JPH0548120Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、主として理化学実験において試料を
凍結乾燥させる場合に使用する凍結乾燥装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

この種の凍結乾燥装置として、本出願人が提案
した、例えば実公昭60−8303号公報に示されるも
のが知られている。

この装置は、予備凍結用の凍結槽と凍結乾燥用
のコールドトラツプとを各別に冷却する蒸発器の
入口に夫々膨張弁を接続し、前記蒸発器を共通の
圧縮機および凝縮器に並列かつ切換え可能に設
け、さらに圧縮機出口とコールドトラツプの蒸発
器入口とを短絡管で接続してなるもので、試料の
凍結乾燥を迅速容易に行なうと共に、コールドト
ラツプの蒸発器に生じた結氷を、圧縮機より導出
された冷媒（ホツトガス）を短絡管を介してコー
ルドトラツプの蒸発器に直接送入させて効率良く
解氷を行なうようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、圧縮機より導出された冷媒（ホツト
ガス）によりコールドトラツプの蒸発器を解氷す
るときは、装置全体を停止状態にして行うため、
予備凍結用の凍結槽の温度が上昇してしまい、繰
り返し使用するときに待ち時間を多く必要とし
た。

また、コールドトラツプの蒸発器の結氷を解氷
した前記冷媒は、解氷により熱交換されて液化し
た状態であるため、そのまま圧縮機に戻せず、一
度溜めて時間を掛けて少しずつ戻すか、凝縮器へ
戻す回路を設けて、冷凍サイクルの保護を考慮せ
ざるを得なかつた。

しかし、このようにしても、なお解氷の時間
や、周囲温度の条件等の負荷により、系の安定が
保たれるように調整することは困難であつた。

そこで本考案は、コールドトラツプの蒸発器の
解氷に用いた冷媒を予備凍結用に用いることによ
り、コールドトラツプの蒸発器の解氷中にも、予
備凍結作業ができ、エネルギー効率のよい運転が
行なえる凍結乾燥装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本考案は上記の点に鑑みなされたもの
で、予備凍結用の凍結槽及び凍結乾燥用のコール
ドトラツプを各別に冷却する夫々の蒸発器の入口
に夫々膨張弁を接続し、前記蒸発器を共通の圧縮
機および凝縮器に並列かつ切換え可能に設けた凍
結乾燥装置において、前記コールドトラツプの蒸
発器に、該蒸発器の解氷を行なう冷媒を導入する
短絡管を接続すると共に、前記凍結槽の蒸発器
に、連絡管を前記コールドトラツプの蒸発器の解
氷に用いた前記冷媒を膨張させて導入するよう接
続したことを特徴とする。

〔作用〕

したがつて、コールドトラツプの蒸発器に生じ
た結氷を解氷することにより熱交換されて冷却し
た冷媒は、連絡管を通つた後膨張して凍結槽の蒸
発器に送られ、該凍結槽の蒸発器の冷却のため使
用される。

〔実施例〕

以下、本考案に係る凍結乾燥装置の実施例を図
面に基づき説明する。尚、同一部材には同一の符
号を使用し説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示すもので、予
備凍結用の凍結槽１及び凍結乾燥用のコールドト
ラツプ２は、夫々冷却用の蒸発器３，４を内蔵
し、該蒸発器３，４の出口端は返送管５，６にて
共通の圧縮機７の入口に合流させて接続し、共通
の凝縮器８からの管９を電磁式切換弁１０によ
り、膨張弁１１を有する送入管１３と膨張弁１２
を有する送入管１４とに分岐して、膨張弁１１の
出口端を蒸発器３の入口端に、膨張弁１２の出口
端を蒸発器４の入口端に夫々接続している。そし
て、前記コールドトラツプ２の蒸発器４に、該蒸
発器４の解氷を行なう冷媒を導入するため、圧縮
機７の出口と凝縮器８の入口を結ぶ管１５から分
岐した短絡管１６に電磁式開閉弁１７を設け、こ
れをコールドトラツプ２側の送入管１４の膨張弁
１２の出口とコールドトラツプ２の蒸発器４の入
口との間に接続している。

さらに、前記凍結槽１の蒸発器３にコールドト
ラツプ２の蒸発器４の解氷に用いた前記冷媒を膨
張させて導入するよう、コールドトラツプ２の蒸
発器４の出口に接続する返送管６と、凍結槽１の
蒸発器３の入口に接続される膨張弁１１の出口と
の間に、連絡管として毛細管１８が接続されてお
り、また、毛細管１８の分岐部と返送管５との合
流部との間の返送管６には、切換弁１９が設けら
れている。

圧縮機７及び凝縮器８で加圧放熱した冷媒は、
切換弁１０が中立の位置にセツトされて送給停止
の状態になつた以外はいずれかの送入管１３，１
４へ送られ、膨張弁１１，１２で低温低圧化して
蒸発器３，４で吸熱した後に返送管５，６を経て
圧縮機７へ戻るサイクルを繰返すことは通常の冷
凍機とは同じである。

