往復式真空ポンプの動作原理

往復式真空ポンプとは、ピストンがシリンダー内で往復運動することによって気体を抽出する機械です。往復真空ポンプの原理は往復ポンプのタイプと類似しているが、作動媒体が気体であるため、ピストンが外側の止点に達すると、余分な気体が多く残ってピストンが内側に移動して吸気する際にその気体が膨張し、吸気量が減少するのを防ぐために、シリンダー内の気体をできるだけ排出する。同時に、その吸気バルブと排気バルブの構造は、往復ポンプの吸液バルブと排液バルブの構造とも異なる。図5-22は、平面スライドバルブ式の排気機構を備えた往復式真空ポンプを示している。主軸に取り付けられた偏心輪2が回転すると、操作レバー3を往復運動させ、それによってスライドバルブ式排気機構1内の平面スライドバルブも往復運動する。偏心輪の主軸の偏角は90度です。。 1スライドバルブ機構；2偏心輪、3操作レバー；4-冷却水入口；5冷却水出口；6吸気口；7排気口 往復式真空ポンプの構造的特徴は、平面スライドバルブ式の排気機構を備えており、この機構が圧力バランスを保つ役割を果たします。排気圧力と吸気圧力の比率を圧力比と呼びます。95％の真空度を得るためには、吸込圧力が38×133.32Pa、排気圧力が760×133.2Paのとき、圧力比P比≈2となる。このように高い圧力比の場合、容積係数は非常に低下し、その結果、排気速度はほぼゼロにまで落ち込んでしまう。したがって、構造的に容積係数を高める措置を講じなければならない。この対策は一般的に圧力バランスの方法が用いられます。 往復式真空ポンプの平面スライドバルブ排気機構は図5-23に示されている。スライドバルブには逆字型の気道が開けられており、ピストンが止点に達すると、平面スライドバルブは中央位置にある。シリンダー内の余剰ガスで、まだ排出されていない高圧のガスは、この逆字型の気道を通ってピストンの反対側の作業室に流れ込む。つまり、この逆字型の気道によって排気側の圧力が下がり、排気側で完全に排出されなかったガスのかなりの部分が反対側に入り、そちらから排出されるのである。これにより、真空ポンプのシリンダーの作業効率が向上し、ピストンの止点付近の両側の圧力がバランスづけられる。 往復式真空ポンプは乾式真空ポンプで、固体粒子を含まず腐食性のないガスを抽出するのに適していますが、構造が複雑でメンテナンスが多く必要です。近年、一部のメーカーはこれを改良し、図5-23にある平面スライドバルブを圧縮機に使われる自動スプリング式の吸排気バルブのようなものに変更している。これにより、構造を簡素化し、回転速度を上げることで機械のサイズを小さくできます。