ポンプ

ポンプを選定する際に重要な指標としてNPSHがあります。 NPSHの考え方を間違えて、ワンポイントでポンプを選定すると非定常な運転時に異常が発生しポンプが故障するなどの事故につながります。この記事ではポンプのNPSHについて、考え方や計算方法を解説します。 NPSHとは NPSHはNet Positive Suction Headの略でポンプを選定する際に、どの程度の流入水頭を確保できるかを示す指標で単位はm（メートル）で表されます。 NPSHにはNPSH available（有効吸込ヘッド）とNPSH ...

液体の輸送に必要な機器であるポンプは工場の稼働状況や時間帯によっても、必要な液量が変わる現場が多いです。 そんな場合はポンプの台数制御を行うという考え方があります。 この記事ではポンプの台数制御とは何か、そのメリットやデメリットについて解説します。 ポンプの台数制御とは ポンプは２４時間稼働させることが多く、流体を吐出するには大きなエネルギーが必要です。一方、使用先の必要量（ここでは負荷と呼びます）はいつも最大とは限りません。 そこで無駄なエネルギーを削減するための方法の一つとして「複数台のポンプを設置し ...

ポンプを選定するときに、どのぐらいの大きさのモーターが必要になるのか計算で求めたいことってありますよね。今回はポンプの流量や差圧から軸動力を求める方法について解説したいと思います。 ポンプの軸動力を計算する方法 ポンプの軸動力は次の手順で求めることが出来ます。 ポンプの流量を求める ポンプの必要差圧を求める 流量と差圧をかける ポンプ効率で割る 実際に例を交えて解説します。 ポンプの流量を求める まず、ポンプの必要流量を求めます。 特に計算式があるわけではなく、使用先でどれだけの流量が必要かをリストにして ...

以前の記事で、真空ポンプの種類について解説しましたが、「どうやったら真空が生み出されるのか」という原理的な面での解説が足りていなかったように思います。 今回は、真空ポンプの種類別に、真空状態を作り出す原理を詳しく解説していきたいと思います。 真空のはじまり 真空ポンプ、ではありませんが、真空の作り方として最も初期の活用例をご紹介します。 産業分野で最も初期の蒸気機関として知られる、ニューコメン機関をご存知でしょうか？ トーマス・ニューコメンは産業革命の中心的存在であった、ジェームス・ワットよりも前に蒸気機 ...

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 ...

止まっているモーターを動かすときに流れる始動電流は、通常運転時よりも負荷が大きいことが知られています。 そのため大型の電動機では、配線設備や遮断器などを過大にしないため、始動電流を小さくするための工夫がされています。今回はそのうちの、リアクトル始動法について解説したいと思います。 リアクトル始動法とは リアクトル始動法は、比較的大型の電動機に採用される始動方式です。 リアクトルとは、コイルを利用した受動素子の名称で、リアクタンス（reactance、交流回路の電流の流れにくさ）を生じさせる機器を指す言葉で ...

ポンプを選定する際に、「極数」という言葉が出てきます。正確には電動機の極数なのですが、これは何を意味しているのでしょうか。 今回は、ポンプの極数とは何かについて解説していきたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 極数とは ポンプにつながっているモーターの断面図をイメージしてください。内部には回転子と呼ばれる軸とつながった構造の部品があり、その外殻に固定子とも呼ばれる磁極があります。磁極はS極とN極が隣り合わせになるように設置されています。 この磁 ...

ポンプのカタログを見ると必ず性能曲線が掲載されています。 実際に現場に適したポンプを選びたい時、この曲線をどのように活用すればいいのでしょうか？今回は性能曲線やH-Q曲線とは何かについて解説したいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 性能曲線とは ポンプは羽が回ることにより流体にエネルギーを与える機器ですが、その作用は１点で固定されるわけではなく、ある程度の幅を持っています。 全揚程、軸動力、電流、効率などは吐出される流量によって変化します。それぞ ...

今回は、ポンプや空調について勉強していると出てくる静圧と動圧についてです。 圧力を考える時に出てくるこの２つの言葉は何が違うのかについて、解説していきたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 動圧とは うちわで扇ぐと風を感じますよね。これは空気に流速が与えられて、圧力が上がったから、と捉えることができます。この時の圧力を動圧と呼びます。 動圧とは流速や運動エネルギーに関係した圧力です。流体に動きがある時に発生する圧力のことを指します。定義は以下の式 ...

今回のテーマはポンプの騒音についてです。小型ポンプでも結構音がしますし、大型の装置になれば、より騒音が大きくなります。 管理面を考えた時に、法律上の基準や正しい測定方法を知っておいた方がいいです。今回はポンプの騒音と測定方法について解説したいと思います。 騒音値とは ポンプをはじめとする産業機器は、稼働する過程で動作部から音が発生します。騒音を定量化するために用いられるのが、音の強さを示す単位dB（デシベル）です（物理量としてのデシベルは少々複雑なため、説明は割愛します）。 ポンプにおいては、軸受けの振動 ...

