水封式真空ポンプ

水封式真空ポンプは、ケーシング内に封液として水を充填し、その中を偏心したインペラが回転することで「水環（ウォーターリング）」をつくり、圧縮室の容積変化を通じて気体を排気します。具体的には、回転に伴って生じるケーシング内の空間が拡大するときに気体を取り込み、縮小するときに圧縮して排気口へ押し出します。このとき封液である水がインペラとケーシングの間をしっかりと密閉し、金属部品同士が直接摩擦することを防ぎます。

また、封液がガスを一部吸収する性質を利用できるため、水蒸気や湿潤ガス、さらに腐食性ガスや可燃性ガスも安全に排気することが可能です。封液として純水を用いる場合は到達圧力が水の蒸気圧に制限され、おおむね数千パスカル（数十トール）程度になりますが、封液を油や有機溶媒に切り替えたり、空気エジェクタを併用したりすることで、より低い圧力まで真空度を高める工夫が取られることがあります。シンプルな構造と耐久性を両立させつつ、湿潤ガスを扱う工程や腐食性の高い排気がある環境で利用される点が、油封式や乾式の真空ポンプと比べたときの特徴です。

以下では、水封式真空ポンプを製造・販売する国内の主なメーカーを紹介します。購入検討の際は各製品例の特徴を踏まえつつ、自社の運用環境や合うかどうかを比較してください。

神港精機は、長年にわたり真空ポンプを手がけてきたメーカーで、水封式真空ポンプ「SWシリーズ」をラインナップしています。封液としての水を通じて引火性や腐食性ガスを安全に排気できる構造を重視し、さらに軸封部には標準でグランドパッキンを採用しつつ、オプションでメカニカルシールを選べる仕様にしています。

これによりパッキン増し締めの手間が減り、メンテナンス性が高まるよう工夫されています。吸気口に空気エジェクタを取り付ければ封液の蒸気圧限界を超えて真空度を高めることも可能で、水蒸気の多いプロセスラインや研究用装置など幅広い用途で採用されています。

株式会社イワキは、化学ポンプ分野において長い歴史をもち、水封式真空ポンプ「MEAシリーズ」を展開しています。潤滑油を使わずに二段インペラ構造を採用することで、クリーンな排気を必要とする食品や医薬品分野で重宝されています。モータ直結型の直感的な設計により装置組み込みが容易で、排気セパレータや定流量弁を標準装備しているため、設置後すぐに安定運転が可能です。加えて封液を一部循環再利用する節水仕様も用意しており、ランニングコストや環境負荷を意識するユーザーに向けた設計がなされています。

大阪真空機器製作所は産業用液封式真空ポンプを得意とするメーカーで、「Wシリーズ」を中心に多彩な封液対応を特徴としています。封液に水以外の油や有機溶媒を選べるようになっており、半導体製造の乾燥プロセスや化学薬品製造で発生する有機溶剤蒸気を安定排気するラインでも利用されています。

シングルステージの基本構造で、中真空域までの排気性能を手堅く抑えるだけでなく、必要に応じて大気吸入型のエジェクタを追加することでさらに低い到達圧力を実現するWAシリーズやWBシリーズに発展させることも可能です。封液循環運転や熱交換冷却機構を組み込んだクローズドループ仕様では、排液量を大幅に低減できるため環境負荷の軽減に役立ちます。

株式会社ニクニが手がける「ZVシリーズ」は、二段式液封式真空ポンプを中心にしたラインで、二段のインペラを直列に配置することで高い真空度を効率よく達成できる点が特長です。金属同士の直接摩耗が少ない構造で、腐食性ガスや湿潤ガスを多く含む環境でも安定稼働しやすく、特に化学プラントや半導体関連装置で使われることが多い傾向があります。

部品単位で材質変更や交換が可能なモジュラー構造を採用しており、腐食対策として内部部品にハステロイ合金などを選ぶことができるため、高耐久を求める現場にも対応します。さらに、ユーザーの要求に合わせたルーツポンプのブースト構成など、真空システム全体の提案力も強みです。

スペック・ジャパンは、ドイツSpeck社の水封式真空ポンプを日本国内で取り扱う企業です。「Vシリーズ」はSpeck社製の単段式液環ポンプで、B35フランジ直結のインペラ直結モータ設計を採用しています。9.5m³/hから445m³/hまで幅広い吸込量をカバーし、約33～40mbar（約3.3～4.0kPa）程度の到達圧力を示します。

主要構造部にはステンレス鋳鋼が使われ、50Hz運転時に65～72dB(A)程度の騒音値を維持することで、実験室や装置内蔵用途でも静音性を確保しています。オイルフリー構造のため排気に油分が混ざらず、化学・食品・医療機器などクリーンな真空環境が求められる現場で活用されています。

