流体抵抗・圧力損失を減らしたい

90度に曲がる配管の断面。曲がりの内側で流れが壁からはがれ、渦ができているイメージ

ポンプやファンの電気代が高い。必要な流量が出ない。ストレーナや曲がりのところで圧力が大きく下がる。年々ポンプの圧力が上がってきた。こうした症状の多くは、配管やダクト、機器の中を流れるときの圧力損失が大きいことが原因です。圧力損失は、直管の壁との摩擦、曲がりや弁などの形の変化、内側に付いた汚れやスケールで生じます。

圧力損失は、どこで生じているかによって効く対策が変わります。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。

目次

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、流体の種類と温度、流量・流速、配管の長さや形、機器の構成、運転のしかたによって異なります。抵抗低減剤は、使える設備が限られます(密閉された冷温水の循環系など)。

記号の理由と出典(15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配管・ダクトの設計見直し◎流速が下がると損失が大きく減り、動力も減るため、管径の見直しが第一候補川口液化ケミカル
A低損失の部品選び○損失の大きい部品を損失の小さい形に替えれば抵抗の合計を下げられるため有効編集部の解説
A付着物・スケール対策○年々悪化しているなら付着物や目詰まりが原因のため、取り除くと有効編集部の解説
A表面の摩擦抵抗の低減△密閉された循環系など使える設備が限られるため、条件つきで有効産業技術総合研究所
A流体解析・圧力の計測○各部の圧力を測れば損失の大きい場所が分かり、手を付ける順を決められるため有効編集部の解説
B配管・ダクトの設計見直し○曲がりや部品の数を減らせば、局所損失そのものを減らせるため有効編集部の解説
B低損失の部品選び◎エルボをベンドに替えるなど形で損失が大きく変わるため第一候補構造計画研究所
B流体解析・圧力の計測○流体解析で渦のできる場所を確かめ、形を比べられるため有効編集部の解説
C付着物・スケール対策◎スケールや汚れが流れの通り道を狭めるのが原因のため、付着の防止と除去が第一候補栗田工業
C流体解析・圧力の計測○差圧の増え方を記録すれば、清掃や洗浄の時期を決められるため有効編集部の解説
D配管・ダクトの設計見直し○管径やルートの候補を解析と計算で比べて決められるため有効編集部の解説
D低損失の部品選び○解析の結果をもとに曲がりや断面の変化をなめらかにできるため有効編集部の解説
D流体解析・圧力の計測◎形が複雑な流路は手計算で見積もりにくく、解析で損失の場所が分かるため第一候補編集部の解説
E表面の摩擦抵抗の低減◎リブレットは摩擦抵抗に効く技術のため、壁面の摩擦を下げたい症状の第一候補ニコン
E流体解析・圧力の計測○溝の大きさと向きを流れに合わせて決めるのに解析が使えるため有効編集部の解説

課題の診断と解決策

A

ポンプ・ファンの電気代が高い・流量が足りない

ポンプやファンの消費電力が大きい。能力に余裕のある機種を選んだはずなのに、必要な流量や風量が出ない。弁やダンパーを絞って流量を合わせている。

ポンプの吐出側の弁をほとんど閉めて流量を絞り、弁のすき間の先で流れが乱れてエネルギーを失っているイメージ
イメージ(AI[ChatGPT]で生成)
起きている現象
ポンプやファンは、配管やダクト全体の抵抗(圧力損失の合計)に打ち勝つだけの揚程(圧力)を出して流体を送ります。抵抗が大きいと、同じ流量を送るのに高い揚程が必要になり、そのぶん動力が増えます。弁やダンパーを絞って流量を合わせる方法は、抵抗をわざと増やしているので、エネルギーの損失になります。
解決に使える技術
選ぶときの注意

配管の抵抗を下げても、ポンプやファンの運転を変えなければ、流量が増えるだけで動力はあまり下がりません。抵抗を下げたぶん、回転数を下げる(インバータ)などの運転の見直しと組み合わせて、はじめて省エネになります。

