2026年版・1-8

自動制御装置の一問一答

2級ボイラー技士試験「ボイラーの構造に関する知識」から、自動制御装置に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。

問11-8

ボイラーに自動制御装置を設ける目的として、最も適切なものはどれか。

  • ①圧力・水位・燃焼を自動調整し、安全かつ経済的な運転を行う。
  • ②運転員の判断を一切排除し、点検作業自体を不要にする。
  • ③燃料の種類を自動的に切り替え、常に最も安価な燃料を選択する。
  • ④ボイラーの設置場所そのものを、自動的に変更する機能である。
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正解 ①圧力・水位・燃焼を自動調整し、安全かつ経済的な運転を行う。
解説
ボイラーの自動制御装置は、蒸気圧力・水位・燃焼状態などを検出しながら給水量や燃料量を自動的に調整することで、安全性を確保しつつ経済的で安定した運転を実現することを目的としている。

他の選択肢が不適切な理由
自動制御を導入しても、日常の点検や監視といった運転員の役割が不要になるわけではない。燃料の種類を自動的に切り替え価格で選択する機能ではなく、圧力・水位・燃焼の調整を目的とする。設置場所を自動的に変更する機能ではなく、自動制御装置とは無関係な内容である。
問21-8

自動制御の動作の一つであるオンオフ動作に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①偏差の大きさに比例して、操作量を連続的に変化させる制御動作である。
  • ②偏差の変化の速さに応じて、操作量を変化させる制御動作である。
  • ③操作量を全開又は全閉の2状態だけで切り替える、最も単純な動作である。
  • ④偏差を時間で積分し、その累積量に応じて操作量を変化させる動作である。
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正解 ③操作量を全開又は全閉の2状態だけで切り替える、最も単純な動作である。
解説
オンオフ動作は、検出値があらかじめ定めた設定値の上限又は下限に達すると、操作量を全開又は全閉のいずれかに切り替えるだけの制御動作で、構造が単純なため小容量ボイラーなどで広く用いられている。

他の選択肢が不適切な理由
偏差の大きさに比例して連続的に操作量を変化させるのは比例動作(P動作)の説明でありオンオフ動作とは異なる。偏差の変化の速さに応じて操作量を変化させるのは微分動作(D動作)の説明でありオンオフ動作とは異なる。偏差を時間で積分するのは積分動作(I動作)の説明でありオンオフ動作とは異なる。
問31-8

比例動作(P動作)に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①操作量を、全開又は全閉の2つの状態だけで切り替える単純な動作である。
  • ②検出値と目標値の偏差の大きさに比例して、操作量を連続的に変化させる。
  • ③偏差を時間で積分し、定常偏差を解消するために用いる動作である。
  • ④偏差の変化速度だけに応じて、操作量を自動的に変化させる動作。
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正解 ②検出値と目標値の偏差の大きさに比例して、操作量を連続的に変化させる。
解説
比例動作(P動作)は、検出値と目標値との偏差の大きさに比例させて操作量を連続的に変化させる制御動作で、オンオフ動作に比べて滑らかな制御が可能になる。

他の選択肢が不適切な理由
全開・全閉の2値だけで切り替えるのはオンオフ動作の説明であり比例動作とは異なる。偏差を時間で積分するのは積分動作(I動作)の説明であり、比例動作単独の性質ではない。偏差の変化速度だけに応じるのは微分動作(D動作)の説明であり比例動作とは異なる。
問41-8

ボイラーの水位制御方式のうち、蒸気流量・給水流量・水位の3つの検出値を用いる方式として、最も適切なものはどれか。

  • ①単要素式
  • ②二要素式
  • ③定圧式
  • ④三要素式
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正解 ④三要素式
解説
三要素式の水位制御は、水位に加えて蒸気流量と給水流量も検出値として用い、負荷変動があっても水位を素早く安定させることができる方式で、大容量のボイラーなどに用いられる。

他の選択肢が不適切な理由
単要素式は水位のみを検出値として用いる最も単純な方式であり、3つの検出値を用いる方式ではない。二要素式は水位と蒸気流量の2つを検出値として用いる方式であり、給水流量までは含まない。定圧式という呼び方は水位制御方式の一般的な分類名ではない。
問51-8

燃焼安全装置に用いるフレームアイに関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①火炎から放射される光を検出し、燃焼状態を監視するセンサである。
  • ②火炎に流れる微小な電流(炎の導電性)だけを検出するセンサである。
  • ③燃焼ガスの温度だけを、直接検出するための温度センサである。
  • ④ボイラー水の水位だけを、検出するための水位センサである。
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正解 ①火炎から放射される光を検出し、燃焼状態を監視するセンサである。
解説
フレームアイは火炎から放射される光(可視光線や紫外線・赤外線など)を光電素子で検出し、点火の確認や火炎の消失(失火)を監視するために用いられるセンサである。

他の選択肢が不適切な理由
炎の導電性を利用するのはフレームロッドの説明でありフレームアイとは異なる原理である。燃焼ガスの温度を直接検出するセンサではなく、光を検出するセンサである。ボイラー水の水位を検出するセンサではなく、水位検出には別の装置(電極式水位検出器など)が用いられる。
問61-8

