工業用および商業用ポンプの選択
産業用および商業用のポンプを選ぶ際、容積式（PD）ポンプと渦巻きポンプのどちらを選ぶかは複雑です。この2つのポンプ地域はそれぞれ、特定のシナリオにおいて独自の長所を持っており、同じ意味で市場を支配しています。性能、効率、費用対効果を最適化するためには、それぞれの違い、利点、限界を理解することが不可欠です。この記事では、お客様のポンプ要件に最適な決断を下せるよう、選定基準だけでなく、メカニズムや用途についても概説します。
基本を磨く
渦巻きポンプの仕組み
遠心ポンプは、水ベースのポンプである。遠心ポンプは、流体の流れ／速度を利用して流体を移送する。回転力を利用します。ローター駆動のエネルギーがインペラーを回転させ、水をどんどん遠くへ運びます。その間、運動エネルギーは圧力に変換される。これらは、高流量、低圧力シナリオで最もよく機能する。そのため、給水、HVACシステム、水処理、化学処理に役立ちます。これらはすべて、システム圧力と一定流量の維持に依存している。
容積式ポンプの仕組み
遠心ポンプに比べ、容積式ポンプ（PD）は運動エネルギーに依存しません。PDポンプはその代わりに、所定の体積の液体を機械的に捕捉し、吐出部に強制的に送り込みます。ギアポンプ、スクリューポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどがこれに該当します。PDポンプはポンピングプロセス全体を通して一定の流速を維持することができないため、粘性流体、ドージング、またはオイル移送や油圧システムのような高圧の状況に最適です。
主な違い性能と用途
1.流量と圧力の力学
遠心ポンプ： 流量は、システム圧力（ヘッド）が増加するにつれて減少します。低粘度から中粘度の流体（例：水、軽油）に対して、市水道のような高流量状況でも優れた性能を発揮します。
容積式ポンプ： 圧力が変化しても流量はかなり安定しています。粘性の高い流体（シロップ、アスファルトなど）や、化学薬品の計量や燃料噴射のような高圧作業に適しています。
性能比較表
| パラメータ | 遠心ポンプ | 容積式ポンプ |
|---|---|---|
| 流量対圧力 | 可変 | コンスタント |
| 粘度ハンドリング | 150cP以上 | 素晴らしい |
| セルフ・プライミング機能 | 制限あり（プライミングが必要） | 固有 |
| 高圧力での効率 | 大幅に低下 | 改善 |
2.粘度の影響
遠心ポンプは内部摩擦が大きいため、粘性流体では流量を増やすことができない。例えば、500cPの原油を圧送すると、性能は極端に低下する。
PDポンプは粘性のある媒体でより有益です。例えば、ギアポンプは、内部クリアランスを満たすことで容積効率が向上するため、潤滑油や接着剤を効率的に移送することができる。
3.効率とエネルギー消費
渦巻きポンプは、特定の流量でピーク効率を発揮するが、低流量や高圧の状況では非効率になる。
PDポンプは、吐出時や高圧洗浄時など、さまざまな圧力で高い機械効率を維持できるため、エネルギー効率が高い。
適切なポンプを考える主な要因
1.流体の特徴
粘度： 粘度が150cPを超える液体（蜂蜜、汚泥など）には、PDポンプが最適です。
剪断感度： ダイアフラムポンプや蠕動ポンプなどのPDポンプは、医薬品や食品のようなせん断に敏感な流体を劣化させることなく扱うことができる。
2.システムの必要性
圧力要件： 逆浸透膜や油圧システムのような作業には高圧が必要ですが、PDポンプは10,500psiまで対応可能で、オンデマンドで容易に利用できます。
流れの一貫性： 薬液注入のように流量を正確に制御する必要がある作業では、PDポンプが好まれます。
3.動作条件
セルフ・プライミング： PDポンプは本質的に自吸式であり、船舶のビルジポンプのような断続的な使用など、吸込揚程の条件下で使用することができる。
メンテナンス PDポンプは、ピストンポンプと同様、可動部品が多い傾向にあり、摩耗や破損が多くなる可能性が高いが、メンテナンスの必要性は少ない。一方、遠心ポンプは定期的なシール交換が必要です。
産業用途
遠心ポンプの使用例
- 大量の液体の移送には、水処理プラント。
- 冷却：発電。
- 低粘度の液体の化学処理。
容積式ポンプの使用例
- 石油とガス潤滑油の移送にはギヤポンプが、原油にはスクリューポンプが利用される。
- レストランやパブでのシロップ注入には、ダイヤフラムポンプが使われている。
- 医薬品における無菌流体の取り扱いには、蠕動ポンプが使用される。
よくある質問（FAQ）
1.高粘度液に適したポンプは？
非常に濃厚な流体の場合、容積式ポンプが最も効果的で、濃厚な媒体を扱う際に必要な流量と効率を維持できる。
2.遠心ポンプは圧力変動に対応できますか？
いいえ、高圧では流量が著しく低下します。PDポンプはそのような条件に適しています。
3.PDポンプは高価ですか？
しかし、高圧や高粘度の用途では、エネルギー節約や摩耗の減少により、その費用は正当化されることが多い。
4.渦巻きポンプは呼び水が必要ですか？
多くは空焚きを防ぐためだが、PDポンプの場合は自吸式だ。
結論
容積式か遠心式かの議論は、流体の特性、運転のニーズ、システムの設計に集約されます。容積式ポンプは精密さ、高圧、粘性の高い流体を扱う点で優れており、遠心ポンプは低圧、大流量のシステムで優れています。粘度、圧力、メンテナンス間隔などの要素を考慮することで、エンジニアは効率と信頼性の面で最適な選択をすることができます。
