サニタリーポンプ(衛生ポンプ)は、その使用環境に応じて分類される。人体と直接接触する製品の移送を目的として特化して設計されており、医薬品、乳製品、飲料、食品、化粧品、食品添加物、精密化学品などの産業分野で用いられる。
取り扱う媒体の多様性に応じ、現在の加工ラインで最も広く採用されているサニタリーポンプは以下の10種類である。
遠心ポンプ
作動原理:遠心ポンプは単段式および多段式に分類される。単段式遠心ポンプでは、起動前にポンプケーシング内が液体で満たされる。インペラーが高速回転すると、遠心力により液体に速度が与えられる。この高速流体は、断面積が拡大するボルテックスケーシング内を通過し、動圧(流速)が静圧に変換される。単段式に比べ、多段式遠心ポンプは二つ以上のインペラーを備える。この構成により、流体を段階的に吸収・加圧し、より高い揚程を実現する。所要の揚程に応じて、インペラー段数を増減することが可能である。
メリット:構造が簡潔かつコンパクト、設置面積が小さい、質量が軽量、製造性に優れ、コスト効率が高く、自吸能力が強く、流体の汚染に対する感度が低く、広範な回転数範囲に対応可能、衝撃負荷への耐性が高く、保守が容易であり、運転信頼性が高い。
デメリット:径方向に不平衡な力が発生し、流量脈動が大きく、騒音レベルが高く、高粘度流体におけるエネルギー効率は容積式ポンプに劣り、部品の相互交換性が乏しく、摩耗後の修理が困難であり、可変容量ポンプとして使用できない。
自吸ポンプ
作動原理:起動前にポンプケーシング内を水で予め充填する(または前回運転時の残留水を保持する)必要がある。起動後、インペラーの高速回転により、インペラーチャネル内の水がボルテックスへと押し出される。これにより吸入口に真空が発生し、吸入口チェックバルブが開放される。吸込配管内の空気がポンプ内に吸引され、インペラーチャネルを経由して外周部へと移動し、排出される。
性能特性:ポンプケーシングとインペラーとの間の極めて狭小な公差により、卓越した吸込み性能を実現する。吸込配管は空気を確実に排出し、気泡を含む媒体のシームレスな移送が可能である。これらのポンプは、コンパクトな構造、滑らかな運転、高効率、長寿命および低保守要求を兼ね備える。
ツインスクリューポンプ(並列変位ポンプ)

作動原理:並列変位移送ポンプとも称される。特殊形状の相互噛合型ツインスクリューを一対備える。回転時に両スクリューは互いに精密に噛み合い、内部チャンバー壁面に対してきわめて密着する。この作用により、一連の動的かつ空間的に密封された並列室が形成される。回転動作により、媒体は定められた方向へ継続的に駆動され、定常的・高圧・脈動ゼロの吐出を実現する。
性能特性:モジュール構造により設置面積を大幅に削減し、内部の死角を完全に排除するため、製品移送および自動化CIP/SIP(クリーン・イン・プレイス/ステリライズ・イン・プレイス)プロセスに最適である。カスタム設計されたローター同士は接触しないため、実質的な機械摩耗がなく、極めて長い寿命を確保する。回転数の調整、正逆転運転、ドライランニングが可能である。非均一媒体(例:気液混合物、固液混合物)の安定した混合・移送に優れ、広範な粘度域においてせん断劣化を引き起こさず、大きな粒子を含む流体の処理も容易である。
ギアポンプ
作動原理:サニタリー用ギアポンプは、密閉されたケーシング内に配置された二つの回転ギア(ドライブギアおよびアイドラーギア)の噛み合い作用を利用する。吸込側でギアが噛み合いを解除すると、真空が発生し、液体がポンプ内に吸引される。流体はギア歯とポンプハウジングの隙間に閉じ込められ、周辺部を沿って吐出側へと移送される。吐出側で歯が再び噛み合うと、流体がポンプから強制的に押し出される。
メリット:極めてコンパクトかつ単純な構造、設置面積が小さい、優れた自吸能力、定常的かつ脈動のない流量供給が可能、高粘度液体の処理において高効率、双方向運転が可能、精密計量用途にも適用可能。
デメリット:ローブポンプやサインポンプと比較してせん断力が大きく、固体または研磨性粒子に対して極めて感度が高く、急速な内部摩耗を引き起こす。きわめて狭小な公差のため、ドライランニング時にはガリングが発生するリスクが高まり、高回転数運転時に騒音が大きくなる。
スクリューポンプ(プログレッシブ・ケイビティ・ポンプ)
作動原理:代表的な形式には単一スクリュー(プログレッシブ・ケイビティ)およびツインスクリュー方式がある。単一スクリュー方式では、柔軟なステータライナー内を回転する一本のスクリューローターを備える。モーターがポンプシャフトを駆動すると、スクリューは自身の軸を中心に回転しながらステータライナー内表面に沿って転がり、連続的に移動する密封空洞を生成する。ツインスクリュー方式では、一方の駆動スクリューが他方を駆動し、液体は噛み合い室内に閉じ込められて軸方向に中央吐出口へと移送される。
メリット:優れた吸込み性能および信頼性の高い自吸能力を有し、均一かつ連続的な流量を、微小な振動および低騒音で供給する。他のロータリーポンプと比較して、混入気泡および微少不純物に対する感度が低い。極めて広範な流体種および粘度域にわたって汎用性が高い。
