真空エジェクター

吸引器

真鍮製の吸引器。水の入口と出口はそれぞれ上部と下部にあり、空気の入口は側面にあります。
その他の名前	エダクタージェットポンプ、 インジェクター/エジェクター、 フィルターポンプ、 ベンチュリーポンプ
用途	真空発生、 吸引
関連商品	インジェクター、 真空ポンプ

真空エジェクタ、または単にエジェクタは、ベンチュリ効果によって真空を生成する真空ポンプの一種です。

エジェクターでは、作動流体 (液体または気体) がジェット ノズルを通ってチューブに流れ込み、チューブの断面積は最初は狭くなり、その後広がります。ジェットから出る流体は高速で流れ、ベルヌーイの定理により圧力が低くなり、真空が発生します。次に外側のチューブが狭くなって混合セクションになり、高速の作動流体が真空によって引き込まれた流体と混合され、排出されるのに十分な速度が与えられます。その後、チューブは通常、排出される流体の速度を低下させるために広がり、圧力が外圧までスムーズに増加します。

生成される真空の強さは、流体ジェットの速度と形状、および狭窄部と混合部の形状によって異なりますが、作動流体として液体を使用する場合、生成される真空の強さは液体の蒸気圧によって制限されます(水の場合、  25  °Cまたは 77  °Fで 3.2 kPaまたは 0.46  psiまたは 32 mbar )。ただし、ガスを使用する場合、この制限はありません。

作動流体の供給源を考慮しない場合、真空エジェクタは同じ容量の自己駆動型真空ポンプよりも大幅にコンパクトになります。

安価でシンプルな水吸引器は、化学や生物学の 研究室でよく使用され、蛇口に取り付けられた T 字継手と、片側にホース バーブが付いています。水の流れは T 字継手の直線部分を通過しますが、この T 字継手の交差点には制限があり、そこにホース バーブが取り付けられています。真空ホースはこのバーブに接続する必要があります。過去には、水吸引器は化学実験室での低強度の掃除機によく使用されていました。ただし、水吸引器は大量の水を消費し、掃除機の用途 (溶媒除去など) によっては、潜在的に危険な化学物質を水流に混ぜて排水溝に流し、多くの場合は直接下水道につながるため、 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、水吸引器の使用はやや減少しましたが、このデバイスの比類のないシンプルさと信頼性により、小規模な研究室やバックアップとして人気が続いています。

この装置のもう 1 つの、はるかに大型のバージョンは、緊急事態で浸水した船内のエリアを排水 (排水) するための装置として海上作業で使用されています。これらのアプリケーションでは通常、エダクターと呼ばれ、これは、そのシンプルさ、コンパクトさ、および可燃性の液体や蒸気が存在する場合に爆発のリスクが大幅に軽減されることから、電気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、エダクターには汚れる可能性のある可動部品がないため、ゴミを通過させることもできます。このため、エダクターは、吸引ポートにゴミ ストレーナを取り付けると、解決するよりも多くの問題が発生する状況で特に役立ちます。通過させることができるゴミのサイズは、エダ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、およびアプリケーションはさまざまで、恒久的に設置されるエダクター (通常、船のメイン エンジン ルームなどの非常に広いスペースで使用) や、ロープでスペースに降ろして消防ホースから供給および排水できるポータブル モデルなどがあります。ほとんどは船舶の消火本管を通じて供給されますが、ポータブル モデルは、エダクターを作動させるのに十分な流量を供給できる場合は、緊急ポンプによって供給することもできます。

工業用蒸気エジェクタ (「蒸気ジェットエジェクタ」、「蒸気アスピレータ」、または「エバクター」とも呼ばれる) は、蒸気を作動流体として使用し、多段システムで非常に高い真空を生成できます。蒸気エジェクタは、繊細な可動部品がなく、蒸気の流れがある程度洗浄作用を提供するため、他の多くの真空ポンプを損傷または詰まらせる液体、ほこり、さらには固体粒子を含むガスの流れを処理できます。PTFE やグラファイトなどの特殊な材料だけで作られたエジェクタは、非常に腐食性の高いガスの使用を可能にしました。蒸気エジェクタには可動部品がないため、十分な耐久性を持つほぼすべての材料で全体を構成できます。

蒸気の過剰使用や非実用的な動作圧力を避けるため、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が使用されることは通常ありません。^[1]より高い真空を生成するために、複数の段が使用されます。たとえば、2 段蒸気エジェクタでは、2 段目が 1 段目から排出された廃蒸気に真空を提供します。後段の負荷を大幅に軽減するために、段の間には通常コンデンサが使用されます。2、3、4、5、6 段の蒸気エジェクタを使用して、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ことができます。^[1]

蒸気エジェクタは、蒸気が液体に簡単に凝縮できる場合、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、多くの液体をポンプで送るのにも適しています。これが蒸気インジェクタの動作方法です。

インジェクター技術のもう 1 つの用途は、英国で1889 年の鉄道規制法により義務付けられた連続列車ブレーキ システムの真空エジェクターです。真空エジェクターは蒸気圧を使用して連続列車ブレーキの真空パイプとリザーバーから空気を抜きます。蒸気源が容易に利用できる蒸気機関車にとって、エジェクター技術は堅牢で単純で可動部品がないため理想的でした。蒸気機関車には通常 2 つのエジェクターがあります。1 つは停止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 つは漏れに対して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向けられ、これにより送風機による火の吸引を補助します。小型エジェクターは、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。これは、この方が蒸気をより効率的に使用でき、列車の移動中にのみ動作すればよいためです。

一般的には、エアエジェクタ、ベンチュリポンプ、または真空エジェクタと呼ばれます。このエジェクタは、蒸気エジェクタと動作が似ていますが、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を使用できますが、空気は室温では簡単に凝縮できないため、エアエジェクタは通常 2 段に制限され、後続の各段は前の段よりも大幅に大きくする必要があります。これらは、圧縮空気がすでに装置の他の部分に動力を与えているため、物体を拾い上げるために小さな真空が必要な場合、空気圧処理装置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は、細かい霧状の液滴を生成します。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方法ですが、スプレーが必要ない場合は通常、アプリケーションがガス吸引に制限されるという望ましくない効果があります。

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