B

曲がり・弁・ストレーナのところで圧力が大きく下がる

部品の前後で圧力を測ると、曲がりや弁、ストレーナのところで大きく下がっている。配管スペースが狭く、曲がりが多い。

急に曲がるエルボの内側の角の下流で、流れが壁からはがれて渦ができているイメージ
イメージ(AI[ChatGPT]で生成)
起きている現象
流れの向きや断面が急に変わるところでは、流れが壁からはがれて渦ができ、エネルギーが失われます。これを局所損失(形状損失)と呼びます。急に曲がるエルボは、ゆるやかに曲がるベンドより大きな渦ができ、損失が大きくなります。ストレーナのように、流れの向きを変えながら網を通す部品でも損失が生じます。
解決に使える技術
選ぶときの注意

部品の損失は、同じ形でも流速の2乗に比例して大きくなります。流速の速いところにある部品から見直すと効果が出やすくなります。

C

使ううちに圧力損失が増える・流量が落ちる

設置したときは問題なかったのに、年々ポンプの吐出し圧力が上がり、流量が落ちてきた。熱交換器の冷却も効きにくくなった。

配管の内側にスケールや錆こぶが厚く付き、流れの通り道が狭く粗くなっているイメージ
イメージ(AI[ChatGPT]で生成)
起きている現象
水の中のカルシウムやシリカなどが析出したスケール、錆こぶ、汚れが配管や熱交換器の内側に付くと、流れの通り道が狭くなり、内面も粗くなって、圧力損失が増えます。栗田工業は、冷却水系のスケールが、熱交換効率の低下に加えて、ポンプ圧の上昇や流量の低下の原因になるとしています。ストレーナやフィルタの目詰まりも、同じように圧力損失を増やします。
解決に使える技術
選ぶときの注意

スケールの付き方は、水質、温度、濃縮の程度で変わります。どの方法が合うかは、水質を分析してから決めます。

D

設計段階で、どこで圧力損失が出るかわからない

新しい装置や製品の流路で、どこでどれだけ圧力が下がるのかを知りたい。試作を何度も作り直すのは避けたい。

形の複雑な流路の中で、2つの流れがぶつかる合流部に渦が集まり、損失が生じているイメージ
イメージ(AI[ChatGPT]で生成)
起きている現象
直管や標準的な部品の圧力損失は、損失係数を使った手計算で見積もれます。しかし、形が複雑な流路や、部品が近くに並んで流れが干渉するところは、手計算では見積もりにくくなります。流体解析(CFD)を使うと、全体の圧力損失だけでなく、どこで損失が起きているかを流れの様子から確かめられます。
解決に使える技術
選ぶときの注意

解析の結果は、境界条件(入口の流速、出口の圧力など)や流体の物性、乱流のモデルによって変わります。重要な部分は、試作や実機での圧力の計測と合わせて確かめます。

E

壁面の摩擦抵抗そのものを下げたい

配管の形は見直したが、さらに抵抗を下げたい。航空機や風車の翼のように、表面に沿って流れる流体の摩擦抵抗を下げたい。

平らな壁に沿う乱流で、壁の近くに渦がくり返し生まれ、壁との摩擦が大きくなっているイメージ
イメージ(AI[ChatGPT]で生成)
起きている現象
流れが乱流になると、壁の近くで渦がくり返し生まれ、壁との摩擦抵抗が大きくなります。壁の近くの渦の動きをおさえると、摩擦抵抗を下げられます。その方法として、表面に流れの向きにそろった細かい溝を付けるリブレットや、液体に界面活性剤などを加える抵抗低減剤があります。
解決に使える技術
  • 表面の摩擦抵抗の低減表面にサメの肌をまねた微細な溝(リブレット)を付ける。密閉された冷温水の循環系では、抵抗低減剤を加える
  • 流体解析・圧力の計測リブレットの溝の大きさと向きを、場所ごとの流れに合わせて解析で決める
選ぶときの注意

