遠心ポンプと容積式
ポンプの選定
ガイド

ポンプはプロセス配管で最も数が多く、最も誤った仕様が作られやすい回転機器です。選定ミスが直ちに「故障したポンプ」をもたらすのではなく、BEP（最高効率点）から遠い運転点、メカニカルシールの早期故障、キャビテーション損傷、粘性や固体含有流体への性能悪化という形で現れます。

根本的な違い：遠心式対容積式

遠心ポンプ（動力型ポンプ）：インペラが機械エネルギーを流体の運動エネルギーに変換し、ボリュートで圧力エネルギーに変換。特性：流量と揚程は相互に依存する変数 — 下流バルブを絞ると流量が減少し揚程（圧力差）が増加します。完全閉止時に揚程最大（シャットオフヘッド）で流量ゼロ。

容積式ポンプ：密封されたキャビティの体積の周期的変化で流体を輸送。特性：理論上は一定流量デバイス — 一定速度では吐出圧力に関わらず固定量の流体を吐出します。「H-Q特性曲線」の概念がありません。

遠心ポンプの選定 — 運転点

運転点はポンプ揚程曲線と配管システム抵抗曲線の交点です。抵抗曲線：H_system = Hz + R × Q²（Hz：静揚程、R：システム抵抗係数）。運転点は：最高効率点（BEP）の70〜115%範囲内にあること；低流量域（BEPの60%未満：再循環流、半径方向力増大、温度上昇、キャビテーションリスク）を避けること；最大流量（BEPの120%超）を超えないこと。

キャビテーションとNPSH

キャビテーションは遠心ポンプの最も一般的な故障・性能低下の原因です。入口部の局部圧力が運転温度での飽和蒸気圧を下回り気泡が形成、高圧域でその気泡が崩壊し衝撃波でインペラ表面が侵食されます（蜂の巣状のエロージョン）。有効NPSH（NPSHa）：NPSHa = (P₀ − Pv)/(ρg) + z₀ − Hf。必要NPSH（NPSHr）：ポンプメーカーが試験で決定。設計要件：NPSHa ≥ NPSHr + 安全マージン（通常0.5〜1.0 m、API 610は最低0.5 m要求）。

容積式ポンプの種類

• スクリューポンプ：噛み合うスクリューが流体を軸方向に送る。均一な流量、低ノイズ、剪断が穏やか。高粘度・剪断感受性流体（アスファルト、原油、高分子ポリマー）向け。
• ギヤポンプ：シンプルで信頼性が高く、潤滑性のある粘性流体（潤滑油、燃料油）に適する。固体粒子含有流体と非潤滑性流体（純水）には不適。
• ローブポンプ：非接触の葉形ローターが回転。食品・医薬品・剪断感受性流体（果物や肉片を含む流体も可）向け。EHEDG/ASME BPE衛生設計準拠。
• ダイヤフラムポンプ：弾性ダイヤフラムが往復。メカニカルシールなし → 漏れリスクゼロ。腐食性、有毒、固体含有流体に対応。空気駆動で本質的に安全（ATEX）。
• 計量ポンプ：高精度流量制御。API 675で規格化。薬品の精密添加（水処理薬品、触媒注入）に使用。