JPS611983A - 真空度制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は真空乾燥装置、凍結真空乾燥装置などの真空
乾燥槽内の真空度を制御する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の真空度制御方法としては、真空ポンプサク
ション側に外気を導入して真空乾燥槽内の真空度を制御
するバリアプルリーク法と、乾燥槽とコールドトラップ
との中間に抵抗を設けて真空乾燥槽内の真空度を制御す
るコンダクタンス法とがある。

コンダクタンス法としては、制御精度を向上させるため
に、第４図（特開昭５２−４４４０８号公報）に示すよ
うな第２流路を設ける制御法がある。図において、（１
）は被処理物を収納する真空槽、（２）は真空槽（１）
と真空ポンプを連通ずる配管、０υは主バタフライ型調
節弁、Ｑ功は止弁、０３１は配管（２）に並設された第
２の配管、ａ４）は第２のバタフライ型調節弁、（１鴨
は第２の管路０３に設は九止弁である。

次に、動作について説明する。乾燥工程の進行に伴って
、主バタフライ型調節弁０１）の開度を徐々に減少する
ようにして真空槽（１）内の真空度を制御し、乾燥の終
期にその開度が所定値まで減少すると、リミットスイッ
チの作動で真空度調節計からの制御信号の主バタフライ
型調節弁０υへの入力を停止し、制御信号に応じて第２
のバタフライ型調節弁（１４）のみを作動させ、被処理
物からの放出量の減少に応じて面積が小さな第２の配管
０■のコンダクタンスを調節することにより、所定の制
御精度を得ることができる。

また、第５図（特開昭５２−４４４０８号公報）に示す
ような、抵抗弁自体を２段階に開閉する構造のものもあ
る。図において、（２）は真空槽（１）から真空ポンプ
へ連通する排気管路、（１６ｍ）は管路（２）中に配設
された主バタフライ型調節弁、（１６ＩＩ）はバタフラ
イ型調節弁（１６ｍ）の中心部に取付けられた小径の副
バタフライ型調節弁、（１６ｈ）は副バタフライ型調節
弁（１６１１）で開閉される主バタフライ型調節弁（１
６ｍ）に設けられた穴である。このように形成された抵
抗弁（１６）は、真空度調節計の制御信号で先ず主バタ
フライ型調節弁（１６ｍ）を作動させて真空度を制御し
、被処理物からの放散量が減少して調節弁（１６ｍ）が
聞方に移動し、所定角度まで達するとリミットスイッチ
等の信号で主バタフライ型調節弁（１６ｍ）は作動を停
止し、以後は制御信号で副バタフライ型調節弁（１６ｍ
）が作動し、放散量が減少した真空槽内圧力を小口径小
面積の副バタフライ型調節弁（１６ｍ）で高精度に制御
することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

真空乾燥、凍結真空乾燥において、真空乾燥槽内の真空
度は、被処理物の乾燥時間や製品品質に対して大きな影
響を与える。特に、凍結真空乾燥においては、凍結した
被処理物の品温と真空度が平衡した状態で棚加熱がなさ
れている時に、０）乾燥槽内圧力が上昇すれば空隙等の
熱伝導がよくなって被処理物への熱流入が増加し、乾燥
速度が増加する。そして、被処理物の品温は槽内圧力に
対応する温度に上昇する。

（ロ）一方、乾燥槽内の圧力が減少すると、被処理物へ
の熱流入が減少し、乾燥速度は低下して品温は槽内圧力
に対応する温度まで下降する。

（ハ）品温が上昇すると、凍結材料の融解ないし凍結構
造の崩壊につながり製品品質の劣化を生じる。

従って、凍結乾燥においては、凍結材料が融解ないし凍
結構造の崩壊が生じない範囲で、できるだけ高い圧力、
品温で処理することが望ましく、このため真空度制御を
確実に精度よく行うことが必要となる。

この高精度の制御を行うため、上述のような構造の制御
方法が提案されているが、バタフライ弁を２重に設置し
たり、バイパス管を設ける等のため何れも構造が複雑と
なり、かつ設備コストが高くなる。さらに、主弁から副
弁への切換え時に制御系に一時的な外乱が入力、過渡的
に真空乾燥の圧力が変動して被処理物に影響を与える等
の問題があった。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は、以上のような従来のものの問題点を解決す
るためになされたもので、真空槽からの排気路中に１個
の流量調節弁を介設し、その操作速度を偏差量に応じ変
化させて真空度の制御を行うことによシ、構成を簡単に
すると共に制御系をシンプル化し、かつ制御精度を高め
ることができる真空度制御装置を提供するものである。

構成を簡単にする手段としては、バタフライ型ダンパを
用い、上記偏差量に応じてその操作速度を変化させるこ
とも有効で、またバタフライ型ダンパ自身のコンダクタ
ンス特性を補償する意味で、その開度に応じて操作速度
を変化させることも有効である。もちろん上記偏差量と
上記開度相互の関係に基づいて操作速度を変えるよう圧
すれば一層好ましい。

〔実施例〕

以下、この発明による一実施例を図によって説明する。

第１図において、（１）は被処理物を収納する真空乾燥
槽、（２）は排気路、（３）はバタフライ型調節弁、（
４）はコールドトラップ、（５）は真空ポンプ、（６）
は真空槽（１）内の真空度を検出するビラニ真空計、（
７）は非直線の真空計（６）の出力（０〜１０ｍＶＤ、
Ｃ）を直線化するりニヤライザ、（８）はＰＩＤ型（比
例十積分士微分動作）の圧力指示調節計で、設定値とｐ
ｖ値との偏差量が予め設定した所定値に達すると、バタ
フライ型調節弁（３）の開閉操作速度を切換えるスピー
ド設定信号を発生する機構が付設されている。（９）は
バタフライ型調節弁（３）の操作用駆動モータで、ＳＣ
Ｒ速度可変コントローラを有している。員はスピード設
定信号に応じてモータ（９）の速度を所定速度に調節す
るスピードコントローラである。

