この記事では、真空ポンプの仕組みや用途、選び方のポイント、さらに主要メーカーの一覧について詳しく解説します。
導入前に真空ポンプの選び方を知ることで、自社のニーズに最適な製品を選ぶ手助けとなるでしょう。ぜひ最後までご覧ください。
目次
真空ポンプとは？ 仕組みなど基本的な特徴
この章では、真空ポンプの仕組みや種類、使い方とメリット・デメリットなど、真空ポンプの基本的な特徴についてまとめています。基本情報は押さえているという方は次の章で選び方のポイントを紹介しているので、そちらをご参照ください。
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この章の目次
- 真空ポンプの仕組みと構造
- 12種類の真空ポンプ
- 何に使うのか？ 真空ポンプの使い方とメリット・デメリット ※クリックすると該当箇所まで飛びます
真空ポンプの仕組みと構造
真空ポンプは、容器内の気体を排出して真空状態、つまり低圧の状態を作り出すための装置です。液体を扱う通常のポンプとは異なり、真空ポンプは気体を対象とし、低真空から極高真空までさまざまな真空度を実現できます。真空ポンプの分類法はさまざまありますが、大きく分けると、油を使用して気体を排出する「ロータリーポンプ」、潤滑油なしで高真空を達成できる「ドライポンプ」、高速回転タービンによって排気する「ターボ分子ポンプ」があります。
半導体製造、食品包装、医療機器の滅菌、さらには科学実験や宇宙シミュレーションといった研究用途など、多岐にわたる分野で活用されています。選定には、排気速度や到達真空度といった性能指標が重要で、目的に応じた適切なモデルが必要です。
主な区分と構造
ロータリーポンプ
- ケーシング 外殻部分で、内部部品の保護を担う
- ローター 中心で回転し、気体の吸引・圧縮・排出を行う
- ベーン ローターに取り付けられ、回転とともに気体を移動させる
ドライポンプ
- ローター ケーシング内で回転して気体を圧縮
- シール 潤滑油を使わず、気体を遮断し、圧力差に耐える設計
ターボ分子ポンプ
- タービンブレード 高速回転し、気体分子を排気側へ送り出す
- ステータ 固定されたブレードで、タービンブレードと連携して気体を移動させる
動作の流れ
真空ポンプの仕組みを一連の動作の流れとしてまとめると、以下の通りです。- 排気：ポンプ内で空気が排出され、内部圧力が低下。これにより、真空にしたい容器内の気体が吸い込まれる
- 圧縮：吸い込まれた気体がポンプ内で圧縮
- 再排気：圧縮された気体がポンプ外に排出され、容器内の圧力がさらに低下
- 繰り返し：このプロセスを繰り返すと、容器内が真空状態に近づく
12種類の真空ポンプ
真空ポンプは特定の用途に特化したものなど、いくつか種類があります。ここでは12種類の真空ポンプを紹介します。
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水封式真空ポンプ
水封式真空ポンプは、ポンプ内を液体（水）で満たし、羽根車の回転によって水のリングを生成し、真空状態を作り出す仕組みです。水分を含む気体の処理に適しており、耐久性が高い点が大きな利点です。主な用途としては、プラスチック成形や化学工業、火力発電所の復水器など、さまざまな産業分野で幅広く使用されています。油回転式真空ポンプ
油回転式真空ポンプは、回転式のケーシング内に油を入れてケーシングとローターの間の密閉性を高め、高い真空度を実現します。優れた排気性能と安定した運転ができる点が評価されています。主な用途として、冷凍機の真空引きや医療機器の滅菌、電子部品の製造など、さまざまな分野で使用されている装置です。ドライ真空ポンプ
ドライ真空ポンプは、油や液体を使用せずに気体を排出し、清浄な真空を得ることができる装置です。メンテナンスの手間が少なく、クリーンな環境で使用できる点が魅力です。主な用途として、半導体製造装置や食品包装、医薬品製造などで利用され、高い清浄性が求められる環境に適しています。ターボ分子ポンプ
ターボ分子ポンプは、高速回転するタービンブレードによって気体分子を効率的に排気する装置です。分子流領域での使用に適しており、高い真空度を実現できる点が魅力です。主な用途として、半導体製造や精密な分析装置、宇宙空間の真空環境を地上で再現するシミュレーションなどで用いられ、精密さが求められる場面で効果を発揮します。メカニカルブースターポンプ
