15、25、40 m³/h の 3 クラスは、「オイルフリーロータリーベーン真空ポンプの選定」で検討が往復しやすい帯です。同じ 40 m³/h でも、オイルフリー真空ポンプと油回転真空ポンプは外形、接続口径、価格が近い一方、仕様表では到達圧力が 2～3 桁違います。排気速度だけで選ぶと、取り付けてから排気できないことに気づきます。到達圧力だけで選ぶと、ポンプが実際には使わない圧力領域に余分なコストをかけることになります。本記事では、両者のコストと性能を整理します。排気時間、消費エネルギー、リークレート許容度について、当サイトで扱う現行生産モデルの実測パラメータを用います。
一、まずどこが違うか：到達圧力が 2 桁違う
| 機種 | タイプ | 排気速度 50/60Hz | モーター出力 | 到達圧力 | 騒音 | 質量 | 吸気口 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DPL-V15L | オイルフリーロータリーベーン | 15 / 19 m³/h | 0.35 kW | 90 mbar | 61 dB(A) | 約 22.4 kg | G3/4″ |
| DPL-2V18 | 二段油回転式 | 17 / 20.4 m³/h | 0.55 kW | 1×10⁻³ mbar | 57 dB(A) | 39 kg | NW25 |
| DPL-V25L | オイルフリーロータリーベーン | 25 / 30 m³/h | 0.75 kW | 90 mbar | 62 dB(A) | 約 26 kg | G3/4″ |
| DPL-2V28 | 二段油回転式 | 27.5 / 33 m³/h | 0.75 kW | 1×10⁻³ mbar | 57 dB(A) | 44 kg | NW25 |
| DPL-V40L | オイルフリーロータリーベーン | 40 / 48 m³/h | 1.5 kW | 90 mbar | 67 dB(A) | 約 38.5 kg | G3/4″ |
| DPL-V0040A | 単段油回転式 | 40 / 48 m³/h | 1.5 kW | 0.1 mbar | 62 dB(A) | 43 kg | G1 1/4″ |
90 mbar はアブソリュート圧で、9 kPa に相当します。0.1 mbar はその 900 分の 1、1×10⁻³ mbar はその 9 万分の 1 です。この差は「ポンプを 1 サイズ大きくする」だけでは埋められません。オイルフリーロータリーベーン真空ポンプの到達圧力はすきま容積で決まり、ローターが 1 回転するたびに小さな高圧ガス塊を吸気室へ戻すため、排気速度を大きくしても 90 mbar 以下には下がりません。逆に、プロセスが 50～80 mbar の粗真空だけであれば、油回転真空ポンプの 2～3 桁分の能力はすべて余裕となり、無駄な選択になります。
二、排気時間の計算例：1 m³ のチャンバーを大気圧から 50 mbar まで排気
粗真空領域では等温近似を用い、排気時間は次のとおりです：
t = (V / S) × ln(p₁ / p₂)
V はチャンバー容積、S は排気速度、p₁ は開始圧力、p₂ は目標圧力です。V = 1000 L、p₁ = 1013 mbar、p₂ = 50 mbar、ln(1013/50) = 3.01 を代入します。
DPL-V40L：S = 40 m³/h = 11.1 L/s t = 1000 / 11.1 × 3.01 ≈ 271 s、約 4.5 分。
DPL-2V28：S = 27.5 m³/h = 7.64 L/s t = 1000 / 7.64 × 3.01 ≈ 394 s、約 6.6 分。
同じ 40 m³/h の DPL-V0040A は、排気速度が DPL-V40L と同じため、理想排気時間も 271 s です。この区間では油回転真空ポンプは優位に立ちません。両者とも 50 mbar 付近では定格値に近い排気速度で運転するためです。
上記は配管を考慮しない理想値です。真空工学の一般的な手法では、理論排気速度を 80% で換算して配管とバルブのボトルネックを見込み、実際の排気速度を求めます。DPL-V40L では 8.9 L/s として t ≈ 338 s（5.6 分）、DPL-2V28 では 6.1 L/s として t ≈ 492 s（8.2 分）です。この換算は粗いものですが、「排気し切れるかどうか」を判断するには十分です。チャンバーが大きく、配管が長く、バルブが多い場合は、さらに厳しく見積もる必要があります。
注意すべき点として、271 s はあくまで気体を移動させる時間です。チャンバー壁からの放出ガスやシール面からの漏れは後半で曲線を平坦にし、実際に 50 mbar へ到達するまでのストップウォッチの读数は計算値より長くなります。ポンプの到達圧力に近づくほど、この差は顕著になります。ISO 21360-1:2020（ISO/TC 112 真空技術）は、排気速度の排気法測定を説明する際に、低圧下での接続管の流動抵抗、リークレート、放出ガスを測定結果に影響する要因として挙げています。計算した時間は下限値として見る必要があります。
三、エネルギー消費の計算：オイルフリー＝省電力ではない
1 回の排気当たりの消費電力量 = 出力 × 時間：
| 機種 | 出力 | 理想排気時間 | 1 回の消費電力量 |
|---|---|---|---|
| DPL-V15L | 0.35 kW | 722 s | 0.070 kWh |
| DPL-2V18 | 0.55 kW | 637 s | 0.097 kWh |
| DPL-V25L | 0.75 kW | 433 s | 0.090 kWh |
| DPL-2V28 | 0.75 kW | 394 s | 0.082 kWh |
| DPL-V40L / DPL-V0040A | 1.5 kW | 271 s | 0.113 kWh |
