真空 しんくう ポンプでエアコンの真空 しんくう 引 び きを行 おこな っているところ
真空 しんくう ポンプ (しんくうポンプ、バキュームポンプ 、vacuum pump)とは、容器 ようき 内 ない から気体 きたい を排出 はいしゅつ し、真空 しんくう を得 え るためのポンプ である。1650年 ねん にドイツ のオットー・フォン・ゲーリケ により発明 はつめい された。1台 だい で超 ちょう 高 こう 真空 しんくう から大気 たいき 圧 あつ までをカバーするのは非常 ひじょう に困難 こんなん なため、多 おお くは粗 そ 引 び き用 よう のポンプとメインの真空 しんくう 排気 はいき 用 よう のポンプを組 く み合 あ わせて使 つか うが、用途 ようと によって1台 だい で済 す む場合 ばあい は粗 あら 引 び きポンプ、メインポンプなどの呼 よ び分 わ けはしない。
真空 しんくう ポンプは以下 いか の3つにより構成 こうせい される。
吸気 きゅうき 口 こう :気体 きたい を吸入 きゅうにゅう する部分 ぶぶん である。真空 しんくう チャンバー などに接続 せつぞく するため真空 しんくう フランジ が用 もち いられることが多 おお い。真空 しんくう ポンプの主要 しゅよう スペックである排気 はいき 速度 そくど は単位 たんい 時間 じかん 当 あ たりの吸気 きゅうき 口 こう を通過 つうか した気体 きたい の量 りょう とJISに決 き められている。
排気 はいき 口 こう :真空 しんくう ポンプ内部 ないぶ に入 い れられた気体 きたい は排気 はいき 口 こう より排出 はいしゅつ される。真空 しんくう ポンプによってはこの排気 はいき 口 こう の圧力 あつりょく も大気 たいき 以下 いか でないと作動 さどう しないポンプもある。また、気体 きたい 溜 た め込 こ み式 しき ポンプは内部 ないぶ に気体 きたい を溜 た め込 こ むため排気 はいき 口 こう は存在 そんざい しない。しかし無限 むげん に蓄 たくわ えられるわけではないため、別 べつ に真空 しんくう ポンプを用意 ようい し、定期 ていき 的 てき に吸気 きゅうき 口 こう より排気 はいき しなければならない。
ポンプ:各 かく ポンプ作用 さよう を起 お こす部分 ぶぶん 。これらはそれぞれの真空 しんくう ポンプの種類 しゅるい により大 おお きく異 こと なる。
どれだけの真空 しんくう 度 ど を必要 ひつよう とするか、また排気 はいき する気体 きたい の成分 せいぶん によって、使用 しよう すべき真空 しんくう ポンプは異 こと なる。真空 しんくう ポンプの分類 ぶんるい 法 ほう は原理 げんり による分類 ぶんるい 、使用 しよう 圧力 あつりょく による分類 ぶんるい 、油 あぶら を用 もち いるか用 もち いないかの分類 ぶんるい などによる。
真空 しんくう ポンプで最 もっと も一般 いっぱん 的 てき なのは排気 はいき 量 りょう 、到達 とうたつ 圧力 あつりょく 、価格 かかく などの総合 そうごう 面 めん で優 すぐ れた性能 せいのう を持 も つ油 あぶら 回転 かいてん 型 がた 真空 しんくう ポンプ(ロータリーポンプ )である。最 もっと も安価 あんか であろう手押 てお し式 しき は、エアコンの冷媒 れいばい 注入 ちゅうにゅう 用 よう として市販 しはん されている。
吸着 きゅうちゃく 装置 そうち やアスピレータなどの低 てい 真空 しんくう 向 む けに安価 あんか なダイアフラムポンプ もかなり普及 ふきゅう している。
真空 しんくう ポンプは気体 きたい を吸気 きゅうき 側 がわ から排気 はいき 側 がわ に向 む かって輸送 ゆそう する方式 ほうしき により排気 はいき する気体 きたい 輸送 ゆそう 式 しき 真空 しんくう ポンプと、真空 しんくう ポンプの中 なか に吸気 きゅうき 側 がわ から入 はい ってくる気体 きたい を溜 た め込 こ む「気体 きたい 溜 た め込 こ み式 しき ポンプ(entrapment (capture) vacuum pump)」に分類 ぶんるい される。
また、気体 きたい 輸送 ゆそう 式 しき 真空 しんくう ポンプは一定 いってい 容積 ようせき の気体 きたい を吸気 きゅうき 側 がわ から排気 はいき 側 がわ に輸送 ゆそう する方式 ほうしき の「容積 ようせき 移送 いそう 式 しき 真空 しんくう ポンプ(positive displacement pump)」とポンプ内 ない の別 べつ の物質 ぶっしつ の運動 うんどう エネルギーにより排気 はいき 側 がわ へ気体 きたい を輸送 ゆそう する「運動 うんどう 量 りょう 輸送 ゆそう 式 しき 真空 しんくう ポンプ(kinetic vacuum pump)」に分 わ けられる。