メカニカルブースターポンプは、他のポンプと組み合わせて使用し、高真空度の達成をサポートする装置です。優れた排気速度と真空度を提供できる点が特徴で、効率的な真空環境の構築に寄与します。主な活用例として、半導体製造や化学工業、真空炉など、高い真空性能が必要とされるプロセスに利用されています。スパッタイオンポンプ
スパッタイオンポンプは、イオン化された気体分子を電場で加速し、ターゲットに衝突させて排気する方式のポンプです。極高真空の環境を維持でき、長寿命である点が特徴です。主な用途として、表面分析装置や電子顕微鏡、半導体製造など、精密かつ安定した真空度が必要とされる分野で活用されています。クライオポンプ
クライオポンプは、極低温で気体を凝縮させて排気する方式のポンプです。高い真空度を実現できるうえ、油や水分を含まないクリーンな真空環境が得られることが特徴です。主な利用分野として、半導体製造や超高真空を必要とする実験、宇宙環境を再現するシミュレーションなどで重宝されています。拡散ポンプ
拡散ポンプは、高温の油蒸気を用いて気体分子を効率的に排気する方式のポンプです。優れた排気速度と高い真空度を実現できることが特徴です。主な用途として、真空蒸着装置や電子顕微鏡、半導体製造といった高度な真空環境が求められる装置やプロセスで利用されています。ルーツブロワー
ルーツブロワーは、ルーツ型と呼ばれるローターを使って効率的に気体を排出するポンプです。高い排気速度を維持しながら、安定した運転ができる点が特徴です。主な用途としては、化学工業や食品加工、医薬品製造など、信頼性が求められる分野で活用されています。ピストンポンプ
ピストンポンプは、ピストンの往復運動により気体を排出する仕組みを持つポンプです。優れた圧縮力と耐久性があり、長時間の使用にも適している点が魅力です。主に、医療機器や化学工業、食品加工の分野で利用され、安定した圧縮性能が求められる用途に貢献しています。スクロールポンプ
スクロールポンプは、スクロール型のローターを用いて気体を排出する構造を持つポンプです。低振動・低騒音での運転が可能なうえ、クリーンな真空を得られる点が特徴です。医療機器や半導体製造、分析装置といった、静音性や清浄な環境が求められる分野で活用されており、精密な作業に適しています。エゼクターポンプ
エゼクターポンプは、高速の流体を使用して気体を排出するポンプです。可動部が存在しないため、構造がシンプルでメンテナンスが容易な点が魅力です。主な利用先として、化学工業や食品加工、医薬品製造などがあり、清潔で信頼性の高い真空環境を提供する場面で役立っています。| 種類 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 水封式真空ポンプ |
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| 油回転式真空ポンプ |
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| ドライ真空ポンプ |
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| ターボ分子ポンプ |
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| メカニカルブースターポンプ |
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| スパッタイオンポンプ |
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| クライオポンプ |
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| 拡散ポンプ |
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| ルーツブロワー |
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| ピストンポンプ |
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| スクロールポンプ |
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| エゼクターポンプ |
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何に使うのか？ 真空ポンプの使い方とメリット・デメリット
