真空ポンプとは？選定・種類・仕組み・原理や真空の利用方法を紹介！

真空ポンプが壊れました。

すぐ同じものが、
手に入りますか？

外国製の真空ポンプなので

2週間程度かかりそうです。

何かいい方法ありませんか？

何に使用してるんですか？

吸着で使用しています。

それなら、

到達圧力
排気速度

が同じものを選んで下さい。

その2つですね？

使用電圧とかは

確認しておいてくださいね。

分かりました。

すぐ国内メーカーで調べます。

という、やりとりがありました。

テーマ

今回は、真空ポンプについて
簡単に分かりやすく
紹介していきたいと思います。

真空って何？
真空の特性と利用方法
真空ポンプの種類と使い方
真空ポンプの選び方
まとめ

真空って何？

真空ポンプって
色んな種類がありますね。

ありますよね。

ところで真空には分類が
あるって知ってますか？

真空って『空気がない』
ってことじゃないんですか？

日本工業規格（JIS規格）で

真空とは、

Point

『通常の大気圧より低い圧力の
気体で満たされた空間の状態』
と定義されています。

低圧や減圧された場所を

真空と言うんですね？

低圧や減圧された場所ですと

山などの空気が薄い場所も
真空になってしまいます。

確かに。

なので、

ここでいう空間とは、

Point

限りある大きさの入れ物の
中のことを表しています。

特定の限られた空間の中の

圧力が、我々の生活している

大気圧より低いと『真空』
と言うんですね。

そして、先ほど言った通り
真空は、圧力の範囲によって
5つに分類されています。

真空って5段階に

分類されているんですか？

そうなんです。

このような形で
分類されています。

分類	圧力（Pa)	用途例
極高真空	10^-8以下
超高真空	10^-5~10^-8	残留気体分子の除去
高真空	10^-1~10^-5	高温金属の酸化防止
中真空	10²~10^-1	真空乾燥
低真空	10⁵~10²	吸着・吸引
大気圧	10⁵

参考：株式会社アルバック
「低真空」から「極高真空」まで　真空の5つの分類

真空の範囲が変わると

何か問題あるんですか？

使用する圧力によって

真空ポンプはもちろん
計器類・材料も変わるので

注意が必要です。

真空って何？

真空は、JISで
『通常の大気圧より低い圧力の
気体で満たされた空間の状態』
と定義されている。
特定の限られた空間の中で
大気圧より低い空間を
『真空』と言う。
真空は、圧力の範囲によって
5段階に分類されている。
圧力の範囲によって、
選定する真空ポンプ・計器類・
材量など違う。

