《電力》〈水力〉[H25:問1]水力発電に用いる水車に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆（易しい）

次の文章は，水力発電に用いる水車に関する記述である。

水をノズルから噴出させ，水の位置エネルギーを運動エネルギーに変えた流水をランナに作用させる構造の水車を\( \ \fbox {　（ア）　} \ \)水車と呼び，代表的なものに\( \ \fbox {　（イ）　} \ \)水車がある。また，水の位置エネルギーを圧力エネルギーとして，流水をランナに作用させる構造の代表的な水車に\( \ \fbox {　（ウ）　} \ \)水車がある。さらに，流水がランナを軸方向に通過する\( \ \fbox {　（エ）　} \ \)水車もある。近年の地球温暖化防止策として，農業用水・上下水道・工業用水など少水量と低落差での発電が注目されており，代表的なものに\( \ \fbox {　（オ）　} \ \)水車がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 反　動 & ペルトン & プロペラ & フランシス & クロスフロー \\
\hline
(2) & 衝　動 & フランシス & カプラン & クロスフロー & ポンプ \\
\hline
(3) & 反　動 & 斜　流 & フランシス & ポンプ & プロペラ \\
\hline
(4) & 衝　動 & ペルトン & フランシス & プロペラ & クロスフロー \\
\hline
(5) & 斜　流 & カプラン & クロスフロー & プロペラ & フランシス \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

水力発電所で使用する水車の分類からの出題です。いろいろな形で出題される重要な分野となりますので，内容をよく理解しておくようにしておきましょう。

1.衝動水車
水のもつ位置エネルギーを運動エネルギーに変え，流水をランナに作用させる水車を衝動水車と言います。
代表的なものにペルトン水車があり，下図に示すように主にノズル，ニードル，ランナ等から構成され，ノズルから水を噴射し，ランナを回転させます。水量は主にニードルで調整します。

出典：長野県ＨＰ

2.反動水車
水のもつ位置エネルギーを圧力エネルギーに変換し，ランナに作用させる水車を反動水車と言います。
代表的なものにフランシス水車があり，下図のようにガイドベーンとランナの羽根の開度で出力を調整します。他にもランナを通過する流水の方向が斜めのものを斜流水車，流水がランナの軸方向に通過するものをプロペラ水車と言います。高落差のものからフランシス水車→斜流水車→プロペラ水車となります。