プランジャーポンプにはどんな種類があるか？基本原理から構造まで、この記事で理解しよう！

工業ポンプには多くの種類があり、その仕組みから大きく２つに分けられます。１つは扇風機のように回転力で押し出す「非容積ポンプ」、もう１つは空気入れのように押し出す「容積ポンプ」または「容積移送ポンプ」です。これら ２ つの分類を理解することは、さまざまなポンプを理解するための第一歩です。この記事では、大きな分類から小さな分類へと進みますが、主にプランジャーポンプに焦点を当てて解説します。
 

プランジャーポンプは往復ポンプに属し、また容積ポンプにも属します

非容積ポンプとは異なり、容積ポンプは容器のようなものです、液体の圧力や粘度に関係なく、毎回一定量の液体を送り出せるため、液体が安定した速度で流れることが確保されます。このタイプのポンプは通常、非常に粘度の高い液体や、高圧の作業に使用されます。

容積ポンプは、「回転式」と「往復式」の ２つの主なタイプに分けられます。

• 回転式ポンプには、歯車ポンプ、カムポンプ、ねじポンプ、蠕動ポンプなどがあります。
• 往復式ポンプにはプランジャーポンプやダイヤフラムポンプなどがあります。

「プランジャーポンプ」は往復式ポンプの中でも非常に重要なポンプです。
 

プランジャーポンプの動作原理と構造

プランジャーポンプはまるで空気入れのようなもので、１つまたは複数のプランジャーが往復運動を行い、液体を前方に押し出します。プランジャーがシリンダー内で往復することで、吸入と排出の動作が生まれます。まず液体をシリンダー内に吸い込み、その後、力を加えて液体を押し出します。
プランジャーポンプは液体を輸送するだけでなく、気体を圧縮することもできます。また、非常に広い圧力範囲で動作することができ、高圧下でも安定した速度を保つことが可能です。さらに、プランジャーポンプは粘度の高い液体や固体粒子を含む液体を扱うことにも適しています。

典型的なプランジャーポンプには、いくつかの重要な部品があります：プランジャー、シリンダー、吸入バルブ、排出バルブ、そして通常はコネクティングロッドやクランクなどがあります。プランジャーは主要な可動部品で、シリンダー内で往復運動を行います。吸入バルブと排出バルブは一方通行のようなもので、液体が１方向にのみ流れるように制御し、液体の逆流を防ぎます。

ここで少し話題を変えましょう。プランジャーポンプ自体は広範なカテゴリであり、これにはピストンポンプ、プランジャーポンプ、およびロータリーピストンポンプの３つの設計が含まれています。名前は似ていますが、ピストンポンプとプランジャーポンプには設計と用途においていくつかの重要な違いがあります。詳細については、「プランジャーポンプvsピストンポンプ：工業ポンプの種類という記事を参考にしてください。簡単に言うと、プランジャーポンプのシールは固定されているのに対し、ピストンポンプのシールはピストンに取り付けられており、これによりプランジャーポンプは高圧用途や過酷な流体環境に適しており、ピストンポンプの設計はより高い流量の用途に向いていると言えます。
 

異なる種類のプランジャーポンプと分類方法

設計や動作方式の違いにより、プランジャーポンプはさまざまな種類に分類することができます。注目すべきは、分類方法によって、同じプランジャーポンプが以下で紹介する複数のカテゴリーに同時に属することがあるという点です。
 

プランジャーポンプの基本的な分類：揚水式と圧送式プランジャーポンプ

 

•  揚水式プランジャーポンプ

  このポンプは、手動圧力井戸のような仕組みです。プランジャーが上に移動する（上行程）と、水はバルブを通じて円筒の下部に吸い込まれます。次に、プランジャーが下に移動する（下行程）と、水はプランジャーのバルブを通り、円筒の上部に押し上げられます。次にプランジャーが再び上に移動すると、水は円筒の上部から出口を通って流れ出します。このポンプの特徴は、揚水式プランジャーポンプが水をどれだけ高く汲み上げられるかは、空気圧の制限を受けるという点です。

 