リブレットは摩擦抵抗に効く技術で、形による抵抗(圧力抵抗)には効きません。効果が出る溝の寸法は、流速などの条件で変わります。抵抗低減剤は、開放部のある設備では泡立つため使えない製品があります。

なぜ圧力損失が生じるのか

流体が配管の中を流れると、上流より下流の圧力が下がります。この差が圧力損失で、流体の持つエネルギーの損失です。キーエンスは、圧力損失によって下流の圧力だけでなく、流量や流速も下がると説明しています。

圧力損失は、大きく2つに分けられます。1つは、直管の壁との摩擦による損失です。ダルシー・ワイスバッハの式で表され、管の長さと流速の2乗に比例し、管の内径に反比例します。比例の係数(管摩擦係数)は、流れの状態(レイノルズ数)と内面の粗さで決まります。もう1つは、曲がり・弁・拡大や縮小・分岐など、形が変わるところで生じる局所損失です。部品ごとの損失係数に、流速の2乗に比例する動圧を掛けて求めます。

配管に沿った圧力の変化。直管では長さに比例してゆるやかに下がり、エルボ・弁・ストレーナのところで段になって下がる概念図
配管に沿った圧力の下がり方。直管の摩擦損失と、部品のところの局所損失
AI(Claude)で作成

流速と管径の影響が大きい

同じ流量を太い管と細い管で送ると、細い管では流速が上がって流れが激しく乱れるイメージ
管径:同じ流量でも細い管では流速が上がり、損失が急に大きくなるイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

どちらの損失も、流速の2乗に比例します。同じ流量を細い管で送ると流速が上がるため、圧力損失は急に大きくなります。川口液化ケミカルは、流量が一定のまま配管の内径を1/2にすると、流速が4倍になり、圧力損失は32倍になると説明しています。

圧力損失はポンプ・ファンの動力になる

ポンプやファンは、配管やダクト全体の圧力損失の合計に見合う揚程(圧力)を出して、流体を送ります。流量と揚程の関係を配管の側から表したものを抵抗曲線と呼び、ポンプの性能曲線と交わるところが運転点になります。配管の抵抗を下げると、抵抗曲線がなだらかになり、同じ流量をより低い揚程で送れます。

ただし、抵抗を下げただけでは、ポンプは流量を増やす側に運転点が移ります。省エネにするには、回転数を下げて流量を元に戻します。J-Net21(中小企業基盤整備機構)は、遠心式のポンプや送風機では動力が回転速度の3乗に比例し、回転速度を20%下げると動力は約49%減ると説明しています。弁やダンパーを絞って流量を減らす方法は、抵抗を増やしてエネルギーを捨てているため、回転数を下げる方法より省エネの効果が小さくなります。

ポンプの性能曲線と配管の抵抗曲線。抵抗を下げると運転点が移り、同じ流量ならより低い揚程で送れて回転数を下げられることを示す概念図
ポンプの性能曲線と配管の抵抗曲線。抵抗を下げたぶん回転数を下げると、動力を減らせる
AI(Claude)で作成

原因の切り分け方

ストレーナ・熱交換器・弁の前後に圧力計を付け、目詰まりしたストレーナの前後で圧力の差が大きいイメージ
原因の切り分け:部品の前後の圧力を測り、どこで大きく下がるかを見るイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

まず、ポンプやファンの前後、主な部品(ストレーナ、熱交換器、弁など)の前後に圧力計を付け、どこでどれだけ圧力が下がっているかを測ります。設計の値や、設置したときの値と比べると、損失の大きい場所がわかります。

設置したときから損失が大きいなら、管径や部品の選び方、ルートなど設計の問題を疑います。年々損失が増えているなら、スケールや錆こぶ、ストレーナの目詰まりなど、付着物を疑います。弁が必要以上に絞られていないかも確かめます。

出典:圧力損失とその原因|キーエンス、圧力損失|サイバネットシステム、【流体】熱と流れの不思議vol.3 圧力損失②~形状損失~|構造計画研究所、圧力損失|川口液化ケミカル、ポンプや送風機の回転速度調整による省エネとは?|J-Net21

