家庭用ポンプ解説:種類、メカニズム、設置場所
家庭用ポンプの分類
これら3つの方式は、流体をどう動かすかに依存します:
- 直接揚程
- 変位
- 重力方式
すなわち、ポンプタイプは直接揚程ポンプ、変位ポンプ、重力ポンプに分けられます。ポンプは通常、往復動機構または回転機構で作動し、エネルギーを消費して流体を移送する機械仕事を行います。
ポンプの設置場所も重要です。機械式ポンプは、ポンプが汲み上げる流体に浸漬されるか、流体外部に設置されます。変位方式により、ポンプは容積式ポンプ、インパルスポンプ、流速ポンプ、重力ポンプ、蒸気ポンプ、バルブレスポンプに分類されます。
家庭用ポンプの動力源
ポンプは人間による手動操作、電気、エンジン、風力など多くの動力源で作動可能です。これらのエネルギー源は、医療用途の微小顕微鏡から上水道用大型ポンプまで、幅広いサイズの装置に対応します。産業分野での適用範囲はさらに広く、例えば工作機械切削液伝送・クーラント循環用の一般的サイズ産業用ポンプなどがあります。
産業用ポンプの応用
家庭用ポンプと比較し、産業用ポンプは幅広い用途があります:井戸揚水、水槽ろ過、池ろ過、自動車産業の水冷・燃料噴射、エネルギー産業の石油・天然ガス輸送、冷却塔運転など。産業分野では、工作機械の切削液・クーラント移送にポンプが使用されます。医療分野では、薬品開発・製造プロセスや、人体部品の人工代替(人工心臓、ペニス義肢など)としてポンプが使用されます。
もう一つの分類カテゴリー
家庭用、産業用、業務用のいずれであっても、ポンプ設計にはインペラが必須です。インペラ数がポンプの動作モードと液体送達強度を決定します。回転インペラが1つだけのポンプを単段ポンプ、2つ以上を多段ポンプ(2段、多段)と呼びます。インペラの違いは動作機構に関連します。
生物学分野の応用では、多くの化学・生体力学ポンプが開発されています。これら新しい機械式ポンプ開発にBIOMIMICRY(生物模倣)概念が用いられることがあります。初期の人々が鳥を研究して人間の飛行を目指したのと同様です。このような努力を通じ、常に成功するわけではありませんが、科学研究レベル向上に役立つ多くのバイオミミクリー事例があります。
ポンプには容積式ポンプと遠心ポンプという2つの基本タイプもあります。容積式ポンプは一定量の液体を吸引し吐出管へ排出して流体を移送します。一般的に、容積式ポンプは吸込側で膨張するキャビティと吐出側で収縮するキャビティを使用します。この方式では、吸込側キャビティ膨張時に液体がポンプ内に流入し、キャビティ収縮時に吐出口から流出します。したがって、各サイクルで流量が一定に保たれます。
容積式ポンプは、与えられた速度で吐出圧力に関わらず同一流量を生成可能です。したがって容積式ポンプは定流量デバイスです。しかし圧力上昇に伴い内部漏れが徐々に増加し、真の定流量を妨げます。遠心ポンプのような閉止弁がないため、容積式ポンプは吐出側の閉止弁に対して逆らうことはできません。したがって、容積式ポンプは閉止弁下で流量を生成し続け、吐出配管内圧力が配管破裂まで上昇し続け、ポンプを深刻に損傷させます。
製造プロセス