真空装置
真空化学装置とは、化学反応および前後の操作を真空中で行う装置を示す。主な化学反応としては反応、分離、混合、冷却等があり、その化学反応のほとんどは、気体、液体、固体間の相変化を伴う。従って一般的にはエネルギー消費の多いプロセスである。
真空反応装置
真空蒸留装置
真空乾燥装置
真空凍結乾燥装置
真空冷却装置
真空蒸発・濃縮・晶析装置
真空含浸装置
真空注入装置
真空脱泡装置
真空発泡装置
真空乳化装置
真空装置はその目的を踏まえて基本仕様である真空システムを設計しなければならない。真空システムとは以下の構成要素に成り立っている。
到達圧力
真空の質 真空環境の継続時間 下記の放出ガスや接続部からのリークガスの継続排気 到達圧力の安定度(上記の不安定要素への真空度低下の対策、真空度上昇(過真空)の防止)で、真空対象の物質の相転移しない様に安定維持する。 温度環境 高温状態 例:核融合炉、活性金属の溶解、人工衛星の太陽光が当たる場合 低温状態 例:人工衛星が太陽光の日陰の場合、高層大気の水分子などの気体分子の挙動の研究(雨雲レーダーや気象衛星ひまわりの精度向上や通信衛星の通信強度、減衰の研究など)
真空部品の材質(放出ガス) 真空対象の物資と真空部品から、それぞれの放出ガスが発生しガス同士の反応や、真空対象の活性金属や物質と反応し製品の歩留まりや研究精度が悪くなる。そのため、真空対象の材質で真空部品の材料を選定する。
真空チャンバーの体積
真空ポンプの減圧速度 常圧状態から直ぐに減圧するのではなく、真空チャンバーや真空部品を予熱(ベーキング)し、真空部品などから放出ガスを放出させてから排気・減圧する。また、減圧中に真空対象の物質が予定外の相転移、急沸騰、急膨張をしないように、物質や真空チャンバーの温度調整を行う。そのため、真空対象より大型である真空チャンバーの温度調整速度で減圧速度が左右される。高価で高性能、高速な真空ポンプを選んでも、温度調整中は待機、停止するのでコスパが悪くなるので、複合的な視点から真空ポンプを選定する。
真空システムとして以上の5つが決まればそれに沿って真空装置を設計する。真空装置は大まかに言うと以下2つの要素を持つ。