ハンドブック『第4次産業革命時代のポンプ 4.0　運ぶだけじゃない次世代ポンプ活用術〜ポンプ＋で始まる流体革命〜』

第４次産業革命時代の PUMP 4.0 運ぶだけじゃない次世代ポンプ活用術 ～ポンプ＋で始まる流体革命～

ごあいさつ 第４次産業革命による市場の変化とポンプ4.0 株式会社ニクニ 代表取締役社長 大崎荘一郎 　当社は、“創造性と技術革新で夢を実現する企業”を企業理念に掲げ、ポンプ と流体制御技術をコアテクノロジーとして、これまで 70年以上、世界経済の 荒波にもまれながら困難を乗り越えてきました。 　ポンプは機械・装置の心臓と言われ、あらゆる産業で欠かすことのできない 基幹製品です。そのなかで他社が避けて通る仕様こそが当社の技術が生きる 分野だと定め、特殊仕様や難しい条件への対応が要求される産業用ポンプに 注力してきました。 　生産面においても、常に最新の設備やシステムの導入に努め、高い品質を維持 しながら、変動する需要にフレキシブルに対応する生産体制を築いています。 高い品質の製品をお客様のご要望に応じて安定的、かつ迅速に、しかも適正な 価格でお届けすることがメーカの原点であると考えております。 　いま世界の産業は、第４次産業革命と言われる大きな変革期に差し掛かって います。そのなかでポンプも大きく変わっていかなければなりません。 　当社は従来から、ポンプの性能を最大限に引き出す技術を追求し、流体に関る 周辺技術を可能な限り習得するなど、独自技術を育ててまいりました。現在、 それらを組み合わせ、従来のポンプの概念を超えるポンプを開発・提供する ことでお客様に新たな価値を提供する「ポンプ 4.0」を目指しています。 　このポンプ4.0 が将来、大きく開花し、多くのお客様の発展に貢献し、新たな 二クニの発展に繋がるものと確信しております。 2

第１章　ポンプとは 　ポンプとは、液体や気体、固体、粉体等を圧力に 　このように大量の液体を連続して送る、一定量の よってある場所から別のところに移送する流体機械 液体を移送するなど、液体を扱う時にはポンプが欠 のことで、高低差や離れた場所への移送、連続して かせません。水、薬液、油など、あらゆる液体の移 移送する用途などに使われています。 送にポンプは使われています。 その歴史は古く、今から３０００年以上も昔の紀元 前 1200年ころのエジプトで、ピラミッドの労働者 粉体や気体の移送にも使われるポンプ が井戸の水を地上まで汲み上げるために作ったとさ れる「ジョセフの井戸ポンプ」が始まりと言われて 　ポンプの起源は井戸水にあり、その用途は主に液体 います。そこからポンプは進化を遂げ、同時にさま の移送が最も多くを占めますが、それだけではあり ざまな用途へと広がっていきました。 ません。固体や気体、粉体の移送にもポンプは欠かせ ない技術になっています。 液体の取り扱いには不可欠なポンプ 　最も汎用的な搬送方法であるコンベアで小さな粉 である粉体を移送しようとすると、その振動や空気の 動きによって粉体は飛散してしまいます。周囲が汚 　最も典型的なものが液体を運ぶためのポンプで、 れるだけでなく、粉体が高価な原材料であった場合、 例えば消防車のポンプは水を吸い上げて、勢いよく そのカサが減り、原材料のムダになります。また搬送 放水するのに使われます。また、各家庭に水を供給 物が食品や医薬品など人体に入るもの、影響を及ぼす する水道。蛇口をひねると水が出るのは、浄水場や ものであった場合、異物混入の可能性もあります。 給水場にあるポンプが圧をかけながら各家庭に水を これらを防ごうと袋詰めにして運んでいたら、袋と 送り続けているからです。蛇口をひねるとその圧が 封入の手間とコストによって生産性は低下します。 解放されて水が出てくるという仕組みです。各家庭 　粉体の搬送にはコンベアは適しておらず、その代わ から出る排水を浄水場に送るのもポンプの役目です。 りとして主流なのが「空気輸送」という、ポンプやブロ 　コンビニにあるコーヒーメーカーや、スーパーの アーで作った空気の流れに粉体を乗せて運ぶという おいしい水 提供機。ボタンを押すと一定量の飲み物 方法です。密閉した配管内に空気を吹き込む、吸う力 が出てきますが、それを行っているのは機械に内蔵 によって粉体を別の場所に移動する。すべてが配管内 されたポンプです。タンクに貯めた液体をお客様の で完了するので飛散もなく、異物混入もありません。 ニーズに合わせた液体として吐出しています。また、 食品や医薬品など粉体を扱う工場では一般的に使われ 自動車が走るために必要なガソリン。ガソリンスタ る輸送方法で、この中心にあるのもポンプです。 ンドの給油機から、車にガソリンを供給しているの 　また気体の移送にもポンプは一役買っています。 も燃料自吸用の専用ポンプです。 最も典型的な例が真空ポンプです。 真空は、ある空間が大気圧より圧力の低い気体で満た された状態のことで、酸化の防止や高いクリーン度を 必要とする半導体の製造などでは、真空状態は欠かせ ない要素です。ある空間から気体を吸って排出し、真空 状態を作る。その役目を担うのが真空ポンプです。 　このようにポンプは、機器に組み込まれるような小 さなものから、上下水道のようなインフラを支える大 型のものまで、多くのメーカから豊富な種類が販売さ れています。液体や固体、粉体、気体に対し、量の大小 問わず移送に使われる機械、それがポンプなのです。 3