解決技術の詳細

圧力損失を減らす方法は、大きく分けて、①配管・ダクトの設計を見直す、②損失の小さい部品を選ぶ、③付着物やスケールを防ぎ、取り除く、④壁面の摩擦抵抗そのものを下げる、⑤流体解析と計測で損失の場所を確かめる、の5つです。損失がどこで生じているかに合わせて組み合わせます。

圧力損失を減らす5つの方向(配管・ダクトの設計、損失の小さい部品、付着物・スケール対策、壁面の摩擦抵抗の低減、解析と計測)の分類図
圧力損失を減らす5つの方向
AI(Claude)で作成

配管・ダクトの設計を見直す

いちばん効果が大きいのは、流速を下げることです。圧力損失は流速の2乗に比例するため、管径を1段太くするだけでも、損失は大きく下がります。太くすると配管の費用やスペースが増えるので、ポンプの動力の削減分と比べて決めます。

配管は短く、曲がりや部品は少なくします。部品どうしを近づけすぎると、乱れた流れのまま次の部品に入るため、損失が増えることがあります。

同じ流量で管径を細くしたときの直管の圧力損失の倍率。内径0.9倍で約1.7倍、0.7倍で約5.9倍、1/2で32倍になる棒グラフ
同じ流量で管径を細くしたときの直管の圧力損失の倍率。管摩擦係数を一定とした概算
AI(Claude)で作成

損失の小さい部品を選ぶ

急に曲がるエルボでは内側に渦ができ、ゆるやかに曲がるベンドでは流れが滑らかに曲がるイメージ
エルボとベンド:急に曲がるほど大きな渦ができるイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

曲がりは、急に曲がるエルボより、ゆるやかに曲がるベンドのほうが損失が小さくなります。構造計画研究所が内径500mm・流速20m/sの条件で行った解析では、エルボの圧力損失が157kPa、ベンドが81kPaで、ベンドの中に整流板を付けると46kPaまで下がりました。

ストレーナは、流れの向きを変えて網を通すY形やU形のほか、流れがまっすぐ通るストレート形があります。弁も、全開のときに流路がまっすぐ抜ける形式を選ぶと、損失を小さくできます。部品の損失は、メーカーのカタログの損失係数や圧力損失のグラフで比べます。

付着物・スケールを防ぎ、取り除く

冷却水などの水の系統では、水の中のスケールの成分が濃くなると、配管や熱交換器に付着します。水処理剤で析出をおさえる方法、ブローで濃縮をおさえる方法、装置でスケールの成分を取り除く方法があります。付いてしまったスケールは、薬品や機械による洗浄で取り除きます。

ストレーナやフィルタは、前後の差圧を記録し、決めた値を超えたら清掃や交換をします。目詰まりしたまま運転を続けると、流量が落ちるだけでなく、ポンプの吸込側では圧力が下がってキャビテーションの原因にもなります。

壁面の摩擦抵抗そのものを下げる

流れの向きにそろった細かい溝(リブレット)の上で、壁の近くの渦が溝の山の上にとどまるイメージ
リブレット:流れの向きにそろった細かい溝で、摩擦抵抗を下げるイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

リブレットは、サメの肌をまねて、表面に流れの向きにそろった微細な溝を付ける技術です。ニコンによると、流体の抵抗は圧力抵抗と摩擦抵抗に分けられ、リブレットは摩擦抵抗に効きます。溝があることで、乱流の渦と壁との間に距離ができ、接触面積も減るため、摩擦抵抗が下がります。航空機の機体、風力タービン、ガスタービンなどへの応用が進められています。

液体では、長い鎖状の高分子をごく少し溶かすと、乱流の摩擦抵抗が下がることが知られています(トムズ効果)。界面活性剤を加えても、流れの抵抗を下げられます。産業技術総合研究所は、札幌市役所本庁舎の暖房用の循環水に界面活性剤を約0.5%の濃度で加え、循環ポンプの運転周波数を50Hzから35Hzに下げても定格流量を保ち、電力量を65%削減したと発表しています。ただし、使える設備は密閉された循環系などに限られ、水質や防錆剤との相性を事前に確かめる必要があります。

