化学プラント大全 
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分解点検に立ち会うと、ポンプはケーシング・羽根車・軸・軸受・軸封に分かれ、そのすき間に「リング」と「スリーブ」が出てきます。部品表を眺めても、なぜそこにその部品があるのかは書いてありません。
遠心ポンプの部品は、「摩耗する場所を安い部品に肩代わりさせる」「軸に働く力を打ち消す」という2つの考えで並んでいます。この記事では、液が入って出ていく順に部品を追い、それぞれの役割と、点検で何を見るかをまとめます。
この記事の結論
- ケーシングは「液を集めて速度を圧力に変える」通路。渦巻（ボリュート）は1個か2個、ディフューザは羽根車の翼数±1個の通路
- 羽根車は液質で形が変わる。清浄液＝クローズド、スラリー＝オープン、紐や布が混じる＝無閉塞形
- ライナリングと軸スリーブは「わざと摩耗させる部品」。ケーシングや主軸を守り、摩耗したらそれだけ交換する
- ライナリングのすき間が設計値の2倍になったら交換の目安。すき間が広がると吐出し量と揚程が徐々に落ちる
- 羽根車の穴（バランスホール）や裏羽根は、軸方向に押す力を打ち消して軸受を守るためにある
1. 液の通り道｜ケーシングの3つの形
ケーシングには吸込口と吐出し口があり、中に羽根車が収まっています。羽根車が液に速度を与え、ケーシングの通路でその速度を圧力に変えます。通路の形で3種類あります。
| 形 | 特徴 | どこで見るか |
| シングルボリュート | 羽根車の外周に「かたつむり」形の渦巻通路が1個 | 汎用の片吸込渦巻ポンプ。いちばん多い |
| ダブルボリュート | 渦巻通路が180°対称に2個 | 中〜大形。羽根車を押す半径方向の力（ラジアルスラスト）を打ち消す |
| ディフューザ | 羽根車の外周に案内羽根の通路が多数。数は翼数±1が普通 | 多段ポンプ、高揚程。効率よく圧力に変える |
運転員の目で言えば、シングルボリュートのポンプは設計点から外れた流量で運転すると羽根車が片側に押される構造です。小流量で長く運転すると軸がたわみ、軸封や軸受に効いてきます。ダブルボリュートはこれを打ち消す構造で、「小流量でも軸封が長持ちする」ポンプの裏にはこの形があります。
2. 羽根車｜液質で形が決まる
羽根車は主軸に固定されて一体で回り、液にエネルギーを与える主役です。形は取り扱う液で選ばれます。
- クローズド形：主板と側板で翼を挟んだ形。清浄な液で効率がいちばん高い
- オープン形：側板がなく翼がむき出し。スラリーなど摩耗成分を含む液。すき間を調整して性能を保つ
- 無閉塞形（ノンクロッグ）：翼の数を減らして通路を大きくした形。ビニール紐や布きれなど、詰まる異物が混じる液。ボルテックスポンプは無閉塞形の羽根車で渦をつくり、異物が羽根車に届く前に吐き出す
片吸込か両吸込かも運転に効きます。両吸込は液が両側から入るので軸方向の力がつり合い、同じ流量なら片吸込より必要NPSHを下げられます。 吸込条件の厳しいポンプに両吸込が選ばれるのはこのためです。
3. なぜ羽根車に穴が開いているのか｜アキシャルスラスト
片吸込の羽根車は、吸込側の面と背面で受ける圧力が違うので、軸方向に押される力（アキシャルスラスト）が生まれます。放っておくとスラスト軸受がこの力を全部受けて寿命が縮むので、羽根車側で減らします。
- バランスホール：主板のボス外側に、翼数と同じ数だけ開けた穴。背面の高圧液を吸込側に逃がして背面の圧力を下げる。穴の総断面積はライナ部のすき間面積の5倍以上にとる
- 片ライナ：吸込圧力が高いとき、主板側のライナをなくして背面の力を逆に大きくし、吸込圧力による力と打ち消す
- 裏羽根：主板の裏に放射状の羽根を一体で付け、背面の圧力を下げる。スラリー用に多い
- 背面合わせ：多段ポンプで羽根車を3個ずつ向かい合わせに並べ、力の向きを逆にする