作動 さどう 圧力 あつりょく 領域 りょういき による分類 ぶんるい [ 編集 へんしゅう ]
1台 だい で大気 たいき 圧 あつ から高 こう 真空 しんくう まで排気 はいき することが可能 かのう な真空 しんくう ポンプは存在 そんざい しない。その排気 はいき 方法 ほうほう によって作動 さどう する圧力 あつりょく が決 き まっており、使 つか い分 わ けなければならないことを意味 いみ する。特 とく に高 こう 真空 しんくう 領域 りょういき まで排気 はいき するためには高 こう 真空 しんくう まで排気 はいき できるポンプの排気 はいき 側 がわ に大気 たいき 圧 あつ から作動 さどう するポンプを別 べつ に用意 ようい しなければならず、排気 はいき 側 がわ (背 せ 圧 あつ 側 がわ )の圧力 あつりょく を下 さ げなければならない。このような場合 ばあい は高 こう 真空 しんくう まで排気 はいき できるポンプを「主 しゅ ポンプ(main pump)」、主 しゅ ポンプの背 せ 圧 あつ 側 がわ のポンプを「補助 ほじょ ポンプ(backing vacuum pump)」と呼 よ ぶ。補助 ほじょ ポンプは主 しゅ ポンプを使用 しよう する領域 りょういき を、主 しゅ ポンプを作動 さどう させることができる圧力 あつりょく まで排気 はいき する粗 あら 引 び きを行 おこな うことも含 ふく むため「粗 あら 引 び きポンプ(roughing vacuum pump)」と呼 よ ばれる場合 ばあい もある。
また、大気 たいき 圧 あつ から作動 さどう するポンプを「低 てい 真空 しんくう ポンプ(low vacuum pump)」、高 こう 真空 しんくう で作動 さどう するポンプを「高 こう 真空 しんくう ポンプ(high vacuum pump)」と分類 ぶんるい する場合 ばあい もある。
高 こう 真空 しんくう 領域 りょういき まで排気 はいき されたチャンバ内 ない では、実 じつ は排気 はいき だけではなく真空 しんくう ポンプ自体 じたい から発生 はっせい する気体 きたい 成分 せいぶん が大 おお きな割合 わりあい を占 し める場合 ばあい がある。特 とく に真空 しんくう ポンプ内 ない でオイルや水分 すいぶん などを使用 しよう する場合 ばあい はそれ自体 じたい の蒸発 じょうはつ がチャンバ内 ない での作用 さよう に大 おお きな影響 えいきょう を与 あた える場合 ばあい がある。特 とく に微細 びさい なコントロールが求 もと められる集積 しゅうせき 回路 かいろ の製造 せいぞう 工程 こうてい である半導体 はんどうたい プロセス では僅 わず かな蒸気 じょうき の混入 こんにゅう が製品 せいひん の歩留 ぶど まり に影響 えいきょう することもあるため、真空 しんくう ポンプ自体 じたい が油 あぶら などを使 つか わないドライなポンプなのか、油 あぶら などを使用 しよう するウェットなポンプなのかは非常 ひじょう に重要 じゅうよう な問題 もんだい となる。そのため、現在 げんざい では油 あぶら を使用 しよう しないポンプを「ドライポンプ (dry pump)」、油 あぶら を使用 しよう する真空 しんくう ポンプを「ウェットポンプ (wet pump)」と分類 ぶんるい している。
スプレンゲルポンプ
真空 しんくう ポンプ の先駆 さきが けとなる吸引 きゅういん ポンプは、1206年 ねん に技術 ぎじゅつ 者 しゃ で発明 はつめい 家 か のアル=ジャザリ が発明 はつめい した。吸引 きゅういん ポンプは15世紀 せいき になってヨーロッパにもたらされた[ 1] [ 2] [ 3] 。1551年 ねん にはタキ・アッディン・ムハンマド・イブン・マルーフ (英語 えいご 版 ばん ) が6気筒 きとう 式 しき ポンプ を発明 はつめい した。これもかなり真空 しんくう に近 ちか い状態 じょうたい を作 つく り出 だ せるもので、鉛 なまり の錘 おもり を上 うえ に動 うご かすと、それに伴 ともな ってピストンが上 うえ に引 ひ かれ、真空 しんくう 状態 じょうたい になったシリンダー に水 みず を吸引 きゅういん し、バルブで水 みず が逆流 ぎゃくりゅう しないようにする構造 こうぞう だった[ 4] 。
