【詳細記事】エア駆動ダイヤフラムポンプ（AODD）の仕組みと「止まる・凍る」への対処法

1. はじめに：なぜ、現場には「この形」のポンプが多いのか？

化学プラントの現場を歩くと、足元にちょこんと置かれた、耳のような形をしたポンプをよく見かけませんか？
それが、今回解説する「エア駆動ダイヤフラムポンプ（AODD）」です。

遠心ポンプのように高速回転するモーターもなければ、電気配線も繋がっていません。繋がっているのは「エアホース」だけ。
それなのに、ドラム缶からの移送、防爆エリアでの廃液処理、スラリーの抜き取りなど、「普通のポンプが嫌がる仕事」を一手に引き受けるタフな存在です。

しかし、構造が特殊なため、「なぜ脈動するのか？」「なぜ排気口が凍るのか？」といった特有の現象に悩まされることも事実。今回は、この現場の「何でも屋」を使いこなすための完全ガイドです。

2. 図解！「空気」で液体を送るメカニズム

AODD（Air-Operated Double Diaphragm）の名の通り、左右2つのダイヤフラム（ゴム膜）を圧縮空気で動かして液を送ります。

左右交互のピストン運動

2つのダイヤフラムは、1本の軸（シャフト）で連結されています。

1. 右工程: 中央のエア室から右側にエアが入ると、軸が右へ動きます。右側のダイヤフラムは液を「押し出し（吐出）」ます。
2. 左工程: 同時に、連結された左側のダイヤフラムは引っ張られ、液を「吸い込み」ます。
3. 切替: ストロークの端まで行くと、「エア切替弁（スプール弁）」が自動で切り替わり、今度は左側にエアを送り込みます。

これを「右、左、右、左…」と繰り返すことで、連続的に（断続的に）液を送ります。

逆止弁（チェックボール）の仕事

吸込口と吐出口には、それぞれボールが入っています。

• 吸う時: ボールが浮いて液を通す。
• 押す時: ボールが沈んで穴を塞ぎ、逆流を防ぐ。
  シンプルな構造ですが、ここにゴミが噛み込むと液が出なくなります。

3. メリット：遠心ポンプにはできない「4つの荒技」

なぜ、効率の悪いエア駆動があえて選ばれるのでしょうか？ それは、遠心ポンプには絶対に真似できない「荒技」ができるからです。

1. 完全自吸（Dry Priming）
   • 呼び水不要。ホースをドラム缶に突っ込むだけで、空気を吸い出してから液を吸い上げることができます。
2. 締切運転が無制限（Deadhead）
   • ここが最大の特徴です。吐出バルブを閉めると、ポンプ内の液圧と供給エア圧がバランスし、「ピタッ」と停止します。
   • 遠心ポンプなら焼き付きますが、AODDはただ待機するだけ。バルブを開ければ再起動します。リリーフ弁も不要です。
3. スラリー・高粘度OK
   • 内部のクリアランスが広く、ボール弁構造なので、多少の泥や砂利が混じっても送れます。
4. 本質安全防爆
   • 電気を一切使いません。スパークのリスクがゼロなので、防爆エリアでも高価な防爆モーター工事が不要です。

