根本的に、循環水真空ポンプとジェットポンプは、根本的に異なる手段で真空を達成します。循環水真空ポンプは、回転インペラと液環を使用してガスを物理的に捕捉・圧縮する機械装置であるのに対し、ジェットポンプは可動部品を持たない流体力学的な装置であり、高速の流体噴流を使用してガスを巻き込む低圧ゾーンを作り出します。
決定的な違いはメカニズムにあります。循環水ポンプは可動部品を使用して機械的にガスを排出するのに対し、ジェットポンプは流体噴流のエネルギーを利用して真空を作り出し、ガスを吸い込みます。
循環水真空ポンプのメカニズム
液環ポンプとも呼ばれる循環水真空ポンプは、容積式のポンプの一種です。その動作は巧妙な機械設計に依存しています。
偏心インペラの役割
ポンプには複数の羽根を持つインペラが組み込まれており、円筒形のポンプケーシング内に偏心的に、つまり中心からずれた位置に取り付けられています。
液環の形成
ポンプにシール液（通常は水）を充填し、インペラが回転すると、遠心力によって水が外側に投げ出されます。これにより、ポンプケーシングの内壁に沿って回転する安定した同心円状の液環が形成されます。
「液体ピストン」の作用
インペラが偏心しているため、インペラ羽根と液環の間の空間は絶えず変化します。羽根が回転するにつれて、この空間の体積は増加し、吸込口からガスが引き込まれます。回転が続くと、体積は減少し、捕捉されたガスが圧縮されて排出口から排出されます。この作用により、液環は一連の往復運動する「液体ピストン」として効果的に機能します。
ジェットポンプ（エジェクタ）の原理
ジェットポンプ、またはエジェクタは、完全に流体力学に基づいており、可動部品を一切持たない、まったく異なる原理で動作します。
噴射流体（作動流体）の高速化
このポンプは、高圧の水や蒸気などの「作動流体」を使用し、ノズルを通して加速させます。これにより、流体の圧力エネルギーが運動エネルギーに変換され、高速の噴流が生成されます。
負圧の生成
ベンチュリ効果により、この高速噴流はその周囲に極めて低い圧力の領域を作り出します。この低圧ゾーンが真空の発生源となります。
ガスの巻き込みと排出
排気したいシステムからのガスがこの低圧領域に引き込まれます。そこで、ガスは高速の作動流体と混合し、その流れに乗って運ばれ、最終的により高い圧力で排出されます。
主な違いの理解
動作原理は、各ポンプの特性と用途に直接影響を与えます。
メカニズム：機械的 vs. 流体力学的
最も根本的な違いは、循環水ポンプが回転インペラを持つ機械装置であるのに対し、ジェットポンプには可動部品がないため、非常にシンプルで信頼性が高い点です。
作動流体の役割
水環ポンプでは、水はシール材および容積移動ピストンとして機能します。ジェットポンプでは、作動流体はその速度によって真空を作り出すためのエネルギー源となります。
性能と用途
標準的な循環水真空ポンプは、通常2000～4000 Paの到達真空度を達成できます。対照的に、ジェットポンプは幅広い圧力に対応できるように設計でき、多段ジェットシステムは非常に深い真空を達成できます。興味深いことに、これら2つの技術を組み合わせることができます。水環ポンプにジェットエジェクタを追加すると、到達真空度を270 Paといった低レベルまで大幅に向上させることができます。
目的に合った適切な選択
正しいポンプを選択するには、それらの原理が運用上のニーズとどのように一致するかを理解する必要があります。
- 可動部品がなく、シンプルさと高い信頼性を最優先する場合： ジェットポンプは、機械的に摩耗したり故障したりする部分がないため、しばしば優れた選択肢となります。
- 中程度の真空レベルに対応する自己完結型の機械システムを最優先する場合： 循環水真空ポンプは、外部の高圧作動流体源を必要とせずに、堅牢で効果的なソリューションを提供します。
- 単一の機械ポンプでは達成できない深い真空を最優先する場合： 多段ジェットシステム、または液環ポンプにエジェクタを追加するハイブリッドアプローチが最も効果的な戦略となります。
機械的な排気が必要か、それとも流体力学的な巻き込み原理が必要かを理解することが、真空用途に適切なツールを選択するための鍵となります。
要約表：
| 側面 | 循環水真空ポンプ | ジェットポンプ |
|---|---|---|
| メカニズム | 回転インペラと液環を備えた機械的 | 可動部品のない流体力学的 |
| 作動流体の役割 | シール材および容積移動ピストンとして機能 | 高速噴流を介したエネルギー源として機能 |
| 典型的な到達真空度 | 2000～4000 Pa | 多段システムにより深い真空に達し、大幅に変動 |
| 主な用途 | 中程度の真空に対応する自己完結型システム | 可動部品が不要で、深い真空を必要としないシンプルで信頼性の高いセットアップ |
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