ポンプのキャビテーションを防ぎたい

ポンプから「ガラガラ」「パチパチ」という異音がする、思ったほど水が上がらない、分解したら羽根車が虫食いのように削れていた。こうした症状の多くは、キャビテーションが原因です。

原因が吸込側の配管にあるのか、ポンプの選び方にあるのか、材料にあるのかによって、効く対策は変わります。まずは次のマトリクスで、自分の課題に近いものと、使える技術を確かめてください。

課題と解決技術のマトリクス

◎ 第一候補○ 有効△ 条件によって有効

※記号は一般的な傾向に基づく目安です。実際の効果は、ポンプの形式や運転条件によって異なります。

記号の理由と出典（21件）

マトリクスの記号ごとに、理由と出典をまとめました。出典が「編集部の解説」のものは、この記事の本文の説明をもとにした編集部の評価です。症状の記号を押すと、その症状の説明へ移ります。

症状	技術	記号	理由	出典
A	吸込条件の見直し	◎	配管を太く短くするなど現場側の余裕を増やし、気泡ができる原因そのものを取り除けるため第一候補	編集部の解説
A	ポンプの選定・運転	◎	回転数を下げるなどでポンプ側の要求を小さくでき、既設ポンプでも取り組みやすいため第一候補	編集部の解説
A	流体解析	○	気泡が発生しつぶれる場所を確かめて原因を絞れるが、音そのものは減らせないため有効	編集部の解説
A	可視化	○	気泡の発生や崩壊を観察して、異音の原因の見当をつけられるが、直接の対策ではないため有効	編集部の解説
B	吸込条件の見直し	◎	吸込配管や液面、ストレーナの詰まりを確認してNPSHAを増やし、揚程低下の原因に直接対処できて第一候補	編集部の解説
B	ポンプの選定・運転	◎	吸込性能の足りないポンプを見直し、必要なNPSHRの小さい機種に替えられるため第一候補	荏原製作所
B	流体解析	○	ポンプ内部の圧力分布から気泡の出る場所を予測でき、揚程低下の原因の特定に役立つため有効	編集部の解説
B	可視化	△	気泡による入口のふさがりは観察できるが、実機では見られない場合があり、条件によって有効	編集部の解説
C	吸込条件の見直し	○	原因を取り除けば損傷の進行も止められるが、条件を変えられない場合も多く有効	編集部の解説
C	ポンプの選定・運転	○	運転点や回転数を見直して気泡の発生を減らせれば、削れの進行を抑えられるため有効	編集部の解説
C	材料・表面処理	◎	運転条件を変えられなくても、硬い材料や表面処理で削れにくくでき、壊れるまでの時間を延ばせるため第一候補	千代田第一工業
C	流体解析	○	エロージョンが起きる場所を予測でき、材料や形状を見直す手がかりになるため有効	IDAJ
C	可視化	△	気泡がつぶれる場所の観察で損傷の原因は確かめられるが、削れを防ぐ対策ではなく条件つきで有効	編集部の解説
D	ポンプの選定・運転	○	配管と運転条件のどちらに原因があるかを、運転点を見て判断できるため有効	伏虎金属工業
D	流体解析	○	ポンプ内部の圧力分布から気泡が出る場所を予測でき、キャビテーションかどうかの判断材料になるため有効	編集部の解説
D	可視化	◎	気泡の発生や崩壊を実際に観察でき、損傷の原因が本当にキャビテーションか確かめられるため第一候補	カトウ光研
E	吸込条件の見直し	○	NPSHAに余裕を持たせた配管にできるが、設計の自由度が限られることもあり有効	編集部の解説
E	ポンプの選定・運転	◎	吸込性能の高いポンプや羽根車形状を、設計の段階から選べるため第一候補	荏原製作所
E	材料・表面処理	○	設計で削れにくい材料にできるが、壊れるまでの時間を延ばす対策にとどまるため有効	編集部の解説
E	流体解析	◎	試作の前にエロージョンの出る位置を予測でき、設計の手戻りを防げるため第一候補	IDAJ
E	可視化	△	模型で気泡の様子を確かめられるが、実機では観察できない場合があり、条件によって有効	編集部の解説