次に１動作について説明する。真空乾燥槽（１）内の真
空度をビラニ真空計（６）で検出し、その非直線出力０
〜１０ｍＶＤ、Ｃの信号を、リニヤライザ（７）で直線
化して圧力指示調節計（８）に入力する。調節針（８）
は、入力されたｐｖ値と設定値との偏差によυ、最適に
設定された比例ゲイン、積分時定数および微分時間で制
御信号を演算し、モータ（９）を制御信号に応じて駆動
し、バタフライ型調節弁（３）を回転操作して真空乾燥
槽（１）内の真空度が設定値と一致するように制御する
。この乾燥工程において、被処理物からの放散量は、乾
燥の初期と終期とでは変化し、また設定真空度によって
も変化する。

そこで、調節計（８）で生じる偏差量の所定値へ。

１Ｌを予め設定し、第３図に示すように、この設定値範
囲内と範囲外とではモータ（９）の速度を切換える信号
を発生してスピードコントローラαＯに入力する。ここ
で、速度切換信号に応じてスピードコントローラα１で
設定される速度、例えば〜、ε１範囲内でのモータ速度
を範囲外の速度の１／４程度で駆動する信号を、操作モ
ータ（９）の８０Ｒ速度可変コン）ａ−ラに与え、ｐｖ
値が設定値ＳＰに近づくと、バタフライ型調節弁（３）
の回転操作速度を約１／４に低下させ、即ち単位制御信
号当シの有効コンダクタンス変化量を小さくして、制御
のオーバシュートを抑えて制御系を安定化させる。一方
、偏差量が大きい場合は、バタフライ型調節弁（３）の
操作速度は速いので、乾燥工程初期の手動操作時や、調
節計（８）の設定変更時あるいは外乱等によ如真空度が
大きく変動したシした時の追従性を損うことはない。こ
うして、特殊な構造でない通常型のバタフライ型調節弁
を１個設けるだけで、制御系にハンチングを生じること
なく、安定して良好な制御結果を得ることができる。

また上記実施例では、偏差量の所定値に応じて流量調節
弁の操作速度を切換えるようにしたが、調節弁開度に応
じて切換えてもよい。例えばバタフライ型調節弁の特性
は、第２図に示すように低開度側では有効コンダクタン
ス変化／開度変化の比が大きくなり、乾燥負荷が小さく
かつ操作真空圧が高い、即ちバタフライ型調節弁が低開
度となる時は、所定開度、例えば６０度程度に達すると
り之ットスイッチ等の信号をスピードコントローラに入
力し、その信号で操作速度を低下させるようにする。こ
うすると、低開度側における制御系の不安定さを緩和で
き、ハンチングが生じない良好な制御精度を得ることが
できる。また、設定圧力と検出圧力の偏差値及びバタフ
ライ型調節弁の開度相互の関係に応じてダンパ操作速度
を変化させれば、一層精密かつ迅速な真空度制御が行え
ることは言うまでもない。この場合には、例えば次の様
なマトリックスによシ操作速度をコントロールするので
ある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば偏差あるいはパルプ開
度、更にはその両者の関係に応じ、バタフライ型調節弁
の操作速度を切換えて真空度制御を行うようにしたので
、制御系を安定化してハンチングの生じない良好表制御
精度を得ることができ、かつ１個の通常のバタフライ型
調節弁のみですむので、配管構造が単純化されて設備コ
ストを低減化でき、かつ保守も容易となるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による真空制御装置のシステム図、第
２図はバタフライ型調節弁の開度−実効コンダクタンス
特性図、第３図は偏差とバタフライ型調節弁の操作速度
との関係を示す図、第４図は従来の２流路方式の構成図
、第５図は従来技術による複式バタフライ型調節弁の構
成図である。 （１）・・・真空乾燥槽、（２）・・・排気管路、（３
）・・・バタフライ［１１＋１１節弁、（４）・・・コ
ールドトラップ、（５）・・・真空ポンプ、（６）・・
・ピラニ真空計、（７）・・・リニヤライザ、（８）・
・・圧力指示調節計、（９）・・・操作用駆動モータ、
α１・・・スピードコントローラ、（１１）・・・第１
のバタフライ型調節弁、０３）・・・第２の管路、α沿
・・・第２のバタフライ型調節弁、（１６）・・・複式
バタフライ型調節弁、（１６ｍ）・・・主バタフライ型
調節弁、（１６１）・・・副バタフライ型調節弁、（１
６ｈ）・・・バタフライ弁の穴。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理物を収納する真空槽から真空源装置に連通
   する排気系路中に流量調節弁を介設し、上記流量調節弁
   の操作速度を、調節計の設定値と検出真空度との偏差量
   と上記流量調節弁の開度との相関関係に応じて変化させ
   、真空度の制御を行うことを特徴とする真空度制御装置
   。
2. （２）流量調節弁の操作速度が、調節計の設定値と検出
   真空度との偏差が小さくなれば遅くなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の真空度制御装置。
3. （３）流量調節弁の操作速度が、この流量調節弁の開度
   が小さくなれば遅くなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の真空度制御装置。