流体解析と計測で損失の場所を確かめる

流体解析(CFD)では、流路の中の流速と圧力の分布を計算し、どこで渦ができて損失が生じているかを確かめられます。曲がりの半径、整流板の有無、断面の変わり方など、形の候補を試作の前に比べられます。

実機では、部品の前後に圧力計や差圧計を付けて圧力損失を測ります。解析の結果と実測を比べて、解析の条件が合っているかも確かめます。

出典:【流体】熱と流れの不思議vol.4 圧力損失③~エルボ・ベンド~|構造計画研究所、冷却水系で発生する障害の種類―スケール障害―|栗田工業、リブレット加工 概要|ニコン、トムズ効果|日本機械学会、界面活性剤を利用して循環ポンプ動力の65%の省エネを達成|産業技術総合研究所

圧力損失を減らす技術を持つ企業

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
ベン弁・ストレーナメーカー流れがまっすぐ通るストレート形ストレーナで、ストレーナでの圧力損失をおさえる。Y形・U形・ストレート形の選び方にも対応する。A ポンプ・ファンの電気代が高い・流量が足りない
B 曲がり・弁・ストレーナのところで圧力が大きく下がる
構造計画研究所解析ソフト・受託解析熱流体解析で、配管や流路の形による圧力損失の違いと、損失の大きい場所を試作の前に確かめる。解析の受託も行う。A ポンプ・ファンの電気代が高い・流量が足りない
B 曲がり・弁・ストレーナのところで圧力が大きく下がる
D 設計段階で、どこで圧力損失が出るかわからない
フロンティアテクノロジー熱交換器の洗浄装置メーカー電解式スケール除去装置で、薬品を使わずに冷却水のスケールの成分を減らす。C 使ううちに圧力損失が増える・流量が落ちる
周南水処理水処理密閉式の水循環システムに配管抵抗低減剤「LSP-01」を加え、配管を替えずにポンプの電力を下げる。A ポンプ・ファンの電気代が高い・流量が足りない
E 壁面の摩擦抵抗そのものを下げたい
ニコン光学・精密機器メーカー(レーザー加工)レーザーで表面に微細な溝を付けるリブレット加工で、表面に沿う流れの摩擦抵抗を下げる。E 壁面の摩擦抵抗そのものを下げたい
企業名を押すと各社の紹介へ、症状を押すと上の症状の説明へ移ります(各社の公開情報をもとに編集部で整理。課題の絵は AI[ChatGPT]で生成したイメージ)

株式会社ベン|流れがまっすぐ通るストレート形ストレーナ

ベンは、減圧弁・安全弁・電磁弁・ストレーナなど、流体制御弁の専門企業です。自動制御弁を中心に製造・販売しています。

ベンのストレート形ストレーナ KT-1型の外観写真
ストレート形ストレーナ KT-1型(出典:KT-1型 ストレーナ|ベン)

ベンの得意技術

技術内容
ストレート形ストレーナ(KT形)流入口と流出口が一直線に並ぶストレートタイプのストレーナ。同社は、従来のストレーナの施工、メンテナンス性、圧力損失などの問題点を解消できるとしている
KT-1型の仕様呼び径50〜300、適用圧力1.0MPa以下、流体温度184℃以下。スクリーンはステンレス製
ストレーナのラインアップY形(KY形)、U形(KU形)、ストレート形(KT形)をそろえ、用途に合わせて選べる

