併用されることの多い真空ポンプ

真空ポンプは単独で用いられることもありますが、複数種類のポンプが併用されることも多くあります。また、単独のポンプであっても、中身は複数種類のポンプの組み合わせであることも珍しくありません。

中真空以上の真空度が必要とされる場合、まずはロータリーポンプなどのような排気速度が高くて到達真空度の低いポンプで粗引きをします。その後、粗引き用ポンプを止め、または動作させたままでターボ分子ポンプや油拡散ポンプで中高真空まで引きます。さらに真空度を上げる場合には、ゲッタ・イオンポンプを動作させます。

ロータリーポンプの中には、その補助ポンプとしてメカニカルブースタポンプが内蔵されているものがあり、また、これをロータリーポンプの補助ポンプとして外付けして用いることが良くあります。

ゲッタ・イオンポンプはチタンイオンの化学的活性の高さを用いた超高真空用ポンプですが、これにはチタンの蒸発とスパッタリングの両方のチタンイオンの発生機構を備えているものがあり、これも広い意味では複数のポンプの併用であると言えます。

生活にも密着している真空技術

真空ポンプは、近頃はホームセンターでも売っているようです。
これは、熟知している人は素人でも使用できますが、主に、エアコンなどの設置業社が使用します。

エアコンを設置する時は、室外機において真空ポンプで真空(エアパージ)という作業を行なわなければなりません。 
冷媒の回路内にガス(フロン・現在は代替フロンのR-410Aなど)以外の不純物(空気や水分)を除去する為です。

普通、真空というと、“真に何もない、空っぽな状態”をイメージしてしまいますが、実際には、完全真空という空間を作り出すことはできません。
日本工業規格(JIS)によれば、“真空とは通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間”と定義していて、真空技術の世界では、真空ポンプを利用して空間から気体分子を吸い出すことで、人工的に作り出した低圧状態のことを「真空」ということにしているのです。

代表的な例で、真空乾燥というものがあります。
フリーズドライともいい、スーパーの食品コーナーにあって御馴染みでありますが、これは乾燥技術の方法で、気圧を下げて凍らせた物を真空状態に置き、水分を一気に気化させて乾かすのです。

この時、用いられるのが、工業用真空ポンプです。

三浦工業の温水ボイラーで悩みました

会社で使用している温水ボイラーのことです。着火しなくなるか、着火しても燃焼が長時間続くことなく失火してしまう故障に遭遇しました。そのような故障の時は即座にメンテナンス依頼をします。大抵は点火栓の不良とか、点火栓にカーボンが付着し過ぎ、空気不足、燃料系統の故障などの報告を期待します。

しかし、会社で使用している温水ボイラーのメンテナンス報告はチンプンカンプなのです。最初に燃焼室の気圧計の説明から始まります。
通常は1気圧のところ、0.02とかのほどんと真空でなければならないとの説明から始まるのです。このこと事態、予想だにしていない説明なのです。燃焼室と言っても、構造的にどこなのですか?聞くと、どうも燃焼室の中のさらに温水管が回っているところを指しているようなのです。

それで、ボイラーを設置してから20年が経過していますから、真空度が下がるのは当然かも知れません。真空ポンプを含めて関連部品一体を交換することになります。との説明を受けて、益々チンプンカンプンに成りました。

関連部品と言われても、具体的にどこの部品が、故障にどのように関係して行くのかさっぱり理解できないのです。
分かったことは、使用している温水ボイラーは真空ポンプが重要な役目をしていることだけです。

日常的に使われている真空ポンプ

物事を現場で生産したり、研究室で研究したりする時、どうしても大気中の気体、酸素や炭酸ガス、水蒸気などがあると邪魔になるときがあります。
例えば、電球があります。電球の中には、酸素は絶対的に有ってはならない物、物質です。
それは、空気中のガスを抜き、減圧された状態の後にガス置換(アルゴンなどの不活性ガス)を行い、酸素による酸化反応を抑制するために利用するものです。

又、物を乾燥する場合、洗濯物などの普通の状態で乾かすなら問題ないが、スポンジのように多気孔質で、内部まで水がしみ込んだ物を乾かすには場合は、内部の水分が表面まで滲み出て表面から蒸発するのを待たなければならず、乾燥完了までに長時間かかる事になります。
これを、是正する為には真空乾燥と云う方法があり、乾燥物を密閉された容器に入れ、乾燥の条件である水分蒸発を人工的に大きくするために真空ポンプで減圧排気する方法が真空乾燥といわれる方法です。

このように密閉された大氣ガスの容器から、気体を排出するにはコンプレッサと同じような真空ポンプが必要になります。
つまり、吸入口から入った気体に回転あるいは往復運動により、圧縮して強制的に大気へ排出するのです。

