講座

資格試験と例題による解説
資格認定委員会試験委員会（監修）委員長

第 3 回と第 4 回には，真空容器の内部における気体の流

中山勝矢

例題
（級）

れと気体の放出について，例題を使って説明した．第 5 回

容積移送式真空ポンプ，真空ポンプは，動作原理により，と第 6 回では「排気系」と題して，それらを除去する装置

 運動量輸送式真空ポンプ， 気体ため込み式真空ポンプにである真空ポンプと，真空ポンプを有効に使うための方法と分類されるが，次のグループのうち，すべての真空ポンプが問題点について解説する．

同じ分類に属するのはどれか．

.

排気系




油回転ポンプ，ルーツポンプ，クライオポンプ



油回転ポンプ，ソープションポンプ，サブリメーション

. 真空ポンプの種類と名称

ポンプ

一般にポンプといえば，動力を使って流体に圧力や速度を

ターボ分子ポンプ，ルーツポンプ，拡散ポンプ与えることにより輸送する機械と定義されているが，真空ポ

エジェクタポンプ，ソープションポンプ，ゲッタイオンポンプ

ンプの場合はやや異なる．真空ポンプには，こういった一般

のポンプの定義よりも広い定義が与えられている．
すなわち，日本工業規格 JIS Z 81262 にソープションポンプ，ゲッタイオンポンプ，クライオポ
ンプ「真空を作り，改善し，保持する機器．基本的に異なって
この例題に関しては，上に紹介した JIS の附属書にあるいる二つの種類である気体輸送式ポンプ及び気体ため込み式ポンプに分類される．」「真空ポンプの分類」に目を通しておけば，難しいことではとある．

 である．
ないと思われる．正解は

この定義では，空間から何らかの方法で気体を排除できる. 真空ポンプの動作原理
いやしくも専門の真空技術者を目指すのであれば，現在市機能があればすべて真空ポンプと呼ぶという考え方が基本に販されている真空ポンプの動作原理くらいは理解しているべある．まずこの点を知っておく必要がある．
真空ポンプのなかにも，一般のポンプの定義のとおりに，きだと考えて問題は作成されている．その例を次に示す．

真空装置内から一部の気体の容積を減じ圧縮して外部に排出するものもある．油回転ポンプのような機械式のポンプがそ例題
（級）
ターボ分子ポンプに関する次の文章の空欄を埋めるのに，れに相当する．これに，ルーツポンプや往復動式ポンプを加えて容積移送式真空ポンプと呼ぶことになっている．一方最も適切だと思われる用語の組み合わせはどれか．

で，拡散ポンプやターボ分子ポンプのように気体分子に特定「ターボ分子ポンプは，高速で回転する円筒の周囲に軸に対な方向への運動量を与えて下流側へ送りだす運動量輸送式のして傾けて取り付けられた多数の羽（動翼）と，それに対し真空ポンプがある．

 に傾けて並べられた多数の固定羽（静翼）とを何段も積てところが真空の分野には，気体を外部に運び出すことをせ は，排気み重ねた構造になっている．回転する翼列の羽のずに，吸着，凝固，化学反応による固化，埋め込みといった に近いことが必要である．
」
される気体分子の

さまざまな方法で気体を補足し，空間から取り除いてしまう 同じ向き， 回転速度， 飛行速度

タイプのポンプがある．こちらの方は気体ため込み式と呼ば 逆の向き， 周速度，
 2 乗平均速度

れ，やはり広く実用に供されている．

 同じ向き， 回転速度， 平均速度

日本工業規格（ JIS Z 8126 2 ）には，ため込み式のもの

 逆の向き， 回転速度， 分子速度として，ソープションポンプ，ゲッタポンプ，サブリメーシ 逆の向き， 周速度，
 平均速度ョンポンプ，ゲッタイオンポンプ，蒸発イオンポンプ，スパッタイオンポンプ，クライオポンプ，クライオソープション

いかめしい言葉がたくさん並んでいるが，内部の構造を理ポンプが挙げられているが，この他に非蒸発型のバルクゲッ解していればそれほど難しい問題ではない．出題の形の例とタポンプもある．

 が正解だが，正答率は約45だった．
して紹介する．

誌面の都合上それぞれのポンプについての詳しい説明は省

1 級であれば現実の課題への対応が期待されるので，幅広くが，講習会での講義，テキスト，資料，参考書などによっく考察し，判断する能力を問うことになる．たとえば，て，正しい名称，動作原理，作動領域，特長，欠点などを個「油回転ポンプで水蒸気を多量に含んだ気体を排気する場別に，また総合的に把握しておく必要がある．

合，その正しい使い方は次のどれか」

次に，真空ポンプ全体をどのくらい理解しているかを訊ねる目的で出された例題を掲げておく．
Vol. 51, No. 6, 2008という出題があり，これに対して選択肢を 5 つ示したことがあった．真空の利用は広い．真空乾燥，真空含浸，真空包―( 79 )―413

