JPS5932776A - 真空乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空ポンプ系に接続する真空室内に、伝熱流
体を長す流路が付設されている複数の熱板を、それら熱
板と熱板との間に被乾燥物が挿入される空間を形成して
多段に装設して’４−５１ｖ）で、真空室内に装入され
る被乾燥物を減圧下におり、１て熱板の表裏（上下）の
両面から加熱して乾燥さ１１−よ　　　　□にした真空
装置Ｇこついての改良に関するもの−Ｃあって、特に、
真空室内に装入されて熱板と熱板、、！二　　　　　□
の間に配置４ごれる被乾燥物（、二対する熱板（、こよ
る加熱の均等化が、簡単な機構によって行なえるよゝ〕
にすることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するだめの本発明手段は、真空
ポンプ系に通ずる真空室内に、複数枚の熱板を、それら
加熱板と加熱板との間に被乾燥物を挿入しイ；Ｊる空□
間をｊし成して多段に積層する状態に装設し、各熱板に
は、それの手下の両面から前記被乾燥物を加熱するため
の熱補給用の伝熱流体の流路をイ（］設せしめた真空乾
燥装置６において、ＦｉｉＪ記各熱板にイー１設する伝
熱流体の流路には、上下に相隣る二つの熱板相互の関倶
において、一方の熱板の流路を流れる伝熱流体の流れの
方向と他方の熱板の流路を流れる伝熱流体の流れの方向
とが！ｌ。

いに逆向となるように伝熱流体を流すことを特長とする
ものである。

被乾燥物の乾燥を真空下において行なうための真空乾燥
装置は、減圧による沸点の低下を利用ｊする低Δ１１乾
燥や凍結乾燥に広く用いられいるが、真空トのため、被
乾燥物に対し乾燥に必要な気化潜熱を、気体の対流によ
り供給することが出来ないことから、被乾燥物への熱供
給は、被乾燥物あるいは被乾燥物を収奪した容器を、多
段の棚段状に配設される熱板の中１１；」に支えて放射
加熱するか、直接熱板に接触させるか、いずれかによっ
て行なう。直伝熱板に被乾燥物を接触させる接触加熱は
１，１ミに粒状物の攪拌真空乾燥に用いられ、その他の
被乾燥物の場合には、平行させて１１Ｆ設せる熱板の中
１１にｊに、熱板との直接接触なしに被乾燥物を支え、
放射加熱を主とするのが曹通である。直接接触の場合に
生し勝ちな］Ｙ触ムラによる小均待加熱を避けることが
攪拌によらねば困グイ［だからである熱板に対する熱補
給を行なう手段は、従前の通常型の真空乾燥装置におい
ては、第１図に示１〜ている通り、略長方形に形成され
て真空室内に装設される熱板ａに、それの平面視におい
てｒ′ＪｔＪ辺側の一隅に設けた流入Ｄ　（５）から、
該熱板ａの左右の一辺に沿って奥行方向に進み後辺に突
当る手前でＵターンする蛇行往復を該熱板ａの板面の左
右の間Ｌ１１［Ｊだけ繰返して、該熱板ａの前辺側の他
隅に設けた流出口（６）に至る流路（５６）を伺設置〜
、その流路イ６）に伝熱流体を流す手段が用いられる。

かく熱板ａに＋Ｉ設される流路（５（ｉ）は、第２図（
ａ）に示している如く、断面が矩形の場合に限らす、円
管埋込みも用いられ、また、第２図の４））の如く蛇行
状円管を平板下面に接着さぜる場合、第２図の（Ｃ）の
如く波形成形板と平板を貼り合わせて形成する場合、ざ
らに、第２図の（ｄ）の如く、蛇行さす円管を相１ｆに
近接させて、平板な１〜に蛇行状円管のみを平板状に配
する方式も用いられている。

また通常の真空乾燥装置においては、各熱板ａ内の熱媒
流体の流路（５６）は、第３図に示す如く、共通の多岐
管（３）より分岐した各流入口（５）から出発して、他
端の流出口（６）に至り、共通の別の多岐管（４）で合
流し、熱媒流体の温度を調整するための加熱器や冷却器
を経て再び流入側多岐管（３）に循環するこの際、熱板
ａの流路（５６）に流入する熱媒流体は、流路（５Ｇ）
内を流れる間に、順次に熱板ａと熱板ａとの間に配置さ
れる被乾燥物に熱を奪われ、熱媒流体温度は次第に低−
卜する。被乾燥物側に供給される熱量は、熱板ａ温度と
被乾燥物の表面温度との差が大きいほど多いから、流路
５Ｇ）の流入口（５）近傍の被乾燥物は流路（５６）の
流出口（６）近傍の被乾燥物ｌ　　に比べ、より速かに
乾燥することになる。流入口■　　（５）近傍の被乾燥
物を損なわない限度に熱供給は制御　　御されているか
ら、流出口（６）近傍の被乾燥物の乾□ リ　　燥時間は延長され、装置の処理能力は低下する。

