JPH1089843A - 真空乾燥装置の冷凍サイクルの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、本来の真空乾燥用冷凍サイクルとは
別に、乾燥室内の状態を一定に保つための冷凍サイクル
を組込んでいたので、複数の冷凍サイクルが必要であ
り、真空乾燥装置が高価となり、複雑化，大型化してい
た。本発明は、冷凍サイクルが組み込まれた真空乾燥装
置において、単一の冷凍サイクルで乾燥室内の状態を常
に一定に保つ系統構成および制御方法を提供する。 【解決手段】 乾燥室１と圧縮機２と凝縮器３と蒸発器
４とからなる単一の冷凍サイクルが組み込まれた真空乾
燥装置において、単一の冷凍サイクル中に流量調整弁１
２と排熱器５と排熱器用送風機６とを設け、流量調整弁
１２と排熱器用送風機６とを組合せて制御し、凝縮器３
での加熱能力と蒸発器４での冷却能力との差を排熱器５
により外部に排熱し、乾燥室１内の状態を一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空乾燥装置の冷
凍サイクルの制御方法に係り、特に、乾燥室内の状態を
一定に保つために真空乾燥装置に組み込まれた冷凍サイ
クルの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】乾燥室内を真空状態にして乾燥対象物の
水分を除去する真空乾燥装置に冷凍サイクルを組み込む
場合、乾燥室内の温度および真空度を一定の状態に保つ
には、特公平7−35952号公報に示されているように、本
来の冷凍サイクルとは別の冷凍サイクルを真空乾燥装置
に追加して組み込んでいた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】冷凍サイクルでは、凝
縮器での加熱能力の方が蒸発器での冷却能力よりも大き
くなるので、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器と
を密閉された乾燥室内に組み込んだ真空乾燥装置では、
真空乾燥装置として稼働中に乾燥室内の熱収支がバラン
スしない。そのため、乾燥室内の温度および真空度が一
定とならず、乾燥対象物の品質や乾燥効率に悪影響を及
ぼしてしまう。

【０００４】この悪影響を防止するために、前記従来技
術においては、本来の冷凍サイクルに加えて、乾燥室内
の熱収支をバランスさせるための冷凍サイクルを別に組
み込んでいる。しかし、この方式では、冷凍サイクルが
複数必要であるから、高価となり、真空乾燥装置が大型
となり、制御方法も複雑になる。

【０００５】本発明の目的は、単一の冷凍サイクルで乾
燥室内の状態を一定に保つことができる真空乾燥装置の
冷凍サイクルの制御方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、密閉された乾燥室内に凝縮器と蒸発器と
を組込み乾燥室外の圧縮機と接続してなる単一の冷凍サ
イクルが組み込まれた真空乾燥装置の冷凍サイクルの制
御方法において、冷媒の流量調整手段を介して排熱器と
排熱器用送風機とを前記冷凍サイクルに設け、前記冷媒
の流量調整手段および／または排熱器用送風機を制御
し、凝縮器での加熱能力と蒸発器での冷却能力との差を
排熱器により外部に排熱し、乾燥室内の熱収支をバラン
スさせる真空乾燥装置の冷凍サイクルの制御方法を提案
する。

【０００７】冷媒の流量調整手段とは、より具体的に
は、流量調整弁または少なくとも１個の圧力調整弁また
は少なくとも１個の電磁弁である。

【０００８】本発明による真空乾燥装置の冷凍サイクル
の制御方法においては、冷媒の流量調整手段を介して排
熱器と排熱器用送風機とを冷凍サイクル中に設置し、冷
媒の流量調整手段および／または排熱器用送風機を制御
し、凝縮器での加熱能力と蒸発器での冷却能力との差を
外部に排熱し、乾燥室内の熱収支をバランスさせ、乾燥
室内の状態すなわち温度および真空度を常に一定に保
つ。

【０００９】冷媒の流量調整手段としての流量調整弁ま
たは圧力調整弁または電磁弁を排熱器の入口側に設置
し、排熱器内を流れる冷媒量を制御しながら外部に排熱
し、温度および真空度を調整する。

【００１０】流量調整弁または圧力調整弁または電磁弁
による冷媒量の制御に加えて、排熱器用送風機の回転数
を制御し、排熱器における熱交換量を調整して外部への
排熱量を微調整すると、乾燥室内の状態の制御精度をよ
り高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による冷凍サイク
ルの制御方法の適用対象として、流量調整弁，排熱器，
排熱器用送風機を設置した真空乾燥装置の冷凍サイクル
の系統構成を示す図である。乾燥室１内には、真空乾燥
装置本来の冷凍サイクルを構成する凝縮器３と蒸発器４
とを設置し、圧縮機２に接続する。本発明による排熱器
５と排熱器用送風機６とは、乾燥室１の外部に設置す
る。排熱器５の入口側には、流量調整弁１２を設置し、
さらに逆止弁７と膨張弁８とを設置し、冷凍サイクルを
構成する。

