JP2005140536A - 真空乾燥システム - Google Patents

Abstract

【課題】 真空乾燥処理の完了を精度よく判定できる真空乾燥システムを提供すること。
【解決手段】 容器（１）は真空ポンプ（２）により真空化される。容器の側壁（１ａ）には圧力センサ（１１）、温度センサ（１２）、露点センサ（１３）が取付けられている。また、乾燥容器の底壁（１ｂ）の最も低い部分に底部温度センサ（１４）が取付けられている。真空ポンプで容器内の圧力ＰＣが５ｔｏｒｒになるように真空化する。この状態で温度センサと露点センサの信号から算出した相対湿度ＲＨが降下する事と、圧力センサが検出した容器内圧力ＰＣが降下する事と、底部温度センサが検出した容器底部の温度ＴＢが上昇する事との３つの現象の内の少なくとも２つが確認された場合に真空乾燥が完了したと判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空乾燥システムに関する。

被乾燥物を乾燥するために広い分野で真空乾燥システムが利用されており、多種の真空乾燥システムが開発されている。
例えば、乾燥食品を製造するためのものとして特許文献１に記載のものがある。また、電子部品等の製造過程において洗浄作業後の乾燥に使用するものとして特許文献２、３、４に記載のものがある。また、生ゴミの乾燥に使用するものとして特許文献５に記載のものがある。また、リサイクル燃料や放射性廃棄物を、所謂、キャスクに収容する際にも真空処理システムが利用されている。そのためのものとして、特許文献６，７に記載のものがある。

このキャスクは数十年という超長期にわたって放射性廃棄物を収容するため水分を完全に除去することが必要である。この場合、放射性廃棄物を収容した後は、内部の状態を観察することはできない。したがって、真空乾燥が終了して、完全乾燥状態となっていることを、外部から確実に確認できるようにすることが求められている。

しかしながら、特許文献１、２、３、４のものは乾燥処理したものをサンプリングして結果を確認することが容易なことが理由と思われるが、真空乾燥中に外部から真空乾燥の終了を外部から確認することについては開示されていない。また、特許文献５のものは、必ずしも完全乾燥させることが必要ではないためか、やはり、外部から真空乾燥の終了を外部から確認することについては開示されていない。

また、特許文献６のものはキャスクに使用されるものであるがその目的は加温ガスを注入して真空乾燥を促進するものであり、特許文献７のものも内部の放射性廃棄物の温度上昇を抑制することが目的であり、外部から真空乾燥の終了を外部から確認することについては開示されていない。

そこで、本願出願人は先に特願２００３−０２２４６６号にて、真空乾燥容器内の真空排気を一時中断するビルドアップ時において、容器内の圧力もしくは湿度が平衡状態となったならば真空乾燥が終了したと判断することを示している。

特開昭６２−２７２９３５号公報 特開平４−１７９２４３号公報 特開平７−２７４７９号公報 特開平８−１２１９５６号公報 特開２０００−２２０９６５号公報 特開平１１−３３７６９３号公報 特開２００２−１５６４８８号公報

ところで、真空乾燥においてはどの程度まで真空化するかによって容器内部に残留している水分の状態が変化する。すなわち、公知のように真空圧力が４．６ｔｏｒｒより高ければ水分は氷結しないが、４．６ｔｏｒｒ以下になると水分は氷結し、水分が氷結すると蒸発が進行しない。ところが、上記出願においては、どの程度まで真空化するかが、明確にされておらず、誤判定をしてしまうおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑み、より精度よく、真空乾燥処理の終了を判定できる真空乾燥システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、を具備し、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、前記容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥装置が提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項２の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥装置が提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項３の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、前記容器内の相対湿度が低下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥装置が提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、容器内の相対湿度が低下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項４の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、前記容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥装置が提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項５の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、を具備し、容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、ビルドアップ中に、容器内の相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システムが提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後のビルドアップ中に、容器内の相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項６の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、ビルドアップ中に、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システムが提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後のビルドアップ中に、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項７の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、ビルドアップ中に、容器内の相対湿度が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システムが提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後のビルドアップ中に、容器内の相対湿度が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項８の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、ビルドアップ中に、相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システムが提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後のビルドアップ中に、容器内の相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定される。