デメリット:物理的サイズが大きく、設置面積を多く必要とする。スクリューの製造および組立公差が極めて厳密である。流体粘度の急激な変化に対して性能が比較的感度が高い。スクリューおよびステータは時間経過とともに機械摩耗を受けるため、定期的な交換が必要である。自由な回転方向変更が不可能であり、指定された向きでのみ運転可能である。
ロータリーローブポンプ

作動原理:接触しない二つのローブが同期して反対方向に回転することにより吸込みを発生させる。ローブの回転により、媒体がポンプチャンバー内に吸引される。ローターハウジングは複数の小 compartment に分割される。一つの compartment が媒体で満たされると、隣接 compartment が即座に密封され、連続的かつ周期的な移送プロセスが成立する。
メリット:高粘度媒体およびせん断感受性製品の移送に最適である。半固体状態の媒体を容易に取り扱える超大型吸込口を備える。非接触・反対回転構造により、移送中に製品が圧縮または損傷を受けることがない。媒体の物理構造および組成を維持するために低回転数で運転可能である。
デメリット:低粘度流体の移送効率が低い。固定された内部クリアランスのため、ローターとケーシング間の摩耗が進行すると、ポンプ効率が急速に低下する。極めて繊細な材料に対しても依然として顕著なせん断応力を及ぼす可能性がある。硬質かつ高度に研磨性の固体粒子を含む流体には不適である。
ダイアフラムポンプ
作動原理:運転中、モーター駆動のクランク・コネクティングロッド機構がピストンを往復運動させ、この運動が油などの作動流体を介して油圧シリンダー内の可撓性ダイアフラムに伝達され、ダイアフラムを往復変形させることで、チェックバルブを介した流体の吸入および吐出を行う。
メリット:化学的に不安定または高度に揮発性の流体の取り扱いに最適である。危険または腐食性物質と外部環境との完全な遮断を実現する。極めてコンパクトかつ携帯可能であり、据付基礎を必要としないため、モバイル移送ユニットとしての導入が極めて容易かつコスト効率が高い。
デメリット:吐出圧力は駆動空気または機構源によって本質的に制限され、通常約6バールで上限に達する。特に高流量時において、配管振動および騒音が顕著である。ダイアフラムの寿命は短く、平行変位式ポンプと比較して疲労破壊に対する感受性が高い。流量は一般に限定的であり、小規模局所システムへの適用に制約される。
ハイシアポンプ(エマルションポンプ)
作動原理:エマルションポンプとも称される。分散、ホモジナイズ、エマルジョン化、ブレンドの機能を統合したサニタリー用装置である。極めて狭小なチャンバー内で超高回転するローター・ステータ構成を備える。この高速運動により、強烈な機械的衝撃、流体せん断、接線方向摩擦力が発生する。高度な機械加工および特殊処理合金により、これらの歯構造は微視的レベルまで粒子を分解・ホモジナイズ・ブレンドすることが可能である。
性能特性:全ウェットパーツは高品位316Lステンレス鋼で構成される。極めて高いせん断速度およびせん断力を発揮する。同時に動作する5~8セットのインラインホモジナイザーシステムを搭載し、内部機器の著しい摩耗を伴わず、極めて安定した高速分散およびエマルジョン化を実現する。
サインポンプ(サインシュローラーポンプ)
作動原理:サインポンプはロータリーポジティブディスプレースメントポンプである。独自設計のサイン波状ローターと交換可能なスクレーパーゲートが協働して、脈動や破壊的衝撃を一切与えずに媒体をポンプ内に穏やかに移送する。ローターの波状プロファイルにより、一回転ごとに4つの明確な変位空洞が形成・吐出される。この滑らかで連続的な動きが、まるで穏やかな波のように流体を前方へと推進する。
性能特性:コンパクト設計により貴重な設置面積を節約する。繊細またはせん断感受性の高い媒体に対し、実質的に零の衝撃および破壊力を及ぼす。大流量および低せん断処理に対応可能である。低脈動流量により配管振動を防止し、安定的かつ秩序ある供給を確保する。これにより、システムのプライミングおよびドレインが大幅に高速化される。特定の産業環境に応じて、サニタリー用途およびヘビーデューティー加工用途の双方に適用可能である。
ルーツ真空ポンプ
作動原理:二つの対称ローブが連続的に反対方向に回転することにより、吸入口からローターおよびポンプハウジング間に封じられた空間へ気体が吸引され、排気ポートへと押し出される。この空洞は吸込み後に完全に密封されるため、主ポンプ室内で気体の内部圧縮または膨張は発生しない。ただし、ローター先端が排気ポートの縁を通過する際に、吐出側の高圧気体が空洞内へ逆流し、気体が完全に排出される直前に急激な圧力上昇を引き起こす。
性能特性:広範な圧力領域にわたって大規模なポンピング速度を発揮する。即時起動が可能で、起動時間が極めて短い。吸引される気体に含まれる粉塵および水蒸気に極めて高い耐性を有する。ポンピング室内への潤滑油の供給を不要とし、完全なオイルフリーバキューム環境を確保する。優れた動的ローターバランスにより振動レベルが低く、機械的摩擦損失が少ないため、消費電力が最小限に抑えられ、コンパクトな設置面積および極めて低い日常保守コストを実現する。