課題の診断と解決策

なぜキャビテーションが起きるのか

キャビテーションとは、液体の圧力が飽和蒸気圧より下がったときに液体が沸騰して気泡ができ、その気泡が圧力の高い場所へ流されてつぶれる現象です。ポンプでは、羽根車の入口付近で圧力がもっとも低くなるため、ここで気泡が生まれやすくなります。

キャビテーションが起きるかどうかは、NPSH（有効吸込ヘッド）という指標で判断します。NPSHには2つの種類があります。

ひとつは、ポンプを設置する現場の条件で決まる「有効NPSH（NPSHA）」です。吸込側の液面の高さ、液面にかかる圧力、配管の損失、液体の温度（飽和蒸気圧）によって決まり、現場側がどれだけ余裕を持って液体をポンプに届けられるかを表します。

もうひとつは、ポンプ自体の性能で決まる「必要NPSH（NPSHR）」です。ポンプがキャビテーションを起こさずに運転するために必要な吸込条件を表し、一般には、キャビテーションによって全揚程が3％低下するときの値で示されます（多段ポンプでは初段の全揚程が3％低下するときの値）。

キャビテーションを防ぐ基本は、NPSHAがNPSHRを上回るようにすることです。注意したいのは、NPSHRは「揚程が3％落ちた点」で決めているため、その時点ではすでに気泡が発生しているという点です。騒音やエロージョンまで防ぎたい場合は、NPSHAにさらに余裕を持たせる必要があります。

この考え方で整理すると、原因は次のどちらかに分けられます。

現場側の余裕（NPSHA）が足りない場合は、吸込配管が長い・細い、液面が低い、液温が高い、ストレーナが詰まっているといった原因が考えられます。ポンプ側の要求（NPSHR）が大きすぎる場合は、回転数が高い、流量が大きすぎる運転点で使っている、ポンプの吸込性能が用途に合っていないといった原因が考えられます。

解決技術の詳細

キャビテーション対策は、原因そのものを取り除く対策と、キャビテーションが起きても壊れにくくする対策に分かれます。基本は、まず原因を取り除く対策を検討し、それでも条件を変えられない場合に材料や表面処理で寿命を延ばすという順番です。実際には、設置スペースや工程の制約で吸込条件を変えられないことも多く、複数の対策を組み合わせるのが一般的です。

吸込条件を見直す

現場側の余裕（NPSHA）を増やす対策です。原因そのものを取り除けるため、条件を変えられるなら最初に検討したい方法です。既設ポンプの場合は、配管工事が必要になることがあります。

具体的には、ポンプを吸込タンクの近くや低い位置に設置する、吸込配管を太く短くして曲がりや弁を減らす、吸込側の液面を高く保つ、タンクを加圧する、ストレーナを定期的に清掃するといった方法があります。液体の温度を下げられる場合は、飽和蒸気圧が下がるためNPSHAが増えます。

ポンプの選定・運転を見直す

ポンプ側の要求（NPSHR）を小さくする対策です。

既設のポンプで取り組みやすいのは、回転数と運転点の見直しです。NPSHRは回転数が高いほど大きくなるため、インバータで回転数を下げるとキャビテーションが起きにくくなります。また、最高効率点から大きく外れた運転は、流量が多すぎても少なすぎてもキャビテーションの原因になるため、適正な運転点に戻すことも有効です。

ポンプを選び直す場合は、吸込性能の高い機種を選びます。羽根車の手前にらせん状の羽根（インデューサ）を付けて吸込性能を高めたポンプや、両吸込形のポンプ、主ポンプの手前に吸込性能の良いブースターポンプを置き、圧力を上げてから主ポンプに送る構成などがあります。液体の性質によっては、渦巻ポンプから容積式ポンプに切り替えるという選択肢もあります。

材料・表面処理で壊れにくくする

キャビテーションが起きても、羽根車やケーシングが削れにくいようにする対策です。運転条件を変えられない場合や、わずかなキャビテーションが避けられない場合に効果を発揮します。

材料では、鋳鉄よりもステンレス鋳鋼や二相ステンレスなど、硬さと粘り強さを両立した材料のほうがエロージョンに強い傾向があります。表面処理では、硬質のめっきや溶射、肉盛溶接で表面を硬くする方法があり、削れた部品の補修にも使えます。

溶射肉盛による遠心ポンプのケーシングの補修例。この例の損傷原因は羽根車との接触による摩耗で、キャビテーションによるものではありませんが、削れた部分を肉盛で元の形に戻す方法は同じです（出典：横型遠心ポンプのケーシング補修｜千代田商事）