設備を新規導入する際に、ポンプの選定を任された経験がある方は多いと思います。型式や能力など気にすることが多く、慣れていないと大変ですよね。 また電池と同じように、直列・並列という接続方法があり、これも液体の使用状況を考慮して組む必要があります。 今回は、ポンプを並列に設置する際の注意点についてまとめました。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 なぜポンプの並列運転を選択するのか？ ポンプを複数台設置するのは、ポンプ１台では能力が足りないためです。 連続的に運転 ...

現場で使用される真空ポンプは、文字通り真空（大気圧よりも低い状態）を作り出すために活用されています。 原理なんて知らなくても・・・と思われるかもしれませんが、いざ突発的に不調になった時、対処方法がわからないと困りますよね。原理を知っていれば、不調の予測や対処法の考案にもつながるかもしれません。 真空ポンプは原理ごとに分けると大きく３種類あり、かつそれぞれ数種類のタイプがあるため、構造は多岐に渡ります。 今回は、真空ポンプの３つの種類について解説してみたいと思います。 機械式真空ポンプ 機械式真空ポンプは、 ...

ポンプを異常振動させる現象としてキャビテーションやエア噛みというものがあります。 今回は、キャビテーションとエア噛みの違いについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 キャビテーションとは キャビテーションとは、飽和温度近くの流体がポンプ内でかき回されることによって圧力が下がり一部が気化、その気泡がはじけることでポンプに衝撃を与える現象です。 キャビテーションが発生するとポンプの振動、インペラの破損など、能力低下など様々な問題が発生し ...

多くの方にとって電気は身近だけども、知識に自信がないのではないでしょうか。 電気工事士などの有資格の方には不要ですが、今回は三相交流の理解度を上げるべく、初歩レベルの解説したいと思います。 この記事は、動画でも解説しているので動画のほうがいいというかたはこちらもどうぞ。 三相交流は何に使われる？ 交流とは電圧が周期的にプラス⇄マイナスに入れ替わる電気のことを指します。家庭用の電源はAC100などと書かれていますが、１００Vの単相交流が届けられています。 三相交流とは、単相交流の電気を3つ重ね合わせたもので ...

ものづくりの現場において、原料・製品・ユーティリティなどを送るために使われる回転機は、生産の要と言えます。 トラブル時にはメーカーに来てもらうというのが一番ですが、人手不足の時代ですから、すぐに来てもらえるとは限りません。トラブルの推定原因を現場で特定することが、早期の問題解決につながります。 ポンプのトラブルにはいくつかの種類が考えられますが今回は「圧力が上がらない」にフォーカスして解説していきます。 細かな部品や修理方法はメーカーや修理業者のサイトに譲るとして、物理現象の解説と、考えられる調査・対応策 ...

回転機を動かす制御盤の中を見たときに、動力回路として大きな部品がいくつも設置されているのを見たことあるでしょうか。 それは回転機用のスターデルタ（Y-Δ）切り替え用の回路かもしれません。 この記事ではスターデルタ（Y-Δ）回路の特徴や使用する理由について解説してみたいと思います。 動画でも解説しているので動画のほうがいいという方はこちらもどうぞ。 スターデルタ始動法とは あるものが止まっている状態で動かすときに必要な力は、動いている状態よりも大きいことが知られています。回転機の軸を回す場合においても、始動 ...

新しいポンプなどの回転機器を導入した時に、回転方向をきちんと確認するかと思います。 これが逆だといろんな問題が起こるのですが、ここでは置いておきます。配線を入れ替えると正しい方向に直ることが多いと思いますが、これはなぜなんでしょうか。 今回は、配線を変えるとポンプの回転方向が逆になる理由について解説したいと思います。 ポンプが逆回転になる理由 基礎の基礎ですが、ポンプというのは流体を送り出す装置であり、外殻と内部のスクリュー（インペラーとか呼ばれます）などの部品から成り立ちます。 内部を回転させる力は、外 ...

回転機のシーリングを検討するときに「ラビリンスシール」って聞いたことありませんか？ 回転機機の更新の時には、購入価格だけではなくメンテナンス性も考慮する必要があります。今回はラビリンスシールにどんな特徴があるのかまとめてみます。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 ラビリンスシールとは シールとは、エンジンやモーターなどの回転機で、熱や物理的な摩耗で劣化していく部分（軸封部分）を密封するものを指します。（同じ目的のものをパッキンと言うこともあります。ちなみに、 ...

ポンプのシール方式を選ぶとき、メカニカルシールとグランドパッキンのどちらにすればいいのかわからない時ってありますよね。 今回はメカニカルシールとグランドパッキンの違いについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 メカニカルシールとグランドパッキンの違いは？ メカニカルシールとグランドパッキンは両方、内部の加圧水が外部に漏れるのを防ぐために使用します。両者とも回転する主軸がケーシングを貫通する箇所に取り付けられます。 次の動画がポンプの ...