請求項９の発明によれば、容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、を具備し、
容器内が水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態に保つように真空ポンプを運転し、その間に、任意に定めた時間間隔で真空ポンプを停止するビルドアップを繰り返し、
ビルドアップ中の容器内の圧力上昇が前回の圧力上昇と変らなくなったときに、真空乾燥終了と判定することを特徴とする真空乾燥システムが提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態に保つように真空ポンプを運転し、その途中でビルドアップを繰り返し、ビルドアップ中の容器内の圧力上昇が前回の圧力上昇と変らなくなったときに、真空乾燥終了と判定される。

請求項１０の発明によれば、請求項１から９のいずれかの発明において、真空乾燥が終了していない場合に、真空ポンプを一時停止し、水への溶解度が高い気体を所定量だけ容器内に注入し、真空排気操作に移行することを繰り返す、ことを特徴とする真空乾燥システムが提供される。
このように構成される真空乾燥システムでは、真空乾燥が終了していない場合に、真空ポンプの運転が一時停止されて水への溶解度が高い気体が所定量だけ容器内に注入される。注入された気体は真空ポンプの運転が再開されると気泡となり蒸発が促進される。

各請求項に記載の発明によれば、判定をおこなうための真空ポンプの運転条件が明確にされ、かつ、判定基準が明示されているので、真空乾燥が終了したか否かを、容器を開放することなく、正確かつ明確に確認できる。
特に、請求項１から４の発明では、水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態で、真空乾燥の終了を確認することができる。そして、状態で、容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が降下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、の３つの現象が発生するが、請求項１から３の発明では、その内の２つの現象が確認されたときに真空乾燥が終了したと判定するので精度がよい、そして、請求項４の発明では、３つの現象のすべてが確認できたときに真空乾燥が終了したと判定するのでさらに精度がよい。
特に、請求項５から８の発明では、容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこなって真空乾燥の終了を確認することができる。そして、このビルドアップ中に、容器内の相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、の３つの現象が発生するが、請求項５から７の発明では、その内の２つの現象が確認されたときに真空乾燥が終了したと判定するので精度がよい、そして、請求項８の発明では、３つの現象のすべてが確認できたときに真空乾燥が終了したと判定するのでさらに精度がよい。
特に、請求項１０の発明では、真空乾燥が終了していない場合に、真空乾燥を促進することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の真空乾燥システムの各実施の形態について説明する。
図１が本発明の各実施の形態のハード構成を示す図であるが、各実施の形態がそれぞれすべての要素を使用するのではなく場合によっては使用されないものもある。図１において、参照符号１で示されるのは乾燥容器である。乾燥容器１は、例えば、放射性廃棄物を収容するキャスクである。乾燥容器１の内部には、例えば、放射性廃棄物のような被乾燥物１００が収容されている。

参照符号２で示されるのは乾燥容器１の内部を真空化するための真空ポンプである。真空ポンプ２は抜気管３を介して乾燥容器１の側壁１ａに取付けられており、抜気管３には第１制御弁４が介装されている。また、リーク管５も取付けられておりリーク管５には第２制御弁６が取付けられている。リーク管５は真空圧力を一定に保つために開閉制御される。

そして、乾燥容器１の側壁１ａには、乾燥容器１の内部の圧力を検出するための圧力センサ１１、乾燥容器１の内部の温度を検出するための温度センサ１２、乾燥容器１の内部の露点温度を検出するための露点センサ１３が取付けられている。また、乾燥容器１の底壁１ｂは中央が緩いすり鉢状にされておりその最も低い部分に底部温度センサ１４が取付けられている。この底部温度センサ１４は感温部が乾燥容器１の底壁１ｂの内面と面一になるように取付けられている。したがって、底部温度センサ１４は乾燥容器１の内部に水がある場合には、水はこの底部温度センサ１４の上に溜り、底部温度センサ１４は水の温度を検出することができる。

参照符号１０で示されるのはデータ処理装置である、データ処理装置１０は図示しないが、記憶部、演算部、データ変換部、入出力部等を含むコンピュータから成る。データ処理装置１０には、圧力センサ１１、温度センサ１２、露点センサ１３、底部温度センサ１４からの信号が入力される。これらの信号から容器内圧力ＰＣ、容器内空間温度ＴＣ、容器内露点温度ＴＤ、容器底部温度ＴＢ、および、容器内相対湿度ＲＨが算出され、データ表示装置１５に表示される。
一方、データ処理装置１０からは、真空ポンプ２、第１制御弁４に制御信号が送られる。