ただし、材料や表面処理はあくまで「壊れるまでの時間を延ばす」対策です。騒音や揚程の低下といった症状は残るため、原因を取り除く対策と組み合わせて考えることが大切です。

解析・可視化で原因を特定する

キャビテーションは、羽根車の内部という目に見えない場所で起きるため、どこで気泡が発生し、どこで損傷につながっているのかを特定するのが難しい現象です。

そこで役立つのが、流体解析（CFD）と可視化の技術です。流体解析では、ポンプ内部の圧力分布から気泡が発生する場所を予測でき、設計段階で羽根の形状を見直したり、エロージョンが起きやすい場所を事前に把握したりできます。可視化では、ハイスピードカメラなどで気泡の発生や崩壊を実際に観察し、損傷の原因を確かめられます。

キャビテーション対策の技術を持つ企業

各企業が解決できる課題と技術の内容を、企業が公開している情報をもとに紹介します。

企業	解決できる課題	種類	何ができるか	合う症状
荏原製作所	A異音・振動B揚程・流量不足E設計で予防	ポンプメーカー	キャビテーションを抑えるポンプの設計・製作。吸込性能が足りないポンプの見直しや、NPSH の考え方に合った機種選び	A 異音・振動が大きい B 揚程・流量が出ない E 設計段階でキャビテーションを防ぎたい
伏虎金属工業	A異音・振動B揚程・流量不足D原因の切り分け	ポンプメーカー	高粘度液に強い容積式ポンプと、配管・運転条件の見直し。異音や流量不足の原因が配管と運転条件のどちらかを探る	A 異音・振動が大きい B 揚程・流量が出ない D 原因が本当にキャビテーションか分からない
千代田第一工業	C羽根車の削れ	表面処理	エロージョンに強い表面処理「ダイクロン」。運転条件を変えられないときの羽根車・ケーシングの削れを抑える	C 羽根車やケーシングが削れる
IDAJ	D原因の切り分けE設計で予防	解析ソフト	流体解析で、エロージョンが起きる場所を試作の前に予測する	D 原因が本当にキャビテーションか分からない E 設計段階でキャビテーションを防ぎたい
カトウ光研	D原因の切り分け	可視化	高速度撮影で、気泡がつぶれる場所と衝撃波の伝わり方を目で見て確かめる	D 原因が本当にキャビテーションか分からない

株式会社荏原製作所｜キャビテーションを抑えるポンプの設計・製作

荏原製作所は、大手ポンプメーカーです。ビルや工場で使う標準ポンプから、上下水道や排水機場向けの大型ポンプ、エネルギー分野のポンプまで、幅広い用途のポンプを設計・製作しています。キャビテーションの基礎知識をまとめた技術資料（全3回）も公開しています。

技術	内容
流体解析によるキャビテーションの解明	先端的な流体解析技術で、ポンプ内部で起きるキャビテーションの現象を解き明かす
キャビテーションを抑えるポンプの設計・製作	解析で得た知見を、羽根車などの設計・製作に反映する

• 今のポンプの吸込性能が足りず、キャビテーションが起きている問題を解決したい
• NPSHの考え方がわからず、キャビテーションが起きにくいポンプを選べない問題を解決したい

出典：キャビテーション関連技術｜荏原製作所、ポンプキャビテーション現象の基礎知識［第1回］

伏虎金属工業株式会社｜高粘度液に強い容積式ポンプと、配管・運転条件の見直し

伏虎金属工業は、和歌山県和歌山市に本社・工場を置く工業用ポンプメーカーです。二軸スクリューポンプやラジアルベーンポンプなど、容積式ポンプを中心に製造・開発しています。

技術	内容
高粘度の液体に強い容積式ポンプ	すき間が狭く吸込能力の高い容積式ポンプで、遠心ポンプでは対応しにくい液体を送る
振動・異音の原因診断と改善提案	部品の交換だけで済ませず、なぜキャビテーションが起きているのか、どの運転点に無理があるのかを判断し、配管の改善や運転条件の見直しを含めて提案する

