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>>ポンプの動作原理

手押しポンプの動作原理

井戸ポンプは難しそうに見えますが、実はすごく簡単な構造をしています。構造を知っていれば、簡単に修理が可能ではないかと思います。

※教材用として上の画像を使用したい場合は、このページへリンクいただくか、弊社までお問い合わせください。

呼び水が必要な理由

呼び水の原理

映画やアニメなどでポンプ内に水を入れているシーンがあります。あれって何のためにいれているんだろうか、そんな疑問をもつ方が多いようです。まず、ポンプを使用する前に水を入れることを呼び水といいます。呼び水は、水によって隙間を埋めて配管内の気密性を高めるために行います。これによって、配管内部からの空気を抜き取り、必要な真空状態をつくりだします。まさに水が水を呼ぶわけですが、魔法のようですね。

最近では呼び水不要の手押しポンプも販売するようになりました。呼び水不要の方法はこちら

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ピストンの動作

木玉の構造

ピストンの先には木玉(またはプラ玉)がついてあります。
中心には水が通るための穴があり、その上にサブタという弁がついています。説明のため、この木玉の役割を弁Aとします(右図が木玉の図です)。
さらに、ポンプ本体の底にはもう一つ弁がついてあります。この弁を弁Bとします。

手押しポンプはこの弁Aと弁Bをピストンを上下に動かすことによって開け閉めすることで水を汲み上げます。

ピストン過程1

過程1

ピストンが最も上にある状態です。シリンダー内には、水がはいった状態になっています。

このとき弁A、弁Bは両方とも閉じています。

ピストン過程2

過程2

ピストンを下に押し込んでいくと、弁Aが開き、シリンダー内部の水が木玉の穴を通って上にあがっていきます。弁Bは、逆にシリンダーが水を押し込んでくるので閉じた状態にあります。

※矢印は水の動きです。

ピストン過程3

過程3

ピストンが最下部に届いた状態のとき、シリンダー内の水はピストンの上に移動した状態になっています。

ピストン過程4

過程4

ピストンを上昇させると、弁Aはシリンダー内の水におされて、閉じてしまいます。シリンダー内の水は下に落ちることなく、口からあふれだします。同時に、ピストンの下の部分は、吸い込まれる状態になりますので弁Bが開き、下から水を吸い上げます。

過程1へ戻ります。この動作を繰り返して水を汲み上げます。

 

 

水を圧送する仕組み(月星号など)

押し上げ機能つきのポンプは、密閉された構造になっているため、くみ上げられた水が、そのままポンプを押し上げる力によって押し出される仕組みになっています。口の先に浄水器をとりつけたり、ホースをつけて水を散水したりすることができるようになっています。

手押しポンプはどのくらいの深さまで汲み上げ可能か?

シリンダーの内部がピストンの上昇により真空状態なることから、井戸水面にかかる大気圧(1気圧10m)が水を配管内に押し上げることになります。汲み上げる水が10mまであがると配管の中の水の重さと平衡してしまいますので、限度は10mとなります。実際にはメーカーは効率性などから7mから8mまでを限度としております。これは、電動式のポンプでも同様です。

ワンポイント:高地になるほど吸い上げる能力は低下します。

高度
(海抜m)
0 100 200 300 400 500 1000 5000
気圧
(水銀柱cm)
76.0 75.1 74.2 73.3 72.4 71.6 67.4 63.4
理論上の
吸上げ高
10.33 10.2 10.08 9.97 9.87 9.7 9.0 8.6

 

水の温度 0 20 50 60 70 80 90 100
理論上の吸い上げ高 10.336 9.685 9.042 7.894 7.208 5.562 2.926 0
実吸い上げ高 7.0 6.5 4.0 2.5 0.5 0 0 0

「改著実用建築給排水設備」井上長治著、(有)昭晃堂 S38.5.15

さて、8mぐらいになるとどういう現象が生じるのでしょうか。感じとしては、ハンドルの先にゴムがついていて、引っ張られる感じになります。無理に動作させると、木玉(ピストン)の隙間から空気を吸い込んで「シュバッツ!」という音がします。同時にハンドルが空振りした状態になるので、危険です。7m程度の井戸でも最初の吸い上げ時にも発生します。

7mを越えた井戸で手押しポンプを使いたい場合

今までは7〜8mまでの浅井戸ポンプの構造について説明してきました。それでは7mを越えた井戸には手押しポンプを使うことができないのでしょうか?実は手押しポンプでも7mよりも深くから水を汲み上げる方法があります。下のリンク先では7mを越える井戸にも対応した深井戸手押しポンプを説明しています。

深井戸ポンプの仕組み

手押しポンプの仕組みを知ったら次は井戸堀りの方法!!

井戸掘りページへ

ここまでで手押しポンプの仕組み・構造の話をしてきました。でも実際に手押しポンプを使用するには井戸が必要になります。井戸掘りも手押しポンプの構造と同様に一般的にはあまり知られていません。あまり自分とは関係ないと思っている方も多いと思いますが、実はあなたの家の敷地ないでも井戸をつくることができる可能性があります!!また井戸掘りの方法は機械で掘ったり、やぐらをつくって掘ったりとあり、難しそう、費用が高そうと感じますが、機械を使わずに手掘りでやぐらも立てずに掘る方法があります。条件によれば1日で掘り終ってしまうこともあります。この方法の場合、比較的費用を抑えることができます。ただし、掘るための条件がありますので詳しくは井戸掘りのページをご覧ください。

→ 井戸掘りについて

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