フランシス水車は、水力発電で最も広く使用されている水車の一つです。 中規模から大規模の水力発電所で多く採用されており、 高い発電効率と安定した運転が特徴です。 水の圧力エネルギーと流れのエネルギーの両方を利用して 水車を回転させる構造になっています。
フランシス水車は主に次の部品で構成されています。
水は渦巻き状のケーシングを通り、 ガイドベーンによって流れの方向が調整されます。 その後、ランナーに流れ込み 水のエネルギーによって水車が回転します。
水の流入 ↓ ケーシング（渦巻き管） ↓ ガイドベーンで流量調整 ↓ ランナー回転 ↓ 発電機回転 ↓ 電力発生
ガイドベーンによって水の流れを制御できるため、 発電量を調整しやすいという特徴があります。
フランシス水車は 中程度の落差に適した水車です。
そのため多くのダム式水力発電所で フランシス水車が採用されています。
水力発電では条件によって 使用する水車の種類が変わります。
| 水車 | 特徴 | 適した落差 |
|---|---|---|
| ペルトン水車 | 高速ジェット水流を利用 | 高落差 |
| フランシス水車 | 圧力と流速を利用 | 中落差 |
| クロスフロー水車 | 構造がシンプル | 低落差 |
フランシス水車は主に ダムや大型水力発電所で使用されます。 一方で近年注目されている マイクロ水力発電 では
などの既存設備を利用して 小規模発電を行います。 このような設備では 専用設計の小型タービンが使用されます。