真空ポンプ

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真空ポンプとは

ポンプは一般的に液体を扱うものを指します。ですが、真空ポンプは気体を扱うポンプです。真空ポンプはバキュームポンプとも呼ばれます。

真空ポンプは、対象の容器内の気体を排出して、真空状態（低圧状態）を作り出すのに使われます。真空にも圧力の違いにより、低真空・高真空・超高真空・極高真空の4種類があるため、求める真空の度合いにあわせた性能を持つポンプを用意することが必要です。

真空ポンプの原理・仕組み・種類

真空ポンプの原理、仕組み

真空ポンプとは、容器内を低気圧以下の低圧に保持するため、気体を容器内から外へ排出する機会を指します。真空ポンプは「機体輸送式真空ポンプ」と「気体ため込み式真空ポンプ」に分類されます。

気体輸送式真空ポンプは、期待を吸気側から排気側に向かって輸送する方式です。

気体ためこみ式真空ポンプは、真空ポンプの中に吸気側から入る気体を溜め込むことで排気をする方式となっています。気体ためこみ式真空ポンプはさらに「容積移送式」と「運動量輸送式」に分類され、「容積移送式」は「往復同式」と「回転式」があります。「運動量輸送式」にも「機械式」と「流体作動式」の2種類があるなど細かく分かれています。

真空ポンプの種類、使用用途

低真空ポンプ

低真空ポンプには、以下のような種類があります。

ロータリーポンプ
ドライポンプ
メカニカルブースターポンプ

ロータリーポンプは油回転真空ポンプとも呼ばれます。ケーシング内に油を入れ、ロータとの隙間が無くすことで体積効率を高めています。内部にある羽が回転して空気を掻き出すように排出します。真空ポンプといえば、ロータリーポンプを指す程度に一般的です。

ドライポンプは潤滑油や封入する水や油を用いないのが特徴。一対のロータが回転しながら僅かな隙間を作ることで気体を圧縮させて排出します。油類を使用しないため、きれいな空気が必要な現場で使われているポンプです。スクロールポンプもドライポンプに分類されます。

メカニカルブースターポンプは、排出側にルーツ型の油回転式や水封式の真空ポンプを取り付けることで、高い真空度を達成するために使用する粗引き用のポンプです。

吐き出し型高真空ポンプ

吐き出し型の真空ポンプには、以下の様な種類があります。

オイルディフュージョンポンプ
ターボ分子ポンプ

オイルディフュージョンポンプは油拡散ポンプとも呼ばれます。油を加熱して生じる油蒸気に乗せて排気・輸送するポンプです。構造がかんたんで安価なのに加え、メンテナンスもしやすいのが特徴です。

ターボ分子ポンプは、動翼と固定翼の２つのタービンが高速回転することで排気するポンプです。動翼が凄まじい速さで回転するため、通常気圧のまま使用すると負荷がかかることからある程度真空状態にしてから使用します。半導体の製造や分析装置などで使用されます。

溜めこみ型高真空ポンプ

溜めこみ型高真空ポンプには、以下のようなものがあります。

チタンサブリメーションポンプ
イオンポンプクライオポンプ

チタンサブリメーションポンプは、容器内でチタンを加熱してガスを吸着させ圧力を下げます。吸着させるのは残存ガスのため、ある程度真空にした状態で使用します。

イオンポンプは、高電圧を用いて放電したイオンを用いてガスを排気します。オイルを使用せず、振動や騒音の心配もありません。クライオポンプは温度を下げることで気体を個体化させて排出させるポンプです。

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真空ポンプの構造・不具合・トラブル

真空ポンプの構造

真空ポンプの構造は、種類によって異なります。

水封式真空ポンプ

引用元：樫山工業株式会社公式HP（https://www.kashiyama.com/pumps/product/leh-lem/）

羽根車を回転させ、遠心力によって循環流れを作る構造になっています。羽根車の構造により、「エルモポンプ」と「ナッシュポンプ」に分かれます。

油回転式真空ポンプ

引用元：アルバック機工株式会社公式HP（https://ulvac-kiko.com/support/vac07_pumping_oil.html）

油回転式ポンプは大気圧から高真空領域まで効果的に作動できるポンプの中では比較的安定した排気性能が得られるポンプです。油回転式真空ポンプには、「回転翼形（ゲーテ形）」、「振動ピストン形（キニー形）」、「カム形（センコ形）」の3種類があります。

ドライ真空ポンプ

引用元：株式会社荏原製作所公式HP（https://www.ebara.co.jp/jihou/no/list/detail/253-2.html）

ドライ真空ポンプは、ケーシングの中でルーツ形が固定接触をすることなく互いに反対側に回転して気圧を移送する仕組みになっています。

真空ポンプの不具合・トラブル

真空ポンプの不具合やトラブルには下記のようなものが挙げられます。

不具合	原因	対策
軸受があつくなる	軸受が損傷している	軸受を交換する
開封部からの水漏れが多い	グランドパッキンが損傷している軸が摩耗している	グランドパッキンを交換する新品の軸と交換をする

参照元：[pdf]エバラ水封式真空ポンプ　ＮＶ型　取扱説明書https://www.ebook.ebara.com/manual/pdf/02/02-anv04-7980-a.pdf

いずれも業者に修理を依頼することで解決する可能性が高いです。液漏れの場合はグランドパッキンを交換する、異常音があったときは密封玉軸受を交換するなど、部品交換でも不具合がおさまることが期待できます。

真空ポンプのメーカー一覧

真空ポンプは下記のメーカーで取り扱っています。

油回転ポンプ

神港精機株式会社
アルバック
エドワーズ株式会社
佐藤真空株式会社

ドライポンプ

株式会社アンレット
樫山工業株式会社
オリオン機械株式会社
ライボルト株式会社

水封式真空ポンプ

株式会社荏原製作所
株式会社鶴見製作所
株式会社ニクニ
株式会社宇野澤組鐵工所

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