以下、上記のハード構成を使用する第１の実施の形態について説明する。
初めに、図２を参照して、この第１の実施の形態の考え方を説明する。図２は、実験的に、乾燥容器１内に、ある量の水を入れて内部を水分が氷結する直前の圧力、例えば、５ｔｏｒｒ（６６５Ｐａ）、に真空化し、この真空状態を維持した時の、容器内部圧力ＰＣ、容器内空間温度ＴＣ、容器底部温度ＴＢ、容器内露点温度ＴＤの変化を示したものである。

すると、ある時点、この図では真空化開始から約７０分経過した時点、から、ほぼ一定に保たれていた容器内部圧力ＰＣが急に減少し始め、それと同時にほぼ一定に保たれていた容器底部温度ＴＢが急に上昇し始め、相対湿度ＲＨは１０％以下に降下し始めた。そして、真空化開始から約９０分経過した後に乾燥容器１を開放してみると内部には水が無かった。

これは、容器内部圧力ＰＣについては、乾燥容器１の内部に水が存在している間は、水の蒸発により急激には圧力が低下しないが、水がなくなると水の蒸発がなくなるために、圧力が低下したためと考えられる。また、容器底部温度ＴＢについては、乾燥容器１の内部に水が存在している間は、氷結する直前の水の温度を計測しているので温度は低いが水がなくなると、乾燥容器１の底壁１ｂの温度を計測することになり、上昇するためであると考えられる。

すなわち、水分がなくなると容器内部圧力ＰＣが低下し、容器底部温度ＴＢが上昇し、その時、相対湿度ＲＨは低下している。
そこで、第１の実施の形態では、図３に示すようなフローチャートにしたがって、上記の３つの現象の内の、相対湿度ＲＨの低下と、容器内部圧力ＰＣの低下の２つが確認された場合に真空乾燥が終了したと判定する。

図３のフローチャートのステップ１０１で真空ポンプ２を稼動する。ステップ１０２では容器１内の圧力ＰＣが、水分が氷結する直前の圧力である５ｔｏｒｒ（６６５Ｐａ）になっているかを判定し、肯定判定された場合には、ステップ１０３に進んで相対湿度ＲＨを算出する。相対湿度ＲＨは容器内温度センサの検出した容器内空間温度ＴＣと容器内露点センサの検出した露点温度から算出する。

そして、ステップ１０４に進んで、相対湿度ＲＨが低下し、かつ、容器内の圧力ＰＣが降下しているか否か、を判定する。そして、ステップ１０４で肯定判定された場合はステップ１０５に進んで真空乾燥終了の信号を出し、さらに、ステップ１０６で真空ポンプを停止して終了する。一方、ステップ１０２で否定判定された場合、および、ステップ１０４で否定判定された場合は、そのまま、ステップ１０１に戻って真空ポンプ２の運転を続ける。

なお、容器内の圧力ＰＣが降下したか否は、表示装置１５を見て作業者が判断してもよいし、それぞれ、傾きを計算して、その大きさによって自動的に判断してもよい。
第１の実施の形態は上記のように構成され作用するので、精度良く、真空乾燥が終了したか否かを判定することができる。

なお、この第１の実施の形態では、前述の３つ現象、すなわち、容器内部圧力ＰＣの低下と、容器底部温度ＴＢの上昇と、相対湿度ＲＨの低下の内の、相対湿度ＲＨの低下と、容器内部圧力ＰＣの低下の２点が確認された場合に真空乾燥が終了したと判定しているが、容器内部圧力ＰＣの低下と、容器底部温度ＴＢの上昇の２点あるいは、容器底部温度ＴＢの上昇と相対湿度ＲＨの低下の２点が確認された場合に真空乾燥が終了したと判定してもよく、これらの場合も、２つの現象にもとづいて判定をおこなっているので、同じ精度を得ることができる。