真空の特性と利用方法

真空には吸着や吸引以外に
乾燥や酸化防止といった
利用方法があるんですか？

実は、真空には

Point

差圧
断熱
蒸発
無酸素
放電

という、

5つの特性があります。

へー…。
そんなにあるんですね。

知りませんでした。

差圧から教えて
もらっていいですか？

いいですよ。

差圧とは、

Point

圧力が高いところと低いところの
圧力の差を『差圧』と言い、
圧力差が大きいほど流量が増えます。

圧力が高いところから
低いところへ流れる力を
利用して『吸着』や『吸引』
を行っているんですね。

他にも差圧を利用して

Point

液体充填
脱水
脱泡

などにも使われています。

具体的には、どのように

使われていますか？

吸着搬送はもちろん、

Point

粉体移送
新幹線のトイレ
液体を容器に入れる

などがあります。

いろんな分野で

使われているんですね。

次は、『断熱』について

紹介していきます。

お願いします。

空気は、対流することで

Point

高温物質から低温物質に
熱エネルギーを伝達します。

空気を排除すると
熱エネルギーの伝達が
なくなるということ
ですか？

そういうことです。

代表的な例は、魔法瓶で

魔法瓶は二重構造になっていて

その間を真空にしています。

内瓶と外瓶の間の空気をなくし

熱が外に逃げるのを
防いでいるんですね。

そうです。

Point

真空断熱は、空気を排除して
空気分子を減らすことにより
熱伝達を減らすこと

なんです。

どんなところで

使われているんですか？

具体的には、断熱ガラス・
冷蔵庫や精密機械の
超電導部品の断熱に
真空断熱が使われています。

真空断熱も身近なところで

使われているんですね。

次は、『蒸発』
について紹介します。

お願いします。

じつは、
真空中では、水など液体が
蒸発しやすくなるんです。

なぜですか？

水を例にあげると、

Point

大気中では、
水の表面に空気があり、
蒸発を妨げています。
ところが、真空では、
その空気が減少するので、
簡単に蒸発します。

山の上など
気圧が低いと沸点が下がる
と聞いたことがあります。

沸点が下がると、

Point

低温で乾燥が出来るようになり、
熱による、色や成分の変化を
防ぐことが出来たり
金属の沸点も下がるので
大気圧より、とても低い温度で
気化させることが出来ます。

沸点が下がることで
色々なことが出来るように
なるんですね。

これらを利用したものに
真空乾燥・真空凍結乾燥や
真空蒸着・真空蒸留
溶鉱炉の不純物除去などが

あります。

色々な用途で
使われていますね。

次は『無酸素』
について紹介します。

お願いします。

真空中は、

Point

大気圧に比べて、
酸素が少なくなります。
その為、酸化の影響を
少なくすることが出来ます。

具体的には、
どのようなところで

使われているんですか？

食品の酸化を防ぐ
真空パックや
真空焼入れ炉等に
利用されています。

食品・花や金属などの

酸化防止に利用されて
いるんですね。

最後は、『放電』

について紹介します。

お願いします。

放電は、

Point

電圧の高いところから
低いところへ、
空気中を伝わって電流が
発生する現象です。

雷や静電気の事ですね。

雷や静電気は、火花放電と言い

Point

大気中では、気体分子の密度が
高いので電子が加速できないので
簡単には発生しませんが、
気圧を下げると、
気体分子の密度が低くなるので
気体放電が発生しやすくなります。

何に利用されていますか？

スパッタリングと呼ばれる
成膜成形装置や電子顕微鏡・
レントゲン装置に
利用されています。

真空ってどこでも

利用されているんですね。

真空の特性と利用方法

真空には、差圧・断熱・
蒸発・無酸素・放電の
5つの特性がある。
差圧とは、圧力差を言い、
圧力が高いところから
低いところへ流れる。
真空断熱は、空気を排除して
空気分子を減らすことで
熱伝達を減らす。
大気中では、空気が蒸発を
妨げているが、真空では空気が
減少するので簡単に蒸発する。
真空中は、大気圧に比べて、
酸素が少ないので、
酸化の影響が少ない。
気圧を下げると、
気体分子の密度が低くなるので
気体放電が発生しやすくなる。

真空ポンプの種類と使い方

真空に種類があり

色んな使い方がある事が

分かりました。

ただ、どんな場合に

どの真空ポンプを選ぶと

良いんですか？

ここでは、真空ポンプの

種類と動作を紹介して
いきたいと思います。

お願いします。

まず、

Point

真空にする空間が広い場合や
排気する気体の量が多い場合は、

気体移送式ポンプ

を選びます。

気体移送式ポンプですね。

ただ、気体移送式ポンプにも

種類があり

Point

容積移送式真空ポンプ
運動輸送式真空ポンプ

があります。

容積移送式と運動輸送式は

どんな違いがあるんですか？

JISで容積移送式は、

一定体積の気体が吸気口から
周期的に隔離されて排気口に
運ばれる真空ポンプ。
ほとんどの容積移送式真空ポンプで、
気体は排気口から排気されるまでに
圧縮される。
容積移送式真空ポンプは往復動式
及び回転式の二つに分類される。

