暮らしを支える縁の下の力持ち!ボイラーの仕組みや種類を徹底解説!

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「ボイラー」という名前は聞いたことがあると思います。お湯を沸かす装置。そんなイメージでしょうか。まちがいではありませんが、なかなかうまく説明できないですよね。ボイラーは、普段はあまり目にする機会はありません。でも、私たちの暮らしとは切り離せないほど、重要な役割をはたしています。ボイラーの仕組みや種類、さらに、ボイラーを扱うボイラー技士について紹介しましょう。

  1. ボイラーとは?
  2. ボイラーの仕組みはどうなっている?
  3. ボイラーの種類にはどんなものがある?
  4. ボイラー技士になるために必要な資格は?
  5. 2級ボイラー技士に関するよくある質問

1.ボイラーとは?

ボイラーとは、燃料を燃やして水蒸気や温水にする熱交換器をもった熱源機器のことです。次の3要件にあてはまるものと定義されています。

  • 火気、高温ガスまたは電気を熱源とするもの
  • 水などを加熱して蒸気または温水をつくる装置であること
  • 気または温水をほかに供給する装置であること

銭湯からオフィスビル、デパート、マンション、病院、ホテル、さらには工場の生産ラインや地域冷暖房など。私たちの生活の周りには、多くのボイラーが使われています。蒸気機関車や火力発電所もボイラーの仲間です。

2.ボイラーの仕組みはどうなっている?

ボイラーをわかりやすく説明するために、やかんがよく例にされます。お湯を沸かすという意味では同じですが、厳密には違う仕組みです。どう違うのかを含めて、ボイラーの仕組みを紹介します。

2-1.ボイラーの原理

密閉された圧力容器内に水や特殊な油などを入れ、火気・高温ガス・電気などで加熱し、水蒸気や温水をつくりだします。こうしてできた水蒸気や温水を、建物などの熱源として利用するのが基本的な仕組みです。ボイラー本体と火炉・付属装置などで構成しています。

ボイラーで使用するのは、密閉された圧力容器です。ボイラーや圧力容器の構造などについては、労働安全衛生法に基づく規格として告示で定められています。やかんには圧力がかかりませんから、やっぱり厳密には違うことはわかっていただけたでしょうか?やかんにたとえるのは、あくまでもわかりやすいように、身近なところで表現するためです。ちなみに、高圧の蒸気を発生させないものは無圧ボイラーと呼ばれ、ボイラーと区別する場合もあります。

2-2.圧力容器は大きく2つ

ボイラーを特徴づける圧力容器とは、簡単にいえば内部に圧力をあたえる容器のことです。労働安全衛生法では、大きく第一種と第二種の圧力容器に区分(これ以外に小型圧力容器と簡易容器)して規制しています。

  • 第一種圧力容器:大気圧で沸点を超える温度の液体がある容器
  • 第二種圧力容器:気体を保有する容器

圧力容器は、高温高圧の液体や気体を封入するので、さまざまな保安装置がつけられています。水位検出器・圧力検出器・安全弁・炎検出器・爆発戸・消防設備などです。

3.ボイラーの種類にはどんなものがある?

ボイラーは、法的には労働安全衛生法で規模によって分類されています。また、構造上の分類もあり、多種多様です。

3-1.規模による分類

  • 簡易ボイラー:規模の小さなボイラー(労働安全衛生法第13条第25号に定める)です。構造規格の遵守は義務付けられていますが、監督官庁などによる検査は義務付けられていません。扱う際に資格は不要です。
  • 小型ボイラー:簡易ボイラーより規模の大きいボイラーです。具体的には労働安全衛生法施行令第1条第4号に定めています。構造規格の遵守、製造時の個別認定、設置報告などが義務付けられています。扱うには資格が必要です。
  • ボイラー:簡易ボイラーにも小型ボイラー以外の大規模なボイラーのことです。製造許可を始め、製造、設置、使用中に監督官庁などによる検査が義務付けられています。扱うには資格が必要です。

3-2.構造による分類

構造による分類では、大きく鋳鉄製と鋼製のボイラーがあります。それぞれ長所・短所があるので、知っておいてください。鋳鉄製ボイラーは、鋼製に比べて耐食性に優れ、価格が安いボイラーです。運転中や休止中も腐食しにくいので、冬期だけ運転し、暖房用や給湯用として建築設備に使われています。ただし、低温低圧での使用が中心です。強度がそれほど強くなく、急激な加熱や冷却には弱い面があります。

鋳鉄セクショナルボイラーは、分割して搬入できるので、修理も可能です。ただし、高圧力には適していません。

鋼製ボイラーは、圧力や温度の急激な変化に強く、高温高圧に対応できるのが特徴です。内部構造が単純なので、メンテナンスが容易といったメリットもあります。その反面、鋳鉄製に比べると価格が高く、大型なので据え付け場所の確保や運搬・取り換えが大変なのが課題です。