次に第１の実施の形態の変形例について説明する。この変形例では、上記の第１の実施の形態が、相対湿度ＲＨの低下と容器内部圧力ＰＣの低下の２つが確認された場合に真空乾燥が終了したと判定しているのに加えて、さらに、容器底部温度ＴＢの上昇が確認された場合に真空乾燥が終了したと判定するものであり、第１の実施の形態にくらべて、確認する項目が一つ増えており、より判定の精度が高い。

図４がこの第１の実施の形態の変形例のフローチャートであって、ステップ１０４のかわりにステップ１０４’がおこなわれ、そこでは、相対湿度ＲＨが低下し、かつ、容器内の圧力ＰＣが降下し、かつ、容器底部の温度ＴＢが上昇しているか否か、が判定される。
そして、この３つのすべてがみたされた場合にステップ１０４’では肯定判定されステップ１０５、１０６に進むことができる。なお、容器底部の温度ＴＢが上昇したか否かは、表示装置１５を見て作業者が判断してもよいし、それぞれ、傾きを計算して、その大きさによって自動的に判断してもよい。

次に第２の実施の形態について説明する。
上述の第１の実施の形態は、水分を氷結させないように真空化しながら、真空乾燥の終了を判定していたのに対し、この第２の実施の形態では、水分が氷結するまで真空化させてから真空乾燥の終了を判定するものである。

初めに、この第２の実施の形態の考え方を説明する。
図５は、実験的に、乾燥容器１内に、ある量の水を入れて、真空ポンプ２を運転して、内部を水分が氷結する圧力、例えば、３．０ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）に真空化し、この真空状態をしばらく維持した後に、真空ポンプ２を停止せしめていわゆるビルドアップをおこなった場合の、容器内相対湿度ＲＨ、容器内部圧力ＰＣ、容器内空間温度ＴＣ、容器底部温度ＴＢ、容器内露点温度ＴＤの変化を、水を入れない場合、すなわち真空乾燥が終了したものと比較して示したものである。

図５に示されるように、水が無い場合は容器内相対湿度ＲＨ、容器内部圧力ＰＣ、容器内空間温度ＴＣ、容器底部温度ＴＢ、容器内露点温度ＴＤは、それぞれ、一定の値を保つが、水が有る場合はそれぞれ上昇してくる。これは、真空ポンプ２を停止することによって内部温度が上昇し、氷結していた水が融解したことに起因すると考えられる。

そこで、第２の実施の形態では、水分が氷結する圧力まで真空化した後に、上記の３つの現象の内の２つ、この場合は、容器内相対湿度ＲＨが一定であることと、容器内部圧力ＰＣが一定であれば、真空乾燥が終了したものと判定する。図６がこの第２の実施の形態のフローチャートである。
図５のフローチャートにおいて、ステップ２０１で真空ポンプ２を稼動する。ステップ２０２では容器内圧力が水分が氷結する３．０ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）になっているか否かを判定する。

肯定判定されたならば、ステップ２０３に進み真空ポンプ２を停止してビルドアップしステップ２０４に進む。ステップ２０４では進み容器内相対湿度ＲＨが一定、かつ容器内部圧力ＰＣが一定、かつ容器底部温度ＴＢが一定であるか否かを判定する。ステップ２０４で肯定判定された場合はステップ２０５で真空乾燥終了の信号を出して終了する。ステップ２０２、２０４で否定判定された場合はステップ２０１に戻り真空ポンプ２を稼動する。

第２の実施の形態はこのように構成され作用し、前述した３つの現象の内の２つの現象を確認して判定をしているので精度がよい。また、前述の３つ現象、すなわち、容器内部圧力ＰＣが一定であることと、容器底部温度ＴＢが一定であることと、相対湿度ＲＨが一定であることの内の、相対湿度ＲＨが一定であることと、容器内部圧力ＰＣが一定であることの２点が確認された場合に真空乾燥が終了したと判定しているが、容器内部圧力ＰＣが一定であることと、容器底部温度ＴＢが一定であることの２点あるいは、容器底部温度ＴＢが一定であることと相対湿度ＲＨが一定であることの２点が確認された場合に真空乾燥が終了したと判定してもよく、これらの場合も、２つの現象にもとづいて判定をおこなっているので、同じ精度を得ることができる。

