ボイラーは水を熱して蒸気にする器械です。その水をどこに持っているかが、種類ごとに違います。

大きな胴にためるか、細い管に通すか、管だけで済ませるか。この3つが炉筒煙管・水管・貫流です。

持ち方の違いは、見た目だけの話ではありません。耐えられる圧力、起動から蒸気が出るまでの時間、自動制御が要るかどうかまで、ここで決まります。

水の持ち方による3つの分かれ方

水管ボイラーは、燃焼室を自由な大きさに作れます。だから燃焼状態がよく、いろいろな燃料と燃焼方式に対応できます。伝熱面積あたりの保有水量が少ないので、起動から蒸気が出るまでの時間も短くなります。

二胴形の自然循環式水管ボイラーでは、上部の気水ドラムと下部の水ドラムの間に水管群が配置され、燃焼室には水冷壁が設けられています。水冷壁は燃焼室の炉壁に水管を並べたもので、火炎の放射熱を吸収し、あわせて炉壁の温度が上がりすぎるのを防ぎます。

貫流ボイラーが高圧・大容量に向くしくみ

貫流ボイラーは管系だけでできています。蒸気ドラムも水ドラムもありません。

ドラムは大きな圧力容器です。圧力を上げるほど、その分だけ厚い板が要り、作るのも難しくなります。ドラムが無ければ、その制約から外れます。だから貫流ボイラーは高圧・大容量に適します。

ただし引き換えになるものがあります。保有水量が少ないので、負荷が変わると圧力が変動しやすいのです。そのため、応答の速い給水量と燃料量の自動制御が要ります。

簡単に言えば、大きなタンクがあれば多少出し入れしても水位や圧力は動きませんが、細い管だけだと入れた分・出た分がすぐ効いてきます。だから細かく制御し続ける必要があります。

自然循環式と強制循環式

水管ボイラーの中で水をどう回すかにも区分があります。

• 自然循環式：温度差でできる密度の差だけで水を回します。
• 強制循環式：ボイラー水の循環系路中に置いたポンプで、強制的に回します。

ポンプが要るかどうかは圧力で決まります。高圧になるほど水と蒸気の密度差が小さくなり、自然の循環が弱くなります。そこでポンプで押します。

炉筒煙管ボイラーの作り

炉筒煙管ボイラーは、炉筒が胴の中にあって水に囲まれている内だき式です。燃焼室を胴の外に組んでレンガで囲う必要がありません。

この形の中にも作りの違いがあります。炉筒後端を閉じて燃焼ガスを1つの炉筒内で往復させる戻り燃焼方式のものや、炉筒を胴に対して偏心させ、反対側に煙管群を配置して煙管をスパイラル管とする2パス式のものです。

整備での確認ポイント

• ドラムの内面に入ったら、気水分離器を外に出してから清掃する。さびはワイヤブラシやスクレッパで落とし、水や圧縮空気で仕上げます。
• 水冷壁の水管は、火炎に面している側の変形を見る。放射熱を直接受ける面です。
• 貫流ボイラーは自動制御系の検出部を確かめる。圧力が変動しやすいので、制御が効かないとすぐ影響が出ます。
• 炉筒煙管ボイラーは、煙管の内面と管板の取付部を見る。燃焼ガスが通る側です。
• 種類が分かると、伝熱面積の数え方も決まる。貫流は燃焼室入口から過熱器出口までの水管で数えます。

過去問でどう問われたか

ボイラーの種類は、令和5年10月から令和8年4月まで5回とも問21で出ています。ただし主題は回ごとに変わり、水管・貫流が2回、鋳鉄製・炉筒煙管・図の名称が1回ずつです。狙われるのは「貫流が高圧に向くか」と「炉筒煙管に燃焼室が外にあるか」の2か所です。

水冷壁の説明、強制循環式のポンプ、水管ボイラーの燃焼室が自由に作れること、保有水量が少なく起動が短いことは、どの回でも正しい側で出ています。

引っかけの3つのパターン

• ① 貫流の向き不向きを反転させる：ドラムが無いことを弱点として書く（令和5年10月・令和7年10月）。ドラムが無いから高圧に向く。
• ② 燃焼室の位置をずらす：炉筒煙管に「胴の下方が燃焼室、外側はレンガ積み」を当てる（令和7年4月）。炉筒は胴の中にある。
• ③ 似た部品の名前を差し替える：蒸気ドラムを水ドラムに、水管群を煙管群にする（令和8年4月）。

貫流の肢に「適さない」「適していない」が出たら、そこが誤りの側です。

• ＞ 令和5年10月公表 問21の解説
• ＞ 令和7年4月公表 問21の解説
• ＞ 令和7年10月公表 問21の解説

理解度チェック

まとめ

• ボイラーの種類は水の持ち方で分かれる。胴にためる＝炉筒煙管、管に通す＝水管、管だけ＝貫流
• 貫流ボイラーはドラムが無いので、高圧・大容量に適する。「適さない」は誤り
• その代わり保有水量が少なく圧力が変動しやすいので、応答の速い給水量・燃料量の自動制御が要る
• 水管ボイラーは自然循環式と強制循環式。高圧では密度差が小さくなるのでポンプで回す
• 水冷壁＝燃焼室の炉壁に配置した水管。放射熱を吸収し、炉壁を保護する