水車とは

水力タービンは、移動する水からのエネルギーをシャフトの回転力に変換する機械です。 回転軸を発電機に接続して電気を作り出すことができます。 ある水車と他の水車の主な違いは、それがリアクション型かインパルス型かです。 これらのカテゴリは、フランシス、カプラン、ペルトン、ターゴ、クロスフロータービンなどの特定の設計にさらに分類されます。

反応タービンは、水圧を保持するためにシャフトをホイールに取り付けられたケーシングで囲み、水流に浸漬して動作することにより回転を生成します。 反動水力タービンのシャフトの周りの角度の付いたブレードにより、揚力が水から圧力と力を吸収し、回転に変換します。 反応タービンは一般に、低〜中程度の水頭または水圧レベルで動作します。

反応水力タービンの1つのタイプは、フランシス設計です。 らせん状の入口は、水を車輪またはランナーに導きます。 調整可能な羽根は、水を希望の角度でランナーに導きます。 水の圧力と流量はランナーとの反応により変化し、トルクが発生します。

カプラン（プロペラ）タービンは、反応タイプの別のバリエーションです。 この設計には、船のプロペラと同様に、ローターシャフト上の水の流れとブレードを導くための羽根が組み込まれています。 ブレードは調整可能で、十分な水流がある場合、さまざまな圧力レベルで効率を最大化するため、この設計は非常に柔軟です。

インパルスタービンは、シャフトを囲む一連のバケットまたはカップに向けられた水の流れの力によって回転を生成します。 バケツは水に浸されていませんが、水流によって動かされます。 水の速度は、バケツにぶつかる前にノズルを通過させることで増加します。 インパルスタービンは高いヘッドレベルで動作することができ、ホイールを収納する必要はありません。

ペルトンバージョンのインパルス水力タービン、つまりペルトンホイールには、シャフトの周りにリング状の一連のバケットがあります。 バケットは中央で分割されているため、ノズルからの水の力は、あるバケットが次のバケットに到達するのを妨げられません。 水は各丸いバケツの形状の周りをほぼ180°湾曲し、その速度は大幅に低下します。 減速した水は、タービンの下の排出チャネルに落ちます。

別のインパルスタービンはTurgo設計です。 このユニットは、ペルトンホイールに似ていますが、バケットは包囲バンドに囲まれた1つの端が平らです。 ノズルは水をバケツに向けて方向付け、一方の側から入り、もう一方の側から排出します。 Turgoは、入口の水が排出物と混合しないため、より小さいホイールを使用してペルトン構成よりも高速を処理します。

クロスフロータービンは、両端にキャップが付いたドラム型のローターで動作し、時にはらせんまたは二重らせんの設計になっている丸いスラットと結合します。 この水力タービンのノズルは、エネルギーを消費して排出部に落ちる前に、水がブレードに2回接触するように水をローター全体に向けます。 クロスフロータービンは、大流量であっても、非常に小さなヘッドで動作できます。