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2008年4月30日水曜日

ポンプとは

ポンプといっても、様々な種類があります。
ここでは、一般的な、建築設備に利用されるポンプについて解説していきます。

ポンプとは、原動機(モーター等)から回転力(軸動力)、すなわち機械的エネルギーを受け取り、そのエネルギーを、流体エネルギー(吐出量、全揚程)に変えて水に与える流体機械です。

ポンプの分類

ポンプと呼ばれるものには、大きく分けると、2種類に大別されます。

陸上ポンプと水中ポンプです。

ここから更に分けると下記のようになります。

・陸上ポンプ-非自吸式ポンプ
        ∟自吸式ポンプ

・水中ポンプ-清水水中ポンプ
        ∟汚水水中ポンプ

1.陸上ポンプ
上記のように、陸上ポンプは、非自吸式ポンプと自吸式ポンプに分類することができます。
自吸式ポンプは、特殊な構造をしているため呼水をポンプ内部に行なえば、吸込み配管内の空気を自動的に排気し、同時に水を吸上げて運転を開始します。
ですから、フート弁の使用できない現場、例えば打ち抜き井戸の揚水用などには最適です。

非自吸式ポンプの場合は、吸込み配管、ポンプとも呼水する必要があり、吸上げに使用する場合にはフート弁が必要となります。
押しこみ運転に使用する場合には、フート弁は必要ありません。

2.水中ポンプ
上記のように水中ポンプは清水水中ポンプと汚水水中ポンプに分類することができます。
清水水中ポンプとは、主に飲料用などに使用するポンプのことを言います。
清水を扱うポンプの場合には、モーターは、水封式モートルを使用することがほとんです。

汚水水中ポンプは、雑排水・汚水等の排水となる液体を運ぶポンプのことを言います。
こちらのポンプには、乾式水中モートルを使用することがほとんどです。

なぜポンプは水を吸込む事ができるのか

ポンプはなぜ水を吸込む事ができるのでしょうか。

ストローでジュースを飲んだことは誰でもあると思いますが、なぜジュースは口の中に入ってくるのでしょうか。
実は息を吸込むことにより、口の中を真空に近い状態(負圧)にしているのです。
真空に近い状態が発生することにより、それにつられてジュースは上がってくるのです。
そしてそのジュースをゴクゴクと飲み込むことにより、連続的にジュースは吸込まれるようになるのです。

ポンプは羽根車の作用により吸込み口で真空に近い状態(負圧)が発生しています。
そして上記のジュースと同様に水は吸込まれ、その水が羽根車から吐出される事により、連続的に水が吸込まれます。

ここで大事なのは、理論的にはポンプが水を吸込む高さ(水面からポンプ吸込み口までの高さ)の限界は約10M(正確には10.33M)だということです。

なぜポンプは水を吐出すことができるのか

ポンプはなぜ水を吐出すことができるのでしょう。

子供の頃、雨降りの日に傘をぐるぐると回して遊んだ記憶が誰でもあると思います。
傘を回すとそれにつれて、傘についた水滴は遠くへ飛んでいきます。
これは傘が回転することにより発生する遠心力によって水滴が飛ばされているのです。

ポンプの吐出し原理も同様な現象によるものです。
つまり羽根車を回転させると、羽根車の羽根(ブレード)が遠心力を発生させ、傘の水滴のように羽根周辺の水はその遠心力により羽根車の外へ飛ばされ、ポンプ吐出し口へ、そして吐出し口より外へと向かいます。

上記の内容をまとめてみると、

羽根車の中に水が入った状態から回転させると、遠心力により水が外周へ出て行きます。
そうすると、羽根車中心部の水も外周に向かって移動しますので、中心部は真空状態となります。

この真空状態により、水源からの水がポンプ吸込み口へ吸込まれて羽根車中心部へ流入します。
その水は上記と同様に、遠心力により外周部へ移動しポンプ吐出し口から吐出されます。

以上の動作が連続的に発生することにより、ポンプは揚水し続けることができるのです。