あわせて同社は、吸込能力が高すぎる場合にはキャビテーションに似た症状が出ることがあるという注意点も示しています。

• 高粘度の液体を送るときに起きる、異音や吐出流量の不足を解決したい
• 振動や異音の原因が、配管と運転条件のどちらにあるのか分からない問題を解決したい
• これから導入するポンプで、配管レイアウトや液温・粘度に合った機種を選べない問題を解決したい

出典：キャビテーションを防ぐポンプ対策完全ガイド｜伏虎金属工業

千代田第一工業株式会社｜キャビテーション・エロージョンに強い表面処理「ダイクロン」

千代田第一工業は、表面処理「ダイクロン」「ブラストロン」を手がける企業です。

技術	内容
表面処理「ダイクロン」	密着力が高くはがれにくい皮膜で、表面の硬さはマイクロビッカースで1000前後（HV1000前後）
キャビテーション・エロージョン対策の組み立て	①表面を平滑にする、②母材をオーステナイト系からマルテンサイト系に変えるなどして硬さを上げる、③そのうえでエロージョン摩耗に強い表面処理を施す、という順番で対策を提案する

母材が変形すると皮膜も追従して効果が出にくいため、表面処理だけで効果が出なかった場合は、母材の見直しが鍵になります。

• 運転条件を変えられない中で起きる、インペラやケーシングの削れを解決したい
• 表面処理をしてもエロージョンを十分に防げない問題を解決したい

公開されている実績

• ポンプケーシング、インペラ、ジェットポンプ、超音波振動子などへの処理
• 母材をオーステナイト系からマルテンサイト系に変更し、寿命が大幅に伸びた事例

出典：キャビテーション・エロージョン｜千代田第一工業

株式会社IDAJ｜エロージョンが起きる場所を予測する流体解析

IDAJは、横浜市に本社を置くCAE（コンピュータを使った設計解析）のソリューション企業で、流体解析ソフト「CONVERGE」を取り扱っています。

技術	内容
キャビテーション解析	CONVERGEの標準的なキャビテーションモデルで、気泡の発生を予測する
エロージョンの予測	ユーザー定義関数を追加し、気泡の崩壊にともなうエロージョンが起きる場所を予測する
ギャップモデル	すき間の流れを定式化したモデルを組み込み、粗いメッシュでも狭いすき間の流れを再現する

• 試作や実機試験の後にエロージョンが見つかり、設計の手戻りが出る問題を解決したい
• すき間の狭い部分の流れを解析すると、メッシュが細かくなりすぎる問題を解決したい

公開されている実績

• スクリュー式ポンプを対象に、エロージョンのリスクが生じる位置を予測した解析事例

出典：スクリュー式ポンプのエロージョン評価｜IDAJ

カトウ光研株式会社｜気泡の崩壊と衝撃波を目で見て確かめる可視化

カトウ光研は、可視化技術を手がける企業です。製品デモや機器のレンタルについても案内しています。

技術	内容
シュリーレン法による可視化	液体の中に生じる密度の変化や圧力波、衝撃波の伝わり方を目で見える形にする。衝撃波や圧力波の観察には、システムシュリーレン「SSシリーズ」を使う
ハイスピードカメラによる撮影	シュリーレンと組み合わせて、気泡の発生や崩壊を記録する

• 損傷の原因が本当にキャビテーションなのか、どこで気泡がつぶれているのか分からない問題を解決したい
• 気泡がつぶれるときの衝撃波が、どのように伝わるのか評価できない問題を解決したい

公開されている実績

• クラウドキャビテーションが崩壊するときの衝撃波を、1秒間に30万コマで撮影して可視化した事例

出典：キャビテーションとは｜カトウ光研

選ぶ前に確かめる条件

企業に相談したり、対策を選んだりする前に、次の条件を整理しておくと、原因の切り分けと対策選びが早くなります。

• 送る液体の種類・温度・粘度
• 吸込側の液面の高さとタンクの圧力
• 吸込配管の長さ・径・曲がり・弁の数
• 運転点（流量・揚程）と最高効率点の位置
• 回転数とインバータの有無
• カタログ上のNPSHRと、現場のNPSHAの計算値
• 損傷している場所と形（羽根の入口付近か）
• 羽根車・ケーシングの材質と、既設か新設か

関連する課題

この課題に関係する分野・技術・製品のページ

※アイキャッチ画像は、AI（ChatGPT）で生成したイメージです。実在の製品ではありません。

情報の確認日：2026年9月28日