令和6年度(後期)2級電気工事施工管理技士 第一次検定 No.11は、水力発電に用いられる水車について、空欄ア・イに当てはまる語句を選ぶ問題です。設問文は「圧力水頭をもつ流水をランナに作用させる構造の水車をアと呼び、アには、流水がランナの外周から流入し、ランナ内で軸方向に向きを変えて流出するイがある」です。
この問題は、水車が水の何を使って回るかを分かっているかを問うものです。設問文の「圧力水頭をもつ流水」が決め手になります。
圧力を使うのか、速度を使うのか。ここで大きく2つに分かれます。
正解:選択肢3(ア=反動水車、イ=フランシス水車)
> この論点をやさしく解説:水車の種類とは?衝動水車と反動水車の違いを整理
| 選択肢 | ア | イ | 解説 |
|---|---|---|---|
| 1 | 衝動水車 | フランシス水車 | イは合うが、アが違う |
| 2 | 衝動水車 | ペルトン水車 | 組合せとしては正しいが、設問文と合わない |
| 3 | 反動水車 | フランシス水車 | どちらも合う |
| 4 | 反動水車 | ペルトン水車 | アは合うが、ペルトンは衝動水車 |
適当なのは選択肢3です。
水車は、水の何を使って回るかで2つに分かれます。
| 種類 | 使うもの | 代表と特徴 |
|---|---|---|
| 反動水車 | 圧力(圧力水頭) | フランシス水車、プロペラ水車、カプラン水車。ランナが水で満たされている |
| 衝動水車 | 速度(速度水頭) | ペルトン水車。ノズルから噴き出した水がバケットに当たる |
設問文が「圧力水頭をもつ流水をランナに作用させる」と言っているので、アは反動水車です。
イの説明「流水がランナの外周から流入し、ランナ内で軸方向に向きを変えて流出する」は、フランシス水車の構造そのものです。渦巻き状のケーシングから水を外周へ導き、ランナの羽根を通る間に流れの向きが軸方向へ変わります。
落差による使い分け
ペルトン水車(衝動)… 高落差・小水量。山間部
フランシス水車(反動)… 中落差。最も広く使われる
プロペラ・カプラン水車(反動)… 低落差・大水量
選択肢2は「衝動水車/ペルトン水車」で、組合せ自体は正しいのが厄介なところです。ペルトンは確かに衝動水車です。しかし設問文が圧力水頭と言っている以上、アは反動水車でなければならず、この肢は選べません。
組合せが正しいかだけを見ると2を選んでしまうので、必ず設問文の条件と照らします。この問題は「アに当てはまるもの」を先に決めれば、選択肢が2つに絞れます。
反動水車と衝動水車はどう違うか。
反動水車は圧力水頭をもつ流水をランナに作用させ、衝動水車はノズルから噴き出した水の速度を使います。
フランシス水車の水の流れ方は。
ランナの外周から流入し、ランナ内で軸方向に向きを変えて流出します。
参考資料
※ この記事の確認日:2026年9月