ボイラー効率は、燃料から供給した熱のうち、給水を蒸気にするために使われた熱の割合です。計算では、分母に「燃料からの入熱」、分子に「給水から蒸気になるまでに受け取った有効熱」を置きます。
二級ボイラー技士の学習で迷ったときは、数値を代入する前に、この二つを別々に計算してみましょう。この記事では蒸気ボイラーを対象に、式の意味と、条件を変えた場合の読み分けを整理します。
ボイラー効率は「有効熱÷入熱×100」
基本の関係は次のとおりです。
ボイラー効率（%）＝有効熱÷入熱×100
- 入熱＝燃料消費量×燃料の発熱量
- 有効熱＝実蒸発量×（蒸気の比エンタルピー−給水の比エンタルピー）
ここでいう有効熱は、蒸気がボイラー内で受け取った熱です。蒸気が持つ熱をすべて数えるのではなく、入口の給水が持っていた分を引きます。蒸気の比エンタルピーだけを実蒸発量に掛けると、この差し引きが抜けてしまいます。TLV「ボイラーの省エネ対策」
量の意味と単位をそろえる
比エンタルピーは、この計算では水や蒸気1 kg当たりのエネルギーを表す値として読みます。問題で与えられた値を使い、蒸気側から給水側を引いてください。
| 記号 | 量 | 1時間当たりで計算する場合の単位 |
|---|---|---|
| G | 実蒸発量 | kg/h |
| hs | 蒸気の比エンタルピー | kJ/kg |
| hw | 給水の比エンタルピー | kJ/kg |
| B | 燃料消費量 | kg/h |
| H | 燃料の低位発熱量 | kJ/kg |
この表の条件なら、式は η＝G×（hs−hw）÷（B×H）×100 です。香川県「3.1.9 ボイラー」4ページ目は、期間内の実蒸発量と燃料消費量を用い、低位発熱量で計算する式を示しています。この記事でもその基準を使い、両方を1時間当たりにそろえます。出典の確認日は2026年11月12日です。
単位だけで確かめると、分子も分母も「kg/h×kJ/kg＝kJ/h」になります。1日の燃料量と1時間の蒸発量をそのまま組み合わせると、同じ期間の比較になりません。また、40 MJ/kgは40,000 kJ/kgです。発熱量の数値だけを見ず、単位まで合わせます。
基本例：入熱300万、有効熱240万なら80%
以下の数値は、式の理解に使うTOKINASUの自作例です。実機の測定値や公式試験問題ではなく、比エンタルピーも計算用の与条件とします。
| 与えられた条件 | 値 |
|---|---|
| 実蒸発量 | 1,000 kg/h |
| 蒸気の比エンタルピー | 2,800 kJ/kg |
| 給水の比エンタルピー | 400 kJ/kg |
| 燃料消費量 | 75 kg/h |
| 燃料の低位発熱量 | 40,000 kJ/kg |
まず、燃料側の入熱を求めます。
75×40,000＝3,000,000 kJ/h
次に、蒸気側の有効熱を求めます。
1,000×（2,800−400）＝2,400,000 kJ/h
最後に、割合を百分率に直します。
2,400,000÷3,000,000×100＝80%
途中の割り算で得られる0.80と、百分率の80%は同じ割合です。燃料量を逆算するときには、この区別が大切になります。
条件が変わったら、固定した量を先に確認する
基本例から条件を変えます。次の表では、実蒸発量1,000 kg/h、蒸気の比エンタルピー2,800 kJ/kg、発熱量40,000 kJ/kgを共通とします。
| 比較する条件 | 有効熱（kJ/h） | 入熱（kJ/h） | 計算される効率 |
|---|---|---|---|
| 基本例：給水400 kJ/kg、燃料75 kg/h | 2,400,000 | 3,000,000 | 80% |
| 燃料だけ80 kg/hに変更 | 2,400,000 | 3,200,000 | 75% |
| 給水だけ600 kJ/kgに変更、燃料は75 kg/h | 2,200,000 | 3,000,000 | 約73.3% |
燃料だけを増やす例では、有効熱が同じで分母が大きくなるため、効率は下がります。
給水側の値だけを増やす例では、蒸気との差が小さくなるため、計算される有効熱が減ります。ただし、これを「給水を温めると実機の効率が必ず下がる」と読んではいけません。この行は、燃料量まで75 kg/hに固定したときの計算です。
効率を80%に固定すると、求める燃料量が変わる
給水の比エンタルピーを600 kJ/kgとし、今度は燃料量ではなく効率を80%に固定します。必要な燃料量は次のように逆算できます。
B＝有効熱÷（発熱量×効率の小数表記）
B＝2,200,000÷（40,000×0.80）＝68.75 kg/h
同じ蒸気条件でも、給水が入口で持つ熱が増え、効率を一定と置けば、必要な燃料量は基本例の75 kg/hから減ります。これは与条件から導いた計算結果です。比較問題では「何を一定にするのか」を一文書いてから式に進むと、二つの例を区別できます。
解き直すときの四つの確認
答えが合わない場合は、次の順に式を見直してみてください。これはTOKINASUからの学習の提案です。
- 分子の差：蒸気の比エンタルピーから給水の比エンタルピーを引いたか。
- 蒸発量の種類：給水量を、そのまま実蒸発量にしていないか。
- 期間と単位：kg/hとkg/日、MJとkJが混ざっていないか。
- 百分率の扱い：逆算の式に80ではなく0.80を入れたか。
実蒸発量には、給水量からブロー量を差し引いて求める方法があります。問題に両方の量が与えられている場合は、どちらを式に使うか確認しましょう。これは前掲のTLV資料でも説明されています。
最後に、基本例の有効熱2,400,000 kJ/hと発熱量40,000 kJ/kgを使い、効率75%の場合の燃料量を求めてみてください。答えは 2,400,000÷（40,000×0.75）＝80 kg/h です。効率80%のときの75 kg/hと比べ、同じ有効熱を得るために必要な燃料が増えたことまで説明できれば、割合と逆算がつながります。
計算の理解を次の演習へつなげる
復習ノートには、答えだけでなく「入熱」「有効熱」「固定した条件」の三つを残してみましょう。公表問題を使った学習へ進む場合は、二級ボイラー技士の過去問の使い方で復習の進め方を確認できます。試験全体の準備を整理したい場合は、二級ボイラー技士の試験科目と合格基準を参照してください。
TOKINASUでは二級ボイラー技士コースを公開しています。関連コースの案内で学習内容を確認し、今回つまずいた用語や計算を復習する教材選びに役立ててください。