燃焼安全装置に用いるフレームロッドに関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①炎から放射される光の強さだけを利用して、確実に炎の有無を検出する。
  • ②燃焼ガスの色の変化だけを利用して、確実に炎の有無を検出する。
  • ③炎が持つ微小な導電性(整流作用)を利用して、炎の有無を検出する。
  • ④燃焼室内の圧力変化だけを利用して、確実に炎の有無を検出する。
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正解 ③炎が持つ微小な導電性(整流作用)を利用して、炎の有無を検出する。
解説
フレームロッドは、燃焼している炎の中に電極棒を挿入し、炎が持つ微小な導電性や整流作用による電流の変化を検出することで炎の有無を判定するもので、主に小容量のバーナなどに用いられる。

他の選択肢が不適切な理由
光の強さを利用するのはフレームアイの説明でありフレームロッドとは原理が異なる。燃焼ガスの色の変化を利用する方式ではない。燃焼室内の圧力変化を利用する方式ではなく、炎の導電性を利用する電気的な検出方式である。
問71-8

燃焼安全装置が異常時に燃料の供給を遮断する場面として、最も適切なものはどれか。

  • ①ボイラー水の水位が、いつも通り常用水位付近で安定している場合。
  • ②点火時に着火が確認できない場合や、運転中に火炎が失われた場合。
  • ③蒸気圧力が、いつも常用圧力の範囲内で推移している場合。
  • ④給水温度が、エコノマイザで着実に適切に上昇している場合。
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正解 ②点火時に着火が確認できない場合や、運転中に火炎が失われた場合。
解説
燃焼安全装置は、点火操作を行っても一定時間内に着火が確認できない場合や、運転中に何らかの原因で火炎が失われた(失火した)場合に、未燃燃料が燃焼室内にたまり爆発するのを防ぐため、直ちに燃料の供給を遮断する。

他の選択肢が不適切な理由
水位が常用水位付近で安定している状態は正常な運転状態であり、燃料を遮断すべき異常な場面ではない。蒸気圧力が常用圧力の範囲内で推移している状態も正常な運転状態である。給水温度が適切に上昇している状態も正常であり、いずれも燃料遮断が必要な異常事態には該当しない。
問81-8

積分動作(I動作)に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①偏差の大きさに比例するだけで、時間的な変化は一切考慮しない。
  • ②偏差を全開・全閉の2値だけに単純化して、操作量を切り替える。
  • ③偏差の変化速度だけを検出し、先行的に操作量を変化させる働きを持つ。
  • ④偏差を時間的に積算し、比例動作だけでは残る定常偏差を解消する。
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正解 ④偏差を時間的に積算し、比例動作だけでは残る定常偏差を解消する。
解説
積分動作(I動作)は、偏差を時間的に積算していくことで、比例動作だけでは解消しきれずに残ってしまう定常偏差(オフセット)を徐々に解消していく働きを持つ制御動作である。

他の選択肢が不適切な理由
偏差の大きさだけに比例し時間変化を考慮しないのは比例動作(P動作)の説明であり積分動作とは異なる。偏差を全開・全閉の2値に単純化するのはオンオフ動作の説明であり積分動作とは異なる。偏差の変化速度だけを検出するのは微分動作(D動作)の説明であり積分動作とは異なる。
問91-8

微分動作(D動作)に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①偏差の変化する速さに応じて操作量を変化させ、応答を速める働きを持つ。
  • ②偏差の大きさだけに比例して、操作量を単純に変化させる働き。
  • ③偏差を時間で積算して、定常偏差だけを解消するための働き。
  • ④操作量を、いつでも全開・全閉の2値だけに切り替えるだけの働きを持つ。
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正解 ①偏差の変化する速さに応じて操作量を変化させ、応答を速める働きを持つ。
解説
微分動作(D動作)は、偏差そのものの大きさではなく偏差が変化する速さに応じて操作量を変化させる制御動作で、外乱による偏差の急な変化に先行的に対応し、制御の応答を速める働きを持つ。

他の選択肢が不適切な理由
偏差の大きさだけに比例するのは比例動作(P動作)の説明であり微分動作とは異なる。偏差を時間で積算し定常偏差を解消するのは積分動作(I動作)の説明であり微分動作とは異なる。操作量を全開・全閉の2値に切り替えるのはオンオフ動作の説明であり微分動作とは異なる。
問101-8

オンオフ式の蒸気圧力調節器に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①圧力の偏差に比例して、燃料弁の開度を連続的に変化させる方式である。
  • ②設定した上限・下限の圧力に応じて、燃焼を発停させる方式である。
  • ③圧力とは無関係に、一定の周期だけで燃焼を発停させる方式である。
  • ④水位の変化だけに応じて、燃焼を発停させる方式の調節器である。
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正解 ②設定した上限・下限の圧力に応じて、燃焼を発停させる方式である。
解説
オンオフ式の蒸気圧力調節器は、あらかじめ設定した上限圧力に達すると燃焼を停止し、下限圧力まで下がると燃焼を再開するというように、圧力に応じて燃焼を発停させる方式の制御器である。

他の選択肢が不適切な理由
圧力の偏差に比例して燃料弁の開度を連続的に変化させるのは比例式の圧力調節器の説明でありオンオフ式とは異なる。オンオフ式は圧力の検出値に基づいて発停させる方式であり、圧力とは無関係な一定周期での発停ではない。水位の変化だけに応じて燃焼を発停させるのは水位制御の役割であり、蒸気圧力調節器の説明としては不適切である。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。