【００１２】乾燥室１に接続された真空ポンプ９を運転
し、乾燥室１内を真空状態とした後に、圧縮機２を運転
すると、乾燥対象物１０の内部に存在する水分が、凝縮
器３により加熱されて蒸発する。蒸発した水分は、蒸発
器４により冷却され液化し、すなわち凝縮し、水受け１
１に回収される。このとき、乾燥室１内の温度および真
空度，乾燥対象物１０の温度，凝縮器３内の冷媒圧力を
温度センサや圧力センサで検出する。これらの温度や圧
力の値を一定に保つように、流量調整弁１２の弁開度や
排熱器用送風機６の回転数を制御すると、排熱器５にお
ける排熱量を調整し、乾燥室１内の状態を一定に保つこ
とが可能となる。

【００１３】いま、乾燥室１内の温度が上昇してきたと
する。温度が上昇するのは、凝縮器３での加熱能力が、
蒸発器４での冷却能力よりも大きいためであるから、排
熱器５での排熱量を増やし、凝縮器３での加熱能力を減
少させればよいことになる。そこで、流量調整弁１２の
弁開度を大きくして排熱器５への冷媒流量を多くする
と、排熱器５での排熱量が多くなり、凝縮器３での加熱
能力が減少し、乾燥室１内の温度上昇が抑止される。逆
に、乾燥室１内の温度が下降してきたときには、流量調
整弁１２の弁開度を小さくして、排熱器５への冷媒流量
を少なくすると、凝縮器３での加熱能力が増加し、乾燥
室１内の温度下降が抑止される。

【００１４】乾燥室１内の温度変化が小さい場合は、排
熱器用送風機６の回転数を制御し、排熱器５での排熱量
を微調整する。すなわち、乾燥室１内の温度が若干上昇
してきた場合には、排熱器用送風機６の回転数を高め
て、排熱器５での排熱量を多くする。逆に、乾燥室１内
の温度が若干下降してきた場合には、排熱器用送風機６
の回転数を下げて、排熱器５での排熱量を少なくする。
このように、排熱器用送風機６の回転数を制御すると、
凝縮器３での加熱能力を変化させ、乾燥室１内の状態の
制御精度を上げることができる。

【００１５】なお、検出すべきパラメータが、乾燥室１
内の温度以外の値、すなわち、乾燥室１内の真空度，乾
燥対象物１０の温度，凝縮器３内の冷媒圧力などの値で
あっても、上記のように、流量調整弁１２および／また
は排熱器用送風機６を制御すると、乾燥室１内の状態を
一定に保つことができる。

【００１６】図２は、本発明による冷凍サイクルの制御
方法の適用対象として、少なくとも１つの圧力調整弁，
排熱器，排熱器用送風機を設置した真空乾燥装置の冷凍
サイクルの系統構成を示す図である。すなわち、図１の
系統構成における流量調整弁１２を、圧力調整弁１３
ａ，圧力調整弁１３ｂ，圧力調整弁１３ｃの組合せに置
き換えた系統構成を示す図である。

【００１７】図３は、図２の実施例における圧力調整弁
の冷媒圧力に対する弁開度の関係を示す図である。圧力
調整弁１３ａ，圧力調整弁１３ｂ，圧力調整弁１３ｃ
は、図３に示すように、弁開き始め圧力Ｐ_Lよりも冷媒
圧力が低いときには、閉じており、冷媒圧力が弁開き始
め圧力Ｐ_Lより高くなると、冷媒圧力が弁全開圧力Ｐ_Hに
等しくなるまでは、冷媒圧力に比例して開いていき、弁
全開圧力Ｐ_H以上の冷媒圧力では、全開となる。

【００１８】図４は、複数の圧力調整弁を組み合わせた
図２の実施例における各圧力調整弁の冷媒圧力に対する
弁開度の関係を示す図である。図２の例では、図４に示
すように、圧力調整弁１３ａの弁全開圧力Ｐ_Haと圧力調
整弁１３ｂの弁開き始め圧力Ｐ_Lbを同じ値に設定し、圧
力調整弁１３ｂの弁全開圧力Ｐ_Hbと圧力調整弁１３ｃの
弁開き始め圧力Ｐ_Lcを同じ値に設定すると、圧力調整弁
１３ａの弁開き始め圧力Ｐ_Laから圧力調整弁１３ｃの弁
全開圧力Ｐ_Hcまでの幅広い範囲で、排熱器５における排
熱量を制御できる。

【００１９】図２の実施例では、３個の圧力調整弁１３
ａ，１３ｂ，１３ｃを設置しているが、冷凍サイクル中
を通過する冷媒量や圧力調整弁そのものの弁口径の大き
さに応じて、３個以外の個数でもよい。

【００２０】図５は、本発明による冷凍サイクルの制御
方法の適用対象として、少なくとも１つの電磁弁，排熱
器，排熱器用送風機を設置した真空乾燥装置の冷凍サイ
クルの系統構成を示す図である。すなわち、図５は、図
２の系統構成と同様に、図１の系統構成における流量調
整弁１２を、電磁弁１４ａ，電磁弁１４ｂ，電磁弁１４
ｃの組合せに置き換えた系統構成を示す図である。

