電動ポンプ徹底解説：種類・用途・原理と選定指針

電動ポンプの用途

電動ポンプは、電気動力源のみで駆動されるウォーターポンプまたはエアポンプで、インペラブレード、ベーン、ダイヤフラム設計、またはその他一般的ポンプ設計で動作し、流体を移送・供給します。電動ポンプ（広く「電気ポンプ」と呼ばれる）は多数のタイプがあり、水、オイル、井戸水、化学液体等、産業界全般の幅広い液体搬送用途に個別に適しています。

電動ポンプは液体またはガス流のハンドリングに使用可能。電動ポンプが輸送する流体により、ポンプ構成は若干異なります。電動ウォーターポンプは主に配管とチューブ系列で動作し、機械的力で圧力を加えたり、液体を所望の場所、次のポンプ、チューブ末端等へ輸送。電動ウォーターポンプはオイル、食品、飲料、汚泥、廃水、その他特殊液体用途にも使用可能。一方、電動エアポンプ/ガスポンプは、簡易版エアコンプレッサーとして働き、圧力を高め、電力を消費してプロセス中に真空吸引を生成します。

市場で一般的な電動ポンプタイプには、遠心ポンプ、ブースターポンプ、水中ポンプ、ギアポンプ、スクリューポンプ等があります。電動ポンプの普遍的目標は、極限環境・危険な気候・地形下での作業でも耐久性を保ちつつ、高性能な流体圧力と移送、または冷却を持続的に提供すること。電動ポンプは医療機器、ビル、商業施設、学校、アクアリウムろ過、池ろ過、自動車産業の冷却・燃料噴射システム、金属加工・エネルギー産業のその他産業用途で広く利用されています。

電動ポンプの動作原理

電動ポンプは、ベーン、ピストン、インペラ、ダイヤフラム等の可動要素を用いて水またはガスの流れを駆動。流体が移動すると、低圧側が生成され、更なる流体で満たされます。電動エアポンプでは、ガスが圧縮され、決定されたチャンバーへ強制送入。直接電力供給ユニットからの電気力、またはバッテリーからのDC電力を用いて、電動ポンプは圧力計と自動オン/オフ切替用途の信頼できるソリューションとなり得ます。

現代電動ポンプはほぼ全て完全可変電流で駆動されるため、ベルト駆動式等の一部伝統的ポンプタイプより、操作と用途でより柔軟性が高いです。自動車やその他産業用途での加熱・冷却システム需要の高まりに伴い、技術により電動ポンプオペレーターは、冷却水が作動エンジンを通過する速度を所定時間で調整可能。電動ウォーターポンプにより、エンジンとシステム全体をより燃費良くし、冷却ニーズへの迅速な対応が可能になります。

電動ポンプの種類

電動ポンプは電気駆動ポンプで、遠心ポンプと容積式ポンプの2つのポンプファミリーに大別されます。多くのサブタイプを含む両ポンプタイプの比較において、電動遠心ポンプは基本的にシステムでより高い流量を必要とするユーザーに最適。化学プラントで採用されるウォーターポンプの多くは遠心ポンプ。しかし、容積式ポンプの方がより適している用途も多数存在し、特にエアの移送と圧縮に適しています。以下、2つのポンプファミリーへのクイックガイド。

電動遠心ポンプとブースターポンプ

電動遠心ポンプは、インペラ設計からの回転エネルギーを機械的力に変換し、流体を移動。無限に柔軟で効率的です。電動モーターからの動力でローターを駆動し、遠心ポンプは流れる流体に圧力を加え、回転軸に沿ってインペラを通過する際に速度を増加。吸入され加速された後、流れは直線的にディフューザーへ移動し、電動ポンプから流出。電動遠心ウォーターポンプは、給水、汲み上げ、増圧、冷却、家庭用、防火や沸騰水循環モデルを必要とする一部産業用途に理想的なソリューションです。

電動ブースターポンプは、通常複数のインペラを用いて流体流を吸入口から吸い込む遠心ポンプ。これら多段電動ブースターポンプは、一般的遠心ポンプでは移送できない圧力を必要とする用途、例えば遥か高所への送水、またはキャビテーション防止のために別ポンプを持つパイプライン等に使用されます。

電動容積式（PD）ポンプ

容積式（PD）ポンプは基本的に往復動型と回転型に大別されます。電動容積式ポンプの、固定流体体積を繰り返し包み込む動きを伴う設計により、流体移送の安定した動作が可能。この動きは、スクリュー、ローラー、ピストン、ギア等により駆動される周期的かつ機械的な流れを強制します。

例えば、PDポンプの往復動型は、一般にプランジャーまたはピストンの前後ストロークに依存。この動きがパルスを生成し、圧縮段階で流体を加速、吸入段階で減速。予測可能なサイクルは、精密計量・投与動作に有利。ダイヤフラムエアポンプは、ばねのようなダイヤフラムとして作用するチャンバーを採用した、エア流用の人気PDポンプです。

一方、回転型容積式ポンプには、回転ギアポンプ、回転ベーンポンプ等があります。これら電動PDポンプは、前後周期運動に依存せず、コグやギアの回転で流体を移動。回転要素がケーシングと液体シールを生成し、吸引を作り出し、吸入口から流体を吸入。ギアポンプでは、流体が回転下でギア歯の密閉構造に入り、出口から流出します。