次に第２の実施の形態の変形例について説明する。この変形例では、上記の第２の実施の形態が、相対湿度ＲＨが一定であることと、容器内部圧力ＰＣが一定であることの２つが確認された場合に真空乾燥が終了したと判定しているのに加えて、さらに、容器底部温度ＴＢが一定であることが確認された場合に真空乾燥が終了したと判定するものであり、第２の実施の形態にくらべて、確認する項目が一つ増えておりより判定の精度が高い。

図７がこの第１の実施の形態の変形例のフローチャートであって、ステップ２０４のかわりにステップ２０４’がおこなわれ、そこでは、相対湿度ＲＨが一定、かつ、容器内の圧力ＰＣが一定、かつ、容器底部の温度ＴＢが一定、か否か、が判定される。
そして、この３つのすべてがみたされた場合にステップ２０４’では肯定判定されステップ２０５、２０６に進むことができる。なお、容器底部の温度ＴＢが上昇したか否かは、表示装置１５を見て作業者が判断してもよいし、それぞれ、傾きを計算して、その大きさによって自動的に判断してもよい。

次に第３の実施の形態について説明する。
初めに、この第３の実施の形態の考え方について説明する。
図８は、実験的に、乾燥容器１内に、ある量の水を入れて内部を水分が氷結する直前の圧力、例えば、５ｔｏｒｒ（６６５Ｐａ）に真空化し、約１時間経過した後に、１分間、真空ポンプ２を停止してビルドアップし、再び所定の圧力が維持されるように真空ポンプを稼動させながら所定時間毎に１分間のビルドアップを繰り返した時の、容器内部圧力ＰＣの変化を示したものである。

すると、図示されるように、時間の経過につれて容器内部圧力ＰＣの変化の勾配が緩くなっていく、図では勾配がなくなるまで示してはいないが、やがて勾配はなくなる。これは時間の経過とともに水分が減少したことによる。

上記に基づき、第３の実施の形態では、所定の圧力が維持されるように真空ポンプを稼動させながら所定時間毎にビルドアップを繰り返し、ビルドアップしたときの容器内部圧力ＰＣの変化の傾きがなくなった場合、すなわちΔＰ／Δｔが０（ゼロ）に近い判定値以下になった場合に真空乾燥が終了したと判定する。

図９がこの第３の実施の形態における真空乾燥終了の判定のフローチャートである。
ステップ３０１では真空ポンプ２を稼動し、ステップ３０２では容器内部圧力ＰＣが５ｔｏｒｒであるか否かを判定する。ステップ３０２で否定判定されて場合はステップ３０１に戻り真空ポンプ２の稼動を続ける。ステップ３０２で肯定判定された場合はステップ３０３に進み予め定めたビルドアップするタイミングであるか否かを判定する。ステップ３０３で肯定判定された場合はステップ３０４に進み、真空ポンプ２を停止してビルドアップをおこなう。

そして、ステップ３０５では容器内部圧力ＰＣの変化の傾き、すなわち、ΔＰ／Δｔを算出する。ステップ３０６ではステップ３０５でもとめたΔＰ／Δｔが予め定めた０（ゼロ）に近い判定値ａよりも小さいか否かを判定する。ステップ３０６で肯定判定された場合はステップ３０７で真空乾燥終了の信号を出し、ステップ３０８で真空ポンプを停止して終了する。
第３の実施の形態はこのように構成され作用し、容器内圧力ＰＣの計測で真空乾燥の終了を判定することができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。第１〜第３の実施の形態が真空乾燥終了の判定をおこなうものであったのに対して、この第４の実施の形態は、真空乾燥が終了していない場合に真空乾燥を促進するものである。

そこで、この第４の実施の形態では、図１０に示すように第２制御弁６が三方弁にされ、三方弁６の１つにボンベ１６から水に溶けやすい気体を注入する。すると、図１１に示すように、容器内圧力ＰＣの低下が進み、相対湿度ＲＨも低下していく。これは、水に溶けた気体が気泡となって蒸発を促進するためである。注入する気体としては、水に対する溶解度が高く、性質が安定している、ものが好ましい。例えば、不活性ガスであるアルゴン（水に対する溶解度は２０℃で０．０３５ｃｍ³、理科年表による）、あるいは、二酸化炭素（水に対する溶解度は２０℃で０．８８ｃｍ³、理科年表による）、あるいは、空気（水に対する溶解度は２０℃で０．０１９ｃｍ³、理科年表による）が使用される。ここで、上記の各値は１ａｔｍの気体が１ｃｍ³中に溶解する時の容積を０℃、１ａｔｍの時の容積に換算した値である。

