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【ポンプ】粘度とポンプの関係、使い分けは?

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数多くあるポンプの型式ですが、液体の粘度によって向き不向きがあることはご存知ですか?

今回は、高粘度の液体を輸送するためのポンプについて解説します。

粘度とは

粘度とは、流体のねばりの度合いを数値化したもので、µ(ミュー)が記号として用いられます。

単位はPa・s(パスカル秒)が一般的に用いられます。µは、液体の中で板が動くときに、板の移動方向とは逆方向に働く力である剪断応力(物体の断面に発生する力)を測定したときの比例定数です。

粘度に対し、流体の動きにくさを表したものを動粘度と呼びます。配管の圧力損失を計算するときなどに用いる指標です。粘度を、流体の密度で割ったもので、記号はv、単位はm2/s(平方メートル毎秒)が用いられます。

$$v=\frac{μ}{ρ}$$

粘度に関する詳細は、以前の記事でも紹介していますので、こちらもご覧ください。

【流体工学】流体の粘度を表す単位と比較について

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粘度が高い液体の場合

粘度とポンプ選定にどのような関係があるのでしょうか。

粘度が高いと、ポンプの軸動力がより多く必要となるため、電動機の容量に関係が出てきます。液体温度を下げることで粘度を低下させ、ポンプを使うという方法もありますが、全てのケースで対応できるわけではありません。

水に用いられるような渦巻ポンプのような構造では対応できない場合、高粘度の液体に対しては以下のようなタイプのポンプが用いられます。

ダイヤフラムポンプ

ダイヤフラム(膜)を交互に移動させることで圧力変化を生み出し、液体を圧送する、間欠作動式のポンプです。溶媒や薬液などに用いられます。

チューブポンプ

ゴムやシリコンでできたチューブを変形させながら、液体を輸送します。産業分野の他、透析機など医療現場でも用いられています。薬品から食品、建築材料まで幅広く用いられています。

ギアポンプ

歯車を組み合わせた構造をしている、容積式ポンプの一種です。容積式流量計や、油圧駆動の機械の駆動機としても用いられる構造です。以下の動画は、内接型と呼ばれる構造のギアポンプの動作を表しています。油類に用いられることが多いです。

ねじポンプ

筒の中でネジが回ることで液体が移動する仕組みのポンプです。高粘度だけでなく、スラリー(固体混じりの液体)も対応可能なポンプです。食品や、排水処理などの用途に用いられています。

まとめ

  • 粘度は流体のねばりの度合いを数値化したもの、動粘度は流体の動きにくさを表したもの。
  • 液体のねばり度を示す粘度をポンプ選定で考慮する必要がある。
  • 高粘度の液体には対応した型式のポンプを選ぶ。

その他、食品や医薬品などでは衛生面も気になるので、本体・パッキンの素材や洗浄しやすさなども留意点でしょう。輸送対象に適したポンプの選定が重要です。

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エコおじい

プラントエンジニアです。2017年から工業技術に関する情報をまとめて発信しています。最近、Youtubeも始めました。応援していただけるという方は更新情報などを発信するので、Twitterのフォローお願いします。

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