ポンプ資料館
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2.ポンプの種類
1.遠心ポンプ
遠心ポンプは、ポンプの羽根車に水を充填し、羽根車を高速回転させることで、水を外側に押し出し、渦巻室を通じて排出する仕組みのポンプです。このプロセスでは、流れ出した水が吸込口から入ってくる水と一緒に流れ、吸込口から排出されます。そのため、吸込水の水圧が上昇し、羽根車の中に水が入りやすくなるという特長があります。これが「遠心ポンプ」の基本的な動作原理です。
遠心ポンプには、「渦巻ポンプ」と「タービンポンプ」の2種類が広く使用されております。渦巻ポンプは羽根車の外周に案内羽根がない構造で、水流を整えながら効率的に排出します。一方、タービンポンプは羽根車の外周に固定された案内羽根を持ち、羽根車から与えられた速度エネルギーを主に圧力エネルギーに変換する役割を果たします。
単段ポンプ & 多段ポンプ
単段ポンプは、羽根車が一つだけの構成で運転されるポンプです。このタイプは、高い流量が求められるが、圧力はそれほど必要としない用途に適しております。一方、多段ポンプは、複数の羽根車が直列に配置されており、それぞれの段階で液体にさらにエネルギーを与えることで、高い圧力を得ることが可能です。多段ポンプは、非常に高い圧力を必要とする用途にも対応でき、時には10段にもなることがあります。
2. プロペラポンプ
プロペラポンプは、ポンプの羽根車が前の渦巻きポンプとは大きく異なる仕組みを持っています。円筒形のポンプ本体の中でプロペラを回転させることで、水はプロペラの作用によってエネルギーを与えられ、押し上げられます。羽根車の型とその作用によって、斜流ポンプ と軸流ポンプ に分類されます。
斜流ポンプ
斜流ポンプは、渦巻きポンプと軸流ポンプの中間的な動作を行います。羽根車の動き方は、渦巻きポンプと並行して水が水平方向に流れ出て行くのに対し、斜流ポンプは、入ってくる方向と同じ方向に、出て行く方向に対して斜めの角度で押し出されます。そのため、斜流ポンプは、渦巻きポンプと軸流ポンプの両方の特長を兼ね備えており、遠心力と揚力の両方を利用することで効率的に水を移動させます。
軸流ポンプ
軸流ポンプは、プロペラの揚力を利用して水を移動させるポンプです。羽根車は水に対して平行に取り付けられており、羽根車が回転すると水は直線的にポンプを通過します。このため、軸流ポンプは、大量の水を低圧で移動させることが得意であり、排水や灌漑、冷却塔などの用途に適しています。特に、浅瀬用や排水用として広く使用されており、ポンプの構造はシンプルでありながら、高い効率性を誇ります。
3. 粘性ポンプ (摩擦ポンプ)
粘性ポンプは、水を「たらい」に入れて板切れでその外周に沿って回すと、板切れに押される水が外周に向かって押し出されるように、液体を移動させる仕組みを持つポンプです。この動作により、周囲の水も一緒に回転を始め、円筒の外周に多数の溝を持った羽根車が、同じ円心状の流路を持つポンプ本体の中で高速回転し、溝の壁が板切れと同じように作用して、液体を吸込口から排出出口へと高めながら送り出します。これが粘性ポンプの揚水原理となります。
4. 往復動ポンプ
往復動ポンプは、定量的に液体を移動させるために使用されるポンプで、従来の遠心ポンプや容積式ポンプとは異なり、非容積積式の特徴を持っています。ピストンやプランジャーの往復運動を利用し、液体を吸い込み、圧力をかけて押し出す動作を行います。この特性により、定量的な供給が求められる用途に適しています。
1. ピストンポンプ
ピストンがシリンダー内で往復動し、液体を移動させます。広く使用されており、高圧での液体移送に優れています。
2. プランジャーポンプ
プランジャーがシールに接触せずに運動することで、摩耗を減らし、高圧での運用に適したポンプです。メンテナンスが容易で効率的です。
3. ダイアフラムポンプ (膜ポンプ)
弾性膜の往復動により液体を移動させます。粘性の高い液体や特殊液体の移送に適しており、さまざまな液体に対応できます。
4. チューブポンプ
柔軟なチューブをローラーで圧縮しながら液体を移動させるポンプです。医療や製薬分野での使用に適し、衛生的かつ正確な流量制御が可能です。
5. ウイングポンプ (翼ポンプ)
ウイングポンプは、ハンドルを左右に動かすことで、2つの部屋に分かれているポンプ内の容積を交互に変化させ、翼によってピストンのような作用を行い、液体を吸い上げ、押し上げるポンプです。簡単に取り付けられるため、船の底に溜まる雑排水（アカ）や油類の汲み上げなどに使用されています。
5. 回転動ポンプ (ロータリーポンプ)
回転動ポンプは、液体を移動させる際に回転運動を利用するポンプの一種です。ポンプ内の回転子が液体を吸い込み、回転運動によって生じる圧力で液体を吐き出す仕組みを持っています。このタイプのポンプは、比較的シンプルな構造でありながら高い信頼性を持ち、多くの産業や用途で広く利用されています。
1. ギアポンプ
ギアポンプは、2つ以上の噛み合った歯車を使用して液体を移動させるポンプです。歯車が回転することで、液体が歯車の間に取り込まれ、ポンプ内で圧力が発生し、吐出されます。ギアポンプには、歯車が内側に配置された内接ギアポンプと、外側に配置された外接ギアポンプの2種類があります。これらは高圧力が求められる状況で非常に効果的であり、主に油圧システムや化学処理などに使用されています。
2. ベーンポンプ
ベーンポンプは、回転するローターに取り付けられた複数のベーンが、液体をキャビティ（小さな空間）に取り込み、圧力をかけて押し出すポンプです。ベーンポンプは、ローターが回転する際にベーンが動いて液体を押し進めることで、連続的な液体の移動が可能となります。低圧での液体移送に適しており、冷却システムや潤滑システムなど、多様な用途で利用されています。
3. ねじポンプ (スネークポンプ)
ねじポンプ、またはスネークポンプは、ねじ状の回転子を使用して液体を移動させるポンプです。回転子のねじ溝に液体が入り込み、回転に伴って液体が進行方向に押し出されます。この仕組みにより、液体を一定の流量で効率的に移送することが可能です。ねじポンプは、高粘度の液体や固形物を含んだ液体の移動に特に適しており、石油化学工業や食品加工などの分野で広く利用されています。