装，凍結乾燥などのように水蒸気を多量に含む気体を排気する必要が生じるので，このような出題があるわけである．

ないわけで，当然レベルは高くなる．
. 排気速度

スパッタイオンポンプに関しては，次のような例がある．

排気速度というのは，真空ポンプの吸入口を通る気体の体積流量であると定義されている．体積流量だから SI 単位系（ MKSA 単位系とも言う）では m3/s （あるいは m3 s－1）と例題（級）
スパッタイオンポンプの動作について，誤った記述をして表現される．排気速度に圧力を乗じればポンプが単位時間に排気している気体の量つまり流量（Pa m3 s－1）となる．

いる文は次のどれか．
放電電流を圧力で除した値は，排気するガス種によらず

ところが実際問題としては，排気速度を吸入口のところでほぼ一定になる．

正確に測ることは非常に難しい．どの部分で測れば正しい値



正常動作中のポンプではペニング放電が起きている．

が得られるのだろうか．そのために多くの実験が行われ，規

排気速度が小さければ放電電流も小さい．

格が作られてきている．油回転ポンプのような容積移送式真

圧力が高すぎると放電電流は圧力に比例せず急増する．

空ポンプと，油拡散ポンプのような運動量輸送式真空ポンプ



圧力が低くなっても放電電流が減少しなくなることがあの一つである蒸気噴射真空ポンプに関しては，その性能試験る．

方法が JIS B 8316 1 ， B 8317 1 として決められている．
対応する国際規格は ISO 16071，16081 である．

この例題に関しては，使ったことがないから知らない，自またターボ分子ポンプに関しては，日本真空協会の団体規社の取扱商品にないから知らないといったつぶやきが聞こえ

格 JVIS 005 がある．しかしそれ以外の真空ポンプについててきた．それでは，真空の専門家といえないのではないだろ

は，まだ確定された性能試験方法の規格がない．この点は覚 が誤っている文章である．したがってをうか．ここではえておく必要がある．

選択すれば正解である．そして， 1 級の真空技術者として真空ポンプの排気速度の測定法には考慮すべきことが沢山は，この放電によりどのようにして気体分子が排気されていあり，約束ごととして規格の形に纏められつつある．これはくかについても，理解しておいて欲しいのである．

JIS でも ISO でも同じである．約束ごとといっても，社会にドライポンプについても例外ではない．ドライポンプは，通用しているわけだから，十分に理解しておく必要がある．

半導体事業からの強い要請に応える形で，日本の真空業界が世界に先駆けて開発し，市場に提供したものである．基本的

例題
（級）

な考えは，真空システムから油蒸気の原因になるものを除く高真空領域を排気する真空ポンプの排気速度を決定するたという点にあった．しかし商品開発としてはもっぱら油を使めには日本工業規格（JIS）にしたがったテストドームによ用しない回転ポンプに集中し，現在ドライポンプといえば，る試験を行う必要がある．この試験に関する説明で，正しい油（あるいは他の液体）を使用しない回転ポンプを指すようのは次のうちのどれか．になっている．（JIS Z 81262 を参照）



この件については，2 級に出題された例を紹介しよう．

この方法で得られた排気速度は，ポンプの吸入口における排気速度だと見なしてよい．



例題
（級）

気体の導入方法について配慮すれば，テストドームの形状は自由に決めて差し支えない．

油汚染の懸念がない真空装置をドライなシステムと呼ぶことが多いが，日本工業規格ではポンプの分類上，ドライポン真空計は，できるだけポンプ吸入口のフランジ面に近いところに取り付ける必要がある．

プに含めない真空ポンプがある．それは次の真空ポンプのう

導入する気体としては，室内の通常の空気を使う．

ちでどれか．



気体は，計測に対し流れによる誤差を与えないために真 クロー形ポンプ， スパッタイオンポンプ，
 多段形ルー

空計よりも下流で導入する．

 ソープションポンプ， スクリュー形ポンプ．
ツポンプ， ではないだろうか．日本工業規格（JIS）
ここで迷うのは




 と





 と


では「 3.3




 と



を用いる」となっている．室内の空気とは書いてない．真空


 と


計の校正は，原則として窒素を使って行われるが，大型ポン


 と


プの試験といった実際面から規格の規定は乾燥空気になって試験気体」に「特に指定のないかぎり乾燥空気いる．
 と である．いきなりこの 5 つのポンプ該当するのは

テストドームを用いた排気速度の測定は，既知の流量をから正解を選ぶとしたら 5 択方式にならない．正解が 2 つドームに導入し，ポンプの吸入口での圧力で除して求める方になるからである．それで選択肢は組み合せ型となってい法である．ポンプ吸入口での圧力は実際には測定できないの を選べば正解である．
る．ここでは，

で，その位置と圧力（入射頻度）が等価な場所に真空計を設

この方式は，該当するものが 1 つのときもあれば 3 つの置する必要がある．このためテストドームの構造も，形状ときもあるとして選択肢を複雑にすることが可能である．そ（縦横比など），気体導入導管の位置や向き，真空計の位置な

うするとすべてを完全に理解していないと正しい選択ができ である．
ど詳しく定められている．正解は

414―( 80 )―（続く）

J. Vac. Soc. Jpn.