と定義されています。

どういうことですか？

『容積移送式』は、

Point

閉じた空間内で気体を圧縮する
構造のある真空ポンプのことを言い、
往復動式と回転式があります。

どんなポンプが
あるんですか？

往復動式には、

Point

ピストン真空ポンプ
ダイヤフラム真空ポンプ

回転式には

Point

液封真空ポンプ
油回転真空ポンプ
ルーツ真空ポンプ
スクリュー真空ポンプ

等があります。

よく聞くポンプ

ばかりですね。

この真空ポンプは、

大気圧から低・中真空まで

排気するときによく使われます。

低・中真空が必要な時に

使用するんですね。

次は、『運動輸送式』ですが、

JISでは、

気体及び分子に運動量を与え、
吸気口から排気口へ連続的に
気体を輸送するポンプ。
流体作動式と機械式との二つに
大別される。

と定義されています。

どういうことですか？

簡単に説明すると、

Point

気体や分子を、空気や油蒸気などの
力を利用して、特定の方向に排気する
真空ポンプです。

空気や油蒸気などを利用して

連続で排気することが出来る

真空ポンプなんですね。

そうなんです。

ただ、

Point

運動輸送式真空ポンプは、
高真空まで排気できるポンプですが、
単独で使用せずに、
容量移送式真空ポンプで、
ある程度圧力を下げてから
使う必要があります。

補助ポンプが
必要なんですね。

そうなんです。

Point

1種類の真空ポンプで、
大気圧から超高真空まで圧縮可能な
真空ポンプがないので、
複数の真空ポンプが必要になります。

代表的なものを
教えて下さい。

代表的なものに

Point

ターボ真空ポンプ
分子ポンプ
エジェクタポンプ
拡散ポンプ

等があります。

高真空が必要な時

使用するんですね。

最後に
『気体ため込み式真空ポンプ』
を紹介します。

お願いします。

実は、このポンプは、

特に動くものが
あるわけではなく、
JISでは

内表面での吸着又は凝縮などによって
気体分子を捕そくし、ため込むこと
によって排気する真空ポンプ。

と定義されています。

どういうことですか？

気体ため込式
真空ポンプは、

Point

閉じた空間の中で気体分子を
まとめたり吸着させて除去する
方式の真空ポンプです。

乾燥剤や脱臭剤
みたいですね。

そうなんです。

Point

乾燥剤や脱臭剤と同様に
吸着できる気体分子の量に限界が
あるので交換や再生させる
必要があります。

大気圧だとあっという間に
限界になりそうですね。

そうなんです。

Point

高真空～超高真空でのみ使用する
真空ポンプの為、
運動輸送式真空ポンプなどで
高真空にしてから、さらに圧力を
下げるために使用します。

高真空～超高真空で

使用するポンプなんですね。

代表的なものに

Point

ソープションポンプ
サブリメーションポンプ
ゲッタイオンポンプ
クライオポンプ

等があります。

真空ポンプの種類と使い方

容積移送式真空ポンプは、
閉じた空間内で気体を圧縮する
構造のある真空ポンプで
往復動式と回転式がある。
輸送移送式真空ポンプには
ピストン真空ポンプ
ダイヤフラム真空ポンプ
ルーツ真空ポンプ
スクリュー真空ポンプがあり、
低・中真空用途で使用する。
運動輸送式真空ポンプは、
気体及び分子に運動量を与え、
吸気口から排気口へ連続的に
気体を輸送する真空ポンプ。
運動輸送式真空ポンプには、
ターボ真空ポンプ
分子ポンプ
エジェクタポンプ
拡散ポンプがあり、
高真空用途で使用する。
気体ため込式真空ポンプは、
閉じた空間の中で気体分子を
まとめたり吸着させて除去する
方式の真空ポンプ。
気体ため込み式真空ポンプには、
ゲッタイオンポンプ
クライオポンプなどがあり
高真空～超高真空でのみ使用
する為、ターボ真空ポンプなどで
高真空にしてから使用する。