ここで、先ず容器２０にその容積の三分の一程
度の量の試料を入れて凍結槽１の液体２１に浸漬
し、切換弁１０を予備凍結槽１側に開いて凝縮器
８からの冷媒を、膨張弁１１で膨張させて凍結槽
１の蒸発器３へ送つて液体２１を冷却しながら容
器２０を回転または振動させると、容器２０内の
試料は、容器２０の壁に遠心力で拡げられて冷却
されながら次第に氷結し薄い氷結槽２２を形成す
るに至る。この予備凍結が完了する少し前に切換
弁１０を操作して冷媒をコールドトラツプ２の蒸
発器４へ送つて冷却を開始し、予備凍結が完了し
た容器２０をコールドトラツプ２に接続し、容器
２０とコールドトラツプ２の内部を真空ポンプ２
３で排気しながら凍結乾燥を行なう。

そして、この凍結乾燥作業によりコールドトラ
ツプ２に結氷が生じたときは、切換弁１０を中立
に位置させて管９と二つの送入管１３，１４とを
遮断させると共に開閉弁１７を開き、圧縮機７か
らの高温の冷媒を短絡管１６よりコールドトラツ
プ２の蒸発器４へ流し解氷を行なう。この際、返
送管６の切換弁１９は、全閉状態あるいは僅か開
いた状態にする。

これにより、解氷を行なつた冷媒は、返送管６
を経て毛細管１８を通り送入管１３を介して蒸発
器３に送られる。即ち、蒸発器４の解氷を行ない
熱交換にて冷却された冷媒は、毛細管１８内を通
る際に毛管凝縮を経て毛細管１８の出口で膨張し
一層冷却されて蒸発器３内に送られ、凍結槽１の
液体２１を冷却し、したがつて、コールドトラツ
プ２の解氷に際しても予備凍結は何ら支障なく継
続して行なうことができる。

第２図は他の実施例を示すもので、本実施例は
第１図で示す実施例の短絡管１６と毛細管１８の
接続位置を変更したものである。即ち、圧縮機の
出口に接続する管１５から分岐した短絡管１６
を、コールドトラツプ２の蒸発器４の出口に接続
する返送管６に接続すると共に、毛細管１８を、
コールドトラツプ２側の膨張弁１２の出口と、凍
結槽１側の膨張弁１１の出口との間に設けたもの
である。これにより短絡管１６を介して蒸発器４
に逆方向から流入した冷媒は、蒸発器４の解氷に
より熱交換され冷却して、毛細管１８内を通る際
に毛管凝縮を経て毛細管１８の出口で膨張し一層
冷却されて、蒸発器３内に送られて凍結槽１の液
体２１を冷却する。

第３図は別の実施例を示すもので、本実施例は
第１図に示す実施例の毛細管１８の代りに、コー
ルドトラツプ２の蒸発器４の出口と圧縮機７とを
接続する返送管６を介在した切替弁１９と、凍結
槽１の蒸発器３の入口に接続する膨張弁１１の入
口とを連絡管２４で連絡したものである。

したがつて、コールドトラツプ２の蒸発器４を
出た冷媒は、通常運転時には、切替弁１９を介し
て圧縮機７へ返送し、コールドトラツプ２の蒸発
器４の解氷時には、切替弁１９及び連絡管２４を
介して送入管１３に導入させ、膨張弁１１にて膨
張させて一層冷却し、蒸発器３内に送られて凍結
槽１の液体２１を冷却する。

第４図は、第１図で示す実施例で示した短絡管
の取付け位置を変更した実施例を示すもので、短
絡管２５を凝縮器８の出口と切換弁１０とを結ぶ
管９から分岐し、電磁式開閉弁１７を介して、こ
れをコールドトラツプ２側の膨張弁１２の出口に
接続したものである。

そして、第１図で示す実施例と同様に連絡管で
ある毛細管１８を接続し、凝縮器８、短絡管２５
電磁式開閉弁１７を介してコールドトラツプ２の
蒸発器４に導入して該蒸発器４を解氷した冷媒
を、毛細管１８内を通る際に毛管凝縮を経て毛細
管１８の出口で膨張し一層冷却して、蒸発器３内
に送られて凍結槽１の液体２１を冷却する。

第５図は他の実施例を示すもので、本実施例は
第２図で示す実施例の短絡管１６の接続位置を変
更したものである。即ち、凝縮器８出口の管９か
ら分岐した短絡管２５を、コールドトラツプ２の
蒸発器４出口の返送管６に接続したものである。

したがつて、短絡管２５を介して蒸発器４に逆
方向から流入した冷媒は、該蒸発器４の解氷によ
り熱交換され冷却して、毛細管１８内を通る際に
毛管凝縮を経て毛細管１８の出口で膨張し一層冷
却して、蒸発器３内に送られて凍結槽１の液体２
１を冷却する。

第６図は別の実施例を示すもので、本実施例は
第３図に示す実施例の短絡管１６の代りに、短絡
管２５を凝縮器８の出口と切換弁１０とを結ぶ管
９から分岐し、電磁式開閉弁１７を介して、これ
をコールドトラツプ２側の膨張弁１２の出口に接
続したものである。