真空が必要な業界は、現在大流行の電子機器、医療機器をはじめ、真空乾燥された野菜からドライフリーズされたインスタント食品などの食料製品まで、真空を利用して生産されています。
又、IC関連の半導体製品、医薬品の開発に携わる大学、官庁、民間企業の研究室において、真空ポンプは幅広く使用されています。

私達は、それらの商品、食品、医療品などを日常的に使っています。  

真空ポンプが開発された理由

真空ポンプが出来たのは、人間の空気の研究から生まれました。
中性のヨーロッパで、酸素や様々な物質が大気中に発見された時代、空気にも圧力というものがあるということを示すために、空気が無い空間を作る必要があったからです。
ですが、空気が無い状態という概念が無かったのでしょう。機械は作られていたものの、その存在を認める概念が構築されるまでに少々の時間がかかっていました。

その後、真空ポンプで作られた空気の状態を細密に研究することで、空気には圧力という重さが存在していることが判明したのです。
人間が実際に生活していたとしても、大気中の空気の重さを感じることが出来なかったため証明が大変だったのでしょう。
その圧力の強さは、想像を越えたものでした。半球を張り合わせて、球の中の空気を抜いて状態で馬に反対方向に引っ張っても中々、球が外れることが無かったといいます。
真空ポンプを初めて作った方も、まさか、道具として使用していたものが、こんな圧力の研究に繋がるったとは思ってもいなかったのではないでしょうか。

真空ポンプの用途について

真空ポンプの用途は様々です。
我々の生活に近く、密接するようなことを主に紹介していきます。
空気を容器から排気する時に生じる大気圧を利用して吸引する作用は、医療機器などで歯の治療中に唾液を吸引する器械であったり、脂肪吸引に使われたり、布団や衣料の圧縮に使われたりしています。

空間を真空状態にすることで大気圧との圧力差をうみだして吸着する作用は、卵のパック詰め作業やガラス板の搬送などに使われています。
冷蔵庫やエアコンに使用されているフロンガスの回収にも真空ポンプが使われています。
弁当用の醤油入れの中に醤油を入れることにも、真空ポンプで真空排気をして容器の内側と外側に圧力差をつくることで液体を引き込んでいます。

エアコン冷媒の充填、ガスチャージにも真空によるガス置き換えや真空乾燥が使用されています。
食品の保存などにもよく聞く真空パックが使われているので、真空ポンプが使用されています。

その他にも様々な用途で使われる真空ポンプは、ポンプの種類もたくさんあります。
それぞれ長所と短所があるので用途によって使い分けられ、適材適所で日々使われ、我々の生活を支えています。

真空ポンプの選び方と仕組みについて

真空ポンプとは、容器内の気体を排出させ、真空状態にするためのポンプで、17世紀のドイツで発明されました。
用途は色々ありますが、日本では主にエアコンの冷媒配管から空気を抜き出すために使われるようです。今回はそんな真空ポンプの選び方をご紹介いたします。

真空ポンプは主に、必要とする操作圧力、目的の圧力まで排気するのに許される時間、操作時に排気しなければならない最大ガス流量、どんな気体を吸引するのか等を基準に選ぶのが良いとされています。
真空ポンプにも様々な種類のものがあり、油回転ポンプ、メカニカルブースターポンプ、油拡散ポンプ、ドライポンプ等があります。これらのポンプを上に書いた条件から選んでいきます。

油回転ポンプは各摺動部分に潤滑油を入れることでシール性に優れ、作動範囲が広く、小型で経済的であることから、様々な分野で多く使われるポンプです。
ドライポンプは多段メカニカルブースターと呼ばれる構造で、油回転ポンプより消費電力が大きいものの、クリーンな状態の真空が得られるため、油が劣化しやすいプロセスにおいて効果を発揮します。

自分の目的に合った真空ポンプを選ばないと、故障したりトラブルになることもあります。詳しい人にも聞くなりして目的にあったものを選びましょう。

真空ポンプの概要と用途

今回は真空ポンプの概要と用途について説明させていただきたいと思います。

まず真空ポンプとはどういうものか簡単に説明したいと思います。真空ポンプとはある容器から空気を排出して真空にする装置です。なぜ真空ポンプのような装置ができたかというと、気圧の差を利用して気体を吸い込んだり、何か物を吸着して運んだりするためです。

さて、真空ポンプはいろいろな用途に使えそうです。ということで以下に例を紹介したいと思います。
気体を吸い込んだりする用途としてはどのようなものがあるかというと、食品でよく見かける真空パックです。真空パックにすると食品に触れる空気がなくなるので、腐ったりしにくくなります。また、その他にも汚物やゴミを集めたりする場合にも使われます。

次に何か物を吸着して運んだりする用途としては、工場などの製造現場で薄い部品や壊れやすい部品を壊さないようにするために、これらの部品を吸着して移動させたりします。
このように真空ポンプはいろいろな用途で使用されています。