ボイラーの種類と特徴をわかりやすく比較 — 丸ボイラー・水管ボイラー・鋳鉄製ボイラー

ボイラーは「水と燃焼ガスをどう接触させるか」で3つに分かれます。形を丸暗記するのではなく、保有水量と伝熱面の取り方という2つの軸で整理すると、構造・取扱い・法令のどこで出題されても答えを導けます。

3分類の全体像

分類	代表例	水と燃焼ガスの関係
丸ボイラー	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	大きな胴（ドラム）に水をためて、その中を燃焼ガスが通る／外から加熱する
水管ボイラー	自然循環式、強制循環式、貫流ボイラー	細い水管の中を水が流れ、管の外を燃焼ガスが通る
鋳鉄製ボイラー	セクショナルボイラー（暖房用・給湯用）	鋳鉄製のセクションを前後に組み合わせた低圧専用

同じ熱量を伝えるために、丸ボイラーは「大きな器」で、水管ボイラーは「細い管をたくさん」で受けます。この一点の違いから、残りの性質がすべて導けます。

「水をたくさん持つほど、鈍くて安定し、危ない」——これが丸ボイラーです。たっぷりの水は熱をためこむので温まるのに時間がかかり（起動が遅い）、いったん温まれば少々蒸気を使われても圧力が落ちません（変動が小さい）。その代わり、破れたときに一気に吹き出す水の量も多くなります。

水管ボイラーはその裏返しで、軽くて素早く、そのぶん神経質です。保有水量が少ないので、給水が少し遅れるだけで水位が下がります。だからこそ次の記事で扱う低水位燃料遮断装置や水処理が重要になります。

方式	水の流れ方
自然循環式	加熱された水と蒸気の密度差で自然に循環する。構造は単純だが、高圧になるほど水と蒸気の密度差が小さくなり循環力が弱まる
強制循環式	循環ポンプで強制的に循環させる。高圧でも循環が確保でき、管の配置の自由度が高い。動力が要る
貫流式	ドラムを持たず、給水ポンプで押し込んだ水が管の中を一方通行で流れる間に、予熱→蒸発→過熱まで済ませる

貫流ボイラーは「ドラムがない」ことが決定的で、法令でも特別扱いを受けています。

貫流ボイラーの特別扱い	根拠
伝熱面積は、燃焼室入口から過熱器入口までの水管の燃焼ガス等に触れる面の面積で算定する	ボイラー則2条3号
作業主任者の選任では、伝熱面積に10分の1を乗じた値で合計する	ボイラー則24条2項1号
多管式を除き、ガラス水面計を取り付けなくてよい	構造規格69条1項
給水管には給水弁のみでよい（逆止め弁は不要）	構造規格75条ただし書
多管式を除き、吹出し装置が不要	構造規格78条1項
過熱器の安全弁は、最大蒸発量以上の吹出し量のものを過熱器の出口付近に取り付けられる	構造規格63条2項
低水位燃料遮断装置に代えて、これに代わる安全装置でもよい	構造規格84条3項

「ためる水面がないから、水面を測る装置も、底にたまる沈殿物を抜く装置も要らない」 と理解すれば、この一覧は暗記しなくても思い出せます。

鋳鉄は鋳物なので、圧縮には強いが引張りと急な温度変化（熱衝撃）に弱い性質があります。そのため構造規格は、鋳鉄製にしてはならないボイラーを明記しています（構造規格88条）。

鋳鉄製にできないもの	境目
蒸気ボイラー	圧力 0.1MPaを超えて使用するもの
温水ボイラー	圧力 0.5MPaを超えるもの（破壊試験の結果に基づき最高使用圧力を算定する場合は1MPaまで）
温水ボイラー	温水温度 120度を超えるもの

構造面の決まりも独特です。

長所は、セクションを足し引きして能力を変えられることと、分割して搬入できること、そして鋼製より腐食に強いことです。短所は、高圧・大容量にできないことと、熱衝撃に弱く、急激な温度変化で割れることです。

鋳鉄製は暖房・給湯の低圧専用。「ビルの地下でお湯を作る道具」と思えば、高圧の話は出てこない
温水の境目は120度。構造規格65条でも、温水ボイラーは120度以下なら逃がし弁、120度を超えると安全弁と分かれる。120度は鋳鉄と温水の共通の目印
「鋳鉄は割れる」から、急に冷やす・急に加熱する取扱いが禁物。運転中の補給水を急に入れない、という取扱いの話にもつながる