ポンプの使用方法と定番トラブルを解説！キャビテーションって何？

◆最低限覚えておくべき内容

「吸込側の配管はできるだけ短くして、ポンプを吸込水面に近づけて設置する」

ポンプは、液体のスタート地点から目的の場所までを結ぶ配管の経路上に設置することになります。

ポンプはその経路上の中でも、なるべくスタート地点の液体の水面（吸込水面）に近づけ、吸込口に接続する配管（吸込側の配管）を短くする必要があります。

なぜかというと、理由は2つです。

理由１：キャビテーション防止

後半で解説する「ポンプの定番トラブル」の一つである「キャビテーション」を防止するために、吸込側の配管はできるだけ短く、かつポンプを吸込水面に近づけて設置されます。

こちらについては、後半の「ポンプの定番トラブル」で詳しく解説します。

理由２：ポンプの吸い込み能力は吐き出し能力に比べて圧倒的に弱いから

ポンプの重要な真理として、吸い込み能力は吐き出し能力に比べて圧倒的に弱いということがあります。

具体的に説明すると、

吐き出し能力はポンプに付属のモーターやエンジンのパワーを大きくすることで、100ｍでも1000ｍでもどこまででも高く押し上げることができます。

しかし、吸い込み能力には限界があり、液体が水の場合は理論上10.3ｍ、現実的には6~7m程度までしか吸い込みで持ち上げることはできません。

ポンプには上記のような真理があるため、ポンプの吸い込み能力の限界を超えるような位置（吸い込み水面よりも極端に高い位置であったり、吸い込み配管が極端に長い位置）に設置しては、そもそもポンプまで液体がたどり着きません。

また、ポンプは吸い込み能力よりも吐き出し能力の方が圧倒的に強いため、ポンプには「なるべく楽に吸わせて、力強く吐き出させる」ことが効率的です。

そのため、ポンプは吸込側の配管はできるだけ短く、かつポンプを吸込水面に近づけて設置されます。

◆最低限覚えておくべき内容

「ポンプは振動するため、基礎コンクリートにアンカーボルトで固定される」

ポンプは振動する設備です。なぜならポンプ内部では、モーターやエンジンとつながった羽根車などの部品が高速で回転していることに加え、液体が激しく動いており、それらが大きな振動を発生させるためです。

このポンプの振動は、ポンプに接続された配管にも伝わり、配管や配管の先の設備を破損させる可能性があります。

そのため、ポンプの振動はなるべく抑える必要があります。

そこでよく行われるのが基礎コンクリートへのアンカーボルト固定です。

基礎コンクリートとは、工場やプラントの床面に施工されたコンクリートで、通常、大型の設備を設置できるよう、頑丈で大きい重量にも耐えられるよう設計・施工されています。

そんな基礎コンクリートにアンカーボルトといわれるボルトを打ち込み、ポンプを固定することで、ポンプは基礎コンクリートが重りとなり振動が抑えられます。

ポンプが設置される場所によっては、床面の基礎コンクリートに据え付けられないこともありますが、その時はポンプの振動に耐えられるような、なるべく頑丈な構造物に設置する必要あるということを覚えておきましょう。

◆最低限覚えておくべき内容

1. 「吸込側の配管はレジューサーを使用して吸込口より太い配管とすることが多い」
2. 「吸込側の配管で水平方向の部分にレジューサーを入れる場合、偏心レジューサーを使用する」
3. 「振動対策としてフレキを入れる」
4. 「吸込側の配管にはストレーナーを入れる」
5. 「吐出側の配管には逆止弁を入れる」

武将

数が多いですが、順番に解説していきます！

１．「吸込側の配管はレジューサーを使用して吸込口より太い配管とすることが多い」

図のように、吸込側の配管は吸込口の直前にレジューサーを入れて、吸込口の口径よりも太い配管とすることが多いです。

理由としては、先ほども少し出ましたが、後半で説明する「ポンプの定番トラブル」の一つである「キャビテーション」の防止を目的としています。

こちらについては、後半の「ポンプの定番トラブル」で詳しく解説します。

２．「吸込側の配管で水平方向の部分にレジューサーを入れる場合、偏心レジューサーを使用する」

図のように、吸込側の配管が水平方向の場所でレジューサーを使用する場合は同心レジューサーではなく偏心レジューサーを使用する必要があります。

理由としては、後半で説明する「ポンプの定番トラブル」の一つである「エア咬み」の防止を目的としています。

３．「振動対策としてフレキを入れる」

先ほども、説明しましたがポンプは振動する設備です。そして、基礎コンクリートにしっかり固定されていても、完全に振動をなくすことはできないため、多少なりとも接続された配管へ振動は伝わります。

