ポンプ、流体機器について

ポンプ、流体機器について
株式会社相互ポンプ製作所
１．ポンプ
１－１Ａ.ポンプの種類（ターボ形）
羽根車を回転し、遠心力やスクリューの推力で送水する構造
遠心式
軸流式
斜流式
１－１Ｂ.ポンプの種類（容積形）
一定量をポンプに吸い込んで、吸い込んだ液体を押し出す構造
１－２.うず巻きポンプ
＊空調設備の冷水・温水・冷温水ポンプ等
に使用されており、一般的なポンプ。
＊軸封部はグランドパッキンが一般的である
が、漏れを嫌う場合や、圧力が高い場合
はメカニカルシールを使用。
＊弊社の特徴としては、高背圧（２.０ＭＰａ）
ポンプを製作可能。
１－３.立型うず巻きポンプ
＊横型うず巻きポンプを立型にして
省スペース化を図った構造。
同一性能の横型ポンプに比べて設置
スペースは約４０～５０％。
＊電動機主軸を特殊加工し直接羽根車を
つけている。よって芯だし不要。
＊吸込・吐出の方向は９０度振りで自由に
決めることが可能。
＊立型うず巻きポンプを製作しているのは
弊社のみ。
１－４.多段タービンポンプ（多段ボリュートポンプ）
＊うず巻きポンプで全揚程が不足する場合、
多段タービンポンプを使用。
＊１段目の羽根車を出た水が２段目に入り、
３段目、最終段を経て吐出される。
＊主に揚水・給水・ボイラー給水・消火等の
用途で使用。
＊弊社では、吸込方向が左右どちらでも製作
可能。
１－５.ラインポンプ
＊うず巻きポンプの一種で、配管の途中
に取り付ける比較的小容量のポンプ
＊配管に取り付けたまま、メンテナンスが
できる。
＊主に温水循環・給湯循環用として使用。
１－６.水中ポンプ
ガイドパイプ
＊据え付け方法は、定置型と着脱型がある。
＊用途としては、清水用・汚水用・雑用水用・
汚物用があり、それぞれ構造が異なる。
＊羽根車の形状により、クローズド型・ノンク
ロッグ型・ボルテックス型等があるが、
形状はメーカにより大きく異なる。
＊清水はクローズド型、それ以外はノンク
ロッグ型・ボルテックス型が使用される。
（図はボルテックス型[弊社ではセントルク
型]）
羽根車前面とケーシング底面とのスキマを
広げると異物は詰まりにくいが、ポンプ効率
は悪くなる。
１－６Ａ.水中ポンプ（汚物や雑排水）選定時の注意
＊並列運転がある場合、2台分の水量で
全揚程を決定する必要がある。
＊この時、単独で運転すると、ポンプの運転点
はH2となるため、軸動力はP2となる。
（水量はQ2）
＊ポンプの選定時は仕様水量で形式を決定
するが、実際の性能曲線を取り寄せ、Q2で
軸動力オーバーしないか確認する必要があ
る。
１－７.立軸ポンプ
＊電動機と玉軸受部が陸上にあるため
安心感がある。
また、メンテナンスも有利である。
陸上
＊水中部の構造は非常にシンプルで
高寿命。
＊最近では長軸の芯合わせが困難になっ
てきており、製作しているメーカが非常に
少なくなってきている。
水中
１－８.ポンプの性能曲線（Ｑ－Ｈ曲線）
客先仕様
全揚程
＝(吐出圧力－吸込圧力
)/0.00981
＋測点高差
ポンプ効率
＝
全揚程 (吐出し量/1000) 0.163
軸動力
１－９.ポンプの省エネ１
量産のポンプメーカーの場合、各
型式（黒枠で囲まれた範囲）は同
じ性能。
例えば、５０m×０.５m3/minのポ
ンプが必要な場合、実際は６２m
の全揚程がでることになる。
弊社では受注生産なので、イン
ペラーカットを実施し、上記仕様
にできるだけ近い性能となるよう
に製作する。（上記の場合５０～
５２m）
例えば、６２mを５２mにインペ
ラーカットを実施した場合、約１
６%の省エネとなる。
１－１０.ポンプの省エネ２
１．高効率型の電動機に交換する。
→電動機効率が１～３％改善されるため、ポンプの運転
時間、消費動力によっては大きな省エネとなる。
例３０ｋＷで４０００時間/年電動機効率９１.７％→９３.６％１５円/ｋＷｈ
（３０／０.９１７－３０／０.９３６）×４０００×１５＝３９,８４６円の省エネ
２．回転数を変更する。
→インバータ制御、最近ではＩＰＭ電動機＋専用コントローラで更なる
省エネ
３．オープン羽根車のスキマを変更する。
→リニヤポンプの開放スキマ羽根制御。
２．リニヤポンプ
２－１.クローズド羽根車－通常のうず巻きポンプの羽根車－
前面にフタがあるため、ブレードの全体は見ることはできない。
ブレード
ブレード
２－２.オープン羽根車－リニヤポンプの羽根車－
前面のフタと羽根車を分離し、前面がオープンな状態なのでブレードの全体を見るこ
とがでる。分離したフタ部の名称は「羽根プレート」。
ブレード
２－３.リニヤポンプのスキマ制御１
オープン羽根車と羽根プレートのスキマを調整し、圧力制御を行っている。
スキマ大で圧力低下（動力も低下）、スキマ小で圧力上昇（動力も上昇）
２－４.リニヤポンプのスキマ制御２
スキマが最小の場合は通常のクローズド羽根車とほぼ同じ構造となるため、ポンプ性
能としては最大となる。
スキマが開いてくるとポンプ性能は少しずつ下がり、それに伴い軸動力も下がる。
スキマが開ききった状態がポンプの最小性能となる。（スキマは約0.2mm～30mm）