鶴見製作所（ツルミポンプ）は、大型ポンプをはじめとするポンプ機器全般を手掛けるメーカーで、水封式真空ポンプ「VMWシリーズ」を提供しています。VMWシリーズは一軸二段式の構造を採用し、一作動形インペラを二段直列に配置することで高真空性能を達成します。封液としての水を利用し、潤滑油を不要とした設計ゆえに金属摩耗がほとんど発生せず、連続運転でも安定した真空度を維持します。

中型機では到達圧力約2.3×10³Pa（約17Torr）、排気量は毎分数百リットル程度を示し、さらに吸気側にエジェクタを追加することで、約0.8kPa（約6Torr）程度まで真空度を高めることが可能です。ウェルポイントシステムとして地中浸透水の吸引用途や、地熱発電プラントでの真空保持など、特殊用途にも応用できる柔軟性が評価されています。

宇野澤組鐵工所は、真空ポンプの草分け的存在として歴史あるメーカーです。水封式ポンプには、一般産業向けの「SRH型」と、医療分野向けの小型モデル「SRU/SRMシリーズ」があります。SRH型はシンプルな偏心インペラを１回転ごとに回す構造で、部品点数が少なく故障しにくい仕様です。主に食品・化学工業の真空乾燥や脱臭、真空鋳造などで使われ、大型遠心ポンプを呼び水する用途にも適しています。

SRU/SRMシリーズは医療ガス設備向けの小型設計で、封液を内蔵タンク内で循環させるセルフサーキュレーション方式を採用し、断水時でも運転が継続できる点が特長です。50年以上にわたり病院の中央真空源として採用されており、静粛性とメンテナンス性が高い評価を得ています。

サクライ・エンジニアリングは長野県に拠点を置き、小型水封式真空ポンプの開発・製造を専門とするメーカーです。代表製品である「VLWシリーズ（エルモ型）」と「VVWシリーズ（ペーン型）」は、いずれも非常に小型でありながら、必要十分な真空度と排気速度を確保している点が特長です。銅合金製インペラと耐久性に優れた材料を組み合わせることで、小型ながら長寿命を実現しています。

手のひらサイズのVVW-40型やVLW-260型など、重量も数kg程度の製品をそろえ、医療・食品・バイオプラントなど小型装置に組み込む用途で多数の採用実績があります。国内生産によるサポート体制が整備されており、きめ細かい保守・点検対応が可能です。

入江商会は理化学機器の専門商社として、小型の水封式真空ポンプ「LEM型」と「LEH型」を取り扱っています。LEM型は小型モータ直結のコンパクト設計で、吐出量は3.4～60m³/h程度で、研究室や小型装置の真空源に適しています。LEH型は二段インペラ式の高真空モデルで、50Hz時に到達圧力約2.7×10³Pa（約20Torr）を達成し、エジェクタ併用でさらに低い圧力まで引き下げることが可能です。

両シリーズともメカニカルシール軸封を採用し、封液漏れを抑えたうえで定流量弁による最適な封水供給機能を搭載しており、安全な運転をサポートします。材質は鋼（SS）またはステンレス（SUS304）から選択でき、腐食性媒体を扱う現場でも安心して使えます。

三浦工業はボイラで知られる企業ですが、近年は水封式真空ポンプ「MEA-37E」を発売しています。MEA-37Eは従来機のMEA-37をベースに、ケーシングや内部構造を樹脂製に変更したことで耐食性を高め、吸気温度対応を従来の60℃から97℃まで広げる改良を加えています。

これにより高温ガスの排気にも対応でき、錆によるケーシング腐食を防ぎつつメンテナンスを不要に近づけています。排気速度は50Hz時に60m³/h、到達圧力は約2.3kPa（約17Torr）を維持し、小規模な脱気・脱泡工程や医療・食品分野での採用例が増えています。

佐藤真空は真空技術を幅広く手がけるメーカーで、「SBシリーズ」を水封式のラインナップとして展開しています。SBシリーズは据置型の堅牢な設計を特徴とし、小型機では毎分数百リットル、大型機では毎時数百立方メートルの排気量を持つ製品を用意しています。到達圧力は約17Torr（約2.3×10³Pa）を達成しており、水蒸気や可燃性ガスをオイルフリーで排気できるため、化学プラントの減圧工程や食品製造の乾燥・濃縮ラインなどで活用されています。

近年はメカニカルシールによる軸封方式を採用し、封液漏れを抑えるとともに低振動設計を進めることで、保守性と信頼性を高めています。自社で真空装置を製造している経験を生かし、装置とセットで最適化されたポンプを提供できる点も強みです。

