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はじめに

ポンプは私たちの生活や産業活動において欠かせない重要な機械装置です。水道水の供給から工場の製造プロセス、ビルの給排水まで、あらゆる場面でポンプが活躍しています。

しかし、ポンプの基本的な仕組みや種類、選定方法について正しく理解している方は意外に少ないのが現状です。

本記事では、愛知県でポンプ設備の専門業者として長年の経験を持つ株式会社Techno Walkerが、ポンプの基礎知識を分かりやすく解説いたします。

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ポンプとは

基本的な定義

ポンプの役割 ポンプとは、機械的エネルギーを流体（液体）に与えて、流体を低い位置から高い位置へ移送したり、圧力を加えたりする機械装置です。

エネルギー変換の原理

• 電気エネルギー → 機械エネルギー（モーター）
• 機械エネルギー → 流体エネルギー（ポンプ）
• 流体エネルギー → 位置エネルギー・圧力エネルギー

ポンプの基本要素

主要構成部品

• インペラ（羽根車）：流体にエネルギーを与える回転部品
• ケーシング（外筒）：インペラを収納し、流路を形成
• 軸（シャフト）：インペラとモーターを連結
• 軸受け（ベアリング）：軸を支持する部品
• シール部：内部流体の漏れを防ぐ部品

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ポンプの分類

作動原理による分類

ターボ形ポンプ（動的ポンプ）

• 原理：羽根車の回転による遠心力・軸流力を利用
• 特徴：連続的な流量、比較的高流量
• 用途：給水、冷却水、工業用水

容積形ポンプ（静的ポンプ）

• 原理：容積の変化により流体を吸込み・吐出
• 特徴：脈動流、高圧力対応
• 用途：油圧装置、計量ポンプ、高粘度液体

ターボ形ポンプの詳細分類

遠心ポンプ

• 原理：遠心力による圧力上昇
• 構造：軸に垂直な羽根を持つインペラ
• 特徴：最も一般的、保守が容易

軸流ポンプ

• 原理：軸方向の流れによる圧力上昇
• 構造：プロペラ型のインペラ
• 特徴：大流量・低揚程

斜流ポンプ

• 原理：遠心力と軸流力の組合せ
• 構造：遠心と軸流の中間型
• 特徴：中流量・中揚程

容積形ポンプの詳細分類

往復動ポンプ

• ピストンポンプ：シリンダー内のピストン運動
• プランジャーポンプ：高圧対応型
• ダイヤフラムポンプ：膜の変形による吸排出

回転ポンプ

• ギヤポンプ：歯車の回転による移送
• ベーンポンプ：羽根の回転による移送
• スクリューポンプ：螺旋による移送

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ポンプの性能特性

基本性能パラメータ

流量（Q）

• 単位：m³/h、L/min、m³/s
• 定義：単位時間あたりの流体移送量
• 記号：Q（Quantity/Discharge）

全揚程（H）

• 単位：m
• 定義：ポンプが流体に与える全エネルギー
• 構成：実揚程 + 損失揚程

軸動力（L）

• 単位：kW
• 定義：ポンプ軸に入力される機械動力
• 関係：電動機出力との関連

効率（η）

• 単位：%
• 定義：入力エネルギーに対する有効エネルギーの比
• 種類：ポンプ効率、総合効率

性能曲線の読み方

H-Q曲線（揚程-流量曲線）

• 横軸：流量、縦軸：揚程
• 特徴：一般的に右下がりの曲線
• 重要：運転点の決定に使用

η-Q曲線（効率-流量曲線）

• 横軸：流量、縦軸：効率
• 特徴：山型の曲線
• 重要：最高効率点（BEP）の確認

L-Q曲線（軸動力-流量曲線）

• 横軸：流量、縦軸：軸動力
• 特徴：右上がりの曲線
• 重要：モーター容量の決定

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ポンプの選定方法

基本設計条件の確定

流量の決定

• 最大使用流量の算定
• 同時使用率の考慮
• 将来の増設計画

揚程の計算

• 実揚程：吸込み側と吐出し側の高低差
• 損失揚程：配管摩擦損失、弁類の損失
• 安全率：通常10-20%を加算

ポンプ形式の選定

流量・揚程による選定

• 大流量・低揚程：軸流ポンプ
• 中流量・中揚程：遠心ポンプ
• 小流量・高揚程：多段ポンプ

流体特性による選定

• 清水：一般的な遠心ポンプ
• 汚水：汚水用ポンプ
• 化学液：耐薬品性ポンプ
• 高温液：高温対応ポンプ

材質の選定

流体適合性

• pH値による腐食性の判断
• 含有成分による材質選定
• 温度による材質特性の考慮

主要材質の特徴

材質	特徴	適用流体	注意点
鋳鉄	安価、強度	清水、中性域	酸性に弱い
ステンレス鋼	耐食性、強度	一般工業用水	塩素に注意
青銅	耐食性、被削性	海水、薬品	高価
樹脂	耐薬品性	酸・アルカリ	強度・温度制限

