
- 排ガス温度が上がる
- 燃料消費が増える
- 過剰空気量が増える
- 燃焼効率が下がる
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正解 1燃焼効率が上がり、過剰空気量が少なくてすむ
燃焼用の空気をあらかじめ温めておくと、着火と燃焼がよくなります。だから余分な空気が要らなくなります。
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エコノマイザと併用するときは、一般にボイラー・エコノマイザ・空気予熱器の順に配置します。
ヒートパイプ式空気予熱器の原理として、正しいものはどれか。
- ポンプで水を循環させる
- ファンで空気を送る
- 燃料を直接燃やす
- 管の中に減圧して封入した熱媒体を、高温側で蒸発させ低温側で凝縮させて熱を移動させる
- 電気で加熱する
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正解 4管の中に減圧して封入した熱媒体を、高温側で蒸発させ低温側で凝縮させて熱を移動させる
蒸発と凝縮を繰り返すことで、動力なしに熱を運びます。封入する熱媒体にはアンモニアや水が使われます。
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エコノマイザ管には炭素鋼鋼管が広く使われますが、潜熱を回収する場合はステンレス鋼管が用いられます。
デミスタの説明として、正しいものはどれか。
- 燃料を霧化する装置
- 金網を重ねたものに蒸気を通し、蒸気中の水滴を分離する気水分離器の一種
- 給水を加熱する装置
- 水位を検出する装置
- 圧力を測る計器
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正解 2金網を重ねたものに蒸気を通し、蒸気中の水滴を分離する気水分離器の一種
細かい網に蒸気を通すと、水滴が網に付いて落ちます。蒸気だけを取り出す仕組みです。
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沸水防止管は、多数の穴の開いたパイプの上部から蒸気を取り入れ、流れの方向を変えて水滴を分離します。胴の蒸気出口直下に設けます。
脱気器の設置場所として、正しいものはどれか。
- 給水ポンプの吸込み側
- 給水ポンプの吐出し側
- 煙道の中
- 燃焼室の中
- 蒸気出口
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正解 1給水ポンプの吸込み側
給水に溶けた酸素を、ポンプで送り出す前に取り除きます。だから吸込み側に置きます。
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変圧式のスチームアキュムレータは、余分の蒸気を飽和水の状態にして蓄えるもので、送気系統中に設けます。
ブルドン管式圧力計の原理として、正しいものはどれか。
- 音の速さを測る
- 液柱の高さを読む
- 温度から換算する
- 電気抵抗の変化を読む
- 断面が扁平な管を円弧状に曲げたものに圧力が加わると、円弧が広がることを利用する
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正解 5断面が扁平な管を円弧状に曲げたものに圧力が加わると、円弧が広がることを利用する
つぶれた管に圧力をかけると、断面が丸くなろうとして管が伸びます。その動きを針に伝えます。
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容積式流量計は、だ円形歯車2個の回転数が流量に比例することを利用します。
二色水面計の原理として、正しいものはどれか。
- 電球の色を変える
- 光線の屈折率の差を利用し、蒸気部は赤色に、水部は緑色に見える
- 水に着色する
- 温度で色が変わる
- 色ガラスを使う
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正解 2光線の屈折率の差を利用し、蒸気部は赤色に、水部は緑色に見える
水と蒸気で光の曲がり方が違うことを使って、色で見分けられるようにしています。
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平形透視式水面計は、裏側から照明の光を通して水面を見分けます。仕組みが違います。
平板壁の熱伝導によって伝わる熱量について、正しいものはどれか。
- 壁の両側面の温度差および熱伝導する面積に比例し、壁の厚さに反比例する
- 面積に反比例し、壁の厚さに比例する
- 温度差にも面積にも壁の厚さにも関係しない
- 温度差の2乗に比例し、面積に反比例する
- 温度差に反比例し、壁の厚さに比例する
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正解 1壁の両側面の温度差および熱伝導する面積に比例し、壁の厚さに反比例する
温度の差が大きいほど、面が広いほど、たくさんの熱が通ります。反対に、壁が厚いほど熱は通りにくくなります。
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固体壁の表面とそれに接する流体との間の熱移動は熱伝達、電磁波による熱移動は放射伝熱です。3つを区別します。
放射伝熱の説明として、正しいものはどれか。
- 固体の内部を、高温側から低温側へ熱が伝わる移動
- 物体が保有する内部エネルギーの一部を電磁波の形で放出し、それが空間を隔てた他の物体面に当たって吸収される熱移動
- 圧力の差によって熱が移動する現象
- 流体そのものが移動することによって熱を運ぶ移動
- 固体壁の表面と、それに接する流体との間の熱移動
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正解 2物体が保有する内部エネルギーの一部を電磁波の形で放出し、それが空間を隔てた他の物体面に当たって吸収される熱移動
太陽の熱が、何もない宇宙空間を越えて地面に届くのと同じ仕組みです。間に物がなくても電磁波で熱が届きます。
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固体の内部を伝わるのが熱伝導、固体壁の表面と流体との間が熱伝達です。
蒸発管などの水管における沸騰熱伝達と、水管の表面温度について、正しいものはどれか。
- 沸騰熱伝達率は大きく、水管の表面温度は内部流体よりも低くなる
- 沸騰熱伝達率は小さく、水管の表面温度は内部流体よりも200〜300℃高くなる
- 沸騰熱伝達率は小さいので、水管の表面温度は内部流体と同じになる
- 沸騰熱伝達率は大きく、水管の表面温度は内部流体よりも20〜30℃程度高い温度に維持される
- 水管の表面温度は、内部流体よりも20〜30℃低い温度に維持される
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正解 4沸騰熱伝達率は大きく、水管の表面温度は内部流体よりも20〜30℃程度高い温度に維持される