ロダテックはドイツSpeck社の旧総代理店として「VZシリーズ」を取り扱っています。VZシリーズは二段式液環ポンプで、頑丈な鋳造ボディと二段インペラを内蔵し、連続運転時にも高い真空度を維持できる設計が特長です。公称到達圧力は約33mbar（約3.3kPa）ですが、条件によっては数mbar台まで引き下げられるため、静粛性を求められる医療機器や食品工場の滅菌・殺菌装置などでも採用されています。

運転音は60～66dB(A)程度と低く、据付型や直結型など設置環境に合わせたバリエーションを揃えています。材質はステンレス、鋳鉄、銅合金から選択でき、メカニカルシールを標準装備することでメンテナンス性を向上させたモデルも用意されています。

水封式真空ポンプは、水蒸気や湿潤ガスを伴う工程、腐食性ガスや可燃性ガスを扱う環境での排気に適しています。化学プラントでは反応器から発生する蒸気や揮発性化学物質の排気、製薬分野では溶媒を使った濃縮・乾燥工程、食品工場では真空調理や脱泡処理などに広く使われています。

半導体製造の前処理工程でウェハの乾燥や搬送のために湿気を排除する用途でも水封式ポンプが選ばれることがあります。医療分野では滅菌機や吸引装置に組み込まれ、病院内の静かな稼働環境を維持しながら真空源を提供します。また、上下水道の下水処理場では脱臭工程に利用されるほか、製紙工場の湿潤紙脱水や冶金プラントの脱ガスプロセスにも適合します。

用途に応じて封液を油や有機溶媒に切り替えられる機種もあるため、蒸気蒸留や溶剤回収を伴うプロセスにも対応します。封液の管理を適切に行えば、長時間連続運転を求められる大規模プラントから、小型実験装置まで幅広く活用できます。

水封式真空ポンプは、インペラと水環の組み合わせによって真空を作り出します。ケーシング内部に水を封液として充填し、その中を偏心配置されたインペラが回転すると、インペラとケーシングの間に常に水環が形成されます。インペラの回転に伴い、ケーシング内部の特定の部分が膨張と圧縮を繰り返すことで、気体を吸い込みながら次第に圧縮して排気口へ送り出します。このとき水環が可動シールの役割を果たし、金属部品同士の直接摩擦を防ぎます。そのため摩耗が少なく、潤滑油を使わない構造でも長寿命が実現しやすいのが特長です。

封液の蒸気圧が到達圧力の下限を規定するため、純粋な水を用いる場合は概ね数千パスカル（数十トール）程度が限界となります。ここからさらに真空度を高めるには、封液を蒸気圧の低い油や有機溶媒に切り替えたり、吸気口に空気エジェクタを取り付けてキャビテーションを抑制しながら到達圧力を下げたりする手法が用いられます。空気エジェクタを併用する場合は、エジェクタが気体を加速してインペラ側に引き込むような流れを作り、封液の蒸気圧限界を超えた低圧領域を実現できます。こうした工夫により、より低い圧力が必要なプロセスにも対応できる設計が可能です。

真空ポンプを選ぶ際には、排気ガスの性状、求める真空度、運用コスト、メンテナンス性などを総合的に検討する必要があります。水封式真空ポンプは、湿潤ガスや腐食性ガスを伴う環境に強く、金属摩耗が少ないため長時間連続運転がしやすいという長所があります。また、封液を循環再利用することでランニングコストを抑えたり、封液を交換して用途に合わせたりできる柔軟性もあります。

一方、封液としての水を用いる場合は到達圧力が数千パスカル程度に制約されるため、真空度を10^⁻³Pa以下まで求めるような高真空用途には不向きです。ドライ真空ポンプは機械接触部に油や水を使わないためクリーンな真空環境を作りやすく、真空度10^⁻³Pa以下を安定して得られます。半導体製造や精密機器の製造、研究室の分析装置などではドライポンプが選ばれることが多いです。ただし導入コストや消費電力、定期的なメンテナンス費用が水封式より高めであるため、中真空域までの用途で湿潤ガスを多く含む排気では水封式のほうがコスト面・運用面で利点があります。

運用中のランニングコストを削減したい場合や、排水処理が複雑でない環境であれば、水封式が適するケースがあります。逆に、排水処理が難しく、完全オイルフリーのクリーン排気を必要とし、かつ高真空域が必要なプロセスではドライ真空ポンプを選ぶほうが後々のトラブルを回避しやすくなるでしょう。両者の特長を踏まえ、自社の設備ラインや装置要件に合わせたシステムを検討してください。