今回は令和5年度上期 電力科目 A問題2を解説します。排熱回収形コンバインドサイクル発電方式と同一出力の汽力発電方式を比較した記述から、誤っているものを選ぶ問題です。
コンバインドサイクルは出力の約2/3をガスタービンが分担します。ここから、蒸気タービン側が小さい→復水器の冷却水は少ない、大量の空気を吸い込む→排ガスは多い・外気温の影響を受けやすい、と芋づる式に判断できます。
令和5年度上期 電力科目 A問題2：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和5年度上期 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題2
電験3種 電力科目 【火力】 令和5年度上期 A問題2
排熱回収形コンバインドサイクル発電方式と同一出力の汽力発電方式とを比較した記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
コンバインドサイクル発電方式の方が、熱効率が高い。
汽力発電方式の方が、単位出力当たりの排ガス量が少ない。
コンバインドサイクル発電方式の方が、単位出力当たりの復水器の冷却水量が多い。
汽力発電方式の方が大形所内補機が多く、所内率が大きい。
コンバインドサイクル発電方式の方が、最大出力が外気温度の影響を受けやすい。
出題のポイント：同一出力で各比較項目の向きを確認する
コンバインドサイクルはガスタービン排熱を蒸気タービンでも利用するため熱効率が高い一方、多量の空気を扱います。出力の一部をガスタービンが担うため、蒸気タービンと復水器の負担は小さく、冷却水量は少なくなります。
誤りは(3)：冷却水量は少ない
コンバインドサイクルのほうが、復水器の冷却水量は少なくて済みます。
★残りはガスタービン
★捨てる熱そのものが減る
★半分以下
復水器を通る蒸気が3分の1、しかも捨てる熱の割合も小さい——2つの理由が掛け合わさります。
ガスタービンの排気は大気へそのまま捨てられます——水で冷やす必要がないのです。
だから海水の取水設備も小さくて済む——内陸への立地も検討しやすいことになります。
コンバインドサイクルと汽力の5項目比較
冷却水は少ないのに、排ガスは多い——この対比が本問の要点です。
| 空気の使い道 | 割合の目安 | 役割 |
| 燃焼に使う分 | ★3分の1程度 | 燃料と反応する |
| ★希釈・冷却に使う分 | ★3分の2程度 | ★燃焼ガスの温度を下げ、翼を冷やす |
燃焼だけなら、もっと少ない空気で足ります——ところが完全燃焼させると2,000 ℃ を超えてしまうのです。
タービン翼が耐えられるのは1,600 ℃ 級まで——余分な空気を混ぜて温度を下げる必要があります。
その空気がそのまま排ガスになる——だから単位出力あたりの排ガス量が多くなるのです。
「空気は多く、水は少なく」——コンバインドの特徴を一言で表しています。
復水器の冷却水量が少ない理由
5つの記述が、平成19年度 A問題3とまったく同じ——順序も文面も一致します。
| 年度 | 誤りにされた項目 | 答え |
| 平成19年度 A3 | 冷却水量が「多い」 | (3) |
| 平成22年度 A3 | 起動停止時間が「長い」 | (2) |
| 令和4年度下期 A3 | 所内率が「大きい」 | (5) |
| 令和5年度上期 A2 | 冷却水量が「多い」 | (3) |
| 令和6年度上期 A3 | 外気温度の影響が「小さい」 | (4) |
同じ問題が同じ答えで再出題された例——過去問を解いていれば確実に得点できます。
ただし年度によって誤りの項目が変わるので、「令和5年度は(3)」と番号で覚えるのは危険です。
| 項目 | コンバインドは汽力より | 理由 |
| ★熱効率 | ★高い | ★1,600 ℃ の高温から始められる |
| ★起動停止時間 | ★短い | ★水を沸かす必要がなく軽い |
| ★負荷追従性 | ★高い | ★台数制御と速い応答 |
| ★排ガス量 | ★多い | ★冷却用に余分な空気を通す |
| ★冷却水量・温排水量 | ★少ない | ★蒸気タービンの分担が小さい |
| ★所内率 | ★小さい | ★大形補機が少ない |
| ★外気温度の影響 | ★受けやすい | ★空気を吸い込むので密度が効く |
⚠️ よくある間違い
(2)の排ガス量を疑ってしまう——「汽力発電方式の方が排ガス量が少ない」は正しいのです。