ポンプをワンパスで使用する場合には、締め切り運転にならないようにミニマムフロー配管を設けてやる場合があります。 ミニマムフロー配管は配管図面だけを見ていると、ついつい忘れがちですがミニマムフロー配管がないと、一時的にポンプが締め切り運転になりポンプの寿命を縮めてしまいます。 今回は、ポンプのミニマムフローの必要性について解説してみたいと思います。 1. ミニマムフローとは？ ミニマムフローとは、ポンプの過熱、騒音、振動などを生じることなく連続運転できる最小の吐出し量のことです。 また、ミニマムフローを維持 ...

ポンプの性能曲線によると、ポンプの全揚程（m）は流量（㎥/min）によって変わるということが分かります。ほとんどのポンプでは、流量が増えると全揚程は低下します。 これは、ポンプの出力できる仕事が一定なので、流量が増えると、その分単位質量あたりの流体に加えることが出来るエネルギーが減ってしまうからです。 では、全揚程が分かったところで実際のポンプの吐出圧力はいくらになるのでしょうか？ 一般的に揚程10m=0.1MPaと言われますが、これはあくまで常温の水を基準にした概算値で、実際には液体の密度やポンプ入出の ...

ポンプを締め切り運転すると、水の温度が上がってきたという経験はありませんか？ 電動ポンプは電気によって液体に圧力を加えて輸送する機械ですが、与えた電力すべてが運動エネルギーに変換されるわけではなく、一部が水の温度エネルギーに変換されます。 今回は、ポンプと熱エネルギーの関係について書いてみたいと思います。 1. ポンプと熱の関係 では、ポンプを稼働させたときにどの程度の割合で運動エネルギー、熱エネルギーに変換されるのでしょうか？ これはポンプの条件によって変わりますがポンプ効率という指標で見ることができま ...

ポンプの異常を検知する際に、制御盤などに設置されている電流計の電流値を利用する場合があります。しかし、電気にあまり詳しくなければポンプの電流値って何？定格電流値って何？という人も多いと思います。 今回は、電気に詳しくない方向けにポンプの電流値とは何かについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 ポンプと電流値の関係 ポンプと電流値の関係は次の式で表すことが出来ます。 $$負荷動力Ｐ[kW]=電圧[V]×電流[A]×力率$$ 負荷動力の ...

ポンプを選定するとき、ポンプが加圧する水の流量と圧力の関係が重要になります。選定したポンプが狙った圧力で流量を確保できるのかを確認する必要があります。 1. ポンプの流量と圧力の関係 ポンプの流量と圧力の関係は次のようなグラフで表すことができます。 流量が増えればポンプの出口圧力は低下し、流量が減ればポンプの出口圧力は上昇します。これは、ベルヌーイの式で説明することができます。 ベルヌーイの定理では次の式が成り立ちます。 $$\frac{v^2}{2}+\frac{p}{ρ}+gz=Constant$$ ...

飽和温度近くの流体をポンプで圧送する場合、ポンプでキャビテーションが発生しないように考慮する必要があります。 その時、検討しなければいけない項目にポンプの有効流入水頭（NPSHa）というものがあります。今回は、ポンプの流入水頭はどのようにして計算するのか解説してみたいと思います。 1. 流入水頭とは？ 水頭とは、水の持つ圧力などのエネルギーを水の高さ（ｍ）で表したものです。例えば大気圧での水頭は0.1MPaなので約10mになります。 ポンプを選定する際には必要流入水頭（NPSHr）と有効流入水頭（NPSH ...

ポンプの性能曲線にはポンプ効率が示されています。今回はポンプ効率の考え方と計算方法について記載していきたいと思います。 1. ポンプ効率とは？ ポンプは水などの流体に圧力を加えて遠くまで輸送するために使用します。ポンプの効率とは、ポンプに供給した動力がどの程度水の圧力エネルギーに変換されたかという指標になります。 ポンプに供給したエネルギーが全て水の圧力エネルギーに変換されることが理想です。しかし、実際にはモーターでのエネルギー損失やポンプ内部での水とインペラとの摩擦損失などがあるためすべてを変換すること ...

ポンプのスペックの１つに回転数があります。インバーター制御ではポンプの回転数を制御することで省エネルギーを行います。今回はポンプの回転数と流量、揚程、軸動力の関係について記載します。 1. ポンプのrpmとは？ ポンプのrpmはrevolutions per minuteの略で１分間当たりの回転数を表します。min-1などと記載することもあります。 良く比較されるものでHzがあります。Hzは１秒間の振動数（回転数）を表します。一般的な交流電源の周波数は西日本で60Hz、東日本で50Hzになります。 周波数 ...

ポンプや送風機の異常運転状態の１つに「サージング」という現象があります。 キャビテーションと並べられて比較されることがよくありますが、発生原理は全く違います。今回はサージングとは何か？どんな対策をすればいいのかについて解説したいと思います。 1. サージングとは？ サージングは一般的にはポンプや送風機に使われますが、同じ言葉でエンジンやタービン、ビールなどの業界でも違う意味で利用されているようです。 ついでなので、他の分野での「サージング」の意味についても記載しておきます。 ポンプのサージング 送風機のサ ...