ここまでについて、真空ポンプの使い方、メリット・デメリットとしてまとめると、以下の通りです。メリット
- 高い真空度の達成 非常に低い圧力を実現でき、気体の影響を最小限に抑えられます。半導体製造や電子顕微鏡において、製品品質や観察精度の向上に寄与します。
- クリーンな環境の維持 ドライ真空ポンプなどは油や液体を使わないため、汚染リスクがなく清潔な真空環境を保てます。食品包装や医薬品製造では、衛生面の確保に役立っています。
- 高効率と低エネルギー消費 気体を効率的に排出し、エネルギー消費を抑えられるため、冷凍機の真空引きや化学工業でコスト削減に貢献します。
デメリット
- メンテナンスの必要性 真空ポンプは定期的なメンテナンスが不可欠です。特に油回転式では、油の劣化や減少に伴い交換が必要です。メンテナンス計画を立てることで、故障を防ぎ、安定した性能を保てます。
- 高い初期コスト ドライポンプやターボ分子ポンプなど高性能な真空ポンプは、導入時のコストが大きくなります。使用目的に合った機種を選定し、コスト効率を考慮することが重要です。
- 動作音と振動 一部の真空ポンプは動作音や振動が大きく、作業環境に影響を及ぼします。防音や振動対策の導入、静音設計の機種選定により、作業環境への影響を軽減できます。
選び方は？ 真空ポンプの比較ポイント12点
ここからは、真空ポンプを選ぶ際の選定ポイントを詳細に解説します。真空ポンプの導入に際して検討すべきポイントは以下の12点です。
排気速度
排気速度の変動は、真空状態に達するまでの時間に影響を与えます。排気速度が高ければ短時間で真空状態を達成でき、逆に低ければ真空状態になるまで時間がかかります。排気速度が高い場合
排気速度が高いことで、生産効率が向上し、プロセスのスピードが速くなります。排気速度が高い真空ポンプの例としては、メカニカルブースターポンプやターボ分子ポンプが挙げられます。
排気速度が低い場合
排気速度が低い場合、エネルギー消費が少なく、コストが抑えられるというメリットがあります。排気速度が低い真空ポンプの例としては、ダイアフラムポンプやピストンポンプが該当します。
到達真空度
到達真空度の変動は、真空の圧力レベルに直接影響を与えます。到達真空度が高いと、高真空を達成できますが、低いと真空度が低くなります。到達真空度が高い場合
到達真空度が高いことで、高精度な作業や分析が可能になります。到達真空度が高い真空ポンプの例としては、ターボ分子ポンプやクライオポンプが挙げられます。
到達真空度が低い場合
到達真空度が低い場合、コストが低く、メンテナンスが簡単であるというメリットがあります。到達真空度が低い真空ポンプの例としては、水封式真空ポンプや油回転式真空ポンプが該当します。
メンテナンス性
メンテナンス性の変動は、運用コストと日常の管理に影響を与えます。メンテナンス性が低いと運用コストが増加しやすくなり、高いと運用が簡単になります。メンテナンス性が高い場合
メンテナンス性が高いことで、常に最適な性能を維持できるメリットがあります。メンテナンス性が高い真空ポンプの例としては、油回転式真空ポンプが挙げられます。
メンテナンス性が低い場合
メンテナンス性が低い場合、高性能を発揮する傾向があり、特定の用途に適しています。メンテナンス性が低い真空ポンプの例としては、ドライポンプやスクロールポンプが該当します。
初期コスト
初期コストの変動は、効果的な費用対効果を得られるかどうかに関係します。初期コストが高い場合
初期コストが高いことで、高性能で長寿命の機器を導入できるというメリットがあります。初期コストが高い真空ポンプの例としては、ターボ分子ポンプやクライオポンプが挙げられます。
初期コストが低い場合
初期コストが低い場合、初期投資が少なく、導入が容易であるという利点があります。初期コストが低い真空ポンプの例としては、水封式真空ポンプや油回転式真空ポンプが該当します。
動作音
動作音の変動は、周囲の作業環境に直接的な影響を与えます。動作音が大きいと騒音が発生し、環境がうるさくなりますが、小さいと静かな作業環境が保たれます。動作音が大きい場合
動作音が大きいことには特にメリットはありません。そのため、真空ポンプを選定する際は、種類を問わず動作音の低いものを選び、設置環境も考慮することが重要です。動作音が高い真空ポンプの例としては、ルーツブロワーや油回転式真空ポンプが挙げられます。
動作音が小さい場合
動作音が小さいと作業環境が快適になり、騒音対策が不要になるため効率的です。動作音が小さい真空ポンプの例としては、スクロールポンプやダイアフラムポンプが該当します。