主語が汽力になっているので、読み違えないよう注意しましょう。
(4)の所内率も主語が汽力——「汽力の方が大形所内補機が多く、所内率が大きい」で正しい。
主語がコンバインドか汽力かで、答えの向きが逆になります——1つずつ主語を確かめることが大切です。
(3)だけが「コンバインドの方が冷却水量が多い」——これは逆です。
⏱️ 本番での進め方
①★冷却水量はコンバインドのほうが少ない。
②★排ガス量は多い。「空気は多く、水は少なく」。
③★主語がコンバインドか汽力かを毎回確かめる。
④この問題は平成19年度と同一。答えも同じ(3)。
💡 覚え方
「空気は多く、水は少なく」——燃焼ガスを冷やすために余分な空気を通すから排ガスは多い。蒸気タービンの分担が小さいから冷却水は少ない、という理屈です。
まったく同じ問題が平成19年度 A問題3（火力：コンバインドと汽力の比較）にあります。令和4年度下期 A問題3（火力：コンバインドの所内率）も同じ比較表です。
主語を確かめながら読む
本問の5つは、主語がコンバインドと汽力で入れ替わっています。
| 記述 | 主語 | 述べていること | 判定 |
| (1) | コンバインド | 熱効率が高い | 正しい |
| (2) | ★汽力 | 排ガス量が少ない | 正しい |
| ★(3) | ★コンバインド | ★冷却水量が多い | ★誤り |
| (4) | ★汽力 | 所内補機が多く所内率が大きい | 正しい |
| (5) | コンバインド | 外気温度の影響を受けやすい | 正しい |
(2)と(4)だけが汽力を主語にしています——ここを読み違えると、正しいものを誤りだと判断してしまいます。
「どちらの方が」という比較の向きを、毎回確かめる——それがこの型の解き方です。
すべてコンバインドを主語に書き直す
| 項目 | コンバインドは |
| 熱効率 | ★高い |
| 排ガス量 | ★多い |
| 冷却水量 | ★少ない |
| 所内率 | ★小さい |
| 外気温度の影響 | ★受けやすい |
主語をそろえてしまえば、混乱がなくなります——問題を読むときに、頭の中でこの形に直すとよいでしょう。
排ガス量と冷却水量が逆になる理由
どちらも「捨てるもの」なのに、多いと少ないで分かれます——捨て方が違うからです。
| 捨てるもの | どこから | コンバインドでは |
| ★排ガス | ★ガスタービンの排気（大気へ） | ★多い（空気を大量に通す） |
| ★冷却水 | ★復水器（海へ） | ★少ない（蒸気の量が少ない） |
ガスタービンは熱を大気へ捨てます——水を使いません。
だから捨てる経路が2つに分かれる——大気側が増え、水側が減ることになります。
汽力ではすべて復水器を通る——捨てる熱が丸ごと冷却水にかかるのです。
温排水の面でも有利
冷却水が少なければ、温排水も少なくなります——海域への影響が小さいということです。
取水口や放水路の設備も小型で済む——建設費の面でも有利になります。
令和6年度上期の問題では、この温排水量が選択肢に登場します——冷却水量と同じ向き（少ない）だと押さえておきましょう。
この1問で押さえること
コンバインドサイクルの冷却水量は、汽力より少ない——「多い」は誤りです。
蒸気タービンの分担が3分の1程度で、しかも熱効率が高い——2つの理由で半分以下になります。
逆に排ガス量は多い——燃焼ガスを冷やすために余分な空気を通すからです。
主語の向きに注意する
本問では(2)と(4)が汽力を主語にしています——「汽力の方が〜」と書かれていれば、コンバインドは逆。
頭の中でコンバインドを主語にそろえてから判断する——そうすれば読み違えません。
まとめ
| (1)熱効率 | コンバインドの方が高い→正しい |
| (2)排ガス量 | 汽力の方が少ない（コンバインドは空気を大量に吸う）→正しい |
| (3)復水器の冷却水量 | 蒸気タービン側が小さいので「少ない」→誤り |
| (4)所内率 | 汽力は大形補機が多く所内率が大きい→正しい |
| (5)外気温の影響 | コンバインドは受けやすい→正しい。答えは(3) |
▼あわせて解きたい関連問題
・コンバインドサイクルと汽力発電の比較（火力8）：【電力】令和6年度上期 A問題3
・この年度の問題を通しで解く：電験3種 令和5年度上期 問題一覧（全4科目）
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