この問題に対する従来の対策の−・つけ、熱媒流体流量
を十分大きくすることである。単位時間に被乾燥物に与
える熱量Ｑ　（Ｋｃａ１７ｈｒ　）に比べ、流、１　　
量Ｇ（Ｋ２／ｈｒ）を充分大きくすれば、流体比熱をＣ
として、入口、出口温度差（ｔ＋　−ｔ２）　−＝Ｑ／
ＧＣとなるから、（Ｌ　　ｔ２）を、被乾燥物温度ｔＭ
とｉ　　　ｔ、、ｔ、、　との差に比べ充分小さくてき
る。しかし２、そのためには、大流量に見合う過大な循
環ポンプと過大な直径の流路を必要とする。

別の在来の対策は、熱板ａに設ける流路（５Ｇ）の形状
を第１図の如きＵターンの反復としないで、第４図に示
している如く、熱板ａ−隅に設けた流入　　　　１０（
５）から出発して熱板ａの周辺に沿って板面を一周し、
渦巻状に廻りつつ熱板面の中央部に至り、中央部でＵタ
ーンして往路に沿う渦巻状復路をもって中央から外へ進
み外周部の一隅に設けた流出口（６）に終る形態にする
対策である。こうずれば、流入クｃｈ止（５）近傍の高
温部の流路（５６）と流出口（６）近傍の低温部の流路
（５Ｇ）が交互に隣接することになる。し　　　　□か
し、通常は真空空間を節約するために、熱板ａ間隔、し
たがって被乾燥物面と熱板ａの外面は至近距離に向い合
うため、被乾燥物１ｎ１に均等な入熱をもたらすために
は、隣接流路間隔を充分短かくし、かつ第２図の（ｂ）
や第２図の（ｄ）の形態を避け、第２図の（ａ）または
（Ｃ）の形態とするとともに、流路５６）を形成する素
材の板厚を厚くし、かつ熱伝導率の大きい材質を用いて
隣接流路間の熱移動を容易にせねばならず、制約が多く
、かつ加工も高価である。

他の従来の対策は、全熱板ａの流路（５６）を流れる熱
媒流体の流れの向きを、第３図において、−斉に周期的
に切替える方式である。この方式によれば、ある期間に
平均以上の熱を受取った被乾燥物は、つぎの等しい期間
には平均以下の熱を受けることになり、乾燥の進行は均
等化される１、シかし、各期間中継続して多量の熱を受
取る片側部分の過熱を防ぐ限度に入［Ｊ温度を抑えねば
ねなす、続く期間には当該被乾燥物出入温度差分たけ少
い熱しか受取れないから、平均して被乾燥物か受取る熱
量は、出入温度差が充分小さい場合に許容されル限度量
に比べ、（ｔｌ−ｔ２）×０５の分だけ少く制限され、
その分だけ時間は延長する。また流体を　　　　□等し
い向きに循環させつづけるために必要な循環ポンプ動力
は、流体の流動摩擦によって流体の運　　　　□動エネ
ルギーが熱エネルギーに変換する部分の補　　　　１□ □ 充であるが、流れの向きを周期的に切替える方式　　　
　□の場合には、切替えの度に流量の慣性に逆って、反
対向きにこれを加速する追加的動力を必要とし、一方向
に循環させる方式に比べ流量を少くできるとはいえ、循
環ポンプ動力を著しく節約することにはならない。