第２章　ポンプの種類とその進化 　工業、特に製造業では、その産業によってさまざま 性の高い液体を扱う用途に採用されています。 な液体や固体、粉体、気体を使います。それは原材料 　またねじ型の回転子を使ったねじポンプは剛性が としてだけでなく、設備稼動や加工を補助するための 高く、固体が混じったスラリー液や異物を含む汚泥 冷却水や雰囲気ガス、潤滑油、さらには洗浄剤といっ 処理などにも使われています。 たものまで多種多様。移送する量も微量から大量ま 　特殊型には、水撃ポンプや噴射ポンプといった特殊 で、それぞれに異なります。その用途によって求め なものがあります。 られる要件は違い、それに合わせてポンプはさまざ まな形に進化してきました。 特別な進化系 漏れないポンプ マグネットポンプ 基本的なポンプの種類 　またポンプのなかでも特別な進化をしたものもあ ポンプは大きく分けて「非容積式ポンプ」「、容積式ポ ります。例えば非容積式ポンプの一種であるマグネッ ンプ」、「特殊型ポンプ」の３種類があります。 トポンプ。ケーシング内の羽根車を回転させ、送液 　非容積式ポンプは、ケーシングとその内部にある する構造は通常の非容積式ポンプと変わりませんが、 羽根車で構成され、羽根車が回転して流れを作るポ 羽根車の回転に磁石を使うことで「漏れない」という ンプです。羽根車が高速回転して速い流れを作るこ 特徴を付加しています。 とができ、連続して大量の流体を送ることに適して 　通常の非容積式ポンプの場合、羽根車はモーター います。非容積式ポンプは、最も一般的なポンプで と直結した軸の先に取り付けられており、モーター あり、その用途も極めて標準的。インフラにおける が軸を回し、それにつながった内部の羽根車が回転 上水道や排水、灌漑のほか、産業や工場では冷却水 して流れを作ります。その周囲をケーシングが囲い、 の循環や薬液の送液などに使われています。 軸とケーシングの隙間は軸シールで埋めるという構造 　容積式ポンプは、密閉した空間内にある液体に対し、 になっています。 往復運動や回転運動によって流れを作るポンプです。 　これに対し、マグネットポンプは、外部から磁石 例えば注射（ピストンポンプ）は、最もシンプルな容積 の力で羽根車を回転させて流れを作ります。磁力の 式ポンプで、軸を押し上げることによって内部の薬液 応用で軸を分断できるので、ケーシングを密閉構造 が吐出されます。容積式ポンプは力を伝えやすく、 にでき、シール部分がないため、構造的には漏れが 吸い上げや揚程力が強いのが特徴です。そのため粘 発生しないものとなっています。 渦流タービンポンプの構造 ※マグネットカップリング型になります 本体 インナーマグネット 羽根車（インペラ） カラー アウターマグネット シャフト コンティメントシェル スリーブ 軸受 シンプル構造で部品点数が少なくメンテナンス容易。 堅牢構造で苛酷な運転条件に耐え、安定した送液が可能です。 4

