本質的に、オイルシール式ロータリーベーン真空ポンプが達成できる究極の真空度は、通常2 x 10⁻³ mbar（約1ミリトル）と低くなります。この能力により、このポンプは中真空域にしっかりと位置づけられ、非常に幅広い産業および実験室用途で高い効果を発揮します。具体的な真空度は、単段設計か二段設計かによって異なります。
ロータリーベーンポンプの真空度は、そのオイルシール式の容積移送メカニズムの直接的な結果です。この設計は堅牢で中真空を作り出すのに効率的ですが、オイルの役割と限界を理解することが、このポンプがお客様の用途に適しているかどうかを判断する上で最も重要な要素となります。
ロータリーベーンポンプが真空を作り出す仕組み
ロータリーベーンポンプは、密閉された空間からガス分子を排出するために、シンプルかつ効果的な機械的原理に基づいて動作します。
基本的な機械原理
ポンプは、円筒形のケーシング（ステータ）で構成され、その内部に偏心的にローターが取り付けられています。このローターには、バネまたは遠心力によって外側に押し出されるスライド式のベーンが収められた溝があります。
ローターが回転すると、ベーンはケーシングの内壁に沿って連続的にスライドします。これにより、ベーン、ローター、ケーシング壁の間に膨張および収縮するチャンバーが形成されます。
容積移送サイクル
吸気口からのガスは、チャンバーの体積が膨張するにつれてその中に引き込まれます。ローターが回転し続けると、このチャンバーは吸気口から遮断されます。
捕捉されたガスは、ローターの偏心的な配置によりチャンバーの体積が減少するため、圧縮されます。最終的に、圧縮されたガスは排気口から排出されます。
シールのためのオイルの重要な役割
「究極の真空度」は単なる機械の機能ではなく、ポンプ内で使用される特殊な配合のオイルに大きく依存します。
完璧なシールの作成
低蒸気圧のオイルが、ベーンの先端とケーシング壁の間の微細な隙間を埋めます。これにより、漏れを防ぎ、深い真空を達成するために不可欠な気密シールが作成されます。
潤滑と冷却
シール以外にも、オイルはさらに2つの重要な機能を提供します。すべての可動部品を潤滑して摩耗を防ぎ、スムーズな動作を保証します。
また、ガス圧縮サイクル中に発生する熱を放散させ、ポンプの過熱を防ぐのにも役立ちます。
究極の真空度を決定する要因
すべてのロータリーベーンポンプが同じというわけではありません。最終的な真空レベルは、主にポンプの構成によって決まります。
単段ポンプ
単段ポンプには、1組のローターとベーンがあります。吸気圧から大気圧までを1回の回転で圧縮するため、ラフティング用途において堅牢で一般的な選択肢となります。
二段ポンプ
二段ポンプは、本質的に同じケーシング内に直列に接続された2つの単段ポンプです。第1段の排気が第2段の吸気となります。
この設計により、第2段はすでに減圧されたガスから圧縮を開始できます。これにより、ポンプが達成できる究極の真空度が大幅に向上し、多くの場合、1桁以上改善されます。
トレードオフの理解
効果的ではありますが、オイルシール設計には、非常にデリケートな用途で考慮すべき固有の制限があります。
オイルの逆流と汚染
最大の欠点は、ポンプから真空チャンバーへオイル蒸気が逆流する可能性があることです。この現象は逆流（backstreaming）として知られており、デリケートなサンプルやプロセスを汚染する可能性があります。
メンテナンス要件
ポンプ内のオイルは時間とともに劣化するため、定期的に交換する必要があります。これを怠ると、真空性能の低下やポンプの損傷につながる可能性があります。
「ラフティング」ポンプとしての適合性
これらの制限のため、ロータリーベーンポンプはほとんどの場合、ラフティングポンプまたはバッキングポンプとして使用されます。これらは、システムを大気圧から中真空域まで下げる初期の作業を行います。
その後、大気圧下で動作できない別の種類の高真空ポンプ（ターボ分子ポンプや拡散ポンプなど）が引き継ぎ、より深い真空を達成します。
用途に合わせた適切な選択
適切な真空技術の選択は、最終的な目標を理解することから始まります。
- 費用対効果の高いラフティングが主な焦点の場合： 単段ロータリーベーンポンプは、システムを中真空レベルにする、または高真空ポンプのバッキングとして使用するための優れた主力製品です。
- より深い中真空を達成することが主な焦点の場合： 二段ロータリーベーンポンプが優れた選択肢ですが、システム内のオイルを考慮する必要があります。
- クリーンでオイルフリーな環境が主な焦点の場合： オイルの逆流を軽減するためにフォアライントラップを使用するか、ダイヤフラムポンプやスクロールポンプなどのまったく異なる「ドライ」ポンプ技術を選択する必要があります。
このポンプのメカニズムと、オイルへの基本的な依存性を理解することが、作業でそれを成功裏に展開するための鍵となります。
要約表：
| 特徴 | 単段ポンプ | 二段ポンプ |
|---|---|---|
| 究極の真空度 | 約 1 x 10⁻² mbar | 約 2 x 10⁻³ mbar (1ミリトル) |
| 主な用途 | ラフティング用途 | より深い中真空 |
| オイルへの依存度 | 高い（シール、潤滑） | 高い（シール、潤滑） |
| 主な考慮事項 | 初期排気において費用対効果が高い | より良い究極の真空度、ただしオイル汚染の可能性あり |
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