高粘度液の移送にギヤポンプが向いている理由｜渦巻ポンプとの違い

ギアポンプは、ケーシングの中で2つの歯車がかみ合いながら回転するポンプです。歯と歯のすき間に液体を閉じ込め、吸込側から吐出側へ運びます。容積式ポンプとは、決まった容積の液体を区切って押し出す方式のポンプのことです。ギアポンプはこの容積式に分類されます。回転1回あたりに送る量がほぼ決まっているので、回転数を変えれば流量も比例して変わります。

ギアポンプには2つのタイプがあります。大きな歯車の内側に小さな歯車が入る内接ギアポンプと、同じくらいの大きさの歯車が外側同士でかみ合う外接ギアポンプです。どちらも動く部品が少なく構造が単純です。一般的には自吸性（呼び水なしで液を吸い上げる能力）があり、回転方向を逆にすれば液の流れる向きも逆にできます。

渦巻ポンプは、羽根車（インペラ）を高速で回し、その遠心力で液体に勢いと圧力を与えるポンプです。水の移送などで最も広く使われています。渦巻ポンプは圧力をつくった結果として流れが生まれます。ギアポンプは液を押し出して流れをつくり、その結果として圧力が生まれます。両者の性格の違いはここから来ています。

この違いは運転の仕方にも表れます。渦巻ポンプは配管の抵抗が増えると流量が減ります。ギアポンプは抵抗が変わっても流量がほとんど変わりません。逆にいうと、ギアポンプの吐出側をふさぐと圧力が上がり続けてしまいます。

粘度とは液体のねばりの強さ（流れにくさ）を表す値で、日本ではmPa·s（ミリパスカル秒）やcSt（センチストークス）という単位がよく使われます。渦巻ポンプの性能表は一般的に水を基準にしています。粘度の高い液を送ると内部の摩擦損失が大きくなるため、流量・揚程・効率が下がり、必要な動力は増えるとされています。

ギアポンプでは、吐出側から吸込側へ歯車のすき間を通って液が漏れ戻ります。これをスリップと呼びます。粘度の高い液はこのすき間を埋めるためスリップが減り、体積効率（理論上の送り量に対して実際に送れる量の割合）は上がる傾向にあります。ただし粘度が上がればギアポンプでも必要な動力は増えるため、モーターの容量は液の条件に合わせて選定します。

粘度が高い液は、ポンプに入り込むまでに時間がかかり、配管の中でも流れにくくなります。そのため回転数や配管、液の温度をあわせて考えることが大切です。

もうひとつ重要なのは吐出側を閉め切らないことです。ギアポンプは吐出側がふさがると圧力が上がり続け、ポンプや配管を傷める恐れがあります。また硬い粒子を含む液は歯車やすき間を摩耗させるため、液の成分に合わせた材質選びも必要です。

ギアポンプは油類や化学品のほか、食品分野でも粘度の高い原料の移送に使われています。粘度が高い液や温度によって粘度が変わる液を、決まった量で安定して送りたい現場で特に力を発揮します。

一方で、水のように粘度の低い液を大流量で送る用途では、一般的に渦巻ポンプのほうが有利です。どちらが優れているかではなく、液の性状と求める送り方で使い分けることが大切です。