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設置・配管の基礎知識

吸込み側配管

NPSH（Net Positive Suction Head）

• 定義：ポンプ吸込み口での有効吸込みヘッド
• 重要性：キャビテーション防止
• 対策：吸込み損失の最小化

吸込み配管の設計ポイント

• 配管径：ポンプ口径以上
• 配管長：可能な限り短く
• 曲がり：緩やかな曲線
• 空気だまり：エア抜き対策

吐出し側配管

吐出し配管の設計ポイント

• 逆止弁：逆流防止
• 仕切弁：保守時の流体遮断
• 圧力計：運転状況監視
• 安全弁：過圧防止

基礎・据付

基礎の要件

• 十分な強度・剛性
• 振動の伝達防止
• 水平精度の確保
• ドレン対策

芯出し調整

• ポンプとモーターの軸心合わせ
• 精度要求：通常0.1mm以下
• 確認方法：ダイヤルゲージ測定

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運転・保守の基礎

起動前の確認事項

機械的確認

• 軸の手回し確認
• 各部ボルトの締付確認
• 潤滑油の確認
• 冷却水の確認

電気的確認

• 絶縁抵抗の測定
• 相回転の確認
• 保護装置の動作確認

運転操作

起動手順

1. 吸込み弁全開
2. 吐出し弁閉
3. 呼び水の確認
4. ポンプ起動
5. 吐出し弁の徐々に開放

停止手順

1. 吐出し弁の徐々に閉
2. ポンプ停止
3. 必要に応じて水抜き

日常点検項目

運転状況の確認

• 流量・圧力の確認
• 電流値の確認
• 温度の確認
• 異音・振動の確認

外観点検

• 漏水の確認
• 腐食・損傷の確認
• 潤滑油の確認
• 計器類の確認

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トラブルとその対策

主要なトラブル

流量不足

• 原因：配管の詰まり、インペラの摩耗
• 対策：配管清掃、部品交換

異常音・振動

• 原因：軸受け不良、不平衡
• 対策：軸受け交換、バランス調整

漏水

• 原因：シール部の劣化
• 対策：パッキン・メカニカルシール交換

過電流

• 原因：配管系統の異常、電気系統の不良
• 対策：系統点検、電気部品交換

予防保全の重要性

定期点検の効果

• 突然の故障防止
• 設備寿命の延長
• 運転コストの削減
• 安全性の向上

点検頻度の目安

• 日常点検：毎日
• 月次点検：月1回
• 年次点検：年1回
• 分解点検：2-3年毎

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省エネ・環境対策

省エネ技術

インバータ制御

• 効果：負荷に応じた回転数制御
• 省エネ率：20-50%
• 追加効果：設備保護、静音化

高効率ポンプ

• 特徴：最新の流体設計
• 効果：エネルギー効率の向上
• 対象：トップランナー制度

環境配慮

騒音対策

• 防振基礎の設置
• 消音器の設置
• 低騒音型ポンプの採用

振動対策

• 防振継手の使用
• 配管支持の適正化
• 建物への振動伝達防止

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まとめ

ポンプは現代社会の基盤を支える重要な機械装置です。適切な選定、設置、運用により、安全で効率的なシステムを構築することができます。

ポンプ基礎知識のポイント

1. 作動原理の理解
2. 性能特性の把握
3. 適切な選定方法
4. 正しい設置・配管
5. 定期的な保守管理

重要な考慮事項

• 流体特性に応じた材質選定
• NPSH管理によるキャビテーション防止
• 予防保全による信頼性確保
• 省エネ技術の活用
• 環境への配慮

株式会社Techno Walkerでは、愛知県を中心に、お客様のニーズに最適なポンプシステムをご提案いたします。基礎的な相談から高度な技術的課題まで、豊富な経験と専門知識でサポートいたします。

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