今回は平成25年度 電力科目 A問題1を解説します。水力発電に用いる水車について、エネルギー変換の仕方による分類（衝動・反動）と代表的な水車名、さらに小水力発電で注目される水車の空欄を補充する問題です。
ノズルで運動エネルギーに変えて噴流をぶつけるのが衝動水車＝ペルトン、圧力エネルギーのまま作用させるのが反動水車＝フランシス。軸方向に通過するのがプロペラ、少水量・低落差の小水力用がクロスフローです。
出題のポイント
平成25年度 電力科目 A問題1：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25年度 A問題1
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(ア)水車と呼び、代表的なものに(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(ウ)水車がある。さらに、流水がランナを軸方向に通過する(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(オ)水車がある。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(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。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (オ) (1) 反動 ペルトン プロペラ フランシス クロスフロー (2) 衝動 フランシス カプラン クロスフロー ポンプ (3) 反動 斜流 フランシス ポンプ プロペラ (4) 衝動 ペルトン フランシス プロペラ クロスフロー (5) 斜流 カプラン クロスフロー プロペラ フランシス
ポイント解説：衝動＝ペルトン／反動＝フランシス／軸流＝プロペラ／小水力＝クロスフロー
(ア)(イ)：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てランナ（バケット）に作用させる構造の水車が衝動水車で、その代表がペルトン水車である。
(ウ)(エ)(オ)：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のが反動水車で、その代表がフランシス水車。流水がランナを軸方向に通過するのがプロペラ水車（その羽根を可動にしたものがカプラン水車）。近年、農業用水・上下水道・工業用水など少水量・低落差の小水力発電で注目されるのがクロスフロー水車である。よって答えは(4)。
問題の解説
STEP1 (ア)(イ)
ノズルで運動エネルギーに変換して噴流を作用＝衝動水車。代表はペルトン水車。
STEP2 (ウ)(エ)
圧力エネルギーのまま作用＝反動水車、代表はフランシス水車。軸方向に通過＝プロペラ水車。
STEP3 (オ)
少水量・低落差の小水力発電で注目＝クロスフロー水車→(4)。
答え：(4)
💡 覚え方
水車の分類：衝動水車＝ペルトン（ノズルで運動エネルギーに変換・高落差少流量）／反動水車＝フランシス（圧力エネルギー・中高落差）、プロペラ・カプラン（軸方向に通過・低落差大流量）／小水力＝クロスフロー（少水量・低落差、農業用水や上下水道で活用）。
⚠️ よくある間違い
(ア)は「衝動」（反動ではない）。ノズルで作るのは運動エネルギー。クロスフローは小水力（少水量・低落差）用。プロペラは軸方向通過。斜流水車（デリア）は本問の空欄には入らない。
まとめ
| (ア) | ノズルで運動エネルギー→衝動水車 |
| (イ) | 代表はペルトン水車 |
| (ウ) | 圧力エネルギー→反動水車の代表フランシス |
| (エ) | 軸方向に通過＝プロペラ水車 |
| (オ) | 少水量・低落差の小水力＝クロスフロー→(4) |
▼あわせて解きたい関連問題
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