サージング（英語表記）surging

デジタル大辞泉

サージング（surging）

ポンプ・送風機・圧縮機を、低流量域で運転するとき、管内の圧力・流量が周期的に変動する現象。振動が激しく運転が不安定になる。

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

サージング
surging

元来，大波が打ち寄せることであるが，機械工学の用語としては，次の二つの現象に対して用いられることが多い。

（1）流体機械のサージング　ターボ形のポンプ，送風機，圧縮機などを回転数一定のまま運転し，流量を減少させていくと，揚程，または圧力比（出口圧力と入口圧力との比）はしだいに増大するが，最高効率点付近で最大値に達した後，その値は減り始め，流量-圧力比（または揚程）の関係で示す特性曲線（図-aの圧力線）が右上がりになる場合がある。この領域で運転すると，流量や圧力が数サイクルの周期で激しく変動し，安定な運転が不能になることがある。この現象をサージングといい，とくに作動流体が気体の場合，圧縮性のために激しくなる。ポンプとタンクおよびその連結管からなる系（図-b）を例にとると，サージング発生の原因として，以下に述べるような管系の抵抗状態と管内流れとの不均衡による運転状態の時間的変化が考えられる。いま急にタンクの水位が⊿Hだけ下がると管路抵抗が低下するが，ポンプの吐出量（タンクの流出量）Q_dはそのままでポンプ揚程も変わらないため，連結管内の流速が加速される。したがって同管内の流量は吐出量以上となり管路抵抗は大きくなるが，タンク水位は上昇し始める。その際のポンプの運転点は，図-aに示すように矢印の方向へと移動し始める。運転点の軌跡（運転線）はそのままポンプの特性曲線上（ポンプ揚程と管路系の抵抗値が等しい）を横切り，それに伴って水位上昇が続くが，管路内の抵抗が増えるためその内部の流速が減少し，最初の流量に戻る。しかし，この時点でのタンク内水位はポンプ揚程以上であり，管路抵抗も高いので，吐出流量は抑制され，しだいにタンク水位も降下する。さらにポンプの特性曲線上を通過し下降し続けると，今度は連結管内の流れが加速され始め，やがて再び最初の流量に戻る。このような運動状態が図に示すようなループで繰り返され，やがて1サイクルごとに自励振動的に発散していくときサージング現象が起こる。これは特性曲線の右上がり部で起こりやすい。すなわち，図-aの0＜Q＜Q_cの範囲では，流量が増すと吐出圧も増大し管路抵抗を上回るため，流量は増大しやすく，逆に流量を減少すると吐出圧は低下し，管路抵抗以下となり流量が減少しやすくなる。これは流れの不安定性を助長することになる。すなわち，右上がり特性領域での流体の振動流に対し，機械は負の抵抗として働き，振動のエネルギーを供給することになる。右下がりの範囲Q_c＜Qではこれと逆になる。各回転数に対応する圧力曲線上でサージング開始点を結んだ曲線をサージング限界線と呼ぶ。以上のことからサージングを防止するためには，特性曲線の右上がり特性部分で使用するほかに，回転数による流量調節，大流量側で運転して余分流量はバイパスで抽気する方法を採用する。またポンプでは，配管中に気相部分が含まれると発生しやすいので，これに対する配慮も必要である。
執筆者：有賀 一郎（2）コイルばねのサージング　コイルばねに生ずる縦波による振動。コイルばねの一端を急激に圧縮すると，まずその端部のピッチが縮まり密な部分が生ずる。その密な部分は波動の伝搬速度で他端に伝わっていき，他端で反射してもとに戻り再び反射を繰り返す。波が1往復するのに要する時間と同じ周期で一端を加振すると，波は加振端で反射するたびに増幅され，共振を起こして大きな振動となる。この現象をコイルばねのサージングと呼ぶ。サージングを起こすと，ばねに大きな繰返し応力を与えることになり，疲労破壊を起こすことがある。また不快な騒音や振動の原因となる。サージングを防ぐには，コイルばねの固有振動数を加えられる振動の振動数よりも高くして共振を避けるとか，あるいはコイルばねの支持端に，波動を完全には反射させないで振動エネルギーを吸収する性質の物質，例えばゴムなどの材料を使用する。またコイルばねの線材全体をゴムで被覆してもよい。
執筆者：井口 雅一

図－ポンプのサージング

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

日本大百科全書(ニッポニカ)

サージング
さーじんぐ
surging

ダム水路式水力発電所の使用水量の変動によって生ずるサージタンクの水面振動。ダム水路式水力発電所の使用水量が変化すると、圧力トンネルで結ばれた貯水池とサージタンクの間にU字管振動が生じ、サージタンクの水面が上昇、下降を繰り返す。これをサージングという。浮体の波による運動（並進運動、回転運動）の一要素で、波の進行方向の並進運動（前後揺れ）もサージングという。

［鮏川　登］

　機械工学でも、ポンプや送風機にある管路をつないで運転すると、ある運転状態で圧力・流量・回転数・所要動力などが周期的に変動し、一種の自励振動をおこすことをサージング現象という。サージング現象がおこると、ポンプの運動を不安定にし、危険を生ずる場合がある。その防止のために、羽根の形状を考慮する、流量・回転数を適当に変えサージング点を避ける、管路の途中にある空気室の容量や管路抵抗を適当に変える、などの方法をとる必要がある。

［中山秀太郎］

[参照項目] | ポンプ

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

サージング
surging

渦巻ポンプ，遠心あるいは軸流送風機，圧縮機などを管路につないで，流量を絞って正規量より少い吐出し量で運転するときに起る管内圧力，吐出し量などの周期的な振動現象。機械の特性，管路抵抗，管内流体の慣性などに基づく自励振動のことが多く，この現象が起きると騒音を発し，機械的振動を生じ，はなはだしい場合には運転不能となる。その防止法としては，(1) 回転速度を下げて吐出し量を調節する，(2) 吸込み弁を絞る，(3) 放風またはバイパスする，(4) 出口案内羽根を絞る，(5) 吐出しまたは吸込み管中の2弁操作による，などの方法がある。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典