第３章　ポンプ4.0 大きく変わるポンプ ポンプ＋へ 　ポンプは 3000 年以上前に誕生してから今まで、 2 壊さず、崩さず、やさしく運ぶ 主に流体を移送するための機械として広く使われて きました。すでに技術的にも成熟し、信頼できる「熟成 ポンプ＋精密輸送 した技術」となっています。それに対し、当社は、これ まで積み重ねてきたポンプと流体の制御技術を融合 ポンプの主な用途は移送ですが、これまでは大量に し、ポンプをただ流体移送のためだけの機械から、新た 運ぶ、定量を吐出するといったレベルに留まってい な価値を生む機械「ポンプ＋」へと進化させています。 ました。当社は、ワンランク上のレベルの「ポンプ による精密輸送」を実現しています。 1 混ぜる ポンプ＋ミキサー 　例えば食品産業において、ゼリーや果肉、などの脆いものは、通常のポンプだと振動や衝撃によって 運んでいる最中に壊れてしまいます。これまではこ 　２つの物質を混ぜ、新しいものを生み出す「混合」。 うした脆いものは容器に入れて運ぶしかありません 通常、混合機やミキサーが行う領域ですが、当社は でした。それに対し当社のインナーボルテックスポ 渦流タービンポンプを応用した渦流ターボミキサー ンプ「IVD」は、固形物を壊さずに液体と一緒に送 を使い、新しいかたちで混合・溶解を実現します。 ることができます。 　そのコア製品となる渦流ターボミキサー「KTM」は、 　一般のボルテックスポンプは、ポンプ入り口の正 1台で吸引から混合、攪拌、溶解、圧送まで行い、気体と 面にある羽根が、流れ込む固形物を叩き製品を傷つ 液体、液体と液体、粉体と液体の混合ができます。それ けますが、当社のインナーボルテックスポンプは製品 自身で負圧を作って媒体を自動で吸引し、加圧と混合 を叩く羽根がないので、優しく、ソフトに移送します。 を同時かつ連続して行うことでムラなく効率的に混ぜ ナタデココやメンマ、フルーツ、発泡性の液体、 粘性の こむことができます。さらに細かな渦流の制御技術に 高い液体、魚の稚魚、卵などを優しく移送し、そ のまま よって媒体にダメージを与えることもありません。 の美味しさ、品質で移送することができます。 　また、イクラのように更に柔らかいもの、傷つきや 渦流ターボミキサー すい超軟弱物の移送向けには、風船状のポンプが心臓 のように膨張・収縮することで流れを作る「ハート ポンプ」も提供しています。 シンプル、コンパクト＆ハイパフォーマンス 　水と油のような混ざりにくい液体同士を混ぜてエ マルジョン化もでき、乳化や中和といった化学プロ セスのほか、脱脂粉乳と水のように粉体と液体を混 ぜて分散、溶解させる用途の多い食品関係などに使 われています。また二酸化炭素を水に溶け込ませて 炭酸水にするといった気液混合なども行っています。 　また、プロセスに１台をインラインで組み込むだけ でミキシングができ、従来のようにポンプとエジェ クター、ミキサー、溶解槽といった設備を組まなく ても良いという設備的なメリットもあります。 ※ メンマの移送例 5