ストレーナの種類ごとの違いは、同社のよくある質問(動画)で説明されています。

ベンが解決できる課題

  • 配管のストレーナで圧力が大きく下がっている
  • ストレーナの点検や網の清掃をしやすくしたい
  • Y形・U形・ストレート形のどれを選ぶか決めたい

出典:KT-1型 ストレーナ|ベン、ストレーナの種類の違いを教えてください|ベン、事業内容|ベン

株式会社構造計画研究所|熱流体解析で、圧力損失の大きい形と場所を見つける

構造計画研究所とは

構造計画研究所は、東京都中野区に本社を置くエンジニアリング会社です。熱流体解析ソフトウェアの販売と、解析の受託やコンサルティングを手がけています。

エルボ157kPa、ベンド81kPa、整流板付きベンド46kPaの圧力損失を比べた棒グラフ
エルボ・ベンド・整流板付きベンドの圧力損失の解析例
出典:構造計画研究所の技術コラムの数値をもとに AI(Claude)で作成

構造計画研究所の得意技術

技術内容
熱流体解析ソフトウェア3次元CADにアドオンして使う設計者向けの熱流体解析ソフト「Simcenter FLOEFD」シリーズや、「SOLIDWORKS Flow Simulation」などを扱う
受託解析サービス技術者が課題を聞き取り、解析プランを提案して、解析から成果物の納品まで行う
圧力損失の解析事例技術コラムで、エルボとベンド、整流板の有無による圧力損失の違いや、急拡大管の圧力損失を、手計算と解析で比べて公開している

構造計画研究所が解決できる課題

  • 配管や流路の形で、圧力損失がどれだけ変わるかを試作の前に知りたい
  • 装置のどこで圧力損失が生じているかを、流れの様子から確かめたい
  • 社内に解析の担当がいないので、解析を任せたい

出典:【流体】熱と流れの不思議vol.4 圧力損失③~エルボ・ベンド~|構造計画研究所、受託解析サービス|構造計画研究所、熱・流体解析|構造計画研究所

フロンティアテクノロジー株式会社|薬品を使わずにスケールの成分を減らす電解式スケール除去装置

フロンティアテクノロジーとは

フロンティアテクノロジーは、福岡県直方市に本社を置く、熱交換器の洗浄装置のメーカーです。ボール式熱交換器自動洗浄装置と、電解式スケール除去装置の製造・販売を手がけています。

電解式スケール除去装置WETの導入前と導入半年後の熱交換器の伝熱管チューブ端面の写真
「WET」導入前(左)と導入半年後(右)の熱交換器の伝熱管チューブ。異なる熱交換器のため単純な比較はできない、と同社は注記している(出典:電解式スケール除去装置「WET」の導入効果・メリット|フロンティアテクノロジー)

フロンティアテクノロジーの得意技術

技術内容
電解式スケール除去装置「WET」冷却水・補給水の経路に設置し、水中のスケール成分をタンク内で電気分解して強制的に析出させ、冷却水中のスケール成分の濃度を下げる
付着の防止と溶出新たなスケールの付着を防ぐだけでなく、水中のスケール成分の濃度を下げることで、すでに付着したスケールの溶出を促す効果もあるとしている
ランニングコスト必要なランニングコストは電気代のみ。メンテナンスは3か月から1年ごとのタンク内の定期清掃

フロンティアテクノロジーが解決できる課題

  • 冷却水の配管や熱交換器にスケールが付き、流れが悪くなってきた
  • 水処理剤を使わずにスケールをおさえたい

公開されている実績

  • 水冷式の実験設備を持つ企業で、「WET」の導入前に伝熱管チューブの一部がふさがるほどのスケールが付いていたが、導入から半年後の定期整備では付着の状況が大きく改善していた(異なる熱交換器のため単純な比較はできない、と同社は注記している)

出典:電解式スケール除去装置「WET」の導入効果・メリット|フロンティアテクノロジー、会社概要|フロンティアテクノロジー

周南水処理株式会社|循環水に加えて配管の抵抗を下げる配管抵抗低減剤「LSP-01」

周南水処理とは

周南水処理は、栗田工業の山口県の特約店として水処理を手がける会社です。密閉式の水循環システム向けに、配管抵抗低減剤「LSP-01」を扱っています。

密閉された冷温水の循環系に配管抵抗低減剤を加え、配管の抵抗を下げてポンプの電力を削減する流れの模式図
配管抵抗低減剤を密閉冷温水系に加えて、ポンプの電力を下げる仕組み
出典:周南水処理の公開情報をもとに AI(Claude)で作成

