ボイラーの自動制御（蒸気圧力・水位の自動調整）

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現代のボイラーには「自動燃焼制御」と「自動給水制御」が備わっており、蒸気圧力と水位を自動的に一定範囲内に保ちます。二級ボイラー技士試験の「ボイラーの取扱い」「関係法令」双方で自動制御と安全装置の連動・動作条件が問われます。ここでは圧力制御・水位制御それぞれの仕組みを整理します。

自動制御の全体像

ボイラーの自動制御は大きく2系統に分かれます。

制御系統	制御対象	主な検出器・調節器
自動燃焼制御（ACC）	蒸気圧力を一定範囲に保つ	蒸気圧力計・圧力調節器・燃焼制御弁・バーナー制御装置
自動給水制御（AWC）	缶水の水位を一定範囲に保つ	水位検出器（フロート・電極・差圧）・水位調節器・給水調節弁・給水ポンプ

自動燃焼制御は蒸気圧力を検出して燃焼量を増減させる制御ループです。

蒸気圧力が高くなりすぎると燃焼を下げ、低くなると燃焼を上げます。これにより蒸気圧力は設定値付近に安定します。

自動給水制御は水位を検出して給水量を制御する制御ループです。水位の検出方式にはいくつか種類があります。

検出方式	原理	特徴
フロート式	浮子が水位とともに上下し、連結したリンクで弁を開閉	シンプルで信頼性が高い。大きな水位変動に弱い
電極式（電気伝導式）	水位が電極に触れるかどうかで通電・非通電を検出	多点の水位（高・低・超低等）を個別に検出できる。水の電気伝導率に依存する
差圧式	ボイラー缶内の水頭圧と基準圧の差から水位を計算	精度が高い。大型ボイラーに適する

自動給水制御の精度は「要素数」によって異なります。

制御方式	検出要素	概要
1要素制御	水位のみ	水位だけを見て給水量を調整。シンプル。負荷変動への追従が遅い
2要素制御	水位＋蒸気流量	水位に加えて蒸気流量（負荷）も測定し、先行制御する。1要素よりスウェル・シュリンクへの対応が速い
3要素制御	水位＋蒸気流量＋給水流量	3要素をフィードバック・フィードフォワードで組み合わせた最も精密な制御。大型・高圧ボイラーに使用

自動制御系は安全装置とインターロック（連動）しており、異常時にバーナーや給水ポンプを自動停止させます。

異常	安全装置の動作
蒸気圧力が設定値超過	高圧力遮断スイッチ（圧力スイッチ）が作動 → バーナー停止
水位が安全低水面以下	低水位遮断装置が作動 → バーナー停止（燃料遮断）
給水ポンプ停止	ポンプ運転信号なし → バーナー停止（貫流ボイラーの場合）
炎の消滅（燃焼失敗）	フレームアイ（炎検出器）が炎なしを検出 → 燃料遮断弁を閉鎖

ガスバーナー・油バーナーでは点火失敗・途中消炎を検出するためにフレームアイが使われます。

フレームアイが炎なしを検出すると、燃料遮断弁（ソレノイドバルブ）が即座に閉じられ、燃料供給が止まります。

ガスバーナーは点火前に炉内の未燃ガスを排出するプレパージ（前掃気）が義務付けられています。

出典：ボイラー及び圧力容器安全規則（e-Gov法令検索）・ボイラー構造規格（昭和47年労働省告示第33号）・安全衛生技術試験協会公表試験問題
作成：fufumumu_design｜更新：2026年11月

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