したがつて、コールドトラツプ２の蒸発器４の
解氷時には、凝縮器８、短絡管２５電磁式開閉弁
１７を介してコールドトラツプ２の蒸発器４に導
入して該蒸発器４を解氷した冷媒を、切替弁１９
及び連絡管２４を介して送入管１３に導入させ、
膨張弁１１にて膨張させて一層冷却し、蒸発器３
内に送られて凍結槽１の液体２１を冷却する。

なお、切換弁１０を二個の開閉弁としてこれら
を各送入管１３，１４の膨張弁１１，１２の入口
側適所に設けても本実施例と同じであり、あるい
は、膨張弁１１，１２に開閉弁としての機能をも
たせ送入管１３，１４を交互に開閉させ、または
同時に閉じさせてもよい。

本考案は、上記実施例に限定されるものではな
く、本考案の範囲を逸脱しない範囲で適用される
ことは勿論である。

〔考案の効果〕

以上のように本考案の凍結乾燥装置は、予備凍
結用の凍結槽及び凍結乾燥用のコールドトラツプ
を各別に冷却する夫々の蒸発器の入口に夫々膨張
弁を接続し、前記蒸発器を共通の圧縮機および凝
縮器に並列かつ切換え可能に設け、前記コールド
トラツプの蒸発器に、該蒸発器の解氷を行なう冷
媒を導入する短絡管を接続すると共に、前記凍結
槽の蒸発器に、連絡管を前記コールドトラツプの
蒸発器の解氷に用いた前記冷媒を膨張させて導入
するよう接続したので、結氷が生じたコールドト
ラツプの解氷を圧縮機または凝縮器からの冷媒を
用いて行う際にも、解氷による熱交換によつて冷
却された冷媒を、膨張させてさらに冷却して凍結
槽の蒸発器に導入して予備凍結を行なうから、凍
結乾燥装置全体を停止させることなくコールドト
ラツプの解氷及び予備凍結用凍結槽の冷却を行
え、実験等の能率を低下させることはなく、少な
い電力消費量で試料の凍結を行なうことが可能と
なり、円滑な理化学実験等を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る凍結乾燥装置の実施例を示
すもので、第１図は本考案の一実施例を示す配管
図で、第２図は第１図で示す実施例の一部を変更
した実施例を示す配管図、第３図は第１図で示す
実施例の別の実施例を示す配管図、第４図は本考
案の他の実施例を示す配管図、第５図は第２図に
示す実施例の一部を変更した実施例を示す配管
図、第６図は第３図に示す実施例の別の実施例を
示す配管図である。 １……凍結槽、２……コールドトラツプ、３，
４……蒸発器、７……圧縮機、８……凝縮器、１
１，１２……膨張弁、１６，２５……短絡管、１
８……毛細管、２４……連絡管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 予備凍結用の凍結槽及び凍結乾燥用のコール
   ドトラツプを各別に冷却する夫々の蒸発器の入
   口に夫々膨張弁を接続し、前記蒸発器を共通の
   圧縮機および凝縮器に並列かつ切換え可能に設
   けた凍結乾燥装置において、前記コールドトラ
   ツプの蒸発器に、該蒸発器の解氷を行なう冷媒
   を導入する短絡管を接続すると共に、前記凍結
   槽の蒸発器に、連絡管を前記コールドトラツプ
   の蒸発器の解氷に用いた前記冷媒を膨張させて
   導入するよう接続したことを特徴とする凍結乾
   燥装置。 ２ 前記短絡管は、前記圧縮機の出口とコールド
   トラツプの蒸発器の入口に接続される前記膨張
   弁の出口との間に設けたことを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の凍結乾燥装
   置。 ３ 前記短絡管は、前記圧縮機の出口とコールド
   トラツプの蒸発器の出口との間に設けたことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の凍結乾燥装置。 ４前記短絡管は、前記凝縮器の出口とコールドト
   ラツプの蒸発器の入口に接続される前記膨張弁
   の出口との間に設けたことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の凍結乾燥装置。 ５ 前記短絡管は、前記凝縮器の出口とコールド
   トラツプの蒸発器の出口との間に設けたことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の凍結乾燥装置。 ６ 前記連絡管は、コールドトラツプの蒸発器の
   出口と凍結槽の蒸発器の入口に接続される前記
   膨張弁の出口との間に設けた毛細管であること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第２項、
   又は第４項記載の凍結乾燥装置。 ７ 前記連絡管は、コールドトラツプの蒸発器の
   入口に接続される前記膨張弁の出口と凍結槽の
   蒸発器の入口に接続される前記膨張弁の出口と
   の間に設けた毛細管であることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第３項、又は第５項記載
   の凍結乾燥装置。 ８ 前記連絡管は、コールドトラツプの蒸発器の
   出口と圧縮機の間に介在した切替弁と、凍結槽
   の蒸発器の入口に接続した膨張弁の入口との間
   に設けたことを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第２項、又は第４項記載の凍結乾燥装置。