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流体機械（
流体機械（第一回目）
第一回目）
ターボ機械とは
（古代文明における水車）
人類が文明的な生活を行う上で最も重要なのが
紀元前１０００年頃
水
！
中国、ユーフラティス、ナイル地方
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ターボ機械とは
（アルキメデスポンプ）
エジプト時代から現代まで使用されるアルキメデスポンプ
ターボ機械とは
ターボ機械
水道、電気などの社会を支える基盤技術
ターボ機械の作動原理や基本的構造は１００年を超える研究開
発の歴史により、確立されている。
しかし、ターボ機械を組み込むプラントはその性能や規模が時代
とともに変化し、安全性・信頼性・コストに対する要求も時代と
共に益々厳しくなっている。
そのため、この要求に対応する技術革新が常に求められている。
ターボ機械に対する要望
省エネルギー、小型・高速化、低コスト、低環境負荷 etc
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ターボ機械とは
流体機械 (fluid machinery)
作動原理によりターボ形と容積形に大別される。
ターボ形
容積形
特殊形
ターボ機械とは
ターボ機械
ポンプ、水車（ハイドロタービン）、送風機・圧縮機、風車、ガスター
ビン、蒸気タービン、真空ポンプなど
液体酸素ポンプ
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ターボ機械とは
ジェットファン
インターナルポンプ
風洞設備用軸流送風機
ターボ機械とは
フランシス水車
黒部ダム
ペルトン水車
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ターボ機械とは
誰の車でしょうか？
どこのメーカーの車でしょうか？
トルクコンバータ
セラミックターボチャージャ
ターボ機械とは
洋上風車
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容積形流体機械
ターボ機械の分類[１]
エネルギーの伝達方向による分類
原動機としてのターボ機械
原動機としてのターボ機械
水車（水）、風車（空気）、
蒸気タービン（蒸気）、ガスタービン（燃焼ガス）etc
蒸気タービン（蒸気）、ガスタービン（燃焼ガス）etc
被動機としてのターボ機械
被動機としてのターボ機械
ポンプ（液体）、送風機・圧縮機（気体）、真空ポンプ（気体）etc
ポンプ（液体）、送風機・圧縮機（気体）、真空ポンプ（気体）etc
原動機と被動機の違いは流体の力学的エネルギーと機械的エネルギーの
間の変換の方向が逆であること。
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ターボ機械の分類[１]
ポンプ逆転水車
流体継手、
トルクコンバータ
ターボ過給器
（ターボチャージャ）
ターボ機械の分類[２]
扱う流体による分類
水力機械
（例）ポンプ、水車 etc
空気機械
（例）送風機、圧縮機、ガスタービン、エキスパンダ、真空ポンプ etc
蒸気機械
（例）蒸気タービン
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ターボ機械の分類[３]
流れ方向による分類
流体エネルギー・動力[１]
ベルヌーイの式
①非圧縮性流体 ②定常流れ
③外部との熱および仕事の出入りがない ④損失がない
1 2 p
v + + gz = E　2
ρ
（一定）
単位質量あたりの流体のエネルギー（比エネルギー） [J/kg]
v [m/s]:
m/s]: 流速
ρ [kg/m3]: 密度
g [m/s2]: 重力加速度
p [Pa=N/m2]: 圧力
z [m]: 高さ
比エネルギーE
比エネルギーEに密度ρをかけると単位体積
をかけると単位体積
あたりのエネルギーとなる（単位は圧力と同じ）
ρv2/2: 動圧
p: 静圧
ρv2/2+
/2+ p:
p: 全圧
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流体エネルギー・動力[１]
ターボ機械を通る間に増加した比エネルギー
比エネルギー
∆E = E2 − E1　添字1,2
はターボ機械の入口・出口
添字1,2はターボ機械の入口・出口
第一項：
第二項：
第三項：
（運動、圧力エネルギーに対して非常に小さい）
∆E>0：被動機
>0：被動機
∆E<0：原動機
<0：原動機
流体エネルギー・動力[１]
全ヘッド
H = ∆E / g H [m] = [J/(kgm/s2)]=[J/N] : ヘッド
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流体エネルギー・動力[２]
動力
P [J/s] = [W] : 動力
Q [m3/s]: 体積流量
ρQ[kg/s]
[kg/s] : 質量流量
ρgQ[N/s
gQ[N/s]] : 単位時間に流れる重量
一般的に流体機械では 単位系は[kW],
単位系は[kW], [MW]を使用
[MW]を使用
動力P
動力Pと全ヘッドH
と全ヘッドHの表現
ポンプ
水車
ファン
問題
資料の3
資料の3ページ～5
ページ～5ページに紹介している流体機械
を以下の①
を以下の①～③の観点で、それぞれ分類せよ。
① エネルギーの伝達方向
② 取り扱う流体（作動流体）
③ 流れ方向
Ex. ① エネルギーの伝達方向に整理すると
被動機 液体酸素ポンプ、インターナルポンプ・・・
原動機 フランシス水車、ペルトン水車・・・
被動機+
被動機+原動機 ターボチャージャ・・・
③資料の写真では流れ方向についてはわからない部分もあると思いますが、自分
のセンスを信じて考えてみて下さい。正解は求めていません。この授業を通して、
最終的に整理できるようになってもらえたらと思います。
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