タービン（回転式原動機）の基礎知識と分類

タービン（英語: turbine）とは、流体が持つエネルギーを有用な機械的動力へと変換する回転式の原動機の総称である。

概要

水、蒸気、ガス、空気などの流体の流れによって、ホイールやローター、およびベーン（羽根）が組み合わされたものが回転し、連続的にパワーを生み出す機械を指す。抽象的に言えば、流体の運動エネルギーを機械的な回転運動へと変換する装置である。作動流体は主に液体や気体であるが、超臨界流体で駆動するものも存在する。

ピストンモータのように往復運動をクランクシャフトで回転運動に変換する流体機械とは異なり、流体の運動を直接的に回転運動に変換する回転機である点が特徴である。語源はギリシア語の「τύρβη（tyrbē）」やラテン語の「turba / turbo」（かき乱し、乱流、渦の意味）に由来し、合成語の中では「ターボ」とも表現される。

また、自動車用エンジンやチューニングカーの文脈においては、ターボチャージャーの組み立て品（ASSY）全体を指して「タービン」と呼ぶことがあり、より高出力を狙った部品変更を「タービン交換」と称することもある。

分類

タービンは、使用する流体の種類、作動方式、流れの方向などによって多岐にわたる分類がなされる。

流体の種類による分類

• 水力タービン（水車）：水力発電などで水の流れを軸に伝える装置（ペルトン水車、フランシス水車など）。
• 蒸気タービン：高温高圧の蒸気を利用し、船舶の動力や汽力発電（火力・原子力）で用いられる。
• ガスタービン：高温ガスを利用し、ジェットエンジンや一部の火力発電で用いられる。排気ガスのエネルギーを利用するターボチャージャーもこれに関連する。
• 風力タービン：風力を利用した風車や風力発電タービン、揚水装置など。

流体の作動による分類

• 衝動タービン：ノズルで流体の圧力を速度に変換して膨張・減圧させ、その衝動力で動翼を回転させるもの。
• 反動タービン：ノズルと動翼の両方で流体を膨張・減圧させ、衝撃力と動翼内での反動力によって回転させるもの。
• 衝動反動タービン：根元を衝動タービンとし、先端に向かって徐々に反動タービンとなるようひねりを与えたもの。ジェットエンジンのタービンなどに用いられる。

流体の流れの方向による分類

• 軸流タービン：軸方向に流体が流れるもの。
• 斜流タービン：軸から斜めに広がるように流体が流れるもの。
• 半径流タービン（ラジアル・タービン）：軸と直交する向きに流体が流れるもの。

構成要素

一般的なタービンは、以下の主な要素で構成されている。

• ノズル（静翼）
• 羽根車（タービン翼）
• インペラー
• 軸
• 軸受（回転軸を支える）
• 軸封装置（軸受け部からの流体漏れを防止する）
• 保安装置（異常振動の検出や緊急停止を行う）