真空ポンプとは？

真空ポンプとは、容器内を真空にするために容器内の空気を外に排出するための機械です。真空ポンプと真空に対応した容器を用いると、容器の中の空気を外に出して気圧を下げることが可能になります。

なお、真空とはどういう状態かと言うと、通常の気圧より減圧された低圧状態のことで、私たちが生活している場所にある空気は1気圧です。

真空ポンプの性能

真空ポンプにはいろいろな性能があります。真空度が圧力1mbarsの中真空、10-3mbarsの高真空、10-7mbarsの超高真空の3タイプです。圧力が低いと1cm3当たりの分子数は小さくなり、真空の質が向上します。

そのため、使用する目的に合った適切な真空ポンプを選択することが大切です。またポンプの流量や化学的適合性、潤滑油、点検とコストにも気を付けましょう。

真空ポンプの4つの種類

真空ポンプを動作原理で層別すると「気体輸送式真空ポンプ」と「気体溜込式真空ポンプ」です。それをさらに層別していくと、「気体溜込式真空ポンプ」は「容積移動式真空ポンプ」と「運動量輸送式真空ポンプ」の2つの仕様になります。

さらに、「容積移動式真空ポンプ」は、「往復動式ポンプ」と「回転式ポンプ」、「運動量輸送式真空ポンプ」は、「機械式ポンプ」と「流動作動式ポンプ」があります。

それぞれの種類について詳しく見ていきましょう。

真空ポンプの種類1：往復動式

往復動ポンプとは、ポンプ室の容積を変化させて送液するポンプです。ダイヤフラムやプランジャータイプのものが往復動ポンプの代表となります。ダイヤフラムタイプでは擦れることなく外部に液が漏れることもありません。

また、吐出先の圧力が変化しても安定した吐出量が得られるため、圧力が高いものの送液に適しています。

真空ポンプの種類2：回転式

真空ポンプの回転式には、「水封式真空ポンプ」、「油回転式真空ポンプ」、「ドライ真空ポンプ」、「メカニカルブースタ」、「ターボ分子ポンプ」の5種類があります。

水封式は、低真空ですが、蒸気や水を含んだ気体を吸い込んでも影響を受けないという特徴があります。油回転式は、低真空から中真空で使用され、油膜がケーシングとローターの隙間を密封することで真空度を高めることが可能です。

真空ポンプの種類3：機械式

機械式の真空ポンプは、油や液体を真空室内に使用しないので、クリーンな真空が得られるメリットがあります。

ポンプ内部には、三つ葉の2つのローターが入っていて互いに反対方向に回転し、さらにローター同士は接することなく回転して気体を移送圧縮します。ローターを多段構造にすることで大気圧まで圧縮して大気中に排気するのです。

真空ポンプの種類4：流体作動式

流体作動式の真空ポンプは、運動量輸送式真空ポンプのひとつです。流体作動式には、回転翼型油回転真空ポンプ、揺動ピストン型油回転真空ポンプ、カム型油回転真空ポンプ、水封式真空ポンプ、湿式ルーツ型真空ポンプがあります。

それぞれ特徴があり、回転翼型油回転真空ポンプは、安価な上にコンパクトで簡単に真空が得られるメリットがあります。使用する用途に合わせて適切な真空ポンプを選択してください。

真空ポンプの種類5：気体ため込み式

気体ため込み式の真空ポンプは、吸気側から入ってくる気体をため込んで排出する原理になっています。

気体ため込み式の真空ポンプには、チタンのゲッター作用で気体を排出するイオンポンプと、冷却して水分を排出した後さらに冷却して分子を廃棄する2段階式のクライオポンプがあります。なお、クライオポンプは、超高真空にすることが可能です。

真空ポンプの選び方5つ

真空ポンプを選ぶとき、どのようなことに気を付ければいいのでしょうか。

考慮する点としては、電源方式、廃棄速度、真空到達度、オイル逆流防止機能、付加機能の5つがあげられます。どのような目的で使用するのかを考慮すれば、目的に合った真空ポンプを選ぶことが可能です。

真空ポンプを選ぶ5つの方法について、詳しく見ていきましょう。

真空ポンプの選び方1：電源方式

真空ポンプを選ぶときに考慮するのは、電源方式です。使用する場所に電源があれば問題ありませんが、使用する場所に電源がない場合は充電式バッテリータイプを使うといいでしょう。

事前に充電しておくことで電源がない場所でも使用することができます。また、電源がある場所でも、電源コードを気にせず使用することが可能です。しかし、事前に充電しておくことと途中で充電が切れてしまうデメリットもあります。

真空ポンプの選び方2：廃棄速度

真空ポンプを選ぶときに考慮することとして廃棄速度があります。廃棄速度とは、1分間に廃棄することが可能な空気の量で、単位は「L/min」と示します。また、廃液速度は、数値が高くなるほど廃棄速度が高く、短時間で作業することが可能です。

真空ポンプの選び方3：真空到達度

真空ポンプを選ぶときに考慮することとして、真空到達度があります。

真空到達度は、真空ポンプの能力の重要な項目で、絶対真空に到達するのにどのくらいの時間がかかるかを示す値です。また、値は「ミクロン」で表され、数値が小さいほど性能が高いという判断です。