周南水処理の得意技術

技術内容
配管抵抗低減剤「LSP-01」密閉式水循環システムの循環水に加えて水の抵抗を下げ、循環ポンプの電力を削減する添加剤。主成分の界面活性剤が流れをスムーズにする
抵抗が下がる仕組み界面活性剤と対イオンが棒状のミセルをつくり、乱流の構造をおさえる。同社は、水循環設備の輸送エネルギーを20〜50%低減できるとしている
防錆と導入実績防錆剤を含む。200か所以上の施設で導入実績がある

使えるのは、ビル・工場・病院などの5〜65℃の密閉冷温水系です。開放部のある循環設備では、主剤の界面活性剤が泡立つため導入できません。漏水などで薄まると効果が下がるため、定期的に濃度を測ります。

周南水処理が解決できる課題

  • 空調の冷温水ポンプの電気代を、配管を替えずに下げたい
  • 密閉された循環系で、流量に余裕を持たせたい

公開されている実績

  • ビジネスホテル(15kWのポンプ1台)で電力量を48%削減
  • 半導体関連の工場(45kWのポンプ3台)で、インバータを54Hzから48Hzに下げて21%削減

出典:LSP-01(配管抵抗低減剤)|周南水処理、技術情報|周南水処理、導入事例|周南水処理、よくある質問|周南水処理

株式会社ニコン|レーザーで表面に微細な溝を付けるリブレット加工

ニコンは、カメラや半導体露光装置などで知られる光学・精密機器のメーカーです。レーザー加工の技術を使い、表面の摩擦抵抗を下げるリブレット加工を手がけています。

流れに垂直な断面で、平らな壁では渦が壁に近づき、リブレットを付けた壁では溝の山で渦が遠ざけられることを比べた模式図
リブレットが摩擦抵抗を下げる仕組み
出典:ニコンの公開情報をもとに AI(Claude)で作成

ニコンの得意技術

技術内容
レーザーによるリブレット加工樹脂フィルムに加えて、樹脂材・金属材・コートや塗装の面にも直接リブレットを付けられる。フィルムが溶ける高温の環境や、はがれるような強い流れの中でも使えるようにした
3次元曲面への加工3次元の曲面に直接加工できるため、フィルムを貼るときのしわやはがれの心配がない
解析から加工まで効果が出る溝の寸法は場所ごとの流れで変わるため、リブレットの解析を専門とする bionic surface technologies 社と組み、最適な形の設計と効果の予測解析から加工までを提供する

ニコンが解決できる課題

  • 翼や機体など、表面に沿って流れる空気や水の摩擦抵抗を下げたい
  • 高温や強い流れで、リブレットのフィルムが使えなかった

公開されている実績

  • ANAの特別塗装機「ANA Green Jet」の主翼付け根付近と胴体上面の一部に、リブレットフィルムを装着した実証実験。ANAが保有するすべての飛行機に展開した場合、約2%の燃費改善効果が期待されるとしている

出典:リブレット加工 概要|ニコン、カーボンニュートラルを目指す、航空機の技術革新-リブレット加工|ニコン

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、対策選びが早くなります。

  • 流体の種類(水、油、空気など)、温度、粘度
  • 流量・風量と、そのときの主な部品の前後の圧力(実測値があれば)
  • 配管・ダクトの系統図(管径、長さ、曲がり・弁・ストレーナなどの数と種類)
  • ポンプ・ファンの型式、性能曲線、運転のしかた(インバータの有無、弁やダンパーの開度)
  • 圧力損失が設置したときから大きいのか、年々増えているのか
  • 水質(冷却水や冷温水なら、スケールや防錆の管理のしかた)
  • 密閉された循環系か、開放部のある系統か
  • 変えられる範囲(配管の交換、部品の交換、薬剤の追加、運転の見直しなど)

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29日

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