２－５.圧力制御のしくみ１
羽根車と主軸は回転する。
羽根プレートから左側は
軸方向にのみ動作
２－６.圧力制御のしくみ２
例えば、左記のa点で運転していたとします。（単段型リニヤポンプの場合）
水量がQ1からQ2に減少した場合
水量がQ1からQ3に増加した場合
ポンプ性能1にそって運転点がbに移
動するため吐出圧力上昇
ポンプ性能1にそって運転点がdに移
動するため吐出圧力低下
パイロット弁の増幅効果でバランス
室圧力が急上昇
パイロット弁の増幅効果でバランス
室圧力が急低下
羽根プレートが左側に移動しスキマS
がひろがる。その結果、ポンプ性能
が変化し圧力が低下していく。
羽根プレートが右側に移動しスキマS
がせまくなる。その結果、ポンプ性
能が変化し圧力が上昇していく。
もとの圧力に戻ると（ポンプ性能2・
運転点はc）、バランス室圧力も復帰
し、羽根プレートが停止する。
もとの圧力に戻ると（ポンプ性能3・
運転点はe）、バランス室圧力も復帰
し、羽根プレートが停止する。
このように電気的なフィードバック制御がないことと、水圧変化を直接制御力
（羽根プレートを動かす力）に利用しているため、下記の特徴があります。
1.非常に速い応答性。
2.ほとんどハンチングしませんので、圧力変動が非常に少ない。
3.ポンプの圧力制御に電気的な計装はまったくない。
この制御を自力水力制御と呼んでいる。
２－７.圧力制御のしくみ３
吐出揚程
100mmLPWB-5S型
79m-850L/min
流量[L/min]
300
0
流量
600
900
吐出揚程[m]
1min
３．セントルクポンプ
３－１.セントルクポンプとは
遠心ポンプ（セントリーヒューガル）と羽根車前面の
うず流れ（トルクフロー）を組み合わせたポンプ。
後面壁の湾曲で
うず流れ発生
一般的に異物をつまりにくくしようと
すれば、スキマSを広くとる必要があ
る。
但し、広くすれば、ポンプ効率が悪く
なる。
弊社では、羽根車の後面壁を湾曲さ
せ、うず流れを発生させることにより、
ポンプ効率の低下を抑えている。
３－２.特徴－無閉塞－
１．羽根車前面の大きなクリアランスと
羽根車前面のトルクフローにより
ポンプにつまらない。
２．Ｃ＆Ｇ切断機構（カッタープレート
と羽根車前端面部の切断機構）
により、異物を細断し、配管にも
つまらない。
ケーシング
羽根車
３－２Ａ.切断状況ビデオ
３－３.特徴－豊富な機種－
セントルクポンプの特徴は羽根車とケーシングにある。
この部分が同じであればよいため、機種は豊富となる。
立型
水中型
タンクユニット型
３－４.主な使用場所
・全国のし尿処理プラント
・主な地下街の汚水槽・雑排水槽
・ビル設備の汚水槽・雑排水槽
・地下鉄駅の汚水槽
他社製品が詰まるとの事で、弊社のセントルクポンプに入れ替えていただいた件数は約１４０
件以上はありますが、「詰まりが解消されなかった」と言うクレームは１件も聞いていません。
最近では、東京駅の駅ビルでノース（セントルク）は問題がないのに、サウス（他社）は頻繁に
つまるとの事で、入れ替えていただき、詰まりが解消したとの事で喜んでいただきました。
４．その他の流体機器
４－１.重力式呼水装置１
・原理
空気層
閉
閉
空気層
下側のバルブ
を開
閉
開
タンクの水が落水すると、上部空気層は膨張する。
その結果、膨張した空気層は負圧となる。
４－２.重力式呼水装置２
１.補給水弁を開けてタンクに水を貯
める。
２.満水検知器で減水を検出すると呼
水開始。
３.落水弁を開けてタンクの水を落水
させる。
→その結果タンク上部の真空度が
上昇する。
４.戻し弁を開くとポンプ内も負圧とな
り、水が吸い上がってくる。
４－３.重力式呼水装置３（特長）
排気管
接続口
戻し弁
補給水弁
タンク
制御盤
落水弁
・タンク１台で複数ポンプの呼水
可能（１～８台）
・可動部は小口径の電動弁だけ
でありメンテナンスが簡単
・フート弁が必要ないので、吸込
配管の圧損低減
・システム全体が陸上にあるため、
安心感がある。
４－４.水位制御ユニット１
・水位制御コントローラと水位センサーのユニット品
・現在水位の表示、満水・減水・給水・空転防止等を設定（設定変更が簡単）
・給水設定は２個の設定値があり外部スイッチ等で切り替え可能
信号
水位センサー
水位制御コントローラ
４－５.水位制御ユニット２
例えば学校の受水槽制御
４－６.水位制御ユニット３
ボックス組込型
水位センサー２個型
４－７.リニヤバルブ１
パイロット弁
・リニヤポンプと同じ自力水力制御を
利用したバルブ
・高精度に圧力を制御
・二次圧制御用・一次圧制御用・差圧
制御用をラインナップ
シリンダ機構
４－８.リニヤバルブの使い方例
バイパス弁を廃止してリニヤバルブで省エネ
負荷が減ってもバイパス弁を開けるだけ
なので、ポンプの水量は同じなので
動力は同じ
負荷が減るとリニヤバルブは閉方向に
動作する。その結果、二次圧一定のまま
変流量となるため動力も下がる。

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