なお、一般的な真空ポンプの真空到達度は、375ミクロン以下で、高性能になれば7.5ミクロン以下など小さい値になります。

真空ポンプの選び方4：オイル逆流防止機能

真空ポンプを使用するときに気を付けることは、使い方によってはオイルが逆流してしまうことです。真空の状態で真空ポンプの電源を切ってしまうとオイルが逆流してしまいます。

さらに、オイルが逆流すると真空にしている側に配管を伝わってオイルが流れてしまうので支障をきたしてしまいます。結果として、真空ポンプの配管にもオイルが残ってしまうなど、後のメンテナンスが大変です。

少しの油断で逆流は起こりがちなので、オイル逆流防止機能があるものを選ぶと安心です。

真空ポンプの選び方5：付加機能

真空ポンプは、性能を向上させるためにいろいろな付加機能があります。

1つ目に、真空ポンプはシングルステージ式とツーステージ式の2種類があります。シングルステージ式はローターが1つで、ツーステージ式は直列につながれた2つのローターで吸気や圧縮をします。そのためツーステージ式の方がより高い真空度を作ることが可能です。

2つ目に、モーターは2ポールモーターと4ポールモーターがあり、一般的なものは小型で軽量化の2ポールモーターです。4ポールモーターは静音で熱も発生しにくい特徴があります。

それぞれの特徴を把握して、使用するのに最適な真空ポンプを選びましょう。

真空ポンプのオイル交換の手順

真空ポンプを長く使うためには、定期的にオイルを交換しなければなりません。オイルが汚れてしまうと真空に到達するのに時間がかかったり故障の原因になってしまいます。オイル交換は、誰でも簡単に行うことが可能です。オイル交換の手順について見ていきましょう。

オイル交換の手順1：オイルの状態を確認

まず、オイルの状態を確認することから始めましょう。

機械の側面に窓がついているので、そこからオイルの状態を確認できます。オイルが汚れていると、濁っていたり黄色っぽく着色していたりすることもあります。さらには、オイルが入れた量よりも減っていることもあります。

オイル交換の手順2：不要なオイルを処分

次に不要なオイルを処分します。オイルを出すときにこぼれると掃除するのが大変なので、あらかじめ新聞紙か、いらない布を敷いておきましょう。

また、オイルを処分するために「廃油処理箱」を用意します。こちらは、ホームセンターやインターネットで購入することが可能です。

なお、機械の油なので台所の油と一緒に捨てることはできません。かならず廃液処理箱を購入して処分してください。捨て方や処理の方法は箱に記載されています。

オイル交換の手順3：オイルを排出

次に、オイルを排出します。排出口は、機械の下の方にありますが、わからないときは取扱説明書を見ましょう。排出口を開けるとオイルが排出されるようになっています。

もし、オイルの粘度が高くて排出しづらい場合は、暖機運転するといいでしょう。暖機運転することで、オイルが暖かくなり粘度が下がるので排出しやすくなります。

また、オイルを排出するときは、台の上にポンプを置いて下に廃油処理箱がくるようにするとスムーズに処理が可能です。

オイル交換の手順4：真空ポンプ用のオイル

真空ポンプ用のオイルは、メーカー指定の「純正品」を使用してください。詳しくは取扱説明書に記載されているのでそれを確認しましょう。

純正品を使うメリットは、何か問題があったときにきちんと保証してもらえることです。もし純正品以外のオイルを使用して何か問題があっても保証してもらうことができません。そのため、純正品以外のオイルの方が安いからと言って、安易に使用するのはおすすめできません。

オイル交換の手順5：新品オイルを入れる

次にオイルを入れます。オイルを入れるときは新品のオイルを入れましょう。この時、オイルは注入口からこぼれないように少しずつ入れるようにしましょう。

また、オイルを入れるときは、排気口が閉まっていることをかならず確認してください。もし空いていると、オイルを入れた際に漏れてしまい、いろいろなトラブルが生じてしまいます。

なお、新品オイルを入れると、窓から見えるオイルの色も透明に見えます。

オイル交換の手順6：フラッシング

オイル交換して新品のオイルを入れたにもかかわらず窓から見えるオイルが汚れているときは、ポンプ内部がかなり汚れています。そんなときは、「フラッシング」をしましょう。フラッシングとは、1回のオイル交換で取りきることができなかった汚れを落とす作業のことです。

新品のオイルを入れた後、ポンプを数分運転します。その後、運転を停止してオイルを排出します。これを数回行うことでポンプの汚れを落とすことが可能です。

真空ポンプを正しく使おう

真空ポンプは、大きく分けて、気体送液式と気体ため込み式があります。

真空ポンプを選ぶときは、使用する目的に応じて電源方式や真空到達度などの性能を考慮して選択することが大切です。また、真空ポンプのオイル交換など正しくメンテナンスすることで、長く使用することが可能になります。

目的に合った真空ポンプを選択し、メンテナンスして正しく使いましょう。