振動
振動の変動は、設置場所や周囲の機器に影響を与える要因となります。振動が大きいと設置場所や周辺機器に負担がかかりやすくなり、小さいと安定した運用が可能です。振動が大きい場合
振動が高いことには特にメリットはありません。そのため、真空ポンプを選ぶ際には、振動の少ないものを選び、設置環境も慎重に考慮する必要があります。振動が高い真空ポンプの例としては、ピストンポンプやルーツブロワーが挙げられます。
振動が小さい場合
振動が低いと設置場所の制約が少なく、安定した運用が可能です。これにより、運用効率が向上し、周囲の機器への影響も最小限に抑えられます。振動が低い真空ポンプの例としては、スクロールポンプやダイアフラムポンプが該当します。
エネルギー消費
エネルギー消費の変動は、運用コストに大きな影響を与えます。エネルギー消費が大きいとコストが増加し、小さいとコストが抑えられます。エネルギー消費が大きい場合
エネルギー消費が高いことで、高性能な運転が可能です。エネルギー消費が高い真空ポンプの例としては、ターボ分子ポンプやメカニカルブースターポンプが挙げられます。
エネルギー消費が小さい場合
エネルギー消費が低い場合、運用コストが低く、環境負荷が少ないというメリットがあります。エネルギー消費が低い真空ポンプの例としては、ダイアフラムポンプやスクロールポンプが該当します。
サイズ
サイズの変動は、設置スペースの確保に影響を与えます。サイズが大きいと広い設置スペースが必要になりますが、小さいと設置が容易です。サイズが大きい場合
サイズが大きいことで、一般的に高性能で多機能な機器を導入できる利点があります。サイズが大きい真空ポンプの例としては、メカニカルブースターポンプやターボ分子ポンプが挙げられます。
サイズが小さい場合
サイズが小さい場合、設置スペースが少なく、移動が容易であるため、柔軟な配置が可能です。サイズが小さい真空ポンプの例としては、ダイアフラムポンプやスクロールポンプが該当します。
耐薬品性
耐薬品性の変動は、真空ポンプが扱えるガスや液体の種類に影響を与えます。耐薬品性が高いと、腐食性のあるガスを安全に扱うことができ、低いと使用できるガスや液体が制限されます。耐薬品性が高い場合
耐薬品性が高いことで、幅広い用途に対応できる点が大きなメリットです。耐薬品性が高い真空ポンプの例としては、ドライポンプやクライオポンプが挙げられます。
耐薬品性が低い場合
耐薬品性が低い場合、空気専用として使用することでコストを抑えられる利点があります。耐薬品性が低い真空ポンプの例としては、油回転式真空ポンプや水封式真空ポンプが該当します。
運転温度範囲
運転温度範囲の変動は、真空ポンプが対応できる環境条件に影響を与えます。運転温度範囲が広いと多様な環境で使用可能ですが、狭いと使用環境が限られます。運転温度範囲が広い場合
運転温度範囲が広いことで、過酷な環境でも安定して運用できるというメリットがあります。運転温度範囲が広い真空ポンプの例としては、クライオポンプやドライポンプが挙げられます。
運転温度範囲が狭い場合
運転温度範囲が狭いと、一般的にコストが安く抑えられるという利点があります。運転温度範囲が狭い真空ポンプの例としては、油回転式真空ポンプや水封式真空ポンプが該当します。
耐久性
耐久性の変動は、使用期間や交換頻度に影響を与えます。耐久性が高いと長期間の使用が可能ですが、低いと頻繁な交換や修理が必要です。耐久性が高い場合
耐久性が高いことで、長期的なコスト削減が可能になる点がメリットです。耐久性が高い真空ポンプの例としては、ドライポンプやターボ分子ポンプが挙げられます。
耐久性が低い場合
耐久性が低い場合、初期コストが低く、導入が容易であることが利点です。耐久性が低い真空ポンプの例としては、水封式真空ポンプや油回転式真空ポンプが該当します。
環境への影響
環境への影響の変動は、真空ポンプの規制や制約に影響を与えます。環境への影響が大きいと規制が増え、小さいと環境負荷が少なくなります。環境への影響が大きい場合
環境への影響が大きいことに特にメリットはありませんが、近年の環境意識の高まりにより、真空ポンプにも環境配慮が求められています。環境への影響が大きい真空ポンプの例としては、油回転式真空ポンプや水封式真空ポンプが挙げられます。
環境への影響が小さい場合
環境への影響が小さいことで、持続可能な運用が可能になり、環境に優しい運用が実現可能です。環境への影響が小さい真空ポンプの例としては、ドライポンプやスクロールポンプが該当します。