以」二の従来手段に比べて、前述した本発明手段□ 、、おい−Ｃ，よ、多段、ユ積層、７゜、お熱板。。流
路６６）：に対し、相隣る二つの熱板ａ−ａ相互の関係
において、一方の熱板（ａ−１）の流路（５Ｇ）を流れ
る伝熱流体の流れの方向と他方の熱板（ａ−２）の流路
（５６）を流ねイ）伝熱γイを体の流れのＪｊ向とが一
１Ｉ；いに逆向きにＡｆるように、ｂ、熱流体を流すの
であるから、省熱＆ａの流路（ｆｉｔｉ）には継続して
−・定のカ向に伝熱流イトがン＜ｆ　Ｌ計ｕ−１られる
４−と（こなり、ｒ１ジ乾燥物が、それをはさむ］２つ
の熱板から受取る熱１辻の合７４１は、仮に出入ン晶度
シ１′１が無視できない場合にも、熱板全域にわたって
殆ん、と均等であり、ｂ’ｉＪ　ＩＪＪ的に熱１１更が
変動Ｊる場合に比べ、常により限度いっばいの均−右な
熱供給を行いうるから、乾燥時間はさら【・１１短縮さ
れる１、 例えば真空−ト（゛凍結材料を乾・操する場合に−）い
でみれば第５図の妬く、熱板（ａ　　ｌ　）４Ｊ　ＩＳ
′ｔｔＵＩ　カラ、熱板（ａ−２）に右［１１＋がら伝
熱流体がｉ％ｒ人する場合に、両端部に中央では、黒矢
印でＩズ示した通り、一方の熱板から被乾燥物に入射す
る熱１，１７は均等ではない（矢印の長さが熱量の大小
をあられ４−）。

被乾燥物は表裏両面から凍結水分が昇華して、中央層に
凍結層ＱＱｊを残し、表裏は既乾層（１１）および（１
２）で覆われいく。もし凍結層ａＯ）が力「熱的であれ
は第５図の（ａ）の如く、既乾層（１１）は左側が速か
に厚く進み、既乾層０２）は右側が厚く進むことになり
、乾・喫の進？７は１９等化されるから通常型彫；う図
の手段に比べ遥かに有利としでも、例えば既乾層（ＩＩ
）の左端と既乾層（１２）の右端においては、平均より
厚い既乾層に平均より大きい水蒸気流（自矢印で図示）
が流れること◇こなり、この部分の凍結弛緩が生じ易く
なり、平均加熱量を、均弱加熱の即想状態に比べて充分
抑制せねばならない。１２かし５、一般に含水物の熱伝
導率は凍結状態においては大きく、凍結層α０）は断熱
的ではない。もし、第５図の６の々１１く、平均以上の
厚さの既乾層を平均以上の水蒸気が通過ずれば、既乾層
０Ｉ）と凍結層（１０）の界面の水蒸気圧力は、厚さと
水蒸気流量の積に比例して凍結部の平均より上昇し、既
乾層圓と凍結層００）の界面の凍結部はその圧力の平衡
温度まで昇温する。しかし、（て示の如く、その既乾層
（Ｉ２）と凍結層Ｑ（１１との界面温度は、厚さと水蒸
気の積に比例して平均温度以下である。したがって実際
には、第５図の（１つ）の如く温度差に従って凍結部内
に黒朱印で示す下向きの熱流を生じ、熱板（ａ−１）か
らの過剰な熱流は、過剰な水蒸気流に変換せずに、熱板
（ａ−２）からの過小な熱流を補って、水蒸気流を゛１
′均化する。通常被乾燥物の全厚はＩＯ〜２０ｍｍ程度
であるから、凍結部（１０）の表から裏への熱移動は全
く容易で、実際の水蒸気流は第５図（ａ）の如く均等化
される。

因みに、通常型の第１図の方式においても流入［］（５
）端部の凍結部温か、流出［１（６）端部の凍結部に比
べて昇温し、凍結部ＧＪ生じる左右温度差に従って凍結
部内に横向きの熱流を生しることに変わりはない。しか
し、その場合は過剰の熱を運ぶべき距離は、熱板ａの＋
ｊＪ　（］〜２ｍ）で、本発明の第５図の（ａ）の場合
の約１００倍である。熱・流の流路は、厚さ１０　ｍｍ
程度の薄層であり、実際には無視できる程小さく、流入
＋−１（５）近傍の局所融解の危険のため、乾燥速度が
著しく制約されるのである。

また、本発明の方法によれば、熱媒流体の循環の向きは
常に一方向であるから、切替時に流れを逆転させる余分
な循環ポンプ動力は不要である。

ざらに、流れの向きを周期的に切替える方式の場合より
も熱媒流体の循環系は遥かに単純である。

次に、第６図及び第７図は本発明の一−−−）の実施例
を示している。

第６図の通り、熱板ａ群の両側に各２本の多岐管（３１
）・（４２）及び（３２１・（４１）を設け、例えば右
側の多岐管Ｃ３］）からの流入口（５）は奇数枚［１の
熱板（ａ−、ｉ）に接続１〜、左側の多岐管（肋からの
流入口（５）は偶数枚［■の熱板（ａ−２）に接続し、
左側の多岐管（４Ｉ）には奇数枚［１の熱板（ａ−１）
からの流出管（６）のみを接続し、右側の多岐管（４２
）には偶数枚目の流出［二１（６）を接続する。