•   圧送式プランジャーポンプ

  このポンプは、空気入れのような仕組みです。プランジャーが上に移動すると、空気が吸入バルブを通じて円筒に吸い込まれます。次に、プランジャーが下に移動すると、空気は排出バルブを通じてタイヤの中に強制的に押し込まれます。揚水式ポンプと異なり、圧送式ポンプは、液体を吸い込むのに１回上向きの動作と、排出するのに１回下向きの動作だけで十分です。
  圧送式ポンプはさらに「単作用式」と「両作用式」に分けることができます。「単作用式」は、下に押す時のみ空気を押し出します。「両作用式」は、いわゆる高性能な空気入れのようなもので、上に引く時も下に押す時も空気を送ることができます。

 

特殊設計のプランジャーポンプ：アキシャルプランジャーポンプ、ラジアルプランジャーポンプ、ロータリープランジャーポンプ

 

•  アキシャルプランジャーポンプ

       アキシャルプランジャーポンプには多数のプランジャーがあり、それらは円形に配置され、回転する軸に平行に並んでいます。シリンダーが回転すると、傾斜板（斜盤）や曲がった軸（曲軸）によってプランジャーが往復運動を行います。
軸方向プランジャーポンプは「固定容量」と「可変容量」の２種類に分けることができます。「固定容量」は、回転するたびに一定量の液体を送り出します。「可変容量」は、回転するたびに送る液体の量を調整できるタイプです。可変容量ポンプでは、斜盤の角度を変えることでプランジャーの動く距離を調整し、送出する液体の量をコントロールします。

• ラジアルプランジャーポンプ

       ラジアルプランジャーポンプのプランジャーは太陽の光線のように、中心軸から外側に向かって配置されています。偏心シャフトやカムによってプランジャーが往復運動を行い、ポンピング効果を生み出します。このタイプのポンプは非常に高い圧力を必要とする用途に特に適しています。さらに、液体がプランジャーの作業空間にどのように入るかによって、内部から入る設計と外部から入る設計の２種類に分類できます。

• ロータリープランジャーポンプ

       ロータリープランジャーポンプは、回転する部品（ローター）の中でスライドするプランジャーを使用して液体を吸引します。ローター自体が回転するスイッチのように機能し、液体の進入と排出を制御します。動作方式は、ローターが回転するときにプランジャーが往復運動を行い、ローターも同時に流量制御バルブの役割を果たして、流体の吸引と排出を調整します。このタイプのポンプは自吸機能を持ち、流体の方向を変更することもできます。
 

プランジャーポンプの分類方法：シリンダー数による分類

 

• ダブルシリンダーおよびトリプルシリンダープランジャーポンプ

ダブルシリンダーポンプは２つのプランジャーを持ち、トリプルシリンダーポンプは３つのプランジャーを持ちます。これらはすべて同じ動力源で駆動され、それぞれのシリンダー内で動作します。複数のプランジャーを使用する利点は、液体の流れがよりスムーズになり、流れが急激に速くなったり遅くなったりしない（脈動の低減）ことです。これにより、単一シリンダーのポンプよりも高い流速を達成することができます。

異なる種類のプランジャーポンプの用途

ここまで紹介したさまざまな種類のプランジャーポンプは、それぞれ特定の用途領域に応じて活躍しています。一般的に、プランジャーポンプは高圧が必要であり、粘度の高い流体を処理する場合に広く使用されています。例えば、アキシャルおよびラジアルプランジャーポンプは高圧液圧システムに多く使用され、ロータリープランジャーポンプは高粘度流体の輸送に適しています。ダブルシリンダーおよびトリプルシリンダーポンプは、より高い流速と安定した流れを提供することができます。

したがって、どのタイプのポンプ、特に具体的なプランジャーポンプタイプを選択するかは、主に具体的な用途ニーズ、流体の特性、操作条件によって決まります。これらの要素を慎重に評価することは、特定の用途に最適なポンプを選択するために非常に重要です。たとえば、私たちはトリプルシリンダープランジャーポンプの設計・製造に特化しており、このポンプの設計により、比較的低い流量で高圧を生成できるため、高圧・低流量の用途に非常に適しています。例えば高圧洗浄や工業用洗浄などです