鋼製ボイラーは、丸ボイラー、水管ボイラー、特殊ボイラーの3つに大別することができます。

丸ボイラー
水を満たした鋼鉄製の容器を主体にしたボイラーです。保有水量が比較的大きく、負荷の変動に強いとされています。多く使われているのは中小規模のボイラーです。次の4つに分類することができます。

  • 立てボイラー
  • 炉筒ボイラー
  • 煙管ボイラー
  • 炉筒煙管ボイラー

水管ボイラー
伝熱部が水管になっているボイラーです。循環方法によって次の3つに分類されます。

  • 自然循環式水管ボイラー
  • 強制循環式水管ボイラー
  • 貫流ボイラー

特殊ボイラー
丸ボイラー、水管以外のボイラーで、以下のようなものがあります。

  • 排熱ボイラー
  • 特殊燃料ボイラー
  • 特殊熱媒ボイラー
  • 電気ボイラーなど

4.ボイラー技士になるために必要な資格は?

4-1.ボイラー技士の資格

ボイラーを稼働するには、一部の小規模なボイラーを除いて、国家資格であるボイラー技士の免許が必要になります。特級、1級、2級の3つです。

  • 特級ボイラー技士:すべての規模のボイラー取扱作業主任者になれます。
  • 1級ボイラー技士:伝熱面積の合計が500㎡未満(貫流ボイラーだけを取り扱う場合、その伝熱面積の合計が500㎡以上のときを含む)のボイラー取扱作業主任者になれます。
  • 2級ボイラー技士:伝熱面積の合計が25㎡未満のボイラー取扱作業主任者になれます。

取扱作業主任者になるには、上記のように規模に応じて資格が必要です。でも、ボイラーの運転をするだけならば、2級ボイラー技士の資格で規模に関係なくできます。

4-2.2級ボイラー技士になるには?

この項では、2級ボイラー技士になる方法を解説します。

4-3.2級ボイラー技士の資格取得方法

2級ボイラー技士の資格を取得するには、安全衛生技術試験協会が主催する、ボイラー技士試験を受け合格すれば取得できます。2級ボイラー技士は受験資格が定められていません。ボイラーの仕事は未経験という人でも受験できます。ただし、未経験者は合格をした後で、日本ボイラ協会ボイラ・クレーン安全協会などが主催するボイラー取扱者の登録講習を受けなければ、免許が交付されません。講習は3日間行われます。

4-4.2級ボイラー技士の試験科目

ボイラー技士の試験は、

  • ボイラーの構造に関する知識
  • ボイラーの取扱いに関する知識
  • 燃料・燃焼に関する知識
  • 関係法令

の4科目各10問ずつか出題されます。試験は全科目で3時間で終了です。試験は、試験は安全衛生技術センターの各支部で、年に数回行われています。安全衛生技術試験協会のホームページで試験日等を確認して申し込みましょう。申し込みは、願書の郵送だけです。電子申請は行われていませんので、注意してください。

4-5.勉強のコツ

2級ボイラー技士試験の合格率は、56%と高めです。しかし、一夜漬けの勉強で合格できるほど易しい試験ではありません。勉強方法は独学のほか、通信教育があります。効率よく勉強して一発合格を狙う人は、SATの教材を利用してみましょう。テキストだけでなく、専門の講師による講義のDVDやeラーニングもも付いているので、合格に必要な知識を効率よく身につけることができます。

5.2級ボイラー技士に関するよくある質問

Q.2級ボイラー技士の資格を取得すれば、どんなボイラーが取り扱えるのですか?
A.ボイラー技士の資格があれば、資格区分に関わらずすべてのボイラーが取り扱えます。ただし、ボイラー取扱作業主任者として扱えるボイラーの伝熱面積規模が異なるのです。

Q.2級ボイラー技士の試験勉強はどのくらい行えばいいでしょうか?
A.最低でも試験1か月前から始めてください。

Q.2級ボイラー技士の試験は科目合格がありますか?
A.ありません。

Q.2級ボイラー技士の資格を取得したら、1級や特急を目指した方がいいでしょうか?
A.ぜひ挑戦してみてください。

Q.2級ボイラー技士の資格を取得する前に、ボイラー取扱者の資格を持っていれば、改めて講習を受ける必要はありませんか?
A.はい。ありません。

まとめ

知っているようで知らないボイラーについて、仕組みや種類について、ボイラーを扱うボイラー技士の資格も合わせて紹介しました。

熱源を扱う仕事では、たとえ資格が不要な設備であっても、資格を取得している人材を求める傾向が強くあります。そういう意味では、熱源を扱う仕事には、いまや不可欠の資格です。ぜひ2級ボイラー技士の免許を取得し、1級、特級へとステップアップしてください。