ブックタイトル佐藤真空規格品2017

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概要

佐藤真空規格品2017

真空排気ユニット:真空ポンプの選定と組合せ1.はじめに大気圧より低い圧力状態を作るには、密閉容器中の空気を真空ポンプで排気すれば実現できる。減圧状態(真空)を利用する目的により真空ポンプの形式及び排気速度が変わるので,その選定には減圧する条件を明確にしなければならない。減圧された容器中の状態(ガス密度が低い)そのものを利用するのか、あるいは減圧後にガス置換(不活性ガス、Ar等)を行い、酸素による酸化反応を抑制するために利用するのかによって異なるし、利用する圧力レベル(真空度)によっても大気圧から真空排気する真空ポンプが単一機種でよいのか、複数機種によるシステム構成になるのかが決まってくる。従って利用目的を明確にした上で真空ポンプの機種選定、システム構成を考える必要がある。いずれにしても真空度が高くなるほど(大気圧より低くなるほど)真空ポンプ及び周辺機器のバルブ、配管フランジ、シールリング等が高価になるのでシステムコストを考えるならば、利用目的を明確にする事は非常に重要なファクターとなる。本稿では最近の動向を踏まえて実現したい真空状態に見合う真空排気ユニットの構成及び密閉容器と接続する上での留意点について述べる事にする。なお、各真空ポンプの構造や排気特性については、参考資料(1)、(2)、(3)等に詳しく記述されているので、これらを参照することをお勧めする。2.ポンプ構成と用途表1に実現したい真空状態(圧力範囲)と代表的な真空ポンプの組合せ、および主な用途、装置を示す。圧力が大気圧に近い低真空域では、ポンプ単体(例えば油回転真空ポンプ、ドライポンプ等)で対応する事が可能であるが、中高真空以上の圧力範囲では複数機種を組み合わせたユニット構成となる。これは低真空域に対して中高真空域ではガス密度が小さくなり、ポンプ構造が変わるためである。容器を大気圧から排気する粗引きの場合、配管内の流れの状態は粘性流なのでガス分子をガス体の塊として圧縮排気する容積型ポンプ(油回転真空ポンプ、ドライポンプ等)がほとんどである。圧力が大気圧の1/10 5位になると排気管内の流れは、ガス分子同士が衝突しない分子流領域に近づいてくるので、排気メカニズムはガス分子をたたき出す形に変わりターボ分子ポンプ、油拡散ポンプが主排気ポンプとなる。この時、大気圧からの粗引き排気に作動していた容積型ポンプは、主排気ポンプの背圧(排気圧)を大気へ圧縮排気する補助ポンプとして作動する(図2参照)。粗引きラインから高真空排気ラインへの切替えは、容器内圧力がターボ分子ポンプ、または油拡散ポンプの作動開始■表1圧力範囲とポンプ構成・用途低真空中真空高真空超高真空圧力範囲Pa100kPa~0.2kPa(大気圧)200Pa~0.2Pa0.2Pa~2×10 -5 Pa2×10 -5 Pa以下真空ポンプ構成(WP)+(MB)RPDRP(RP)+(MB)(RP,DRP)+(TMP)(RP)+(DP)(RP)+(TMP,CP)(DRP)+(TMP,CP)(RP,DRP)+(TMP)+(IP)圧力になった時点で行う。バルブ操作は手動またはシーケンサーによる自動操作で行い、粗引き弁を閉じ補助排気弁を開けてから主排気弁を開ける。表1の真空ポンプ構成で低真空域、高真空域にかかわらず、容器内のクリーン度が求められる場合、容器内への油の混入を防ぐため粗引き排気系にドライポンプ、高真空域の主排気系にターボ分子ポンプもしくはクライオポンプが使用される。最近では、半導体製造装置ばかりでなく、DVD、デジタルカメラ、携帯電話用部品の表面処理、プリント基板材料、圧力センサ素子製造などでもドライ系とすることが多い。主な用途、装置火力発電所スチームコンデンサー大型真空乾燥機、蒸留、脱ガスオイル含浸、脱泡真空乾燥機(水分、有機溶剤)食品真空パック、冷凍食品、ドライフーズ気圧変動環境試験装置プラスチック成型機アモルファス材料製造医薬品の凍結乾燥真空ろう付け、焼入れ金属蒸留、金属焼結機械加工部品脱脂処理プリント基板材料処理メタル粉末、セラミック粉末脱脂処理ファックス、コピー機部品表面処理極低温機器宇宙機器環境試験装置MRI光学系レンズコーティング電子ビーム溶接真空蒸着半導体製造装置DVD、携帯電話、デジタルカメラ部品表面処理液晶パネル、プラズマディスプレイ基板表面処理発光ダイオード粒子加速器電子顕微鏡WP:水封ポンプMB:メカニカルブースターポンプRP:油回転ポンプDRP:ドライポンプTMP:ターボ分子ポンプDP:拡散ポンプCP:クライオポンプIP:イオンポンプ84