減壓裝置必備！真空幫浦應用、真空範圍與維護技巧解析
真空幫浦 (Vacuum Pump)
對於濃縮裝置、冷凍乾燥機等實驗室設備來說，「減壓裝置（真空幫浦）」是不可或缺的!
什麼是減壓? 什麼是真空?
說到真空，很多人可能會想到一種空無一物的狀態。海平面的氣壓為1,013 hPa，但隨著海拔升高，空氣會變得越來越稀薄，在飛機飛行的高海拔地區，空氣會變得更稀薄。而宇宙太空站漂浮的外太空，正是被稱為「真空」的區域。然而，「真空」並非指‘空無一物的狀態’，而僅僅是‘稀薄的狀態’。
日本工業標準JIS將「真空」定義為：空間內充滿氣體，壓力低於標準大氣壓力的狀態。這種「將壓力降低到標準大氣壓力以下」稱為：減壓。
※目前，無論使用何種技術，都無法創造出完全真空的狀態。即使在人工所能創造的最高真空水平下，一個1公升的容器中，也包含數面萬個氣體分子。人們也認為，無論走到宇宙的哪個角落，都不存在完全真空的空間。
真空度用‘低’或‘高’或‘好’或‘差’來表示。在本篇中，將使用以下表達方式。
【如：Pa壓力值低（數值小）=良好真空=高真空】
【如：Pa壓力值高（數值大）=真空度差=低真空】
壓力（真空度）的單位
壓力的「國際單位」是Pa（帕）。其他常用單位包括mmHg（毫米汞柱）、torr（托）、atm（大氣壓力）和bar（巴）。單位換算如下所示：
1 Pa = 7.501×10-3 mmHg ＝ 7.501×10-3 torr = 9.869×10-6 atm = 1×10-5 bar
過去，天氣預報使用氣壓單位「mbar（毫巴）」來表示低壓、颱風等。1992年，計量法修訂，‘mbar（毫巴）’改為‘hPa（百帕）’，但由於1mbar = 1 hPa，因此數值保持不變，僅單位發生了變化。
使用的主要設備：減壓設備類型及真空範圍
．旋轉減壓濃縮機（濃縮裝置、抽器過濾）
這是透過蒸餾去除溶劑和水最常用的設備。
．凍結乾燥機
這是一種冷凍乾燥水的裝置。近年來，此裝置已開發出各種變體，例如：噴霧冷凍乾燥製粒裝置，並廣泛應用於各個領域。
減壓裝置用真空幫浦的選擇方法：
【要點1】需要多大的壓力（真空度）?
所需壓力（真空度）因應用而異。
請參考「減壓裝置的主要類型及真空範圍」檢查哪種類型的真空幫浦適合。
【要點2】油式好還是乾式好?
如果對清潔度要求不高，也不介意定期更換真空油，可以選擇輕鬆達到高真空度的油式幫浦。
如果不喜歡油霧，需要在清潔的環境中使用，可以選擇乾式幫浦。
【要點3】抽氣時間要多久?
所需的抽氣時間是根據要抽空的容器大小和幫浦抽氣速率計算出來。
【要點4】哪些氣體（溶劑）會被吸入?
根據幫浦的材質，可選擇一般或化學（耐腐蝕）規格。
請依據可能被吸入氣體的類型及腐蝕性，確認幫浦的規格及相容性。
※其他選擇因素包括價格、安裝位置和電源
減壓裝置（真空幫浦）的主要類型及真空範圍、結構和特點
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種類 |
構造 |
圖解 |
優點 |
缺點 |
參考機型 |
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油式幫浦 |
由定子、轉子和旋轉葉片組成，並使用潤滑油來保持各部件之間的氣密性。氣體透過體積變化進行輸送，吸入的空氣被依序從排氣口側排出。旋轉傳動有2種類型：馬達直驅式和皮帶傳動式。 |
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可在低真空備至真空範圍內運行，儘管體積小巧，但抽氣速度卻可以很高。價格相對實惠。
真空度（Pa）： 0.1~4,000 |
需要定期更換真空油。排氣口需要安裝油霧補捉器。（在接近大氣壓力的環境下連續運轉，會有大量油霧從排氣口溢出。） |
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隔膜式幫浦 |
不使用油或水的乾式幫浦。氣體輸送是透過偏心旋轉軸運動帶動膜片上下運動來實現。根據膜片和閥門的材質，分有一般型和耐腐蝕（溶劑）型。 |
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無油霧彌散，適用於清潔環境。無需換由。價格相對低廉。
真空度（Pa）： 100~大氣壓 |
由於隔膜的移動量有限，許多幫浦的排氣量都比較小，很難達到高真空。 |
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魯式幫浦 |
2個繭形或三葉形轉子以互鎖方式旋轉以排出空氣。通常採用多層設計以提高真空度。 |
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可達到較高的真空度。由於不使用油等密封液體，因此可實現清潔排氣。
真空度（Pa）： 0.133~1,330 |
如果吸入溶劑等冷凝性氣體，可能會引起故障。 |
歡迎來電洽詢 |
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水流抽器幫浦 |
直接安裝於水龍頭上，當打開自來水時，噴嘴周圍的壓力會下降，空氣會從吸入口吸入。 ※伯努利定理：流速越快，壓力（氣壓）越低。 |
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利用流水即可輕鬆實現減壓環境。成本非常低廉。
真空度（Pa）： 2,370（水溫20℃）以上 |
極限真空度不能低於水的蒸氣壓。自來水必須保持持續流動。如果溶劑被吸入，會被排出。 |
歡迎來電洽詢 |
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循環式水流幫浦 |
儲水箱內裝有直連式吸水機，透過馬達帶動箱內水高速循環，達到減壓的目的。 |
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適用於沒有水龍頭或水壓低的地方。不會排出吸到的溶劑。價格實惠。
真空度（Pa）： 2,370（溫度20℃）以上 |
極限真空度不能低於水的蒸氣壓。由於馬達發熱，水溫上升，真空度下降。吸入的溶劑會積聚在罐內，因此需要進行廢水處理。 |
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油擴散幫浦：用加熱器加熱油，使油蒸氣從噴嘴高速噴出，並利用噴射的力量輸送氣體分子的真空幫浦。
渦輪分子幫浦：透過交替堆疊固定葉片和旋轉葉片，使氣體分子沿著一個方向運動，產生高真空的真空幫浦。
低溫幫浦：在真空容器內形成極低溫區域，冷凝並捕獲容器內的氣體分子，然後將其抽真空的真空幫浦。
保養要點
油式真空幫浦需要定期更換真空油
油式真空幫浦內部的真空油會隨著使用而逐漸劣化。由於混入水分和溶劑，真空油的濃度、黏度和蒸氣壓會發生變化，而發熱會導致零件發生變化，這些都會造成內部密封性劣化，影響極限真空度。此外，生鏽和油泥的形成也會導致機械故障。根據真空油的顏色和真空度的下降情況，需要定期更換真空油。
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