3 クラスのうち、油回転真空ポンプの 1 回の消費電力量はオイルフリー真空ポンプより少し低くなります。15 クラスでは 0.097 対 0.070 kWh、40 クラスでは 0.113 対 0.113 kWh で同等、25 クラスでは 0.082 対 0.090 kWh です。理由は、同クラスのモーター出力が近い一方で、油回転真空ポンプは排気が遅く、通電時間が短くなるためです。オイルフリー真空ポンプで削減できるのは油、オイルミスト、油交換の工数であり、電気代ではありません。1 日 200 回の排気、年間 300 日で計算すると、25 クラスのオイルフリー真空ポンプは油回転真空ポンプより約 500 kWh 多く消費します。この電気代は、年間数回の油交換やフィルター交換の費用と同程度のオーダーです。選定時に電力量計だけを判断材料にしないでください。
四、到達圧力がリークレートでどのように損なわれるか
ポンプの能力限界付近では、到達圧力は次の三つの和で決まります：
p = p_到達 + Q / S_実効
Q はシステムのリークレートと放出ガスの和、S_実効 は換算後の実際の排気速度です。Q = 5×10⁻² mbar·L/s（組立が一般的で、ヘリウムリークテストを行っていない小さいチャンバーでは容易にこのオーダーになります）とします。
DPL-2V28：S_実効 = 6.1 L/s、Q/S = 0.0082 mbar。ポンプの到達圧力は 1×10⁻³ mbar ですが、実際には約 9×10⁻³ mbar で止まり、1 桁近い差になります。1×10⁻³ mbar まで下げるには、より大きなポンプに交換するだけでは不十分で、まず Q を 10⁻³ のオーダーまで下げる必要があります。
DPL-V40L：同じ 5×10⁻² mbar·L/s、S_実効 = 8.9 L/s では、Q/S = 0.0056 mbar です。90 mbar の到達圧力に対して、この増加分は表の上ではほとんど分かりません。オイルフリー真空ポンプがリークレートに敏感でないのは、シール性能が高いからではなく、もともとの到達圧力が高いためです。油回転真空ポンプの能力を引き出すには、清浄なシステムとリークテストを組み合わせる必要があります。
同様に、DPL-V0025A の到達圧力は 0.5 mbar、DPL-V0040A は 0.1 mbar です。この 2 機種を選ぶ前に、プロセスが実際に何 mbar を必要とするかを確認してください。要求が 5 mbar なら V0040A で十分です。要求が 0.05 mbar なら、二段式の DPL-2V18 / DPL-2V28 を検討します。
五、媒体とメンテナンス：水蒸気、粉塵、オイルミスト
ISO 21360-2:2020 は水蒸気耐性量を「凝縮を生じない前提で搬送できる水蒸気分圧」と定義し、容積式真空ポンプの測定項目として規定しています。選定に当てはめると次のようになります。
- 水蒸気や溶剤を含む材料（乾燥、脱泡、包装シール）を排気する場合、油回転真空ポンプではガスバラストで凝縮性ガスを排出する必要があります。DPL-2V18 / DPL-2V28 はガスバラストを開けると到達圧力が 1.5×10⁻² mbar となり、閉じた場合より 1 桁高くなります。これは水蒸気を通すために払う代償です。
- オイルフリー真空ポンプには油乳化の問題はありませんが、水蒸気がポンプ室内で凝縮すれば水がたまるため、気水分離または定期的な排水が必要です。具体的には製品に付属の取扱説明書に従ってください。
- 粉塵環境ではどちらも吸気側にフィルターを追加します。油回転真空ポンプではフィルターエレメントが機能しなくなると粉塵が直接オイル底に入り、油泥になって、最初に傷むのはベーンとエンドカバーです。オイルフリー真空ポンプではフィルターエレメントの故障によりポンプ室が摩耗しますが、油交換という工程はありません。
- 油量の違いはメンテナンス作業に直結します。DPL-2V18 は 0.75～1.05 L、DPL-2V28 は 1.2～1.5 L、DPL-V0040A は 1.5 L です。DPL-V15L / V25L / V40L の油量はゼロです。
- 騒音：DPL-2V18 / DPL-2V28 は 57 dB(A)、オイルフリーの 3 機種は 61～67 dB(A) です。ポンプカバー内に設置する場合は差が小さく、操作台の横に設置する場合は差が出ます。
六、プロセス別の判定
| プロセス特性 | 選定 |
|---|---|
| 動作圧力 90 mbar 以上：真空吸着、真空チャック、真空成形、包装の粗引き | DPL-V15L / V25L / V40L |
| 動作圧力 5～50 mbar、チャンバーが清浄でオイルミストを嫌う場合 | DPL-V15L / V25L / V40L を 1 段大きい排気速度で選定 |
| 動作圧力 1～10 mbar、連続運転が必要 | DPL-2V18 / DPL-2V28 |
| 動作圧力 0.1～1 mbar、単段で足りる場合 | DPL-V0025A / DPL-V0040A |
| 水蒸気や溶剤蒸気が多い | DPL-2V18 / DPL-2V28、ガスバラストを開ける |
| 頻繁に移動、多ステーションでの切り替え、質量に敏感 | DPL-V15L（22.4 kg） |
重要な注意が 2 点あります。第一に、60 Hz 地域では仕様書に一部機種が適合しないと記載されているため、注文前に具体的な型番と構成を確認してください。第二に、「排気速度を 1 段大きくする」ことで到達圧力を補おうとしないでください。補えませんし、消費電力量と設置スペースが増えるだけです。
排気時間はまず選定計算機で概算し、次によくある質問の到達圧力とガスバラストに関する説明を確認してください。単段オイルフリー機種は DPL-V15L、DPL-V25L、DPL-V40L を参照してください。二段油回転式は DPL-2V18、DPL-2V28 を参照してください。単段油回転式 20～110 m³/h の全シリーズは DPL-V0025A~V0100 を参照してください。
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