ポンプの振動は接続する配管に伝わると破損等の不具合が発生する可能性があります。

そのため、図のようにポンプに配管を接続する際には、「フレキ」を入れる必要があります。

「フレキ」は柔軟性があるため、ポンプの振動を逃がし、配管へ振動が伝わるのを防ぎます。

「フレキ」についての詳細は下記をご確認ください。

「フレキ」とは？

名称（呼び方）

フレキシブルホース、フレキ、ベローズなど

説明

• 柔軟性があり、曲げたりすることができる配管部品
• 動く場所に使用されたり、振動が伝わるのを防ぐために使用される

４．「吸込側の配管にはストレーナーを入れる」

吸込側の配管にはストレーナーを入れることが一般的です。

というのも、ポンプの内部は非常に精密なため、配管内の錆やごみ等の異物がポンプ内に入るとポンプが故障してしまう可能性があります。

そのため、液体と一緒に流れてくる異物を漉しとり、ポンプに入るのを防ぐことを目的として、吸込側の配管にはストレーナーが入っていることが一般的です。

ただし、ストレーナーについては注意も必要です。

ストレーナーの網に異物が溜まって目詰まりを起こすと、液体がスムーズに流れなくなり、後半で説明する「ポンプの定番トラブル」の一つである「キャビテーション」が発生する可能性があります。

そのため、目詰まりしないようストレーナーを常に監視する必要があります。

５．「吐出側の配管には逆止弁を入れる」

吐出側の配管には、逆止弁を入れることが必須となります。

逆止弁が無ければ、ポンプの停止によって下記3点の好ましくない事象が起きるからです。

• 汲み上げた液体が逆流して戻ってくる
• ポンプに液体が逆流すると、ポンプが逆回転して故障しやすくなる
• 「ポンプの定番トラブル」の一つである「水撃（ウォーターハンマー）」が発生する可能性がある

上記の好ましくない事象を防ぐために吐出側の配管には逆止弁が設置されます。

◆最低限覚えておくべき内容

1. 「モーターの端子をつなぐ位置を間違えると、モーターが逆回転をする可能性があるため注意」
2. 「モーターの逆回転を防ぐため、一瞬だけスイッチを入れて回転方向が正しいかチェックする」

武将

順番に解説していきます！

１．「モーターの端子をつなぐ位置を間違えると、モーターが逆回転をする可能性があるため注意」

ポンプに使用されるモーターの多くは、「三相誘導モーター」です。

別記事でモーターについては詳しく解説するため、ここでは簡単に説明しますが、この「三相誘導モーター」は、3本の電線をモーターの端子につなぐことで動きます。

そして、この3本の電線の内、2本を逆につないでしまうと「三相誘導モーター」は逆回転をする性質があります。

一方、ポンプ内部の部品には決められた回転方向があります。そして、そのポンプ内部の部品が正しい方向に回転することで、ポンプは正常に動作し、性能を発揮します。

そのため、ポンプに接続されるモーターも決められた回転方向に正しく回転させる必要があります。

もし、モーターが逆回転するとポンプ内部の部品が逆回転してしまい、ポンプとしての性能が発揮されないばかりか、ポンプを破損させる可能性があります。

そのため注意が必要です。

２．「モーターの逆回転を防ぐため、一瞬だけスイッチを入れて回転方向が正しいかチェックする」

上述の通り、ポンプに接続されるモーターは、決められた回転方向へ正しく回転させる必要があり、逆回転させてしまうとポンプを破損させる可能性がありました。

そのため、ポンプを運転させる前にモーターの回転方向が間違っていないかチェックすることを目的として、試運転を行います。

その試運転の方法は、「一瞬だけスイッチを入れて、回転方向が正しいかチェックする」という方法です。

具体的には、ポンプのスイッチを一瞬だけ入れることで、モーターが一瞬だけ回転させ、その方向を読み取って正しいかチェックするという方法になります。

また、こういった一瞬だけスイッチを入れて、一瞬だけ動作させる操作方法を「インチング操作」と言います。

◆最低限覚えておくべき内容

「ポンプの始動前に呼び水でポンプ本体と吸込配管を液体で満たし、エアを抜く」

「呼び水」とは、図のようにポンプ内部と吸込配管をあらかじめ液体で満たし、エア（空気）を抜く作業のことで、ポンプの始動前には必ず行う必要があります。

「呼び水」を行わない、または呼び水を行っていてもエア抜きが不十分だとポンプは下記のような状態になります。

• ポンプ内部と吸込側の配管に空気があることで、ポンプを始動させてもポンプ入り口付近が真空にならず、液体を吸い込むことができない
• エア抜きが不十分で、吸込側の配管にエアの塊が残っていると、後半で説明する「ポンプの定番トラブル」の一つである「エア咬み」が発生する。

上記のような状態になるとポンプは正常に動作することができません。そして、最悪故障するということもあり得るため、ポンプの始動前には「呼び水を行い、ポンプ本体と吸込配管を液体で満たし、エアを抜く」ということを覚えておきましょう！