オイルフリーロータリーベーンポンプと同排気速度の油封式ポンプの選び方:DPL-V15L/V25L/V40L の境界

15 から 40 m³/h の排気速度帯は、選定会議で議論が集中する区間です。同じ帯域に三つの構造が並びます:オイルフリーロータリーベーン(DPL-V15L/V25L/V40L)、単段油封式(V0025A/V0040A)、二段油封式(DPL-2V18/2V28)。公称排気速度はほぼ重なりますが、対応できる作業は二~三桁異なります。以下ではパラメータを整理し、さらに自分で代入できる二つの計算例で境界を引きます。一つは排気時間、もう一つは漏れ率です。

一、7 台のポンプのパラメータを一つの表にまとめる

機種構造排気速度 50/60Hz(m³/h)到達真空度出力吸気口重量騒音
DPL-V15Lオイルフリーロータリーベーン15 / 19定格真空度 90 mbar0.35 kWG3/4″約 22.4 kg61 dB(A)
DPL-V25Lオイルフリーロータリーベーン25 / 30定格真空度 90 mbar0.75 kWG3/4″約 26 kg62 dB(A)
DPL-V40Lオイルフリーロータリーベーン40 / 48定格真空度 90 mbar1.5 kWG3/4″約 38.5 kg67 dB(A)
V0025A単段油封式20 / 260.5 mbar(ガスバラストOFF)0.75 kWG3/4″20 kg62 dB
V0040A単段油封式40 / 480.1 mbar(ガスバラストOFF)1.5 kWG1 1/4″43 kg62 dB
DPL-2V18二段油封式17 / 20.41×10⁻³ mbar(ガスバラストOFF)0.55 kWNW2539 kg57 dB(A)
DPL-2V28二段油封式27.5 / 331×10⁻³ mbar(ガスバラストOFF)0.75 kWNW2544 kg57 dB(A)

この表には直感に反する点が二つあります。第一に、オイルフリーだからといって静かとは限りません:2V18 と 2V28 は 57 dB(A) で、V15L の 61 dB(A)、V40L の 67 dB(A) より低くなっています。二段直列では各段の圧縮比が小さく、気流の脈動がより滑らかになるためです。第二に、出力は排気速度を表しません:V15L は 0.35 kW で 15 m³/h を実現し、V0025A は 0.75 kW で 20 m³/h にとどまります。オイルフリーポンプには油膜のせん断損失がありませんが、その代わり真空度で譲歩しています。

二、判断基準一:使用圧力帯が適用可否を決める

選定の最初のステップは排気速度の計算ではなく、圧力帯の設定です。ポンプの到達真空度がその圧力帯に入れるかどうかを決め、排気速度は入った後にどれだけ早く到達するかだけを決めます。

  • 粗真空領域(数百 mbar から常圧):真空吸着、ガス取り出し、製本・折り、ラミネート、包装整形。この領域の作業のために DPL-V15L/V25L/V40L があり、製品ページに記載の常用ステーションはダイボンダー、マウンター、ロボット、露光機、ラミネーター、製本機、折り機、貼箱機です。
  • 低真空領域(0.5 から 90 mbar):単段油封式の領域。V0025A はガスバラストOFF で 0.5 mbar、V0040A は 0.1 mbar から、ガスバラストON では 0.5 mbar に戻り、少量の凝縮性ガスの排気に用います。
  • 高真空の前段(0.1 mbar 以下):二段油封式 2V18/2V28 はガスバラストOFF で 1×10⁻³ mbar、さらに下は 2V80/2V275 の 4×10⁻⁴~5×10⁻⁴ mbar、または二段直列ルーツポンプ(LC シリーズルーツポンプ)です。

90 mbar と 1×10⁻³ mbar の間には五桁の差があります。使用圧力帯が 90 mbar 以下になると、L シリーズは排気速度をいくら大きくしても適用できません。この点を満たさなければ、後ろの計算方法を見る必要はありません。

三、判断基準二:清浄度が油封式ポンプを除外する

L シリーズはオイルフリーで、油霧もなく、停止時の油戻りもありません。油封式ポンプは停止瞬間に油の逆吸い込みリスクがあり、電子組立、マウント、ダイボンド、食品・医薬のステーションではこのリスクを受け入れられないため、L シリーズを選ぶしかなく、その代償として 90 mbar 以下の圧力帯を諦めます。これは価格、排気速度、体積とは無関係な厳格な制約です。

一方、L シリーズの排気対象は清浄な空気およびその他の乾燥、無毒、非腐食性、非引火性・非爆発性ガスに限られます。粉塵や水蒸気を含む条件では、油封式ポンプはガスバラスト(V0040A はガスバラストON で 0.5 mbar)で少量の水蒸気を処理できますが、オイルフリーの L シリーズにはこの手段がなく、吸気前にフィルターまたは凝縮器を追加する必要があります。

四、計算例一:60 L の治具を 300 mbar まで排気する時間

等温概算:t = (V ÷ S)× ln(p1 ÷ p2)、V は容積、S は有効排気速度、p1、p2 は初期圧力と目標圧力です。

真空治具のチャンバーと配管を V = 60 L とし、常圧 1013 mbar から 300 mbar まで排気します:

ln(1013 ÷ 300)= ln 3.377 = 1.217

公称排気速度で計算(やや楽観的)

  • DPL-V25L:S = 25 m³/h = 25 000 L/h = 6.94 L/s,t = (60 ÷ 6.94)× 1.217 = 8.65 × 1.217 = 10.5 s
  • DPL-V15L:S = 15 m³/h = 4.17 L/s,t = (60 ÷ 4.17)× 1.217 = 14.4 × 1.217 = 17.5 s
  • DPL-V40L:S = 40 m³/h = 11.11 L/s,t = (60 ÷ 11.11)× 1.217 =

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