中古 イワキ Iwaki ベローズポンプ FB-70C

真空ポンプは、密閉した容器から気体分子を外へ出すか内部に捕捉して、大気圧より低い圧力をつくり、その状態を保つ機器である。一般的な区分では、大気圧から10^2 Pa程度までを低真空、10^2〜10^-1 Paを中真空、10^-1〜10^-5 Paを高真空、それより低い圧力を超高真空と呼ぶ。1台でこの全域をまかなえるポンプはない。そのため、到達圧力、作動できる圧力範囲、排気速度、清浄度を基準に方式を選び、複数台を組み合わせるのが基本となる。
方式は大きく2つに分かれる。気体を吸気側から排気側へ送り出す気体輸送式と、ポンプ内部に気体を溜め込む気体溜込式である。気体輸送式のうち容積移送式は、ロータやピストン、ダイアフラムで閉じ込めた空間の容積を変えて気体を圧縮し、排出する。油回転、ルーツ、スクリュー、スクロール、ダイアフラム、揺動ピストンなどの型がある。大気圧から直接運転できるため、粗引きや、高真空ポンプの排気側を受け持つ補助ポンプとして使われる。油回転ポンプは安価で到達圧力も良いが、油蒸気がチャンバ側へ逆流する問題と、油の劣化管理が課題になる。これを避けるのがドライポンプである。スクロール型には到達圧力が1 Pa程度に達する機種もあり、ダイアフラム型は構造が簡単で振動・騒音が小さく、小型装置の補助ポンプにも用いられる。
運動量輸送式は、気体分子に一方向の運動量を与えて排気する。ターボ分子ポンプは動翼と静翼を交互に多段に重ねた構造で、回転数は毎分数万回、動翼先端の周速は300〜400 m/s程度に達する。分子流領域で働くため、補助ポンプで減圧してから起動する必要がある。運転中の急な圧力上昇や振動は翼の損傷につながる。油拡散ポンプは、ヒーターで加熱した油蒸気の噴流で分子を下流へ運ぶ。構造が簡単で大きな排気速度を得やすい反面、油の逆流対策として水冷バッフルや液体窒素トラップを併用する。到達圧力の目安は、拡散ポンプで10^-3〜10^-7 Pa程度、ターボ分子ポンプでは条件によって10^-8 Pa程度までである。
気体溜込式にはクライオポンプ、スパッタイオンポンプ、ゲッターポンプ、ソープションポンプがある。極低温の面への凝縮・吸着や、化学的な捕捉によって気体を取り除く。油を使わないため清浄な高真空・超高真空を得やすいが、溜め込める量に限りがあり、再生や交換が必要になる。
用途は幅広い。低・中真空では真空乾燥、脱気、減圧蒸留、真空包装、真空吸着搬送、真空成形などに使われる。高真空以上では、半導体やフラットパネルディスプレイの成膜・エッチング装置、電子顕微鏡や質量分析計などの分析機器、加速器、宇宙環境試験装置で使われる。
実務上は、まず排気する気体(水蒸気、腐食性ガス、粉体を含むプロセスガスなど)への耐性を確認したい。あわせて、配管のコンダクタンス(気体の流れやすさ)を含めた実効排気速度と、オイル交換やオーバーホールの周期も確認する。中古機では、到達圧力の実測値、運転時間、軸受やオイルの状態の確認が重要である。なお、このカテゴリには薬液移送用のベローズポンプのように、真空をつくる目的ではない液体用ポンプが含まれる場合がある。そのため、用途と仕様を個別に確かめる必要がある。