【００２１】図１の系統構成と同様に、乾燥室１内の温
度および真空度，乾燥対象物１０の温度，凝縮器３内の
冷媒圧力を各々温度センサや圧力センサで検出する。こ
れらの温度や圧力の値を一定に保つように、電磁弁１４
ａ、電磁弁１４ｂ、電磁弁１４ｃを開閉させると、排熱
器５での排熱量を調整し、乾燥室１内の状態を一定に保
つことが可能となる。

【００２２】図５の実施例では、３個の電磁弁１４ａ，
１４ｂ，１４ｃを設置しているが、図２の実施例と同様
に、冷凍サイクル中を通過する冷媒量や電磁弁そのもの
の弁口径の大きさに応じて、３個以外の個数でもよい。

【００２３】なお、図２および図５の実施例において
も、図１の実施例と同様に、圧力調整弁１３ａ，１３
ｂ，１３ｃまたは電磁弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃによる
冷媒量の制御に加えて、排熱器用送風機６の回転数を制
御すると、排熱器５での排熱量を微調整して、乾燥室１
内の状態の制御精度をより高めることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明による冷凍サイクルを真空乾燥装
置に組み込むと、単一の冷凍サイクルで乾燥室内の状態
を一定に保持できるので、真空乾燥装置の価格を抑える
とともに、全体の構造および制御系統ならびに制御方法
を簡略化できる。乾燥室内の状態を一定に保持できるか
ら、乾燥室内の真空度の変化が小さく、乾燥室に接続さ
れた真空ポンプを稼働させる必要があるのは、乾燥工程
中の初期のみであり、真空ポンプの消費電力を削減でき
る。乾燥室内の真空度の変化が小さいので、乾燥工程中
の乾燥対象物の品質を良好に維持できる。また、真空度
を常に高く保つように設定して、乾燥効率を上げること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷凍サイクルの制御方法の適用対
象として、流量調整弁，排熱器，排熱器用送風機を設置
した真空乾燥装置の冷凍サイクルの系統構成を示す図で
ある。

【図２】本発明による冷凍サイクルの制御方法の適用対
象として、少なくとも１つの圧力調整弁，排熱器，排熱
器用送風機を設置した真空乾燥装置の冷凍サイクルの系
統構成を示す図である。

【図３】図２の実施例における圧力調整弁の冷媒圧力に
対する弁開度の関係を示す図である。

【図４】複数の圧力調整弁を組み合わせた図２の実施例
における各圧力調整弁の冷媒圧力に対する弁開度の関係
を示す図である。

【図５】本発明による冷凍サイクルの制御方法の適用対
象として、少なくとも１つの電磁弁，排熱器，排熱器用
送風機を設置した真空乾燥装置の冷凍サイクルの系統構
成を示す図である。

【符号の説明】 １ 乾燥室 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 蒸発器 ５ 排熱器 ６ 排熱器用送風機 ７ 逆止弁 ８ 膨張弁 ９ 真空ポンプ １０ 乾燥対象物 １１ 水受け １２ 流量調整弁 １３ａ 圧力調整弁 １３ｂ 圧力調整弁 １３ｃ 圧力調整弁 １４ａ 電磁弁 １４ｂ 電磁弁 １４ｃ 電磁弁 Ｐ_L 弁開き始め圧力 Ｐ_La 圧力調整弁１３ａの弁開き始め圧力 Ｐ_Lb 圧力調整弁１３ｂの弁開き始め圧力 Ｐ_Lc 圧力調整弁１３ｃの弁開き始め圧力 Ｐ_H 弁全開圧力 Ｐ_Ha 圧力調整弁１３ａの弁全開圧力 Ｐ_Hb 圧力調整弁１３ｂの弁全開圧力 Ｐ_Hc 圧力調整弁１３ｃの弁全開圧力

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉された乾燥室内に凝縮器と蒸発器と
   を組込み前記乾燥室外の圧縮機と接続してなる単一の冷
   凍サイクルが組み込まれた真空乾燥装置の冷凍サイクル
   の制御方法において、 冷媒の流量調整手段を介して排熱器と排熱器用送風機と
   を前記冷凍サイクルに設け、 前記冷媒の流量調整手段および／または前記排熱器用送
   風機を制御し、 前記凝縮器での加熱能力と前記蒸発器での冷却能力との
   差を前記排熱器により外部に排熱し、 前記乾燥室内の熱収支をバランスさせることを特徴とす
   る真空乾燥装置の冷凍サイクルの制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の真空乾燥装置の冷凍サ
   イクルの制御方法において、 前記冷媒の流量調整手段が、流量調整弁であることを特
   徴とする真空乾燥装置の冷凍サイクルの制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の真空乾燥装置の冷凍サ
   イクルの制御方法において、 前記冷媒の流量調整手段が、少なくとも１個の圧力調整
   弁であることを特徴とする真空乾燥装置の冷凍サイクル
   の制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の真空乾燥装置の冷凍サ
   イクルの制御方法において、 前記冷媒の流量調整手段が、少なくとも１個の電磁弁で
   あることを特徴とする真空乾燥装置の冷凍サイクルの制
   御方法。