17世紀 せいき までにポンプの設計 せっけい が進化 しんか し、ほとんど真空 しんくう の状態 じょうたい を作 つく り出 だ せるようになったが、その事実 じじつ に人々 ひとびと が気 き づくにはやや時間 じかん がかかった。当時 とうじ わかっていたのは、吸引 きゅういん ポンプはある高 たか さ以上 いじょう にまで水 みず を引 ひ き上 あ げることができないという事実 じじつ だった。1635年 ねん ごろ測定 そくてい された結果 けっか では18ヤードだった(帝国 ていこく 標準 ひょうじゅん ヤード 制定 せいてい 前 まえ なのでメートルへの換算 かんさん は不明 ふめい だが、だいたい9から10メートルと考 かんが えられる)。この限界 げんかい は灌漑 かんがい や鉱山 こうざん の排水 はいすい にとっての懸念 けねん 材料 ざいりょう であり、当時 とうじ 噴水 ふんすい を作 つく ろうとしていたトスカーナ大公 たいこう フェルディナンド2世 せい にとっても問題 もんだい だった。そこでトスカーナ大公 たいこう はガリレオ・ガリレイ に問題 もんだい の調査 ちょうさ を依頼 いらい した。ガリレオは科学 かがく 者 しゃ らにこの問題 もんだい を広 ひろ く問 と いかけた。その中 なか の1人 ひとり であるガスパロ・ベルティ (英語 えいご 版 ばん ) は問題 もんだい を再現 さいげん する装置 そうち を製作 せいさく した(1639年 ねん ローマにて)。これは水 みず を使 つか った一種 いっしゅ の気圧 きあつ 計 けい である[ 5] 。ベルティの気圧 きあつ 計 けい は水柱 みずばしら の上 うえ に真空 しんくう を生 しょう じさせたが、当人 とうにん はそれが真空 しんくう であるとは分 わ かっていなかった。1643年 ねん 、エヴァンジェリスタ・トリチェリ が突破口 とっぱこう を開 ひら いた。ガリレオの記述 きじゅつ に基 もと づき、トリチェリは世界 せかい 初 はつ の水銀 すいぎん を使 つか った気圧 きあつ 計 けい を作 つく り、水銀柱 すいぎんちゅう の上 うえ の空間 くうかん が真空 しんくう であると結論 けつろん 付 つ けた。また水銀柱 すいぎんちゅう の高 たか さは、大気 たいき 圧 あつ で支 ささ えられる最大 さいだい 重量 じゅうりょう に対応 たいおう していることがわかった。なお、トリチェリの実験 じっけん は重要 じゅうよう だが、実際 じっさい にその空間 くうかん が真空 しんくう であると証明 しょうめい したのはブレーズ・パスカル の実験 じっけん だとする説 せつ もある。
1654年 ねん 、オットー・フォン・ゲーリケ は世界 せかい 初 はつ の真空 しんくう ポンプを発明 はつめい し、有名 ゆうめい なマクデブルクの半球 はんきゅう の実験 じっけん を行 おこな い、内部 ないぶ を真空 しんくう にした2つの半球 はんきゅう を何頭 なんとう もの馬 うま で引 ひ っ張 ぱ っても半球 はんきゅう が外 はず れないことを示 しめ した。ロバート・ボイル はゲーリケの設計 せっけい を改良 かいりょう し、真空 しんくう の性質 せいしつ について様々 さまざま な実験 じっけん を行 おこな った。なお、ボイルの真空 しんくう ポンプの開発 かいはつ にはロバート・フック も助手 じょしゅ として関 かか わった。1690年 ねん 、ドニ・パパン はシリンダーに少量 しょうりょう の水 みず を入 い れてピストンで密封 みっぷう し、それを外 そと から熱 ねっ したり冷 ひ やしたりする実験 じっけん を行 おこな い、中 なか に真空 しんくう 状態 じょうたい が作 つく られることを発見 はっけん した。トーマス・セイヴァリ は1698年 ねん にドニ・パパンと同様 どうよう の原理 げんり で水 みず を吸引 きゅういん するポンプを完成 かんせい させた。セイヴァリはこれを「鉱夫 こうふ の友 とも 」と呼 よ び、鉱山 こうざん の排水 はいすい にこれを使 つか った。
その後 ご 真空 しんくう の研究 けんきゅう に進展 しんてん はなかったが、1855年 ねん にハインリッヒ・ガイスラー が水銀 すいぎん を使 つか ったポンプを発明 はつめい し、10 Pa (0.1 Torr )という真空 しんくう の記録 きろく を達成 たっせい した。1865年 ねん 、ハーマン・スプレンゲル は更 さら に高 たか い真空 しんくう 度 ど を生 う み出 だ せるスプレンゲルポンプ を発明 はつめい した。このレベルの真空 しんくう の電気 でんき 的 てき 性質 せいしつ が観測 かんそく 可能 かのう になってくると、再 ふたた び真空 しんくう への興味 きょうみ が増大 ぞうだい し、そこから電球 でんきゅう や真空 しんくう 管 かん が開発 かいはつ されることになった。
ポンプメーカー
業界 ぎょうかい 団体 だんたい
展示 てんじ 会 かい