沸騰は熱をよく運ぶので、管の壁と中の水の温度差は小さくてすみます。だから管が焼けずに持ちこたえます。
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液体の沸騰や蒸気の凝縮のように、相変化を伴う場合の熱伝達率は極めて高くなります。
スペースドチューブ壁の構造として、正しいものはどれか。
- 水管の内面に不定形耐火材を吹き付けたもの
- 水管を1本ずつ離して吊り下げただけのもの
- 水管を使わず、耐火れんがだけを積み上げたもの
- 耐火材の内側に裸水管を適当な間隔で配置し、耐火材の外側にケーシングと保温材を設けたもの
- 水管をらせん状に巻いて円筒状にまとめたもの
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正解 4耐火材の内側に裸水管を適当な間隔で配置し、耐火材の外側にケーシングと保温材を設けたもの
裸の水管を間隔をあけて並べ、その外側を耐火材で覆う作りです。「間隔をあけた管」という名前のとおりの構造です。
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フィンチューブ壁は、水管の両側にひれを溶接したものを近接して配置し、水管とケーシングの間に不定形耐火材を配置したものです。
パネル式水冷壁(メンブレンウォール)の構造として、正しいものはどれか。
- 水管をひれを介して溶接するか、特殊なフィンチューブの相互間を溶接して板状にまとめたもの
- 水管を二重にして、その間に燃焼ガスを通したもの
- 水管を使わず、耐火れんがだけを積み上げたもの
- 水管の周囲を保温材だけで覆ったもの
- 耐火材の内側に裸水管を適当な間隔で配置したもの
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正解 1水管をひれを介して溶接するか、特殊なフィンチューブの相互間を溶接して板状にまとめたもの
管どうしをひれでつないで一枚の板にすると、すき間がなくなります。壁そのものが水管でできあがります。
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メンブレンウォールともいいます。耐火材の内側に裸水管を間隔をあけて置くのはスペースドチューブ壁です。
スタッドチューブ壁の構造として、正しいものはどれか。
- 水管の両側にひれを溶接したものを近接して配置したもの
- 水管の外側だけに保温材を巻いたもの
- 水管を使わず、耐火れんがだけを積み上げたもの
- 水管の周囲に短い鋼棒片を多数溶接したものを並べ、その内側の面に不定形耐火材を取り付けたもの
- 水管を二重にして、その間に空気を通したもの
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正解 4水管の周囲に短い鋼棒片を多数溶接したものを並べ、その内側の面に不定形耐火材を取り付けたもの
短い棒(スタッド)を管に生やして、そこに耐火材を引っかけて保持します。棒が耐火材の足場になります。
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水管の両側にひれを溶接して近接配置するのはフィンチューブ壁です。名前と構造を組にして覚えます。
鋳鉄製ボイラーの熱接触部の構造として、正しいものはどれか。
- セクション壁面に多くのスタッドを取り付け、燃焼ガスが壁面間を直上して熱接触することで高い伝熱面負荷を得る
- セクション壁面を平滑にして、燃焼ガスを速く通す
- セクションの内部に煙管を通して燃焼ガスを導く
- セクションの外側に水管を巻き付けて熱を受ける
- 燃焼ガスを煙突へ直接抜き、セクションでは熱交換しない
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正解 1セクション壁面に多くのスタッドを取り付け、燃焼ガスが壁面間を直上して熱接触することで高い伝熱面負荷を得る
壁からたくさんの突起を出すと、ガスに触れる面が増えます。狭い場所でも多くの熱を受け取れます。
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スタッドは水冷壁でも使われ、スタッドチューブ壁では不定形耐火材を保持する役目をします。
エコノマイザのはたらきとして、正しいものはどれか。
- 蒸気をさらに加熱して過熱蒸気にする
- 蒸気に混じった水滴を分離する
- 燃焼用の空気を排ガスで温める
- 飽和温度より低温の給水とボイラー出口の排ガスとの間で熱交換し、排ガスの温度を下げて熱回収を図る
- 給水中に溶けている酸素を取り除く
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正解 4飽和温度より低温の給水とボイラー出口の排ガスとの間で熱交換し、排ガスの温度を下げて熱回収を図る
そのまま捨てるはずだった排ガスの熱で、給水を温めます。温まった水を入れれば、そのぶん燃料が少なくてすみます。
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エコノマイザと空気予熱器を併用する場合は、一般に、ボイラー、エコノマイザ、空気予熱器の順に配置します。
潜熱まで回収するエコノマイザの管に用いる材料として、正しいものはどれか。
- アルミニウム管
- 鋳鉄管
- 銅管
- 合成樹脂の管
- ステンレス鋼鋼管
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正解 5ステンレス鋼鋼管
潜熱まで取ると、管の壁の上で水分が凝縮します。その水は腐食を起こすので、さびにくい材料が必要になります。
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潜熱を回収しない一般のエコノマイザ管には、炭素鋼鋼管が広く用いられます。
差圧式流量計の原理として、正しいものはどれか。
- 流量が、入口と出口の差圧に正比例することを利用する
- 管の中に絞り機構を挿入し、流量がその入口と出口の差圧の平方根に比例することを利用する
- 流量が、入口と出口の差圧の2乗に比例することを利用する
- 管内の流体の色の変化から流量を求める
- 管内の流体の温度変化から流量を求める
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正解 2管の中に絞り機構を挿入し、流量がその入口と出口の差圧の平方根に比例することを利用する
絞りを通ると圧力が下がります。その下がり方から流れの速さを逆算します。差圧そのものではなく、その平方根に比例するのが大事な点です。
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絞り機構にはオリフィスなどが用いられます。
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問題データ最終更新:2026-08-14