ポンプの構造

消防用ポンプは水を遠くへ、あるいは高いところへ運び、なおかつ高圧で放水ノズルより勢いよく水を飛ばす必要から、吐出圧力が高く、しかも小型であることが要望されます。このため、うず巻きポンプの中でも、案内羽根のあるタービンポンプが使われています。

1) うず巻きポンプの原理

ポンプ内に水を満たし、羽根車を回転させると、遠心力により水は羽根車の外側へ向かい、うず巻室を経由してポンプ外へ吐出される。羽根車を出るとき、水の有するエネルギーは、一部が圧力エネルギーで、一部が速度エネルギーである。速度エネルギーは摩擦損失が大きいため、うず巻室で圧力エネルギーに変換される。消防ポンプのように吐出圧力が高くなると、羽根車出口の流速も大きくなるため、うず巻室だけで速度エネルギーを圧力エネルギーに変換できなくなる。このため、消防ポンプの場合は、羽根車とうず巻室の間に案内羽根を設け、効率的にエネルギー変換を行うタービンポンプを採用しています。

2) 単段ポンプと多段ポンプ

うず巻ポンプの吐出圧力は、羽根車出口における周速度と大きく関係し、吐出圧力を高めるためには、羽根車外径を大きくするか、回転数を高くするかの方法があるが、羽根車外径を大きくするとポンプ全体も大きくなり、回転数を高くするのはエンジン側に制約がある。 このため、高い吐出圧力が必要なときには、羽根車の数（段数）を複数にした形式のポンプが使われる。これは複数のポンプを直列に接続して、一体型にしたものと考えればよく、1段目の羽根車を出た水が、2段目の羽根車に入り、さらに次の段に入り、順次圧力が高められていく形式のポンプである。 羽根車が1段のものを単段ポンプ、2段以上のものを多段ポンプといいます。