真空ポンプを製造するおすすめメーカー13社
ここからは、真空ポンプを製造している主要なメーカー13社を紹介します。
※クリックすると該当箇所まで飛びます
日本ピスコ（NIHON PISCO）
日本ピスコは、空気圧機器や真空機器の製造・販売を行う企業です。日本ピスコは、ダイアフラムポンプと油回転真空ポンプを取り扱っており、半導体製造や医療機器製造の分野での納入実績があります。高い信頼性と効率的な真空性能が特徴です。また、幅広い用途に適した製品ラインナップを提供しています。ケー・エヌ・エフ（KNF）
ケー・エヌ・エフは、ドライ真空ポンプや液体ポンプの専門メーカーです。ケー・エヌ・エフは、特にドライ真空ポンプとダイアフラムポンプを扱っており、化学工業や食品加工業界に納入実績があります。高い信頼性とクリーンな環境での使用に適した設計が特徴です。また、メンテナンスの手間が少なく、耐久性のあるポンプを提供しています。神港精機（SHINKO SEIKI）
神港精機は、真空ポンプやコンプレッサーの製造を行う企業です。神港精機は、水封式真空ポンプと油回転真空ポンプを提供し、幅広い用途に対応しています。これらの製品は、優れた耐久性と高い効率が特徴です。納入事例としては、プラスチック成形や食品包装業界での使用が挙げられます。ブッシュ（Busch）
ブッシュは、真空技術のリーディングカンパニーで、幅広い真空ポンプを提供しています。ロータリーベーンポンプやクロー真空ポンプを取り扱い、多様なニーズに応えています。これらの製品は、高い性能と信頼性が特徴です。納入事例としては、自動車製造や医薬品製造業界での使用実績があります。エドワーズ（Edwards）
エドワーズは、真空技術と排気管理ソリューションを提供するグローバル企業です。ドライ真空ポンプやターボ分子ポンプを製造し、精密な真空環境を必要とする業界で使用されています。半導体製造や化学工業での納入事例があり、高性能と信頼性が評価されています。オリオン機械（ORION MACHINERY）
オリオン機械は、真空ポンプやコンプレッサーの製造を行う企業です。オイルフリー真空ポンプやドライ真空ポンプを提供し、清潔で高精度な真空環境を維持する製品を開発しています。食品加工や医療機器製造業界での導入実績が豊富であり、その品質と性能に信頼があります。アルバック（ULVAC）
アルバックは、真空技術を駆使した製品を提供する企業です。油回転真空ポンプやクライオポンプを提供し、幅広い真空環境に対応する製品ラインアップを展開しています。半導体製造や電子部品製造業界での導入実績があり、さまざまなニーズに応える真空技術を提供しています。大阪真空機器製作所（Osaka Vacuum）
大阪真空機器製作所は、真空ポンプの専門メーカーです。メカニカルブースターポンプや油回転真空ポンプを提供し、高真空を必要とするプロセスに対応しています。化学工業や真空炉などの業界での導入実績があり、幅広い用途に利用されています。四葉機械製作所（YOTSUBA AIR MACHINE MANUFACTURING）
四葉機械製作所は、真空ポンプやコンプレッサーの製造を行う企業です。ルーツ真空ポンプやドライ真空ポンプを提供しており、効率的な排気を可能にします。化学工業や食品加工といった業界での導入実績が豊富です。ミスミ（MISUMI）
ミスミは、精密機器や部品の製造・販売を行う企業です。油回転真空ポンプやダイアフラムポンプを提供し、電子部品製造や医療機器製造の現場で利用されています。アネスト岩田（ANEST IWATA）
アネスト岩田は、真空ポンプやコンプレッサーの製造を行う企業です。アネスト岩田は、スクロールポンプや油回転真空ポンプを提供しており、自動車製造や食品加工の分野で利用されています。日立産機システム（Hitachi Industrial Equipment Systems）
日立産機システムは、産業機器やシステムの製造・販売を行う企業です。日立産機システムは、ロータリーベーンポンプやドライ真空ポンプを提供しており、半導体製造や化学工業の分野で利用されています。荏原製作所（EBARA）
荏原製作所は、ポンプやコンプレッサーの製造を行う企業です。荏原製作所は水封式真空ポンプや油回転真空ポンプを取り扱い、プラスチック成形や食品包装の分野での使用実績があります。この記事を読んで、真空ポンプが気になった方は、以下のボタンよりお気軽にお問い合わせください。
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