また、第６図の通り、左側及び右側の多岐管（４１）と
（侶からの配管は循環ポンプ吸入管に台流さセで）を経
て、吐出配管に伝熱流体を押込み、吐出管から両流入Ｉ
］多岐管（３１）・（３２１に送る。伝熱流体系には切
替弁（ま不要である。

他の第７図の実施例は第６図の例の簡易型であり、一枚
の熱板が比較的に小さい場合で熱板が偶数枚のとき（こ
使用できる。相隣る熱板について流れの向きが反対であ
ることに変わりはないが、偶数枚目の熱板（ａ−２）の
流出［−１（６）と奇数枚１１の熱板（ａ−１，）の流
入ａ　（５）を配管（７）で直結して、流入Ｄ　（５）
側の多岐管（３）からの伝熱流体を相隣る二枚の熱板（
ａ−１）・（ａ−２）を経由した後に、流出口（６）側
の多岐管（４）　ｂｒ＝送る方式である。この第７図の
場合には、各熱板ａ・・・の温度差は、第６図の装置に
比べて２倍になり、均等度は劣るが、表裏（上・下）で
温度差が相殺することに変わりはなく、多岐管本数の省
略と配管の乍純化によって製作費は低下する。

以」二の通り、本発明の装置は、通常方式による不均等
加熱の欠点を除去、ないし緩和する在来の北方式に比べ
、より低動力かつ簡易な機ｈ′４によって、その１」的
をより良く果するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従前の熱板の一部省略した平面図、第２図（ａ
）は同上熱板の縦断正面図、第２図（ｂ）は別の形態の
熱板の縦断正面図、第２図（Ｃ）はさらに別の形態の熱
板の縦断正面図、第２図（ａ）はさらに異なる形態の熱
板の縦断正面図、第３図は従ｔＪ：Ｊの真空室内に多段
に棚設された状態の熱板の一部省略１〜た説明図、第４
図は従前の異なる形態の熱板の平面図、第５図（ａ’＋
及び第５図（ｂ）は本発明装置の作用の説明図、第６図
は本発明の実施例装置の一部省略した斜視図、第７図は
別の実施例装置の一部省略した斜視図である。 図面符号の説明 ａ・・・熱板　　　　３・４・・・多岐管３１・４２・
３２・４１・・多岐管　５・・・流入口　６・・・流出
［］５６・・・流路　　　　７・・・配管　　　】０・
・・凍結層１１・１２・・・既乾層 ５６ 第　３　図 第　４　図 第５図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）１１４７　
　夛 手続補正書（自発） 昭和５７年９月５日 １、　事件の表示 Ｉｆ（］　和５７　（１特許願　第１４２９３０　号２
、発明の名称　真空乾燥装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ５、　補１１ミ命令の１−１付 ６、　補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　「明細書」 ８、補正の内容　明細書を別紙の通り補正する。 （１）明細書第１０頁第６行中に、［−流量の慣性］と
あるのを、「流体の慣性」と補正する。 （２）　　明細書第１２頁第５行中に、１５図の（ａ）
　ｊとあるのを、「５図の（ｂ）、ｊと補正する。 以　　　］−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空ポンプ系に通ずる真空室内に、複数枚の熱板を、そ
   れら加熱板と加熱板との間に被乾燥物を挿入し得る空間
   を形成して多段に積層する状態に装、没し、各熱板には
   、それの上下の両面からｔｔｉＪ記披乾・操物を加熱す
   るための熱補給用の伝熱流体の流路を付設せしｄ）た真
   空乾燥装市においで、１）ｉ」記各熱板にイ・ｊ設する
   伝熱流体の流路には、」二上に相隣る二つの熱板相互の
   関係において、−・方の熱板の流路を流れる伝熱流体の
   流れの方向と他方の熱板のが１路を流れる伝熱流体の流
   れの方向とがＬＩ：いに逆向となるように伝熱流体を流
   すことを助長と□ する真空乾燥装置・　　　　　　　　　　　　　　　　
   　：