第４の実施の形態は、このように構成され作用するので、真空乾燥が促進され、乾燥時間を短縮することができる。
なお、特許文献６がガスを容器内に注入することを開示しているがこれは加温したガスを注入して容器内部の温度を高めるものであって、上記第４の実施の形態のものとは異なる。また、特許文献７も気体を容器内に注入することを開示しているがこれはガスを注入して容器内に収容された放射性廃棄物の発熱を抑えるものであって上記第４の実施の形態のものとは異なる。

本発明は、放射性廃棄物を収納貯蔵するキャスクの内部の水分を除去することを主たる目的としている。しかしながら、食品の乾燥、電子部品等の工業製品の乾燥、あるいは、生ゴミの乾燥等にも適用できる。

本発明の各実施の形態に共通のハード構成を示す図である。 第１の実施の形態の考え方を説明する図である。 第１の実施の形態における真空乾燥終了判定のフローチャートである。 第１の実施の形態の変形例における真空乾燥終了判定のフローチャートである。 第２の実施の形態の考え方を説明する図である。 第２の実施の形態における真空乾燥終了判定のフローチャートである。 第２の実施の形態の変形例における真空乾燥終了判定のフローチャートである。 第３の実施の形態の考え方を説明する図である。 第３の実施の形態における真空乾燥終了判定のフローチャートである。 第４の実施の形態の構成を示す図である。 第４の実施の形態の作動を説明する図である。

符号の説明

１…乾燥容器
２…真空ポンプ
１０…データ処理装置
１１…圧力センサ
１２…温度センサ
１３…露点センサ
１４…底部温度センサ
１５…表示装置

Claims (10)

1. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態を保つように真空ポンプを運転し、前記容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、
   ことを特徴とする真空乾燥装置。
2. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態を保つように真空ポンプを運転し、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、
   ことを特徴とする真空乾燥装置。
3. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、
   容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態を保つように真空ポンプを運転し、前記容器内の相対湿度が低下する事と、容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、
   ことを特徴とする真空乾燥装置。
4. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、
   容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態を保つように真空ポンプを運転し、前記容器内の相対湿度が低下する事と、容器内の圧力が一定の値から降下する事と、
   容器内水貯留部温度が上昇する事と、が確認された時に、真空乾燥終了と判定する、
   ことを特徴とする真空乾燥装置。
5. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、
   容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、
   ビルドアップ中に、相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システム。
6. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、
   ビルドアップ中に、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システム。
7. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、
   容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、
   ビルドアップ中に、相対湿度が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システム。
8. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の相対湿度を検出する相対湿度検出手段と、
   容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   容器内で水が貯まる部位に設けられ容器内に貯まる水の温度を検出可能な容器内水貯留部温度検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力以下の圧力になるように真空ポンプを運転した後に真空ポンプを停止してビルドアップをおこない、
   ビルドアップ中に、相対湿度が一定である事と、容器内の圧力が一定である事と、容器内水貯留部温度が一定である事と、が確認された場合に真空乾燥終了と判定する、ことを特徴とする真空乾燥システム。
9. 容器内を真空ポンプで真空化して容器内に収容されている被乾燥物を乾燥する真空乾燥システムであって、
   容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、を具備し、
   容器内が水分が氷結する圧力より少しだけ高い真空状態を保つように真空ポンプを運転し、その間に、任意に定めた時間間隔で真空ポンプを停止するビルドアップを繰り返し、
   ビルドアップ中の容器内の圧力上昇が前回の圧力上昇と変らなくなったときに、真空乾燥終了と判定することを特徴とする真空乾燥システム。
10. 真空乾燥が終了していない場合に、真空ポンプを一時停止し、水への溶解度が高い気体を所定量だけ容器内に注入し、真空排気操作に移行することを繰り返す、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の真空乾燥システム。
    
    

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