分解で羽根車に穴が開いていたら、それは「軸受を守るための穴」です。塞いではいけませんし、異物で詰まっていれば軸受の過熱の原因になります。仕組みの詳細は別記事で扱います。
4. ライナリングとインペラリング｜わざと摩耗させる部品
羽根車の出口で高圧になった液は、羽根車とケーシングのすき間を通って吸込側に戻ろうとします（還流）。この戻りを減らすために、ケーシング側にライナリング、羽根車側にインペラリングを付けて、狭いすき間をつくります。
すき間を流れる液は速く、リングはよく摩耗します。もしリングがなくてケーシングと羽根車が直接すき間をつくっていたら、摩耗したときにケーシングや羽根車そのものを交換することになります。だから摩耗する役目を安いリングに肩代わりさせる、これがリングの存在理由です。汎用ポンプでは両方付いていないことが多く、産業用ではライナリングだけ付いていることが多い、というのも覚えておくと図面が読みやすくなります。
還流量はすき間の断面積に比例し、差圧の平方根に比例して増えます。すき間が広がるほど、ポンプが出した液のうち吸込側に戻る分が増え、吐出し量と全揚程が徐々に落ちます。 運転員が「最近、同じ弁開度で流量が出ない」と感じるとき、原因候補の上位にこのすき間の拡大があります。
交換の目安は、ポンプメーカの推奨値があればそれに従い、一般には「性能に支障のない限り、設計値の最大の2倍」が使われます。新品のすき間の値は、API 610（石油精製用遠心ポンプ）には表で決められていますが、ISOやJISは「運転に支障がなく、始動前に手回しできればよい」として数値を外しています。かじりにくい材料（ねずみ鋳鉄など）では、軽く接触しても問題が起きないのでAPIより小さいすき間にして性能低下を抑える、という設計もあります。
5. 軸スリーブ｜主軸を守る円筒
主軸の軸封部（グランドパッキンやメカニカルシールが当たるところ）の外周を覆う円筒が軸スリーブです。液が清浄でも経年で、摩耗性の液ならすぐに、軸封部の軸表面は摩耗します。スリーブがなければ主軸ごと交換。スリーブがあればスリーブだけ交換して主軸は使い続けられます。
ただしスリーブを付けると、軸封のサイズが一回り大きくなってコストが上がります。だから全部のポンプに付いているわけではなく、小形の汎用ポンプではスリーブなしの主軸も普通です。メカニカルシールの場合は、摩耗するのは主に回転環のガスケット部で、スリーブの役目も少し変わります。
リングとスリーブに共通するのは、「摩耗は避けられない。だから摩耗する場所を決めておく」という考えです。分解点検で見るべき場所は、この考えで並んでいる場所そのものです。
6. 分解立会いで見る順番
運転員や設備担当が分解点検に立ち会うとき、この記事の順番で見れば漏れがありません。
- ケーシング内面：腐食・侵食（キャビテーションの痕は羽根車入口側に出やすい）、ボリュートの舌部（カットウォータ）の摩耗
- 羽根車：翼の入口の侵食、主板・側板の減肉、バランスホールの詰まり、翼のひび
- ライナリング／インペラリング：すき間の実測値と設計値の比較。2倍を超えていれば交換
- 軸スリーブ：軸封が当たっていた部分の段付き摩耗、傷
- 主軸：曲がり（振れ）、キー溝、スラスト軸受の当たり
- 軸受・軸封：別記事（軸受と潤滑、メカニカルシール、グランドパッキン）で扱う
まとめ
- ケーシングはシングルボリュート・ダブルボリュート・ディフューザ。ダブルボリュートは半径方向の力を打ち消す
- 羽根車は液質で形が決まる。両吸込は軸方向の力がつり合い、必要NPSHも下げられる
- 羽根車の穴・裏羽根は軸方向の力を打ち消して軸受を守るためにある
- ライナリング・軸スリーブは摩耗役。 摩耗したらそれだけ交換する。リングのすき間が設計値の2倍で交換の目安
- 分解立会いはケーシング→羽根車→リング→スリーブ→主軸の順で見る