4. デメリットと対策：タフな奴ほど「癖」が強い

便利な反面、独特のデメリットもあります。

① 脈動（Pulsation）

「ドッ、ドッ、ドッ」という断続的な吐出になります。

• 問題: 流量計の数値が暴れる。配管が振動で揺れる。
• 対策: 吐出側に「パルセーションダンパー（脈動減衰器）」を設置して圧力を平滑化します。

② 凍結（Icing）

湿度の高い日に、排気口（マフラー）が凍りついて排気できなくなり、ポンプが止まることがあります。

• 理由: 圧縮空気が大気圧へ急激に膨張する際、熱を奪うため（断熱膨張）。
• 対策: 供給エアを除湿する（ドライヤー）。凍結防止機能付きのマフラーを使用する。

5. 【重要】長持ちさせるための「設置と調整」の鉄則

AODDをトラブルなく使うために、設計・施工段階で必ず守るべき4つのルールがあります。

① 振動対策：前後に「フレキ」を入れる

AODDは構造上、必ず振動します。
硬い配管（鋼管）を直接ポンプに接続すると、振動で配管のサポートが割れたり、ポンプのケーシングが破損したりします。

• 鉄則: 吸込・吐出の両方に必ず「フレキシブルホース」を入れ、振動を縁切りしてください。

② 吐出圧力調整：「フィルターレギュレータ」で決める

AODDの吐出圧力は、「供給するエアの圧力」とほぼ同じになります（1:1）。
つまり、0.5MPaのエアを送れば、最大0.5MPaで液を吐出します。

• 鉄則: 供給エアラインには必ず「フィルターレギュレータ（減圧弁）」を設置し、必要な圧力に調整してください。また、エア中のゴミや水分はポンプ故障の原因になるため、フィルター付きが必須です。

③ 流量調整：供給エアの「量」を絞る

流量を調整したい場合、液側のバルブを絞るのも手ですが、エネルギーの無駄です。
AODDは「ストローク数（パン、パン、という回数）」で流量が決まります。

• 鉄則: 供給エアラインに「グローブ弁（ニードル弁）」を設置し、エアの流量（量）を絞ってください。これでポンプの動くスピードを自在にコントロールできます。

④ 禁止事項：2種類の「エアブロー」の違い

現場でよくある「エアブロー（空気による配管洗浄）」ですが、やり方によってはポンプを壊します。

【NG】外部エアブロー（ラインブロー）
ポンプの吸込口にユーティリティエア（0.5MPa等）を外部から直接繋ぎ、ポンプの中を通過させて掃除する方法。

• 判定: 原則禁止
• 理由: 樹脂製ケーシング等の耐圧を超えて破損する恐れがある。勢いよく流れる空気でチェックボールが暴れ、弁座（シート）を破損させる。
• 対策: ライン洗浄を行う場合は、ポンプを通さないバイパスラインを使用してください。

【条件付OK】空運転による液押し出し
ポンプ自身を空運転させて、配管内の残液を押し出す方法。

• 判定: 速度を落とせばOK
• 注意: AODDは空運転しても焼き付きませんが、液がなくなると負荷がゼロになり、猛スピードで暴走（レーシング）します。
• 鉄則: 空運転に入るときは、必ず供給エアを絞り、ゆっくり（1秒に1ストローク程度）動かしてください。全開での放置は寿命を縮めます。

6. トラブルシューティング：現場で止まったら？

現場で「AODDが動かない！」と呼ばれたときのチェックリストです。

• 症状A：エアは出ているが動かない（スティック）
  • 原因: エア切替弁（スプール）が、左右の中間位置で止まってしまった。
  • 応急処置: ポンプの側面（切替弁付近）をプラスチックハンマーで「コンッ」と叩く。衝撃で弁が動き出し、再起動することがあります。
  • 恒久対策: 分解清掃。または「リセットボタン」付きの機種を選ぶ。
• 症状B：ポンプは動いているのに液が出ない
  • 原因: 吸込配管からのエア吸い込み（自吸不良）、またはチェックボールへのゴミ噛み。
  • 対策: 吸込側の増し締め。ポンプヘッドを開けてボール清掃。
• 症状C：排気マフラーから「液体」が噴き出した
  • 原因: ダイヤフラム破損。
  • 解説: 本来、空気しか通らない排気口から液が出るということは、ゴム膜が破れて液がエア室へ侵入しています。直ちに停止し、ダイヤフラム交換が必要です。

7. まとめ：適材適所で輝く「現場の便利屋」

エア駆動ダイヤフラムポンプは、構造こそ単純ですが、遠心ポンプにはない「自吸・締切・防爆」という強力な武器を持っています。

• 振動するのでフレキを入れる。
• 圧力はレギュレータ、流量はエアバルブで調整する。
• 外部エアブローは通さない。空運転はゆっくりと。

この基本さえ守れば、泥水だろうが溶剤だろうが文句ひとつ言わずに運んでくれる、最高の相棒になってくれるはずです。

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