真空エジェクター

安価でシンプルなウォーターアスピレーターは、化学や生物学の実験室でよく使われており、蛇口に取り付けられたT字継手と、片側にホース接続部がある構造になっています。水の流れはT字継手の直線部分を通過し、ホース接続部が取り付けられている交差点で流れが制限されます。真空ホースはこの接続部に接続する必要があります。かつては、化学実験室で低出力の真空を得るためにウォーターアスピレーターがよく使われていました。しかし、ウォーターアスピレーターは大量の水を消費し、真空の用途（例えば溶剤の除去）によっては、有害な化学物質を水流に混ぜて排水溝に流し、多くの場合、下水道に直接つながるため、 RCRAなどの環境保護法に違反する可能性があります。小型の電動真空ポンプの方がはるかに効果的で環境に優しく、価格も手頃になったため、ウォーターアスピレーターの使用はやや減少しましたが、この装置の比類のないシンプルさと信頼性から、小規模な実験室やバックアップ用として依然として人気があります。

この装置のさらに大型のバージョンは、緊急時に浸水した船舶内の区域を排水する装置として、海上作業で使用されています。これらの用途では一般的にエジェクターと呼ばれ、そのシンプルさ、コンパクトなサイズ、可燃性液体や蒸気が存在する場合の爆発リスクの大幅な軽減から、電動ポンプよりも好まれています。さらに、多くの機械式ポンプとは異なり、エジェクターには汚れる可能性のある可動部品がないため、異物も通過させることができます。このため、吸引口に異物ストレーナーを取り付けると、解決する問題よりも多くの問題が発生するような状況では、エジェクターは特に有用です。通過できる異物のサイズは、エジェクターの物理的なサイズによって異なります。サイズ、流量定格、用途は様々で、恒久的に設置されるエジェクター（通常は船舶の主機関室などの非常に広い空間で使用）や、ロープで空間に降ろして消火ホースを通して給排水できる可搬式モデルなどがあります。ほとんどの機種は船舶の消火用主配管から給水されるが、携帯型モデルは、エジェクターを作動させるのに十分な流量を供給できる非常用ポンプからも給水できる。

工業用蒸気エジェクター（「蒸気ジェットエジェクター」、「蒸気吸引器」、「エバクター」とも呼ばれる）は、作動流体として蒸気を使用し、多段式システムでは非常に高い真空度を実現できます。繊細な可動部品がなく、蒸気の流れが洗浄作用ももたらすため、蒸気エジェクターは、他の多くの真空ポンプを損傷または詰まらせるような液体、粉塵、あるいは固体粒子を含むガス流にも対応できます。PTFEやグラファイトなどの特殊材料のみで作られたエジェクターは、極めて腐食性の高いガスの使用を可能にしました。蒸気エジェクターには可動部品がないため、十分な耐久性を持つほぼあらゆる材料で全体を構成できます。

蒸気の過剰使用や非現実的な運転圧力を避けるため、一般的に、約 10 kPa (75 mmHg ) 未満の真空を生成するために単一の蒸気エジェクタ段は使用されません。^{[ 1 ]}より高い真空を生成するには、複数の段が使用されます。たとえば、2 段の蒸気エジェクタでは、第 2 段が第 1 段から排出される廃蒸気の真空を提供します。通常、段の間には凝縮器が使用され、後段の負荷を大幅に軽減します。2 段、3 段、4 段、5 段、6 段の蒸気エジェクタは、それぞれ 2.5 kPa、300 Pa、40 Pa、4 Pa、0.4 Pa までの真空を生成するために使用できます。^{[ 1 ]}

蒸気噴射装置は、多くの液体の移送にも適しています。蒸気が容易に液体に凝縮できる場合、作動流体を分離したり、液滴の霧を管理したりする必要がないためです。これが蒸気噴射装置の動作原理です。

インジェクター技術のもう一つの用途は、連続列車ブレーキシステムの真空エジェクターです。これは、 1889年の鉄道規制法により英国で義務付けられました。真空エジェクターは、蒸気圧を利用して連続列車ブレーキの真空管とリザーバーから空気を吸い出します。蒸気源が容易に得られる蒸気機関車にとって、エジェクター技術は堅牢でシンプルな構造と可動部品がないことから理想的でした。蒸気機関車には通常2つのエジェクターがあります。1つは停車時にブレーキを解除するための大型エジェクター、もう1つは漏れを防ぐために真空を維持するための小型エジェクターです。エジェクターからの排気は必ず煙室に送られ、それによって送風機が火室のドラフトを補助します。小型エジェクターは、蒸気の消費が少なく、列車が動いているときだけ作動すればよいため、クロスヘッドから駆動される往復ポンプに置き換えられることがあります。

一般的には、エアエジェクター、ベンチュリポンプ、または真空エジェクターと呼ばれます。このエジェクターは、動作原理は蒸気エジェクターと似ていますが、作動流体として高圧空気を使用します。多段式エアエジェクターも使用できますが、空気は室温では容易に凝縮しないため、エアエジェクターは通常2段に制限されます。これは、後続の各段が前の段よりもかなり大きくなければならないためです。圧縮空気は機器の他の部分を駆動するために既に存在することが多いため、物体をピックアップするために小さな真空が必要な場合、これらは空気圧搬送機器でよく使用されます。液体を直接吸引するために使用されるエアエジェクターは、微細な液滴の霧を生成します。これは、エアブラシや他の多くのスプレーシステムが動作する仕組みですが、スプレーが必要ない場合は、通常、望ましくない効果となり、用途がガス吸引に限定されます。