第３章　ポンプ4.0 大きく変わるポンプ ポンプ＋へ 3運びながら壊し、サイズを整える 　真空脱気装置「DeO VAC」は、脱気膜モジュールと ポンプ＋破砕 液封式真空ポンプを組み合わせた脱気システムで、中空糸膜を使って水中の溶存酸素を除去することが できます。従来のような加熱沸騰や超音波などの複雑 精密輸送が必要とされる一方で、その正反対となる なシステムを組むことなく、１台で脱気が可能です。 「壊す」「細かくする」「サイズを整える」という機 　また、食品・飲料向けでは酸化防止として酸素は取り 能に対する高いニーズもあります。 除きたいが、真空を使って脱気をすると、香りの元と 　ポンプは構造上、異物混入に弱く、流体に混じった異 なる香気成分まで飛んで行ってしまうという課題が 物が原因で壊れてしまうことがあります。例えば、河 あります。そこに上で紹介した渦流ターボミキサー 川の水や下水道、工場内排水には、ゴミや木くず、葉っぱ、 「KTM」を使い、液中 金属片などたくさんの異物が混じっています。異物 に窒素を溶かし込 が混じる際はポンプ選定に注意が必要になります。 み酸素を追い出す 　また食品、化学、工業など様々な原材料・素材精製 脱酸方式にて、酸素 において、液中の固形物を細かく砕きサイズを整える だけを取り除くこと 工程が必要になります。 も可能となります。 　当社の湿式破砕機「サンカッタ」は、固形物破砕 ポンプとして、ポンプと破砕機を一体化。切刃と回転 刃、格子の３段階で破砕し、サイズを整えたスラリー液 5極小の泡 ポンプ＋マイクロバブル として吐出します。湿式なので粉じんが発生せず衛生 的に処理ができ、食品や化学をはじめ、排水処理や ・ファインバブル発生技術 リサイクルなどにも利用可能です。 微細な泡を意味する「マイクロバブル・ファインバ 割箸 ブル」は、日本発の技術で、将来的には世界で２兆 円の産業と言われる有望技術です。泡が微細化して ファインバブルになると大きく４つの効果があると 言われています。①帯電していて水中の不純物を吸着 する浄化作用、②弾けた時に生じる衝撃圧力による殺 菌作用、③高い酸化状態を維持し、有機物の汚れを分 解する酸化作用、④溶存酸素が増えることにより水棲 CV-50 16mmグリッド 2～5mm 動植物を元気にする生理活性作用という特徴があり、 ハイテク産業から製造業、飲食料品、農業、漁業など広 4 脱気・置換して液体を改質する い産業分野で応用が広がっています。 　マイクロバブルジェネレーター（MBG）は、コンプレッ 　ポンプ＋脱気・脱酸技術 サーや、ラインミキサー（スタティックミキサー）、大型 加圧溶解タンクが必要なく、気泡径20μ程のマイクロ 目には見えませんが、液中には酸素をはじめ大量の バブルを大量に、かつ効率よく作り出すことができる 気体が溶け込んでいます。その溶存する気体が液体 装置です。 の酸化や菌の繁殖を引き起こす原因になります。ま 　すでに半導体・液晶工場の超純水製造の前処理工程、 た温度変化や圧力の変化によって気泡となって姿を 食品工場や厨房排水の油脂分の除去、清掃用具の洗浄 現し、配管や機器の中に気泡を生じさせて、効率低下 排水、一般産業用の加圧浮上処理などに採用されて に繋がり、その除去に対するニーズがあります。 います。 6

ニクニ 取扱いポンプのご紹介 ポンプの基本的なことから、活用方法までお気軽にご相談ください。 アペルザカタログでカタログをダウンロード 食品用インナーボルテックスポンプ 固形物、高粘性液、気泡混入液の移送に最適！ https://www.aperza.jp/catalog/page/1413/8596 湿式破砕機 サンカッタ 破砕、微細化、圧送を 1台で！ https://www.aperza.jp/catalog/page/1413/8605 渦流ターボミキサー KTM ミキサー 1台で吸引・混同・攪拌・溶解・圧送を可能に！ https://www.aperza.jp/catalog/page/1413/8611 渦流タービンポンプ（小型汎用ポンプ 総合カタログ） 充実のラインナップでニーズに応えるニクニの装置組込ポンプシリーズ！ https://www.aperza.jp/catalog/page/1413/8609 液封式真空ジェネレーター UNIVAS 簡単設置&コンパクト！ https://www.aperza.jp/catalog/page/1413/20084 お問い合わせ先 株式会社ニクニ 〒213-0002　神奈川県川崎市高津区ニ子 5-8-1　第 3井上ビル2階 本社営業部（代） TEL：044-833-1121　FAX：044-833-6482 https://www.nikuni.co.jp/ 7