ルーツウォーターリング真空ユニットの構成

ルーツ式水封真空装置の主要機能は、主ポンプと補助ポンプの連携によって実現されます。2つのポンプの選定と組み合わせが構成の鍵となります。同時に、安定した動作を確保するためには、基本的な補助部品が必要です。各部品の機能と選定優先順位は以下のとおりです。

1. メインポンプ：ルーツ式真空ポンプ

本装置は、ユニットの中核となる真空ブースターとして、補助ポンプによって事前に加圧されたシステム圧力をさらに低減し、最終的な真空度を向上させます。選定における主要なパラメータは以下のとおりです。

モデルとポンプ速度

一般的に使用されているZJシリーズのルーツ式真空ポンプは、30～600L/sの排気速度範囲に対応しています。排気対象システムの容積と必要な排気量に基づいて選定することで、速度不足や過剰なエネルギー消費を避けることができます。

ステージ構成

単段ルーツポンプの到達真空度には限界があります。より高い真空度は、通常1～3段の直列接続によって達成できます。段数を増やすと到達真空度も高くなります（単段ルーツポンプと2段ウォーターリングポンプの組み合わせでは約266 Pa、2段直列接続では25 Pa、3段直列接続では最低1 Paまで）。

構造的特徴

ローター間およびローターとハウジング間のクリアランスは0.1～0.8mmに保たれています。オイル潤滑は不要で、粉塵や水蒸気の影響を受けにくいポンプです。水分や少量の粉塵を含むガスの抽出に適しており、様々な産業環境に対応可能です。

2. 補助ポンプ：水封式真空ポンプ

本装置は、ユニットのプレポンプ基礎として、ルーツポンプが作動できる圧力範囲（通常10～100 Pa）までシステムを排気します。その性能は、ユニットの最終真空度の下限を直接決定します。主な選定ポイントは以下のとおりです。

モデルとタイプ

広く採用されている2BVシリーズの水封式真空ポンプは、高効率、コンパクトな構造、漏れのないメカニカルシール、耐腐食性のアルミニウム青銅製インペラ、および高い保護等級を特長としており、主流の構成となっています。

作動流体の適応

従来、作動流体としては、低コスト、入手容易性、無公害性といった理由から水が用いられてきた。より高い真空度が必要な場合は、メタノールやエタノールなど、飽和蒸気圧の低い有機溶媒を用いることができる。環境汚染を低減し、有機溶媒を回収するために、閉鎖循環システムを構築することも可能である。

3. 基本的な補助コンポーネント（必須）

これらの部品は、正常な動作を保証し、故障を減らし、耐用年数を延ばします。

配管システム

ポンプの吸込口と吐出口に合った直径のパイプを使用し、ポンプ抵抗を低減するために、配管はできるだけ直線状に、曲がりを最小限に抑えてください。液体やガスの蓄積を防ぐため、吸込配管の中心線はポンプ吸込口の中心線より低くならないように、また排気配管の中心線はポンプ吐出口の中心線より高くならないようにしてください。

アザラシ

メカニカルシールまたはパッキンシールは、メインポンプ、バックポンプ、および配管フランジに取り付けられています。2BVシリーズのウォーターリングポンプは、標準でメカニカルシールを装備しており、ガス漏れを効果的に防止し、真空の安定性を維持し、シール不良による真空の低下を防ぎます。

コネクタ

適切なサイズのフランジとバルブを使用して、確実な接続を確保してください。特に高真空条件下では、わずかな漏れでも装置の性能に著しい悪影響を与える可能性があります。二次ルーツポンプの入口には、停止中にポンプシステムへの水の逆流を防ぐため、主弁とベント弁を設置する必要があります。