循環水真空ポンプが達成できる最大圧力はいくらですか？その真空限界を発見する

簡単な答えは、循環水真空ポンプは「最大圧力」ではなく、最小圧力、つまり真空を作り出すということです。高性能モデルは、約2 kPa（キロパスカル）の究極真空レベルを達成でき、これは大気圧に対してゲージ圧で-0.098 MPaと表されることがよくあります。

水冷式ポンプが達成できる究極真空は、原理的には水自体の蒸気圧によって制限されます。仕様書には理想的な真空として2 kPaが記載されている場合がありますが、実際の性能は循環水の温度によってほぼ完全に決定されます。

循環水真空ポンプの仕組み

ベンチュリの原理

循環水真空ポンプは、シンプルで堅牢な原理に基づいて動作します。これは、内部のポンプを使用して、貯水槽からの水の流れを、ベンチュリまたはエジェクタと呼ばれる特殊な形状のノズルに通すものです。

水がベンチュリの最も狭い部分を強制的に通過すると、ベルヌーイの原理に従ってその速度が劇的に増加し、圧力が急激に低下します。この低圧ゾーンが吸引力を生み出し、接続された装置からガスを水流中に引き込みます。

ガスの除去

巻き込まれたガスは、水とともにタンクに運ばれます。水がタンクのより大きく、流速の遅い環境に戻ると、ガスは分離して大気中に排出され、水は再循環されてサイクルを繰り返します。

真空圧力仕様の解読

真空を説明するために使用される数値は、混乱を招くことがあります。これらのポンプの性能は、通常、絶対圧力とゲージ圧力という2つの異なる測定値で記述されます。

絶対圧力（真の真空）

絶対圧力は、完全な真空（0 Pa）を基準にして測定されます。これは真空度を定義する最も正確な方法です。この測定では、数値が小さいほど優れており、ガスが少なく、より深い真空であることを示します。

一般的な高品質の循環水ポンプは、2 kPaから4 kPa（20～40 mbar）の究極真空に定格されています。

ゲージ圧力（大気圧以下の圧力）

ゲージ圧力は、周囲の大気圧（海抜で約101 kPa）を基準にして圧力を測定します。真空は大気圧より低い圧力であるため、負の値で表されます。

-0.098 MPaのような仕様をよく目にすることがあります。これは、ポンプが現在の気圧より0.098 MPa低い圧力まで圧力を下げることができることを意味します。これは絶対圧力で約2～3 kPaに相当します。

実際の性能を決定する主な要因

公称の真空度は理想的な数値です。実際には、達成される性能はいくつかの重要な要因によって左右されます。

水温の決定的な役割

これが最も重要な変数です。ポンプの究極真空は、作動流体として使用される水の蒸気圧によって物理的に制限されます。

水自体は、低圧下で沸騰し蒸気に変わり始めます。ポンプは、そのリザーバー内の水の蒸気圧よりも深い真空を作り出すことはできません。

冷水（例：10°C / 50°F）： 蒸気圧が低い（約1.2 kPa）。ポンプは理論上の最大真空に近づくことができます。
温水（例：30°C / 86°F）： 蒸気圧がはるかに高い（約4.2 kPa）。ポンプは、仕様にかかわらず、これ以上の深い真空を達成できなくなります。

システム内の空気漏れ

ガラス器具、チューブ、シールに微細な漏れがあっても、大気がシステムに侵入します。ポンプは、この流入する空気を常に取り除くために絶えず動作する必要があり、これにより究極真空レベルに到達できなくなります。

排気速度（流量）

ポンプの速度（例：80 L/min）は、単位時間あたりに移動できるガスの体積を指します。速度が高いほど、ポンプは大きな容器をより速く排気でき、小さな漏れをより効果的に克服するのに役立ちます。ただし、排気速度は、完全に密閉されたシステムでポンプが達成できる究極真空レベルには影響しません。

トレードオフの理解

利点：コストと耐久性

これらのポンプは機械的にシンプルであるため、比較的安価で、静かで、より複雑なポンプを損傷する腐食性の蒸気に対して耐性があります。

欠点：中程度の真空レベル

循環水ポンプは粗真空を提供します。質量分析や電子顕微鏡など、高真空レベル（1 kPa未満）を必要とする用途には適していません。

欠点：水管理

性能は水温に完全に依存し、運転中に水温が上昇することがあります。さらに、水は実験からの蒸気を吸収する可能性があり、性能を維持し汚染を防ぐために定期的な交換が必要になる場合があります。

アプリケーションに最適な選択をする

これらのガイドラインを使用して、この技術がお客様のニーズに適しているかどうかを判断してください。

一般的なろ過や一般的な溶媒の回転蒸発などの日常的なラボ作業が主な焦点である場合： 循環水真空ポンプは非常に費用対効果が高く信頼性の高い選択肢です。
感度の高いプロセスに対して高真空（<1 kPa）を達成することが主な焦点である場合： 多段ダイヤフラムポンプやオイルシール式ロータリーベーンポンプなどの別の技術を使用する必要があります。
水ポンプから性能を最大化することが主な焦点である場合： 可能な限り冷たい水を使用し、システムが完全に密閉されていることを確認し、1 kPa未満の圧力達成のために大気エジェクタの追加を検討してください。

最終的に、適切な真空ポンプを選択することは、プロセスの正確な圧力要件に合わせてその能力を合わせることを意味します。

要約表：

側面	詳細
究極真空	2～4 kPa（絶対圧力）または -0.098 MPa（ゲージ圧力）
主要な制限要因	水の蒸気圧、水温に依存
理想的な水温	低温の水（例：10°C）で低い蒸気圧（約1.2 kPa）
一般的な用途	ろ過、回転蒸発、粗真空作業
制限	高真空（<1 kPa）には不向き、密閉システムが必要

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