今回は平成29年度 電力科目 A問題2を解説します。水車のキャビテーションについて、発生する条件（圧力と飽和水蒸気圧）、生じる有害現象、そして防止対策（吸出し管の高さ）の空欄を補充する問題です。
キャビテーションは「圧力が飽和水蒸気圧以下まで下がって水が蒸発し、気泡が高圧部で圧潰する」現象。害は壊食・効率低下・振動や騒音で、対策は吸出し管の高さを低くすることです。
出題のポイント
平成29年度 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。
電験3種 電力科目 【水力】 平成29年度 A問題2
次の文章は、水車のキャビテーションに関する記述である。運転中の水車の流水経路中のある点で(ア)が低下し、そのときの(イ)以下になると、その部分の水は蒸発して流水中に微細な気泡が発生する。その気泡が(ア)の高い箇所に到達すると押し潰され消滅する。このような現象をキャビテーションという。水車にキャビテーションが発生すると、ランナやガイドベーンの壊食、効率の低下、(ウ)の増大など水車に有害な現象が現れる。吸出し管の高さを(エ)することは、キャビテーションの防止のため有効な対策である。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(エ)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。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (1) 流速 飽和水蒸気圧 吸出し管水圧 低く (2) 流速 最低流速 吸出し管水圧 高く (3) 圧力 飽和水蒸気圧 吸出し管水圧 低く (4) 圧力 最低流速 振動や騒音 高く (5) 圧力 飽和水蒸気圧 振動や騒音 低く
ポイント解説：圧力が飽和水蒸気圧以下→気泡発生→高圧部で圧潰＝キャビテーション
(ア)(イ)：流水経路中のある点で圧力が低下し、その水温における飽和水蒸気圧以下になると、水が蒸発して微細な気泡が発生する。その気泡が圧力の高い箇所へ流されると押し潰されて消滅し、このときの衝撃が金属面を叩く——これがキャビテーションである。
(ウ)(エ)：キャビテーションが発生すると、ランナやガイドベーンの壊食、効率の低下、振動や騒音の増大といった有害な現象が現れる。対策としては吸出し管の高さを低くする（ランナを放水面に近づけてランナ出口の圧力低下を抑える）ことが有効である。よって(ア)圧力・(イ)飽和水蒸気圧・(ウ)振動や騒音・(エ)低くで答えは(5)。
問題の解説
STEP1 (ア)(イ)発生条件
圧力が低下し飽和水蒸気圧以下になると水が蒸発→気泡発生。高圧部に達すると圧潰。
STEP2 (ウ)有害現象
ランナ・ガイドベーンの壊食、効率の低下、振動や騒音の増大。
STEP3 (エ)対策
吸出し管の高さを低くするとランナ出口の圧力低下が抑えられ有効→(5)。
答え：(5)
💡 覚え方
キャビテーション＝流水の圧力が飽和水蒸気圧以下に下がって気泡が発生し、高圧部で圧潰する現象。害＝ランナ/ガイドベーンの壊食・効率低下・振動や騒音の増大。対策＝吸出し管の高さを低くする（ランナを放水面に近づける）、比速度を適正にする、過度の部分負荷運転を避ける。
⚠️ よくある間違い
低下するのは「圧力」（流速ではない）。基準は「飽和水蒸気圧」（最低流速ではない）。対策は吸出し管を「低く」（高くすると圧力がさらに下がって悪化する）。
まとめ
| (ア) | 圧力が低下 |
| (イ) | 飽和水蒸気圧以下で気泡発生 |
| (ウ) | 振動や騒音の増大（＋壊食・効率低下） |
| (エ) | 吸出し管の高さを低くする |
| 答え | (5) |
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