1級電気工事施工管理技士 過去問
令和7年度(2025年)
問14 (午前 ハ 問2)

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問題

1級電気工事施工管理技士試験 令和7年度(2025年) 問14(午前 ハ 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

水力発電に用いる水車に関する次の記述のうち、(   )に当てはまる語句の組合せとして、適当なものはどれか。

「ぺルトン水車の( ア )内には、負荷に応じて使用流量を調整するための( イ )が設けられる。」
  • (ア) ランナ  (イ) ニードル弁
  • (ア) ランナ  (イ) 吸出し管
  • (ア) ノズル  (イ) ニードル弁
  • (ア) ノズル  (イ) 吸出し管

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この過去問の解説 (2件)

01

水力発電とは、

 高い場所から低い場所への水の移動エネルギーにより

 水車に連結された発電機を動かして電気を作り出す発電方法です。

 

水の流量や落差に応じて、様々な水車が使い分けられており、

 フランシス水車、ペルトン水車、カプラン水車、プロペラ水車などがあります。

 

この設問では、高落差・小水量の場所に適したペルトン水車について尋ねています。

 

ペルトン水車では、ノズルから高速で噴射される水流を、

 お椀型のバケット(水車の羽)にぶつけて回転させることで、

 水のエネルギーを機械的な回転エネルギーに変換します。

選択肢1. (ア) ランナ  (イ) ニードル弁

不適当な組み合わせです。

選択肢2. (ア) ランナ  (イ) 吸出し管

不適当な組み合わせです。

選択肢3. (ア) ノズル  (イ) ニードル弁

適当な組み合わせです。

 

ペルトン水車のランナとは、高速で噴射された水の勢いを受けて回転する、水車のことです。

水車の外周には多数のバケットが取り付けられており、

  このバケットにノズルから放たれた水流が衝突し、

  その反動でランナが回転することで、主軸を通して発電機を回します。

 

そして噴射する水量を調節するために、ニードル弁が使用されていますが、

 ニードル弁は、ノズル内部に設けられています。

 

つまり水を噴射する側のノズル内にあり、水を受け止める側のランナではないので、

 不適当だといえます。

 

 

なおニードル弁は、 ノズル内部の水の噴流の断面積を変化させる位置にあり、流量を増減させます。

 

弁の形状が針状であるため、ニードル(針)弁と呼ばれています。

 この形状ゆえに、開弁時は摩擦抵抗が少なく、 閉弁時にも水流を乱さずにスムーズに閉じることができます。

選択肢4. (ア) ノズル  (イ) 吸出し管

不適当な組み合わせです。

まとめ

水力発電の方式や種々の機器を実際に目にする機会は、ほとんどないでしょう。

 図や写真を見て、大まかなイメージを掴むようにいたしましょう。

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02

水力発電に用いる水車に関する問題です。

 

水車の構成品の概説です。

1) ケーシング:水圧管路からの水を水車に導入します。

ペルトン水車では、水圧を受けませんが、フランシス水車では、常時水圧を受けます。

2) ガイドベーン:ランナに流入する水量を、負荷に応じて調整します。ペルトン水車以外では、ほとんどが使用されています。

3) ノズル:ペルトン水車のランナに噴水を流出します

4) ランナ(羽根車):水のエネルギーを受けて、機械的回転エネルギーに変換します。

5) ニードル:ランナに流入する水量を負荷に応じて調整し、ペルトン水車で用いられます

6) 吸出管(放水部):反動水車の出口から放出面までの接続管で、水の導管以外にもランナ出口から放出面間の落差によって放出します。

 

問題文の検証

「ぺルトン水車の( ア :ノズル)内には、負荷に応じて使用流量を調整するための( イ :ニードル弁)が設けられる。」

選択肢1. (ア) ランナ  (イ) ニードル弁

(ア)のランナは噴水を受けて回転し、発電のエネルギーを得ますので、ランナ内には流量を調整機構はありません。

選択肢2. (ア) ランナ  (イ) 吸出し管

(ア)のランナは噴水を受けて回転し、発電のエネルギーを得ますので、ランナ内には流量を調整機構はありません。

選択肢3. (ア) ノズル  (イ) ニードル弁

ノズルとニードルの定義から、ノズル内にあるニードル弁で、ランナに噴水します。

ペルトン水車の構造図のノズルを見れば、明らかです。

選択肢4. (ア) ノズル  (イ) 吸出し管

ノズル内には、吸出し管はありません。

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